本發(fā)明涉及超聲波焊接品質(zhì)判斷裝置以及方法。

背景技術(shù)：

通常，超聲波焊接(ultrasonic welding)是在較輕的載荷條件下，將被焊接物夾在兩個(gè)焊接噴嘴(welding tip)之間，加壓壓力及超聲波并利用超聲波振動(dòng)來進(jìn)行接合的方法，主要用于軟鋼和鋁、塑料等的焊接。

即，超聲波焊接將通過大概在10～80KHZ的頻率的超聲波振蕩的機(jī)械能施加到被焊接物。能量被充分施加后，產(chǎn)生局部加熱，最終發(fā)生金屬的移動(dòng)而達(dá)到粘結(jié)。超聲波焊接不需要常規(guī)焊接法中的高溫融合或第三金屬添加。

超聲波能量是通過使被粘結(jié)表面與叫做焊頭(horn)的振動(dòng)焊接頭接觸來施加的。在焊頭(horn)以充分的力度按壓被焊接物的上部面的狀態(tài)下，進(jìn)行超聲波焊接。

在超聲波焊接中用于達(dá)到最佳的焊接品質(zhì)的條件根據(jù)被焊接物的大小、形狀以及材質(zhì)、壓力機(jī)的壓力、振蕩時(shí)間、焊頭的振幅等而發(fā)生變化，所以通過實(shí)驗(yàn)求出最佳值之后再采用。

并且，在超聲波焊接中為了管理焊接品質(zhì)，以往方法只使用測量施加在超聲波焊接機(jī)的加振機(jī)的能量，若測量能量超過規(guī)定范圍則判斷為不良焊接。

但是，上述的以往的焊接品質(zhì)判斷方法由于可靠性差，所以現(xiàn)在不再使用了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是用于解決上述問題而提出的，本發(fā)明的目的在于提供可靠性優(yōu)秀的超聲波焊接品質(zhì)判斷裝置以及方法。

本發(fā)明的其他目的通過以下說明的實(shí)施例會更加明確。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的焊接品質(zhì)判斷部包括，傳感部，提供傳感器傳達(dá)信息；以及焊接品質(zhì)判斷部，求出焊接機(jī)輸出能量，并利用傳感器傳達(dá)信息求出傳感傳達(dá)能量后算出焊接吸收能量，并利用焊接吸收能量判斷焊接的不良與否。

本發(fā)明的焊接品質(zhì)判斷裝置可具備以下一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。例如，焊接品質(zhì)判斷部當(dāng)焊接吸收能量不足規(guī)定值時(shí)判斷為未焊接，當(dāng)焊接吸收能量超過規(guī)定值時(shí)判斷為過度焊接。

傳感部可以利用可測定鐵砧的移動(dòng)的加速度傳感器、激光位移傳感器、渦電流傳感器中的至少一種。

焊接品質(zhì)判斷部利用向超聲波焊接系統(tǒng)的控制器或振動(dòng)子的電流以及電壓，來求出焊接機(jī)輸出能量。

本發(fā)明的焊接品質(zhì)判斷方法包括，測定焊接機(jī)輸出能量以及傳感器傳達(dá)能量的步驟；利用焊接機(jī)輸出能量以及傳感器傳達(dá)能量算出焊接吸收能量的步驟；利用焊接吸收能量判斷焊接品質(zhì)的步驟。

本發(fā)明的焊接品質(zhì)判斷方法還可包括以下實(shí)施例。例如，可包括焊接品質(zhì)判斷方法，其特征在于，焊接品質(zhì)判斷結(jié)果為不良的情況下控制加壓力、振幅、時(shí)間以及振動(dòng)數(shù)中的一種，來控制焊接品質(zhì)成適當(dāng)焊接。

本發(fā)明可提供可靠性較高的焊接品質(zhì)判斷裝置以及方法。

并且，本發(fā)明提供測定方法簡單且測定結(jié)果直觀的焊接品質(zhì)判斷裝置以及方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的具備超聲波焊接品質(zhì)判斷裝置的超聲波焊接系統(tǒng)的附圖。

