Установка для присоединения проволочных выводов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5115 В 23 К 20/10 ТЕНИ Иэобрете розлектрони к для присоеди методом терм тегральным с прлборам, сится к оости к обороволочнссии к раз полупро бласти микрудованию х выводов личным ин- одниковым ние отно и, вчастн нения и окомпре хемам и ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГ 1 РИ ГКНТ СССР К А: Т РГХОЧУ СВК,ЦЕТЕЛЬС(71) Конструкторское бюро. точного электронного машиностроения(72) А.С.Илюкевич., Е,Н,Баркунов, В.Н,Акимов, О,К.Тверцов и Ю,П,Огер (56) Автооское свидетельство СССР М 1549698, кл. В 23 К 20/10, 1988.Авторское свидетельство СССР М 145 с 1864 кл Р 23 К 0/"0 1988 Известно устройство для сварки давлением, содержащее сварочную головку, состоящую лз коопуса и подпружиненного рЫЧаГа СО СВаРОЧНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ МЕХднизм вертикальных перемещений сварочной головки с шаговым приводом, датчик сварочной нагрузки, закрепленный на подпружиненном рычаге, усилитель, вхсдом подключенный к датчику сварочной нагоузки, блок управления шаговым приводом с Г 1 усковым сигналом на первом входе, выходом подключенный к шаговому приводу, тактовый генератор, аналого-цифровой преобразователь, буферное оперативное запоминающее устройство, элемент задержки, К-З-триггер, стробируемый вычитатель, два формирователя, два программатора и две схемы сравнения. Ю 1773643 А 1(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПРОВОЛОЧНЫХ ВЫВОДОВ(57) Использование: для микросварки печатных схем. Сущность изобретения; установка содержит сварочную головку с упругой балкой, на которой размещены датчик сварочной нагрузки и сварочный инструмент, позиционер с возможностью перемещения по трем координатам, вычислитель колебательной энергии, формирователь возмущающего воздействия и блок управления установкой, 1 з,п, ф-лы, 12 ил,Прототипом является установ:а для присоединения проволочных выводов, содержащая станину, разрядник, закрепленный на станине, сварочную головку, корпус сварочной головки, сварочный инстоумент датчик сварочной наГрузки, шаговыЙ привод сварочной головки, закрепленный на станине и взаимодействующил со сварочной головкой, зажимные губки с приводом, расположенные на корпусе сварочной головки, блок формирования шарика, генератор профиля сварочной нагрузки и блок управления сварочной системой.Недостатком указанных установок является отсутствие автоматических систем активации свариваемых поверхностей в зависимости от их состояния перед сваркой (наличие окисных и адсорбционных пленок, молекул газа, загрязнений и т,д.), поэтому сварные соединения имеют низкое качество, что в свою очередь ведет за собой снижение выхода годных приборов.Целью изобретения является введение в процесс сварки дозированной колебательной энергии сварочного инструмента с автовосходящая полуволна, имеющая место за интервал, обозначенный т(фиг. 11), не превышает значения Ьусп, поэтому в данном случае блок 25 управления установкой по концу этой полуволны определит окончание 5 . влияния возмущающего воздействия на шаговый привод 14, в результате чего последний передает в состояние (поз, 63, фиг, 12), в котором на его се,цьмом выходе установится уровень логического нуля, По этому сиг налу преобразователь 24 и вычислитель 27 устанавливаются в исходное состояние, а регулятор 30, тактируясь по своему второму (тактовому) входу, произведет очередную итерацию с вновь полученной ошибкой 15 энергии колебательного движения сварочного инструмента 2 в только что произведенном цикле сварки относительно эталонной, записанной в регистре эталонной энергии 28, Затем блок 25 управления 20 установкой переходит в состояние (поз, 64, фиг, 12), при котором последний устанавливает на своем четвертом выходе цифровой код, определяющий движение шагового привода 15 со скоростью, записанной в па мяти блока и с заданием направления движения вверх. При этом блок 25 управления установкой анализирует информацию, поступающую наего шестой вход, о текущем положении сварочного инструмента 2 по 30 оси 2. При достижении им уровня Нт (фиг, 4) блок 25 управления установкой установит на своем четвертом выходе цифровой код, при котором формирователь текущей координаты 20 прекратит формирование на сво ем счетчике задания текущего положения последовательно изменяющегося кода, при этом шаговый привод 15 остановится в текущем положения Нп, Затем блок 25 управления переходит в состояние(поз. 65, фиг. 12), 40 при котором последний формирует задания перемещения сварочного инструмента 2 посредством щаговых приводов 13 и 14 в заранее записанную в памяти позицию над траверсой выводной рамки интегральной 45 схемы. Процесс управления шаговыми приводами по каждой из координат Х, У аналогичен описанному выше для управления шаговым приводом по координате 2.Далее блок управления установкой переходит в состояние (поз. 66, фиг. 12), при, котором последний перемещает сварочный инструмент 2 на формирование сварного соединения на траверсе выводной рамки по процедуре, изложенной выше. Затем блок 55 25 управления установкой переходит в состояние. (поз. 67, фиг. 12), при котором производится задержка на время образования сварного соединения, в котором блок управления установкой не выдает никаких сигналов, Далее блок управления сварочной установкой переходит в состояние (поз. 68, фиг, 12). при котором запускается шаговый привод 15 вверх в исходное положение Них (фиг, 4) по вышеописанной процедуре, При этом на высоте Но блок 25 управления установкой на своем шестом выходе формирует сигнал на привод 10 зажимных губок, в результате чего золотая проволока обрывается и на кончике сварочного инструмента 2 остается хвостик длиной, определяемой значением Но, предназначенный для после дующего формирования из него шарика, Да лее блок 25 управления установкой (поэ. 69, фиг. 12) управляет перемещением шаговых приводов 13 и 14 по осям Х и У в позицик. следующей контактной площадки, после че го блок 25 управления установкой переходит в состояние (поз, 58, фиг, 12), пр котором он готов к формированию следую щей перемычки,Таким образом, установка позволяет повысить качество сварных соединений пу тем введения в процессе сварки дозированной колебательной энергии сварочного инструмента с автоматической стабилиза цией ее в течение времени.