CN102807094B - 一种微型元件自动取放机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微型元件自动取放机。它解决了现有技术用人工拿取、投放造成电子元件受杂质污染，甚至发生变形、注塑物破损裂纹等损坏问题。本微型元件自动取放机包括具有承载平台的基座，基座上呈相互垂直定位设置有横向进给机构与纵向输送机构，且纵向输送机构呈交叉性凌空设置于横向进给机构的上方，横向进给机构上沿横向滑动连接料盘，纵向输送机构上沿纵向滑动连接真空取放机构，真空取放机构悬空设置于料盘的上方，真空取放机构还连接有固设于基座上的真空发生装置，基座上还固设用于控制各个机构或装置进行配合动作的控制装置。本发明扩展了取放区域，丰富了取放路径，同时确保电子元件的完好性，提高生产效率，提升操作精准度。

Description

一种微型元件自动取放机

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，涉及一种取放输送结构，特别是一种微型元件自动取放机。

背景技术

随着我国社会经济与科技的快速发展，电子产品方面的技术也越来越科技化、先进化，人们更倾向于多重功能、性能集中且携带便捷的需求方向。由此电子产品的形体发展趋势是越来越小，越来越精密化和集成化。故其内部各个重要的电子元件也是向着薄、小、轻的方向发展。

以手机内存卡的连接器为例，内存卡和SIM卡合成的DUAL SOCKET系列连接器厚度为2.7mm，长宽都不超过20mm；单独内存卡连接器MICRO系列的厚度为1.68mm，而最新的连接器厚度仅为1.25mm。而作为其构成元件的金属壳厚度为0.1mm，焊接的端子厚度为0.08mm。

上述轻薄化的电子微型元件虽然在使用中备受人们的喜爱和关注，但在其单体元件或半成品的生产制造或者安设组装中却存在许多操作困难与问题。现有技术中，在其生产的过程中全部依靠手工作业，因其体积小、质量轻，操作流程中的拿取、投放动作极为困难，由此增加了加工制造难度系数，增大了人工需求量，同时大大降低了生产效率；又因人手具有一定的体温，又易产生汗液与油脂成分，故在该操作方式中手体与精密的电子元件直接接触，进而很容易对电子元件的金属壳体或端头触点等造成杂质污染，甚至使其发生变形、注塑物破损裂纹等严重损坏，导致产品品质不良，合格率低下，资源浪费，经济损失严重。

故针对现有问题，急需研究发明出一种专门针对电子微型元件的全自动化的机械生产输送设备。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种通过全自动机械化实现对微型元件的横向及纵向输送，并运用真空吸取、投放方式而完全避免了微型元件被污染损坏等问题，同时程序化的精准控制提高取放的精确度与生产效率的微型元件自动取放机。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种微型元件自动取放机，包括具有承载平台的基座，其特征在于，所述基座上呈相互垂直定位设置有横向进给机构与纵向输送机构，且所述纵向输送机构呈交叉性凌空设置于上述横向进给机构的上方，所述横向进给机构上沿横向滑动连接料盘，所述料盘上具有呈方阵排列的若干单元格，所述纵向输送机构上沿纵向滑动连接真空取放机构，所述真空取放机构悬空设置于上述料盘的上方，所述真空取放机构还连接有固设于基座上的真空发生装置，所述基座上还固设用于控制上述横向进给机构、纵向输送机构、真空发生装置和真空取放机构进行配合动作的控制装置。

本微型元件自动取放机中基座呈矩形板状，且基座的底面四角处设置支脚。各个机构、装置及部件均集成设置在基座上，由此整机设备可自由移动调换工作场地，增强其应用的广泛性与灵活度。横向进给机构与纵向输送机构均水平设置，且纵向输送机构交叉设置在横向进给机构的中段位置上并高于横向进给机构，使得分别连接两者的料盘与真空取放机构之间存在适当的间隙距离。料盘上的单元格用于一一载放微型元件，故单元格的大小可根据其载放微型元件的规格适当设置。

