一種用于振動焊接機的低能耗壓力控制裝置的制造方法
【專利摘要】一種用于振動焊接機的低能耗壓力控制裝置，包括：驅動執(zhí)行機構、以及組成壓力控制裝置的液體供應裝置、儲油箱、工作油源、狀態(tài)控制機構、壓力傳感器；其特征在于：由工作油源輸出的來自儲油箱的液體供應給換向閥，所述換向閥根據運行指令通過平衡閥將工作油源輸向調節(jié)閥，并經調節(jié)閥與驅動執(zhí)行機構內的下方驅動室相連通；同時所述換向閥輸出的工作油源又經平衡閥的輸出管線與驅動執(zhí)行機構內的上方驅動油室相連通，由此構成實現控制驅動執(zhí)行機構上下間隙性上、下換向輸油結構；此外所述的工作油源與壓力傳感器、升降臺運行機構組成一油源控制回路，壓力傳感器和工作油源的輸出端與換向閥的輸入端連接，工作油源的輸入端則與儲油箱相連通；由此構成用于振動焊接機的低能耗壓力驅動、控制裝置。
【專利說明】
一種用于振動焊接機的低能耗壓力控制裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種振動焊接機的壓力控制裝置，尤其是一種用于振動焊接機的低能耗壓力控制裝置。
【背景技術】
[0002]公知的振動焊接機是一種使熱塑性材料制成的兩個工件相互施壓并相對移動，從而使兩個工件的接觸面摩擦發(fā)熱、熔融、連接的裝置。
[0003]這種振動焊接機上具備壓力控制裝置，可對用來驅動升降臺的升降臺運行裝置進行壓力控制。通過升降臺至少使上述一個方向的工件進行上升、焊接、下降、待命等一系列運動。同時，提供的這些振動焊接機可安裝壓力控制裝置。
[0004]圖3為公知的振動焊接機及壓力控制裝置的基本結構示意圖。
[0005]圖3中給出的振動焊接機I大體上具備振動裝置3、加壓裝置5以及壓力控制裝置7。
[0006]其中:振動裝置3(如圖3所示)，包括導軸51、設在導軸51上方的橋板31、通過設置在上述橋板31的下方呈垂下狀態(tài)設置的彈簧32、以及固定在彈簧32下部的振動板33，設置在上述振動板33左、右兩側位置的各一配套著傳感器37的驅動電路盒34、與上述驅動電路盒34相對并固定在橋板31上的電磁線圈35，設在上述振動板33的下方并夾持上工件的上夾具36。使用時可通過提取傳感器37檢測上述振動板33的振動數、提取傳感器37輸出的檢測信號，并將檢測信號提供給控制盤40的供電裝置39。該供電裝置39可以上述檢測信號為基礎，調整提供給電磁線圈35的電力，使振動板33產生需要的橫向振動。
[0007]此外，所述的加壓裝置5如圖3所示，具備導軸51、可將導軸51按圖示上下滑動的升降臺52、能使工件進行上升、焊接、相互施壓、下降、待命等一系列運動的升降臺52的驅動執(zhí)行機構53、以及設在上述圖示升降臺52的上方并夾持下工件的下夾具54。
[0008]此外，所述的壓力控制裝置7包括由液體供應裝置711和儲油箱712組成的升降臺運行機構71和狀態(tài)控制機構72。
[0009]上述升降臺運行機構71通過液體供應裝置711和儲液箱712，給可驅動升降臺52上下移動的驅動執(zhí)行機構53供應工作油壓源。上述狀態(tài)控制機構72可將上述液體供應裝置711控制在指定的工作狀態(tài)。
[0010]圖4為振動焊接機的目前普遍慣用的一個壓力控制裝置的示例框圖。
[0011 ]圖4中的上述液體供應裝置711中，從活塞栗排出的工作油經壓力控制閥7111調整后，通過經運行指令控制的換向閥7113流入流量控制閥7112，并又經調節(jié)閥7114將工作油供應給驅動執(zhí)行機構53內的側下方室，或者由流量控制閥7112直接將工作油供應給驅動執(zhí)行機構53的側上方室。從上述換向閥7113的排出口排出的工作油，流經環(huán)形管BP1、流量控制閥7112、環(huán)形管BP2返回儲液箱712。
