CN104835768A - 一种智能卡芯片搬运装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能卡芯片搬运装置，包括机架、芯片吸取机构和移动机构，所述芯片吸取机构包括吸头、与吸头连接的真空装置以及安装架，所述安装架连接在移动机构上；所述吸头上连接有翻转机构，该翻转机构包括动力机构、设在吸头与安装架之间的铰接结构、设在动力机构与吸头之间的驱动连接结构以及连接在吸头和安装架之间的弹簧；所述驱动连接结构包括设在吸头上的滑动槽以及设在动力机构上的驱动杆，所述驱动杆伸入到滑动槽内；当所述驱动杆运动至竖向行程的两个端点时，所述驱动杆位于滑动槽的两端，且所述吸头的工作端面分别呈水平状态和竖直状态。本发明的智能卡芯片搬运装置具有结构简单、体积小、效率高、定位精度好等优点。

Description

一种智能卡芯片搬运装置
技术领域
本发明涉及智能卡制造设备，具体涉及一种智能卡芯片搬运装置。
背景技术
在智能卡的生产过程中，需要向卡片内封装芯片。根据工作方式不同，所述智能卡分为接触式智能卡、非接触式智能卡和双界面智能卡三类，其中，接触式智能卡工作时芯片与读卡设备之间通过触点直接接触的方式读写数据，而非接触式智能卡通过无线传输(电磁感应)的方式读写数据，双界面智能卡则可以通过直接接触的方式或者无线传输(电磁感应)的方式读写数据。三者的工作方式不同，在制造工艺上也存在差别，主要区别在于：双界面卡在芯片封装时，需要先将芯片焊接到置于卡片内的天线上，然后再将芯片封装到卡片的封装槽中；而接触式智能卡则只需将芯片直接封装到卡片的封装槽中；非接触式智能卡一般通过将大张排布了多个已经把芯片与天线焊接好的非接部分用一定温度和压力压合于夹层内，再冲切成普通卡(由于其制造工艺不涉及芯片的搬运，因此涉及本发明所述的芯片搬运的相关技术方案)。
现有技术中，接触式智能卡和双界面智能卡这两种智能卡的芯片封装分别由不同的芯片封装设备来完成，不能通用。
在接触式智能卡的芯片封装工艺中，完成芯片的封装工作主要包括以下动作：1、利用芯片裁切装置将设置在条带上的芯片冲裁成一个个芯片，冲裁动作在冲裁模具中进行；2、芯片搬运装置带动封装头移动至裁切模具处将芯片吸起，并将芯片移动到位于焊接工位处的卡片的封装槽处，最后将芯片压入到封装槽内；3、接着卡片被输送到热压工位，热压头压紧在位于封装槽内的芯片上，加热使得封装槽中的导电胶融化将芯片封粘合在封装槽中，完成封装。
在双界面卡的芯片封装工艺中，完成芯片的焊接工作主要包括以下动作：1、利用芯片裁切装置将设置在条带上的芯片冲裁成一个个芯片，冲裁动作在冲裁模具中进行；2、利用芯片搬运装置将裁切好的芯片吸起，并调整好芯片的姿态，移动到焊接工位处；3、利用卡片输送机构将待焊接的卡片输送到焊接工位；4、利用碰焊装置将位于焊接工位处的芯片和卡片上的天线焊接在一起；5、焊接工作完成后，将处于竖起状态的芯片弯折成水平状态，并压入到封装槽中；6、最后卡片被输送到热压工位，热压头压紧在位于封装槽内的芯片上，加热使得封装槽中的导电胶融化将芯片封粘合在封装槽中，完成封装。现有技术中，芯片搬运装置由多个机构实现芯片的吸取、翻转和移动动作，芯片由第一机构吸取后，先进行180°翻转，随后转移到第二机构中，并移动到第三机构处转移给第三机构，最后由第三机构对芯片进行90°翻转，此时芯片位于焊接工位处，随后进行焊接。
