Установка для ультразвуковой сварки

Установка для ультразвуковой сварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к микро- : сварке, а именно к оборудоаашж для сборки и полупроводниковых приборов и интегральных схем. Цель - повьппение качества сварки путем стабилизации отрезка проволоки под инструментом для последующего оплавлений его в шар. Установка. содержит механизм вертикальньк перемещений с шаговым приводом, датчик Холла, постоянный магнит на кронштейне, преобразователь ультразвуковых колебаний (ПУК) с инструментом, зажимные губки с пьезоприводом, привод механизма перемещения ПУК и блок управления. При подъеме ПУК с инструментом от позиции второй сварки в момент, когда ПУК занимает исходное положение, определяемое с помощью датчика Холла и блока управления, подается команда на зажим проволоки губками и вертикальный подъем ПУК приводом на за данну о величину, обеспечивая тем самым образование стабильного отрезка проволоки под инструментом для последующего оплавления в шар. 1 з,п. ф-лы, 3 ил. а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 11 4 В 23 K 20/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4264003/25-27 (22) 18.06.87 46) 30.12.88. Бюл. Ф 48 (72) И.Б.Петухов, И.П.Яковлев, ВЛ.Головин и В.Н.Акимов (53) 621.791.037 (088.8) (56) Патент С1НА - 228-102, У 4.444.349, 1983.

Патент Англии N 2.100.643, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1228997, кл. В 23 К 20/!О, 1984. (54) УстАйоВКА P11 Я УЛЬ|РАЗВУКОВОЙ

СВАРКИ .57) Изобретение относится к микро; сварке, а именно к оборудованию для сборки и полупроводниковых приборов и интегральных схем. Цель — повышение качества сварки путем стабилизации отрезка проволоки под инструментом для последующего оплавления его

ÄÄSUÄÄ 1447613 А1 в шар, Установка. содержит механизм вертикальных перемещений с шаговым приводом, датчик Холла, постоянный магнит на кронштейне, преобразователь ультразвуковых колебаний (ПУК) с инструментом, зажимные губки с пье зоприводом, привод механизма перемещения ПУК и блок управления. При подьеме ПУК с инструментом от позиции второй сварки в момент, когда

ПУК занимает исходное полокение, определяемое с помощью датчика Холл--. . и блока управления, подается команда на зажим проволоки губками и вертикальный подъем ПУК приводом иа за" данную величину, обеспечивая тем саФ мым образование стабильного отрезка проволоки под инструментом для последующего оплавления в шар. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. з 1.447 питание от источника 26 на электро-магнит 16 не поступает.

После подачи команды "Пуск" в момент времени г., (фиг.3) сигнал внешнего запуска Uq« поступает на

5 первый вход блока управления 29, по команде с третьего выхода шаговый привод 4 перемещает сварочную головку 2 вниз на позицию первой сварки. В это же время по отрицательному фронту сигнала Uz в MoMeнт С< (фиг.3) на выходе формироватегя 28 (фиг.l) вырабатывается отрицательньпг сигнал 11ф (фиг.3).,длительность ко— торого меньше дли-.ельности сигнала запуска Бэ». Так как на.выхода D-триггера 25 (фиг.l) присутствует уровень "0", сигнал формирователя 28

=ерез элемент ИЛИ 21 поступает <. а ч твертый вход блока управления 29, с первого выхода которого подается напряжение на электрод разрядника

14 для оплавления выступающего конца проволоки из-под инструмента 6 в шарик. Этот же сигнал с выхо — à элемента ИЛИ 21 поступает на вход элемента задержки 22, на выходе которого сигнал Ь „ с задержкой t, <(фиг.3) посту. е., на пятый вход блока управ .ленин 29 (фиг,l), в результате чего с второго блокa управления 29 поступает напряжение на привод 12 губок l0 и 11, который, воздействуя на подвижную губку 1 1, разжимает прово35 локу. Таким образом, время „ необходимо для фиксации проволоки в губках 10 и ll на время образования шарика. В момент времени t-. (фиг.3) положительным фронтом сигнала, „ 40

11-триггер 25 (фиг.l) устанавливается в состояние "1".

