Способ диагностики установки ультразвуковой сварки

(51) 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Ф ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ипею.",,",БИВАЛИ Зт;К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУИзобретение относится к ультразвуковому оборудованию для микросварки и и редназначено для автоматического оп ределения 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(71) Конструкторское бюро точного электронного машиностроения(54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ УСТАНОВКИУЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ(57) 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. 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 пропорциональный 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.50 55 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 нарушения состояния нормального 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 сигналы - 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 нагружения сварочного инструмента, устройства позиционирования, механизма фиксации обрабатываемого прибора на рабочей позиции, формируют сигналы-при 5 10 15 20 25 30 35 40 45 знаки, характеризующие изменения импе- данса 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 запоминают, 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 "0" 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 отображается сформированным сигналом-признаком с потенциалом логического "0", 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 О.Третий эталонный набор содержит группу сигналов-признаков, соответствующих 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 преобразователь 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 0 напряжения, возбуждающего ультразвуковой преобразователь (УЗП) на амплитуду токав его входноой цепи, При этом желательно осуществлять автоматическую подстройку частоты ультразвукового генератора (УЗГ) на частоту 1 Р резонанса УЗП. Выбирая признаки, на основании ко 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 торых 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 М 4 606 490 или а.с. СССР ЛЬ 1186004, или признаки, приведенные на фиг.2;После окончания сварочного импульса сравнивают полученную группу сигналов- признаков с первым эталонным набором и, если не обнаоужены сигнал-пизнаки, не входящие в указанный эталон-набор,считают, что состояние функционированйя сварочной установки соответствует норме. 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 формируютсигналы- признаки, отражающие изменения импеданса УЗП в холостом ходу (фиг.1), После окончания сварочного импульса сравнивают полученный набор сигналов-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 механизма1770105 45 50 55 фиксации обрабатываемого прибора на рабочей позиции.Опробование способа проводилось наопытном образце установки ЗМП ипоказало возможность увеличения глубины 5диагностики и автоматического определениянеисправностей основных устройств сварочной установки.Экономия от применения предлагаемого способа может быть достигнута за счет 10увеличения реальной производительности ивыхода годных, поскольку уменьшается время поиска неисправности и вероятностьошибок во время отыскания неисправности,т.е. снижается вероятность функционирования не вполне исправной установки,Предлагаемый способ обладает передизвестными большей глубиной диагностики, что и является техническим преимуществом данного способа. 20Экономический эффект при внедренииспособа может быть получен за счет увеличения реальной производительности и выхода годных, установок, в которыхреализован данный способ, а также за счет 25увеличения надежности приборов, собранных на таких установках.Достоверность достижения цели изобретения подтверждается опробованиемспособа в условиях опытного производства. 30Формула изобретенияСпособ диагностики установки ультразвуковой сварки, при котором вводят в систему диагностики первый эталонный наборсигналов-признаков, отражающих характер 35изменения импеданса ультразвукового преобразователя во время сварки, формируютсигналы-признаки, характеризующие изменения импеданса ультразвукового преобразователя во время выполнения сварки, 40 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 неисправностях 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 ра. бочей позиции, 17701051770105 и Составитель И.БериллТехред М.Моргентал орректор М.Петрова едак Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор агарина, 101 Заказ 3700 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5