Ультразвуковой генератор

Ультразвуковой генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Вес убл

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (S1) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 271279 (21) 2859566/18-09 с присоединением заявки М(23) Приоритет

О убликовано 07.01.82. бюллетень N91

Дата опубликования описания 070182 (я)м. к.з

Н 03 ? 7/00

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н отнрмтнй р3) УДК 621. З7З.

° 42{088.8) (72) Автор: изобретения

А.A.Êîçè÷ (71) Заявитель

{54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГЕНЕРАТОР

Предлагаемый ультразвуковой гене-. ратор относится к ультразвуковой тех- нике и может быть применен в ультразвуковых технологических установках, в частности в установках для микросварки и микропайки.

Известен ультразвуковой генератор с фаэовой автоподстройкой частоты, состоящий из задающего генератора, инвертора, ультразвукового преобразователя, датчика акустической обратной связи и фазового детектора 11 .

Укаэанный генератор обладает низкой помехоустойчивостью и надежнос- И тью возбуждения на выбранной частоте резонанса ультразвукового преобразователя. Значения этих параметров еще не обеспечивают устойчивое функционирование системы автоподстройки 20 в тяжелых условиях работы в ультразвуковых технологических установках„ при значительных нагрузках на преобразователь, большом температурном дрейфе частоты генератора и.преобразователя.

Низкие помехоустойчивость и устойчивость на выбранйой частоте резонанса ультразвукового преобразова. теля обусловлены наличием на фаэово, 30 частотной характеристике, представляющей собой зависимость разности фаэ между сигналом, возбуждающим преобразователь и сигналом с датчика механических колебаний от частоты, участков с различными знаками первой производной, упомянутой выше разности фаз по частоте, ц йц,.

Наличие этих участков вызвано па" разитными резонансами преобразователя. При попадании частоты эадающего генератора в зону, где знак 4@JcL становится противоположным. знаку этой же производной в рабочей зоне, .происходит изменение знака"коэффици . ента обратной. связи и генерация иа выбранной частоте резонанса прекращается.

Известен ультразвуковой генератор, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор, электроакустический преобразователь, датчик механических колебаний и индикатор резонанса, а также последовательно соединенные фазовый де тектор и усилитель постоянного тока,, при этом выход упрарляемого генератора через первый, усилитель-ограничитель соединен с первым входом фа896760 зового детектора, а датчик механических колебаний через последователь" но соединенные фазовращатель и второй усилитель-,ограничитель соединен со вторым входом фазового детектора (2 ).

Однако известный ультразвуковой генератор не обеспечивает устойчивости работы на заданной частоте резонанса электроакустического преобразователя.

Цель изобретения — повышение 36 устойчивости работы на заданной частоте резонанса электроакустического преобразователя.

Для этого в ультразвуковой генератор, содержащий последовательно 15 соединенные управляемый генератор, электроакустический преобразователь, датчик механических колебаний и индикатор резонанса, a также последовательно соединенные фазовый детектор Щ и усилитель постоянного тока, при этом выход управляемого генератора через первый усилитель-ограничитель соединен с первым входом фазового детектора, а датчик механических колебаний через последовательно соединенные фазовращатель и второй усилитель-ограничитель соединен со вторым входом фазового детектора, между выходом усилителя постоянного тока и входом перес-. ройки частоты управляемого генератора введены последовательно соединенные фильтр нижних частот и управляемый ограничитель, другой вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, а между выходом фазового детектооа и упоавляющим входом упоав. ляемого генеоатооа введен двухпоооговый дискоиминатоо с устоойством индикации. 40

На чеотеже поедставлен ультоазвуковой генератор. стоуктуоная схема. з.

Ультоазвуковой генеоатоо содеожит упоавляемый генератоо 1, электооакустический поеобоазователь 2, датчик 3 .механических колебаний, индикатор 4 резонанса, первый усилитель-ограничитель 5, фазовой детектор б, второй усилитель-ограничитель 7, фазовращатель 8, усилитель 9 постоянного тока, двухпороговый дискриминатор 10 с устройством индикации, фильтр 11 нижних частот, управляемый ограничитель 12.

Устройство работает следующим Ы образом.

Сигнал с генератора 1, который выполнен таким образом, Что обеспечивает наличие дежурного сигнала в паузах между сварками (циклами 60 технологического воздействия ультра звука) возрастает на время сварки технологического воздействия ) и

f поступает на электроакустический преобразователь 2, в котором про- у исходит превращение энергии электрических колебаний в энергию механическую. Эти механические колебания воздействуют на обрабатываемое изделие (объединяемые детали при ультразвуковой сварке) и на датчик 3 механических колебаний, превращающий их в электрические, используемые в качестве сигнала обратной связи. С датчика 3 механических колебаний сигнал проходит на индикатор 4 резонанса,по показаниям которого судят о настройке на частоту резонанса преобразователя 2, и на фазовращатель 8, необходимый для настройки системы автоподстройки на выбранную частоту резонанса.

