SU961902A1 - Method of automatic control of ultrasonic welding acoustic mode - Google Patents

Method of automatic control of ultrasonic welding acoustic mode Download PDF

Info

Publication number
SU961902A1
SU961902A1 SU813277425A SU3277425A SU961902A1 SU 961902 A1 SU961902 A1 SU 961902A1 SU 813277425 A SU813277425 A SU 813277425A SU 3277425 A SU3277425 A SU 3277425A SU 961902 A1 SU961902 A1 SU 961902A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
welding
ultrasonic
vibrations
ultrasonic welding
oscillations
Prior art date
Application number
SU813277425A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Галина Ивановна Должич
Георгий Георгиевич Палагнюк
Original Assignee
Ростовский-На-Дону Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сельскохозяйственного Машиностроения
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 Ростовский-На-Дону Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сельскохозяйственного Машиностроения filed Critical Ростовский-На-Дону Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сельскохозяйственного Машиностроения
Priority to SU813277425A priority Critical patent/SU961902A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU961902A1 publication Critical patent/SU961902A1/en

Links

Description

Изобретение относитс  к автоматическому управлению технологическими режимами при ультразвуковых методах обработки и сварки .различных изделий в машиностроении и радиоэлектронике и может быть использовано в медицине при проведении внутриглазных операций, св занных с рассечением патологических структур стекловидного, тела и коагул ции сетчатки дл  восстановлени  зрительной функции глаза.The invention relates to automatic control of technological regimes in ultrasonic processing and welding methods for various products in mechanical engineering and electronics and can be used in medicine during intraocular operations associated with dissecting the vitreous pathological structures of the body and coagulation of the retina to restore the visual function of the eye.

Известен способ ультразвуковой сварки, при котором создают акустический контакт- между инструментом и соедин емыми детал ми, прикладывают усилие нормального давлени , возбу шают импульсные ультразвуковые сварочные колебани  }A known method of ultrasonic welding, in which acoustic contact is created between the instrument and the parts being joined, applies a force of normal pressure, excites pulsed ultrasonic welding vibrations}

Недостатком известного способа  вл етс  низкое качество сварки, что объ сн етс  отсутствием автоматического контрол  и управлени  режимом сварки при действии различных возмущений. .. .The disadvantage of this method is the low quality of welding, which is explained by the lack of automatic control and monitoring of the welding mode under the action of various disturbances. ..

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ автоматического управлени  акустическим режимом ультразвуковой сварки, основанный на определенииThe closest in technical essence to the present invention is a method for automatically controlling the acoustic mode of ultrasonic welding, based on the determination

добротности колебательной системы, создании плотного акустического контакта между инструментом и соедин емыми элементами путем приложени  усили  нормального давлени , возбуждении периодических, регулируемых по длительности импу.пьсных ультразвуковых сварочных колебаний и управлении энергией колебаний ; the quality factor of the oscillating system, creating a tight acoustic contact between the instrument and the connected elements by applying a normal pressure force, initiating periodic, controlled by the duration of the pulse ultrasonic welding vibrations and controlling the energy of the oscillations;

10 в зависимости от изменени  HarpySKji колебательной системы и ее доброт-. ; ности 2J.10 depending on the variation of the HarpySKji oscillatory system and its goodness-. ; 2J.

Недостатком известного способа  вл етс  низкое качество сварки, The disadvantage of this method is the low quality of welding,

15 определ емой отсутствием стабилизации теплового излучени  при сварке.15 determined by the absence of stabilization of heat radiation during welding.

Цель изобретени  - повышение качества сварки за счет стабилизации интенсивности теплового излучени  The purpose of the invention is to improve the quality of welding due to the stabilization of the intensity of thermal radiation.

20 и обеспечени  зада.нной энергии в зоне сварки при действии различных возмущений, а также автоматизаци  контрол  акустического контакта инструмента и соедин емых элементов.20 and providing the desired energy in the welding zone under the action of various disturbances, as well as automating the monitoring of the acoustic contact of the instrument and the connected elements.

2525

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу, основанному на определении добротности колебательной системы, создании плотного акустического контакта между The goal is achieved by the fact that, according to the method based on determining the quality factor of the oscillatory system, the creation of a tight acoustic contact between

30 инструментом и соедин емыми элементами путем приложени  усили  нормального давлени , возбуждении периодических , регулируемых по длительности импульсных ультразвуковых сварочных колебаний и управлении энергией колебаний в зависимости от изме нени  нагрузки колебательной системы и ее добротности, после каждого импульса возбуждени  ультразвуковых сварочных колебаний измер ют декремент затухани  колебательной системы по числу циклов ее свободных колебаний и по измеренной величине декремента затухани  регулируют длительность последующего импульса возбуждени  ультразвуковыхсварочных колебаний .30, using an instrument and connected elements, by applying a force of normal pressure, excitation of periodic, adjustable in duration pulsed ultrasonic welding oscillations and control of the energy of the oscillations depending on the change in the load of the oscillating system and its quality factor, after each pulse of excitation of the ultrasonic welding oscillations system for the number of cycles of its free oscillations and the measured value of the damping factor regulate the duration s subsequent excitation pulse ultrazvukovyhsvarochnyh oscillations.

