CN101312142A - 取放设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种取放设备，该取放设备仅通过一个伺服电机独立地进行拾取，并且通过使用具有组合功能的构件而具有简化的结构。根据本发明，通过一个伺服电机使提升框架上下运动，在提升框架处设置有彼此独立地分离的多个拾取单元，并且拾取单元和提升框架通过电磁离合器而彼此连接，从而通过使施加于电磁离合器的电力间断而使拾取单元有选择地与提升框架结合。在这种情况下，拾取单元通过弹性弹簧设置在支撑块上从而保持在升高位置，并且弹性弹簧还用作用于防止在齿条与小齿轮之间出现齿隙的齿隙防止部件。另外，使用电磁离合器的各结合单元包括螺线管以及插入螺线管中并从螺线管分离的结合芯。

Description

取放设备

技术领域

本发明涉及一种取放设备，更具体地涉及这样一种取放设备，其通过伺服电机独立地进行拾取，从而通过简化该设备的结构而提高其可靠性和生产率。

背景技术

通常，使用取放系统来精确地安装、传送或拣选部件。

具体地说，在半导体封装中使用具有多行的矩阵型印刷电路板，并且在成型处理之后对半导体封装执行锯切处理。然后，在该取放系统中执行用于拾取各封装而后将封装储存在托盘中的处理，或者用于拣选劣等封装的处理。

该取放系统包括用于保持封装的传送台和用于使封装与传送台分离的拾取装置，作为主要构件。

具体地说，拾取装置包括布置成数行以拾取多个封装的拾取单元，各拾取单元包括独立的驱动部以有选择地拾取封装。

也就是说，各拾取单元包括使用真空压力以保持封装的拾取器、以及使拾取器上下运动的驱动部。驱动部包括固定于伺服电机的旋转轴的小齿轮以及形成在拾取器上的齿条。因此，在伺服电机被驱动时，各拾取单元上下运动并通过利用真空压力来保持封装。

结果，各拾取单元均包括一个驱动部。为此，独立的驱动部导致系统的重量增加并且其制造生产率变差。

另外，各驱动部包括用于防止齿隙的部件。齿隙是形成在齿轮(齿条和小齿轮)之间的、驱动齿轮所需的啮合容差，并且表示齿轮的齿之间的间隙。齿隙会妨碍对拾取器的提升距离进行精确控制，并导致取放系统的位置误差。

系统的复杂性和大重量是待解决的问题。已提出了用于半导体制造设备的取放系统(韩国专利申请No.10-2003-0015632)作为解决上述问题的传统取放系统。

如图1a所示，根据该取放系统，可以通过使用成对运动的齿条1和小齿轮2将所有拾取单元3的伺服电机的数量减少一半。

但是，由于各对齿条和小齿轮应设有独立的伺服电机4，因此难于解决由伺服电机导致的上述问题。

另外，伺服电机4的数量得以减少，但是对于一对齿条和小齿轮的行程驱动需要双倍的拾取时间。因此，需要双倍时间来执行拾取处理。另外，可以获得由伺服电机产生的优点，但是在作为处理中的重要因素的处理时间方面并不能获得优点。

此外，如图1b所示，在作为用于确保拾取单元3的提升路径的轨道的导销5中形成有真空线路6，并且通过利用其抽吸力使得齿条能够总是与小齿轮啮合从而防止齿隙。

但是，用于上述齿隙防止单元的真空线路使设备复杂。也就是说，需要用于控制真空线路并保持真空线路密封的外围装置，而且还难以形成真空线路。

为此，通过传统系统并没有令人满意地解决结构复杂性。此外，由于导致系统的可靠性和生产率变差，因此复杂性已经成为待解决的问题。

同时，通常的取放设备的另一问题在于，用于控制拾取器的位置误差的缓冲器导致另一位置误差。

也就是说，应考虑到各种干扰来控制由齿条-小齿轮驱动导致的芯片拾取器的提升距离。因此，提升距离不是确定的距离，而应设定在容许范围内。具体地说，如果芯片拾取器过度向下运动而经过拾取完成位置，则拾取器向封装施加过大压力，从而可能会损坏封装。为此，需要设置缓冲器。