Формула изобретенияУстановка для присоединения проволочных выводов, содержащая сварочную головку, выполненную из корпуса, на котором одним концом закреплена упругая балка, на свободном конце которой установлен сварочный инструмент, датчик сварочной нагрузки установлен на закрепленном конце упругой балки, разрядник, зажимные губки с приводом, катушка с проволокой, установленные на корпусе сварочной головки, жестко закрепленного с позиционером, соединенным с тремя щаговыми приводами по Х, У и 2, расположенными на станине установки, а также измеритель перемещения по У, блок контроля сварочной нагрузки, первым входом подключенный к датчику сварочной нагрузки, блок формирования шарика, выход которого подключен к разряднику, три формирователя текущей координаты, три формирователя фаэных токов, преобразователь, первым входом подключенный к измерителю-преобразователю перемещения по У, и блок управления установкой с пусковым сигналом на первом входе, второй вход которого соединен с выходом блока контроля сварочной нагрузки, третий - с выходом преобразователя, четвертый - с выходом первого формирователя текущей координаты и входом первого формирователя фазных токов, выходом подключенного к первому шаговому приводу по Х позиционера, пятый - с выходом второго21 1773643 22 Л формирователя текущей координаты, шестой - с выходом третьего формирователя текущей координаты и входом третьего формирователя фазных токов, подключенного к шаговому приводу по 2 позиционера, пер вый выход блока управления установкой подключен к второму входу блока контроля сварочной нагрузки и второму входу преобразователя, второй - к входу первого формирователя текущей координаты, третий - 10 к входу второго формирователя текущей координаты, четвертый - к входу третьего формирователя текущей координаты, пятый - к входу блока формирования шарика, а шестой - к приводу зажимных губок, причем 15 выход второго формирователя фазных токов подключен к шаговому приводу по У позиционера, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью введения в процессе сварки дозированной колебательной энергии сварочного 20 инструмента с автоматической стабилизацией ее в течение времени, в него введены переключатель и последовательно соединенные вычислитель колебательной энергии, регистр эталонной энергии, вычитатель, 25 регулятор, формирователь возмущающего воздействия и сумматор, причем первый вход вычислителя колебательной энергии подключен к выходу преобразователя и третьему входу блока управления установкой, второй - к 30 выходу блока контроля сварочной нагрузки и второму входу блока управления установкой, третий - к первому выходу блока управления установкой, второму входу блока контроля сварочной нагрузки и второму входу преобразователя. а четвертый - к седьмому выходу блока управлениь установкой, второму входу формирователя возмущающего воздействия, второму входу регулятора и третьему входу преобразователя, при этом выход вычислителя колебательной энергии и первый вход регистра эталонной энергии соединены с вторым входом вычитателя, второй вход сумматора соединен с выходом второго формира.дтеля текущей координаты и пятым входом блока управления установкой, выход сумматора - с входом второго формирователя фэзных токов, а переключатель соединен с вторым входом регистра эталонной энергии.2. Установка по п. 1. о т л и ч а ю щ а яс я тем, что формирователь возмущающего воздействия содержит последовательно соединенные программатор длительности, вычитатель, программируемый одновибратор и мультиплексор, а также программатор фазы, подключенный к управляющему входу мультиплексора, к второму входу которого подключена шина логического нуля, выход которого является выходом формирователя, а входами - вторые. входы вычитателя и программируемого одновибратора,изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоро Гагарина, 10 Заказ 3893 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4(5матической стабилизацией ее в течение Времени,На фиг, 1 представлен общий вид установки; на фиг, 2 - общий Вид сварочной головки; на фиг, 3 - структурная схема установки; на фиг. 4 - циклограмма работы установки; на фиг, 5 - структурная схема формирователя текущей координаты; на фиг, б - структурная схема формиоователя фдзных тОкОВ; на фиг, 7 - структурная схема преобразователя; на фиг. 8 - структурная схема вычислителя колебательной энергии; на фиг, 9 - структурная схема формирователя возмущающего воздействия, на фиг, 10 - структурная схема блока контроля свароцной нагрузки; на фиг, 11 - циклограмма работы формирователя возмущающео воздействия; на фиг. 12 - алгоритм работы блока управления установкой,Установка для рисоединени провО- лочных ВЫВОДОВ состоит из станины 1 фиг, 1), сварочного инструмента 2, датчика 3 сварочной нагрузки, измерителя перемещения 4, сварочной головки 5 фиг, 2), вьполненной В виде упругой балки б, например, с П-образным пазом, на одном конце которой закреплен сварочный инструмент 2, и корпуса 7, на котором жестко закреплен второй конец упругой балки б, а датчик 3 сварочной нагрузки расположен у этого конца упругой балки, разрядника 8, зажимных губок 9 с приводом 10, закрепленных на корпусе сварочной головки 5, катушки с привариваемым проводником 11, позиционера 12, установленного на станине 1 с возможностью одновременного перемещения по трем координатам Х, У и 7 с помощью трех шаговых приводов 13, 14 и 15, на котором в свою очередь крепится сварочная головка 