由此可见，现有的双界面智能卡封装设备中，芯片搬运装置不但结构复杂、速度慢，而且芯片需要经过多次交换和翻转，定位精度差，容易出现芯片焊点与天线不对准的问题，影响焊接质量。此外，现有的双界面卡的芯片封装设备仅能用于对双界面卡进行芯片封装，不适用于对接触式智能卡进行芯片封装。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能卡芯片搬运装置，该芯片搬运装置设置在双界面卡的芯片封装设备的焊接工位中，用于完成芯片焊接时的搬运动作，具有结构简单、体积小、效率高、定位精度好等优点；此外，也可以用于接触式智能卡在芯片封装时的芯片吸取和封装动作，使得同一个智能卡芯片封装设备可以同时用于对接触式智能卡和双界面卡进行芯片封装。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：
一种智能卡芯片搬运装置，包括机架、芯片吸取机构和带动芯片吸取机构在X轴、Y轴以及Z轴上移动的移动机构，所述芯片吸取机构包括吸头、与吸头连接的真空装置以及用于安装吸头的安装架，所述安装架连接在移动机构上，所述移动机构设置在机架上；所述吸头上连接有翻转机构，该翻转机构包括作竖向直线运动的动力机构、设在吸头与安装架之间的铰接结构、设在动力机构与吸头之间的驱动连接结构以及连接在吸头和安装架之间的弹簧；其中，所述驱动连接结构包括设在吸头上的滑动槽以及设在动力机构上的驱动杆，所述驱动杆伸入到滑动槽内；当所述驱动杆随动力机构运动至竖向行程的两个端点时，所述驱动杆位于滑动槽的两端，且所述吸头的工作端面分别呈水平状态和竖直状态。
本发明的一个优选方案，其中，所述动力机构由气缸构成，该气缸的缸体固定在安装架上，该气缸的伸缩件上设有向下延伸的连接臂，所述驱动杆设置在连接臂的下端。采用气缸作为动力机构，结构简单，控制方便；通过设置向下延伸的连接臂，从而将气缸的动力传递给驱动杆，并且可使得气缸的下端与吸头之间具有一定的距离，便于吸头自由转动。
本发明的一个优选方案，其中，所述吸头呈“7”字形，该“7”字形吸头的一端为工作端面，另一端设置所述铰接结构和滑动槽；所述滑动槽为直槽，该滑动槽的长度方向与吸头的工作端面平行。通过采用“7”字形吸头，便于设置所述铰接结构和滑动槽，使得铰接结构和滑动槽之间具有一定距离，该距离构成驱动杆推动吸头转动的力臂；同时，也便于在吸头上设置与真空装置连接的真空管；此外，采用“7”字形吸头还具有以下好处：当吸头的工作端面从水平状态转动至竖直状态时，吸头的工作端面位于安装架的外侧，避免碰焊时焊头与安装架发生碰撞。
本发明的一个优选方案，其中，所述铰接结构包括设在吸头上的轴孔以及连接所述轴孔和安装架的转轴；所述轴孔上设有延伸至吸头边沿的缺口，吸头上设有垂直于缺口的螺钉孔；所述转轴在与安装架连接的部位设有轴承。设置所述缺口便于转轴装入到轴孔中，并通过设置所述螺钉孔以及螺钉对轴孔进行收紧，防止转轴松脱。
本发明的一个优选方案，其中，所述弹簧的一端连接在设在吸头上的连接孔上，另一端连接在与所述气缸的缸体固定连接的连接杆上。这样更有利于让驱动杆和滑动槽充分贴合，消除间隙，提高定位精度。
本发明的一个优选方案，其中，所述移动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构，其中：
所述X轴移动机构包括X轴电机、X轴丝杠和X轴滑块，其中，所述X轴电机固定在机架上，所述X轴丝杠连接在X轴电机的主轴上并与X轴滑块连接，所述X轴滑块设置在设在机架上的滑槽内；
所述Y轴移动机构包括Y轴电机、Y轴丝杠和Y轴滑块，其中，所述Y轴电机固定在电机安装座上，该电机安装座固定在X轴滑块上，所述Y轴丝杠连接在Y轴电机的主轴上并与Y轴滑块连接，所述Y轴滑块通过滑轨设置在电机安装座上；