B < o eH KGï -.=кта инструмента 6 выступающим из него шариком с контактной площадкой микросхемы преобразова- 45 тель 5 ультразвуковых колебаний начинает поворачиваться вокруг горизонтальной оси своей подвески, при этом Г-образный кронштейн 8, жестко ,связанный с преобразователем 5 УЗ-ко- 5О лебаний, начинает также поворачиваться, в результате чего постоянный магнит 9 удаляется т датчика Холла 7, выходной сигнал которого начинает убывать. Выходной сигнал датчика Хол- 55 ла 7 поступает на второй вход блока управления 29,по достижении определенного порогового значения, задаваемого блоком управления 29, фиксирует

613 касание и с третьего выхода блока управления 29 дает команду на остановку шагового привода 4 механизма вертикальных перемещений 3. После определенной задержки, задаваемой олоком управления 29, с его четвертого выхода на преобразователь 5

УЗ-колебаний поступает сигнал для его запуска и производства сварки.

По окончании первой сварки блок управления 29 с третьего выхода подает команду на запуск шагового привода

4 механизма 3 вертикальных перемещений, обеспечивая подъем сварочной головки 2, При подъеме сварочной головки 2 преобразователь 5 поворачивается в исходное состояние, при этом пост-янный магнит 9 приближается к датчику Холл» 7, выходной сигнал которого при это.< ггоэрастает. При достиженигг порогового значения, задаваемо;-о блоком управления 29, с его пятого выхода в момент времени С,1 на первый вход элемента ИЛИ 20 поступает сигнал S „„,, сигнализирующий о приходе преобразователя 5 УЗ-колебаний в исходное положение. Поскольку на втором входе элемента ИЛИ 20 уровень "1" (на предметный столик 15 подано опорное напряжение), то сигнал U II„<÷åðåe элемент ИЛИ 20 не проходит, По приходу сварочной головки 2 в исходное состояние блок управления

29 с третьего выхода прекращает работу шагового привода 4 механизма 3 вертикальных перемещений, Затем для образования перемычки предметный столик 15 перемещают к месту второй сварки (не показано) и по команде, постугающей на первый вход блока управле". ния 29 в момент времени tg с его третьего выхода подается команда на опускание сварочной головки 2 иа позицию второй сварки. Поскольку в момент времени t< выходной сигнал

D-триггера 25 имеет уровень "1", То сигнал формирователя 28 U y в момент времени t через элемент

ИЛИ 21 не проходит, т.е. ложной подачи команды с первого выхода блока управления 29 на образование шарика ие происходит. В момент времени когда проволока под инструментом 6 достигает вывода полупроводникового прибора иа предметном сто,"ике, он.. заземляется и начииае. разряжаться через конденсатор 19 резистор I8

14476!3 и входное сопротивление элемента

ИП11 20., чем обеспечивается удержание на некоторое Время, определяемое по< тоянной времени 20-цепи, уровня l l„ чтобы исключить прохождение н 5 сигнала с пятого Выхода блока 29 через элемент И<И 20 до фиксации момента касани11.Далее происходят фиксЯция касания и Р. »ОрЯЯ с .Варка . 110сле второй сварки с третьего выход-! бло<ка управления 29 подается команда на шаговый привод 4 для подъема сварочной голонки 2. По мере ее подъема происходит приближение постоянного .магнита 9 к датчику Холла 7, и его

,выходной сигнал увеличигается и поступает на второй вхо, блока управления 29.

< .<о :ocòiûåíèè пороговс10 знач:.— 20 н-;::: .::.Яд!BQ.åìoãλло,ом у:11авпения

29 . 1 -11идетсльствующегО Об исх <д нсм положепии преобр :эователя 5

УЗ-колебаний, В Момент Времен11 с> на пятам выходе блока управления 29, 26 я значит, на первом входе элемента

Г

111111 20 появляется си=íàë U!l„. ПЯ втором вход которого к этому моменту

i1p1IcvTc 1В < . T уровень 0 ° Таким Обpc0с -:. I ;.< Выходе элемента HJIH 20 в 30 мс. 1с!Р< Яре ме11

:анде с второго .-.;ыхода выключает-..я напряжение посту <яв11<ее ня 1" ривад 2 губок 10 и 11, В результате ".его npoисхоДИ" фиксациЯ прОВ01 ски В Губках

1Q и 11 и ее обрыв от места Втор<, 1

1101 сиг1 ал с э <1е11ен 1. "-„ :", и 20 посту ° +0

1:ет также ня Входе элемента за,е1 ( ки 23, пройдя который поcòóïàåò на

1,вход !PSTp-<1; Рсоа 24 4п.-рррр;я

В сос. -яние "1 . Упавень "l" о <кры-вает аналсговь."1 ключ 2,, »а выходе л, каторс.".О паявляр ся сиГнал U c

