Устройство для сварки давлением

 

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

«Е О11 ц11 4 В 23 К 11/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ йфкд..

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3859796/25-27 (22) 25.02.85 (46) 30,05.86. Бюл.№- 20 (72) И.Б.Петухов и В.М.Головин (53) 621.791.762.03; 621.791,76.03 (088.8) (56) Патент Англии № 1368942, кл. В 23 К 29/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 975667, кл. В 23 К 11/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 941074, кл. В 23 К 20/40, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ, содержащее сварочную головку . с приводом вертикальных перемещений и блоком его управления, ультразвуковой генератор, преобразователь ультразвуковых колебаний с подсоединенным к нему датчиком перемещения преобразователя, компаратор, бесконтактный датчик, запоминающую емкость, первый управляемый аналоговый ключ и вычитатель, при этом первый вход вычитателя связан с выходом датчика перемещения преобразователя и входом первого управляемого аналогового ключа, выход которого соединен с одной из обкладок запоминающей емкости и вторым входом вычитателя, первый выход ультразвукового генератора связан с преобразователем ультразвуковых колебаний, а второй — с третьим входом блока управления шаговым приводом, первый выход которого связан с входом ультразвукового генератора, а второй — с приводом вертикальных перемещений сварочной головки, второй вход блока управления шаговым приводом связан с выходом бесконтактного датчика, а четвертый вход соединен с выходом компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, о тл и ч а ю щ е е. с я :тем, что, с

Ф целью повышения качества сварки путем повышения точности определения момента контактирования инструмента со свариваемыми деталями, в него введены пиковый детектор, второй и третий управляемые аналоговые ключи, буферный каскад с запоминающей емкостью на входе, генератор. прямоугольных импульсов и сумматор, первый вход которого связан с выходом вычитателя, а второй вход — с выходом буферного каскада, вход которого. соединен с одной из обкладок запоминающей емкости, выходом второго и входом трепего управляемых аналоговых ключей, вторым входом пикового детектора, первый вход которого связан с выходом сумматора и первым входом компаратора, а выход пикового детектора подсоединен к входу второго аналогового ключа, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого аналогового ключа и выходом генератора прямоугольных импульсов, причем вход последнего соединен с управляющим входом третьего аналогового ключа И третьим выходом блока управления шаговым приводом.

12341

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

Целью изобретения является повышение качества сварки.

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

На фиг.1 приведена схема устройства, на фиг.2 — схема блока управления шаговым приводом; на фиг.3 диаграммы напряжений, где U сигнал внешнего запуска на первом входе блока управления, U сигнал на третьем выходе блока управления, U — выходной сигнал генератора прямоугольных импульсов, U вын выходной сигнал сумматора, U выходной сигнал компаратора, U„ „дьыходной сигнал блока управления шаговым приводом на первом выходе, сигнал второго выхода ультразвукового генератора.

15

25

Устройство для сварки давлением содержит: сварочную головку 1 (фиг. 1) с приводом 2 вертикальных перемещений, блок 3 управления шаговым приводом, 30 ультразвуковой генератор 4, преобразователь ультразвуковых колебаний 5 с подсоединенным к нему датчиком 6 перемещений, компаратор 7, бескон-. тактный датчик 8, две запоминающие емкости 9 и 10, три. управляемых аналоговых ключа 11 — 13, вычитатель

14, сумматор 15;. пиковый детектор !6, буферный каскад 17 и генератор прямоугольных импульсов 18, при этом первый вход вычитателя 14 связан с выходом .датчика 6 перемещений преобразователя 5 и входом .первого управляемого аналогового ключа 11, выход которого соединен с одной из обкладок запоминающей емкости 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 приводом, первый 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 четвертый вход — с выходом компаратора 7, на

1О 2 второй вход которого подано опорное напряжение 0, а первый вход соединен с первым входом пикового детектора 16 и выходом сумматора 15, пер-. вым входом связанного с выходом вычитателя 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 11 и выходом генератора

18 прямоугольных импульсов, входом соединенного с управляющим входом третьего аналогового ключа 13 и третьим выходом блока 3 управления шаговым 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 выходного 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 нчлю.

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

3 1234 действия каждого импульса генератора

18 прямоугольных импульсов аналоговые ключи li и 12 закрываются, а при отсутствии открываются. Длительность импульсов генератора 18 (закрытое состояние аналоговых ключей II и 12)

Э составляет порядка одной микросекунды — время, необходимое для заряда запоминающих емкостей 9 и IO. Таким образом, при отсутствии сигнала о . перемещении преобразователя 5 с датчика перемещения 6, поступающего на первый вход вычитателя 14 при коммутации аналогового ключа ll импульсами генератора 18, на выходе вычитателя

14 имеется нулевой сигнал. В момент контактирования инструмента с интегральной микросхемой в момент времени t< (фиг.3) происходит изменение выходного сигнала датчика 6 перемещения (фиг.l), которое поступает на первый вход вычитателя 14. Вычитатель 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 вычитателя 14, поскольку на втором входе сумматора 15 присутствует нулевой сигнал. Пиковый детектор !6 отслеживает изменение выходного сигнала сумматора 15 и фиксирует максимальное значение.

