一种电子功能模块测试用浮动插头装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种电子功能模块测试用浮动插头装置，所述电子功能模块包括至少一个插座，且所述插座中布置有若干PIN针，所述装置包括：一用于供所述电子功能模块浮动连接于其上的工件定位机构；若干根探针，每根所述探针包括一本体，其上端与外围的测试电线相连，其下端连接有一可相对于该本体上下伸缩的用于与所述PIN针接触的探头，以及一圈设置在所述本体外缘的轴肩；以及一探针夹装机构。本发明有利于实现自动化操作，能够同时对电子功能模块上所有的PIN针进行测试，并且简单方便、效率高且效果好。
【专利说明】一种电子功能模块测试用淳动插头装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子功能模块的电气测试领域，尤其涉及一种电子功能模块测试用浮 动插头装置。
【背景技术】
[0002] 众所周知，电子功能模块在生产过程中都需要进行功能测试，目前常用的方式是 人工将测试插头插入电子功能模块的接插件中并进行锁定，然后通过测试插头接入相应的 测试信号和采样对应的输出信号，通过分析计算输入、输出信号，判断电子功能模块性能的 合格与否。
[0003] 然而，由于人工需要对准和插拔插头，作业时间长，从而导致测试效率较低，而且 在整个测试过程中操作工人处于闲置状态，人员的利用效率也较低；同时也由于需要人工 实现测试插头的接入和断开，不能实现测试的自动化，因此难于将测试集成到整个的自动 化生产流程中。
[0004] 鉴于上述情况，随着人力成本的提升和生产自动化程度的提高，迫切需要能实现 电子功能模块的功能测试的自动化，为此，需要解决测试插头与被测工件之间快速自动的 可靠接插问题。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种结构简单、操作方便的 电子功能模块测试用浮动插头装置，从而在现有驱动机构的辅助下，实现将测试插头快速、 准确、可靠地插入测试工件的目的。
[0006] 本发明所述的一种电子功能模块测试用浮动插头装置，所述电子功能模块包括至 少一个插座，且所述插座中布置有若干PIN针，所述装置包括：
[0007] -用于供所述电子功能模块浮动连接于其上的工件定位机构；
[0008] 若干根探针，每根所述探针包括一本体，其上端与外围的测试电线相连，其下端连 接有一可相对于该本体上下伸缩的用于与所述PIN针接触的探头，以及一圈设置在所述本 体外缘的轴肩；以及
[0009] 一探针夹装机构，其包括：
[0010] 一与外围的驱动装置固定连接的安装基板，其表面开设有至少一个与所述插座位 置对应以供所述探针穿过的第一方孔；
[0011] 至少两个固定连接在所述安装基板上表面的导向套；
[0012] 至少一个固定连接在所述安装基板下表面的限位板，其表面开设有一与所述第一 方孔位置对应的第一台阶方孔，该第一台阶方孔由上至下包括尺寸由大至小的一上方孔以 及一下方孔；
[0013] 可浮动地容置在所述上方孔与所述安装基板之间的浮动座，其表面开设有一与所 述第一方孔位置对应的第二方孔；
[0014] 与所述浮动座固定连接并至少部分容置在所述下方孔中的探针安装座，其表面设 有多个供所述探针穿过的探针安装孔，所述轴肩与所述探针安装座的下表面接触；
[0015] 固定连接在所述探针安装座下表面的探针保护套，其表面开设有多个与所述探针 安装孔位置对应的第二台阶孔，该第二台阶孔由上至下包括尺寸由大至小的一用于容置所 述探针并限定所述探头位置的上段孔以及一供所述PIN针伸入的下段孔；
[0016] 至少两根导杆，每根导杆包括由上至下外径由大至小的第一圆柱体和第二圆柱 体，所述第一圆柱体通过一圆锥面过渡至所述第二圆柱体，且该第一圆柱体滑动配合在所 述导向套内，该第二圆柱体穿过所述限位板后与一用于挤压所述电子功能模块的压头固定 连接，所述浮动座的表面设有与所述圆锥面配合的圆锥形通孔；以及
