CN112319897A - 自动化高速芯片智能包装机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片包装技术领域，具体涉及自动化高速芯片智能包装机，包括机座主体、外罩主体和四轴机械手，以及编带组件、提篮升降组件、推料出组件、推料入组件和储料盘安放组件，编带组件水平安装在机座主体的上平面，提篮升降组件安装在机座主体内，且延伸至机座主体的平台之上，储料盘安放组件安装在提篮升降组件的出料位置处，且朝向四轴机械手位置一侧，推料出组件安装在背离储料盘安放组件一侧的提篮升降组件的出料位置处，推料入组件安装在提篮升降组件的边侧。本机型具有编带速度快，性能稳定，维护简单等特点，同时通过变更编带轨道以及热压刀块可方便快捷地对不同宽度和规格的料带进行更换。

Description

自动化高速芯片智能包装机

技术领域

本发明涉及芯片包装技术领域，具体涉及自动化高速芯片智能包装机，适用于宽度为12mm类型载带的编带包装。

背景技术

在传统芯片封装工作中，主要还是由人工在封装，其人工成本高，工作负荷大，效率偏低。芯片数量多，且规格纷繁多样，不利于人工包装，由此，全自动的包装服务成为了行业的更优选择。

芯片的制造工艺不断升级，芯片的集成度越来越高，也越来越小。传统的人工包装已经不能升任如今的芯片包装要求。

发明内容

鉴于现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供自动化高速芯片智能包装机，本机型是专为料盘单独叠装方式和机械手入料方式的SMD元件的编带包装而设计，具有编带速度快，性能稳定，维护简单等特点。同时通过变更编带轨道以及热压刀块可方便快捷地对不同宽度和规格的料带进行更换。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

自动化高速芯片智能包装机，包括机座主体、外罩主体和四轴机械手，还包括编带组件、提篮升降组件、推料出组件、推料入组件和储料盘安放组件，所述编带组件水平安装在机座主体的上平面，四轴机械手为两组，沿着编带组件的长度方向并排布置；

以两组四轴机械手为界，提篮升降组件、推料出组件、推料入组件安装在编带组件的对侧，所述提篮升降组件安装在机座主体内，且延伸至机座主体的平台之上，用于连续输送储料盘至储料盘安放组件处，在提篮升降组件上设有储料盘架，储料盘架上放置有至少一层储料盘；

所述储料盘安放组件安装在提篮升降组件的出料位置处，且朝向四轴机械手位置一侧，用于放置储料盘，储料盘上摆放有芯片；

所述推料出组件安装在背离储料盘安放组件一侧的提篮升降组件的出料位置处，用于推出储料盘至储料盘安放组件上；

所述推料入组件安装在提篮升降组件的边侧，用于回收空置的储料盘至储料盘架上。

进一步限定，所述编带组件包括编带底座、载带机构、盖带盘放带机构、收带机构、封合编带机构和热封机构，所述编带底座从左至右水平安装在机座主体的平台之上，所述载带机构竖直安装在编带底座的左侧端，所述收带机构竖直安装在编带底座的右侧端，在载带机构与收带机构之间桥接有载带传输架，载带机构与收带机构之间贯连有载带，其载带从载带机构穿入、中间经过载带传输架从下游端的收带机构穿出，所述盖带盘放带机构紧邻与收带机构安装在收带机构上游侧的机座主体的平台之上，所述热封机构安装在盖带盘放带机构的正下方，且热封机构的热封头正对于载带传输架的正上方，在盖带盘放带机构上贯连有盖带，所述封合编带机构安装在收带机构的下游端侧，其载带和盖带经过热封机构热封后形成编带，编带穿过热封机构后引入最下游端的封合编带机构中。

