SU733924A1 - Устройство дл ультразвуковой микросварки - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к ультразвуковой обработке материалов и может найти применение при сборке интегральных схем. Известно устройство дл  ультразв ковой микросварки, позвол ющее прои водить приварку проволоки на кремний 11 . Однако это устройство обладает низкой полосой пропускани  действующих механических колебаний в зоне микросварки, что снижает качество сварки. Наи|более близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  ультразвуковой микро сварки, содержащее электрически сое диненный задающий генератор, предусилитель , усилитель, электроакусти еркий преобразователь с измерительным сопротивлением, нулевой RLC-фильтр 2. Недостаток этого устройства закл чаетс  в высокой добротности, что приводит к дестабилизации выходных механико-акустических параметров ультразвуковой колебательной систе при выходе ее из механического раз нанса. Цель изобретени  - улучшение рав номерности амплитудно-частотной характеристики ,излучаемой акустической мощности. Это достигаетс  тем, что в предлагаемое устройство дополнительно введены последовательно соединенные конвертор отрицательного сопротивлени  и преобразователь напр жениесопротивление , при этом конвертор отрицательного сопротивлени  включен в цепь нулевого RLC-фильтра, а выход преобразовател  напр жение-сопротивление подсоединен ко входу дифференциального усилител . На фиг. 1 представлена функциональна  схема предлагаемого изобретени ; на фиг.-2 - амплитудно-частотна  характеристика выходных механических параметров сварочного инструмента. Устройство содержит задающий генератор 1, предусилитель 2, последовательно соединенные индуктивность 3, ак7ивное сопротивление 4 и конвертор отрицательного сопротивлени  5, образующие нулевой RbC-фильтр,нагрузкой которого  вл етс  преобразователь напр жение-сопротивление б, емкости 7 и 8, активное сопротивление 9,

усилитель мощности 10, электроакустический преобразователь 11 с последовательно соединенным измерительным сопротивлением 12, устройство обратной св зи по фазе 13, выход которого соединен со входом преобразовател  апр жение-сопротивление 14, два других входа которого соединены с выходами симметричного фазоинвертора 15. Вход фазоинвертора 15 и один вхо нулевого RLC-фильтра соеди(ены с выходом предусилител  2, а второй вход нулевого RLC-фильтра соединен с выходом фазоинвертора 15,

Устройство работает следуюнщм образом,

В статическом режиме при разомкнутых обратных св з х на входы преобразователей напр жение-сопротивление 6 и 14, напр жение задающего генератора 1 через предусилитель 2, нулево фильтр и усилитель мощности 10 подаетс  на электроакустический преобразователь 11, Амплитуда механических колебаний через волноводно-излучающую систему сварочным инструментом вводитс  в зону микросварки. Максимум амплитуды механических параметров (смещени , скорости, мощности, интенсивности) имеет место на резонансной частоте ojpm (крива  1,, фиг,2), Нулевой RLC-фильтр на частоте Шо ,45- имеет максимум затухани 

. Л

(крива  2, фиг,2), где L и С -параметры фильтра, m - отношение напржений , подаваемых на входы фильтра. Настраива  КТ,:С-фильтр так, чтобы его нулева  частота t-Oo совпадала с частотой механического резонанса U)p колебательной системы, можно расширить полосу частот, вводимых в зону микросварки колебаний (крива  3, фиг,2), Это достигаетс  тем, что на вход преобразовател  с помэщью резонансного нулевого фильтра подаетс  напр жение в функции частоты, обратной частотной зависимости вещественной части входного импеданса (механических параметров сварочного инструмента), Однако в процессе изменени  режимов эксплуатации резонансна  частота (jOpM и механическа  добротность электроакустического преобразовател  измен ютс , что приводит к ухудшению равномерности АЧХ выходных механических параметров.Дл  устранени  этого .введены две обратные СЕ|ЯЗИ подстройки параметров фильтйа по нулевой частоте ujo и по добротности,

Дл  изменени  частоты из регулируют величину коэффициента т. Дл  этого на выходе электроакустического преобразовател  включено устройство обратной св зи по фазе 13, Выходное напр жение этого устройства, пропорциональное изменению частоты механического резонанса ш ргп подаетс  на

вход преобразовател  напр жение-сопротивление 14, измен ет его величину , а значит и измен ет величину ВЫХОДНО1Х) напр жени  фазоинвертора }15, подаваемого на один из входов нулевого RLC-фильтра, Таким образом, при неизменном выходном напр жении предусилител  управлением величины m подстраиваетс  разонансна  частота фильтра tuo до совпадени  ее с частотой механического разонансЪ,

Подстройка добротности нулевого фильтра основана на управлении величиной добротности плеча, содержащего индуктивное сопротивление. Дл  этого автоматически измен етс  величина вносимого в эту цепь отрицательного активного сопротивлени  конвертора 5 посредством регулировани  его сопротивлени  нагрузки б.

Изменение величины механической добротности электроакустического преобразовател  приводит к изменению тока через преобразователь, а значит и к изменению напр жени , снимаемого с активного измерительного сопротивлени  12, Это напр жение через дифференциальный усилитель 16 подаетс  на вход преобразовател  напр жение-сопротивление 6 конвертора 5, В качестве примера преобразователь напр жение-сопротивление выполнен на двух парах последовательно включенных бипол рных транзисторов. Така  схема позвол ет получить хорошую характеристику в области малых сопротивлений 0-100 Ом,

Повышение качества ультразвуковой микросварки достигаетс  за счет возможности строго фиксирювать величину вводимой в зону сварки акустической мощности, так как дестабилизаци  акустической мощности за счет выхода из резонанса механической колебательной системы сведена до минимума, В качестве электроакустического преобразовател  использован пьезокерамический преобразователь. Исходна  ширина его полосы пропускани  равна 512 Гц или 0,7% от разонансной частоты f 75 кГц, После введени  нулевого RLC-фильтра и цепей обратной св зи полоса частот расширилась до 3,27 кГц или 4,4%, При неизменности нагрузки на сварочный инструмент нестабильность амплитуды механических колебаний снизилась с 49 до 6%,

Устройство может найти широкое применение.в прецизионных маломощных ультразвуковых установках дл  различных процессов обработки: резки, сверлени , долблени , очистки, а также дефектоскопии.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 538860, кл.- В 23 К 19/04, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР № 391913, кл. В 23 К 19/04, 1972 (прототип).