專利名稱:電子元件的自動安裝設備的制作方法
本發(fā)明是關于一臺電子元件自動安裝設備的，它把片狀元件插到構成電子裝置電路部件的印刷線路板上在。
通常，如圖1(A)到1(D)所示的各種片狀元件1A到1D是做成帶子形狀提供給用戶的，它們由膠帶A和襯底紙3包著，襯底紙上有很多和元件相適應的凹坑2，它們如圖2所示等間隔的分布在襯底紙上，把帶子上的電子元件裝在印刷線路板上，一般要用圖3所示的那種單頭型電子元件自動安裝設備，這種設備市場上可以買到。
在圖3所示的電子元件自動安裝設備上，有一排元件盒5，其中的每一個都裝有不同的電子元件，它們放在箱體10上，這些元件盒做成在E方向可動的，這樣就可以在一走的位置上選出要安裝的元件。這設備是這樣工作的安裝吸盤6把處在它可以吸取位置上的電子元件吸住，定位棘爪把它揀起來，然后進行定位操作，吸盤6再把這電子元件裝到印刷線路板上去。印刷線路板9由一個在X和Y兩個方向可動的X-Y平臺8來定位。但是在這種機構中安裝吸盤6吸起電子元件，定位棘爪7確定它的位置以便安裝，這樣，導致動作太復雜了，安裝吸盤6在元件盒5和X-Y平臺8上方來回運動，把元件裝到印刷線路板上，然后再返回去吸取下一個元件，這就使安裝速度低了，而且，一個吸盤6不能處理不同大小和形狀的各種電子元件，因此，電子元件自動安裝設備就必須按照電子元件的大小和形狀做成專用的。
圖4示出了一臺轉臺型的電子元件自動安裝設備的頂視圖，這種設備在安裝速度方面有了改進。
在這種電子元件自動安裝設備上，一排元件盒5做成可在Z方向運動的以選擇要安裝的元件，這同圖3的安裝設備是一樣的。選出的電子元件再由位于(A)處的定位和安裝部件12吸住，然后轉臺11轉動;在位置(B)處，由棘爪12A到12D吸著的電子元件由定位和安裝部件12決定此電子元件的位置和安裝方向;在位置(C)處，使安裝吸盤13把電子元件放在X-Y平臺8上的印刷線路板9上以便進行安裝操作。按照這種安排，每一項操作都簡化了，動作的距離縮短了，讓轉臺11轉動，轉換一個方向，這樣，設備的安裝速度比圖3設備的速度要快。但是，由于安裝吸盤13是單一型式的，不同能用于安裝各種各樣的電子元件，因為電子元件的大小和形狀不同，因而就要求根據(jù)每種電子元件的型式采用專用的自動安裝設備。
本發(fā)明的目的之一就是要提供一種電子元件的自動安裝設備，可以使它的元件安裝吸盤高度可靠而且十分有效地適應不同型式的電子元件。
本發(fā)明的另外一個目的是要提供一種電子元件自動安裝設備，可以使它的安裝吸盤只隨著電子元件的定位操作和安裝操作垂直運動，其中定位操作是由抓取操作來進行的，安裝操作是在指向操作過程中在某個方向上進行的。這樣兩項操作就可以分開，改善了安裝速度，使電子元件的安裝能高效率地進行。
本發(fā)明還有一個目的是要提供一種電子元件自動安裝設備，在它的安裝吸盤中，安裝頭是可旋轉選擇的，以使安裝吸盤的吸取操作，定位操作和安裝操作作為一個定位組合步驟在一個位置進行，而元件盒作為一個部件來提供，從而電子元件的供給、襯底紙帶的傳送和膠帶的撕下等項操作就可以很容易地進行了。