因而，拾取器的运动距离可能在容许范围内变化，并且拾取器设置有通过使用弹簧来减小过大压力的缓冲器。

在这种情况下，拾取器的缓冲器间隙应仅形成在垂直方向上，拾取器不应该扭转(旋转)。这样的原因是：如果在拾取器向托盘传送封装时使拾取的芯片(封装)旋转，则会损坏封装的边缘。

因而，可以通过使用键槽等来改变拾取器的运动距离，从而允许拾取器仅沿垂直方向运动。由于重复拾取导致间隙，因此会出现拾取器的扭转或松动。结果，在处理中出现故障。

发明内容

本发明解决了上述问题，并且本发明的目的在于提供一种仅通过一个伺服电机独立地进行拾取的简单的拾取单元，以及这样一种取放设备，其中固定拾取单元所需的弹力也会防止齿隙，设置成独立地驱动拾取单元的单元也用作缓冲器，并且在轨道外侧设置有缓冲器间隙，从而简化其结构并提高其可靠性和生产率。

根据本发明的一个方面，通过一个伺服电机使提升框架上下运动，在提升框架处设置有彼此独立地分离的多个拾取单元，并且拾取单元和提升框架通过电磁离合器而彼此连接，从而通过使施加于电磁离合器的电力间断而使拾取单元有选择地与提升框架结合。因此，仅通过一个伺服电机有选择地使拾取单元上下运动。

在这种情况下，拾取单元通过弹性弹簧设置在支撑块上从而保持在初始升高位置，并且弹性弹簧的弹力沿与拾取单元的向下运动相反的方向施加。为此，弹性弹簧还用作用于防止在齿条与小齿轮之间出现齿隙的齿隙防止部件。因此，即使不添加用于防止齿隙的单独装置，弹性弹簧也可防止在齿条与小齿轮之间出现齿隙。结果，进一步简化了所述设备。

另外，使用电磁离合器的各结合单元(uniting unit)包括螺线管以及插入螺线管中并从螺线管分离的结合芯。由于结合单元设置在提升单元与所述拾取单元之间，因此在所述螺线管操作期间能够某种程度上分离的结合芯提供了相对于所述拾取单元的运动距离的缓冲器。

因此，由于缓冲器间隙排除在拾取器外并且形成在所述拾取单元外侧，因此所述拾取器可令人满意地牢固固定于所述拾取单元的下支撑框架。结果，可防止由于所述拾取器的扭转或松动而在处理中出现故障。

附图说明

图1a和图1b是传统的取放系统的立体图；

图2是表示根据本发明实施方式的取放设备的外观的视图；

图3a和图3b是示出了根据本发明实施方式的取放设备的提升单元的概念图；

图4是示出了根据本发明实施方式的取放设备的拾取单元的概念图；

图5是示出了图3a和图3b所示的提升单元和图4所示的拾取单元彼此组装的视图；

图6a和图6b是示出了根据本发明实施方式的取放设备的操作的概念图；以及

图7a和图7b是示出了根据本发明实施方式的取放设备的操作的剖视图。

具体实施方式

下面将详细地描述本发明的最优选实施方式，以使得本发明所属技术领域的技术人员容易实现本发明。通过下面对优选实施方式的描述将明白本发明的目的、优点、其它目的和特征。

本说明书中待公开的实施方式是从本发明各种实施方式中选择的最优选实施方式，以使得本领域技术人员容易地理解本发明。本发明的范围和精神不限于该实施方式。另外，可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下对该实施方式作出各种变动和修改，并且可以作出其它等同实施方式。

图2是表示根据本发明实施方式的取放设备的外观的视图，图3a至图6b是图2所示的取放设备的放大概念图。为了清楚地理解和描述本发明，图3a至图6b示意性地示出了取放设备。在图3a至图6b中，省略了外围构件，并且某种程度上夸大了单元之间的距离或者其操作。

具体地说，图3a和图3b是示出了根据本发明实施方式的取放设备的提升单元的概念图，图4是示出了根据本发明实施方式的取放设备的拾取单元的概念图。

另外，图5是示出了图3a和图3b所示的提升单元和图4所示的拾取单元彼此组装的视图。图6a和图6b是示出了根据本发明实施方式的取放设备的操作的概念图。图7a和图7b是示出了根据本发明实施方式的取放设备的操作的剖视图。