[0012]同時，由設在壓力控制閥7111的排出側的壓力傳感器7115將檢測到的檢測信號提供給狀態(tài)控制機構72。狀態(tài)控制機構72反饋抑制壓力控制閥7111，使壓力傳感器7115輸出的檢測信號達到預定的壓力值。
[0013]這種傳統使用的振動焊接機及壓力控制裝置，在待命狀態(tài)下由下夾具54及上夾具36分別固定工件。之后，轉換上述換向閥7113，給驅動執(zhí)行機構53供應工作油，使升降臺52上升。到達指定位置后停止上升，給驅動執(zhí)行機構53供應工作油，從而給電磁線圈35、35供應振動用電，以便給兩個工件施加指定的壓力。反復振動一定時間，兩個工件焊接后，轉換控制換向閥7113，使升降臺52下降后，進入待命狀態(tài)。
[0014]以下對由待命-上升-焊接-下降-待命組成的一個焊接周期進行分析。
[0015]圖5(a)為上述振動焊接機及傳統的壓力控制裝置在一個焊接周期的電力變動示意圖，橫軸為經過時間，縱軸為功耗(W)。此外，假定上述一個焊接周期中，周期時間、振幅、焊接深度、焊接時間、焊接壓力、冷卻時間等已被設為指定值。
[0016]上述傳統的壓力控制裝置，在執(zhí)行上述一個焊接周期后，可得到如圖5(a)所示的時間進程和電力數據。在圖5(a)的橫軸上，時間O?12(sec)為待命、時間12?15(sec)為上升、時間20?30(sec)為焊接、時間33?36(sec)為下降、時間36?50(sec)為待命中的運動。對于這些運動，可得到圖5 (a)的縱軸所表示的電力消耗。
[0017]分析該圖5(a)時可知，待命時的電力和焊接時的電力的變化雖然小，但是待命時也始終在消耗一定的電力(1300(W)左右)。
[0018]圖6(a)為振動焊接機及傳統的壓力控制裝置，在壓力深度轉換控制下焊接時壓力變化的示意圖，橫軸為經過時間，縱軸為壓力。
[0019]例如，將初始壓力變更為5.0[10^]、焊接壓力1為8.0[10^]、焊接壓力2為5.0[MPa]、焊接壓力3為8.0[MPa]時，傳統的壓力控制裝置可獲得圖6(a)所示的壓力變化。從該圖6(a)可知，壓力急劇變化的部分，如圖6(a)中?符號所示，發(fā)生了過沖、下沖、脈動等。該脈動有時可通過調整狀態(tài)控制手段72的增益等消除，但是當存在壓力損失變化增大的因素，例如壓力控制閥7111到驅動執(zhí)行機構53的軟管長等時，則難以消除脈動或過沖等。
[0020]圖7(a)為傳統振動焊接機的壓力控制裝置給出指令值時，壓力傳感器的輸出電壓和測壓兀件的輸出電壓，橫軸為時間，縱軸分別為壓力傳感器的輸出電壓和測壓兀件的輸出電壓。另外，測壓元件設在了指定部位上，以檢測施加到上下工件的壓力的變化，但是圖6中未標示。
[0021]該圖7(a)顯示了按照初始(4.0[MPa])—焊接 l(10.0[MPa])—冷卻(4.0[MPa])的指令Ml運行振動焊接機及壓力控制裝置時，測壓元件輸出的輸出電壓L1、壓力傳感器輸出的電壓信號Gl。
[0022]從圖7(a)中可知，壓力傳感器輸7115輸出的電壓信號Gl在加壓過程中未出現脈動，但是壓力上調的壓力波動時和壓力下調的壓力波動時，出現了幾次過沖。
[0023]此外，注意觀察圖7(a)中測壓元件輸出的輸出電壓LI時，下降時測壓元件的壓力變成0[MPa](參見圖示?符號)，可知上夾具36和下夾具54之間可能出現縫隙。
[0024]經本
【申請人】對目前普遍使用的振動焊接機及壓力控制裝置使用的觀察、發(fā)現壓力控制裝置存在下列問題:
