Устройство для сварки давлением

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 ЯО( 51) 4 В 23 К 11/О СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ТЕЛЬСТВ ВТОРСНОМУ С тельств 11/04,ельство К 11/0454) УСТР 57) Из об может б ЙСТВО ДЛЯ СВАРКИетение относитсть использовано пении пол и интеграл упроводниковых и ных микросхем. овышение помехо ретения(56) Авторское свидеВ 965667, кл. В 23 КАвторское свидетК 1242320, кл, В 23 ти и надежности работы у Устройство содержит ульт о СССР1981,СССР1985,ДАВЛЕНИЕМк сваркери изготовиборовель изобстойчивосойства.вуковой генератор (УЗГ), вырабатывающий тест- импульс в промежутках между процессами микросварки, ультразвуковой преобразователь, два компаратора, два реверсивных счетчика, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), два элемента 2 И-НЕ, ждущий мультивибратор (МВЖ). При достижении максимума сигналом тест-импульса МВЖ запрещает запуск УЗГ и на выходе ПАП устанавливается напряжение, соответствующее этому максимуму. После окончания времени запоминания МВЖ разрешает пуск УЗГ в случае наличия касания свариваемых материалов, очем свидетельствует поступление импульса с выхода реверсив" Я ного счетчика через элементы 2 И-НЕ на вход УЗГ. 3 ил.Изооретенпс Огпоспггс:я 1 гп 1 крОэлектронике а именнО к ООО, упованиюдля сборки полупроводниковьг приборов и интег р вл ь 1 ъ)х ь 111 ер Ос хек5Цель изобретения - повъпгение помехоустойчивости и надежности работыустройства,На фиг1 пру 1 веденс 1 сгсо уе 1 я) наясхема устройства, ;на фиг, и 3осциллограммы напряжени 1", г 1 тдельныхэлементов устройства,Устройство п 11 я сварки давлениемсоцержит ультразвуковой генератор(УЗГ) 1, въгходом соединенвъгй с ульт,развуковъп 1 преобразователем 2, первый компвратор 3. реверси 1:,ггъй счетчик 4 г 1-разряц 1;ъгй двоичный реверсивный счет:ик 5, цифроаначоговъй преобразователь ПАП) 6, второй компаратор 7, второй вход которого соединенс третьим входом устройства, первыйвход - с пернъп 1 входом первого ком.паратора 3 и выходом УЗГ 1 а выходс входом "Обратный счет" реверсивного счетчика 4,. Вход "Прямой счет"последнего связан с въжодуом первогокомпаратора 3, а выход "Заем"с входом "Обратнъъй счета г 1=оазрядного двоичного реверсивно 1 О счетчика 50информационные входъ 1 котооого подключены к второму входу устройства, аего выходы - к входам ЦАП 6, выходомСОЕДИНЕННОГО С ВтОРгы ВХОДОМ ПЕРВОГОкомпаратора 3,. Устройство содержит35также пеэвъг 1 и второй элементы 2 И-НЕ8 и 9, ждуший мул;тивибраггор (МВЖ) 10,вход которого подклю=ен к первомувходу устройства входу Установка"И-разрядного двоичного реверсивногосчетчика 5 и первому входу первогоэлемента 2 И-НЕ 8, второй вход связанс выхоцом "Заем" оеверсивного счетчи 5 ука 4,. а въо 1 Ог 1, соединен с входом .1 становка. 0 ревевсг 1 вного с 1 етчика 4И ВтОРЪГМ ВгХОДОВТОРОГО ЗЛЕМЕНта2 И "Нг, 9 п 1 рвъек вход которогО пОделючен к выходу МБЖ 10, а выхсд: к входу УЗГУстрсй тво работает с 11 здующ 1 м об 50разомНа протяжении всей рабсты устоойства на его вглрой вход подается напряжение ,. да третий гход - нуле - 1 увое напряжеъие 0 Вольт "55При вкл 10 чевн 11 ус гройс Ва О 1 ератОрподает на первый вход ус;.ройсгва имрый поступает ва вхог Мйу 1: 10, Последний вырабятъ 1 вает сигнал "0 на время запоминания с(фиг. 2 и 3) максимума сигнала тест-импульса, Сигнал"0" с выхода ИВЖ 10 (фиг. 1) поступает на первый вход второго элемента2 И-НЕ 9, на его выходе на времяустанавливается сигнал "1" независимо От того, какой сигнал поступаетна его второй вход.