Устройство контроля прочности перемычки Советский патент 1993 года по МПК B23K20/10 G01N3/08 H01L21/66 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к сборке интегральных схем.

Цель изобретения - повышения производительности контроля..

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока определения высоты перемычки; на фиг. 3 - структурная схема блока управления; на фиг. 4 - циклограмма работы устройства; на фиг. 5 - алгоритм работы микро-ЭВМ блока управления.

Устройство контроля прочности перемычки (фиг. 1) содержит станину 1, крюк 2 изолированный от станины 1, шаговый привод 3, предметный столик 4.изолированный от станины 1, механизм вертикальных перемещений 5 крюка 2 взаимодействующий с шаговым приводом 3. измерительную систему 6, закрепленную на механизме вертикальных перемещений 5 крюка 2, блок управления 7 с пусковым сигналом на первом входе, первый выход которого подключен к шаговому приводу 3, $ второй вход - к измерительной системе 6 и блок определения высоты перемычки 8, первый выход которого подключен к крюку 2, второй выход - к третьему входу блока управления 7, первый вход- ко второму входу блока управления 7, а второй вход - к предметному столику 4.

Измерительная система 6 состоит (фиг. 1) из упругой балки 9 с П-образным пазом и измерительного преобразователя ТО взаимодействующего с упругой балкой 9, в качестве которого может служить тензодатчик или индуктивный датчик, закрепленный на упругой балке 9.

XJ

Ю 00

о

00

ю

Работа устройства происходит следующим образом.

Перед началом процесса контроля оператор размещает предметный столик 4 (фиг. 1) на котором закреплен контролируемый прибор с перемычками, под крюком 2, так чтобы ось крюка 2 находилась между двумя контролируемыми перемычками, а крюк располагался параллельно контролируемой перемычки и подает пусковой сигнал на пер- вый вход блока управления 7, Блок управления 7 запускает шаговый привод 3, который взаимодействует с механизмом вертикальных перемещений 5 перемещает измери- тельную систему 6 с крюком 2 вниз. Одновременно с запуском блока управления 7 последний подает со своего второго выхода на первый вход блока определения высоты перемычки 8, сигнал, при котором блок определения высоты перемычки 8 на- чинает на своем первом выходе вырабатывать высоковольтный импульс напряжения с частотой по величине, совпадающий с частотой перемещения шагового привода 3, В момент прохождения крюка 2 мимо контро- лируемой перемычки в момент времени tn (см. фиг. 4), когда зазор между крюком 2 и перемычкой минимальный, происходит искровой разряд. Учитывая, что крюк 2 и предметный столик 4 изолированы от станины 1, при электрическом пробое зазора между крюком 2 и перемычкой, появится сигнал и на предметном столике 4, а следовательно и на втором входе блока определения высоты перемычки 8. Блок определения высоты перемычки 8 обрабатывает этот сигнал и формирует на третий вход блока управления импульс, по которому блок управления 7 продолжает коммутировать шаговый привод 3 в течении времени от момента опре- деления высоты перемычки (фиг. 4) до помента toe перемещения механизма вертикальных перемещений 5 крюка 2 на величину h вниз, которая заранее заносится в блок управления 7 при его обучении. Пере- мещение.механизма вертикальных перемещений 5 на величину h вниз подбирается необходимое для завода крюка 2 под перемычку при наладке устройства 4. Когда крюк 2 находится ниже перемычки на величину h, блок управления прекращает коммутировать шаговый привод 3, измерительное устройство; б останавливается, а оператор поворачивает предметный столик 4 на 90°, заводя крюк 2 под перемычку и подает пус- ковой сигнал на первый вход блока управления 7 (момент времени t3an фиг. 4), Блок управления 7 вновь начинает коммутировать шаговый привод 3, который, взаимодействуя с механизмом вертикальный

перемещений 5, перемещает измерительную систему 4 с крюком 2 вверх.:

В момент tK.ac касания крюком 2 контролируемой перемычки, последняя начинает воздействовать на упругую балку с П-образ- ным пазом 9 измерительной системы б, а упругая балка 9 прогибается по мере перемещения измерительной системы 6. В случае йс.пол ьзования в качестве измерительного преобразователя 10 индуктивного датчика, для определения прочности перемычки служит изменяющийся зазор между индуктивным датчиком и упругой балкой 9. Если же в качестве измерительного преобразователя 10 служит тензодатчик, закрепленный на упругой балке 9, то о прочности перемычки судят по сигналу от тензо- датчика при его деформации от изгиба упругой балки 9.

