CS212847B1

CS212847B1 - Connexion for control of high frequency generator

Info

Publication number: CS212847B1
Application number: CS380180A
Authority: CS
Inventors: Rudolf Havlicek; Frantisek Jares; Pavel Hroch; Miroslav Holub
Original assignee: Rudolf Havlicek; Frantisek Jares; Pavel Hroch; Miroslav Holub
Priority date: 1980-05-30
Filing date: 1980-05-30
Publication date: 1982-03-26

Description

Vynález se týká zapojení pro regulaci vysokofrekvenčního generátoru, zejména při svařování termoplastických hmot pomocí vysokofrekvenčního zařízení se dvěma i více pracovními polohami.The invention relates to a circuit for the regulation of a high-frequency generator, in particular for welding thermoplastics by means of a high-frequency device with two or more operating positions.

V současné době se jako vysokofrekvenční energie pro vysokofrekvenční svařovací lisy ke svařování termoplastických hmot používá vesměs jednostupňových samobuzených výkonových oscilátorů, ze kterých je energie pomocí vysokofrekvenčního vedení transportována k vlastním svařovacím elektrodám. Aby ohřev byl nejúčinnější, a tedy maximum vyrobené energie se dostalo během svařovací periody do svařovacího materiálu je třeba, aby vysokofrekvenční generátor byl zařízen optimálním zatěžovacím odporem. Tento odpor představuje anodový kmitavý okruh představovaný indukčností a kapacitou do kterého je pomocí induktivní, kapacitní nebo konduktivní vazby přenášena impedance, kterou představuje svařovaný materiál. Protože velikost této impedance je závislá na svařovaném výrobku to je mění se nejen s velikostí svařovací plochy, ale i s tloušťkou a druhem svařovaného materiálu, je přenosová cesta energie mezi vysokofrekvenčním generátorem a vlastní svařovací elektrodou opatřena přizpůsobovacím členem. Tento přizpůsobovací člen, představovaný zpravidla proměnným kondensátorem nebo i proměnnou indukčností, umožňuje při seřizování generátoru nastavit optimální svařovací podmínky. Avšak vlastnosti svařovaného materiálu se mění i během periody svařování, a to vlivem jednak tepelné závislosti ta tg /svařovaného materiálu a dále se změnou vzdálenosti mezi svářecími elektrodami, které se během ohřevu zatlačují do svařovaného termoplasAt present, high-frequency energy for high-frequency welding presses is used for welding thermoplastics mostly in single-stage self-excited power oscillators, from which energy is transported to the welding electrodes by means of high-frequency lines. In order for the heating to be most efficient and thus the maximum energy produced to reach the welding material during the welding period, the RF generator must be equipped with an optimum load resistance. This resistance represents an anode oscillating circuit represented by inductance and capacitance to which the impedance represented by the welded material is transferred by means of inductive, capacitive or conductive coupling. Since the magnitude of this impedance is dependent on the product to be welded, it varies not only with the size of the welding surface but also with the thickness and type of the material being welded, the energy transfer path between the RF generator and the welding electrode itself is provided with an adapter. This adapter, usually represented by a variable capacitor or even a variable inductance, makes it possible to set the optimum welding conditions when adjusting the generator. However, the properties of the welded material also change during the welding period, due to both the thermal dependence of the tg / welded material and the change in the distance between the welding electrodes, which are pressed into the welded thermoplasm during heating.

