Устройство для ультразвуковой сварки
О П И С А Н И Е „„946857
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 26.01.81 (21) 3239005/25-27 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51) М К-, з
В 23 К 20/!0
Гееударстееииые камитет (53) УДК 621.791. . 1 6.037 (088.8 ) (1
Опубликовано 30.07.82. Бюллетень,¹ 28
Дата опубликования описания 05.08.82 по делам иэебретеиий и открытий
/
1 (72) Авторы изобретения
Ю. А. Г1анов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО Д, 1Я У,г)ЬТРАЗВУКОВОИ СВАРКИ
Изобретение о-,носится к ультразвуковой сварке и может быть использовано в оборудовании с автоматическим контролем амплитуды колебаний вол новода непосредственно в процессе сварки.
Известно устройство для ультразвуковой обработки, содержащее элементы контроля амплитуды колебаний рабочего торца концентратора. Известное устройство включает в себя источник колебаний и ступенчатый концентратор, на котором в средней его части закреплен магнитострикционный стержень (1).
Недостатками устройства являются жесткое контактное закрепление датчика на концентраторе, l1o вызывает искажение резонансного режима последнего, а также то, что система узкополосна, а это неприемлемо для сварки; датчик не регистрирует резонансный режим колебаний сварочного волновода.
Известно также устройство для ультразвуковой обработки, содержащее источник колебаний, концентратор и датчик в виде катушки, охватывающей боковую поверхность концентратора (2).
Недостатком данного i стройсгва )io:I» iся низкая точность контроля процесса.
Наиболее близкнм к предлагаемому является устройство, содержа цее и от» I II II Ix ультразвуковых колебаний, концентратор. основание с закрепленным на не.,1 сварочHbDI волноводом изгибных колеоаний с 1)IIбочим и нерабочим торцами, дат IIII амio:IIтуды колебаний, состоящий из магнитопр»вода и измерительной обмотки (3) . ! 0 HEäoñTàòêoì известного устройства является то, что датчик регистрирует амплитуду колебаний только торца концентратора, а не волновода и магнитное поле датчика искажено, так .как концентратор сварочных систем выполнен из магнитного материала, 1 > все это снижает точность измерения.
Цель изобретения — повышение точности контроля процесса.
Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее источник ультра2О звуковых колебаний, концентратор, ос1гование с закрепленным на нем сварочным волноводом изгибных колебаний с рабочим и нерабочим торцами, датчик амплитуды колебаний, состоящий из магнитопровода и из<) 46857 мерительной обмотки, снабжено Н1?Исоединенным к нерабочему торцу сварочного волнов(>ды Волноводным звеном, шарнирно связанным с одним торцом магнитопроводы, выполненного в виде Г-образного стержня, другой торец которого установлен с зазором относительно боковой поверхности волновода В зоне пучности его колебаний, при этом длина волноводного звена меньше Л/(>, Pro поперечное сечение по крайней мсрс на порядок больше поперечного сечения волноводы, а высота Г-образного стержня равна
Л /4 (2п — ), где )(— длина волны в волноводс, а и — целое число периодов колебаний в волноводе.
Е!а свободном конце Г-образного cT(ржня жестко закреплен в плоскости Во IH0BOда дополнительный двухполюсныи мягнито((ровод С-образной формы с двумя датчиками колебаний на концах, уcTыновленный с зазором относительно поверхности волноВода, при этом датчики колебаний удалспь >О друг От друга на расстоя (ис, кратп<>с полоВИНЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ В ВОЛНОВОДС, И ОДИН ИЗ полк>сов магнитопроводы располож(и в 30!i( пу lflOcTH колебаний волноводы.
Мягнитопровод датчика амплиту (и ко25 лебаний выполнен в Виде I(ocToHIIIIOI маги И (3.
В (30;lf(0(303HO!!1 ЗВСНС ЫСЖД ВО, IIIOBO, (03( и Г-образным стержнем мыгнитопрово 13 выполнен глухой паз в Г(г(оскости, псрп(н (икулярной плоскости колебаний Воa((OBO?j;I.
ЗО
Г-обрызный стсржс((ь шарнирно зыкрепЛ (I I I I 3 B 0. (П 0 ВОД ((0 М:3 >3 (! I (.