С фазовращателя 8 через усилитель-ограничитель 7 сигнал поступает на один вход фазового детектора б, на другой вход которого через усилитель-ограничитель 5 поступает опорный сигнал со входа электроакустического преобразователя 2. Фазо-. вый детектор 6 вырабатывает напряжение О, зависящее от разности фаз межцу сигналами, поступающими на его входы. Указанная разность является функцией частоты генератора 1 и фазочастотной характеристики преобразователя 2. Выходной сигнал фазового детектора б, усиленный усилителем 9 постоянного тока, подается на входы фильтра 11 нижних частот и управляемого ограничителя 12. Этот же сигнал анализируется двухпороговым дискриминатором 10 с устройством индикации, который запрещает генератору 1 начинать технологический процесс, если захвата частоты резонанса не произошло. Одновременно с запретом включается световой или звуковой сигнал, указывающий на неис правность ° С выхода управляемого ограничителя 12 сигнал поступает на вход перестройки частоты генератора

1 и поддерживает частоту генератора

1, равной частоте резонансов преобразователя 2.

Для настройки на частоту резонанса преобразователя 2 разрывают цепь автоподстройки в точке А, и, изменяя частоту генератора 1, устанавливают максимальные показания индикатора резонанса 4 ° фазовращателем и

8 получают сигнал "Захват" на выходе дискриминатора 10 замыкают цепь автонодстройки и при необходимости корректируют фазовращателем 8 частоту генератора 1 по максимальным показателям индикатора 4 °

Работа дискриминатора 10 основана на свойстве нормально функционирующей цепи автоподстройки поддерживать напряжение на выходе фазового детектора б близким к нулю.

Другой особенностью нормально функци онирующей системы автоподстройки является то, что величина и знак

896760

Ультразвуковой генератор, содер15 жащий последовательно соединенные сигнала на выходе усилителя 9 постоянного тока является функцией дрейфа резонансной частоты преобразователя 2 относительно частоты генератора 1. Величину этого дрейфа bee(t) можно представить в виде двух компонент г медленной (низкочастотное)

2 t), обусловленной температурным дрейфом частоты генератора 1 и изменением резонансной частоты преобразователя 2 в результате старения, ;нагрева и износа; и быстрой (высокочастотной) Л w g (t), которая вызвана изменениями резонансной частоты преобразователя 2 при осуществлении технологического воздействия.ЬЮ(М =

= Ьш „И) + Ь ыз (), обычно Ь Ш Р)ЬМ, поэтому основной вклад в величину дрейфа d w (%) вносит Ь ю (1).

Сдругой стороны,,максимум Ьа ф достигается при нормальных условиях эксплуатации в конце процесса (при сварке в период времени от выключения ультразвука до подъема инструмента), когда сила инструмента Р„ .становится меньше силы сопротивления его перемещению F В ходе технологического процесса ЬаЬудщ, где Ьм - полоса захвата, поэтому появляется возможность ограничить величину корректирующего воздействия по Ьw (t), например, величиной, не превышающей полосу захвата Ьш .

Низкочастотная составляющая дрейфа ам ® выделяется фильтром 11 нижних частот, который управляет ограничителем 12 и имеет постоянную времени i, значительно большую чем максимальное время технологического воздействия Т,TФт. Управление частотой генератора 1 через управляемый ограничитель 12 увеличивает полосу захвата, b w> p >z w ) u ограничивает изменение частоты генератора 1 в процессе технологического воздействия величиной полосы захвата Ьы3О

В то же время ограничитель 12 не изменяет полосу удержания системы автоподстройки для медленных изменений частоты.

Таким образом, благодаря введению фильтра 11 нижних частот и управляемого ограничителя 12 удается обеспечить устойчивую работу системы авто-.

50 подстройки на частоте резонанса преобразователя даже в случае, если н v)bu)>>baud, Известные генераторы этим свойством не обладают.

Благодаря введению двухпорогового дискриминатора 10, удается снизить время восстановления генератора, что позволяет повысить реальную производительность оборудования, а в ряде случаев и увеличить процент выхода данных.

Формула изобретения управляемый генератор, электроакустический преобразователь, датчик механических колебаний и индикатор резонанса, а также последовательно соединенные фазовый детектор и усилитель постоянного тока, при этом выход управляемого генератора через первый усилитель-ограничитель соединен с первым входом фазового детектора, а датчик механических колебаний через последовательно соединенные фаэовращатель и второй усилитель-ограничитель соединен со вторым входом фазового детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости работы на заданной частоте резонанса злектроакустического преобразователя, между выходом усилителя постоянного тока и входом перестройки частоты управляемого генератора введены последовательно соединенные фильтр нижних частот и управляемый ограничитель, другой вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, а между выходом фазового детектора и управляющиМ входом управляемого генератора введен двухпороговый дискриминатор с устройством индикации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Электротехника", 1972, Р 1, с. 8-10.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 213114, кл. Н 03 В 3/04, 10.11.66 (.лоототип) .

8967бО

Составитель Л.Ананьева

Редактор A.Âëàñåíêî Техред A. Савка Корректор Н. Стец

Заказ 11724/44 Тираж 953 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по дЕлам изобретений и открнтий

113035, Москва, Ж-35, Раумская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент.", г. Ужгород, ул, Проектная, 4