Устройство для ультразвуковой сварки полимерных материалов

 

Изобретение относится к сварке пластмасс и может быть использовано при ультразвуковой сварке термопластичных полимерных материалов. Цель - расширение технологических возможностей устройства за счет компенсации постоянной составляющей фазового сдвига и повышения его чувствительности . Для этого устройство для ультразвуковой сварки полимерных материалов снабжено сумматором с переменным коэффициентом усиления и регулируемым делителем напряжения. Прямой вход сумматора соединен с выходом фазометра, а инверсный - с делителем напряжения. Выход сумматора связан с входом первого дифференциатора. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 29 С 65/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4749866/05 (22) 16.10.89 (46) 23.03.92. Бюл. № 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт токов высокой частоты им. В,П.Вологдина (72) И.Н.Игловиков, А.Н.Жариков и Н.А.Тупысева (53) 678.059.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1315341, кл. В 29 С 65/08, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1470556, кл. В 29 С 65/08, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

СВАРКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области сварки пластмасс и может быть использовано при ультразвуковой сварке термопластичных полимерных материалов.

Известно устройство для ультразвуковой. сварки полимерных материалов, содержащее ультразвуковой генератор, акустический узел, пневмопривод, два блока дифференцирования, дискриминатор знака, фазометр и блок управления и реализующее способ контроля процесса ультразвуковой сварки путем определения момента выключения ультразвука при изменении знака второй производной фазового сдвига между током и напряжением преобразователя.

Недостатком устройства является низкая помехозащищенность в условиях сильных электромагнитных полей.

Наиболее близким к изобретению является устройство для ультразвуковой сварки полимерных материалов, содержащее аку„„. Ы„„1720886 А1 (57) Изобретение относится к сварке пластмасс и может быть использовано при ультразвуковой сварке термопластичных полимерных материалов. Цель — расширение технологических возможностей устройства за счет компенсации постоянной составляющей фазового сдвига и повышения его чувствительности. Для этого устройство для ультразвуковой сварки полимерных материалов снабжено сумматором с переменным коэффициентом усиления и регулируемым делителем напряжения. Прямой вход сумматора соединен с выходом фазометра, а инверсный — с делителем напряжения. Выход сумматора связан с входом первого дифференциатора. 1 ил. стический узел, связанный с ультразвуковым генератором и пневмоприводом, токовый шунт и делитель напряжения, расположенные между входом акустического узла и выходом ультразвукового генератора, два дифференциальных усилителя, входы которых соединены с выходами токового шунта и делителя напряжения соответственно, а выходы — с входами фазометра, 0 последовательно соединенные первый и 0 второй дифференциаторы, дискриминатор знака связанный с выходом второго дифференциатора и с входом блока управления, выходы которого соединены с ультразвуковым генератором и пневмоприводом, В процессе сварки сигналы, пропорциональные току (снимаются с делителя напряжения), подаются на дифференциальные усилители, на входах которых компенсируются внешние наводки. Эти сигналы поступают на фазометр, где происходит измерение фа1720886

40

55 зового сдвига между сигналами, пропорциональными току и напряжению преобразователя. Далее сигнал дважды дифферен цируется с помощью дискриминатора знака, определяется момент перехода второй производной из положительной области в отрицательную, и происходит выключение ультразвука путем воздействия блока управления на ультразвуковой генератор.

В измерительной величине фазового сдвига есть постоянная составляющая, которая характеризуется условиями согласования генератора с преобразователем (при идеальном согласовании она стремится к нулю) и фазовыми сдвигами цепи выделения сигналов, пропорциональными току и напряжению преобразователя, причем величина постоянной составляющей для ряда полимеров значительно превышает величину изменения фазового сдвига в процессе сварки. Особенно это существенно при сварке термопластов с низкими модулем упругости (полиэтилен, теплостойкий поливинилхлорид и Ap)

На фоне общего угла, составляющего порядка 30, измерить изменение в 2 — 3 достаточно сложно. Это не позволяет эффективно использовать устройство сварки полимеров с низким модулем упругости.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет компенсации постоянной составляющей фазового сдвига и повышения его чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для ультразвуковой сварки полимерных материалов снабжено сумматором с переменным коэффициентом усиления и регулируемым делителем напряжения, при этом прямой вход сумматора соединен с выходом фазометра, а инверсный вход — с делителем напряжения, причем выход сумматора связан с входом первого дифференциатора.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство для ультразвуковой сварки полимерных материалов содержит ультразвуковой генератор 1, связанный с акустическим узлом, включающим преобразователь 2.