圖2為例示本發(fā)明一實(shí)施例的超聲波焊接品質(zhì)判斷方法的流程圖。

圖3為根據(jù)被焊接部所吸收的能量顯示其焊接品質(zhì)的曲線圖。

附圖標(biāo)記的說明

100：焊接品質(zhì)判斷裝置 110：焊接品質(zhì)判斷部

120：傳感部 130：控制器

132：振動(dòng)子 134：增幅器

136：焊頭 138：鐵砧

140：被焊接物

具體實(shí)施方式

本發(fā)明既可做多種變化，又包含多種實(shí)施例，將特定實(shí)施例例示在附圖中，并在具體實(shí)施方式中詳細(xì)地說明。但是，這并不是將本發(fā)明限定在特定實(shí)施形態(tài)，而應(yīng)理解為本發(fā)明的范圍包含屬于本發(fā)明的思想以及在技術(shù)范圍的所有變化、等同物以及替換物。在說明本發(fā)明的過程中，判斷為對相關(guān)公知技術(shù)的具體說明會使本發(fā)明的要旨混淆的情況下省略其詳細(xì)說明。

本申請中所使用的術(shù)語僅是為了說明特定實(shí)施例，并非是限定本發(fā)明的意圖。在文章里并沒有明確的表示其他意思時(shí)，單數(shù)的表述包含復(fù)數(shù)的表述。在本申請中將‘包括’或‘具有’等術(shù)語應(yīng)理解成為了指定記載于說明書的特征、數(shù)字、步驟、動(dòng)作、構(gòu)成要素、部件或它們的組合的存在，并非事先排除一個(gè)或一個(gè)以上其他特征或數(shù)字、步驟、動(dòng)作、構(gòu)成要素、部件或它們的組合的存在或附加的可能性。

第一、第二等術(shù)語使用于說明多種構(gòu)成要素，但是上述構(gòu)成要素不能被上述術(shù)語限定。上述術(shù)語使用目的僅在于將一個(gè)構(gòu)成要素區(qū)別于其他構(gòu)成要素。

在此，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，在參照附圖進(jìn)行說明時(shí)，與附圖編號無關(guān)地，對相同或?qū)?yīng)的構(gòu)成要素賦予相同的附圖標(biāo)記，并省略對其的重復(fù)說明。

圖1是發(fā)明一實(shí)施例的具備超聲波焊接品質(zhì)判斷裝置100的超聲波焊接系統(tǒng)的附圖。

根據(jù)本實(shí)施例，超聲波焊接品質(zhì)判斷裝置100設(shè)置于超聲波焊接系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)判斷超聲波焊接的品質(zhì)。

根據(jù)本實(shí)施例，超聲波焊接品質(zhì)判斷裝置100包括：傳感部120，提供傳感器傳達(dá)信息，焊接品質(zhì)判斷部110，求出焊接機(jī)輸出能量(Eo)，并利用傳感器傳達(dá)信息求出傳感器傳達(dá)能量(Et)后，算出焊接吸收能量(Ew)，并利用焊接吸收能量(Ew)判斷焊接的不良與否。

根據(jù)本實(shí)施例，在對超聲波焊接品質(zhì)判斷裝置100說明之前，先對超聲波焊接系統(tǒng)進(jìn)行說明。

超聲波焊接系統(tǒng)包括控制器130、振動(dòng)子132、增幅器134、焊頭136以及鐵砧138。

振動(dòng)子132借助控制器130供給的電源產(chǎn)生振動(dòng)。借助振動(dòng)子132的振動(dòng)能量在被焊接物140的上部面焊頭136實(shí)施焊接。增幅器134(booster)位于焊頭136和振動(dòng)子132之間，以減少或增加振動(dòng)子132的振幅(amplitude)并傳達(dá)到焊頭136。并且，控制器130通過控制振動(dòng)子132供給的電源來控制振動(dòng)數(shù)以及振幅。

焊頭136借助振動(dòng)子132的振動(dòng)能量沿著水平方向振動(dòng)，并加壓被焊接物140來實(shí)施焊接。

鐵砧138(anvil)用于支撐被焊接物140，在與焊頭136之間通過對被焊接物140的加壓以及振動(dòng)進(jìn)行焊接。鐵砧138可與傳感部120結(jié)合。

