Устройство для сварки давлением Советский патент 1986 года по МПК B23K11/04 

11

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к оборудованию для сборки полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Целью изобретения является повы- шение качеств.а сварки.

Поставленная цель достигается за счет повышения точности определения момента контактирования свариваемых деталей.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 - схема блока управ- ления шаговым приводом; на фиг.З - диаграммы напряжений, где У, g) - сигнал внешнего запуска на первом . входе блока управления, U g,,, - сигнал на третьем выходе блока управления. Up - выходной сигнал генератора прямоугольных импульсов, - выходной сигнал сумматора, И . - выходной сигнал компаратора, U р,- Быходной сигнал блока управления шаговым приводом на первом выходе, и,, ц - сигнал второго выхода ультразвукового генератора.

Устройство для сварки давлением содержит: сварочную головку 1 (фиг.1) с приводом 2 вертикальных перемещени блок 3 управления шаговым приводом, ультразвуковой генератор 4, преобразователь ультразвуковых колебаний 5 с подсоединенным к нему датчиком 6 перемев ений, компаратор 7, бескон-, тактный датчик 8, две запоминающие емкости 9 и 10, три. управляемых аналоговых ключа 11 - 13, вычитатель 14, сумматор 15, пиковый детектор 16 буферный каскад 17 и -генератор прямоугольных импульсов 18, при этом первый вход вычитателя 14 связан/с выхо дом датчика 6 перемещений преобразователя 5 и входом первого управляемого аналогового ключа 11, выход которого соединен с одной из обкладок запоминающей ёмкости 9 и вторым входом вычитателя 14, первый выход ультразвукового генератора 4 связан с преобразователем 5 ультразвуковых колебаний, а второй -. с третьим входом блока 3 управления шаговым при- водом, первьй выход которого связан с входом ультразвукового генератора 4, а -второй - с приводом вертикальных перемещений 2 сварочной головки 1, второй вход блока 3 управления шаговым приводом связан с выходом бесконтактного датчика 8, а четвертьш вход - с выходом компаратора 7, на

10V

второй вход которого подано опорное напряжение И , а первый вход соединен с первым входом пикового детектора 16 и выходом сумматора 15, перт вым входом связанного с выходом вычи татепя 14, а вторым - с выходом буферного каскада 17, вход которого соединен с одной из обкладок запоминающей емкости 10, выходом второго 12 и входом третьего 13 аналоговых ключей, вторым входом пикового детектора 16, выход которого соединен с входом второго аналогового ключа 12, управляющий вход которого связан с управляющим входом первого аналогового ключа Пи выходом генератора 18 прямоугольных Импульсов, входом соединенного с управляющим входом третьего аналогового ключа 13 и третьим выходом блока 3 управления . щаговым приводом.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении сварочной головки 1 (фиг.1) управляемые аналоговые ключи 11-13 открыты, при этом начальный сигнал датчика 6 перемещения, поступающий на первый вход вычитателя 14, равен сигналу на втором входе. Вычитатель 14, осуществляя операцию вычитания входных сигналов, на выходе имеет нулевой сигнал, не зависящий, например, от температурного дрейфа вьрсодного сигнала датчика перемещения 6, поступающего на первый вход вычитателя 14. Открытый аналоговый ключ 13 шунтирует запоминающую емкость 10 на землю и устанавливает пиковый детектор 16 в режим Сброс. Таким образом, выходные сигналы пикового детектора 16 и буферного каскада 17 равны НУЛЮ.

