一种车规级IGBT模块二次焊接治具分离装置的制作方法

一种车规级igbt模块二次焊接治具分离装置
技术领域
1.本实用新型属于功率半导体制造技术领域，特别是涉及一种车规级igbt模块二次焊接治具分离装置。


背景技术：

2.igbt,即功率半导体器件,在国防工业以及国民经济的各方面都有着广泛的应用。
3.igbt模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用，是电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。封装是igbt模块生产的重要环节，出于新能源汽车实际行程场景的复杂性，和对行驶安全的绝对要求，车规级igbt在工作温宽、散热性、抗震性等方面都有着严苛要求。因而，提升封装可靠性是igbt封装的重要工作。
4.目前汽车上应用最广泛的模块是采用针状翅片散热底板的封装形式，这种封装形式在经过二次焊接时，需要较多的治具来辅助完成焊接过程，焊接完成后需要将治具取下，以利于后续制造过程的进行。
5.目前治具的移除以人工作业为主或只有部分治具可自动移除，生产效率低下，产品品质依赖于人员熟练度，且人工作业中无法保证洁净度，极大的影响了最终成品的一致性和可靠性。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提出一种全自动移除焊接用治具的方法，可依次将二次焊接完成后的dbc所用的插针底座、dbc定位治具、热板等治具依次与dbc分离，取出后放置在专门的载盘内，可送回前道工序，继续循环使用。所有辅助治具的移除可全自动化操作，全程不需要人工干预，可保证产品制造的一致性，整个过程人工不用接触产品，避免了人工作业对产品造成的污染。
7.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
8.一种车规级igbt模块二次焊接治具分离装置，包括插针底座分离机构1、插针底座翻转机构16、第一载盘传送轨道2、dbc定位治具分离机构3、dbc定位治具分离中转台14、第二载盘传送轨道4、dbc/热板移载机械手6、dbc移载机构8、dbc检测机构7。
9.所述插针底座分离机构1包括scara 四轴机器人101,电动夹爪102,插针底座夹指103;
10.所述电动夹爪102设置在所述scara 四轴机器人101的末端,所述电动夹爪102上装有两个插针底座夹指103, 每个夹指上装有两个定位销, 电动夹爪闭合时，夹指上安装的定位销与插针底座上的定位孔配合，牢固地抓取插针底座;
11.所述插针底座翻转机构16包括第一顶升伺服电机1601，翻转气缸1602，插针底座夹爪1603，放置台1604，第一导杆1605，第一滚珠丝杠1606，丝杠螺母1607，第一联轴器1608；
12.所述第一顶升伺服电机1601通过第一联轴器1608与所述第一滚珠丝杠1606和丝
杠螺母1607组成的滚珠丝杠组件下端连接，所述滚珠丝杠组件的上端支撑在所述放置台1604下面，所述插针底座夹爪1603设置在所述放置台1604周边，所述翻转气缸1602与所述插针底座夹爪1603连接；
13.所述第一导杆1605与第一滚珠丝杠1606平行设置在设置在所述放置台1604下面；
14.所述第一载盘传送轨道2 包括第一滑轨201,第一滑块202,第一传送皮带203,第二导向条204,阻挡气缸205,第二定位板206,第一定位销207,第二滑块208,第二滑轨209,第二驱动电机210,第二滚珠丝杠211,第二手轮212,顶升气缸213;
