專利名稱：元件裝配設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種元件裝配設(shè)備，用于將電子元件自動(dòng)裝配在插件板上，例如印刷電路板上。
電子元件裝配設(shè)備用于將各種電子元件自動(dòng)裝配在印刷電路板上。這種電子元件裝配設(shè)備包括導(dǎo)軌和元件架，導(dǎo)軌用作插件板的支架，用于導(dǎo)引插件板到達(dá)預(yù)定位置，元件架用于支承要裝配的各種元件。此外還配備有裝配頭，它在一個(gè)平面內(nèi)按X-Y坐標(biāo)移動(dòng)，以便將電子元件傳送到插件板上要求的位置用于裝配。裝配頭有一個(gè)吸嘴，或換句話說(shuō)有一個(gè)抽氣口，用于通過(guò)真空壓力拾取電子元件。此吸嘴或抽氣口可以相對(duì)于插件板支架和元件架上下移動(dòng)。
電子元件裝配設(shè)備的通用性并因而其極限的使用價(jià)值，可依據(jù)其處理形狀各異和尺寸不等的多種電子元件的能力來(lái)衡量。然而，一種傳統(tǒng)的元件裝配設(shè)備在這一方面的能力有限。采用這種傳統(tǒng)設(shè)備帶來(lái)另一個(gè)問(wèn)題是，一旦這種不同尺寸的電子元件被拾取，卻又難以將它們準(zhǔn)確定位。
為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種元件裝配設(shè)備，它可用于夾緊和定位吸在吸嘴上或換句話說(shuō)吸在抽氣口上的多種尺寸的元件。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種將元件自動(dòng)裝配在插件板上的元件裝配設(shè)備，它包括裝配頭，它可移動(dòng)地裝在插件板與支承元件的元件架之間；壓緊件驅(qū)動(dòng)室，它裝在裝配頭的一個(gè)端部；空心桿，它安裝成可穿過(guò)壓緊件驅(qū)動(dòng)室沿軸向滑動(dòng)，并被設(shè)在一個(gè)用于拾取和吸住元件的吸嘴的端部；第一對(duì)壓緊件或換句話說(shuō)夾緊件，它們被此面對(duì)面地裝在壓緊件驅(qū)動(dòng)室內(nèi)，以便朝著空心桿移動(dòng)或從空心桿移開(kāi)；第二對(duì)奪緊件或換句話說(shuō)夾緊件，它們相對(duì)于第一對(duì)壓緊件成預(yù)定角度地配置著，以便朝著空心桿移動(dòng)或從空心桿移開(kāi)；第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)第一對(duì)壓緊件；以及，第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)第二對(duì)壓緊件，所以，被吸嘴吸住的元件可被夾緊和釋放。
最好，第一和第二對(duì)壓緊件各有一個(gè)內(nèi)部壓緊部分和一個(gè)外部壓緊部分，每一對(duì)壓緊部分可以?shī)A緊一個(gè)元件；第一和第二對(duì)壓緊件可拆下地裝在壓緊件驅(qū)動(dòng)室內(nèi)；以及，還進(jìn)一步設(shè)置有彈簧，用以將每一個(gè)壓緊件彈性地壓向空心桿，所以，壓緊件彈性地固持著元件。
按照具有上述結(jié)構(gòu)的元件裝配設(shè)備，被吸嘴吸住的元件，可被安裝在壓緊件驅(qū)動(dòng)室內(nèi)的壓緊件準(zhǔn)確地夾緊和定位。可以?shī)A緊任何矩形的元件，因?yàn)榈谝粔壕o件由第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，而第二壓緊件由第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。此外，可以在減小運(yùn)動(dòng)行程的情況下夾緊各種尺寸的元件，因?yàn)槊總€(gè)壓緊件有內(nèi)部的壓緊部分和外部的壓緊部分。
可拆式地安裝壓緊件可便于在磨損時(shí)更換。還有，元件可以在壓緊件與元件之間不發(fā)生沖擊的情況下夾緊，因?yàn)閴壕o件是被彈簧彈性地壓向空心桿的。
