Automatycznie sterowany ultradźwiękowy generator mocy - ELEKTRONIKA - MATERIAŁY PIEZOELEKTRYCZNE - GENERATOR PIEZOELEKTRYCZNY - INSTYTUT TELE- I RADIOTECHNICZNY - SPAJANIE ULTRADŹWIĘKOWE - GENERATOR ULTRADŹWIĘKOWY - CYFROWE SPRZĘŻENIE ZWROTNE - SONOTRODA
Farnell, An Avnet Company   Przedstawicielstwo Handlowe Paweł Rutkowski   Fluke Europe B.V.  

Energetyka, Automatyka przemysłowa, Elektrotechnika

Dodaj firmę Ogłoszenia Poleć znajomemu Dodaj artykuł Newsletter RSS
strona główna ARTYKUŁY Elektronika Automatycznie sterowany ultradźwiękowy generator mocy
drukuj stronę
poleć znajomemu

Automatycznie sterowany ultradźwiękowy generator mocy

Generator przeznaczony jest do zastosowania w zgrzewarkach ultradźwiękowych oraz systemach zgrzewania/wycinania ultradźwiękowego służących do spajania i/lub wycinania materiałów z tworzyw sztucznych oraz zgrzewania metali. Technologia ta jest znacznie bardziej ekologiczna i energooszczędna oraz daje w wyniku spoiny o znacznie większej jakości niż przy dotychczas stosowanych tradycyjnych metodach spajania. Dlatego też metody ultradźwiękowego spajania/wycinania stają się coraz powszechniej stosowane.

Instytut Tele- i Radiotechniczny od lat zajmuje się opracowywaniem i wdrażaniem systemów zgrzewania ultradźwiękowego. Na rysunku 1 przedstawiono przykład zgrzewarki ultradźwiękowej, służącej do spajania materiałów z włókniny, natomiast na rysunku 2 przedstawiono system zgrzewania ultradźwiękowego do łączenia siatki z włókien szklanych z profilami kątowymi PCV [6]- produkowanych w ITR.

Przykład zgrzewarki ultradźwiękowejRys. 2. Przykład systemu zgrzewania ultradźwiękowego

Rys. 1. Przykład zgrzewarki ultradźwiękowej

 

Rys. 2. Przykład systemu zgrzewania ultradźwiękowego

Jednym z głównych elementów systemu zgrzewania ultradźwiękowego jest układ drgający składający się z przetwornika elektromechanicznego dużej mocy, falowodu – służącego do zwiększenia amplitudy drgań mechanicznych oraz narzędzia zwanego sonotrodą. Na rysunku 3 przedstawiono przykład układu drgającego z sonotrodą prostopadłościenną, na rysunku 4 układ z sonotrodą w kształcie walca.

Przykład układu drgającego z sonotrodą w kształcie prostopadłościanuRys. 4. Przykład układu drgającego z sonotrodą w kształcie walca
Rys. 3. Przykład układu drgającego z
sonotrodą w kształcie prostopadłościanu
Rys. 4. Przykład układu drgającego 
z sonotrodą w kształcie walca

Przetwornik elektromechaniczny o mocy kilku kilowatów wykonywany jest w postaci stosu przetworników z ceramiki piezoelektrycznej [1, 2]. Na rysunku 5 przedstawiono przykład przetwornika ultradźwiękowego dużej mocy.

Rys. 5. Przykład przetwornika ultradźwiękowego o mocy 3 kW

Rys. 5. Przykład przetwornika ultradźwiękowego o mocy 3 kW

 

Główne problemy z zasilaniem przetwornika w procesie zgrzewania ultradźwiękowego

Głównym problemem występującym w czasie procesu zgrzewania jest zapewnienie właściwej stabilizacji mocy dostarczanej do elementu wykonawczego-sonotrody, a co za tym idzie regulacji parametrów zasilania w czasie rzeczywistym. Charakterystyki częstotliwościowe impedancji przetwornika ultradźwiękowego podczas procesu zgrzewania ulegają ciągłym zmianom pod wpływem zmian takich wielkości, jak: siła docisku sonotrody do materiału zgrzewanego, temperatura układu drgającego oraz zmiany w samym materiale zgrzewanym.

