CN108827516A - 一种微小元器件的电刷压力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微小元器件的电刷压力测试装置。该装置包括：电动Z1向测量台、可编程数字测力计、PC机、精密测力挂钩、柔性定位夹具、X‑Y‑Z三向可调载物滑台和隔震台。本发明能够快速准确的测定微小元器件金属丝的微小压力值，操作简便且具有一键式自动测量功能。与人工操作和手动测量手段相比，单根金属丝测量时间小于3s，且测量精度高，测量值在10gf范围内精度为±0.01gf；操作安全，具有过载保护和紧急停止功能；测量过程中的数据能够实时显示并存储，具备良好的数据传输及分析功能，为微小元器件的设计提供可靠数据并可作为实际设计依据，实用性强。

Description

一种微小元器件的电刷压力测试装置

技术领域

本发明涉及微小元器件的压力测试领域，更具体的涉及一种微小元器件的电刷压力测试装置。

背景技术

在某些电子产品中，通常需要使用微小的金属丝压紧金片导通电流，金属丝对金片的压紧力决定了整个电子产品的工作性能，因此需要对金属丝对金片的压紧力进行精密测试。

传统的测试方法是将产品连接在一个导通电路中，通过拉力测试笔弹簧测力装置的挂钩，拉动以悬臂梁形式固定的电刷丝自由端，使之与相接触的金片脱离接触，使得接触压力为零，电路截断，并在电流指示灯熄灭瞬间获得准确读数值，此时的拉力数值即为压力值，并在合适位置显示。现有拉力测试方法存在以下缺陷：测试笔利用标定后的弹簧测试，测试精度和稳定性不足；测量过程中需测量三次取平均值，测试效率低；在测试过程中拉伸方向难以保持与电刷丝垂直，造成测试结果有偏差；手动控制拉伸力，容易出现过拉而损坏电刷丝；由于指示灯的亮暗是与电源能量相关联的，在实际操作过程中指示灯熄灭时拉力值的变动范围较大，因此采用指示灯熄灭瞬间的方法判定为电刷丝的压力值存在误差。

发明内容

本发明实施例提供一种微小元器件的电刷压力测试装置，用以解决现有技术中存在的问题。

本发明实施例提供一种微小元器件的电刷压力测试装置，包括：电动Z1向测量台、可编程数字测力计、PC机、电刷丝精密测力挂钩、柔性定位夹具、X-Y-Z三向可调载物滑台和隔震台；

所述电动Z1向测量台包括：测量台机身和控制面板，所述测量台机身上装有测力计连接板，所述测力计连接板用于连接所述可编程数字测力计，所述可编程数字测力计用于将测量过程中的拉力值实时显示并通过线缆将数据导出至所述PC机上，且能沿所述测量台机身Z1方向运动，所述可编程数字测力计下方转接头用于连接所述精密测力挂钩，所述电动Z1向测量台上通过螺钉装配有所述X-Y-Z三向可调载物滑台，所述X-Y-Z三向可调载物滑台上通过螺钉安装有所述柔性定位夹具，所述柔性定位夹具包括：载物定位台、挡板、调整杆和侧板，所述挡板和所述侧板相对设置在所述载物定位台的顶面上，所述调整杆螺接在所述挡板上，所述载物定位台用于放置试件；

所述电动Z1向测量台和所述PC机均设置在所述隔震台上；所述电动Z1向测量台通过线缆与所述PC机电连接，所述PC机内安装有配套分析软件。

进一步地，所述挡板和所述侧板内侧均安装有硅胶保护层。

进一步地，所述精密测力挂钩采用五坐标数控精加工双钩结构。

进一步地，所述隔震台上还设置有工具盒。

本发明实施例中，提供一种微小元器件的电刷压力测试装置，与现有技术相比，其有益效果如下：

本发明能够快速准确的测定微小元器件金属丝的微小压力值，操作简便具有一键式自动测量功能，与人工测量相比，单根金属丝测量时间小于3s；可以保障测量过程的垂直度和位置一致性，且测量精度高，测量值在10gf范围内精度为±0.01gf；操作安全，具有过载保护和紧急停止功能；测量过程中的数据能够实时显示并存储，具备良好的数据传输及分析功能，为微小元器件的设计提供可靠数据作为实际设计依据，实用性强。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种微小元器件的电刷压力测试装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的工作台局部放大示意图；