所述Z轴移动机构包括Z轴电机、Z轴丝杠和Z轴滑块，其中，Z轴电机固定在Y轴滑块上，所述Z轴丝杠连接在Z轴电机的主轴上并与Z轴滑块连接，所述Z轴滑块通过滑轨设置在Y轴滑块上，所述安装架固定在Z轴滑块上。
通过上述移动机构，带动安装架及其上的吸头在三维空间内移动，以实现芯片在三维空间内的移动，将芯片准确地移动到焊接工位。
本发明的工作原理是：
当应用于对双界面卡进行天线焊接时：初始状态下，吸头的工作端面朝下，移动机构带动吸头运动到芯片裁切装置的裁切模具上方，接着移动机构带动吸头向下运动接近裁切模具中的芯片，此时芯片的焊点朝下，在真空装置的作用下吸起芯片；随后翻转机构工作，其中的动力机构通过驱动杆和滑动槽推动吸头旋转90°，使得吸头上的芯片从水平状态转换为竖直状态，与此同时，移动机构带动吸头朝焊接工位处移动，让芯片的焊点对准卡片输送轨道中已送入的卡片上的天线，随后焊接装置中的焊头执行焊接动作，将芯片焊接在天线上；最后移动机构带动吸头复位，动力机构推动吸头往回转动90°，使吸头的工作端面朝下，恢复初始状态，随后进入下一个循环的工作。在动力机构推动吸头转动至两个终点位置时，所述弹簧始终对吸头产生拉力，使得所述驱动杆和滑动槽的端部紧贴，从而消除间隙，确保芯片的定位精度。
当应用于接触式智能卡的芯片封装时：保持吸头的工作端面朝下，移动机构带动吸头运动到芯片裁切装置的裁切模具上方并向下吸取芯片，接着移动机构带动吸头移动到待封装的卡片的封装槽处，并将芯片压入到封装槽内，完成芯片在封装槽内的安装，接着进行下一循环的封装动作。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
1、由于所述吸头具有吸头芯片、封装芯片以及90°翻转的功能，因此不但可以用于双界面卡芯片焊接工艺中的芯片搬运，而且还可以用于接触式芯片封装工艺中的芯片搬运和封装，使得安装该智能卡芯片搬运装置的智能卡芯片封装设备既适用于对双界面卡进行芯片封装，也适用于对接触式智能卡进行芯片封装，提高了设备的通用性，节省了设备成本。
2、用于双界面卡的芯片焊接工艺时：
只采用芯片吸取机构和翻转机构便可将芯片吸取并翻转到所需的姿态，与现有技术中采用多个机构来吸取和翻转芯片相比，不但结构大大简化、节省安装空间，而且工作效率大大提高。
并且，芯片从吸起到焊接过程中，均由同一个吸头吸住，没有芯片交换动作，因此芯片的定位精度更容易保证，确保芯片能够准确地焊接到卡片的天线上。
附图说明
图1～图4为本发明的智能卡芯片搬运装置的一个具体实施方式的结构示意图，其中，图1为主视图，图2为右视图，图3为俯视图，图4为立体图。
图5为图1～图4所示实施方式中翻转机构部分的立体结构示意图。
图6和图7为吸头的工作状态图，其中，图6为吸起芯片前的示意图，图7为吸取芯片翻转90°后准备焊接时的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
参见图1～图5，本发明的智能卡芯片搬运装置主要由机架1、芯片吸取机构和带动芯片吸取机构在X轴、Y轴以及Z轴上移动的移动机构构成。所述芯片吸取机构包括吸头6、与吸头6连接的真空装置以及用于安装吸头6的安装架7，所述安装架7连接在移动机构上，所述移动机构设置在机架1上。所述吸头6上连接有翻转机构5，该翻转机构5包括作竖向直线运动的动力机构5-1、设在吸头6与安装架7之间的铰接结构、设在动力机构5-1与吸头6之间的驱动连接结构以及连接在吸头6和安装架7之间的弹簧5-13；其中，所述驱动连接结构包括设在吸头6上的滑动槽6-1以及设在动力机构5-1上的驱动杆5-4，所述驱动杆5-4伸入到滑动槽6-1内；当所述驱动杆5-4随动力机构5-1运动至竖向行程的两个端点时，所述驱动杆5-4位于滑动槽6-1的两端，且所述吸头6的工作端面6-4分别呈水平状态和竖直状态。