Materiał w czasie procesu zgrzewania zaczyna płynąć, zmieniając tym samym wypadkową impedancję obciążenia, widzianą na zaciskach generatora. Podobny wpływ mają niejednorodności w materiale zgrzewanym. Na rysunku 6 przedstawiono wpływ zmiany charakterystyk częstotliwościowych impedancji przetwornika wskutek zmiany siły docisku sonotrody do materiału zgrzewanego. Zwiększenie siły docisku sonotrody powoduje zwiększenie obciążenia przetwornika, co reprezentowane jest zwiększeniem wartości rezystancji R w jego elektrycznym układzie zastępczym [1, 2] przedstawionym na rys. 7.

Rys. 6. Zmiana charakterystyk częstotliwościowych impedancji przetwornika pod wpływem zmian obciążenia
Rys. 6. Zmiana charakterystyk częstotliwościowych impedancji przetwornika pod wpływem zmian obciążenia.

Rys. 7. Elektryczny układ zastępczy przetwornika ultradźwiękowego

Rys. 7. Elektryczny układ zastępczy przetwornika ultradźwiękowego

Kolejnym problemem jest stosunkowo niewielka odległość pomiędzy częstotliwościami rezonansu równoległego i szeregowego. Niewielkie zmiany częstotliwości w tym obszarze powodują duże zmiany impedancji obciążenia generatora i skutkują dużymi zmianami mocy, co może spowodować uszkodzenie kosztownych elementów układu drgającego. Ponadto, istotnym problemem jest konieczność minimalizacji niepożądanej mocy biernej generowanej na skutek niezerowej pojemności Co. Przedstawione problemy stają się niezwykle istotne biorąc pod uwagę zakres wykorzystywanych częstotliwości i mocy w technologii zgrzewania ultradźwiękowego.


Przykładowo, dane techniczne generatora dla technologii 20 kHz są następujące:

  • Zakres częstotliwości przestrajania: 19… 21 kHz
  • Rozdzielczość przestrajania: 0,1 Hz
  • Moc dysponowana: 6 kW
  • Wartość skuteczna napięcia wyjściowego: do 3 kV
  • Wartość skuteczna prądu wyjściowego: do 3 A.

Są to stosunkowo duże poziomy amplitud i mocy w tym zakresie częstotliwości, co narzuca wysokie wymagania na stopień mocy [3] i układ sterowania generatora. Dodatkowym problemem jest tu bezwładność układu drgającego, charakteryzująca się stałą czasową wynoszącą od 1 do 3 ms.

follow us in feedly
Średnia ocena:
 
REKLAMA

Otrzymuj wiadomości z rynku elektrotechniki i informacje o nowościach produktowych bezpośrednio na swój adres e-mail.

Zapisz się
Administratorem danych osobowych jest Media Pakiet Sp. z o.o. z siedzibą w Białymstoku, adres: 15-617 Białystok ul. Nowosielska 50, @: biuro@elektroonline.pl. W Polityce Prywatności Administrator informuje o celu, okresie i podstawach prawnych przetwarzania danych osobowych, a także o prawach jakie przysługują osobom, których przetwarzane dane osobowe dotyczą, podmiotom którym Administrator może powierzyć do przetwarzania dane osobowe, oraz o zasadach zautomatyzowanego przetwarzania danych osobowych.
Komentarze (1)
Dodaj komentarz:  
Twój pseudonim: Zaloguj
Twój komentarz:
dodaj komentarz
No avatar
romek
poproszę o kontakt z nr tel 502049776 odnośnie linii do zgrzewania siatki szklanej z narożnikiem pcv
Elektronika - Konstrukcje, Technologie, Zastosowania
Elektronika - Konstrukcje, Technologie, Zastosowania
ul. Chmielna 6 m. 6, Warszawa
tel.  (+48 22) 827 38 79
$nbsp;
REKLAMA
Nasze serwisy:
elektrykapradnietyka.com
przegladelektryczny.pl
rynekelektroniki.pl
automatykairobotyka.pl
budowainfo.pl