5, при этом на втором шаговом приводе 14 установлен измеритель перемещения 4, блока контроля сварочной нагрузки 16 фиг, 3), первым ВхОдом подключенногО к датчику 3 сварочной нагрузки, блока 17 формирования шарика, выход которого соединен с разрядником 8, трех формирователей текущей координаты 18, 19 и 20 по осям Х, У и 2 соответственно, трех формирователей фазных токов 21, 22 и 23, преобразователя 24, первым входом подключенного к измерителю перемещения 4, и блока 25 управления устаНовкой с пусковым сигналом на первом входе, второй вход которого соединен с выходом блока контроля сварочной нагрузки 16, третий - с выходом преобразователя 24, четвертцй - с выходом первого формирователя текущей координаты 18 и входом первого формирователя фазнцх токов 21, подключенного к первому шаговому приводу 13 позиционера 12, перемещающего свврочную головку 5 по оси Х, пятый - с выходом второго формирователя текущей координаты 19, шестой - с выходом третьего формирователя текущей координатц 20 и 5 входом третьего формирователя фазных токов 23, подключенного к третьему шаговому приводу 15 позиционера 12, перемещающего сварочную головку 5 по оси 7, первый выход блока 25 управления установкой под ключен к второму входу блока контроля сварочной нагрузки 16 и второму входу преобразователя 24, второй - к входу первого формирователя текущей координаты 18, третий - к входу второго формирователя 15 текущей координаты 19, четвертый - к входутретьего формирователя текущей координаты 20, пятый - к входу блока 17 формирования шарика, а шестой - к приводу 10 зажимных губок 9, а также переклюцателя 20 26 и последовательно соединенных вычислителя 27 колебательной энергии, регистра эталонной энергии 28, вычитателя 29, регулятора 30, формирователя 31 возмущающего воздействия и сумматора 32, причем 25 первый вход вычитателя 27 колебательнойэнергии подключен к Выходу преобразователя 24 и третьему входу блока 25 управления установкой, второй - к выходу блока контроля сварочной нагрузки 16 и второму ЗО входу блока 25 управления установкой, третий - к первому выходу блока управления сварочной системой, второму входу блока контроля сварочной нагрузки 16 и второму входу преобразователя 24, а четвертый - к 35 седьмому выходу блока 25 управления установкой, второму входу формирователя 31 возмущающего воздействия, второму входу регулятора ЗО и третьему входу преобразователя 24, причем выход вычислителя 27 ко лебательной энергии и первый входрегистра эталонной энергии 28 соединен с вторым входом вцчитателя29, второй вход сумматора 32 - с выходом второго формирователя текущей координаты 19 и пятым вхо дом блока управления сварочной системой,выход сумматора 32 - с входом второго формирователя фазовых токов 22, подключенного к второму шаговому приводу 14 позиционера 12, перемещающего свароч ную головку по оси У, а переключатель 26соединен с вторым входом регистра эталонной энергии 28.Формирователь текущей координатц18, 19 и 20 фиг, 5) состоит из опорного 55 генератора 33, управляемого делителя частоты 34, двух элементов И 35 и 36 и реверсивного счетчика 37, причем управляемыйделитель частоты 34 тактовцм входом соединен с выходом опорного генератора ЗЗ, а выходом с первыми входами элементов И 35и 36, выходы которых в свою очередь соединены соответственно с инкрементным и декрементным входами реверсивного счетчика 37, группа входов, состоящая иэ информационного входа управляемого де лителя частоты 34 и вторых входов первого и второго элементов И 35 и 36, является входом формирователя текущей координаты 18, 19 и 20, а выход реверсивного счетчика 37 является выходом формирователя 10 текущей координаты 18, 19 и 20.Формирователь фазных токов 21, 22 и 23 (фиг, 6)остоит из п 1 последовательно соединенных постоянных запоминающего устройства 38, цифроаналоговых преобра зователей 39 и усилителей мощности 40, причем входы постоянных запоминающих устройств обьединены и являются входом формирователя фазных токов 21, 22 и 23, а группа выходов гп усилителей мощности 40, 20 каждый из которых подключен к соответствующей фазной обмотке шагового двигателя 13, 14 и 15 и является выходом формирователя фазных токов 21, 22 и 23,25Преобразователь 24 (фиг, 7) состоит иэ последовательно соединенных усилителя 41, аналого-цифрового преобразователя 42 и вычислителя 43, причем тактовые входы аналого-цифрового преобразователя 42 и 30 вычислителя 43 объединены и являются вторым входом(входом синхронизации) преобразователя 24, пусковой вход вычислителя 43 является третьим (пусковым) входом преобразователя 24, вход усилителя 41 являет ся первым входом преобразователя 24, а выход вычислителя 43 - выходом преобразователя 24.Вычислитель 27 колебательной энергии (фиг. 8) состоит из блока вычисления модуля 40 числа 44, сумматора 45, умножителя 46, первым входом соединенного с выходом блока вычисления модуля числа 44, а выходом - с первым входом сумматора 45, инвертора 47, элемента задержки 48, первого и второго 45 регистров 49 и 50, причем вход первого регистра 49 соединен с выходом сумматора 45, а выход - с вторым входом сумматора 45 и входом второго регистра 50, выход инвертора 47 соединен с входом элемента задер жки 48 и тактовым входом второго регистра 50, выход элемента задержки 48 соединен с входом сброса первого регистра 49, причем вход блока вычисления модуля числа 44 является первым входом, второй вход умно жителя 46 является вторым входом вычислителя 27 колебательной энергии, тактовый вход первого регистра 49 является третьим (тактовым) входом, вход инвертора 47 - четвертым (пусковым) входом, а выход второго регистра 50 - выходом вычислителя 27 колебательной энергии.