В дальнейшем сигнал от измерительного преобразователя 10 поступает на второй вход блока управления 7, где сравниваются текущие значения сигнала от измерительного преобразователя 10, при натяжении перемычки, со значением, соответствующим технологически допустимой прочности перемычки, заранее программируемой в блоке управления. В момент tK достижения прочности перемычки заданного значения блок управления 7 начинает коммутировать шаговый привод 3 в режиме при котором измерительная система б с крюком 2 перемещается вниз на величину h. В итоге крюк 2 выходит из зацепления с перемычкой, а шаговый привод 3 останавливается (момент времени Тост фиг. 4). Оператор поворачивает предметный столик 4 на 90°, выводя крюк 2 из-под перемычки и вновь подает сигнал пуск на первый вход блока управления 7, который начинает коммутировать шаговый привод 3 на перемещение измерительной системы б с крюком 2 в исходной состояние.

В случае если необходимо измерить прочность перемычки с ее разрушением, в блок управления 7 заносится заведомо большее значение прочности перемычки, чем при обрыве, при этом после обрыва перемычки измерительная система 6 пере мещается в исходное состояние без остановки для вывода крюка 2 из-под перемычки.

лок определения высоты перемычки 8 (фиг. 2) содержит источник питания 11, генератор импульсов 12, формирователь 13, транзисторный ключ 14, два конденсатора 15 и 16, пять резисторов 17, 18, 19, 20 и 21, трансформатор 22, диод 23 и компаратор 24 с опорным напряжением на втором входе, выход которого является вторым выходом

блока определения высоты перемычки 8, вход генератора импульсов 12 является первым входом блока определения высоты перемычки 8, а выход генератора импульсов 12 соединен со входом формирователя 13, выходом связанного с управляющим входом транзисторного ключа 14, выход которого заземлен, а вход подключен к началу первичной обмотки трансформатора 22, конец которого соединен с одним выводом первого резистора 17, другой вывод которого связан с выходом источника питания 11 и одной обкладкой первого конденсатора 15, другая обкладка которого заземлена, начало вторичной обмотки трансформатора 22 соединено с анодом диода 23, катод которого соединен с одной обкладкой второго конденсатора 16 и точкой соединения второго 18 и третьего 19 резистора, второй вывод которого является первым выходом блока 8 определения высоты перемычки, другая обкладка второго конденсатора 16 соединена с концом вторичной обмотки трансформатора 22 и точкой соединения второго 18 и четвертого.20 резистора, второй вывод которого заземлен, первый вход компаратора 24 заземлен через пятый резистор 21 и является вторым входом блока определения высоты перемычки 8.

Блок определения высоты перемычки 8: (фиг. 2) работает следующим образом.

По сигналу логической единицы, поступающему со второго выхода блока управления 7 (фиг. 1) на первый вход блока определения высоты перемычки 8, а значит и на вход генератора импульсов 12 (фиг. 2), последний начинает генерировать импульсы (Генератор выполнен по широко известной схеме мультивибратора-автогенератора). Выходные импульсы генератора 12 поступают на вход формирователя 13, который формирует импульсы фиски- рованной длительности (порядка 10 мкс). Импульсы с выхода формирователя 13 поступают на вход транзисторного ключа .14, который начинает периодически открываться и закрываться. В результате заряженный конденсатор 15 от источника питания 11 начинает периодически разряжаться через первичную обмотку трансформатора 22, так как вторичная обмотка трансформатора 2.2 по отношению к первичной является повышенной, то в ней индуцируется высоковольтные импульсы, которые через диод 23 заряжают конденсатор 16. Таким образом, на конденсаторе 16 присутствует импульсное высоковольтное напряжение, поступающее черезтокоограничительный резистор 19 на.первый выход блока определения высоты перемычки 8, а значит и на крюк 2 (фиг.

