SU721285A1 - Ultrasonic treatment apparatus - Google Patents

Ultrasonic treatment apparatus Download PDF

Info

Publication number
SU721285A1
SU721285A1 SU782640931A SU2640931A SU721285A1 SU 721285 A1 SU721285 A1 SU 721285A1 SU 782640931 A SU782640931 A SU 782640931A SU 2640931 A SU2640931 A SU 2640931A SU 721285 A1 SU721285 A1 SU 721285A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
resonators
piezoceramic
waveguide
links
converter
Prior art date
Application number
SU782640931A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Михайлович Колешко
Василий Яковлевич Сунка
Original Assignee
Институт электроники АН Белорусской ССР
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 Институт электроники АН Белорусской ССР filed Critical Институт электроники АН Белорусской ССР
Priority to SU782640931A priority Critical patent/SU721285A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU721285A1 publication Critical patent/SU721285A1/en

Links

Landscapes

  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОВРАБОТКИ(54) DEVICE FOR ULTRASONIC WAXING

Изббретение относитс  к ультразвуковой , обработке материалов и может быть использовано дл  ультразвуковой сварки интегральных схем Известны электроакустические пьезокерамические Широкополосные преобразователи, в которы с цеглью расширени  полосы пропускани  в бло ке склеены отдельные пьезоэлементы с различными геометрическими ми в направлении излучени  1. Од .нако при возбуждении таким преобразователем моночастотной волноводноизлучаюЬей системы полоса частот расшир етс , но не формируетс  плоска  вершина амплитудно-частотно характеристики механических колебаний . Наиболее близким техническим решени М к изобретению  вл етс  устройство дл  ультразвуковой обработ содержащее задающий генератор, блок фазовра шателей, блок, управлени , сварочный инструмент, акустическую разв зку,выполненную в виде опоры, преобразователь напр жение-сопротив ление, усилитель мощности, волновод но-излучаюшую колебательную систему Включающую в себ  колебательные зве нь , соединенные последовательно. каждое из которых состоит из резонатора с пьезокерамическим преобразователем и св зки 2. Недостатком известного устройства  вл етс  низкий КПД ввиду того, что удален от сварочного инструмента, а также низкое качество обработки за счет неравномерности амплитуды механических колебаний в полосе пропускани . Целью изобретени   вл етс  повышение качества ультразвуковой обработки и КПД путем увеличени  амплитуды механических колебаний и улучшени  ее равномерности в -полосе пропускани .: Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве пьезокерамические преобразователи, ближайшие к сварочному инструменту, соединены с выходом усилител  мощности через фазовращатель, а пьезокерамические преобразователи, расположенные в центре волноводно-излучающей системы , подключены к преобразователю напр жение-сопротивление, при этом акустическа  разв зка закреплена .на св зке в звене, максимально удаленном от сварочного инструмента.Exclusion refers to ultrasonic, material processing, and can be used for ultrasonic welding of integrated circuits. Electro-acoustic piezoceramic is known. Wideband transducers are glued into a block with separate piezoelectric elements with different geometries in the direction of radiation 1. However, when excited by such The frequency band is widened by a converter of a mono-frequency waveguide-radiating system, but the flat top of the amplitude-frequency Characteristics of mechanical vibrations. The closest technical solution to the invention is an ultrasonic treatment device comprising a master oscillator, a chaser block, a block, controls, a welding tool, an acoustic isolation made in the form of a support, a voltage-resistance converter, a power amplifier, a waveguide oscillating oscillatory system Including oscillatory units connected in series. each of which consists of a resonator with a piezoceramic transducer and coupling 2. A disadvantage of the known device is the low efficiency due to the fact that it is removed from the welding tool, as well as the low quality of processing due to the non-uniformity of the amplitude of mechanical oscillations in the passband. The aim of the invention is to improve the quality of ultrasonic processing and efficiency by increasing the amplitude of mechanical vibrations and improving its uniformity in the bandwidth. The goal is achieved by connecting piezoceramic transducers closest to the welding tool in the device to the power amplifier output through the phase shifter, and Piezo-ceramic transducers located in the center of a waveguide-radiating system are connected to a voltage-resistance transducer, while the acoustic The link is fixed on the link in the link as far as possible from the welding tool.

На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства.The drawing shows the block diagram of the proposed device.