[0025](I)待命時也始終在消耗一定量以上的電力，沒有實現節(jié)能。
[0026](2)難以抑制轉換動作時出現脈動、過沖、結塊的問題。
[0027](3)壓力波動大，無法實現精細的壓力控制?！緦嵱眯滦蛢热荨?br>[0028]本實用新型發(fā)明的目的:旨在解決上述問題，提供一種可減少壓力控制導
[0029]致的壓力波動的振動焊接機的壓力控制裝置，實現進一步節(jié)能降耗。
[0030]這種用于振動焊接機的低能耗壓力驅動、控制裝置，包括:驅動執(zhí)行機構53、以及組成壓力控制裝置的液體供應裝置711、儲油箱712、工作油源SP、狀態(tài)控制機構72、壓力傳感器7115;其特征在于:由工作油源SP輸出的來自儲油箱712的液體供應給換向閥7113，該換向閥7113根據運行指令通過平衡閥7116將工作油源輸向調節(jié)閥7114，并經調節(jié)閥7114與驅動執(zhí)行機構53內的下方驅動室相連通，同時所述換向閥7113輸出的工作油源又經平衡閥7116的輸出管線與驅動執(zhí)行機構53內的上方驅動油室相連通，由此構成實現控制驅動執(zhí)行機構53上下間隙性上、下換向輸油結構;此外所述的工作油源SP與壓力傳感器7115、升降臺運行機構71組成一油源控制回路，壓力傳感器7115和工作油源SP的輸出端與換向閥7113的輸入端連接，工作油源SP的輸入端則與儲油箱712相連通；由此構成用于振動焊接機的低能耗壓力驅動、控制裝置。
[0031]根據以上技術方案提出的這種用于振動焊接機的低能耗壓力驅動、控制裝置，與現在普遍使用的控制裝置相比較，具有如下積極效果:
[0032](I)工作油在開始時不發(fā)生過沖。
[0033 ] (2)加壓特性平順無沖擊，可獲得穩(wěn)定的加壓力。
[0034](3)可減少在大氣中的功耗，降低二氧化碳排放，并可降低運行成本。
[0035](4)可控制壓力、流量，因此可進行精細的壓力控制，同時壓力控制導致的壓力波動少。
【附圖說明】
[0036]圖1為本實用新型涉及的低能耗壓力驅動、控制裝置的結構示意圖；
[0037]圖2為本實用新型壓力控制裝置的控制裝置具體結構示意圖；
[0038]圖3傳統焊接機及壓力控制裝置控制裝置結構示意圖；
[0039]圖4為傳統焊接機及壓力控制裝置控制裝置結構示意圖
[0040]圖5(a)為傳統焊接裝置在一個焊接周期的電力變動示意圖；
[0041 ]圖5(b)為本實用新型在一個焊接周期的電力變動示意圖；
[0042]圖6(a)為傳統焊接裝置在壓力深度轉換控制下焊接時壓力變化示意圖；
[0043]圖6(b)為本實用新型在壓力深度轉換控制下焊接時壓力變化示意圖；
[0044]圖7(a)為傳統焊接裝置的壓力傳感器的輸出電壓和測壓元件的輸出電壓；
[0045]圖7(b)本實用新型的壓力傳感器的輸出電壓和測壓元件的輸出電壓。
[0046]圖中:1-振動焊接機3-振動機構31-橋板32-彈簧33-振動板34-驅動電路盒35-電磁線圈36-上夾具37-傳感器39-供電裝置40-控制盤5-加壓機構51-導軸52-升降臺53-驅動執(zhí)行機構54-下夾具7-壓力控制裝置71-升降臺運行機構711-液體供應裝置712-儲液箱7111-壓力控制閥7112-流量控制閥7113-換向閥7115-壓力傳感器7116-平衡閥7121-旁通回路7122-逆止閥72-升降臺運行狀態(tài)控制機構BP2-環(huán)形管SP-油源SP1-齒輪栗SP2-伺服電機
【具體實施方式】
[0047]以下結合說明書附圖進一步描述本實用新型，并給出本實用新型的實施例。
