Способ монтажа устройства и установка для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B30B1/20 B23P19/00 G01P15/09 

Изобретение относится к способам производства акселерометров, в частности к способам изготовления высокочастотных пьезоакселерометров с использованием сборочно-прессового оборудования при их монтаже.

Цель изобретения - повышение точности монтажа, автоматизации режимов технологических операций и их замкнутости.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид установки для монтажа устройства, содержащего осяование, электропроводный и электрический элементы (например, акселерометра) с частичными разрезами; на фиг. 2 - вариант установки при осуществлении способа монтажа перед подведением основания акселерометра для прижатия к чувствительному элементу; на фиг. 3 - то же, после окончательной операции закрепления калиброванной массы и проводов связи; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3.,

Установка для монтажа содержит основание 1, установленное горизонтально на неподвижной вертикальной опоре 2, закрепленную на основании стойку 3 и установленный с возможностью перемещения вдоль и вокруг нее пуансон 5, опирающийся на пружину 4,установленную на стойке 3 и размещенную между основанием и пуансоном. В верхней части стойки шарнирно закреплена рукоять рычага 6, которая через роликовую опору 7 опирается на пуансон в той его точке,-через которую проходит продольная ось симметрии узла 8 закрепления основания устройства и демпфирования пе- ремещений самоустанавливающейся опоры, например, пружинного, закрепленного на пуансоне. Положение пуансона зафиксировано относительно подставки 1 и определяется регулируемым фиксатором, выполненным, например, в виде штифта 10, пропущенного чере,з одно отверстие в корпусе пуансона и одно из соосных ему отверстий 9,.выполненных в стойке 3 на разной высоте по отношению к основанию. В точке основания, на которую проецируется продольная ось симметрии узла 8, находится центр самоустанавливающейся опоры 11, размещенной в основании. Между узлом крепления 8 и опорой 11 размещаются при монтаже элементы акселерометра, показанные на фиг. 1 пунктирной линией.

Пример выполнения опоры 11 в виде шарового сегмента показан на фиг. 1 в разрезе. Ложемент 12 и размещенные между ним и сегментом сферические элементы 13 обеспечивают свободное пространственное перемещение плоской внутренней поверхности сегмента относительно

основания 1, расположенного в горизонтальной плоскости. Внутренняя поверхность сегмента выполнена с осесимметричным цилиндрическим углублением 14, диаметр которого превышает диаметр чувствительного элемента акселерометра.

Основание установлено с возможно- стью вращения вокруг своей горизонталь0 ной оси с помощью, например, подшипника . качения 15, установленного в вертикальной опоре 2. Основание 1 и опора 2 снабжены соответственно элементами 16 и 17 взаимной фиксации.

5 Нафиг. 2 кромеупомянутыхуже элементов установки показаны установленный в центре углубления 14 сегмента самоустанавливающийся опоры чувствительный элемент 18 акселерометра, закрепленное в

0 узле 8 на элементе 20 основание 21 акселерометра с залуженной поверхностью, сопрягаемой с поверхностью элемента 18. Показан также элемент нагревательного устройства 19, подведенный непосредствен5 но к основанию 21.

На фиг. 3 установка для монтажа представлена в момент окончания технологических операций монтажа, когда пуансон 5 развернут на 90° вокруг стойки 3 после изъ0 ятия штифта 10 из отверстия 9, а основание 1 развернуто на 180° вокруг своей горизонтальной оси путем разьединения с верти- s кальной опорой 2 и повторного закрепления относительно нее элементами 16 и 17 вза5 имной фиксации. В таком положении установка фиксируется сразу после временной выдержки основания 21 и чувствительного элемента 18 монтируемого акселерометра под давлением до кристаллизации припоя,

0 что позволяет производить операции закрепления инерционной массы 23 и проводов 22 связи на акселерометре.

