CS212847B1 - Zapojení pro regulaci vysokofrekvenčního generátoru - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení pro regulaci vysokofrekvenčního generátoru, zejména při svařování termoplastických hmot pomocí vysokofrekvenčního zařízení se dvěma i více pracovními polohami.

V současné době se jako vysokofrekvenční energie pro vysokofrekvenční svařovací lisy ke svařování termoplastických hmot používá vesměs jednostupňových samobuzených výkonových oscilátorů, ze kterých je energie pomocí vysokofrekvenčního vedení transportována k vlastním svařovacím elektrodám. Aby ohřev byl nejúčinnější, a tedy maximum vyrobené energie se dostalo během svařovací periody do svařovacího materiálu je třeba, aby vysokofrekvenční generátor byl zařízen optimálním zatěžovacím odporem. Tento odpor představuje anodový kmitavý okruh představovaný indukčností a kapacitou do kterého je pomocí induktivní, kapacitní nebo konduktivní vazby přenášena impedance, kterou představuje svařovaný materiál. Protože velikost této impedance je závislá na svařovaném výrobku to je mění se nejen s velikostí svařovací plochy, ale i s tloušťkou a druhem svařovaného materiálu, je přenosová cesta energie mezi vysokofrekvenčním generátorem a vlastní svařovací elektrodou opatřena přizpůsobovacím členem. Tento přizpůsobovací člen, představovaný zpravidla proměnným kondensátorem nebo i proměnnou indukčností, umožňuje při seřizování generátoru nastavit optimální svařovací podmínky. Avšak vlastnosti svařovaného materiálu se mění i během periody svařování, a to vlivem jednak tepelné závislosti ta tg /svařovaného materiálu a dále se změnou vzdálenosti mezi svářecími elektrodami, které se během ohřevu zatlačují do svařovaného termoplas

212 847 .2

212 «47 tiokého materiálu. i®yto změny způsobují změnu impedance mezi svařovacími elektrodami a při způeobovací Sien, který byl nastaven na určitou velikost, tloušťku a druh svařovaného materiálu může představovat optimální přizpůsobení jen v úzkém pásmu svařovsoí periody. Prakticky podle druhu, stupně vazby a nastavení přizpůsobovacího Sienu je průběh výkonu Absorbovaného materiálem během svařovací periody znázorněn některou z křivek a,b,c, naobr. 1 . Ideální přizpůsobení je na obr. 2, kde šrafo váná plocha .představuje úhmnouenergii sa svařovací Sas t_BV.. V porovnání s obr. 1 je zřejmé, že úhrnná energie během svařovací periody je pro všechny případy na obr. 1 uvedené, menší než na obr. 2. Max. energie Je určo» vána napěťovou pevností materiálu a nesmí být překročena, jinak dojde k elektrickému průrazu svařovaného materiálu.

K dosažení přenosu energie blížícímu ee Ideálnímu stavu podle obr. 2, který umožňuje zkrátit svařovací časy, a tím zvyšovat produktivitu svářecích zařízení a snižovat spotřebu elektrické energie, používá'ee automatického přestavování přizpůsobovacího členu v závislosti na svařovacích podmínkách během periody svařování. Jeou známa zapojení u nichž přizpůsobovací kondensátor je představován pomocí elektromotoru, hydraulického nebo pneumatického váloe, nebo elektromagnetu, přičemž polohu těchto akčních členů ovládá rozdílová hodnota nastavitelného etabilisováného zdroje napětí a napětí úměrného okamžitému výkonu vysokofrekvenčního generátoru. Většinou jako zdroj napětí úměrného okamžitému výkonu vysokofrekvenčního generátoru ee používá epád napětí na malém odporu zařazeném do okruhu anodového proudu vysokofrekvenčního generátoru. U známých řešení Je regulovatelným zdrojem referenčního napětí nastavitelná maximální úroveň energie, ?_max« jak je znázorněno na obr. 1 respektive obr. 2 a tedy i max. hodnoty anodového proudu vysokofrekvenčního generátoru,

I_{a ffiax} . Počáteční poloha akčních členů představujících přizpůsobovací člen je v některých zapojeních nastavována pomocí mechanických dorazů nebo jiným způsobem tak, aby zkrátila dobu náběhu mezi počátečním výkonem a maximálním výkonem. Většina známýoh zapojení však nastavení počáteční hodnoty výkonu neumožňuje přesně, nebo dokonce jeou nastavitelné pro jednu hodhotu svařovacích podmínek, jako například systémy mechanických dorazů. Proto počáteční poloha akční oh členů bývá více nebo méně odlišná od polohy představující maximální požadovaný výkon a regulační odezvá může být u velmi hmotných přizpůsobovacích členů dlouhá, a tán ee svařovací čas prodlužuje a účinnost zhoršuje.

