CN101473145A - 四面体齿条-齿轮传动系统 - Google Patents

Abstract

主轴装置传动系统包括一个机架单元、一个主动齿轮、一个电动机和多个轴承，以使得机架单元沿第一坐标轴的横向移动较少或无横向移动，或不沿其它坐标轴发生旋转。

Description

四面体齿条-齿轮传动系统

技术领域

本发明涉及到一个低摩擦四面体齿条-齿轮传动系统及其相关使用方法，此装置为印刷电路板组件贴片设备上的真空主轴提供垂直动力。

背景技术

现存有多种为表面贴片设备上的真空主轴提供动力的传动系统，这些设备主要用于印刷电路板(简称PCB)的制造行业。主轴的“上”“下”垂直运动用于印刷电路板(PCB)上的零部件贴装操作。

通过相关技术中图1所示可以看出，主轴装置50通过丝杠传动系统100进行上下运动。螺旋丝杠传动系统100包括电动机102，丝杠104，珠形螺母106和线性轴承装置108。线性轴承装置108与滚珠螺母106相连接，主轴装置50通过托架112与线性轴承装置108相连接。

线性轴承装置108和滚珠螺母106相连接，主轴装置50通过托架112与线性轴承装置108相连。线性轴承装置108还包括线性轴承托架109和线性轴承导轨110。

当电动机102使丝杠104发生旋转时，滚珠螺母106沿Z-轴运动，从而在当其倚靠在线性轴承导轨110的情况下，线性轴承托架109沿Z-轴运动。其他现存的相关传动系统技术还包括电动机(如，电动机102)和线性轴承装置(如线性轴承装置108)以及传动方式，如皮带驱动和(或)齿轮齿条传动(未显示)可将驱动力从电动机传输至线性轴承装置。线性轴承装置108通过阻止传动系统沿X-轴或Y-轴进行横向运动或围绕X-轴、Y-轴或Z-轴旋转来控制各种不同相关技术传动系统的位置精确度。由于线性轴承装置108的较高摩擦力增加了整体传动系统100的体积和重量并需要外部工具来控制由喷嘴顶部施加的下触力，因此这些相关技术传动系统(例如，图1中的传动系统100)，需要更大的伺服电动机(例如，电动机102)。此外，线性轴承装置108价值昂贵需要定期进行润滑。

降低与贴片机主轴配套使用的传动系统以及其工作方式的成本并至少解决上述提及的维护、重量、体积和摩擦问题是很必要的。

发明内容

本发明为一个易于维修保养、体积小、重量轻的传动系统，能有效的减小摩擦和降低成本。

首先，本发明为一个主轴传动系统，它包括：一个具有多个齿的机架单元；一个与所述机架单元相啮合的传动齿轮，其为机架单元提供了第一个接触点和第二个接触点；一个与所述传动齿轮相啮合的为其提供旋转力的电动机，以及一个多个化轴承，用于在操作过程中当机架单元横向沿第一坐标轴运动时使得至少一个第三接触点或第四接触点与机架单元相接合。

第二方面，本发明提供了一种工作方式，这包括：提供一个具有多个齿的并可与所述机架单元旋转接合的机架单元；还提供了一个可与所述机架单元相旋转接合的多个轴承。通过与电动机相接合使所述机架单元沿第一坐标轴运动向所述传动齿轮和所述机架单元提供旋转力；此过程中所述多个轴承和所述传动齿轮防止所述机架单元沿第二坐标轴和第三坐标轴发生运动。

第三方面，本发明提供了一个传动系统，包括：电动机、与此电动机相连接的传动齿轮、接合到所述传动齿轮的机架单元，所述机架单元还包括一个第一滚子表面以及两个与所述第一滚子表面相旋转啮合的轴承；在此过程中，所述传动齿轮和两个轴承至少为所述机架单元提供四个支撑点。

本发明的方法和结构作为传动系统可用于表面贴片机上主轴的驱动。

附图说明

图1所示为连接到相关技术传动系统主轴装置正面透视图。

图2所示为具体到本发明的连接到低摩擦四面体齿条-齿轮传动系统主轴装置的正面透视图。

图3所示为具体到本发明的低摩擦四面体齿条-齿轮传动系统的正面透视详图。

图4所示为图3所示的底部剖面具体详图。

图5A所示为具体到本发明的机架单元的正视图。

图5B所示为具体到本发明的机架单元底部剖面图。

图6所示为具体到本发明的传动齿轮系统正视图

图7所示为图3所示的叠合锥形四面体的具体详图

具体实施方式

尽管将会以图示和详述的方式对本发明进行具体陈述，但应当指出，在不与附加声明相偏离的前提下，会进行各种更正及修改。本发明的范围决不是限制在构成部件的数量、材料、形状、相对布置等方面。本发明的范围以一个简单的具体示例进行了说明。在附加的图示中对本发明的特性和优点进行了详尽的说明。其中，各参考数字对应整个图示中的各元件。