Формирователь 31 возмущающего воздействия (фиг. 9) состоит из программатора 51 длительности возмущающего воздействия, программируемого одновибратора 52, вычитателя 53, первым входом соединенного с выходом программатора 51 длительности возмущающего воздействия, а выходом - с информационным входом программируемого одновибратора 52, программатор 54 фазы возмущающего воздействия и мультиплексора 55, первым входом подключенного к выходу программатора 54 фазы возмущающего воздействия, вторым входом - к шине логического нуля, а управляющим входом - к выходу программируемого одновибратора 52, причем пусковой вход и рограммируемого одновибратора 52 является вторым (пусковым) входом, второй вход вычитателя 53 - первым входом, а выход мультиплексора 55 - выходом формирователя 31 возмущающего воздействия.Блок контроля сварочной нагрузки 16 (фиг. 10) состоит иэ последовательно соединенных усилителя 56 и аналого-цифрового преобразователя 57, причем вход усилителя 56 является первым входом блока контроля сварочной нагрузки 16, выход (информационный) аналого-цифрового преобразователя - выходом блока контроля сварочной нагрузки 16, а второй вход(тактовый) аналого-цифрового преобразователя 57 - вторым входом блока контроля сварочной нагрузки 16.Принцип работы установки заключается в следующем.Интегральная схема размещается на предметном столике и нагревается до температуры 280 - 350 С, после чего привариваемый проводник, на конце которого оплавлен шарик совмещается с контактной площадкой полупроводникового кристалла и к шарику прикладывается усилие нагружения, необходимое для сварки, В момент достижения усилием нагружения оптимального значения на шаговый привод 14 (фиг. 4), перемещающий сварочную головку по оси У, подают импульс дозированной длительности, который вызывает колебания сварочного инструмента 2. Тангенциальные колебания в зоне контакта вызывают трение из-эа возвратно-поступательного движения сжатых контактирующих поверхностей, в результате чего происходит разрушение окисных пленок и вытеснение к периферии адсорбированных пленок, молекул газов и загрязнений, что в итоге приводит к образованию хорошего физического контакта между соединяемымиповерхностями иинтенсифицирует процесс образования соединения, Длительность импульса, подаваемого на шаговый привод 14, определяется по величине колебательной энергии, иэмевеличина корректируется для каждой последующей сварки,Установка работает следующим образом. После подключения установки к источ 10 нику электрической энергии все внутренние регистры регулятора 30 сброшены в нулевое состояние, в 1 результатЪ. чего на выходе регулятора 30 имеет место нулевой код, Кроме того, переключатель 26 находится в состоя 15 нии, при котором на его выходе имеет место сигнал логической единицы, Который разрешает прохождение информации с входе регистра эталонной энергии 28 на его выход,20 Таким образом, на первый и второй входы еычитателя 29 поступает одинаковый цифоовой код, вследствие чего на выходе вычитателя 29 имеет место нулевой код (фиг, 3).Перед началом формирования перемычки между полупроводниковым кристаллом и траеерсой интегральной схемы, оператор вручную запускает (фиг. 4) в момент времени 11 блок 17 формирования шарика (фиг, 3), оплавляет шарик на кончике проволоки высоковольтным импульсом с 30 разрядника 8 и совмещает первую контактную площадку полупроводникового кристалла интегральной схемы с осью инструмента 2 и подает пусковой сигнал (фиг, 4, момент времени ф) на первый вход блока 25 управления установки. Последний запускает третий формирователь текущей координаты 20(фиг, 3) на опускание сварочной головки и одновременно со своего первого выхода начинает тактировать второй вход блока контроля сварочной нагрузки 16, преобразователя 24 и вычислителя 27 колебательной энергии. Формирователь текущей координаты 20 вырабатывает на своем . выходе последовательно возрастающий на единицу двоичный код, поступающий на третий формирователь фазных токов 23, коммутирующий обмотки шагового привода 15, который перемещает сварочную головку 5 е позицию сварки, В момент касания (фиг.4, момент времени тз) оплавленным шариком контактной площадки полупроводникового кристалла упругая балка 6 (фиг. 2) сварочной головки 5 начинает прогибаться по мере опускания сварочной головки 5 и благодаря своей упругости создает нагрузку на свариваемые детали, Величина нагрузки регулируется датчиком 3 сварочной нагрузки, расположенным у конца упругой балки 6, выполненным е виде двуплечего тенэо 35 40 45 50 55 ренной на каждой предыдущей сварке, и ее 5 метрического моста, напыленного на кремниевую мембрану, и поступает на первый вход блока контроля сварочной нагрузки 16. Блок контроля сварочной нагрузки 16 усиливает и преобразует в цифровой код сигнал с выхода датчика 3 сварочной нагрузки, после чего преобразованный таким образом сигнал поступает на второй вход блока 25 управления установкой и второй вход вычислителя 27 колебательной энергии, Блок 25 управления установкой сравнивает текущее значение сварочной нагрузки в процессе опускания сварочной головки 5 с заданным Р 1(фиг. 4), которое предварительно записано в память блока 25 управления установкой и в момент их равенства блок 25 . управления установкой через формирователь текущей координаты 20 и формирователь фазных токов 23 прекращает коммутацию обмоток шагового привода 15 и останавливает сварочную головку 5, Одновременно блок 25 управления установкой подает пусковой сигнал со своего седьмого выхода на третий вход преобразователя 24, четвертый вход вычитателя 27 колебатель- ной энергии, второй вход регулятора и второй вход формирователя возмущающего воздействия, переводя эти элементы в рабочее состояние, при этом на выходе переключателя 26 присутствует сигнал логической единицы, который устанавливает режим работы регистра эталонной энергии 28, при котором сигнал на его выходе повторяет значение сигнала на его входе. Поэтому на обоих входах вычитателя 29 присутствует сигнал одинакового уровня, а на выходе вычитателя - сигнал нулевого уровня, в итоге на выходе регулятора 30 и, следовательно, на первом входе формирователя 