CN109819643A - 一种用于igbt功率模块的电路板安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于IGBT功率模块的电路板安装装置，包括机身、夹取机构、传动机构和多个锁紧机构；夹取机构设置在机身的底部用于夹持电路板；多个锁紧机构竖直穿过机身，用于固定螺栓；传动机构包括操纵杆、主动蜗轮、从动蜗轮和蜗杆，操纵杆的下端安装主动蜗轮，蜗杆连接主动蜗轮，每个锁紧机构的外圈安装从动蜗轮，从动蜗轮连接蜗杆；操纵杆带动主动蜗轮旋转，将力矩通过蜗杆和从动蜗轮传递至每个锁紧机构，锁紧机构将螺栓拧入电路板的安装孔中。与现有技术相比，本发明提高样机或小批量生产的安装质量或效率，可满足样机和小批量装配的单人操作、降低工作强度和提高工作效率等需求，并能降低因操作不当造成的样机变形或损坏等风险。

Description

一种用于IGBT功率模块的电路板安装装置

技术领域

本发明涉及电路板装配领域，尤其是涉及一种用于IGBT功率模块的电路板安装装置。

背景技术

随着新能源汽车技术的兴起，越来越多单位和企业投入汽车动力系统的开发，而电机控制器单元是汽车动力系统的核心部件。在电机控制器单元的样机制作、小批量和批量生产过程中，需要对IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)功率模块和对应的驱动板进行组装。

现有IGBT功率模块和驱动板的组装的批量生产过程中，采用特定工装和智能化机器手进行批量组装，该工序适合研发完成后大批量生产，但是生产成本很高。对于样机阶段和小批量试生产阶段目前均采用人工作业，通过手和眼睛对齐并压紧，用对应螺丝刀工具依次对安装孔进行螺丝固定。现阶段样机阶段和小批量试生产阶段组装主要缺陷有：1)需要对人员进行培训且生产效率低；2)在人工压紧过程中，容易因电路板倾斜造成IGBT信号管脚被压弯曲；3)手工压紧电路板时，容易造成器件损坏或者静电破坏；4)电路板和IGBT功率模块在螺丝锁紧过程中有先后，而非同步锁紧固定，容易导致电路板存在应力或局部变形。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于IGBT功率模块的电路板安装装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于IGBT功率模块的电路板安装装置，包括机身、夹取机构、传动机构和多个锁紧机构；

所述夹取机构设置在机身的底部用于夹持电路板；

所述多个锁紧机构竖直穿过机身，用于固定螺栓，锁紧机构在机身上的排布和电路板上的安装孔相对应；

所述传动机构包括操纵杆、主动蜗轮、从动蜗轮和蜗杆，所述操纵杆竖直安装在机身上，操纵杆的下端安装主动蜗轮，所述蜗杆连接主动蜗轮，每个锁紧机构的外圈安装从动蜗轮，从动蜗轮连接蜗杆，所述主动蜗轮、从动蜗轮和蜗杆均设置在机身内的同一水平面上；主动蜗轮的直径大于从动蜗轮；

操纵杆带动主动蜗轮旋转，将力矩通过蜗杆和从动蜗轮传递至每个锁紧机构，锁紧机构发生旋转将螺栓拧入下方电路板的安装孔，完成装配。

进一步地，所述夹取机构包括两个相对设置的夹取单元，每个夹取单元包括夹头、第一弹簧和挡块，所述挡块连接机身底部，并且通过第一弹簧连接夹头。

进一步地，所述夹头上设有凸块，所述机身底部设有和凸块相配合的凹槽轨道，夹头通过凸块在凹槽轨道上移动。

进一步地，所述夹取机构还包括顶杆和两根推杆，所述两根推杆分别连接两个夹头，并且穿过机身互相连接，所述顶杆贯穿操纵杆的径向圆心，顶杆的顶端和底端均伸出操纵杆，顶杆的底端连接两根推杆的连接处；顶杆向下运动时，推动推杆分开并向两侧反方向移动。

