Установка для ультразвуковой обработки материалов

Сфез СоветскихСоциалистичесиикРесттублии ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 950448(5)М. Кл,В 06 В 1/00 Ртеударстееиниб комитет СССР ао делам лэобретений н открытий(54) УСТАНОВКА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИМАТЕРИАЛОВ 1Изобретение относится к ультразвуковой технике и предназначено для работы в ультразвуковых технологических установках в различных отраслях народного хозяйства.5Известна ультразвуковая технологическая установка, содержащая генератор ульт. развуковой частоты, электромеханический преобразователь с волноводом, фазосдвигающую цепь и электромеханический датчик обратной связи, причем катушка датчика установлена вблизи рабочего конца волновода 1.Однако в этой установке рабочее пространство инструмента ограничено иза расположения катушки датчика обратной связи в непосредственной близости от рабочего конца инструмента, Кроме того, при смене инструмента необходима повторная настройка установки. йоИзвестна ультразвуковая установка, содержащая ультразвуковой генератор, мостовую схему выделения на основе дифференциального трансформатора, в одно из плеч которого включен электромехани-.ческий преобразователь, а выход мостовой схемы подключен к ультразвуковому гене- ратору 12;Недостатком такой установки является необходимость в точной настройке мостовой схемы, узкий диапазон автоматического регулирования,(так как элемент компенсации имеет постоянную величину и компенсирует электрическую составляющую преобразователя только в небольшом частотном диапазоне) и необходимость в дополнительной настройке схемы при смене инструментов преобразователя.Известна ультразвуковая технологичеокая установка - ультразвуковой диспергатор, содержащая ультразвуковой генератор с акустической системой на выходе, содержащей магнитострикционный преобразователь с катушкой обратной связи, соединенной через блок управления с генератором, и волноводную систему с фланцем для крепления в узле продольных колебаний акустической системы , причем ка 950448тушка обратной связи расположена на дополнительном магнитострикционном пакете с обмоткой, установленном между двумя основными пакетами 3.Недостатком такой установки является низкий КПД, обусловленный невозмож -,ностью обеспечения высокой точности автоматического регулирования. Это связано прежде всего с искажением формы сигнала обратной связи, зависящем от точности 1 О расположения дополнительного пакета между основными пакетами. Низкая точность работы системы, а иногда и полный срыв . ее работы, обусловленные искажением формы сигнала обратной связи, приводят к 15 нестабильности параметров технологического процесса, что сн 1 окает качество обработки. Отрицательно сказываются также на качество обработки резонансные свой- ства дополнительного пакета обратной связи, в большинстве случаев отличающиеся от свойств акустической системы (несоответствие амплитуды и формы механических колебаний акустической системы и сигнала обратной связи).25Наиболее бпизкой к предлагаемому по техничессой сущности является ультразвуковая установка для ультразвуковой обработки материалов, содержащая ультразвуковой генератор с подключенной кего выходу акустической колебательной системой, включающей магнитострикционный преобразователь, волноводную систему с фланцем крепления и катушку обратной связи, подключенную через блок управ ления ко входу ультразвукового генера 35 тора, причем катушка обратной связи расположена поверх обмотки возбуждения магнитострикционного преобразователя 4Недостатком указанного устройства яв 40 ляется низкий КПД, что связано прежде всего с искажением формы сигнала обратной связи, отрицательно влияющего на точность подстройки рабочей частоты всей системы,45Цель изобретения - повышение КПД установки путем увеличения точностиподстройки рабочей частоты.Поставленная цель достигается тем, что что в установке для ультразвуковой обработки материалов, содержащей ультразвуковой генератор с подключенной к его выходу акустической колебательной системой, включающей магнитострикционный преобразователь, волноводную сисчему с фланцем крепления и катушку обратной связи, подключенную через блок управления ко входу ультразвукового гейератора, во фпанце крепления соосно волноводной системе выполнена кольцевая канавка, а катушка обратной связи размещена внутри кольцевой канавки, причем катушка обратной связи установлена в кольцевой канавке с возможностью перемещения вдоль оси волноводной системы.На чертеже изображена блок-схема установки.