Сигнал с въоуоца второго элемента2 И-НЕ 9 поступает на вход УЗГ 1. Таким образом, на входе УЗГ 1 на время1:присутствует сигнал "1". Этимисключается появление на его входесигнала "0", по которому происходитперевод УЗГ 1 в режим "Сварка" сувеличением мощности ультразвуковыхколебаний,Импульс "Установка" поступает также на первый вход первого элемента2 И-НЕ 8, на втором входе которогоприсутствует сигнал "1". Поэтому навыходе появится импульс с напряжением "1", который поступает на вход"Установка 0" реверсивного счетчика 4и обнуляет последний.Импульс "Установка" поступает также на вход "Установка" И-разрядногодвоичного реверсивного счетчика 5.При этом на всех выходах последнегопоявляются сигналы "1", т.е. выходной ход его будет максимальным, Этоткод поступает на входы ЦАП б, На выходе последнего устанавливается Ц ,величина которого должна быть выбранабольше максимума сигнала тест-импульса (фиг, 2 а и За). Данное требованиеобеспечивает то, что меняянапряжениена выходе ЦАП 6 (фиг. 1) от Ба,1 ронулевого, со 1007-ной вероятностьюнаходят и величину максимума сигналатест-импульса.Напряжение от величины Бдо нулевого изменяется за время, в течениекоторого выходной код с выходов 0-раз"рядного двоичного реверсивного счетчика 5 поменяется от максимальногодо нулевого, а это происходит, если на его вход "Обратный счет" поступанет 2 -число импульсов. Таким образом, ма мин Определяется как Е 5 ае мвн в1= М-, где Г - частота следования сиг нала тест-импульса с выхода УЗГ 1,который вырабатывает этот сигнал доначала процесса сварки для определе 1 ия момента контактирования сварочного инструмента со свариваемыми деталями. Величина сигнала тест-импульсасоставляет 1-57 от величины сварочного импульса которыи УЗГ 1 вырабатывает при переводе в режим Сварка11 л 5и равна 0,2-1 В,Работа устройство во времяприведена для двух случаев.В отсутствие случайной помехи(фиг. 2). Сигнал с выхода УЗГ 1 поступает на первый вход второго компаратора 7 (фиг. 1) . При превьпненжэтим сигналом нулевого напряжения,которое подано на второй вход второго компаратора 7, последний находится в состоянии "1" на выходе (фиг.2 б).Воли же величина сигнала тест-импуль-са меньше нулевого напряжения, которое подано на второй вход второгокомпаратора 7 (фиг. 1), то последнийпереключается в состояние с "О" на выходе (фиг. 2 б),Сигнал тест-импульса с выходаУЗГ 1 (фиг. 1) поступает также на 25первый вход первого компаратора 3 идо тех пор пока величина максимумасигнала тест-импульса Чменьшевеличины напряжения с выхода ПАП 6,поступающего на второй вход первогокомпяратора 3, на выходе последнегоприсутствует сигнал "1" (фиг. 2 а,.в),Так как после подачи операторомимпульса "Установка" на выходе ЦАП 6(фиг. 1) устанавливается напряжение .Ц то и на второй вход первого ком 35оп фпаратора 3 поступает напряжение П,а так как Б больше максимума сигналатест-импульса, то в начальный моментвремени Сна выходе первого компаратора 3 постоянно присутствует сигнал "1" и поэтому состояние на входе"Прямой счет" реверсивного счетчика 4 не меняется.Когда величина сигнала тест-импульса становится меньше нулевого напряжения, поданного на второй вход второго компаратора 7, последний переключается в состояние с "О" на выходе,Сигнал с выхода второго компаратора 7 поступает на вход "Оборотныйсчет" реверсивного счетчика 4 и в момент переключения второго компаратора 7 из состояния "1" на выходе в состояние "О", на выходе "Заем" реверсивного счетчика 4 появляется импульс55, (фиг . 