一种电连接器接触件保持力的并行检测头的制作方法

专利2022-05-09  2


本发明属于测试领域,涉及一种电连接器接触件保持力的并行检测头。



背景技术:

电连接器是目前工程中广泛使用的电信号的连接器件,主要通过成对电连接器接触件的接触,从而实现电能传输,其质量和可靠性直接关系到整个系统工程的成败。为避免接触件缩针导致整个系统中的电连接出现故障,需要人工对接触件保持力进行逐个测试,若接触件从电连接器基座中退出,即为保持力不合格。由于连接器型号多样,接触件数量较多,而且分布密集,人工测量工作量大,效率低,并且会出现误检、漏检的问题,因此需要一种可以实现并行检测的测试装置,从而达到检测高效、精准、自动输出。

目前,连接器接触件保持力测试主要采用机械式弹簧指针测力工具来完成,需要采用特定测头,通过手工将工具和接触件对准并按压工具,直到滑块与指示标记对齐,若接触件没有退出,则保持力合格;退出,则不合格。该测试过程繁琐,逐点测试,存在劳动强度大、工作效率低、漏检/误检风险高等弊端。美国发明专利us3879997“pressuecheckapparatusforelectricalconnectorcontacts”中,描述了一种压力装置,可以同时检查多触点电连接器,主要是通过将空气压力施加在多个活塞上,活塞反过来又将这种压力施加在被测试的触点上,如果触点保持力不合格,则对应接触件退出。该装置虽然实现了多点同时检测,提高了工作效率,但是触点对准存在难度,同时检测结束之后需要人工观察触点情况,无法实现自动输出显示。中国发明专利cn106568536a“一种连接器保持力测试装置”中,描述了一种采用位移传感器测量弹簧探针位移,间接获得接触件保持力的方法。具体为在安装平台上设置对接组件和测试组件,通过对接组件中的插针逐点测试,根据弹簧的变形产生的弹力与连接器的保持力进行比对,从而判断连接器的保持力是否合格。该装置取代了人工测试,虽然一定程度上提高了测试精度,但单点测量工作量较大,工作效率较低。



技术实现要素:

本发明的目的就是克服以上缺陷,提出一种对电连接器接触件保持力的高效、准确自动检定和输出的并行检测装置。本发明为了解决电连接器保持力检测操作过程繁琐、单点检测效率低、人工读取出现漏检、误检等问题,设计一种与待测电连接器适配的并行检测头,实现电连接器接触件保持力的同步检测,通过力敏薄膜以及叉指电极将压力信号转变为电阻信号输出,实现准确自动检定。

本发明的技术方案是:

一种电连接器接触件保持力的并行检测头,主要由并行测头11、测头固定板12、并行测针10、弹性体9、力敏薄膜8、叉指电极板7、软排线连接器4、软排线3、封装板6、紧定螺钉2、定位销1、固定螺钉13和螺母5组成。

所述的并行测头11为柱体结构,外围圆周上设有花键j和第五螺钉孔e,花键j尺寸与被测电连接器的键槽尺寸为间隙配合,保证并行测头11通过花键实现定位的同时,可以在待测电连接器内的键槽中进行轴向移动;并行测头11内部沿轴向设有多个测针孔d,其孔位与被测电连接器的接触件孔位一一对应,测针孔d均为阶梯型结构的内孔,小径内孔与大径内孔同轴,其中小径内孔用于并行测针10的轴向导向,大径内孔用于力敏薄膜8和弹性体9的安装,小径内孔与大径内孔之间的台阶面为垂直于孔轴线的平面,通过该台阶面实现并行测针10的轴向运动限位。

所述的测头固定板12为方形板,侧端面上设有一个第四螺钉孔b,测头固定板12的中心设有通孔,通孔内表面结构与并行测头11外形结构相同,测头固定板12的键槽a大小与被测电连接器的键槽尺寸大小一致,通过键槽a使并行测头11在测头固定板12中进行定位,再利用紧定螺钉2与第四螺钉孔b的配合使并行测头11完全固定在测头固定板12中,此时并行测头11的后端面与测头固定板12后端面平齐;测头固定板12的四角设有第一定位孔c和第一螺钉孔k。

所述的并行测针10为阶梯轴结构,其小径部分安装在测针孔d的小径内孔中,配合间隙为0.01~0.1mm,实现并行测针10的轴向导向;其大径部分安装在测针孔d的大径内孔中,配合间隙为0.1~0.5mm,通过大径和小径之间的台阶面限制并行测针10在测针孔d内的轴向运动。

