CN102456536B - 一种打标机的料条高精度定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种打标机的料条高精度定位系统，其特征在于：包括设置于打标机的一条输送轨道之一上的用于当料条进入料条打标区域过程中，通过至少一个纠偏压轮将料条的侧边向另一侧的输送轨道横向推压，之后又能将到位的料条自上而下压平的纠偏压平装置；设置在打标机其中一条输送轨道上的当料条输送到料条打标位置时，料条高精度定位系统的料条托平装置上的托板能从料条下方将其托平的托平装置；以及设置在一条输送轨道上的当料条输送到料条打标位置时，料条高精度定位系统的针式定位装置上定位针会自上而下穿过料条侧边上定位孔，再继续向下插入前导轨支承料条台阶上的料条定位缺口，而将料条进行纵向精确定位的针式定位装置。

Description

一种打标机的料条高精度定位系统

技术领域

本发明涉及IC料条打标的料条定位系统，更准确地说，涉及料条被输送到激光打标位置下方时，由针式定位(纵向定位)、纠偏压平定位(横向定位)、托平压平定位(竖向定位)等组成的系统对料条进行定位的一种打标机的料条高精度定位系统。

背景技术

打标机广泛应用于IC行业的集成电路的表面打标。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)和晶圆三种形式。料条是由若干芯片组合而成的板料，对料条上的每一粒芯片打标时，是直接通过输送料条和定位料条来实现自动打标的。

在现有的打标机中，当料条输送到打标位置时，只是靠安装在两条料条输送导轨之间的一个气动升降挡块实现料条定位的。即料条快输送到位时，控制系统控制气动挡块下降，挡住料条继续前进而被定位在两条料条输送导轨之间，等待激光打标机的打标头对该料条上的每一块芯片打标。这种定位方式简单方便，但定位精度差，只在料条输送方向实行了单向定位。对于较薄和较宽的料条存在的下垂弯曲变形以及芯片尺寸较小的料条的定位误差，都将严重影响打标精度和质量。

发明内容

为了解决自动打标机的上述对料条在打标时的定位精度不高的问题，本发明提供了一套料条高精度定位系统。

该系统包括设置于打标机的两条输送轨道之一上的用于当料条进入料条打标区域过程中，通过至少一个纠偏压轮将料条的侧边向另一侧的输送轨道横向推压，之后又能将到位的料条自上而下压平的纠偏压平装置；还包括，

优选的是，还包括设置在打标机其中一条输送轨道上的当料条输送到料条打标位置时，料条高精度定位系统的料条托平装置上的托板能从料条下方将其托平的托平装置；

优选的是，还包括设置在一条输送轨道上的当料条输送到料条打标位置时，料条高精度定位系统的针式定位装置上定位针会自上而下穿过料条侧边上定位孔，再继续向下插入前导轨支承料条的台阶上的定位缺口上，而将料条进行纵向精确定位的针式定位装置。

优选的是，纠偏压平装置包括设置为中间有可调间隙的上、下导轨，以及设置在两导轨之间的施加横向弹性压力的结构；在上导轨上还设有通过一驱动件驱动上导轨相对下导轨作上、下运动的主动压板，该主动压板上还设有伸至打标机的输送轨道轨间的栅格状压板，该栅格状压板设置为允许料条的待打标区域从栅格露出。

优选的是，托平装置主要由料条托板，托平板连接板，导向轴，导向套，滚珠丝杠螺母，滚珠丝杠，电机，控制板以及安装板组成。其中，料条托板用于与料条底部相接触托起料条，托平板连接板连接于料条托板下方，托平板连接板的底部中间位置连接一滚珠丝杠副的滚珠丝杠螺母，与该滚珠丝杠螺母配合的滚珠丝杠与电机的电机轴相耦合，电机固连在安装板上，驱动电机即可实现料条托板的上升和下降运动。安装板上还设有导向套，导向套内延伸有导向轴，导向轴的一端与托平板连接板固连，导向轴和导向套的配合可实现料条托板的平稳升降。

优选的是，针式定位装置主要由针式定位装置支承座组件、针式定位装置扣板组件、针式定位装置定位针组件等三大组件组成；

针式定位装置支承座组件在该装置的下方，其支承座与工作台相固连，安装板固装在与支承座之间有上下高度调整的调整轴上，定位针升降气缸固装在安装板的下平面上，该气缸的活塞杆穿过安装板的中部圆孔，推顶定位针组件上升，使定位针上升到脱离定位的位置。当需要定位时，气缸换向后，定位针组件靠自重下降，使定位针将料条定位在支承料条的导轨台阶上的定位缺口上；

