Известно устройство дл ультразвуковой микросварки, содержащее установленные на основании рабочий стол, сварочный инструмент и св занный с ним автоматически регулируемый механизм давлени . Дл повышени качества сварного соединени в предлагаемом уст ройстве привод механизма давлени выполнен в виде попарно установленных на основании пьезоэлементов соединенных между собой и со сварочным инструментом упругими элеме тами, образующими множительный механизм . Механизм давлени не имеет кинематических пар с внешним трением и выполнен в виде упругого множительного механизма, в котором нагружающий стержень жестко соединен со средними точками упругих элементов, противоположные концы которых жестко закреплены в центрах упругих мембран, подвергаемых радиальной деформации со стороны элементов, жестко соединенных с последними и изготовленными из материала , обладающего пьезоэффектом . При подаче электрического напр жени на обкладки пьезоматериа ла мембраны преобразуют малые радиальные деформации в увеличенные перемещени их центра, а обратна св зь осуществл етс при помощи тензодвтчиков, расположенных на упругих элементах, соединенных жестким стержнем. На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство. Устройство содержит акустическую систему I, ультразвуковой генератор 2, датчик 3 активного контрол , например полупроводниковый тензодатчик, наклеенный на концентратор вблизи креплени рабочего инструмента, усилитель 4, рабочий стол дл свариваемых деталей 5, сварочный инструмент 6, прижимной рычаг 7, механизм создани сварочного давлени , состо щйй ИЗ жесткого стержн 8, соедии ющего средние точки упругих элементов 9, выполненных, например, в виде плоских пружин, плоскость минимальной жесткости которьк параллельна оси стержн В. Каждый из упругих элементов противоположными концами жестко закреплен в центре упругих мембран 10, на которые соосно с обеих сторон наклеены кольцеобразны элементы II и 12 из материала, обладающего пьезоэффектом5 например из пьезокерамики ЦТС. Обкладки пьезоэлеыентов соединены с блоком 13 питани . Дл осуществлени обратной св зи и корректировки величины сварочного давлени упругие элементы 9 несут на себе в месте максимальной деформации полупроводниковые тензодатчики 14, сигнал от которых поступает на блок 15 сравнени .A device for ultrasonic micro-welding, comprising a work table mounted on the base, a welding tool and an automatically controlled pressure mechanism associated with it, are known. To improve the quality of the welded joint in the proposed device, the drive of the pressure mechanism is made in the form of pairs of elements connected to each other and with the welding tool by means of elastic elements forming a multiplying mechanism based on piezo elements. The pressure mechanism does not have external friction kinematic pairs and is made in the form of an elastic multiplying mechanism, in which the loading rod is rigidly connected to the middle points of elastic elements, the opposite ends of which are rigidly fixed in the centers of elastic membranes subjected to radial deformation from the elements rigidly connected to the latter and made of a material having a piezoelectric effect. When electrical voltage is applied to the plates of the piezoelectric membrane, small radial deformations are transformed into increased displacements of their center, and feedback is carried out with the help of strain gates located on elastic elements connected by a rigid rod. The drawing schematically shows the proposed device. The device comprises an acoustic system I, an ultrasonic generator 2, an active control sensor 3, for example, a semiconductor strain gauge attached to a hub near the attachment of the working tool, an amplifier 4, a work table for the parts 5 to be welded, a welding tool 6, a clamping lever 7, a welding pressure generating mechanism consisting of a rigid rod 8 that connects the midpoints of the elastic elements 9, made, for example, in the form of flat springs, the plane of minimum rigidity which is parallel to the axis of the rod B. Each The opposite elastic ends of the elastic elements are rigidly fixed in the center of the elastic membranes 10, on which elements II and 12 of material with piezoelectric effect5, for example, PZT piezoceramics, are glued coaxially on both sides. The plates of the piezoelectric elements are connected to the power supply unit 13. In order to carry out feedback and adjust the value of the welding pressure, the elastic elements 9 carry the semiconductor strain gauges 14 at the point of maximum deformation, the signal from which goes to the comparison unit 15.
