Устройство для ультразвуковой сварки

О П И С А Н И Е ,1946857ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 26.01.81 (21) 3239005/25-27с присоединением заявки Ло -,16.03) (088.8)Опубликовано 30.07.82. Бюллетень Ло 28Дата опубликования описания 05.08.82 по делам нэооретеннй н открыстий(54) УСТРОЙСТВО Д,11 Я У,Г)ЬТРАЗВУКОВОИ СВАРКИ Изобретение относится 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 магцитострикционцый стержень 1).Недостатками устройства являются жесткое контактное закрепление датчика ца концентраторе, что 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 21. Недостатком дт)ццс)г стрс)ист 111 11 в,1 яе 1- СЯ ЦИЗКдЯ ТОЧНОСТЬ КОНТРОЛЯ 11 Г 1 ОЦСЧС 1.Наиболее близким к предлагаемс 1 му является устройство, содержа 1 цее ист 1 и к ультразвуковых колебаний, концентратор, основание с закрепленным на нем сварочным волноводом изгибных колеоаний с рабочим и нерабочим торцами, дат 1 цк ам 1 ьщтуды колебаний, состоящий из магнитсп 1 р- вода и измерительной обмотки 3 .10 Недостатком известного устройства является то, что датчик регистрирует амплитуду колебаний только торца концентратора, а це волновода и магнитное поле датчика искажено, так .как концентратор сварочных систем выполнен из магнитного материала, 15все это снижает точность измерения.Цель изобретения - повышение точности контроля процесса.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство, содержащее источник ультра звуковых колебаний, концентратор, ос 11 ование с закрепленным на нем сварочным волноводом изгибцых колебаний с рабочим и нерабочим торцами, датчик амплитуды колебаний, состоящий из магнитопровода и измерительной обмотки, снабжено присоединенным к нерабочему торцу сварочного волЗовды Вогноводным звеном, шарнирно связанным с одним торцом магнитопроводз, Выполненого В виде Г-Образно 0 стерэ(5 я, другой торец которого установлен с зазором относительно боковой поверхности волцовола Б зоне пучности его колебаний, при этом длина волноводного звена меньше Л 8, его поперечное сечение по крайней мсрс на порядок больше поперечного сечения волцоВодс), 3 ВЫСОТа Г-ОбЭЗЗНОГО СТЕржц 51 1 ЭаВНЗ Л /4 (2 п +), где Л - длина волны в волцоводс, а и - целое число периодов колебаний в волноводе.Е 12 свободном конце Г-образного стержня жестко закреплен в плоскости Болцоводз дополнительный двухполосцыи 512 Гнито;ровод С-образной формы с двумя датчиками колебаний на концах, установленный с зазором относительно поверхности волновола, при этом датчики колебаний удалены О лруг от друга ца расстоя ис, кратное половине длины волны в Болноводс, и один из полк)сов магнитопроволы располж(ц в зои ПУЧНОСТ 1 КОЛЕОЗЦРй ВОЛ НОБОДс.Мзгнтопровод датчика амплпту;ц 1 ко 25 лебаций выполнен в Биле:Остояццого хдгнита.