按另一觀點(diǎn)，也提供了一種元件裝配方法，它包括裝配頭，它可移動(dòng)地裝在插件板與支承元件的元件架之間；吸嘴主體，它與裝配頭組裝在一起；空心管，它與吸嘴主體組裝在一起，以便沿吸嘴主體的軸線移動(dòng)；元件定位機(jī)構(gòu)，它與空心管組裝在一起，并向內(nèi)壓和從空心管端頭伸出，元件定位機(jī)構(gòu)的寬度在吸嘴主體下降時(shí)變大，在吸嘴主體上升時(shí)減小；以及元件拾取機(jī)構(gòu)，它安裝成可在元件定位機(jī)構(gòu)里面沿吸嘴主體的軸線移動(dòng)，用于當(dāng)元件定位機(jī)構(gòu)的寬度變大時(shí)從元件定位機(jī)構(gòu)中移出，以便拾取和固持元件，當(dāng)元件定位機(jī)構(gòu)寬度減小時(shí)，將元件拾取機(jī)構(gòu)拾取的元件，相對(duì)于元件拾取機(jī)構(gòu)定位和固持。
板簧可用作元件定位機(jī)構(gòu)，以便固持和側(cè)向定位此固持住的元件。采用重量輕的板簧作為元件定位機(jī)構(gòu)可防止損壞元件，因而可在迅速定位的過(guò)程中使元件不受到任何顯著沖擊地平穩(wěn)定位。
本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)，可通過(guò)詳細(xì)說(shuō)明附圖所示之本發(fā)明的最佳實(shí)施例看得更加清楚。其中

圖1是按本發(fā)明一種實(shí)施例的一種電子裝配設(shè)備的示意平面圖；圖2是按圖1所示之設(shè)備的前視圖；圖3是圖1和圖2所示裝配頭端視圖；圖4是沿圖3之N—N線的視圖；圖5是圖3所示裝配頭平面圖；圖6是圖3所示裝配頭前視圖；圖7是沿圖6中VII—VII線的視圖；圖8是沿圖3中VIII—VIII線的視圖；圖9是壓緊件驅(qū)動(dòng)室底視的底視圖10是裝在圖9的底板上處于全閉合位置的壓緊件驅(qū)動(dòng)板底視圖；圖11是裝在圖9的底板上處于全回退位置的壓緊件驅(qū)動(dòng)板底視圖；圖12是裝在壓緊件驅(qū)動(dòng)板上的壓緊件底視圖；圖13是沿圖12之XIII—XIII線的剖視圖；圖14是沿圖12之XIV—IV線的剖視圖；圖15是按本發(fā)明另一種實(shí)施例的一種元件裝配設(shè)備的示意平面圖；圖16是圖15所示元件裝配設(shè)備的前視圖；圖17是圖16之元件裝配設(shè)備吸嘴剖視圖；以及圖18A和18B是說(shuō)明圖17中板簧定位的視圖。
圖1是按本發(fā)明第一種實(shí)施例的電子元件裝配設(shè)備平面圖，圖2是圖1所示設(shè)備的前視圖。
參見(jiàn)圖1和2，電子元件裝配設(shè)備有一對(duì)平行配置的主支架1和2，以及分別與主支架1和2組裝在一起的導(dǎo)軌3和4。垂直于主支架1和2的橫梁5，它的兩端分別與導(dǎo)軌3和4連接，并沿主支呆1和2在Y軸方向被導(dǎo)引。主部件6可滑動(dòng)地連接在橫梁5上，以便沿X軸方向移動(dòng)。
為使橫梁5沿Y軸方向移動(dòng)，由電機(jī)77驅(qū)動(dòng)的螺桿8可旋轉(zhuǎn)地與主支架2組合。螺桿8通過(guò)螺紋與橫梁5的一個(gè)端部相連。聯(lián)動(dòng)軸10與橫梁5平行地裝在橫梁5上。被固定在聯(lián)動(dòng)軸10兩端的小齒輪11和12，分別與固定在主支架2和1上的齒條13和14嚙合。因此，當(dāng)電機(jī)7驅(qū)動(dòng)螺桿8時(shí)，橫梁5沿Y軸方向移動(dòng)。這時(shí)，由于與齒條13和14嚙合的小齒輪11和12旋轉(zhuǎn)，從而使橫梁5與主支架1和2成直角地沿Y軸方向移動(dòng)。
螺桿15可旋轉(zhuǎn)地裝在橫梁5中，以便使主部件6沿X軸方向移動(dòng)。螺桿15通過(guò)螺紋與主部件6連接，并可被一條牙輪皮帶(圖中未表示)所驅(qū)動(dòng)，此牙輪皮帶在裝于電機(jī)16的軸上的皮帶輪(圖中未表示)和裝在螺桿15上的皮帶輪(圖中示表示)上運(yùn)動(dòng)。
一對(duì)導(dǎo)引件21和22平行地安裝在主支架1和2的下方，主支架1和2相對(duì)于導(dǎo)引件垂直地延伸。導(dǎo)引件21和22構(gòu)成了一個(gè)傳送裝置，用于傳送插件板20，例如印刷電路板。插件板20被導(dǎo)引件21和22導(dǎo)向在插件板支架(圖中未表示)上的預(yù)定位置。導(dǎo)引件21可按照插件板20的尺寸，朝著或離開(kāi)導(dǎo)引件22的方向移動(dòng)。
有多個(gè)支承各種電子元件的元件架23設(shè)在由導(dǎo)引件21和22構(gòu)成的傳送裝置兩側(cè)。主部件6上裝有多個(gè)裝配頭24，以便把每個(gè)元件架23的元件裝到插件板20上。
