一种用于金属焊接的大功率超声焊接机的制作方法

本实用新型涉及一种超声焊接机，具体涉及一种用于金属焊接的大功率超声焊接机，属于超声技术领域。

背景技术：

超声技术目前在清洗、橡胶裁切、塑料焊接和金属焊接等领域中广泛使用。金属焊接的原理是在将超声频率的电信号转化为机械振动，通过使焊头高频振动，与工件发生摩擦，产生焊接所需的热量，完成工件的焊接。其技术关键点是将电能转化为高频的机械能。目前超声焊接设备中使用的超声焊接机基本上是通过国外购买，价格昂贵且稳定性不高，无法长时间工作。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：超声焊接机的工作稳定性。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种功率大、稳定性高，能够广泛应用在不同频率需求的超声焊接机。技术方案如下：

一种超声焊接机，主要包括电源模块、控制模块、通讯接口、显示模块、缓冲电路、全桥逆变电路、信号梳理电路、检测模块和负载，电源模块为控制模块、全桥逆变电路、显示模块和检测模块供电，显示模块通过通讯接口与控制模块连接，控制模块依次连接缓冲电路、全桥逆变电路、信号梳理电路、负载，负载与焊接工件发生摩擦产生焊接所需的热量，检测模块检测全桥逆变电路的工作状态并将结果反馈至控制模块。

进一步地，电源模块包括300V DC电源、24V AC电源和±5V DC电源。300V DC电源给全桥逆变电路供电、24V AC电源给显示模块供电、±5V DC电源给控制模块和检测模块供电。

进一步地，显示模块选用基于PLC的液晶屏。基于PLC的液晶屏用于显示负载的功率、运行状态，接收振幅设置，接收外部输入的启停信号。

进一步地，控制模块选用单片机。单片机完成模数转换和相位检测，读取PLC设置的运行电压、预设相位，使用PID模块计算并设置PWM模块频率和占空比。

进一步地，通讯接口选用RS232串口。

进一步地，缓冲电路选用IR2101驱动芯片。

进一步地，检测模块包括电压检测模块和电流检测模块。

进一步地，所述负载包括压电陶瓷、变幅杆、裁刀或焊头。

本实用新型的有益效果：超声焊接机功率大、稳定性高，能够广泛应用在不同频率需求的工作场合。

以下将结合附图对本实用新型的方法及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的超声焊接机的原理框图；

图2是本实用新型的超声焊接机中单片机控制模块的功能框图。

图例：10-电源模块；20-单片机控制模块；21-模数转换和相位检测；22-PID模块；23-PWM模块；24-PLC设置；30-RS232串口；40-基于PLC的液晶屏；50-缓冲电路；60-全桥逆变电路；70-信号梳理电路；80-检测模块；81-电压检测模块；82-电流检测模块；90-负载。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本实用新型附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如图1，一种用于金属焊接的大功率超声焊接机，包括电源模块10、单片机控制模块20、RS232串口30、基于PLC的液晶屏40、缓冲电路50，全桥逆变电路60、信号梳理电路70和检测模块80。

其中电源模块10包括300V DC电源、24V AC电源和±5V DC电源，其中300V DC电源用于给全桥逆变电路60供电、24V AC电源用于基于PLC的液晶屏40供电、±5V DC电源用于单片机控制模块20和检测模块80供电。

如图2所示，单片机控制模块20通过RS232串口30连接基于PLC的液晶屏40，同时完成模数转换和相位检测21，读取PLC设置24的运行电压、预设相位，使用PID模块22计算并设置PWM模块23频率和占空比，发送至缓冲电路50。

基于PLC的液晶屏40，主要显示功率、运行状态，接受振幅设置，接收外部输入的启停信号。

缓冲电路50是将控制信号放大并驱动全桥逆变电路60，产生超声信号。

超声信号通过信号梳理电路70后连接负载90，负载90通常为压电陶瓷+变幅杆+裁刀/焊头。

检测模块80包括电压检测模块81和电流检测模块82，用运放搭建加法和比例放大电路，将交流信号U和I转为单片机ADC模块可检测的电压，实时监测信号电压和电流。电压检测模块81检测全桥逆变电路60中的电压信号，电流检测模块82检测信号梳理电路70后端的信号电流，并将检测信号传输至单片机控制模块20。

本实用新型主要实现超声波信号的发生，具体实现方式如下。

通过基于PLC的液晶屏40设置运行电压、预设相位发送至单片机控制模块20。单片机控制模块20使用PID模块22计算并设置PWM模块23频率和占空比，发送至缓冲电路50。缓冲电路50将控制信号放大并驱动全桥逆变电路60，产生超声信号。超声信号通过信号梳理电路70后连接负载90，完成超声信号的输出。运行过程中检测模块80，用运放搭建加法和比例放大电路，将交流信号U和I转为单片机ADC模块可检测的电压，实时监测信号电压和电流。电压检测模块81检测全桥逆变电路60中的电压信号，电流检测模块82检测信号梳理电路70后端的信号电流，并将检测信号传输至单片机控制模块20，实时调整PWM模块23频率和占空比。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。