Устройство для сварки давлением

 

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Цель изобретения - повышение помехоустой швости и надежности работы устройства. Устройство содержит ультразвуковой генератор (УЗГ), вырабатывающий тестимпульс в промежутках между процессами микросварки, ультразвуковой преобразователь , два компаратора, два ревер сивньк счетчика, цифроаналоговый преобразователь (11АП), два элемента 2И-НЕ, ждущий мультивибратор (МВЖ). При достижении максимума сигналом тест-импульса МВЖ запрещает запуск УЗГ и на выходе ЦАП устанавливается напряжение, соответствующее этому максимуму. После окончания времени запоминания МВЖ разрешает пуск УЗГ в случае наличия касания свариваемых материалов, о чем свидетельствует поступление импульса с выхода реверсив- s кого счетчика через элементы 2И-НЕ на вход УЗГ. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

° РЕСПУБЛИК.А1 в Б0<в (51) ф В 23 К 11/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4206796/25-27 (22) 09.03.87 (46) 30. 10.88. Бюл, P- 40 (72) В.А. Иванов (53) 621. 791. 16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 965667, кл. В 23 К 11/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N - 1242320, кл . В 23 К 11/04, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к сварке и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и надежности работы устройства.

Устройство содержит ультразвуковой генератор (УЗГ), вырабатывающии тестимпульс в промежутках между процессами микросварки, ультразвуковой преобразователь, два компаратора, два реверсивных счетчика, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), два элемента

2И-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 2И-НЕ на вход УЗГ. 3 ил.

I4336Я2

ИЗООре! е!!!(с О! !!Осliòoя !! ьп!крО электронике,, а именно к ООО, упованию для сборки !!Олупрово!!н!!ковьгу приборов bi интегрвль!!ых микросхем.

Цель изобретения — повып:ение помехоустойчивости и надежности работы устройства, На фиг, 1 пр,, в.,„i е н! ...,1 у к1ур на схема устройства, ;на фиг, и 3 осциллограммы !!апряжени!» г1тдельных элементов устройства, Устройство у1!1я сварки давлением соцержит ультразвуковой генератор (УЗГ) 1, выходом сое! иненвый с ульт,развуковым преобразователем 2, первый компвратор 3. реверси.:-.!гнй счетчик 4 N-разряд!!ьг! двоичный реверсивный счет -:ик 5, цифроаналог Овый преобразователь (IVII) 6, второй компара-- 20 тор /, второй вход которого соединен с третьим входом устройства, первый вход — с первым входом первого ком. паратора 3 и выходом УЗГ 1,, а выходс входом "Обратный счет" реверсивного счетчика 4, Вход "Прямой счет" последнего связан с выходом первого компаратора 3, а выход "Заем" с входом "Обратный счет !!=разрядного двоичного реверсивно1.О счетчика 5!О информационные входь! которого подключены к Bторому входу устройства, а его выходы — к входам ЦАП 6, выходом

I СОЕДИНЕННСГO С BTOPbП." ВХОГ!ОМ ПЕРВОГО компаратора 3,. Устройство содержит

35 также первьг! и второй элементы 2И-НЕ . 8 и 9, ждуший мул.=.т!.!вибраугОр (МВЖ) 10, вход которого !!Одкл!о=..ен к первому входу у.тройс.тва,. входу Установка"

N-разрядного двоичного ppBерсивного счетчика 5 и первому входу первого элемента 2И-НЕ Я. второй зход связан с выхоцом "Заем реверси.- .ного счетчи-!! у,, ка 4, а выхоу! Ооеди!тон с входом тановка. 0 реверс,:-.;в!!ого с !етчика 4 и ВТОрым входО I БТО!1ОГО =-л =NPHTB

2И-НЕ 9, B BpBbili Bхо!1 JxoTo !Ого чен к вь!ходу .1БЖ 10, а выход к входу УЗГ

Устрсй твО работает следую!гц1м об50 разом, На протяжении всей рабсты устройства la е:.О вглрой вход подается напряжение. "I, ла третий г;:Од - нуле1у вое напряжены"=. 0 В !льт

При В!сг!10чев!!1! vc гр Ойс .: Bc. oi ератор подает на первый вход ус ройсгва имрый поступает;!а вход М! у!. 10., Послед=. иий вырабатывает сигнал "0 на время запоминания t „ (фиг. 2 и 3) максимума сигнала тест-импульса. Сигнал

"0" с выхода ИВЖ 10 (фиг. 1) поступает на первый вход второго элемента

2И-HF. 9, на его выходе на время устанавливается сигнал "1" независимо От того, какой сигнал поступает на его второй вход.