Кроме того, перед возбуждением ультразвуковых сварочных колебаний формируют комплексные маломощные ультразвуковые колебани , определ ют перераспределение узлов и пучностей продольных составл ющих ультразвуковых колебательнь1х смещений на волноводной части инструмента, и по величине перераспределени  узлов и In addition, before excitation of ultrasonic welding vibrations, complex low-power ultrasonic vibrations are formed, the redistribution of the nodes and antinodes of the longitudinal components of the ultrasonic oscillatory displacements in the waveguide part of the instrument, and the magnitude of the redistribution of the nodes and

: пучностей определ ют качество акус тического контакта, после чего формируют ультразвуковые сварочные колебаний с заданной энергией.: The antinodes determine the quality of the acoustic contact, after which they form ultrasonic welding oscillations with a given energy.

На фиг. 1 представлена блок-схема у стройства, реализующего данный ,способ; на фиг. 2 - диаграммы напр жений на выходе функциональных звеньев устройства.FIG. 1 shows a block diagram of a device that implements this method; in fig. 2 - voltage diagrams at the output of functional units of the device.

В основу оценки температуры в зоне контакта и автоматической стабилизации интенсивности теплового излучени  положены особенности затухани  свободных колебаний при в зком , сухом (позиционном) и граничном трении, а также изменение добротност основных взаимосв занных механических контуров в функции изменени  усилий нормального давлени  при сварке , например при коагул ции сетчатки в области медицины. Вариации усилий нормального давлени   вл ютс  одними из основных дестабилизирующих факторов температуры в зоне контакта и отображаютс  в функции изменени  таких Взаимосв занных основных величин , как декремент затухани , коэффициент поглощени , добротность взаимосв занных механических контуipoB иколичество циклов свободных ;колфаний, которые в зависимости от вида трени  нос т самый различный характер .изменени . The evaluation of temperature in the contact zone and automatic stabilization of the intensity of thermal radiation are based on the peculiarities of free oscillations damping under viscous, dry (positional) and boundary friction, as well as changing the Q-factor of the main interconnected mechanical circuits as a function of changing the forces of normal pressure during welding, for example coagulation of the retina in the field of medicine. Variations of the force of the normal pressure are among the main destabilizing factors of temperature in the contact zone and are displayed as a function of changes in such Interconnected basic values as the damping factor, absorption coefficient, quality factor of interconnected mechanical circuits, and the number of free cycles; most varied character changes.

Пон тие добротность механического контура в данном случае прин та по аналогии к электрическим контурам и определ етс  отношением полного запаса энергии, накапливаемой в колеблющейс : системе за определенный промежуток времени, к энергии, отдаваемой на преодоление потерь и полезную нагрузку. Величина, обратна  .добротности, есть коэффициент потерThe concept of the quality factor of a mechanical circuit in this case is taken by analogy to electric circuits and is determined by the ratio of the total energy stored in an oscillating: system for a certain period of time to the energy given to overcome losses and payload. The magnitude is inverse to the goodness, there is a loss coefficient

Добротность св зана с временным коэффициентом затухани  по амплитуде , с логарифмическим декрементом затухани  свободных колебаний и с числом циклов колебаний, амплитуда затухающих свободных колебаний которых составл ет геометрическую или арифметическую прогрессию и зависит от природы сил трени .The quality factor is related to the temporal attenuation coefficient in amplitude, the logarithmic decrement in the decay of free oscillations and the number of oscillation cycles, the amplitude of which damped free oscillations amount to a geometric or arithmetic progression and depends on the nature of the friction forces.

При проведении, например, коагул ции сетчатки в услови х в зкого трени  коэффициент поглощени  в зоне контакта не зависит от амплитуды колебаний. В этом случае логарифмический декремент затухани  срободных колебаний посто нен, а последовательные амплитуды затухающих колебаний составл ют геометрическую прогрессию.When, for example, coagulation of the retina is performed under conditions of viscous friction, the absorption coefficient in the contact zone does not depend on the amplitude of oscillations. In this case, the logarithmic decrement of the damping of the free oscillations is constant, and the successive amplitudes of the damped oscillations form a geometric progression.

При сухом трении коэффициент поглощени  зависит от амплитуды, слдовательно , логарифмический декремент не посто нен, а последовательные амплитуды затухающих ультразвуковых колебаний не составл ют геометрической прогрессии.In dry friction, the absorption coefficient depends on the amplitude, preferably, the logarithmic decrement is not constant, and the successive amplitudes of the damped ultrasonic oscillations do not constitute a geometric progression.

