二、超聲波焊接機(jī)主要技術(shù)性能指標(biāo)
電器性能：工作頻率20khz,最大輸出功率：2000W，焊接時(shí)間：可調(diào), 工作方式：半自動(dòng)。機(jī)械性能：氣動(dòng)壓力：2-6kg/cm,氣缸行程：75mm，電源：220v
三、超聲焊接機(jī)工作原理
本設(shè)備由超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、機(jī)械傳動(dòng)三部分組成。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)本系統(tǒng)是一種含操作臺(tái)由氣缸進(jìn)行傳動(dòng)的大型落地式裝置, 并采用條牙方法通過(guò)手輪調(diào)節(jié)焊頭的上下位置, 不設(shè)有水平調(diào)整機(jī)構(gòu)。見圖。圖中, 發(fā)生器一抽屜, 啟動(dòng)開關(guān), 調(diào)平工作臺(tái)緊急制動(dòng)開關(guān)指示燈, 工作壓力調(diào)節(jié)，工作速度調(diào)節(jié)上下移動(dòng)手輪上下移動(dòng)鎖定」氣源三聯(lián)件八門固定螺釘, 換能器換能器安裝座門。
超聲波焊接機(jī)原理--超聲波焊接機(jī)氣路原理示意圖
初始狀態(tài)應(yīng)是P、B通路, P、A斷路,使氣缸帶動(dòng)的換能器焊頭向上復(fù)位, 當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)信號(hào)送到發(fā)生器時(shí),P 、B由原來(lái)通路變?yōu)閿嗦? 此時(shí)P、A由原來(lái)斷路變?yōu)橥?使氣缸帶動(dòng)的換能器下降, 當(dāng)下降至設(shè)定位置時(shí)觸動(dòng)裝于機(jī)架內(nèi)的微動(dòng)開關(guān), 以觸發(fā)超聲波發(fā)振工作, 發(fā)振及保壓時(shí)間由發(fā)生器預(yù)先設(shè)定觸發(fā)壓力10-70kg,可通過(guò)壓力調(diào)節(jié)盤預(yù)先調(diào)整控制觸發(fā)范圍, 待超聲、保壓結(jié)束后, 發(fā)生器自動(dòng)又來(lái)一信號(hào)使電磁閥釋放, 二位五通電磁閥換向, 將換能器返回原處復(fù)位, 完成一次焊接過(guò)程, 壓力盤的調(diào)節(jié)是根據(jù)不同特性的焊頭和焊接對(duì)象而設(shè)定的。.
超聲波焊接機(jī)原理之電路部分結(jié)構(gòu)，超聲波發(fā)生器系統(tǒng)由功率放大電路、順序控制電路、失配保護(hù)電路等組成?；スΨ烹娐肥遣捎冒酥淮蠊β示w管組成的二組橋式帶功率的自激振電路, 通過(guò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)將功率再合成起來(lái), 使輸出最大功率達(dá)到千瓦以上。由于振蕩電路是采用開關(guān)模式, 所以減少了晶體管的耗散功率,以取得較高的轉(zhuǎn)換效率。它的工作過(guò)程和原理可由圖3圖4來(lái)說(shuō)明。
當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)經(jīng)控制電路送到偏置電路時(shí), 二組偏置分別加到功放1的、BG1,BG4，和功放2的BG5、BG8, , 然后由輸出產(chǎn)生正反饋信號(hào)通過(guò)選頻網(wǎng)絡(luò)到移相器, 經(jīng)移相后又激發(fā)功放1的BG2、BG3和功放2的BG6，BG7。由于對(duì)電路相位的正確分配, 使二組橋式功放的功率管處于開關(guān)狀態(tài)來(lái)建立振蕩過(guò)程, 并達(dá)到功率輸出目的, 二組功放管的輸出均為方波形式, 而經(jīng)過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)后加到換能器時(shí), 由于負(fù)載特性因素, 使換能器二端成為正弦波。該電路的振蕩頻率是由換能器和選頻網(wǎng)絡(luò)決定的, 選頻網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)不同換能器頻率進(jìn)行調(diào)整, 使網(wǎng)絡(luò)諧振頻率和換能器諧振頻率取得一致, 達(dá)到最佳匹配效果。
超聲波焊接機(jī)原理---超聲波發(fā)生器原理方框圖3