Устройство включает в себ  задаюишй генератор 1, усилитель 2 мощности , блок 3. фазовращателей, блок 4 управлени , преобразователь 5 напр жение-сопротивление , волноводноизлучаюшую систему/ состо щую из четырех последовательно соединенных звеньев. Каждое звено содержит резонаторы 6 и св зку 7, при этом акустическа  разв зка 8 расположена на св зке. В волноводно-излучающую систему вход т также пьезокерамические преобразователи 9, размещенные между резонаторами соседних звеньев, инструмент 10 дл  микросварки и свариваемые издели  11.The device includes a generator 1, a power amplifier 2, a phase shifters unit 3., a control unit 4, a voltage-resistance converter 5, a waveguide-radiating system / consisting of four series-connected links. Each link contains resonators 6 and link 7, with acoustic separation 8 located on the link. Piezo-ceramic transducers 9, placed between the resonators of neighboring units, a micro-welding tool 10 and welded products 11, are also included in the wave-radiating system.

Ультразвуковое микрополосное устройство работает следующим образом .Ultrasonic microband device works as follows.

Напр жение задающего генератора I через усилитель 2 мощности и блок фазовращателей 3 возбуждает пьедокермические преобразователи 9 многофазным синхронным напр жением, которые передают механические колебани  чере волноводно-излучающую систему сварочному инструменту 10 дл  введени  их в свариваемые детали 11.The voltage of the master oscillator I, through the power amplifier 2 and the phase rotator unit 3, excites the pyedo-thermal converters 9 with multiphase synchronous voltage, which transmit mechanical vibrations through the waveguide-radiating system to the welding tool 10 for their introduction into the parts 11 to be welded.

Ширина полосы пропускани  определ етс  соотношением коэффициента св  и длин резонаторов и св зок в колеба тельном звене. Введение пьезокерамич ческих преобразователей 9 позвол ет увеличить амплитуду механических колебаний, в несколько раз по сравнению с тем, когда преобразователь закрепл етс  в торец крайнего резонатора. Дл  получени  минимальной величины неравномерности частотной характеристики существенное значение имее точность изготовлени  размеров ре- зонаторов и св зок. При этом изменение частотной характеристики рабочег затухани  в полосе пропускани  определ етс  частотной расстройкой резон торов и св зок, а также неравенством входных и выходных характеристически сопротивлений соседних звеньев изза разброса волновых сопротивлений резонаторов и св зок. В этом случае, когда св зки представл ют собой волн вые элементы с распределенными параметрами , разброс их длины вли ет только на полосу пропускани . Измене ние рабочего затухани  в полосе пропускани - пренебрежимо мало При разбросе волновых сопротивлений св зок происходит некоторое смешение полосы пропускани  по оси частот и изменение частотной характеристики механических колебаний в полосе пропускани  и изменени  сопротивлени Нагрузки получаютс  значительно меньшими, чем при разбросе размеров резонаторов. Кроме того, дл  ультразвуковой микросварки полоса частот выбираетс .с существенным запасом, поэтому некоторые сдвиги полосы и изменение ее ширины, обусловленные точностью изготовлени  св зок не имеют существенного значени . В св зи с этим акустическа  разв зка 8 волноводно-излучающей системы выполнена в узловой плоскости св зи и на максимально возможном удалении от возбуждающих механические колебани  пьезокерамических преобразователей.The bandwidth is determined by the ratio of the coefficient c and the lengths of the resonators and the links in the oscillatory component. The introduction of piezoceramic transducers 9 makes it possible to increase the amplitude of mechanical vibrations by several times as compared with when the transducer is fixed at the end of the outer resonator. In order to obtain the minimum value of the non-uniformity of the frequency response, it is essential to have the accuracy of manufacturing the sizes of resonators and links. At the same time, the change in the frequency characteristic of the working attenuation in the passband is determined by the frequency detuning of the resonators and links, as well as the inequality of the input and output characteristics of the resistances of the neighboring links due to the scatter of the wave resistances of the resonators and the links. In this case, when bindings are wave elements with distributed parameters, the spread of their length affects only the bandwidth. The change in the working attenuation in the passband is negligible. When the impedances of the connections are varied, a certain amount of mixing of the passband along the frequency axis and a change in the frequency response of mechanical vibrations in the passband and a change in impedance occur. In addition, for ultrasonic micro-welding, the frequency band is chosen with a considerable margin, therefore some band shifts and a change in its width, due to the accuracy of link fabrication, are not significant. In connection with this, acoustic isolation of the 8 waveguide-radiating system is performed in the nodal plane of communication and at the maximum possible distance from the piezoceramic transducers exciting the mechanical oscillations.