按照本發(fā)明，提供了一種能安裝各種電子元件的自動設備，此設備包括一個轉臺、一排間距相等的裝在轉臺上的安裝頭、一排安裝吸盤和安裝在轉臺園周上的凸輪;這些安裝吸盤在安裝頭上是分別可動的而且彼此形狀都不一樣;這里的凸輪能從安裝頭上的安裝吸盤中挑選出一個，被選中的安裝吸盤撿起電子元件，把它裝在印刷線路板上，這樣不同形狀的電子元件便可以以更高的速度往印刷線路板上安裝。
根據(jù)本發(fā)明，按上面所描述的那種結構的自動安裝電子元件的設備有下述效果幷被認為在本領域中將來會得到廣泛應用，因此它的工業(yè)價值很大。
(1)可以配備安裝不同形狀的電子元件的安裝吸盤，幷且其安裝操作可靠性是很高的，此外，一個部件可以有對應于不同電子元件的幾種型式，這種安排在效率方面是很優(yōu)越的。
(2)安裝吸盤只允許作垂直運動，由于定位操作只要求抓住的動作，方向操作是在指向操作過程中提供的，所以安裝操作可以分開，安裝速度可以得到改善，這樣，設備的生產效率更高了。
(3)裝有一種安裝吸盤，但是由于安裝頭是旋轉著被選擇的，因此安裝吸盤的吸取、定位和安裝操作可以在同一位置進行，如同一個定位單元所做的那樣。元件盒也作為一個部件提供，因此，電子元件的供給、襯底紙帶的傳送和撕下膠帶等操作也可以很容易地完成。
＊雖然通過例子和參照相應的圖示，已把本發(fā)明充分地討論清楚了，但是還要注意到一點，即對熟悉這種技藝的人來說，很顯然還可以進行許多改變和修改，因此，除非這樣的改變和修改超出了本發(fā)明的范圍，否則也應被認為包括在本發(fā)明之中。
＊這一段原文列在此處-譯者註。
本發(fā)明的這些目標和特點以及其他一些特點通過下面的說明變得顯而易見，這些說明由于參照相應的圖示而被優(yōu)先具體化了，這些圖是
圖1(A)到1(D)表示一種片型電子元件的透視圖;
圖2表示片型電子元件帶子形狀的透視圖;
圖3表示一種普通單頭型電子元件自動安裝設備的透視圖;(已參考過)
圖4是一種普通轉臺型電子元件自動安裝設備的平面布置圖;(已參考過)
圖5是說明本發(fā)明的電子元件自動安裝設備的基本結構的平面布置圖;
圖6是該設備的平面視圖;
圖7是放大的該設備重要部分剖面圖;
圖8是該設備的一個安裝吸盤選擇機構的平面布置圖;
圖9是該設備的一個安裝定向機構的平面布置圖;
圖10表示該設備的一個位置控制機構的重要部分的透視圖;
圖11(A)到11(C)和圖12(A)及12(B)是平面布置圖，每張都分別示出了該設備的安裝操作;
圖13到圖15每一張都表示該設備的元件盒的視圖。
下面將首先描述根據(jù)本發(fā)明設計的如圖5所示的一臺電子元件自動安裝設備的基本結構。參看圖5，這臺電子元件自動安裝設備原則上由一個X-Y平臺15、元件盒16和一個定位部件26所組成。X-Y平臺用于在箭頭X和Y方向移動印刷襯底和印刷線路板14實現(xiàn)定位操作;元件盒在靠近X-Y平臺15處，可在箭頭Z方向運動，Z方向同X方向是同樣方向;定位部件26包括一個安排在X-Y平臺15和元件盒16之間的轉臺17、一個安裝頭18、一排各種型式的可提起幷可轉動的安裝吸盤19A到19C、在轉臺17上方的一平板型安裝吸盤選擇凸輪20A、一個安裝方向選擇凸輪20B、一個回原凸輪20C和一個極性選擇凸輪20B;轉臺17可在箭頭(H)方向轉動，進行指向操作(indexing operation);安裝頭18分別裝在轉臺17的四個位置上，而且它是可以旅轉的;可提升幷可轉動的安裝吸盤19A到19C安排在安裝頭18的外園周上，成一個園弧。