Система управления процессом ультразвуковой сварки в устройстве для герметизации пенопластичных материалов Советский патент 1992 года по МПК B29C65/08 

внутренним контурам формующих частей 4. Над этой лентой из последовательных V-образных частей располагается вторая лента, центральная часть которой покрывает части V-образных пространств, между тем как краевые зоны второй ленты формуются в виде полосок, которые загибаются вниз для последующей сварки. Полости, образованные таким образом, наполняются жидким продуктом, который подается через наливную трубу 5. После операции заливки первая и вторая ленты должны соединяться одна с другой герметичным сварным швом, при этом поднятые боковые стенки формующих частей 4 служат в npoi4ecce сварки в качестве поддержки. Генератор 1 имеет пару сварных концентраторов 6, питаемых от источника питания 7,

При сварке вспененного пластичного материала, который состоит из большого ко.личества ячеек с тонкими стенками, необходимо регулировать количество энергии, которая подается в зону сварки. Тонкие стенки не могут подвергаться воздействию высокого давления, гюскольку они при этом разрушаются или оседают. Такое оседание происходит также в том случае, если они подвергаются воздействию избыточного тепла, т.к. они расплавляются.

Недостаточная подача энергии приводит к тому, что плотность и прочность сварного шва не отвечает требованиям производства упаковки.

Управление процессом сварки заключается в регулировании длительности импульса в зависимости от его мощности таким образом, чтобы общее количество энергии, поданное во время каждого импульса, было Одним и Teiv. же. Это иллюстрирует фиг. 2, где по оси аэсцисс отложена длительность импульса, а по оси ординат - мощность. В предположении, что мощность в течение каждого отдельного импульса не меняется, график этой зависимости представляет собой гиперболу 8, а равные по площади прямоугольники I (ABDC), II и III аппроксимируют количество подаваемой энергии в каждом импульсе.

Однако имеются еще тепловые потери, которые пропорциональны длительности импульса сварки. Это означает, что энергия сварки зависит от длительности импульса и при импульсах большой длительности может уменьшиться до такой степени, что результат сварки не будет отвечать требованиям.

Это иллюстрируется диаграммой на фиг. 2, на которой показано распределение мощности в зависимости от длительности импульса, демонстрирующее взаимосвя

между мощностью и временем для достижения удовлетворительного результата сварки. Тепловые потери отмечены заштрихованными прямоугольниками 9.

Энергия, которая отводится в виде тепловых потерь через упаковочный материал в течение импульса I, представляется прямоугольником AEFB. Она должна компенсироваться на величину заштрихованной площади 9, чтобы покрыть тепловые пОтери.

Точка F прямоугольника CEFD, который представляет энергию, подаваемую от источника к рабочему органу, лежит на кривой 10(показана пунктирной линией). Кривая 10 проходит через соответствующие угловые точки всех компенсированных импульсов.

Регулировка импульса энергии осуществляется системой, которая Ноказана схематически на фиг. 3. Генератор 1 преобразует электрическую энергию в механические колебания, которые передаются ультразвуковым концентратором 6, рассчитанным и механически настроенным специальным образом, который может прижиматься к свариваемой поверхности и генерировать внутреннее трение между объектами, предназначенными для сварки, которые при этом нагреваются до такой степени, что термопластичные поверхности, обращенные друг к другу, сплавляются в герметичный и долговечный шов.

Электропитание, подаваемое от источника тока, зависит от мощности, которая отбирается ультразвуковым, концентратором 6 во время операции сварки.

Питание через провода 11 и 12 подается к ультразвуковому генератору 1. Провод 12 проходит через трансформатор 13 тока, посредством которого измеряется ток в проводе 12. На выводах вторичной обмотки трансформатора 13 тока расположен резистор 14. Напряжение на этом резисторе составляет трансформированную величину тока, проходящего через провод 12. Между проводами питания 11 и 12 включен делитель 15 напряжения, который состоит из соединенных высокоомных резисторов. Точка ответвления йа этом делителе напряжения представляет трансформированную величину напряжения между проводами 11 и 12. Выходные напряжения от трансформатора 13 тока и делителя 15 напряжения подводятся к входным клеммам 16 и 17 умножителя 18, в котором напряжения в точках 16 и 17 умножаются одно на другое так, чтобы обеспечивать величину, пропорциональную электрической мощности, подаваемой источником 7 тока. Величина этой мощности пропорциональна напряжению на выходе J9 умножителя 18. Через конденсатор протекает ток, величина которого зависит от емкости конденсатора и напряжения на его обкладках. Конденсатор заряжается до тех пор, пока напряжение на его обкладках не станет равным зарядному напряжению. Зарядка конденсатора С осуществляется с помощью операционного усилителя F, который управляется напряжением от умножителя 18. Усилитель F обеспечивает зарядку конденсатора С постоянным зарядным током, пропорциональным потенциалу в точке 19, который представляет величину электрической мощности, подаваемой от источника 7 гЛ1тания. Операционный усилитель F в соединении с конденсатором С является интегратором, которой обеспечивает постоянный зарядный ток, т. к. усилитель регулирует потенциал в точке в таким образом, будто через конденсатор течет постоянный ток. Для ограничения зарядного тока умножителем 18 ц усилителем F включается резистор 20. Падение напряжения на резисторе 20 зависит от величины зарядного тока. Поскольку зарядный ток является постоянным, падение напряжения на резисторе 20, вызванное зарядным тркрм, не будет меняться.