进一步限定，所述提篮升降组件包括升降固定板、升降导轨、步进电机、旋转丝杆、丝杆滑块和支撑板，在机座主体上平台上设有上料窗口，所述升降固定板竖直固定在机座主体的后侧板内壁上，所述升降导轨竖直固定在升降固定板上，所述步进电机的机身固定在机座主体的底板上，旋转丝杆通过联轴器竖直安装在步进电机的机轴上，所述支撑板通过丝杆滑块安装在旋转丝杆上，且支撑板的两端还连接在升降导轨的导轨滑块上，所述储料盘架可拆卸的安装在支撑板上，且储料盘架在旋转丝杆的带动下穿过上料窗口上升至机座主体的平台上。提篮升降组件采用步进电机驱动升降导轨，推动储料盘架同步升降。出入料方式为下进上出方式，入料缺料自动检测并报警提示，储料盘架随支撑板移动到四轴机械手能抓取的位置停下，当第一个储料盘被送到运送至储料盘安放组件上之后，第二个储料盘随支撑板下降一格，移动到推料出组件能推出的位置，推料出组件启动推料气缸顶储料盘，以此顺延下推。

进一步限定，所述支撑板上设有限位边框，所述储料盘架放置在限位边框内，其限位边框的高度低于最低一层储料盘的底部。

进一步限定，所述推料出组件包括推料支架、推料气缸和推料头，所述推料支架安装在机座主体的平台上，所述推料气缸正对于储料盘架安装在推料支架上，所述推料头安装在推料气缸的缸头，储料盘架每下降一层，推料气缸将对应的该层储料盘推送至前方的储料盘安放组件上。

进一步限定，所述储料盘安放组件安放支架、安放板和限位块，所述安放支架安装在机座主体的平台上且位于推料出组件的正前方，所述安放板安装在安放支架上，所述限位块对称安装在安放板的左右两侧，在限位块上设有L型阶梯，所述储料盘的两端放置在两个限位块的L型阶梯上。

进一步限定，在安放板上设有靠近四轴机械手一侧的限位器。

进一步限定，所述推料入组件包括水平移动导轨、收料气缸、移动滑块、收料杆和收料块，所述水平移动导轨安装在推料出组件边侧的机座主体平台上，且水平移动导轨与储料盘移动的方向保持平行，所述收料气缸安装在水平移动导轨的后侧，收料气缸的伸缩方向推料气缸的伸缩方向相同，所述移动滑块卡接在水平移动导轨上，且收料气缸的缸轴前端连接着移动滑块，所述收料杆垂直于收料气缸的伸缩方向安装在移动滑块的上端，所述收料块安装在远离移动滑块的收料杆另一端头，

所述收料杆在收料气缸的带动下，其移动行程范围由安放板上的储料盘位置至储料盘架位置处。推料出组件和推料入组件均采用气动的方式进行机动，在程序的控制下，配合提篮升降组件的运动，依次将储料盘推送至储料盘安放组件上，气动的控制方式具有稳定、定位准确的效果，维护简单。

进一步限定，所述储料盘上设有纵横等间距排列的芯片存放槽，所述芯片放置在芯片存放槽中。芯片的整齐排列，方便四轴机械手准确的抓取，四轴机械手每转动至储料盘安放组件位置处，从储料盘上抓取一个芯片，然后在转动回去，将芯片安装在由编带组件带动着移动的编带上，自动化的完成芯片和编带的组装过程。

所述外罩主体的前侧面还设有显示器、控制面板和操控按钮，人机交互的界面操控功能，结合电脑和系统的具体运算操控，使得该芯片包装机更智能、自动化程度更高。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)良好的适应性：同时实现3×3，5×5不同的托盘产品的封装。

(2)四轴机械手采用伺服电机驱动，机械手取拿方式为单头吸嘴式，定位精度高达±0.05mm，操作更精确。

(3)采用摄像头监控机械手的取料情况，如发现物料方向反向便及时纠正过来。

(4)外罩主体内包括所有机械零部件和电气控制元件，使设备符合安全性要求。机座主体采用方通管焊接，外壳采用钣金件结构。外壳的前、后板采用分离式结构，便于拆装，使主体的安装和设备的维护、保养更方便。

(5)机座主体将主体与机柜连接起来，并起到稳定的作用(即机器在工作中不能有振动的现象)，机座的底板采用铝合金板材料，经久耐用，不易腐蚀。

(6)芯片的输送由提篮升降组件、推料出组件和储料盘安放组件负责，三者配合紧密，将芯片输送到目的地，供两个四轴机械手抓取，四轴机械手将储料盘上的所有芯片转移至编带组件上进行打包，推料入组件负责收取空置的储料盘，然后又循环输送，相互配合，自动化程度高，且气动控制方式，稳定性高。