根据本发明实施方式的取放设备包括支撑块12、拾取单元18、提升单元24和结合单元26。支撑块12设置在取放系统的静止框架10中，并且提供了静止结构。拾取单元18通过支撑块12滑动以上下运动。各拾取单元包括：弹性弹簧14，其设置在支撑块上以保持从支撑块12向上运动的拾取单元的升高位置；以及拾取器16，其拾取诸如封装的对象。提升单元24包括提升框架20和伺服电机22。提升框架20设置成与成行布置的拾取单元18交叉。伺服电机22固定于静止框架10，并通过使用齿条和小齿轮使提升框架20上下运动。结合单元26通过使电力间断而有选择地使拾取单元18和提升框架20结合，从而使拾取单元18有选择地与提升单元24的上下运动同步地上下运动。

具体地说，上述构件的各拾取单元18包括沿与提升框架20交叉的方向设置的上支撑框架28，并且可动轨30固定在上支撑框架28的两端。另外，可动轨之一设置有拾取器16和与拾取器相连的真空线路32。此外，各可动轨30经由在可动轨的外周面上滑动的外轨34而穿过支撑块12，从而确保可动轨的运动路径。另外，下支撑框架36固定在可动轨的下端(参见图4)。

同时，在提升单元24的提升框架20的两端设置有均具有齿条的齿条块38。齿条块38通过提升轨40与支撑块12相连，从而确保其提升路径。各齿条块38与形成有小齿轮的小齿轮块42啮合，并且小齿轮块通过旋转轴44彼此相连。小齿轮块42之一与伺服电机22相连(参见图3a和图3b)。

更具体地说，提升轨40由滑杆构成，并且在提升框架20的两端均设有一对提升轨40。在支撑块12中设置有外轨34，以确保提升轨40的提升路径。

同时，提升单元的提升框架的上表面由于结合单元而与拾取单元的上支撑框架的下表面接触。因而，在提升框架20上设置缓冲垫52，以吸收因上支撑框架28与提升框架之间的碰撞引起的冲击。

另外，有选择地使拾取单元18与提升框架20结合的各结合单元26包括结合芯46和螺线管48。结合芯46固定于提升框架20。螺线管48固定于各拾取单元的上支撑框架28，并通过使电力间断而有选择地与结合芯46相结合(参见图3a、图3b、图4、图6a和图6b)。

结合单元具有这样的结构：结合芯在螺线管中滑动。因而，在拾取器通过齿条和小齿轮向下运动所沿的运动路径上形成有缓冲器间隙。

拾取器由于结合单元的操作而向下运动。在这种情况下，如果拾取器过度向下运动而过度挤压封装(芯片)，则结合芯46滑动而与螺线管48分离。为此，用结合单元替代了传统拾取器中设置的由弹簧和间隙形成的缓冲器。

也就是说，结合单元26是缓冲器。当即使在拾取器16完成拾取对象所处的拾取完成位置处使提升单元24向下运动时，缓冲器也会在结合芯46从螺线管48分离致使拾取器16保持在拾取完成位置的同时允许提升单元24向下运动。

另外，由于缓冲器没有设置在拾取器16中而是设置在结合单元26中，也就是说缓冲器间隙排除在拾取器外并形成在拾取单元18外侧，因此拾取器16牢固地固定于拾取单元18的下支撑框架36。结果，防止了拾取器16旋转或扭转，并可以防止由于拾取器旋转或扭转而在处理中出现故障。也就是说，缓冲器是用于防止拾取器旋转的部件，并且结合单元26在将拾取器16保持在拾取完成位置的同时允许提升单元24向下运动。此外，缓冲器设置在拾取单元18外侧以将拾取器一体固定于拾取单元18。

