Устройство для сварки давлением

. А. Щеткин88.8)идетельство23 К 11/04,ский ССС 1986 РКИ ДА машиностроеойствам для быть испольри изготовлеоров и интегобретения явМ ь ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАНИЕМ(57) Изобретение относится книю, в частности к устрсварки давлением, и можетзовано в микроэлектронике пнии полупроводниковых прибральных микросхем. Целью из 2ляется повышение выхода годных изделий. Сварочная головка 1 состоит из корпуса 2 и подпружиненного рычага 3 с электродом 4. Устройство определения зоны касания электрода 4 со свариваемыми деталями позволяет уменьшить скорость перемещения электрода 4. Оно содержит датчик 11 давления и эжекторное сопло 1 О. В момент приближения электрода 4 к сварива. емым деталям эжекторное сопло 10 воспринимает избыточное давление, которое датчиком 11 преобразуется в электрический сигнал. Сигнал переводит шаговый привод 6 на медленную скорость, Изобретение обеспечивает автоматическое определение зоны касания независимо от разновысотности элементов интегральных схем. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к машиностроению, в частности к созданию устройствдля сварки давлением, и может быть использовано в микроэлектронике при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем,Целью изобретения является повышениевыхода годных чзделий.На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схемарасположения эжекторного сопла и сварочного инструмента относительно поверхностикасания; на фиг. 3 - структурная схема управления.Устройство для сварки давлением содержит сварочную головку 1, состоящую из корпуса 2 и подпружиненного рычага 3 сосварочным инструментом 4, механизм 5 вертикальных перемещений сварочной головкис шаговым приводом 6, датчик касаниясварочного инструмента со свариваемыми деталями, состоящий из элемента Холла 7,расположенного на корпусе 2 сварочной головки 1, и постоянного магнита 8, закрепленного на подпружиненном рычаге 3,и схему 9 управления с пусковым сигналом на первом входе, выходом подключенную к шаговому приводу 6, а вторым входом - к элементу Холла 7, устройствоопределения зоны касания сварочного инструмента 4 со свариваемыми деталями выполнено в виде эжекторного сопла 10 и датчика 11 давления, содержащего в качествечувствительного элемента кремниевую мембрану с тонкопленочными тензорезисторами,соединенными в двуплечий мост, эжектори датчик подключены к пневмосети 12,причем эжекторное сопло 10 закреплено наподпружиненном рычаге 3 сварочной головки 1 так, что его измерительное сопло13 расположено на уровне, превышающемуровень расположения рабочего торца 14сварочного инструмента 4 на 0,1 - 1 д, гдеИ - диаметр присоединяемого проводника,а датчик 11 давления подключен к третьему входу схемы 9 управления.Устройство работает следующим образом,После подачи пускового сигнала на первый вход схемы 9 управления последняязапускает шаговый привод 6 на опускание сварочной головки 1, при этом при приближении рабочего торца 14 сварочного инструмента 4 к свариваемым деталям эжекторное сопло 1 О, из измерительного сопла 13которого истекает постоянное давление,воспринимает избыточное давление, образовавшееся под измерительнь:м соплом 13при приближении его к сва 1 иваемым деталям, и через пневмосеть 1 передает этодавление на датчики давления. Датчик 11давления преобразует избыточное давление вэлектрический сигнал, который подается натретий вход схемы 9 управления. При приближении рабочего торца 14 сварочного инструмента 4 на расстоянии 10 - 50 мкм к свариваемым деталям схема 9 управленияобрабатывает сигнал датчика 11 давленияи переводит шаговый привод 6 на режимс уменьшением скорости перемещения сва 5рочной головки в 5 - 10 раз, После этогопроисходит касание сварочного инструмента4 со свариваемыми деталями, при этомподпружиненный рычаг 3, на котором размещен постоянный магнит 8, перемещаетсявверх относительно элемента Холла 7,О размещенного на корпусе 2 сварочной го.