2 г, ), который поступает навход "Обратный счет" И-разрядногодвоичного реверсивного счетчика 5(фиг. 1) . Выходной код последнегоуменьшается на единицу младшего разряда, а величина напряжения на выходеЦАП ". уменыпается ня величину напряжения, соответствующего дискретностиЦл,П 6 (спнг, 2 я) . Яуп ульс с выхода"Заем" реверсивного счетчика 4 (фиг.1)поступает также ня второй вход перво:о элемента 2 И."Е 8, ня выходе которогс также появляется импульс, поступающий ня вход Установка О" реперсивно"о счетчика 4 и обнуляклгй его,Данный процес продолжяется дотех пор, пока напряжение ня выходЕЦАП 6 не становится меньше максимумасигнала тест-импульса, Ч, (в моменттцвремени Т, фиг, 2 а), После того,как этот процесс оканчивается, няпря"жение, поступающее с выхода ЦАП(фиг, 1) на второй вход первого компарятора 3, становится меньше максимума сигнала тест-импульса Ч (фиг.2 я),поступающего на первьп вход первогокомпратора 3,В момент времени, когда величинасигнала тест-импульса. поступающегос выхода УЗГ 1, становится большевеличины напряжения на выходе ЦАП,первьп компаратор 3 переключаетсяиз соотояния "1" на выходе в состояние "С" (фиг. 2 в) .Сигнал с выходя первого ксмпаратора 3 (фиг. 1) поступает на вход"Прямой счет" регерсивногс счетчика4 и в момент переключения первогокомпараторя 3 увеличивает выходнойкод реверсивного счетчика 4 на единщу мла,",шегс разряда. Далее, когдавеличина сигналя тест в импуль становится меныпе нулевого напряжения,второй компарятор 7 переключаетсяиз состояния с п 1 п в состояне с 0ня выходе,Сигнал с выхода второго компаратора 7 поступает на вход Обратный счет" реверсивного счетчика 4 иуменьшает его выходной код ня единицу младшего разряда, При этом выходной код реверсивного счетчикя 4 становится нлевьщ, на его выходе "Заем" не появляется импульс, т.е, состояние на выходе "Заем" не изменяется (фиг2). Поэтому не появляется импульс и на входе "Обратньп счет" И-разрядного двоичного реверсивного счетчика 5 (фиг, 1). Выходной код последнего не изменяется, поэтому не изменяется и величина напряжения5 4336на выходе ЦАП б. Таким образам, навыходе ЦАП 6 по окончании времениустанавливается напряжение сточностью до дискретности ЦАП б равное максимуму сигнала тест-импульсаЧ, (Фиг. 2 а)ьПри наличии случайной помехи(фиг. 3) сигнал тест-импульса с выхода УЗГ 1 поступает на первый входвторого компаратара 7 (Фиг, 1), иесли этот сигнал больше нулевого напряжения, поданного на второй входвторого компаратора 7, последний находится в состоянии "1" ка выходе,а если меньше нулевого напряженияв состоянии "О" на выходе (Фиг. Зб),После псдачи оператором импульса"Установка" на выходе ЦАП 6 (фиг,1)устанавливается напряжение ц. 2 рСигнал тест-импульса поступает напервый вход второго компаратрра 7и когда величина сигнала становитсяменьше нулевого напряжения, второйкомпаратор 7 переключается из састаяния "1" на выходе в состояние "О".Сигнал с выхода второго компараторапоступает на вход "Обратныйсчет" реверсивного счетчика 4 и в момент переключения второго компарата- ЭОра 7 из состояния "1" в состояние"О" на выходе "Заем" реверсивногосчетчика 4 появляется импульс, который поступает на вход "Обратныйсчет" М-разрядного двоичного реверсивного счетчика 5. При этом выходной код последнего уменьшается наединицу младшего разряда, что приводит к уменьшению величины напряженияна выходе ЦАП 6 на величину напряжения, соответствующего дискретностиЮП 6 (Фиг. За),Импульс с выхода "Заем" реверсивного счетчика 4 (Фиг. 1) поступает,также на второй вход первого элемента 2 И-НЕ 8 и на выходе последнего появляется импульс, который, поступивна вход "Установка О" реверсивногосчетчика 4, обнуляет его.