Сигнал с выхода второго элемента

2И-НЕ 9 поступает на вход УЗГ 1. Таким образом, на входе УЗГ t на время !., „ присутствует сигнал "1". Этим исключается появление на его входе сигнала "0", по которому происходит перевод УЗГ в режим "Сварка" с увеличением мощности ультразвуковых колебаний.

Импульс "Установка" поступает также на первый вход первого элемента

2И-НЕ 8, на втором входе которого присутствует сигнал "1". Поэтому на выходе появится импульс с напряжением "1", который поступает на вход

"Установка О" реверсивного счетчика 4 и Обнуляет последний.

Импульс "Установка" поступает также на вход "Установка" И-разрядного двоичного реверсивного счетчика 5.

При этом на всех выходах последнего появляются сигналы "1", т.е. выходной ход его будет максимальным, Этот код поступает на входы ЦАП 6. На выходе последнего устанавливается U „, величина которого должна быть выбрана больше максимума сигнала тест-импульса (фиг. 2а и За). Данное требование обеспечивает то, что меняя напряжение на выходе ЦАП 6 (фиг. 1) от U ù до нулевого, со 100Х-ной вероятностью находят и величину максимума сигнала тест-импульса.

Напряжение от величины Б „ до нулевого изменяется за время, в течение которого выходной код с выходов 0-разрядного двоичного реверсивного счетчика 5 поменяется от максимального до нулевого, а это происходит, если на его вход "Обратный счет" поступан ет 2 -число импульсов. Таким образом, tìï мин Определяется как Е,ае м н

= М-, где f - частота следования сиг3 нала тест-импульса с выхода УЗГ 1, который вырабатывает этот сигнал до начала процесса сварки для определе-! жя момента контактирования сварочно»

14336В2

ro инструмента со свариваемыми деталями. Величина сигнала тест-импульса составляет 1-57 от величины сварочного импульса„ которыи УЗГ 1 вырабатывает при переводе в режим Сварка

11 „ 11 5 и равна 0, 2 - 1 В, Работа уст р ойст в о в о время приведена для двух случ а е в .

В отсутствие случайной помехи (фиг . 2 ) . Сигнал с выхода УЗГ 1 по- . ступает на первый вход второго к омпа ра тор а 7 (фиг . 1 ) . При пр евьпнендпд этим сигналом нулевого напряжения, которое подано на второй вход второго компаратора 7, последний находится в состоянии "1" на выходе (фиг.2б).

Воли же величина сигнала тест-импуль са меньдпе нулевого напряжения, которое подано на второй вход второго компяратора 7 (фиг. 1), то последний переключается в состояние с "О" на выходе (фиг. 2б) .

Сигнал тест-импульса с выхода

УЗГ 1 (фиг. 1) поступает также на 25 первый вход первого компаратора 3 и до тех пор пока величина максимума . сигнала тест-импульса V „ меньше величины напряжения с выхода ПАП 6, поступающего на второй вход первого компяратора 3, на выходе последнего присутствует сигнал "1" (фиг. 2а,в), Так как после подачи оператором импульса "Установка" на выходе ЦАП 6 (фиг. 1) устанавливается напряжение .

U » то и на второй вход первого ком„35 оп паратора 3 поступает напряжение U„„, а так как Б„больше максимума сигнала тест-импульса, то в начальный момент времени t „на 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 "0" на выходе.

Сигнал с выхода второго компаратора 7 поступает на вход "Оборотный счет" 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 импульс

55 ,(фиг, 2г,), который поступает на вход "Обратный счет" N-разрядного двоичного реверсивного счетчика 5 (фиг. 1) . Выходной дсод последнего уменьшается на единицу младшего разряда, а величина напряжения ня выходе

ЦАП ". уменыпается ня величину няпря>EBHvH> .оотнетствующего дискретности

ЦР,П 6 (фд.г, 2а) . Иьп-.улд с с выходя

"Заем" реверсивного счетчика 4 (фиг. 1 ) поступает также н". второй вход перво.о элемента 2И--1 Е 8, ня вью:оде которогс -,à îêå появляется импульс. поступадпший ня вход Установка О" репер. сивно"о счетчика 4 и обд- .Улякдшд,д его, Данный праце с продолжается до тех пор, пока напряжение ня выходЕ

ЦАП 6 не становится меньше максимума сигнала тест-импульса. V. (в момент . т1Д времени t, фиг, 2a), После того, кяк этот процесс оканчивается, няпря" жение, поступающее с выходя ЦАП (фиг. 1) на второй вход первого компарятора 3, становится меньше максимума сигнала тест-импульса V „(фиг.2я), поступающего на первьпд вход первого компратора 3.

