CN1112842C - 表面贴装设备用的吸嘴自动替换装置 - Google Patents

Abstract

表面贴装设备用的新型吸嘴自动替换装置，包括有检测预定位移的上位置传感器的第一气缸；与第一气缸连杆连接的能上下移动的工作台；与工作台一边连接有开/关传感器和夹具传感器的第二气缸；表面有导向槽和连接件的夹具；在中心部分构成垂直吸嘴接收孔的定位件；在中心部分构成的吸嘴孔的吸嘴，其外圆周表面上形成环形连接件，当其***定位件时连接槽与夹紧槽配合。

Description

表面贴装设备用的吸嘴自动替换装置

技术领域

本发明涉及表面贴装设备用的吸嘴自动替换装置，特别涉及表面贴装设备用的新型吸嘴自动替换装置，它能简化***结构，并提高其可靠性。

背景技术

总的说来，印刷电路板(PCB)组装线中越来越多地采用表面贴装技术(SMT)。

表面贴装设备是将SMD(表面贴装器件)贴装到PCB上用的设备，是SMD组装线用的重要设备。此外，用该设备贴装以带形、条形、盘形等形式供应的各种SMD，从器件供应***输送到PCB，并将SMD贴装在PCB上。

此外，表面贴装设备一般分为高速型和通用型。高速型设备能极快地组装许多器件。因此，适用于批量生产；但是，它的贴装精度低。而通用型设备设计成能贴装各种形状的器件，其贴装速度慢，但贴装精度高，因而，它能贴装多种形状的器件。

因此，高速型设备基本上设计用于快速组装器件，通用型设备基本上设计用于较高精度地安装器件。

通用型表面贴装设备包括供给器件用的供料器，确定器件组装位置的X-Y工作台，输送PCB的输送器，和贴装器件用的贴装头。这里，根据器件的种类贴装头做成各种形状。

也就是说，贴装头分为通用型贴装头，用来贴装不同的器件，和可视型贴装头(Vision head type)，用于贴装例如四方扁平封装(QFP)不能进行机械对准的器件。

接到表面贴装设备的贴装头的吸嘴根据吸嘴的吸附稳定性和所用贴装机的性能针对要贴装的器件的形状和大小，有不同的内径和外径。

图1A至1E是日本特许公开90-067799公开的常规表面贴装设备用的吸嘴替换装置剖视图。

如图1A所示，贴装头2正好处于吸嘴接收装置3上方位置时，贴装头2向下移动到使其能夹住吸嘴1的位置。然后，当气动力使有吸嘴1的吸嘴接收装置3的替换装置向上移动时，吸嘴接收装置3的第二弹簧10被压缩，然后，加到与突起部分6配合动作的第二球8上的压力松开，从而如图1B所示，第二球8落入吸嘴接收装置3的槽9中。

如上所述，如图1C所示，当贴装头2向下压缩吸嘴接收装置3的第二弹簧10和第三弹簧11时，第二球8从被突起部分6压缩的状态再松开，然后，再落入槽9中。

然后，当贴装头2向上移动时，如图1D所示，由于突起部分5a用从第一弹簧5得到的力压缩第一球7，第一球不能从吸嘴1的外圆周面中形成的槽5C中脱出。此外，当吸嘴1向上移动时，由于吸嘴接收装置3的第二球8与吸嘴1的外圆周面接触而再向外移动，吸嘴1与吸嘴接收装置3公开。

