SU810298A1

SU810298A1 - Plant for ultrasonic treatment

Info

Publication number: SU810298A1
Application number: SU792758468A
Authority: SU
Inventors: Игорь Викторович Петушко; Дмитрий Михайлович Дубасов; Александр Александрович Коричев; Юрий Васильевич Холопов
Original assignee: Предприятие П/Я А-3602
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1979-04-26
Publication date: 1981-03-07

Description

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ(54) INSTALLATION FOR ULTRASONIC TREATMENT

ленный между двум основными пакетами 4.between two main packages 4.

Недостатком такой установки вл етс низкий КПД, обусловленный невозможностью обеспечени высокой точности автоматического регулировани . Это св зано с искажением формы сигнала обратной св зи , завнс щей от точности расположени донолнительного магнитострикционного пакета , служащего дл компенсации вли ни электромагннтного пол , наведенного от основного пакета. Кроме того, наблюдаютс снижение акустической мощности преобразовател за счет уменьшени площади основного пакета н малоэффективна работа акустической снстемы после установки дополнительного пакета из-за расхода мощности на получение сигнала обратной св зи.The disadvantage of this setup is low efficiency, due to the inability to ensure high accuracy of automatic control. This is due to the distortion of the feedback waveform, which is dependent on the accuracy of the location of the additional magnetostrictive packet, which is used to compensate for the effects of the electromagnetic field induced from the main packet. In addition, a decrease in the acoustic power of the transducer is observed due to a decrease in the area of the main packet and the operation of the acoustic system after the installation of the additional packet is ineffective due to the power consumption for receiving the feedback signal.

Низка точность работы спстемы, а иногда и полный срыв ее работы, обусловленные искажением формы сигнала обратной св зи, привод т к нестабильности параметров технологического процесса, что снижает качество обработки. На качество обработки отрицательно вли ют резонансные свойства дополнительного магнитострикционного пакета, в больщинстве случаев отличающиес от свойств акзстической системы (несоответствие амилит ды и фазы механических колебаний акустической системы и сигиала обратной св зи).The low accuracy of the work of the system, and sometimes the complete disruption of its work, due to the distortion of the feedback signal waveform, leads to instability of the process parameters, which reduces the quality of processing. The quality of processing is adversely affected by the resonant properties of the additional magnetostriction package, which in most cases differs from the properties of the acoustic system (the disparity between the amilite and the phase of the mechanical oscillations of the acoustic system and feedback feedback).

Цель изобретени - повышение КПД установки и качества обработки.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the installation and the quality of processing.

Дл этого датчик обратной св зи выполнен в виде двух обмоток, расположенных на накладке свободного конца магнитострикционного цреобразовател , при этом обе обмотки имеют одинаковое количество витков и включены встречно между собой. Дл увеличени мощности сигнала обратной св зи одна из обмоток расположена посередине накладки, а втора состоит из двух секций с одинаковым количеством БИТКОВ, причем эти секции включены последовательно н согласно между собой и расположены по обе стороны от первой обмотки на максимальном от нее рассто нии. На фиг. 1 изображена принципиальна схема установки; на фиг. 2 - схема распределени механических амплитуд колебаний накладки магнитострикционного преобразовател и магнитного потока его иакета. Установка содержит ультразвуковой генератор / с блоком управлени 2. К выходу генератора / подключена акустическа система 3, имеюща обмотки 4 н 5 на магнитострикционном преобразователе 6, волновод 7 и инструмент 8. Обмотки 4 и 5 включены встречно между собой и расположены на накладке 9 магнитострикционного преобразовател 6. Причем обмотка 4 находитс посередине накладки 9, а обмотка 5 состоит из двух секций с одинаковым количеством витков. Эти секции включеныFor this purpose, the feedback sensor is made in the form of two windings located on the lining of the free end of a magnetostrictive re-converter, with both windings having the same number of turns and included opposite to each other. To increase the power of the feedback signal, one of the windings is located in the middle of the patch, and the second consists of two sections with the same number of BITKOV, and these sections are connected in series according to each other and are located on both sides of the first winding at the maximum distance from it. FIG. 1 is a schematic diagram of the installation; in fig. 2 is a diagram of the distribution of the mechanical amplitudes of oscillations of the pad of the magnetostrictive converter and the magnetic flux of its case. The installation contains an ultrasonic generator / with a control unit 2. To the output of the generator / acoustic system 3 is connected, having windings 4 and 5 on the magnetostrictive transducer 6, waveguide 7 and instrument 8. Windings 4 and 5 are connected opposite each other and are located on the cover 9 of the magnetostrictive transducer 6. Moreover, the winding 4 is in the middle of the lining 9, and the winding 5 consists of two sections with the same number of turns. These sections are included

последовательно и согласно между собой и расположены на максимальном рассто нии от обмотки 4 по обе ее стороны. Преобразователь 6 имеет стержни W.consistently and according to each other and located at a maximum distance from the winding 4 on both its sides. Converter 6 has rods W.

