Устройство для ультразвуковой микросварки
ОП ИСАНИЕ, ИЗОБРЕТЕНИЯ
K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистимеских
Республик (11) 444613 (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 26 ° 10 е 72 (2ЩЯ40643/352 (51) М. Кл.
В 23к 19/00 с присоединением заявки
Государственный комитет
Совета Мнннстров СССР по делам нзабретеннй н открытей (32) Приоритет—
Опубликовано30.09. Мпюллетень М 36 ае1 ".6 .1а.оз (088. 8) Дата опубликования описания л л ул .1 ° ° (72) Авторы изобретения
А.И.Мазур и А.Ф.Скпяров (71) Заявитель j (54) УСТРОЙСТВО ДЕЯ ЗЛЪТРАЗВУКОВОЙ
МИКРОСВАРКИ
Йзвестно устройство для ультразвуковой микросварки, содержащее установленные на основании рабочий стол, сварочный инструмент и связанный с ним автоматически регулируемый механизм давления.
Для повышения качества сварного соединения в предлагаемом устройстве привод механизма давления выполнен в виде попарно установленных на основании пьезоэлементов, соединенных между собой и со сварочным инструментом упругими элементами, образующими множительный механизм.
l5
Механизм давления не имеет кинематических пар с внешним трением и выполнен в виде упругого множительного механизма, в котором нагружающий стержень жестко сое- о динен со средними точками упругих элементов, противоположные концы которых жестко закреплены в центрах упругих мембран, подвергаемых радиальной деформацйи со стороны ю элементов, жестко соединенных с последнимй и изготовленными из материала, обладающего пьезоэффек- том. Прй подаче электрического напряжения на обкладки пьезоматериала мембраны преобразуют малые радиальные деформации в увеличенные перемещения их центра, а обратная связь осуществляется йри помощи тензодатчиков, расположенных на упругих элемейтах, соединенных жестким стержнем.
На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство.
Устройство содержит акустическую систему I, ультразвуковой генератор 2, датчик 3 активного контроля, например полупроводниковый тензодатчик, наклеенный на концентратор вблизй крепления рабочего инструмента, усилитель Ф, рабочий стол для свариваемых деталей 5, сварочный инструмент б, прижимной рычаг 7, механизм создания сварочного давления, состоя10
Зо
3
1 щий ma жесткого стержня 8, соединяющего средние точки упругих элементов 9, выполненных, например, в виде плоских пружин, плоскость минимальной жесткости которых параллельна оси стержня 8. Каждый йз упругих элементов противоположными концами жестко закреплен в центре упругих мембран 10, на которые соосно с обеих сторон наклеены кольцеобразные элементы II и 12 из материала, обладающего пьезоэффектом, найример из пьезокерамики ЦТС. Обкладки пьезоэлемейтов соединены с блоком IH литания. Цля осуществления обратной связи и корректировки величины сварочного давления упругие элементы 9 несут на себе в месте максимальной деформации полупроводниковые тензодатчики 14, сигнал от которых поступает на блок 15 сравнения.
При включении генератора 2 напряжение ультразвуковой частоты вызывает механические колебания магнитостриктора и волновода акустической системы. Колебания передаются соединяемым деталям, в результате чего образуется-сварное соединение. В процессе образования соединения величина и характер изменения сварочного давления задается при помощи блока 15. Предварительйо механизм создания сварочного давления калибруется и функ..и опальная зависимость сигнала «а ;зод тчиков от усилия вводится в блок 5 сравнения. При подаче электрического напряжения на обкладки пьезоэлементов II и I2, величина которого определяется величиной сигнала с блока 15, пьезоэлементы деформируются в радиальном направлении к центру. При этом каждая из мембран выпучивается так, что центры последних получают перемещение в сторону стержня 8, преобразуя малые радин".ьные деформации в увеличенное перемещение центра. Каждая из мембран развивает определенное усилие. Будучи заделанным между двумя центрами мембран каждый из упругих элементов 9 подвергается изгибу, причем максимальная деформация наблюдается в средних точках.
Каждый из упругих элементов преобразует перемещения центров мембран в увеличенные перемещения своих средних точек. Стержень 8, таким образом, получает движенйе в сторону свариваемых деталей, оказывая давление на прижимной рычаг
7 и на сварочный инструмент 6.
В процессе работы тензодатчик 14 выдает электрический сигнал, пропорциональный деформации упругих элементов 9, а следовательно, развиваемому механизмом сварочному давлению, и подает его на блок 15 сравнения. В случае несовпадения сигнала с заданным сигнал рассогласования подается на блок 13, который вырабатывает сигнал на изменение величины подаваемого на обкладки пьезоэлементов напряжения. Так как одноименные обкладки пьезоэлементов соединены электрически, то изменение напряжения вызывает одновременную деформацию мембран на одинаковую величину. Таким образом осуществляется слежение за величиной сварочного давления, При осуществлении всех соединенйй упругих элементов с мембранами и стержнем 8 при помощи гайки в механизме исключаются всякого рода люфты и кинематические пары с внешним трением, а быстродеиствие системы существенно возрастает, что позволяет изменять величину сварочного давления в очень малые промежутки времени по разным законам с высокой точностью, в результате чего качество образуемых сварных соединений значительно улучшается.
ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ устройство для ультразвуковой микросварки, содержащее установленные на основании рабочий стол, сварочный инструмент и связанный с ним автоматически регулируемый механизм давления, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, привод механизма давления выполйен в виде попарно установленных на основании пьезоэлементов, соединенных между собой и со сварочным инструментом упругими элементами, образующими множительный механизм.
Составитель Ю фд
РсдактоР H.Ñ ÕàíOÜà Техред Е6ОР11СОВа. э каэ ф
Изд. И ФЯ
Тираж9QLf Подписное
Предприятие «Патента, Москва, Г-59, Бережковская наб., 24
ЦНИ1тП11 Государственного комнтета Совета Министров СССР по делам иэобретений и открытий
Москва, 113035, Раушская наб., 4
