корректировала положение столика по двум координатам к углу , так, чтобы отклонение реперных точек было минимально, и управляла процессом сварки. Возможен и другой вариант коррекции, когда корректируется не положение столика, а программа обработки с переводом ее из эталонной зоны памяти в рабочую, что производится быстрее с использованием современных быстродействующих микропроцессорных средств управления. Помимо этого в последних образцах оборудования второго поколения были применены более совершенные и плавные приводы сварочных головок, позволившие увеличить быстродействие до 10 000 ... 14 000 присоединений в час при реализации сварки обоими методами. Типичными представителями оборудования второго поколения для термокомпрессионной микросварки выводов являются установки ЭМ-490, для ультразвуковой микросварки-ОЗУН-7100 и ОЗУН-10000, обеспечивающие 7100 ... ... 12 500 присоединений в час и компенсацию отклонений положения кристалла в корпусе до ±0,5 мм по координатам и ±7° по углу.

В оборудовании третьего поколения - адаптивных микросварочных роботах - была применена система искусственного зрения, полностью автоматизирующая процесс коррекции положения кристалла за счет автоматического сканирования его поверхности и определения координат центров реперных точек. Представителями таких установок являются ОЗУН-12000 МЗ, ЭМ-4020Б для ультразвуковой и ЭМ-4060 для термокомпрессионной сварки выводов. Производительность этого оборудования составляет соответственно 12 000, 14 000 и 28 000 сварок в час. Уникальная производительность установки ЭМ-4060 была достигнута применением развернутого, 3-координатного шагового привода сварочной головки и электрического разряда для формирования шарика на перемычке. Подробнее процесс работы таких адаптивных роботов описан в § 12.3 и 12.4. Здесь рассмотрим работу основных узлов второго и третьего поколений этих машин на примере установки ультразвуковой микросварки.

Основу установки ультразвуковой микросварки выводов составляет блок микросварки (рис. 9.7), предназначенный для закрепления ИС на рабочем столике и формирования на них проволочных выводов.

Основанием блока является плита 7, на которой на амортизаторах 6, гасящих вибрацию, закреплена плита 5 с координатным столом 4 и корпусом 8. В корпусе установлены механизмы микросварки 3 и пневмоклапана привода, обеспечивающего закрепление и снятие ИС.

Механизм микросварки осуществляет процесс сварки, подачу алюминиевой проволоки из катушки 2 и ее обрыв, вертикальные перемещения инструмента для прижима его к контактным 236

площадкам кристалла и корпуса и для образования проволочных перемычек заданной высоты.

Координатный столик служит для коррекции положений кристалла и корпуса ИС по осям X, Y и углу разворота ф и для перемещения ИС в процессе сварки выводов. При этом коррекция может осуществляться по двум реперным точкам на кристалле и двум реперным точкам на корпусе ИС. При наличии базирующих отверстий на корпусе достаточно коррекцию проводить только по двум реперным точкам кристалла.

При ручной коррекции оператор вручную подводит соответствующие точки под перекрестье проектора 1 и фиксирует эти позиции столика в памяти ЭВМ. Машина находит смещение соответствующих реперных точек от эталонных, введенных в режиме обучения, рассчитывает необходимые перемещения по осям X, Y и ф для наиболее полной компенсации этих смещений и, управляя столиком, производит отработку перемещений по осям и разворот. При автоматической коррекции система искусственного зрения определяет границы и координаты центра каждой реперной точки, по этим координатам рассчитывает необходимые смещения по осям и по углу и проводит коррекцию.

Механизм микросварки изображен на рис. 9.8. На основании 19 закреплены кронштейны 16, 18 и 20, на которых смонтированы основные узлы механизма: сварочная головка 14, рычаг механизма подъема 25 и привод механизма подъема.

Привод механизма подъема включает шаговый двигатель 28, приводящий во вращение вал механизма подъема, на котором закреплены лепестки 27, фиксирующие верхнее (холостое) и нижнее (рабочее) положения сварочной головки. На валу механизма подъема закреплен шкив 26, связанный стальным тросиком 1 со шкивом 23, закрепленным на рычаге механизма подъема. Тросик прикреплен к обоим шкивам и делает по их поверхности по полтора витка. Свободные концы тросика стягиваются пружиной 17, таким образом между шкивами образуется кинематически точная связь, позволяющая им совершать один оборот. На фланце вала шкива 23 на втулках 21 закреплены подшипники 8 и 11, взаимодействующие с башмаком 22, прикрепленным к основанию сварочной головки. При этом сварочная головка поворачивается в опорах 13.

Подшипник 8 определяет верхнее исходное положение сварочной головки. При дальнейшем вращении вала с башмаком начинает контактировать подшипник 11, эксцентрично закрепленный на валу и определяющий вертикальные перемещения сварочной головки в процессе приварки проволоки к контактным площадкам кристалла, к выводам корпуса и при образовании петли проволочной перемычки. Управление вращением шагового двигателя и вертикальным перемещением головки

26 25 2k 23 22

Рис. 9.8. Механизм микросварки

осуществляет управляющая микроЭВМ Электроника 60М . Необходимые положения сварочной головки вводятся в память ЭВМ в процессе обучения. Положения головки при приварке контактов кристалла и выводов корпуса фиксируются по наличию электрического контакта между сварочной головкой и корпусом. При этом ЭВМ запоминает состояние (число шагов) шагового двигателя. Положение головки при образовании петли программируется при обучении. При этом перемещением головки управляют вручную, пока не получат перемычку требуемой высоты. При переходе на автоматический режим это положение головки будет зафиксировано в памяти машины.