Установка работает следующим образом .The installation works as follows.

При включении ультразвукового генератора / электрический сигнал ультразвуковой частоты преобразуетс в механическиеWhen you turn on the ultrasonic generator / electrical signal, the ultrasonic frequency is converted into mechanical

колебани магиитострикционным преобразователем 6. Полученные колебани от пакета магнитострикционного преобразовател 6 посредством волновода 7 и инструмента 8 передаютс в зону обработки. Вс акустическа система 3, состо ща из пакета магнитострикционного преобразовател 6, волновода 7 п инструмента 8, имеет резонансный характер и на частоте механического резонанса имеет наибольший КПДoscillations of the magnetostrictive transducer 6. The obtained oscillations from the package of the magnetostrictive transducer 6 are transmitted through the waveguide 7 and the tool 8 to the treatment zone. The entire acoustic system 3, consisting of a package of a magnetostrictive transducer 6, a waveguide 7n of an instrument 8, has a resonant character and at the frequency of mechanical resonance has the greatest efficiency

преобразовани электрических колебаний в механические.converting electrical oscillations into mechanical ones.

В течение технологического процесса частота механического резонанса акустической системы 3 мен етс вследствие дейстВИЯ различных дестабилизирующих факторов , таких, как повыщение температуры, износ инструмента, изменение реакции технологической нагрузки и т. д., что ведет к снижению КПД установки и дестабилизации параметров технологического процесса. В обмотках 4 и 5, расположенных на накладке 9 свободного конца магнитострикциоиного преобразовател 6, наводитс ЭДС ЕЭ, обусловленна наличием магнитногоDuring the process, the frequency of the mechanical resonance of the acoustic system 3 varies due to the effect of various destabilizing factors, such as temperature increase, tool wear, a change in process load response, etc., which leads to a decrease in plant efficiency and destabilization of the process parameters. In windings 4 and 5, located on the lining 9 of the free end of the magnetostrictive transducer 6, EMF EE is induced, due to the presence of magnetic

потока Фэ в сердечнике преобразовател , от сигнала ультразвукового генератора 1, ЭДС Ер потока рассеивани Фр, св занного с магнитным потоком Фэ ЭДС ЕМ обусловленна обратным магнитострикционным эфф ,ектом.the flux Fe in the converter core, from the signal of the ultrasonic generator 1, EMF Ep of the diffusion flux Fr associated with the magnetic flux Fe EMF EM due to the reverse magnetostrictive effect, ect.

Так как обмотки имеют одинаковое количество витков, ЭДС, наведенные в них от потока Фэ, равны по величине и при встречном включении обмоток взаимно уничтожаютс . Потоки Фр, навод щие ЭДС Е„ в обмотках 4 и 5, имеют противоположные направлени и практически равны нулю при симметричном расположении обмоток иа перемычке накладки.Since the windings have the same number of turns, the EMF induced in them from the Fe flow is equal in magnitude and when the windings turn on each other are mutually destroyed. The fluxes Fr, leading to the EMF E "in windings 4 and 5, have opposite directions and are practically zero with a symmetrical arrangement of the windings and jumper lining.

ЭДС, обусловленные обратным магнитострикционным эффектом, противоположны по фазе при встречном включении обмоток, но различны по величине, так как величина деформации неравномерна в продольномThe EMF caused by the reverse magnetostrictive effect is opposite in phase when the windings are turned on counter, but differ in magnitude, since the magnitude of the deformation is uneven in the longitudinal

сечении перемычки (фиг. 2) из-за различий в магнитострикционных свойствах, геометрии перемычки и стержней и технологии их сборки.the cross section of the jumper (Fig. 2) due to differences in magnetostrictive properties, the geometry of the jumper and rods and the technology of their assembly.

Сигнал обратной св зи, получаемый какFeedback signal received as

разность двух сигналов, имеющих частоту механических колебаний акустической системы и пропорциональных амплитуде ее механических колебаний, также пропорционален амплитуде механических колебанийthe difference of two signals having a frequency of mechanical oscillations of an acoustic system and proportional to the amplitude of its mechanical oscillations is also proportional to the amplitude of mechanical oscillations

акустической системы и имеет ту же частоту . Этот сигнал подаетс на вход блока управлени 2 ультразвуковым генератором /. Установка имеет высокий КПД, если частота ультразвукового генератора близка к частоте механического резонанса акустической системы.speaker system and has the same frequency. This signal is fed to the input of the control unit 2 by an ultrasonic generator. The installation has a high efficiency if the frequency of the ultrasonic generator is close to the frequency of the mechanical resonance of the acoustic system.