ловки 1, что приводит к уменьшению сигнала от элемента Холла 7, который поступает на второй вход схемь. 9 управления.При перемещении подг ружиненного рычага 315 относительно корпуса 2, когда шаговый двигатель 6 перемещается на один шаг, схема 9 управления останавливает шаговыйпривод 6. После этого схема 9 управленияотрабатывает на шаговый привод 6 от одногодо десяти импульсов, под действием которых20 шаговый привод 6, перемещаясь вниз, создает сварочное усилие нг свариваемые детали, Под действием сварочного усилия иразогрева зоны сварки до 280 в 3 С, свариваемые детали деформируются в течение25 времени 5 - 80 мс, которое задается с помощью схемы 9,управления и после окончания Образования сварного соединения сигналом со схемы 9 управления шаговыйпривод 6 возвращает сварочную головку1 в исходное состояние,Схема 9 управления содержит усилитель15, компаратор 16, делитель 17 с опорнымнапряжением на входе, усилитель 18, дифференциатор 19, два формирователя 20 и 21импульса, два регулируемых элемента 22 и 23задержки, два Р 5-триггера 24 и 25, управ 35 ляемый генератор 26, реверсивный счетчик27 импульсов, коммутатор фаз 28 и два элемента ИЛИ 29 и 30. Входами схемы 9управления соответственно являются: первым - первый вход формирователя 20,вторым - вход усилителя 8, третьим40 вход усилителя 15. Выход усилителя 15 подключен к компаратору 16, выход которогосоединен с управляющим входом управляемого генератора 26, а на второй вход компаратора 16 через делитель 1 напряжения45 подано опорное напряжение. Выход усилителя 18 через последовательно соединенныедифференциатор 19, формирователь 2 ирегулируемый элемент 29 задержки подключен к й-входу Я 5-триггера 25, входу регулируемого элемента 23 задержки и одному50 из входов схемы ИЛИ 30, выход которойсоединен с Я-входом Ю-триггера 24, а второй вход схемы ИЛИ 30 - с выходомЗаем реверсивного счетчика 27. Выход формирователя 20 через последовательно соединенные элемент ИЛИ 29, триггер 24 и уп 55 равляющий генератор 26 подключен к первым входам реверсивного счетчика 27 икоммутатора 28 фаз, выход которого является выходом схемы 9 управления, а вто 1620244рой вход коммутатора фаз 28 соединен с вторым входом реверсивного счетчика 27 и выходом триггера 25, при этом 5-вход Р 5- триггера 25 соединен с выходом формирователя 20 и первым входом схемы ИЛИ, а выход регулируемого элемента 23 задержки - со вторым входом схемы ИЛИ 29.Схема 9 управления работает следующим образом.На первый вход схемы 9 управления поступает сигнал внешнего пуска, который через формирователь 20 устанавливает на вы- ходе триггера 25, а через элемент ИЛИ 29 на выходе триггера 25 состояние сигнала 1. Сигнал 1 с выхода триггера 25 поступает на вход генератора 26, который начинает генерировать импульсы для работы коммутатора 28 фаз и счетчика 27 импульсов. Коммутатор 28 фаз может коммутировать свои выходы в последовательности: 1 - 2 -- 3 4 1 либо в последовательности;4 в 3 в 1 - 4, в зависимости от состояния на первом входе коммутатора 28 фаз. В данном случае на первом входе коммутатора 28 фаз будет состояние сигнала 1, поступающего с выхода триггера 25, который установлен в состояние сигнала 1 сигналом внешнего пуска, и коммутатор 28 фаз будет коммутировать свои выходы в последовательности 1 - 2 - 3 - 4 - 1, поэтому механизм 5 вертикальных перемещений геремещается в позицию Сварка (вниз) . Этот же сигнал 1 поступает на первый вход счетчика 27 и устанавливает его в режим суммирования, и с приходом каждого импульса с генератора 26 на счетный вход счетчика 27 код состояния счетчика 27 будет увеличиваться на единицу.