31 возмущающего воздействия также присутствует сигнал нулевого уровня. Формирователь 31 возмущающего воздействия формирует на шаговый привод 14 через сумматор путем суммирования текущего кода с выхода формирователя текущей координаты 19 с кодом с выхода формирователя 31 возмущающего воздействия возмущающее воздействие в виде скачка дозированной длительности управляющего вектора магнитного поля индуктора шагового привода 14, вызывающее колебания сварочного инструмента 2 Длительность скачка вектора магнйтного поля и его величина подбираются с помощью программаторов формирователя 31 возмущающего воздействия . по критерию максимальной прочности сварного соединения. В тоже время с целью учета влияния состояния свариеаемых поверхностей на качество сварного соединения и автоматического поддержания режима работы уст 1773643ройства, близкого к оптимальному, во время приложения возмущающего воздействия производят вычисление колебательной энергии сварочного инструмента,Вычисление колебательной энергии производят следующим образом.Сигнал с измерителя перемещения 4 (фиг, 1) поступает нэ вход преобразователя 24, где происходит преобразование входного сигнала в цифровой код и вычисление перемещения сварочного инструмента 2 в течение рассматриваемого интервала времени. Например, если в качестве преобразователя перемещения 4 используется датчик ускорения, выполненный нэ пьезокерамической основе, то преобразователь 24 реализует вычисление следующей формулы;- 1где М - текущее значение элементарного перемещения сварочного инструмента 2; э - текущее измеренное значение ускорения сварочного инструмента 2, поступающее с выхода измерителя перемещения 4; а 1 О,1,21-1) - ускорение измеренное ранее на 1-периодах синхронизации, начиная с момента запуска преобразователя 24; Ь т - период синхронизации, задаваемый с седьмого выхода блока 25 управления сварочной нагрузкой,Преобразованный таким образом сигнал поступает на первь 1 й вход вычислителя 27 колебательной энергии, на второй вход которого приходит сигнал с выхода блока измерения сварочной нагрузки 16.Вычислитель 27 колебательной энергии производит вычисление колебательной энергии сварочного инструмента по формулеГ 1 Да г,=огде Г - текущее значение нагрузки на свариваемые материалы;М- модуль текущего перемещения сварочного инструмента 2;- число импульсов синхронизации длительностью Лт ээ время измерения колебательной энергии,Тэк как на выходе переключателя 26 установлен сигнал логической единицы, то как было установлено выше нэ первом входе формирователя возмущающего воздействия имеет место нулевой код, поступающий с выхода регулятора 30, и таким образом значение колебательной энергии, вычисленное для текущей произведенной сварки вычислителем 27 колебательной энергии не будет влиять на работу формирователя 31возмущающего воздействия,Под действием сварочной нагрузки, разогрева зоны сварки и возмущающего воз 5 действия привариваемый проводникдеформируется в течение времени Ь - ц(фиг. 4), необходимого для образования сварочного соединения, и в момент времени Ьблок 25 управления сварочной нагрузкой за 10 пускает формирователь текущей координаты 20 и через формирователь фазных токов23 коммутирует обмотки шагового привода15 на подьем сварочной головки 5 на высотуНп (фиг, 4), необходимую для образования15 проволочной петли, После чего в моментвремени тв блок управления сварочной системой автоматически запускает формирователи текущей координаты 18 и 19, которыечерез формирователи фэзных токов 21 и 2220 перемещают сварочную головку 5 в позицию присоединения проводника к траверсеприбора. Приварка проводника к траверсеинтегральной схемы происходит аналогично приварке шарика к контактной площадке25 с той разницей, что шарик в данной ситуации не образуется и исключена подача возмущающего воздействия для активациисоединяемых поверхностей, так как обычносварка проводника на траверсе прибора30 происходит к золотой метэллизации значи"тельной толщины (до 5 мкм) и не требуетинтенсификации процесса. По окончаниипроцесса сварки нэ траверсе прибора блок25 управления установкой запускает (фиг, 4,35 момент времени 17) формирователь текущейкоординаты 20, который через формирователь фазных токов 23 коммутирует обмоткишагового привода 15 на подьем сварочнойголовки 5. В момент времени тэ, когда сва 40 рочная головка поднялась ка величину Но(фиг. 4) блок управления сварочной системой со своего шестого выхода подает сигнална привод 10 зажимных губок 9. Зажимныегубки зажимают проволоку и при дальней 45 шем подьеме сварочной головки 5 она обрывается по утонению вблизи сварки натраверсе интегральной схемы, причем изсварочного инструмента 2 выступает хвостовик проволоки длиной Но, необходимый50 для образования шарика, э сварочная головка 5 перемещается в исходное состояние,Монтаж последующих перемычек происходит аналогично описанному, при этом всекоординаты контактных площадок и тра 55 верс интегральной схемы записываются впамять блока 25 управления установкой приобучении установки, Перемещение сварочной головки к заданной точке интегральнойсхемы происходит путем запуска формирователей текущей координаты 18 и 19 и срав 1773643головка 5 прекращает перемещение по осямХ и У и перемещается в позицию сварки пооси Е,10 15 40 45 50 нивая выходных кодов формирователей текущей координаты 18 и 19, которые подаются на четвертый и пятый входы блока 25 управления установкой с заданными в памяти блока 25 управления установкой. В момент равенства этих кодов сварочная По окончании формирования текущей перемычки оператор анализирует характер сварного соединения, образованного контактной площадкой интегральной схемы и золотой проволокой. Если характер соединения неудовлетворителен, оператор устанавливает новое значение на программаторе 51 длительности возмущающего воздействия (фиг, 9) формирователя 31 возмущающего воздействия и запускает установку