全文摘要
本实用新型公开了一种超声波焊接设备的分段式压力触控系统，包括：气缸，用于控制焊头上行或下行；三位中封阀，与所述气缸连接；压力开关，用于检测气缸上腔的气压；限位开关，用于检测焊头是否上行至上限位；行程开关，用于检测焊头是否下行至设定位置；控制板，用于根据压力开关、限位开关、行程开关的触发信号，通过控制三位中封阀和超声波发生器，使焊头在预设的下行气压下下行以及在预设的焊接气压下焊接。本实用新型通过三位中封阀和控制板以及多种传感器来控制气缸，分别设置焊头的下行气压和焊接气压，将焊头下行冲击作用与产品焊接气压做隔绝，实现了对超声波焊接的精细化控制，有助于提高焊接品质。
主设计要求
1.一种超声波焊接设备的分段式压力触控系统，其特征在于，包括：气缸，用于控制超声波焊接设备的焊头上行或下行；三位中封阀，与所述气缸连接，其中，所述三位中封阀左位的工作口A通过第一气管连接所述气缸的下腔接口构成左通道，所述三位中封阀右位的工作口B通过第二气管连接所述气缸的上腔接口构成右通道；压力开关，用于检测所述气缸上腔的气压；限位开关，用于检测所述焊头是否上行至上限位；行程开关，用于检测所述焊头是否下行至设定位置；控制板，分别与所述三位中封阀、所述压力开关、所述限位开关、所述行程开关连接，还与所述超声波焊接设备的超声波发生器连接，用于根据所述压力开关、所述限位开关、所述行程开关的触发信号，通过控制所述三位中封阀和所述超声波发生器，使所述焊头在预设的下行气压下下行以及在预设的焊接气压下焊接。
设计方案
1.一种超声波焊接设备的分段式压力触控系统，其特征在于，包括：
气缸，用于控制超声波焊接设备的焊头上行或下行；
三位中封阀，与所述气缸连接，其中，所述三位中封阀左位的工作口A通过第一气管连接所述气缸的下腔接口构成左通道，所述三位中封阀右位的工作口B通过第二气管连接所述气缸的上腔接口构成右通道；
压力开关，用于检测所述气缸上腔的气压；
限位开关，用于检测所述焊头是否上行至上限位；
行程开关，用于检测所述焊头是否下行至设定位置；
控制板，分别与所述三位中封阀、所述压力开关、所述限位开关、所述行程开关连接，还与所述超声波焊接设备的超声波发生器连接，用于根据所述压力开关、所述限位开关、所述行程开关的触发信号，通过控制所述三位中封阀和所述超声波发生器，使所述焊头在预设的下行气压下下行以及在预设的焊接气压下焊接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制板具体用于：
通电初始化后，控制所述三位中封阀切换至左位，使所述焊头上行至上限位；
接收到焊接信号后，控制所述三位中封阀切换至右位，使所述焊头自上限位开始下行；
当所述气缸上腔的气压达到所述压力开关的第一设定值时，控制所述三位中封阀切换至中位，使所述焊头在所述气缸内残留气压的作用下继续下行，以及，将所述压力开关的设定值从第一设定值改变为第二设定值，所述第一设定值为预设的下行气压，所述第二设定值为预设的焊接气压；
当通过所述行程开关检测到所述焊头下行至设置位置时，控制所述三位中封阀再次切换至右位，所述气缸上腔通气；
当所述气缸上腔的气压达到所述压力开关的第二设定值时，控制所述超声波发生器输出超声波信号，使所述焊头开始焊接作业；
当焊接作业结束时，控制所述三位中封阀切换至左位，使所述焊头上行，当焊头达到上限位，将所述压力开关的设定值从第二设定值改变为第一设定值。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述第一气管上设有第一节流阀，所述第二气管上设有第二节流阀。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述三位中封阀的进气口通过第三气管连接三联件，所述三联件通过第四气管与气源连接。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述控制板采用小型嵌入式系统。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及超声波焊接技术领域，具体涉及一种超声波焊接设备的分段式压力触控系统。
