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超 声波 焊接的车灯内配光镜质量检测方法及装置

阅读：387发布：2023-03-12

专利汇可以提供超声波焊接的车灯内配光镜质量检测方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种车灯内配光镜超声波焊接的质量检测方法及装置，所述的检测方法在内配光镜完成超声波焊接后，由电动升降机构通过顶杆自下而上对内配光镜施加压力，并通过电动升降机构和顶杆之间设置的力传感器检测顶杆末端反馈的压力，并记录电动升降机构的顶升高度，由中央处理器根据顶杆末端反馈的压力和电动升降机构的顶升高度，判断内配光镜的焊接强度和焊接深度是否符合达到要求，只有在焊接强度和焊接深度同时符合要求时，焊接质量检测才算合格。本发明能够自动检测内配光镜焊接质量是否合格，无需人工拍打检查，解决人工拍打的检查方式造成的不良品漏检以及检测准确率低的问题。，下面是超声波焊接的车灯内配光镜质量检测方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种超声波焊接的车灯内配光镜质量检测方法，其特征在于：所述的检测方法在内配光镜完成超声波焊接后，由电动升降机构通过顶杆自下而上对内配光镜施加压力，并通过电动升降机构和顶杆之间设置的力传感器检测顶杆末端反馈的压力，并记录电动升降机构的顶升高度，由中央处理器根据顶杆末端反馈的压力和电动升降机构的顶升高度，判断内配光镜的焊接强度和焊接深度是否符合要求；
所述的检测方法具体包括如下步骤：
(1)当内配光镜超声波焊接完成后，进入质量检测过程，中央处理器设定内配光镜顶升过程的施压时间，顶杆末端的压力，以及电动升降机构的顶升高度；
(2)电动升降机构上升，将顶杆顶起，力传感器实时检测顶杆末端的压力，当顶杆接触到内配光镜时，力传感器检测到顶杆末端的压力，电动升降机构通过顶杆自下而上对内配光镜持续施加恒定的压力；
(3)在施压过程中，力传感器实时检测顶杆末端的压力变化情况，并反馈给中央处理器，同时，电动升降机构记录顶杆首端接触到内配光镜时的顶升高度，并反馈给中央处理器；
(4)中央处理器将检测到的实际顶升高度与设定的顶升高度进行比较，如果实际顶升高度等于设定的顶升高度，则焊接深度符合要求，并进入步骤(5)；反之，焊接深度不符合要求，焊接质量不合格；
(5)当电动升降机构对内配光镜的施压时间达到设定的施压时间后，中央处理器将力传感器检测到的顶杆末端压力与设定的压力进行比较，如果力传感器检测到的压力小于设定的压力，则中央处理器判定焊接强度不符合要求，焊接质量不合格；反之，焊接强度符合要求，焊接质量合格。
2.根据权利要求1所述的质量检测方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，中央处理器设定顶杆末端的压力为8～13公斤，设定的顶升距离为98～99毫米，设定的施压时间为3～6秒。
3.根据权利要求1所述的质量检测方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，顶杆末端的压力是随着施压不断变化的，在施压初期，由于内配光镜的弹性变形较大，导致顶杆末端的压力较小；到施压的中后期，由于内配光镜的弹性变形大幅降低，导致压力急剧上升；到检测末期，在焊接强度较高的情况下，顶杆末端的压力是维持稳定的。
4.根据权利要求1所述的质量检测方法，其特征在于，所述的步骤(4)和(5)中，如果中央处理器检测到焊接质量合格，则发送OK 信号，产品通道处的安全门打开，让合格产品通过；如果中央处理器检测到焊接质量不合格，则发送NG信号，报警装置发出报警提示，产品通道处的安全门保持关闭状态，防止不良品流出。
5.根据权利要求1所述的质量检测方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，如果中央处理器检测到电动升降机构的实际顶升高度大于设定的顶升高度，则说明焊接深度过浅，如果实际顶升高度小于设定的顶升高度，则说明焊接深度过深，这两种情况下焊接质量均为不合格。
6.根据权利要求1所述的质量检测方法，其特征在于，所述的步骤(5)中，在对内配光镜施压的最后1～2秒时间内，如果顶杆末端的压力维持稳定，则说明焊接强度良好，焊接质量合格；如果顶杆末端的压力突然减小，小于设定的压力，则说明内配光镜的焊接处被顶开，焊接强度不够，焊接质量不合格。
7.根据权利要求1所述的质量检测方法，其特征在于，所述顶杆的首端安装有防擦毛软垫，在通过顶杆对内配光镜施加压力时，所述的防擦毛软垫直接接触内配光镜，防止擦毛内配光镜的内表面。
8.一种采用如权利要求1所述方法的检测装置，所述的检测装置包括产品夹具，所述的产品夹具内设置焊接后的灯体和内配光镜，其特征在于：所述的检测装置包括中央处理器和设置于所述产品夹具下方的顶杆、力传感器和电动升降机构，所述顶杆的末端连接力传感器，所述力传感器安装在电动升降机构的上端，所述力传感器的信号输出端和电动升降机构的信号输出端均连接中央处理器。
9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述顶杆的首端设置有防擦毛软垫。
10.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述的检测装置还包括报警装置和控制器，所述中央处理器的输出端连接控制器的控制输入端，所述控制器的控制输出端连接报警装置，当中央处理器检测到焊接质量不合格时，控制器控制报警装置报警。