Между входом акустического узла и выходом ультразвукового генератора 1 расположены делитель 3 напряжения и токовый шунт 4, выходы которых соединен ы с входами дифференциальных усилителей 5 и 6. Выходы дифференциальных усилителей 5 и 6 соединены с входами фазометра 7, выход которого связан с прямым входом сумматора 8 с переменным коэффициентом усиления. Инверсный

30 вход сумматора 8 соединен с выходом регулируемого делителя 9 напряжения.

Устройство содержит также последовательно соединенные первый и второй дифференциаторы 10 и 11, дискриминаторы 12 знака, блок 13 управления и пневмопривод

14. При этом выход сумматора 8 связан с входом первого дифференциатора 10. Дискриминатор 12 знака связан с выходом второго дифференциатора 11 и с входом блока

13 управления, выходы блока управления соединены с ультразвуковым генератором 1 и с пневмоприводом 14. Выход пневмопривода 14 связан с акустическим узлом.

Устройство работает следующим образом.

В начале сварки включают генератор 1, и на преобразователь 2 поступает напряжение переменного тока ультразвуковой частоты. С помощью блоков 3 — 7 измеряется фазовый сдвиг между током и напряжением преобразователя. Затем с помощью регулируемого делителя 9 напряжения устанавливают на выходе сумматора 8 напряжение, равное О. Таким образом компенсируется постоянная составляющая фазового сдвига холостого хода, а также погрешность измерения, После этого осуществляют сварку. B начале сварки под воздействием пневмопривода 14 осуществляют опускание акустического узла и сдавливания полимера в зоне сварки. Затем с блока 13 управления поступает сигнал на ультразвуковой генератор 1 и включается ул ьтразвук.

С этого момента идет измерение величины фазового сдвига между током и напряжением преобразователя с помощью фазометра 7. Затем на сумматоре 8 осуществляется вычитание постоянной составляющей фазового сдвига, полученный сигнал дважды дифференцируется с помощью блоков 10 и 11, и определяется знак второй производной с помощью дискриминатора

12 знака. При его изменении от плюса к минусу происходит выключение ультразвука.

За счет вычитания постоянной составляющей фазового сдвига между током и напряжением имеется возможность измерять не весь сигнал, а лишьо его изменения, что увеличивает чувствительность устройства.

Причем измерять можно как малые изменения угла, так и большие (за счет изменения коэффициента усиления сумматора), что позволяет эффективно использовать способ контроля процесса сварки по фазовому сдвигу тока и напряжения преобразователя как для полимеров с высоким модулем упругости, так и с низким.

1720886

Составитель Н.Елисеева

Редактор И.Ванюшкина Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Заказ 918 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, РаушскаЪ наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Устройство для ультразвуковой сварки полимерных материалов, содержащее акустический узел, связанный с ультразвуковым генератором и пневмоприводом, токовый шунт и делитель напряжения, расположенные между входом акустического узла и выходом ультразвукового генератора, два дифференциальных усилителя, входы которых соединены с выходами токового шунта и делителя напряжения соответственно, а выходы с входами фазометра, последовательно соединенные первый и второй дифференциаторы, дискриминатор знака, связанный с выходом второго дифференциатора и с входом блока управления, выходы которого соединены с ультразвуковым генератором и пневмоприводом, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения

5 технологических возможностей устройства за счет компенсации постоянной составляющей фазового сдвига и повышения его чувствительности, устройство снабжено сумматором с переменным коэффициентом

10 усиления и регулируемым делителем напряжения, при этом прямой вход сумматора соединен с выходом фазометра, а инверсный вход-с делителем напряжения, причем выход сумматора связан с входом первого

15 дифференциатора.