(7)该包装机具有人机对话界面：采用全电脑控制，同时机体设有自动监控设备，异常时报警提示，采用摄像头对机械手吸取物料进行实时电脑监控等。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明编带组件、提篮升降组件、推料出组件、推料入组件和储料盘安放组件固定在机座主体上的正轴侧立体结构示意图；

图3为本发明编带组件、提篮升降组件、推料出组件、推料入组件和储料盘安放组件固定在机座主体上的斜轴侧立体结构示意图；

图4为本发明提篮升降组件、推料出组件和推料入组件之间装配关系的立体结构示意图；

图5为本发明提篮升降组件、推料出组件、推料入组件和储料盘安放组件之间装配关系的立体结构示意图；

图6为本发明提篮升降组件、推料出组件、推料入组件和储料盘安放组件之间装配关系的左视结构示意图；

图7为本发明推料入组件和储料盘安放组件之间装配关系的立体结构示意图；

图8为本发明推料入组件的立体结构示意图；

图9为本发明推料出组件和储料盘安放组件之间装配关系的左视结构示意图；

图10为本发明编带组件、四轴机械手安装在机座主体上的立体结构示意图；

图11为本发明编带组件的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施例进一步阐述本发明，以下所述的前(A)、后(B)、左(C)、右(D)方位以图2为参考方位。

如图1—图11所示的自动化高速芯片智能包装机，包括机座主体1、外罩主体2和四轴机械手3，还包括编带组件4、提篮升降组件5、推料出组件6、推料入组件7和储料盘安放组件8，所述编带组件4水平安装在机座主体1的上平面，四轴机械手3为两组，沿着编带组件4的长度方向并排布置。

以两组四轴机械手3为界，提篮升降组件5、推料出组件6、推料入组件7安装在编带组件4的对侧，即推料出组件6将储料盘推送至储料盘安放组件8上后，由四轴机械手3转至C方位将芯片吸起，再转至A方位将芯片放置在编带组件4上的编带上，所述提篮升降组件5安装在机座主体1内，且延伸至机座主体1的平台之上，用于连续输送储料盘8至储料盘安放组件8处，在提篮升降组件5上设有储料盘架9，储料盘架9上放置有至少一层储料盘10。

所述储料盘安放组件9安装在提篮升降组件5的出料位置处，且朝向四轴机械手3位置一侧，用于放置储料盘10，储料盘10上摆放有芯片。

所述推料出组件6安装在背离储料盘安放组件8一侧的提篮升降组件5的出料位置处，即推料出组件6在储料盘架9的后侧，推料出组件6用于推出储料盘10至储料盘安放组件8上。

所述推料入组件7安装在提篮升降组件5的左侧，用于回收空置的储料盘10至储料盘架9上。

以上各个组件的工作配合过程是：首先，手动将储料盘架9上放满带芯片的储料盘10，且将储料盘架9整个固定在提篮升降组件5的顶部，提篮升降组件5上升至最高位，储料盘架9露出机座主体1的平台之上。接下来，开始工作后，推料出组件6将储料盘架9最低一层的储料盘10推送至储料盘安放组件8上，两个四轴机械手3转向至该位置，依次捕捉芯片转移至编带组件4上，将芯片放在编带上，直至该储料盘10上的芯片被捕捉完。最后，推料入组件7将空置的储料盘10退回至当层储料盘架9上。至此各个组件配合完成工作，之后就是提篮升降组件5下降一层，各个组件开始循环工作。具体的，各个组件需要设计具体的结构来完成以上工作过程。