本微型元件自动取放机由其适用对于电子类微型元件的成品或半成品的抓取、输送、投放操作程序。在运作时，首先将满载微型元件的料盘装配于横向进给机构上，初步通过横向进给机构驱动料盘的横向位置调整，使料盘的起端位于纵向输送机构的下方，而后纵向输送机构驱动其上的真空取放机构沿纵向移动依次往返取放料盘起端处的每排微型元件，当料盘起端处载放的微型元件均被取走清空，而后横向进给机构再次驱动料盘进一步移动横向进给量，由此使真空取放机构逐步取走直至清空整个料盘中所盛放的微型元件，实现微型元件的取放输送操作。由此相互垂直的双向联动可以实现料盘的盘面上任意位置的抓取，扩展了取放区域，丰富了取放路径，增添了设备的灵活度。同时在整个操作过程中，具体即为横向进给机构的横向移动定位，纵向输送机构的纵向移动定位，真空取放机构的吸取或释放，及上述各个机构的相互步骤配合动作，均由控制装置的一体程序系统操控调节，进而提升了动作准确性、定位精度、配合的协调性及连续性。

在上述的微型元件自动取放机中，所述真空取放机构包括用于连接上述纵向输送机构的固定架，所述固定架上固设气缸，所述气缸向下竖直设置伸缩轴，且该伸缩轴的底端固连具有内腔的真空连接件，所述真空连接件的底部相连通安设一排真空吸嘴。真空吸嘴采用硅胶材料制成，且一排设置四个真空吸嘴，该四个真空吸嘴之间的间隔距离使其能够一一对正料盘内的一排四个单元格。本实施例中采用PPT系列型号的气缸，且控制装置通过电路连接控制气缸的运作，即实现控制伸缩轴的向下伸出或者向上回缩，进而带动固定于伸缩轴底端的真空连接件同步上下位移。

在上述的微型元件自动取放机中，所述真空吸嘴的顶部为连接端，所述真空连接件的底部对应开设有连接孔，所述连接端与连接孔通过螺纹配合固连装设。

在上述的微型元件自动取放机中，所述真空发生装置通过气管与上述真空取放机构的真空连接件连通，所述控制装置通过电路与真空发生装置形成控制连接。在本实施例中，真空发生装置为ZQ系列型号，且其属于现有成熟技术结构，故在此不作详细说明描述。该真空发生装置可通过螺栓等紧固件自由定位于基座上的空余空间。真空发生装置由气管密封连接真空连接件的内腔，由此通过真空发生装置作用使真空连接件的内腔中达到真空状态。

在上述的微型元件自动取放机中，所述横向进给机构包括支架一，所述支架一上固设有横向伺服电机，所述横向伺服电机驱动连接呈横向伸展的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的上方定位安设横向滑轨，所述滚珠丝杠上螺纹套设滑移螺母，且滑移螺母的顶端伸出上述横向滑轨并两者形成滑动连接，所述料盘的底面与上述滑移螺母的顶面固连装配。支架一为位于两端处的分部架体，其一架体支撑横向伺服电机，另一架体支撑滚珠丝杠的尾端。横向滑轨的两端对应定位于支架一的两个架体上，且横向滑轨为沿横向伸展的条状体，条状体的中部具有沿横向延伸的轨道缝隙，滑移螺母的顶端由该轨道缝隙伸出并沿其滑动。横向伺服电机驱动滚珠丝杆正转或者反转，滑移螺母通过螺纹套设在滚珠丝杆上，并因滑移螺母与横向滑轨之间滑动卡接，故其在滚珠丝杆的自转驱动下沿横向滑轨左向平移或者右向平移，进而固连其上的料盘同步平移滑动。

在上述的微型元件自动取放机中，所述横向伺服电机具有驱动轴，所述驱动轴与滚珠丝杠之间通过联轴器连接。滚珠丝杠的两端均设有轴承，且该轴承在实现转动连接的同时达到支撑作用使滚珠丝杠承托于支架一上。

在上述的微型元件自动取放机中，所述纵向输送机构包括支架二，所述支架二上承托有主转轮、辅转轮及张紧套设在两者外周的传动带，其中主转轮由一纵向伺服电机驱动连接，所述传动带的一侧方定位安设纵向滑轨。支架二为位于两端处的分部架体，其一架体承托主转轮及纵向伺服电机，另一架体承托辅转轮。纵向滑轨的两端对应定位于支架二的两个架体上。纵向伺服电机能够驱动主转轮绕轴线旋转，进而在传动带的连接下，带动辅转轮跟随主转轮同步自转。同时由主转轮、辅转轮及传动带组成的传输结构能提供较长的行程距离，由此增加所需的输送长度。