如圖2所示，裝配頭24有一個(gè)可上下移動(dòng)的吸嘴25(吸口)。吸嘴25從元件架23上拾取一個(gè)元件，并將此元件通過(guò)沿主支架1和2在Y軸方向移動(dòng)橫梁5和通過(guò)沿橫梁5在X軸方向同步地移動(dòng)裝配頭24，裝在插件板20的預(yù)定位置上。為了拾取此元件，吸嘴25首先向下朝元件架23移動(dòng)，然后向上并移向插件板20的預(yù)定位置。此后，當(dāng)下降吸嘴25時(shí)，此元件便被裝在插件板20的預(yù)定位置上了。
吸嘴25有一個(gè)與真空泵27連接的吸孔26。元件被拾取，并在真空泵27通過(guò)吸孔26產(chǎn)生的真空壓力作用下，固持在吸嘴25端部。壓力傳感器28用來(lái)檢測(cè)吸孔26處的壓力，當(dāng)吸嘴25上沒(méi)有元件時(shí)吸孔26處近似于大氣壓力，而每當(dāng)使用真空泵27使吸嘴25吸住一個(gè)元件時(shí)，吸孔26處的壓力便被置于一個(gè)低于大氣壓力的預(yù)定水平。雖然圖2表示的只是裝在單個(gè)裝配頭上的一個(gè)壓力傳感器28，實(shí)際上為每個(gè)裝配頭24設(shè)有同樣的壓力傳感器28。
圖3是表示在圖1和2中的三個(gè)裝配頭24之一的剖面圖。一個(gè)圓柱件32可旋轉(zhuǎn)地通過(guò)軸承33裝在支板31上，支板31垂直固定在橫梁5的前面。在圓柱件32的一端固定著壓緊件驅(qū)動(dòng)室34。為了旋轉(zhuǎn)此圓柱件32，采用了皮帶輪36(皮帶輪36固定在軸或電機(jī)35上)、皮帶輪37(固定在圓柱件32上)、以及牙輪皮帶38，它用于將這兩個(gè)皮帶輪36和37連接起來(lái)。
空心桿40通過(guò)止推軸承41裝在圓柱件32的當(dāng)中，所以空心桿40可沿軸沒(méi)滑動(dòng)。如圖4所示，為使空以桿40沿軸向下降和上升，將一個(gè)與空心桿40平行延伸的導(dǎo)軌42與支板31組合在一起。被安裝成可沿導(dǎo)軌42滑動(dòng)的滑塊43通過(guò)軸承44與空心桿40的尾端相連。皮帶輪46固定在電機(jī)45的軸上，電機(jī)45固定在支板31的上端。牙輪皮帶48裝在皮帶輪46和皮帶輪47之間，皮帶輪47可旋轉(zhuǎn)地與支板31下端相連?；瑝K43固定在牙輪皮帶48上。因此，當(dāng)電機(jī)45工作時(shí)，滑塊43可沿導(dǎo)軌42滑動(dòng)，因而使空心桿40上下移動(dòng)。
圖6是表示在圖3中的裝配頭24前視圖。兩根螺桿51和52可旋轉(zhuǎn)地裝在裝配頭24中。螺桿51和52分別被電機(jī)53和54驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，電機(jī)53作為第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)后面還要敘述的第一對(duì)壓緊件，或換句話說(shuō)是夾緊件，電機(jī)54作為第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)后面還要敘述的第二對(duì)壓緊件，或換言之是夾緊件，螺母55和56分別擰在螺桿51和52上。
如圖7所示，螺母55固定在滑板58上，滑板58安裝成可沿導(dǎo)軌57滑動(dòng)，導(dǎo)軌57固定在支板31上平行于導(dǎo)軌42。類似地，螺母56固定在滑板60上，滑板60安裝成可沿導(dǎo)軌59滑動(dòng)。導(dǎo)軌59固定在支板31上平行于導(dǎo)軌42。
如圖3所示，滑板58通過(guò)軸承62a與套筒61相連，套筒61安裝成可在空心桿40外沿軸向滑動(dòng)。套筒61通過(guò)連接件62與凸輪63相連。類似地，滑板60通過(guò)軸承65與定位環(huán)64相連，定位環(huán)64安裝成可在套筒外面沿軸向滑動(dòng)。定位環(huán)64通過(guò)連接件66與凸輪67相連。
因此，當(dāng)電機(jī)53和54工作時(shí)，凸輪63和67借助于螺桿51和52沿著與空心桿40的滑動(dòng)相同的方向運(yùn)動(dòng)。銷子68和69被作軸向運(yùn)動(dòng)的凸輪63和67轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖8所示，兩個(gè)由凸輪63轉(zhuǎn)動(dòng)的銷子68被安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)件70a上彼此面對(duì)著，或換句話說(shuō)沿直徑彼此對(duì)置。兩個(gè)被凸輪67轉(zhuǎn)動(dòng)的銷子69安裝在旋轉(zhuǎn)件70b上彼此面對(duì)，或換句話說(shuō)彼此沿直徑對(duì)置。
