Устройство для сварки давлением Советский патент 1988 года по МПК B23K11/04 

Изобретение оччюст ся к (--ткро- электронике-э а именно к ооорудо:ван1 ю для сборки полупроводниковьк приборов и интегральных мнкросхем„

Цель изобретения - повып-елгие поме хоустойгчивости и наде-яности работы устройства ,

На фиг о 1 приведена структу1)ная схема устройства; на фиг, 2 и 3 - Осциллограммы напряжений отдельных элементов устройства,

Устройство Д.ПЯ сварки давлет-шем содержит ультразвуковой генератор (УЗГ) 15 вькодом соединенньм с ульт

|развуковым преобразователем 2, пер- вьш .ратор 3, реверсквгтый счетчик АЗ М-разряд 1ьп1 двоичный реверсив;ный счетчик 5; и:ис}}роана.логовьм пре- образовататЕь (П/Л) 6, второй компаратор 7,, второй вход icoTOporo соединен с третьи входом устройстваJ, первый вход - с первьп) входом первого ком;Паратора 3 и выходом УЗГ 1j а выход с входом Обратный счет реверсивного счетчика 4с Вход Прямой счет

;последне1 о связан с вькодом первого кo fflapaтopa 3, а выход Заем - с входом Обратный счет Ы :разряд,ного двоичного реверсивного счетчика информационные входы которого подклю-

:чены к в ором входу устройстваS а его выходы - к входам ИДИ 6 выходом

iсоединенного с вторьш входом первого

; компаратора. J „ также первьй и

Устройство содержит второй элеьюнты 2И-НЕ 8 и 9с ждЗ Тоий мультивибратор (МВЖ) 10 вход которого подключен к первому входу угтройстваз в ;;оду Установка N-разрядного двоичного реверсивного Счетчика 5 и первому входу первого элемента 2И-НЕ 8, второй зход связан с выходом Заем реверсивного счетчи™ ка 4j, а вьс;од соединен с ;зходом Установка О реверсивного с етчив;а 4 и вторьЕУ входом второго злвнентЕ 2И-НЕ 9,, первый вход которог о подключен к вь)ходу МВЖ 10 J а выход к входу УЗГ i ,

Устройство работает сладутощим обра зон о

На протяже нии Bceii работы устройства на ег-о второй вход подается напряжение на третий ЕХОД - нулевое напряжение О Вольт о

При ± кточенин уст эойс тва оператор подает на г ерный вход устройства импульс Установка (фиг. 2 и 3) j который поступает на вход МВЖ 10 Поелад-

НИИ вырабатывает сигнал О на вре

мя запоминания t.

(фиг о 2 и 3) максимума сигнала тест-импульса. Сигнал О с выхода МВЖ 10 (фиг. 1) поступает на первый вход второго элемента 2И-НЕ 9, на его выходе на время t,, устанавливается сигнал 1 независимо от того, какой сигнал поступает на его второй вход, .

Сигнал с вывода второго элемента 2И-НЕ 9 поступает на вход УЗГ 1, Таким образом, на входе УЗГ 1 на время t

гап

присутствует сигнал 1. Этим

5

0

5

0

5

0

исключается появление на его входе сигнайа О, по которому происходит перевод УЗГ 1 в режим Сварка с увеличением мощности ультразвуковых колебаний

Илтульс Установка поступает также на первый.вход первого элемента 8, на втором входе которого присутствует сигнал 1. Поэтому на выходе появится импульс с напряжени- 5 -ем 1, которьй поступает на вход

Установка О реверсивного счетчика А и обнуляет последний.

Импульс Установка поступает так- же на вход Установка М-разрадного двоичного реверсивного сч етчика 5. При этом на всех выходах последнего появляются сигналы 1, т.ео выходной ход его будет максимальным. Этот код поступает на входы ЦАБ 6, На выходе последнего устанавливается U, величина которого должна быть выбрана больше максимума сигнала тест-импульса (фиго 2а и За), Данное требование обеспечивает то, что меняя напряжение

на вькоде ЦАП 6 (фиг, 1-) от U до нулевого, со 100%-ной вероятностью находят и величину максимума сигнала тест-импульса о

Напряжение от величины U до нулевого изменяется за время, в течение которого выходной код с выходов N-раз- рядного двоичного реверсивного счетчика 5 поменяется от максимального до нулевого, а это происходит, если на его вход Обратный счет поступа-

,N

ет 2 t

здп Мин

-число импульсов. Таким образом, определяется как t.

млн

4

где f частота следования сиг

нала тест-импульса с выхода УЗГ 1, которьй вырабатывает этот сигнал до начала процесса сварки для определе- НИИ момента контактирования сварочно31

го инструмента со свариваемыми деталями. Величина сигнала тест-импульса составляет 1-5% от величины сварочного импульса, который УЗГ 1 вырабатывает при переводе в режим Сварка, и равна 0,2-1 В.