212 847 .2212 847 .2

212 «47 tiokého materiálu. i®yto změny způsobují změnu impedance mezi svařovacími elektrodami a při způeobovací Sien, který byl nastaven na určitou velikost, tloušťku a druh svařovaného materiálu může představovat optimální přizpůsobení jen v úzkém pásmu svařovsoí periody. Prakticky podle druhu, stupně vazby a nastavení přizpůsobovacího Sienu je průběh výkonu Absorbovaného materiálem během svařovací periody znázorněn některou z křivek a,b,c, naobr. 1 . Ideální přizpůsobení je na obr. 2, kde šrafo váná plocha .představuje úhmnouenergii sa svařovací Sas t_BV.. V porovnání s obr. 1 je zřejmé, že úhrnná energie během svařovací periody je pro všechny případy na obr. 1 uvedené, menší než na obr. 2. Max. energie Je určo» vána napěťovou pevností materiálu a nesmí být překročena, jinak dojde k elektrickému průrazu svařovaného materiálu.212 «47 thick material. These changes cause a change in impedance between the welding electrodes, and when the welding process has been set to a certain size, thickness, and type of material to be welded, it can only provide optimum fit in a narrow band of the welding period. Depending on the type, degree of bonding and adjustment of the matching Sien, the power output absorbed by the material during the welding period is shown by one of the curves a, b, c, fig. 1. An ideal adaptation is shown in Fig. 2, where the shaded area represents angular energy s and welding Sas t _BV . Compared to Fig. 1, it is clear that the total energy during the welding period is less than in Fig. 1. Fig. 2. Max. energy It is determined by the voltage strength of the material and must not be exceeded, otherwise there will be an electrical breakdown of the welded material.

K dosažení přenosu energie blížícímu ee Ideálnímu stavu podle obr. 2, který umožňuje zkrátit svařovací časy, a tím zvyšovat produktivitu svářecích zařízení a snižovat spotřebu elektrické energie, používá'ee automatického přestavování přizpůsobovacího členu v závislosti na svařovacích podmínkách během periody svařování. Jeou známa zapojení u nichž přizpůsobovací kondensátor je představován pomocí elektromotoru, hydraulického nebo pneumatického váloe, nebo elektromagnetu, přičemž polohu těchto akčních členů ovládá rozdílová hodnota nastavitelného etabilisováného zdroje napětí a napětí úměrného okamžitému výkonu vysokofrekvenčního generátoru. Většinou jako zdroj napětí úměrného okamžitému výkonu vysokofrekvenčního generátoru ee používá epád napětí na malém odporu zařazeném do okruhu anodového proudu vysokofrekvenčního generátoru. U známých řešení Je regulovatelným zdrojem referenčního napětí nastavitelná maximální úroveň energie, ?_max« jak je znázorněno na obr. 1 respektive obr. 2 a tedy i max. hodnoty anodového proudu vysokofrekvenčního generátoru,To achieve a power transfer approaching the ideal state of Fig. 2, which allows to reduce welding times and thereby increase welding equipment productivity and reduce power consumption, it uses an automatic adjustment of the match member depending on the welding conditions during the welding period. Wiring is known in which the matching capacitor is represented by an electric motor, a hydraulic or pneumatic cylinder, or an electromagnet, the position of these actuators being controlled by the differential value of the adjustable etabilized voltage source and the voltage proportional to the instantaneous power of the RF generator. Usually, as a source of voltage proportional to the instantaneous power of the high-frequency generator, ee uses a low-voltage voltage epidemic incorporated in the anode current circuit of the high-frequency generator. With known solutions Is the adjustable reference voltage source adjustable for maximum power level? _max ' as shown in FIGS. 1 and 2, and hence the max. value of the anode current of the RF generator,

I_{a ffiax} . Počáteční poloha akčních členů představujících přizpůsobovací člen je v některých zapojeních nastavována pomocí mechanických dorazů nebo jiným způsobem tak, aby zkrátila dobu náběhu mezi počátečním výkonem a maximálním výkonem. Většina známýoh zapojení však nastavení počáteční hodnoty výkonu neumožňuje přesně, nebo dokonce jeou nastavitelné pro jednu hodhotu svařovacích podmínek, jako například systémy mechanických dorazů. Proto počáteční poloha akční oh členů bývá více nebo méně odlišná od polohy představující maximální požadovaný výkon a regulační odezvá může být u velmi hmotných přizpůsobovacích členů dlouhá, a tán ee svařovací čas prodlužuje a účinnost zhoršuje.I _{and fiax} . The initial position of the actuators representing the adaptation member is adjusted in some wiring by mechanical stops or otherwise to reduce the rise time between the initial power and the maximum power. Most known connections, however, do not allow setting the initial power value precisely, or even adjustable, for one set of welding conditions, such as mechanical stop systems. Therefore, the initial position of the actuators tends to be more or less different from the position representing the maximum power required and the control response can be long for very massive adapters, and the welding time increases and the efficiency deteriorates.