Вертикальные перемещения головки производятся относительно рычага 25 механизма подъема, его положение регулируется винтом 24. Ультразвуковой преобразователь 12 с инструментом 9 упруго закреплен в корпусе 14, усилие прижима регулируется винтом 15.

На кронштейне сварочной головки размещены сварочные щипцы 10, осуществляющие зажим, подачу и обрыв проволоки. Зажим проволоки производится смыканием губок щипцов электромагнитом 7. Подача и обрыв проволоки осуществляется за 238

Рис. 9.9. Координатный стол микросварочной установки

счет поворота щипцов в зажатом состоянии в вертикальной плоскости. Для их поворота служит пластина 5, закрепленная в шарнирной опоре 4. Один конец пластины защемлен, а второй входит в паз рычага 6, связанного с щипцами. При подаче тока в катушку электромагнита обрыва проволоки 2 центр пластины опускается вниз, а ее конец поворачивает рычаг 6 по часовой стрелке, отводя щипцы от инструмента и обрывая алюминиевую проволоку. Для подачи проволоки запитывается электромагнит 3, при этом щипцы перемещаются к инструменту и проталкивают проволоку. Величина хода щипцов при подаче и обрыве проволоки и усилие их смыкания регулируется положением сердечников соответствующих электромагнитов.

Координатный стол для угловых и линейных перемещений представлен на рис. 9.9. На плите 8 смонтирован привод для перемещения по одной из координат, включающий шаговый электродвигатель 7, передающий вращение на ходовой винт 9, который поступательно перемещает гайку 10, фиксируемую от поворота скользящей шпонкой 11. Торец гайки упирается в каретку 12, перемещающуюся в шариковых направляющих и прижимаемую к гайке двумя пружинами аналогично каретке 5.

12 3 4-5 6 7 8 9 W 11

Рис. 9.10. Механизм загрузки-выгрузки корпусов ИС

В каретке 12 смонтирован такой же привод для перемещения по другой координате в шариковых направляющих 6 каретки 5. Пружины 13 прижимают каретку к торцу ведущей гайки.

На поверхности каретки 5 смонтирован привод поворота рабочего столика и механизм закрепления или освобождения корпуса обрабатываемой ИС. Вращение от шагового электродвигателя 5 через червяк 3 передается на колесо 2, приводящее во вращение рабочий столик. Для фиксации корпуса служит поршень 4, который при подаче воздуха перемещается вверх, сжимая пружину 1 и перемещая вверх штифт, осуществляющий подъем фиксатора. Корпус удерживается усилием пружины при опускании фиксатора.

Устройство загрузки-выгрузки (рис. 9.10) предназначено для автоматической подачи дискретных корпусов ИС 6 из подающей кассеты 5 на рабочий столик 12 и передачу их после обработки с рабочего столика в приемную кассету. Устройство симметрично относительно столика, и на рисунке показана только левая подающая часть. Состоит оно из двух сходных механизмов подачи кассет снизу вверх, подающего 13 и приемного пневмолотка. Для вертикального перемещения кассеты установлены челноки 4, перемещающиеся в корпусе 3 и снабженные храповыми рейками.

В зацепление с рейками входят две собачки - подающая 16 и стопорная 20. Выше расположен грейфер 1, перемещающийся в горизонтальном направлении при повороте рычага 2. На рабочем столике закреплен стопор 9, лепесток которого может обдуваться воздухом через сопло 10.

Работает устройство следующим образом. Нажатием специальной кнопки стопорная и подающая собачки отводятся, и челноки приемной и подающей кассет вместе с кассетами переводятся в нижнее положение. После этого поршень пневмоци-линдра отводится вниз, грейфер входит в кассету. Это исходное положение механизма и показано на рис. 9.10. Для осуществления цикла загрузки-выгрузки воздух подается сначала в нижнюю, затем в верхнюю полость пневмоцилиндра 14 в устройстве загрузки столика и в верхнюю, затем в нижнюю в устройстве выгрузки.

При движении поршня вверх пружина 15 перемещает втулку 18, находящуюся на штоке, от упора 17. Собачка 16, связанная с втулкой, сдвигает храповую рейку на один шаг, кассета поднимается и очередная ИС подается под захват грейфера 1. При дальнейшем движении штока вертикальное перемещение собачки ограничивается упором 19 и кассета дальше не перемещается. Торец штока доходит до рычага 2 горизонтального перемещения грейфера, поворачивает его и сдвигает грейфер вправо до упора 7, при этом захват грейфера выталкивает корпус ИС из подающей кассеты на пневмолоток. По пневмо-лотку ИС перемещается на рабочий столик 12 и доходит до упора 9, на лепесток которого воздействует воздушная струя из сопла 10. Фиксатор 8 опускается, фиксирует и ориентирует поданную ИС по базирующим отверстиям в выводной рамке. Одновременно шток пневмоцилиндра 14 перемещается вниз, захват грейфера входит в кассету, неподвижная собачка 20 фиксирует челнок, а подвижная 16 захватывает очередной зуб храповой рейки. На этом цикл погрузки заканчивается.

Цикл выгрузки идет одновременно с загрузкой, но при выгрузке в исходном положении поршень пневмоцилиндра находится вверху, а грейфер выдвинут из кассеты и упирается в упор 11, поднимающий захват и освобождающий трек пневмолотка, на который ИС сдувается со столика. При перемещении поршня вниз правый грейфер, который несколько короче левого загрузочного, досылает ИС в приемную кассету, кассета перемещается вверх на шаг, грейфер сдвигается влево и цикл завершается.

Подобными устройствами для загрузки дискретных корпусов из вертикальных кассет оборудован целый ряд установок, оперирующих с полуфабрикатами подобного рода: установки монтажа кристаллов, классификационные устройства и др. Близки 16-6281 241