Работа устройство во время t,, приведена для двух случаев.

В отсутствие случайной помехи (фиг. 2). Сигнал с выхода УЗГ 1 по-- ступает на первый вход второго компаратора 7 (фиг. 1). При превышении этим сигналом нулевого напряжения, которое подано, на второй вход, второ- го компаратора 7, последний находится в состоянии 1 на выходе (фиг.2б) Если же величина сигнала тест-импульса меньше нулевого напряжения, которое подано на второй вход второго компаратора 7 (фиг. 1), то последний переключается в состояние на выходе (фиг о 2б) .

Сигнал тест-импульса с выхода УЗГ 1 (фиг. 1) поступает также на первый вход первого компаратора 3 и до тех пор пока величина максимума сигнала тест-импульса , меньше величины напряжения с выхода ПАП 6, поступакщего на второй вход первого компаратора 3, на выходе последнего присутствует сигнал 1 (фиг. 2а5в).

Так как после подачи оператором импульса Установка на выходе ЦАП 6

82

(фиг. 1). Выходной код последнего уменьшается на единицу мттадшего раз ряда, а величина напряжения на выходе 5 уменьшается на величину напря - женнЯ} соотнетствую; 1,его дискретности 1ДП 6 (. Ъиг,, 2а) с Иьп1ул7)С с вькода Заем реверсивного счетчика 4 (фиг.t) поступает та1сжг на второй вход пер-

вого элемента 2И-И Е 8, на нько де которого та1сже поя&ляется импульс, по - ст паюпс 1й на вход Установка О реверсивного счетчика 4 и обнуляющий его г Данный пр-оцесс продолжается до

тех пор, пока напряжение ня выходе ЦАЛ 6 не становится меньше максимума

сигнала тест-импульса. Уч (в момент времени t , фиг„ 2а), После того, как этот процесс оканчинаетсл, напряжение5 поступающее с выхода ЦАП 6 (фиг, 1) на второй вход первого ком™ паратора 3, становится меньше максимума сигнала тест-импульса Vl (фиг о2а), поступаюиего на первьпЧ вход первого

компратора 3.

В момент времени, когда величина сигнала тест-импульса, поступающего с выхода УЗГ 1, становится больше величины напряжения на выходе ЦАП,

первьп компаратор 3 переключается из соотояния 1 на выходе в состояние О (фиг с, 2з) ,

Сигнал с вькода первого кo mapa- тора 3 (фиг о 1) поступает на вход

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Цель изобретения - повышение помехоустой швос- ти и надежности работы устройства. Устройство содержит ультразвуковой генератор (УЗГ), вырабатывающий тест- импульс в промежутках между процессами микросварки, ультразвуковой преобразователь, два компаратора, два ре- вер сивньк счетчика, цифроаналоговый преобразователь (11АП), два элемента 2И-НЕ, ждущий мультивибратор (МВЖ). При достижении максимума сигналом тест-импульса МВЖ запрещает запуск УЗГ и на выходе ЦАП устанавливается напряжение, соответствующее этому максимуму. После окончания времени запоминания МВЖ разрешает пуск УЗГ в случае наличия касания свариваемых материалов, о чем свидетельствует по- ступление импульса с выхода реверсив- s кого счетчика через элементы 2И-НЕ на вход УЗГ. 3 ил.

(фиг о 1) устанавливпется напряжение . Црямой счет реверсивногс счетчика

35 л

Ugi, , то и на второй вход первого компаратора 3 поступает напряжение и,, ,

а так как U(,n больше максимума сигнала тест-импульса, то в начальный момент времени выходе первого компаратора 3 постоянно присутствует сигнал 1 и поэтому состояние на входе Прямой счет реверсивного счетчика 4 не меняется.

Когда величина сигнала тест-импульса становится меньше нулевого напряжения, поданного на второй вход второго компаратора 7, последний переключается в состояние с О на выходе

Сигнал с выхода второго компаратора 7 поступает на вход Оборотный счет реверсивного счетчика 4 и в момент переключения второго компаратора 7 из состояния 1 на выходе в состояние О, на выходе Заем реверсивного счетчика 4 появляется импульс ,(фиг. 2г,), который поступает на вход Обратный счет N-разрядного двоичного реверсивного счетчика 5

Црямой счет реверсивногс счетчика

35 л

4 и в момент переключения первого компаратора 3 увеличивает выходной

код реверсивного счетчика 4 на единицу младшего разряда. Далее, когда

величина сигнала тест-и тульса становится меньше нулевого напряжения, второй компаратор 7 переключается из состояния с 1 в состояние с О на выходе,

