CN103188925B - 表面贴装器件的吸附头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种表面贴装器件的吸附头。在所述吸附头中，轴安装在吸附头主体上，能够升降并能够围绕轴线旋转，吸附电子元件的吸附嘴安装在所述轴的端部上，无齿隙齿轮被紧固到所述轴，连接到使所述轴围绕轴线旋转的驱动电机的驱动齿轮与所述无齿隙齿轮啮合。

Description

表面贴装器件的吸附头

本申请要求于2012年10月8日提交到韩国知识产权局的第10-2012-111378号韩国专利申请的权益、于2011年12月27日提交到日本专利局的第2011-285821号日本专利申请的权益以及于2011年12月27日提交到日本专利局的第2011-285828号日本专利申请的权益，所述三个申请公开的全部内容通过引用被包含于此。

技术领域

本发明的总体构思涉及一种贴装电子元件(诸如，集成电路(IC)芯片)的表面贴装器件中的用于吸附所述电子元件的吸附头。

背景技术

表面贴装器件被构造成使得包括吸附嘴的吸附头从元件供应部件吸附电子元件，将所述元件转移到印刷电路板上，并将所述元件贴装在所述印刷电路板的特定位置上。

另外，普通的表面贴装器件的吸附头具有这样的构造：多个轴安装在吸附头主体上，以便能够升降并能够围绕轴线旋转，吸附电子元件的吸附嘴安装在每个轴的端部上(例如，参见引用的参考文献1)。另外，在所述轴的内部形成有空气导管，所述空气导管穿过吸附嘴，使得通过置入所述空气导管而在吸附嘴吸附所述元件的同时供应负压并在贴装所述元件的同时供应微正压。

在这样的吸附头中，通常使用齿轮装置或带装置来使所述轴围绕轴线旋转。然而，就齿轮装置而言，由于齿隙而导致产生空程(lost motion)，就带装置而言，由于带的滞后而导致产生空程。不仅产生空程，而且还使所述轴围绕轴线旋转的精确度降低。

齿轮装置的齿隙可通过执行一个方向控制(齿轮的旋转方向限于一个方向)而在一定程度上减小，但这样做是不够的。另外，在一个方向控制的控制方面存在限制。

另一方面，在这样的吸附头中，作为用于使所述轴围绕轴线旋转的装置，通常可使用滚珠花键单元(例如，参见引用的参考文献2)。

图12是示出使用滚珠花键单元的典型的吸附头的截面图。

轴141安装在表面贴装器件的吸附头的吸附头主体140上，以便能够沿着轴141的轴线方向升降并能够围绕轴线旋转，吸附嘴142安装在轴141的端部(下端)上。另外，作为滚珠花键单元，花键螺母143安装在轴141的形成有滚珠槽144的部分上。滚珠槽144被形成为向上延伸，以提供轴141的升降行程。

另一方面，在轴141的内部形成有穿过吸附嘴142的空气导管145。将空气供应到空气导管145的空气供应入口不能被安装在滚珠花键单元的部分(即，安装花键螺母143和形成滚珠槽144的部分)中。因此，在图12中示出的示例中，空气供应入口146安装在滚珠花键单元的顶部。其结果是，空气导管145变得比需要的长太多，以致于吸附嘴142对通过置入空气导管145而供应的负压或微正压的响应慢，并且灰尘容易聚集在空气导管145中。另外，当空气导管145变得较长时，轴141也变得较长，从而难以提供小型的轴并使空间减小。

为了缩短空气导管145，可考虑在滚珠花键单元的底部安装空气供应入口。然而，在这种情况下，需要用于安装空气供应入口的空间(长度)，从而同样难以提供小型的轴并使空间减小。

如上所述，在使用滚珠花键单元的典型的吸附头中存在若干限制。

[引用的参考文献]

引用的参考文献1：第2010-157635号日本专利特许公开

引用的参考文献2：第2002-370186号日本专利公告

发明内容

本发明的总体构思提供一种表面贴装器件的吸附头，其中，轴安装在吸附头主体上，能够升降并能够围绕轴线旋转，所述吸附头能够在所述轴围绕轴线旋转时减少空程，并且能够提供一种取代滚珠花键单元的新型装置。

根据本发明总体构思的一方面，提供一种表面贴装器件的吸附头，其中，轴安装在吸附头主体上，能够升降并能够围绕轴线旋转，吸附电子元件的吸附嘴安装在所述轴的端部上。在吸附头中，无齿隙齿轮被紧固到所述轴，连接到使所述轴围绕轴线旋转的驱动电机的驱动齿轮与所述无齿隙齿轮啮合。