По сигналу внещнего запуска, поступающего на первьм вход блока управления шаговым приводом 3 в момент времени t (фиг.З), на втором выходе блока управления 3 (фиг.I) вырабатьшается сигнал, поступающий на шаговый привод 2, который опускает сварочную головку 1 вниз. В этот же момент времени t (фиг.З) на третьем выходе блока 3 управления (фиг.1) появляется сигнал, который закрывает аналоговый ключ 13 и запускает генератор прямоугольных импульсов ключей 11 и 12. В течение

3 1

действия каждого импульса генератора 18 прямоугольных импульсов аналоговые ключи 11 и 12 закрываются, а при отсутствии открываются. Длительность импульсов генератора 18 (закрытое состояние аналоговых ключей П и 12) составляет порядка одной микросекунды - время, необходимое для заряда запоминающих емкостей 9 и 10. Таким образом, при отсутствии сигнала о .. перемещении преобразователя 5 с датчика перемещения 6, поступающего на первый вход вычитателя 14 при коммутации аналогового ключа 11 импульсам генератора 18, на выходе вьгчитатедя 14 имеется нулевой сигнал. В момент контактирования инструмента с интегральной микросхемой в момент времени t (фиг.З) происходит изменение выходного сигнала датчика 6 переме- щения (фиг.1), которое поступает на первый вход вычитателя 14. Вычита- тель 14, осуществляя операцию вычитания с сигналом на втором входе, который равен сигналу датчика 6 перемещения до момента контактирования, имеет на выходе изменяющийся сигнал, поступающий на первый вход сумматора 15, выходной сигнал которого равен выходному сигналу вычита- теля 14, поскольку на втором входе сумматора 15 присутствует нулевой сигнал. Пиковый детектор 16 отслеживает изменение выходного сигнала сумматора 15 и фиксирует максимально значение.

В течение времени (фиг.З) аналоговые ключи 11 и 12 (фиг.1) открьшаются, при этом на выходе вычитателя I4 устанавливается нулевой О сигнал, а на выходе буферного каскада 1 7 сигнал, равный -выходному сигналу пикового детектора 16, который поступает через открытый аналоговый ключ 12 на вход буферного кас- 45 када 17. Таким образом, в момент времени t (фиг.З) на первом входе сумматора 15 (фиг.1) присутствует нулевой сигнал, а на втором - выходной сигнал буферного каскада 17, равный 50 выходному сигналу пикового детектора 16 U в момент времени tj (фиг.З). В течение времени на выходе сумматора 15 (фиг.1) имеется выходной сигнал и, (фиг.З). В момент времени .55 t4 аналоговые ключи II и 12 (фиг.1) закрываются, на выходе вычитателя 14 появляется сигнал (поскольку свароч

, ю 2о 5 ..

5

О 5 0

1 104

ная головка 1 опускается и изменяется выходной сигнал датчика перемещений 6), который суммируется сумма-тором 15 с выходным сигналом буферного каскада 17, равным U. В момент времени (фиг.З) происходят процессы, аналогичные описанным. В момент времени tj выходной сигнал сумматора 15 (фиг.1) достигает опорного напряжения U на втором входе

СЛ(

компаратора 7, последний вырабатьшает сигнал, поступающий на четвертый вход блока управления шаговым приводом 2, который вырабатьшает сигнал, поступающий с второго выхода на шаговый привод 2, которьм останавливает сварочную головку 1 на позиции сварки. После некоторой задержки -эо1Д (фиг.З), необходимой для успокоения сварочной головки 1 (фиг.1), на первом выходе блока 3 управления появляется сигнал, запускаю1дий ультразвуковой генератор 4. По окончании сварки ультразвуковой генератор 4 вырабатьшает сигнал конца сварки (фиг.З), который поступает с второго выхода ультразвукового генератора 4 (фиг.1) на третий вход блока 3 управления шаговым приводом 2, кото-i рый с второго выхода подает команду на шаговый привод 2 для подъема сварочной головки 1. По приходу в исходное состояние сварочной головки I сигнал бесконтактного датчика 8 поступает на второй вход блока 3 управления, который сигналом с второго выхода, поступающим на шаговьш привод 2, останавливает сварочную головку I в исходном состоянии. Далее цикл повторяется.

