CN116922429B - 一种igbt模块插针机械手及插针设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种IGBT模块插针机械手及插针设备，其中，IGBT模块插针机械手包括多自由度机械臂、力检测装置、插针挡块和插针抓手。力检测装置安装在多自由度机械臂的位移输出末端；插针挡块安装在力检测装置上；插针抓手包括抓手和驱动装置，都安装在多自由度机械臂上，抓手处于插针挡块下方，抓手末端设置有朝向插针挡块的尾孔，驱动装置用于驱动抓手张开和闭合。在抓手夹持插针进行插针作业时，插针尾端从抓手的尾孔伸出并顶至插针挡块上给力检测装置施加作用力，力检测装置将插针挡块施加的作用力转为插针力，且输出插针力随时间的变化曲线。本申请的方案能够检测插针工艺中插针力变化趋势，并借此改善参数提高插针工艺精度，提升良品率。

Description

一种IGBT模块插针机械手及插针设备

技术领域

本申请涉及电子元器件加工设备技术领域，具体而言，涉及一种IGBT模块插针机械手及插针设备。

背景技术

IGBT（Insulate-Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管）模块综合了电力晶体管（Giant Transistor—GTR）和电力场效应晶体管（Power MOSFET）的优点，具有良好的特性，应用领域很广泛。IGBT非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

IGBT模块上一般需要插入很多插针，也可以称为Pin针，插针的结构形式有多种，最为常见的插针为如图1所示的鱼眼针01，鱼眼针01的本体靠近尾端的位置设置有凸起部011。

现有技术中，在进行鱼眼针01插针作业时，多利用如图2所示的凸轮机构02。该凸轮机构02通过马达机构021带动凸轮022转动，凸轮022转动带动插针模具023上下运动，进而可将装在在插针模具023上的鱼眼针01上下移动进行插针。此种凸轮机构虽然操作简单，但是对于要求插针与IGBT模块紧密且精确的配合要求，凸轮机构使插针插入的距离固定，第一方面可能导致插针过度插入；第二方面由于插针过程中可能阻力较大；进而凸轮机构可能导致插针插入不到位；第三方面，凸轮机构的凸轮为高副接触（点或线），且点、线接触易磨损，凸轮轮廓加工困难，费用较高；第四方面，凸轮机构可能导致插针插入后处于过度倾斜状态，导致残品率上升。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种IGBT模块插针机械手及插针设备，其能够检测插针工艺中的插针力变化趋势，并借此改善参数提高插针工艺精度，提升IGBT模块插针工艺的良品率。

第一方面，提供了一种IGBT模块插针机械手，用于带有凸起部的插针的插针作业，IGBT模块插针机械手包括多自由度机械臂、力检测装置、插针挡块和插针抓手。

其中，力检测装置安装在多自由度机械臂的位移输出末端；插针挡块安装在力检测装置上；插针抓手包括抓手和驱动装置；抓手和驱动装置安装在多自由度机械臂上，且抓手处于插针挡块的下方，抓手的末端设置有朝向插针挡块的尾孔，驱动装置用于驱动抓手张开和闭合。在抓手夹持插针进行插针作业时，插针的尾端从抓手的尾孔伸出并顶至插针挡块上以给力检测装置施加作用力，力检测装置将插针挡块施加的作用力转为插针力，且力检测装置输出插针力随时间的变化曲线。

在一种可实施的方案中，抓手包括第一夹块和第二夹块，第一夹块和第二夹块对向设置，驱动装置用于使第一夹块和第二夹块靠近贴合或远离分开；第一夹块上设置有朝向第二夹块的且上下贯穿的第一夹持槽，第一夹持槽靠近尾端的部分设置有第一扩口腔；第二夹块上设置有朝向第一夹块的且上下贯穿的第二夹持槽，第二夹持槽靠近尾端的部分设置有第二扩口腔；驱动装置使第一夹块和第二夹块靠近贴合后，第一夹持槽和第二夹持槽闭合形成用于夹持插针的通道，且第一扩口腔和第二扩口腔闭合形成用于容纳插针的凸起部的扩展腔；扩展腔将第一夹持槽和第二夹持槽形成的通道分成前端通道和尾端通道，尾端通道朝向插针挡块为尾孔；前端通道用于夹持插针凸起部前端的部分，尾端通道用于夹持插针凸起部后端的部分；在插针作业时，插针凸起部后端的尾部会从尾端通道末尾的尾孔伸出并顶在插针挡块上。

