RS62683B1 - Proces za pozicioniranje predmeta za ultrazvučno zavarivanje kao i uređaj za ultrazvučno zavarivanje - Google Patents

Description

Opis pronalaska

[0001] Ovaj pronalazak se bavi procesom za pozicioniranje predmeta za zavarivanje unutar ultrazvučne mašine za zavarivanje sa sonotrodom i nakovnjem, koji služe za izvođenje ultrazvučnih vibracija, gde je između radne površine sonotrode i kontrapovršine nakovnja postavljeno mesto za primanje predmeta za zavarivanje, gde je uz pomoć uređaja za merenje razdaljine detektovana promena definisane pozicije zavarivanja predmeta za zavarivanje na uređaju za pozicioniranje u podužnom pravcu sonotrode. Dodatno tome, ovaj pronalazak se bavi mašinom za izvođenje ultrazvučnih varova sa jednom sonotrodom koja izvodi podužne vibracije sa ultrazvučnim generatorom i nakovnjem, gde je između radne površine sonotrode i kotrapovršine nakovnja predviđeno mesto za primanje predmeta za zavarivanje, sa uređajem za pozicioniranje za određivanje pozicije zavarivanja u odnosu na radnu površinu u podužnom pravcu sonotrode, gde je za određivanje pozicije za zavarivanje uređaja za pozicioniranje predviđen merač razdaljine.

[0002] Spomenuti tipovi mašina za izvođenje ultrazvučnog zavarivanja se pogotovo upotrebljavaju kod ultrazvučnih klješta za zavarivanje za izvođenje završnih spojeva na metalnim cevima, kao na primer, kod vodova fluida na agregatima za hlađenje, pogotovo na primer kod klima uređaja illi frižidera. Ovakvi završni spojevi se izvode nakon punjenja celog sistema sa sredstvom za hlađenje, na takav način, da se armatura za punjenje koja se nalazi na jednom kraju cevi istovremeno odvaja prilikom odvajanja završnog spoja od kraja cevi.

[0003] Da bi se omogućilo tačno pozicioniranje između radne površine sonotrode i kontrapovršine nakovnja, u ovde spomenutom slučaju predmeta za zavarivanje, koji je ovde cev, je na kućištu uređaja za ultrazvučno zavarivanje predviđen uređaj za pozicioniranje u obliku limitera, u odnosu na koji cev naleže u poziciji za zavarivanje, tako da je definisana aksijalna pozicija cevi po podužnoj osi sonotrode.

[0004] Kako i radna površina sonotrode i kontrapovršina nakovnja tokom rada podležu habanju zbog relativnog pomeranja predmeta za zavarivanje, sonotrode i nakovnja, neophodno je da se pozicija za zavarivanje menja tokom protoka radnog procesa. Ovo se po pravilu dešava preko relativnog pomeranja uređaja za pozicioniranje koji je izveden kao limiter po podužnom pravcu sonotrode.

[0005] Za izvođenje ponovljivih, po parametrima jednakih varova je, shodno tome posebno neophodno, da se zavisnost veličine amplitude vibracije od pozicije vara uzima u obzir i da u datom slučaju nova pozicija ima odgovarajuću korekturu amplitude, da bi se osiguralo, da se zavarivanje uvek izvodi sa istom amplitudom vibracije nezavisno od pozicije varova predmeta za zavarivanje.

[0006] Do sada je korektura amplitude, dakle promena amplitude nakon menjanja pozicije za zavarivanje, iterativno sprovođena od strane operatora mašine, koji je nakon promene pozicije za zavarivanje proveravao pridržavanje zadatih parametara zavarivanja, koji su zadati na datom rezultatu zavarivanja, i prilikom nedozvoljenih promena podešavao amplitudu preko menjanja podešavanja na konvertoru, da bi se nakon toga na sledećem proizvedenom varu opet proveravalo, da li je sprovedena promena dovela parametre unutar zadovoljavajućih zadatih okvira. Ovo dovodi do jako velikog gubitka vremena, zato što se iz iskustva može reći da je svaki put neophodno tri ili četri puta menjati parametre zbog velikog broja sprovedenih varova tokom radnog procesa u jednoj radnoj smeni. Proces i uređaji za ultrazvučno zavarivanje po stanju tehnike su predstavljeni, na primer, u WO 2005/107994 A2 ili DE 202015 008931 U1.