Блок 3 упрсшления шаговым приводом 2 (фиг.) содержит два элемента И 19 и 20 (фиг.2), два RS-триггера 21 и 22, линию 23 задержки, генератор

24тактовых импульсов и коммутатор

25фаз, выход которого является вторым выходом блока 8 управления 3 (фиг.1), первый вход коммутатора 25 фаз (фиг.2) связан с выходом триггера 21, являющимся третьим выходом блока 3 управления (фиг.1), а второй вход коммутатора 25 фаз (фиг.2) с выходом генератора 24 тактовых импульсов, связанного с выходом триггера 22, S - вход которого соединен с выходом элемента И 20, первый вход которого связан с S-входом триггера 21 и является первым входом блока управления 3 (фиг.1), а второй вход элемента И 20 (фиг,2) - 1ретьим входом блока 3 управления фиг.1), R-вход триггера 22 (фиг.2) связан с выходом элемента И 3 (фиг.1), первый вход элемента И 19 (фиг.2) является четвертьм входом блока 3 управления (фиг.1) и связан с R-Bходом триггера 21 (фиг.2) и входом линии 23 задержки, выход которой является первым выходом блока 3 управления (фиг.1).

Блок 3 управления шаговым приводом работает следующим образом.

Сигнал внешнего запуска, поступающий на первый вход блока 3 управления, устанавливает триггеры 21 (фиг.2) и 22 через элемент И 20 в состояние логической 1. Уровень логической 1 триггера 21 с третьего выхода блока 3 управления(фиг.1) поступает на вход генера1тора прямоугольных импульсов 18 и управляющий вход аналогового ключа 13, а также на первьй вход коммутатора 25 фаз (фиг.2), который устанавливается в режим прямого счета 1-2-3-4-1 .... Уровень логической 1 триггера 22 поступает на вход генератора 24 тактовых импульсов, который запускается и подает тактовые импульсы на второй вход коммутатора 25 фаз, в результате выходной сигнал коммутатор фаз 25 с второго выхода блока 3 управления (фиг.1) воздействует на шаговый привод 2, которьй опускает сварочную головку 1. При поступлени сигнал с выхода компаратора 7 на четвертый вход блока 3 управления триггеры 21 (фиг.2) и 22 через элемент И 19 установятся в состояние логического О. Уровень логическог о триггера 22 прекращает работу генератора тактовых импульсов 24, соответственно прекращается работа коммутатора. 25 фаз, в результате

шаговый привод 2 (фиг.1) останавливает сварочную головку 1 на позиции сварки. Уровень логического О триг- гера 21, поступающий на первый вход коммутатора 25 фаз (фиг.2), устанавливает его в режим обратного счета 4-3-2-1-4.... Линия 23 задержки, задерживая сигнал с четвертого входа

блока 3 управления (фиг.1), запускает выходным сигналом с первого выхода блока 3 управления ультразвуковой генератор 4 и производится сварка, ilo окончании сварки сигнал конца

сварки, поступающий с второго выхода ультразвукового генератора 4 на третий вход блока 3 управления, устанавливает триггер-22 (фиг.2) через элемент И 20 в состояние логической 1.

Сигнал логической 1 триггера 22 запускает генератор 24 тактовых импульсов, импульсы которого поступа- ;ют на второй вход коммута- - тора 25 фаз и сварочная головка 1

(фиг.1) с помощью шагового привода 2 поднимается вверх. По приходу в исходное состояние сварочной головки 1 сигнал бесконтактного датчика 8 поступает на второй вход блока 3

управления шаговым приводом и устанавливает триггер 22 (фиг.2) через элемент И 19 в состояние логического о, тем самым прекращается работа генератора тактовых импульсов

24, коммутатора фаз 25 и шаговый привод 2 (фиг.1) останавливает сварочную головку 1 в исходном положении .

Устройство позволяет повысить точность определения момента контактирования инструмента со свариваемыми материалами, так как выходной сигнал вьгчитателя не зависит от времени начала опускания сварочной головки до начала контактирования, что снижает начальную деформацию привариваемого проводника и повьшгает качество сварки.

(yDw«.;

fPU9,2

bbtxi Поп

У.2

фие.З