在一种可实施的方案中，第一夹块和第二夹块背对的一侧分别设置有第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽上下两端的内壁均设置为与述第一凹槽的底面成钝角的倾斜面，第二凹槽上下两端的内壁均设置为与述第二凹槽的底面成钝角的倾斜面。驱动装置包括行程机构、第一圆柱挡块和第二圆柱挡块，第一圆柱挡块安装在行程机构上并处于第一凹槽内，第二圆柱挡块安装在行程机构上并处于第二凹槽内，行程机构用于驱动第一圆柱挡块在第一凹槽内上下运动，行程机构用于驱动第二圆柱挡块在第二凹槽内上下运动。在行程机构驱动第一圆柱挡块向上运动且压在第一凹槽上端的倾斜面上，且驱动第二圆柱挡块向上运动且压在第二凹槽上端的倾斜面上时，第一夹块和第二夹块的前端张开。在行程机构驱动第一圆柱挡块向下运动且压在第一凹槽下端的倾斜面上，且驱动第二圆柱挡块向下运动且压在第二凹槽下端的倾斜面上时，第一夹块和第二夹块的前端闭合。

在一种可实施的方案中，插针抓手还包括位移传感器，用于检测第一圆柱挡块和第二圆柱挡块位置信号，并将位置信号发送至行程机构。

在一种可实施的方案中，IGBT模块插针机械手还包括抽真空管，其包括第一端和第二端，抽真空管的第一端与抓手末端的尾孔连通，抽真空管的第二端与真空泵连接或者与真空发生器连接。

第二方面，本申请还提供一种IGBT模块插针设备，包括前述方案中的IGBT模块插针机械手。

在一种可实施的方案中，IGBT模块插针设备还包括机架、传送机构和影像装置。机架IGBT模块插针机械手安装在机架上；传送机构安装在机架上，用于将待插针的IGBT模块输送至IGBT模块插针机械手的工位处；影像装置安装在机架上，并与IGBT模块插针机械手信号连接；影像装置用于给待插针的IGBT模块拍照，获取到IGBT模块上待插针的插针位置信息，并将插针位置信息发送给IGBT模块插针机械手，以使IGBT模块插针机械手在插针作业时准确插入IGBT模块的插针位置中。

在一种可实施的方案中，IGBT模块插针设备还包括供针装置，安装在机架上靠近IGBT模块插针机械手，供针装置包括自动送料振动盘，自动送料振动盘将散乱的插针理顺后并传送至预定位置以便于IGBT模块插针机械手的抓手夹取。

在一种可实施的方案中，IGBT模块插针机械手包括控制器和存储器，存储器中存储有多种适用于IGBT模块不同型号的插针程序；影像装置还用于给待插针的IGBT模块拍照，以获取到待插针的IGBT模块的型号信息；工作时，影像装置将获取到的IGBT模块的型号信息发送给IGBT模块插针机械手的控制器，控制器根据IGBT模块的型号信息从存储器中调取对应的插针程序，以控制IGBT模块插针机械手的动作完成对应IGBT模块的插针作业。

在一种可实施的方案中，IGBT模块插针设备还包括插针倾斜度检测装置，包括模板和升降装置，模板上设置有与IGBT模块上插针位置对应的测试孔，升降装置安装在机架上且位于传送机构传送方向末端的上方，模板安装在升降装置上。在传送机构将已插针的IGBT模块传送至模板下方时，升降装置使模板下降；若已插针的IGBT模块上的插针能够都进入模板的测试孔中，则已插针的IGBT模块的所有插针的倾斜度满足需求；若已插针的IGBT模块上的插针未能进入模板的测试孔中，则已插针的IGBT模块为不良品。

与现有技术相比，本申请的有益效果至少包括：本申请的IGBT模块插针机械手在使用时，驱动装置驱动抓手张开，然后多自由度机械臂工作使张开的抓手到达插针的位置处，然后驱动装置驱动抓手闭合，使抓手保持插针尾端进入尾孔的状态夹持住插针。之后，多自由度机械臂再次位移将抓手上的插针对准IGBT模块上的插针位置插入，在插针插入过程中，插针的尾端会从抓手的尾孔处伸出并顶在插针挡块上，从而插针下压过程中的下压力施加在插针挡块上并传递给力检测装置。从而，借助力检测装置可以实现实时检测插针过程中的插针力的变化并输出变化曲线，进而根据插针力的变化曲线提前检测出插针在插针工艺过程中是否出现异常，若出现异常可以使工作人员提前进行检查，排出故障，从而及时的修正插针过程的工艺参数，提升后续的良品率。例如通过实际的插针力随时间的变化曲线，可以为工作人员修改多自由度机械臂进给距离，以使插针克服阻力插入IGBT模块的插针位置的深度满足要求，提高了插针工艺的精度。