Однако если сила трени  пропорциональна контактному давлению, которое, в свок) очередь, пропорционально смещению (позиционное трение ) , то декремент колебаний ставитс  посто нным, и следовательно, точно так, как и при в зком трении, последовательные амплитуды в таком случае составл ют геометрическую прогрессию. ,However, if the frictional force is proportional to the contact pressure, which, in turn, is proportional to the displacement (positional friction), then the decrement of oscillations is constant, and therefore, exactly as with viscous friction, the successive amplitudes in this case are geometric progression. ,

Таким образом, декремент затухани  измен етс  с изменением добротности механического контура при аариации нагрузки. Изменение во времени количества циклов -свободных колебаний , непосредственно св занных с добротностью основного контура системы, отображают закон изменени  усилий нормального давлени ,- что и положено в основу .автоматического управлени  и стабилизации интенсивности теплового излучени  в зоне контакта.Thus, the damping factor varies with the quality factor of the mechanical circuit during load aariation. The change over time of the number of cycles —free oscillations directly related to the quality factor of the main circuit of the system, reflects the law of change in the efforts of the normal pressure — which is the basis for automatic control and stabilization of the intensity of thermal radiation in the contact zone.

Предлагаемый способ автоматического управлени  акустическим режимом ультразвуковой сварки осуществл ют следующим образом.The proposed method of automatic control of the acoustic mode of ultrasonic welding is carried out as follows.

Устройство, реализующее способ, обеспечивает два основных режима автоматического управлени  ультразвуковыми колебани ми: при ультразвуковом резании материалов и при их ультразвуковой сварке-, при рассечении патологических структур стекловидного тела глаза и при коагл ции сетчатки.A device that implements the method provides two basic modes of automatic control of ultrasonic vibrations: during ultrasound cutting of materials and during their ultrasonic welding, when dissecting the pathological structures of the vitreous body of the eye and during coagulation of the retina.

Устройство, реализующее данный способ (фиг. 1), содержит типовой ультразвуковой генератор, состо щийA device that implements this method (Fig. 1) contains a typical ultrasonic generator, consisting

из задающего генератора 1, амплитудного усилител  2, усилител  3 мощности и системы 4 стабилизации резонансной частоты и заданной амплитуды электронный коммутатор 5, который обеспечивает поочередное подключение пьезопреобразовател  6 либо к цепи возбуждени  ультразвуковых колебаний , либо к цепи регистрации (измерени ) числа циклов свободных колебаний , пьезоэлектрический преобразователь б дл  возбуждени  ультразвуковых колебательных смещений рабочей части инструмента через экспоненциальный концентр.атор 7, преобразователь 8 акустической эмиссии, усилитель 9 управлени  и формировани  сигнала управлени . Цепь регистрации числа циклов свободных колебаний включает в себ  сигнальный усилитель 10, детектор 11, усилитель-ограничитель 12, электронный ключ 13, управл емый триггер 14, счетчик 15, преобразователь 16 код - напр жение, схема 17 сравнени , усилитель 18, генератор 19 пилообразного напр жени , пороговый элемент 20, дифференцирующее звено 21, а также блок 22 автоматического управлени  временем воздействи  мощных ультразвуковых колебаний.from the master oscillator 1, the amplitude amplifier 2, the amplifier 3 power and system 4 stabilization of the resonant frequency and a given amplitude electronic switch 5, which provides alternate connection of the piezoelectric transducer 6 either to the excitation circuit of the ultrasonic vibrations or to the registration circuit (measurement) of the number of free oscillations cycles, Piezoelectric transducer b for exciting ultrasonic vibrational displacements of the working part of the instrument through an exponential concentrator 7, transducer 8 acoust natural emission, control amplifier 9 and control signal generation. The detection circuit of the number of cycles of free oscillations includes a signal amplifier 10, a detector 11, a limiter amplifier 12, an electronic switch 13, a controlled trigger 14, a counter 15, a code-voltage converter 16, a comparison circuit 17, an amplifier 18, a sawtooth generator 19 voltage, the threshold element 20, the differentiating element 21, as well as the block 22 of automatic time control of the impact of powerful ultrasonic vibrations.

Дл  усилени  и одновременного преобразовани  продольных колебательных смещений, возбуждаемых преобразователем 6 на рабочей части инструмента , экспоненциальный концентратор , 7 выполнен с витыми канавками, св занными между собой перемычкой, подобно сверлу, которые нар ду с уси лением ультразвуковых колебаний преобразовьавают продольные колебани  в комплексные колебани  с преобладанием крутильной составл ющей.To enhance and simultaneously transform the longitudinal vibrational displacements excited by the transducer 6 on the working part of the tool, the exponential concentrator 7 is made with twisted grooves connected by a jumper, like a drill, which, in addition to the amplification of ultrasonic vibrations, transforms the longitudinal vibrations into complex vibrations the predominance of the torsional component.