扣板组件在支承座组件的上方，其上的导向轴精密插入支承座组件的导向轴套内，定位针升降气缸的活塞杆上升时，扣板组件整体上升，定位针升降气缸的活塞杆下降时，扣板组件整体靠自重下降；安装在扣板组件安装板上的定位销是用来定位和安装定位针组件的；安装在扣板组件安装板上的扣板也是用来定位和安装定位针组件的；为保证定位和安装精度，扣板组件安装板是由一块整料精密加工出来的。

定位针组件定位安装在扣板组件的内侧面和支承座组件的上方，两根定位针安装在定位针安装板上，安装板侧面上的两个孔与扣板组件上的定位销精密配合，固装在定位针安装板上的扣槽与扣板组件的扣板扣合。

优选的是，为保证定位和安装精度，定位针安装板是由一块整料精密加工出来的。

该系统有以下特点：1.该系统由料条挡块与针式定位装置、纠偏压平装置、托平装置组成。2.气动挡块与针式定位装置负责料条的纵向精确定位。3.纠偏压平装置负责料条的横向精确定位和料条向上翘曲变形的定位。4.托平装置负责料条的垂直方向定位，保证料条不会向下产生弯曲变形。

打标机的料条高精度定位系统是利用现代机械技术，控制技术，计算机技术，检测传感技术等多种技术手段，将需要打标的IC料条以快速、有序、稳定、准确地定位在打标位置上，从而实现高精度定位打标的目标。

附图说明

图1为依照本发明的打标机的料条高精度定位系统图；

图2为料条托平装置的结构立体图；

图3a为不带压平栅格的纠偏压平装置的立体图；

图3b为带压平栅格的纠偏压平装置的立体图；

图3c为带压平栅格的纠偏压平装置的后视图；

图3d为带压平栅格的纠偏压平装置的爆炸图；

图4a为针式定位装置立体图；

图4b为针式定位装置支承座组件图；

图4c为针式定位装置扣板组件图；

图4d为针式定位装置定位针组件图。

具体实施方式

打标机的料条高精度定位系统如图1所示，主要由料条托平装置1，针式定位装置2，前导轨3，后导轨4，料条输送电机5，纠偏压平装置6，从动输送压轮7，主动输送滚轮8，料条挡块9等组成。

打标机的料条高精度定位系统一般安装在打标机整条料条输送装置的中部，其正上方安装有激光打标头。料条高精度定位系统的料条挡块9通过横梁和气缸，安装在前导轨3(即料条前进方向右侧的导轨)一侧，固装在前导轨外侧的气缸的活塞杆上端通过水平但垂直于前导轨3的横梁，将料条挡块连接，气缸的活塞杆上下运动，就会带动料条挡块上下移动，实现对料条的挡料和放料；料条高精度定位系统的托平装置安装在前后导轨之间且适当靠近前导轨一侧，整个托平装置处在打标料条的下方，其上的托平板在滚珠丝杆带动下可上升托平待打标的料条；料条高精度定位系统的纠偏装置安装在后导轨4一侧，其上的纠偏组件和压平组件直接与该段导轨关联，其上的料条压平栅格的外伸部分，可在料条的上方对料条从上向下实施压平；料条高精度定位系统的针式定位装置安装在前导轨3一侧，其上的两根定位插针随定位组件靠自重下移时，可穿过料条的定位边孔和前导轨托料台阶上的定位缺口，将料条固定在前导轨托料台阶上的定位缺口处。