具体的，所述编带组件4包括包括编带底座40、载带机构41、盖带盘放带机构42、收带机构43、封合编带机构44和热封机构47，所述编带底座40从左至右水平安装在机座主体1的平台之上，所述载带机构41竖直安装在编带底座40的左侧端，所述收带机构43竖直安装在编带底座40的右侧端，在载带机构41与收带机构43之间桥接有载带传输架45，载带机构40与收带机构43之间贯连有载带46，其载带46从载带机构40穿入、中间经过载带传输架45从下游端的收带机构43穿出，所述盖带盘放带机构42紧邻于收带机构43安装在收带机构43上游侧的机座主体4的平台之上，所述热封机构47安装在盖带盘放带机构42的正下方，且热封机构47的热封头正对于载带传输架45的正上方，在盖带盘放带机构72上贯连有盖带，所述封合编带机构44安装在收带机构43的下游端侧，其载带46和盖带经过热封机构47热封后形成编带，编带穿过热封机构47后引入最下游端的封合编带机构44中。

如图10所示，在载带46经过载带传输架45时，两个四轴机械手3将芯片放置在载带46上，盖带盘放带机构42将盖带盖在载带上，将芯片夹在中间，热封机构47具有热封功能，热封后，最后由封合编带机构44进行打包卷起。在载带46传输时，收带机构43是利用步进电机带动棘轮进行载带进给，采用对射式光纤感应器检测载带的型腔位置。为保证每次启动时停留的位置是正确的芯片放置位置，在棘轮的从动系统中安装有一个刻度盘，刻度盘有30条感应槽，利用光电感应器来感应型腔的精确位置，确保四轴机械手每次都能将芯片放置在载带的型腔位置。这样提篮升降组件5、推料出组件6、推料入组件7和储料盘安放组件8负责运送芯片，编带组件4负责将芯片打包，各个组件相互配合，完成芯片的自动化包装工作。

具体的，所述提篮升降组件5包括升降固定板50、升降导轨51、步进电机52、旋转丝杆53、丝杆滑块54和支撑板55，在机座主体1上平台上设有上料窗口，所述升降固定板50竖直固定在机座主体1的后侧板内壁上，所述升降导轨51竖直固定在升降固定板50上，所述步进电机52的机身固定在机座主体1的底板上，旋转丝杆53通过联轴器竖直安装在步进电机52的机轴上，所述支撑板55通过丝杆滑块54安装在旋转丝杆53上，且支撑板55的两端还连接在升降导轨51的导轨滑块上，所述储料盘架9可拆卸的安装在支撑板55上，且储料盘架55在旋转丝杆53的带动下穿过上料窗口上升至机座主体1的平台上。提篮升降组件采用步进电机52驱动升降导轨51，推动储料盘架9同步升降。出入料方式为下进上出方式，入料缺料自动检测并报警提示，储料盘架9随支撑板55移动到四轴机械手3能抓取的位置停下，当第一个储料盘10被送到运送至储料盘安放组件8上之后，第二个储料盘10随支撑板55下降一格，移动到推料出组件6能推出的位置，推料出组件6启动推料气缸顶储料盘10，以此顺延下推，直至整个储料盘架9上的所有储料盘空盘，再整体置换储料盘架9。

进一步限定，所述支撑板55上设有限位边框56，所述储料盘架9放置在限位边框56内，其限位边框56的高度低于最低一层储料盘10的底部，避免在推料出组件6推出储料盘时，储料盘被卡住。

如图9所示，所述推料出组件6包括推料支架60、推料气缸61和推料头62，所述推料支架60安装在机座主体1的平台上，所述推料气缸61正对于储料盘架9安装在推料支架60上，所述推料头62安装在推料气缸61的缸头，储料盘架9每下降一层，推料气缸61将对应的该层储料盘10推送至前方的储料盘安放组件8上。

如图7、图9所示，储料盘安放组件8包括安放支架80、安放板81和限位块82，所述安放支架80安装在机座主体1的平台上且位于推料出组件6的正前方，所述安放板81安装在安放支架80上，所述限位块82对称安装在安放板81的左右两侧，在限位块82上设有L型阶梯83，所述储料盘10的两端放置在两个限位块的L型阶梯83上。优选的，为了避免储料盘被推出安放板81之外，在安放板81设有靠近四轴机械手3一侧的限位器84，限位器84用于挡住储料盘10，且帮助储料盘10被推出时定位在该位置。