Uvedené nevýhody odstraňuje převážnou mšrou zapojení podle vynálezu pro.regulaci vysokofrekvenčního generátoru zejména při svařování termoplastických hmot pomooí vysokofrekvenčního zařízení ee dvěma i víoe pracovními.polohami, kde mezi vysokofrekvenční generátor a svařovací elektrody je vřazen přizpůsóbovaoí člen, epojený s akčním členem a zdrojem referenčního stabilizovaného napětí, kde podstatou vynálezu je, že proměnný přizpůsobovací člen je spojen jednak s vnějším indikačním zařízením, jednak přee první vstup druhého diferenciálního zesilovače e aktivním členem, přičemž e druhým vstupem druhého diferenciálního zesilovače jsou přes kontakt klíčování spojeny potenciomotry prvního přepínače poloh zdroje referenčního Stabilizovaného napětí a k vysokofrekvenčnímu generátoru je prvním vstupem připojen:první diferenciální zesilovač,;k jehož druhému vstupu jeou připojeny potendiometvy druhého spínače poloh zdroje referenčního stabilizovaného napětí a* výstup prv3These disadvantages are eliminated by the overhead wiring of the present invention for regulating the RF generator, particularly when welding thermoplastics using a RF machine with two or more operating positions, wherein an adaptive member coupled to an actuator and a reference stabilized source is connected between the RF generator and the welding electrodes. wherein the variable matching member is coupled to both the external display device and the first input of the second differential amplifier to the active member, wherein the second input of the second differential amplifier connects the potentiometers of the first stabilized voltage source position switch via the key contact; the first input is connected to the high-frequency generator: the first differential amplifier, to the second input of which the d of the stabilized reference voltage source position switch and * the output of the first3

212 847 ního diferenciálního zesilovače je spojen s kontaktem klíčování.212 847 of the differential amplifier is coupled to the keying contact.

Hlavní výhoda zapojení podle vynálezu pro regulaci vysokofrekvenčního generátoru zejména při svařování termoplastických hmot spočívá v tom, že umožňuje použití vysokofrekvenčního generátoru běžné série výroby i pro vysokofrekvenční svařovací zařízeni se dvěma i více pracovními polohami, kde zajišťuje automatickou regulaci svařovacích podmínek.The main advantage of the invention according to the invention for the regulation of a high-frequency generator, especially in the welding of thermoplastics, is that it enables the use of a high-frequency generator of conventional production series for high-frequency welding equipment with two or more operating positions.

Příklad zapojení podle vynálezu a jeho funkce je znázorněn schematicky na připojených výkresech, kde na obr. 1 je průběh výkonu absorbovaného materiálem během svařovacího cyklu pro různé druhy svařování, na obr. 2 je průběh výkonu absorbovaného materiálem během svařovacího oyklu při ideálním přizpůsobení, na obr. 3 je schéma zapojení pro regulaci vysokofrekvenčního generátoru, na obr. 4 je průběh výkonu absorbovaného materiálem během svařovacího oyklu při použití regulace.An example of a circuit according to the invention and its function is shown schematically in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows the waveform absorbed by the material during the welding cycle for different types of welding; Fig. 3 is a circuit diagram for controlling the RF generator; Fig. 4 is a plot of the power absorbed by the material during the welding loop using the control.