ЗЯДЕР:Ккаи v T Mu"..21. Та а РЯЬНОИ з«А <

Бремя срЯбатывЯния зажима проволоки губками 10 и 11, Напряжение источн .- <;g кя. питания 26 1ьэступает через о-. кры-. тый ключ 27 на электромагнит 16, ко-. торый 1гритягивает на Величину за— зара Х< якор1. 1;, образуя тем сам1":1 необходимый хвостик под инстру-lI,,,,

<ментом :.<, 11асле прихоДЯ сВарачнОЙ голов1::. 2 в исходное состояние и по-= даЧИ В л«Э,<:-:.. ВРЕМЕНИ ., СНГНаЛЯ

i запуска с< „,„, п<эступающего ня перВ ый ВХОД б л О к с! управления 2 9 . II p 0 исходит, как было описано вы1<1е, опускание сварочной голонки 2, оплавление высту .ающсго конца проволоки и подача выходного сигнала элемента

HJIH 2I через элемент задержки 22 на пятый вход блока управления 29 и

iIa R-вход RS-триггера 24, устанавливая на его выходе уровень О«, тем самым с второго выхода блока управления 29 поступает напряжение на привод 12 губок 10 и 11, производящих разжнм проволоки, а на электромагнит

16 прекращается подача напряжения от источника питания 16 через аналоговый ключ 27 и преобразсватель 5 УЗ колебаний занимает исходное положение.

Далее;,.:Кл образования перемычек повТОРЯ;-:1СЯ.

Входа ьи блока управления 29 соотВестве1ьно является: первым — параллел1но соединенные Второй вход элемент;-. 11 311 и й-.вход РЯ-триггера 33, четвертым = вход устройства 46 фор?01РО<1Я111.<1 1<1ЯРИКЯ, ВТОРЫМ вЂ” ВХОД yС11лителя 35, т-1етьи1: — R-í op, RS- Tpll!Гера 34, пя.ым — Б-вход ЕБ-триггера

34. Выхода1ли блска управления 29

< ООТВЕТСТВЕН110 ЯВЛЯК TСЯ: ПСPÂЫМ ВЫ ход У - П .;6 е торым Выход ЯI= »IJIoroBO

Гс. Клв"-:а -<4 тр =т1- чм — Выходы комму л

- <3, <а..: че i Вертым - Второй выход ".".: 0 H и::гым — Выхсд ко 11!ppG

Р л1 с< .:Ь 1<2»Д11Н ВХС< <СОТОВОГО ПОДИ

НО oilop 10 < . Иапвя кение I« <- л, а В ТО <эой связа 1 » Pûõo»

:.-. торсг:- подано Опорное напряжение

U,»<,- " .Ход 11Ч 3 . связан с выходом "с < ли 1 е< 35 < G. Prlilxo

37 = c Вхосом элеме-<.»а задержки 39

И ОДНИМ ВХОдОЬ1 ЭЛЕI:=. :r Ç 1 30, Втарай вход которс".-с. связан:.: Выходом заема

<< реверсивного сче:-<ика --,2, а выход элемента Б 30 соед1..".-"".-l с <-ВхОДом

RS тpi J" 2рВ 32, зян с В, .Дом ГенерятОра .< импульсОВ

Я-вход — с выходом элемента И 31, ..ервым Входом соединенного с перВым Выходом УЗГ 40 и S-Входом К$-триггер.1 33, Выход которого связан с первым Входом реверсивного счетчика 42

<1 перв< 1<1 Входом Ico.!1!yTaTOpa 43 <раз,. вторым входсм соединенный с Выходам гuI" ВР;1т ОРЯ 4 входоь. реверсивного счетчика 42. Выход ЕБ-триггера 34 со --:цинен с управляющим входом аналого=-01го ключа ч4, 1447613 входом связанного с источником питания 45.

Блок управления 29 работает следующим образом.