另外，当在吸附头主体上安装有多个轴时，紧固到彼此相邻的轴的无齿隙齿轮可交替地上下布置。

另外，当所述多个轴沿吸附头主体的圆周方向布置时，一个驱动齿轮可布置在吸附头主体的中央，并可与紧固到各个轴的所有无齿隙齿轮啮合。

另外，就无齿隙齿轮而言，可使用置于紧固到所述轴的紧固齿轮与摆动齿轮之间的扭转弹簧。

根据本发明总体构思的另一方面，提供一种表面贴装器件的吸附头，其中，轴置于吸附头主体的内部，吸附电子元件的吸附嘴安装在所述轴的端部上，同时，穿过吸附嘴的空气导管形成在所述轴的内部。在吸附头中，所述轴可穿过具有中空形状的轴壳体，并可被安装成能够相对于轴壳体升降并且能够围绕轴线旋转，轴壳体可在吸附头主体上被安装成不能升降但能够围绕轴线旋转。

另外，在穿过具有中空形状的轴壳体的轴被安装在轴壳体上以便能够相对于轴壳体升降并且能够围绕轴线旋转的详细构造中，轴承可被紧固到所述轴，并且所述轴承可被插入到形成在轴壳体上的沿轴线方向延伸的导槽中。

另外，将空气供应到空气导管的空气供应入口可安装在轴壳体上。

附图说明

通过参照附图对本发明总体构思的示例性实施例进行的详细描述，本发明总体构思的上述和其他特点及优点将变得更加明显，在附图中：

图1是示出根据本发明构思的实施例的吸附头的主要部件的截面图；

图2是示出图1的吸附头的轴结构的立体图；

图3是示出图2的轴结构的一部分的内部结构的立体图；

图4是示出图3中的上轴和下轴彼此分离的状态的立体图；

图5是示出当在吸附头主体上安装多个轴时，无齿隙齿轮的布置的示例的主视图；

图6是示出图5中示出的主要部件的仰视图；

图7是示出根据本发明构思的另一实施例的吸附头的主要部件的截面图；

图8是示出图7的吸附头的轴结构的立体图；

图9是示出图8的轴结构的一部分的内部结构的立体图；

图10是示出图9中的上轴和下轴彼此分离的状态的立体图；

图11是示出通过沿着图7中的A-A线切割而获得的主要部件的截面的放大图；

图12是示出使用滚珠花键单元的典型的吸附头的主要部件的截面图。

具体实施方式

下面，将参照附图更加详细地描述本发明的优选实施例。然而，本发明可以以不同的形式体现，并且不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例以使本公开将是彻底和完整的，并将把本发明的范围充分传达给本领域技术人员。在说明书中使用的术语仅用于描述实施例，而非限制本发明构思。在说明书中，如果在措辞上没有特别提及，则单数形式包括复数形式。在说明书中使用的“包括”和/或“包含”不排除存在或添加除提及的元件之外的一个或多个元件。虽然在本发明的各个实施例中使用类似“第一”和“第二”的术语来描述各个构件、组件、区域、层和/或部分，但是所述构件、组件、区域、层和/或部分不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。

现在，将在下文中参照附图描述根据本发明构思的示例性实施例。另外，在本说明书中，电子元件可被简称为元件。

图1是示出根据本发明构思的实施例的吸附头的主要部件的截面图。

参照图1，包括上轴21和下轴22的轴20安装在表面贴装器件的吸附头的吸附头主体10上，能够沿着轴20的轴线方向升降，并能够围绕轴20的轴线旋转。另外，吸附电子元件的吸附嘴30安装在下轴22的下端上。

在下轴22的内部形成有空气导管22a。空气导管22a的一端穿过进气-排气开口11，所述进气-排气开口11通过置入安装在轴壳体23(将在随后描述)中的空气供应入口23c而安装在吸附头主体10上，并且空气导管22a的另一端穿过吸附嘴30。另外，自动控制的进气-排气管连接到进气-排气开口11，从而通过置入空气供应入口23c和空气导管22a而在吸附嘴30吸附元件时从进气-排气开口11向吸附嘴30供应负压，并在贴装元件时供应微正压。

图2是示出主要包括轴20的轴结构的立体图，图3是示出图2的轴结构的一部分的内部结构的立体图，图4是示出图3中的上轴21和下轴22彼此分离的状态的立体图。将参照图1至图4描述轴结构的构造。