Установка для монтажа работает следующим образом. Основание 21 акселеромет5 ра, закрепленное на пуансоне 5 через элементы 20 и 8 устройства, залуживается слоем припоя, а чувствительный элемент 18 устанавливается в центре углубления 14 в сегменте и смачивается флюсом. Элемент

0 19 нагревательного устройства подводится к основанию 21, штифт 10 выводится из отверстий в стойке 3 и пуансоне 5, а к рукояти рычага 6 прикладывается усилие в направлении к основанию 1, которое через ролико5 вую опору 7 передается на пуансон 5 и прикладывается к пружине 4, которая под действием этого усилия сжимается, и пуансон 5 начинает смещаться в направлении к основанию 1 вдоль стойки 3. Когда поверхность основания 21 акселерометра соприкасается с поверхностью чувствительного элемента 18, то к ним прикладывается часть усилия, приложенного к рукояти рычага 6, в результате чего начинает сжиматься пружина, установленная в узле амортизации 8, и смещаться в ложементе 12 сегмент самоустанавливающейся опоры, при этом чувствительный элемент 18 под действием результирующего усилия занимает в пространстве положение, идентичное положению поверхности основания 21 акселерометра, поверхности сопрягаются по всей своей площади, находящейся между поверхностями, расплавленный слой припоя растекается и распределяется равномерным слоем за тот промежуток времени, пока опора самоустанавдивается, а усилие прижатия поверхностей друг к другу достигает заданной величины. Штифт 10 вводится в отверстия в пуансоне 5 и стойке 3. и сопрягаемые элементы акселерометра выдерживаются под давлением в течение промежутка времени, предусмотренного технологией, составляющего на практике от 30 до 60 с. от момента отведения нагревательного элемента 19 от основания 21 до момента кристаллизации припоя.

Непосредственно вслед за окончанием этой операции штифт 10 выводится из соединения со стойкой 3, пуансон 5 перемеща: ется под дей.ствием пружины 4 в первоначальное положение, затем поворачивается на 90° и закрепляется на стойке штифтом. Основание 1 после этого отводится от вертикальной опоры 2 вдоль своей продольной оси, поворачивается на 180° и вновь закрепляется на опоре 2 в элементах взаимной фиксации. Один из проводов связи 22 (фиг. 3) подводится ко второй поверх- ности чувствительного элемента 18, соединяется с инерционной массой 23 и закрепляется на поверхности чувствительного элемента. Второй провод СБ.ЯЗ.И подсоединяется к залуженной поверхности основания 21 акселерометра..

При имеющихся технологических погрешностях изготовления основания акселерометра (несоосность осей симметрии основания и узла крепления, отклонение от перпендикулярности к оси симметрии торцо; вой поверхности до 3°, неплоскостности свыше 10 мкм и т.д.) выполнение опоры 11 самоустанавливающейся обеспечивает плотное прилегание чувствительного элемента к сопрягаемой поверхности основания монтируемого а кселером.етра. Регулируемый фиксатор обеспечивает воспроизводимость и возможность регулировки усилия, с которым основание прижимается к чувствительному элементу во время монтажа. В сочетании с повторяемой длительностью выдержки при определенных экспериментально температуре и давлении фиксатор гарантирует и воспроизводимость характеристик закрепления чувствительного элемента на основании (прочность на отрыв, на срез, толщина и разнотолщинность слоя припоя и т.д.).

Меньшая жесткость пружины узла 8

0 амортизация по отношению к жесткости пружины пуансона способствует удлинению по времени и смягчению за счет увеличения хода пружины процесса сдавливания монтируемых элементов аксе5 лерометра до момента достижения оптимального усилия прижатия. В реализованном устройстве оптимальное усилие прижатия при монтаже акселерометров с чувствительным элементом из пьезо0 керамики составило 60 Н, а соотношение жесткости пружины в диапазоне 0,6-0,8.

Самоустанавливающаяся опора 11 в виде сегмента под действием результирующе- f го усилия прижати-я занимает е

5 пространстве положение, при котором сопрягаемые при монтаже поверхности акселерометра контактируют по всей поверхности, и при этом сегмент будет находиться в положении устойчивого равнове0 сия. Цилиндрическое осесимметричное углубление в плоской центральной части сегмента способствует установке чувствительного элемента и основания акселерометра концентрично углублению и друг

5 , причем, как следует из анализа результатов монтажа, если углубление по высоте не превышает 0,8 от высоты чувствительного элемента, до диаметр углубления может быть выполнен меньшим4,

0 чем диаметр основания акселерометра.

