Автомат для сортировки полупроводниковых выпрямительных элементов по электрическим параметрам

. А, Дохман, Д. Н, Мачурин и Е, С. Харитоно АВТОМАТ ДЛЯ СОРТИРОВКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМПАРАМЕТРАМ Заявлено 2 бря 1956 г. за561662 в Комитет по делам изобретений и открыт 1при Совете Министров СССРПолупроводниковые выпрямительные элементы выпускаются миллионными тиражами. Поэтому автоматизация их сортировки по электрическим параметрам, при которой каждый элемент обрабатывается индивидуально, весьма необходима и дает большой технико-экономический эффект. Однако известные конструкции автоматов для .сортировки полупроводниковых выпрямительных элементов имеют ряд существенных недостатков, основными из которых являются: сложность кпнематической схемы, раздельное измерение в разных гнездах электрических параметров в проводящем и запирающем направлениях, что приводит к ошибкам сортировки; невозможность сортировки на все сорта одновременно, а также сортировки элементов малого размера, имеющих обратный ток порядка 10-" а,Предлагаемый автомат, предназначенный для сортировки элементов на два сорта и брак в проводящем и на три сорта и брак в запирающем направлениях, подобно известным автоматам для сортировки полупроводниковых элементов по электрическим параметрам, состоит из питающего устройства, выдающего контролируемые элементы, механизма их подачи, измерительного канала с контактными щупами, измерительной "хемы с магнитным усилителем и приемного устройства.Особенности построения кинематической и электрической схем автомата обеспечивают простоту и надежность его в эксплуатации, возможность измерения малых токов при высокой производительности, а также возможность сортировки элементов на все сорта одновременно.Фиг. 1 изображает кинематическую схему автомата; фиг. 2 - конструктивное выполнение части автомата; фиг. 3 - принципиальную электрическую схему.Автомат состоит из двух отдельных механизмов А и Б, приводимыхв действие от общего электродвигателя 1 через упругую муфту 2, червячную пару 3, шестеренки 4, муфту перегрузки б, карданный валик б,распределительный вал 7, с насаженными на нем кулачками 8 - 11, служащими для управления электрической схемой автомата, и коническуюпару 12 для передачи вращения на валик 13. С валика 13 движение передается на механизмы А и Б через муфты 14 и 15. В дальнейшем рассматривается работа только одного механизма А, так как работа механизмаБ аналогична и только сдвинута по циклу на 180.От муфты 15 движение передается на распределительныи вал 1 б, накотором закреплен кулачок 17, передающий через рычажную си,"тему 18движение на подающую рейку 19. Последняя под действием пружины 20выталкивает очередной элемент из трубки 21 (в которую они набиваютсяориентировочно) в измерительный канал, в котором на первых пяти позициях элементы подформовываются, а на последней измеряются. Подформовка и измерение производятся с помощью щупов 22, подъем и опускание которых осуществляются от кулачков 23 через рычажную си"тему 2-1.Нажатие щупа на элемент производится с помощью пружин 2 б.После измерения подающая рейка 19, выталкивая следующий элементиз трубки 21, передвигает весь ряд элементов на один шаг и сталкиваеткрайний (измеренный) элемент в неподвияный лоток 2 б. 1 этому моменту, в зависимости от результата измерения, подается команда на одиниз и"пслнительных электромагнитов 27, который, срабатывая, выталкивает вверх соответствующий упор 28. Электромагнит 29 с поворотнымякорем, получакпций питание через кулачковые контакты, поворачиваетвалик 30 с закрепленными па псм всерообразно рычагами 31 и качающимся лотком 32. Один из рычагов 31 запирается в выдвинутый упор28, и качающийся лоток 32 останавливается над соответствующим пазомраспределительного,сектора 33. Измеренный элемент, пройдя через неподвижный лоток 26, качающийся ло;ок 32 и канал сектора 33, попадаетв соответствующую данному сорту приемную коробку 34. После этогоцепь питания электромагнита 29 разрывается и прукина 3 б возвращает валик 30, а следовательно, и качающийся лоток 32 в исходное положение,В связи с тем, что автомат предназначен измерять токи порядка10 - а предусмотрена надежная изоляция измерительного гнезда от корпуса механизма как во время измерения, так и во время подачи очередного элемента, так как измерение производится одними и теми жеэлементами электроизмерительной схемы и оба измерительные каналаэлектрически связаны между собой. Достигается это следующимобразом.На конце подающей рейки 19 укреплена изолирующая прокладка 3 б,в которую для уменьшения износа рабочей кромки вставляется тонкаяметаллическая пластинка 37, Рычаг 18 отводит подающую рейку 19 вкрайнее левое положение. В этот момент ввысь столб элементов, находящийся в стакане питаюшей трубки 21, опускается на один элемент, Подающая рейка 19 под действием пружины 20 выбира.т нижний элементи начинает подавать его в измерительное гнездо, Ход подающей рейкирассчитан таким образом, что элемент сначала полностью выходит из-подстакана трубки 21, находясь на изолирующем вкладыше 38, а затемсдвигает весь ряд элементов на один шаг. Измерение элементов производится щупами 22, находящимися на изолирующей пластинке 39. Вторым контактом служит металлическое основание 40 измерительного гневда, находящееся на изолирующей прокладке 41.