Способ диагностики установки ультразвуковой сварки Советский патент 1992 года по МПК B23K20/10 

сл

с

Изобретение относится к сварке, в частности к способам диагностики установки для ультразвуковой сварки, и может найти применение в радиоэлектронике и приборостроении при микросварке. Цель изобретения - увеличение глубины диагностики. Способ заключается в том, что в диагностическую систему кроме первого эталонного набора сигналов-признаков вводят дополнительно второй и третий эталонные наборы сигналов-признаков. Диагностирование ведут по характеру изменения импеданса ультразвукового преобразователя во время сварки и в холостом ходу, благодаря чему уточняется информация о нарушении состояния нормального функционирования и определяется отказавшее устройство. 2 ил.

Изобретение относится к ультразвуковому оборудованию для микросварки и предназначено для автоматического определения технического состояния установок ультразвуковой микросварки.

Известен способ диагностики установок ультразвуковой сварки, в котором определение нарушения состояния нормального функционирования установки (некачественную сварку) производят формируя сигнал- признак, пропорциональный энергии, потребляемой ультразвуковым преобразователем от ультразвукового генератора за время сварки.

Недостатком способа является низкая достоверность и глубина диагностики, так как энергия, потребляемая ультразвуковым преобразователем за время сварки зависит от нескольких десятков факторов, например, от дрейфа входного сопротивления преобразователя и диагностируется только

нарушение состояния правильного функционирования установки в целом, а причина указанного нарушения, т.е. виновная в этом система или устройство установки не определяется.

Известен способ диагностики сварочной установки, согласно которому формируют сигнал; пропорциональный импедансу ультразвукового преобразователя, а сигнал- признак, несущий информацию о функционировании установки, формируют; интегрируя во время сварки сигнал;пропор- циональный импедансу ультразвукового преобразователя. Характерной особенностью способа является периодическая коррекция эталонного сигнала, с которым сравнивается сигнал-признак, благодаря чему в значительной степени снимаются проблемы, связанные с дрейфом исходного сигнала, пропорционального импедансу ультразвукового преобразователя.

х|

1 о

о сл

Недостатком способа является низкая достоверность обусловленная отсутствием абсолютного (стабильного во времени) эталона качества, в связи с чем система диагностики реагирует лишь на внезапные, резкие изменения состояния функционирования, а медленная, постепенная деградация параметров установки (качества сварки) не обнаруживается.

Вторым недостатком способа является малая глубина диагностики, т.е. по-прежнему диагностируется лишь сам факт наруше- ниясостояниянормального

функционирования (получение некачественной сварки) без указания причины упомянутого нарушения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ диагностики сварочной установки, по которому в систему диагностики вводят эталонный набор сигналов - признаков, отражающих характер изменения тока возбуждения ультразвукового преобразователя во время сварки, формируют сигна- лы - признаки, характеризующие изменения тока возбуждения ультразвукового преобразователя во время сварки, сравнивают полученные сигналы - признаки с эталонным набором и при наличии сигналов - признаков, не входящих в эталонный набор, судят о нарушении состояния нормального функционирования сварочной установки (некачественной сварке).

Достоинством способа является стабильность эталона качества и большое число диагностических сигналов - признаков, что позволяет увеличить достоверность диагностики.

Недостатком способа является малая глубина диагностики, так как по-прежнему диагностируется отказ сварочной установки в целом, без определения отказавшего устройства.

Целью изобретения является увеличение глубины диагностики.

Поставленная цель достигается тем, что в систему диагностики кроме первого эталонного набора сигналов-признаков, отражающих характер изменения импеданса ультразвукового преобразователя во время сварки;вводят дополнительно второй и третий эталонные наборы сигналов-признаков, характеризующих изменения импеданса ультразвукового преобразователя во время возбуждения его сварочным импульсом, соответственно, в холостом ходу и на позиции сварки при неисправностях механизма на- гружения сварочного инструмента, устройства позиционирования, механизма фиксации обрабатываемого прибора на рабочей позиции, формируют сигналы-признаки, характеризующие изменения импеданса ультразвукового преобразователя во время выполнения сварки, сравнивают полученные сигналы - признаки с первым эталонным набором и при наличии сигналов-признаков, не входящих в первый эталонный набор,судят о нарушении состояния нормального функционирования сварочной установки, а сигналы-признаки, не

вошедшие в перый эталонный набор запо- минают, затем дополнительно формируют сигналы-признаки, отражающие характер изменения импеданса ультразвуковго преобразователя при возбуждении его сварочным импульсом в холостом ходу, сравнивают полученные сигналы-признаки с вторым эталонным набором, по результатам сравнения судят о состоянии функционирования ультразвукового генератора,

ультразвукового преобразователя, устройства диагностики и, если отклонений от состояния нормального функционирования указанных устройств не обнаружено, сравнивают запомненные сигналы-признаки, не

вошедшие в первый эталонный набор, с третьим набором и по результатам сравнения судят об отклонениях от состояния нормального функционирования механизма нагружения, устройства позиционирования, механизма фиксации обрабатываемого прибора на рабочей позиции.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию Новизна.