图3为本发明实施例提供的X-Y-Z三向可调载物滑台结构示意图；

图4为本发明实施例提供的精密测力挂钩局部放大示意图；

图5为本发明实施例提供的柔性定位夹具结构示意图；

图6为本发明实施例提供的可编程数字测力计与测量台连接处局部放大示意图；

图7为本发明实施例提供的电刷丝结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1～6，本发明实施例提供的一种微小元器件的电刷压力测试装置，包括：电动Z1向测量台1、可编程数字测力计2、PC机4、精密测力挂钩5、柔性定位夹具6、X-Y-Z三向可调载物滑台7、工具盒8和隔震台9，如图7所示，本实施例中的典型测试对象为直径小于0.5mm，间距小于0.5mm的电刷丝组合结构。

其中，电动Z1向测量台1主要由测量台机身15和控制面板3两部分构成，测量台机身15上装有测力计连接板14，用于连接可编程数字测力计2，可编程数字测力计2下方转接头16用于连接精密测力挂钩5，可随测力计一起运动。可编程数字测力计2用于将测量过程中的拉力值实时显示并通过线缆将数据导出至PC机4上。测量台面上通过螺钉与X-Y-Z三向可调载物滑台7进行装配，柔性定位夹具6通过螺钉安装于X-Y-Z三向可调载物滑台7上，柔性定位夹具6由载物定位台10、挡板11、调整杆12、侧板13四部分构成，柔性定位夹具6一侧开放用于微小元器件的进入和撤离的开口。柔性定位夹具6底部通过安装孔固定于X-Y-Z三向可调滑台7上。测试时，试件置于载物定位台10上，通过转动调整杆12，使挡板11向内推进直到夹紧测试样件。进一步地，本实施例中的转动调整杆12数量为两个并用于夹紧力、夹紧方向和夹紧位置的柔性调整。侧板13和挡板11内侧均安装有硅胶保护层，防止测试样件外表面被划伤。

PC机4通过线缆与电动Z1向测量台1相连接，其中安装有配套分析软件。上述整体结构放置于隔震台9上，保证测量过程中的稳定性及测量精度。

本发明实施例提供的基于上述微小元器件的电刷压力测试装置的压力测量方法，具体步骤包括：

步骤1：挂住簧丝。精密测力挂钩5勾住金属丝并无抬起时，将该点记为零点，读取X-Y-Z三向可调载物滑台7的X方向位移。

需要说明的是，由于测量压力值的准确性与测量吊钩的垂直度及测量位置相关，需要经过以下几个步骤确定勾起位置。

步骤11：精密测力挂钩5与转接头16连接。精密测力挂钩5上端与三抓卡盘结构相连固定为一体，然后将其与测力计底端的螺纹结构相连接，此时精密测力挂钩5与可编程数字测力计2装配成一个整体，并随着可编程数字测力计2沿着电动Z1向测量台1上下移动。其中，精密测力挂钩5采用五坐标数控精加工双钩结构，精密测力挂钩5用于双侧高效吊测，采用双侧微小弧面结构用于精准点接触，采用精准斜面结构用于电刷丝压力的垂直性保障，采用弹簧机构用于拉压过载保护。可顺利勾起簧丝，快速转换位置挂钩相邻簧丝；挂钩单边宽度很小，勾起时可确保仅勾起一根簧丝；挂钩底厚度很小，确保顺利进出簧丝末端，减少接触面；挂钩以一定的角度设计，靠住即为挂上，确保不脱钩；吊具采用一定的的材质制作，不会划伤试件表面；挂钩内部采用弹簧结构，对可编程数字测力计2起到保护作用、

步骤12：样件装夹定位。将样件水平放置于X-Y-Z三向可调载物滑台7上的柔性定位夹具6中，紧靠柔性定位夹具6内壁并调整样件将其中心与精密测力挂钩5中心大致对准，扭转柔性定位夹具6上的调整杆12使得样件固定于柔性定位夹具6上。

步骤13：调整X-Y-Z三向可调载物滑台7。通过控制面板3的下降按钮，选择下降速度，将电动Z1向测量台1上与可编程数字测力计2固定的精密测力挂钩5沿着Z方向下降至安全距离(距离样件簧丝表面50mm处)。调整X-Y-Z三向可调载物滑台7的Z向旋钮，将X-Y-Z三向可调载物滑台7沿Z向上升接近精密测力挂钩5底端。