15.所述第一传送皮带203有两条,一条是安装在固定底座上,一条是安装在由第一滑轨201和第一滑块202以及第二滑块208和第二滑轨209组成的滑动底座上, 所述第二手轮212与第二滚珠丝杠211连接, 第二滚珠丝杠211通过丝杠螺母与滑动皮带底座连接, 转动第二手轮212,可以调整两条皮带之间的间距,以适应不同宽度的载盘,第二定位板206设置在两条第一传送皮带203之间,所述顶升气缸213设置在所述第二定位板206下方,所述顶升气缸213顶起第二定位板206时, 所述第二定位板206上的第一定位销207与载盘上的销孔配合,为载盘定位, 所述第二驱动电机210带动第一传送皮带203,输送载盘到各相应工位;
16.插针底座分离和翻转工作过程：
17.scara 四轴机器人101先将dbc治具从前道工序的焊接载盘内取出，放置在载盘传送轨道1上，热板固定顶升气缸213活塞伸出，将热板固定，然后机器人抓手将插针底座抓取后，放置在插针底座翻转机构16上。
18.插针底座翻转机构16包括放置台1604与翻转插针底座夹爪1603，放置台的上下运动，由伺服电机动1601驱动，伺服电机1601通过联轴器1609和滚珠丝杠1606与放置台1604连接。翻转夹爪1603由旋转翻转气缸1602驱动，通过同步带带动气动夹爪旋转。机器人101将插针底座放置到翻转放置台1604上后，气动夹爪1603闭合将插针底座夹住，放置台下降，然后翻转气缸旋转180
°
，放置台1604上升，将插针底座托住，气动夹爪1603松开，完成翻转动作。最后机器人101再将插针底座18夹取后放置在插针底座载盘17内。
19.插针底座分离完成后，dbc治具沿第一传送轨道2传送至dbc定位治具分离工位，顶升气缸213升起，第二定位板206上的第一定位销207与热板上的定位孔配合确定治具的位置后，等待下一道工序。
20.所述dbc定位治具分离机构3包括dbc定位治具吸嘴301，定位治具吸嘴三轴滑台302，热板夹爪三轴滑台303，热板夹爪304，支架305;
21.所述定位治具吸嘴三轴滑台302和热板夹爪三轴滑台303共用同一个x轴和y轴直线模组，支撑在支架305上，所述dbc定位治具吸嘴301设置在定位治具吸嘴三轴滑台302上，所属热板夹爪304设置在热板夹爪三轴滑台303上；
22.所述dbc定位治具吸嘴301包括两个吸头3011，每个吸头包括内部负压通道30111，吸头表面对称开有四个吸孔30112，在四个吸孔30112中心设置第二定位销30113；
23.所述定位治具分离中转台14包括第二顶升伺服电机1401，第二联轴器1402，第三滚珠丝杠1403，压力感应器1404，压块1405，中转治具1406,顶杆套筒14061，顶杆14062，缓冲弹簧14063，直线轴承1407，第二导杆1408;
24.所述第二顶升伺服电机1401通过第二联轴器1402和第三滚珠丝杠1403组成顶升机构,中转治具1406上设置有多个由顶杆套筒14061、顶杆14062和缓冲弹簧14063组成的顶
杆组件，所述顶杆套筒14061、顶杆14062和缓冲弹簧14063组成的顶杆组件穿过热板10的通孔支撑在dbc定位治具载盘12的定位销下面;
25.所述第二顶升伺服电机1401通过第二联轴器1402和第三滚珠丝杠1403组成的顶升机构有四组,分别支撑在dbc定位治具13的四个角;
26.所述第二顶升伺服电机1401通过第二联轴器1402和第三滚珠丝杠1403组成的顶升机构与顶杆套筒14061、顶杆14062和缓冲弹簧14063组成的顶杆组件之间设置有压力感应器1404;
27.所述第二载盘传送轨道包括第四滚珠丝杠401，第二传送皮带402，载盘阻挡403，第一定位板404,热板固定气缸405，第一导向条406，滑块407，导轨408，第一驱动电机409，第一手轮410,顶升定位气缸411;
28.所述驱动电机409通过传动系统与第二传送皮带402连接;