當轉臺17運動時，凸輪20A按照決定要安裝的電子元件21的型號的數(shù)據(jù)被驅動，它的隨動件22由它帶動，隨著22的運動，安裝頭18通過一個支承點23，在(G)、(D)、(E)和(F)的每個位置之間擺動，幷從19A到19C的安裝吸盤中選出一個安裝吸盤。例如，一個被挑選出的安裝吸盤19B在位置D吸取了一個要安裝的電子元件21，與此同時，一個極性選擇凸輪20D運動幷帶動一個凸輪隨動件24，它繞著支承軸23轉動齒輪25以確定安裝吸盤19B的方向，這樣需要時安裝吸盤19B轉過180°。定位部件26在位置(E)抓住一個電子元件進行定位操作。一個工作著的方向選擇凸輪20B繞著支承點23＊在后面的(E)到(F)位置的指向間轉動凸輪隨動件＊＊24以確定安裝吸盤19B的安裝方向，凸輪20B是按照確定與上述同樣的電子元件21的型號數(shù)據(jù)來驅動的。必要時凸輪隨動件要轉過90°。在位置(F)處，安裝吸盤19B下落，完成把電子元件21安裝到印刷板
＊＊原文把Cam follower 誤為 gas follower。
＊原文誤為3-譯者註。
14上的任務，該印刷線路板有焊劑涂敷在它上面?；卦馆?0C用于把安裝吸盤19A到19C中所做的選擇回原，同時回原凸輪20D用來將每個安裝方向回原。
如上所述的那樣，在本實現(xiàn)中即使電子元件21的形狀不同，安裝吸盤也是同它的形狀相一致的，因為安裝吸盤可在轉臺17轉動過程中由一個安裝吸盤選擇凸輪20A來選擇。因此，在本實現(xiàn)中可以把很多種型號的電子元件以很高的安裝速度裝到印刷線路板上去。
而且在本實現(xiàn)中極性選擇凸輪20D和安裝方向選擇凸輪20B也是在轉臺17轉動過程中確定了電子元件21的安裝方向，因此本實現(xiàn)甚至在這一點上也能提供更高的安裝速度。
在本實現(xiàn)中，電子元件21由極性選擇凸輪20A選擇是轉0°還是轉180°，繼而由定位部件26來定位。然后再在位置(F)處，由安裝方向選擇凸輪20B把它轉過0°或90°。以這種方式，電子元件21從元件盒16中取出以后，它的安裝方向可在四個方向上變化，0°，90°，180°，270°以實現(xiàn)在印刷線路板14上的高速安裝操作。而且在本實現(xiàn)中，安裝方向的調整由凸輪20A和20B＊分成了兩次，幷且是確定的。這樣，要由定位部件26定位的電子元件21只要轉0°或180°，這簡化了該定位部件26的結構。
按照本發(fā)明設計的一個電子元件自動安裝設備的具體實現(xiàn)下面將參照圖6到圖15來加以說明，在這些圖上，同樣的零件用同樣的文字來表示。
如圖6的側視圖所示，本發(fā)明的電子元件自動安裝設備主要是由
＊原文誤為20-譯者註。
X-Y平臺15、一個安裝機構27和一排元件盒16組成。
按照X-Y平臺15的結構，X平臺29由一臺伺服馬達或類似的東西驅動，在圖5所示的箭頭X方向運動，這方向是同Y平臺28垂直的，X平臺在Y平臺28上;Y平臺由一臺伺服馬達或類似的東西驅動，在圖5的箭頭Y方向上運動，這方向沿著該安裝設備的深度方向。在X平臺29上裝著一個夾住印刷線路板14的導軌30。