说明书全文

超 声波 焊接的车灯内配光镜质量检测方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车车灯技术领域，尤其是超声波焊接的内配光镜，具体是超声波焊接的车灯内配光镜质量检测方法及装置。

背景技术

[0002] 在车灯制造中，目前已大量应用的不需要黏结剂的塑料焊接方法主要有热板焊接、摩擦焊接、超声波焊接、激光焊接等。表1所示为几种塑料焊接主要方法的比较。从表1可以看出，对一些形状简单，体积较小的灯具，尤其是大灯中的内配光镜采用超声波焊接，不但可以保证焊接质量而且能将制造成本降到最低。

[0003] 表1塑料焊接方法比较

[0004]

[0005] 所以，在前照灯的内配光镜的焊接中大量采用超声波焊接，超声波焊接技术是利用超声波高频震动来使两个塑料相接触的表面发热融化，并加以一定的压力，使这两个塑料零件融合，经过保压冷却的过程，使这两个塑料零件牢固的黏结在一起。

[0006] 超声波焊接机主要由超声波发生器、机架和换能器三部分组成。超声波发生器将220V50HZ的市电转变为2000V20KHZ的高频正弦波交流电，然后加到控制器两端。机架的作用是将焊件装在机架的工作台面上，并固定住，然后在气缸及电磁伐的作用下，换能器上的焊头压在焊件上，进行焊接过程。换能器是由震动子、调幅器和焊头三个部分组成。在一定预应力的夹持下，将交变电场加在震子两极，震子内的压电陶瓷将电能转变成20KHZ的机械能，其振幅一般在20微米左右。

[0007] 当超声波作用于热塑性塑料的接触面时，会产生每秒2万次的高频震动，这种达到一定振幅的高频震动，通过焊件把超声能量传递到焊区，由于焊区即两焊件的交界面处声阻大，因此会产生局部高温，又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两塑料的接触面迅速融化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固定型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。

[0008] 但由于超声波焊接的加工时间非常短，一般在1秒中之内，所以受气压电压及零部件的影响非常大，从而导致焊接稳定性一般，时常有不良品出现。轻则增加不良率和制造成本，重则车辆在夜间行进过程中，一旦内配光镜脱落，车辆前照灯光形突变，及有可能造成交通事故。

[0009] 目前，虽然在焊接后，增加了人工的拍打检查，但由于人力因素，每个人的拍打力度不同，就是同一个人对每一个产品的拍打力度也不同，就造成了如果拍打力度轻了，不良品就会漏检，从而流出，如果拍打力度重了，有可能焊接良好的产品反而被拍打脱落，合格品变成不良品。