Сигнал с вькода второго кo mapa- тора 7 поступает на вход Обратный счет реверсивного счетчика 4 и уменьшает его вькодной код на единицу младшего разряда. При этом выходной код реверсивного счетч11ка 4 ста

новится нулевым; на его выходе Заем не появляется имтульс, т.е состояние на выходе Заем не изменяется (фиг. 2)о Поэтому не появляется импульс и на входе ОбратньпЧ счет N-разрядного двоичного реверсивного счетчика 5 (фиг. 1)о Выходной код последнего не изменяется, поэтому не изменяется и велтп на напряжения

Уг,и

51Д

на выходе 1Ш1 6. Таким образом., на выходе ЦАП 6 по окончании времени -Jan устанавливается напряжение с точностью до дискретности ЦАП рав ное максимуму сигнала тест-импульса

(фиг. 2а),

При наличии случайной помехи (фиг, 3) сигнал тест-импульса с вы- хода УЗГ 1 поступает на первьй вход второго компаратора 7 (фиг о 1)s и если этот сигнал больше нулевого напряжения, поданного на второй вход второго ко1чпаратора 7 последний находится в состоянии 1 на вькоде, а если меньше нулевого напряжения - в состоянии о на выходе (фнгв 36), После псдачи оператором импульса Установка на выходе 1Щ1 6 () устанавливается напряжение U о

Сигнал Тест-импульса поступает на ервый вход второго компаратрра 7 и когда величина сигнала становится меньше нулевого напряжения;, второй омпаратор 7 переключается из состояния 1 на выходе в состояние О,

Сигнал с выхода второго компаратоа 7 поступает на вход Обратный счет реверсивного счетчика Див момент переключения второго компаратора 7 из состояния 1 в состояние О на Еыхрде Заем реверсивного счетчика 4 появляется имп:ульс5 который поступает на вход Обратный счет N-11азрядного двоичного реверсивного счетчика 5 При этом выходной код последнего уменьшается на единицу младшего разряда, что приводит к уменьшению величины напряжения на выходе ЦАП 6 на величину напряжения, соответствующего дискретности ЦАП 6 (фигс За).

Импульс с выхода реверсивного счетчика 4 (фиг. 1) поступает также Hci второй вход первого элемента 2И-НЕ 8 и на выходе посл ёднего по являетс5 импульс5 который, поступив на вход Установка О реверсивного счетчика 4, обнуляет его

Данньй процесс будет продолжаться до тех пор5 пока с выхода УЗГ 1 не поступает сигнал тест-импульса с помехой, максимум которого равен + У,, (фиг. За) о Величина данного сиг нала, поступающего на первьй вход первого Koi-mapaTopa 3 (фиг,, 1) в опре- деленньв момент времени t пре вьшает величин;/ напряжения, установившегося к этому моменту времени на выходе

36826

1Ш1 6 (фиг t, За) и присутстнугош его на втором входе первого KONmapaTopa 3 (фиг, 1), При этом первьй компаратор 3 в момент времени t переключается из состояния 1 в состояние О на выходе (фиг, Зв),,

Сигнал с выхода первого компаратора 3 (фиг. 1) пост ттает на вход Пря

0 мой счет реверсивного счетчика 4 и в момент времени t, увеличивает выходной код последнего на единицу младшего разряда После того, как величина сигнала тест-импульса становится

15 меньше нулевого напряжения,, второй компаратор 7 переключается из состояния с 1 на вьЕХОде в состояние О,

Сигнал с выхода второго компаратора 7 поступает на вход Обратный

20 счет, реверсивного счетчика 4 и уменьшает выходной код последнего на единицу младшего разряда. При этс;. выходной код реверсивногосчетчика 4 становится нулевьы, но на его выходе

25 Заем импульс не появляется (фиг.Зг),, поэ.тому не появляется импульс и. на входе Обратньм счет N-разрядного двоичного счетчика 5 (фиг, 1)„ Выходной код последнего не изменяется,

30 поэтому не изменяется и величина напряжения на выходе ЦДП 6

Сигнал тест-импульса с выхода УЗГ 1- продолжает поступать на первые входы первого и второго компараторов 3 и 7

-,g Так как величина напржкения, поступающего с выхода ПАП 6 на второй вход первого компаратора 3, больше максимума сигнала тест-импульса и за время прохождения сигнала тест-импулв40 са с помехой не изменяется (фиГоЗа), то до тех пор пока она в дальнейшем не становится меньше величины максимума сигнала тест-импульса V компаратор 3 (фиг, 1) будет находиться в