图2所示为根据本发明的具体装置对连接有低摩擦四面体齿条-齿轮传动系统10的主轴装置50建立的前侧透视图。齿条-齿轮传动系统10向贴片机(例如，贴片设备)(未图示)中的真空主轴60提供驱动力。

主轴装置50包括一个封装在外部壳体52中的主轴51。主轴51通过一个分离卡子55与传动系统51相连接。在外部壳体52的末端有一个安装有真空喷嘴60的喷嘴适配器。Theta销53与theta电动机(未图示)Z-轴使主轴装置50旋转以使得真空喷嘴60朝向贴片设备的正确theta位置。齿条-齿轮传动系统10沿Z-轴使主轴运动。具体为，齿条-齿轮传动系统传动系统10不需要线性轴承装置(如图1所示以及相关技术中所述的线性轴承装置108)来对位置的精确性进行控制，从而降低传动系统10的摩擦力以及传动系统10的维护要求。由于摩擦力减小，传动系统10允许使用微型伺服电动机80(见图4)从而减小传动系统10的尺寸和重量.此外，传动系统10不再需要对线性轴承装置进行润滑，从而减少对传动系统10的维护工作。

如图3所示，三个主要坐标轴X、Y和Z用于基准目的。旋转方向Θx、Θy和Θz用于在围绕上述X-、Y-和Z-轴旋转时指示方向。此发明的特性是齿条-齿轮传动系统10利用最少的部件，使得在一个坐标轴(例如，Z-轴)中进行相对于机架单元20的运动成为可能，而与此同时机架单元20既不会沿X-轴或Y-轴运动，也不会沿Θ方向旋转(围绕X-、Y-、或Z-轴)。

传动系统10包括一个电动机80、一个机架单元20、一个主动齿轮40以及至少一个轴承30。传动系统10的这些部件组合成了一个高品质的低摩擦齿条-齿轮传动系统。其中，通过传动系统10的较少的工作部件以及优雅的设计为(例如，微型伺服电动机80)提供了进行必要操作所需的驱动力。具体体现为，如同一般用于印刷电路板行业一样，传动系统10可以用于表面贴装设备向表面贴装设备内的每一个真空主轴提供垂直运动力(向上和向下)。具有低摩擦和低体积特性的传动系统10利用电动机电流对由部件和电路板上的真空喷嘴60顶部施加的下触力进行测量。

如图6所示，主动齿轮40包括多个位于齿轮41圆周的齿42。与齿轮41和共享轴43同轴的小齿轮在其圆周上也同样具有多个齿45。轴43包括一个或多个滚子46。具体表现为，两个滚子46A、46B皆与两个小齿轮44和齿轮41同轴。滚子46A、46B具有相对光滑的外侧磨损表面47A、47B。

因此，主动齿轮作为一个装置的旋转，如旋转箭头R1所示(见图3)，引起齿轮41、轴43或小齿轮44的旋转，并根据具体情况，有时也会导致滚子46的旋转。对于滚子46A，46B应固定到轴43上，或者，会自由独立的围绕轴43发生旋转。同样，滚子46A、46B被集成在小齿轮44中，或独立于小齿轮44成为一个独立的装置。

图4为传动系统10的底部剖面图。具体来说，轴43在枢轴90A、90B内自由旋转。电动机80提供如施加到电动机传动齿轮的旋转力。电动机传动齿轮81的齿轮齿82与齿轮41的齿42相啮合。从而，如同电动机80向电动机传动齿轮施加旋转力，最终轴43会发生旋转。

如图5A和5B所示，机架单元20具有第一齿面23和第二齿面27。第一齿面23与第二齿面27相对。沿第一齿面23有一个齿条21，此齿条也同样具有多个齿25。

滚子表面延长装置22包括一个位于机架单元20第二齿面27上的第二表面28。第二表面28的形状被拉长，并取决于其结构，拉长到长于齿条21的长度。

在与齿条21的第二齿面进行旋转啮合的情况下，至少有一个轴承30(见，图4所示)具有一个沿第二表面28的轴承支承表面31。这个与第二表面28相邻并延长自第二表面28的轴承工作表面31具有一对延长装置29A、29B。此对延长装置29A、29B各位于第二表面的每一侧。例如，延长装置29A、29B被配置成唇形件，被相对安装并相互平行，以扩大轴承30A、30B轴承工作表面31A的宽度。

机架单元20还包括一个位于滚子表面47支承上的第一表面24。位于第一齿面23上的第一表面24是两个位于齿条21每一侧的形状相似、相互平行且相对光滑的表面(如图4中的24A、24B所示)。在功能上，与相邻于第二表面28的延长装置29相似，两个延长装置26A、26B与第一表面24A、24B也处于相邻位置。延长装置26A、26B被隔开以扩大滚子表面47A、47B的宽度。

在沿一个轴(如Z-轴)运动时要防止整个机架单元20滑落。例如，滚子46A、46B协同轴承30A、30B防止机架单元20沿Y-轴横向运动时滑落。同样，两个延长装置26A、26B协同延长装置29A，29B一起以防止机架单元20沿X-轴运动时滑落.围绕z-轴的旋转通过滚子46A及46B来防止滑落，而围绕X-轴的旋转则由轴承30A、30B阻止，围绕Y-轴的旋转由延长装置26A、26B协同延长装置29A、29B加以阻止.