Данный процесс будет продолжатьсядо тех пор, пока с выхода УЗГ 1 непоступает сигнал тест-импульса с помехой, максимум которого равен Ч ++ Ч, (Фиг . За) . Величина дакного сиг-.нала, поступающего на первый вход пер"5,ваго компаратора 3 (Фиг, 1), в определенный момент времени 1: превышаетвеличину напряжения, установившегосяк этому моменту времени ка выходе 82 Ь11 АП б (фиг. За) и присутствующего кавтором входе первого кампаратара 3(фиг. 1). При этом первый компаратор3 в момент временипереключаетсяиз состояния "1" в состояние "О" навыходе (фиг, Зв),Сигнал с выхода первого компаратора 3 (фиг. 1) поступает на вход "Прямой счет" реверсивного счетчика 4 ив момент времениувеличивает выходкой кад последнего на единицу млад.шего разряда. После того, как величина сигнала тест-импульса становитсяменьше нулевого напряжения второйкомпараторпереключается из состояния с " на выходе в состояние "О",Сигнал с выхода второго компаратара 7 поступает на вход "Обратныйсчет", реверсивного счетчика 4 иуменьшает выходной код последнегона единицу младшего разряда, При эта.выходкой код реверсивного счетчика 4становится кулевьч, но на ега выходе"Заем" импульс не появляется (фиг.,Зг)поэтому не появляется импульс и кавходе "Обратный счет" М-разрядногодвоичного счетчика 5 (Фиг. 1). Выходной код последнего ке изменяется,поэтому не изменяется и величина напряжения на выходе ЦАП 6.Сигнал тест-импульса с выхода УЗГ 1.продолжает поступать ка первые входыпервого и второго компаратаров 3 и 7.Так как величина напряжекия, поступающего с выхода ЦАП б ка второй входпервого компаратора 3, больше максимума сигнала тест-импульса .я и завремя прохождения сигнала тест-импульса с помехой не изменяется (фиг.За),то до тех пор пока ока в дальнейшемне становится меньше величины максимума сигнала тест-импульса Ч д кампаратор 3 (фиг. 1) будет кахадиться всостоянии с "1" на выходе (фиг.Зв).Когда величина сигнала тест-импульса становится меньше нулевогонапряжения, поданного на второй входвторого компаратора 7 (фиг 1), последний переключается в состояние с"Оп на выходе. Сигнал с его выходапоступает на вход "Обратный счет"реверсивного счетчика 4 и в моментпереключения второго компаратора 3из состояния с "1" на выходе в состояние "О", на выходе "Заем" реверсивного счетчика 4 появляется импульс(Фиг. Зг), который поступает на вход15 20 25 30 35 45 50 55 1ного реверсивного счетчика 5 (фиг.1)Выходной код последнего уменьшаетсяна единицу младшего разряда, а величина напряжения на выходе ЦАП 6 уменьшается на величину напряжения, соответствующего пискретчости ЦАП 6(фиг. За),Импульс с выхода "Заем" реверсивного счетчика 4 (фиг. 1) поступаеттакже на второй вход первого элемента 2 И-НЕ 8, на выходе также появляется импульс (фиг, 2 д). который поступает на вход "Установка 0" реверсивного счетчика 4 (фиг . 1) и обнуляетпоследний.Данный процесс продолжается дотех пор, пока напряжение на выходе1,АП 6 не становится меньше максимума сигнала тест-импульса Ч, (моментвремени(фиг. За). Дальнейшая работа устройства от момента временидо оончан временифп аналогична работе устройства от моментавремени й до окончания временив первом случае.Таким образом как в первом случае,так и во втором случае по окончаниивремени г,устанавливается напряжение с точностью до дискретностиЦАП 6, равное максимуму сигналатесг-импульса Ч п(фиг, 2 а, За).После окончания времении навыходе ИВИ 10 появляется сигнал "1"(фиг . 