安裝機構27如圖6所示由一個安裝頭31、一個驅動裝置32和一個定位部件26組成。安裝頭31的結構的放大視圖示于圖7。
安裝吸盤19A到19C在形狀上分別同形狀各不相同的要安裝的元件相適應的，一排各不相同的安裝吸盤19A到19C裝在安裝頭18上，它們可上下運動，正常情況下，由一個彈簧33把它向上拉。安裝頭18均勻地等間隔地位于轉臺17上，它們也可以圍繞著支承軸23轉動。
安裝吸盤19A到19C的吸附作用是這樣產生的，支承軸23上的洞一直伸到轉臺17，由○型環(huán)35同軸承34隔離，憑借這個洞，安裝頭18在安裝吸盤19A到19C上形成了一些洞，這些洞里產生的眞空引起了這種吸力。
在圖7所示的驅動單元32上，轉臺17由裝在底座36上的軸承34支承著，這軸承把轉臺17從外部卡在底座上，轉臺17還同位置轉換部件(index unit)37相配合，轉換部件37完成其位置轉換操作以使轉臺17轉動。由一個軸承38導引的推桿39安排在底座36上，以使安裝吸盤19A到19C可以在圖5的(D)到(F)處的站上下落，以便把要安裝的元件吸起、定位幷裝到印刷線路板上去，壓氣缸42通過凸輪隨動件40和杠桿41使推桿39垂直運動，幷敲擊安裝吸盤19A到19C使其下落。
現(xiàn)在參照圖8來描述安裝吸盤19A到19C的選擇機構。
例如，在前面條件下選中的安裝吸盤19A在位置(A)完成了把電子元件裝到印刷線路板上的操作，在轉臺17直至(F)和(G)位置的位置轉換過程中，在安裝頭18上的一個凸輪隨動件22碰上了一個固定的回原凸輪20C，安裝吸盤象箭頭A一樣運動，使安裝頭返回原位，也就是(G)的狀態(tài)，在經過(D)到(G)的位置轉換操作過程中，予先由一臺伺服馬達或由壓氣缸44把安裝吸盤選擇凸輪20A設置或保持在規(guī)定位置上，伺服馬達或壓縮氣缸則根據(jù)表示電子元件型號的數(shù)據(jù)來驅動。安裝頭18的一個凸輪隨動件22擊中安裝吸盤選擇凸輪20A，使該凸輪隨動件22象箭頭B一樣沿著安裝吸盤選擇凸輪20A運動，這樣選出了安裝頭18上的安裝吸盤19A。一根安放在圖7所示承載塊(bearing block)45內的銷訂(pin)46被一根壓縮彈簧47加了力，選出的安裝吸盤19A進入在安裝頭18上加工出來的一個洞內，以保持住所選出的安裝吸盤20A＊，然后示出了在安裝吸盤20A＊到20B＊(在這例子中是20A)的安裝方向上的定位機構。如圖7所示，一個小齒輪48裝在安裝吸盤19頂上，同一個扇形齒輪49聯(lián)鎖。這扇形齒輪49繞一支承軸23轉動以便轉動安裝吸盤19。在圖9上還示出一個在安裝吸盤19的安裝方向上的選擇機構。當在位置(D)處電子元件的極性相反時，扇形齒輪25便驅動一個極性選擇凸輪20D，如果需要的話，由壓縮氣缸50或其他類似的裝置來驅動，把安裝吸盤20A＊到20C＊降低，把它們轉過180°，由此從元件盒16中吸取電子元件21，再升起來改變極性。扇形齒輪25在(E)
＊註原文如此-譯者註