на выполнение следующей перемычки. Затем оператор вновь анализирует характер сварного соединения, образованного более или менее мощным колебательным движением сварочного инструмента 2. Такие пробные разварки производятся оператором до получения удовлетворительного качества сварного соединения. После подбора оптимального колебательного движения инструмента 2 оператор переводит переключатель 26 в положение, при котором на его выходе устанавливается значение сигнала логического нуля, При этом в регистре эталонной энергии 28 зафиксируется значение энергии, рассчитанное вычислителем 27 колебательной энергии при последнем цикле формирования перемычки, при котором оператор определил оптимальный режим для образования сварного соединения. Далее при формировании следующей перемычки вычислитель 27 колебательной энергии определит колебательную энергию следующего выполненного сварного соединения на контактной площадке интегральной микросхемы, цифровой код которой поступает нэ второй вход вычислителя 29, на первом входе которого постоянно присутствует цифровой код "эталонной" энергии активации, поступающий с выхода регистра эталонной энергии 28, значение которой было зафиксировано в нем, когда оператор устанавливал сигнал на выходе переключателя 26 из состояния логической единицы в состояние логического нуля. Если измеренный код энергии активации для текущей сварки совпадает с эталонным кодом, т.е. ошибка передачи колебательной энергии в зону сварки относительно эталонной энергии раечка нулю, то на первый вход регулятора 30 поступит цифровой нулеМй код и, следовательно, на его выходе будет 20 25 30 иметь место также нулевой код, в результате чего при формировании следующей перемычки формирователь 31 возмущающего воздействия сформирует на своем выходе управляющее воздействие, не отличающееся по длительности от предыдущего цикла. Если же с течением времени из-зэ дрейфв характеристик электромагнитной системы привода 13, например из-за изменения зазора воздушной подушки между статором и индуктором двигателя, изменения магнитных свойств конструкционных материалов, составляющих этот двигатель, температурного дрейфа характеристик формирователя фазных токов 21 и т,п., а также вследствие изменения декремента затухания механических колебаний сварочного инструмента 2 из-за изменения условий образования сварного соединения (загрязнений, наличия адсорбированных и окисных пленок и т,д,), нэ выходе вычислителя 27 колебательной энергии появится цифровой код, отличный от кода, поступающего с выхода регистра эталонной энергии 28, в результате чего нэ входе регулятора 30 появится ненулевой цифровой код ошибки, равный разности между эталонной энергией и измеренной е последнем цикле сварки. Регулятор 30 по значению этой ошибки выдаст на первый вход формирователя 31 возмущающего воз- . действия цифровой код, корректирующий длительность формируемого последний сигнала, возмущающего воздействие в сторону увеличения или уменьшения колебательного цвижения сварочного инструмента. Например; если вычисленное значение колебательной энергии для толькб что произведенной сварки получится меньше эталонной, записанной в регистре эталонной энергии 28, то на первом входе формирователя 31 возмущающего воздей ствия появится цифровой код, увеличивающий длительность возмущающего воздействия. Таким образом, поддерживается постоянство колебательной энергии, вводимой в зону сварки нв контактную площадку интегральной схемы в течение времени. Образование оплавленного шарика при разварке последующих перемычек происходит автоматически при опускании сварочной головки 5 сигналом с блока управления установкой при прохождений инструмента 2 вблизи разрядника 8,Формирователи текущего кода 18, 19 и 20 (фиг. 5) предназначены для задания цифрового кода текущего положения индуктора линейного шагового привода 13, 14 и 15 побратные связи и цепи токовой форсировкиепи коррекции. Емкость ПЗУ 38, 38 ,38оставляет Мп = Кдв,де Кд - коэффициент дробления,п 1 - число фазных обмоток двигателя.Преобразователь 24 (фиг, 7) предназнаен для преобразования сигнала с датчика 4цифровой код перемещения сварочной гоовки 5 по оси У, Преобразователь 24 осуествляет вычисление элементарногоеремещения сварочной головки 5 по оси Уа каждом периоде синхронизации Лт, Пребразователь 24 работает следующим обраом. В исходном состоянии вычислитель 43реобраэователя 24 установлен в нулевоеостояние пусковым сигналом логическогоуля с седьмого выхода блока 25 управлениястановкой, который подается на третийход преобразователя 24 и соответственноа пусковой вход вычислителя 43.Аналоговый сигнал с выхода измеритеперемещения 4, например датчика ускоения, поступает через усилитель 41 на входналого-цифрового преобразователя 42, гдег;ал преобразуется в цифровой код пождому такту синхронизации Лт, поступащему на его тактовый вход с первого выда блока управления сварочной системой,ри поступлении сигнала логической единиы на пусковой вход вычислителя 43 (фиг., момент времени ти) последний начинаетчислять значение элементарного перемеения на каждом такте синхронизации поормулее Ь Я- элементарное перемещение коорнаты на 1-ом периоде синхронизации;а - ускорение на 1-ом периоде синхрозации;а - ускорения, измеренные на -ом пеоде синхронизации, начиная с моментапуска преобразователя.По окончании подачи сигнала логичеой единицы на пусковой вход вычислите 43 фиг. 11, момент времени т 5) последнийрасывается в исходное нулевое состояе, Таким образом, во время действия сигла логической единицы на входезрешения блока, на его выходе имеет мео последовательность кодов элементарх приращений ЛЯь вычисляемых поше указанной формуле.В качестве измерителя перемещения 4устройстве могут также использоваться,пример, тахогенераторная обмотка на инкторе двигателя или оптический растрой датчик перемещения, В этом случаееобраэователь 24 видоизменяется в соотствии с типом используемого датчика. схеме коммутации фазных обмоток двигате- оля с электрическим дроблением шага. ЦФормирователи 18. 