1!2 фиг. 1 изображено ус(рой(с(B() с контролем колеоаний на одном учястк(Во,(повода; на фиг. 2 - - то жс, с контрол(м к(>лсбаний на двуx участках волин>оты. 35
Устройство содержит исто if((i K 1 K02<баний и присоединенный к нему копи(1(грытор 2, к которому жестко присое Ilillpll c(3(lрочный волновод 3. Волнов:>д 3 закреплен н3 волноводном звене 4, к KOToðp>f>, копсольно присоединен Г-обрызпь:и сп. ржснь мап(итопровода 5 с обмоткой 6 дят (икы 1<(iлсбаний. Оо лотка 6 по(ключена к регистрирующему олоку 7. Мыгнитопровод 5 заканЧИ ВЯЕТ(и Н3 СВООГ>ДНОМ K()IIIIC П(> КОНС If(Hком (>. Е3олповод 3 закреплен жестко и не- 4э подвижно на концентраторе 2 В св(>ей цснтралыюй части, так что один его ко:цц (рабочий) свободе(3, а второй coca>3(!c!(Жестко и неподвижно с волноводным IB(ном 4 В центральной ег() зоне. Еэ(ины Волш;и>,«югO
50 звена 4 менее 1/(> длины Вол(ы пзгпбны колебаний В его материал<. ы. Ило(L133b его сечения в ffecK(>льких !pcs!Tê(>B ряз превышает площадь сечения Bo«íîâî i2. Волно(30.(нос звено 4 прижато к Основанию чср<з прокладку 9 из нсмя f(HTHol материала для (lcpÐä3÷H статичсскОГО > cH.(131! сж((тия через волновод 3 к свариваемым деталям.
Установленный на волноводном звс.(с 4 стерже((ь мягнитопроводы О удален (?T (3олново 13 3 так, >тобы обсспе !ивался минимально,(of lóñòèìûé oTBoï колебательной энерГии >3 ° >! дополнитсл(,lloH як, стич(скоH раз вязки стержня 5 в волноводном звене 4 межу волноводом 3 и стержне,(5 мягнитопровода вь(полпеп глухой f13;3 1() в плоскости, пери(. пд!";к >, lя p(loH плоскости колсОын ии ВО зновода 3. Свободный конец Г-образного стер!жня 5 (>хвягывает св(>им наконечник(>.1
8 с зазором часть IIOB(рхностп 130,(поводя 3 и уcTÇHoBлсн в плос(;ости ш o B зоне их пучности. Б соответствии с этим
Вь!бира стся Вь(с(> гы (тсржня 5 и рызх>с",) торцы ныко(с (пика H. >)ля обсспече((и> рсгу;шровки зызора м i+: нак<п(счником а и во,(поводом 3, я гc(KiK(,(л>1;!Оно<(инте?((ИОН 3K"СТИЧ(.СКОИ !)Я!. В!1:>КИ СТс!Рii<((Я ) Ii(>( лсдний может оь(ть:3ыкр! If ñ(1 на Во.((i(,(3(> ном звс и(. -4 с (Io>,i<) п(ь!О пi (!pi!;(р ы целью Kol!Tpo,,я ко..тсбап(:й 1(я ((3ух > чыс гкых ч стр()йство 1(1)и г. 2) (1(3(ж-:но 10пол нитсл (,нь(м мыГпитопро(30дом I — С-Образ
fi2KO1I(f 1 (3«
Е) случае изготовл(I HH стс,-жня 5 мыгl;;!TO(!I)0BOДа В ВНДС (IÎC (. НОГО V.H I!IITd 0()(С-! ((спи Вы< тся Воз.",Iож loci b 1)ОГисTpc)1;I ::.I ТО.(ьKO и(.,1ИЧИI(h! II(. ()(МСНHO(i:Э ((!!3(3(i (и"!(ОИ в 00:!!Откы < 6, 15? H .>,(3!"IHr;;>B K! .!,!((.! Ilil:::!.
ТРОИ T(30 P300T >P I (,!(!, (! I<> I I;I, 3; (>()РВЗОМ, Возбмж. ((fl! Iы" м(ëы! i и ч(!с I!(. K(!, Ic(>(> н! . я оТ и(T() (!(и K(l 1 H cH. I(И I! зl(. КО(3 ц(!(>тг)>! топо >(2 II(. р(L2((>тся В(). Ног>од3 >. 1((>ясбы !iH !1 н(р ы00!«й (2CTI(BO !((10(30 (3 .3 B ?1 3K>T В в:>, (НОi3o;jlio31 ЗВ(.!I(. "1. Чсp(. 3 Об. (Огк, 6 Iiро:(> cк >ю I ток, который llpoH3(, (?.—,:f г Hcl ì2ãни 1,(ванне ст(piKIIB 5. I IpH это>(>1>l I(l(Tный !0)ОК. с0 данный стерж:Гем. Нрохо.IH 1(рсз Вол:пп>одное звено !. В(>:IH0301 3 и l!HKcl((! >:(Ик >((2"EllfTolfp0Bo !ы 5, замыкыспя, (>брыз, я мыгнитH>!Eo I åIIb с малым (3<х3,(> шны (:>ыз p(> : (0,05 --!),3 мм) межд. ш:верхнос-,ыо волноБоды 3 и 1(3 кО н<> (ника 8. О и(," l! Ilf i((>I этОГ; .3d:3OP3 3(1 (>И СИТ СОГ!РО Гli (3.(0(IÈ(BCC .. (,12 . I:: È Òной цепи. !ри рабочих колебанииrl õ волновода 3 Величина ()оз1уl (ного зазоры;(зм< няетС Я, Ч 1 0 В f Ë 3 b I В с> P Т v1 Î, 1 . 1 Я I j H 10 (Р 0 т (К 2 К ) I! С " (! раис(черсз этот участок ijpf!l.;,-;-ни-. ного
IIOT0K3. )1 Ы ПОР(-:л (сl(113 Я Со< Т 213,1 rl (0!1(3 H М 2-((ИТНОГО (IOTOK3 Bb(3b(B(>C появ;Ipliil;. в об>10
l<(. ((еp>КНЯ псрсх(снн )i(> Е с Iы! TÎTÎH. равной частоте кол<бяний и>лново .;-. Е3с,-,:-iчина этой ЭД< про((ор(:(ональH(l амплитуде колебаний данног(: у (эст ы (>олно(3<>.(;>.