进一步地，所述夹取机构还包括按压块和第二弹簧，按压块连接顶杆的顶端，第二弹簧一端连接按压块，另一端连接操纵杆(31)的顶端。

进一步地，所述锁紧机构包括夹套和夹片，所述夹套分为上、下两部分，上半部分用于固定螺丝刀工具头，所述夹片安装在夹套的下半部分，用于固定螺栓。

进一步地，所述的夹套整体截面为“凸”字型，“凸”字的两肩位置连接有第三弹簧，该第三弹簧竖直设置，另一端连接机身。

进一步地，夹套的上半部分内部设有空腔，夹套上半部分侧壁上设有锁紧孔，该锁紧孔上插入锁紧螺栓用于固定装入空腔内的螺丝刀工具头。

进一步地，操纵杆的上部设有防滑纹。

进一步地，还包括定位机构，该定位机构为多根分布在机身底部两侧的长条板。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过传动机构和锁紧机构的配合，能够显著提高IGBT模块和电路板的组装质量和安装效率，降低因操作不当造成的样机变形或损坏等风险，满足样机和小批量装配的单人操作。

2、传动机构中采用蜗杆传动的方式，主动蜗轮直径大于从动蜗轮，通过传动原理能够使用户更为省力地进行螺栓的拧紧，而且，所有的螺栓同步进行固定，避免了应力可能对电路板造成的损坏。

3、本发明通过顶杆和推杆实现了一键式的夹取机构松开或夹紧功能，实现快速装配。

4、本发明的结构简单可靠，成本低，对于小规模生产的经济性好。

5、本发明可以用作工装用具安装于机械手等智能化生产设备，实现自动化，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为传动机构的结构示意图。

图3为本发明的俯视剖面示意图。

图4为夹紧机构的结构示意图。

图5为锁紧机构的结构示意图。

图6为定位机构的结构示意图。

附图标记：1、机身，2、夹取机构，21、夹头，211、凸块，22、第一弹簧，23、挡块，25、顶杆，24、推杆，26、压块，27、第二弹簧，3、传动机构，31、操纵杆，32、主动蜗轮，33、从动蜗轮，34、蜗杆，4、锁紧机构，41、夹套，42、夹片，43、空腔，431、锁紧螺栓，44、第三弹簧，5、定位机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供了一种用于IGBT功率模块的电路板安装装置，包括机身1、夹取机构2、传动机构3和多个锁紧机构4。机身1根据所安装的IGBT功率模块和电路板进行定制，本实施例中机身1为长方体的盒形，其下端能套入IGBT模块。

夹取机构2设置在机身1的底部两侧用于夹持电路板；多个锁紧机构4竖直穿过机身1，用于固定螺栓，锁紧机构4在机身1上的排布和电路板上的安装孔相对应。本实施例中，IGBT功率模块和对应的电路板通过8个螺栓进行固定，因此锁紧机构4以2x4的矩阵形式分布在机身1上。

如图2和图3所示，传动机构3包括操纵杆31、主动蜗轮32、从动蜗轮33和蜗杆34。操纵杆31竖直安装在机身1的正中间，在操纵杆31的下端安装主动蜗轮32。从动蜗轮33安装在每个锁紧机构4的外圈，从动蜗轮33和主动蜗轮32之间通过蜗杆34连接。本实施中，采用两根蜗杆34并排平行设置在主动蜗轮32的两侧，每根蜗杆34连接4个从动蜗轮33。操纵杆31带动主动蜗轮32旋转，将力矩通过蜗杆34和从动蜗轮33传递至每个锁紧机构4，锁紧机构4发生旋转将螺栓拧入下方电路板的安装孔，完成装配。