如图7、图8所示，推料入组件7包括水平移动导轨70、收料气缸71、移动滑块72、收料杆73和收料块74，所述水平移动导轨70安装在推料出组件6边侧的机座主体1平台上，且水平移动导轨70与储料盘10移动的方向保持平行，所述收料气缸71安装在水平移动导轨70的后侧，收料气缸71的伸缩方向与推料气缸51的伸缩方向相同，所述移动滑块72卡接在水平移动导轨70上，且收料气缸71的缸轴前端连接着移动滑块72，所述收料杆73垂直于收料气缸71的伸缩方向安装在移动滑块72的上端，所述收料块74安装在远离移动滑块72的收料杆73另一端头，所述收料杆73在收料气缸71的带动下，其移动行程范围由安放板81上的储料盘10位置至储料盘架9位置处。即，储料盘上的芯片被捕捉完后，收料气缸71从伸出状态往后收缩，利用收料块74将储料盘推入后方的储料盘架9上，然后快速回位，接着提篮升降组件5下降一层，推料气缸61又将上面一层的储料盘推出至安放板81上。

为了方便四轴机械手捕捉芯片，所述储料盘10上设有纵横等间距排列的芯片存放槽101，所述芯片放置在芯片存放槽101中。芯片的整齐排列，方便四轴机械手准确的抓取，四轴机械手3每转动至储料盘安放组件8位置处，从储料盘10上抓取一个芯片，然后在转动回去，将芯片安装在载带上，自动化的完成载带、芯片和盖带的组装过程。

所述外罩主体2的前侧面还设有显示器、触摸屏、控制面板和操控按钮。

本产品工作环境温度在5～40℃之间，相对湿度范围应在20％～95％；安置于平整的工作面上，以避免设备在运行时，因不平衡因素影响正常的编带工作。

本产品出厂前已经过合格试验，气压的调节等工作已基本完成，用户只需按操作流程来调整控制面板上的各种所需的按键，如温度控制、热压刀头的封合压力，并设定编带参数示教完毕，即可直接使用本设备。

控制面板系统主要有温度控制系统、气源控制系统、安全控制系统和人机对话界面四大部分组成：

1)温度控制系统：主要作用为控制、检测内外导轨刀头的加热温度。

2)气源控制系统：主要由1个气压表与1个调压阀组成，气压表的作用为检测内外导轨刀头编带时的气压；调压阀的作用为调节内外导轨刀头编带时的气压。

3)安全控制系统：主要由电源开关和急停开关组成，电源开关作用为接通或断开电源；急停开关作用为紧急停止。

4)软件系统：机器接通电源并打开电源开关后，触摸屏显示进入软件操作系统主页面。在软件操作系统主界面中点击〖运行〗，整个编带过程开始动作，如按下〖停止〗终止编带工作，按〖总复位〗即机械手、编带部分、提篮各部分都回到初始位置。

在机器运行时，主界面的上方将根据编带的不同工作阶段实时地跟踪显示编带当前进程、带头设定数量、编带设定数量、带尾设定数量、带头完成数量、编带完成数量、带尾完成数量等数据。

按〖参数〗键进入参数设定界面，可设置运行参数。

参数设定，

参数设定完毕，按〖主页〗键再返回到主界面，按〖启动〗便可进行编带操作。

以上对本发明提供的自动化高速芯片智能包装机进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.自动化高速芯片智能包装机，包括机座主体、外罩主体和四轴机械手，其特征在于：

还包括编带组件、提篮升降组件、推料出组件、推料入组件和储料盘安放组件，所述编带组件水平安装在机座主体的上平面，四轴机械手为两组，沿着编带组件的长度方向并排布置；

以两组四轴机械手为界，提篮升降组件、推料出组件、推料入组件安装在编带组件的对侧，所述提篮升降组件安装在机座主体内，且延伸至机座主体的平台之上，用于连续输送储料盘至储料盘安放组件处，在提篮升降组件上设有储料盘架，储料盘架上放置有至少一层储料盘；

