Устройство для дозирования энергии при ультразвуковой сварке

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 935229(5 )М. Кл. В 23 К 20/00 осудеротеенный комитет ео делам нзабретеннй н отнрытнй(7 ) Заявитель 5 Ь) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКЕ Изобретение относится к ультразвуковой сварке и может быть использовано в установках для микросваркиполупроводниковых приборов и интегральных схем,Известно устройство, улучшающеекачество соединений при ультразвуковой сварке, состоящее из ультразвукового генератора, устройства измерения сопротивления между инструментом и проволочкой и выключателя мощности, По изменению сопротивлениямежду проволочкой и инструментом,увеличение которого свидетельствует обокончании процесса сварки, осуществляется автоматическое выключениеультразвукового генератора, за счетчего прекращается подача энергии взону сварки 1 ,Недостатком известного устройстваявляется низкая точность дозированияэнергии, обусловленная косвеннымметодом определении прочности соединения и вызывающая снижение воспроизводимости и средней прочности соединений, а также значительное усложнение конструкции и преобразователя, связанное с необходимостью изоляции проволочки и подачи на нее сигнала от схемы измерения сопротивления.Известнотакже устройство дозирования энергии, состоящее из ультразвукового преобразователя удьтразвукового генератора, датчика, детектора огибающей и выключателя .2). Указанная система обеспечивает от-ключение ультразвуковой энергии при уменьшении амплитуды колебаний преоб-.15разователя до заданного уровня.Недостатком данного устройстваявляется то, что оно работает по заданному абсолютному уровню, и поэтому в реальных условиях, когда происходит изменение амплитуды сигнала,воз.буждающего преобразователь, вызванное, например, температурной нестабильностью генераторов, оно не обес3 935229печивает требуемую стабильность процесса сварки.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные компаратор, реле времени,ультразвуковой генератор с автоподстройкой частоты, электроакустический преобразователь, компаратор,источник опорного напряжения, схему 1 Озадержки, датчик обратной связи, подключенный ко второму входу ультразвукового генератора и экстремум детектор, одним из входов соединенный свыходом реле времени ГЗ15Недостатком известного устройстваявляется то, цто оно не обеспечиваетстабильность процесса и требуемоекачество сварных соединений,20Целью изобретения является повышение качества сварных соединений,Поставленная цель достигается тем, цто в устройство, содержащее последовательно соединенные компаратор, реле времени, ультразвуковой генератор с автоподстройкой частоты, электро- акустический преобразователь, компаратор, источник опорногонапряжения, схему задержки, датчик обратной связи, подключенный ко второму входу ультразвукового генератора и экстремум детектор, одним из входов соединенный с выходом реле времени, введены выцитающее и запоминающее устройства, причем один из входов запоминающего устройства соединен с выходом экстремума детектора, второй вход соединен с выходом реле времени, а выход - с одним из входов вычитающего устройства, выходом соединенного с одним из входов компаратора, ко второму входу которого подключен источник опорного напряжения, а второй выход ультразвукового генератора соединен со вторыми входами экстремум детектора и вычитающего устройства.На чертеже изображена структурная схема устройства.Устройство для дозирования энергии содержит последовательно соединенные 50 компаратор 1, реле времени 2, ультразвуковой генератор 3, электроакустический преобразователь 4, несущий датчик обратной связи 5, соединенный со вторым входом ультразвукового генератора 3, а также экстремум детектор б, запоминающее 7 и вычитающее 8 устройства, причем один иэ входов экст 4,ремум детектора б соединен с выходомреле времени 2, а выход - с одним извходов запоминающего устройства 7,второй вход которого соединен с выходом реле времени 2, а выход - с однимиз входов вычитающего устройства 8,выходом соединенного с одним иэ входов компаратора 1, ко второму входукоторого подключены источник опорно-го напряжения, а второй выход ультразвукового генератора 3 соединен совторыми входами экстремум детектора6 и выцитающего устройства 8,Устройство работает следующим образом,По команде "Пуск" реле времени 2включает ультразвуковой генератор 3,возбуждающйй электроакустический преобразователь 4. С датчика 5 снимаетсясигнал обратной связи для автоподстройки ультразвукового генератора 3 нарезонансную частоту преобразователя 4.