Рассмотрим пример реализации предлагаемого способа применительно к глазной хирургии, поскольку именно проведение внутриглазных операций предъ вл ет повышенные требовани , к надежности и точности управлени  акустическим режимом ультразвуковой сварки, например, при коагул ции сетчатки к сосудистой и к склере дл  восстановлени  зрительной функции глаэа.Let us consider an example of the implementation of the proposed method in relation to eye surgery, since it is intraocular operations that place greater demands on the reliability and accuracy of controlling the acoustic mode of ultrasonic welding, for example, when the retina coagulates to the vascular and sclera to restore the visual function of the glaa.

Включением заданных маломощных комплексных ультразвуковых колебаний 3-5 мкм исключают молекул рное сцепление и используют их как сигнал, несущий информацию о нагруженности инструмента и моменте включени  комплексных мощных колебательных смещений с амплитудой 35-40 мкм при создании нагрузки на рабочей ча,сти инструмента, .например, при рассечении плотных патологических структур стекловидного тела, производ т автоматически , дл  чего регистрируютThe inclusion of predetermined low-power complex ultrasonic vibrations of 3-5 µm excludes molecular coupling and use them as a signal carrying information about the tool loading and the moment of switching on complex powerful vibrational displacements with an amplitude of 35-40 µm while creating a load on the tool, for example. , when dissecting the dense pathological structures of the vitreous body, are performed automatically, for which purpose they register

перераспределение узлов и пучностей продольных и изгибных составл ющих колебательных смещений с помощью преобразовател  8, установленной на волноводной части инструмента, иthe redistribution of nodes and antinodes of the longitudinal and bending components of the oscillatory displacements by means of a converter 8 mounted on the waveguide part of the tool, and

формируют управл ющий сигнал.form the control signal.

Дл  формировани  сигнала управлени  амплитудой колебаний сигнал преобразовател  8 усиливают усилителем 9 управлени  и с его помощью же формируют сигнал управлени  коэффициентом усилени  усилител  2. In order to form an oscillation amplitude control signal, the signal of the converter 8 is amplified by the control amplifier 9, and with its help, a gain control signal of the amplifier 2 is generated.

Мощные ультразвуковые колебани  на рабочей части Инструмента (с амплитудой 2А - 35-40 мкм) разрушаютPowerful ultrasonic vibrations on the working part of the Instrument (with an amplitude of 2A - 35-40 µm) destroy

5 плотные структуры стекловидного5 dense vitreous structures

тела, исключа  (уменьшают) тем самым нагрузку на- рабочей части инструмента , а следовательно, уменьшаетс  и исчезает управл ющий сигнал наbody, eliminating (reducing) thereby the load on the working part of the tool, and, consequently, the control signal on

Q выходе преобразовател  8, и в системе вновь включаютс  маломощные ультразвуковые колебани  (с амплитудой 2А - 3-5 мкм).The Q output of the transducer is 8, and low-power ultrasonic vibrations (with an amplitude of 2A - 3-5 µm) are switched on again in the system.

Таким образом, момент включени Thus, the moment of inclusion

5 мощных ультразвуковых (УЗ) колебаний , врем  их действи  до полного гарантированного рассечени  т жей (сн ти  нагрузки) определ ют автоматически с помощью цепи обратной св зи, состо щей из преобразовател  5 powerful ultrasonic (US) oscillations, the time of their action until the complete guaranteed cutting of the strands (unloading) is determined automatically by means of a feedback circuit consisting of a transducer

0 8 и усилител  9 управлени  и формировани  управл ющего сигнала.0 8 and the amplifier 9 control and the formation of the control signal.

В отличие от режима резани  различных материалов (в данном случае рассечени  плотных структур стекловидного тела) в процессе сварки (коагул ции сетчатки) нагрузка на рабочей части .инструмента всегда существует за счет наличи  усили  нормального давлени , необходимогоIn contrast to the cutting mode of various materials (in this case, dissection of dense structures of the vitreous body) during the welding process (coagulation of the retina), the load on the working part of the tool always exists due to the presence of an increase in the normal pressure required

0 дл  создани  плотного акустического контакта. В св зи с этим в процессе коагул ции сетчатки (сваркой) момент включени  мощных УЗ колебаний осуществл ют автоматически посредством0 to create a tight acoustic contact. In this connection, in the process of retinal coagulation (welding), the moment of switching on powerful ultrasonic vibrations is carried out automatically by means of

5 цепи, образованной блоками 8 и 9, аналогично режиму резани - рассечени , а врем  действи  мощных колебаний с последующим автоматическим отключением контролируют с помощью5 of the circuit formed by blocks 8 and 9, similar to the cutting-cutting mode, and the time of action of powerful oscillations followed by automatic shutdown is controlled by

контура системы, образованной блоками 10-22.contour of the system formed by blocks 10-22.