此外，本申请的插针工艺由于不再使用凸轮机构，也就没有了凸轮机构的点、线接触易磨损，这有助于降低加工困难，降低成本。同时，使用多自由度机械臂施加插针力，再配合多自由度机械臂的灵活性，可相对有效控制插针的插入角度，控制插针的倾斜状态，提升良品率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有技术中一种鱼眼针的结构图。

图2为现有技术中一种凸轮机构进行插针作业的原理示意图。

图3为根据本申请实施例示出的一种IGBT模块插针机械手的结构示意图。

图4为根据本申请实施例示出的IGBT模块插针机械手的一种抓手的爆炸结构示意图。

图5为根据本申请实施例示出的IGBT模块插针机械手的一种抓手处于张开状态的结构示意图。

图6为根据本申请实施例示出的IGBT模块插针机械手的一种抓手处于闭合状态的结构示意图。

图7为根据本申请实施例示出的IGBT模块插针机械手的一种抓手夹持鱼眼针状态的结构示意图。

图8为根据本申请实施例示出的IGBT模块插针机械手在检测插针力时的原理结构示意图。

图9为根据本申请实施例示出的IGBT模块插针机械手的力检测装置所检测到的插针力随时间变化曲线的正常波形图。

图10为据本申请实施例示出的IGBT模块插针机械手的力检测装置所检测到的插针力随时间变化曲线的一种异常波形图。

图11为据本申请实施例示出的IGBT模块插针机械手的力检测装置所检测到的插针力随时间变化曲线的另一种异常波形图。

图12为据本申请实施例示出的IGBT模块插针机械手的抓手与真空管连接结构示意图。

图13为根据本申请实施例示出的一种IGBT模块插针设备的结构示意图。

图14为根据本申请实施例示出的一种IGBT模块的插针位置示意图。

图15为根据本申请实施例示出的另一种IGBT模块的插针位置示意图。

图16为根据本申请实施例示出的IGBT模块插针设备的插针倾斜度检测装置的模板在检测状态的示意图。

图中：01、鱼眼针；011、凸起部；02、凸轮机构；021、马达机构；022、凸轮；023、插针模具；100、IGBT模块插针机械手；10、多自由度机械臂；20、力检测装置；30、插针挡块；40、插针抓手；41、抓手；411、第一夹块；4111、第一夹持槽；4112、第一扩口腔；S1、第一凹槽；412、第二夹块；4121、第二夹持槽；4122、第二扩口腔；S2、第二凹槽；401、扩展腔；402、前端通道；403、尾端通道；42、驱动装置；421、行程机构；422、第一圆柱挡块；423、第二圆柱挡块；43、尾孔；44、位移传感器；50、抽真空管；200、机架；300、传送机构；400、影像装置；500、供针装置；600、插针倾斜度检测装置；601、模板；6011、测试孔。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，为了便于解释本申请的技术方案，本申请带有凸起部的插针以图1中的鱼眼针01为例进行讲解。进一步需要说明的是，带有凸起部的插针，在本技术领域中也可以称为各种异形插针。

如图3-图8所示，本实施例首先提供一种IGBT模块插针机械手100，可用于图1所示的鱼眼针01的插针作业，IGBT模块插针机械手100包括多自由度机械臂10、力检测装置20、插针挡块30和插针抓手40。

其中，力检测装置20安装在多自由度机械臂10的位移输出末端且可以与多自由度机械臂10信号连接。插针挡块30安装在力检测装置20上。插针抓手40包括抓手41和驱动装置42；抓手41和驱动装置42安装在多自由度机械臂10上，且抓手41处于插针挡块30的下方，抓手41的末端设置有朝向插针挡块30的尾孔43，驱动装置42用于驱动抓手41张开和闭合。在抓手41夹持鱼眼针01进行插针作业时，鱼眼针01的尾端从抓手41的尾孔43伸出并顶至插针挡块30上以给力检测装置20施加作用力，力检测装置20将插针挡块30施加的作用力转为插针力，力检测装置20可以将插针力的数据传递给多自由度机械臂10，且力检测装置20输出插针力随时间的变化曲线。