在上述的微型元件自动取放机中，所述纵向伺服电机具有驱动轴，所述主转轮具有转动轴，所述驱动轴与转动轴之间通过联轴器连接。主转轮、辅转轮均具有转动轴，主转轮和辅转轮的转动轴的端部均套设用于转动连接的轴承，主转轮连接的轴承、辅转轮连接的轴承一一对应定位于支架二的两个分部架体上，由此两个轴承还起到对主转轮、辅转轮的支撑作用，利于主转轮、辅转轮的稳固承托状态。

在上述的微型元件自动取放机中，所述真空取放机构的固定架与传动带的一侧边沿固连，且固定架可平贴上述纵向滑轨，并形成沿纵向滑轨移位的滑动连接。纵向滑轨为沿纵向伸展的条状体，且纵向滑轨的宽度方向呈立设；固定架的一侧壁为平滑部，该平滑部呈竖向贴靠在纵向滑轨上。

在上述的微型元件自动取放机中，所述控制装置包括伺服驱动器、电源、继电器、电磁阀、信号线及用于显示控制操作界面的触摸屏，且所述控制装置还具有存储PLC控制程序的控制软件。控制装置通过电路一一连接控制横向进给机构、纵向输送机构、真空发生装置和真空取放机构中的气缸运行动作，且均可通过触摸屏进行显示和控制操作，同时按照PLC控制程序中的编写设定完成各个机构或装置的相互配合的动作步骤，由此提高整体操作流程的精准性。

与现有技术相比，本微型元件自动取放机具有以下优异特性：

1、其通过横向进给机构与纵向输送机构的相互动作配合，形成垂直的双向联动进而实现任意形状盘面上的位置抓取，扩展了取放区域，丰富了取放路径，增添了设备的灵活度。

2、其通过真空原理并使用硅胶材质的真空吸嘴对微型元件进行吸取，由此代替了人工手取操作，从而完全避免了微型元件被污染或损坏变形。

3、其通过具有PLC控制程序的控制装置进行全自动编程控制，由此显著提高了生产效率，同时提升操作精准度，优化了生产线的整体品质。

附图说明

图1是本微型元件自动取放机的立体结构示意图。

图中，1、基座；2、料盘；3、支架一；4、横向伺服电机；5、滚珠丝杠；6、横向滑轨；7、支架二；8、纵向伺服电机；9、主转轮；10、辅转轮；11、传动带；12、纵向滑轨；13、联轴器；14、固定架；15、气缸；16、真空连接件；17、真空吸嘴；18、真空发生装置；19、控制装置；19a、触摸屏。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本微型元件自动取放机包括基座1，基座1上设置有横向进给机构与纵向输送机构，横向进给机构上沿横向滑动连接料盘2，纵向输送机构上沿纵向滑动连接真空取放机构，且真空取放机构能悬空设置于料盘2的上方，基座1上还固设连接真空取放机构的真空发生装置18，以及用于控制上述横向进给机构、纵向输送机构、真空发生装置18和真空取放机构进行配合动作的控制装置19。

基座1呈矩形板状并具有承载平台，且基座1的底面四角处设置支脚。各个机构、装置及部件均集成设置在基座1上，由此整机设备可自由移动调换工作场地，增强其应用的广泛性与灵活度。横向进给机构与纵向输送机构均水平设置，并两者呈相互垂直定位设置，其中纵向输送机构交叉设置在横向进给机构的中段位置上并高于横向进给机构，由此两者之间具有适当的竖向空间距离。

横向进给机构包括支架一3，支架一3为位于两端处的分部架体，其一架体上固设支撑横向伺服电机4，横向伺服电机4具有驱动轴，驱动轴上固连联轴器13，联轴器13上插设一呈横向伸展的滚珠丝杠5，滚珠丝杠5的两端均套设轴承，且该端两个轴承一一固设于支架一3的架体上，滚珠丝杠5的两端轴承在实现转动连接的同时达到支撑作用使滚珠丝杠5承托于支架一3上。滚珠丝杠5上通过螺纹连接套设滑移螺母，且滚珠丝杠5的上方定位安设横向滑轨6，横向滑轨6的两端对应定位于支架一3的两个架体上，且横向滑轨6为沿横向伸展的条状体，条状体的中部具有沿横向延伸的轨道缝隙，滑移螺母的顶端向上延伸并穿过轨道缝隙形成滑动卡接。