29.所述第二传送皮带402有两条,一条支撑在固定支座上,另一条支撑在滑块407和导轨408组成的滑动支撑上, 第一首轮410连接第四滚珠丝杠401, 第四滚珠丝杠401的丝杠螺母与传送皮带滑动支撑连接,转动第一首轮410可以调节两条第二传送皮带402之间的距离;
30.所述顶升定位气缸411设置在第一定位板404下方;
31.所述载盘阻挡403设置在两条第二传送皮带402之间,为载盘定位;
32.所述热板固定气缸405有两个,分别设置在两条第二传送皮带402两侧;
33.定位治具定位和中转工作过程：
34.热板夹爪304将第一传送轨道2传送来的热板夹住放置到中转台14上，在中转台上14上dbc定位治具12分离完成后，再将热板抓取放回至传送轨道1上。dbc定位治具吸嘴301负责将定位治具12吸取后放置在dbc定位治具载盘13内。
35.承载dbc的热板10放置到中转定位治具1406内后，旋转气缸带动压头1405下压，将热板10固定，然后伺服电机1401驱动顶升机构上升，将顶杆14062往上顶升，从而将dbc定位治具12与热板10分离，治具分离后，由定位治具吸嘴301将dbc定位治具12吸取后，放置到定位治具吸盘内。
36.所述移载机构8包括移载直线模组801，dbc检测治具802，横移气缸803，伺服驱动电机804;
37.所述伺服驱动电机804连接移载直线模组801，所述横移气缸803设置在移载直线模组801上面，所述dbc检测治具802设置在横移气缸803上面;
38.定位治具移载和检测工作过程：
39.dbc定位治具分离完成后，治具传送到传送轨道2的热板分离工位。定位气缸410顶升，将第一定位板404上的定位销插入到热板的定位孔内，固定热板的位置，固定气缸405旋转将热板压紧，由移载机器手5将dbc抓取后放置到检测机构7下方的的检测治具802内。检测用治具802安装在有伺服电机804驱动的直线模组801上，检测用治具802的上方安装有3d检测相机7，检测dbc插针的焊接质量。
40.dbc移载机构8由scara机器手5及安装与其上的抓手组成。热板到达分离工位并固定位置后，机械手5将dbc放置至检测机构的治具802内，由3d检测相机7进行检测，检测合格的产品放置到dbc载盘内，不合格的产品抓取后放置dbc 不良品传送轨道5上。然后机械手5
再抓取热板放置到热板载盘内。
41.至此完成一个工作过程。
42.还包括dbc不良品传送轨道5，热板载盘9,dbc定位治具载盘12，插针底座载盘17,所述dbc不良品传送轨道5，热板载盘9,dbc定位治具载盘12，插针底座载盘17根据各工序工位分布就近布置。
43.本实用新型具有以下有益效果：
44.1.治具的分离过程不需人工干预，全自动进行，可保证产品的一致性，避免人工接触产品导致产品污染进而影响到最终产品质量。
45.分离的治具依次放置在专用的载盘内，可送回前道工序循环利用。
附图说明
46.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
47.图1是本实用新型的整体结构示意图；
48.图2是本实用新型插针底座分离机构1、第一载盘传送轨道2、插针底座翻转机构16、dbc定位治具分离机构3部分放大示意图；
49.图3是本实用新型dbc/热板移载机械手6、dbc检测机构7部分放大示意图;
50.图4是本实用新型插针底座分离机构1示意图；
51.图5是本实用新型插针底座翻转机构16的示意图
52.图6是本实用新型第一传送轨道2的示意图;
53.图7是图6的侧视图;
54.图8是本实用新型dbc定位治具分离机构3的示意图
55.图9是本实用新型定位治具吸嘴301的结构示意图；
56.图10是图7的主视图;
57.图11是图7的仰视图;
58.图12是本实用新型dbc定位治具分离中转台14的示意图;
59.图13是dbc定位治具分离中转台的定位治具1406的示意图;
60.图14是图13的俯视图;