В момент времени, когда величина сигнала тест-импульса. поступающего с выхода УЗГ 1, становится больше величинь1 напряжения на вьдходе ЦАП, первьпд компарятор 3 переключается из соотояния 1 на выходе в состояние "0" (дчпдг . 2в), Сигнал с вьг ода первого ксмпяратора 3 (фиг. 1) поступает на вход

"Прямой счет" регерсивногс счетчика и H момент перед чючения первого компараторя 3 увеличивает выходной код реверсивного с.-:етчик". 4 ня едидпдцу мля,",шего разряда. Далее, когда ьеличиня сигд-яля тест †импуль становится меныпе нулевого напряжения, второй компарятор 7 переклю:яется из состояния с "1" в состоядпде с "0" ня выходе.

Сигнал с вь .ода второго компараторя 7 поступает на вход "Обратный счет" реверсивного счетчика 4 и уменьшает его вьдходной код ня единицу младшего разряда. При э"ом выходной код реверсивного счетчикя 4 становится н левьпд, ня его выходе "Заем" не появляется импульс, т.е. состояние на вычоде "Заем" не изменяется (фиг ° 2). Поэтому не появляется импульс и на входе "Обрятньпд счет"

N-разрядного двоичного реверсивного счетчика 5 (фиг. 1). Выходной код последнего не изменяется, поэтому не изменяется и величина напряжения

5 !4336 на выходе ЦЛП 6. Таким образам, на выходе ЦАП 6 по акакчакик времени устанавливается напряжение с точностью до дискретности ЦЛП б рав-У ное максимуму сигнала тест-импульса

V ((AHr î 2а) ь

При наличии случайной помехи (фиг. 3) сигнал тест-импульса с выхода УЗГ 1 поступает на первый вход второго кампаратара 7 (фиг. 1), и если этот сигнал больше нулевого напряжения, поданного на второй вход второго компаратора 7, последний находится в состоянии "1" ка выходе, а если меньше нулевого напряжения в состоянии "О" на выходе (фиг. Зб), После псдачи оператором импульса

"Установка" на выходе ЦЛП 6 (фиг.1) устанавливается напряжение Б „ . 20

Сигнал тест-импульса поступает на первый вход второго компаратрра 7 и когда величина сигнала становится меньше нулевого напряжения, второй компаратор 7 переключается из саста- 25 яния "1" на выходе в состояние "0".

Сигнал с выхода второго компаратора ? поступает на вход "Обратный счет" реверсивного счетчика 4 и в момент переключения второго компарата- 30 ра 7 из состояния "1" в состояние

"0" на выходе "Заем" реверсивного счетчика 4 появляется импульс, который поступает на вход "Обратный счет" М-разрядного двоичного реверсивного счетчика 5. При этом выходной код последнего уменьшается на единицу младшего разряда, что приводит к уменьшению величины напряжения на выходе ЦАП 6 на величину напряже- 4О ния, соответствующего дискретности

ЮП 6 (фиг. За), Импульс с выхода "Заем" реверсив ного счетчика 4 (фиг. 1) поступает ,также на второй вход первого элемента 2И-HE 8 и на выходе последнего появляется импульс, который, поступив на вход "Установка 0" реверсивного счетчика 4, абнуляет его.

Данный процесс будет продолжаться до тех пор, пока с выхода УЗГ 1 не поступает сигнал тест-импульса с помехой, максимум которого равен V „ +

+ V (фиг . За) . Величина дакного сиг= нала, поступающего на первый вход пер-5„, ваго компаратора 3 (фиг. 1), в определенный момент времени с,„ превышает величину напряжения, установившегося к этому моменту времени ка выходе

82 Ь

1(АП б (фиг. 3a) к присутствующего ка втором входе первого кампаратара 3 (фиг. 1) . При этом первьгr кампаратар

3 в момент времени „переключается из состояния "1" в состояние "0" на выходе (фиг. Зв) .

Сигнал с выхода первого кампаратара 3 (фиг. 1) поступает на вход "Прямой счет" реверсивного счетчика 4 и в момент времени t увеличивает выходкой кад последнего на единицу младmего разряда. После того, как величина сигнала тест-импульса становится меньше кулевога напряжения,, второй компаратар 7 переключается из состояния с "1 на выходе в состояние "0".

Сигнал с выхода второго кампаратара 7 поступает на вход "Обратный счет", реверсивного счетчика 4 и уменьшает выходной код последнего на единицу младшего разряда. При эта: выходкой код реверсивного.счетчика 4 становится кулевьч, на на ега выходе

"Заем импульс не появляется (фиг,Çr),. поэтому не появляется импульс и ка входе "Обратный счет" М-разрядного двоичного счетчика 5 (фиг. 1) . Выходной код последнег о ке изменя ется, поэтому не изменяется и величина напряжения на выходе ЦАП 6.

Сигнал тест-импульса с выхода УЗГ 1продолжает наступать ка первые входы первого и второго компаратаров 3 и 7.