步骤14：设置PC机4上测量软件的拉压力极限数值，设置控制面板3上用于控制可编程数字测力计2的上升下降速度。

步骤15：调整精密测力挂钩5使得精密测力挂钩5处于样件金属丝前端拐点正下方呈准备勾起状态：首先，调整X-Y-Z三向可调载物滑台7的Z方向滑台使得精密测力挂钩5底部“倒T型钩子”的上下端面均处于晶片和簧丝之间的高度位置，记为Z向的原点，设定Z向原点，Z方向即为调整正确；然后，调整X-Y-Z三向可调载物滑台7的Y方向滑台使得精密测力挂钩5侧面接触到金属丝，同时观察可编程数字测力计2示数，有微小示数(0.01-0.04gf)时认为精密测力挂钩5靠上金属丝，此时反方向调整Y方向滑台，使得可编程数字测力计2计示数减小至刚好显示为0.00gf，Y方向即为调整正确；最后，移动X-Y-Z三向可调载物滑台7的X向滑台，同时观察可编程数字测力计2示数和精密测力挂钩5与金属丝前端拐点之间的位置关系，有微小示数0.01gf时认为精密测力挂钩5已处于簧丝前端拐点的正下方或超过拐点正下方，若明显观察到精密测力挂钩5已超过拐点正下方可反向调整X向滑台使得精密测力挂钩5处于拐点正下方，X方向即为调整正确。

步骤2：数据清零。电动Z1向测量台1设备读数清零、峰值清零。

步骤3：测试开始。电动Z1向测量台1向上运动，PC机4上测量页面“力-时间”曲线开始变化。

步骤4：测试停止。“力-时间”曲线出现拐点后曲线稍做延长立即停止。

步骤5：返回原点。电动Z1向测量台1向下运动返回至原点，并停止运动。

步骤6：初步判断。由测试软件页面的“力-时间”曲线图，初步判断拐点数值(压力值)满足要求进行步骤9。

步骤7：压力调节。由于压力值不满足要求，需对转轴进行微调，增大簧丝接触点压力值。

步骤8：重复2-6步骤，至压力值近似满足要求。

步骤9：测试记录、分析、处理数据，形成测试报告。

综上所述，本发明能够快速准确的测定微小元器件金属丝的微小压力值，操作简便具有一键式自动测量功能，与人工测量相比，单根金属丝测量时间小于3s，且测量精度高，测量值在10gf范围内精度为±0.01gf；操作安全，具有过载保护和紧急停止功能；测量过程中的数据能够实时显示并存储，具备良好的数据传输及分析功能，为微小元器件的设计提供可靠数据作为实际设计依据，实用性强。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种微小元器件的电刷压力测试装置，其特征在于，包括：电动Z1向测量台(1)、可编程数字测力计(2)、PC机(4)、电刷丝精密测力挂钩(5)、柔性定位夹具(6)、X-Y-Z三向可调载物滑台(7)和隔震台(9)；

所述电动Z1向测量台(1)包括：测量台机身(15)和控制面板(3)，所述测量台机身(15)上装有测力计连接板(14)，所述测力计连接板(14)用于连接所述可编程数字测力计(2)，所述可编程数字测力计(2)用于将测量过程中的拉力值实时显示并通过线缆将数据导出至所述PC机(4)上，且能沿所述测量台机身(15)Z1方向运动，所述可编程数字测力计(2)下方转接头(16)用于连接所述精密测力挂钩(5)，所述电动Z1向测量台(1)上通过螺钉装配有所述X-Y-Z三向可调载物滑台(7)，所述X-Y-Z三向可调载物滑台(7)上通过螺钉安装有所述柔性定位夹具(6)，所述柔性定位夹具(6)包括：载物定位台(10)、挡板(11)、调整杆(12)和侧板(13)，所述挡板(11)和所述侧板(13)相对设置在所述载物定位台(10)的顶面上，所述调整杆(12)螺接在所述挡板(11)上，所述载物定位台(10)用于放置试件；

所述电动Z1向测量台(1)和所述PC机(4)均设置在所述隔震台(9)上；所述电动Z1向测量台(1)通过线缆与所述PC机(4)电连接，所述PC机(4)内安装有配套分析软件。

2.如权利要求1所述的微小元器件的电刷压力测试装置，其特征在于，所述挡板(11)和所述侧板(13)内侧均安装有硅胶保护层。

3.如权利要求1所述的微小元器件的电刷压力测试装置，其特征在于，所述精密测力挂钩(5)采用五坐标数控精加工双钩结构。

4.如权利要求1所述的微小元器件的电刷压力测试装置，其特征在于，所述隔震台(9)上还设置有工具盒(8)。