Установка содержит ультразвуковой генератор 1 с акустической колебательной системой 2 на выходе, включающей магнитострикционный преобразователь 3 с катушкой 4 обратной связи, соединенной через блок 5 управления с генератором 1, и волноводную систему 6 с фланцем крепления 7, Катушка 4 размещена в кольцевой канавке 8 фланца 7 соосно волноводной системе 6, Возможность осевого пе- ремещения катушки 4 как это показано на чертеже, может быть обеспечена, например, следующим образом: катушка 4 размещена на двухступенчатой гайке 9, причем гайка 9 и поверхность большего диаметра кольцевой канавки 8 имеют резьбу, Для увеличения хода перемещения фланец снабжен кольцевым выступом 10,Установка работает следующим образом,При включении ультразвукового генератора 1 электрический сигнал ультразвуковой частоты преобразуется в механические колебания магнитострикционного преобразователя 3. Механические колебания передаются от пакета матнитострикционного преобразователя 3 посредством волноводной системы 6 в зону обработки. Вся акустическая система 2, состоящая иэ магнитострикционного преобразователя 3 и волноводной системы 6, является реэс- нансной и на частоте механического резонанса имеет наибольший КПД преобразования электрической энергии в механическую, Если ультразвуковой генератор 1 настроен на эту частоту, то КГЩ всей установки наибольший, В течение технологического процесса резонансная частота и амплитуда механических колебаний акустической системы 2 меняются вследствие действия различных дестабилизирующих факторов, таких как повышение температуры, износ инструмента, изменение реакции технологической нагрузки и т. д., что ведет к рассогласованию генератора 1 и акустической системы 2, а следовательно, к снижению КПД и дестабилизации параметров технологического процесса. В катушке 4 обратной связи наводится ЭДС, пропорциональная мех в ническим колебаниям волноводной систе950448 б Формула изобретения мы по амплитуде, и с фазой, равной фазе этих механических колебаний.На чертеже кривыми а и б показаны соответственно мгновенные значения механической амплитфы продольных и поперечных колебаний волноводной систе - мы 6. Как видно из чертежа, в месте расположения катушки 4 обратной связи имеет место пучность поперечных колеба ний, т. е, полезный сигнал, наводящий 1 О в катушке ЭДС механических колебаний максимален, а разностный поток рассеивания от стержней преобразователя 3 мало влияет на полезный сигнал, т. е. в данном случае отношение сигнала (шум максимально). Катушка 4 использует энергию поперечных колебаний, которая расходуется на радиальные колебания фланца, Таким образом в катушке наводится ЭДС, обусловленная только механическими колебаниями поверхности кольцевой канавки фланца, что повышает качество сигнала обратной связи и соответственно точность настройки ультразвуковой установки блоком 5 управления. С помощью гайки 9 можно изменить амплитуду сигнала обратной связи, что позволяет лучше согласовать систему с генератором.Таким образом, предлагаемая установка повышает КПД и качество обрабог 30 ки за счет повышения точности и надежности системы автоматического регулирования, определяемого степенью соответ ствия параметров сигнала обратной связи механическим параметрам акустической системы, являющимся в свою очередь, параметрами технологического процесса. 1. Установка для ультразвуковой обработки материалов, содержащая ультразвуковой генератор с подключенной к еговыходу акустической колебательной систе.мой, включающей магнитострикционныйпреобразователь, волноводную системус фланцем крепления и катушку обратнойсвязи, подключенную через блок управлеь.ния к входу ультразвукового генератора,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения КПД путем увеличенияточности подстройки рабочей частоты,во фланце креплении соосно волноводнойсистеме выполнена кольцевая канавка,а катушка обратной связи размещена внучри кольцевой канавки.2. Установка по и. 1, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что катушка обратной связи установлена в кольцевой канавке с воэможностью перемещения вдоль оси волнэводной.системы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР% 518238, кл. В 06 В 1/02, 1975.2. Келлер О.К, и др. Ультразвуковаяочистка, П., "Машиностроение, 1977,с. 180.3. Гершгал Д. А. и др Ультразвуковая аппаратура, М.-Л.,Энергия", 1967,с, 146.4, Головин В,М. и др. Универсальнаяультразвуковая установка для микросварки. "Электронная промышленность", 1 978,950448 оставитель Е. Литвиновехред А.Ач Корректор О. Бил Редакто ес ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная. 4 4/13 Тираж 49ВНИИПИ Государственнопо делам изорретени113035, Москва,ЖПодписноекомитета СССРоткрытийаушская наб., д, 4/5