同时，主动蜗轮32、从动蜗轮33和蜗杆34均设置在机身1内的同一水平面上，使得所有的螺栓能够同步进行拧紧，避免了应力可能对电路板造成的损坏。主动蜗轮32直径大于从动蜗轮33，通过传动原理能够使用户更为省力地通过操纵杆31带动8个从动蜗轮33完成螺栓的拧紧。操纵杆31的上部设有防滑纹，能够增大摩擦力，方便进行转动。

如图4所示，夹取机构2包括两个相对设置的夹取单元。每个夹取单元包括夹头21、第一弹簧22和挡块23，挡块23连接机身1底部，并且通过第一弹簧22连接夹头21。在夹头21的顶部设有凸块211，机身1底部设有和凸块211相配合的凹槽轨道，夹头21通过凸块211在凹槽轨道上移动，实现对电路板的夹紧和放松。

夹取机构2还包括顶杆25和两根推杆24。两根推杆24分别连接两个夹头21，并且穿过机身1互相连接。顶杆25贯穿操纵杆31的径向圆心，顶杆25的顶端和底端均伸出操纵杆31，顶杆25的底端连接两根推杆24的连接处。顶杆25向下运动时，推动推杆24分开并向两侧反方向移动。此外，在两根推杆24的连接处设置斜面，将顶杆25的底端设置为锥形，是顶杆25能够更顺滑地推动推杆24。

在顶杆25的顶端还设有一个压块26，压块26的下方设有第二弹簧27。该第二弹簧27一端连接按压块26，另一端连接操纵杆31的顶端。在普通状态下，第二弹簧27将顶杆25顶起，防止其接触推杆24的连接处，第一弹簧22通过夹头21将两根推杆24拉紧且互相接触。当夹取机构2需要夹装电路板时，按压压块26使第二弹簧27压缩，顶杆25向下顶开推杆24使夹头21松开，此时第一弹簧22被拉长；当夹取电路板后，松开压块26，顶杆25在第二弹簧27的回复力下上升，推杆24在第一弹簧22的拉力下再次互相接触，带动夹头21夹紧电路板。

如图5所示，锁紧机构4包括夹套41和夹片42。夹套41整体截面为“凸”字型，夹套41分为上、下两部分。“凸”字的两肩位置连接有第三弹簧44，该第三弹簧44竖直设置，另一端连接机身1。

夹套41的上半部分内部设有六边形空腔43，用于插入螺丝刀工具头。并且在夹套41上半部分侧壁上设有锁紧孔，当螺丝刀工具头装入空腔43后，在锁紧孔插入锁紧螺栓431将螺丝刀工具头进行固定。夹片42安装在夹套41的下半部分，用于固定住螺栓，将固定住的螺栓连接螺丝刀工具头。夹片42使用两个具有弹性的橡胶软块。

从动蜗轮33安装在夹套41上半部分的外沿，带动夹套41转动，夹套41带动螺丝刀工具头转动，将螺栓拧入下方电路板的安装孔，完成IGBT功率模块和电路板的连接。

如图6所示，本装置包括定位机构5，该定位机构5的位置和形状根据IGBT模块的特征设计，用于定位装置和IGBT模块的相对位置。本实施例中，定位机构5为四根分布在机身1底部两侧的长条板，用于和IGBT模块的两侧对应。

本实施例的工作过程为：

先将螺丝刀工具头放入锁紧机头的上半部分，并且用锁紧螺栓431固定，然后将螺栓放入夹片42内；

按压压块26，夹取电路板，松开压块26实现电路板的夹紧；

通过机身1上的定位机构5将装置套入IGBT模块，实现电路板与IGBT模块的定位和压紧；

转动操纵杆31将安装在锁紧机构45内的螺栓拧入电路板和IGBT固定孔实现安装；

最后按压压块26松开电路板，取下装置完成整个装配流程。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于IGBT功率模块的电路板安装装置，其特征在于，包括机身(1)、夹取机构(2)、传动机构(3)和多个锁紧机构(4)；