Плотный акустический контакт свариваемых поверхностей создают путем приложени  усилий нормального давлее ни  через рабочий инструмент, оснащенный преобразователем 6 возбуждени  колебан1№ и преобразователем 8 регистрац ии перераспределени  узлов и пучностей продольной составл ющей колебательных движений рабочей Tight acoustic contact of the surfaces to be welded is created by applying normal pressure forces through a working tool equipped with an excitation oscillator 6 and a register 8 and redistribution of nodes and antinodes of the longitudinal component of the oscillatory movements

0 части инструмента при вариации нагрузки . Причем, в- зависимости от технологических возможностей, требований и условий проведени  сварки создание плотного акустического контакта могут производить и без возбуждени  на рабочей части инструмента маломощных колебаний с амплитудой 3-5 мкм. В таком случае момент вклю .чени  мощных УЗ колебаний осуществлют вручную или по заданной программ воздейству  на усилитель 9 управлени , Который.управл ет задатчиком коэффициента усилени  усилител  2 мн ющегос  напр жени . Врем -воздейсви  мощных УЗ колебаний, определ ющее энергию, необходимую дл  образовани  надежного соединени , контролируют блоком 22 регистрации времен воздействи  мощных УЗ колебаний, с помощью которого по истечении заданного времени, автоматически отклчают мощные УЗ колебани , воздейству  посредством усилител  9 управлени  на усилитель 2 мен ющегос  напр жени .0 parts of the tool with load variation. Moreover, depending on the technological capabilities, requirements and conditions of welding, the creation of a dense acoustic contact can produce, without excitation, on the working part of the tool, low-power oscillations with an amplitude of 3-5 µm. In such a case, the moment of switching on high-power ultrasonic vibrations is carried out manually or, according to a predetermined program, acting on the control amplifier 9, which controls the setting of the gain factor of the multi-voltage amplifier 2. Time-to-power powerful ultrasonic vibrations, determining the energy required to form a reliable connection, are monitored by the unit 22 for recording the times of exposure to powerful ultrasonic vibrations, with which, after a predetermined time, powerful ultrasonic vibrations are automatically turned off by the amplifier 9 controlling the amplifier 2 tightness.

Дл  стабилизации интенсивности теплового излучени  в зоне контакта при вариации усилий нормального давлени  (прижати ), возбуждение мощных УЗ колебаний осуществл ют периодически в импульсном режиме с помощью автоматического переключени  электронным коммутатором 5 преобразовател  6 то К цепи возбуждени  к выходу усилител  3 мощности, то к входу сигнального усилител  10 цепи измерени  регистрации декремента затухани  или числа циклов свободны колебаний, образованной последова-. тельно включенными сигнальцым усилителем 10, детектором 11, усилителемограничителем 12, электронным ключом 13, управл емым триггером 14 .со счетным входом, счетчиком 15 в двоично-дес тичном коде и преобразователем 16 код - напр жение.In order to stabilize the intensity of thermal radiation in the contact zone with varying normal pressure forces (pressure), the excitation of powerful ultrasonic vibrations is carried out periodically in a pulsed mode using automatic switching by an electronic switch 5 of converter 6 of K of the excitation circuit to the output of amplifier 3, then to signal input the amplifier 10 of the measurement circuit of the registration of the damping decrement or the number of cycles of free oscillations formed by the sequence; signal-activated amplifier 10, detector 11, amplifier limiter 12, electronic key 13, trigger controlled 14. with a counting input, counter 15 in a binary-ten code, and a code-voltage converter.

Свободные колебани  с пьезоэлектрического преобразовател  б через электронный коммутатор 5 подают дл  усилени  на вход сигнального усилител  10, после чего детектируют .детектором 11, далее усиливают усилителем-ограничителем 12 до ограничени  по амплитуде, т.е. преобразовывают их в пр моугольные импульсы одинаковой амплитуды и через управл емый электронный ключ 13 триггером 14 подают дл  считывани  на вход счетчика 15. С помощью последнего считывают число импульсов, соответствующее числу циклов свободных колебан|рй , мен ющихс  с изменением добротности механического контура при вариации нагрузки, а преобразователем код - напр жение 16 формируют управл ющий сигнал в аналоговой форме, который измен етс  пропорционально числу циклов свободных колебаний, мен ющихс  с изменением добротности механического контура инструмента при вариации усилий нормального давлени  на его рабочей части.Free oscillations from the piezoelectric transducer b through the electronic switch 5 are fed to amplify the input of the signal amplifier 10, after which they are detected by the detector 11, then amplified by the limiting amplifier 12 to an amplitude limit, i.e. convert them into rectangular pulses of the same amplitude and, via a controlled electronic key 13, trigger 14 is fed to read into the input of counter 15. The latter reads the number of pulses corresponding to the number of free oscillations | ry that change with the quality factor of the mechanical circuit. and by the converter the code - voltage 16 forms the control signal in analog form, which varies in proportion to the number of cycles of free oscillations, which vary with the change in the quality factor anicheskogo tool contour at normal pressure variations efforts at its working part.