Uvedené nevýhody odstraňuje převážnou mšrou zapojení podle vynálezu pro.regulaci vysokofrekvenčního generátoru zejména při svařování termoplastických hmot pomooí vysokofrekvenčního zařízení ee dvěma i víoe pracovními.polohami, kde mezi vysokofrekvenční generátor a svařovací elektrody je vřazen přizpůsóbovaoí člen, epojený s akčním členem a zdrojem referenčního stabilizovaného napětí, kde podstatou vynálezu je, že proměnný přizpůsobovací člen je spojen jednak s vnějším indikačním zařízením, jednak přee první vstup druhého diferenciálního zesilovače e aktivním členem, přičemž e druhým vstupem druhého diferenciálního zesilovače jsou přes kontakt klíčování spojeny potenciomotry prvního přepínače poloh zdroje referenčního Stabilizovaného napětí a k vysokofrekvenčnímu generátoru je prvním vstupem připojen:první diferenciální zesilovač,;k jehož druhému vstupu jeou připojeny potendiometvy druhého spínače poloh zdroje referenčního stabilizovaného napětí a* výstup prv3

212 847 ního diferenciálního zesilovače je spojen s kontaktem klíčování.

Hlavní výhoda zapojení podle vynálezu pro regulaci vysokofrekvenčního generátoru zejména při svařování termoplastických hmot spočívá v tom, že umožňuje použití vysokofrekvenčního generátoru běžné série výroby i pro vysokofrekvenční svařovací zařízeni se dvěma i více pracovními polohami, kde zajišťuje automatickou regulaci svařovacích podmínek.

Příklad zapojení podle vynálezu a jeho funkce je znázorněn schematicky na připojených výkresech, kde na obr. 1 je průběh výkonu absorbovaného materiálem během svařovacího cyklu pro různé druhy svařování, na obr. 2 je průběh výkonu absorbovaného materiálem během svařovacího oyklu při ideálním přizpůsobení, na obr. 3 je schéma zapojení pro regulaci vysokofrekvenčního generátoru, na obr. 4 je průběh výkonu absorbovaného materiálem během svařovacího oyklu při použití regulace.

Zapojení podle vynálezu je provedeno tak, že mezi vysokofrekvenčním generátorem χ na obr. 3 a svařovací elektrody, spojené koaciálnim kabelem 2, je vřazen proměnný přizpůsobovací člen χ. Proměnný přizpůsobovací člen χ je spojen jednak s vnějším indikačním zařízením X, jednak přes první vstup d druhého diferenciálního zesilovače 8 s akčním členem 6.

S druhým vstupem e druhého diferenciálního zesilovače 8 jsou přes kontakt 14 klíčování spojeny potenciometry 12 prvního přepínače 10 poloh zdroje χ referenčního stabilizovaného napětí. K vysokofrekvenčnímu generátoru X je svým prvním vstupem g připojen první diferenciální zesilovač χ, k jehož druhému vstupu t> jsou připojeny potenciometry 13 druhého spínače 11 poloh zdroje χ referenčního stabilizovaného napětí a výstup c, prvního diferenčního zesilovače X je spojen s kontaktem 14 klíčování.

V praxi zajišťuje zapojení podle vynálezu automatickou regulaci vysokofrekvenčního generátoru takto»

Při svařování neznámého materiálu, to jest při zavádění nového svařovacího programu vysokofrekvenčního svářecího zařízení, je třeba vycházet z nastavení prvních potenciometrů 12 do počáteční krajní polohy. Tato poloha prvních potenciometrů 12 určuje krajní polohu proměnného přizpůsobovacího členu χ, protože v klidovém stavu, to je, když vysokofrekvenční generátor X není uveden do kmitavého stavu,je na druhý vstup £ druhého diferenciálního zesilovače 8 přiváděno přes kontakt 14 klíčování a první spínač poloh 10 jednotlivých pracovních stolů maximální napětí ze zdroje χ referenčního stabilizovaného napětí. Při zaklíčování vysokofrekvenčního generátoru χ se přepne kontakt 14 klíčování tak, že spojuje výstup c prvního diferenciálního zesilovače χ s druhým vstupem o druhého diferenciálního zesilovače 8. Na výstupu o prvního diferenciálního zesilovače χ je hndnota napětí úměrná rozdílu napětí na prvním vstupu £ prvního diferenciálního zesilovače X vznikajícího spádem anodového proudu I na malém katodovém odporu vysokofrekvenčního generátoru 1 a napětí ze zdroje χ referenčního stabilizovaného napětí, které je nastavitelné druhými potenciometry 13 a přiváděné přes druhý spínač 11 poloh jednotlivých pracovníoh stolů na druhý vstup X prvního diferenciálního zesilovače χ. Druhé potenciometry 13 tedy nastavují požadovanou hodnotu anodového proudu elektronky pro jednotlivé polohy pracovních stolů. Protože první potenciometry 12 hyly nastaveny v počáteční krajní poloze a proměnný přizpůsobovací člen X také v krajní poloze, je odevzdáváný výkon P^ v čas £₀ malý, jak je znázorněno na obr.4.

