RU141451U1 - ULTRASONIC WELDING DEVICE (OPTIONS) - Google Patents
ULTRASONIC WELDING DEVICE (OPTIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- RU141451U1 RU141451U1 RU2013159031/02U RU2013159031U RU141451U1 RU 141451 U1 RU141451 U1 RU 141451U1 RU 2013159031/02 U RU2013159031/02 U RU 2013159031/02U RU 2013159031 U RU2013159031 U RU 2013159031U RU 141451 U1 RU141451 U1 RU 141451U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control unit
- sensor
- tool
- energy control
- welding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
1. Устройство для ультразвуковой сварки, содержащее управляемый ультразвуковой генератор, соединенную с ним колебательную систему с волноводом-инструментом, датчик механических колебаний и блок автоматического управления энергией, включённый между упомянутым датчиком и генератором, отличающееся тем, что колебательная система снабжена датчиком температуры волновода-инструмента, выход которого подключён к входу блока автоматического управления энергией.2. Устройство для ультразвуковой сварки, содержащее управляемый ультразвуковой генератор, соединенную с ним колебательную систему с волноводом-инструментом, датчик механических колебаний и блок автоматического управления энергией, включённый между упомянутым датчиком и генератором, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит фазочастотный детектор, вход которого последовательно подключён к датчику механических колебаний, а выход - к входу блока автоматического управления энергией.3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит детектор последовательности импульсов, включённый между фазочастотным детектором и блоком управления энергией. 1. Device for ultrasonic welding, containing a controlled ultrasonic generator, an oscillating system connected to it with a waveguide-tool, a mechanical vibration sensor and an automatic energy control unit connected between the said sensor and the generator, characterized in that the oscillating system is equipped with a temperature sensor of the waveguide-tool whose output is connected to the input of the automatic energy control unit. 2. A device for ultrasonic welding, containing a controlled ultrasonic generator, an oscillating system connected to it with a waveguide tool, a mechanical vibration sensor and an automatic energy control unit connected between the said sensor and the generator, characterized in that it further comprises a phase-frequency detector, the input of which is connected in series to the sensor of mechanical vibrations, and the output to the input of the automatic energy control unit. 3. The device according to claim 2, characterized in that it further comprises a pulse train detector connected between the phase-frequency detector and the energy control unit.
Description
Полезная модель относится области ультразвуковой сварки, преимущественно термопластичных материалов, и может быть использовано в различных областях народного хозяйства.The utility model relates to the field of ultrasonic welding, mainly thermoplastic materials, and can be used in various areas of the national economy.
Известно, что одно из основных требований, предъявляемых к оборудованию для ультразвуковой (УЗ) обработки, в том числе и сварки, является обеспечение условий повторяемости параметров технологического процесса от цикла к циклу. Сложность выполнения этого требования обусловлена тем, что процессы УЗ обработки весьма чувствительны к воздействию большого числа различного рода дестабилизирующих факторов. [Петушко И.В. Оборудование для ультразвуковой сварки - СПб: «Андреевский издательский дом», 2007. Стр. 45-46, Рис. 1.15] Для решения этой задачи используются различные системы авторегулирования и стабилизации режимов сварки.It is known that one of the main requirements for equipment for ultrasonic (ultrasonic) processing, including welding, is to ensure conditions for the repeatability of process parameters from cycle to cycle. The difficulty in fulfilling this requirement is due to the fact that the processes of ultrasound processing are very sensitive to the effects of a large number of various destabilizing factors. [Petushko I.V. Equipment for ultrasonic welding - St. Petersburg: "Andreevsky Publishing House", 2007. Pp. 45-46, Fig. 1.15] To solve this problem, various systems of auto-regulation and stabilization of welding modes are used.
Известно устройство управления процессом ультразвуковой сварки с автоматической подстройкой частоты [Петушко И.В. Оборудование для ультразвуковой сварки - СПб: «Андреевский издательский дом», 2007. Стр. 49-50. Рис 1.17], содержащее ультразвуковой генератор (УЗГ), колебательную систему (КС), датчик колебаний и цепь автоматической подстройки частоты (АПЧ), включенную между датчиком и генератором.A device for controlling the process of ultrasonic welding with automatic frequency adjustment [Petushko I.V. Equipment for ultrasonic welding - St. Petersburg: "Andreevsky Publishing House", 2007. Pp. 49-50. Fig 1.17], containing an ultrasonic generator (UGS), an oscillatory system (CS), an oscillation sensor and an automatic frequency control circuit (AFC), connected between the sensor and the generator.