1). Амплитуда выходных высоковольтных импульсов может регулироваться изменением напряжения источника питания 11, а также длительностью выходных импульсов

формирователя 13, При опускании крюка 2 с помощью механизма 5 вертикальных перемещений к контролируемой перемычке прибора, укрепленного на предметном столике 4, и достижении минимального зазора

0 между крюком 2 и перемычкой прибора (перемычка связана с траверсой прибора, который в свою очередь связан с предметным столиком 4) между крюком 2 и перемычкой прибора возникает искровой разряд, так как

5 перемычка через предметный столик 4 связана с корпусом через резистор 2.1. Во избежание появления высокого напряжения на предметном столике 4, резистор 2Т выбран значительно меньше резистора 19, Напря0 жение поступает на второй вход блока опре-: деления высоты перемычки 8, а значит и на первый вход компаратора.24, его сигнал поступает на второй выход блока определения высоты перемычки 8. Сигнал со второго вы5 хода блока определения высоты перемычки 8, т.е. сигнал прохождения крюка 2 мимо перемычки прибора, поступает на третий вход блока управления 7..

Блок управления 7 (фиг. 3) выполнен на

0 базе микро-ЭВМ 27 с трехшинной архитектурой. Внешними устройствами для микро- . ЭВМ 27 являются АЦП 26, коммутатор фаз 28 и блок определения высоты перемычки 8, которые подключены к устройству ввода-вы5 вода микро-ЭВМ 27. На первый вход микро- ЭВМ 27 приходит сигнал от измерительного преобразователя 10, который предварительно усиливается усилителем 25 и преобразуется в двоичный корд АЦП 26, и служит

0 для анализа прочности характеристик контролируемой перемычки. Второй вход микро- ЭВМ является пусковым, а на третий вход поступает в микро-ЭВМ 27 информация о высоте перемычки от блока определения

5 высоты перемычки 8. Первый и второй выходы микро-ЭВМ 27 подключены к коммутатору фаз 28, который управляет работой шагового привода 3. По первому выходу микро-ЭВМ 27 на первый вход коммутатора

0 фаз 28 поступает нарастающий во времени цифровой двоичный код, который преобразованный коммутатором фаз 28 в последовательность импульсов, попеременно. поступает на обмотки шагового привода 3 и

5 вращает последний. По второму выходу микро-ЭВМ 27 на второй вход коммутатора фаз 28 поступает сигнал, определяющий порядок коммутации обмоток шагового привода 3, т.е. направление вращения последнего, а следовательно и направление

перемещения измерительной системы 6 с крюком 2 вверх или вниз.

Микро-ЭВМ 27 состоит из следующих известных функциональных элементов микропроцессора (МП) со схемой синхронизации и начальной установки постоянного запоминающего устройства устройства (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и двух программируемых перефе- рийных адаптеров (ППА), подключенных к микропроцессору МП по типичной трехшин- ной структуре, содержащей шину адреса (ША), шину данных (ШД) и шину управления (ШУ). Все эти функциональные элементы выполнены на серийно выпускаемых микросхемах: в качестве микропроцессора использована микросхема КР580ВМ 80, в качестве схемы синхронизации и начальной установки-микросхема КР580ГФ24, в качестве ПЗУ - микросхема К573РФ4, в качестве ОЗУ - микросхема КР573РУ10, в качестве ППА - микросхема КР580ВВ55. Причем порт В первой микросхемы КР580ВВ55 является первым входом микро-ЭВМ и подключен к выходу АЦП 26, разряд ПАО порта С первой микросхемы КР580ВВ55 - пусковым входом микро-ЭВМ 27, порт В второй микросхемы КР580ВВ55 - первым выходом микро-ЭВМ 27 и подключен к первому входу коммутатора фаз .28, а разряд ПАО порта С второй микросхемы КР580ВВ55 - вторым выходом микро-ЭВМ 27 и подключен ко второму входу коммутатора фаз 28.

Алгоритм работы микро-ЭВМ 27 происходит согласно циклограммы работы .устройства (фиг. 4) по алгоритму, представленному на фиг. 5.

При включении питания все выходы микро-ЭВМ 27 устанавливаются в нулевое значения. После чего на второй вход микро- ЭВМ 27 приходит сигнал логической единицы, а на первом выходе микро-ЭВМ 27 появляется возрастающий во времени на единицу цифровой двоичный код Fn (фиг, 5) (шаговый двигатель 3 опускает измерительную систему 6 вниз). Одновременно на третьем выходе микро-ЭВМ 27 появляется логическая единица, которая подается на -блок определения высоты перемычки 8, включая его. После определения высоты перемычки (на третьем входе микро-ЭВМ 27 сигнал логической единицы) микро-ЭВМ 2-7 дозированно подает на коммутатор фаз 25 двоичных кодов возрастающих от нуля до h/Д где Л- перемещение механизма вертикальных перемещений 5 при поступлении на шаговый привод 3 одного импульса, шаговый привод 3 останавливается, а на втором выходе микро-ЭВМ 27 появляется сигнал логической единицы переключающий направление коммутации коммутатора фаз 28. Оператор заводит крюк 2 под перемычку и повторно подает сигнал логической единицы на второй вход микро-ЭВМ 27. На

