CN101740355A - 芯片分拣设备的移送装置 - Google Patents

Abstract

芯片分拣设备的移送装置，包括机架，以及可升降地枢设于机架的主轴，主轴下端固接有摆臂，摆臂前端设置有吸嘴，主轴通过一滚珠花键副与主轴伺服电机的输出轴连接，滚珠花键副枢接于机架，机架设置有平行于主轴的直线引动器，直线引动器的引动臂枢接于主轴外缘；由于滚珠花键副其扭矩方向上的滚珠传递载荷平稳、均匀，传动精度高，工作可靠，而驱动主轴作直线运动的直线引动器传动精度高，承载能力高，且耐磨损而易于维护；驱动主轴旋转可采用同步带，同步带在高速回转情况下结构紧凑、传动准确，平稳，有较好的减振效果，易于维护和保养，因此，本发明易于装配，分拣精度高，工作可靠。

Description

芯片分拣设备的移送装置

技术领域：

本发明涉及芯片分拣设备技术领域，特别涉及芯片分拣设备的移送装置。

背景技术：

LED芯片分检设备用于对芯片进行分类排列。工作过程中，系统首先导入待分选芯片的光电参数以及位置信息，待分拣的LED芯片均匀粘贴在翻晶膜上，翻晶膜紧绷固定在环形托盘上。

托盘安装于供给圆筒形平台上，可随平台X、Y相平行移动并绕自身轴线45°旋转。平台上部的CCD系统和下方子母运动平台协同完成每颗芯片的识别及定位。芯片移送系统按等级对每个芯片进行抓取，并放置到接收平台。

LED芯片的自动分拣系统主要包括3大部分：供料装置；移送装置；排列装置。要求相应机械机构、运动控制系统必须稳定、快速、精准。供料装置包括分检平台、供给X轴系统、供给Y轴系统、供给θ轴系统、顶针(Z轴)系统、CCD扫描系统。移送装置包括：移送Z轴系统、移送θ轴系统、移送摆臂系统。排列装置包括：排列X轴系统、排列Y轴系统、排列区CCD扫描系统。供给装置通过平行移动和旋转校正将晶粒定位到分拣位置，由顶针系统配合将晶粒由薄膜上顶起。移送装置通过吸嘴吸取晶粒，并旋转90°将晶粒放置到排列区。排列装置通过平行移动，选择合适位置接受芯粒。三套装置由核心工艺软体控制协调动作。

上述装置中，移送装置涉及到高速旋转精确定位以及垂直运动联动，最难设计。

目前，移送装置方面，较普遍采用的是摆臂回转+摆臂上下升降的方案，如日本OPTO生产的WDS3000、台湾威控生产的LS326、香港ASM生产的AS899、长洛精仪生产的LEDA-PNP M6600型分拣机均采用该方案。该方案采用悬臂结构，臂端夹持连接真空气路的胶木吸嘴。但是具体到方案的实现方面，各家都有不同。其中，OPTO采用平行四边形连杆驱动机构+圆柱凸轮驱动机构实现旋转和上下运动的控制。该方案对连杆机构加工装配精度要求非常高，且转动部件的磨损会造成分拣精度及分拣效率的下降。ASM采用DD马达驱动+圆柱凸轮驱动实现旋转和上下运动的控制，但是DD马达非常昂贵，启动加速度大，消除振动和定位控制较为复杂。威控采用伺服电机直连摆臂+圆柱凸轮驱动来实现旋转和上下运动控制，该方案同样会受到端点振动以及磨损问题的影响。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种用于芯片分拣设备的易于装配、分拣精度高、工作可靠的移送装置。

本发明的目的通过以下技术措施实现：

芯片分拣设备的移送装置，包括机架，以及可升降地枢设于机架的主轴，所述主轴下端固接有摆臂，所述摆臂前端设置有吸嘴，所述主轴通过一滚珠花键副与主轴伺服电机的输出轴连接，所述滚珠花键副枢接于机架，所述机架设置有平行于所述主轴的直线引动器，所述直线引动器的引动臂枢接于所述主轴外缘。