圖9表示的是壓緊件驅(qū)動(dòng)室34的底板71。底板71有一個(gè)其總體形狀如“+”號(hào)的空心部分72。4根導(dǎo)桿73a—73d固定在底板71上成矩形。導(dǎo)桿73a—73d的每一根與一塊壓緊件驅(qū)動(dòng)板組合在一起，所以，壓緊件驅(qū)動(dòng)板可分別沿其導(dǎo)桿軸向滑動(dòng)。為了便于表示，圖9只表示了與兩根平行導(dǎo)桿73a和73b組裝在一起的兩塊壓緊件驅(qū)動(dòng)板74a和74b，所以壓緊件驅(qū)動(dòng)板74a和74b可以滑動(dòng)。其他的導(dǎo)桿73c和73d與另外兩塊壓緊件驅(qū)動(dòng)板(圖上未表示)組裝在一起，所以這兩塊壓緊件驅(qū)動(dòng)板也可以滑動(dòng)。
壓緊件驅(qū)動(dòng)板74a和74b被拉力螺旋彈簧75a和75b沿它們互相前進(jìn)的方向彈性地偏拉著。固定在具有兩個(gè)銷子68的旋轉(zhuǎn)件70a上的兩個(gè)銷子76，與圖9所示之壓緊件驅(qū)動(dòng)板74a和74b連接。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)件70a旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊件驅(qū)動(dòng)板74a和74b分別克服拉力螺旋彈簧75d和75b的彈性力而彼此分開(kāi)。類似地，固定在具有兩個(gè)銷子69的旋轉(zhuǎn)件70b上的兩個(gè)銷子77，與壓緊件驅(qū)動(dòng)板(圖中未表示)連接起來(lái)，它們與導(dǎo)桿73c和73d組裝在一起，以便能沿導(dǎo)桿73c和73d滑動(dòng)。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)件70b旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊件驅(qū)動(dòng)板彼此分開(kāi)。
如圖10所示，每一塊壓緊件驅(qū)動(dòng)板74a至74d與一組復(fù)合銷78和一個(gè)板簧79組合在一起。在圖10中，壓緊件驅(qū)動(dòng)板74a—74d已充分地彼此相向前進(jìn)。在圖11中，壓緊件驅(qū)動(dòng)件被表示為完全退回或移開(kāi)。
如圖12所示，壓緊件81a—81d插在壓緊件驅(qū)動(dòng)板74a—74d上的復(fù)合銷78和板簧79之間，所以壓緊件81a—81d可以拆下。
第一組壓緊件81a和81b彼此面對(duì)面地設(shè)置，第二組壓緊件81c和81d彼此面對(duì)面地設(shè)置并與第一組壓緊件81a和81b形成一個(gè)預(yù)定的角度。
圖13是取自圖12的沿X111—X111線的剖面圖。圖14是取自圖12的沿X1V-X1V線的剖面圖。與壓緊件驅(qū)動(dòng)板74a和74b組合在一起的第一組壓緊件81a和81b，具有外部的壓緊部分82a和低于外部壓緊部分82a的內(nèi)部壓緊部分82b。與壓緊件驅(qū)動(dòng)板74c和74d組合在一起的第二組壓緊件81c和81d，具有外部的壓緊部分82c和低于外部的壓緊部分82c的內(nèi)部的壓緊部分82d。第一組壓緊件81a和82b的內(nèi)部的壓緊部分82b，高于第二組壓緊件81c和81d的內(nèi)部的內(nèi)部的壓緊部分82d。
由于壓緊件81a—81d具有如上所述之不同高度，以及，它們從如圖13和14所示的虛線到實(shí)線的運(yùn)動(dòng)行程比較短，所以可以在減少運(yùn)動(dòng)行程的同時(shí)夾緊各種尺寸的電子元件。
將電子元件用上述元件裝配設(shè)備裝在插件板20上的過(guò)程如下。
裝配頭24的吸嘴25在橫梁5沿Y軸方向和裝配頭24沿橫梁X軸方向移動(dòng)的同時(shí)，移向預(yù)定的元件架23。在那里，空心桿在電機(jī)45的驅(qū)動(dòng)力作用下，向下前進(jìn)或下降，所以吸嘴25與元件接觸。于是元件被拾取，并在真空泵27產(chǎn)生的真空壓力作用下吸在吸嘴25上。