同时，静止框架10设置有与上支撑框架接触的对准杆50、以及接收螺线管48以对准拾取单元18的接收槽51。

另外，支架56固定于静止框架10，并且对准杆50铰接连接到该支架从而可旋转。另外，在支架56与对准杆50之间设置有对准弹簧58(参见图4)。

因而，例如，当从作为拾取备用位置的最高位置向拾取位置驱动伺服电机时，对准杆由于对准弹簧的弹力而向下挤压拾取单元，并将拾取单元对准在拾取位置。

同时，对准杆50和拾取单元18由于拾取单元的弹性弹簧14而彼此接触，并且各弹性弹簧14除了将拾取单元保持在升高位置的功能之外还具有分离功能。

也就是说，弹性弹簧的弹力用作在齿条-小齿轮驱动期间使齿条和小齿轮可以总是彼此接触的弹力，从而弹性弹簧也防止齿隙。

因而，各弹性弹簧14用作齿隙防止部件，其防止在通过结合单元26使拾取单元与提升单元结合时提升单元的齿条和小齿轮出现齿隙。

如上所述，本发明提供了仅通过一个伺服电机22独立地进行拾取的简单的拾取单元，以及这样一种取放设备，其中固定拾取单元所需的弹力也会防止齿隙，从而通过简化该设备的结构而提高其可靠性和生产率。

图2是表示组装了所有的装置和单元的取放设备的外观的视图，示出了提升单元24、拾取单元18和结合单元26彼此相组装。提升单元24包括相对较长的提升框架20，该提升框架包括在取放系统中，并通过静止框架10中的一个伺服电机22而上下运动从而确保设备的静止结构。拾取单元18独立地设置成与提升框架20分离，并且通过弹性弹簧14来保持从支撑块12向上运动的拾取单元18的升高位置。各结合单元26包括作为电磁离合器的螺线管48。各螺线管通过使电力间断而有选择地使各拾取单元18与提升框架20结合。

与传统设备中一样，应用了设置成独立地向拾取器16供应真空压力的气动装置、用于将拾取器的位置控制为拾取备用位置或拾取位置的位置传感器(未示出)，等等。因而，在本说明书中将省略对它们的详细描述。

此外，在附图中伺服电机22直接与小齿轮块相连从而进行齿条一小齿轮驱动，但是可以应用使用定时带的带轮驱动方法。当应用带轮驱动方法时，伺服电机22可以接收在用作壳体的静止框架10中。因而，可以使结构紧凑。

下面将更详细地描述根据本发明实施方式的取放设备的构件。如图2和图3a、3b所示，提升单元24包括具有齿条并设置在提升框架20的两端的齿条块38。另外，提升框架20通过使用提升轨40而与在静止结构中提供基准位置的支撑块12相连，从而确保了提升路径。

为此，各提升轨40由杆型轨构成，并且支撑块12设置有供提升轨40经过和滑动的外轨34。各外轨可以设置有轴承。

同时，各齿条块38与小齿轮块42啮合，并且小齿轮块通过旋转轴44而彼此相连。小齿轮块42之一与伺服电机22相连，并且伺服电机22固定于静止框架10并由其支撑。在这种情况下，旋转轴44通过轴承(未示出)而经过静止框架10和支撑块12的侧壁。

提升框架20沿与静止框架交叉的交叉方向固定于齿条块38，并且结合单元26的结合芯46固定于提升框架20以从提升框架伸出。

另外，例如，在各结合芯46周围设置有环状的缓冲垫52。缓冲垫52设置成吸收因在结合单元的操作期间，提升框架20的上表面与上支撑框架的下表面之间的碰撞而导致的冲击。

当驱动伺服电机22时，通过旋转轴44而彼此相连的小齿轮块42旋转。因而，齿条块38线性地上下运动，从而结合芯46和固定于齿条块的提升框架20上下运动。

具体地说，如图4和图5所示，各拾取单元18包括沿与提升框架20交叉的方向设置的上支撑框架28，并且供结合芯46自由插入并与其分离的螺线管48固定于上支撑框架。

当使施加于螺线管的电力间断时，各螺线管48允许结合芯46自由插入其中并从其分离。当向螺线管施加电力时，各结合芯46与螺线管48结合。结果，上支撑框架28和提升框架20彼此附接。

用作滑动部件的可动轨30固定于各上支撑框架28的两端，并且可动轨30之一设置有拾取器16和与拾取器相连的真空线路32。真空线路32与气动装置54相连。

另外，支撑块12设置有确保可动轨30的提升路径的外轨34，并且可动轨30在被支撑块12支撑的同时精确地上下运动(参见图6a和图6b)。

在这种情况下，弹性弹簧14装配到可动轨30上，并且弹性弹簧14设置在支撑块12上从而向上支撑框架28施加弹力。

下支撑框架36固定于穿过支撑块12的可动轨的下端，从而使可动轨的下端彼此相连。因而，可动轨30通过上支撑框架和下支撑框架而牢固地固定，从而上支撑框架、下支撑框架和可动轨形成了矩形结构。

