一种飞针测试机运动梁结构的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及印刷电路板测试技术领域，更具体的说，特别涉及一种飞针测试机运动梁结构的设计方法。
【背景技术】
[0002]飞针测试机是进行PCB电气测量的重要设备，通过与多台电机和丝杆或其它传动构件的技术耦合，带动测试头的快速移动，实现探针同焊盘或器件引脚接触并进行电气测量。随着电子产业的不断发展，电子产品的尺寸不断减小，这使得PCB板的线路尺寸越来越小，密度越来越高，这对测试设备的性能提出了更高的要求，即更快的定位速度和更高的定位精度。
[0003]目前，飞针测试机的高速化、高精化是由CNC控制、机械系统、电测系统及其它功能模块如视觉系统来实现的。其中关键结构的参数如结合部的刚度及阻尼、机构本身的动态特性等对系统的精度及效率有很大的影响。
[0004]对于运动结构的优化，往往涉及较多的参数，同时还涉及结合部与相应结构的匹配问题，整个优化过程较为繁琐。因此需要一种快速有效的设计优化方法，以快速设计出高性能的结构。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种飞针测试机运动梁结构的设计方法，利用多刚体运动力及柔性运动力学分析方法，分别对运动梁结构的结合部及运动梁底板进行分析及优化，可以快速有效的设计出高性能的运动梁结构。
[0006]为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为:
[0007]—种飞针测试机运动梁结构的设计方法，该运动梁的底板两端分别设置有滑块，运动梁通过滑块与飞针测试机上的X轴导轨配合；该设计方法具体步骤如下:
[0008]步骤S1:根据运动梁在飞针测试机上的行程要求，确定运动梁底板的长度，由此确定底板两端滑块的跨度；
[0009]步骤S2:根据确定的底板两端滑块跨度、预先选择的滑块种类以及设定的运动梁结构总重量，罗列出不同滑块的组合形式，采用多刚体动力学分析方法建立每种滑块组合形式的分析模型，得到每种滑块组合形式下运动梁结构的特性；
[0010]步骤S3:根据得到的每种滑块组合形式下运动梁结构的特性，依据运动梁结构的性能及经济指标选择两种或两种以上滑块组合形式；
[0011]步骤S4:依据确定的滑块组合形式、运动梁结构总重量及在飞针测试机上的安装约束，预估运动梁底板的宽度和厚度，并结合步骤SI确定运动梁底板的长度，采用柔性动力学分析方法建立运动梁底板的分析模型，得到运动梁底板的特性；
[0012]步骤S5:根据实际加工工艺的要求，对运动梁底板进行优化，使之符合性能及加工要求，确定合适的运动梁底板；
[0013]步骤S6:将选择的滑块组合形式分别安装在确定的运动梁底板上得到不同的运动梁结构，对每种运动梁结构进行试验，即将其在加速度驱动下，比较运动梁结构从动端相对主动端的偏摆值，从而得到符合性能要求的运动梁结构；若无法得到符合性能要求的运动梁结构，则返回步骤S3，重新选择滑块组合形式。
[0014]所述步骤S6中，对运动梁结构进行试验，将其在Ig加速度下进行驱动。
[0015]一种运动梁结构，飞针测试机包括电机、轴承座和导轨，该运动梁结构包括底板、第二滑块、第三滑块、第四滑块和第五滑块；
[0016]所述底板的正面上端加工出轴承安装面，下端加工出电机安装面，正面的中部上加工出导轨面，底板的背面上端设置有第二滑块，下面设置有第三滑块、第四滑块和第五滑块，第三滑块和第四滑块水平设置并平行设置在第五滑块上方；电机、轴承座和导轨分别设置在电机安装面、轴承安装面和导轨面上。
[0017]所述底板的背面由上至下加工有两个凹槽，每个凹槽的底面均布有沟槽。
[0018]所述底板上与正面相垂直的侧面上也加工出导轨面。
[0019]所述底板上与带有导轨面相对的侧面下部向外延伸形成凸台，第三滑块位于凸台上。
[0020]所述凸台的上端面与底板的侧面之间通过圆弧和斜面过渡，下端面与底板的侧面之间为圆弧过渡。
[0021]所述第三滑块、第四滑块和第五滑块的长度相同并小于第二滑块。