[0017] 套设在所述第二圆柱体外缘并被压缩在所述限位板与压头之间的弹簧。
[0018] 在上述的电子功能模块测试用浮动插头装置中，所述上方孔的长度和宽度分别大 于所述浮动座的长度和宽度，且该上方孔与浮动座的长度和宽度的尺寸差均小于〇. 5mm。
[0019] 在上述的电子功能模块测试用浮动插头装置中，所述上方孔的深度大于所述浮动 座的厚度，且该上方孔的深度与浮动座的厚度的尺寸差小于〇. 1mm。
[0020] 在上述的电子功能模块测试用浮动插头装置中，所述下段孔的孔径小于所述探头 的直径，且该下段孔的内缘紧邻所述探针保护套的下端面处开设有倒角。
[0021] 在上述的电子功能模块测试用浮动插头装置中，所述探针保护套的外缘设有一与 所述插座的内腔形状匹配的定位导向座，且该定位导向座的外缘开设有倒角。
[0022] 在上述的电子功能模块测试用浮动插头装置中，所述电子功能模块包括：
[0023] -工件主体；
[0024] 至少一个连接在所述工件主体左侧的左耳板；以及
[0025] 至少一个连接在所述工件主体右侧的右耳板；
[0026] 其中，所述至少一个插座设置在所述工件主体上。
[0027] 在上述的电子功能模块测试用浮动插头装置中，所述工件定位机构包括：
[0028] -用于承载所述电子功能模的夹具底板；
[0029] 分别设置在所述电子功能模块前、后、左、右侧并固定连接在所述夹具底板上的至 少一个前粗定位块、至少一个后粗定位块、至少一个左粗定位块以及至少一个右粗定位块； 以及
[0030] 分别穿过所述左、右耳板上的销孔并固定连接在所述夹具底板上的至少一个左定 位销和至少一个右定位销，且所述左、右定位销分别与所述左、右耳板上的销孔间隙配合。
[0031] 由于采用了上述的技术解决方案，本发明利用工件定位机构实现了对电子功能模 块的快速、准确的安放，并利用对电子功能模块的粗定位实现了精确控制其自由浮动的距 离，同时，本发明通过探针夹装机构中的探针保护套保护探针，从而即使探针断裂后仍能保 证使其与PIN针相互接触，进而不会对PIN针的功能测试造成影响，另外，本发明还利用探 针夹装机构中的导杆，既能保证在装置不工作时，使探针夹装机构能够完全固定，又能在工 作时使探针保护套能够在各个方向上浮动一定距离，从而使探针保护套与电子功能模块的 插座自适应地精确配合，进而使得探针和PIN针能够准确可靠接触。本发明有利于实现自 动化操作，能够同时对电子功能模块上所有的PIN针进行测试，并且简单方便、效率高且效 果好。
【专利附图】
【附图说明】
[0032] 图1是采用本发明进行电子功能测试的电子功能模块的结构立体图；
[0033] 图2是本发明一种电子功能模块测试用浮动插头装置中探针的结构立体图；
[0034] 图3是本发明中工件定位机构与图1中电子功能模块的安装结构立体图；
[0035] 图4是本发明中探针夹装机构的结构立体图；
[0036] 图5是本发明中探针夹装机构的结构分解图；
[0037] 图6是本发明的探针夹装机构中探针保护套的结构剖视图；
[0038] 图7是本发明中探针和导杆的安装结构剖视图。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
[0040] 如图1所示，在本实施例中，采用本发明进行电子功能测试的电子功能模块为汽 车BCM(汽车车身电子模块Body Control Module)模块工件（以下称为待测工件100)，其 主要包括：工件主体101、连接在工件主体101左侧的两个左耳板102、连接在工件主体101 右侧的一个右耳板103,以及设置在工件主体101上的两个插座104,其中，插座104内具有 多根PIN针。
[0041] 请参阅图2-7,本发明，即一种电子功能模块测试用浮动插头装置，包括：探针 200、工件定位机构300,以及探针夹装机构400。
[0042] 如图2所示，探针200包括本体201，该本体201的上端连接有外围的测试电线（图 中未示），其下端连接有一可相对于该本体201上下伸缩的探头203 ;该探头203与本体201 良好接触，并用于与插座104内的PIN针接触，从而使测试线路导通。该探针200还包括设 置在本体201外缘中间位置处的一圈轴肩202,从而用于限定探针200在探针夹装机构400 中的位置（探针200与探针夹装机构400之间的连接关系将在下文中详述），并使得探针 200在与PIN针接触挤压后，防止其窜动。
[0043] 工件定位机构300用于使待测工件浮动连接于其上，S卩，该待测工件可在工件定 位机构300上具有二维平面方向上的一定的浮动余量，工件定位机构300的具体结构需要 根据待测工件的具体结构特点进行设计，换句话说，在待测工件结构不同的情况下，工件定 位机构300的结构也将相应变化，但无论其具体结构如何，其构造目的均用于实现对待测 工件的粗定位。
[0044] 如图3所示，在本实施例中，针对上述待测工件100的结构，工件定位机构300主 要包括：一夹具底板301、一右粗定位块302、一右定位销303、两个前粗定位块304、一左粗 定位块305、两根左定位销306,以及一后粗定位块307,其中：
[0045] 夹具底板301用于承载待测工件100 ;
[0046] 两个前粗定位块304、后粗定位块307、左粗定位块305以及右粗定位块302分别 设置在待测工件100的前、后、左、右侧，并分别通过螺钉固定在夹具底板301上；
[0047] 两个左定位销306和右定位销303分别穿过待测工件100的左、右耳板102、103 上的销孔并通过螺钉固定在夹具底板301上，以将待测工件100定位在前粗定位块304、后 粗定位块307、左粗定位块305以及右粗定位块302之间，且通过左、右定位销306、303与销 孔之间的间隙配合可确保待测工件100在夹具底板301上的前后左右四个方向上均具有一 定的浮动余量（该浮动余量一般设计为〇. 3-0. 5mm)。
[0048] 由此，在本实施例中，工件定位机构300通过"一面两销"的定位方式，实现对待测 工件100的粗定位，即，通过一个平面和两个销轴实现对工件六个自由度的限制，其中一个 面用于限制以下3个自由度：Z向平动、X/Y向转动，两个销轴用于限制以下3个自由度：Z 向转动、X/Y向平动，利用上述这种粗定位方式可便于取放待测工件100。
[0049] 如图4、5所示，探针夹装机构400主要包括：多个导向套401、一安装基板402、至 少一个限位板403、至少一个探针安装座404、至少一个探针保护套405、多根导杆406、多个 弹簧407、多个压头408以及至少一个浮动座409,具体来说：
[0050] 导向套401通过螺栓固定在安装基板402上，为保证导向的准确性本装置配置有 至少两个导向套401 (在本实施例中，导向套401的个数为4个），每个导向套401内滑配有 导杆406 ;
[0051] 安装基板402是本装置的安装基础，其通过螺栓固定在外围现有的驱动装置（图 中未示）的输出端（例如一般为气动驱动装置或伺服电动驱动装置），从而使得本发明的装 置可以跟随驱动装置进行上下运动，该安装基板402的表面开设有与待测工件100的插座 104位置对应的第一方孔（在本实施例中，由于待测工件100具有两个插座104,因此，安装 基板402上开设有两个对应的第一方孔），以供探针200穿过；
[0052] 限位板403通过螺栓固定在安装基板402的下表面，在本实施例中，限位板403的 数量为2个，每个限位板403的中间位置设有一由上至下尺寸由大至小的第一台阶方孔，该 第一台阶方孔与安装基板402上的第一方孔位置对应，并具体包括尺寸较大的上方孔4031 以及尺寸较小的下方孔4032,其中：
[0053] 上方孔4031的长度和宽度均略大于一个浮动座409的长度和宽度（两者的尺 寸差异均控制在〇. 5mm以内），其深度略大于浮动座409的厚度（两者的尺寸差异控制在 0. 1mm以内），从而使浮动座409容纳在限位板403的上方孔4031与安装基板402形成的空 间内，并可在该空间中相对于上方孔4031自由浮动，且其在上方孔4031中的平面浮动量在 1mm左右，以适应待测工件100上的插座104的位置误差，另外，浮动座409在上方孔4031 中的上下浮动余量主要用于在浮动座409平面浮动时降低其上表面与安装基板402之间的 摩擦力，每个浮动座409的表面同样开设有与待测工件100的插座104位置对应的第二方 孔（在本实施例中，浮动座409的数量为2个）；
[0054] 下方孔4032的长度和宽度均略大于一个探针安装座404的长度和宽度（两者的 尺寸差异均控制在1mm以内），从而允许该探针安装座404从下方孔4032中穿过（在本实 施例中，探针安装座404的数量为2个）；
[0055] 每个探针安装座404通过螺栓与一个浮动座409固定连接，其中间位置对应于待 测工件100的插座104中PIN针的位置开设有多个用于供探针200穿过的探针安装孔，且 探针200的轴肩202用于与探针安装座404的下表面接触，以限定探针200的位置；
[0056] 在本实施中，探针保护套405的数量为2个，每个探针保护套405通过螺栓固定在 一个探针安装座404的下表面，每个探针保护套405的中间位置开设有多个允许安放探针 200的且由上至下尺寸由大至小的第二台阶孔，该第二台阶孔与探针安装座404的探针安 装孔的位置对应，每个第二台阶孔具体包括尺寸较大的上段孔4052以及尺寸较小的下段 孔4053,其中：
[0057] 上段孔4052为圆柱型孔，用于容置伸出探针安装座404的探针安装孔的探针 200 ；
[0058] 下段孔4053的孔径小于探针200的探头203的直径，从而使得探头203被限位在 上段孔4052中，进而保证了在实际工作中如果探头203折断，也不会掉落至待测工件100 中，以避免形成进一步的事故，下段孔4053的形状根据插座104内的PIN针的形状进行相 应设计（例如可以是圆形、长方形或方形等），且在下段孔4053的内缘紧邻探针保护套405 的下端面处开设有倒角，以便于在该下段孔4053与PIN针接触时引导PIN针进入下段孔 4053 中；
[0059] 另外，在探针保护套405的外缘设有与插座104内腔形状匹配的定位导向座4051， 该定位导向座4051的外缘开设有大倒角，以便于在定位导向座4051与插座104接触时引 导定位导向座4051进入插座104内腔中；
[0060] 每根导杆406由上至下包括一体成型的第一圆柱体4061和第二圆柱体4062,其 中，第一圆柱体4061的外径大于第二圆柱体4062的外径（即，导杆406为一端粗一端细的 圆柱形结构），第一圆柱体4061与第二圆柱体4062之间通过圆锥面4063过渡；导杆406伸 入导向套401的导向孔中并依次穿过安装基板402、浮动座409以及限位板403上的相应通 孔（在本实施例中，每个浮动座409和限位板403上对应穿过两根导杆406)，从而使第一圆 柱体4061与导向套401滑配，圆锥面4063与浮动座409上的圆锥形的通孔配合，第二圆柱 体4062穿过限位板403上的通孔，每根导杆406的下端面上固定连接有压头408 ;
[0061] 每个弹簧407套在一根导杆406的第二圆柱体4062上，并支撑在限位板403和压 头408之间，弹簧407始终处于压缩状态，从而保证导杆406的圆锥面4063与浮动座409 的圆锥形的通孔紧贴。
[0062] 基于上述结构，本发明的工作原理如下：