[0048]如圖1所示的這種用于振動焊接機的低能耗壓力驅動、控制裝置，包括:驅動執(zhí)行機構53、以及組成壓力控制裝置的液體供應裝置711、儲油箱712、工作油源SP、狀態(tài)控制機構72、壓力傳感器7115;其特征在于:由工作油源SP輸出的來自儲油箱712的液體供應給換向閥7113，所述換向閥7113根據運行指令通過平衡閥7116將工作油源輸向調節(jié)閥7114，并經調節(jié)閥7114與驅動執(zhí)行機構53內的下方驅動室相連通；同時所述換向閥7113輸出的工作油源又經平衡閥7116的輸出管線與驅動執(zhí)行機構53內的上方驅動油室相連通，由此構成實現控制驅動執(zhí)行機構53上下間隙性上、下換向輸油結構;此外所述的工作油源SP與壓力傳感器7115、升降臺運行機構71組成一油源控制回路，壓力傳感器7115和工作油源SP的輸出端與換向閥7113的輸入端連接，工作油源SP的輸入端則與儲油箱712相連通；由此構成用于振動焊接機的低能耗壓力驅動、控制裝置。
[0049]所述的工作油源SP包括有齒輪栗SPl和伺服電機SP2。
[0050]所述的狀態(tài)控制機構72通過壓力傳感器7115輸出的檢測信號為基礎，反饋抑制驅動齒輪栗服電機SP2的轉速來控制齒輪栗排除的工作油壓和流量。
[0051 ]該圖1中，由構成工作油源S P的一部分的齒輪栗排出的工作油，供應給換向閥7113。換向閥7113可根據運行指令，通過調節(jié)閥7114將工作油供應給驅動執(zhí)行機構53內的側下方室，或者通過平衡閥7116將工作油供應給驅動執(zhí)行機構53的側上方室。
[0052]此外，根據換向閥7113的狀態(tài)變更，驅動執(zhí)行機構53的側上方室的工作油通過平衡閥7118供應給上述換向閥7113。從上述換向閥7113的排出口排出的工作油通過環(huán)形管BP返回儲液箱712。
[0053]由設在構成工作油源SP的一部分的齒輪栗的排出側的壓力傳感器7115檢測到的檢測信號提供給狀態(tài)控制手段72。狀態(tài)控制手段72反饋抑制構成工作油源SP的一部分的伺服電機的轉速，使壓力傳感器7115輸出的檢測信號達到預定的壓力值、流量值。
[0054]這種振動焊接機及壓力控制裝置，在待命狀態(tài)下由下夾具54及上夾具36分別固定工件。之后，轉換上述換向閥7113，給驅動執(zhí)行機構53供應工作油，使升降臺52上升。到達指定位置后停止上升，給驅動執(zhí)行機構53供應工作油，從而給電磁線圈35、35供應振動用電，以便給兩個工件施加指定的壓力。反復振動一定時間，兩個工件焊接后，轉換控制換向閥7113，使升降臺52下降后，進入待命狀態(tài)。
[0055]以下對由待命-上升-焊接-下降-待命組成的一個焊接周期進行分析。
[0056]圖5(b)為上述振動焊接機及壓力控制裝置，在一個焊接周期的電力變動的示意圖，橫軸為經過時間，縱軸為功耗((W)。此外，假定上述一個焊接周期、振幅、焊接深度，焊接時間、焊接壓力、冷卻時間等的設定值與圖5(a)中的設定值相同。
[0057]本發(fā)明涉及的壓力控制裝置，在執(zhí)行上述一個焊接周期后，可得到如圖5(b)所示的時間進程和電力數據。在圖5(b)的橫軸上，時間O?8(sec)為待命、時間8?10(sec)為上升、時間10?25(sec)為焊接、時間25?30(sec)為下降、時間30?43(sec)為待命中的運動。對于這些運動，可得到圖5 (b)的縱軸所表示的電力消耗。
[0058]分析該圖5(b)時可知，雖然待命時的電力和焊接時的電力有差異，但是待命時只消耗很少的電力(40(W)左右)。