待打标的料条由前级输送导轨(前导轨3和后导轨4)上的输送滚轮，从左向右输送料条，当料条的前端进入料条高精度定位系统打标区域时，由料条输送电机5通过两级同步带带动的主动输送滚轮8滚动，再借助由气缸驱动的从动输送压轮7，由主动输送滚轮8和气缸驱动的压轮7使料条继续向前输送。在料条向前输送过程中，设置在后导轨4内侧的纠偏装置的纠偏压轮压住料条侧边使料条向前导轨内侧靠齐，实现料条的横向定位；当料条的前端到达料条挡块9时，被其挡住，实现料条的纵向粗定位；与此同时，料条输送电机5和主动输送滚轮8停止转动，压轮7在气缸驱动下抬起并与料条脱离接触；之后，料条托平装置1适当上升托平料条实现垂直方向单向定位；设置在料条前进方向右侧的针式定位装置的两根插针插入料条一侧面的定位孔和前导轨托料台阶上的定位缺口，实现料条的纵向精定位；纠偏压平装置的料条压平组件从上向下将料条适当压平(即活动导轨将料条前进方向左侧的孔边压住，料条压平栅格将料条上面的非打标部分压住)，实现料条的垂直定位。上述定位完成之后，安放在料条上方的激光打标头立即启动对料条上的各芯片逐一打标。打标完成后，针式定位装置、料条托平装置，纠偏压平装置的压平组件等定位部分立即恢复到原位；料条挡块9在气缸带动下立即上升，解除对该料条的阻挡；料条输送电机启动，通过两级同步带带动的主动输送滚轮8滚动，再借助由气缸驱动的从动输送压轮7，由主动输送滚轮8和气缸驱动的压轮7使料条送出高精度定位系统打标区，再由后续的料条输送装置将该料条送往下面的加工工序。与此同时，第二块待打标的料条如第一块料条的输送步骤一样，进入高精度定位系统，接受定位和打标。如此反复进行，就能将一块块料条实现高精度定位和打标。

料条托平装置1是指当料条输送到料条打标位置时，料条高精度定位系统的料条托平装置上的托板能从料条下方将其托平的装置。

如图2所示，托平装置1主要由料条托板101，托平板连接板102，导向轴103，导向套104，滚珠丝杠螺母105，滚珠丝杠106，电机107，控制板108以及安装板109组成。其中，料条托板101用于与料条底部相接触托起料条，托平板连接板102连接于料条托板101下方，托平板连接板102的底部中间位置连接一滚珠丝杠副的滚珠丝杠螺母105，与该滚珠丝杠螺母105配合的滚珠丝杠106与电机107的电机轴相耦合，电机107固连在安装板109上，驱动电机即可实现料条托板101的上升和下降运动。安装板109上还设有导向套104，导向套内延伸有导向轴103，导向轴103的一端与托平板连接板102固连，导向轴103和导向套的配合可实现料条托板101的平稳升降。

打标机的料条纠偏压平装置6是指当料条进入料条打标区域过程中，料条高精度定位系统的料条纠偏压平装置上的纠偏压轮，会压住的侧边将料条向料条前进方向的右侧导轨(导轨3)一侧靠拢，之后又能将到位的料条自上而下压平的一种装置。

如图3a至3d所示，纠偏压平装置6主要由料条导向固定导轨601，可上下活动导轨602，活动导轨导向销钉603，主动压板604，主动压板升降气缸605，纠偏弹簧座板606，纠偏弹簧607，纠偏压轮608，纠偏弹簧摆臂609，摆臂支承轴610，纠偏组件盖板611，盖板紧固螺钉612，纠偏弹簧座板紧固螺钉613，料条压平栅格614，压平栅格紧固螺钉615，纠偏压轮销轴616，压缩弹簧617组成。其中，固定导轨601设置于前导轨或后导轨上，可上下活动导轨602通过活动导轨导向销钉603配合于料条导向固定导轨601上，导向销钉603略长于两导轨的厚度之和，且在可上下活动导轨602与料条导向固定导轨601之间设置有弹簧617，这样两导轨就有间距，且该间距就可在弹簧的作用下被压缩或因弹簧恢复而扩大。间距的压缩是通过设置于可上下活动导轨602上方的主动压板604实现的，该主动压板604由升降气缸605驱动带动可上下活动导轨602上下运动，从而改变其与导向固定导轨601的间隙，在两导轨(601、602)上还设有至少一套横向调整结构，该结构包括纠偏弹簧摆臂609，其设置于固定导轨601的一个凹部内，其一端枢接在摆臂支承轴610上，另一端通过纠偏压轮销轴616与纠偏压轮608枢接，这样，纠偏弹簧摆臂609可沿其一端枢转，从而另一端可带动纠偏压轮608转动，同时偏压轮608自身也可枢转，在凹部内与纠偏弹簧摆臂609具有纠偏压轮608的一端设有由紧固螺钉613固定的纠偏弹簧座板606，该座板上设有与纠偏弹簧摆臂609具有纠偏压轮608的一端相抵的纠偏弹簧607，这样，当纠偏压轮608受到横向力的作用时就会带动纠偏弹簧摆臂609摆动，且在横向力失去后在纠偏弹簧607的作用下使弹簧摆臂复位，从而调整前、后导轨间的横向宽度。