[0007] Ovaj pronalazak daje sebi za zadatak, da predloži proces za pozicioniranje predmeta za zavarivanje u mašini za ultrazvučno zavarivanje, koji olakšava izvođenje promene pozicije za zavarivanje prilikom kojih kvalitet varova ostaje isti. Dodatno tome, ovaj pronalazak daje sebi za zadatak, da predstavi mašinu za izvođenje ultrazvučnog zavarivanja, koja omogućuje sprovođenje spomenutog procesa.

[0008] Za rešavanje ovog zadatka proces po ovom pronalasku je opisan u patentnom zahtevu 1.

[0009] U smislu ovog pronalaska zavisnost promene pozicije Δx u odnosu na promenu intenziteta udara sonotrode, se izvodi tako da se bazna linija amplitude sonotrode menja preko promene amplitude.

[0010] Pronalazak se oslanja na saznanje da zbog osobina materijala i geometrije sonotrode postoje različite krive amplituda za različite sonotrode, i to tako da se amplituda vibracije sonotrode u podužnom pravcu odnosno u podužnom pravcu radne površine sonotrode menja, gde amplituda na slobodnom kraju sonotrode odnosno na slobodnom kraju sonotrodi pridruženog kraja radne površine dostiže maksimum a na slobodnom kraju preko puta kraja radne površine dostiže relativni minimum. Između maksimuma i minimuma amplitude koji su zavisni od položaja, je promena amplituda definisana krivom amplitude.

[0011] Pogodno se promena vibracije sonotrode dešava preko promene podešavanja generatora, koji kontroliše konvertor.

[0012] Vremenski trenutak za izvođenje promene pozicije može biti uređen tako da zavisi od različitih parametara.

[0013] Pogodno, postoji posebno jednostavan način da se izazove promena pozicije podešavanjem definisanog broja zavarivanja. Tako može, na primer, biti zadato, da se na svakih hiljadu zavarivanja izvede promena pozicije, da bi se na kraju na podužnom pravcu sonotrode po mogućstvu postiglo jednako habanje radne površine sonotrode i/ili kontrapovršine nakovnja uz najveću moguću iskorišćenost odgovarajućih površina.

[0014] Najjednostavnija mogućnost započinjanja promene pozicije je određivanjem trenutka preko operatora mašine za ultrazvučno zavarivanje, gde ova mogućnost pogotovo ima smisla, ako se radi o jednom izvođenju zavarivanja uz pomoć iskusnog operatora.

[0015] Pojedinosti mašine za ultrazvučno zavarivanje su opisane u napomenama patentnog zahteva 5.

[0016] Po ovom pronalasku, uređaj za merenje pređenog puta je preko procesora krive povezan sa generatorom mašine za ultrazvučno zavarivanje, na takav način da se, uz pomoć procesora krive u zavisnosti od promene pozicije Δx, izvodi promena amplituda po odgovarajućoj krivi amplitude sonotrode.

[0017] Procesor krive daje mogućnost, da se u jednoj memorijskoj jedinici pri procesoru nalaze sačuvane krive amplituda specifične za sonotrodu, koje su funkcija veličine amplituda preko dužine radne površine sonotrode u podužnom pravcu sonotrode i preko kojih je moguće uporediti veličinu amplitude nakon promene pozicije na narednu poziciju za zavarivanje sa veličinom amplitude na prethodnoj poziciji, i tako na primer preko odgovarajuće promene podešavanja konvertora podesiti amplitudu na drugoj poziciji za zavarivanje prema amplitudi na prvoj poziciji za zavarivanje.

[0018] Pogodno je procesor krive postavljen u računaru, koji je prikačen na generator, koji kontroliše konvertor sonotrode za izvođenje ultrazvučnih vibracija.

[0019] U daljem tekstu će izvedba ovog pronalaska biti bliže opisana uz pomoć slika.

[0020] Slike prikazuju:

Slika 1. Izometrijska predstava klešta sa uređajem za ultrazvučno zavarivanje sa predmetom za zavarivanje koji se nalazi između radne površine sonotrode i kontrapovršine nakovnja, a na kome je uređaj za pozicioniranje;

Slika 2. Uvećan pogled sa strane na predmet za zavarivanje sa slike 1;

Slika 3. Kriva amplitude preko radne površine sonotrode sa predstavljenom razvojem amplitude u podužnom pravcu radne površine;

Slika 4. Šematski prikaz uređaja za pozicioniranje sa jedinicom za merenje daljine za definisanje pozicije zavarivanja predmeta za zavarivanje.