背景技术
超声波焊接技术是先将工频交流电转变为高频电磁振荡能量，再通过换能器将高频电磁振荡能量转换为机械振动能量，并在压力作用下，经过变幅杆、焊头将机械振动能量传递到焊接工件表面，在工件表面产生高频摩擦，使机械振动能量转变为工件的形变能，从而使工件间的分子相互渗透而牢固的连接在一起。这是一种效率高、功耗低、无污染的焊接方式，不会对金属、半导体等材料产生高温污染，不会产生电弧焊时的电弧，不会像电阻焊一样需要通过电流，也不会像激光焊需要较大的能量熔化焊件，因此，对高热导率和高电导率的材料，都能进行理想的焊接，尤其是对铝、铜及其合金材料的焊接，都可以最大程度地保持焊件焊接质量。
而在锂离子电池的制作中，对电芯极耳箔片的焊接是一个难点，电芯由20～60层的极耳箔片叠加而成，箔片的材料一般是铝、铜，而且极耳箔片很薄，一般厚度是6um～10um，电芯焊接质量的好坏直接影响到电池的整体性能和使用寿命，焊接要求极高，所以，一般使用超声波焊接。
焊头与叠加箔片接触，对箔片施加一定预压力，高频振动焊头将箔材粘合。由于箔片厚度仅有6um～10um，较大焊接参数设置，外层箔片存在裂痕或振碎现象；较小焊接参数设置，箔片粘合较弱，不能满足焊接撕拉力要求，从而影响电池的品质。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种超声波焊接设备的分段式压力触控系统，旨在对超声波焊接进行精细化控制，提高焊接品质。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种超声波焊接设备的分段式压力触控系统，包括：
气缸，用于控制超声波焊接设备的焊头上行或下行；
三位中封阀，与所述气缸连接，其中，所述三位中封阀左位的工作口A通过第一气管连接所述气缸的下腔接口构成左通道，所述三位中封阀右位的工作口B通过第二气管连接所述气缸的上腔接口构成右通道；
压力开关，用于检测所述气缸上腔的气压；
限位开关，用于检测所述焊头是否上行至上限位；
行程开关，用于检测所述焊头是否下行至设定位置；
控制板，分别与所述三位中封阀、所述压力开关、所述限位开关、所述行程开关连接，还与所述超声波焊接设备的超声波发生器连接，用于根据所述压力开关、所述限位开关、所述行程开关的触发信号，通过控制所述三位中封阀和所述超声波发生器，使所述焊头在预设的下行气压下下行以及在预设的焊接气压下焊接。
进一步的，所述控制板可具体用于：
通电初始化后，控制所述三位中封阀切换至左位，使所述焊头上行至上限位；
接收到焊接信号后，控制所述三位中封阀切换至右位，使所述焊头自上限位开始下行；
当所述气缸上腔的气压达到所述压力开关的第一设定值时，控制所述三位中封阀切换至中位，使所述焊头在所述气缸内残留气压的作用下继续下行（加速度减小），以及，将所述压力开关的设定值从第一设定值改变为第二设定值，所述第一设定值为预设的下行气压，所述第二设定值为预设的焊接气压；
当通过所述行程开关检测到所述焊头下行至设置位置时，控制所述三位中封阀再次切换至右位，所述气缸上腔通气；
当所述气缸上腔的气压达到所述压力开关的第二设定值时，控制所述超声波发生器输出超声波信号，使所述焊头开始焊接作业；
当焊接作业结束时，控制所述三位中封阀切换至左位，使所述焊头上行，当焊头达到上限位，将所述压力开关的设定值从第二设定值改变为第一设定值。
进一步的，所述第一气管上设有第一节流阀，所述第二气管上设有第二节流阀。
进一步的，所述三位中封阀的进气口通过第三气管连接三联件，所述三联件通过第四气管与气源连接。
进一步的，所述控制板采用小型嵌入式系统。
从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：
本实用新型通过三位中封阀和控制板以及多种传感器来控制气缸，分别设置焊头的下行气压和焊接气压，将焊头下行冲击作用与产品焊接气压做隔绝，在焊接之前即将预设的下行气压调节为预设的焊接气压，实现了对超声波焊接的精细化控制，以此提高焊接品质，例如解决电芯极耳箔片焊接过程中极耳外层箔材破损和焊接作用弱等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本实用新型一个实施例提供的分段式压力触控系统的结构组成及气路、信号线路的连接示意图；