为了便于安装该横向调整结构，可上下活动导轨602上设置由盖板紧固螺钉612固定的纠偏组件盖板611。

料条压平栅格614通过压平栅格紧固螺钉615固定于主动压板604上，并在气缸的作用下与主动压板604一起运动，栅格的设置旨在为激光头就出打标空间，栅格的大小可根据料条更改。

打标机的料条针式定位装置2是指当料条输送到料条打标位置时，料条高精度定位系统的针式定位装置上定位针会自上而下穿过料条侧边上定位孔，再继续向下插入前导轨支承料条台阶上的定位缺口，而将料条进行纵向精确定位的一种装置。

如图4a所示，针式定位装置主要由针式定位装置支承座组件、针式定位装置扣板组件、针式定位装置定位针组件等三大组件组成。

如图4b所示，针式定位装置支承座组件在该装置的下方，其支承座211与工作台相固连，安装板208固装在与支承座211之间有上下高度调整的调整轴212上，定位针升降气缸210固装在安装板208的下平面上，该气缸210的活塞杆穿过安装板208的中部圆孔，推顶定位针组件上升，使定位针上升到脱离定位的位置。当需要定位时，气缸换向后，定位针组件靠自重下降，使定位针将料条定位在支承料条的导轨台阶上的定位缺口(即半圆孔，图中未画)上。

如图4c所示，扣板组件在支承座组件的上方，其上的导向轴205精密插入支承座组件的导向轴套209内，定位针升降气缸210的活塞杆上升时，扣板组件整体上升，定位针升降气缸210的活塞杆下降时，扣板组件整体靠自重下降；安装在扣板组件安装板上的定位销206是用来定位和安装定位针组件的；安装在扣板组件安装板204上的扣板207也是用来定位和安装定位针组件的；为保证定位和安装精度，扣板组件安装板204是由一块整料精密加工出来的。

如图4d所示，定位针组件定位安装在扣板组件的内侧面和支承座组件的上方，两根定位针安装在定位针安装板201上，安装板201侧面上的两个孔与扣板组件上的定位销206精密配合，固装在定位针安装板上的扣槽203与扣板组件的扣板207扣合。为保证定位和安装精度，定位针安装板201是由一块整料精密加工出来的。

三部分安装完成后，定位针组件和扣板组件连接为一个整体，非定位状态时，定位针升降气缸210的活塞杆通过扣板组件安装板204使定位针组件和扣板组件整体上升，需要定位时，定位针升降气缸210的活塞杆下降，定位针组件和扣板组件整体自重下降，使两定位针对料条上下高精度纵向定位。

如图1所示，在一打标机的中央控制系统的控制下，待打标的料条由前级输送导轨(前导轨3和后导轨4)上的输送滚轮，从左向右输送料条，当料条的前端进入料条高精度定位系统的打标区域时，由料条输送电机5通过两级同步带带动的主动输送滚轮8滚动，再借助由气缸驱动的从动输送压轮7，由主动输送滚轮8和气缸驱动的压轮7使料条继续向前输送。在料条向前输送过程中，设置在后导轨4内侧的纠偏装置的纠偏压轮8(见图3-8)压住料条侧边使料条向前导轨3内侧靠齐，实现料条的横向定位；当料条的前端到达料条挡块9时，被其挡住，实现料条的纵向粗定位；与此同时，料条输送电机5和主动输送滚轮8停止转动，压轮7在气缸驱动下抬起并与料条脱离接触；之后，料条托平装置的托平板1(图2-1)适当上升，托平料条而实现垂直方向的单向定位；设置在料条前进方向右侧的针式定位装置的两根插针插入料条一侧面的定位孔，实现料条的纵向精定位；纠偏压平装置的料条压平组件从上向下将料条适当压平(即活动导轨将料条前进方向左侧的孔边压住，料条压平栅格将料条上面的非打标部分压住)，实现料条的垂直定位。上述定位完成之后，安装在料条上方的激光打标头立即启动对料条上的各芯片逐一打标。打标完成后，针式定位装置、料条托平装置，纠偏压平装置的压平组件等定位部分立即恢复到原位；料条挡块9在气缸带动下立即上升，解除对该料条的阻挡；料条输送电机5启动，通过两级同步带带动的主动输送滚轮8滚动，再借助由气缸驱动的从动输送压轮7，由主动输送滚轮8和气缸驱动的压轮7使料条送出高精度定位系统打标区，再由后续的料条输送装置将该料条送往下面的加工工序。与此同时，第二块待打标的料条如第一块料条的输送步骤一样，进入高精度定位系统，接受定位和打标。如此反复进行，就能将一块块料条实现高精度定位和打标。

