ПРИЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО
COMPRESSION UNIT

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной и испытательной техники и предназначено для производства полупроводниковых приборов, а также может быть использовано для прижима мощных полупроводниковых приборов (изделий) с резьбовым креплением к теплоотводящему основанию.
Широко известны резьбовые соединения, содержащие деталь с наружной резьбой и деталь с внутренней резьбой - гайку. Известны устройства [1], [2] для обеспечения заданного осевого усилия в резьбовом соединении, о величине которого судят по прикладываемому к гайке моменту. Однако эти устройства имеют значительные размеры, довольно сложны, имеют большую погрешность задания усилия из-за большого влияния коэффициента трения в резьбе и по торцу гайки и не исключают повреждения резьбы элементов соединения при их относительном перемещении в нагруженном состоянии, что усугубляется большой неравномерностью распределения нагрузки по виткам резьбы из-за различия направлений деформации гайки и винта (винт растягивается, а гайка сжимается). Кроме того, при отсутствии компенсирующих элементов осевое усилие в затянутом резьбовом соединении сильно изменяется при изменении рабочей температуры.
Известно также прижимное устройство [3], содержащее полый корпус с наружной резьбой и стенкой со стороны основания, гайку в форме колпачка, пружину, цилиндрический стержень с дисковым упором, концы стержня проходят сквозь отверстия стенки корпуса и гайки. Однако такое устройство не только не исключает повреждения крепежной резьбовой части изделия, но и не обеспечивает само задание растягивающего усилия на эту резьбовую часть.
Изобретение направлено на исключение повреждения крепежной резьбовой части изделия при задании на нее растягивающего усилия.
Желаемый технический результат достигается тем, что прижимное устройство выполнено так, что в корпусе имеется подвижный цилиндрический стакан с соосным отверстием в дне, а внутри гайки имеется опорный подшипник, пружина упирается в стенку корпуса и дно стакана и взаимодействует либо через дно стакана с дисковым упором, либо через стенку стакана и опорный подшипник с крышкой гайки, проходящий сквозь стенку корпуса конец стержня снабжен резьбой для соединения с изделием.
Кроме того, устройство снабжено ограничителем хода гайки, а корпус и гайка имеют левую резьбу.
Расположение пружины между стенкой корпуса и дисковым упором стержня позволяет создавать относительно основания растягивающее усилие.
Применение подвижного цилиндрического стакана обеспечивает силовой контакт стержня и гайки с пружиной и позволяет при перемещении гайки в сторону основания сжимать пружину и блокировать ее действие на дисковый упор стержня, а при перемещении гайки в противоположную сторону - разблокировать пружину и передать усилие пружины на стержень и через его конец, снабженный резьбой, на изделие.
Применение опорного подшипника позволяет передавать поступательное движение гайки на стакан, исключив неопределенное влияние вращения гайки на усилие прижима.
Совокупность указанных признаков позволяет исключить повреждения крепежной резьбовой части изделия при задании на нее растягивающего усилия по следующим причинам.
В устройстве крепежная резьбовая часть изделия (винт) и резьбовая часть стержня ("висячая" гайка) подвергаются растяжению, что обеспечивает равномерность распределения нагрузки по виткам резьбы, особенно при близких по свойствам материалах винта и гайки. Относительное перемещение (вращение) элементов резьбового соединения в нагруженном осевой силой состоянии отсутствует. После приложения к винту растягивающего усилия он несколько удлиняется, что приводит к образованию между торцом стержня и основанием небольшого зазора, который несколько увеличивается в рабочем режиме при разогреве корпуса тепловыделяющего изделия и его крепежной части. Наличие зазора исключает изменение усилия прижима изделия и нагрузки на витки резьбы при изменении рабочей температуры изделия. Усилие прижима определяется только свойствами пружины и ее длиной в рабочем положении.
Кроме того, снабжение устройства ограничителем хода гайки и выполнение корпуса и гайки с левой резьбой упрощает эксплуатацию устройства, позволяя производить установку и съем изделия вручную вращением стержня и гайки в одну и ту же сторону. При этом гайку вращают от упора до упора.
На фиг.1 представлено прижимное устройство в исходном положении, на фиг.2 - прижимное устройство после соединения стержня с крепежной резьбовой частью изделия, на фиг.3 - прижимное устройство в начале задания усилия прижима на изделие, на фиг.4 - прижимное устройство в рабочем положении.
Обозначения позиций на чертежах:
1 - корпус,
2 - стенка корпуса,
3 - основание,
4 - гайка,
5 - цилиндрический стержень,
6 - дисковый упор,
7 - стакан,
8 - изделие,
9 - опорный подшипник,
10 - пружина,
11 - ограничитель хода гайки.
Предлагаемое прижимное устройство представляет собой полый корпус 1 с наружной резьбой, имеющий стенку 2 со стороны основания 3 и жестко связанный с основанием 3. С корпусом 1 образует винтовую пару гайка 4 в форме колпачка. В корпусе 1 расположены цилиндрический стержень 5 с дисковым упором 6 и подвижный цилиндрический стакан 7 с соосным отверстием в дне. Один конец стержня 5 проходит сквозь отверстие гайки 4, а другой - сквозь отверстия в дне стакана 7 и стенки 2 корпуса 1 и снабжен резьбой для соединения с изделием 8. Внутри гайки 4 расположен опорный подшипник 9. Пружина 10 упирается в стенку 2 корпуса 1 и дно стакана 7 и может взаимодействовать либо через дно стакана 7 с дисковым упором 6, либо через стенку стакана 7 и опорный подшипник 9 с крышкой гайки 4. Ограничитель 11 хода гайки 4 жестко связан с корпусом 1.
В исходном положении (см. фиг.1) гайка 4 навинчена до упора на корпус 1, сжимает пружину 10, тем самым блокирует действие пружины 10 на стержень 5. Между дисковым упором 6 и дном стакана 7 существует зазор, что не мешает свободному осевому перемещению стержня 5 в определенных пределах и его вращению. В этом положении устанавливают изделие 8 на основание 3.
Затем производят соединение стержня 5 с крепежной резьбовой частью изделия 8 путем вращения вручную стержня 5 с небольшим усилием до выборки зазора между торцом стержня 5 и основанием 3 без создания значительного прижимного усилия (см. фиг.2). При этом заблокированная пружина 10 не взаимодействует со стержнем 5 и на крепежную часть изделия 8 усилие пружины 10 не передается, так как между дисковым упором 6 и дном стакана 7 остается зазор.
Вращением гайки 4 производят разблокирование пружины 10. При этом зазор между дисковым упором 6 и дном стакана 7 уменьшается, стакан 7 движется поступательно и в момент, показанный на фиг.3, происходит касание дном стакана 7 дискового упора 6 и начало задания усилия прижима на изделие 8.
При дальнейшем вращении гайки 4 до упора происходит полная передача усилия пружины 10 на крепежную резьбовую часть изделия 8 и между стенкой стакана 7 и подшипником 9 образуется зазор (см. фиг.4).
Снятие прижимного усилия и съем изделия 8 с основания 3 производят в порядке, обратном описанному.
Регулировку усилия прижима производят заменой пружины и применением сменных прокладок под пружину.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №597549, кл. В25В 23/14, 1976.
2. Патент на полезную модель RU 72063 U1, МПК G01L 5/24, 2007.
3. Заявка №2008120915 от 26.05.2008 г.