本发明的进一步技术方案包括：

所述滚珠花键副的花键套与主轴伺服电机的输出轴通过一同步带连接。

其中，所述直线引动器包括一导轨，以及滑设于该导轨内的滑块，所述滑块通过一滚珠丝杠副与直线引动器伺服电机的输出轴连接，所述引动臂与所述滑块固接。

进一步地，所述主轴伺服电机设置有行星减速器。

更进一步地，所述机架对应所述摆臂摆动范围的位置设置有两个限位器，两所述限位器的夹角不小于90°，所述限位器设有阻尼减速装置。

所述机架设置有控制主轴伺服电机转动行程的限位感应器，所述限位感应器包括一定义主轴伺服电机运转行程起始点的原位感应器。

所述主轴设有反馈主轴旋转误差数据的反馈装置。

所述主轴内部沿主轴长度方向形成有一气流通路，该气流通路下端与所述吸嘴连通，上端连接有气管。

所述机架设置有罩壳，所述主轴伺服电机，以及所述直线引动器的驱动装置均设置于该罩壳内。

所述罩壳沿所述直线引动器的长度方向延设有加强肋板，该加强肋板与所述直线引动器固接。

本发明有益效果为：该芯片分拣设备的移送装置包括机架，以及可升降地枢设于机架的主轴，所述主轴下端固接有摆臂，所述摆臂前端设置有吸嘴，所述主轴通过一滚珠花键副与主轴伺服电机的输出轴连接，所述滚珠花键副枢接于机架，所述机架设置有平行于所述主轴的直线引动器，所述直线引动器的引动臂枢接于所述主轴外缘；工作时，主轴伺服电机驱动主轴旋转，带动摆臂携带吸嘴移动到待分选芯片上方，与此同时，直线引动器通过引动臂带动主轴沿其轴心下降，带动吸嘴贴近芯片上方表面，吸嘴吸取芯片，然后，直线引动器带动主轴、摆臂和吸嘴升起，摆臂携带吸嘴和晶粒旋转90°，直线引动器再次驱动主轴下降直至吸嘴处的晶粒贴近并轻压排列区膜面，即完成一次移送芯片的动作；主轴旋转及直线升降由滚珠花键副支持，扭矩方向上的滚珠传递载荷平稳、均匀，可以将旋转方向的间隙控制在零间隙或过盈，传动精度高，工作可靠，而驱动主轴作直线运动的直线引动器传动精度高，承载能力高，且耐磨损而易于维护，故而本发明易于装配，分拣精度高，工作可靠。

附图说明：

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明的一种芯片分拣设备的移送装置的内部结构示意图；

图2是本发明的一种芯片分拣设备的移送装置的俯视图。

图1和图2中包括：

1——机架             2——主轴             3——摆臂

31——吸嘴            4——滚珠花键副       5——直线引动器

51——引动臂          52——导轨            53——滑块

54——滚珠丝杠副      55——直线引动器伺服电机

6——主轴伺服电机     61——行星减速器      7——同步带

71——主动同步带轮    72——从动同步带轮    8——限位器

9——限位感应器       91——原位感应器      10——反馈装置

11——罩壳            12——加强肋板        13——轴承

14——气管

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明，见图1和图2所示，这是本发明的较佳实施例：

芯片分拣设备的移送装置，包括机架1，以及可升降地枢设于机架1的主轴2，所述主轴2下端固接有摆臂3，所述摆臂3前端设置行吸嘴31，所述主轴2通过一滚珠花键副4与主轴伺服电机6的输出轴连接，所述滚珠花键副4枢接于机架1，所述机架1设置有平行于所述主轴2的直线引动器5，所述直线引动器5的引动臂51枢接于所述主轴2外缘。

本发明安装于芯片分拣设备上，所述主轴伺服电机6及直线引动器5均与芯片分拣设备的控制系统连接；工作过程中，主轴伺服电机6在控制系统控制下启动，主轴2在主轴伺服电机6驱动下旋转，带动摆臂3转动，进而携带吸嘴31移动到待分选芯片正上方；与此同时，在控制系统的控制下，直线引动器5通过引动臂51带动主轴2沿其轴心下降，带动吸嘴31贴近芯片上表面上方，吸嘴31气路启动，吸取芯片，使芯片从托盘分离；吸嘴31吸取芯片后，直线引动器5反向运转，使引动臂51上升，从而带动主轴2沿主轴2轴心直线上升；主轴伺服电机6反转，摆臂3摆回至原点位置，即完成一次移送芯片的动作。