В БОлц 0130 дцом зВсцс мсжлх Болцо 30,О и Г-образным стержнем мзгнитопровола Выполнен глухой паз в глоскост 3, псрп(нлпкулярцой плоскости колебаний БолцовлдГ-обрызцый стсржсь шарнирно зыкрсп- ЛЕЦ ЦД ВО 1 ЦОВОЛНОМ ЗВСЦС.112 фиг. 1 изображено уэройт 30 с контролем колсоаций ца одном учыстк( Бо,повода; на фиг. 2то жс, с коцтрол(м колебаний ца двух участках и)ли)возы. 35Устройство содержит источникКолебаний и присоединенный к нему концеГгратОР 2, К КОТОРОМУ жестКО ПРПСОЕДЦЦСЧ Бс- рочцый волновод 3. Волново, 3 зкрсплсц ца волноволцом звене 4, к которому коцсольно присоедицец 1-обрызць:и сп. ржсць магцитопровода 5 с обмоткой 6 лдтикы колебаний. Об лотка 6 по;ключена к регистрирующему олоку 7. Мыгцитопровол 5 закыц- ЧИ БЫЕТСЯ На СБОООЛНОМ КЦЦС Цс КОСЧЦИ- ком 8. Е 5 олповол 3 закреплен жестко и цс подвижно на концентраторе 2 Б своей цспралыой части, так что олин его ко;цц (рабочий) свободен, а второй соелипсц жестко и неподвижно с волцоводным звсим 4 Б центральной его зоне. Длин 1 одно 30,ного50 звена 4 менее 1/8 длины Волы пзгпбцьх колебаний Б его материал(. д (Лощадь сг сечения в нескольких лсятков рыз превышает площадь сечения БО,(новолы. Вол 30130;- нос звено 4 прижато к Основанию чсрсз прокладку 9 из нсмдпНтного материала 55 ЛЛ 51 ПС)ЭЕЛЗЧИ СТЗТИ 1 ССКОГО СИ.1 И 5 СжсТИЯ через волновод 3 к свариваемым деталям. Установлеццьй цд волноводном звсс 4 СТЕР)КЕ Ц Ь М с ГН И ТОП РОЯ ОСс д МлсГ Е Ц О ВО,- повода 3 тдк, чтобы обеспечивался минимально допустимый отвод КГЛебательцой энерГии д "5 доно тнитс 111 цои 21 Остическо развязки стержня 5 В волцоволцом звене 4 межВолноволоми ст(.(эжце О мдГ 3 итОпрО- вода выполнен глухой паз 1 Б плоскости, перпсцдик),1 ярцОЙ плоскост колсоыции БОГ- Повода 3. Свободнь; Й конец Г-образного (тсржня О хваты)зеэ своих 1 дкйнечн(к1 8 с зазоро асть цоверхност 1 БО,Повода ( и установлсн в пц)скости (м 0 колебаний и зоне цх пмцности. Б соответстви 1 с этим выбирает 51 Высоа ( тсржя 5 и рыз с",) т 05)цд цдко(счцикз 8 ":,ля Оос(.ечсци 5( 1 эсгу;шровкп зызоры межл; пак(цсчником аБО,(нБоном 3, з гс(кже,ля лсополцтел- НОЙ акмстичсскОЙ пдзВ 5 зки стер)1 н 5 Ос. е ,. 13 5 И 5 1 0 Ж С Т О 1 Т Ь 3 с 1 К).С Ц 1с Ь , ), 1 1 1 ( ) 13 ( , 1, - ном звсн(. 4 с НОМ(цьО ц;1 рн,:,13)з . . (, ГЕЛЬЮ КОПТро, я К 0,1 ебы 3:Й с ЛБТХ МЧдС Гкдк ъстрйствй (фи. 2) сцдгжсцО;ОНОлцитсл,- НЫМ Мс 3 ГНИТОцрОБОЛОМ 1С.ОО(ЭсЗс(Й (1)орХ 1 Ы свободные концы которого ззкы 3112 ют 5 наконечниками 13 и 4. 112 конных лополцнтельцо: О )12 нторооды 1земецсны О- мотки 5 и 16 датчика к ),(быцЙ. 1 дкоцчцики .3 н 14 своими то.Пд)ц обрдз)лот здзоп с оверхностыО 30(:ОБлс 3 Б зонсх пуч пост СГО колебзц 3 Й.3 слчд( изГОТОвл( 1:.П 51 теэк 35: 5 хЬГПН-О)ОБОЛ(с 3 Б Вде ПОС 05 НО 10 521(З ОО(- 10113 вс)ЕТС 51 БОЗМОЖНОСЬ 1)егцст(ЭД;3.КО БЕ,ИЧ ЦЫ П(БЕМСнц -7,1(., ДНО.ИМсн Б ОбХ 10 Т,2( 6, 1) И,с"ИКОВ К(,С(2 ц. Устпоитво рзоот,)Р Слет Оцм (брдЗОМ.БОЗбЖ(ЦЦЫС 51 СХЫЦисССКЦ( К(,сбс)Н.ЯГ и( и) (пикс 1 и мсилсныс коццтГ)зтоп( 2 и(.р(.лспотс 5 БГ ПОод( . )хл с)с) си 51 нсэ 2- ОосС 1 Чс СТ 1 ВОЛ НОВО.с 1ЗДХ Хд К)Т Б Г)0,3310 Водном 3 Всцс . Чср(з Об)10 к( 6 про:) к)ю 1 ток, который произ(эл:3 г цымзгН 3,ванне стержня 5. 11 ри э 0)1 м, НитцыЙ чоэок. созданный стержнем, прохо,я ч(рсз 1)одно 30,. НО( ЗВСНО с. БЛНОБО 3 и ПЫК(ЭНЕцК 8 2 Гв цип)провозы 5, замыкзспя, О(брызуя магнитную цепь малым Б(;)л) шны,:)дзоро,: (0,05,3 мм) межд п;вепхцотыо БаНоБолс 1 3 и цзкОнс.