因此，如图1E所示，由贴装头2使吸嘴1与吸嘴接收装置3分开，因而，替换吸嘴1。

此外，夹到贴装头2的吸嘴1接入吸嘴接收装置3时，按与吸嘴分离操作相反的顺序进行，由此，吸嘴1由贴装头2夹进吸嘴接收装置3。

但是，表面贴装设备用的常规吸嘴替换装置的结构复杂。也就是说，由于吸嘴和***结构复杂，***制造工艺复杂，因而使造价增大，***的可靠性降低。

发明内容

本发明的目的是提供克服了现有技术中的缺陷的常规表面贴装设备用的吸嘴自动替换装置。

本发明的另一目的是提供表面贴装设备用的新型吸嘴自动替换装置，它能简化***结构，并提高***可靠性。

为实现上述目的，按本发明第一实施例，提供一种表面贴装设备用的吸嘴自动替换装置，它包括有检测预定位移的上位置传感器的第一气缸，与第一气缸的连杆连接的可上下移动的工作台；具有开/关传感器和夹具传感器(clamp sensor)，并接到工作台的一边的第二气缸；具有导向槽和形成在其上表面上的连接件的夹具，它的一边连接到第二气缸的连杆，可滑动地覆盖工作台的上部，并随第二气缸的连杆的移动而往复移动；具有在其中心部分形成的垂直吸嘴接收孔，和在其外圆周面上形成的夹具槽(clampgroove)的定位件，定位件***夹具的导向槽中，并位于工作台的上表面上；吸嘴，在其中心部分形成有吸嘴孔，在其外圆周面中形成有环形连接部分，当吸嘴***定位件中时，连接槽与夹具槽配合；贴装头，具有在其中心部分形成的***孔，吸嘴***该孔中，和在其下部形成的环形***槽，和与贴装头环形***槽连接的吸嘴支承环。

为实现上述目的，按本发明第二实施例，提供表面贴装设备用的吸嘴自动替换装置，它包括安装在机架中的气缸；工作台底座，它的一部分与气缸连杆连接；定位销工作台，它位于工作台的底座上，有多个垂直定位销；可滑动地安装在工作台底座的导向槽中的滑动件；与滑动件连接的多个夹具，用来夹紧插在定位销上的吸嘴；夹具轴，它布置在滑动件中并穿过定位销工作台和工作台底座；安装在工作台底座一边上的夹具气缸，用于驱动气缸连杆；连接杆，它连接于气缸连杆与夹具轴之间，使气缸连杆和夹具气缸的夹具轴一起移动；和贴装头的吸嘴轴，它设置在定位销上，用来有选择地分开吸嘴。

通过以下的说明本发明的其它优点，目的和特征将变得更清楚。

附图说明

通过以下结合附图所作的详细说明将会充分理解本发明，但这些附图仅仅是为了说明本发明而举的例子，发明不限于此。

图1A至1E是常规表面贴装设备用的吸嘴替换装置的剖面图；

图2A至2D是按本发明第一实施例的表面贴装设备用的吸嘴自动替换装置的示意图；其中

图2A是其顶视图；

图2B是其正视图；

图2C是其侧视图；

图2D是定位件的水平和垂直剖视图；

图3A至3B是按本发明第一实施例的表面贴装设备的贴装头和吸嘴的示意图；其中

图3A是表面贴装设备的贴装头与吸嘴的连接状态的剖面示意图；

图3B是表面贴装设备的吸嘴的正视图；

图4A至4C是按本发明的第一实施例的表面贴装设备的吸嘴从贴装头分开的过程说明示意图；

图5A至5C是按本发明第一实施例的表面贴装设备的吸嘴连接到贴装头的工艺过程说明示意图；

图6是按本发明第二实施例的表面贴装设备用的吸嘴替换装置的结构正视图；

图7是图6的顶视图；

图8是图6的侧视图；

图9A和9B分别是按本发明第二实施例的表面贴装设备的吸嘴的正视图和侧视图；

图10A至10E是按本发明第二实施例的表面贴装设备的吸嘴自动替换装置的吸嘴从贴装头分开的工艺过程的说明剖面图；

图11A和11B分别是图10A和10D的工作说明顶视图；

图12A至12G是按本发明第二实施例的表面贴装设备的吸嘴连接到贴装头的工艺过程说明剖视图；

图13是沿图12F的X222-X222＇线的水平剖视图。

具体实施方式

图2A至2D是按本发明第一实施例的表面贴装设备用的吸嘴自动替换装置的示意图。其中图2A是其顶视图；图2B是其正视图；图2C是其侧视图；图2D是定位件的水平和垂直剖视图。此外，图3A至3B是按本发明第一实施例的表面贴装设备的贴装头和吸嘴的示意图，其中图3A是说明表面贴装设备的贴装头与吸嘴连接状态的剖视图，图3B是表面贴装设备的吸嘴的正视图。

如图所示，按本发明第一实施例的表面贴装设备有的吸嘴自动替换装置包括第一气缸101，它具有上位置传感器100，用于检测连杆102的位移；与第一气缸101的连杆102连接的可上下移动的工作台103；第二气缸106，它与工作台103的一边连接，它具有开/关传感器104和夹具传感器105；夹具110，它具有导向槽107和连接件108，通过连接件125和连杆109连到第二气缸106，并随连到第二气缸106的连杆109的移动而往复移动；定位件113，它有吸嘴接收孔111和在其外圆周面中形成的夹具槽112，用定位件113***夹具110的导向槽107。此外，在表面贴装设备的下部设置有支承件114。用上述零部件构成***的下部机构。

此外，作为***的下部机构设备有贴装头118，它有使吸嘴115***的插孔116。在贴装头118的圆周表面中形成的环形***槽117和***贴装头118的环形***槽117的吸嘴支承环119。

此外，吸嘴115包括在其中心部分形成的吸嘴孔120，在其外圆周表面中形成的环形连接件121，和吸嘴115***定位件113时与夹具槽112配合的连接槽122。

第一气缸101可以是其中安装有两个连杆102的双杆往复型气缸。上位置传感器100检测连杆102的位移。此外，与第一气缸101连接的连杆102相对于第二气缸106的连杆109的移动方向垂直移动。即，第一气缸101的连杆102垂直移动，第二气缸106的连杆109水平移动。

此外，工作台103包括工作台底座123。***定位件113的连接孔124形成在工作台底座123的上表面上。最好形成8个连接孔124。此外，夹具110可滑动地覆盖工作台底座123的上表面和两侧，并包括与第二气缸106的连杆109相连的连接部分125。工作台底座123的上表面上最好形成两个导向槽107。导向槽107一边中形成有宽度大于导向槽107的加大部分126。加大部分126的两边有预定角度的倾度。以形成连接部分108，最好每个导向槽107形成4个有固定间隔的加大部分126，当与工作台底座123连接时与孔124配合。

定位件113***工作台底座123上表面中形成的连接孔124中；当夹具110滑动时连接件108***夹具槽112中，定位件113的一部分上形成支承件127。因而，支承件127接到夹具110的上表面，使连接件108与夹具槽112配合。

定位环128接到吸嘴115的外圆周表面上，当吸嘴115***定位件113时，吸嘴115的连接槽122与定位件113的夹具槽112配合，吸嘴115顶部的两边形成锥体129，以便平滑地***吸嘴支承环119中。另外，吸嘴115中形成的连接槽122形成有倾斜部分，它与夹具110中形成的连接件108的倾斜部分配合。此外，环形连接件121有切开部分。因而，在吸嘴115的外圆周表面上形成平面部分130。

贴装头118的下部形成的环形***槽117有预定深度，使其与***孔116连通。而且，连接到环形***槽117的吸嘴支承环119有折弯部分，然后放在***孔116的内部，形成的连接件131在吸嘴115***插孔116时与吸嘴115的环形连接件121连接。

现在说明按本发明第一实施例的表面贴装设备用的吸嘴自动替换装置的运作。

首先，如图4A至4C所示，吸嘴115以表面贴装设备的贴装头118分开的过程中，有吸嘴115的贴装头118位于定位件113的状态下，如图4A所示，第一气缸101使工作台103向上移动。

随后，第二气缸106使夹具110水平移动，然后，加大部分126与定位件113相互配合，吸嘴接收孔111变成打开状态。这里，贴装头118随着开/关传感器104的检测操作而同时向下移动，吸嘴115***定位件113的吸嘴接收孔111中。上述过程中，连接到吸嘴115的定位环128位于定位件113上方，因而，夹具槽112和连接槽122定位于同一高度。

随后，第二气缸106使夹具110水平移动，夹具110的连接部分108***吸嘴115的连接槽122。以固定吸嘴115。

此后，随着夹具传感器105的检测工作贴装头118转动预定角度。此外，如图3A所示，吸嘴115***贴装头118的插孔116，环形连接件121与吸嘴支承环119的连接件131配合。上述状态下，当贴装头118转动时，如图4B所示，吸嘴支承环119扩张(Widened)，连接件131以环形连接件121中脱出，并位于吸嘴115的外圆周表面中。该状态下，贴装头118向上移动，吸嘴115与贴装头118分开。

吸嘴115被完全分开时，贴装头118打开真空阀(未画出)，使其中形成真空，然后，检测真空度以判断吸嘴115是否分开。

反之，现在将说明吸嘴115连接到贴装头118的过程。如图5A至5C所示，贴装头118位于有吸嘴115的定位件113的上方的状态下，贴装头118向下移动。然后，***到吸嘴115。这里，用在吸嘴115顶部形成的锥体129很容易使吸嘴支承环119扩张，吸嘴115的环形连接件121连接到吸嘴支承环119的连接件131。

随后，当第二气缸106使夹具110水平移动时，移动夹具110使连接件108从连接槽122脱出，变成打开状态。吸嘴115简单地***定位件113的吸嘴接收孔111中。此后，如图5C所示，贴装头118向上移动，然后，吸嘴115从定位件113脱出。随后，第二气缸106使夹具110水平移动，夹具传感器105运作。此后，第一气缸101使工作台103向下移动，从而完成该过程。

而且，吸嘴115夹紧贴装头118后，贴装头打开真空阀(没画出)，形成真空状态，测试其空度以判断吸嘴115是否夹紧贴装头。

随后，参见图6至图11B说明按本发明第二实施例的表面贴装设备用的吸嘴自动替换装置。

首先，气缸201接到机架200。有多个定位销204的定位销工作台205安装到工作台底座203上，工作台底座203与气缸201的气缸连杆202连接。可水平移动的滑动件207安装在定位销工作台205与工作台底座203之间形成的导向槽206中，如图8所示。夹具209与滑动件207连接，夹持插到定位销204上的吸嘴208。

这里，夹紧轴210穿过定位销工作台205和工作台底座203。此外，为驱动气缸连杆211a，使夹具气缸211连接到工作台底座203的一部分，连杆212位于夹具气缸211的气缸连杆211a与夹具轴210之间，使气缸连杆211a和夹具轴210同时移动。

此外，贴装头(未画出)的吸嘴轴213位于定位销工作台205的定位销204的上方，使吸嘴208分开。

这里，位置检测传感器214连接到气缸201的外表面，以检测气缸201运作时工作台底座203的位置。

此外，检测夹具接通和断开的传感器215和216连接到夹具气缸211的一部分上，以检测夹具气缸211的接通/断开状态，并将控制信号发送到控制器(未画出)。以控制夹具209与吸嘴208脱开或保持夹持状态。

为防止夹具轴210从滑动件207的通孔207a中脱出，在夹具轴210的两端设置E形环217。并在夹具轴210的两端设置夹紧弹簧218，给夹具轴210提供弹力。

此外，如图13所示，吸嘴轴213的一部分中设置有弹性部件221的支承环222，使支承弹簧222沿吸嘴208的倾斜部分弹性移动，并接到连接件220，使吸嘴轴213夹紧吸嘴，以夹紧吸嘴208。

附图中，224表示平面部分，223是真空孔，225是吸板。

现在参见附图10A至图13说明按本发明第二实施例的表面贴装设备用的吸嘴自动替换装置。

首先，在吸嘴208插到定位销工作台205的定位销204的状态下，当吸嘴208准备从定位销204分开而向贴装头(未画出)移动时，如图10A和图10B所示。吸嘴轴213朝吸嘴208的部分向下移动。

连接到机架200的气缸201运作时，气缸连杆202向上移动。如图10C所示，吸嘴***吸嘴轴213的真空孔223。

这里，由于位置检测传感器214位于气缸201的外表面，以检测工作台底座203的向上移动，并由此检测工作台底座203的向上移动。此外，位置检测传感器214将控制信号输出给控制器(未画出)，使工作台底座203在预定高度停止。

此外，由于吸嘴208的夹紧支承弹簧222位于吸嘴轴213内，吸嘴轴213的支承弹簧(未画出)的弹性部件221与吸嘴208的斜面219接触，随吸嘴轴213向下移动面朝外移动，而定位销工作台205向上移动。吸嘴轴213向下移动后，定位销工作台205向上移动。弹性部件221再回到原始位置，并连接到吸嘴208的连接件220的下部，使吸嘴轴213与吸嘴208之间夹紧。

即，由于吸嘴208的下部构成平面部分224，在吸嘴208的支承弹簧222(图13所示)中形成的弹性部件221回到原来的形状，因而，使吸嘴轴213与吸嘴208夹紧。

此外，当吸嘴轴213与吸嘴208相互连接时，夹具气缸211随控制器(未画出)的控制而运作。

因而，如图10D所示，当夹具气缸211的气缸连杆211a向右移动时，连接杆212使夹具轴210与气缸连杆211a连接，滑动件207接到夹具轴210，连接到滑动件207的夹具209如图示的向右移动。

这里，由于E形环217接到夹具轴210的两端。可防止夹具轴210从滑动件207的通孔207a中脱出，也能给夹具轴210加弹力。

此外，夹到贴装头的吸嘴轴213上的吸嘴208与定位销工作台分开时，如图12A所示，有吸嘴208的贴装头位于定位销工作台205的定位销204上方，同时位于机架200中的气缸201运作。

此后，气缸201的气缸连杆202向上移动，连接到气缸201外表面的位置检测传感器214检测工作台底座203的向上移动。并给控制器(未画出)输出控制信号，使气缸201的运作停止。

当控制器使夹具气缸211运作时，夹具气缸211的气缸连杆211a按图12C中箭头所指向右移动。因而，获得了接收吸嘴208的空间。

即，夹具气缸211的气缸连杆211a移动时，夹具轴210用连接杆212与气缸连杆211a连接，与夹具轴210连接的滑动件207，和与夹具210连接的夹具209移动，因此，夹具209不覆盖吸嘴208的贴装表面。

因此，贴装头的有吸嘴208的吸嘴轴213向下移动，定位销工作台205的定位销204***吸嘴208的真空孔223中。

此后，当夹具接通传感器215接通，然后夹具气缸211运作时，气缸连杆211a和夹具轴210时移动使夹具209向左移动，如图12E所示。

在吸嘴208插到定位销工作台205的状态下，夹具209再回到原始位置，并夹住吸嘴208的吸板225的上表面，如图12E所示，吸嘴轴213转动预定角度。

吸嘴轴213的吸嘴208的支承弹簧222的弹性部件221受到弹力，并向外移动。因而，弹性部件221从吸嘴208的平面部分224脱出。

即，吸嘴轴213向上移动时，由于吸嘴208的支承弹簧222的弹性部件221不与吸嘴208的连接件连接，它可以使吸嘴208从吸嘴轴213分开。

此外，由于吸嘴轴213为脱开连接件202而转动的角“α”与从吸嘴208的平面部分224的外表面所测的深度“d”成正比，因此，可以用调节该深度来控制吸嘴轴213的转动角度。因此，由于克服吸嘴208的外表面中的支承弹簧222的弹性部件221的弹力而产生的维持力与夹具209的吸嘴208的夹紧力相比小到可忽略不计，因而当吸嘴轴213向上移动时，气缸201使定位销工作台205向下移动，吸嘴208仍然插到定位销工作台205的定位销204中。

因而，用上述结构和运作，与为检测工作台底座203的向上移动而设置的位置检测传感器214配合能更快地替换吸嘴，并设置了夹具开/关传感器215和216，给控制器输出控制信号，使夹具209对吸嘴208保持夹持或脱开状态。

如上所述，按本发明的表面贴装设备用的吸嘴自动替换装置主要涉及与定位销工作台205和夹具209配合运作而精确夹持吸嘴208，定位销工作台205和夹具209由气缸201和夹具气缸211驱动与弹簧的弹力配合运作夹持吸嘴。因而，与表面贴装设备用的常规吸嘴替换装置相比，能提高***的可靠性。

此外，与常规设备相比，吸嘴替换***的结构更简单。可延长***使用寿命，提高生产率。

而且，由于本发明的制造方法更简单，能提高***可靠性，因而降低生产成本。

尽管为了说明本发明而公开了优选实施例，本发明的技术人员会发现，本发明还会有各种改型、添加和替换，但这些改型、添加和替换均不脱离本发明的实质和要求保护的范围。

Claims (2)

1、一种表面贴装设备用的吸嘴自动替换装置，包含：

第一气缸，具有检测预定移动的上位置传感器；

与第一气缸的连杆连接的可上下移动的工作台；

第二气缸，具有一个开/关传感器和一个夹具传感器，并与工作台一边连接；

夹具，它具有在其上表面上形成的导向槽和连接件，它的一边接到第二气缸的连杆，可滑动地覆盖工作台的上部，并随第二气缸连杆的移动而往复移动；

定位件，在其中心部分形成有垂直吸嘴接收孔，在其外圆周表面中形成有夹具槽，定位件***夹具的导向槽中并位于工作台的上表面；

吸嘴，其具有形成在其中心部分的吸嘴孔、形成在其外圆周表面中的环形连接件、以及吸嘴***定位件时与夹具槽配合的连接槽；

贴装头，在其中心部分形成有***孔，吸嘴***其中的插孔中，在其下部形成环形***槽；和

吸嘴支承环，它连接到贴装头的环形***槽。

2、按权利要求1的装置，还包括位于定位件上方并连接到吸嘴的外圆周表面上的定位环，从而当吸嘴插到定位件时使吸嘴的连接槽与定位件的夹具槽配合。

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