所述储料盘安放组件安装在提篮升降组件的出料位置处，且朝向四轴机械手位置一侧，用于放置储料盘，储料盘上摆放有芯片；

所述推料出组件安装在背离储料盘安放组件一侧的提篮升降组件的出料位置处，用于推出储料盘至储料盘安放组件上；

所述推料入组件安装在提篮升降组件的边侧，用于回收空置的储料盘至储料盘架上。

2.根据权利要求1所述的自动化高速芯片智能包装机，其特征在于：所述编带组件包括编带底座、载带机构、盖带盘放带机构、收带机构、封合编带机构和热封机构，

所述编带底座从左至右水平安装在机座主体的平台之上，

所述载带机构竖直安装在编带底座的左侧端，

所述收带机构竖直安装在编带底座的右侧端，在载带机构与收带机构之间桥接有载带传输架，载带机构与收带机构之间贯连有载带，其载带从载带机构穿入、中间经过载带传输架从下游端的收带机构穿出，

所述盖带盘放带机构紧邻于收带机构安装在收带机构上游侧的机座主体的平台之上，

所述热封机构安装在盖带盘放带机构的正下方，且热封机构的热封头正对于载带传输架的正上方，在盖带盘放带机构上贯连有盖带，

所述封合编带机构安装在收带机构的下游端侧，且与载带机构和收带机构保持在同一水平线上，

其载带和盖带经过热封机构热封后形成编带，编带穿过热封机构后引入最下游端的封合编带机构中。

3.根据权利要求1所述的自动化高速芯片智能包装机，其特征在于：所述提篮升降组件包括升降固定板、升降导轨、步进电机、旋转丝杆、丝杆滑块和支撑板，在机座主体上平台上设有上料窗口，所述升降固定板竖直固定在机座主体的后侧板内壁上，所述升降导轨竖直固定在升降固定板上，所述步进电机的机身固定在机座主体的底板上，旋转丝杆通过联轴器竖直安装在步进电机的机轴上，所述支撑板通过丝杆滑块安装在旋转丝杆上，且支撑板的两端还连接在升降导轨的导轨滑块上，所述储料盘架可拆卸的安装在支撑板上，且储料盘架在旋转丝杆的带动下穿过上料窗口上升至机座主体的平台上。

4.根据权利要求3所述的自动化高速芯片智能包装机，其特征在于：所述支撑板上设有限位边框，所述储料盘架放置在限位边框内，其限位边框的高度低于最低一层储料盘的底部。

5.根据权利要求3所述的自动化高速芯片智能包装机，其特征在于：所述推料出组件包括推料支架、推料气缸和推料头，所述推料支架安装在机座主体的平台上，所述推料气缸正对于储料盘架安装在推料支架上，所述推料头安装在推料气缸的缸头。

6.根据权利要求5所述的自动化高速芯片智能包装机，其特征在于：所述储料盘安放组件包括安放支架、安放板和限位块，所述安放支架安装在机座主体的平台上且位于推料出组件的正前方，所述安放板安装在安放支架上，所述限位块对称安装在安放板的左右两侧，在限位块上设有L型阶梯，所述储料盘的两端放置在两个限位块的L型阶梯上。

7.根据权利要求6所述的自动化高速芯片智能包装机，其特征在于：在安放板上设有靠近四轴机械手一侧的限位器。

8.根据权利要求6所述的自动化高速芯片智能包装机，其特征在于：所述推料入组件包括水平移动导轨、收料气缸、移动滑块、收料杆和收料块，所述水平移动导轨安装在推料出组件边侧的机座主体平台上，且水平移动导轨与储料盘移动的方向保持平行，所述收料气缸安装在水平移动导轨的后侧，收料气缸的伸缩方向与推料气缸的伸缩方向相同，所述移动滑块卡接在水平移动导轨上，且收料气缸的缸轴前端连接着移动滑块，所述收料杆垂直于收料气缸的伸缩方向安装在移动滑块的上端，所述收料块安装在远离移动滑块的收料杆另一端头，

所述收料杆在收料气缸的带动下，其移动行程范围由安放板上的储料盘位置至储料盘架位置处。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的自动化高速芯片智能包装机，其特征在于：所述储料盘上设有纵横等间距排列的芯片存放槽，所述芯片放置在芯片存放槽中。

10.根据权利要求1所述的自动化高速芯片智能包装机，其特征在于：所述外罩主体的前侧面还设有显示器、控制面板和操控按钮。

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