19 и 20 работают сследующим образом,При подаче цифрового кода на информационный вход управляемого делителя частоты 34 последний делит тактовую частоту чопорного генератора 33, тем самым задавая вчастоту перемещения шаговых приводов 13, л14 и 15, Преобразованный таким образом 10 щчастотный сигнал поступает на первые вхо- иды элементов И 35 и 36, на вторые входы нкоторых приходят сигналы, управляющие онаправлением движения шаговых приводов з13, 14 и 15, влево-вправо шагового привода 15 и13, вперед-назад шагового привода 14 и свверх-вниг 1 чаговога привода 15, В дальней- ншем сигналы с выходов элементов И 35 и 36 упоступают на инкрементный и декремент- вный входы реверсивного счетчика 37, кото нрый формирует последовательноизменяющийся цифровой код, увеличиваю- лящийся или уменьшающийся в зависимости рот того на какой из входов реверсивного асчетчика 37 подаются тактовые импульсы, 25 сиТаким образом, на выходе реверсивного касчетчика 37 фоомируется код задания теку- ющего положения индуктора линейного шаго- хового привода. Емкость реверсивного Псчетчика 37 составляет Мс = КдгдР, где Кд - 30 цкоэффициент дробления; щ - число фаэныхобмоток линейного шагового гр 1.,вода; й - вьчисло периодов нарезки статорной пгиты щлинейного шагового привода, определяющее максимальную длину хода индуктара. 35Формирователи фазных токов 21, 22 и23 фиг. 6) предназначены для формирования фазных токов в соответствующих обмотках шаговых приводов 13, 14 и 15 по заранее дизаданному закону. Формирователи фазных 40токов 21, 22 и 23 работают следующим об- ниразом,При подаче на входы ПЗУ 38, 38,38 Рицифрового кода задания текущей координаты последние устанавгивают на своих выходах цифровые значения уровней тока вкаждой иэ е соответствующих фаэных об- лЯмоток индуктора диалогового привода 13,14, 15) по заранее записанному в них закону никоммутации, Эти цифровые коды затем преобразуются в соответствуюшие аналоговые Рауровни в ц 2 ифроаналоговых преобразователях 39, 39 39 и далее поступают на соот- ныветствющие усилители мощности 40, вы140 40, которые непосредственно задают 55требуемые значения токов в каждой из соответствующих в фазных обмот,ах шагового напривода 13, 14 и 15. Для улучшения динами- дУческих свойств привода усилители мощно- высти 40, 4040 могут иметь местные пр- ват1773643 числа 44, поступающего на первый вход, и кода, несущего информацию о нагрузке на свариваемые детали с выхода блока измерения сварочной нагрузки 16 (фиг. 4), поступающего на второй вход вычислителя 27 25 30 35 иЛБ 1 Г 1, поступающего с выхода первого регистра 49, и т,д, При поступлении.на тактовый вход первого регистра 491-го тактового импульса в него запишется значение 1 Л 3 Еь Далее при появлении на входе инвертора 40 50 1значение ,. Е Ь Я, где- число тактов- оЛс, имеющее место во время установки сигнала логической единицы, на пусковом вхо де вычислителя 27 колебательной энергии,Формирователь 31 возмущающего воздействия (фиг. 9) предназначен для формирования дозированного возмущающего воздействия на шаговый привод 13, 14 и 15(фиг. 1) в виде скачка дозированной длителе- -Вычислитель 27 колебательной энергии (фиг. 8) предназначен для вычисления колебательной энергии сварочного инструмента при подаче на шаговый привод 14 возмущающего воздействия.В исходном состоянии на входе инвертора 47 имеет место уровень логического нуля и первый регистр 49 установлен в нулевое состояние, так как на. его входе сброса имеет место сигнал уровня логической единицы,При подаче на вход инвертора 47 сигнала логической единицы на вход сброса первого регистра 49 с выхода элемента задержки 48 поступает сигнал логического нуля, по которому разрешается запись информации в первый регистр 49. На входе первого регистра 49 в это время имеет место цифровой код с выхода сумматора 45, который численно равен произведению модуля числа с выхода блока вычисления модуля колебательной энергии,При поступлении первого импульса 611 (фиг. 11) на тактовый вход первого регистра 49 это значение перепишется в первый регистр 49, при этом это значение поступит на второй вход сумматора 45. При поступлении второго импульса Ь 12 на тактовый. вход первого регистра 49 в него запишется сумма значений Л 32 Рг, поступающего на первый вход сумматора 45 с выхода умножителя 46 47 сигнала логическогонуля информация с выхода первого регистра 49 переписывается во второй регистр 50 по фронту переключения сигнала на выходе инвертора 47 из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Этим же сигналом через задержку времени на элементе задержки 48 первый регистр 40 снова сбрасывается в нулевое состояние, Таким образом, на выходе второго регистра 50 будет иметь место 5 10 15 20 ности вектора магнитного поля индуктора,задающего его положения относительностатора шагового двигателя 13, 14 и 15. Формирователь возмущающего воздействия работает следующим образом, В исходное состояние мультиплексор 55 включен сигналом логического нуля с выхода программируемого одновибратора 52 на прохождение информации с его второго входа, который подключен к шине логического "0", на его выход. Таким образом, в исходное состоянии формирователь 31 возбуждающего воздействия на своем выходе выдает нулевой цифровой код.- На информационном входе программируемого одновибратора 52 имеет место цифровой код, поступающий с выхода вычитателя 53, являющийся разностью установленным на программаторе 51 возмущающего воздействия цифровым кодом и цифровым кодом коррекции возмущающего воздействия, поступающим на второй вход вычитателя 53 с выхода регулятора 30 (фиг.4). Причем информация на второй вход вычитателя 53 поступает в дополнительной код, т,е. вычитатель 53 может работать и с отрицательными числами, В последнем случае цифровой код на выходе вычитателя 53 может быть больше цифрового кода, определенного на программаторе 51 длительности возмущающего воздействия 51.