В течение времени t -t< (фиг.3) аналоговые ключи 11 и 12 1) открываются, при этом на выходе вычитателя 14 устанавливается нулевой40 сигнал, а на выходе буферного каскада 17 — 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 с (фиг.3) на первом входе сумматора 15 (фиг.1) присутствует нулевой сигнал, а на втором — выходной сигнал буферного каскада 17, равный 5!I выходному сигналу пикового детекто- ра 16 U в момент времени и (фиг.3).

В течение времени t -t на выходе сумматора 15 (фиг.l) имеется выходной сигнал Ui (фиг.3). В момент времени .55

t аналоговые ключи ll и 12 (фиг.l) закрываются, на выходе вычитателя )4 появляется сигнал (поскольку свароч110 4 ная головка 1 опускается и изменяется выходной сигнал датчика перемещений 6), который суммируется сумматором 15 с выходным сигналом буферного каскада 17, равным U . В момент времени и - (фиг.3) происходят ! процессы, аналогичные описанным. В момент времени tg выходной сигнал сумматора 15 (фиг.l) достигает опорного напряжения П на втором входе компаратора 7, последний вырабатывает сигнал, поступающий на четвертый вход блока управления шаговым приводом 2 который вырабатывает сигнал, поступающий с второго выхода на шаговый привод 2, который останавливает сварочную головку 1 на позиции сварки. После некоторой задержки (фиг.З), необходимой для успокоения сварочной головки I (фиг.l), на первом выходе блока 3 управления появляется сигнал, запускающий ультразвуковой генератор 4. По окончании сварки ультразвуковой генератор

4 вырабатывает сигнал конца сварки (фиг.3), который поступает с второго выхода ультразвукового генератора 4 (фиг.l) на третий вход блока 3 управления шаговым приводом 2, кото- 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 шаговый привод 2, останавливает сварочную головку l в исходном состоянии. Далее цикл повторяется.

Блок 3 управления шаговым приводом

2 (фиг.!) содержит два элемента И

19 и 20 (фиг.2), два RS-триггера 21 и 22, линию 23 задержки, генератор

24 тактовых импульсов и коммутатор

25 фаз, выход которого является вторым выходом блока 8 управления 3 (фиг.l), первый вход коммутатора 25 фаз (фиг.2) связан с выходом триггера 21 являющимся третьим выходом блока 3 управления (фиг.l), а второй вход коммутатора 25 фаз (фиг.2) с выходом генератора 24 тактовых импульсов, входом 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 вхо1234110 дом блока управления 3 (фиг.1), а второй вход элемента И 20 (фиг,2) чретьим 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 четвертым входом блока 3 управления (фиг.1) и связан с R-входом 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 генератора прямоугольных импульсов 18 и управляющий вход аналогового ключа 13 а также на первый 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 выходцой сигнал коммутатора фаз 25 с второго выхода блока 3 управления (фиг.1) воздействует на шаговый привод 2, который опускает сварочную головку 1. При поступлении сигнала с выхода компаратора 7 на четвертый вход блока 3 управления триггеры 21 (фиг.2) и 22 через элемент И 19 установятся в состояние логического "0". Уровень логического

"0" триггера 22 прекращает работу генератора тактовых импульсов 24, соответственно прекращается работа коммутатора 25 фаз, в результате шаговый привод 2 (фиг.1) останавли— вает сварочную головку 1 на позиции сварки. Уровень логического "0" триггера 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

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

5 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".

2О Сигнал логической "1" триггера 22 запускает генератор 24 тактовых импульсов, импульсы которого поступа-! ют на второй вход коммутатора 25 фаз и сварочная головка 1

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

gp управления шаговым приводом и устанавливает триггер 22 (фиг.2) через элемент И 19 в состояние логического "0", 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

40 точность определения момента контактирования инструмента со свариваемыми материалами, так как выходной сигнал вычитателя не зависит от времени начала опускания сварочной головки

45 до начала контактирования, что снижает начальную деформацию привариваемого проводника и повышает качество сварки.

1234110

Фиг. 7

1234110

ЬыхЕ и« и

Н Х

u1AIx ига (Оие.3

Составитель B.Êàòèí

Редактор М.Недолуженко Техред О.Гортвай Кор ектор А.Ференц

Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета С

С P по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. .4,5

Заказ 2935/)5 фическое предприятие, г.ужгород, у . р л.П оектная,4

Производственно-полигра и