图2是本实施例中控制板的控制流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。
本实用新型以锂离子电池极耳焊接为例。锂电池极耳焊接过程中，超声波焊接参数诸如能量、压力、振幅均对成品焊接效果存在影响。本实用新型主要探讨压力对焊接效果的影响，存在如下两点：
（1）气压与焊头下行速度为正相关，极耳与箔材焊接对位区域有限，较大的焊头下行速度意味着较大的焊头冲击作用，箔材存在振裂风险，极耳和箔材的对位存在偏斜可能。而较低的焊头下行速度，焊头下行时间延长，影响焊接产能。因而，焊头下行气压需设置于合理范围内。
（2）气压与压力成正比，功率与压力存在正相关关系。较低的焊接功率，箔材间与箔材和极耳间的粘合较弱，不能满足焊接相关要求；而较高焊接功率，箔材与极耳存在熔穿和焊裂可能。因此，焊接的气压需设置于合理范围内。
为避免焊头下行气压和焊接气压之间相互干涉，本实用新型将焊头下行气压和焊接气压做独立处理。为此，提供一种用于超声波焊接设备的分段式压力触控系统，该系统可包括气缸，三位中封阀，压力开关，限位开关，行程开关，控制板。
本实用新型的一个实施例中，分段式压力触控系统的结构组成及气路、信号线路的连接示意图如图1所示。
请参考图1，本实施例中超声波焊接设备的分段式压力触控系统，包括：
气缸1，用于控制超声波焊接设备的焊头上行或下行；
三位中封阀2，与所述气缸连接，其中，所述三位中封阀左位的工作口A通过第一气管连接所述气缸的下腔接口构成左通道，所述三位中封阀右位的工作口B通过第二气管连接所述气缸的上腔接口构成右通道；
压力开关3，用于检测所述气缸上腔的气压；其可以与第二气管连接，第二气管内气压与气缸上腔内气压相同；
限位开关4，用于检测所述焊头是否上行至上限位；即上限位传感器；
行程开关5，用于检测所述焊头是否下行至设定位置；
控制板6，分别与所述三位中封阀、所述压力开关、所述限位开关、所述行程开关连接，还与所述超声波焊接设备的超声波发生器连接，用于根据所述压力开关、所述限位开关、所述行程开关的触发信号，通过控制所述三位中封阀和所述超声波发生器，使所述焊头在预设的下行气压下下行以及在预设的焊接气压下焊接。
可选的，所述焊接气压小于所述下行气压，通过提高下行气压使焊头可以快速下降来提高作业速度，并确保焊接气压不会过大以保证焊接质量。
其中，气源是由空气压缩机过来的气路。
三联件即F.R.L，在气动技术中，将空气过滤器（F）、减压阀（R）和油雾器（L）三种气源处理元件组装在一起称为气动三联件，用以进入气动仪表之气源净化过滤和减压至仪表供给额定的气源压力。本实用新型中，三联件主要用于去掉气路中的水分与其它杂质，控制焊头上行压力。
三位中封阀，即，三位五通双控中封式电磁阀，是三位五通电磁阀的一种。三位中封阀一方面控制焊头的升降，另一方面控制气缸相应腔体压力。
压力开关是一种传感器，压力开关采用高精度、高稳定性能的压力传感器和变送电路，再经专用 CPU模块化信号处理技术，实现对介质压力信号的检测、显示、报警和控制信号输出。可用于达到设定气压后输出信号。
节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。用于调节气体流速。
行程开关是限位开关的一种，是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。
可选的，所述第一气管上设有第一节流阀7，所述第二气管上设有第二节流阀8。第一节流阀7和第二节流阀8分别用于调节第一气管和第二气管气流大小。
可选的，所述三位中封阀2的进气口通过第三气管连接三联件9，所述三联件9通过第四气管与气源10连接。
可选的，所述控制板6采用小型嵌入式系统。嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。嵌入式系统的核心是由一个或几个预先编程好以用来执行少数几项任务的微处理器或者单片机组成。
请参考图2，是本实施例中控制板的控制流程示意图。结合图2，本实施例中，分段式压力触控系统的动作流程如下：