傳感部120與鐵砧138相結(jié)合，向焊接品質(zhì)判斷部110提供可求出傳感器傳達(dá)能量(Et)的傳感器傳達(dá)信息。傳感部120可相當(dāng)于加速度傳感器、激光位移傳感器以及渦電流傳感器中任一種或它們的組合。

加速度傳感器(acceleration sensor)測定振動(dòng)的鐵砧138的加速度或沖擊強(qiáng)度。如傳達(dá)到鐵砧138的加速度或沖擊等傳感器傳達(dá)信息傳達(dá)到焊接品質(zhì)判斷部110。焊接品質(zhì)判斷部110可利用以下公式來求出傳感器傳達(dá)能量(Et)，

公式：Et＝1/2mv。

在上述公式中m相當(dāng)于焊頭136、鐵砧138以及被焊接物140的重量之和。焊接品質(zhì)判斷部110對借助加速度傳感器測定的加速度值進(jìn)行積分來求出速度(v)后，通過上述公式求出傳感器傳達(dá)能量(Et)。

加速度傳感器借助多種手段以及方法來與鐵砧138結(jié)合。例如，加速度傳感器可與鐵砧138的側(cè)面機(jī)械式結(jié)合或借助別的部件(未圖示)與鐵砧138結(jié)合。綜上所述，本發(fā)明不限制加速度傳感器結(jié)合在鐵砧138的方法。

加速度傳感器與焊頭136相結(jié)合，測定焊頭136的加速度，向焊接品質(zhì)判斷部110提供傳感器傳達(dá)信息。

激光位移傳感器可以測定借助振動(dòng)的鐵砧138位移并作為傳感器傳達(dá)信息提供給焊接品質(zhì)判斷部110。焊接品質(zhì)判斷部110將作為激光位移傳感器測定的鐵砧138位移的微分值的速度(v)適用于上述公式求出傳感器傳達(dá)能量(Et)。當(dāng)然，激光位移傳感器也可以測定焊頭136的位移。

激光位移傳感器可與鐵砧138以及焊頭136中的任一種或可位于從鐵砧138以及焊頭136隔開的位置。

渦電流傳感器(eddy current sensor)利用發(fā)生在導(dǎo)電體的渦電流的線圈的感應(yīng)變化的傳感器，測定振動(dòng)的鐵砧138的位移，并將位移作為傳感器傳達(dá)信息傳達(dá)到焊接品質(zhì)判斷部110。焊接品質(zhì)判斷部110將作為渦電流傳感器測定的鐵砧138的位移的微分值的速度(v)適用于上述公式求出傳感器傳達(dá)能量(Et)。

當(dāng)然，渦電流傳感器也可以測定焊頭136的位移，并將該位移作為傳感器傳達(dá)信息傳達(dá)到焊接品質(zhì)判斷部110。

渦電流傳感器也可與鐵砧138以及焊頭136中的任一種相結(jié)合或位于從鐵砧138以及焊頭136隔開的位置。

根據(jù)本發(fā)明的焊接品質(zhì)判斷裝置100是不限制于傳感部120的傳感器種類以及其結(jié)合結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明傳感部只要是能測定鐵砧138以及焊頭136中至少一種加速度、速度或位移的話，可使用任何傳感器。根據(jù)本發(fā)明的傳感部可以與焊頭136相結(jié)合，也可以位于從焊頭136以及鐵砧138隔開的位置。

焊接品質(zhì)判斷部110利用通過傳感部120輸入的傳感器傳達(dá)信息并根據(jù)上述方法來求出傳感器傳達(dá)能量(Et)。并且，焊接品質(zhì)判斷部110求出焊接機(jī)輸出能量(Eo)。焊接品質(zhì)判斷部110利用供給到超聲波焊接系統(tǒng)的控制器130的驅(qū)動(dòng)電流和電壓，求出焊接機(jī)輸出能量(Eo)。