[0021] Slika 1 prikazuje klešta 10 za ultrazvučno zavarivanje u izometrijskoj projekciji, koja su predviđena sa uređajem 34 za ultrazvučno zavarivanje i gornjim delom 11 klešta i donjim delom 12 klešta, koji se nalaze u zajedničkom kućištu 13 klešta. Gornji deo 11 klešta sadrži sonotrodu 14 uređaja 34 za ultrazvučno zavarivanje koji se posebno vidi na slici 4, gde nije prikazano kućište 13 klješta, gde je sonotroda sa glavom 15 sonotrode postavljena preko puta nakovnja 16 uređaja 34 za ultrazvučno zavarivanje koji je postavljen na donji deo 12 klešta, na takav način, da se između radne površine 17 sonotrode 14 i suprotne površine 18 nakovnja 16 nalazi prostor 19 za primanje predmeta za zavarivanje koji je posebno prikazan na slici 2.

[0022] U slučaju prikazanog primera izvedbe nakovanj 16 je, uz pomoć uređaja za rukovanje koji ovde nije bliže prikazan, pomerljiv oko obrtne ose 16 koja se nalazi na zadnjem delu kućišta 13 klješta prema glavi 15 sonotrode 14, na takav način, da se kontrapovršina 18, koja se nalazi na nakovnju 16, može pomerati u odnosu na radnu površinu 17 sonotroda 14 koja izvodi podužne vibracije.

[0023] Kao što je prikazano na slici 2, prostor 19 za primanje predmeta za zavarivanje koji se nalazi između radne površine 17 sonotrode 14 i kontrapovršine 18 nakovnja 16, služi za primanje predmeta 20 za zavarivanje u obliku metalnih cevčica u ovom slučaju. Kao što se dalje može videti iz slike 2, gornji deo 11 klešta je predviđen sa uređajem 21 za pozicioniranje, koji je pomerljiv u svojoj relativnoj poziciji po podužnoj osi 22 sonotrode 14, na takav način, da se uređaj 21 za pozicioniranje može uvesti u mašinu do predmeta 20 za zavarivanje koji je na poziciji P1 za zavarivanje u prostoru 19 za zavarivanje, kao što je posebno prikazano na slici 4.

[0024] Kao na slici 4, koja dalje prikazuje uređaj 34 za zavarivanje klešta 10 za zavarivanje bez kućišta 13 sa slike1, uređaj 21 za pozicioniranje je predviđem sa meračem 23 daljine, koji je u ovom slučaju izveden kao element za prenošenje u obliku vezne šipkice 24, kao i preko vezne šipkice 24 potenciometar 25 koji je povezan sa pozicionim uređajem 21.

[0025] Na slici 4 je šematski prikazan ultrazvučni uređaj 34 za zavarivanje koji je privezan na procesor 27 krive sa signalnim izlazom 26 merača 23 daljine, koji je u datom slučaju povezan sa generatorom 28. Generator 28 je povezan sa računarom 29, koji omogućuje zadavanje definisanih parametara zavarivanja. Prema zadatoj snazi generatora 28 biće pokrenute ultrazvučne vibracije preko konvertora 30, koji se u završnici prenose na sonotrodu 14, odnosno njenu radnu površinu 17, preko bustera 31 koji pojačava amplitudu ultrazvučnih vibracija izazvanih komverterom 30.

[0026] U procesoru 27 krive je sačuvana kriva amplitude kao funkcija veličine amplitude preko dužine radne površine 17 sonotrode u podužnom pravcu 22 sonotrode 14.

[0027] Slika 3 prikazuje pojašnjenje izraza "kriva amplitude specifična za sonotrodu" linije amplitude preko radne površine 17 sonotrode 14, gde je naznačeno, da se između podužnog pravca 22 na radnoj površini 17 na kojoj prolazi kordinata x puta i veličine y amplitude nalazi jednoznačna funkcionalna veza, tako da se, kao što se na primer na slici 3 može videti, kordinati x1 puta, koja definiše poziciju P1 zavarivanja na radnoj površini 17, može dodeliti veličina y1 amplitude, a kordinati x2 puta, koja definiše poziciju P2 na radnoj površini 17, se može dodeliti veličina y2 amplitude. Između pozicija P1 i P2 leži promena Δx pozicije kojoj odgovara promena Δy amplitude, gde se u ovom slučaju radi o povećanju amplitude, kao što slika 3 naznačava.