45 состоянии с 1 на выходе (фиг.Зв). Когда величина сигнала тест-импульса становится меньше нулевого напряжения5 поданного на второй вход второго компаратора 7 (фиг о 1), по,gQ следний переключается в состояние с О на выходе о Сигнал с его вькода поступает на вход Обратный счет реверсивного счетчика 4 и в момент переключения второго компаратора 3 g из состояния с 1 на выходе в состояние О, на выходе Заем реверсивного счетчика 4 появляется импульс (фиг. Зг),, который поступает на вход Обратный счет N-разрядного двоичного реверсивного счетчика 5 (фиг,1) Выходной код последнего уменьшается на единицу младшего разряда, а вели- чина напряжения на выходе ЦДЛ 6 уменшается на величину напряжения, соответствующего дискретности ЦАП 6 (фиг о За)

Импульс с выхода Заем реверсивного счетчика 4 (фиг 1) поступает также на второй вход первого элемента 2И-НЕ 8, на выходе также появляется ттульс (фиг. 2д). который поступает на вход Установка О реверсивного счетчика 4 (фиг 1) и обнуляет последний.

Данный процесс продолжается до тех пор, пока напряжение на выходе 1;АП б не становится меньше макси- ту- ма сигнала тест-импульса у,. (момент времени t (фиг. За), Дальнейшая работа устройства от момента времени t до окончания времени t

lOin

аналогична работе устройства от момента времени t до окончания времени t,, в первом случае

Таким образом как в первом случае так и во втором случае по окончании времени Устанавливается напряжение с точностью до дискретности 1ДАЛ 6, равное максимуму сигнала тест-импульса (фиг« 2а, За) о

После окончания времени на выходе МВЖ 10 появляется сигнал 1 (фиг о 2е, Зе)5 который поступает на первый вход второго элемента 2И-НЕ 9 (фиг о .1) и разрешает прохоткдениа на его выход импульсов при наличии их на втором входе. Работа остальных элементов устройства в промежуток времени от окончания времени t до момента касания аналогична работе этих элементов в промежутке времени от t (или t ) до окончания времени t,g(,o При этом, поскольку на выходе Заем реверсивного счетчика 4 импульсы не появляются, то они не поступают на второй вход первого элемента 2И-НЕ 8 и на второй вход второго элемента 2И-НЕ 9, а следовательно их нет на выходе элементов 2И-НЕ 8 и 9 и поэтому на вход УЗГ 1 не проходит импульс на перевод УЗГ в Сварка с увеличением мощности ультразвуковых колебаний.

В момент касания инструментом свариваемых материалов амплитуда сигнала тест-импульса падает и максимум этого сигнала становится меньше

.

,

величины и напряжения, поступающего с выхода ПАП 6 на второй вход- первого компаратора 3,

Таким образом при касании инструментом свариваемых материалов величина напряжения, поступающего на первый вход первого компаратора 3 не превьдиает величины напряжения, посту10 паю1дего на его второй вход, поэтому последний находится в состоянии с 1 на выходе (фиг. 2а, За), Когда величина тест-импульса становится меньше н-улевого напряжения, поступающего на

15 второй вход второго ко мпаратора 7 (фиг,- . 1), последний переключается из состояния с 1 на выходе в состояние с

Сигнал с выхода второго компарато20 ра 7. поступает на вход Обратньй

счет реверсивного счетчика 4 и в момент переключения на выходе Заем последнего появляется импульс, который постригает на второй вход первого

25 элемента 2И-НЕ 8 и на второй вход второго элемента 2И-НЕ 9, 10, появляется на их выходе и на входе УЗГ 1 (фиг. 2ж, Зж) и переводят последний , . в режим Сварка с увеличением мощ30 ности ультразвуковых колебаний.После окончания процесса сварки и прекращения контакта инструмента со свариваемыми материапаьш оператор подает Установка и работа устройства повторяется.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить помехоустойчивость и надежность работы устройства.

35

40

Формула изобретения

5

Устройство для сварки давпениеМу содержащее ультразвуковой генератор, соединенный с ультразвуковым преобра - зователем и с первым входом первого компаратора, выходом подключенного к входу Прямой счет реверсивного счетчика, цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к второму входу первого компаратора} мультивибратор, вход которого является первым входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости е и надежности работы устройства, в него дополнительно введены второй компаратор, два элемента 2И-НЕ, N разрядный двоичньй реверсивный счет чик, выходы которого подключены к

0

входам цифроанапогового 1треобразова- теля, информагщонные входы являются вторым входом .устройства, вход 06- ратньй счет соединен с выходом реверсивного счетчика и с первым входом первого элемента 2И-НЕ,, вход Установка с первым входом устройства и вторым входом первого элемента 2И-НЕ, а выход - с входом Установка в ноль Я)еверсивного счетчика и первым вхоtlcmoH.

дом второго элемента 2И-Н, второй вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора, а выход - с входом ультразвукового генератора, выход последнего подрслючен к первому входу второго компаратора, второй вход которого является тр-етьим входом устройства, выход соединен с входом Обратный счет реверсивного счетчика

ФиеЛ

S

Ус/пан

0US.5