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и

потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию Существенные отличия.

На фиг.1 представлен алгоритм действий согласно предлагаемому способу; на

фиг.2 - возможные признаки, характеризующие изменения импеданса ультразвукового преобразователя, которые используются для формирования сигналов-признаков.

П р и м е р. До осуществления сварки в систему диагностики вводят первый, второй и третий эталонные наборы сигналов-признаков (фиг,1).

Указанные наборы представляют собой, например, группу логических сигналов, положение которых в группе определяет вид признака, характеризующего изменения импеданса входной цепи ультразвукового преобразователя, а значение

логического сигнала (логический О или 1)

указывает на то, обнаружен или не обнаружен соответствующий признак.

- Первый эталонный набор сигналов-признаков сформирован на основании теоретических исследований, например, признак 2 (фиг.2) может быть принят за эталон качественной сварки, а наличие остальных признаков- как признак нарушения состояния нормального функционирования установки. Таким образом, если наличие признака ото- бражается сформированным сигналом-признаком с потенциалом логического О, то первый эталонный набор сигналов-признаков в этом случае может быть записан как двоичное слово 10111. Первый эталонный набор сигналов-признаков может быть сформирован и экспериментальным путем.

Аналогичным образом формируют второй и третий эталонные наборы. При этом второй эталонный набор (фиг.2, холостой ход) содержит как сигнал-признак нормального функционирования ультразвукового генератора, ультразвукового преобразователя, устройства диагностики (фиг.2, холостой ход, признак 1), так и сигналы-признаки нарушений нормального функционирования ультразвукового генератора, ультразвукового преобразователя, устройства диагностики (см.фиг.2, холостой ход, признаки 2,3,4 и 5). При принятых ранее условиях указанный второй эталонный набор может быть описан двоичным кодом ОНИ.

Третий эталонный набор содержит группу сигналов-признаков, соответствую- щих идентифицированным неисправностям механизма фиксации (МФ) приборов на рабочей позиции механизма нагружения (МН), устройства позиционирования (УП) и другие. Например, признки 1, 3, 4 и 5 на фиг.2. В этом случае его можно записать как 01000.

После введения эталонов приступают к контролю функционирования установки. Для этого возбуждают ультразвуковой пре- образователь сварочным импульсом на позиции сварки и одновременно с этим формируют сигналы-признаки, характеризующие изменения импеданса ультразвукового преобразователя во время сварки. Для этого формируют сигнал, пропорциональный импедансу преобразователя, например, осуществляя арифметическое деление амплитуды U напряжения, возбуждающего ультразвуковой преобразователь (УЗП) на амплитуду тока I в его входноой цепи. При этом желательно осуществлять автоматическую подстройку частоты ультразвукового генератора (УЗП на частоту fp резонанса УЗП. Выбирая признаки, на основании которых формируют сигналы-признаки, нужно стремиться, во-первых, чтобы они полно отражали изменения импеданса, а во-вторых, чтобы имели причинно-следственную связь с режимом функционирования составных частей установки. Таким признаками могут быть признаки, описанные в пат. США № 4 606 490 или а.с. СССР № 1186004, или признаки, приведенные на фиг.2.

