SU757337A1 - Apparatus for ultrasonic welding of thermoplastic materials - Google Patents

Description

Изобретение относится к сварке пластмасс, а именно к устройствам для ультразвуковой сварки термопластичных материалов.The invention relates to the welding of plastics, namely, devices for ultrasonic welding of thermoplastic materials.

Наиболее близким из известных является устройство для ультразвуковой сварки термопластичных материалов, содержащее соединенную с ультразвуковым генератором акустическую сварочную головку, опору, датчик, регистрирующий величину деформации зоны сварки,и блок управления ультразвуковым генератором [1].The closest known is a device for ultrasonic welding of thermoplastic materials, containing an acoustic welding head connected to an ultrasonic generator, a support, a sensor recording the magnitude of the deformation of the welding zone, and an ultrasonic generator control unit [1].

Однако указанное устройство не обеспечивает высокой стабильности прочности сварных соединений при изменении параметров режима сварки, толщины деталей и свойств материалов, так как величина оптимальной деформации зоны сварки изменяется с изменением указанных факторов.However, this device does not provide a high stability of the strength of welded joints when changing the parameters of the welding mode, the thickness of parts and material properties, since the value of the optimal deformation of the weld zone varies with the indicated factors.

Целью изобретения является повышение стабильности прочности сварных соединений.The aim of the invention is to increase the stability of the strength of welded joints.

Указанная цель достигается тем, что устройство для ультразвуковой сварки термопластичных материалов, содержащее соединенную с ультразвуковым генератором акустическую сварочную головку, опору, датчик,This goal is achieved by the fact that a device for ultrasonic welding of thermoplastic materials, containing acoustic welding head connected to an ultrasonic generator, a support, a sensor,

22

регистрирующий величину деформации зоны сварки, и блок управления ультразвуковым генератором, снабжено также двумя блоками дифференцирования и дискриминатором знака второй производной, соединенными последовательно между датчиком и блоком управления ультразвуковым генератором.recording the amount of deformation of the weld zone, and the control unit of the ultrasonic generator, is also equipped with two differentiation units and a discriminator of the second derivative mark, connected in series between the sensor and the control unit of the ultrasonic generator.

Такое выполнение устройства обеспечивает стабильность прочности сварных соединений.This embodiment of the device provides the stability of the strength of welded joints.

На фиг. 1 изображена схема устройства; ю на фиг. 2 — характерные зависимости ускорения деформирования и прочности сварныхFIG. 1 shows a diagram of the device; in FIG. 2 - characteristic dependences of deformation acceleration and welded strength

соединений от времени сварки.joints from the time of welding.

Устройство содержит подвижную акустическую сварочную головку 1 и опору 2, на которой размещаются свариваемые дета¹⁵ ли. Опора 2 жестко закреплена на станине 3, а акустическая сварочная головка 1 — в направляющих станины 3 перпендикулярно опоре 2. Индукционная катушка 4 и сердечник 5 датчика 6, регистрирующего деформа20 цию зоны сварки, жестко скреплены соответственно со станиной 3 и акустической головкой 1. К датчику 6 подключены последовательно блоки 7 и 8 дифференцирования, дискриминатор 9 знака второй производнойThe device contains a moving acoustic welding head 1 and a support 2, on which ¹⁵ welded parts are placed. Bearing 2 is rigidly fixed on the bed 3, and acoustic welding head 1 is in the guides of the bed 3 perpendicular to the support 2. The induction coil 4 and the core 5 of the sensor 6, which records the deformation of the welding zone, are rigidly fixed together with the bed 3 and the acoustic head 1. 6 are connected in series blocks 7 and 8 of differentiation, the discriminator 9 characters of the second derivative

757337757337

от деформации, один из входов блока 10 управления ультразвуковым генератором, ультразвуковой генератор 11, с выхода которого подается питание на обмотку акустической сварочной головки 1.from deformation, one of the inputs of the control unit 10 ultrasonic generator, ultrasonic generator 11, the output of which is energized on the winding of the acoustic welding head 1.