发明内容

[0010] 本发明的目的是提供超声波焊接的车灯内配光镜质量检测方法，该检测方法通过顶杆、电动升降机构以及力传感器，能够自动检测内配光镜焊接质量是否合格，无需人工拍打检查，提高检漏效率以及检漏准确率，用以解决现有检测方法采用人工拍打的检查方式，容易造成不良品的漏检以及检测准确率低的问题。

[0011] 为实现上述目的，本发明的方案是：超声波焊接的车灯内配光镜质量检测方法，所述的检测方法在内配光镜完成超声波焊接后，由电动升降机构通过顶杆自下而上对内配光镜施加压力，并通过电动升降机构和顶杆之间设置的力传感器检测顶杆末端反馈的压力，并记录电动升降机构的顶升高度，由中央处理器根据顶杆末端反馈的压力和电动升降机构的顶升高度，判断内配光镜的焊接强度和焊接深度是否符合要求；

[0012] 所述的检测方法具体包括如下步骤：

[0013] (1)当内配光镜超声波焊接完成后，进入质量检测过程，中央处理器设定内配光镜顶升过程的施压时间，顶杆末端的压力，以及电动升降机构的顶升高度；

[0014] (2)电动升降机构上升，将顶杆顶起，力传感器实时检测顶杆末端的压力，当顶杆接触到内配光镜时，力传感器检测到顶杆末端的压力，电动升降机构通过顶杆自下而上对内配光镜持续施加恒定的压力；

[0015] (3)在施压过程中，力传感器实时检测顶杆末端的压力变化情况，并反馈给中央处理器，同时，电动升降机构记录顶杆首端接触到内配光镜时的顶升高度，并反馈给中央处理器；

[0016] (4)中央处理器将检测到的实际顶升高度与设定的顶升高度进行比较，如果实际顶升高度等于设定的顶升高度，则焊接深度符合要求，并进入步骤(5)；反之，焊接深度不符合要求，焊接质量不合格；

[0017] (5)当电动升降机构对内配光镜的施压时间达到设定的施压时间后，中央处理器将力传感器检测到的顶杆末端压力与设定的压力进行比较，如果力传感器检测到的压力小于设定的压力，则中央处理器判定焊接强度不符合要求，焊接质量不合格；反之，焊接强度符合要求，焊接质量合格。

[0018] 所述的步骤(1)中，中央处理器设定顶杆末端的压力为8～13公斤，设定的顶升距离为98～99毫米，设定的施压时间为3～6秒。

[0019] 所述的步骤(3)中，顶杆末端的压力是随着施压不断变化的，在施压初期，由于内配光镜的弹性变形较大，导致顶杆末端的压力较小；到施压的中后期，由于内配光镜的弹性变形大幅降低，导致压力急剧上升；到检测末期，在焊接强度较高的情况下，顶杆末端的压力是维持稳定的。

[0020] 所述的步骤(4)和(5)中，如果中央处理器检测到焊接质量合格，则发送OK 信号发送给控制器，控制器控制打印设备给内配光镜做合格标记，并控制产品通道处的安全门打开，让合格产品通过；如果中央处理器检测到焊接质量不合格，则发送NG信号给控制器，控制器控制报警装置发出报警提示，并控制安全门保持关闭状态，防止不良品流出。

[0021] 所述的步骤(4)中，如果中央处理器检测到电动升降机构的实际顶升高度大于设定的顶升高度，则说明焊接深度过浅，如果实际顶升高度小于设定的顶升高度，则说明焊接深度过深，这两种情况下焊接质量均为不合格。

[0022] 所述的步骤(5)中，在对内配光镜施压的最后1～2秒时间内，如果顶杆末端的压力维持稳定，则说明焊接强度良好，焊接质量合格；如果顶杆末端的压力突然减小，小于设定的压力，则说明内配光镜的焊接处被顶开，焊接强度不够，焊接质量不合格。