Управл ющий сигнал на выходе блока 16, мен ющийс  пропорционально числу циклов свободных колебаний, а следовательно, вариации усилий нормального давлени , принципиально представл етс  возможным использовать дл  стабилизации интенсивности .пового излучени  следующими методами управлени : управл   величиной амплитуды УЗ колебательных смещений, например, измен   коэффициент усилени  усилител  2 мен ющегос  напр жени  измен   частоту следовани  пр моугольных импульсов, управл ющих периодичностью возбуждени  мощныхThe control signal at the output of block 16, which is proportional to the number of cycles of free oscillations and, consequently, the variations of the efforts of the normal pressure, is in principle possible to be used to stabilize the intensity of radial radiation by the following control methods: controlling the magnitude of the ultrasonic vibrational displacements, for example, changing the coefficient amplifying the amplifier 2 by varying the voltage by varying the frequency of the following rectangular pulses that control the frequency of excitation of powerful

5 УЗ колебаний, например, измен   частоту колебаний генератора 19 пилообразноимпульсного напр жени , под- держива  другие параметры посто нными; измен   длительность импульсов5 ultrasonic vibrations, for example, by changing the oscillation frequency of the generator 19 of the sawtooth voltage, keeping other parameters constant; change pulse duration

Q воздействи  мощных УЗ колебаний, использу  принцип широтноимпульсной модул ции, пример реализации которого показан на фиг. 1.Q is the effect of powerful ultrasonic vibrations, using the principle of the pulse-width modulation, an example of which is shown in FIG. one.

Однако во всех случа х возбуждение мощных УЗ колебаний осуществл ют периодически. Причем в один полупериод возбуждают мощные уЗ колебани , а во второй - регистрируют декремент затухани  или чисдо циклов свободных колебаний и формируют управл ющий сигнал, пропорциональный вариации нагрузки, затем в течение последующего полупериода возбуждени  мощных УЗ колебаний вс кий раз автоматически корректируют (измен ют) длительность импульса интенсивного ультразвукового воздействи .However, in all cases, the excitation of powerful ultrasonic vibrations is carried out periodically. Moreover, in one half-period, powerful ultrasonic vibrations are excited, and in the second half, the decrement decrement or the number of cycles of free oscillations are recorded and a control signal is generated that is proportional to the load variation, then during the next half-period of excitation, powerful ultrasonic oscillations automatically correct (change) the duration pulse of intense ultrasound exposure.

Частоту переключени  из режима возбуждени  на режим измерени  задаютThe switching frequency from the excitation mode to the measurement mode is set

40 генератором 19 пилообразноимпульсного напр жени , а длительность импульса возбуждени  формируют на основе сравнени  выходного сигнала блока 16 код - напр жение с аналоговым40 by a sawtooth voltage generator 19, and the duration of the excitation pulse is formed on the basis of a comparison of the output signal of the block 16 code - voltage with analog

J сигналом задатчика допустимой величины температуры на втором входе схемы 17 сравнени  с последующим сложением сумматором 18 полученного разностного сигнала с сигналом пилообразноимпульсного напр жени  наJ signal setting unit permissible temperature at the second input of the circuit 17 comparison with the subsequent addition of the received differential signal by the adder 18 with the signal sawtooth voltage

выходе генератора 19. Использу  принцип щиротноимпульсного преобразовани , с помощью порогового элемента 20 формируют пр моугольные импульсы переменной длительности, которыми и управл ют частотой переключени  электронного ко У мутатора 5, а продифференцированным звеном 21 сигна- ,лом пр моугольных импульсов управл ют сбросовым входом счетчика 15generator output 19. Using the principle of pulse-width conversion, rectangular pulses of variable duration are formed with the help of threshold element 20, which control the switching frequency of the electronic to the Mutator 5, and differentiated link 21 by means of a pulley of rectangular pulses controlling the reset input of the counter 15

и работой электронного ключа 13 and the operation of the electronic key 13

посредством триггера 14 счетным входом , обновл   за каждый полупериод показание счетчика 15, а следовательно , и выходное напр жение управлени  на выходе преобразовател  16by trigger 14 by the counting input, updated for each half-period the counter 15, and hence the output control voltage at the output of the converter 16

код - напр жение в зависимости от вариации нагрузки.The code is the voltage depending on the load variation.

Оптимальную длительность пр моугольных импульсов возбуждени  мощных УЗ колебаний задают в виде аналогового напр жени  на втором входе схемы 17 сравнени , на первый вход которой подают аналоговое напр жение в виде обратной св зи, пропорциональное вариации нагрузки.The optimal duration of the rectangular excitation pulses of the powerful ultrasonic oscillations is set as an analog voltage at the second input of the comparison circuit 17, at the first input of which an analog voltage is fed in as feedback, proportional to the load variation.