参照图2至图4，包括上轴21和下轴22的轴20被安装成穿过轴壳体23。详细地讲，一对轴承21a紧固到上轴21并插入到形成在轴壳体23上的导槽23a中，从而使得轴20能够滑动，即，能够相对于轴壳体23在导槽23a的范围内升降。换句话说，当轴壳体23围绕轴线旋转时，轴与轴壳体23作为一个整体一起围绕轴线旋转。

通过在安装时置入两个轴承(上轴承和下轴承)24，轴壳体23不能竖直地运动(即，相对于吸附头主体10升降)，但能够围绕轴20的轴线旋转。为了使轴壳体23围绕轴20的轴线旋转，齿轮25安装在轴壳体23的外周上。齿轮25是使用扭转弹簧的无齿隙齿轮，并包括：紧固齿轮25a，紧固到下轴22；一对摆动齿轮25b，与紧固齿轮25a结合；一对扭转弹簧25c，置于紧固齿轮25a与摆动齿轮25b之间。齿轮25与连接到驱动电机的驱动齿轮啮合，驱动齿轮旋转，从而使得轴壳体23相对于吸附头主体10围绕轴20的轴线旋转。因此，轴20与轴壳体23一起作为一个整体也围绕轴线旋转。

另外，轴壳体23包括将空气供应到安装在下轴22中的空气导管22a的空气供应入口23c。空气供应入口23c穿过安装在吸附头主体10上的进气-排气开口11，从空气供应入口23c供应的空气经由空气导管22a的入口22a-1(在图4中)被供应到空气导管22a。

另外，当轴壳体23相对于吸附头主体10围绕轴线旋转时，旋转-滑动平面23b被机械地密封。另外，当轴20相对于轴壳体23升降时，升降-滑动平面20a被机械地密封。

螺旋弹簧26被布置成围绕轴中的上轴21的上部外周。螺旋弹簧26由安装在上轴21的外周上的弹簧座21b支撑，并在图2中示出的轴结构被安装在如图1中示出的吸附头主体10上时沿着允许轴20向上滑动的方向将力施加到轴20。因此，轴20总是弹性地偏置在上限位置。当允许轴20下降时，推动安装在紧固到上轴21顶部的轴头21c的顶部的加压元件27，从而允许轴20克服螺旋弹簧26的弹力而下降。

在下文中，将描述上轴21和下轴22的连接构造。在本实施例中，下轴22安装在上轴21上，以便能够拆卸。就上轴21和下轴22的详细的连接构造而言，在本实施例中，如图4中明确示出的，圆柱形的插入部分22b形成在下轴22的顶端部分上，接合销22c被安装成以180度的间隔在插入部分22b的外周表面的两个位置上突出。另一方面，具有中空形状以允许插入部分22b被插入于其中的支撑部分21d形成在上轴21的底端部分上，能够允许接合销22c被插入于其中的接合槽21e形成在支撑部分21d上。接合槽21e的凹部敞开，以允许接合销22c被插入于其中。

在上述构造中，如图3的放大图中所示，将下轴22的插入部分22b插入到上轴21的支撑部分21d中，并且沿A方向将下轴22推动到接合销22c被插入于接合槽21e的凹部中的位置，使下轴22沿B方向旋转，并沿C方向进一步拉动下轴22。这样，接合销22c被精确地插入到接合槽21e中，并且下轴22被安装在上轴21上。另外，按照与此相反的顺序，可将下轴22与上轴21分离。

在本实施例中，螺旋弹簧28安装在下轴22的插入部分22b的底部上。当下轴22按照所述顺序被安装在上轴21上并被连接到上轴21时，螺旋弹簧28施加相对于上轴21向下拉动下轴22的力。由于螺旋弹簧28的作用，当下轴22被安装在上轴21上时，如图3的放大图中所示，接合销22c弹性地偏置在挤压接合槽21e的壁的位置。因此，下轴22相对于上轴21在轴线方向(即，纵向方向)上的位置被固定，并且整个轴20的长度可保持不变。