чникя 8. (. )т 13051 ИП 1 Ь эОГО .32;орз зависит сопрогБ.сни( Бсеп,:2: нНтцой цепи. При рабочих колебаниях Болцоволз 3 Величина 3злуного зазоры;зм(няст- СЯ, сТО БЛЗЫВЗ(сТ МО,1 Л 5 Ц 1 О РОЭСКЗК)1 С "( рз нес черсз этот Э" 12ток .е и )ы "ни . НОГО ПатОКа. 5)тз ПСРЕМСЦЦЗЯ СОСТ)ЛПОЦЗЯ )с)Г - цитпОГО потока Вызывает ц5влс ц:с В Гб)ОтКЕ СЭ ЕПснця ПерСМСННОЙ:Э),ЕС С сС)ОТОЙ, равцой частоте колсбдн 511 и лцоволд. Е 3 сл 3- чина этой ЗДС процор,оцальнд змплптулс колебаний данно,(: у Зсткы ВолОБОЛ;3.11 омещзя накоце цик магнит)прои)эз в различные зоны пу но(ти 3(О.содНй) ил 946857повода, 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 улуч. шении 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 полюсах, расположенных около волновода, позволяет контролировать колебание водно- вода одновременно на двух участках.Формула изобретения1. 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 цельюповышения точности контроля процесса, оноснабжено присоединенным к нерабочемуторцу сварочного волновода волноводнымзвеном, шарнирно связанным с одним торцом магнитопровода, выполненного в видеГ-образного стержня, другой торец которогоустановлен с зазором относительно боковой поверхности волновода в зоне пучностпего колебаний, при этом длина волноводногозвена меньше Л/8, его поперечное сечение покрайней мере на порядок больше поперечного сечения волновода. а высота Г-образного стержня равна )г/4 (2 п + 1), гдег 1. - длина волны в волноводе, а п - целое числопериодов колебаний в волноводе.2. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что на свободном конце Г-образногостержня жестко закреплен в плоскости волновода дополнительный двухполюсный магнитопровод С-образной формы с двумя датчиками колебаний на концах, установленный с зазором относительно поверхностиволновода, при этом датчики колебаний удалены друг от друга на расстояние, кратноеполовине длины волны в волноводе, и одиниз полюсов магнитопровода расположен взоне пучности колебаний волновода.3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающеесятем, что магнитопровод датчика амплитуды колебаний выполнен в виде постоянногомагнита.30 4. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что в волноводном звене между волноводом и Г-образным стержнем магнитопровода выполнен глухой паз в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний волцовода.5. Устройство по и. 1, отгичающееся тем,что Г-образный стержень шарнирно закреплен на волноводном звене.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе4 о 1. Авторское свидетельство СССР633615, кл. В 06 В 100, 1977.2. Авторское свидетельство СССР518238, кл. В 06 В 102, 1976,3. Авторское свидетельство СССР679256 кл. В 06 В 1,гОО, 1978 ( прототип) .45Редактор А. фроловаЗаказ 5423/23 Составитель В. Катин Тсхрсд Л. Бойкас Корректор /. 1 зятко Тираж 153 Подписное ВНИИГ 1 И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Рву шская на 6., д. 4/5 филиал ПГ 1 П Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4