Zapojení podle vynálezu je provedeno tak, že mezi vysokofrekvenčním generátorem χ na obr. 3 a svařovací elektrody, spojené koaciálnim kabelem 2, je vřazen proměnný přizpůsobovací člen χ. Proměnný přizpůsobovací člen χ je spojen jednak s vnějším indikačním zařízením X, jednak přes první vstup d druhého diferenciálního zesilovače 8 s akčním členem 6.The connection according to the invention is carried out in such a way that a variable matching member χ is inserted between the high-frequency generator χ in Fig. 3 and the welding electrodes connected by the coacial cable 2. The variable adaptation member χ is connected both to the external display device X and to the actuator 6 via the first input d of the second differential amplifier 8.

S druhým vstupem e druhého diferenciálního zesilovače 8 jsou přes kontakt 14 klíčování spojeny potenciometry 12 prvního přepínače 10 poloh zdroje χ referenčního stabilizovaného napětí. K vysokofrekvenčnímu generátoru X je svým prvním vstupem g připojen první diferenciální zesilovač χ, k jehož druhému vstupu t> jsou připojeny potenciometry 13 druhého spínače 11 poloh zdroje χ referenčního stabilizovaného napětí a výstup c, prvního diferenčního zesilovače X je spojen s kontaktem 14 klíčování.The second input e of the second differential amplifier 8 is connected via a keying contact 14 to the potentiometers 12 of the first position stabilizer 10 position switch 10. A first differential amplifier χ is connected to the high-frequency generator X by its first input g, to its second input t> the potentiometers 13 of the second stabilized reference voltage source position switch 11 and the output c of the first differential amplifier X are connected to the keying contact 14.

V praxi zajišťuje zapojení podle vynálezu automatickou regulaci vysokofrekvenčního generátoru takto»In practice, the circuit according to the invention ensures automatic regulation of the high-frequency generator as follows »

Při svařování neznámého materiálu, to jest při zavádění nového svařovacího programu vysokofrekvenčního svářecího zařízení, je třeba vycházet z nastavení prvních potenciometrů 12 do počáteční krajní polohy. Tato poloha prvních potenciometrů 12 určuje krajní polohu proměnného přizpůsobovacího členu χ, protože v klidovém stavu, to je, když vysokofrekvenční generátor X není uveden do kmitavého stavu,je na druhý vstup £ druhého diferenciálního zesilovače 8 přiváděno přes kontakt 14 klíčování a první spínač poloh 10 jednotlivých pracovních stolů maximální napětí ze zdroje χ referenčního stabilizovaného napětí. Při zaklíčování vysokofrekvenčního generátoru χ se přepne kontakt 14 klíčování tak, že spojuje výstup c prvního diferenciálního zesilovače χ s druhým vstupem o druhého diferenciálního zesilovače 8. Na výstupu o prvního diferenciálního zesilovače χ je hndnota napětí úměrná rozdílu napětí na prvním vstupu £ prvního diferenciálního zesilovače X vznikajícího spádem anodového proudu I na malém katodovém odporu vysokofrekvenčního generátoru 1 a napětí ze zdroje χ referenčního stabilizovaného napětí, které je nastavitelné druhými potenciometry 13 a přiváděné přes druhý spínač 11 poloh jednotlivých pracovníoh stolů na druhý vstup X prvního diferenciálního zesilovače χ. Druhé potenciometry 13 tedy nastavují požadovanou hodnotu anodového proudu elektronky pro jednotlivé polohy pracovních stolů. Protože první potenciometry 12 hyly nastaveny v počáteční krajní poloze a proměnný přizpůsobovací člen X také v krajní poloze, je odevzdáváný výkon P^ v čas £₀ malý, jak je znázorněno na obr.4.When welding unknown material, i.e. when introducing a new welding program of a high-frequency welding device, it is necessary to start from setting the first potentiometers 12 to the initial limit position. This position of the first potentiometers 12 determines the extreme position of the variable adjuster χ because in the idle state, i.e. when the high frequency generator X is not oscillated, the second input 8 of the second differential amplifier 8 is fed via the keying contact 14 and the first position switch 10. individual workbenches maximum voltage from the χ reference stabilized voltage source. When keying the RF generator χ, the keying contact 14 is switched to connect the output c of the first differential amplifier χ to the second input of the second differential amplifier 8. At the output of the first differential amplifier χ the voltage value is proportional to the voltage difference generated by the anode current drop I on the low cathode resistance of the high-frequency generator 1 and the voltage from the reference stabilized voltage source χ, which is adjustable by the second potentiometers 13 and fed via the second position switch 11 to the second input X of the first differential amplifier χ. Thus, the second potentiometers 13 set the desired value of the anode current of the vacuum tube for the individual workbench positions. Because the potentiometer 12 hyly set in the initial extreme position and a variable adjustment member X also in the extreme position, the power output P ^ ₀ £ of time becomes small as shown in Figure 4.