При включении генератора 2 напр жение ультразвуковой частоты вызывает механические колебани магнитостриктора и волновода акустической системы. Колебани передаютс соедин емым детал м, в результате чего образуетс -сварное соединениео В процессе образовани соединени величина и характер изменени сварочного давлени задаетс при помощи блока 15, Предварительно механизм с оздани сварочного давлени калибруетс и функидлональна зависимость сигнала тензодатчиков от усили вводитс в блок 13 сравнени . При подаче электрического напр жени на обкладки пьезоэлементов II и 12, величина которого опр едел етс величиной Сигнала с блока 15, пьезоэлементы деформируютс в радиальном направлении к центру. При этом кажда из мембран выпучиваетс так, что центры последних получают перемещение в сторону стержн 8, преобразу малые радие. деформации в увеличенное перемещение центра. Кажда из мембран развивает определенное усилие. Будучи заделанным между двум центрами мембран каждый из упругих элементов 9 подвергаетс изгибу, причем максимальна деформаци наблюдаетс в средних точках. Каждый из упругих элементов преобразует перемещени центров мембран в увеличенные перемещени своИХ средних точек. Стержень 8, таким образом, получает движение в сторону свариваемых деталей, оказыва давление на прижимной рычаг 7 и на сварочный инструмент ь.When the generator 2 is turned on, the voltage of the ultrasonic frequency causes mechanical oscillations of the magnetostrictor and the waveguide of the speaker system. The oscillations are transmitted to the parts being connected, as a result of which a welded joint is formed. In the process of forming the joint, the magnitude and nature of the change in welding pressure is set using block 15, the pre-welding pressure generating mechanism is calibrated and the func- tional force-strain signal is entered into comparison block 13. When electrical voltage is applied to the plates of piezoelectric elements II and 12, the value of which is determined by the Signal value from block 15, the piezoelectric elements are deformed in the radial direction towards the center. At the same time, each of the membranes bulges so that the centers of the latter receive a movement towards the rod 8, transforming small radium. deformations in the increased displacement of the center. Each of the membranes develops a certain effort. Being sandwiched between two membrane centers, each of the elastic elements 9 undergoes bending, with maximum deformation observed at mid-points. Each of the elastic elements transforms the displacements of the centers of the membranes into increased displacements of its midpoints. The rod 8 thus receives movement in the direction of the parts to be welded, exerting pressure on the clamping lever 7 and on the welding tool.
В процессе работы тензодатчик 14 выдает электрический сигнал , пропорциональный деформации упругих элементов 9, а следовательно , развиваемому механизмом сварочному давлению, и подает его на блок 15 сравнени . В случае несовпадени сигнала с заданным сигнал рассогласовани подаетс на блок 13, который вырабатывает сигнал на изменение величины подаваемого на обкладки пьезоэлементов напр жени . Так как одноименные обкладки пьезоэлеыентов соединены электрически, то изменение напр жени вызывает одновременную деформацию мембран на одинаковую величину. Таким образом осуществл етс слежение за величиной сварочного давлени . При осуществлении всех соединений упругих элементов с мембранами и стержнем 8 при помощи гайки в механизме исключаютс вс кого рода люфты и кинематические пары с внешним трением, а быстродействие системы существенно возрастает , что позвол ет измен ть величину сварочного давлени в очень малые промежутки времени по разным законам с высокой точностью, в результате чего качество образуемых сварных соединений значительно улучшаетс .During operation, the strain gauge 14 generates an electrical signal proportional to the deformation of the elastic elements 9 and, consequently, the welding pressure developed by the mechanism, and supplies it to the comparison unit 15. In the event of a mismatch of the signal with a predetermined error signal, it is applied to block 13, which generates a signal to change the magnitude of the voltage applied to the plates of the piezoelectric elements. Since the like plates of piezoelectric elements are electrically connected, a change in voltage causes simultaneous deformation of the membranes by the same amount. In this way, the welding pressure is monitored. When all joints of elastic elements with membranes and rod 8 are made using a nut, the mechanism eliminates any kind of backlash and kinematic pairs with external friction, and the system performance increases significantly, which allows changing the value of welding pressure in very small periods of time according to different laws with high precision, with the result that the quality of the welded joints is greatly improved.
ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство дл ультразвуковой микросварки, содержащее установленные на основании рабочий стол, сварочный инструмент и св занный с ним автоматически регулируемый механизм давлени , отличающеес тем, что, с целью повышени качества сварного соединени , привод механизма давлени выполнен в виде попарно установленных на основании пьезоэлементов, соединенных между собой и со сварочным инструментом упругими элементами, образующими множительный механизм.SUBJECT OF THE INVENTION A device for ultrasonic micro-welding, comprising a working table mounted on the base, a welding tool and an automatically controlled pressure mechanism associated with it, characterized in that, in order to improve the quality of the welded joint, the pressure mechanism is designed as pairwise mounted on the basis of piezoelectric elements connected to each other and with the welding tool by elastic elements forming the multiplying mechanism.