[0059]此外，焊接中消耗的電力為500(W)左右，與圖5(a)中的傳統技術相比，功耗僅為后者的約三分之一。
[0060]因此，本實用新型提出的技術方案可減少能源損失，在使用中因能耗導致的升溫現象很難出現。由于功耗降低，表明二氧化碳排放量也會隨之減少。功耗降低，功耗導致的發(fā)熱減少，因此不需要散熱風扇等。
[0061]圖6(b)為振動焊接機及本發(fā)明涉及的壓力控制裝置，在壓力深度轉換控制下焊接時壓力變化的示意圖，橫軸為經過時間，縱軸為壓力。
[0062]在本發(fā)明中，例如也將初始壓力變更為5.0[MPa]、焊接壓力I為8.0[MPa]、焊接壓力2為5.0[MPa]、焊接壓力3為8.0[MPa]，并在焊接中改變壓力時，由于升降臺52的移動動作消失，工作油源SP中伺服電機的轉速和流量下降，如圖6(b)所示，壓力以很難發(fā)生脈動的狀態(tài)平順變化到穩(wěn)定。
[0063]即使在工作油源SP到驅動執(zhí)行機構53的軟管長等情況下，出現了脈動，也是低頻脈動，出現小幅脈動的可能性很小。
[0064]在速度變化方面，即使高速、低速的差異較大，由于本發(fā)明通過控制伺服電機的轉速來控制流量，而不是傳統的閥門引導控制，因此驟然限制流量時，壓力也會同時下降，減速時的沖擊小。
[0065]由此，傳統的壓力控制裝置71如圖6(a)所示，發(fā)生了過沖、脈動等，而本發(fā)明如圖6(b)所示，幾乎不發(fā)生脈動、過沖。
[0066]圖7(b)為本發(fā)明涉及的振動焊接機的壓力控制裝置給出指令值M2時，壓力傳感器的輸出電壓L2和測壓兀件的輸出電壓G2，橫軸為時間，縱軸分別為壓力傳感器的輸出電壓和測壓元件的輸出電壓。另外，測壓元件可檢測到施加到上下工件的壓力的變化。
[0067]該圖7 (b)顯示了按照初始(4.0 [MPa])焊接I (1.0 [MPa ])—冷卻(4.0 [MPa ])運行振動焊接機及本實用新型設計的壓力控制裝置時，測壓元件輸出的輸出電壓L2、壓力傳感器輸出的電壓信號G2。
[0068]本實用新型涉及的壓力控制裝置，如圖3所示，雖然壓力轉換的壓力波動時或加壓過程中，從開始到達到穩(wěn)定狀態(tài)的經過時間與傳統的壓力控制裝置引起的壓力變化相同(參見圖6(a))，但是傳感器電壓G2、測壓元件電壓L2均不發(fā)生脈動或過沖。
[0069]而且升降臺52下降時，測壓元件(load cell)傳感器電壓L2也不會變成0[MPa]，可平順變化為低壓力。
[0070]由此，本發(fā)明如圖7(b)所示，測壓元件傳感器電壓L2在下降時不會變成0，上夾具36和下夾具54之間也不會出現縫隙。
[0071]如上所述，本發(fā)明涉及的振動焊接機的壓力控制裝置，有如下積極效果:
[0072](I)工作油在開始時不發(fā)生過沖。
[0073 ] (2)加壓特性平順無沖擊，可獲得穩(wěn)定的加壓力。
[0074](3)可減少在大氣中的功耗，降低二氧化碳排放，并可降低運行成本。
[0075](4)可控制壓力、流量，因此可進行精細的壓力控制，同時壓力控制導致的壓力波動少。
[0076]圖2為本實用新型涉及的壓力控制裝置的一個具體實施例的管路圖。
[0077]對于圖2中與圖1所示壓力控制裝置7相同的構件，則賦予相同的符號，省略重復說明。
[0078]上面已經說明，該圖2中壓力控制裝置7，由升降臺運行手段71和狀態(tài)控制手段72組成。