Поворот пуансона 5 на 90° вокруг стойки 3 и поворот основания 1 вокруг своей горизонтальной оси на 180° обеспечивает такое скрепление с основанием акселеро5 метром, при котором производится закрепление на ней провода связи 22 и инерционной массы, а также прикрепление к залуженной поверхности основания второго провода связи до момента снижения

0 температуры основания акселерометра до значений, не обеспечивающих расплавление припоя на локальном участке залуженной поверхности основания.

В пьезометрии из-вестно, что в число

5 частных погрешностей суммарной погрешности результатов регистрации ускорений акселерометрами входят погрешкости, прямо или косвенно определяемые разбросом указанных технических характеристик акселерометров (Шкаликов В. С. и др.) Изглерение параметров вибрации и удара. Учебное пособие; - М.: Изд-во стандартов, 1980. С. 184-185, 251-262). Установлено, например, что большие их значения приводят к существенному увеличению динамической и дру- гих составляющих погрешности измерения, увеличивая суммарную погрешность до величин в несколько десятков процентов. Таким образом, использование способа и устройства позволит производить монтаж акселерометров с гарантированными техническими характеристиками и с обеспечением малого разброса характеристик в группе. Это приводит как к повышению эффективности и производительности монта- жа акселерометров, так и к эффективности их использования, уменьшению суммарной погрешности измерения ускорений. Формула изобретения 1. Способ монтажа устройства, содер- жащего основание, электропроводный и электрический элемент, включающий подведение тепла к основанию до оплавления слоя припоя, соединение электрического элемента со слоем припоя с одновремен- ным приложением давления к месту соединения элементов устройства и временную выдержку монтируемых элементов с усилием прижатия до кристаллизации слоя припоя с фиксацией взаимного положения монтируемых элементов, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения точности монтажа, автоматизации режимов технологических операций и их замкнутости, в нем перед соединением электрического элемен- та со слоем припоя электрический элемент размещают на самоустанавливающейся монтажной поверхности, а приложение давления до достижения расчетной величины усилия прижатия осуществляют с демпфи- рованием, при этом после кристаллизации слоя припоя к электрическому элементу подводят калиброванную массу из материала припоя и электропроводный элемент в виде привода, после чего их спаивают с электрическим элементом без изменения массы припоя.

2. Установка для монтажа устройства, включающего в себя электрический и электропроводный элементы и основание, содержащая неподвижную вертикальную опору, установленные на ней подставку для размещения элементов устройства, установленную горизонтально, и стойку, на которой размещен узел подачи давления, содержащий пуансон, закрепленный в узле с- возможностью перемещения вдоль стойки, и узел подведения тепла к зоне закрепления элементов устройства пайкой, отличающаяся тем, что с целью повышения монтажа, автоматизации режимов технологических операций и их замкнутости, она снабжена самоустанавливающейся опорой для размещения электрического элемента устройства, узлом закрепления основания устройства и демпфирования перемещений самоустанавлйвающейся опоры, регулируемым фиксатором взаимного положения пуансона и подставки для размещения элементов устройства, при этом подставка закреплена с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и фиксации относительно вертикальной, опоры, стойка закреплена на подставке, пуансон выполнен подпружиненным с возможностью вращения вокруг стойки, а жесткость узла демпфирования меньше жесткости пружины пуансона, причем самоустанавливающа- яся опора выполнена в виде шарового сегмента, установленного с возможностью пространственного перемещения относительно подставки, а центральная часть внутренней поверхностисамоустанавливающейся опоры выполнена плоской с осесимметрич- ным углублением для размещения ческогоэлемента.

Использование: приборостроение, технология изготовления паяных изделий. Сущность изобретения: устройство, содержащее основание с электрическим и электродным элементами, размещают на самоустанавливающейся опоре/ прикладывают усилие к слою припоя с одновремен- ным подведением тепла, причем приложение усилия осуществляется с демпфированием, а масса припоя является калиброванной. Установка для монтажа устройства содержит неподвижную верти- кальную опору 2, установленные на ней горизонтальную подставку 1 для размещения элементов устройства и стойку 3, на которой размещен узел подачи давления, содержащий пуансон 5, закрепленный в узле с возможностью перемещения вдоль стойки 3, и узел подведения тепла к зоне закрепления элементов 1 устройства пайкой. Для размещения электрического элемента устройства установка снабжена самоусганавливающейся опорой 11, а пуансон 5 . для приложения усилия выполнен подпружиненным. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. (Л С