参见图1～图5，所述移动机构包括X轴移动机构2、Y轴移动机构3和Z轴移动机构4，其中：所述X轴移动机构2包括X轴电机2-1、X轴丝杠2-2和X轴滑块2-3，其中，所述X轴电机2-1固定在机架1上，所述X轴丝杠2-2连接在X轴电机2-1的主轴上并与X轴滑块2-3连接，所述X轴滑块2-3设置在设在机架1上的滑槽1-1内。所述Y轴移动机构3包括Y轴电机3-1、Y轴丝杠3-2和Y轴滑块3-3，其中，所述Y轴电机3-1固定在电机固定座3-4上，该电机固定座3-4固定在X轴滑块2-3上，所述Y轴丝杠3-2连接在Y轴电机3-1的主轴上并与Y轴滑块3-3连接，所述Y轴滑块3-3通过滑轨设置在电机固定座3-4上。所述Z轴移动机构4包括Z轴电机4-1、Z轴丝杠4-2和Z轴滑块4-3，其中，Z轴电机4-1固定在Y轴滑块3-3上，所述Z轴丝杠4-2连接在Z轴电机4-1的主轴上并与Z轴滑块4-3连接，所述Z轴滑块4-3通过滑轨设置在Y轴滑块3-3上，所述安装架7固定在Z轴滑块4-3上。通过上述移动机构，带动安装架7及其上的吸头6在三维空间内移动，以实现芯片8在三维空间内的移动，以便将芯片8准确地移动到焊接工位。
参见图1～图5，所述动力机构5-1由气缸构成，该气缸的缸体5-11固定在安装架7上，该气缸的伸缩件5-12上设有向下延伸的连接臂5-2，所述驱动杆5-4设置在连接臂5-2的下端。采用气缸作为动力机构5-1，结构简单，控制方便；通过设置向下延伸的连接臂5-2，从而将气缸的动力传递给驱动杆5-4，并且可使得气缸的下端与吸头6之间具有一定的距离，便于吸头6自由转动。
参见图1～图7，所述吸头6呈“7”字形，该“7”字形吸头6的一端为工作端面6-4，另一端设置所述铰接结构和滑动槽6-1；所述滑动槽6-1为直槽，该滑动槽6-1的长度方向与吸头6的工作端面6-4平行。通过采用“7”字形吸头6，便于设置所述铰接结构和滑动槽6-1，使得铰接结构和滑动槽6-1之间具有一定距离，该距离构成驱动杆5-4推动吸头6转动的力臂；同时，也便于在吸头6上设置与真空装置连接的真空管；此外，采用“7”字形吸头6还具有以下好处：当吸头6的工作端面6-4从水平状态转动至竖直状态时，吸头6的工作端面6-4位于安装架7的外侧，避免碰焊时焊头10与安装架7发生碰撞。
参见图5，所述铰接结构包括设在吸头6上的轴孔以及连接所述轴孔和安装架7的转轴5-3；所述轴孔上设有延伸至吸头6边沿的缺口6-2，吸头6上设有垂直于缺口6-2的螺钉孔6-3；所述转轴5-3在与安装架7连接的部位设有轴承。设置所述缺口6-2便于转轴5-3装入到轴孔中，并通过设置所述螺钉孔6-3以及螺钉对轴孔进行收紧，防止转轴5-3松脱。
参见图1～图5，所述弹簧5-13的一端连接在设在吸头6上的连接孔上，另一端连接在与所述气缸的缸体5-11固定连接的连接杆5-13上，这样更有利于让驱动杆5-4和滑动槽6-1充分贴合，消除间隙，提高定位精度。
下面结合附图对本发明的工作原理作详细描述：
参见图1～图7，当应用于对双界面卡进行天线焊接时：初始状态下，吸头6的工作端面6-4朝下，移动机构带动吸头6运动到芯片裁切装置的裁切模具上方，接着移动机构带动吸头6向下运动接近裁切模具中的芯片8，此时芯片8的焊点8-1朝下(参见图6)，在真空装置的作用下吸起芯片8；随后翻转机构5工作，其中的动力机构5-1通过驱动杆5-4和滑动槽6-1推动吸头6旋转90°，使得吸头6上的芯片8从水平状态转换为竖直状态，与此同时，移动机构带动吸头6朝焊接工位处移动，让芯片8的焊点8-1对准卡片输送轨道中已送入的卡片9上的天线9-1(参见图7)，随后焊接装置中的焊头10执行焊接动作，将芯片8焊接在天线9-1上；最后移动机构带动吸头6复位，动力机构5-1推动吸头6往回转动90°，使吸头6的工作端面6-4朝下，恢复初始状态，随后进入下一个循环的工作。