61.图15是图14的b-b剖面图;
62.图16是本实用新型第二传送轨道4的示意图;
63.图17图16的侧视图;
64.图18是本实用新型移载机构8的示意图;
65.图中：1-插针底座移载机械臂,2-第一载盘传送轨道,3-dbc定位治具分离三轴机械臂,4-第二载盘传送轨道,5-dbc不良品传送轨道,6-dbc/热板移载机械手,7-三d检测相机,8-dbc移载机构,9-热板载盘,10-热板,11-dbc热板分离,12-dbc定位治具载盘,13-dbc定位治具,14-dbc定位治具分离中转台16-插针底座翻转机构,17-插针底座载盘,18-插针底座;
[0066] 101-scara 四轴机器人,102-电动夹爪,103-插针底座夹指;
[0067] 201-第一滑轨,202-第一滑块,203-第一传送皮带,204-第二导向条,205-阻挡气缸,206-第二定位板,207-定位销,208-第二滑块,209-第二滑轨,210-第二驱动电机,211-第二滚珠丝杠,212-第二手轮;
[0068]
301-dbc定位治具吸嘴，3011-吸头, 30111-内部负压通道，30112-吸孔，30113-定位销,302-定位治具吸嘴三轴滑台，303-热板夹爪三轴滑台，304-热板夹爪，305-支架;
[0069]
1601-第一顶升伺服电机，1602-反转气缸，1603-插针底座夹爪，1604-放置台，1605-第一导杆，1606-第一滚珠丝杠，1607-丝杠螺母，1608-第一联轴器;
[0070]
1401-顶升伺服电机，1402-第二导杆，1403-第三滚珠丝杠，1404-压力感应器，1405-压块，1406-中转治具，14061-顶杆套筒，14062顶杆，14063-缓冲弹簧,1407-直线轴承，1408-第二联轴器;
[0071]
401-滚珠丝杠，402-第二传送皮带，403-载盘阻挡，404-第一定位板,405-热板固定气缸，406-第一导向条，407-滑块，408-导轨，409-第一驱动电机，410-第一手轮,411-顶升定位气缸；
[0072]
801-移载直线模组，802-dbc检测治具，803-横移气缸，804-伺服驱动电机；
[0073]
具体实施方式:
[0074]
本实用新型是一种车规级igbt模块二次焊接治具分离装置，包括插针底座分离机构1、插针底座翻转机构16、第一载盘传送轨道2、dbc定位治具分离机构3、dbc定位治具分离中转台14、第二载盘传送轨道4、dbc/热板移载机械手6、dbc移载机构8、dbc检测机构7。
[0075]
所述插针底座分离机构1包括scara 四轴机器人101,电动夹爪102,插针底座夹指103;
[0076]
所述电动夹爪102设置在所述scara 四轴机器人101的末端,所述电动夹抓102上装有两个插针底座夹指103, 每个夹指上装有两个定位销, 电动夹爪闭合时，夹指上安装的定位销与插针底座上的定位孔配合，牢固地抓取插针底座;
[0077]
所述插针底座翻转机构16包括第一顶升伺服电机1601，翻转气缸1602，插针底座夹爪1603，放置台1604，第一导杆1605，第一滚珠丝杠1606，丝杠螺母1607，第一联轴器1608；
[0078]
所述第一顶升伺服电机1601通过联轴器1608与所述第一滚珠丝杠1606和丝杠螺母1607组成的滚珠丝杠组件下端连接，所述滚珠丝杠组件的上端支撑在所述放置台1604下面，所述插针底座夹爪1603设置在所述放置台1604周边，所述翻转气缸1602与所述插针底座夹爪1603连接；
[0079]
所述第一导杆1605与第一滚珠丝杠1606平行设置在设置在所述放置台1604下面；
[0080]