需要说明的是，力检测装置20上的传感器可以为石英晶体力传感器，并可以通过法兰结构与插针挡块30连接。还需要说明的是，多自由度机械臂10一般都包括控制主板，力检测装置20与多自由度机械臂10的控制主板信号连接，并将测得的挡块对传感器施加的作用力插针力传递给多自由度机械臂10的控制主板，控制主板可以根据力检测装置20传递过来的插针力来调节多自由度机械臂10的位移动作。例如，控制主板中可以存储有针对多种不同型号的IGBT模块插针工艺的标准插针力数值，控制主板可以根据力检测装置20传递过来的插针力与预存的标准插针力进行数值对比，如果两者处于预定误差范围内，则表示插针力符合要求。

本实施例的IGBT模块插针机械手100在使用时，驱动装置42驱动抓手41张开，然后多自由度机械臂10工作使张开的抓手41到达鱼眼针01的位置处，然后驱动装置42驱动抓手41闭合，使抓手41保持鱼眼针01尾端进入尾孔43的状态夹持住鱼眼针01。之后，多自由度机械臂10再次位移将抓手41上的鱼眼针01对准IGBT模块上的插针位置插入，在鱼眼针01插入过程中，鱼眼针01的尾端会从抓手41的尾孔43处伸出并顶在插针挡块30上，从而插针下压过程中的下压力施加在插针挡块30上并传递给力检测装置20。从而，借助力检测装置20可以实现实时检测插针过程中的插针力的变化并输出变化曲线，进而根据插针力的变化曲线提前检测出鱼眼针01在插针工艺过程中是否出现异常，若出现异常可以使工作人员提前进行检查，排出故障，从而及时的修正插针过程的工艺参数，提升后续的良品率。

例如，力检测装置20可以包括主控板，主控板与力检测装置20的传感器电连接，主控板的存储芯片中储存有对不同型号IGBT模块的插针力标准变化曲线，例如图9所示为对某种型号的IGBT模块插针过程中，插针力随时间的标准变化曲线。在实际插针过程中，主控板接收力检测装置20发送来的实时插针力，并可以形成如图9、图10或图11所示的变化曲线，如果生成图9所示的插针力变化曲线，表示插针过程中的力变化符合要求，能够满足既定的插针工艺要求，而如果生成图10或图11所示的插针力变化曲线，与标准变化曲线差别较大，则表示插针工艺的过程出现问题，利于工作人员及时进行检查和故障排除，提升后续良率。

具体地，例如，图9为某种插针正常插针作业时的插针力变化情况，在图9中，插针力随插针时间先较为明显的增大，然后再缓慢增大，最后插针结束时插针力升至80-120N之间，整个插针过程耗时接近200ms。图10和图11都为插针力随时间变化曲线的异常情况。在图10中，插针力随插针时间先较为明显的增大，最大处升至180N左右时，远远超出正常大小的插针力，之后插针力又缓慢下降至接近120左右，其原因可能为IGBT模块上的插针位置处存在异物，导致插针过程中需要更大的插针力才能插针到位。在图11中，插针力随插针时间先较为明显的增大，升至90N左右时，插针力突然下降并消失，导致这种情况发生原因有多种，可能是IGBT模块上的插针位置处被插针插穿，也可能是多自由度机械臂10出现运动问题，导致施力出现异常。图10和图11中的变化曲线都是异常的，下文提供集中判断出图10和图11变化曲线是否异常的方法。

力检测装置20的主控板的存储芯片中可以储存有对不同型号IGBT模块的插针力标准变化曲线，假使主控板的存储芯片中存储有如图9所示的插针力标准变化曲线的数据，并且实际插针作业中得到了图10和图11的变化曲线的数据。

第一种判断方法，可以计算出图10和图11中的总插针时间，并且将总插针时间分为多个区间段，例如50-100ms、100-150ms、150-200ms等，分别计算出每个时间段中插针力的变化大小范围及曲线的斜率范围，假使得到的每个时间段中插针力的变化大小范围及曲线的斜率范围都与图9中的差别不大，或者误差在一定允许范围内，可以判定图10和图11的插针力随时间的变化曲线为正常。但是，本实施例提供的图10和图11中，在50ms以后，插针力的变化大小范围及曲线的斜率范围都与图9有较明显的差别，因此图10和图11相对图9来说为异常的变化曲线。

第二种判断方法，可以通过在图9、图10和图11的变化曲线中取多个以时间为基准的样本点，计算出每个样本点下实际插针力与图9中对应样本点的差值绝对值，最后多个样本点的差值绝对值计算出平均值，或者计算出方差或标准差，假使计算出的数值处于某个预设的数值范围内，可以判定实际的插针力变化曲线符合要求，若计算出的数值不在某个预设的数值范围内，则可判定实际的插针力变化曲线异常。