如上所述，在本实施例中，由于用于使轴20围绕轴线旋转的齿轮25是无齿隙齿轮并作为一个整体被紧固到轴20，因此可基本上消除齿隙并可基本上消除空程。

图5是示出当在吸附头主体10上安装多个轴时，无齿隙齿轮的布置的示例的主视图，图6是示出图5中示出的主要部件的仰视图。

参照图5和图6，多个轴20沿圆柱形的吸附头主体10的圆周方向以相同间隔布置，其中，作为示例，在本实施例中有十六个轴20。作为无齿隙齿轮的齿轮25被紧固到每个轴20。再小的无齿隙齿轮的直径都比普通齿轮的直径大。在图5的示例中，彼此相邻的轴20的齿轮25交替地上下布置，从而在不改变吸附头的直径(换句话说，不改变吸附头主体10的直径)的情况下安装包括齿轮25(其直径比普通齿轮的直径大)的多个轴20。另外，连接到驱动电机的一个驱动齿轮29布置在吸附头主体10的中央，以与各个轴20的所有齿轮25啮合。

另外，在本实施例中，虽然使用内置有扭转弹簧的无齿隙齿轮，但也可使用具有回位弹簧的无齿隙齿轮。然而，在齿轮小型化方面，优选使用内置有扭转弹簧的无齿隙齿轮。

图7是示出根据本发明构思的另一实施例的吸附头的主要部件的截面图。

参照图7，包括上轴121和下轴122的轴120安装在表面贴装器件的吸附头的吸附头主体100上，能够沿着轴120的轴线方向升降，并能够围绕轴120的轴线旋转。另外，吸附电子元件的吸附嘴130安装在下轴122的下端上。

在下轴122的内部形成有空气导管122a。空气导管122a的一端穿过进气-排气开口111，所述进气-排气开口111通过置入安装在轴壳体123(将在随后描述)中的空气供应入口123c而安装在吸附头主体100上，并且空气导管122a的另一端穿过吸附嘴130。另外，自动控制的进气-排气管连接到进气-排气开口111，从而通过置入空气供应入口123c和空气导管122a而在吸附嘴130吸附元件时从进气-排气开口111向吸附嘴130供应负压，并在贴装元件时供应微正压。

图8是示出主要包括轴120的轴结构的立体图，图9是示出图8的轴结构的一部分的内部结构的立体图，图10是示出图9中的上轴121和下轴122彼此分离的状态的立体图。将参照图7至图10描述轴结构的构造。

参照图8至图10，包括上轴121和下轴122的轴120被安装成穿过轴壳体123。详细地讲，一对轴承121a紧固到上轴121并插入到形成在轴壳体123上的导槽123a中，从而使得轴120能够滑动，即，能够相对于轴壳体123在导槽123a的范围内升降。换句话说，当轴壳体123围绕轴线旋转时，轴与轴壳体123作为一个整体一起围绕轴线旋转。

通过在安装时置入两个轴承(上轴承和下轴承)124，轴壳体123不能竖直地运动(即，相对于吸附头主体100升降)，但能够围绕轴120的轴线旋转。为了使轴壳体123围绕轴120的轴线旋转，齿轮125安装在轴壳体123的外周上。齿轮125是使用扭转弹簧的无齿隙齿轮，并包括：紧固齿轮125a，紧固到下轴122；一对摆动齿轮125b，与紧固齿轮125a结合；一对扭转弹簧125c，置于紧固齿轮125a与摆动齿轮125b之间。齿轮125与连接到驱动电机的驱动齿轮啮合，驱动齿轮旋转，从而使得轴壳体123相对于吸附头主体100围绕轴120的轴线旋转。因此，轴120与轴壳体123一起作为一个整体也围绕轴线旋转。

另外，轴壳体123包括将空气供应到安装在下轴122中的空气导管122a的空气供应入口123c。空气供应入口123c穿过安装在吸附头主体100上的进气-排气开口111，从空气供应入口123c供应的空气经由空气导管122a的入口122a-1(在图10中)被供应到空气导管122a。

另外，当轴壳体123相对于吸附头主体100围绕轴线旋转时，旋转-滑动平面123b被机械地密封。另外，当轴120相对于轴壳体123升降时，升降-滑动平面120a被机械地密封。

螺旋弹簧126被布置成围绕轴中的上轴121的上部外周。螺旋弹簧126由安装在上轴121的外周上的弹簧座121b支撑，并在图8中示出的轴结构被安装在如图7中示出的吸附头主体100上时沿着允许轴120向上滑动的方向将力施加到轴120。因此，轴120总是弹性地偏置在上限位置。当允许轴120下降时，推动安装在紧固到上轴121顶部的轴头121c的顶部的加压元件127，从而允许轴120克服螺旋弹簧126的弹力而下降。