所述的力敏薄膜8和弹性体9置于测针孔d的大径内孔中,与大径内孔的配合间隙为0.1~0.5mm。弹性体9位于力敏薄膜8与并行测针10大径端部之间,将并行测针10感受的接触件保持力传递给力敏薄膜8,并在完成保持力测试之后对并行测针10进行轴向回弹复位;力敏薄膜8感受并行测针10和弹性体9传递的接触件保持力大小的变化,从而输出相应的电阻值。力敏薄膜8、并行测头11的后端面和测头固定板12的后端面在同一平面上。

所述的叉指电极板7为印刷电路板,四角设有第二定位孔o和第二螺钉孔f;叉指电极板7正面与并行测头11后端面接触;叉指电极l直接与力敏薄膜8接触,将力敏薄膜8随接触件保持力变化的电阻值变化信号输出,最终进行采集处理和分析。叉指电极板7的正面和背面的引线通过过孔m连接,叉指电极l的位置与并行测头11的测针孔d位置相对应,每个叉指电极l一端共线,一端单独引出,最终与软排线连接器4的引脚n连接。

所述的软排线连接器4焊接在叉指电极板7背面上,再将软排线3连在软排线连接器4上。

所述的封装板6一端面的下端设置凹槽g,与叉指电极板7的背面接触,为叉指电极板7上的软排线连接器4让位;封装板6的四角上设有第三定位孔h和第三螺钉孔i;第三定位孔h、第二定位孔o孔位与第一定位孔c孔位一致,与定位销1的配合实现封装板6、叉指电极板7与测头固定板12的定位;第三螺钉孔i、第二螺钉孔f与第一螺钉孔k孔位一致,通过与固定螺钉13和螺母5的配合,实现封装板6、叉指电极板7与测头固定板12的紧固。

本发明的有益效果是:相对于现有的技术而言,可以实现在单次测试中对连接器所有接触件保持力的高效、准确自动检定和输出,避免人工逐一检定造成的漏检/误检风险,对提高线缆连接器的工作可靠性,保障电气系统安全以及提高生产效率都具有重要意义。

附图说明

图1为待测电连接器结构图;

图2为并行检测头装配总图;

图3为并行检测头结构爆炸图;

图4为并行测头的测针孔剖视图;

图5为叉指电极板正面连线图;

图6为叉指电极板背面连线图;

图7为叉指电极放大结构图;

图中:1-定位销,2-紧定螺钉,3-软排线,4-软排线连接器,5-螺母,6-封装板,7-叉指电极板,8-力敏薄膜,9-弹性体,10-并行测针,11-并行测头,12-测头固定板,13-固定螺钉,a-键槽,b-第四螺钉孔,c-第一定位孔,d-测针孔,e-第五螺钉孔,f-第二螺钉孔,g-凹槽,h-第三定位孔,i-第三螺钉孔,j-花键,k-第一螺钉孔,l-叉指电极,m-过孔,n-引脚,o-第二定位孔。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细说明本发明的实施方案。

如图2和图3所示,本发明的一种电连接器接触件保持力的并行检测头,主要由并行测头11、测头固定板12、并行测针10、弹性体9、力敏薄膜8、叉指电极板7、软排线连接器4、软排线3、封装板6、紧定螺钉2、定位销1、固定螺钉13和螺母5组成。

如图4所示,所述的并行测头11材料为钢材、铝材或铜材中的任意一种,圆周上有花键j和第五螺钉孔e,花键j尺寸与被测电连接器的键槽尺寸为间隙配合,保证并行测头11通过花键实现定位的同时,可以在待测电连接器内键槽进行轴向移动;并行测头11内部有多个测针孔d,其孔位与被测电连接器的接触件孔位一一对应,测针孔d均为阶梯型结构的内孔,小径内孔与大径内孔同轴,其中小径内孔用于并行测针10的轴向导向,大径内孔用于力敏薄膜8和弹性体9的安装,小径内孔与大径内孔之间的台阶面为垂直于孔轴线的平面,通过台阶面实现并行测针10的轴向运动限位。测针孔d的孔位公差保证在±0.01~0.05mm之内,确保并行测头11与待测连接器孔位的精准配对。

所述的测头固定板12为方形板,侧端面上设有一个第四螺钉孔b,测头固定板12的中心设有通孔,通孔内表面结构与并行测头11外形结构相同,测头固定板12的键槽a大小与被测点连接器的键槽尺寸大小一致,通过键槽a使并行测头11在测头固定板12中进行定位,再利用紧定螺钉2与第四螺钉孔b的配合使并行测头11完全固定在测头固定板12中,此时并行测头11的后端面与测头固定板12后端面平齐;测头固定板12同时作为中间体,将并行测头11与叉指电极板7固定在一起。