图7所示为一个装配在低摩擦齿条-齿轮传动系统传动系统(如图3所示)上的椎体四面体70。椎体四面体70具有四个交叉点：A、B、C和D。点A和点B分别为带轴承工作表面31A和31B的第二表面28的接触点。点C为带第一表面24A的滚子表面47A的接触点。点D为带第一表面24B的滚子表面47B的接触点。点A、点B、点C及点D之间的连接线形成了椎体四面体70。椎体四面体70的线A-B阻止传动系统10围绕X-轴的旋转，且通过延长装置29沿线A-B的横向支承防止传动系统10围绕Y-轴旋转。此外，椎体四面体70的线C-D防止传动系统10围绕Z-轴旋转。因此，根据此原理，通过仅有较少接触点的(如椎体四面体70)四面体结构，发明了用于贴片机的先进传动系统。

显而易见，精于传动系统技术的此发明的变化包括沿单个轴进行运动，即包括沿Y-轴或X-轴的运动。

此发明通过具体图解的方式在此进行了详尽的描述，多次的修正和更改使得此发明技术愈加精湛。因此，所附加的专利权力要求书意图涵盖本发明的真谛及发明范围内的所有修正和更改。

Claims (17)

1、一个主轴装置传动系统包括：

一个具有多个齿的机架单元；

一个与上述机架单元啮合并向上述机架单元提供第一接触点和第二接触点的主动齿轮；

一个与上述主动齿轮啮合并向上述主动齿轮提供旋转力的电动机，以及

与上述机架单元啮合的多个轴承，设计成在至少具有一个第三接触点和一个第四接触点的情况下进行操作，其中，上述机架单元在第一坐标轴上进行横向运动。

2、如权利要求1的传动系统中所述的电动机为一个伺服电动机。

3、如权利要求1的传动系统中，与上述电动机相对应的电动机电流用于下触力测量。

4、如权利要求1的传动系统中，上述主动齿轮还包括多个滚子，用于传动系统进行精确地位置移动。

5、如权利要求1的传动系统中，上述主动齿轮还包括用于防止上述机架单元沿第二坐标轴进行横向运动的工具。

6、如权利要求3的传动系统中，上述滚子与上述多个轴承共同协助以防止上述机架单元沿第三坐标轴进行横向运动。

7、如权利要求1的传动系统中所述的多个齿轮为两个齿轮，并且，这两个齿轮防止机架单元沿上述的第二坐标轴进行旋转。

8、如权利要求4的传动系统中所述的工具用来防止上述机架单元的横向运动，并且防止上述机架单元沿上述第三坐标轴进行旋转。

9、如权利要求1的传动系统中，基于操作性安装的滚子防止机架单元沿第一坐标轴旋转。

10、一个组件贴片设备包括：

一个用于通过上述设备传输电路板的装置；

一个用于在多个部件中进行选择的工具；

多个真空主轴，上述的每一个真空主轴包括一个传动系统，上述传动系统包括如权利要求1的系统。

11、方法包括：

提供一个具有多个齿的机架单元；

将主动齿轮与所述机架单元旋转啮合；

将多个轴承与所述机架单元旋转啮合；并

通过电动机提供旋转力与所述主动齿轮和所述机架单元啮合沿第一坐标轴移动上述机架单元；

所述的多个轴承和所述的主动齿轮防止机架单元沿第二坐标轴和第三坐标轴运动。

12、在如权利要求11的方法中，所述多个轴承和所述主动齿轮防止机架单元沿第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴中的至少一个坐标轴旋转。

13、在如权利要求11的方法中，还包括通过对应于电动机的电动机电流测量真空喷嘴的下触力。

14、一个传动系统包括：

一个电动机；

一个与电动机相连接的主动齿轮；

一个与所述主动齿轮相啮合的机架单元，此机架单元还包括一个第一滚子平面；及

两个与所述第一滚子平面旋转啮合的轴承；

所述的主动齿轮和两个轴承至少向所述机架单元提供四个支承点。

15、如权利要求14的传动系统中，所属主动齿轮还包括至少一个滚子以与机架单元相啮合。

16、如权利要求15的传动系统中，机架单元还包括一个第二滚子平面以与至少一个滚子相啮合。

17、如权利要求16的传动系统中，第一滚子平面和第二滚子平面位于机架单元的对立平面。

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