所述夹取机构(2)设置在机身(1)的底部用于夹持电路板；

所述多个锁紧机构(4)竖直穿过机身(1)，用于固定螺栓，锁紧机构(4)在机身(1)上的排布和电路板上的安装孔相对应；

所述传动机构(3)包括操纵杆(31)、主动蜗轮(32)、从动蜗轮(33)和蜗杆(34)，所述操纵杆(31)竖直安装在机身(1)上，操纵杆(31)的下端安装主动蜗轮(32)，所述蜗杆(34)连接主动蜗轮(32)，每个锁紧机构(4)的外圈安装从动蜗轮(33)，从动蜗轮(33)连接蜗杆(34)，所述主动蜗轮(32)、从动蜗轮(33)和蜗杆(34)均设置在机身(1)内的同一水平面上；主动蜗轮(32)的直径大于从动蜗轮(33)；

操纵杆(31)带动主动蜗轮(32)旋转，将力矩通过蜗杆(34)和从动蜗轮(33)传递至每个锁紧机构(4)，锁紧机构(4)发生旋转将螺栓拧入下方电路板的安装孔，完成装配。

2.根据权利要求1所述的用于IGBT功率模块的电路板安装装置，其特征在于，所述夹取机构(2)包括两个相对设置的夹取单元，每个夹取单元包括夹头(21)、第一弹簧(22)和挡块(23)，所述挡块(23)连接机身(1)底部，并且通过第一弹簧(22)连接夹头(21)。

3.根据权利要求2所述的用于IGBT功率模块的电路板安装装置，其特征在于，所述夹头(21)上设有凸块(211)，所述机身(1)底部设有和凸块(211)相配合的凹槽轨道，夹头(21)通过凸块(211)在凹槽轨道上移动。

4.根据权利要求2所述的用于IGBT功率模块的电路板安装装置，其特征在于，所述夹取机构(2)还包括顶杆(25)和两根推杆(24)，所述两根推杆(24)分别连接两个夹头(21)，并且穿过机身(1)互相连接，所述顶杆(25)贯穿操纵杆(31)的径向圆心，顶杆(25)的顶端和底端均伸出操纵杆(31)，顶杆(25)的底端连接两根推杆(24)的连接处；顶杆(25)向下运动时，推动推杆(24)分开并向两侧反方向移动。

5.根据权利要求4所述的用于IGBT功率模块的电路板安装装置，其特征在于，所述夹取机构(2)还包括按压块(26)和第二弹簧(27)，按压块(26)连接顶杆(25)的顶端，第二弹簧(27)一端连接按压块(26)，另一端连接操纵杆(31)的顶端。

6.根据权利要求1所述的用于IGBT功率模块的电路板安装装置，其特征在于，所述锁紧机构(4)包括夹套(41)和夹片(42)，所述夹套(41)分为上、下两部分，上半部分用于固定螺丝刀工具头，所述夹片(42)安装在夹套(41)的下半部分，用于固定螺栓。

7.根据权利要求6所述的用于IGBT功率模块的电路板安装装置，其特征在于，所述的夹套(41)整体截面为“凸”字型，“凸”字的两肩位置连接有第三弹簧(44)，该第三弹簧(44)竖直设置，另一端连接机身(1)。

8.根据权利要求6所述的用于IGBT功率模块的电路板安装装置，其特征在于，夹套(41)的上半部分内部设有空腔(43)，夹套(41)上半部分侧壁上设有锁紧孔，该锁紧孔上插入锁紧螺栓(431)用于固定装入空腔(43)内的螺丝刀工具头。

9.根据权利要求1所述的用于IGBT功率模块的电路板安装装置，其特征在于，操纵杆(31)的上部设有防滑纹。

10.根据权利要求1所述的用于IGBT功率模块的电路板安装装置，其特征在于，还包括定位机构(5)，该定位机构(5)为多根分布在机身(1)底部两侧的长条板。