Недостатком этого устройства является недостаточно высокое качество сварных соединений, вызываемое нестабильностью температурного режима зоны сварки от цикла к циклу, связанное с изменением температуры сварочного инструмента. Еще один недостаток - низкий КПД, обусловленный избыточной энергией поступающей в зону сварки при нагреве инструмента.The disadvantage of this device is the insufficiently high quality of welded joints, caused by the instability of the temperature regime of the welding zone from cycle to cycle, associated with a change in temperature of the welding tool. Another disadvantage is the low efficiency, due to the excess energy entering the welding zone when the tool is heated.
Известно также устройство для реализации способа управления процессом ультразвуковой сварки со стабилизацией амплитуды механических колебаний сварочного инструмента, содержащее ультразвуковой генератор (УЗГ), колебательную систему (КС) с датчиком обратной связи и блок стабилизации амплитуды, включенный между датчиком и генератором [Петушко И.В. Оборудование для ультразвуковой сварки - СПб: «Андреевский издательский дом», 2007. Рис. 1.21, стр 52-55].There is also known a device for implementing a method for controlling an ultrasonic welding process with stabilization of the amplitude of mechanical vibrations of a welding tool, comprising an ultrasonic generator (USG), an oscillating system (CS) with a feedback sensor and an amplitude stabilization unit connected between the sensor and the generator [I. Petushko Equipment for ultrasonic welding - St. Petersburg: "Andreevsky Publishing House", 2007. Fig. 1.21, pp. 52-55].
Недостатками этого устройства также являются недостаточно высокое качество сварных соединений, вследствие нестабильности температурного режима зоны сварки от цикла к циклу, связанное с изменением температуры сварочного инструмента. Также, это устройство имеет низкий КПД, обусловленный избыточной энергией поступающей в зону сварки при нагреве волновода-инструмента.The disadvantages of this device are also the insufficiently high quality of welded joints, due to the instability of the temperature regime of the welding zone from cycle to cycle, associated with a change in the temperature of the welding tool. Also, this device has a low efficiency due to excess energy entering the welding zone when the waveguide tool is heated.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототип), является устройство с автоматическим управлением электрической энергией, подводимой к колебательной системе, с изменением амплитуды механических колебаний инструмента в процессе сварки [Петушко И.В. Оборудование для ультразвуковой сварки - СПб: «Андреевский издательский дом», 2007. Рис. 1.25, стр 59-62]. Устройство содержит управляемый ультразвуковой генератор, колебательную систему с волноводом-инструментом и датчиком механических колебаний и блок автоматического управления энергией, включенный между датчиком и управляемым входом генератора.The closest in technical essence to the claimed (prototype) is a device with automatic control of electrical energy supplied to the oscillatory system, with a change in the amplitude of the mechanical vibrations of the tool during welding [Petushko I.V. Equipment for ultrasonic welding - St. Petersburg: "Andreevsky Publishing House", 2007. Fig. 1.25, pp. 59-62]. The device comprises a controlled ultrasonic generator, an oscillatory system with a waveguide-tool and a sensor of mechanical vibrations and an automatic energy control unit connected between the sensor and the controlled input of the generator.
Во время работы управляемого ультразвукового генератора в этом устройстве производится изменение амплитуды механических колебаний посредством изменения формы огибающей сварочного импульса. То есть производится автоматическое изменение энергии подводимой к зоне сварки.During operation of the controlled ultrasonic generator in this device, the amplitude of mechanical vibrations is changed by changing the shape of the envelope of the welding pulse. That is, an automatic change is made to the energy supplied to the welding zone.