在动力机构5-1推动吸头6转动至两个终点位置时，所述弹簧始终对吸头6产生拉力，使得所述驱动杆5-4和滑动槽6-1的端部紧贴，从而消除间隙，确保芯片8的定位精度。
当应用于接触式智能卡的芯片封装时：保持吸头的工作端面朝下，移动机构带动吸头运动到芯片裁切装置的裁切模具上方并向下吸取芯片，接着移动机构带动吸头移动到待封装的卡片的封装槽处，并将芯片压入到封装槽内，完成芯片在封装槽内的安装，接着进行下一循环的封装动作。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能卡芯片搬运装置，包括机架、芯片吸取机构和带动芯片吸取机构在X轴、Y轴以及Z轴上移动的移动机构，所述芯片吸取机构包括吸头、与吸头连接的真空装置以及用于安装吸头的安装架，所述安装架连接在移动机构上，所述移动机构设置在机架上；其特征在于：所述吸头上连接有翻转机构，该翻转机构包括作竖向直线运动的动力机构、设在吸头与安装架之间的铰接结构、设在动力机构与吸头之间的驱动连接结构以及连接在吸头和安装架之间的弹簧；其中，所述驱动连接结构包括设在吸头上的滑动槽以及设在动力机构上的驱动杆，所述驱动杆伸入到滑动槽内；当所述驱动杆随动力机构运动至竖向行程的两个端点时，所述驱动杆位于滑动槽的两端，且所述吸头的工作端面分别呈水平状态和竖直状态。
2.根据权利要求1所述的智能卡芯片搬运装置，其特征在于，所述动力机构由气缸构成，该气缸的缸体固定在安装架上，该气缸的伸缩件上设有向下延伸的连接臂，所述驱动杆设置在连接臂的下端。
3.根据权利要求2所述的智能卡芯片搬运装置，其特征在于，所述吸头呈“7”字形，该“7”字形吸头的一端为工作端面，另一端设置所述铰接结构和滑动槽；所述滑动槽为直槽，该滑动槽的长度方向与吸头的工作端面平行。
4.根据权利要求3所述的智能卡芯片搬运装置，其特征在于，所述铰接结构包括设在吸头上的轴孔以及连接所述轴孔和安装架的转轴；所述轴孔上设有延伸至吸头边沿的缺口，吸头上设有垂直于缺口的螺钉孔；所述转轴在与安装架连接的部位设有轴承。
5.根据权利要求3所述的智能卡芯片搬运装置，其特征在于，所述弹簧的一端连接在设在吸头上的连接孔上，另一端连接在与所述气缸的缸体固定连接的连接杆上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的智能卡芯片搬运装置，其特征在于，所述移动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构，其中：
所述X轴移动机构包括X轴电机、X轴丝杠和X轴滑块，其中，所述X轴电机固定在机架上，所述X轴丝杠连接在X轴电机的主轴上并与X轴滑块连接，所述X轴滑块设置在设在机架上的滑槽内；
所述Y轴移动机构包括Y轴电机、Y轴丝杠和Y轴滑块，其中，所述Y轴电机固定在电机安装座上，该电机安装座固定在X轴滑块上，所述Y轴丝杠连接在Y轴电机的主轴上并与Y轴滑块连接，所述Y轴滑块通过滑轨设置在电机安装座上；
所述Z轴移动机构包括Z轴电机、Z轴丝杠和Z轴滑块，其中，Z轴电机固定在Y轴滑块上，所述Z轴丝杠连接在Z轴电机的主轴上并与Z轴滑块连接，所述Z轴滑块通过滑轨设置在Y轴滑块上，所述安装架固定在Z轴滑块上。
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