Для нормальной работы цепей автоподстройки и всего устройства дозированиянеобходимо налицие на выходе ультразвукового генератора 3 дежурного сигнала.Со второго выхода ультразвукового,генератора 3 снимается сигнал, пропорциональный резонансной частотепреобразователя,Для этого можно использовать выходной сигнал цепи автоподстройкичастоты генератора 3. Этот сигналпоступает на вторые входы экстремумдетектора б и вычитающего устройства 8. По команде с реле времени 2запоминающее устройство 7 запоминаетэкстремальное значение резонанснойчастоты генератора 3 с выхода экстре"мум детектора б в режиме холостогохода (электроакустический преобразователь 4 не нагружен). По командес реле времени на время сварки экстремальное детектирование запрещаетсяи экстремум детектор 6 сбрасываетсяв исходное состояние. В процессе нагружения и сварки резонансная частота системы изменяется. Соответственно изменяется и сигнал на втором входе вычитающего устройства 8. На первом входе его держится сигнал с выхода запоминающего устройства 7, соответствующий резонансной частоте врежиме холостого хода, С выхода выцитающего устройства 8 сигнал, величина которого пропорциональна разности входных величин, т.е. величинеухода резонансной частоты в процессесварки относительно резонансной частоты в режиме холостого хода, поступает на компаратор 1, где сравнивается с опорным напряжением. Величина опорного напряжения устанавливается оператором и соответствует максимальной прочности соединения для соответствующей пары свариваемых материалов. При совпадении величины входного сигнала с установленным опорным уровнем на выходе компаратора 1 появляется сигнал, возвращающий реле времени 2 в исходное состояние. Процесс сварки прекращается.Следовательно, данное устройство осуществляет контроль ухода резонансной частоты преобразователя в процессе сварки относительно резонансной частоты в режиме холостого хода, и при достижении разности частот оптимальной величины, соответствующей максимальной прочности соединения, процесс сварки прекращается.Аналогичным образом работает система и при получении со второго выхода ультразвукового генератора 3 сигнала, пропорционального амплитуде колебаний электроакустицеского преобразователя 4. В этом случае устройство осуществляет контроль изменения амплитуды колебаний преобразователя 4 в процессе сварки относительно ее значения в режиме холостого хода.Применение данного устройства позволяет увеличить воспроизводимость прочности соединений за счет исключения влияния на точность работы нестабильности выходного напряжения генера тора 3, коэфФициента передачи преобразователя с датчиком амплитуды колебаний и изменений амплитуды колебаний и частоты преобразователя в начальный момент сварки из-за разброса исходного состояния свариваемых мате 5229 6 риалов и свойств контакта инструмент- проволока.Формула изобретенияУстройство для дозирования энергии при ультразвуковой сварке, содержащее последовательно соединенные1 о компаратор, реле времени, ультразву"Лковой генератор с автоподстройкойчастоты, электроакустический преобразователь, источник опорного напряжения, схему задержки, датчик обратной1 Б связи, подключенный к второму входуультразвукового генератора, и экстремум-детектор, одним из входов соединенный с выходом реле времени, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, срр целью повышения качества сварных соединений, в него введены вычитающееи запоминающее устройства, один извходов запоминающего устройства соединен с выходом экстремум-детектора,2 З второй вход соединен с выходом релевремени, а выход - с одним из входоввычитающего устройства, выходом соединенного с одним из входов компаратора, к второму входу которого подключен источник опорного напряжения,а второй выход ультразвукового генератора соединен с вторыми входамиэкстремум-детектора и выцитающегоустройства,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Колешко В,М. Ультразвуковая .микросварка. Минск, "Наука и техника", 1977, с. 303,2. Авторское свидетельство СССРМ 694327, кл В 23 К 19/04, 1977,3. Авторское свидетельство СССРУ 550255, кл. В 23 К 19/04, 1976935229 В. Катин Составителт ТехредА, Б Корректор А.фер ктор Н. ине Зака е Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная 11/16 Тираж 1153 ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 113035, Москва, И, Подписнкомитета СССРи открытийэушская наб., д,