Недостатком такого устройства является недостаточно высокое качество сварных соединений и невысокий КПД. При работе такого устройства температурный режим сварочного инструмента зависит от производительности, то есть при увеличении объема сварочных работ в единицу времени инструмент нагревается, а с уменьшением - температура инструмента стремится к температуре окружающей среды. Электрическая мощность, подводимая к колебательной системе, в процессе сварки изменяется только в соответствии с заданной формой огибающей сварочного импульса и не зависит от температурных режимов сварочного инструмента и зоны сварки. Поскольку образование сварного соединения связано с количеством подводимой в зону сварки механической ультразвуковой и тепловой энергии, то изменение последней приводит к дестабилизации режимов технологического процесса и, вследствие этого, снижается качество сварного соединения. Например, при увеличении температуры волновода-инструмента наблюдается «провар» соединения, особенно при сварке термопластичных синтетических материалов.The disadvantage of this device is the insufficiently high quality of welded joints and low efficiency. During operation of such a device, the temperature regime of the welding tool depends on productivity, that is, with an increase in the volume of welding work per unit time, the tool heats up, and with a decrease, the temperature of the tool tends to the ambient temperature. The electric power supplied to the oscillating system during the welding process changes only in accordance with the specified shape of the envelope of the welding pulse and does not depend on the temperature conditions of the welding tool and the welding zone. Since the formation of a welded joint is associated with the amount of mechanical ultrasonic and thermal energy supplied to the welding zone, a change in the latter leads to destabilization of the process conditions and, as a result, the quality of the welded joint decreases. For example, with an increase in the temperature of the waveguide tool, a “penetration” of the connection is observed, especially when welding thermoplastic synthetic materials.
Та же причина обуславливает невысокий КПД устройства, поскольку при нагреве волновода-инструмента в зону сварки поступает избыточная энергия.The same reason leads to a low efficiency of the device, since when the waveguide tool is heated, excess energy enters the welding zone.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - создание устройства ультразвуковой сварки, обеспечивающего высокое качество сварных соединений и имеющего более высокий КПД.The problem solved by the proposed utility model is the creation of an ultrasonic welding device that provides high quality welded joints and has a higher efficiency.
Достигаемый технический эффект - стабилизация энергии, подводимой к зоне сварки.Achievable technical effect - stabilization of energy supplied to the welding zone.
Указанный технический эффект достигается при реализации двух вариантов предлагаемого устройства ультразвуковой сварки.The specified technical effect is achieved by implementing two options of the proposed device for ultrasonic welding.
Вариант первый: указанный эффект достигается тем, что в известном устройстве ультразвуковой сварки, содержащем управляемый ультразвуковой генератор, соединенную с ним колебательную систему с волноводом-инструментом, датчик механических колебаний и блок автоматического управления энергией, включенный между датчиком и генератором, в отличие от известного, колебательная система снабжена датчиком температуры волновода-инструмента, выход которого подключен к входу блока автоматического управления энергией.Option one: this effect is achieved by the fact that in the known ultrasonic welding device containing a controlled ultrasonic generator, an oscillating system connected to it with a waveguide tool, a mechanical vibration sensor and an automatic energy control unit connected between the sensor and the generator, in contrast to the known the oscillating system is equipped with a temperature sensor of the waveguide-tool, the output of which is connected to the input of the automatic energy control unit.
Вариант второй: указанный эффект достигается тем, что в известном устройстве ультразвуковой сварки, содержащем управляемый ультразвуковой генератор, соединенную с ним колебательную систему с волноводом-инструментом, датчик механических колебаний и блок автоматического управления энергией, включенный между датчиком и генератором, в отличие от известного, дополнительно содержит фазочастотный детектор, вход которого подключен выходу к датчика механических колебаний, а выход - к входу блока автоматического управления энергией. Между фазочастотным детектором и блоком управления энергией может быть последовательно включен детектор последовательности импульсов.Option two: this effect is achieved by the fact that in the known ultrasonic welding device containing a controlled ultrasonic generator, an oscillating system connected to it with a waveguide tool, a mechanical vibration sensor and an automatic energy control unit connected between the sensor and the generator, in contrast to the known additionally contains a phase-frequency detector, the input of which is connected to the output of the mechanical vibration sensor, and the output to the input of the automatic energy control unit. A pulse train detector can be sequentially connected between the phase-frequency detector and the energy control unit.
Предлагаемые варианты полезной модели являются новыми, поскольку в существующем уровне техники не известны характеризующие ее совокупности существенных признаков. Отличия предлагаемого решения от известных - новые сочетания элементов и их взаимосвязей.The proposed variants of the utility model are new, because the current level of technology does not know the characterization of its essential features. Differences of the proposed solution from the known ones are new combinations of elements and their interconnections.
Сущность предлагаемых вариантов полезной модели поясняется фиг. 1, 2 и описанием работы устройств. На фигурах представлены блок-схемы предлагаемых вариантов, гдеThe essence of the proposed options for a utility model is illustrated in FIG. 1, 2 and a description of the operation of the devices. The figures show a block diagram of the proposed options, where
1 - управляемый ультразвуковой генератор;1 - controlled ultrasonic generator;
2 - колебательная система;2 - oscillatory system;
3 - волновод-инструмент;3 - waveguide tool;
4 - датчик механических колебаний;4 - sensor of mechanical vibrations;
5 - блок автоматического управления энергией;5 - block automatic energy control;
6 - температурный датчик;6 - temperature sensor;
7 - свариваемые детали;7 - parts to be welded;
8 - фазочастотный детектор;8 - phase-frequency detector;
9 - детектор последовательности импульсов.9 - pulse sequence detector.
Первый вариант предлагаемого устройства работает следующим образом. При включении ультразвукового генератора 1 электрическое напряжение ультразвуковой частоты поступит к колебательной системе 2, преобразующей электрическую энергию в механическую, которая через волновод-инструмент 3 передается в зону сварки деталей 7.The first version of the proposed device works as follows. When you turn on the
Цепь обратной связи, состоящая из датчика 4 механических колебаний и блока 5 автоматического управления энергией, осуществляет заданное управление генератором 1 любым известным способом, например, автоматической подстройкой частоты или автоматической подстройкой амплитуды механических колебаний сварочного волновода-инструмента 3. В процессе работы с течением времени температура инструмента-волновода 3 начинает увеличиваться. Этот нагрев обусловлен потерями на внутреннее трение в волноводе-инструменте и теплообменом между зоной сварки и инструментом-волноводом. Температурный датчик 6 преобразует тепловой сигнал в электрический. Этот электрический сигнал поступает на вход блока 5 автоматического управления энергией, который управляет выходной энергией ультразвукового генератора. Схема авторегулирования обеспечивает уменьшение механической энергии, подводимой в зону сварки волноводом-инструментом 3 при повышении температуры и увеличение - при снижении температуры. Таким образом в зону сварки будет стабильно подводится оптимальное количество энергии необходимой для создания качественного сварного соединения. Обеспечивается стабилизация энергии, подводимой к зоне сварки. Поэтому исключаются «перевары» сварного соединения, что обеспечивает высокое качество соединения, и, соответственно, повышается КПД устройства.A feedback circuit consisting of a
Блок 4 автоматического управления энергией может быть выполнен в виде различных известных устройств, например, регулятора выходной электрической мощности генератора или регулятора длительности ультразвукового сварочного импульса.The automatic
Второй вариант предлагаемого устройства работает следующим образом. Фазочастотный детектор 8, подключенный между датчиком механических колебаний 4 волновода-инструмента 3 и блоком автоматического управления энергией 5, образуют блок, выполняющий функцию, аналогичную функции датчика температуры 6. В этом случае поступающий на вход блока 5 сигнал обратной связи, несет информацию только об изменении температуры волновода-инструмента 3 - из него исключается составляющая, зависящая от изменения акустического сопротивления зоны сварки. Фаза и частота электрического сигнала с датчика механических колебаний 4 зависят от изменения резонансной частоты колебательной системы 2, которое в свою очередь, в общем случае вызвано двумя факторами: изменением акустического сопротивления зоны сварки и изменением температурного режима волновода-инструмента 3.The second variant of the proposed device works as follows. Phase-
При непрерывной сварке влияние акустического сопротивления зоны сварки постоянно, поэтому электрический сигнал, поступающий с датчика 4 механических колебаний и преобразованный с помощью фазочастотного детектора 8 в напряжение управления несет информацию только об изменении температурного режима волновода-инструмента 3. Сигнал управления, поступающий с выхода фазочастотного детектора 8 через блок 4, управляет энергией генератора 1, например, его выходной мощностью.In continuous welding, the influence of the acoustic resistance of the welding zone is constant, therefore, the electric signal coming from the
Конкретный случай выполнения второго варианта предлагаемого устройства - когда между фазочастотным детектором и блоком управления энергией последовательно включен детектор последовательности импульсов, является предпочтительным для применения при импульсной сварке. При импульсной сварке влияние акустического сопротивления на колебательную систему 2 не постоянно, поэтому частота механического резонанса колебательной системы является не только функцией температуры инструмента-волновода 3, но зависит и от акустического сопротивления зоны сварки.A particular embodiment of the second embodiment of the device according to the invention, when a pulse sequence detector is connected in series between a phase-frequency detector and an energy control unit, is preferred for use in pulsed welding. In pulsed welding, the influence of acoustic resistance on the
В этом случае сигнал с выхода фазочастотного детектора 8 поступает на вход блока 5 управления, через детектор 9 последовательности импульсов. На входе детектора 9 последовательности импульсов сигнал имеет форму видеоимпульсов, амплитуда которых не постоянна, как в течение длительности импульса, так и от импульса к импульсу. Детектор 9 последовательности импульсов преобразует этот сигнал в напряжение управления, представляющего собой огибающую последовательность импульсов [Радиоприемные устройства на полупроводниковых приборах. Под ред. Р.А. Валитова, А.А. Куликовского. - «Советское радио», М., 1968, с. 80.]. Таким образом, на вход блока 5 управления энергией поступает сигнал, несущий информацию только об изменении температуры волновода-инструмента 5 от импульса к импульсу. В результате, в зону сварки будет стабильно подводится оптимальное количество энергии необходимой для создания качественного сварного соединения. Обеспечивается стабилизация энергии, подводимой к зоне сварки, то есть, достигается указанный технический эффект.In this case, the signal from the output of the phase-
Промышленная применимость предлагаемой полезной модели очевидна - любая область деятельности. Очевидно также, что предлагаемое устройство может быть изготовлено известными средствами по известным технологиям из известных материалов, аналогично устройствам аналогам и прототипу. Предлагаемые варианты устройства ультразвуковой сварки позволяют получать сварные соединения высокого качества, а также имеют более высокий КПД вследствие оптимизации энергии, подводимой к зоне сварки.The industrial applicability of the proposed utility model is obvious - any area of activity. It is also obvious that the proposed device can be manufactured by known means using known technologies from known materials, similar to analog devices and prototype. The proposed versions of the ultrasonic welding device allow to obtain high quality welded joints, and also have higher efficiency due to the optimization of the energy supplied to the welding zone.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013159031/02U RU141451U1 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | ULTRASONIC WELDING DEVICE (OPTIONS) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013159031/02U RU141451U1 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | ULTRASONIC WELDING DEVICE (OPTIONS) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU141451U1 true RU141451U1 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=51218423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013159031/02U RU141451U1 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | ULTRASONIC WELDING DEVICE (OPTIONS) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU141451U1 (en) |
-
2013
- 2013-12-30 RU RU2013159031/02U patent/RU141451U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2890449T3 (en) | Vibration welding system and method | |
CN101574757B (en) | Control system of ultrasonic welding machine | |
CN105661649A (en) | Smoke generator and smoke generating method | |
CN105397270A (en) | Ultrasonic welding machine | |
RU141451U1 (en) | ULTRASONIC WELDING DEVICE (OPTIONS) | |
JP2003285008A (en) | Ultrasonic wave generation method and apparatus therefor | |
GB1332059A (en) | Metal arc welding processes | |
Sinik et al. | Optimization of the operation and frequency control of electromagnetic vibratory feeders | |
US3866068A (en) | Frequency varying oscillator circuit vibratory cleaning apparatus | |
KR101670591B1 (en) | Ultrasonic skin firmer | |
CN103187889A (en) | Portable high-voltage direct current stabilized voltage power supply | |
KR100972085B1 (en) | Method for suppling maximum efficiency power of ultrasonic cleaner | |
JP7298098B2 (en) | Ultrasonic vibrator drive circuit and ultrasonic welding device | |
JP3899453B2 (en) | Induction heating cooker | |
CN105013060B (en) | Sleep derivation device | |
JP4408046B2 (en) | Ultrasonic bonding method and apparatus and ultrasonic amplitude control method | |
CN203933603U (en) | Coil synchronous AC drive circuit | |
CN102938948A (en) | Constant-voltage precisely-controlled induction heating equipment | |
CN211438506U (en) | Manual arc welding machine of digital control contravariant direct current | |
Golob | Modelling and Simulation of GMA Welding Process and Welding Power Sources. | |
CN104092461B (en) | Coil synchronous AC drive circuit | |
RU51326U1 (en) | INDUCTION HEATING UNIT | |
US20180186084A1 (en) | Method and apparatus for ultrasonic welding | |
JPS6142305Y2 (en) | ||
CN113426651A (en) | Ultrasonic circuit and pain therapeutic apparatus comprising same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20161231 |