主轴2旋转及直线升降由滚珠花键副4支持，扭矩方向上的滚珠传递载荷平稳、均匀，可以将旋转方向的间隙控制在零间隙或过盈，传动精度高，工作可靠，而驱动主轴2作直线运动的直线引动器5传动精度高，承载能力高，且耐磨损而易于维护，故而本发明易于装配，分拣精度高，工作可靠。

见图1所示，所述滚珠花键副4的花键套与主轴伺服电机6的输出轴通过一同步带7连接。本发明所述主轴伺服电机6的输出轴与主轴2平行设置，主轴伺服电机6的输出轴固接有一主动同步带轮71，所述滚珠花键副4的花键套外表面固定套设有一从动同步带轮72，所述同步带7即绕设于该主动同步带轮71和从动同步带轮72周缘。同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成；它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力；同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1∶10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦；传动效率高，一般可达98％，结构紧凑，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。由于采用同步带传动，传动准确平稳，本发明可由控制主轴伺服电机6而达到精密控制主轴2转动角度的目的，这样控制方便，且装配难度低。

其中，所述直线引动器5包括一导轨52，以及滑设于该导轨52内的滑块53，所述滑块53通过一滚珠丝杠副54与直线引动器伺服电机55的输出轴连接，所述引动臂51与所述滑块53固接。直线引动器伺服电机55在控制系统的控制下运转，带动滚珠丝杠副54的丝杠转动，通过与螺接于丝杠的滑块53，将丝杠的转动转换为滑块53沿导轨52的直线运动，从而带动引动臂51引导主轴2作升降运动。

见图1所示，所述主轴伺服电机6设置有行星减速器61。主轴2转动而带动摆臂3摆动，需要定位准确，而且工作过程中摆臂3需作往复摆动而重复实现分拣移动芯片的目的，若主轴2转速过高，则运转过程中惯性较大，这样将增大主轴2与同步带7的磨损，降低使用寿命，故而在主轴伺服电机6设置行星减速器61，以降低主轴伺服电机6的输出转速，使主轴2转动更平稳。所述行星减速器61具有体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低的特点，是一种广泛应用于机械传动系统的减速装置，这里不赘述其结构及工作原理。

为了进一步达到减速目的，可使所述主动同步带轮71直径小于从动同步带轮72直径，以进一步达到降低主轴2转速的目的。

见图2所示，所述机架1对应所述摆臂3摆动范围的位置设置有两个限位器8，两所述限位器8的夹角不小于90°，所述限位器8设有阻尼减速装置。摆臂3的摆动角度控制由控制系统控制主轴伺服电机6的转动而完成，然而持续使用过程中，由于传动误差、机械磨损、同步带7疲劳等原因，难免出现角度控制误差，主轴2往往由于自身旋转的惯性而使转动角度大于90°；所述限位器8设置于摆臂3往复摆动的停止位置，这样，即使由于角度控制误差的因素而造成摆臂3摆动角度超出90°范围，摆臂3亦可因所述限位器8的阻挡约束而止位，起到防止摆臂过载的作用；同时，为了防止因摆臂3与限位器8的碰撞而损伤各精密部件，所述限位器8设置有阻尼减速装置，该阻尼减速装置吸收摆臂3摆动的动能，起到吸能减振作用，有利于保护本发明内部结构，延长使用寿命。

见图2所示，所述机架1设置有控制主轴伺服电机6转动行程的限位感应器9，所述限位感应器9包括一定义主轴2电机运转行程起始点的原位感应器91。该限位感应器9可设置于所述主动同步带轮71周缘，工作过程中，限位感应器9采集主动同步带轮71的转动行程信息，并将该信息反馈至控制系统，以使控制系统发出控制主轴伺服电机6启闭及正反转的控制信号，从而达到精确控制主轴伺服电机6转动的目的。其中，所述原位感应器91用于标定主动同步带轮71转动的初始位置，该原位感应器91采集的主动同步带轮71位置信息可以用于每次移送动作的起始及结束位置的修正，以免累积误差的形成，这进一步提高了本发明的工作可靠性。

