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超声波焊接的电箱(发生器)设计

2021-02-04

 这次介绍的电箱设计结合了带有浮点运算单元的32位CortexM4微控制器,允许使用现代信号处理方法实时计算超声波三联件的参数。尤其是对三联件阻抗的计算,用于评估负载水平和识别焊接过程所处阶段,例如材料的熔化阶段。由于在可编辑逻辑器件(CPLD)中实现的直接数字信号合成单元的创新设计,所以精确控制输出信是可能的。发生器前端的谐振变换器拓扑设计保证了设备运行的高效率。发生器配备了各种通讯接口,如两种模式的USB(主/从模式),以太网,蓝牙,CAN和RS485,以及多个数字输入和输出接口,4-20mA模拟输入可接压力传感器和0-10V模拟输入接口。这使得发生器可以检测和控制整个超声波焊接系统,而不需要PLC模块。

1 概述

超声波焊接是基于超声波振动(声波)的一种应用——振动传递到待焊塑料接合处,摩擦生热导致材料熔化粘接的过程。超声波振动还可用于超声波钻孔、切割和清洗。超声波振动的典型频率范围在 18kHz 至 70kHz 之间。输出功率从几百瓦到几千瓦。标准的焊接系统包括一个电源(发生器)和一套三联件(1个换能器,1个调幅器和1个焊头)。电箱负责给换能器提供正确的电信号,并负责过程控制。换能器将电源信号转化为机械纵向振动,这些振动被传递到焊头,并最终传递到焊接材料上。超声波焊机组成见图1。

   
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