Элементы схемы выполнены следующим образом: датчик 6 регистрации деформации зоны сварки — по схеме дифференциального трансформаторного датчика перемещений типа ДП—3, блоки 7 и 8 дифференцирования — в виде функциональных блоков на операционных усилителях, дискриминато- ю ром 9 знака ускорения деформирования является диод, блок 10 управления ультразвуковым генератором — по схеме с двумя устойчивыми состояниями, управляемые по раздельным входам, например реле РПС—20.The circuit elements are as follows: sensor 6 for detecting the deformation of the welding zone — according to the scheme of a differential transformer displacement sensor of the DP-3 type, blocks 7 and 8 of differentiation — as functional blocks on operational amplifiers, the discriminator 9 of the sign of deformation acceleration is a diode, block 10 control of the ultrasonic generator - according to the scheme with two stable states, controlled by separate inputs, for example, the relay switchgear — 20.

Устройство работает следующим образом. Подается сигнал на один из входов блока 10 управления генератором на включение ультразвуковых колебаний. Электрические колебания ультразвуковой частоты, выраба- ад тываемые ультразвуковым генератором 11, преобразуются в механические колебания сварочной головки 1 и вводятся в свариваемые детали, расположенные на опоре 2. В процессе сварки под действием ультразвуковых колебаний и статического давления ²⁵ происходит разогрев свариваемых деталей, что приводит к деформации зоны сварки, регистрируемой датчиком 6. Сигнал , снимаемый с датчика 6, дважды дифференцируется с помощью блоков 7 и 8 дифференцирования, ₃₀ в результате чего регистрируется ускорение деформирования. Сигнал с блока 8 подается на вход дискриминатора 9 знака ускорения деформирования. Дискриминатор 9 служит для оценки знака ускорения деформирования зоны сварки. При появлении положи- 35 тельного по знаку ускорения деформирования, что соответствует началу интенсивногоThe device works as follows. A signal is sent to one of the inputs of the generator control unit 10 to turn on the ultrasonic vibrations. The ultrasonic frequency oscillations produced by the ultrasonic generator 11 are converted into mechanical vibrations of the welding head 1 and introduced into the parts to be welded on support 2. During the welding process, under the action of ultrasonic oscillations and static pressure ²⁵ , the parts to be welded are heated. deformation of the welded zone, the recorded sensor 6. a signal taken from the sensor 6, is differentiated twice by using blocks 7 and 8 differentiation, ₃₀ resulting in recorded express check ix deformation. The signal from block 8 is fed to the input of the discriminator 9 of the sign of the acceleration of deformation. The discriminator 9 is used to assess the sign of the acceleration of the deformation of the weld zone. When a positive sign of acceleration of deformation appears, which corresponds to the onset of intense

продавления материала в зоне сварки, с выхода дискриминатора 9 на вход блока 10 управления генератором подается сигнал на отключение ультразвуковых колебаний, на чем процесс сварки заканчивается.pushing the material in the weld zone, from the output of the discriminator 9 to the input of the generator control unit 10, a signal is given to turn off the ultrasonic vibrations, and the welding process ends.

На фиг. 2 следует, что моменту достижения максимальной прочности (кривая I) соответствует изменение знака ускорения деформирования (кривая II) с отрицательного через ноль на положительный.FIG. 2 it follows that the moment of reaching the maximum strength (curve I) corresponds to a change in the sign of the deformation acceleration (curve II) from negative through zero to positive.

Предлагаемое устройство обеспечивает автоматическое выключение ультразвука в момент достижения максимальной прочности независимо от разнотолщинности деталей и неоднородности свойств сварных соединений и производительность процесса сварки.The proposed device provides automatic shutdown of ultrasound at the time of maximum strength, regardless of the thickness variation of parts and the heterogeneity of properties of welded joints and the performance of the welding process.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Устройство для ультразвуковой сварки термопластичных материалов, содержащее соединенную с ультразвуковым генератором акустическую сварочную головку, опору, датчик, регистрирующий величину деформации зоны сварки, и блок управления ультразвуковым генератором, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности прочности сварных соединений, устройство снабжено двумя блоками дифференцирования и дискриминатором знака второй производной, соединенными последовательно между датчиком и блоком управления ультразвуковым генератором.A device for ultrasonic welding of thermoplastic materials, comprising an acoustic welding head connected to an ultrasonic generator, a support, a sensor recording the magnitude of the deformation of the weld zone, and an ultrasonic generator control unit, characterized in that, in order to improve the stability of the strength of the welded joints, the device is equipped with two blocks of differentiation and a discriminator mark of the second derivative, connected in series between the sensor and the control unit of the ultrasonic generator.