[0028] Na slici 4 je šematski prikazan procesor 27 krive, i on može menjati podešavanje snage generatora 28, dakle smanjivanjem napona generatora 28 odgovarajućim umanjenjem podešavanja snage generatora 28 izaziva smanjenje amplitude vibracije konvertora 30. Ovde procesor 27 krive u zavisnosti od promene Δx pozicije, koja mu daje odgovarajući ulazni signal 32, daje izlazni signal 33 koji odgovara razlici Δy amplitude, tako da utiče na podešavanje snage generatora 28, na takav način, da se na poziciji P2 dešava odgovarajuća promena amplitude Δy, tako da se na predmet za zavarivanje koji se nalazi na poziciji P2 istom amplitudom deluje, kao što je bila na poziciji P1. Time se kompenzuje promena amplitude Δy koja odgovara promeni krive amplitude koja je specifična za sonotrodu, tako da su zavarivanja izvršena sa istom amplitudom nezavisno od pozicije P1 ili P2 zavarivanje.

[0029] Različito od šematskog prikaza na slici 4 procesor krive može funkcionalno biti integrisan u računar 29, tako da se za realizovanje uređaja za ultrazvučno zavarivanje, ulazni signal za promenu pozicije Δx tako može biti direktno uveden u računar 29 kao ulazna veličina.

Claims (6)

Patentni zahtevi

1. Proces za pozicioniranje predmeta (20) za zavarivanje u uređaju (34) za ultrazvučno zavarivanje sa sonotrodom (14) koja vrši podužne vibracije i nakovnjem (16), gde između radne površine (17) sonotrode (14) i kontrapovršine (18) nakovnja (16) postoji prostor (19) za primanje predmeta za zavarivanje, gde se uz pomoć merača rastojanja detektuje promena Δx pozicije P predmeta (20) za zavarivanje u podužnom pravcu (22) sonotrode (14) koju definiše uređaj (21) za pozicioniranje, naznačen time, da se u zavisnosti od promene Δx pozicije izvodi promena vibracija sonotrode (14), na takav način, da odgovara promeni Δy amplitude po krivi amplitude sonotrode (14).

2. Proces prema patentnom zahtevu 1, naznačen time, da se promena vibracija sonotrode (14) izaziva preko promene električnog napona generatora (28), koji kontroliše konvertor (30) sonotrode (14).

3. Proces prema patentnom zahtevu 1 ili 2, naznačen time, da se promena pozicije Δx dešava zajedno sa odgovarajućom promenom amplitude Δy u zavisnosti od definisanog broja zavarivanja.

4. Proces prema patentnom zahtevu 1 ili 2, naznačen time, da se promena pozicije Δx dešava zajedno sa promenom amplitude Δy nakon okidanja promene pozicije od strane operatera ultrazvučnog uređaja za zavarivanje.

5. Uređaj (34) za ultrazvučno zavarivanje sa sonotrodom (14) koja izvodi podužne vibracije i nakovnjem (16), gde se između radne površine (17) sonotrode (14) i kontrapovršine (18) nakovnja (16) nalazi prostor (19) za zavarivanje, sa uređajem (21) za pozicioniranje za detektovanje pozicije P zavarivanja predmeta (20) za zavarivanje preko puta radne površine (17) u podužnom pravcu (22) sonotrode (14), gde je za detekciju pozicije P za zavarivanje predviđen uređaj (21) za pozicioniranje sa meračem razdaljine (23), naznačen time, da je merač (23) razdaljine preko procesora (27) krive povezan sa generatorom (28) uređaja (34) za ultrazvučno zavarivanje, na takav način, da uz pomoć procesora (27) krive u zavisnosti od promene Δx pozicije dolazi do promene Δy amplitude koja odgovara krivi amplitude sonotrode (14).

6. Uređaj (34) za ultrazvučno zavarivanje prema patentnom zahtevu 5, naznačen time, da je procesor (27) krive izveden u računaru (29), koji je privezan na generator (28), koji kontroliše konverter (30) sonotrode (14) koji generiše ultrazvučne vibracije.