接著，空心桿40在電機(jī)45驅(qū)動(dòng)力作用下向上縮回或上升。在吸嘴25吸著元件上升到壓緊件81a—81d后，第一對(duì)壓緊件81a和81b以及第二對(duì)壓緊件81c和81d，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)53和54作用下互相獨(dú)立地彼此接近。因此，即使元件不是正方形而是某種矩形，仍能保證妥當(dāng)?shù)乇粖A緊和定位。在矩形元件的情況下，可通過(guò)電機(jī)53和54以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)將元件夾緊。
在夾緊的同時(shí)，元件在小的彈性力或板簧79作用下定位和固定。此夾緊操作可在裝配頭24將元件傳送到插件板20上預(yù)定位置的同時(shí)進(jìn)行。在傳送的過(guò)程中，元件被壓緊件81a—81d夾緊。因此，即使元件被快速傳送，它也不會(huì)從吸嘴25上掉落。
圖15是按本發(fā)明第二種實(shí)施例的元件裝配設(shè)備平面示意圖。圖16是圖15所示元件裝配設(shè)備示意前視圖。在圖15和16中與圖1和2的那些相同的構(gòu)件用同樣的數(shù)字表示。圖17是圖16所示元件裝配設(shè)備吸嘴的示意剖面圖。圖18A和18B用于說(shuō)明圖17中板簧的定位。
如同第一種實(shí)施例的裝配頭24那樣，第二種實(shí)施例的裝配頭124被安裝成可在支承一種元件的元件支承架23與元件要裝配在那里的插件板20之間移動(dòng)，它有一個(gè)可上下移動(dòng)的吸嘴125。然而，與第一種實(shí)施例不同，裝配頭124上同有設(shè)置緊件驅(qū)動(dòng)室34、壓緊件81a—81d和用于驅(qū)動(dòng)這些壓緊件的電機(jī)53與54。
第二種實(shí)施例的吸嘴125拾取元件并將其裝在印刷電路板20上的方式，與第一種實(shí)施例的方式相同。也就是說(shuō)，通過(guò)沿水平支架1和2在Y軸方向移動(dòng)橫梁5，以及沿橫梁在X軸方向移動(dòng)裝配頭124，從元件架23上拾取元件并將其裝在印刷電路板20的預(yù)定位置上。為了拾取元件，吸嘴125向下朝元件架23移動(dòng)以拾取元件，然后上移并朝著印刷電路板20的預(yù)定位置移動(dòng)。接著，吸嘴125再次下移，將元件安裝在印刷電路板20的預(yù)定位置上。
吸嘴125的主體127固定在裝配頭124的一個(gè)上和下，或換句話說(shuō)垂直的驅(qū)動(dòng)部分128上。垂直驅(qū)動(dòng)部分128與第一種實(shí)施例中圖3中所示之空心桿40相當(dāng)。通孔129垂直地別在主體127中。主體127與垂直驅(qū)動(dòng)部分128之間的間隙用密封件130密封，密封件130裝在制于主體127外表面中的槽內(nèi)，因此使通孔129成為氣密的。
空心管131與主體127配裝在一起，以便沿的軸線上下移動(dòng)。制在空心管131上部的凸緣131a扣在裝配頭124的固定部分132上面，所以防止了空心管131向下移動(dòng)。
在空心管131的側(cè)面制有多個(gè)螺釘孔131b，以及起元件定位機(jī)構(gòu)作用的4個(gè)板簧134，在將其插入彈簧槽131c的同時(shí)，通過(guò)將螺釘133裝入螺釘孔131b中，使4個(gè)板簧134與空心管131的外表面連接。板簧134從空心管131的前端伸出。也就是說(shuō)，板簧134端部被安裝成低于空心管131。板簧134彈性地向內(nèi)壓，亦即其端頭互相接近，并且板簧134的端部向里彎曲。如圖18A和B所示，一對(duì)板簧134a和134b的彎曲部分尺寸相同，它們各自的端部彼此平行地面對(duì)面，而另一對(duì)板簧134c和134d的端部尺寸與前一對(duì)的不同。因此，這4個(gè)板簧134的邊構(gòu)成了一個(gè)與要拾取的元件形狀(底視圖)相應(yīng)的矩形。
內(nèi)空心管135安裝成能沿空心管131里面的主體127滑動(dòng)。槽127b和131f分別在吸嘴主體127和空心管131內(nèi)沿軸向延伸。銷子136裝在槽127b和131f內(nèi)并貫穿內(nèi)空心管135。因此，防止了空心管131、主體127和內(nèi)空心管135的分別轉(zhuǎn)動(dòng)，而且由于有銷子136，沿軸向的滑動(dòng)距離限在預(yù)定的范圍內(nèi)。
