超音波溶接機の構造と原理

超音波溶接機の構造と原理

超音波溶接機は、主に次の部品で構成されています: 発電機、空気圧部品、プログラム制御部、およびトランスデューサ部品。発電機の主な機能は、電子回路を備えた50Hz電源を高周波(例えば20KHz)の高電圧電気波に変換することです。空気圧部分の主な機能は、処理中の圧力や圧力などの圧力作業要件を完了することです。プログラム制御 部分は、一貫した処理効果を達成するために、機械全体の作業プロセスを制御します。トランスデューサの部分は、発電機によって発生する高電圧の電波を機械的振動に変換し、処理面に到達するために伝達および増幅されます。

一般的に中国で広く使用されている発電機の2つのタイプがあります:1つは米国BRANSON社が使用するブリッジパワーアンプ回路であり、保護回路は位相保護を採用し、動作周波数は一般的に20KHzです。その利点は、高い電気変換効率です。欠点は、周波数調整インダクタンス調整範囲が狭く、周波数追跡性能が悪い点です。もう一つの欠点は、電力を大きくすることはできない、最大は約3KWです。もう一つは台湾の機械で、これは一般的な使用クラスBパワーアンプ、過電流保護、ブリッジフィードバックです。利点は、電力を大きくすることができる(4.2KWなど)、周波数追跡性能が良好であり、高出力の場合には15KHzの動作周波数が一般的に使用されることである。欠点は、電気変換効率が低く、15KHzの作業周波数が人間の耳に聞こえ、より大きなノイズを反映していることです。また、スイス、ドイツ、日本にも自動周波数追跡技術を使用した機械があります。その高い価格のために、それは中国では一般的ではありません。

トランスデューサ部分は、トランスデューサ(TRANSDUCER)、アンプ(二次ポール、ホーン、ブースターとも呼ばれる)、溶接ヘッド(溶接ダイ、ホーンまたはSONTRODEとも呼ばれる)の3つの部分で構成されています。

(1) トランスデューサ(TRANSDUCER):トランスデューサの役割は、電気信号を機械的振動信号に変換することです。電気信号を機械的振動信号に変換するために適用できる2つの物理的な効果があります。A: 磁歪効果。磁気歪み効果は、一般的に初期の超音波用途で使用されます。その利点は、それが大きな利用可能な電力容量を持っているということです。その欠点は、変換効率が低く、製造が困難で、大量の工業生産が困難である点です。B:圧電効果の逆効果。圧電セラミックトランスデューサは、変換効率と大量生産の利点があります。欠点は、生成される電力容量が比較的小さいということです。既存の超音波機械は、一般的に圧電セラミックトランスデューサを使用しています。圧電セラミックトランスデューサは、2つの金属の前後の負荷ブロックの間に圧電セラミックを挟み、ネジでしっかりと接続することによって作られます。標準的なトランスデューサの出力振幅は約10μmです。

(2) ブースター:ホーン自体は金属柱です。形状の設計を通じて、トランスデューサによって伝達される振幅は、一般的に使用されるABSおよびASプラスチックに必要な処理振幅が約20μmであるなどの加熱温度に相当するプラスチック部品の処理に必要なエネルギー振幅を達成するために増幅することができます。ナイロンとポリプロピレンに必要な処理振幅は約50μmです。

(3) HORN:溶接ヘッドの機能は、特定のプラスチック部品を作り、プラスチック部品の形状と加工範囲の要件を満たすことです。

トランスデューサ、ホーン、溶接ヘッドはすべて、作業用超音波周波数の波長の半分になるように設計されているので、そのサイズと形状は特別に設計する必要があります。いかなる変更も周波数および処理効果の変化を引き起こす可能性があるので、それは専門的な生産が必要です。使用する材料によって、サイズは異なります。超音波トランスデューサ、ホーン、溶接ヘッドに適した材料は、チタン合金、アルミニウム合金、合金鋼などです。超音波は約20KHzの高周波で絶えず振動するため、材料の要件は非常に高く、通常の材料が耐えられるものではありません。