同时，对准杆50布置在上支撑框架28上，并且对准杆与静止框架相连。由于拾取单元18通过弹性弹簧14而独立地设置于支撑块12，因此对准杆设置成对准拾取单元18。

此外，拾取处理可以分为拾取备用位置和拾取位置。通常，可以在最高位置进行拾取备用。当对准杆向下运动到拾取位置时，其使拾取单元18向下运动以将拾取单元定位在拾取位置。

为此，对准杆50铰接连接到固定于静止框架的支架56，从而使拾取单元18运动到拾取位置。在对准杆50的两端设置有对准弹簧58，其施加用于使拾取单元关于支架向下运动到拾取位置的负载。

在这种情况下，如附图中所示，在对准杆50的两端连接有铰轴，并且在各支架56中形成有供铰轴穿过的通孔，从而实现上述铰接连接。

因而，如图5所示，静止框架10设置有支撑块12、相对于支撑块独立地上下运动的拾取单元、以及包括与拾取单元交叉的提升框架20的提升单元。拾取单元的提升框架20和上支撑框架通过结合单元26而彼此相连。

因而，如图6a、图6b、图7a和图7b所示，当开始拾取时，驱动伺服电机，从而驱动小齿轮块42和齿条块38。结果，使提升框架20上下运动。在这种情况下，当没有向螺线管48施加电力时，各结合芯46自由插入螺线管中并与螺线管分离。为此，拾取单元18通过弹性弹簧14而保持在升高位置(参见图7a)。

相对照的是，当向螺线管48施加电力时，螺线管通过磁力而与结合芯46相结合。当使螺线管48和结合芯46彼此结合时，拾取单元的上支撑框架28彼此结合，并且固定于上支撑框架28的可动轨30在滑动通过支撑块12中的外轨34的同时与提升框架20一起运动(参见图7b)。

通过控制单元(未示出)和中继开关使施加于螺线管48的电力间断。另外，控制单元操作施加有电力的拾取单元的真空线路32，并由拾取器16进行拾取。

同时，当通过结合单元26使拾取单元18向下运动时，弹性弹簧14持续地产生抵抗拾取单元18的向下运动的弹力。该弹力使得齿条和小齿轮在齿条-小齿轮驱动期间总是彼此啮合，从而防止齿隙。

另外，螺线管48和结合芯46提供了吸收在拾取器16拾取期间由提升单元24导致的冲击的缓冲器。也就是说，当各拾取器16沿着运动路径过度运动并且提升单元由此在芯片的表面上施加负载时，弹性弹簧14的排斥力变得大于在结合芯46与螺线管48之间产生的结合力。

因此，当设置有结合芯46的提升框架20初始向下运动并同时保持结合芯46与螺线管48之间的结合力时，附接于螺线管48的提升框架20也向下运动并且拾取单元18也向下运动。

在拾取器16与提升框架20一起向下运动到预定的拾取完成位置时，弹性弹簧14被压缩。为此，弹性弹簧14抵抗提升框架20的排斥力增加。

如果提升框架20继续向下运动而经过预定的拾取完成位置，使得弹性弹簧14的排斥力变得大于在结合芯46与螺线管48之间产生的结合力，则结合芯46从螺线管48分离。因而，即使提升框架20继续向下运动，螺线管48也不会再向下运动。

考虑到由螺线管48中流动的电流大小(例如施加于螺线管的电压和电流的值)导致的结合力、以及弹性弹簧14因压缩导致的排斥力通过试验确定上述操作，并且可以令人满意地实现上述操作。

因而，更加简化了拾取器16的结构。具体地说，不必提供在拾取器中设置以解决缓冲器间隙的可变部件和缓冲器。更具体地说，由于拾取器固定于拾取单元，因此防止了拾取器旋转或扭转。

也就是说，如上所述，拾取器应设置有用于吸收由提升单元产生的冲击的缓冲器。根据本发明的实施方式，包括螺线管48和结合芯46的结合单元26解决了拾取器16的缓冲器间隙。