螺旋壓縮彈簧137裝在一個(gè)制在吸嘴主體127外表面上的凸緣127a與制在空心管131內(nèi)表面上的凸緣部分131e之間。銷子136在螺旋壓縮彈簧137彈力的作用下與主體127的槽127b相接觸。一個(gè)螺旋壓縮彈簧139裝在卡環(huán)138與銷子136之間，以便彈性地壓在卡環(huán)138和銷子136上，彈性力的方向是使它們互相后退或移開(kāi)。卡環(huán)138裝在環(huán)槽127c中，該環(huán)槽127c制在主體127的外表面上。
元件拾取件140可滑動(dòng)地裝在內(nèi)空心管135中。因此，元件拾取件140可在內(nèi)空心管135作用下沿主體127軸向移動(dòng)。槽140a沿軸向構(gòu)成，以便將銷子136裝入在4塊板簧134里面的元件拾取件140中，從而防止元件拾取件140運(yùn)動(dòng)。螺旋壓縮彈簧141裝在元件拾取件140與銷子136之間。螺旋壓縮彈簧141的端插入制在銷子136中央的一個(gè)小直徑孔136a中。因此，防止了銷子136的軸向偏移。
元件拾取件140上制有一個(gè)吸孔142，它沿軸向與主體127的通孔129連通。在真空泵27(見(jiàn)圖16)的真空壓力作用下，通過(guò)孔129和吸孔142拾取電子元件。
在上述結(jié)構(gòu)的元件裝配設(shè)備中，若裝配頭124的垂直驅(qū)動(dòng)部分128向下朝著位于元件架23上的元件移動(dòng)，則整個(gè)吸嘴125向下運(yùn)動(dòng)?？招墓?31下降時(shí)受擋在凸緣131a上的固定部分132的作用而停在一個(gè)預(yù)定位置上。
由于銷子136在螺旋壓縮彈簧139壓力的作用下與制在空心管131上的槽131f上端緊密接觸，再加上銷子136穿過(guò)內(nèi)空心管135和元件拾取件140形成了它們的停擋，所以只有吸嘴主體127在垂直驅(qū)動(dòng)部分128作用下繼續(xù)下降。
因此，當(dāng)吸嘴主體127朝著元件架23下降時(shí)，其端部被彈性地向里壓的板簧134，在主體127端頭的壓力下向外張開(kāi)。于是板簧134端部之間的寬度變大。
之后，若主體127繼續(xù)它向下的運(yùn)動(dòng)，銷子136便會(huì)與另一端，亦即與槽127b的上端接觸，因此使銷子136與吸嘴主體127一起進(jìn)一步向下移動(dòng)。
因此，被銷子136穿過(guò)的內(nèi)空心管135和與內(nèi)空心管135連接的元件拾取件140，在螺旋壓縮彈簧141的作用下，隨主體127一起向下運(yùn)動(dòng)。于是，元件拾取件140從寬度變大了的板簧134伸出，并朝著元件下降。
在主體127到達(dá)它的最低點(diǎn)前，元件拾取件140的吸附面與元件的上表面接觸，于是元件被元件拾取件140通過(guò)加在吸孔125中的真空壓力拾取和吸住，吸孔125通過(guò)主體127的通孔129與真空泵27是連通的。在元件拾取件140接觸元件進(jìn)，盡管主體127在垂直驅(qū)動(dòng)部分128作用下進(jìn)一步向下移動(dòng)，但在槽140a與銷子136共同作用下，在壓縮螺旋壓縮彈簧141的同時(shí)，元件拾取件140仍可相對(duì)于主體127運(yùn)動(dòng)。因此，可以防止發(fā)生超行程的情況，這種超行程發(fā)生在元件已被拾取時(shí)，由于垂直驅(qū)動(dòng)部分128的行程與元件高度之間的誤差引起的，從而避免元件拾取件140在元件上作用過(guò)量的力。
當(dāng)元件被元件拾取件140拾取時(shí)，主體127在垂直驅(qū)動(dòng)部分128作用下向上運(yùn)動(dòng)。
在主體127向上運(yùn)動(dòng)，以及銷子136朝主體127槽127b的相對(duì)端移動(dòng)時(shí)，元件拾取件140暫時(shí)停止，以及，主體127離開(kāi)板簧134。于是，板簧134端部之間的寬度減小。例如，如圖18A所示，當(dāng)彼此面對(duì)面的各個(gè)板簧134a、134b、134c和134d在側(cè)面壓在要拾取的元件上時(shí)，此處于不正確位置的元件被移動(dòng)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)，從而被正確地定位和插在板簧134之間，如圖18B中所示。此元件被主體127向上升至其最高位置，主體127是在垂直驅(qū)動(dòng)部分128作用下向上運(yùn)動(dòng)的。