所述第一载盘传送轨道2 包括第一滑轨201,第一滑块202,第一传送皮带203,第二导向条204,阻挡气缸205,第二定位板206,第一定位销207,第二滑块208,第二滑轨209,第二驱动电机210,滚珠丝杠211,第二手轮212,顶升气缸213;
[0081]
所述第一传送皮带203有两条,一条是安装在固定底座上,一条是安装在由第一滑轨201和第一滑块202以及第二滑块208和第二滑轨209组成的滑动底座上, 所述第二手轮212与第二滚珠丝杠211连接, 第二滚珠丝杠211通过丝杠螺母与滑动皮带底座连接, 转动第二手轮212,可以调整两条皮带之间的间距,以适应不同宽度的载盘,第二定位板206设置
在两条第一传送皮带203之间,所述顶升气缸213设置在所述第二定位板206下方,所述顶升气缸213顶起第二定位板206时, 所述第二定位板206上的第一定位销207与载盘上的销孔配合,为载盘定位, 所述第二驱动电机210带动第一传送皮带203,输送载盘到各相应工位;
[0082]
插针底座分离和翻转工作过程：
[0083]
插针底座分离机构由四轴机器人101及安装于其上的抓手组成，四轴机器人的末端安装有电动夹爪102，电动夹爪上安装有两个夹指103，每个夹指上面安装有两个定位销，电动夹爪闭合时，定位销与插针底座上的定位孔配合，可牢固地抓取插针底座。分离插针底座时，scara 四轴机器人101先将dbc治具从焊接载盘内取出，放置在载盘传送轨道1上，热板固定气缸213活塞伸出，将热板固定，然后机器人抓手将插针底座抓取后，放置在插针底座翻转机构上。
[0084]
插针底座翻转机构16包括放置台1604与翻转插针底座夹爪1603，放置台的上下运动，由第一顶升伺服电机1601驱动，第一顶升伺服电机1601通过联轴器1608和滚珠丝杠1606与放置台1604连接。翻转夹爪1603由旋转翻转气缸1602驱动，通过同步带带动气动夹爪旋转。机器人101将插针底座放置到翻转放置台1604上后，气动夹爪闭合将插针底座夹住，放置台下降，然后翻转气缸旋转180
°
，放置台上升，将插针底座托住，气动夹爪松开，完成翻转动作。最后机器人101再将插针底座夹取后放置在插针底座载盘17内。
[0085]
插针底座18分离完成后，dbc治具沿第一传送轨道2传送至dbc定位治具分离工位，顶升气缸213升起，第二定位板206上的第一定位销207与热板上的定位孔配合，从而确定治具的位置。
[0086]
所述dbc定位治具分离机构3包括dbc定位治具吸嘴301，定位治具吸嘴三轴滑台302，热板夹爪三轴滑台303，热板夹爪304，支架305;
[0087]
所述定位治具吸嘴三轴滑台302和热板夹爪三轴滑台303共用同一个x轴和y轴直线模组，支撑在支架305上，所述dbc定位治具吸嘴301设置在定位治具吸嘴三轴滑台302上，所属热板夹爪304设置在热板夹爪三轴滑台303上；
[0088]
所述dbc定位治具吸嘴301包括两个吸头3011，每个吸头包括内部负压通道30111，吸头表面对称开有四个吸孔30112，在四个吸孔30112中心设置第二定位销30113；
[0089]
所述dbc定位治具分离中转台14包括第二顶升伺服电机1401，联轴器1402，第三滚珠丝杠1403，压力感应器1404，压块1405，中转治具1406,顶杆套筒14061，顶杆14062，缓冲弹簧14063，直线轴承1407，导杆1408;
[0090]
所述第二顶升伺服电机1401通过联轴器1408和第三滚珠丝杠1403组成顶升机构,中转治具1406上设置有多个由顶杆套筒14061、顶杆14062和缓冲弹簧14063组成的顶杆组件，所述顶杆套筒14061、顶杆14062和缓冲弹簧14063组成的顶杆组件穿过热板10的通孔支撑在dbc定位治具载盘12的定位销下面;
[0091]
所述第二顶升伺服电机1401通过第二联轴器1408和第三滚珠丝杠1403组成的顶升机构有四组,分别支撑在dbc定位治具13的四个角;