11омещая няконе i(ill; магнит?: рои>ды в различные зоны пу (но(ти КО.(соы(п(й В<.(946857 повода, можно регистрировать распределение колебаний по его длине при настройке сварочной системы и при ее работе. Кроме того, поскольку передача энергии в зону сварки осуществляется последовательно, через колеблющиеся участки волновода 3, амплитуда колебаний различных участков при нагрузке значительно отличается. Следовательно, сравнивая одновременно величину колебаний волновода 3 в зоне сварки и на расстоянии от нее, можно произвести оценку нагрузки сварочного волновода. а в процессе сварки тем самым выявить момент ее окончания. Это позволяет с повышенной точностью контролировать и автоматизировать процесс сварки при одновременном улучшении качества и надежности сварных соединений.
Применение дополнительного волноводного звена со стержнем магнитопровода
Г-образной формы позволяет производить бесконтактный контроль изгибных колебаний поверхности волновода вдоль его длины и в зоне сварки, и на удалении.
При этом введение стержня магнитопровода в одной плоскости с волноводом позволяет производить контроь колебаний волновода без нарушения его резонансного и нагрузочного режимов. Полюсный наконечник устанавливается в зоне пучности колебаний волновода за счет выбора высоты стержня магнитопровода в соответствии с резонансным возбуждением непосредственно волновода, а не концентратора. Присоединение к свободному концу Г-образного магнитопровода дополнительного магнитопровода С-образной формы с обмотками на его полюса х, расположенных около волновода, позволяет контро ировать колебание волновода одновременно на двух участках.
Формула изобретения
1. Устройство для ультразвуковой сварки, содержащее источник ультразвуковых колебаний, концентратор, основание с закрепленным на нем сварочным волноводом изгибных колебаний с рабочим и нерабочим торцами, датчик амплитуды колебаний. состоящий из магнитопровода и измерительной обмотки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля процесса, оно снабжено присоединенным к нерабочему торцу сварочного волновода волноводным звеном, шарнирно связанным с одним торцом магнитопровода. выполненного в виде
Г-образного стержня. другой торец которого уста новлен с зазором относительно боковой поверхности волновода в зоне пучности его колебаний, при этом длина волноводного звена меньше il/8, его поперечное сечение по крайней мере на порядок больше поперечного сечения волновода. а высота Г-образного стержня равна )1/4 (2п + 1), гдето — длина волны в волноводе, а п — целое число периодов колебаний в волноводе.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на свободном конце Г-образного стержня жестко закреплен в плоскости волновода дополнительный двухполюсный магнитопровод С-образной формы с двумя датчиками колебаний на концах, установленный с зазором относительно поверхности волновода, при этом датчики колебаний удалены друг от друга на расстояние, кратное половине длины волны в волноводе, и один из полюсов магнитоп ровода расположен в зоне пучности колебаний волновода.
3. Устройство по пп. 1 и 2, отличаюгггееся тем, что магнитопровод датчика амплитуды колебаний выполнен в виде постоянного магнита.
30 4. Устройство по и. 1, отличающееся тем, чTî в волHоводном звене между волно водом и Г-образным стержнем магнитопровода выполнен глухой паз в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний волновода.
5. Устройство по и. 1, от гичающееся тем, что Г-образный стержень шарнирно закреплен на волноводном звене.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
4о 1. Авторское свидетельство СССР № 633615, кл. В 06 В 1/00, 1977.
2. Авторское свидетельство СССР № 518238, кл. B 06 В 1/02. 1976, 3. Авторское свидсте.тьство СССР № 679256 кл. В 06 В 1 /ОО, 1 978 (прототип )
946857
Редактор А. фролова
Заказ 5423/23
Составите гь В Катин
Тсхрсд Л. Бойкас Корректор I. 1зятко
Тираж 1153 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ПГIП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