[0022]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0023]1、本发明中采用多刚体动力学及柔性动力学分析方法进行运动梁结构结合部刚度的优化及运动梁底板的优化，利用多刚体动力学分析方法可以快速完成运动梁结构结合部刚度的优化分析，以比较不同结合部刚度的运动梁结构动态性能，确定合适的滑块组合形式；利用柔性动力学分析方法可以充分考虑运动梁结构的柔性特性，真实反映运动梁结构的动态性能，从而进行运动梁底板的优化设计，两种方法结合起来可以快速设计出高性能的运动梁结构。
[0024]2、本发明中在底板的正面加工出轴承、电机和导轨的安装面，方便安装，使运动梁的结构简单、重量轻，也减少其它安装零件的加工量；在底板的背面采用四块滑块，并在上端设置一块，下端设置四块的组合形式，使得运动梁结构的刚性好，在高速运动过程中，运动梁结构的变形小，并且整定速度快，可以实现快速和精确的定位。
【附图说明】
[0025]图1为本发明飞针测试机运动梁结构的设计方法的原理流程图。
[0026]图2为本发明各种滑块组合方案示意图。
[0027]图3为本发明导轨滑块结合部各方向上的刚度示意图。
[0028]图4为本发明运动梁结构的一种结构示意图。
[0029]图5为本发明运动梁结构的另一种结构示意图。
[0030]图6为本发明图4和图5两种运动梁结构的动态特性曲线图。
[0031]图7为本发明运动梁结构底板的示意图。
[0032]图8为本发明运动梁结构的安装示意图。
[0033]附图标记说明:1-短滑块、2-长滑块、6-轴承安装面、7-电机安装面、8-导轨面、
9-沟槽、11-电机座、12-电机、13-轴承座、14-导轨、15-第一滑块、16-Z轴连接板、17-丝杠、21-底板、22-第二滑块、23-第三滑块、24-第四滑块、25-第五滑块
【具体实施方式】
[0034]为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0036]参阅图1所示，本发明提供的一种飞针测试机运动梁结构的设计方法，该运动梁的底板两端分别设置有滑块，运动梁通过滑块与飞针测试机上的X轴导轨配合，实现在X方向上做水平运动。
[0037]该设计方法具体步骤如下:
[0038]步骤S1:根据运动梁在飞针测试机上的行程要求，确定运动梁底板的长度，由此确定底板两端滑块的跨度。
[0039]步骤S2:根据确定的底板两端滑块跨度、预先选择的滑块种类以及设定的运动梁结构总重量，罗列出不同滑块的组合形式，采用多刚体动力学分析方法建立每种滑块组合形式的分析模型，得到每种滑块组合形式下运动梁结构的特性。
[0040]步骤S3:根据得到的每种滑块组合形式下运动梁结构的特性，依据运动梁结构的性能及经济指标选择合适的滑块组合形式。
[0041 ] 上述中，在滑块建模过程中，在滑块与导轨配合处的特定方向施加线性及扭转刚度，并将其它部件均考虑为刚体，即分析滑块与导轨配合处的线性与扭转刚度，得到运动梁结构的性能好坏，从而确定合适的滑块组合形式；此外将其他部件考虑为刚体，还可以减小分析的时间成本。
[0042]步骤S4:依据确定的滑块组合形式、运动梁结构总重量及在飞针测试机上的安装约束，预估运动梁底板的宽度和厚度，并结合步骤SI确定运动梁底板的长度，采用柔性动力学分析方法建立运动梁底板的分析模型，得到运动梁底板。
[0043]步骤S5:根据实际加工工艺的要求，对运动梁结构的底板进行优化，使之符合性能及加工要求，确定合适的运动梁底板。
[0044]本步骤中，采用柔性动力学分析方法可以充分考虑运动梁结构的柔性特性，使分析结果更加接近真实的物理状态，对运动梁底板进行拓扑优化，获得性能较优的运动梁底板。
[0045]步骤S6:将选择的滑块组合形式分别安装在确定的运动梁底板上得到不同的运动梁结构，对每种运动梁结构进行试验，即将其在Ig加速度驱动下，比较运动梁结构从动端相对主动端的偏摆值，从而得到符合性能要求的运动梁结构；若无法得到符合性能要求的运动梁结构，则返回步骤S3，