Таким образои, измен   делитель пр моугольных импульсов, обеспечивающих врем  возбуждени  мощных УЗ колебаний преобразователем б, пропорционально вариации активной составл ющей нагрузки, св занной с вариацией усили  нормального давлени , стабилизируют интенсивность, теплового излучени  в зоне контакта.Thus, changing the divider of the rectangular pulses, which provide the excitation time of powerful ultrasonic vibrations by the transducer b, proportional to the variation of the active component of the load, associated with the variation of the normal pressure force, stabilizes the intensity of the thermal radiation in the contact zone.

Затем, контролиру  врем  воздействи  мощных ультразвуковых колебаний , блоком 22 при посто нной интенсивности теплового излучени , определ ют (контролируют) оптимальную тепловую энергию, необходимую дл  образовани  надежного соединени .Then, by controlling the time of exposure to powerful ultrasonic vibrations, the unit 22, at a constant intensity of thermal radiation, determines (controls) the optimal thermal energy necessary to form a reliable connection.

Врем  воздействи  интенсивного стабилизированного теплового излучени  в зоне контакта регистрируют путем считывани  заданного числа пр моугольных импульсов с помощью блока 22 управлени  временем воздействи При достижении заданного числа пр моугольных импульсов на втором входе блока 22, соответствующего оптимальной температуре в зоне кЬнтакта, на его выходе по вл етс  сигнал, отключающий возбуждение мощных ультрзвуковых колебаний, посредством воздействи  через усилитель 9 управлени  на. управл ющий вход усилител  2 мен ющегос  напр жени .The time of exposure to intense stabilized thermal radiation in the contact zone is recorded by reading a specified number of rectangular pulses with the aid of the exposure time control unit 22. When a predetermined number of rectangular pulses are reached at the second input of the block 22 corresponding to the optimum temperature in the contact zone, a signal that turns off the excitation of powerful ultrasonic vibrations by acting on the amplifier 9 through control. the control input of the amplifier 2 is a variable voltage.

Предлагаемый способ позвол ет полностью автоматизировать процесс управлени  акустическим режимом работы ультразвукового генератора дл  самых различных технологических процессов, косвенно контролировать и поддерживать оптимальную температуру в зоне контак.та без использовани  каких-либо термочувствительных элементов, стабилизировать интенсивность теплового излучени  в зоне контакта при значительной вариации усилий нормального давлени .The proposed method makes it possible to fully automate the process of controlling the acoustic mode of operation of the ultrasonic generator for a wide variety of technological processes, indirectly control and maintain the optimum temperature in the contact zone without using any temperature-sensitive elements, stabilize the intensity of thermal radiation in the contact zone with significant variation of normal effort pressure.

Указанные возможности значительно расшир ют область применени  способа управлени  акустическим режимом в самых различных област х народного хоз йства. Наиболее эффективно использование способа при ультразву ковой сварке элементов в радиомикроэлектронике , вычислительной технике и, особенно, в медицинской практикеThese possibilities greatly expand the scope of application of the method of controlling the acoustic regime in various areas of the national economy. The most effective use of the method for the ultrasonic welding of elements in radio-microelectronics, computing and, especially, in medical practice

Предлагаемый способ управлени  акустическим режимом ультразвуковой сварки с применением.специального ультразвукового инструмента и устройство дл  его осуществлени  позвол ют проводить внутриглазные операции дл  категории больных, ранее считавшихс  не операбельными, у которых витреальные пленки, т жи и шварты в стекловидном теле удерживают отслоенную сетчатку и не позвол ют репозировать ее на место, а также проводить операцию в услови  офтальмоскопического контрол .The proposed method of controlling the acoustic mode of ultrasonic welding with the use of a special ultrasonic instrument and a device for its implementation allow intraocular operations for the category of patients who were previously considered non-operable, in which vitreal films, weights and moorings in the vitreous body retain the detached retina and do not allow replicate it in place, and also perform the operation under ophthalmoscopic control.

00

Claims (2)