Claims (4)

1.一种打标机的料条高精度定位系统，其特征在于：包括设置于打标机的一条输送轨道之一上的用于当料条进入料条打标区域过程中，通过至少一个纠偏压轮将料条的侧边向另一侧的输送轨道横向推压，之后又能将到位的料条自上而下压平的纠偏压平装置；

设置在打标机其中一条输送轨道上的当料条输送到料条打标位置时，料条高精度定位系统的料条托平装置上的托板能从料条下方将其托平的托平装置；以及

设置在一条输送轨道上的当料条输送到料条打标位置时，料条高精度定位系统的针式定位装置上定位针会自上而下穿过料条侧边上定位孔，再继续向下插入前导轨支承料条台阶上的料条定位缺口，而将料条进行纵向精确定位的针式定位装置；

其中，纠偏压平装置包括设置为中间有可调间隙的上、下导轨，以及设置在两导轨之间的施加横向弹性压力的结构；在上导轨上还设有通过一驱动件驱动上导轨相对下导轨作上、下运动的主动压板，该主动压板上还设有伸至打标机的输送轨道轨间的栅格状压板，该栅格状压板设置为允许料条的待打标区域从栅格露出。

2.根据权利要求1所述的打标机的料条高精度定位系统，其特征在于：托平装置包括料条托板，托平板连接板，导向轴，导向套，滚珠丝杠螺母，滚珠丝杠，电机，控制板以及安装板；其中，料条托板用于与料条底部相接触托起料条，托平板连接板连接于料条托板下方，托平板连接板的底部中间位置连接一滚珠丝杠副的滚珠丝杠螺母，与该滚珠丝杠螺母配合的滚珠丝杠与电机的电机轴相耦合，电机固连在安装板上，驱动电机即可实现料条托板的上升和下降运动；安装板上还设有导向套，导向套内延伸有导向轴，导向轴的一端与托平板连接板固连，导向轴和导向套的配合可实现料条托板的平稳升降。

3.根据权利要求1所述的打标机的料条高精度定位系统，其特征在于：针式定位装置包括相互配合的针式定位装置支承座组件、针式定位装置扣板组件和针式定位装置定位针组件；

针式定位装置支承座组件在该装置的下方，其支承座与工作台相固连，安装板固装在与支承座之间有上下高度调整的调整轴上，定位针升降气缸固装在安装板的下平面上，该气缸的活塞杆穿过安装板的中部圆孔，推顶定位针组件上升，使定位针上升到脱离定位的位置；当需要定位时，气缸换向后，定位针组件靠自重下降，使定位针将料条定位在支承料条的导轨台阶上的定位缺口上；

扣板组件在支承座组件的上方，其上的导向轴精密插入支承座组件的导向轴套内，定位针升降气缸的活塞杆上升时，扣板组件整体上升，定位针升降气缸的活塞杆下降时，扣板组件整体靠自重下降；安装在扣板组件安装板上的定位销是用来定位和安装定位针组件的；安装在扣板组件安装板上的扣板也是用来定位和安装定位针组件的；为保证定位和安装精度，扣板组件安装板是由一块整料精密加工出来的；

定位针组件定位安装在扣板组件的内侧面和支承座组件的上方，两根定位针安装在定位针安装板上，安装板侧面上的两个孔与扣板组件上的定位销精密配合，固装在定位针安装板上的扣槽与扣板组件的扣板扣合。

4.根据权利要求1所述的打标机的料条高精度定位系统，其特征在于：为保证定位和安装精度，定位针安装板是由一块整料精密加工出来的。

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