[0079]在圖1、圖2中，工作油源SP排出的工作油，經升溫、旁路電路、換向閥7113、調節(jié)閥7114供應給執(zhí)行機構(液壓缸)53的一側的側下方室。執(zhí)行機構(液壓缸)53的另一側的側上方室的工作油，經或者通過平衡閥7116、換向閥7113、環(huán)形管BP返回儲液箱712。
[0080]工作油源SP由齒輪栗SP1、驅動齒輪栗服電機SP2、用來檢測伺服電機SP2的狀態(tài)的其他傳感器、熱敏電阻、編碼器、散熱風扇組成。
[0081 ]由齒輪栗出的工作油，供應給換向閥7113。換向閥7113可根據運行指令，通過調節(jié)閥7114將工作油供應給驅動執(zhí)行機構53內的側下方室，或者通過平衡閥7118將工作油供應給驅動執(zhí)行機構53的側上方室。
[0082]由壓力傳感器7115檢測到的檢測信號提供給狀態(tài)控制手段72。狀態(tài)控制手段72反饋抑制構成工作油源SP的一部分的伺服電機SP2的轉速，使壓力傳感器7115輸出的檢測信號達到預定的壓力值、流量值。
[0083]基于這種結構，驅動執(zhí)行機構53驅動升降臺52上下移動，使上工件和下工件相互接觸，并用振動手段3振動，從而使兩個工件的接觸面摩擦發(fā)熱、焊接。
[0084]在實際應用中
[0085]采用上述結構的振動焊接機的壓力控制裝置7，
[0086](I)工作油在開始時不發(fā)生過沖。
[0087](2)加壓特性平順無沖擊，可獲得穩(wěn)定的加壓力。
[0088](3)可減少在大氣中的功耗，降低二氧化碳排放，并可降低運行成本。
[0089](4)可控制壓力、流量，因此可進行精細的壓力控制，同時壓力控制導致的壓力波動少。
[0090]以上僅是本實用新型給出的一般性實施方案，任何依據本基本創(chuàng)意做出的不具有實質性特點的改進均應屬于本實用新型保護的范疇。
【主權項】
1.一種用于振動焊接機的低能耗壓力控制裝置，包括:驅動執(zhí)行機構(53)、以及組成壓力控制裝置的液體供應裝置(711)、儲油箱(712)、工作油源(SP)、狀態(tài)控制機構(72)、壓力傳感器(7115);其特征在于:由工作油源(SP)輸出的來自儲油箱(712)的液體供應給換向閥(7113)，所述換向閥(7113)根據運行指令通過平衡閥(7116)將工作油源輸向調節(jié)閥(7114)，并經調節(jié)閥(7114)與驅動執(zhí)行機構(53)內的下方驅動室相連通；同時所述換向閥(7113)輸出的工作油源又經平衡閥(7116)的輸出管線與驅動執(zhí)行機構(53)內的上方驅動油室相連通，由此構成實現控制驅動執(zhí)行機構(53)上下間隙性上、下換向輸油結構;此外所述的工作油源(SP)與壓力傳感器(7115)、升降臺運行機構(71)組成一油源控制回路，壓力傳感器(7115)和工作油源(SP)的輸出端與換向閥(7113)的輸入端連接，工作油源(SP)的輸入端則與儲油箱(712)相連通；由此構成用于振動焊接機的低能耗壓力驅動、控制裝置。2.如權利要求1所述的一種用于振動焊接機的低能耗壓力控制裝置，其特征在于:所述的工作油源(SP)包括有齒輪栗(SP1)和伺服電機(SP2)。3.如權利要求1所述的一種用于振動焊接機的低能耗壓力控制裝置，其特征在于:所述的狀態(tài)控制機構(72)通過壓力傳感器(7115)輸出的檢測信號為基礎，反饋抑制驅動齒輪栗(SP1)的伺服電機(SP2)的轉速來控制齒輪栗排除的工作油壓和流量。
【文檔編號】B29C65/06GK205522482SQ201620161131
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月3日
【發(fā)明人】趙大植
【申請人】代榮超音波設備（上海）有限公司