1.Способ автоматического управлени  акустическим режимом ультразву5 ковой сварки, основанный на определе-. НИИ добротности колебательной системы , создании плотного акустического контакта между инструментом и соедин емыми элементами путем приложе0 ни  усили  нормального давлени , возбуждении периодических, регулируемых по длительности импульсных ультразвуковых сварочных колебаний1. The method of automatic control of acoustic mode of ultrasonic welding, based on the determined. Research Institute of the quality factor of the oscillating system, creating a tight acoustic contact between the instrument and the connected elements by applying normal pressure, initiating periodic, adjustable in duration pulsed ultrasonic welding vibrations и управлении энер1гией колебаний в . and control of oscillation energy in. 5 зависимости от изменени  нагрузки колебательной системы и ее добротности , отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества сварки за счет стабилизации интен0 сивности теплового излучени  и обеспечени  заданной энергии в зоне сварки при действии различных возмущений, после каждого импульса возбуждени  ультразвуковых сварочных колебаний 5 depending on the change in the load of the oscillating system and its quality factor, characterized in that, in order to improve the quality of welding by stabilizing the intensity of thermal radiation and providing a given energy in the welding zone under the action of various disturbances, after each excitation pulse of ultrasonic welding vibrations 5 измер ют декремент затухани  колебательной системы по числу циклов ее свободных колебаний и по измеренной величине декремента затухани  регулируют длительность последующего импульса возбуждени  ультразвуковых 5, the damping factor of the oscillatory system is measured according to the number of cycles of its free oscillations, and the duration of the subsequent ultrasonic excitation pulse is measured by the measured value of the damping factor. 0 сварочных колебаний.0 welding fluctuations. 2.Способ по п. 1, отличаю щ и и с   тем, что, с целью автоматического контрол  акустического контакта инструмента и соедин емых 2. The method according to claim 1, I differ from the fact that, in order to automatically control the acoustic contact of the instrument and the connected 5 элементов, перед возбуждением ультра-звуковых сварочных{4{олёбаний, формируют комплексные маломощные ультразвуковые колебани , определ ют перераспределение узлов и пучностей про0 дольных составл ющих ультразвуковых колебательных смещений на волноводной части инструмента, и по величине аерераспределени  узлов и пучностей определ ют качество акустического 5 elements, before excitation of ultrasonic welding {4 {oscillations), form complex low-power ultrasonic vibrations, determine the redistribution of nodes and antinodes of the longitudinal components of ultrasonic vibrational displacements on the waveguide part of the instrument, and determine the quality of the acoustic 5 контакта-, после чего формируют ультразвуковые сварочные колебани 5 contact-, then form ultrasonic welding vibrations с заданной энергией.with a given energy. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination 00 1.Волков С.С., Орлов Ю.Н., Черн к Б.Я. Сварка пластмасс ультразвуком .М. /Хими ,1974,с.213-214.1.Volkov S.S., Orlov Yu.N., Chern to B.Ya. Welding plastics by ultrasound .M. / Chemistry, 1974, pp.213-214. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2975814/25-27,2. USSR author's certificate for application number 2975814 / 25-27, кл. В 23 К 20/10, 1980 (прототип).cl. At 23 K 20/10, 1980 (prototype). 5five УЛлаUlla АллAll Ллл АLll A т. 2t. 2
SU813277425A 1981-04-23 1981-04-23 Method of automatic control of ultrasonic welding acoustic mode SU961902A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813277425A SU961902A1 (en) 1981-04-23 1981-04-23 Method of automatic control of ultrasonic welding acoustic mode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813277425A SU961902A1 (en) 1981-04-23 1981-04-23 Method of automatic control of ultrasonic welding acoustic mode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU961902A1 true SU961902A1 (en) 1982-09-30

Family

ID=20954022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813277425A SU961902A1 (en) 1981-04-23 1981-04-23 Method of automatic control of ultrasonic welding acoustic mode

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU961902A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5968007A (en) Power-limit control for ultrasonic surgical instrument
EP0776643B1 (en) Computer controlled smart phacoemulsification apparatus
US5808396A (en) System and method for tuning and controlling an ultrasonic handpiece
JPH11309171A (en) Method and device for optimizing drive of piezoelectric actuator, particularly phacoemulsifier by detecting electromechanical characteristic
GB2206966A (en) Marginal oscillator for acoustic monitoring of curing of plastics
US3254284A (en) Ultrasonic vibration generators
KR960037147A (en) Bone evaluation device and evaluation method thereof
SU961902A1 (en) Method of automatic control of ultrasonic welding acoustic mode
RU2031144C1 (en) Method of and system for on-load ultrasonic impact treatment
US5736717A (en) Microwave oven with vapor sensor and audible cooking state indicator
US3490270A (en) Substantially non-destructive fatigue testing by localized stressing at ultrasonic frequencies
SU1008699A1 (en) Self-adjusting system for ultrasonic welding control
SU676332A1 (en) Ultrasonic generator for microwelding
SU979054A1 (en) Apparatus for automatic stabilization of energy at ultrasonic welding
SU855417A1 (en) Device for resonance testing of articles
SU694327A1 (en) Energy batching apparatus for ultrasonic microwelding
SU892291A1 (en) Ultrasonic device for material quality control
SU1744635A1 (en) Method of non-destructive testing of welded joints
SU945776A1 (en) Method of checking overheated liquid stability
SU1640627A1 (en) Method of determination of strength of concrete
SU774548A1 (en) Device for ultrasonic surgery
SU953534A1 (en) Method of determination of pressure in liquid media with gas bubbles
SU934238A1 (en) Method of vibroacoustic diagnosis of articles
SU1746226A1 (en) Method and device for characterization of mechanical systems
SU440598A1 (en) Ultrasound attenuation measurement method