В исходном положении преобразава5 теля 5 УЗ-колебаний устанавливают опорное напряжение U „ на первом входе компаратора 38, равное выходному напряжению ФНЧ 36, на выходе компара- О тора 38 уровень "0" - сигнал исходного положения преобразователя 5

УЗ-колебаний. Величина опорного напряжения U „, выбирается меньшей U„ на величину, необходимую для точной фиксации момента контактиравания„ а сигнал с датчика Холла 7 при контактировании уменьшается. Гри поступлении на первый вход блока управления 29 импульса внешнего запуска ч;:,рез элемент И 31 RS-триггер. 32 ус ганавливается в состояние "1", разрешая тем самым работу генератора

41 импульсов ° Этот же импульс внешнегG запуска устанавливает RS-триггер 25

33 в состояние "0". Коммутатор 43 фаз может коммутировать свои выходы в последоват"льности 1-2-3- ..., в зависимости ат состояния на пергом входе коммутатора "ь3 фаз. В данном случае на г,ергои входе коммутатора

43 фаз состояние "0", поступающее выхода RS-трп гера 33, и коммутатор

43 фаз каммутируPT cBoH bt:.0@û B последсвательности t""2-3-4-1,... ..)

Этот г;е сигнал "0" РБ-триггера 33, поступая на первь:Л вход реверсивного счетчика 42, устанавливает в счетчике 42 режим суммирования, и с приходом каждого импульса с генератора

41 импульсов на второй счетный вход счетчика 42 вььходнай код реверсивного счетчика 42 увеличивается на единицу..

При поступлении с.второго входа блока управления 29 сигнала на УФШ 46 на первом выходе блока управления 29 формируется импульс для оплавленияконца проволоки. — После его оконча :.ия на пятый вход блока управления

29 поступает сигнал, переводящий

RS-триггер 34 в состояние "1" который поступает на управлявши вход аналогового ключг. 44 н открывает его, и напряжение от источника питания 45 поступает на второй выход блока управления 29. В момент контактирования сварочного инструмента 6 убывающий сигнал датчика Холла 7 †:оступает на третий вход блока управления 29 и на вход усилителя 35. Выходной сигнал усилителя 35 фильтруется НЧ 36 и поступает на вход компаратора 37, По достижении пороговоЖ го значения П,„, последний срабатывает и ега сигнал через элемента И 30 поступает íà R-вход RS-триггера 32, на выходе которого устанавливается уровень "0", который прекращает работу генератора 41 импульсов. Этот же сигнал компаратора 37 через элемент задержки 39 по" òóïàåò на вход УЗГ 40 который запускается, что вызьгвает по= явление УЗ-колебаний на его втором выходе, а значит, на четвертом вы-. ходе блока управления 29. По истечении времени, определяемого реле времени самого УЗГ 40, на его втором выходе и, соответственно, на четгертом выходе блока управления 29 .-рек-. ращается процесс возбужденп.-- УЗ-колебаний. УЗГ 40 переключается для работы во втором режиме (т.е: с другими параметрами возбуждения УЗ-колебаний и временем их продолжительности, установленными перед началом работы 1, а на первом выходе УЗГ 40 вырабатывается отрицательный импульс, устанавливающий RS-триггер 33 в состояние "1" ; RS-триггер 32 через элемент И 31 в состояние "l", разрешая тем самым работу генератора 4 1 импульсаз. Генератор 41 импугьсав начинает генерировать импульсы, которые поступают на счетньгй второй вход реверсивного счетчика 42 и второй вход коммутатора 43 фаз, при ем теперь коммутатор 43 фаз каммутнрует свои выходы в последовательности

4-3-2-1-4..., а счетчик 42 работает в режиме вычитания, с приходом каждого импульса уменьшая выходной каv на единицу.

При достижении напряжения на выходе НЧ 36 величины опорного напряжения П „ компаратора 38 последний срабатывает и его сигнал поступает на пятый выход блока управления 29.

По мере работы реверсивного счетчнка

42 код íà era выходе уменьшается до нуля, после чего на выходе Заем" счетчика 42 вырабатывается отрицательный импульс, который, поступив через элемент И 30 на R-вход RS-триггера 32, устанавливает на его выходе уровень "0, тем самым останавливая работу генератора имт-.ульсов 41, а

l 4476! 3

) 4476! 3

i g f 11

)f

2МХ +. ! !

l ф„ <

Составитель Ъ .Грибова

Редактор М.Циткина Техред И.Ходанич Корректор Г.Реиетннк

Заказ 6789/16 Тираж 922 Подписное

ВНИИП ; Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произво,:;,ственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,