ПРИЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к средствам контрольно-измерительной и испытательной техники для производства полупроводниковых приборов и может быть использована для прижима силовых полупроводниковых приборов с фланцевым креплением к теплоотводящему основанию.
Известно прижимное устройство [1], содержащее винтовую передачу, приводимую в движение посредством предельного моментного ключа, а также жесткие элементы, осуществляющие передачу усилия прижима на корпус полупроводникового прибора (изделия). Однако такое устройство имеет низкую точность задания усилия прижима (погрешность более 30%) из-за большого влияния коэффициента трения в винтовой передаче на величину усилия и из-за большой погрешности моментного ключа. Кроме этого, для данного устройства характерна сложность процесса измерения и регулировки усилия прижима.
Известно также прижимное устройство [2], содержащее полый корпус, винтовую передачу, образованную резьбовой частью корпуса и подвижным элементом с соосным отверстием, жесткую накладку и упругий элемент, передающие прижимное усилие с подвижного элемента на изделие. Однако такое устройство имеет низкую точность задания усилия прижима из-за большого влияния нестабильных коэффициентов трения в винтовой передаче и по торцу подвижного элемента. Недостатком также является сложность процессов измерения и задания усилия прижима, так как для измерения усилия прижима требуется применение специальной измерительной техники с малогабаритным датчиком давления, а для задания усилия прижима - применение устройств, обеспечивающих задание необходимого вращательного момента на подвижный элемент винтовой передачи.
Полезная модель направлена на повышение точности задания усилия прижима, упрощение процессов измерения и задания усилия прижима.
Желаемый технический результат достигается тем, что прижимное устройство выполнено так, что полость корпуса ограничена со стороны основания стенкой с соосным отверстием, упругий элемент выполнен в виде пружины, сжимаемой подвижным элементом с перемещением, ограниченным упором в корпус, имеется цилиндрический стержень с дисковым упором, воспринимающим усилие пружины, а также съемный датчик трения в виде пластины, располагаемый между накладкой и изделием, и съемный компенсатор. Причем один конец стержня передает усилие на изделие, а другой проходит сквозь отверстие в подвижном элементе и снабжен резьбой.
Кроме того, подвижный элемент выполнен в виде вворачиваемого в резьбовую часть корпуса винта с упорной гайкой и контргайкой, а также в виде навинчиваемой на резьбовую часть корпуса гайки в форме колпачка, а корпус снабжен упорной гайкой и контргайкой.
Выполнение упругого элемента в виде пружины, сжимаемой подвижным элементом, обеспечивает изменение задаваемого усилия прижима в требуемом диапазоне, большую стабильность усилия во времени, небольшую зависимость усилия от температуры, от неизбежного в пределах допуска разброса размеров сменных изделий. Усилие прижима определяется только свойствами пружины и ее длиной в рабочем положении.
Ограничение перемещения подвижного элемента упором в корпус позволяет упростить задание рабочего усилия прижима, свести его к сжатию пружины путем вращения подвижного элемента до упора.
Применение стержня с дисковым упором обеспечивает передачу усилия пружины на изделие и обеспечивает прямое измерение усилия сжатия пружины с помощью присоединяемого внешнего силозадающего и силоизмерительного средства, присоединение которого упрощает резьбовой конец стержня.
Применение датчика трения, располагаемого между сжимаемыми поверхностями, позволяет контролировать нулевое усилие прижима по отсутствию силы трения при проведении измерения усилия прижима, а
выполнение датчика в простейшем виде (в виде пластины) служит упрощению средств измерения усилия.
Компенсатор обеспечивает неизменность длины сжатой пружины при измерении усилия и в рабочем состоянии, тем самым исключает погрешность из-за введения датчика трения в силовую цепь. Для этого применяется компенсатор с толщиной, равной толщине датчика трения.
Выполнение датчика трения и компенсатора съемными позволяет удалить их из устройства после установки требуемого усилия прижима, что упрощает эксплуатацию устройства.
Отверстия в стенке корпуса и в подвижном элементе служат направляющими при перемещении стержня, а также устраняют его перекосы и связанные с этим погрешности задания усилия прижима.
Кроме того, выполнение подвижного элемента в виде винта обеспечивает наименьший поперечный размер устройства, а выполнение подвижного элемента в виде гайки - наименьший размер устройства по оси.
Выполнение упора с возможностью перемещения в виде упорной гайки и контргайки обеспечивает простоту процесса задания требуемой величины усилия прижима.
Совокупность указанных признаков позволяет повысить точность задания усилия прижима, приблизив ее к точности внешнего силоизмерительного средства, применяемого для непосредственного измерения усилия сжатия пружины, а также упростить процессы измерения и задания усилия прижима.
На фиг.1 представлено прижимное устройство в положении измерения усилия прижима, на фиг.2 - вариант с подвижным элементом в виде винта, на фиг.3 - вариант с подвижным элементом в виде гайки.
Обозначения позиций на фигурах:
1 - корпус,
2 - стенка корпуса,
3 - основание,
4 - пружина,
5 - подвижный элемент винтовой передачи,
6 - цилиндрический стержень,
7 - дисковый упор,
8 - жесткая накладка,
9 - изделие,
10 - датчик трения,
11 - компенсатор,
12 - винт,
13 - упорная гайка,
14 - контргайка,
15 - гайка.
Заявляемое прижимное устройство представляет собой полый корпус 1, имеющий стенку 2 с отверстием и жестко связанный с основанием 3. Расположенная в корпусе 1 пружина 4 сжимается подвижным элементом 5 винтовой передачи. Перемещение элемента 5 ограничено упором в корпус 1. Цилиндрический стержень 6 с дисковым упором 7 воспринимает усилие пружины 4 и одним концом, проходящим сквозь отверстие стенки 2, передает усилие через жесткую накладку 8 на изделие 9. Другой конец стержня 6 проходит сквозь отверстие подвижного элемента 5 и снабжен резьбой. Между накладкой 8 и изделием 9 размещен датчик трения 10, а между корпусом 1 и подвижным элементом 5 - компенсатор 11. Вариант устройства с подвижным элементом в виде винта содержит винт 12, и расположенные на винте 12 упорную гайку 13 и контргайку 14. Вариант устройства с подвижным элементом в виде гайки содержит гайку 15, а упорная гайка 13 и контргайка 14 расположены на резьбовой части корпуса 1.
Для прямого измерения усилия прижима N к стержню 6 (см. фиг.1) прикладывают противодействующую силу Q посредством внешнего силозадающего и силоизмерительного устройства, например в виде последовательно включенных винтовой передачи и динамометра. К датчику трения 10 прикладывают
(вручную) небольшое усилие F. Плавно наращивая и контролируя величину усилия Q, добиваются равенства сил сжатия пружины Р и приложенной силы Q. Момент равенства сил определяют по равенству нулю силы нормального давления N и силы трения, при котором приложение небольшого усилия F достаточно для извлечения датчика трения 10 из силовой цепи. При этом величина коэффициента трения практически не влияет на результат измерений.
Регулировку усилия прижима производят перемещением упорной гайки 13, стопорящейся контргайкой 14 (см. фиг.2, фиг.3).
Для упрощения эксплуатации съемные датчик трения и компенсатор из устройства удаляют. При этом длина сжатой пружины остается равной ее длине при измерении усилия.
Съем и установку изделий на основание производят при разгруженной пружине, а задание прижимного усилия производят сжатием пружины - вращением подвижного элемента до упора, например, с помощью простейшего ключа.
Источники информации:
1 Прижим И9М4.430.105.
2 Устройство контактное И9М3.605.636.