第三种判断方法，可以利用皮尔森相关系数来判断图10和图11的变化曲线相比图9是否异常。例如，可以在图9和图10中取多个时间点，例如50ms、75ms、100ms、125ms、150ms、175ms和200ms等，然后将这些时间对应的图9和图10的插针力读取出来，分别形成两个数组，然后计算两个数组的皮尔森相关系数，皮尔森相关系数越接近1，则表示两组数据的相关性越强，也就表示图10的变化曲线与图9越接近。具体相关系数达到何值才可判定图10的变化曲线为正常，本领域技术人员可根据实际情况进行标定。

需要说明的是，上述的判断方法仅为示例，本领域的技术人员可以根据实际制定合适的判断方法。

此外，力检测装置20还可以包括显示面板，主控板与显示面板电连接，主控板可以将力检测装置20的传感器检测到的插针力及插针力随时间的变化曲线显示出来，以便于工作人员查看和判断。

进一步地，力检测装置20可以与多自由度机械臂10信号连接，因此通过力检测装置20对插针力的实时检测并传递给多自由度机械臂10，从而可以使多自由度机械臂10根据插针力和标准的插针力做对比，调节多自由度机械臂10的位移量，进而使鱼眼针01插入IGBT模块的深度满足要求、力度满足要求，提高插针工艺的精度，进而提高IGBT模块插针工艺的良品率。

此外，本实施例的插针工艺由于不再使用凸轮机构，也就没有了凸轮机构的点、线接触易磨损，这有助于降低加工困难，降低成本。同时，使用多自由度机械臂10施加插针力，再配合多自由度机械臂10的灵活性，可相对有效控制鱼眼针01的插入角度，控制鱼眼针01的倾斜状态，提升良品率。

在本实施例中，如图4、图5、图6和图7所示，抓手41包括第一夹块411和第二夹块412，第一夹块411和第二夹块412对向设置，驱动装置42用于使第一夹块411和第二夹块412靠近贴合或远离分开。第一夹块411上设置有朝向第二夹块412的且上下贯穿的第一夹持槽4111，第一夹持槽4111靠近尾端的部分设置有第一扩口腔4112。第二夹块412上设置有朝向第一夹块411的且上下贯穿的第二夹持槽4121，第二夹持槽4121靠近尾端的部分设置有第二扩口腔4122。驱动装置42使第一夹块411和第二夹块412靠近贴合后，第一夹持槽4111和第二夹持槽4121闭合形成用于夹持鱼眼针01的通道，且第一扩口腔4112和第二扩口腔4122闭合形成用于容纳鱼眼针01的凸起部的扩展腔401。扩展腔401将第一夹持槽4111和第二夹持槽4121形成的通道分成前端通道402和尾端通道403，尾端通道403朝向插针挡块30为尾孔43。前端通道402用于夹持鱼眼针01凸起部前端的部分，尾端通道403用于夹持鱼眼针01凸起部后端的部分；在插针作业时，鱼眼针01凸起部后端的尾部会从尾端通道403末尾的尾孔43伸出并顶在插针挡块30上。

如图7所示，扩展腔401用于容纳鱼眼针01的凸起部011，形成对鱼眼针01的凸起部011的限位，从而能够防止抓手41夹持鱼眼针01后的脱落。前端通道402和尾端通道403一方面夹持鱼眼针01前后端，同时也能起到一定的导向作用。

在本实施例中，如图3、图4、图5、图6和图7所示，第一凹槽S1上下两端的内壁均设置为与述第一凹槽S1的底面d1成钝角的倾斜面a11和b11，第二凹槽S2上下两端的内壁均设置为与述第二凹槽S2的底面d2成钝角的倾斜面a12和b12。驱动装置42包括行程机构421、第一圆柱挡块422和第二圆柱挡块423，第一圆柱挡块422安装在行程机构421上并处于第一凹槽S1内，第二圆柱挡块423安装在行程机构421上并处于第二凹槽S2内，行程机构421用于驱动第一圆柱挡块422在第一凹槽S1内上下运动，行程机构421用于驱动第二圆柱挡块423在第二凹槽S2内上下运动。在行程机构421驱动第一圆柱挡块422向上运动且压在第一凹槽S1上端的倾斜面a11上，且驱动第二圆柱挡块423向上运动且压在第二凹槽S2上端的倾斜面a12上时，第一夹块411和第二夹块412的前端张开。在行程机构421驱动第一圆柱挡块422向下运动且压在第一凹槽S1下端的倾斜面b11上，且驱动第二圆柱挡块423向下运动且压在第二凹槽S2下端的倾斜面b12上时，第一夹块411和第二夹块412的前端闭合。