212 847212 847

Proměnný přizpůsobovací Slon 2 ee začne pohybovat ze své krajní polohy, protože na první vetup d druhého diferenciálního zesilovače 8 byla přivedena v klidovém stavu nulová hodnota napětí ze snímače polohy proměnného přizpůsobovacího členu 2· Poloha nastavení* proměnné ho přizpůsobovacího členu 2 se ustálí až po dosažení požadované velikosti proudu vysokofrekvenčního generátoru 1, který byl pro jednotlivé polohy pracovních stolů nastaven druhými potenclometry 22· Průběh změny polohy proměnného přizpůsobovacího členu 2 j· regietro ván vnějším indikačním přístrojem 2i který také ukáže konečnou hodnotu polohy proměnného přizpůsobovacího členu 2· odpovídajíoí požadovanému proudu vysokofrekvenčního generátoru J, Před dalží svařovací operací v klidovém stavu vysokofrekvenčního generátoru 1 provede se nové počáteční klidové polohy proměnného přizpůsobovacího členu 2 tak, že se přestaví první potenclometry 12 ze své krajní polohy do takové polohy, která odpovídá poloze proměnného přizpůsobovacího členu 2 v* stavu optimálního přizpůsobení k vysokofrekvenčnímu generátoru 2· ^t0 jest ůo polohy, odpovídajíoí blízké požadovanému anodovému proudu vysokofrekvenčního generátoru 1. Ke správnému přestavení slouží vnější indikační přístřoj 2* ^na kterém odečítáme hodnotu polohy proměnného přizpůsobovacího členu 2· ^terá je blízká hodnotě odpovídajíoí dosažení požadovaného anodového proudu při prvním svařování. Na druhý vstup e druhého diferenciálního zesilovače 8 je přiváděno přes klidovou polohu kontaktu 1| klíčování a první spínač 10 poloh jsdnotlivýoh pracovních stolů, napětí ze zdroje 2 referenčního stabilizovaného napětí, jehož velikost js nastavována prvními potenoiomstry 12 pro polohy jednotlivýoh pracovních stolů a odpovídá požadované poloze proměnného přizpůsobovacího členu 2 indikované vnějším indikačním příetrojem 2* ?° tomto nastavení nových počáteč nich poloh proměnného přizpůsobovacího členu 2 P^r0 jednotlivé polohy pracovních stolů je při dalším svařování počáteční hodnota anodového proudu větší a odpovídá okamžité hodnotě výkonu P2, která se blíží maximální hodnotě požadovaného výkonu P^y, a tedy i maximální požadovaně hodnotě anodového proudu vysokofrekvenčního generátoru 2 tak, jak je uvedeno na obr. 4. Při stejném svařovacím čase se dosáhne větěího efektivního tepelného výkonu mezi svařovaoími elektrodami 2 β j® možno ve srovnání s počátečním stavem svařování bez regulace nebo s počátečním nastavením proměnného přizpůsobovaoího členu 2 ⁷ jedné z krajních poloh v případě známýoh způsobů automatioké regulace, zkrátit čas svařování. Tento stav je znázorněn na obr. 4, kde vyěrafovaná plocha mezi křivkami pro čas tQ a bady P^ respektive P₂ odpovídající počátečnímu výkonu a pro čas t^ odpovídají dosažení ustáleného požadovaného maximálního výkonu , představuje efektivní zvýšení tepelného výkonu. Původní svařovací čas t je možno zkrátit na hodnotu tg, jak je na obr. 4 uvedeno. Zkrácení času t - t₂ nám určuje vyěrafovaná plooha S₂, která pochopitelně musí být rovna ploše aby byl výsledný výkon v čase svařování t₂ a počátečním výkonu P₂ stejný s výkonem se svařovacím časem * a počátečním výkonu P^ .Variable Adaptive Elephant 2 ee begins to move from its extreme position, since the first input d of the second differential amplifier 8 has been supplied with a zero voltage value from the variable adjuster 2 position sensor at rest position · Adjustment position * of variable adjuster 2 stabilizes only after reaching the desired magnitude of the RF generator 1, which has been set by the second potentiometers 22 for each position of the workbench 22 · The change of position of the