由于结合单元26设置在拾取单元18与提升单元24之间，因此缓冲器设置在拾取单元18外侧。为此，拾取器16可固定于由上支撑框架28和下支撑框架36形成的矩形结构。另外，由于通过可动轨确保了拾取器的运动路径，因此可以防止拾取器扭转。

如上所述，根据本发明的实施方式，通过仅使用一个伺服电机而有选择地使多个拾取单元上下运动。因此，所述设备具有简单的结构。

设备的结构的简化使部件数量减少，从而减少了设备的体积和重量并提高了设备的可靠性。另外，提高了设备的制造生产率。此外，由于需要较小的空间，因此该紧凑设备在处理中有利。

此外，用于固定拾取单元的弹性弹簧也用来防止齿隙。因而，不必添加用于防止齿隙的单独装置，这样可以进一步使所述设备简单。

另外，由于结合单元的螺线管和结合芯形成了用于解决在拾取封装时的缓冲器间隙的结构，因此不必添加用于解决缓冲器间隙的单独装置。

此外，拾取器中不必包括缓冲器并且缓冲器设置在拾取单元外侧，从而拾取器可以牢固地固定于设置在可动轨的路径上的下支撑框架。因此，可以防止由于拾取器旋转或扭转而在处理中出现故障。

Claims (9)

1、一种取放设备，该取放设备包括：

支撑块，该支撑块设置在取放系统的静止框架中并提供静止结构；

多个拾取单元，所述拾取单元滑动通过所述支撑块从而上下运动，各所述拾取单元均包括可动轨，所述可动轨在其一端设置有保持封装的拾取器；

提升单元，该提升单元包括与所述拾取单元相结合的提升框架、驱动所述提升框架的伺服电机以及将所述伺服电机的动力传递给所述提升框架以使所述提升框架上下运动的动力传递单元；以及

结合单元，所述结合单元通过使用电磁力来控制所述拾取单元与所述提升框架之间的结合，从而在与所述拾取单元结合的所述提升框架的上下运动期间，使所述拾取单元有选择地上下运动。

2、根据权利要求1所述的取放设备，其中，各所述拾取单元包括：

上支撑框架，该上支撑框架固定于所述可动轨的上部并设置在所述提升框架的上方；以及

下支撑框架，该下支撑框架固定于所述可动轨的下部从而具有构架形状。

3、根据权利要求1或2所述的取放设备，其中，所述动力传递单元包括：

齿条块，所述齿条块在所述提升框架的下方延伸并具有齿条，并且被通过所述支撑块引导而上下运动；以及

小齿轮块，所述小齿轮块与所述伺服电机相连并具有与所述齿条啮合的小齿轮，从而将所述伺服电机的动力传递给所述齿条。

4、根据权利要求3所述的取放设备，该取放设备还包括：

多个提升轨，所述提升轨分别设置在所述齿条块的外侧，从而通过所述支撑块而上下滑动。

5、根据权利要求2所述的取放设备，其中各所述结合单元包括：

固定于所述提升框架的结合芯；以及

固定于所述上支撑框架并与所述结合芯结合的螺线管。

6、根据权利要求5所述的取放设备，该取放设备还包括：

多个弹性弹簧，所述弹性弹簧分别设置在所述可动轨周围，各所述弹性弹簧的一端被所述支撑块支撑，并且其另一端被所述上支撑框架支撑，

其中，防止了在所述齿条块的齿条与所述小齿轮块的小齿轮之间出现齿隙。

7、根据权利要求6所述的取放设备，其中，

在所述结合单元的所述结合芯与所述螺线管之间产生的结合力设定为小于在所述拾取单元经过拾取位置时所述弹性弹簧的排斥力。

8、根据权利要求2所述的取放设备，该取放设备还包括：

对准杆，该对准杆铰接连接到所述静止框架的上部，从而相对于所述静止框架旋转；以及

设置在所述静止框架与所述对准杆之间的对准弹簧，

其中，所述对准杆在所述拾取单元的拾取备用位置处通过所述对准弹簧向下推动所述上支撑框架。

9、根据权利要求2所述的取放设备，该取放设备还包括：

缓冲垫，所述缓冲垫设置在所述提升框架上从而吸收在所述提升框架与所述上支撑框架之间的冲击。

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