吸嘴125吸住此元件，并在裝置頭124運(yùn)動(dòng)下將元件移向印刷電路板20的預(yù)定位置。在正確的位置，按以上所述相同的程序?qū)⒃蛳乱苿?dòng)，直至元件的下表面到達(dá)印刷電路板20的裝配表面。然后，在去除真空壓力時(shí)，元件離開(kāi)元件拾取件140，并被安裝在印刷電路板20的預(yù)定位置上。
之后，吸嘴125向上運(yùn)動(dòng)，并被裝配頭124移回元件回23。為了將一個(gè)新的元件裝到印刷電路板20上，重復(fù)進(jìn)行上述的拾取過(guò)程。
如上所述，在此實(shí)施例中，靠在空心管131上的板簧134端部之間的寬度，通過(guò)吸嘴主體127向下運(yùn)動(dòng)使之變大。在這一狀態(tài)，元件拾取件140從板簧134伸出并拾取元件。然后，被元件拾取件140拾取的元件在受到板簧134壓力的同時(shí)相對(duì)于元件拾取件140定位，板簧134之間的寬度在主體127作回退運(yùn)動(dòng)時(shí)變小。因此，元件被插入并固持在板簧134之間。
所以，元件被板簧134定位，它們可以使元件在不受顯著沖擊的情況下輕巧和高速度地定位。其結(jié)果是避免了損壞元件。
此外，因?yàn)橛糜谑乖ㄎ坏陌寤?34裝在吸嘴125內(nèi)，所以板簧134的定位部分與元件拾取件140的吸取面之間的垂直距離減到最小程度。因此，當(dāng)拾取并裝配一個(gè)元件時(shí)，吸嘴125的上下行程在很大的程度上被減小，使裝配作業(yè)可以快速進(jìn)行。
如上所述，本發(fā)明是以上述實(shí)施例為基礎(chǔ)進(jìn)行說(shuō)明的。然而，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，而可以在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)作出許多改變。
例如，在本發(fā)明中用作元件定位機(jī)構(gòu)的4個(gè)板簧134，可以用兩具L形的板簧來(lái)代替，它們彈性地向里壓。此外，板簧是一種示范性的應(yīng)用，因而可以用彎曲成預(yù)定形狀的銷子來(lái)替代。因此，可以采用不同于板簧134的構(gòu)件，它們的數(shù)量也可以改變，只要能隨著寬度的減小來(lái)使元件定位。
按照第一種實(shí)施例，本發(fā)明有下列優(yōu)點(diǎn)(1)包括任何矩形在內(nèi)的各種形狀的元件都能被夾緊，這是因?yàn)榈脑O(shè)有多對(duì)壓緊件，而每一對(duì)壓緊件由其對(duì)應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)；(2)可以?shī)A緊不同尺寸的元件，而無(wú)須增加壓緊件的移動(dòng)行程；以及，(3)在夾緊的同時(shí)可以使元件準(zhǔn)確地定位。
按照第二種實(shí)施例，本發(fā)明有下列優(yōu)點(diǎn)(1)由于通過(guò)減小元件定位機(jī)構(gòu)的寬度，可以使一個(gè)電子元件相對(duì)于元件拾取件準(zhǔn)確定位和固持，所以可以在沒(méi)有對(duì)元件造成顯著機(jī)械沖擊的情況下，進(jìn)行平穩(wěn)和快速的定位；以及，(2)元件的定位機(jī)構(gòu)的定位部分與元件拾取機(jī)構(gòu)的吸取面之間的垂直距離可以減到最小程度，因?yàn)樵ㄎ粰C(jī)構(gòu)與吸嘴是插裝在一起的。因此，在拾取和裝配元件時(shí)的行程短，而且裝配作業(yè)可以快速進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.用于將元件安裝在插件板上的元件裝配設(shè)備包括橫梁，它可移動(dòng)地連接在一對(duì)支架上，以便沿Y軸方向移動(dòng)；裝配頭，它可滑動(dòng)地連接在橫梁上，以便沿X軸方向移動(dòng)；壓緊件驅(qū)動(dòng)室，它裝在裝配頭的一端，用于夾緊和釋放元件；以及空心桿，它裝在裝配頭中，以便沿軸向穿過(guò)壓緊件驅(qū)動(dòng)室滑動(dòng)，在它的一端有通過(guò)真空壓力拾取和固持元件的吸嘴。