在本实施例中，料盘2采用200x300mm的标准规格，料盘2上具有呈方阵排列的若干单元格，该单元格用于一一载放微型元件，故单元格的大小可根据其载放微型元件的规格适当设置。料盘2的底面具有连接部，通过连接部与滑移螺母的顶面固连装配将料盘2定位安设，由此当滑移螺母沿横向滑轨6滑移动作，同步带动其上的料盘2移动位置。

纵向输送机构包括支架二7，支架二7为位于两端处的分部架体，其一架体上承托主转轮9及纵向伺服电机8，另一架体上承托辅转轮10，主转轮9与辅转轮10的外周呈张紧状态套设传动带11。纵向伺服电机8具有驱动轴，主转轮9具有转动轴，驱动轴与转动轴之间通过联轴器13连接，主转轮9的转动轴上套设轴承，该轴承与纵向伺服电机8一同固设在支架二7的一架体上，实现稳固承托作用；辅转轮10也具有转动轴，辅转轮10的转动轴的端部同样套设用于转动连接的轴承，且该轴承对应定位于支架二7的另一架体上，实现稳固承托作用。由主转轮9、辅转轮10及传动带11组成的传输结构能提供较长的行程距离，由此增加所需的输送长度。传动带11的一侧方定位安设纵向滑轨12，纵向滑轨12的两端对应定位于支架二7的两个架体上，且纵向滑轨12为沿纵向伸展的条状体，其宽度方向呈立设。

真空取放机构包括固定架14，固定架14上固设气缸15，在本实施例中采用PPT系列型号的气缸15。气缸向下竖直设置伸缩轴，且该伸缩轴的底端固连具有内腔的真空连接件16，真空连接件16的底部连通其内腔开设有呈一字排列的四个连接孔，该四个连接孔内通过螺纹配合装设四个真空吸嘴17，其中真空吸嘴17的顶部为连接端，该连接端通过螺纹旋接固连于连接孔内。真空吸嘴17采用硅胶材料制成，且真空吸嘴17具有连通真空连接件16内腔的通口，呈一排设置的四个真空吸嘴17之间的间隔距离使其能够一一对正料盘2内的一排四个单元格。固定架14与传动带11的一侧边沿固连，且固定架14的一侧壁为平滑部，该平滑部呈竖向贴靠在纵向滑轨12上并可沿其平滑移动。

真空发生装置18通过密封性的气管与真空连接件16的内腔相连通，故真空发生装置18进行抽气作用能够使真空连接件16的内腔中达到真空状态，进而使相连通的各个真空吸嘴17均能够产生真空吸附力。在本实施例中，真空发生装置18为ZQ系列型号，且其属于现有成熟技术结构，故在此不作详细说明描述。该真空发生装置18可通过螺栓等紧固件自由定位于基座1上的空余空间。

控制装置19包括伺服驱动器、电源、继电器、电磁阀、信号线及用于显示控制操作界面的触摸屏19a，且控制装置19还具有存储PLC控制程序的控制软件。控制装置19通过电路一一连接控制横向进给机构、纵向输送机构、真空发生装置18和真空取放机构中的气缸15运行动作，且均可通过触摸屏19a进行显示和控制操作，同时按照PLC控制程序中的编写设定完成各个机构或装置的相互配合的动作步骤，由此提高整体操作流程的精准性。