處完成了安裝元件的定位后，由一臺伺服馬達或一臺壓縮氣缸51予先設置好安裝方向選擇凸輪20B，使其在轉臺17轉向幷保持在給定位置上的時候能由表示電子元件形狀的數(shù)據(jù)來驅動。裝在扇形齒輪25上的一個凸輪隨動件24撞上安裝方向選擇凸輪20B幷沿著20B轉動，帶動小齒輪48轉動，從而確定安裝吸盤19A到19C的安裝方向。要安裝的元件在(F)處裝好后，扇形齒輪25的凸輪隨動器22撞到扇形齒輪25上，它反過來如圖8所示在轉向位置(F)、(G)的操作過程中又撞擊回原凸輪20C，把扇形齒輪25轉回原位，也就是說轉到(G)的狀態(tài)，這一部分在圖9上沒有畫出來。
下面在圖10上將詳細畫出定位部件26，參看圖10，壓縮氣缸54和55驅動軸56和57，使固定在軸56和57上的一個X方向定位塊58A和一個Y方向定位塊59A運動，同樣杠桿60也是同軸56和57末端聯(lián)在一起的，杠桿60擺動，使軸61和62運動，從而使固定在軸62上的X方向定位塊58B和固定在軸61上的Y方向定位塊59B＊運動，以使定位塊58A、59A和電子元件21定位。但是，如不管要安裝的元件大小如何，試圖普遍采用按鈕形的定位塊58A、58B、59A和59B時，就會產生不穩(wěn)定的定位操作。例如，把圖11(A)所示的安裝小元件21的按鈕形定位塊用于安裝圖11(B)所示的大元件，這按鈕就太窄以使定位操作變得很困難。這樣就要求如圖11(C)所示的那樣，安裝大元件時定位塊要做得寬大些，因此定位塊的按鈕部分就做成階梯狀的，如圖12所示，把要安裝的小元件夾在下面位置上如圖12(A)所
＊原文為59-譯者註
示，要安裝的大元件可以夾在圖12(B)所示的上邊位置上。
上下選擇是由圖10所示的壓縮氣缸63來進行的，壓縮氣缸63同杠桿64＊＊聯(lián)接在一起，幷使壓縮氣缸63驅動的凸輪41的擺動停下來，這樣推桿39就改變了對安裝吸盤20A＊＊到20C＊＊的推動量，實現(xiàn)了上、下選擇。
圖5的一排元件盒16分別裝著各種電子元件21，這樣由一臺伺服電機或類似的東西在Z方向進行運動選擇。將參照圖13到圖15對元件盒進行描述。在安裝吸盤20A＊＊下落的前夕，饋送杠桿65在Y1方向運動，如圖13所示，它踢開元件盒16的饋送杠桿66，夾著一個電子元件的閘板68由一個反向杠桿67在Y2方向上打開，這樣安裝吸盤20A＊＊吸住一個元件，如圖14所示把它提起來，接著饋送杠桿65返回原位，饋送杠桿66受到彈簧69的力再通過棘爪72和由輪子70同饋送杠桿65聯(lián)鎖在一起的棘輪杠桿71使饋送棘輪73轉動，借此，再由一個同饋送棘輪咬緊的棘爪74饋送襯底紙帶了。另一方面，由于彈簧75的力，從槽M位置把膠帶4撕下來，撕的方向同襯底紙饋送的方向相反，然后在卷取輪76上卷起來，轉動卷取輪76是通過經輪子82同饋送杠桿66連接的棘輪77、棘輪杠桿78、棘輪79、連軸節(jié)80和擺動臂81等環(huán)節(jié)實現(xiàn)的。
＊＊原文如此-譯者註
勘誤表
CPEL855199
權利要求
1、一種電子元件的自動安裝設備，它包括一個轉臺、一排等間距分開裝在該轉臺上的安裝頭、一排在這些安裝頭上分別可動而且形狀各異的安裝吸盤以及安排在該轉臺園周上的凸輪；凸輪用于在每個安裝頭上選擇一個安裝吸盤；被選中的吸盤撿起一個規(guī)定的元件，把該元件裝到印刷線路板上；