[0023] 所述顶杆的首端安装有防擦毛软垫，在通过顶杆对内配光镜施加压力时，所述的防擦毛软垫直接接触内配光镜，防止擦毛内配光镜的内表面。

[0024] 本发明的目的还在于提供超声波焊接的车灯内配光镜质量检测装置，该检测装置通过设置顶杆、电动升降机构以及力传感器，能够自动检测内配光镜焊接质量是否合格，无需人工拍打检查，提高检漏效率以及检漏准确率，用以解决现有检测方法采用人工拍打的检查方式，容易造成不良品的漏检以及增加不良品的问题。

[0025] 为实现上述目的，本发明的方案是超声波焊接的车灯内配光镜质量检测装置，所述的检测装置包括产品夹具，所述的产品夹具内设置待焊接的灯体和内配光镜，所述的检测装置包括中央处理器和设置于所述产品夹具下方的顶杆、力传感器和电动升降机构，所述顶杆的末端连接力传感器，所述力传感器安装在电动升降机构的上端，所述力传感器的信号输出端和电动升降机构的信号输出端均连接中央处理器。

[0026] 所述顶杆的首端设置有防擦毛软垫。

[0027] 所述的检测装置还包括报警装置和控制器，所述中央处理器的输出端连接控制器的控制输入端，所述控制器的控制输出端连接报警装置，当中央处理器检测到焊接质量不合格时，控制器控制报警装置报警。

[0028] 本发明达到的有益效果：本发明能够自动检测焊接的内配光镜是否合格，无需人工拍打检查，不仅解放了人力而且更科学，检测效率更高，同时，当检测到不良品时，报警装置会报警提示，由工作人员将不良品捡出，更准确的提供了产品的全数检测，大幅度降低不良品流出的风险。附图说明

[0029] 图1是本发明的结构原理图；

[0030] 图2是本发明的检测方法流程图。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

[0032] 如图1所示，待焊接的内配光镜和灯体设置于产品夹具中，由产品夹具夹紧灯体和内配光镜，产品夹具上开设有通孔，所述的通孔与灯体上的开口对应设置，所述的内配光镜放置于灯体开口的位置，当进行超声波焊接时，超声波焊头下降至内配光镜处，对内配光镜进行焊接。

[0033] 在所述通孔的下方设置有顶杆，顶杆可垂直上下运动，顶杆的末端连接力传感器，力传感器安装在电动升降机构的上端。当对内配光镜的焊接完成后，开始检测过程，电动升降机构上升将顶杆顶起，当顶杆穿过产品夹具底部的通孔和灯体上的开口，并接触到内配光镜时，顶杆对内配光镜持续施加恒定的压力，并保持设定的施压时间，在顶杆的首端安装有防擦毛软垫，这样不会擦毛内配光镜的内表面。

[0034] 在对内配光镜的施压过程中，力传感器实时检测顶杆末端反馈的压力，并同步传输给中央处理器，同时，电动升降机构将顶杆接触到内配光镜时的顶升高度反馈给中央处理器，中央处理器根据接收到的顶杆末端压力和电动升降机构的顶升高度，判断内配光镜的焊接强度和焊接深度是否符合规定。

[0035] 虽然有时根据顶杆末端反馈的压力判断内配光镜焊接强度达到要求，但是焊接深度不符合要求，即焊接过浅或过深，所以，当电动升降机构记录的顶升高度小于或大于设定的顶升高度，也当即判断为不良品。因此，只有在力传感器测得的顶杆末端压力和电动升降机构的顶升高度均符合要求时，检测结果才算合格，否则，只要有一个不符合规定，检测结果就是不合格的。