[0063] 首先，将待测工件100安装在工件定位机构300上，从而完成对待测工件100的粗 定位；在现有的驱动机构的辅助作用下，与驱动机构连接的探针夹装机构400向着工件定 位机构300运动，探针保护套405先插入到插座104的孔口，在探针保护套405的定位导向 座4051的倒角的导向作用下，使得待测工件100向着适应两者配合的方向上窜动；
[0064] 接着，探针夹装机构400继续靠近工件定位机构300,使压头408的下端面挤压到 待测工件100的上表面，从而使得弹簧407被进一步压缩，导杆406沿着导向套401的导向 孔向上运动一段距离；这时，导杆406的圆锥面4063与浮动座409的圆锥形的通孔脱离，从 而使浮动座409不再被挤压，而处于浮动状态，这样一来，浮动座409就可以连同与其固定 连接的探针安装座404、探针保护套405以及安装在探针安装座404、探针保护套405中的 探针200在上下、左右、前后各个方向上的一定范围内窜动，从而使探针保护套与待测工件 的插座自适应地精确配合；
[0065] 此时，待测工件100已经在弹簧407的作用下，被压头408压紧固定，为了进一步 使探针保护套405和插座104的孔准确配合，探针保护套405将在其上倒角的导向作用下， 向着两者准确配合的方向上窜动，经过待测工件100和探针保护套405的分别分时段的微 小距离的浮动运动，最后，两者精确配合在一起，由此保证插座104内的PIN针正好能分别 对应地进入探针保护套405的下段孔4053中；
[0066] 然后，探针夹装机构400继续靠近工件定位机构300,插座104内的PIN针与探头 203接触并压缩探头203,从而完成PIN针与探头203的可靠接触，测试信号通过探头203 的过渡，由本体201传递到插座104内的PIN针，完成测试后，在驱动机构的辅助下，探针夹 装机构400归初始位，探头203在内置弹簧的作用下归初始位；
[0067] 当探针夹装机构400归初始位，即不工作时，压头408的下端面不被挤压，在弹簧 407的作用下，导杆406的圆锥面4063与浮动座409的圆锥形的通孔处于挤压配合状态，从 而使浮动座409被固定，不能自由浮动，进而使得与浮动座409固定连接的探针安装座404、 探针保护套405、探针200也处于固定的位置。
[0068] 综上所述，本发明的主要优点如下：
[0069] 1、利用工件定位机构的各粗定位块和定位销，实现对待测工件的快速、准确的安 放，并精确控制其自由浮动的距离，以实现在设计公差范围内的注塑外壳能够安放到位；
[0070] 2、利用探针保护套保护探针，使探针始终处于被挤压的状态，而不会上下窜动；探 针保护套中还采用第二台阶孔来安放探针，且该第二台阶孔为上大下小的台阶孔，从而可 保证探针在意外断裂时也不会掉落到待测工件上，且由于探针保护套的第二台阶孔的空间 很小，因此，即使探针断裂后仍能保证使其与PIN针相互接触，从而不会对PIN针的功能测 试造成影响；
[0071] 3、通过导杆中部的圆锥面的设计，既能保证在装置不工作时，使探针夹装机构能 够完全固定，又能在工作时使探针保护套能够在各个方向上浮动一定距离，从而使探针保 护套与待测工件的插座自适应地精确配合；
[0072] 4、在测试过程中，通过待测工件和探针保护套的分别分时向有利于相互配合插 入的方向窜动，保证两者最后能够准确插配在一起，从而使相对应的探针保护套上的第二 台阶孔和待测工件插座中的PIN针能够完全对中，最后使得探针和PIN针能够准确可靠接 触；
[0073] 5、本装置便于自动化操作，能够同时对待测工件上所有的PIN针进行测试，并且 简单方便、效率高且效果好。
[0074] 以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上 述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的 简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为 常规技术内容。