由此可知，借助前述结构使第一夹块411和第二夹块412模拟类似“鸟嘴”的开合动作，从而更便于夹取插针，尤其更利于夹取鱼眼针01。

需要说明的是，第一圆柱挡块422和第二圆柱挡块423可由同一个行程机构421进行驱动，或者由两个各自独立的行程机构421进行驱动。

此外，如图5和图6所示，第一夹块411和第二夹块412可都与多自由度机械臂10旋转连接，第一夹块411和第二夹块412的旋转轴线都靠近各自尾端，且两者呈对称分布。同时，第一圆柱挡块422和第二圆柱挡块423保持相同高度、相同位移速度、相同位移距离进行同步的上下运动，以使第一夹块411和第二夹块412前端的开闭动作保持对称。

在本实施例中，如图3所示，插针抓手40还包括位移传感器44，用于检测第一圆柱挡块422和第二圆柱挡块423位置信号，并将位置信号发送至行程机构421。

在位移传感器44检测到第一圆柱挡块422和第二圆柱挡块423移动至上端预定位置处使第一夹块411和第二夹块412的前端张开时，位移传感器44给行程机构421发送停止信号。在位移传感器44检测到第一圆柱挡块422和第二圆柱挡块423移动至下端预定位置处使第一夹块411和第二夹块412的前端闭合时，位移传感器44给行程机构421发送停止信号。位移传感器44的信号可以有效保证第一圆柱挡块422和第二圆柱挡块423的分离距离始终处于可控的范围内，以防止抓手41的损坏。

在本实施例中，如图12所示，IGBT模块插针机械手100还可以包括抽真空管50，包括第一端和第二端，抽真空管50的第一端与抓手41末端的尾孔43连通，抽真空管50的第二端与真空泵连接或者与真空发生器连接。如图12所示，在抓手41闭合后，抽真空管50抽吸抓手41末端的尾孔43处，产生竖直方向的抽吸力，会吸住鱼眼针01，使鱼眼针01的尾端更好的插入至尾孔43内，且最重要的是，竖直的抽吸力会更利于鱼眼针01的保持直立的状态，从而有助于控制鱼眼针01插针时保持直立的角度，从而避免插针时有倾斜造成的插针偏移，同时也能相应的避免异型针处的损伤。

需要说明的是，在使用抽真空管50后，本实施例的IGBT模块插针机械手100也可以适用于不带鱼眼的插针，借助抽真空管50的真空吸附力将插针吸附在抓手41形成的通道中。

如图13所示，本实施例还提供一种IGBT模块插针设备，包括前述方案中的IGBT模块插针机械手100。

在本实施例中，如图13所示，IGBT模块插针设备还包括机架200、传送机构300和影像装置400。IGBT模块插针机械手100安装在机架200上。传送机构300安装在机架200上，用于将待插针的IGBT模块输送至IGBT模块插针机械手100的工位处。影像装置400安装在机架200上，并与IGBT模块插针机械手100信号连接；影像装置400用于给待插针的IGBT模块拍照，获取到IGBT模块上待插针的插针位置信息，例如获取到如图14和图15所示两种不同IGBT模块的插针位置信息，并将插针位置信息发送给IGBT模块插针机械手100，以使IGBT模块插针机械手100在插针作业时准确插入IGBT模块的插针位置中。

在本实施例中，如图13所示，IGBT模块插针设备还包括供针装置500，供针装置500安装在机架200上靠近IGBT模块插针机械手100，供针装置500包括自动送料振动盘，自动送料振动盘将散乱的鱼眼针01理顺后并传送至预定位置以便于IGBT模块插针机械手100的抓手41夹取。自动送料振动盘是一种自动定向排序的送料设备，其工作目的是通过振动将无序的插针自动有序定向排列整齐、准确地输送到下道工序。