Измерение параметров элементов осуществляется с помощью измерительной схемы. Измерительный щуп 22 устанавливается на вновь поданный элемент, вслед за тем, разу включается реле РО, к второе подключает последовательно с входной обмоткой каскада 1 дифференциального магнитного усилителя испытуемый элемент к источнику классификационного напряжения У,Протекающий в запирающем направлении через элемент и гходную обмотку К каскада 1 ток усиливается и подается на обмотку управления Я второго каскада.Напряжение О на выходе каскада 11 сравнивается с тремя эталонными напряжениями 1/ 0 ., У,и разность между ними подается на нуль-индикатор, выполненный на трех кристаллических триодах Т Т Т,. Если напряжение на выходе каскада П меньше величины эталонного напряжения, то тока на выходе соответствующего триода практически не будет, Если же это напряжение больше эталонного, то в цепи коллектора триода начинает протекать ток, что приводит к срабатыванию соответствующего выходного поляризованного реле РПРП РПз,Так как напряжение на выходе каскада П сравнпвается с тремя эталонными напряжениями различной величины, то выходные реле РПь РП РП, срабатывают в зависимости от величины тока па входе каскада 1. Например, в схеме, предназначенной для сортировки селе- новых элементов диаметром 5 мм, реле РПю срабатывает при токе на входе каскада 1, равном 26 люка, реле РП - при токе на входе 52 люка, а реле РП, - при токе 117 лка. Выходное реле, замыкая свои контакты, включает промежуточные реле РР, Р;, которые самоблокируются и, тем самым, запоминают результат измерения элемента в запирающем направлении. Через промежуток времени, достаточный для измерения тока в запирающем направлении, реле РО выключается, обрывая цепь входа каскада 1, и схема через некоторое время после этого возвращается к исходному состоянию.Затем включается реле РП, которое подключает испытуемый элемент в проводящем направлении к источнику классификационного тока 1, и одновременно подключает параллельно и,"пытуемому элементу цепь, состоящую из последовательно соединенных входной обмотки 11", каскада 1, компенсационного напряжения Уо и линейного сопротивления Я, Величина компенсационного напряжения (включенного встречно относительно падения напряжения на элементе) и величина сопротивления Д определяют зависимость входного тока каскада 1 от измеряемого напряжения, Если 1 ь - ток на входе каскада 1, достаточный для срабатывания реле РПа 1 в т на входе каскада 1, достаточный для срабатывания реле РПг, то для того, чтобы реле РП; срабатывало гри падении напряжения на элементе, равном У а реле РП срабатывало при падении напряжения У, то величины напряжения Ьо и сопротивления Й определяются из соотношений:1 ю - 10 11 - У,В результате оказывается возможным использовать измерительную схему дважды, сначала для измерения тока, а затем напряжения, причем указанные величины могут быть и не прямо пропорциональны. Если линейное сопротивление Р заменить нелинейным, то можно получить более сложные зависимости (например, с целью увеличения количества сортов),Дальнейшее измерение входного тока аналогично измерению обратного тока с той разницей, что реле РПРП РП; подают сигнал не на реле Рь Р, Рз, а непосредственно на исполнительные электромагниты,108792что совместно с сигналами, подаваемыми с реле РР, Рз, приводит к срабатыванию определенных исполнительных электромагнитов 1,Через некоторое время после включения реле РП, достаточное для измерения элемента в проводящем направлении, включается поворотный электромагнит 29, который, устанавливаясь на упор, выдвинутый исполнительным электромагнитом 27, фиксирует это положение, чем и определяется направление падения измеренного элемента в гриемное устройство После подачи питания на поворотный электромагнит 29 через время, достаточное для его установки на упорный рычаг, выключается реле РП, и схема вновь возвращается в свое первоначальное состояние. После отключения реле РП через некоторое время, которое необходимо для возвращения схемы в исходное положение, опять включается реле РО и начинается измерение элемента в другом канале, что происходит аналогично описанному.Указанный выше цикл работы схемы задается кулачковыми контактами 8, 9, 10 и 11, которые управляют реле РО и РП, поворотными электромагнитами 29 и т. д.Гсобенностью измерения полупроводниковых выпрямительных элементов является большой разброс их параметров. Например, для селеновых элементов диаметром 5 млю границей брака в запирающем направлении является сопротивление элемента порядка 10 ом, но могут быть и коротко-замкнутые элементы.Таким образом, на вход каскада 1 могут поступать токи, в сотни раз больше максимального тока, подлежащего измерению.Так как выходная характеристика дифференциального усилителя неоднозначна относительно выходного тока, то получается, что прн токе 1 на входе усилителя, на его выходе будет ток 1 а при большом токе 1)1, на выходе будет ток 1(1. В этом случае бракованный элемент может ошибочно попасть в число сортных.Для придания однозначности работе схемы при больших входных токах последовательно с одним из балластных сопротивлений первого каскада 1 дифференциального магнитного усилителя включена одна обмотка двухобмоточного поляризованного реле РП 4, другая обмотка которого питается от отдельного источника, Ампер-витки этих обмоток включены встречно и через балластные сопротивления при токах, соответствующих максимальному току на выходе усилителя, реле срабатывает, чем гарантируется отбраковка элементов при больших токах.