1）、控制板通电初始化，控制三位中封阀左侧电磁铁得电，电磁阀切换至左位，气缸下腔体（简称下腔）通气，焊头上行，最终处于上限位。
2）、焊接信号进入控制板，控制板控制三位中封阀左侧电磁铁掉电，右侧电磁铁得电，电磁阀切换至右位，此时，气缸上腔体通气，焊头下行。
压力开关检测气缸上腔体（简称上腔）压力，当压力达到设定值（此时的设定值为预设的下行气压值），压力开关发送信号至控制板。控制板将三位中封阀右侧电磁铁掉电，三位阀切换至中位，此时，气源不再为气缸供气，气缸上腔体在已有气压下继续动作；与此同时，控制板改变压力开关的气压的设定值，即，将预设的焊接气压值发送至压力开关，改变后的压力开关的设定值为预设的焊接气压值。
3）、焊头继续下行至行程开关处，行程开关发送信号至控制板。控制板控制三位中封阀右侧电磁铁得电，电磁阀切换至右位，气缸上腔体通气，腔体气压上升。此过程中，焊头继续下行。
当压力开关检测到压力达到设定值（此时的设定值为预设的焊接气压值）时，压力开关再次发送信号至控制板，控制板控制超声发生器动作，输出能量，使焊头开始焊接作业。
4）、超声动作完成，焊接作业结束，控制板控制三位阀左侧电磁铁得电，切换至左位，气缸下腔体通气，焊头上行至上限位。限位开关（上限位传感器）发送信号至控制板，则控制板将压力开关的设定值重设，重设的设定值为预设的下行压力值。
如上所述，本实施例中，所述控制板具体用于：
通电初始化后，控制所述三位中封阀切换至左位，使所述焊头上行至上限位；
接收到焊接信号后，控制所述三位中封阀切换至右位，使所述焊头自上限位开始下行；
当所述气缸上腔的气压达到所述压力开关的第一设定值时，控制所述三位中封阀切换至中位，使所述焊头在所述气缸内残留气压的作用下继续下行（但下行的加速度减小），以及，将所述压力开关的设定值从第一设定值改变为第二设定值，所述第一设定值为预设的下行气压，所述第二设定值为预设的焊接气压；
当通过所述行程开关检测到所述焊头下行至设置位置时，控制所述三位中封阀再次切换至右位，所述气缸上腔通气；
当所述气缸上腔的气压达到所述压力开关的第二设定值时，控制所述超声波发生器输出超声波信号，使所述焊头开始焊接作业；
当焊接作业结束时，控制所述三位中封阀切换至左位，使所述焊头上行至上限位；
当焊头达到上限位，将所述压力开关的设定值从第二设定值改变为第一设定值。
如上所述，本实用新型公开了一种超声波焊接设备的分段式压力触控系统。从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：
本实用新型通过三位中封阀和控制板以及多种传感器来控制气缸，分别设置焊头的下行气压和焊接气压，将焊头下行冲击作用与产品焊接气压做隔绝，在焊接之前即将预设的下行气压调节为预设的焊接气压，实现了对超声波焊接的精细化控制，以此提高焊接品质，例如解决电芯极耳箔片焊接过程中极耳外层箔材破损和焊接作用弱等问题。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
上述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920108124.X
申请日:2019-01-23
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:94(深圳)
授权编号:CN209532416U
授权时间:20191025
主分类号:B23K 20/26
专利分类号:B23K20/26;B23K20/10
范畴分类:25E;
申请人:深圳市深发源精密科技有限公司
第一申请人:深圳市深发源精密科技有限公司
申请人地址:518104 广东省深圳市宝安区沙井街道蚝四西部工业区3栋1楼F区、2楼F区、3楼F区
发明人:杨文龙;谭永亮
第一发明人:杨文龙
当前权利人:深圳市深发源精密科技有限公司
代理人:潘笑玲
代理机构:44279
代理机构编号:深圳市万商天勤知识产权事务所（普通合伙）
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计