PL225945B1 - Urzadzenie do sterowania zgrzewarka zgrzewajaca pradami wysokiej czestotliwosci oraz sposob zgrzewania pradami wysokiej czestotliwosci - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do sterowania zgrzewarką zgrzewającą prądami wys okiej częstotliwości termoplastyczne materiały oraz sposób zgrzewania prądami wysokiej częstotliwości, przy czym zgrzewanie następuje bez podgrzewania elektrod.

Znany jest sposób sterowania zgrzewarką z wewnętrzną przemianą częstotliwości i kontroli parametrów zgrzewania oraz urządzenie do sterowania zgrzewarką z wewnętrzną przemianą częstotliwości i kontroli parametrów zgrzewania przedstawione w opisie wynalazku opatentowanego za nr PL 196 710. Sposób ten polega na tym, że sterowanie blokiem sprzętowym, a zatem również transformatorem zgrzewalniczym, odbywa się synchronicznie, co jeden okres pracy wyznaczany przez wewnętrzny generator taktujący za pośrednictwem mikrokontrolera w ten sposób, że mikrokontroler w czasie każdego okresu pracy wylicza wartość opóźnień fazowych dla następnego okresu i wpisuje do licznika w bloku sterowania i synchronizacji. Blok ten realizuje zawsze jeden i tylko jeden cykl składający się z dwóch półokresów o jednakowym czasie trwania. Realizacja cyklu następnego odbywa się jedynie w przypadku wpisania nowej wartości opóźnień fazowych z mikrokontrolera do bloku sterowania i synchronizacji. Po pojawieniu się dodatniego sygnału z generatora taktującego licznik zaczyna zliczanie impulsów generatora sygnału zegarowego, którego częstotliwość jest wielokrotnością częstotliwości generatora taktującego. Po zliczeniu odpowiedniej ilości impulsów z generatora sygnału zegarowego, równej wartości wpisanej z mikrokontrolera, wysyła sygnały sterujące podawane z bloku sterowania i synchronizacji do bloku inwertora. Czas trwania sygnału doprowadzanego z bloku sterowania do bloku inwertora jest czasem, w trakcie którego następuje włączenie przepływu prądu w uzwojeniu wtórnym transformatora zgrzewalniczego, będącego prądem zgrzewania.

Urządzenie do sterowania zgrzewarką z wewnętrzną przemianą częstotliwości i kontroli parametrów zgrzewania ma przyrostowy czujnik sygnału sprzężony z transformatorem zgrzewalniczym połączony z blokiem próbkująco-pamiętającym prądu, którego jedno wyjście połączone jest z przetwornikiem analogowo-cyfrowym mieszczącym się w mikrokontrolerze. Drugie wyjście dołączone jest do bloku detekcji minimum prądu, połączonego swym wyjściem z blokiem sterowania i synchronizacji. Blok ten zawiera licznik impulsów oraz generator taktujący. Ponadto blok ten jest jednym wyjściem połączony z blokiem próbkująco-pamiętającym, zawierającym integrator a drugim wyjściem z blokiem inwertora sterującym bezpośrednio pracą transformatora zgrzewalniczego. W bloku inwertora znajduje się blok czujników błędów, których wszystkie wyjścia dołączone są do bloku rejestracji błędów. Dodatkowo blok rejestracji błędów połączony jest z blokiem sterowania i synchronizacji. Blok sterowania i synchronizacji połączony jest magistralą dwukierunkową z mikrokontrolerem, do którego podłączony jest również wyświetlacz i klawiatura.

Urządzenie do sterowania zgrzewarką zgrzewającą prądami wysokiej częstotliwości, według wynalazku, zawiera prostownik podłączony do źródła prądu i połączony z przekształtnikiem ten z kolei jest połączony z generatorem wysokich częstotliwości. Generator jest połączony z indukcyjną cewką, której wyjście zasila zgrzewającą elektrodę, ponadto generator jest połączony z programatorem za pośrednictwem przekształtnika a programator jest zaopatrzony w panel operatora. Urządzenie charakteryzuje się tym, że generator jest połączony ze zgrzewającą elektrodą za pośrednictwem zespołu regulacji mocy, który jednocześnie jest połączony z programatorem a ponadto zgrzewająca elektroda jest połączona z zespołem antyłukowym połączonym jednocześnie z generatorem i z programatorem.

Zespół regulacji mocy jest utworzony z powietrznego kondensatora o płytach z regulowaną odległością a jedna z płyt jest połączona z silnikiem napędzającym przemieszczanie płyty. Silnik jest połączony z płytą powietrznego kondensatora za pośrednictwem przekładni zębatej połączonej z dźwigniową przekładnią. Dźwigniowa przekładnia jest połączona z płytą powietrznego kondensatora przy jednym jego końcu, zaś drugi koniec płyty powietrznego kondensatora jest zamocowany przegubowo. Zespół antyłukowy jest utworzony z tyratronu połączonego ze zgrzewającą elektrodą za pośrednictwem filtra oraz tyratron jest połączony ze sterownikiem za pośrednictwem rezystora i przekaźnika. Tyratron jest zasilany z sieci za pośrednictwem transformatora i prostownika.