在下文中，将描述上轴121和下轴122的连接构造。在本实施例中，下轴122安装在上轴121上，以便能够拆卸。就上轴121和下轴122的详细的连接构造而言，在本实施例中，如图10中明确示出的，圆柱形的插入部分122b形成在下轴122的顶端部分上，接合销122c被安装成以180度的间隔在插入部分122b的外周表面的两个位置上突出。另一方面，具有中空形状以允许插入部分122b被插入于其中的支撑部分121d形成在上轴121的底端部分上，能够允许接合销122c被插入于其中的接合槽121e形成在支撑部分121d上。接合槽121e的凹部敞开，以允许接合销122c被插入于其中。

在上述构造中，如图9的放大图中所示，将下轴122的插入部分122b插入到上轴121的支撑部分121d中，并且沿A方向将下轴122推动到接合销122c被插入于接合槽121e的凹部中的位置，使下轴122沿B方向旋转，并沿C方向进一步拉动下轴122。这样，接合销122c被精确地插入到接合槽121e中，并且下轴122被安装在上轴121上。另外，按照与此相反的顺序，可将下轴122与上轴121分离。

在本实施例中，螺旋弹簧128安装在下轴122的插入部分122b的底部上。当下轴122按照所述顺序被安装在上轴121上并被连接到上轴121时，螺旋弹簧128施加相对于上轴121向下拉动下轴122的力。由于螺旋弹簧128的作用，当下轴122被安装在上轴121上时，如图9的放大图中所示，接合销122c弹性地偏置在挤压接合槽121e的壁的位置。因此，下轴122相对于上轴121在轴线方向(即，纵向方向)上的位置被固定，并且整个轴120的长度可保持不变。

图11是示出通过沿着图7中的A-A线切割而获得的截面的放大图，其中，轴承121a插入到导槽123a中。

参照图11，如上所述，在本实施例中，紧固到上轴121的轴承121a插入到形成在轴壳体123上的导槽123a中，从而将轴120安装在轴壳体123上。在这种情况下，当在轴承121a和导槽123a之间存在间隙时，产生空程。因此，在本实施例中，如下所述地控制间隙公差和尺寸公差，使得轴承121a相对于导槽123a将处于微预装状态。

1.间隙公差

1-1.导槽123a的槽宽的参考公差：+0.02mm

1-2.轴承球121a-1的外周尺寸公差：-0.004mm

1-3.轴承121a的径向间隙：0.005mm至0.01mm

利用最小二乘法计算上述值的累加值为0.012317mm。

2.尺寸公差

2-1.安装轴承121a的销121a-2的孔的对称度：0.02mm

2-2.导槽123a的对称度：0.01mm

2-3.轴承121a的内圈121a-3的振动：0.004mm

2-4.轴承121a的外圈121a-4的振动：0.005mm

利用最小二乘法计算上述值的累加值为0.01233mm。

如上所述，由于尺寸公差的累加值比间隙公差的累加值大，因此轴承121a处于预装量为0.0015mm(直径)的预装状态。因此，在轴部分中不会产生旋转误差。

在本实施例中，由于无齿隙齿轮直接紧固到轴，因此可基本上消除齿隙并可基本上消除空程。

另外，在本实施例中，使用轴壳体来代替典型的滚珠花键单元，从而使得轴能够升降并能够围绕轴线旋转。因此，可克服滚珠花键单元的局限性。例如，在本实施例中，由于空气供应入口可被安装在轴壳体上，因此不需要用于安装空气供应入口的额外空间，从而制造出小型的轴并使空间减小。

尽管已经参照本发明总体构思的示例性实施例具体示出并描述了本发明总体构思，但本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求限定的本发明总体构思的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (3)

1.一种表面贴装器件的吸附头，其中，所述吸附头包括多个轴，所述多个轴安装在吸附头主体上，能够升降并能够围绕轴线旋转，吸附电子元件的吸附嘴安装在所述多个轴的每个的端部上，

其中，无齿隙齿轮被紧固到所述轴，连接到使所述轴围绕轴线旋转的驱动电机的驱动齿轮与所述无齿隙齿轮啮合，

其中，所述多个轴均沿吸附头主体的圆周方向布置，同时，一个驱动齿轮布置在吸附头主体的中央，并且所述一个驱动齿轮与紧固到各个轴的所有无齿隙齿轮啮合。

2.如权利要求1所述的吸附头，其中，当在吸附头主体上安装有多个轴时，紧固到彼此相邻的轴的无齿隙齿轮交替地上下布置。

3.如权利要求1至2中任一项所述的吸附头，其中，无齿隙齿轮包括扭转弹簧，所述扭转弹簧置于紧固到所述轴的紧固齿轮与摆动齿轮之间。