Сигнал обратной св зи имеет частоту, равную частоте механического резонанса акустической системы, и воздействует на ультразвуковой генератор / с номощью блока управлени 2, имеющего блок автоматической подстройки частоты (БАПЧ), чтобы частота генератора была равна частоте механического резонанса акустической снстемы 3. В качестве БАПЧ может быть использован , например, фазовращатель, формирователь пр моугольных импульсов и т. д., если автоматическа подстройка частоты осуществл етс путем синхронизации ультразвукового генератора, или преобразователь частоты (фазы) в напр жение, если подстройка частоты осуществл етс по принципу фазовой автоподстройки.The feedback signal has a frequency equal to the frequency of the mechanical resonance of the acoustic system and acts on the ultrasonic generator / with the power of the control unit 2, which has an automatic frequency control unit (BAPCH) so that the frequency of the generator is equal to the frequency of the mechanical resonance of the acoustic system 3. for example, a phase shifter, a square pulse shaper, etc. can be used, if the automatic frequency control is performed by synchronizing the ultrasonic generator, and whether the frequency converter (phase) to the voltage, if the frequency control is carried out on the principle of phase-locked loop.

В блоке управлени 2 имеетс также блок автоматической рег лировки амплитуды (БАРА), служащий дл автоматического регулировани амплитуды механических колебаний преобразовател (как одного из главных параметров технологического процесса ) в зависимости от изменени амплитуды сигнала обратной св зи. Этот блок работает так, что, например, при уменьшении амплитуды механических колебаний инструмента сигнал с него увеличивает выходную мощность с генератора, воздейству на последний либо по цепи питани , либо по цепи возбуждени .The control unit 2 also has an automatic amplitude adjustment (BARA) unit, which is used to automatically adjust the amplitude of the mechanical oscillations of the transducer (as one of the main parameters of the technological process) depending on the change in the amplitude of the feedback signal. This unit operates in such a way that, for example, when the amplitude of the mechanical oscillations of the instrument decreases, the signal from it increases the output power from the generator, acting on the latter either on the supply circuit or on the excitation circuit.

Таким образом, блок управлени 2 ультразвукового генератора / осуществл ет подстройку генератора как по частоте, так н по амплитуде механических колебаний в зависимости от частоты и амплитуды сигнала акустической обратной св зи, получаемого с обмоток 4 н 5 и пропорционального механическим колебани м акустической системы .Thus, the control unit 2 of the ultrasonic generator / performs the adjustment of the generator both in frequency and in amplitude of mechanical oscillations depending on the frequency and amplitude of the acoustic feedback signal received from windings 4 and 5 and proportional to the mechanical oscillations of the acoustic system.

Предлагаема установка обеспечивает высокий КПД за счет повыщени точности автоматического регулировани , определ емого пропорциональностью параметров сигнала обратной св зи механическим параметрам акустической системы, повыщает качество обработки путем повыщени точности и надежности работы системы автоматического регулировани , определ емого пропорциональностью параметров сигнала обратной св зи механическим параметрам акустической системы, вл ющимис параметрами технологического процесса. При этом расщир етс область применени установки в результате увеличени свободного рабочего пространства около инструмента , а также возможности смены инструмента без дополнительной настройки установки . Кроме того, уменьщаютс затраты, св занные с изготовлением установки и настройкой датчика обратной св зи.The proposed installation provides high efficiency by increasing the accuracy of automatic control, determined by the proportionality of the feedback signal parameters to the mechanical parameters of the speaker system, enhances the quality of processing by increasing the accuracy and reliability of the automatic control system, determined by the proportionality of the feedback signal parameters to the mechanical parameters of the speaker system , Which are the parameters of the technological process. At the same time, the installation area is extended as a result of an increase in the free working space around the tool, as well as the possibility of changing the tool without additional setting of the installation. In addition, the costs associated with manufacturing the installation and adjusting the feedback sensor are reduced.

Claims

1. Installation for ultrasonic treatment, including an ultrasonic generator with an acoustic system at the output, containing a magnetostrictive transducer with a feedback sensor, connected through a control unit to a generator, characterized in that

increasing the efficiency and quality of processing, the feedback sensor is made in the form of two windings located on the lining of the free end of the magnetostrictive converter, while both windings have

the same number of turns and included counter to each other.

2. Installation under item 1, characterized in that, in order to increase the power of the feedback signal, one of the windings

The feedback sensor is located in the middle of the patch, and the second consists of two sections with the same number of turns, and these sections are connected in series and in accordance with each other and are located on either side of the first winding at the maximum distance from it.

Sources of information taken into account in the examination:

1. USSR author's certificate N ° 518238, cl. B 06 B 1/00, 1973.

2. Keller, O. K., et al. Ultrasonic cleaning. - L., Mashchinostroenie, 1977, p. 180.

3. USSR author's certificate No. 483148, cl. B 06 B 1/02, 1970.

4. Gerschgal D.A.N. Friedman V.M. Ultrasonic Equipment. - M., Energie, 1967, p. 146.