在本实施例中，IGBT模块插针机械手100包括控制器和存储器，存储器中存储有多种适用于IGBT模块不同型号的插针程序。影像装置400还用于给待插针的IGBT模块拍照，以获取到待插针的IGBT模块的型号信息。工作时，影像装置400将获取到的IGBT模块的型号信息发送给IGBT模块插针机械手100的控制器，控制器根据IGBT模块的型号信息从存储器中调取对应的插针程序，以控制IGBT模块插针机械手100的动作完成对应IGBT模块的插针作业。由此，本实施例的IGBT模块插针设备可以适应多种不同型号且具有不同数量插针位置的IGBT模块的插针作业。

在本实施例中，如图13所示，IGBT模块插针设备还包括插针倾斜度检测装置600，如图16所示，包括模板601和升降装置，模板601上设置有与IGBT模块上插针位置对应的测试孔6011，升降装置安装在机架200上且位于传送机构300传送方向末端的上方，模板601安装在升降装置上。

在传送机构300将已插针的IGBT模块传送至模板601下方时，升降装置使模板601下降；若已插针的IGBT模块上的插针能够都进入模板601的测试孔6011中，则已插针的IGBT模块的所有插针的倾斜度满足需求；若已插针的IGBT模块上的插针未能进入模板601的测试孔6011中，则已插针的IGBT模块为不良品。从而便于将插针倾斜的IGBT模块产品剔除，避免不合格产品流向客户进而造成IGBT模块无法插入PCB电路板的情况发生。插针倾斜度检测装置600也提高IGBT模块插针设备的集成度，简化生产工艺流程。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种IGBT模块插针机械手，其特征在于，用于带有凸起部的插针的插针作业，所述IGBT模块插针机械手（100）包括：

多自由度机械臂（10）；

力检测装置（20），安装在所述多自由度机械臂（10）的位移输出末端；

插针挡块（30），安装在所述力检测装置（20）上；

插针抓手（40），包括抓手（41）和驱动装置（42）；所述抓手（41）和所述驱动装置（42）安装在所述多自由度机械臂（10）上，且所述抓手（41）处于所述插针挡块（30）的下方，所述抓手（41）的末端设置有朝向所述插针挡块（30）的尾孔（43），所述驱动装置（42）用于驱动所述抓手（41）张开和闭合；

在所述抓手（41）夹持插针进行插针作业时，插针的尾端从所述抓手（41）的所述尾孔（43）伸出并顶至所述插针挡块（30）上以给所述力检测装置（20）施加作用力，所述力检测装置（20）将所述插针挡块（30）施加的作用力转为插针力，且所述力检测装置（20）输出插针力随时间的变化曲线；

所述抓手（41）包括第一夹块（411）和第二夹块（412），所述第一夹块（411）和所述第二夹块（412）对向设置，所述驱动装置（42）用于使所述第一夹块（411）和所述第二夹块（412）靠近贴合或远离分开；

所述第一夹块（411）上设置有朝向所述第二夹块（412）的且上下贯穿的第一夹持槽（4111），所述第一夹持槽（4111）靠近尾端的部分设置有第一扩口腔（4112）；

所述第二夹块（412）上设置有朝向所述第一夹块（411）的且上下贯穿的第二夹持槽（4121），所述第二夹持槽（4121）靠近尾端的部分设置有第二扩口腔（4122）；

所述驱动装置（42）使所述第一夹块（411）和所述第二夹块（412）靠近贴合后，所述第一夹持槽（4111）和所述第二夹持槽（4121）闭合形成用于夹持插针的通道，且所述第一扩口腔（4112）和所述第二扩口腔（4122）闭合形成用于容纳插针的凸起部的扩展腔（401）；

所述扩展腔（401）将所述第一夹持槽（4111）和所述第二夹持槽（4121）形成的通道分成前端通道（402）和尾端通道（403），所述尾端通道（403）朝向所述插针挡块（30）为所述尾孔（43）；

所述前端通道（402）用于夹持插针凸起部前端的部分，所述尾端通道（403）用于夹持插针凸起部后端的部分；在插针作业时，所述插针凸起部后端的尾部会从所述尾端通道（403）末尾的所述尾孔（43）伸出并顶在所述插针挡块（30）上；

所述第一夹块（411）和所述第二夹块（412）背对的一侧分别设置有第一凹槽（S1）和第二凹槽（S2），所述第一凹槽（S1）上下两端的内壁均设置为与述第一凹槽（S1）的底面成钝角的倾斜面，所述第二凹槽（S2）上下两端的内壁均设置为与述第二凹槽（S2）的底面成钝角的倾斜面；