Sposób sterowania zgrzewarką do zgrzewania elementów z tworzyw sztucznych przy użyciu prądów wysokiej częstotliwości, w którym w znany sposób generuje się moc wysokiej częstotliwości i poprzez falowód dostarcza się ją do elektrody, charakteryzuje się tym, że dostarczaną do elektrod moc reguluje się poprzez sterowanie prądem anody przy użyciu powietrznego kondensatora, a ponadto odbiera się sygnał wielkości potencjału na elektrodzie i porównuje się go z potencjałem masy,

PL 225 945 B1 zaś po przekroczeniu zadanej wielkości wyłącza się generator oraz podaje się sygnał do programatora. Sterowanie prądem anody dokonuje się poprzez regulację odległości jednej z płyt powietrznego kondensatora. Regulację odległości jednej z płyt powietrznego kondensatora dokonuje się poprzez odchylanie jednego końca płyty, przy czym drugi koniec płyty jest zamocowany przegubowo.

Urządzenie do sterowania zgrzewarką oraz sposób sterowania według wynalazku pozwala na dokładny dobór mocy potrzebnej do zgrzania zgrzewanych materiałów, przez co uzyskuje się spoinę o wysokiej wytrzymałości, szczelności oraz o estetycznym wyglądzie. Na skutek zastosowania urządzenia i sposobu sterowania przyłożona energia wielkiej częstotliwości powoduje amplitudę drgań cząstek materiału podlegającego zgrzewaniu, co wprost przekłada się na zwiększenie temperatury materiału, aż do osiągnięcia przez niego stanu plastycznego. Urządzenie i sposób sterowania pozw ala na niezwykle dokładny i precyzyjny dobór mocy niezbędnej do zgrzewania. Uzyskano to na skutek niespotykanego sterowania mocą przy użyciu powietrznego kondensatora a w szczególności jedną jego płytą, przy czym płytę tę przemieszcza się wychylnie.

Ponadto, w celu zabezpieczenia zgrzeiny przed nadzwyczajnymi zdarzeniami, jakim może być zwarcie lub miejscowe uszkodzenie materiału, zastosowano antyłukowy zespół, który wyłącza generator, bez konieczności wyłączania całej zgrzewarki.

Urządzenie do sterowania zgrzewarką oraz sposób sterowania według wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania oraz na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia a fig. 2 ukazuje zespół strojenia mocy, zaś fig. 3 ukazuje antyłukowy zespół.

Jak przedstawiono na fig. 1, fig. 2 i fig. 3 urządzenie do sterowania zgrzewarką według wynalazku zawiera transformator 1 podłączony do źródła prądu 2 i połączony z prostownikiem 3 ten z kolei jest połączony z generatorem 4 wysokich częstotliwości. Generator 4 jest połączony z indukcyjną cewką 5, której wyjście zasila zgrzewającą elektrodę 6, pod którą umieszczona jest druga elektroda 7. Ponadto generator 4 jest połączony z programatorem 8 za pośrednictwem przekształtnika 9 a programator 8 jest zaopatrzony w panel operatora 10. Indukcyjna cewka 5 jest połączona ze zgrzewającą elektrodą 6 za pośrednictwem zespołu 11 regulacji mocy, który jednocześnie jest połączony z programatorem 8. Zespół 11 regulacji mocy jest utworzony z powietrznego kondensatora o płytach 12 i 13 z regulowaną odległością. Jedna z płyt 12 jest połączona z silnikiem 14 napędzającym przemieszczanie płyty 12. Silnik 14 jest połączony z płytą 12 za pośrednictwem zębatej przekładni 15 połączonej cięgnem 16 z dwuramienną dźwigniową przekładnią 17. Dwuramienna dźwigniowa przekładnia 17 jest połączona z cięgnem 18, którego drugi koniec jest przegubowo połączony z wychylną płytą 12 kondensatora, przy czym połączenie to jest wykonane w pobliżu końca płyty 12.

Ponadto urządzenie jest wyposażone w antyłukowy zespół 19 podłączony do falowodu 20 za pośrednictwem filtra 21 Antyłukowy zespół 19 jest jednocześnie połączony z generatorem 4 oraz ze sterownikiem 8. Antyłukowy zespół 19 uzyskuje sygnały z falowodu 20 i w przypadku nieprawidłowości przesyła odpowiednie sygnały do generatora 4 i sterownika 8. Antyłukowy zespół 19 jest zasilany z sieci 22 za pośrednictwem transformatora 23. Jak przedstawiono na fig. 3 antyłukowy zespół 19 tworzy tyratron 24 połączony z transformatorem 23 za pośrednictwem prostownika 25. Tyratron 24 jest połączony ze sterownikiem 8 za pośrednictwem rezystora 26 oraz przekaźnika 27.

