Устройство для ультразвуковой сварки полимерных материалов

(57) Изобр масс и мо развуко полимерн технологи счет комп фазового тельности звуковой снабжено фициенто лем напр соединен ный - с де матс ра дифферен 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, 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, 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 фаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт токов высокой частоты им. В,П.Вологдина(56) Авторское свидетельство СССР М 1315341, кл. В 29 С 65/08, 1985.Авторское свидетельство СССР М 1470556, кл. В 29 С 65/08, 1987.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ится к области свар- быть использовано арке термопластичиалов.о для ультразвуковой.ериалов, содержащее атор, акустический а блока дифференцир знака, фазометр и ализующее способ тразвуковой сварки омента выключения нении знака второй двига между током и ователя.йства является низсть в условиях силь- полей.к изобретению являьтразвуковой сварки в, содержащее акуИзобретение относ ки пластмасс и может при ультразвуковой св ных полимерных матер Известно устройств сварки полимерных мат ультразвуковой генер узел, пневмопривод, дв рования, дискриминато блок управления и ре контроля процесса уль путем определения м ультразвука при изме производной фазового с напряжением преобраз Недостатком устро кая помехозащищенно ных электромагнитных Наиболее близким ется устройство для ул полимерных материалоетение относится к сварке пластжет быть использовано при ультвой сварке термопластичных ых материалов. Цель - расширение ческих возможностей устройства за енсации постоянной составляющей сдвига и повышения его чувстви. Для этого устройство для ультра- сварки полимерных материалов сумматором с переменным коэфм усиления и регулируемым делитеяжения. Прямой вход сумматора с выходом фазометра, а инверслителем напряжения. Выход сумсвязан с входом первого циатора. 1 ил.35 40 50 55 зового сдвига между сигналами, пропорциональными току и напряжению преобразователя. Далее сигнал дважды дифференцируется 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 др)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 соединены 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 5 10 15 20 25 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. В 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 ультразвук.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.ЕлисееваРедактор И,Ванюшкина Техред М.Моргентал Корректор Л.Беск Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ СС скаЪ наб., 4/5 аз 918 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изо113035, Москва, Ж, Ра нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,изво 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 устройстваза 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.