Установка для ультразвуковой обработки материалов

 

Союз Советсиии

Социалистических

Республик

О П И С A H И lE (1)950448

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22)Заявлено03.01.80 (21) 2863115/18-10 (51)Я. Кл.

B 06 В 1/00 с присоединением заявки М(23) Приоритетфтеударстееиний комитет

СССР ао делам лэобретений н открытки

Опубликовано 15.08.82. Бюллетень М 30

Дата опубликования описания 1 5.08.82 (53) УДК 681.8 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. В. Петушко н Ю. В. Холопов (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к ультразвуко1 вой технике и предназначено для работы в ультразвуковых технологических установках в различных отраслях народного хозяйства.

Известна ультразвуковая технологическая установка, содержащая генератор ультразвуковой частоты, электромеханический преобразователь с волноводом, фазосдвигающую цепь и электромеханический датчик обратной связи, причем катушка датчика установлена вблизи рабочего конца волновода (1).

Однако в атой установке рабочее пространство инструмента ограничено и за расположения катушки датчика обратной связи в непосредственной близости от рабочего конца инструмента. Кроме того, при смене инструмента необходима повторная настройка установки. йо

Известна ультразвуковая установка, содержащая ультразвуковой генератор, мостовую схему выделения на основе дифференциального трансформатора, в одно,1 из плеч которого включен алектромехани- :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 алектрическую 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 ка950448

45 тушка 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, зависяшем от точности 10 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 нестабильности параметров технологического процесса, что сникает 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).

Наиболее близкой к предлагаемому по технической сушности является ультразвуковая установка для ультразвуковой обработки материалов, содержащая ультразвуковой генератор с подключенной к его выходу акустической колебательной системой, включающей магнитострикционный преобразователь, волноводную систему с фланцем крепления и катушку обратной связи, подключенную åpeå блок управ ления ко входу ультразвукового генера3S тора, причем катушка обратной связи расположена поверх обмотки возбуждения магнитострикционного преобразователя f4(Недостатком указанного устройства яв40 ляется низкий КПД, что связано прежде всего с искажением формы сигнала обратной связи, отрицательно влияющего на точность подстройки рабочей частоты всей системы.

Ilesü изобретения — повышение КПД установки путем увеличения точности подстройки рабочей частоты.

Поставленная цель достигается тем, что что в . установке для ультразвуковой обработки материалов, содержашей ультразвуковой генератор с подключенной к его выходу акустической колебательной системой, включающей магнитострикционный преобразователь, волноводную систему с фланцем крепления и катушку обратной связи, подключенную через блок управления ко входу ультразвукового гейератора, во фланце 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 перемешения вдоль оси волноводной системы.

На чертеже изображена блок-схема установки.

Установка содержит ультразвуковой генератор 1 с акустической колебательной системой 2 на выходе, включаюшей 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, следуюшим образом: катушка 4 размешена 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 ма гнитострикционного преобразователя 3 посредством волноводной системы 6 в зону обработки. Вся акустическая система 2, состоящая из магнитострикционного преобразователя 3 и волноводной системы 6, является резс нансной и на частоте механического резонанса имеет наибольший КПД преобразования электрической энергии в механичес= кую. 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 вслействие действия различных дестабилизируюших факторов, таких как повышение температуры, износ инструмента, изменение реакции технологической нагрузки и т. д., что ведет к рассогласованию r енератора 1 и акустической системы 2, а следовательно, к снижению КПД и дестабилизации параметров технологического процесса. В катушке 4 обратной связи наводится ЭДС, пропорциональная мех а« ническим колебаниям волноводной систе950448 6 формула изобретения мы по амплитуде, и с фазой, равной фазе этих механических колебаний.

На чертеже кривыми а и б показаны соответственно мгновенные значения механической амплитф ы 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, r. е. полезный сигнал, наводящий 0 в катушке ЭДС механических колебаний максимален, а разностный поток pacceusaws 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 обрабо1

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 его выходу акустической колебательной системой, включающей магнитострикционный преобразователь, волноводную систему с фланцем крепления и катушку обратной связи, подключенную через блок управления к входу ультразвукового генератора, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД путем увеличения точности подстройки рабочей частоты, во фпанце крепления соосно волноводной системе выполнена кольцевая канавка, а катушка обратной связи размещена s ри 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 экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

34 518238, кл. В 06 В 1 Q2, 1975.

2. Келлер О.К. и др. Ультразвуковая очистка. 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. Универсальная ультразвуковая установка для микросварки. "Электронная промышленность", 1 978, 34 6, с. 34-36 (прототип).

950448

Составитель Е. Литвинов

Редактор Т. Веселова Техред A.À÷ Корректор О. Билак

Заказ 5814/13 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изорретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная. 4