本微型元件自动取放机由其适用对于电子类微型元件的成品或半成品的抓取、输送、投放操作程序。

在运作时，首先将满载微型元件的料盘2装配于横向进给机构上，通过控制装置19的程序控制初步使横向伺服电机4驱动滚珠丝杆正转或者反转，进而在滑移螺母的带动下其上料盘2同步沿横向滑轨6左向滑移或者右向滑移，达到料盘2的起端位于真空取放机构的正下方，此时料盘2与真空吸嘴17之间存在适当的间隙距离。而后通过控制装置19的程序控制使纵向伺服电机8驱动主转轮9旋转，在传动带11的连接下带动辅转轮10跟随旋转，同时固连传动带11上的真空取放机构沿纵向滑动调整位置。当真空取放机构位于第一排单元格正上方时停止，由控制装置19的程序控制气缸15驱动伸缩轴下降至真空连接件16上的真空吸嘴17一一贴近对应单元格的位置，并处于刚刚接触到其上的微型元件，控制装置19启动真空发生装置18进行真空抽气作用，由此对应单元格内的微型元件被真空吸附力吸取至真空吸嘴17上，控制装置19控制气缸15抬升伸缩轴使抓取的微型元件脱离单元格，并驱动纵向伺服电机8运转传动带11带动真空取放机构滑移至指定的投放位置，控制装置19控制气缸15再次下降伸缩轴进而准备释放微型元件，而后控制装置19关闭真空发生装置18，进而真空吸附力消失，故吸取在真空吸嘴17上的微型元件均自由落下。控制装置19逐次控制驱动真空取放机构沿纵向往返取放料盘2起端处的每排微型元件，当料盘2起端处载放的微型元件均被取走清空，而后控制装置19再次控制横向进给机构驱动料盘2进一步移动横向进给量，由此重复上述操作程序，致使真空取放机构逐步取走直至清空整个料盘2中所盛放的微型元件，实现微型元件的取放输送工作。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了基座1；料盘2；支架一3；横向伺服电机4；滚珠丝杠5；横向滑轨6；支架二7；纵向伺服电机8；主转轮9；辅转轮10；传动带11；纵向滑轨12；联轴器13；固定架14；气缸15；真空连接件16；真空吸嘴17；真空发生装置18；控制装置19；触摸屏19a等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种微型元件自动取放机，包括具有承载平台的基座，其特征在于，所述基座上呈相互垂直定位设置有横向进给机构与纵向输送机构，且所述纵向输送机构呈交叉性凌空设置于上述横向进给机构的上方，所述横向进给机构上沿横向滑动连接料盘，所述料盘上具有呈方阵排列的若干单元格，所述纵向输送机构上沿纵向滑动连接真空取放机构，所述真空取放机构悬空设置于上述料盘的上方，所述真空取放机构还连接有固设于基座上的真空发生装置，所述基座上还固设用于控制上述横向进给机构、纵向输送机构、真空发生装置和真空取放机构进行配合动作的控制装置，所述横向进给机构包括支架一，所述支架一上固设有横向伺服电机，所述横向伺服电机驱动连接呈横向伸展的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的上方定位安设横向滑轨，所述滚珠丝杠上螺纹套设滑移螺母，且滑移螺母的顶端伸出上述横向滑轨并两者形成滑动连接，所述料盘的底面与上述滑移螺母的顶面固连装配，所述纵向输送机构包括支架二，所述支架二上承托有主转轮、辅转轮及张紧套设在两者外周的传动带，其中主转轮由一纵向伺服电机驱动连接，所述传动带的一侧方定位安设纵向滑轨，所述真空取放机构的固定架与传动带的一侧边沿固连，且固定架可平贴上述纵向滑轨，并形成沿纵向滑轨移位的滑动连接。

2.根据权利要求1所述的微型元件自动取放机，其特征在于，所述真空取放机构包括用于连接上述纵向输送机构的固定架，所述固定架上固设气缸，所述气缸向下竖直设置伸缩轴，且该伸缩轴的底端固连具有内腔的真空连接件，所述真空连接件的底部相连通安设一排真空吸嘴。

3.根据权利要求2所述的微型元件自动取放机，其特征在于，所述真空吸嘴的顶部为连接端，所述真空连接件的底部对应开设有连接孔，所述连接端与连接孔通过螺纹配合固连装设。

4.根据权利要求2所述的微型元件自动取放机，其特征在于，所述真空发生装置通过气管与上述真空取放机构的真空连接件连通，所述控制装置通过电路与真空发生装置形成控制连接。

5.根据权利要求1所述的微型元件自动取放机，其特征在于，所述横向伺服电机具有驱动轴，所述驱动轴与滚珠丝杠之间通过联轴器连接。

6.根据权利要求1所述的微型元件自动取放机，其特征在于，所述纵向伺服电机具有驱动轴，所述主转轮具有转动轴，所述驱动轴与转动轴之间通过联轴器连接。

7.根据权利要求1所述的微型元件自动取放机，其特征在于，所述控制装置包括伺服驱动器、电源、继电器、电磁阀、信号线及用于显示控制操作界面的触摸屏，且所述控制装置还具有存储PLC控制程序的控制软件。