【权利要求】
1. 一种电子功能模块测试用浮动插头装置，所述电子功能模块包括至少一个插座，且 所述插座中布置有若干PIN针，其特征在于，所述装置包括： 一用于供所述电子功能模块浮动连接于其上的工件定位机构； 若干根探针，每根所述探针包括一本体，其上端与外围的测试电线相连，其下端连接有 一可相对于该本体上下伸缩的用于与所述PIN针接触的探头，以及一圈设置在所述本体外 缘的轴肩；以及 一探针夹装机构，其包括： 一与外围的驱动装置固定连接的安装基板，其表面开设有至少一个与所述插座位置对 应以供所述探针穿过的第一方孔； 至少两个固定连接在所述安装基板上表面的导向套； 至少一个固定连接在所述安装基板下表面的限位板，其表面开设有一与所述第一方孔 位置对应的第一台阶方孔，该第一台阶方孔由上至下包括尺寸由大至小的一上方孔以及一 下方孔； 可浮动地容置在所述上方孔与所述安装基板之间的浮动座，其表面开设有一与所述第 一方孔位置对应的第二方孔； 与所述浮动座固定连接并至少部分容置在所述下方孔中的探针安装座，其表面设有多 个供所述探针穿过的探针安装孔，所述轴肩与所述探针安装座的下表面接触； 固定连接在所述探针安装座下表面的探针保护套，其表面开设有多个与所述探针安装 孔位置对应的第二台阶孔，该第二台阶孔由上至下包括尺寸由大至小的一用于容置所述探 针并限定所述探头位置的上段孔以及一供所述PIN针伸入的下段孔； 至少两根导杆，每根导杆包括由上至下外径由大至小的第一圆柱体和第二圆柱体，所 述第一圆柱体通过一圆锥面过渡至所述第二圆柱体，且该第一圆柱体滑动配合在所述导向 套内，该第二圆柱体穿过所述限位板后与一用于挤压所述电子功能模块的压头固定连接， 所述浮动座的表面设有与所述圆锥面配合的圆锥形通孔；以及 套设在所述第二圆柱体外缘并被压缩在所述限位板与压头之间的弹簧。
2. 根据权利要求1所述的电子功能模块测试用浮动插头装置，其特征在于，所述上方 孔的长度和宽度分别大于所述浮动座的长度和宽度，且该上方孔与浮动座的长度和宽度的 尺寸差均小于〇· 5mm。
3. 根据权利要求1所述的电子功能模块测试用浮动插头装置，其特征在于，所述上方 孔的深度大于所述浮动座的厚度，且该上方孔的深度与浮动座的厚度的尺寸差小于〇. 1mm。
4. 根据权利要求1所述的电子功能模块测试用浮动插头装置，其特征在于，所述下段 孔的孔径小于所述探头的直径，且该下段孔的内缘紧邻所述探针保护套的下端面处开设有 倒角。
5. 根据权利要求1-4中任意一项所述的电子功能模块测试用浮动插头装置，其特征在 于，所述探针保护套的外缘设有一与所述插座的内腔形状匹配的定位导向座，且该定位导 向座的外缘开设有倒角。
6. 根据权利要求1所述的电子功能模块测试用浮动插头装置，其特征在于，所述电子 功能模块包括： 一工件主体； 至少一个连接在所述工件主体左侧的左耳板；以及 至少一个连接在所述工件主体右侧的右耳板； 其中，所述至少一个插座设置在所述工件主体上。
7.根据权利要求6所述的电子功能模块测试用浮动插头装置，其特征在于，所述工件 定位机构包括： 一用于承载所述电子功能模的夹具底板； 分别设置在所述电子功能模块前、后、左、右侧并固定连接在所述夹具底板上的至少一 个前粗定位块、至少一个后粗定位块、至少一个左粗定位块以及至少一个右粗定位块；以及 分别穿过所述左、右耳板上的销孔并固定连接在所述夹具底板上的至少一个左定位销 和至少一个右定位销，且所述左、右定位销分别与所述左、右耳板上的销孔间隙配合。
【文档编号】G01R1/067GK104215799SQ201410468331
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】彭正辉, 谈士力, 张海洪, 王亚坤 申请人:上海克来机电自动化工程股份有限公司, 上海克来三罗机电自动化工程有限公司