[0092]
所述第二顶升伺服电机1401通过第二联轴器1408和第三滚珠丝杠1403组成的顶升机构与顶杆套筒14061、顶杆14062和缓冲弹簧14063组成的顶杆组件之间设置有压力感应器1404;
[0093]
所述第二载盘传送轨道包括第四滚珠丝杠401，第二传送皮带402，载盘阻挡403，
第一定位板404,热板固定气缸405，第一导向条406，滑块407，导轨408，第一驱动电机409，第一首轮410,顶升定位气缸411;
[0094]
所述第一驱动电机409通过传动系统与第二传送皮带402连接;
[0095]
所述第二传送皮带402有两条,一条支撑在固定支座上,另一条支撑在滑块407和导轨408组成的滑动支撑上, 第一首轮410连接第四滚珠丝杠401, 第四滚珠丝杠401的丝杠螺母与传送皮带滑动支撑连接,转动第一首轮410可以调节两条第二传送皮带402之间的距离;
[0096]
所述顶升定位气缸411设置在第一定位板404下方;
[0097]
所述载盘阻挡403设置在两条第二传送皮带402之间,为载盘定位;
[0098]
所述热板固定气缸405有两个,分别设置在两条第二传送皮带402两侧;
[0099]
定位治具定位和中转工作过程：
[0100]
定位治具吸嘴三轴滑台302和热板夹爪三轴滑台303共用x轴和y轴滑台，上面分别安装dbc定位治具吸嘴301和热板夹爪304。热板夹爪304负责将热板放置到中转台14上，dbc治具分离完成后，再将热板抓取放回至传送轨道1上。dbc定位治具吸嘴301负责将治具吸取后放置在dbc定位治具载盘内。
[0101]
中转台14上放置有专门的中转定位治具1406，定位治具的底部安装有8个顶杆组件，每个顶杆组件由顶杆套筒14061、顶杆14062及弹簧14063组成。顶杆通过热板10的通孔与dbc定位治具12上的定位销对应。治具的下方安装有4组由第二顶升伺服电机1401驱动的上下运动机构，其上安装有压力传感器1404，可以检测顶升时的压力。承载dbc的热板10放置到治具1406内后，旋转气缸带动压头1405下压，将热板10固定，然后伺服电机1401驱动顶升机构上升，将顶杆14062往上顶升，从而将dbc定位治具12与热板10分离，定位治具12分离后，由定位治具吸嘴301将dbc定位治具12吸取后，放置到定位治具载盘13内。
[0102]
所述移载机构8包括移载直线模组801，dbc检测治具802，横移气缸803，伺服驱动电机804;
[0103]
所述伺服驱动电机804连接移载直线模组801，所述横移气缸803设置在移载直线模组801上面，所述dbc检测治具802设置在横移气缸803上面;
[0104]
定位治具移载和检测工作过程：
[0105]
dbc定位治具分离完成后，治具传送到传送轨道2的热板分离工位。定位气缸410顶升，将第一定位板404上的定位销插入到热板的定位孔内，固定热板的位置，固定气缸405旋转将热板压紧，由移载机器手5将dbc抓取后放置到检测机构7下方的的检测治具802内。检测用治具安装于有伺服电机驱动的直线模组上，检测治具802的上方安装有3d检测相机7，用于检测dbc插针的焊接质量。
[0106]
dbc移载机构8由scara机器手5及安装与其上的抓手组成。热板到达分离工位并固定完成后，机械手将dbc放置至检测机构的治具802内，由三d检测相机7进行检测，检测合格的产品放置到dbc载盘内，不合格的产品抓取后放置dbc 不良品传送轨道5上。然后机械手再抓取热板放置到热板载盘内。
[0107]
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地
解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。