variable adjuster 2 is regulated by an external display 2i which also shows the final value of the variable adjuster 2 position Before the next welding operation in the quiescent state of the RF generator 1, a new initial quiescent position of the variable adapter 2 is performed by melts first potenclometry 12 from its extreme position to a position corresponding to the position of adjustment member variable * 2 in a state of optimal adaptation to the high frequency generator is 2 · ^t0 Uo position, corresponding to an anodic current near the desired high-frequency generator 1. To correct adjustment serves external indicating instrument 2, ⁱⁿ which the value of the position of the variable adapter 2 is read, which is close to the value corresponding to the desired anode current at first welding. The second input e of the second differential amplifier 8 is supplied via the idle position of the contact 11 ' keying and first position switch 10, each of the workbench positions, the voltage from the stabilized reference voltage source 2, the magnitude of which is set by the first potenoi meters 12 for individual workbench positions and corresponds to the desired position of the variable adjuster 2 indicated by the external display 2 2 their positions variable balun member 2 P ^r0 individual positions of work tables is the next welding initial value of the anode current increased and corresponds to the instantaneous power value P2 which is approaching the maximum value of required power P ^ y, and hence the maximum desired value of the anode current of the RF generator 2 as shown in Fig. 4. At the same welding time, a higher effective heat output is achieved between the welding electrodes 2 β j®, possibly compared to the initial state of welding In the case of known automatic control methods, the welding operation can be shortened without the control or with the initial adjustment of the variable adjusting member ^{27 in} one of the extreme positions. This state is shown in FIG. 4, where vyěrafovaná area between curves for time TQ and bady P ^ P ₂ respectively corresponding to the initial output and the time t ^ correspond to the desired maximum steady power is an effective increase of the heat output. The original welding time t can be reduced to the value tg as shown in FIG. 4. The shortened time t - t ₂ is determined by the hatched area S ₂ , which of course must be equal to the area so that the resulting power at the welding time t ₂ and the initial power P _{2 are} equal to the power with welding time * and the initial power P ^.

Claims

A circuit for regulating a high-frequency generator, in particular for welding thermoplastics by means of a high-frequency device with two or more operating positions, wherein an adaptation member coupled to the actuator and the reference stabilized voltage source is connected between the high-frequency generator and the electrode welding.

212 84 'variable matching elephant (3) is connected to the external display device (5), first through the first input (d) of the second differential amplifier (β) β actuator (6), and through the second input (e) of the second differential the amplifiers (8) are connected via a keying contact (14) to the potentiometers (12) of the first switch (10) of the position of the reference voltage source (9) and to the high frequency generator (1) connected to the first input (a) to whose second input (b) the potentiometers (13) of the second position switch (11) of the reference stabilized voltage source (9) are connected, while the output (c) of the first differential amplifier (7) is connected to the keying contact (14).