所述的并行测针10为阶梯轴结构,对于插针式接触件,其小径比接触件直径大0.2~0.5mm,保证测针10与接触件可以完全接触;对于插孔式接触件,其小径比接触件孔径小0.2~0.5mm,同时小径的头部设置圆角,保证测针10可以完全插入接触件圆孔中。并行测针10安装在测针孔d中,小径部分安装在测针孔d的小径内孔中,配合间隙为0.01mm,实现轴向导向;大径部分安装在测针孔d的大径内孔中,配合间隙为0.1mm,通过小径内孔与大径内孔之间的台阶端面限制并行测针的10的轴向移动,其中并行测针10小径端外露长度与并行测头11花键j外露长度的总长,比接触件与电连接器端面的距离长5~10mm,保证并行测头11与待测电连接器的保持力测试过程中,并行测针10和接触件可以完全接触。

所述的弹性体9材料为橡胶、聚氨酯等弹性聚合物高分子材料的任意一种。弹性体9受到压力发生径向膨胀时,外径尺寸要比孔径小0.2mm~0.4mm,防止堵塞在测针孔d内无法回弹。弹性体9安装在并行测头11的测针孔d中,其中一端与并行测针10的大径端面接触。其主要作用是传力和回弹作用,一方面使并行测针将所承受的压力通过弹性体9传递给力敏薄膜8,另一方面并行测针10卸载压力之后可以自动复位。

所述的力敏薄膜8为压力敏感材料,利用聚氨酯、硅橡胶等高分子材料其中一种作为基体材料,石墨烯、炭黑、碳纳米管、氧化铟锡等一种或多种混合作为导电粒子,经过混合搅拌干燥得到,具备负压阻效应,随压力的增大电阻逐渐变小。力敏薄膜8安装在测针孔d的大径孔中,一端与弹性体9的端面接触,一端与叉指电极板7的叉指电极l接触,最终力敏薄膜8、并行测头11、测头固定板12的后端面在同一平面上。

如图5-图7所示,所述的叉指电极板7为印刷电路板,叉指电极板7的第二定位孔o孔位与测头固定板12的第一定位孔c孔位一致,通过定位销1实现与测头固定板12的定位。叉指电极板7的正面有多个裸露在外的叉指电极l,与力敏薄膜8直接接触,为防止叉指电极l氧化和磨损,表面进行沉金工艺。叉指电极板7的正面和背面的引线通过过孔m连接,叉指电极l的位置与并行测头11的测针孔d位置相对应,每个叉指电极l一端共线,一端单独引出,最终与软排线连接器4的引脚n连接。

所述的软排线连接器4的引脚n间距最小可达0.5mm,利用表面贴装技术将软排线连接器4焊接在叉指电极板背面上,再将软排线3连在软排线连接器4上。

所述的封装板6一端面的下端设置凹槽g,与叉指电极板7的背面接触,主要是为叉指电极板7上的软排线连接器4让位;第三定位孔h、第二定位孔o孔位与第一定位孔c孔位一致,与定位销1的配合实现封装板6、叉指电极板7与测头固定板12的定位;第三螺钉孔i、第二螺钉孔f与第一螺钉孔k孔位一致,通过与固定螺钉13和螺母5的配合,实现封装板6、叉指电极板7与测头固定板12的紧固。

本发明装置的具体安装步骤:

(1)首先将并行测头11的花键j与固定板12的键槽a进行装配实现定位,再将通过紧定螺钉2将并行测头11固定在测头固定板12上;

(2)然后将并行测针10、弹性体9、力敏薄膜8按照顺序依次装配在并行测头11的各个测针孔d中,最终力敏薄膜8、并行测头11后端面、测头固定板12后端面在同一平面上;

(3)将软排线连接器4焊接在叉指电极板7上,软排线3安装在软排线连接器4上;

(4)再通过定位销1分别将测头固定板12、叉指电极板7、封装板6依次进行定位,最后通过固定螺钉13和螺母5将测头固定板12、叉指电极板7、封装板6进行整体的封装,保证该检测装置的整体性和紧凑性。

实施例

取待测电连接器如图1所示,沿着内部的键槽使并行测针10与接触件接触,然后加载装置通过并行检测装置对接触件施加压力,若连接器接触件不发生退针现象,接触件会对并行测针10一个反作用力,由于并行测针10、弹性体9、力敏薄膜8、叉指电极l分别处于接触状态,通过力的逐层传递,最终力敏薄膜8受到压力作用,其内部的导电粒子逐渐接触,电阻发生显著的下降,叉指电极l由断开状态变为导通状态,将压力信号转变为电阻信号输出;若接触件在受到压力之后发生退针现象,无反作用力传递给并行测针10,则其对应的电路为开路状态,对应的叉指电极l为高阻态,最终将所有接触件对应的电阻信号传递给后端的采集模块进行数据处理,若电阻大小在保持力的范围之内,说明保持力合格;反之说明不合格。

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