2 е, Зе), который поступает напервый вход второго элемента 2 И-НЕ 9(фиг 1) и разрешает прохождение наего выход импульсов при наличии ихна втором входе. Работа остальныхэлементов устройства в промежутоквремени от окончания времени С, домомента касания аналогична работеэтих элементов в промежутке времениот(или С) до окончания времениПри этом, поскольку на выходе"Заем" реверсивного счетчика ч импульсы не появляются, то они не поступают на второй вход первого элемента 2 И-НЕ 8 и на второй вход второго элемента 2 И-НЕ 9, а следовательно ,их нет на выходе элементов2 И-НЕ 8 и 9 и поэтому на вход УЗГ 1не проходит импульс на перевод УЗГв режим Сварка" с увеличением мощности ультразвуковых колебаний.В момент касания с инструментом свариваемых материалов амплитудасигнала тест-импульса падает и максимум этого сигнала становится меньше величины Ч и напряжения, поступающего с выхода ПАП 6 на второй вход первого компаратора 3,Таким образом при касании инструментом свариваемых материалов величина напряжения, поступающего на первый вход первого компаратора 3 не превьппает величины напряжения, поступающего на его второй вход, поэтому последний находится в состоянии с на выходе (фиг. 2 а, За). Когда величина тест-импульса становится меньше нулевого напряжения, поступающего на второй вход второго компаратора 7 (фиг,-.1), последний переключается из состояния с "1" на выходе в состояние1 ОоСигнал с выхода второго компаратора 7.поступает на вход "Обратный счет" реверсивного счетчика 4 и в момент переключения на выходе "Заем" последнего появляется импульс, который поступает на второй вход первого элемента 2 И-НЕ 8 и на второй вход вто" рого элемента 2 И-НЕ 9, 10, появляется на их выходе и на входе УЗГ 1 (фиг. 2 ж, Зж) и переводят последний в режим "Сварка" с увеличением мощности ультразвуковых колебаний. После окончания процесса сварки и прекращения контакта инструмента со свариваемыми материалами оператор подает сигнал "Установка" и работа устройства повторяется,Предлагаемое изобретение позволяет повысить помехоустойчивость и надежность работы устройства. формула изобретения Устройство для сварки давлением, содержащее ультразвуковой генератор, соединенный с ультразвуковым преобразователем и с первым входом первого компаратора, выходом подключенного к входу "Прямой счет" реверсивного счетчика, цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к второму входу первого компаратора, ждущий мультивибратор, вход которого является первым входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения помехоустойчивости и надежности работы устройства, в него дополнительно введены второй компаратор, два элемента 2 И-НЕ, М- разрядный двоичный реверсивный счет чик, выходы которого подключены к9 1433682 О входам цифроаналогового йреобразова- дом второго элемента 2 И-НЕ, второй теля, информационные входы являются вход которого соединен с выходом ждувторым входом устройства, вход "Об- щего мультивибратора, а выход - ратный счет" соединен с выходом ре 5с входом ультразвукового генератора1 версивного счетчика и с первым входом выход последнего подключен к первому первого элемента 2 И-НЕ, вход "Установ- входу второго компаратора, второй ка" " с первым входом устройства и вход которого является третьим вховторым входом первого элемента 2 И-НЕ, дом устройства, выход соединен с вхоа выход - с входом "Установка в ноль" 10 дом "Обратный счет" реверсивного реверсивного счетчика и первым вхо- счетчика,1433682 Усадон оставитель В. Грибоваехред Л.Сердюкова Корректор Л. Пилипенко Касард едак аз 5492/13 писно оизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Про Ъ МЬ РтуТираж 922 ВПИИПИ Государств по делам изобр113035, Москва, Жного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д, 4