Так как величина напряжекия, поступающего с выхода ЦАП 6 ка второй вход первого компаратара 3, больше максимума сигнала тест-импульса 7 я и за время прохождения сигнала тест-импульса с помехой не изменяется (фиг.3a), то да тех пор пока ока в дальнейшем не становится меньше величины максимума сигнала тест-импульса V д камларатор 3 (фиг. 1) будет кахадиться в состоянии с "1" на выходе (фиг.Зв) .

Когда величина сигнала тест-импульса становится меньше нулевого напряжения, поданного на второй вход второго компаратора 7 (фиг„ 1), последний переключается в состояние с

"0 на выходе. Сигнал с его выхода поступает на вход "Обратный счет" реверсивного счетчика 4 и в момент переключения второго компаратора 3 из состояния с "1" на выходе в состояние "0", на выходе "Заем" реверсивного счетчика 4 появляется импульс (фиг. Зг), который поступает на вход

"Обратный счет" N-pàçðÿäíàro двоич33682

7

14 ного реверсивного счетчика 5 (фиг.1) °

Выходной код последнего уменьшается на единицу младшего разряда, а величина напряжения на выходе ЦАП 6 уменьшается на величину напряжения, соответствующего ттискретчости ЦАП 6 (фиг. 3a).

Импульс с выхода "Заем" реверсивного счетчика 4 (фиг. 1) поступает также на второй вход первого элемента 2И-НЕ 8, на выходе также появляется импульс (фиг. 2д). который поступает на вход "Установка 0" реверсивного счетчика 4 (фиг. 1) и обнуляет последний.

Данный процесс продолжается до тех пор, пока напряжение на выходе

1. АП 6 не становится меньше максимума сигнала тест-имттульса V, (момент

Н времени t (фиг. 3a) . Дальнейшая работа устройства от момента времени

II, о окончания времени t „ аналогична работе устройства от момента времени t. до окончания времени

1 в первом случае.

Таким образом как в первом случае, так и во втором случае по окончании времени t „ устанавливается напряжение с точностью до дискретности

ЦАП 6, равное максимуму сигнала тесг-импульса Чпп(фиг, 2а, 3a).

После окончания времени и на выходе ИВИ 10 появляется сигнал "1" (фиг . 2е, Зе), который поступает на первый вход второго элемента 2И-НЕ 9 (фиг..1) и разрешает прохождение на его выход импульсов при наличии их на втором входе. Работа остальных элементов устройства в промежуток времени от окончания времени,„ до момента касания аналогична работе этих элементов в промежутке времени ! (! от t (или t ) до окончания времени

При этом, поскольку на выходе

"Заем" реверсивного счетчика 4 импульсы не появляются, то они не поступают на второй вход первого элемента 2И-HE 8 и на второй вход второго элемента 2И-HE 9, а следовательно„.их нет на выходе элементов

2И-НЕ 8 и 9 и поэтому на вход УЗГ 1 не проходит имтульс на перевод УЗГ в режим Сварка" с увеличением мощности ультразвуковых колебаний.

В момент касания t инструментом свариваемых материалов амплитуда сигнала тест-импульса падает и максимум этого сигнала становится меньше величины U и напряжения, поступающего с выхода IIAII 6 на второй входпервого 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. 2а, 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 состояние

1t0 tt о

Сигнал с выхода второго компаратора 7.постут ает на вход "Обратный счет" реверсивного счетчика 4 и в момент переключения на выходе "Заем" последнего появляется импульс, который поступает на второй вход первого элемента 2И-HE 8 и íà второй вход вто" рого элемента 2И-НЕ 9, 10, появляется на их выходе и на входе УЗГ 1 (фиг. 2ж, 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, отличающееся тем, что, с целью повьппения помехоустойчивости и надежности работы устройства, в него дополнительно введены второй компаратор, два элемента 2И-НЕ, Мразрядный двоичный реверсивный счет чик, выходы которого подключены к

9 1433682 10 входам цифроаналогового йреобразова- дом второго элемента Zlf-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 ре5 с входом ультразвукового генератора

1 версивного счетчика и с первым входом выход последнего подключен к первому первого элемента 2И-НЕ, вход "Установ- входу второго компаратора, второй ка" " с первым входом устройства и вход которого является третьим вховторым входом первого элемента 2И-НЕ, дом устройства, выход соединен с вхоа выход — с входом "Установка в ноль" D дом "Обратный счет" реверсивного реверсивногo счетчика и первым вхо- сч етчика . !

1433682

3 / ОН

Составитель В. Грибова

Редактор И. Касарда Техред Л.Сердюкова Корректор Л. Пилипенко

Заказ 5492/13

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Ю

М Ь

/ау

Тираж 922 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5