[发明专利]高频焊接和切割设备的操作变量的控制和调节系统及方法

说明书

技术领域

本发明描述了一种高频焊接和切割设备的操作变量的控制和调节系统及方法。具体的，它包括一种允许调节高频焊接和切割设备的操作频率和压力的系统及其方法，可以根据存储在存储器中的历史数据执行自动变化以增大或减小功率，从而促进皮革、合成物和塑料层压材料的焊接和切割。

背景技术

高频(High Frequency,HF)焊接，也被称为射频焊接或介电焊接，是基于介电损耗的物理原理，通过该物理原理，非导电物质在交变电场的作用下消散能量(Jeronimo,Joice Luiz.通过射频电磁感应的焊接机模型，Joice Luiz Jeronimo.-Campinas,SP:[s.n.],2009.)。

这是因为在放置在电场影响下的材料的分子极化。已知的事实是，放置在电场作用下的双极元件将与分子场一致，使得正极面对另一分子的负端，反之亦然，朝着同一方向引导(正-负-正)[FLAWS,M.,Ed(1996)焊接手册：材料和应用.美国焊接协会]。电场频率改变了这个方向，然后分子被不定向地引导，一旦受到高频交变电场的作用，分子摩擦将产生热能消散。

在高频焊接过程中，控制和精确调节可变时间、曝光和压力可以确保焊接效率，这必须考虑待焊接的工作表面。因此，高频交变电场被施加到待焊接的工件上，在工件内部产生的热量促进电场集中点处的熔化。在这点施加足够冷却时间的压力产生永久的粘合。

执行高频焊接的设备通常具有三个阶段：电磁能量的产生源，通过限制电磁能量且具有大面积电流循环的谐振腔的屏蔽和滤波，消除辐射减小损耗，以及充电电源。该源激发用于谐振并作为电磁辐射和频率滤波器载体工作的空腔。该空腔能量通过发射器提取并放置成与工件接触。一旦从定位和控制的熔融过程进行焊接过程，就将区域冷却，使形成粘合或焊接的材料硬化，从而完成焊接过程。

现有技术描述了多种高频焊接设备。

文件PI0302603描述了一种用于射频焊接设备的谐振腔，包括三个铝平行六面体盒，一个在外部、一个在中间、一个在内部，布置成一个在另一个的内部，并且在内部放置电磁场发生元件。

文件CN2035308描述了一种谐振腔，包括由两个不同直径的铝圆柱形成的内腔，以及包括具有大直径的铝圆柱的外腔，内腔与外腔通过铆钉或螺钉互连。

文件PI0901420描述了一种用于焊接和切割的高频机器，应用于以液压气动技术开发的鞋类生产，包括左侧板和右侧板，上部具有液压缸和气压缸，其位于工作台上，用以触发活动板进行上升和下降的运动。所述机器的前部包括顶板和底板，由支撑脚固定，组件通过这些板封闭。所述机器的内部包括连接到减速器的电动马达。

文件PI0700196描述了一种具有切割相的高频切割设备、模具、以及使用所述设备和模具来进行部件冲压和切割的方法，而高频焊接设备设置有通过冲压提供部件切割的冲压机，使用模具在所述模具的冲压区域周围设置有凹槽，在该凹槽中插入通过高频焊接设备的冲压作用切割工件的钢刀片，通过消除对设备单片冲压的需要来减少生产步骤，在平衡机内切割。

文件US3413173描述了用于切割和焊接零件以制造鞋类的冲压机的改进，其中刀被装配在冲压机里。建立高频电场以响应于压力下的空气供应到活塞，使得当刀接触工件时，在刀和工件之间建立高频电场。刀在焊接位置保持一段预定的时间，最后切断高频电流，压力机按压切削刃进行内切和焊接材料。

在现有的高频焊接设备中，操作员必须根据工作材料的具体情况定义多个设备的操作变量，在进行处理时执行手动调节。也就是说，工作频率调节中的人工干预是根据经验进行的，基于操作员的尝试并且与操作员的专长有关。

然而，为了获得更稳定的结果并且确保设备的最佳操作条件，本发明的目的是提供一种控制和调节高频焊接设备的操作变量的系统，操作员通知对待焊接工作表面合适和已知的压力和频率变量，以及提供一种控制器，基于存储在存储器中的数据调节设备操作条件，避免频率调节中的人工干预，在这种情况下保持恒定。

该设备具有四边形谐振腔，与具有相同目的的设备不同，具有相同目的的设备具有球形或圆柱形谐振腔，对于控制波传播的方向产生了更大的困难，导致在腔内形成静止波，允许较少的控制和能量效率损失。相反，四边形谐振腔允许获得仅具有三极管和电容器组合的高频系统，空腔电路为应用释放更多的功率，在设备周围环境中具有较更低的能量消耗和更低的射频释放，与功率消散小于分立元件的事实相结合，提高了谐振电路的Q因子，并确保了调谐的便利性。

附图说明