2、權項1所申明的電子元件自動安裝設備上的每個安裝頭上的一排安裝吸盤可以在安裝頭上轉動，也可做垂直運動;
3、如權項1所申明的電子元件的自動安裝設備，這設備上所談到的凸輪由一個第一凸輪和一個第二凸輪組成，這里第一凸輪在所述的每個安裝頭上選擇一個安裝吸盤，被選中的這個安裝吸盤撿起一個規(guī)定的電子元件;所述的第二凸輪轉動被選中的吸盤以確定所述電子元件的安裝方向;
4、一種電子元件的自動安裝設備，它包括一個轉臺、一些等間距分開裝在該轉臺上的安裝頭、一排在這些安裝頭上每個都可活動而且形狀各異的安裝吸盤、安排在該轉臺園周上的第一、第二和第三凸輪以及一個控制電子元件位置的定位塊;這里第一凸輪在所述的每個安裝頭上選擇一個安裝吸盤，這個被選中的吸盤撿起一個規(guī)定的電子元件;第二凸輪決定所述的電子元件的安裝方向;所述的定位塊給已確定了安裝方向的電子元件確定位置;所述的第三凸輪確定所述已確定了位置的電子元件的安裝方向;
5、一種電子元件的自動安裝設備，它包括一臺用以使印刷線路板定位的X-Y平臺、一排安排在該X-Y平臺附近的并可在橫向移動的元件盒、一臺安排在所述元件盒和所述X-Y平臺之間的轉臺，一些等間隔裝在轉臺上的安裝頭和一排形狀各異的安裝吸盤;這些安裝吸盤分別在所述的每個安裝頭上安排得可以選擇、可以轉動，還可以作垂直運動;圍繞著轉臺安排的凸輪從一排安裝吸盤中選出一個，由它從所述元件盒中撿起電子元件＊;所述的轉臺選擇該電子元件的安裝方向;把該電子元件安裝在所述印刷線路板上的操作是在所述轉臺停下的過程中順序重復進行的;
6、如權項5所申明的電子元件自動安裝設備，在這設備上，安裝頭有一個由支承軸轉動的杠桿;一個安排在所述轉臺附近的凸輪，壓下所述杠桿以選擇安裝吸盤;
7、如權項5所申明的電子元件自動安裝設備，在這設備上，為進行從所述元件盒中取出電子元件的操作和把該電子元件裝到所述印刷線路板上的操作，裝備有一根對著所述轉臺頂部的推桿和一個動作推桿的壓下機構，使所述的安裝吸盤在垂直方向上可動;
8、如權項5所申明的電子元件自動安裝設備，在這設備上，裝在所述轉臺附近的兩個凸輪壓下一個裝在一個扇形齒輪上的偏心凸輪隨動件，扇形齒輪可轉動地裝在所述的支承軸上，通過選擇兩個壓縮氣缸來移動所述的凸輪，使其分別同所述扇形齒輪接觸，這兩個凸輪還轉動固定在所述安裝吸盤頂端的小齒輪，這樣，該電子元件的安裝方向的確定在所述轉臺的轉動過程中分為兩步以供自由選擇。
＊原文此處誤為“所述元件盒撿起電子元件”-譯者註。
專利摘要
一個自動安裝電子元件的設備，它包括一個轉臺，一排間距相等地裝在轉臺上的安裝頭，一排安裝吸盤和配置在轉臺圓周上的凸輪；這些安裝吸盤在安裝頭上是分別可動的而且彼此形狀都不一樣；這里的凸輪能從安裝頭上的安裝吸盤中挑選出一個，被選中的安裝吸盤便揀起電子元件，把它裝在印刷線路板上，就樣，不同形狀的電子元件便可以以更高的速度往印刷線路板上安裝了。
文檔編號H05K3/30GK85102914SQ85102914
公開日1986年10月15日 申請日期1985年4月18日
發(fā)明者藤田隆之, 根岸重節(jié), 田仲邦男 申請人:松下電器產業(yè)株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan