CN101037054A - 全自动ic托盘打标系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动IC托盘打标系统，包括托盘输送装置，顺序设置于托盘输送装置上的一级扫描检测装置和激光打标装置，还包括托盘分离装置，所述托盘分离装置包括料仓，托盘上下推送机构和水平托盘机构；设置的托盘分离装置可以自动分离托盘，托盘夹紧输送机构可以在两条轨道上输送托盘，从而提高了效率。

Description

全自动IC托盘打标系统

技术领域

本发明属于一种IC打标系统，具体的讲，属于一种具有分盘、夹紧、输送、检测、打标功能的全自动IC托盘打标系统。

背景技术

打标系统广泛应用于IC行业的集成电路板的表面打标。根据使用要求的不同，IC行业使用的集成电路板有料条(组合芯片)或芯片(块粒状芯片)(以下也称为物料、元件)两种形式。料条是由若干芯片组合而成的板料，对料条上的每一芯片打标时，是直接通过输送料条实现自动打标的。芯片是尺寸较小的块粒状料，必须放在轨道托盘中，通过对轨道托盘的输送实现芯片自动打标的。

目前使用的托盘IC打标系统，大多是半自动的，是由人工将装满需要打标的芯片托盘放入打标装置下面的传送带上，按动按钮，托盘随传送带逐一向前间歇移动，打标装置的打标头沿垂直于托盘前进方向往复移动对盘中芯片进行打标。一盘芯片打标完成后，由人工取出再放入一盘进行打标。这种打标系统的问题在于：一是效率低；二是打标前没有对盘中芯片的形貌状态进行检测，易将不合格品也打标；三是打标后的质量没有检测，易将打标不合格的产品带入下一道工序。

发明内容

本发明的一个目的，在于解决现有技术中的不足之处，提供一种全自动IC托盘打标系统，以提高生产效率，降低生产成本。

为实现上述目的，本发明的全自动IC托盘打标系统，包括托盘输送装置，顺序设置于托盘输送装置上的一级扫描检测装置和激光打标装置，按照本发明，还包括托盘分离装置，所述托盘分离装置包括

料仓，定义了一个盛放托盘的空间，该空间内可盛放多个托盘；

托盘上下推送机构，该托盘上下推送机构具有一个上托板和一个与上托板固连的推放驱动单元，所述上托板设置于料仓下方，所述推放驱动单元驱动上托板到第一工位、第二工位和第三工位；以及水平托盘机构，其具有多个伸缩机构，所述每个伸缩机构具有一个托块和一个伸缩驱动单元，所述托块设置于高于所述第二工位一个托盘高度至两个托盘高度之间的平面位置上，由伸缩驱动单元驱动沿水平方向进入、离开所述料仓定义的盛方托盘的空间。

进一步的，所述托盘输送装置包括并行设置的第一导轨和第二导轨，安装于至少第一导轨或第二导轨内侧的驱动机构，和与所述驱动机构相耦合的托盘固定机构，所述托盘固定机构可运动至与托盘相配合的第一位置和与托盘相分离的第二位置。

进一步的，所述托盘固定机构是托盘夹紧推送机构，所述托盘夹紧推送机构包括连接体，于连接体底部相配合的齿形带装夹板，固连于连接体传送方向的两端的第一安装板、第二安装板，壳体部分分别固连于第一安装板和第二安装板的第一旋转气缸和第二旋转气缸，以及分别固连于第一旋转气缸、第二旋转气缸的转动部分的第一夹头和第二夹头，其中，第一夹头和第二夹头可由第一转子和第二转子驱动，旋转至不高于本体部分上表面的水平位置，和高于本体部分上表面的竖直位置。

进一步的，在一级扫描检测装置和激光打标装置间还包括二级扫描检测装置，所述二级扫描检测装置包括二级扫描检测单元和位置补偿系统，所述二级扫描检测单元的输出端连接所述位置补偿系统。

进一步的，在激光打标装置后端还包括三级扫描检测装置。

进一步的，在所述三级扫描检测装置后端还包括分类抓放装置，所述分类抓放装置包括成品托盘，还包括横向驱动伺服电机、横向传动装置、纵向驱动伺服电机、纵向传动装置、吸嘴、支撑架、纵向传动装置安装板，横向传动装置通过设在两端的支撑架支撑起来，横向驱动伺服电机位于横向传动装置的一端，并与横向传动装置耦合连接，纵向传动装置通过纵向传动装置安装板与横向传动装置固连，纵向驱动伺服电机与纵向传动装置耦合连接，吸嘴与纵向传动装置固连，吸嘴的一端通过气管与供气源相连。

本发明的有益效果在于，首先，设置的托盘分离装置可以自动分离托盘，托盘夹紧输送机构可以在两条轨道上输送托盘，从而提高了效率；其次，在激光打标装置前端设置了二级扫描检测装置，对托盘中芯片的位置进行检测，并对位置偏差做出补偿，从而进一步降低了废品率；最后，在激光打标装置后端设置了三级检测机构，以及分类抓放装置和次品收集正品补充装置，保证了打标后的托盘内均为合格产品，从而方便了后面的工序。

附图说明

图1为本发明所述的全自动IC托盘打标系统的立体结构图。

图2为依据本发明的一种实施例的托盘分离装置的结构示意图。

图3为图2中的托盘上下推送机构的结构分解图。

图4为图2中所表示的伸缩单元的结构图。

图5A为本依照本发明一种实施例的第一工况图。

图5B为本依照本发明一种实施例的第二工况图。

图5C为本依照本发明一种实施例的第三工况图。

图5D为本依照本发明一种实施例的第四工况图。

图6为依照本发明的一种实施例的托盘输送装置的结构图。

图7为依照本发明的一种实施例的托盘输送机构单侧导轨的结构图。

图7A为图7的局部放大图。

图8为依照本发明的一种实施例的托盘夹紧机构的结构图。

图9为图8中的托盘夹紧机构的分解图。

图10为按照图9的托盘夹紧机构中连接体的侧视图。

图11为位置补偿系统的电路原理图。

图12为依照本发明的一种实施例的次品收集和成品补充装置的结构图。

图13为图12中的次品及成品运送装置的结构图。

图14为图12中的分类抓放装置的结构图。

图15为分类抓放装置抓放次品，并补充成品的步骤的示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种全自动IC托盘打标系统，用以方便地对半导体器件进行打标操作并降低废品率，下面结合附图，对本发明的特征作详细说明：

图1为本发明的全自动IC托盘打标系统的结构图，参照图1可见，在机架上固定有托盘分离机构100，托盘输送装置200，托盘夹紧机构300(图中未示出)，顺序设置于托盘输送装置200上的一级扫描检测装置400和激光打标装置500。

其中，参照图2，托盘分离装置100包括料仓101，托盘上下推送机构102，以及水平托盘机构103，其中，料仓101由四根角钢111组成，角钢111可以等高，四个内角相对，限制出了一个直六面体的空间112，该直六面体空间112用以容纳并定位托盘T，四个内角最好是与托盘T的四角相对应形状，如直角。四根角钢111可以如图2所示的那样，固连于前后托盘输送导轨上。四根角钢111的上端部的至少一边的厚度方向可以具有锥度，以便于托盘T向下进入直六面体空间112，此外，在下端部位于输送装置运行方向的边再厚度上也可以具有锥度，以便于托盘向上进入直六面体空间112。

托盘上下推送机构102的一种具体实施方式的详细结构可以参见图3。由图3可见，托盘上下推送机构102包括上托板121，底座122，第一气缸123、第二气缸124和升降导向机构125。其中，底座122固连于输送装置的固定部分上或托盘激光打标系统的机架上。如图3所示，第一气缸124的气缸杆的端部可以首先固连于一个下过渡板126，再通过将下过渡板126固连于底座122而实现第一气缸气杠杆与底座的固连，当然，也可以直接固连于底座122上；与第一气缸124的配置相似，第二气缸123的气缸杆的端部，可以如图3所示，首先固连于上过渡板127，再由上过渡板127固连于上托板121而实现第二气缸123的气缸杆与上托板121的固连，当然还可以直接与上托板121固连，此外，第一气缸124的缸体与第二气缸123的缸体背靠背固连。从而形成了这样一种结构，即第一气缸124与第二气缸123缸体固连，第二气缸的气缸杆向上固连于上托板121，第一气缸的气缸杆向下固连于底座122。由上述结构可见，如第一气缸124动作，在第一气缸缸体的带动下、第二气缸123以及上托板121会向上运动，并达到第一气缸的运动幅度X，见图5B，如果第二气缸123动作，则在第二气缸的气缸杆的带动下，上托板121会向上运动，并达到第二气缸运动幅度Y，见图5B，由此可见，上托板121相对底座122的可运动距离为第一气缸的运动幅度与第二气缸的运动幅度之和。此后，可以控制上托板回到第一气缸的与运动幅度X或第二气缸的运动幅度Y中的一个。

在本具体实施方式中，可以认为：第一气缸和第二气缸均处于气缸杆未伸出状态时托盘上下推送机构102处于第一工位；当第一气缸或第二气缸中的一个的气缸杆向外伸出指定幅度后，托盘上下推送机构102处于第二工位，；而在此基础上，另一气缸再向外伸出指定幅度后，托盘上下推送机构102处于第三工位。

另外，参照图3，为了保证气缸动作时，上托板上升在底座122和上托板121之间还设置有升降导向机构125，在本实施例中，升降导向机构125为一对，当然也可仅在一侧设置。升降导向机构125在现有技术中已比较成熟，其一种典型的结构，如图3所示，可以包括升降导向轴和套于其外的升降轴套；升降导向轴的端部固连于上托板121，升降轴套的端部固连于底座122。

回到图2，在本具体实施方式中，水平托盘机构103可以包括四个设置于同一水平面内的伸缩单元131，该平面位于第三工位与一个托盘厚度之和的位置上。每个伸缩单元131对应一个料仓的角钢111，可以固连于角钢上、输送装置上、或托盘激光打标系统的机架上。该伸缩单元131包括一个固定部分，一个气缸，以及固连于气缸的气缸杆上的托块。

本发明中的气缸均连接中央供气系统，中央供气系统由一个控制单元控制，在默认位置时，托盘上下推送机构102中的第一气缸124、第二气缸123均处于复位状态，水平托盘机构103中的四个伸缩单元131的托块处于伸出凹槽的状态，此时可以向料仓101的直六面体内添加放置有阵列排列的被标记物，如半导体器件，的多个托盘T。由于在角钢111上端部设置了锥度，因此托盘更容易滑入料仓101的直六面体的空间112内。确保托盘T已经正确放置于料仓101内，最下方的托盘T1已经与托块的上表面紧密接触后，控制机构执行以下控制逻辑：

首先，由第一工位，如图5A所示，控制第一气缸124、第二气缸123同时或顺序动作带动上托板121从低于托块上表面所在平面的位置上升至该平面以上至第三工位，如图5B所示，在此过程中，上托板121会从最下方的托盘T1的底部托起料仓101内的所有托盘T；

再控制四个伸缩单元131的气缸，令托块同时缩回，至第二工位，如图5C所示。

此后，控制第一气缸复位，复位后，保证托块上表面所在平面位于最下方托盘T1的上表面和于其紧邻的托盘T2的下表面之间的间隙A内。此时，控制四个伸缩单元131的气缸，令托块同时弹出，这样，托块进入间隙A内，托住其上的托盘。此时，系统处于这样一种状态，最下方的托盘T1托于托盘上下推送机构102的上托板121之上，托盘T2及以上的其他托盘托在了四个托块之上。

最后，将第二气缸123复位至第一工位如图5D所示，从而令上托板121带动托盘T1下降至初始位置，由后续工序处理该分离出的托盘T1，如夹持并送入检测机构。

如此反复，就可以逐一对料仓内的托盘进行分离，分离出的托盘在进行下一步工序时，也不会与其它托盘发生摩擦，这样保证了托盘内的经封装的集成电路元件或其他阵列排列的物体不会错位。

最底部的托盘T1被放置在一个托盘输送机构的导轨上，这样的托盘输送(装置)200，可以如图6所示，包括平行设置的第一导轨210和第二导轨220，参照图7A，第一导轨210上端部具有台阶211，相似的，在第二导轨220上端部也设有同样的台阶，且两台阶相对，形成限制槽，该限制槽与托盘的宽度相对应，保证托盘可在上面顺利滑动。当然，本领域内一般技术人员应该知道，该限制槽可以设置于两平行导轨210、220内侧的任意一个高度平面上。

驱动装置可以仅设置于第一导轨210或第二导轨220内侧，也可以同时设置于第一及第二导轨内侧。

以仅具有固连于第一导轨210的具有第一驱动装置230的情况为例，参照图7，驱动装置230可以包括固连于导轨端部的伺服电机231，与所述伺服电机231耦合于贯穿于导轨长度的传动带232，在传动带的另一端设有带轮233，在这里，传动带最好是同步齿形带；第一驱动装置230还包括支撑轨234，支撑轨234固连于第一导轨210的长度方向上，并贯穿导轨。

如果设置于导轨的两侧，其配置方式相同，区别仅在于：安装于第二导轨上的驱动装置的伺服电机安装在导轨上，与第一导轨的伺服电机相对的另一侧，以避免结构过于拥挤。

分离出的托盘T被放置到托盘输送装置的导轨上后，优选的，由一个托盘夹紧推送机构300夹紧，该托盘夹紧推送机构的结构图可以参照图8。

在图8中，所述托盘夹紧推送机构300包括连接体310、第一夹头320、第一旋转气缸321、第一旋转气缸安装板322、第二夹头330、第二旋转气缸331、第二旋转气缸安装板332，齿型带夹装板340、托链安装板350和气管分配头接头360。其中，参照图9，第一旋转气缸安装板322、第二旋转气缸安装板332分别包括旋转气缸安装部323、333，安装板固接部324、334。第一旋转气缸321的机壳部分固连于旋转气缸安装部323，第二旋转气缸331的机壳部分固连于旋转气缸安装部333。连接体310为长板形结构，两端设有连接部311，优选的，借助分别设置于安装板固接部上长孔312、313通过螺栓相连，并可实现在长孔尺寸范围内的相对位置可调，以便于调整两个旋转气缸的安装间距，适应夹紧不同尺寸的托盘。

同样参照图9，第一夹头310和第二夹头320相对设置，第一夹头具有安装部、固连于第一旋转气缸的转轴，第二夹头具有相同的结构，但图中未示出。这样，第一夹头和第二夹头可以随第一旋转气缸、第二旋转气缸转动至水平的第一位置和竖直的第二位置。其中，优选的，可以在相对的表面的上部设有锥度。

参照图9，连接体310下方设有底座部分，底座部分314具有与驱动单元的齿形带无齿的一面相配合的配合部315和用于与齿形带夹装板340相固接的连接部316，齿形带夹装板340具有用于与齿形带有齿的一面相配合的配合部341和用于与底座部分相固接的连接部342。其中，连接体的底座部分314与齿形带夹装板340固接后，配合部315和341分别配合并夹紧传送带，从而保证了本发明可以与齿形带同步运动。

参照图10，连接体310的内侧设有扣合部317，用以扣接传动系统上的支撑轨，这样，保证本发明的夹紧推送机构在传动装置上的运动导向准确性。

在托盘输送装置200的上方，托盘分离机构100的后端还可以如图1所示，顺序的设置一级扫描检测单元400、二极扫描检测单元410和激光打标单元500，当然，还可以包括置于激光打标单元后端的第三扫描检测单元600。其中，一级扫描检测单元400用以检测托盘T内的半导体器件有无反转，表面有无划痕，以及是否有标记。二极扫描检测单元410(见图11)用于检测半导体器件在托盘内的位置，并将这些位置信息输送到一个位置补偿系统420(见图11)，位置补偿系统420将这些信息与所记录的标准位置信息进行比较，如有偏差，则按照偏差值对标准位置信息进行计算，得出补偿后的位置信息值并送入激光打标单元500的控制部分510(见图11)，如图11所示，进而，允许激光打标系统构按照补偿后的位置数据对托盘内的半导体器件进行打标操作。

激光打标单元500可以是如现有技术所公知的，具有按照位置数据进行定位标记功能的任意一种激光打标单元。

三级扫描检测单元600可以对打标后的半导体器件进行扫描，进一步筛选出打标不符合要求的器件，并将这样器件的位置信息连同在一级扫描检测单元下检测到的不合格半导体芯片的位置信息一同输入一个次品收集和成品补充装置700的控制单元。

所述次品收集和成品补充装置700，如图12所示，包括一个抓放装置710和一个次品及成品运送装置720。其中，参照图13，次品及成品运送装置720包括次品托盘和成品托盘同步输送机构730，以及用以向托盘输送装置上的工作托盘T1内补充成品器件的放有整盘成品的成品托盘750和用于放置次品的没有放置半导体器件的空托盘740；所述成品托盘750与空托盘740并排放置，底部固定于同步输送机构730，同步输送机构730可以包括步进电机731，滚珠丝杆副732，托盘安装板733等，其中步进电机731驱动滚珠丝杆副732的丝杆部分，托盘安装板733固定于滚珠丝杆副732的螺母部分，这样，当步进电机731带动丝杆转动时，可以精确的控制托盘安装板733带动托盘运动，步进电机731可以通过控制电路控制，实现与打标系统托盘输送机构的同步。

图14为本具体实施方式中的抓放装置的结构图。参照图14，抓放装置710包括横向驱动伺服电机711、横向传动装置712、纵向驱动伺服电机713、纵向传动装置714、吸嘴715、支撑架716和纵向传动装置安装板717，横向传动装置712通过设在两端的支撑架716支撑起来，横向驱动伺服电机711位于横向传动装置712的一端，并与横向传动装置712耦合连接，纵向传动装置714通过纵向传动装置安装板717与横向传动装置712固连，纵向驱动伺服电机713与纵向传动装置714耦合连接，吸嘴715与纵向传动装置714固连，吸嘴715的一端通过气管与供气源相连。支撑架716横跨位于托盘输送装置200上的刚刚经过第三扫描检测单元扫描检测的工作托盘T1，成品托盘750以及空托盘740。这样，纵向驱动伺服电机713和横向驱动伺服电机711可以分别通过纵向传动装置714和横向传动装置712控制吸嘴715在工作托盘T1，成品托盘750以及空托盘740的相应位置间运动，并通过控制气源对吸嘴的供气，实现抓取工作托盘T1中不合格的器件，并将其顺序的放置在空盘740中，此后，再从成品托盘750中顺序的取出合格器件，抓取至相应位置。举例来说，参照图15，如果工作托盘中的A5，B5格内的器件不合格，则首先取出A5格内的器件，放入空托盘的A1格内，再从成品托盘的A1格中取出标记好的成品器件，放入工作托盘中的A5格内，此后，打标系统的传动装置控制工作托盘前进一行，使工作托盘的第二行位于抓放装置下方，此时，控制吸嘴从B5格内取出不合格器件，放入空托盘的B2位置，再从成品托盘的A2位置取出合格器件，放回B5格中。

优选的，经过分类后的工作托盘可以再经一个设置于托盘输送装置200末端的托盘堆积装置进行堆积，托盘堆积装置的结构与托盘分离装置相同，不同之处在于其控制逻辑。

综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。

Claims (6)

1.一种全自动IC托盘打标系统，包括托盘输送装置，顺序设置于托盘输送装置上的一级扫描检测装置和激光打标装置，其特征在于：还包括托盘分离装置，所述托盘分离装置包括

料仓，定义了一个盛放托盘的空间，该空间内可盛放多个托盘；

托盘上下推送机构，该托盘上下推送机构具有一个上托板和一个与上托板固连的推放驱动单元，所述上托板设置于料仓下方，所述推放驱动单元驱动上托板到第一工位、第二工位和第三工位；

以及水平托盘机构，其具有多个伸缩机构，所述每个伸缩机构具有一个托块和一个伸缩驱动单元，所述托块设置于高于所述第二工位一个托盘高度至两个托盘高度之间的平面位置上，由伸缩驱动单元驱动沿水平方向进入、离开所述料仓定义的盛方托盘的空间。

2.根据权利要求1所述的全自动IC托盘打标系统，其特征在于：所述托盘传输送装置包括并行设置的第一导轨和第二导轨，安装于第一导轨和/或第二导轨内侧的驱动机构，和与所述驱动机构相耦合的托盘固定机构，所述托盘固定机构可运动至与托盘相配合的第一位置和与托盘相分离的第二位置。

3.根据权利要求2所述的全自动IC托盘打标系统，其特征在于：托盘固定机构是托盘夹紧推送机构，所述托盘夹紧推送机构包括连接体，于连接体底部相配合的齿形带装夹板，固连于连接体传送方向的两端的第一安装板、第二安装板，壳体部分分别固连于第一安装板和第二安装板的第一旋转气缸和第二旋转气缸，以及分别固连于第一旋转气缸、第二旋转气缸的转动部分的第一夹头和第二夹头，其中，第一夹头和第二夹头可由第一转子和第二转子驱动，旋转至不高于本体部分上表面的水平位置，和高于本体部分上表面的竖直位置。

4.根据权利要求1所述的全自动IC托盘打标系统，其特征在于：在一级扫描检测装置和激光打标装置间还包括二级扫描检测装置，所述二级扫描检测装置包括二级扫描检测单元和位置补偿系统，所述二级扫描检测单元的输出端连接所述位置补偿系统。

5.根据权利要求1所述的全自动IC托盘打标系统，其特征在于：在激光打标装置后端还包括三级扫描检测装置。

6.根据权利要求4所述的全自动IC托盘打标系统，其特征在于：在所述三级扫描检测装置后端还包括分类抓放装置，所述分类抓放装置包括成品托盘，还包括横向驱动伺服电机、横向传动装置、纵向驱动伺服电机、纵向传动装置、吸嘴、支撑架、纵向传动装置安装板，横向传动装置通过设在两端的支撑架支撑起来，横向驱动伺服电机位于横向传动装置的一端，并与横向传动装置耦合连接，纵向传动装置通过纵向传动装置安装板与横向传动装置固连，纵向驱动伺服电机与纵向传动装置耦合连接，吸嘴与纵向传动装置固连，吸嘴的一端通过气管与供气源相连。

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