Устройство для ультразвуковой микросварки

Устройство для ультразвуковой микросварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

« >733924 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.10.77 (21) 2535588/25-27 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано150580. Бюллетень ¹18

Дата опубликования описания 150580 (51)М. Кл.

В 23 К 19/04

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК621. 791. .763.16.03? (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И. Колешко и В.Я. Сунка (71) Заявитель

Институт электроники AH Белорусской CCP (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ MHKPOCBAPKH

Изобретение относится к ультразвуковой обработке материалов и может найти применение при сборке интегральных схем.

Известно устройство для ультразву- 5 ковой микросварки, позволяющее производить приварку проволоки на кремний (11.

Однако это устройство обладает низкой полосой пропускания действу- 10 ющих механических колебаний в зоне микросварки, что снижает качество сварки

Наиболее близким к предлагаемому 15 по технической сущности является устройство для ультразвуковой пыкросварки, содержащее эле ктрически соединенныв задающий генератор, предусилитель, усилитель, электроаку- gp сти (еский преобразователь с измерительным сопротивлением, нулевой

Я?.С-фильтр (2) .

Недостаток этого устройства заключается в высокой добротности, что 25 приводит к дестабилизации выходных механико-акустических параметров ультразвуковой колебательной системы при выходе ее из механического раэ<рнанса.

Цель изобретения — улучшение рав номерности амплитудно-частотной характеристики излучаемой акустической мощности.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство дополнительно введены последовательно соединенные конвертор отрицательного сопротивления и преобразователь напряжениеI сопротивление, при этом конвертор отрицательно го сопротивления включен в цепь нулевого RLC-фильтра, а выход преобразователя напряжение-сопротивление подсоединен ко входу дифференциального усилителя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого изобретения; на фиг.. 2 — амплитудно-частотная характеристика выходных механических параметров сварочного инструмента.

Устройство содержит задающий генератор 1, предусилитель 2, последовательно соединенные индуктивность

3, активное сопротивление 4 и конвертор отрицательного сопротивления 5, образующие нулевой RLC-фильтр,нагрузкой которого является преобразовател напряжение-сопротивление 6, емкости

7 и 8, активное сопротивление 9, 733924 усилитель мощности 10, электроакустический преобразователь 11 с последовательно соединенным измерительным сопротивлением 12, устройство обратной связи по фазе 13, выход которого соединен со входом преобразователя

1напряжение-сопротивление 14, два других входа которого соединены с выходами симметричного фазоинвертора

15. Вход фазоинвертора 15 и один вход нулевого RLC-фильтра соединены с выходом предусилителя 2, а второй вход нулевого RLC-фильтра соединен с выходом фаэои нвертора 1 5, Устройство работает следующим образом.

В статическом режиме при разомкну- 15 тых обратных связях на входы преобразователей напряжение-сопротивление

6 и 14, напряжение задающего генератора 1 через предусилитель 2, нулевой фильтр и усилитель мощности 10 пода- 2О ется на электроакустический преобразователь 11. Амплитуда механических колебаний через волноводно-излучающую систему сварочным инструментом вводится в зону микросварки. Максимум амплитуды механических параметров (смещения, скорости, мощности, интенсивности) имеет место на резонансной частоте ж р (кривая 1., фиг.2) . Нулевой RLC-фильтр на частоте що имеет максимум затухания

UC (кривая 2, фиг.2), где Х и С вЂ” параметры фильтра, m — отношение напряжений, подаваемых на входы фильтра.

Настраивая Вт С-фильтр так, чтобы его нулевая частота м) совпадала с частотой механического резонанса

М, колебательной системи, можно расширить полосу частот, вводимых в зону микросварки колебаний (кри- 4р вая 3, фиг. 2) . Это достигается тем, что на вход преобразователя с помощью резонансного нулевого фильтра подается напряжение в функции частоты, обратной частотной з ави си мости в ещественной части входного импеданса

45 (механических параметров сварочного инструмента) ° Однако в процессе измен ени я режимов э к сплу ат ации ре зон ансная частота со и механическая добротность электроакустического преобразЬвателя изменяются, что приводит к ухудшению равномерности АЧХ выходных механических параметров.Для устранения этого введены две обратные связи подстройки параметров 55 фильтра по нулевой частоте со„и по до бр от но ст и .

Для изменения частоты соо регулируют величину коэффициента m. Для этого на выходе эле ктроа куст иче с ко го преобразователя включено устройство обратной связи по фазе 13. Выходное напряжение этого устройства, пропорциональное изменению частоты механического резонанса ui „, подается на вход преобразователя напряжение-сопротивление 14, изменяет его величину, а значит и изменяет величину выходного напряжения фазоинвертора 15, подаваемого на один из входов нулевого ВТ С-фильтра. Таким образом, при неизменном выходном напряжении предусилителя управлением величины m подстраивается разонансная частота фильтра и>о до совпадения ее с частотой механического разонанса.

Подстройка добротности нулевого фильтра основана на управлении величиной добротности плеча, содержащего индуктивное сопротивление. Для этого автоматически изменяется величина вносимого в эту цепь отрицательного активного сопротивления конвертора

5 посредством регулирования его сопротивления нагрузки 6.

Изменение величины механической добротности электроакустического преобразователя приводит к изменению тока через преобразователь, а значит и к изменению напряжения, снимаемого с активного измерительного сопротивления 12. Это напряжение через дифференциальный усилитель 16 подается на вход преобразователя напряжение-сопротивление 6 конвертора 5, В качестве примера преобразователь напряжение-сопротивление выполнен на двух парах последовательно включенных биполярных транзисторов. Такая схема позволяет получить хорошую характеристику в области малых сопротивлений 0-100 Ом.

Повышение качества ультразвуковой микросварки достигается за счет возможности строго фиксировать величину вводимой в зону сварки акустической мощности, так как дест абили з аци я акустической мощности за счет выхода из резонанса механической колебательной системы сведена до минимума.

В качестве электроакустического преобразователя использован пьезокерамический преобразователь. Исходная ширина его полосы пропускания равна 512 Гц или 0,7% от разонансной частоты f = 75 кГц. После введения нулевого RLC-фильтра и цепей обратной связи полоса частот расширилась до 3,27 кГц или 4,4Ъ, При неизменности нагрузки на сварочный инструмент нестабильность амплитуды механических колебаний снизилась с 49 до 6Ъ.

Устройство может найти широкое применение,в прецизионных маломощных ультразвуковых установках для различных процессов обработки: резки, сверления, долбления, очистки, а также дефектоскопии.

Формула изобретения

Устройство для ультразвуковой микросварки, содержащее электрически

733924

Г г1

В22

Составитель В. Катин

Техред 3,Чужих Корректор,Ю. Макаренко

Редактор Г. Нечаева

Тираж 1160 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1964/20

Филиал ППП Патент., r. Ужгород, ул. Проектная,4 соединенный задающий генератор, предусилитель, усилитель, электроакусти-ческий преобразователь с измеритель. ным сопротивлением, нулевой RLCфильтр, дифференциальный усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения равномерности амплитудно-частотной характеристики излучаеьюй акустической ьрщности, в устройство дополнительно введены последовательно соединенные .конвертор отрицательного сопротивления и преобразователь напряжение-сопротивление, при этом конвертор отрицательного сопротивления включен в цепь нулевого RLC-фильтра, а выход преобразователя напряжение-сопротивление подсоединен ко входу дифференциального усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетеЛьство СССР

9 538860, кл. .В 23 К 19/04 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 391913, кл. В 23 К 19/04, 1972 (прототип) .