所述驱动装置（42）包括行程机构（421）、第一圆柱挡块（422）和第二圆柱挡块（423），所述第一圆柱挡块（422）安装在所述行程机构（421）上并处于所述第一凹槽（S1）内，所述第二圆柱挡块（423）安装在所述行程机构（421）上并处于所述第二凹槽（S2）内，所述行程机构（421）用于驱动所述第一圆柱挡块（422）在所述第一凹槽（S1）内上下运动，所述行程机构（421）用于驱动所述第二圆柱挡块（423）在所述第二凹槽（S2）内上下运动；

在所述行程机构（421）驱动所述第一圆柱挡块（422）向上运动且压在所述第一凹槽（S1）上端的倾斜面上，且驱动所述第二圆柱挡块（423）向上运动且压在所述第二凹槽（S2）上端的倾斜面上时，所述第一夹块（411）和所述第二夹块（412）的前端张开；

在所述行程机构（421）驱动所述第一圆柱挡块（422）向下运动且压在所述第一凹槽（S1）下端的倾斜面上，且驱动所述第二圆柱挡块（423）向下运动且压在所述第二凹槽（S2）下端的倾斜面上时，所述第一夹块（411）和所述第二夹块（412）的前端闭合。

2.根据权利要求1所述的IGBT模块插针机械手，其特征在于，所述插针抓手（40）还包括位移传感器（44），用于检测所述第一圆柱挡块（422）和所述第二圆柱挡块（423）位置信号，并将位置信号发送至所述行程机构（421）。

3.根据权利要求1或2所述的IGBT模块插针机械手，其特征在于，所述IGBT模块插针机械手还包括：

抽真空管（50），包括第一端和第二端，所述抽真空管（50）的第一端与所述抓手（41）末端的所述尾孔（43）连通，所述抽真空管（50）的第二端与真空泵连接或者与真空发生器连接。

4.一种IGBT模块插针设备，其特征在于，包括如权利要求1-3中任一项所述的IGBT模块插针机械手（100）。

5.根据权利要求4所述的IGBT模块插针设备，其特征在于，还包括：

机架（200），所述IGBT模块插针机械手（100）安装在所述机架（200）上；

传送机构（300），安装在所述机架（200）上，用于将待插针的IGBT模块输送至所述IGBT模块插针机械手（100）的工位处；

影像装置（400），安装在所述机架（200）上，并与所述IGBT模块插针机械手（100）信号连接；所述影像装置（400）用于给待插针的IGBT模块拍照，获取到IGBT模块上待插针的插针位置信息，并将插针位置信息发送给所述IGBT模块插针机械手（100），以使所述IGBT模块插针机械手（100）在插针作业时准确插入IGBT模块的插针位置中。

6.根据权利要求5所述的IGBT模块插针设备，其特征在于，所述IGBT模块插针设备还包括：

供针装置（500），安装在所述机架（200）上靠近所述IGBT模块插针机械手（100），所述供针装置（500）包括自动送料振动盘，所述自动送料振动盘将散乱的插针理顺后并传送至预定位置以便于所述IGBT模块插针机械手（100）的抓手（41）夹取。

7.根据权利要求5所述的IGBT模块插针设备，其特征在于，所述IGBT模块插针机械手（100）包括控制器和存储器，存储器中存储有多种适用于IGBT模块不同型号的插针程序；

所述影像装置（400）还用于给待插针的IGBT模块拍照，以获取到待插针的IGBT模块的型号信息；

工作时，所述影像装置（400）将获取到的IGBT模块的型号信息发送给所述IGBT模块插针机械手（100）的所述控制器，所述控制器根据所述IGBT模块的型号信息从所述存储器中调取对应的所述插针程序，以控制所述IGBT模块插针机械手（100）的动作完成对应IGBT模块的插针作业。

8.根据权利要求5所述的IGBT模块插针设备，其特征在于，所述IGBT模块插针设备还包括：

插针倾斜度检测装置（600），包括模板（601）和升降装置，所述模板（601）上设置有与IGBT模块上插针位置对应的测试孔（6011），所述升降装置安装在所述机架（200）上且位于所述传送机构（300）传送方向末端的上方，所述模板（601）安装在所述升降装置上；

在所述传送机构（300）将已插针的IGBT模块传送至所述模板（601）下方时，所述升降装置使所述模板（601）下降；若已插针的IGBT模块上的插针能够都进入所述模板（601）的所述测试孔（6011）中，则已插针的IGBT模块的所有插针的倾斜度满足需求；若已插针的IGBT模块上的插针未能进入所述模板（601）的所述测试孔（6011）中，则已插针的IGBT模块为不良品。