После окончания сварочного импульса сравнивают полученную группу сигналов- признаков с первым эталонным набором и, если не обнаружены сигнал-пизнаки, не входящие в указанный эталон-набор,счита- ют, что состояние функционирования сварочной установки соответствует корме. Если же обнаружены сигналы-признаки, отсутствующие в первом эталонном наборе, то считают, что состояние нормального функционирования сварочной установки нарушено и обнаруженные сигналы-признаки запоминают. После этого проводят дополнительные диагностические операции по выявлению отказавших устройств. Для этого уводят ультразвуковой преобразователь (УЗП) с позиции сварки и возбуждают его сварочным импульсом в холостом ходу. Одновременно с этим формируют сигналы- признаки, отражающие изменения импеданса УЗП в холостом ходу (фиг.1). После окончания сварочного импульса сравниваютполученныйнаборсигналов-признаков с вторым эталонным набором, и судят о функционировании ультразвукового генератора (УЗГ), ультразвукового преобраозвателя (УЗП), устройства диагностики (УКСС). При этом если обнаружено, что сигнал-признак нормального функционирования отсутствует и ни один сигнал-признак не совпадает с признаками неисправностей из второго эталонного набора (фиг.2, холостой ход), то выносят суждение о нарушении состояния нормального функционирования. УКСС, УЗГ, УЗП (фиг.1). Если признак нормы не обнаружен, но обнаружены признаки, соответствующие неисправностям УЗГ и УЗП (см.фиг.2), то выносят суждение о том, что состояние функционирования УКСС соответствует норме, но нарушено состояние нормального функционирования УЗГ или УЗП (фиг.1). Если же обнаружен признак состояния нормального функционирования, то выносят суждение, что УЗГ, УЗП и УКСС исправны. В дальнейшем сравнивают запомненные сигналы- признаки, не вошедшие в первый эталонный набор, с третьим эталонным набором и по результатам сравнения судят о неисправностях механизма нагружения, устройства позиционирования и механизма

фиксации обрабатываемого прибора на рабочей позиции.

Опробование способа проводилось на опытном образце установки ЭМ-4020П и показало возможность увеличения глубины диагностики и автоматического определения неисправностей основных устройств сварочной установки.

Экономия от применения предлагаемого способа может быть достигнута за счет увеличения реальной производительности и выхода годных, поскольку уменьшается время поиска неисправности и вероятность ошибок во время отыскания неисправности, т.е. снижается вероятность функционирова- ния не вполне исправной установки.

Предлагаемый способ обладает перед известными большей глубиной диагностики, чти и является техническим преимуществом данного способа.

Экономический эффект при внедрении способа может быть получен за счет увеличения реальной производительности и выхода годных, установок, в которых реализован данный способ, а также за счет увеличения надежности приборов, собранных на таких установках.

Достоверность достижения цели изобретения подтверждается опробованием способа в условиях опытного производства.

Формула изобретения

Способ диагностики установки ультразвуковой сварки, при котором вводят в систему диагностики первый эталонный набор сигналов-признаков, отражающих характер изменения импеданса ультразвукового преобразователя во время сварки, формируют сигналы-признаки, характеризующие изменения импеданса ультразвукового преобразователя во время выполнения сварки,

сравнивают полученные сигналы-признаки с первым эталонным набором и при наличии сигналов-признаков, не входящих в первый эталонный набор, судят о нарушении состояния нормального функционирования сварочной установки,отличающийся тем, что, с целью увеличения глубины диагностики путем определения отказывающего устройства после введения первого эталонного набора сигналов-признаков, в систему диагностики вводят второй и третий эталонные наборы сигналов-признаков, характеризующих изменения импеданса ультразвукового преобразователя во время возбуждения его сварочным ипульсом, соответственно в холостом ходу и на позиции сварки при неис- правностях механизма нагружения сварочного инструмента, устройства позиционирования, механизма фиксации обрабатываемого прибора на рабочей позиции, после сравнения с первым набором сигналы-признаки, не вошедшие в этот эталонный набор, запоминают, затем формируют сигналы-признаки, отражающие характер изменения импеданса ультразвукового преобразователя при возбуждении его сварочным импульсом в холостом ходу, сравнивают полученные сигналы-признаки с вторым эталонным набором и по результатам сравнения судят о неисправностях ультразвукового генератора, ультразвукового преобразователя, устройства диагностики, а при их отсутствии сравнивают запомненные сигналы-признаки, не вошедшие в первый эталонный набор, с третьим эталонным набором и по результатам сравнения судят о неисправностях механизма нагружения, устройства позиционирования, механизма фиксации обрабатываемого прибора на рабочей позиции.

( НАЧАЛ О

Ј 1с1ен е j- е

ММАЮЮ w fyf

Ыемме /uff зшен мЬр/f

&c$fv b УМ cfo/ iiff/i. /« /дал ti&fHfa

Визе, УЗ/7 (Sap, м/). / , леЦ

rttew/ufr l

У$Г У$Д - iM i e«c#J - P tifr,,

tfiofeis 6 )cuftf / tr/ еКф. УЗГ, M/7

9f/ H6/ fff/ef ttflMMf . npifiMfftOS

fytffatffffe t 7 r. wh/чм

oaaoHfJH, cuw,- ppu3H..n

C txr. /ifffM. фцнх1). нарушено

opMiepofaitff€

с Ц IT, каЬрон

ifPM. Mflttftf. tUJH.-rpttbH. С

Ј fsaiepert

/Tfofa. о kctmtpsup tetftr.M,MfttMO

С КОНЕЦ

Ф/Г. I