Claims (2)

Разброс размеров резонаторов имее существенное вли ние на ширину полосы , сдвиг полосы, величину и неравномерность рабочего затухани  в полосе пропускани . При этом максима/1ьное изменение указанных параметров полосы пропускани  имеет место при одинаковой величине на разном знаке разброса длин и поперечных сечений резонаторов соседних звеньев. Вид частотной характеристики амплитуды механических колебаний в полосе пропускани  зависит не только от величины расстройки при заданном сопротивлении нагрузки, но и от того где находитс  расстроенный резонатор . При этом наибольшие вли ни  имеют расстроенные резонаторы, расположенные в центре волноводно-излучающей системы, а минимальное вли ние - расстроенные резонаторы в крайних звень х волноводно-излучающей системы. Расстройка резонаторов, расположенных симметрично относительно средней линии волноводно-излучающей системы, одинаково вли ет на вид частотной характеристики. Дл  макс имального вли ни  на вид частотной характеристики между резонаторами соседних звеньев, расположенных в центре волноводно-излучающей системы введены пьезокерамические резонаторы 9, замкнутые на преобразователь 5 напр жение-сопротивление. Величина сопротивлени  преобразовател  5 выбираетс  напр жением блока 4 управлени  таким образом, чтобы прира .щени  волновых сопротивлений смежных резонаторов и затухание относительно 1эезонаторов без пьезокерамических преобразователей могли измен тьс  не только по величине, но и по знаку. Если число звеньев четное, то к преобразователю 5 подключен один пьезокерамический преобразователь , а если число звеньев нечетное, го подключаютс  два центральных пьезокерамических резонатора. Как и в случае разброса размеров св зок вли ние разброса размеров резонаторов на ширину полосы пропускани  и сдвиг средней частоты полосы не имеют принципиального значени  дл  качества сварных соединений, если исходна  полоса пропускани  выбрала с достаточным запасом. Применени( предлагаемого широкополосного устройства дл  ультразвуковой обработ ки материалов позвол ет улучшить качество обработки и повысить КПД, Например, при испытании указанной волноводно-излучакмей системы получены следующие результаты. Амп литуда колебаний возросла на торце сварочного инструмента в два-три раза по сравнению с возбуждением механических колебаний от пьезокерамического преобразовател , рас:положенного на торце крайнего резо тора первого звена. При соотнесении волновых сопротивлений резонатора и св зки, равном 16 полоса состави ла 11% от средней частоты. Использование пьезокерамических резонато ров дл  регулировки неравномерности механических колебаний позволило снизить ее с 2,8 дБ до 0,6 дБ. При этом происходило сужение полосы до 10%, Формула изобретени  Устройство дл  ультразвуковой обработки, содержащее задающий гене ратор, блок фазовращателей, блок управлени , сварочный инструмент, акустическую разв зку, выполненную в виде опоры, преобразователь напр жение-сопротивление , усилитель мошности , волноводно-излучающую колебательную систему, включающую в себ  колебательные звень , соединенные .последовательно, каждое из которых состоит из резонатора с пьезокерамическим преобразователем и св зки, отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества обработки и КПД путем увеличени  амплитуды механических колебаний и ее стабильности в полосе пропускани , пьезокерамические преобразователи, ближайшие к сварочному инструменту, соединены с выходом усилител  мощности через фазовращатель, а пьезокерамические преобразователи, расположенные в центре волноводно-излучающей системы, подключены к преобразователю напр жение-сопротивле.ние , при зтом акустическа  разв зка закреплена на св зке в звене, максимально удаленном от сварочного инструмента. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 459264, кл,В 06 В 1/06, 1975, The variation in the dimensions of the resonators has a significant effect on the bandwidth, the shift of the band, the magnitude and non-uniformity of the working attenuation in the passband. At the same time, the maxim / 1 change of the indicated parameters of the passband takes place at the same value on a different sign of the spread of the lengths and cross sections of the resonators of the neighboring links. The type of frequency response of the amplitude of the mechanical oscillations in the passband depends not only on the amount of detuning for a given load resistance, but also on where the frustrated resonator is located. In this case, the disordered resonators located in the center of the waveguide-radiating system have the greatest effects, and the minimal influence is the disturbed resonators in the extreme links of the waveguide-radiating system. The detuning of resonators located symmetrically with respect to the center line of the waveguide-radiating system equally affects the shape of the frequency response. In order to maximize the effect on the type of frequency response between the resonators of adjacent links located in the center of the wave-emitting system, piezoceramic resonators 9 are introduced, which are closed to the voltage-resistance converter 5. The resistance value of the transducer 5 is selected by the voltage of the control unit 4 in such a way that the wave impedances of adjacent resonators and the attenuation relative to 1 resonators without piezoceramic transducers can vary not only in magnitude but also in sign. If the number of links is even, then one piezoceramic converter is connected to converter 5, and if the number of links is odd, two central piezoceramic resonators are connected. As in the case of link size variation, the influence of the resonator size variation on the bandwidth and the shift of the average frequency of the band are not critical for the quality of the welded joints if the initial bandwidth has chosen with sufficient margin. Applications (the proposed wideband device for ultrasonic processing of materials allows to improve the quality of processing and increase the efficiency, for example, when testing a given waveguide emitting system, the following results were obtained. The oscillation amplitude increased at the end of the welding tool by two to three times oscillations from a piezoceramic transducer, located at the end of the extreme cavity of the first link. When correlating the wave resistances of the resonator and the coupling, The 16 m band was 11% of the average frequency. The use of piezoceramic resonators to control the non-uniformity of mechanical vibrations made it possible to reduce it from 2.8 dB to 0.6 dB. At the same time, the band narrowed down to 10%. containing master oscillator, phase shifter unit, control unit, welding tool, acoustic isolation, made in the form of a support, voltage-resistance converter, power amplifier, waveguide-radiating oscillatory system, on Oscillating links, connected in series, each of which consists of a resonator with a piezoelectric transducer and a coupling, characterized in that, in order to improve processing quality and efficiency by increasing the amplitude of mechanical vibrations and its stability in the passband, piezoceramic transducers, closest to the welding tool, connected to the output of the power amplifier through a phase shifter, and piezoceramic transducers located in the center of the waveguide-radiating system, By connecting the converter voltage-soprotivle.nie at ztom viscous acoustic isolator is fixed to the bonded link, maximally remote from the welding tool. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 459264, CL, 06 0606, 1975, 2.Авторское свидетельство СССР .10 за вке № 2459524/25-27, :кл.В 23 К 19/04, 1977,2. USSR author's certificate .10, application No. 2459524 / 25-27,: cl. B 23 K 19/04, 1977,
SU782640931A 1978-07-07 1978-07-07 Ultrasonic treatment apparatus SU721285A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782640931A SU721285A1 (en) 1978-07-07 1978-07-07 Ultrasonic treatment apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782640931A SU721285A1 (en) 1978-07-07 1978-07-07 Ultrasonic treatment apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU721285A1 true SU721285A1 (en) 1980-03-15