Чрезмерно большие токи на входе усилителя приводят к тому, что время для возврата схемы в исходное положение увеличивается в полтора-два раза против случая, когда измеряются элемснть с нормальными параметрами. Необходимость в этом дополнительном времени приводит к снижению производительности автомата на 10 - 20 Ъ.Для автоматического увеличения времени возврата схемы в исходное положение вход измерительной схемы отключается от измеряемого элемента независимо от положения кулачковых контактов сразу, как только будет определено, что изделие является браком, т. е. реле РО или РП, отключаются не кулачковыми контактами, а раньше - в момент срабатывания реле Р, или Р вследствие чего время возврата схемы в исходное положение увеличивается, Это увеличение времени возврата получается за счет уменьшения времени, отведенного на измере. ние.Следует подчеркнуть, что приведенная схема предназначена для сортировки элементов с малыми обратными токами порядка 10 - 100 мка, Если токи, подлежащие измерению, превосходят 100 лка, то можно обойтись с одним каскадом магнитного усилителя.Назначение остальных элементов электрической части автомата об щеизвестно или не представляет особого интереса. Поэтому описаниеих работы здесь не приводится.Предмет изобретения1. Автомат для сортировки полупроводниковых выпрямительных элементов по электрическим параметрам в проводящем и запираю.цем направлениях, состоящий из питающего устройства, выдающего контролируемые элементы, механизма их подачи, измерительного канала с контактными щупами, измерительной схемы с магнитным усилителем и приемного устройства, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, " целью обесг.ечения возможности измерения обоих параметров элемента в одном и том же гнезде измерительного канала без отрыва контактных щупов, последние присоединены к измерительной схеме через контакты двух периодически включаемых кулачковыми контактами реле, одно из которых служит для подачи на управляющую обмотку магнитного усилителя разности эталонного напряжения и прямого падения напряжения на элементе, а другое - для включения этой обмотки в цепь обратного тока элемента.2. Автомат по и. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности сортировки элементов на несколько сортов в зависимости от величины тока на входе измерительной схемы, на выход последней включены нуль-индикаторы одностороннего действия, сравнивающие выходное напряжение с несколькими различными эталонными напряжениями и управляющие соответствующими выходными реле.3. Автомат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности сортировки элементов на несколько сортов, каждый из которых зависит от двух параметров элемента, исполнительные электромагниты, включенные через выходные реле на выход измерительной схемы и управляющие направлением элементов в соответ,:твующие отделения приемного устройства, управляются сигналами, зависящими от результата обоих измерений в проводящем и запирающем направлениях, через блокировочные реле, имеющие выдержку времени, достаточную для измерения второго параметра.4. Автомат ио пп. 1 - 3, отличающийся тем, что, с целью обеспечения надежной отбраковки элементов, обусловливающих появление больших значений тока на входе магнитного усилителя, путем придания однозначности его выходной характерцстике, последовательно с одним из балластных сопротивлений усилителя включена одна обмотка двух- обмоточного поляризованного реле, другая обмотка которого включена встречно и питается от отдельного источника, с тем, чтобы это реле срабатывало при протекании через балластные сопротивления тока, соответствующего максимальному значению тока на выходе магнитного усилителя.5. Автомат по пп. 1 - 4, отл ич а ю щи й с я тем, что, с целью повышения его производительности путем использования, в случае брака, части времени, отведенного на измерение, для возврата схемы в исходное положение, предусмотрены цепи, осуществляющие отклонение периодически работающих реле вне зависимости от положения кулачковых контактов.6. Автомат по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что для направления элементов в соответствующие отделения приемного устройства между последним и измерительным каналом расположен качающийся лоток, поворачиваемый периодически срабатывающим электромагнитом, ось которого снабжена веерообразно укрепленными на ней рычагами, взаи И 108792модействующими с соотвстствующими упорными рычагами, управляемыми исполнительными электромагнитами.7. Форма выполнения автомата по и, 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью достижения надежной изоляции измерительного канала от остальных частей автомата, конец рейки механизма подачи выполнен из изолирующего материала и между питающим устройством и измерительным каналом помещен изоляционный вкладыш, предупреждающий электрическое соединение между ним и движущимся элементом,8. Форма выпо;иения автомата по пп. 1 и 7, отличающаяся тем, что, с целью его упрощения, достигаемого путем совмещения функции механизма выборки элементов из питающего устройства и функции механизма подачи элементов в измерительный канал, подающая рейка имеет длину, обеспечивающую перемещение ряда элементов, находящихся в измерительном канале, на расстояние, достаточное для сброса измеренного элемента и подачи очередного под измерительный щуп.