При подаче пускового сигнала (фиг. 11) логической единицы (момент времени 1 и) на управляющий вход программируемого одновибратора 52 последний на своем выходе выработает сигнал логической единицы длительностью, определенной значением цифрового кода на его информационном входе. Этот сигнал логической единицы, поступая на управляющий вход мультиплексора 55, переключает последний на прохождение информации с его второго входа, который подключен к выходу программатора 54 фазы возмущающего воздействия, на его выход. Этот цифровой код, определяющий величину скачка задания положения относительно текущего положения индуктора шагового двигателя в шагах, будет иметь место на время формирования импульса на выходе программируемого одновибратора 52, длительность которого (фиг. 11, момент времени ъ ) определяется состоянием программатора 51 длительности возмущающего воздействия. Затем по окончании действия сигнала логической единицы на выходе программируемого одновибратора 52, выход мультиплексора 55 переключится в исходное состояние нулевого кода (фиг, 11, момент времени ь ). Таким образом, формирователь 31 возмущающего воздействия по сигналу, поступающему на его пусковой вход, формирует на выходе сигналвеличиной, определяемой состоянием программатора 54 фазы возмущающего воздействия, и длительностью, определяемой 5состоянием программатора 51 длительности возмущающего воздействия за вычетомцифрового кода, поступающего на его входкоррекции возмущающего воздействия,В качестве программируемого одновибратора может быть выбран, например, программируемый интегральный таймер типаКР 580 ВИ 53,Коэффициенты при пропорциональном,интегральном и дифференциальном звеньях ПИД-регулятора подбираются на этапеналадки установки и зависят от конкретнойконструкции поэиционера.Блок контроля сварочной нагрузки 16(фиг. 10) предназначен для усилителя и преобраэователя е цифровой вид сигнала отдатчика 3 сварочной нагрузки. Блок контроля сварочной нагрузки работает следующимобразом, Сигнал с датчика 3 сварочной нагрузки усиливается усилителем 56 и поступает на вход аналого-цифровогопреобразователя 57. Аналого-цифровойпреобразователь 57 преобразует аналоговый сигнал в последовательность двоичныхкодов, появляющихся на его выходе через 30каждый тактовый импульс Ь 1, появляющийся на его входе со второго выхода блока 25управления установкой.Блок 25 управления установкой представляет собой микропроцессорную систему с трехшинной архитектурой. Блокуправления установкой работает по алгоритму, представленному на фиг, 12, следующим образом.В исходном состоянии шаговые приводы 13 и 14 (фиг, 1) находятся в состоянии,определяющим положение сварочного инструмента 2 на первой контактной площадкой интегральной схемы, а состояниепривода 15 определяет положение сварочного инструмента 2 е позиции Нисх (фиг. 4),а блок 25 управления установкой находитсяв состоянии (поэ, 58, фиг, 12), в которомпоследний ожидает появление пусковогосигнала на его первом входе. При появлении 50этого сигнала блок 25 управления установкой переходит в состояние (поэ. 59, фиг. 12),в котором последний формирует на своемпятом выходе импульс длительностью- Ф 1(фиг, 4) для запуска блока 17 формирования 55шарика на оплавление хеостовика золотойпроволоки, вытянутого иэ сварочного инструмента 2. Затем блок 25 управления установкой переходит в состояние (поэ. 60, фиг.12), при котором последний на своем четвертом информационном выходе устанавливает цифровой код, записанный в памяти блока, определяющий скорость перемещения позиционера 12 по оси Е, и задает направление движения вниз, Одновременно блок 25 управления установкой считывает информацию на своем втором информационном входе, на который поступает информация с выхода блока контроля сварочной нагрузки 16, определяющая текущее значение усилия нагружения привариваемой золотой проволоки к контактной площадке интегральной схемы. Таким образом, сварочный инструмент 2 бурсу перемещаться вниз по оси Еда тех пор, пока упругая балка 6, на одном конце которой закреплен сварочный инструмент 2, а другой конец которой закреплен на корпусе сварочной головки 5, не создаст требуемого усилия нагружения свариваемых элементов. Код этого усилия Р 1(фиг, 4) записан в памяти блока 25 управления установкой. При поступлении на второй вход блока 25 управления установкой цифрового кода, равного или превышающего код Р 1, последний устанавливает на своем четвертом выходе цифровой код, останавливающий работу формирователя фаэных токов 20 и, следовательно, перемещение сварочной головки по оси Е. Затем блок 25 управления установкой переходит в состояние (поз. 61, фиг,.12), в котором последний устанавливает сигнал логической единицы на своем седьмом выходе, по которому запускается формирователь 31 возмущающего воздействия, а также активизируются вычислитель 27 колебательной энергии и преобразователь 24 и далее переходит в состояние (поэ. 62, фиг, 12), в котором состоя ние блок 25 управления установкой анализирует информацию об элементарных приращениях Ь 5 сварочного инструмента 2 в результате приложения на шаговый привод 14 доэированного возмущающего воздействия на каждом периоде синхронизации Лт (фиг, 11). Этот анализ производится с целью определения окончания действия возмущающего воздействия на шаговый привод 14, а именно определения попадания амплитуды затуха 1 ощих колебаний шагового привода 14 в заранее заданный в памяти блока 25 управления установкой предел Лусп (фиг, 11), При этом блок управления производит суммирование всех текущих приращений восходящей или нисходящей полуволны затухающего колебательного движения шагового привода 14, Если после изменения знака ЛЯ полученная сумма превышает значение Л,сп, то вычисление суммы начинае 1 ся сначала для следующей полуволны. В примере (фиг, 11)