超聲波焊接機(jī)工作原理---超聲波焊接機(jī)功率放大原理方框圖4 超聲波焊接機(jī)原理的保護(hù)電路采用較新的相位比較法來(lái)達(dá)到失配或過(guò)載控制以保護(hù)大功率管不被損壞。保護(hù)電路的工作原理可用圖方框圖來(lái)說(shuō)明。從功放電路送來(lái)相位差為“180度” 的二個(gè)信號(hào), 其中一個(gè)信號(hào)到波形調(diào)節(jié)器, 經(jīng)波形調(diào)節(jié)后的信號(hào)與另一個(gè)功放送來(lái)的信號(hào)同時(shí)加入相位比較電路進(jìn)行比較處理, 比較后的信號(hào)輸?shù)介_關(guān)控制電路, 當(dāng)功放送來(lái)二信號(hào)相位差為“180 ”時(shí), 說(shuō)明功放輸出負(fù)載處在正常匹配狀態(tài), 此時(shí)開關(guān)控制電路無(wú)信號(hào)輸出, 超聲啟動(dòng)信號(hào)可以正?？刂乒Ψ牌闷鹫窆ぷ鳌．?dāng)功放輸出處在失配或過(guò)載情況時(shí), ‘送來(lái)的二個(gè)信號(hào)相位差會(huì)偏離180, 只有在這種清況下, 開關(guān)控制電路才有信號(hào)輸出, 此信號(hào)加到偏置控制電路, 切斷功放偏置電路停止功放振蕩并驅(qū)動(dòng)過(guò)載指示燈。
超聲波焊接機(jī)工作原理---超聲波焊接機(jī)保護(hù)線路原理方框圖5 3.超聲波焊接機(jī)原理之程序控制電路是采用集成電路和分立元件組成的, 主要作用于整機(jī)焊接過(guò)程達(dá)到半自動(dòng)目的?；具^(guò)程可由圖方框圖來(lái)說(shuō)明。
超聲波焊接機(jī)程序控制線路原理方框圖6 操作信號(hào)經(jīng)觸發(fā)器后, 使觸發(fā)器為“ 狀態(tài), 通過(guò)電平轉(zhuǎn)換送出一個(gè)降信號(hào), 使換能器下降至焊接件端面, 當(dāng)焊件接觸到焊頭時(shí),另一個(gè)超聲觸發(fā)信號(hào)送到超聲時(shí)控電路此信號(hào)由機(jī)架微動(dòng)開關(guān)送來(lái), 經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后控制功放偏置, 以起動(dòng)功放電路產(chǎn)生振蕩, 又將超聲受控時(shí)間結(jié)束信號(hào)送入保持時(shí)控電路, 這主要是焊頭在一信號(hào)停止后繼續(xù)保持在焊件上, 以待焊件冷卻。當(dāng)保持受控時(shí)間結(jié)束后, 信號(hào)送到觸發(fā)器, 使觸發(fā)器為“ 0”狀態(tài), 換能器回升到原處, 完成一次焊接過(guò)程。
超聲波焊接機(jī)換能器系統(tǒng)—換能器是由振子、聚能器、焊接頭三部分組成, 其中采用六塊壓電晶片和鋁合金及鋼組成的半波長(zhǎng)非對(duì)稱形振子, 共振頻率為20khz。
為了適應(yīng)各種不同焊接對(duì)象的需要, 我們采用鋁合金材料制造的有不同振幅放大比的半波長(zhǎng)聚能器, 其中有, 1:2.5,1:2.0，1:1.5，1:1.0，1:0.9,1:0.6等；
由于大功率超聲波焊接設(shè)備主要用于大型塑料件或可焊性較差材料的焊接, 因此對(duì)焊頭的設(shè)計(jì)制造, 在滿足半波長(zhǎng)的前提下, 振幅大小一般在焊頭設(shè)計(jì)中就應(yīng)有所考慮。但個(gè)別由于焊件形狀復(fù)雜, 焊頭設(shè)計(jì)中無(wú)法考慮振幅等, 也可通過(guò)聚能器的不同振幅比來(lái)調(diào)整, 總之當(dāng)振子、聚能器、焊頭三部分連成一體后總的特性應(yīng)符合超聲波捍接設(shè)備的要求, 即小信號(hào)測(cè)量時(shí)20khz+—0.5khz，諧振阻抗小于50歐姆；
在大功率發(fā)生源匹配輸出時(shí), 空氣負(fù)載情況下其功率應(yīng)是最大功率的15%以下, 就目前我廠生產(chǎn)的換能器實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為最大功率的12%, 即250瓦左右, 當(dāng)焊頭在實(shí)際焊接受壓情況下, 由于動(dòng)態(tài)阻抗的變化, 功率可從250瓦至2000瓦范圍內(nèi)變化, 因發(fā)生器輸出在較理想的匹配狀態(tài)下, 所以焊接過(guò)程中輸出功率隨負(fù)載變化而達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)作用, 使塑料焊接性能提高到一個(gè)新平。
不同型號(hào)超聲波焊接機(jī)的工作原理是相同的，其機(jī)械結(jié)構(gòu)基本相同，不同的是超聲波發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)，不同型號(hào)的超聲波線路結(jié)構(gòu)是不同的，其超聲波焊接機(jī)電路的原理也不完全相同。