К точке в на выходе усилителя подключен компаратор, который сравнивает два напряжения на входе и при одинаковом значении этих напряжений вырабатывает выходной сигнал. Компаратор К соединен через провод 21 спеременным резистором 22, одна концевая точка которого заземлена, а другая соединена с точкой постоянного потенциала. Переменный резистор 22 представляет собой делитель напряжения, обеспечивающий путем регулировки положения вывода 23 изменение потенциала сравнения в точке с. Когда потенциал в точке в достигает значения потенциала в точке с, компаратор вырабатывает управляющий сигнал, по которому замыкается контакт S и разряжается конденсатор С., После этого к концентратору 6 перемещается новый пакет, а источник 7 генерирует новый импульс.

Описанная схема не обеспечивает какой-либо компенсации тепловых потерь.

она только обеспечивает подачу импульсов от генератора с одинаковым энергосодержанием независимо от величины мощности. Компенсация тепловых потерь обеспечивается с помощью регулируемого резистора, подключенного к точке d с постоянным потенциалом.

Регулирование величины сопротивления резистора 24 приводит к тому, что ток

через р|езистор 20 и, следовательно, падение напряжения на резисторе 20 могут меняться, обеспечивая компенсацию тепловых потерь для материалов с разной удельной теплопроводностью.

Таким образом, длительность импульса сварки может регулироваться через соответствующую установку потенциала в точке с с помощью делителя напряжения, компенсация тепловых потерь регулируется с помощью переменного резистора 21.

Формула изобретения

Система управления процессом ультразвуковой сварки в устройстве для герметизации пенопластичных материалов, содержащая источник электроэнергии, регулятор длительности цикла сварки и ключевой элемент, отличающаяся тем, что,

с целью повышения качества сварки, регулятор длительности цикла сварки содержит умножитель, интегрирующую схему, компаратор, источник опорного напряжения, регулируемый резистор утечки, причем

интегрирующая схема выполнена в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора, параллельно последнему подсоединены усилитель и ключевой элемент, при этом умножитель подключен к источнику электроэнергии, выход умножителя соединен с резистором интегрирующей схемы, регулируемый резистор утечки подсоединен к первой обкладке конденсатора, вторая обкладка которого соединена с первым входом ком паратора, второй вход по-. Следнего соединен с источником опорного напряжения, а выход - с ключевым элементом и источником электроэнергии.

х,

Pur.i

. С

s

Изобретение относится к производству упаковки для пищевых продуктов с применением ультразвуковой сварки и может быть использовано для управления процессом сварки. Цель изобретения - повышение качества сварки. Система управления процессом ультразвуковой сварки включает источник электроэнергии, умножитель, интегрирующую схему, компаратор и регулируемый резистор утечки. Длительность импульса сварки в зависимости .от его мощности регулируется автоматически, обеспечивая постоянное энергосодержание импульса путем установки значения потенциала сравнения на компараторе, а компенсация тепловых потерь осуществляется путем регулирования величины переменного резистора утечки. 3 ил.слсИзобретение относится к производству упаковки из пенопластичных материалов для пищевых продуктов с применением ультразвуковой сварки и может быть использо- вано р,ля управления процессом ультразвуковой сварки в пищевой, химической и смежных областях промышленности.Цель изобретения - повышение качества сварки.Цель достигается тем, что в устройстве для герметизации пенопластичных материалов используется система управления процессом ультразвуковой сварки, включающая источник электроэнергии, умножитель, интегрирующую схему, содержащую последовательно соединенные регистор и конденсатор, параллельно которому подсоединены усилитель и переключатель, регистр утечки, компаратор. Система осуществляет регулирование длительности импульса сварки в зависимости от мощно-сти и компенсацию тепловых потерь в свариваемом материале.На фиг. 1 показан узел сварки упаковочной тары из вспененного пластичного материала; на фиг. 2 - диаграмма мощности в зависимости от длительности импульса с учетом тепловых потерь; на фиг. 3 - принципиальная схема системы регулирования мощности.Узел сварки (фиг, 1) включает генератор 1, подающий энергию ультразвуковых колебаний к объекту сварки.Объект сварки состоит из линии последовательных элементов упаковочной тары - пакетов 2, которые образуются в депи 3 последовательных формующих частей 4. Пакеты 2 образуются из двух отдельных лент вспененного пластичного материала, одна из которых формуется в последовательную линию V-образных частей, в которых лента располагается так, чтобы она крепилась_кыго ю>&|Сл)