первом выходе микро-ЭВМ 27 вновь появляется возрастающий на единицу цифровой двоичный код (шаговый привод 3 поднимает измерительную систему вверх) и в момент, когда на первом входе микро-ЭВМ 27 появляется двоичный код, совпадающий с кодом . занесения в память микро-ЭВМ 27 (прочность перемычки достигла заданного значения Рз)на втором выходе микро-ЭВМ 27 появляется сигнал логического нуля, а на

первый выход микро-ЭВМ 27 подает h/A двоичных кодов, возрастающих от нуля (шаговый привод 3 перемещает измерительную систему 6 на расстояние h вверх), после чего шаговый двигатель останавливается, а на

втором выходе микро-ЭВМ 27 появляется сигнал логической единицы. Оператор выводит крюк 2 из-под перемычки и вновь подает сигнал логической единицы на второй вход микро-ЭВМ 27. Микро-ЭВМ 27 подает

на коммутатор фаз 28 возрастающий во времени цифровой двоичный код, который коммутирует шаговый привод 3 и шаговый привод 3 перемещает измерительную систему 6 вверх в исходное состояние.

Процесс контроля прочности следующих перемычек аналогичен описанному.

Таким образом, использование данного технического решения позволило повысить производительность контроля за счет сокращения числа операций для подвода крюка 2 под контролируемую перемучку, путем определения высоты перемычки перед заводом крюка 2 под перемычку.

40

Фор м у л а изобретения

1. Устройство контроля прочности перемычки, содержащее .станину, крюк, изолированный от станины, шаговый привод,

предметный столик, изолированный от станины, механизм вертикальных перемещений крюка, связанный-с шаговым приводом, измерительную систему, закрепленную на механизме вертикальных перемещений

крюка, и блок управления с пусковым сигналом на первом входе, первый выход которого подключен к шаговому приводу, а второй вход - к измерительной системе, отличающееся тем, что, с целью повышения

производительности контроля, в него введен блок определения высоты перемычки, первый выход которого подключен к крюку, второй выход - к третьему входу блока управления, первый вход - к второму выходу

блока управления, а второй вход - к предметному столику,

2. Устройство по п. 1,отличаю щее- с я тем, что блок определения высоты перемычки содержит источник питания, генератор импульсов, формирователь, транзисторный ключ, два конденсатора, пять резисторов, трансформатор, диод и компаратор с опорным напряжением на втором входе, выход которого является вторым выходом блока определения высоты пе- ремычки, вход генератора импульсов является первым входом блока определения высоты перемычки, а выход генератора импульсов соединен с входом формирователя, выходом связанного с управляющим входом транзисторного ключа, выход которого заземлен, а вход подключен к началу первичной обмотки трансформатора, конец

которой соединен с одним выводом первого резистора, другой вывод которого связан с выходом источника питания и одной обкладкой первого конденсатора, другая обкладка

которого заземлена, начало вторичной обмотки трансформатора соединено с анодом диода, катод которого соединен с точкой соединения второго и третьего резистора, второй вывод которого является первым выходом блока определения высоты перемычки, и одной об.кладкой второго конденсатора, другая обкладка которого соединена с концом вторичной обмотки трансформатора и точкой соединения второго и

четвертого резистора, второй вывод которого заземлен, первый вход компаратора заземлен через пятый резистор и является вторым входом блока определения высоты перемычки.

Изобретение относится к микроэлектронике. Устройство контроля прочности пере2 мычки состоит из измерительной системы (ИС) с крюком: шагового привода (ШП) с механизмом вертикальных перемещений, на котором крепится ИС, блока управления (БУ) и блока определения высоты перемычки (БОВП). После опускания I/I С с крюком на крюк подаются высоковольтные импульсы напряжения. При прохождении крюка мимо контролируемой перемычки происходит искровой разряд между крюком и контролируемой перемычкой, который служит для определения высоты перемычки с помощью БОВП. 1 з.п. ф-лы, 5 ил,

3

ь

Фаг.2

ФигЗ

фиг. fy.

0

со о со

О)

г (ч)

5

е