При поступлении сигнала на третий вход схемы 9 управления (сигнал от датчика 10 давления) он сравнивается на компараторе 16 с сигналом с делителя 7 напряжения, и при приближении рабочего торца 14 сварочного инструмента 4 на расстояние 1 О - 50 мкм к свариваемым деталям компаратор 16 опрокидывается и через управляющий вход управляемого генератора 26 переключает последний в режим генерации импульсов с уменьшением частоты, поэтому коммутатор 28 фаз коммутирует свои выходы на пониженной частоте, а сварочная головка 1 перемещается на медленной скорости. При поступлении сигнала на второй вход схемы 9 управления (сигнал от элемента Холла 7) он усиливается усилителем 18, дифференцируется диффгренциатором 19 и, пройдя через элемент 22 задержки, задерживается на время, необходимое для отработки шаговым приводом 6 от 1 до 10 шагов для создания сварочной нагрузки на подпружиненном рычаге 3, запускает формирователь 21 импульса, вырабатывающий импульс, который, поступив на Я-вход триггера 25, устанавливает сигнал О на его выходе, который поступает на первые входы счетчика 27 и коммутатора 28 фаз. Этот же импульс поступает на второй вход элемента ИЛИ 30, а через элемент ИЛИ 30 на Р-вход триггера 24 и устанавливает на выходе триггера 24 сигнал 0, который останавливает работу управляемого генератора 26 и, соответственно, счетчика 27 и коммутатора 28 фаз. Этот же импульс, задержавшись на время сварки 5 - 80 мс, "О определяемое элементом 23 задержки, черезвторой вход элемента ИЛИ 29 поступает на 5-вход триггера 24 и устанавливает на выходе триггера 24 сигнал 1. Сигнал 1 с выхода триггера 24 поступает на 15 вход генератора 26, который возобновляет свою работу и, соответственно, возобновляют работу счетчик 27 и коммутатор 28 фаз, причем теперь коммутатор 28 фаз будет коммутировать свои выходы в последовательности 4 - 3 - 2 - 1 (сварочная голов ка идет вверх), а счетчик 27 будет работать в режиме вычитания, и с приходом каждого импульса на счетный вход счетчика 27 код состояния счетчика 27 будет уменьшаться до нуля, после чего на выхо де Заем счетчика 27 вырабатывается импульс, который через первый вход элемента ИЛИ 30 поступит на Я вход триггера 26 и установит на выходе триггера 26 сигнал 0, тем самым остановит работу генератора 26 и, соответственно, счетчика 27 О и коммутатора 28 фаз (сварочная головка1 в исходном состоянии).Использование изобретения позволяет автоматически определять зону касания сварочного инструмента со свариваемыми деталями независимо от разновысотности элеменЗ 5 тов интегральных схем, что приводит к повышению выхода годных изделий.формула изобретения1. Устройство для сварки давлением,содержащее сварочную головку, выполненную в виде корпуса и подпружиненного 4 О рычага со сварочным инструментом, механизм вертикальных перемещений сварочной головки с шаговым приводом, датчик касания сварочного инструмента со свариваемыми деталями, состоящий из элемента Холла и постоянного магнита, и схему управления, соединенную с элементом Холла и шаговым приводом, отличающееся тем, что, с целью увеличения выхода годных изделий, оно снабжено устройством определения зоны касания сварочного ин О струмента со свариваемыми деталями, связанным со схемой управления.2. Устройство по п. 1, отличающеегятем, что устройство определения зоны касания сварочного инструмента со свариваемыми деталями выполнено в виде подклю ченных к пневмосети эжекторного сопла идатчика давления, причем последний соединен со схемой управления, а эжекторное сопло закреплено на подпружиненном рычаге сварочной головки.1620244 Фиг г Соста тель Е. Гузиковавчук КорректоПодписно Мале арфенова Государственного комитета по изобретениям113035, Москва,Ж - 35, Раушская ственно-издательский комбинат Патент, г Редактор ТЗаказ 4208НИИПИ ТехреТираж открытиям при ГК наб., д, 4/5Ужгород, ул. Гагар