212 847

Proměnný přizpůsobovací Slon 2 ee začne pohybovat ze své krajní polohy, protože na první vetup d druhého diferenciálního zesilovače 8 byla přivedena v klidovém stavu nulová hodnota napětí ze snímače polohy proměnného přizpůsobovacího členu 2· Poloha nastavení* proměnné ho přizpůsobovacího členu 2 se ustálí až po dosažení požadované velikosti proudu vysokofrekvenčního generátoru 1, který byl pro jednotlivé polohy pracovních stolů nastaven druhými potenclometry 22· Průběh změny polohy proměnného přizpůsobovacího členu 2 j· regietro ván vnějším indikačním přístrojem 2i který také ukáže konečnou hodnotu polohy proměnného přizpůsobovacího členu 2· odpovídajíoí požadovanému proudu vysokofrekvenčního generátoru J, Před dalží svařovací operací v klidovém stavu vysokofrekvenčního generátoru 1 provede se nové počáteční klidové polohy proměnného přizpůsobovacího členu 2 tak, že se přestaví první potenclometry 12 ze své krajní polohy do takové polohy, která odpovídá poloze proměnného přizpůsobovacího členu 2 v* stavu optimálního přizpůsobení k vysokofrekvenčnímu generátoru 2· ^t0 jest ůo polohy, odpovídajíoí blízké požadovanému anodovému proudu vysokofrekvenčního generátoru 1. Ke správnému přestavení slouží vnější indikační přístřoj 2* ^na kterém odečítáme hodnotu polohy proměnného přizpůsobovacího členu 2· ^terá je blízká hodnotě odpovídajíoí dosažení požadovaného anodového proudu při prvním svařování. Na druhý vstup e druhého diferenciálního zesilovače 8 je přiváděno přes klidovou polohu kontaktu 1| klíčování a první spínač 10 poloh jsdnotlivýoh pracovních stolů, napětí ze zdroje 2 referenčního stabilizovaného napětí, jehož velikost js nastavována prvními potenoiomstry 12 pro polohy jednotlivýoh pracovních stolů a odpovídá požadované poloze proměnného přizpůsobovacího členu 2 indikované vnějším indikačním příetrojem 2* ?° tomto nastavení nových počáteč nich poloh proměnného přizpůsobovacího členu 2 P^r0 jednotlivé polohy pracovních stolů je při dalším svařování počáteční hodnota anodového proudu větší a odpovídá okamžité hodnotě výkonu P2, která se blíží maximální hodnotě požadovaného výkonu P^y, a tedy i maximální požadovaně hodnotě anodového proudu vysokofrekvenčního generátoru 2 tak, jak je uvedeno na obr. 4. Při stejném svařovacím čase se dosáhne větěího efektivního tepelného výkonu mezi svařovaoími elektrodami 2 β j® možno ve srovnání s počátečním stavem svařování bez regulace nebo s počátečním nastavením proměnného přizpůsobovaoího členu 2 ⁷ jedné z krajních poloh v případě známýoh způsobů automatioké regulace, zkrátit čas svařování. Tento stav je znázorněn na obr. 4, kde vyěrafovaná plocha mezi křivkami pro čas tQ a bady P^ respektive P₂ odpovídající počátečnímu výkonu a pro čas t^ odpovídají dosažení ustáleného požadovaného maximálního výkonu , představuje efektivní zvýšení tepelného výkonu. Původní svařovací čas t je možno zkrátit na hodnotu tg, jak je na obr. 4 uvedeno. Zkrácení času t - t₂ nám určuje vyěrafovaná plooha S₂, která pochopitelně musí být rovna ploše aby byl výsledný výkon v čase svařování t₂ a počátečním výkonu P₂ stejný s výkonem se svařovacím časem * a počátečním výkonu P^ .

Claims (1)

1. Zapojení pro regulaci vysokofrekvenčního generátoru zejména při svařování termoplastických hmot pomocí vysokofrekvenčního zařízení se dvěma i více pracovními polohami, kde mezi vysokofrekvenční generátor a svařovaoí elektrody je zapojen přizpůsobovací člen, spojený s akčním členem a zdrojem referenčního stabilizovaného napětí, vyznačující se tím, že

   212 84' proměnný přizpůsobovací Slon (3) je epojen jednak s vnějším indikačním zařízením (5), jed nak přes první vstup (d) druhého diferenciálního zesilovaše (β) β akčním členem (6), přičemž a druhým vstupem (e) druhého diferenciálního zesilovače (8) jsou přes kontakt (14) klíčování spojeny potenciometry (12) prvního přepínače (10) poloh zdroje (9) referenčního napětí a k vysokofrekvenčnímu generátoru (1) je svým prvním vstupem (a) připojen první di ferenciální zesilovač (7), k jehož druhému vstupu (b) jsou připojeny potenciometry (13) ’ druhého spínače (11) poloh zdroje (9) referenčního stabilizovaného napětí, zatímco výstup (c) prvního diferenciálního zesilovače (7) je spojen s kontaktem (14) klíčování.