2.按照權(quán)利要求1所述之元件裝配設(shè)備，其特征為壓緊件驅(qū)動(dòng)室包括第一對(duì)壓緊件，它們裝在壓緊件驅(qū)動(dòng)室內(nèi)并彼此對(duì)置著，以便朝著空心桿和離開(kāi)空心桿的方向移動(dòng)；第二對(duì)壓緊件，它們相對(duì)于第一對(duì)壓緊件成預(yù)定角度地配置，以便朝著空心桿和離開(kāi)空心桿的方向移動(dòng)；第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)第一對(duì)壓緊件；以及第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)上述第二對(duì)壓緊件。
3.按照權(quán)利要求2所述之元件裝配設(shè)備，其特征為第一和第二對(duì)壓緊件的每一對(duì)，都有一個(gè)內(nèi)部壓緊部分和一個(gè)外部壓緊部分，因此每一對(duì)壓緊件可以?shī)A緊和釋放一個(gè)被吸嘴吸住的元件。
4.按照權(quán)利要求1所述之元件裝配設(shè)備，其特征為第一和第二對(duì)壓緊件可拆下地裝在壓緊件驅(qū)動(dòng)室內(nèi)。
5.按照權(quán)利要求1所述之元件裝配設(shè)備，其特征為此設(shè)備還包括有彈簧，用于將每一個(gè)壓緊件彈性地壓向空心桿。
6.一種元件裝配設(shè)備包括橫梁，它可移動(dòng)地安裝在一對(duì)支架上，以便沿Y軸方向移動(dòng)；裝配頭，它可滑動(dòng)地安裝在橫梁上，以便沿X軸方向移動(dòng)；吸嘴主體，它與裝配頭組裝在一起；空心管，它與吸嘴主體組裝在一起，以便沿此主體的軸線移動(dòng)；安裝在吸嘴空心管上的元件定位機(jī)構(gòu)，它被向里壓靠在吸嘴的空心管上，并從空心管的端頭伸出，以便精確地定位元件，從而當(dāng)吸嘴主體下降時(shí)元件定位機(jī)構(gòu)的寬度變大；當(dāng)吸嘴主體上升時(shí)元件定位機(jī)構(gòu)的寬度減??；以及元件拾取機(jī)構(gòu)，它裝在吸嘴內(nèi)，以便沿吸嘴主體的軸線移動(dòng)，用于在元件定位機(jī)構(gòu)的寬度變大的離開(kāi)元件定位機(jī)構(gòu)，以拾取并固持元件。
7.按照權(quán)利要求6所述之元件裝配設(shè)備，其特征為元件定位機(jī)構(gòu)包括多個(gè)板簧。
8.一種用于將元件安裝在插件板上的元件裝配方法，此方法包括下列步驟在沿Y軸方向移動(dòng)橫梁和沿橫梁在X軸方向移動(dòng)裝配頭的同時(shí)，將裝配頭的吸嘴移到預(yù)定的元件架；在電機(jī)驅(qū)動(dòng)力作用下向下移動(dòng)空心桿，因而使吸嘴與元件接觸；通過(guò)真空泵產(chǎn)生的真空壓力，用吸嘴拾取和固持此元件；在電機(jī)驅(qū)動(dòng)力作用下使空心桿向上朝著第一和第二對(duì)壓緊件的方向移動(dòng)；用第一和第二對(duì)壓緊件夾緊和定位此元件，并移到在插件板上的預(yù)定位置。
9.按照權(quán)利要求8所述之元件裝配方法，其特征為采用在不同轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一和第二對(duì)壓緊件夾緊元件。
全文摘要
元件裝配設(shè)備，它有第一對(duì)面對(duì)面安裝并可趄空心桿移動(dòng)或移開(kāi)的夾緊件，有第二對(duì)面對(duì)面地安裝、相對(duì)于第一對(duì)夾緊件有一個(gè)預(yù)定角度并可朝空心桿移動(dòng)和移開(kāi)的夾緊件。兩對(duì)夾緊件分別由不同的致動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。另一種元件裝配設(shè)備有一個(gè)重量很輕的元件定位機(jī)構(gòu)。元件被一個(gè)從其寬度變大了的元件定位機(jī)構(gòu)伸出的元件拾取機(jī)構(gòu)拾取，并被元件定位機(jī)構(gòu)定位和固持。因此，元件的損壞得以避免，而且，元件的拾取和裝配作業(yè)均能快速地進(jìn)行。
文檔編號(hào)H05K13/04GK1140390SQ96102510
公開(kāi)日1997年1月15日 申請(qǐng)日期1996年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月21日
發(fā)明者藤岡輝彥, 大川晁右 申請(qǐng)人:三星航空產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社