RU2180275C2 - Способ возбуждения электроакустического преобразователя - Google Patents

Способ возбуждения электроакустического преобразователя Download PDF

Info

Publication number
RU2180275C2
RU2180275C2 RU97104836/28A RU97104836A RU2180275C2 RU 2180275 C2 RU2180275 C2 RU 2180275C2 RU 97104836/28 A RU97104836/28 A RU 97104836/28A RU 97104836 A RU97104836 A RU 97104836A RU 2180275 C2 RU2180275 C2 RU 2180275C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
converter
pulses
exciting
transducer
Prior art date
Application number
RU97104836/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU97104836A (ru
Inventor
Е.Ш. Статников (RU)
Е.Ш. Статников
А.Д. Манелик (RU)
А.Д. Манелик
В.А. Базанов (RU)
В.А. Базанов
Original Assignee
Компания "ЮАйТи, Л.Л.С."
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Компания "ЮАйТи, Л.Л.С." filed Critical Компания "ЮАйТи, Л.Л.С."
Priority to RU97104836/28A priority Critical patent/RU2180275C2/ru
Priority to RU97104835/28A priority patent/RU2180274C2/ru
Priority to PCT/RU1998/000082 priority patent/WO1998043748A1/ru
Priority to PCT/RU1998/000083 priority patent/WO1998043749A1/ru
Priority claimed from PCT/RU1998/000082 external-priority patent/WO1998043748A1/ru
Priority claimed from PCT/RU1998/000083 external-priority patent/WO1998043749A1/ru
Publication of RU97104836A publication Critical patent/RU97104836A/ru
Priority to US09/273,769 priority patent/US6289736B1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2180275C2 publication Critical patent/RU2180275C2/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0207Driving circuits
    • B06B1/0223Driving circuits for generating signals continuous in time
    • B06B1/0238Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave
    • B06B1/0246Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave with a feedback signal
    • B06B1/0253Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave with a feedback signal taken directly from the generator circuit
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • B23K20/106Features related to sonotrodes

Abstract

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в машиностроении, судостроении и моторостроении при производстве сварных конструкций. Повышение эффективности возбуждения колебательной системы на ее резонансной частоте в условиях изменяющейся нагрузки на преобразователе достигается за счет того, что на преобразователь подают электрические импульсы возбуждения с длительностью не более половины периода его собственных механических колебаний на резонансной или кратной ей частоте, периодически прекращают подачу импульсов возбуждения и возобновляют их подачу по сигналу обратной стрикции на скорректированной частоте. Подачу возбуждающих импульсов возобновляют в момент времени, соответствующий фазе наибольшей чувствительности преобразователя, причем возбуждающие импульсы подают на частоте и в фазе колебаний преобразователя в этот момент времени. 1 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в технологических процессах разнообразного назначения, в частности в машиностроении, судостроении и мостостроении при производстве сварных конструкций, особенно работающих близко к пределу прочности, при производстве работ, связанных с релаксационно-упрочняющей обработкой сварных соединений.
Предшествующий уровень техники
Известен способ ультразвуковой ударной обработки (УУО) с автоматической подстройкой частоты источника питания резонансной колебательной системы. Минимизация потребляемой энергии системы и автоматическое поддержание заданного качества ультразвуковой обработки сварных конструкций и других объектов производства при минимальных энергетических затратах операционным технологическим комплексом обеспечивают обработкой обратного сигнала. При этом используют в качестве контролируемого параметра амплитуду обратного сигнала, пропорциональную амплитуде механических колебаний на выходе высокодобротного электромеханического преобразователя, уровень которой в интервале заданных критических значений поддерживают посредством широтно-импульсной модуляции напряжения на несущей резонансной частоте колебательной системы под нагрузкой (см. например, патент PФ 2031144, М.Кл.6 С 21 D 1/04, 11/00 от 11.05.90 г.).
Этот способ возбуждения электроакустического преобразователя недостаточно эффективен при изменяющейся нагрузке и подвержен влиянию внешних факторов на амплитуду ультразвуковых смещений преобразователя.
Наиболее близким техническим решением к предложенному техническому решению является способ возбуждения электроакустического преобразователя при изменяющейся нагрузке, который заключается в том, что на преобразователь подают электрические импульсы возбуждения с длительностью не более половины периода его собственных механических колебаний на резонансной или кратной ей частоте, периодически прекращают подачу импульсов возбуждения и возобновляют их подачу по сигналу обратной стрикции на скорректированной частоте (см., например, авторское свидетельство СССР 1271585, В 06 В 1/06 от 1986 г.). Импульсы тока поступают на преобразователь синхронно с колебаниями в резонансном электрическом контуре, образованном преобразователем и компенсатором.
Недостаток этого способа состоит в том, что частота электрического резонанса в контуре из последовательно соединенных преобразователя и компенсатора будет отличаться от собственной частоты механических колебаний преобразователя, так как вследствие воздействия внешних факторов при изменении нагрузки (температуры, вязкости и т.п.) резонансная частота электрического контура и собственная частота механических колебаний преобразователя будут меняться по-разному. Коэффициент эффективности преобразователя на резонансной частоте электрического контура существенно снижается с ростом разницы частот собственных механических колебаний преобразователя и резонансных колебаний электрического контура.
Раскрытие изобретения
Изобретение направлено на решение задачи эффективного возбуждения колебательной системы на ее резонансной частоте в условиях изменяющейся нагрузки на преобразователе. Эта техническая задача решается за счет того, что в способе возбуждения электроакустического преобразователя при изменяющейся нагрузке, который заключается в том, что на преобразователь подают электрические импульсы возбуждения с длительностью не более половины периода его собственных механических колебаний на резонансной или кратной ей частоте, периодически прекращают подачу импульсов возбуждения и возобновляют их подачу по сигналу обратной стрикции на скорректированной частоте, подачу возбуждающих импульсов возобновляют в момент времени, соответствующий фазе наибольшей чувствительности преобразователя, причем возбуждающие импульсы подают на частоте и в фазе колебаний преобразователя в этот момент времени.
Изобретение повышает эффективность возбуждения преобразователя и уменьшает влияние внешних факторов на изменение предельной амплитуды его ультразвуковых смещений в процессе работы под нагрузкой, что позволяет расширить сферу применения метода УУО и автоматизировать при использовании этого метода выбор оптимальных режимов обработки, достижение заданного качества обрабатываемой поверхности в зависимости от степени ее пластического деформирования и снизить энергопотребление.
Ввиду неизвестности предложенной совокупности существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, заявленное изобретение соответствует критерию новизны (N). Ввиду того, что из уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения, оно соответствует критерию изобретательского уровня (IS). Доводы, приведенные ниже в разделе описания изобретения "Промышленная применимость", говорят о том, что предложенное изобретения соответствует критерию промышленная применимость (IA).
На чертеже представлено схематически устройство для осуществления одного из лучших вариантов способа возбуждения ультразвукового преобразователя.
Лучший вариант осуществления изобретения
В лучшем варианте осуществления способа изобретения, который полностью описывает предлагаемый способ, но не исключает использования других вариантов предложения, импульсы возбуждения преобразователя подают на частоте механического резонанса преобразователя под нагрузкой или кратной ей частоте синхронно сигналу обратной стрикции в фазе наибольшей чувствительности нагруженной колебательной системы. Синхронизацию импульсов возбуждения преобразователя с сигналом обратной стрикции проводят таким образом, чтобы они поступали на преобразователь в моменты времени, которые обуславливают возможность достижения максимальных значений амплитуды ультразвуковых смещений при изменяющейся нагрузке.
Существо способа поясняется на чертеже, где показана структурная схема реализующего способ устройства, содержащего источник питания 1, ключ 2, преобразователь 3, генератор 4 с автоматической подстройкой частоты и фазы, блок управления 5, полосовой фильтр 6 и компаратор нуля 7, который выполнен с возможностью разрешения работы. Сигнал управления ключом 2 формируется в блоке управления 5, на вход которого поступают сигналы генератора 4 с автоматической подстройкой частоты и фазы. При замыкании ключа импульсы тока, длительностью не более половины периода колебаний преобразователя 3, от источника питания 1 проходят на преобразователь 3 и возбуждают в нем механические колебания на его собственной частоте. На зажимах преобразователя появляется сигнал (напряжение) обратной стрикции, вызванный его механическими колебаниями. При изменении нагрузки и других внешних факторов происходит изменение собственной частоты механических колебаний преобразователя 3 и, следовательно, частоты сигнала обратной стрикции. Напряжение с преобразователя поступает через полосовой фильтр 6 на вход компаратора нуля 7. Компаратор нуля выполнен с возможностью разрешения (запрета) работы. Сигнал разрешения работы компаратора нуля формируется в блоке управления таким образом, чтобы исключить появление на выходе компаратора нуля импульсов, обусловленных работой ключа. Сигнал с выхода компаратора нуля поступает на вход генератора с автоматической подстройкой частоты и фазы, который автоматически подстраивает частоту выходного сигнала таким образом, чтобы сохранялась заданная разность фаз между его выходным сигналом и выходными импульсами компаратора нуля. Блок управления формирует сигнал управления ключом и сигнал разрешения работы для компаратора нуля. При этом частота выходного сигнала генератора с автоматической подстройкой частоты и фазы может быть кратна либо равна частоте импульсов на выходе компаратора нуля. При осуществлении способа могут быть использованы магнитострикционные или пьезоэлектрические преобразователи.
Промышленная применимость
Промышленная применимость предложенного способа возбуждения ультразвукового преобразователя определяется тем, что он улучшает современный метод УУО и изготавливаемое для этого метода оборудование. Метод УУО и оборудование для УУО, которые улучшает данное изобретение, аттестованы по Еврокоду Международным институтом сварки, институтом сварки Франции и находятся в стадии их включения в стандарты ISO (International Organization for Standardization).

Claims (1)

  1. Способ возбуждения электроакустического преобразователя при изменяющейся нагрузке, который заключается в том, что на преобразователь подают электрические импульсы возбуждения с длительностью не более половины периода его собственных механических колебаний на резонансной или кратной ей частоте, периодически прекращают подачу импульсов возбуждения и возобновляют их подачу по сигналу обратной стрикции на скорректированной частоте, отличающийся тем, что подачу возбуждающих импульсов возобновляют в момент времени, соответствующий фазе наибольшей чувствительности преобразователя, причем возбуждающие импульсы подают на частоте и в фазе колебаний преобразователя в этот момент времени.
RU97104836/28A 1997-03-27 1997-03-27 Способ возбуждения электроакустического преобразователя RU2180275C2 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97104836/28A RU2180275C2 (ru) 1997-03-27 1997-03-27 Способ возбуждения электроакустического преобразователя
RU97104835/28A RU2180274C2 (ru) 1997-03-27 1997-03-27 Устройство для возбуждения электроакустического преобразователя
PCT/RU1998/000082 WO1998043748A1 (fr) 1997-03-27 1998-03-23 Dispositif de stimulation d'un transformateur electroacoustique
PCT/RU1998/000083 WO1998043749A1 (fr) 1997-03-27 1998-03-23 Dispositif de stimulation d'un transformateur electroacoustique
US09/273,769 US6289736B1 (en) 1997-03-27 1999-03-23 Means and method for electroacoustic transducer excitation

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97104836/28A RU2180275C2 (ru) 1997-03-27 1997-03-27 Способ возбуждения электроакустического преобразователя
RU97104835/28A RU2180274C2 (ru) 1997-03-27 1997-03-27 Устройство для возбуждения электроакустического преобразователя
PCT/RU1998/000082 WO1998043748A1 (fr) 1997-03-27 1998-03-23 Dispositif de stimulation d'un transformateur electroacoustique
PCT/RU1998/000083 WO1998043749A1 (fr) 1997-03-27 1998-03-23 Dispositif de stimulation d'un transformateur electroacoustique
US09/273,769 US6289736B1 (en) 1997-03-27 1999-03-23 Means and method for electroacoustic transducer excitation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97104836A RU97104836A (ru) 1999-03-10
RU2180275C2 true RU2180275C2 (ru) 2002-03-10

Family

ID=30118947

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97104836/28A RU2180275C2 (ru) 1997-03-27 1997-03-27 Способ возбуждения электроакустического преобразователя
RU97104835/28A RU2180274C2 (ru) 1997-03-27 1997-03-27 Устройство для возбуждения электроакустического преобразователя

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97104835/28A RU2180274C2 (ru) 1997-03-27 1997-03-27 Устройство для возбуждения электроакустического преобразователя

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6289736B1 (ru)
RU (2) RU2180275C2 (ru)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050145306A1 (en) * 1998-09-03 2005-07-07 Uit, L.L.C. Company Welded joints with new properties and provision of such properties by ultrasonic impact treatment
US20060016858A1 (en) * 1998-09-03 2006-01-26 U.I.T., Llc Method of improving quality and reliability of welded rail joint properties by ultrasonic impact treatment
US6338765B1 (en) 1998-09-03 2002-01-15 Uit, L.L.C. Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures
US6932876B1 (en) 1998-09-03 2005-08-23 U.I.T., L.L.C. Ultrasonic impact machining of body surfaces to correct defects and strengthen work surfaces
US7175722B2 (en) * 2002-08-16 2007-02-13 Walker Donna M Methods and apparatus for stress relief using multiple energy sources
JP2005192194A (ja) * 2003-12-05 2005-07-14 Yazaki Corp 通信装置及び通信システム
UA72708C2 (en) * 2003-12-16 2007-02-15 Heorhii Ivanovych Prokopenko Control system for the ultrasonic transducer of a device for ultrasonic vibroimpact treatment of metals
US7301123B2 (en) 2004-04-29 2007-11-27 U.I.T., L.L.C. Method for modifying or producing materials and joints with specific properties by generating and applying adaptive impulses a normalizing energy thereof and pauses therebetween
US7317994B2 (en) * 2005-08-10 2008-01-08 General Electric Company Method and apparatus for signal signature analysis for event detection in rotating machinery
US7276824B2 (en) * 2005-08-19 2007-10-02 U.I.T., L.L.C. Oscillating system and tool for ultrasonic impact treatment
US20070068605A1 (en) * 2005-09-23 2007-03-29 U.I.T., Llc Method of metal performance improvement and protection against degradation and suppression thereof by ultrasonic impact
US20070244595A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-18 U.I.T., Llc Method and means for ultrasonic impact machining of surfaces of machine components
US9914263B2 (en) 2006-05-08 2018-03-13 Dukane Ias, Llc Ultrasonic press with automatic speed changes in advancing movement of welding stack
US8052816B2 (en) 2006-05-08 2011-11-08 Dukane Corporation Ultrasonic press using servo motor with delayed motion
US7633385B2 (en) * 2007-02-28 2009-12-15 Ucontrol, Inc. Method and system for communicating with and controlling an alarm system from a remote server
DE102007030544A1 (de) 2007-06-30 2009-01-08 Erwin Schmucker Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken
CA2792882C (en) * 2010-03-11 2015-01-27 Edison Welding Institute, Inc. Ultrasonic machining module
US8905689B2 (en) 2010-04-29 2014-12-09 Edison Welding Institute Ultrasonic machining assembly for use with portable devices
US8245748B2 (en) 2010-07-14 2012-08-21 Dukane Corporation Vibration welding system
US9605328B2 (en) 2011-07-29 2017-03-28 Progress Rail Services Corporation Surface contouring of a weld cap and adjacent base metal using ultrasonic impact treatment
US9688017B2 (en) 2013-05-14 2017-06-27 Dukan IAS, LLC Vibration welders with high frequency vibration, position motion control, and delayed weld motion
US9764390B2 (en) * 2015-09-04 2017-09-19 Cumberland & Western Resources, Llc Closed-loop metalworking system
US10914384B2 (en) 2018-05-03 2021-02-09 Solar Turbines Incorporated Method for refurbishing an assembly of a machine
US10549481B1 (en) 2018-12-21 2020-02-04 Dukane Ias, Llc Systems and methods for low initial weld speed in ultrasonic welding

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3918442A (en) * 1973-10-10 1975-11-11 Georgy Alexandrovich Nikolaev Surgical instrument for ultrasonic joining of biological tissue
US4973876A (en) * 1989-09-20 1990-11-27 Branson Ultrasonics Corporation Ultrasonic power supply
JP3151153B2 (ja) * 1995-09-20 2001-04-03 定夫 尾股 周波数偏差検出回路及びそれを利用した測定器
US6036796A (en) * 1998-06-26 2000-03-14 Branson Electronics Closed-loop ultrasonic welding method and apparatus
US6171415B1 (en) * 1998-09-03 2001-01-09 Uit, Llc Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures

Also Published As

Publication number Publication date
US6289736B1 (en) 2001-09-18
RU2180274C2 (ru) 2002-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2180275C2 (ru) Способ возбуждения электроакустического преобразователя
US7022089B2 (en) Ultrasonic wave cosmetic device
CA1070818A (en) Sonic transducer and drive circuit
US7061156B2 (en) Control apparatus for vibration type actuator
JP2874833B2 (ja) 超音波分解器の安全振動方法及び装置
RU97104836A (ru) Способ возбуждения электроакустического преобразователя
US20030222535A1 (en) Ultrasonic driver
JP6644047B2 (ja) 超音波溶接機の溶接パラメータの動的調整
CN105483360B (zh) 超声波应力消除方法及系统
RU2031144C1 (ru) Способ ультразвуковой ударной обработки и операционный технологический комплекс для его осуществления
US7154208B2 (en) Control apparatus for vibration type actuator
US6364977B1 (en) Tuning mechanism and method for vibration welding
KR100772786B1 (ko) 초음파 발생 장치 및 초음파 미용 장치
CN101687221B (zh) 用于自动激励和稳定超声波系统的谐振的装置
JP5192270B2 (ja) 超音波振動子の駆動方法及び装置
RU2753983C1 (ru) Способ автоматической настройки резонансных режимов колебаний вибрационной машины с приводом от асинхронного двигателя
RU2719673C1 (ru) Способ ультразвуковой обработки изделий из стеклокерамики
JP2010088476A (ja) 洗濯機
SU761198A1 (ru) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ5’ Г η ·* 1
SU996140A1 (ru) Способ управлени процессом ультразвуковой сварки
SU1646614A1 (ru) Способ возбуждени ультразвуковых вибраторов
SU1146921A1 (ru) Установка дл ультразвукового упрочнени деталей
SU1684596A1 (ru) Способ определени перераспредел ющихс в процессе обработки остаточных напр жений
SU1738378A1 (ru) Устройство дл возбуждени колебаний
JPH01283940A (ja) ワイヤボンディング方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050328