Działanie urządzenia przebiega następująco. Źródło prądu 2 w postaci sieci trójfazowej podaje napięcie do transformatora 1 a ten z kolei do generatora 4 wytwarzającego energię wysokiej częstotliwości w postaci fali elektromagnetycznej. Energia ta jest przekazywana do zgrzewającej elektrody 6 za pośrednictwem indukcyjnej cewki 5, zespołu 11 regulacji mocy oraz falowodu 20. Zespół 11 regulacji mocy jest sterowany ze sterownika 8, który oddziaływuje na silnik 14, którego obroty przemieszczają zębatką 15 w odpowiednim kierunku. Ruch zębatki 15 jest przenoszony kolejno na cięgło 16, dwuramienną dźwignię 17 oraz cięgło 18. Drugi koniec cięgła 18 jest przymocowany do płyty 12 powietrznego kondensatora. Druga płyta 13 kondensatora jest połączona falowodem 20 ze zgrzewającą elektrodą 6. Wielkość przemieszczenia płyty 12 powietrznego kondensatora oraz kierunek tego przemieszczenia wpływa na wielkość przekazywanej mocy od generatora 4 do zgrzewającej elektrody 6.

W trakcie pracy zgrzewających elektrod 6 i 7 może dojść do zakłóceń przekazywanej mocy wynikających na przykład z nagłej zmiany grubości zgrzewanego materiału. Zakłócenia te, w postaci spadku napięcia, wychwytuje antyłukowy zespół 19, a w szczególności tyratron 24 połączony z falowodem 20 za pośrednictwem filtra 21 Wówczas tyratron 24 przekazuje odpowiedni sygnał do sterownika 8 oraz do generatora 4 za pośrednictwem prostownika 25. Na podstawie takiego sygnału sterownik 8 wyłącza źródło prądu 2, przez co chwilowo zostaje wstrzymany proces zgrzewania, bez wyłączania zgrzewarki.

Claims (10)

1. Urządzenie do sterowania zgrzewarką, zgrzewającą prądami wysokiej częstotliwości, zawierające prostownik podłączony do źródła prądu i połączony z przekształtnikiem, ten z kolei jest połączony z generatorem wysokich częstotliwości, zaś generator jest połączony z indukcyjną cewką, której wyjście zasila elektrodę zgrzewającą, ponadto generator jest połączony z programatorem za pośre dnictwem przekształtnika a programator jest zaopatrzony w panel operatora, znamienne tym, że generator (4) jest połączony ze zgrzewającą elektrodą (6) za pośrednictwem zespołu (11) regulacji mocy, który jednocześnie jest połączony z programatorem (8), a ponadto zgrzewająca elektroda (6) jest połączona z antyłukowym zespołem (19) połączonym jednocześnie z generatorem (4) i z programatorem (8).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół (11) regulacji mocy jest utworzony z powietrznego kondensatora o płytach (12, 13) z regulowaną odległością a jedna z płyt (12) jest połączona z silnikiem (14) napędzającym przemieszczanie płyty (12).

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że silnik (14) jest połączony z płytą (12) powietrznego kondensatora za pośrednictwem przekładni zębatej połączonej z dźwigniową prz ekładnią (17).

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że dźwigniowa przekładnia (17) jest połączona z płytą (12) powietrznego kondensatora przy jednym jego końcu, zaś drugi koniec płyty (12) powietrznego kondensatora jest zamocowany przegubowo.

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że antyłukowy zespół (19) jest utworzony z tyratronu (24) połączonego ze zgrzewającą elektrodą (6) za pośrednictwem filtra (21) oraz tyratron (24) jest połączony ze sterownikiem (8).

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że tyratron (24) jest połączony ze sterownikiem (8) za pośrednictwem rezystora (26) i przekaźnika (27).

7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że tyratron (24) jest zasilany z sieci za pośrednictwem transformatora (23) i prostownika (25).

8. Sposób sterowania zgrzewarką do zgrzewania elementów z tworzyw sztucznych przy użyciu prądów wysokiej częstotliwości, w którym w znany sposób generuje się moc wysokiej częstotliw ości i poprzez falowód dostarcza się ją do elektrody, znamienny tym, że dostarczaną do elektrody moc reguluje się poprzez sterowanie prądem anody przy użyciu powietrznego kondensatora a ponadto odbiera się sygnał wielkości potencjału na elektrodzie i porównuje się go z potencjałem masy, zaś po przekroczeniu zadanej wielkości wyłącza się generator oraz podaje się sygnał do programatora.

9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że sterowanie prądem anody dokonuje się poprzez regulację odległości jednej z płyt powietrznego kondensatora.

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że regulację odległości jednej z płyt powietrznego kondensatora dokonuje się poprzez odchylanie jednego końca płyty, przy czym drugi koniec płyty jest zamocowany przegubowo.