[发明专利]用于焊接物理变化部件的自动超声挤压系统和方法

说明书

本公开可提供一种用于一对工件(W1、W2)的超声焊接方法。该方法可包括首先将超声焊接堆叠部(10)压靠在该对工件中的第一工件(W1)上，使得第一工件(W1)与该对工件中的第二工件(W2)接触。然后，该方法可设置为通过从超声焊接堆叠部(10)向第一工件(W1)输出能量来开始焊接阶段。该方法可设置为通过监测至少一个传感器得到感测参数。感测的参数可为焊接力和/或焊接力变化率。该方法可设置为确定感测的参数是否已达到预定水平。基于确定感测参数已达到预定水平，该方法可设置为结束焊接阶段。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年3月13日提交的第16/352,062号美国申请的优先权、以及于2018年11月13日提交的第62/760,700号美国临时专利申请的优先权，上述申请通过引用完整地并入本文。

技术领域

本发明大致涉及在超声焊接或用于振动连接塑料部件的其它系统中使用的压力机。

背景技术

在超声焊接循环中，焊接阶段限定为将超声波能量施加至进行接合的零件的时间段。传统上一直使用各种条件来结束焊接阶段，包含：(1)从焊接开始经过的时间，(2)达到预定的压制位置，(3)从焊接开始经过预定的距离，(4)从焊接开始达到预定水平的超声能量，以及(5)达到预定水平的超声功率。

有时，在焊接阶段之后是保持阶段，在保持阶段期间，熔融材料冷却并固化，同时超声堆叠部继续压靠在进行接合的零件上。传统上一直使用各种条件来限定保持阶段的结束，包括：(1)从焊接阶段结束起经过的时间，(2)到达预定的压制位置，以及(3)从焊接结束起经过指定的距离。

这些用于结束连接过程的焊接阶段和保持阶段的传统方法在一些应用中不合适，特别是在进行焊接的零件中存在物理变化的那些应用。例如，由于模制过程不一致，因而待焊接零件的能量导向器的高度、宽度、体积、尺寸和形状有可不相同。待焊接的零件也可为不同材料，或具有其它不同的几何特性。在第一个较短的能量导向器中，一旦第一工件已移动预定距离，则超声焊接过程可结束焊接阶段。然而，如果接下来焊接第二个较长的能量导向器，并且基于第一工件的距离结束超声焊接过程，则由于焊接较大能量导向器所需的额外时间和能量，将不能充分地焊接第二工件。上面列出的用于结束焊接阶段和保持阶段的其余条件都不能在保持精确焊接的同时考虑到存在物理变化的工件。

另外，当操作超声压力机来重复焊接工件时，从第一工件到第二工件的物理变化可需要频繁地重新校准超声压力机。这种频繁的重新校准可降低效率，并将更大的误差引入焊接过程，特别是当基于第一组工件进行校准而第二组工件具有不同的物理特性时。

因此，需要在超声焊接中能精确地焊接存在物理变化工件的系统和方法。

发明内容

根据本发明构思的一个实施方式，本公开可提供一种用于一对工件的超声焊接的方法。该方法可包括首先将超声焊接堆叠部压靠该对工件中的第一工件。这可使该对工件中的第一工件与该对工件中的第二工件接触。然后，该方法可设置为通过从超声焊接堆叠部向第一工件输出能量来开始焊接阶段。然后，该方法可设置为利用至少一个传感器来监测焊接力。然后，该方法可设置为确定焊接力是否已达到预定水平。基于确定焊接力已达到预定水平，该方法可设置为结束焊接阶段。

在第一实施方式的一些实例中，监测可在一段时间延迟之后进行。该时间延迟可在焊接阶段开始之后进行。

在一些实例中，时间延迟可为第一工件在开始焊接阶段之后移动预定距离的时间长度。

在一些实例中，确定焊接力是否已达到预定水平可包括确定在时间延迟结束时的焊接力。这可产生第一焊接力。预定水平可基于第一焊接力。

在一些实例中，时间延迟可为焊接阶段开始之后焊接阶段的能量输出达到预定水平的时间长度。在这些例子中，确定焊接力是否已达到预定水平可包括确定在时间延迟结束时的焊接力。这可产生第一焊接力。预定水平可基于第一焊接力。