[0036] 当检测过程结束后，中央处理器自动给出判断结果合格或不合格的信息，如果检测结果是合格的，则中央处理器发送OK指令给控制器，在控制器的控制下，给产品做合格标记并自动打开设备安全门，如果检测结果是不合格的，则中央处理器发送NG指令给控制器，控制器控制报警装置发出报警提示，此时不仅产品没有做合格标记，而且设备安全门不会自动打开，以防不良品流出，只有操作工按下紧停按钮后，才能取出产品，以提醒操作工该产品为不良品。

[0037] 如图2所示，本发明的具体检测过程如下：

[0038] 第1步，当内配光镜完成超声波焊接后，便开始进行焊接质量的检测过程，首先在中央处理器中设定内配光镜顶升过程中顶杆末端的压力，对内配光镜的施压时间，以及电动升降机构的顶升高度，只有检测到顶杆末端的压力和电动升降机构内的顶升高度两个检测参数同时满足要求时，才算焊接质量检测合格。

[0039] 本发明设定顶杆末端的压力为8～13公斤，设定电动升降机构的顶升距离为98～99毫米，设定的施压时间为3～6秒。优选地，设定顶杆末端压力为12.5～13公斤，检测距离
98.3～98.8毫米，施压时间为5秒。

[0040] 第2步，检测开始后，电动升降机构上升，分段以不同的速度将顶杆顶起，即上升初段的高速提升，到上升末段的减速提升，在顶杆接触到内配光镜之前，顶杆末端是没有压力的。

[0041] 当顶杆的首端接触到内配光镜后，力传感器检测到顶杆末端反馈的压力，电动升降机构通过匀速低速提升的方式，自下而上对内配光镜持续施加恒定的压力。在顶杆的首端安装有防擦毛软垫，这样不会擦毛内配光镜的内表面。

[0042] 第3步，在施压过程中，力传感器实时检测顶杆末端的压力变化情况，并反馈给中央处理器，同时，电动升降机构记录顶杆首端接触到内配光镜时的顶升高度，并反馈给中央处理器。

[0043] 第4步，中央处理器将检测到的实际顶升高度与设定的顶升高度进行比较，如果实际顶升高度等于设定的顶升高度，则焊接深度符合要求，并进入步骤5，开始判断顶杆末端的压力是否符合要求；如果中央处理器检测到电动升降机构的实际顶升高度大于设定的顶升高度，则说明焊接深度过浅，如果实际顶升高度小于设定的顶升高度，则说明焊接深度过深，这两种情况下焊接深度均不符合要求，焊接质量不合格。

[0044] 第5步，当电动升降机构对内配光镜的施压时间达到设定的施压时间后，中央处理器将力传感器检测到的顶杆末端压力与设定的压力进行比较，如果力传感器检测到的压力小于设定的压力，则中央处理器判断焊接强度较差，焊接质量不合格；反之，焊接强度符合要求，焊接质量合格。

[0045] 在顶杆提升接触内配光镜时，顶杆施加在内配光镜上的作用力是恒定的，但是由于内配光镜的焊接状态，导致反馈到力传感器上的压力是有变化的。即在施压初期，由于内配光镜的弹性变形较大，导致顶杆末端反馈的压力较小，到施压中后期，由于内配光镜的弹性变形大幅降低，导致顶杆末端的压力急剧上升，到施压末期，如果顶杆末端反馈的压力维持稳定，则说明焊接强度良好，焊接质量合格；如果顶杆末端反馈的压力突然减小，则说明内配光镜的焊接处被顶开，也就是说焊接强度不够，焊接质量不合格。

[0046] 本发明能自动检测内配光镜焊接质量是否合格，无需人工拍打检查，避免了拍打过轻或者过重所产生的问题，不仅解放了人力而且更科学，检测效率更高，通过顶杆末端压力和电动升降机构的顶升高度两个参数的检测，使内配光镜的焊接必须同时满足焊接强度和焊接深度的要求时，才能被判断为合格产品，确保凡是本发明判断为合格品的产品100％合格，同时，当检测到不良品时，报警装置会报警提示，由工作人员将不良品捡出，避免不良品流出，更准确的提供了产品的全数检测，大幅度降低不良品流出的风险。

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