Family

ID=20775443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782640931A SU721285A1 (en) 1978-07-07 1978-07-07 Ultrasonic treatment apparatus

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU721285A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS58154917A (en) Band pass filter of surface acoustic wave
EP2037574A1 (en) Composite resonator
FI57033C (en) ELEKTRISKT FILTER ENLIG YTVAOGPRINCIPEN
US3855548A (en) Ultra high frequency single mode oscillation controlled by a surface acoustic wave crystal
US3886484A (en) Acoustic surface wave devices having improved performance versus temperature characteristics
US2342869A (en) Wave filter
JPH1084245A (en) Surface acoustic wave element
SU721285A1 (en) Ultrasonic treatment apparatus
JPS568914A (en) Low-frequency dispersed type delay line
US4100506A (en) Electromechanical filter
US6160339A (en) Two-port saw resonator
US3028564A (en) Mechanical filter
US4551695A (en) Surface acoustic device having multistrip coupler comprised of alternate coupled and uncoupled strips
US3999153A (en) Acoustic surface wave filter
SU925589A1 (en) Apparatus for ultrasonic microwelding
JPH04373301A (en) Delay feedback type surface acoustic wave voltage controlled oscillator
US6559739B2 (en) String weighted surface acoustic wave transducer
SU647015A1 (en) Broadband ultrasonic transducer
Martin et al. Four modes waveguide resonator filters
SU1190211A1 (en) Device for measuring temperature
SU849446A1 (en) Retunable filter on acoustic surface waves
SU725846A1 (en) Apparatus for ultrasonic microwelding
US3462714A (en) Acoustic signal translating device having a propagating medium composed of a plurality of effectively distinct signal translating paths of mutually different effective lengths
SU845129A1 (en) Acoustic transducer
SU953695A1 (en) Surface acoustic wave filter