见图1所示，所述主轴2设有反馈主轴2旋转误差数据的反馈装置10。一般而言，由于直线引动器5和同步带7的传动精密性，以及所述滚珠花键副4的零件精密度，本发明采用开环控制即可满足精度要求，但由于工作过程中，主轴2频繁的做出旋转及升降的复合运动，使用过程中难免产生精度误差，所述反馈装置10可以实时采集主轴2的旋转角度位置，并反馈给芯片分拣设备的控制系统，以便于控制系统作出修正误差或发出警告信号的判断，这提高了本发明应用于自动化生产的工作可靠性。其中，本发明所述反馈装置10可以采用反馈编码器。

所述主轴2内部沿主轴2长度方向形成有一气流通路，该气流通路下端与所述吸嘴31连通，上端连接有气管14。亦即是说，所述主轴2中空，这样，摆臂3摆动，吸嘴31的气路随之同步运动，无需从吸嘴31另外引入气路，这避免了气路管路对摆臂3动作的干扰，既简化了结构，又提高了摆臂3的定位准确性。

见图1所示，所述机架1设置有罩壳11，所述主轴伺服电机6，以及所述直线引动器伺服电机55均设置于该罩壳11内。这样有利于保护主轴伺服电机6及直线引动器伺服电机55；且该罩壳11可通过螺栓螺接等可拆卸的固定连接方式固定于机架1上，这样便于开启罩壳11，维修更换罩壳11内的部件。其中，所述滚珠花键副4可枢接于罩壳11壳体，具体地说，可在罩壳11壳体与花键套之间设置滚珠轴承13。

其中，所述罩壳11沿所述直线引动器5的长度方向延设有加强肋板12，该加强肋板12与所述直线引动器5固接。所述直线引动器5竖向设置，其下端可固定于机架1，中部亦可固定于罩壳11壳体，然而由于引动臂51升降的需要，其上部只能延伸出罩壳11顶部；如无约束，则动作过程中，直线引动器5上部将产生扰动，这种扰动通过主轴2传递至摆臂3后，将影响摆臂3的动作精度，同时，这种扰动亦将造成直线引动器5的结构疲劳，降低直线引动器5的使用寿命。所述加强肋板12固定于直线引动器5上部远离引动臂51的一侧，起到加强直线引动器5连接刚度的目的。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.芯片分拣设备的移送装置，包括机架，以及可升降地枢设于机架的主轴，所述主轴下端固接有摆臂，所述摆臂前端设置有吸嘴，其特征在于：所述主轴通过一滚珠花键副与主轴伺服电机的输出轴连接，所述滚珠花键副枢接于机架，所述机架设置有平行于所述主轴的直线引动器，所述直线引动器的引动臂枢接于所述主轴外缘。

2.根据权利要求1所述的芯片分拣设备的移送装置，其特征在于：所述滚珠花键副的花键套与主轴伺服电机的输出轴通过一同步带连接。

3.根据权利要求2所述的芯片分拣设备的移送装置，其特征在于：所述直线引动器包括一导轨，以及滑设于该导轨内的滑块，所述滑块通过一滚珠丝杠副与直线引动器伺服电机的输出轴连接，所述引动臂与所述滑块固接。

4.根据权利要求3所述的芯片分拣设备的移送装置，其特征在于：所述主轴伺服电机设置有行星减速器。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的芯片分拣设备的移送装置，其特征在于：所述机架设置有控制主轴伺服电机转动行程的限位感应器，所述限位感应器包括一定义主轴伺服电机运转行程起始点的原位感应器。

6.根据权利要求5所述的芯片分拣设备的移送装置，其特征在于：所述机架对应所述摆臂摆动范围的位置设置行两个限位器，两个所述限位器的夹角不小于90°，所述限位器设有阻尼减速装置。

7.根据权利要求6所述的芯片分拣设备的移送装置，其特征在于：所述主轴设有反馈主轴旋转误差数据的反馈装置。

8.根据权利要求7所述的芯片分拣设备的移送装置，其特征在于：所述主轴内部沿主轴长度方向形成有一气流通路，该气流通路下端与所述吸嘴连通，上端连接有气管。

9.根据权利要求8所述的芯片分拣设备的移送装置，其特征在于：所述机架设置有罩壳，所述主轴伺服电机，以及所述直线引动器的驱动装置均设置于该罩壳内。

10.根据权利要求9所述的芯片分拣设备的移送装置，其特征在于：所述罩壳沿所述直线引动器的长度方向延设有加强肋板，该加强肋板与所述直线引动器固接。

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