并且，焊接品質(zhì)判斷部110還可以利用供給到超聲波焊接系統(tǒng)的振動(dòng)子132的電流和電壓，求出焊接機(jī)輸出能量(Eo)。

焊接品質(zhì)判斷部110求出焊接機(jī)輸出能量(Eo)以及傳感器傳達(dá)能量(Et)后，根據(jù)以下公式算出焊接吸收能量(Ew)。焊接吸收能量(Ew)相當(dāng)于被焊接物140借助超聲波焊接實(shí)際吸收的能量，

公式：Eo＝Et+Ew。

圖2為例示本發(fā)明一實(shí)施例的超聲波焊接品質(zhì)判斷方法的流程圖。圖3為根據(jù)被焊接部所吸收的能量顯示其焊接品質(zhì)的曲線圖。

參照圖2及圖3，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，超聲波焊接品質(zhì)判斷方法包括，測定焊接機(jī)輸出能量以及傳感器傳達(dá)能量的步驟；利用焊接機(jī)輸出能量以及傳感器傳達(dá)能量算出焊接吸收能量的步驟；利用焊接吸收能量判斷焊接品質(zhì)的步驟；顯示焊接結(jié)果并判斷是否為適當(dāng)焊接后，在不是適當(dāng)焊接的情況下變更焊接參數(shù)的步驟。

焊接品質(zhì)判斷部110分別求出焊接機(jī)輸出能量(Eo)以及傳感器傳達(dá)能量(Et)后，可根據(jù)上述公式算出焊接吸收能量(Ew)。并且，焊接品質(zhì)判斷部110利用所算出的焊接吸收能量(Ew)，將焊接品質(zhì)判斷為未焊接、適當(dāng)焊接以及過度焊接中的一種。

焊接品質(zhì)判斷部110根據(jù)對相應(yīng)被焊接物的大小、形狀以及材質(zhì)的焊接吸收能量(Ew)來儲存與焊接品質(zhì)有關(guān)的數(shù)據(jù)庫或利用這種信息。參照圖3，對適當(dāng)焊接的焊接吸收能量(Ew)范圍在a～b的情況下，算出的焊接吸收能量(Ew)不足a的情況下可判斷為未焊接，焊接吸收能量(Ew)超過b的情況下可判斷為過度焊接。當(dāng)然，算出的焊接吸收能量(Ew)在a～b范圍內(nèi)的情況下焊接品質(zhì)判斷部110可判斷為正在進(jìn)行適當(dāng)焊接。借助焊接品質(zhì)判斷部110的焊接品質(zhì)結(jié)果可以實(shí)時(shí)測定。

焊接品質(zhì)判斷部110可以通過顯示器112顯示所測定的焊接品質(zhì)。

焊接品質(zhì)判斷部110利用所測定的焊接品質(zhì)信息實(shí)時(shí)變更焊接參數(shù)。例如，焊接品質(zhì)判斷結(jié)果判斷為未焊接的情況下，可增加被焊接物140焊頭136的加壓力以及振幅中至少一種；判斷為過度焊接的情況下，可減少被焊接物140焊頭136的加壓力以及振幅中至少一種。除了焊頭136的加壓力以及振幅以外，焊接品質(zhì)判斷部110還可控制作為焊接參數(shù)的振動(dòng)數(shù)以及時(shí)間中的任意一種。

根據(jù)本實(shí)施例焊接品質(zhì)判斷裝置100在求出焊接機(jī)輸出能量(Eo)和傳感器傳達(dá)能量(Et)后，利用這些來求出焊接吸收能量(Ew)，因此可提高焊接品質(zhì)判斷的可靠性。并且，根據(jù)本實(shí)施例焊接品質(zhì)判斷裝置100的特征在于易于測定焊接機(jī)輸出能量(Eo)以及焊接吸收能量(Ew)，因此最后可以易于判斷焊接品質(zhì)。

以上，雖然參照本發(fā)明的一實(shí)施例來說明了本發(fā)明，但只要是本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員就可以理解在未超出本發(fā)明要求保護(hù)范圍中所記載的思想以及范圍內(nèi)，可對本發(fā)明進(jìn)行多種修改以及變更。