CN112428238A - 自动翻面机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动翻面机构，属于电子封装技术领域，第一翻面托盘通过第一转轴转动安装在底板上；第一驱动组件固定在底板上，用于驱动第一翻面托盘正反旋转180°；第二翻面托盘通过第二转轴转动安装在底板上；第二驱动组件固定在底板上，用于驱动第二翻面托盘正反旋转180°；翻面时，第一翻面托盘上放置待翻面的器件；第二驱动组件驱动第二翻面托盘旋转贴合压紧在第一翻面托盘上，将器件压紧；第一驱动组件和第二驱动组件同步驱动第一翻面托盘和第二翻面托盘反向旋转180°，完成器件的翻面。本发明提供的自动翻面机构，可以实现器件的自动翻面，避免震动排料方式造成的损伤，降低对人工操作的依赖性，节省人力资源，提高工作效率。

Description

自动翻面机构

技术领域

本发明属于电子封装技术领域，更具体地说，是涉及一种自动翻面机构。

背景技术

电子元器件可靠性是影响通信、雷达、光伏等多领域电子装备可靠性与功能的至关重要的因素，有了高可靠的电子元器件，才能制造出高可靠的电子装备。电子元器件的可靠性评价主要依靠物理试验、环境试验、寿命试验等从不同方面进行评价。电子元器件物理试验包括外部目检、外形尺寸、粒子碰撞、噪声试验、X射线检测、密封性试验、声学扫描检测、引线牢固性、内部目检、键合剪切试验、内部气氛分析、扫描电镜检测等；环境试验包括恒定加速度试验、冲击试验、温度循环试验、盐雾试验、霉菌试验等；寿命试验包括老炼、稳态寿命试验、高温贮存试验、加速寿命试验等，各项试验前后还会根据用户要求进行电性能测试。

其中，在外形尺寸、X射线检测、声学扫描检测、扫描电镜检测、恒定加速度试验、老炼、稳态寿命试验、电性能测试等诸多可靠性评价试验时，需要将散装无序的电子元器件进行人工翻面排料，以保证试验或测试过程中将元器件整齐置入指定位置。

由于电子元器件各类可靠性试验前必须进行的正反面调整排料，使所有的电子元器件的正面全部朝上或朝下，而人工完成翻面排料用时约5秒/个，耗费大量的人力物力，亟需进行智能化自动化替代。

另外，由于电子元器件种类繁多，大小、形状、重量各异，通过传统的震动排料方法对其进行统一自动排料，会造成电子元器件的损伤、划伤的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动翻面机构，旨在解决人工翻面费时费力的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种自动翻面机构，包括：底板、第一翻面托盘、第一驱动组件、第二翻面托盘以及第二驱动组件；第一翻面托盘通过第一转轴转动安装在所述底板上；第一驱动组件固定在所述底板上，用于驱动所述第一翻面托盘正反旋转180°；第二翻面托盘通过第二转轴转动安装在所述底板上；第二驱动组件固定在所述底板上，用于驱动所述第二翻面托盘正反旋转180°；翻面时，所述第一驱动组件调整所述第一翻面托盘为水平状态，所述第一翻面托盘上放置待翻面的器件；所述第二驱动组件驱动所述第二翻面托盘旋转贴合压紧在所述第一翻面托盘上，将所述器件压紧；所述第一驱动组件和所述第二驱动组件同步驱动所述第一翻面托盘和第二翻面托盘反向旋转180°，至所述第二翻面托盘为水平状态且处于所述第一翻面托盘的下方，完成器件的翻面。

作为本申请另一实施例，所述第一翻面托盘包括第一框架和固定在所述第一框架上的第一托板，所述第一框架与所述第一转轴固定连接，所述第一托板与所述第一框架固定后，形成用于放置器件的第一腔体。

作为本申请另一实施例，所述第一托板为防静电透明制件。

作为本申请另一实施例，所述防静电透明制件为防静电透明亚克力板。

作为本申请另一实施例，所述第二翻面托盘包括第二框架和固定在所述第二框架上的第二托板，所述第二框架与所述第二转轴固定连接，所述第二托板与所述第二框架固定后，形成用于放置器件的第二腔体；所第二框架与所述第一框架的外形尺寸相同，所第二框架与所述第一框架对齐压合后，所述器件容纳并限位在所述第二腔体和所述一腔体内。

作为本申请另一实施例，所述第二托板包括防静电硬质板和固定在所述防静电硬质板底部的防静电弹性板，所述防静电硬质板与所述器件直接接触。

作为本申请另一实施例，所述第一转轴上设有用于使所述第一翻面托盘和所述第二翻面托盘贴合的第一弹性缓冲件；所述第二转轴上设有用于使所述第一翻面托盘和所述第二翻面托盘贴合的第二弹性缓冲件。

作为本申请另一实施例，所述第一翻面托盘和/或所述第二翻面托盘上设有电磁铁，所述第二翻面托盘与所述第一翻面托盘通过电磁铁磁性吸合。

作为本申请另一实施例，所述底板上还安装有用于抓取器件的机械手。

作为本申请另一实施例，所述机械手上设有随动摄像头。

本发明提供的自动翻面机构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明自动翻面机构，包括两个均具有180°正反向旋转的托盘，翻面时，第一驱动组件调整第一翻面托盘为水平状态，第一翻面托盘上放置待翻面的器件；第二驱动组件驱动第二翻面托盘旋转贴合压紧在第一翻面托盘上，将器件压紧；第一驱动组件和第二驱动组件同步驱动第一翻面托盘和第二翻面托盘反向旋转180°，至第二翻面托盘为水平状态且处于第一翻面托盘的下方，完成器件的翻面。

本发明提供的自动翻面机构，可以实现电子元器件的自动翻面，不仅避免了震动排料方式造成电子元器件划伤、损坏的问题，也降低对人工操作的依赖性，节省人力资源，提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的自动翻面机构的立体结构示意图(放置器件状态)；

图2为图1提供的自动翻面机构的另一角度的立体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的自动翻面机构的立体结构示意图(器件翻转状态)；

图4为图3提供的自动翻面机构的另一角度的立体结构示意图；

图5为本发明实施例提供的自动翻面机构的立体结构示意图(翻面完成状态)。

图中：1、第一驱动组件；2、卡块；3、安装槽；4、第二托板；5、第二框架；6、联轴器；7、支撑平台；8、底板；9、第二驱动组件；10、第二转轴；11、轴承座；12、第一转轴；13、第一框架；14、第一托板。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图5，现对本发明提供的自动翻面机构进行说明。所述自动翻面机构，包括底板8、第一翻面托盘、第一驱动组件1、第二翻面托盘以及第二驱动组件9；第一翻面托盘通过第一转轴12转动安装在所述底板8上；第一驱动组件1固定在底板8上，用于驱动所述第一翻面托盘正反旋转180°；第二翻面托盘通过第二转轴10转动安装在底板8上；第二转轴10与第一转轴12的轴线重合；第二驱动组件9固定在底板8上，用于驱动第二翻面托盘正反旋转180°；翻面时，第一驱动组件1调整第一翻面托盘为水平状态，第一翻面托盘上放置待翻面的器件；第二驱动组件9驱动第二翻面托盘旋转贴合压紧在第一翻面托盘上，将器件压紧；第一驱动组件1和第二驱动组件9同步驱动第一翻面托盘和第二翻面托盘反向旋转180°，至第二翻面托盘为水平状态且处于第一翻面托盘的下方，完成器件的翻面。

本发明提供的自动翻面机构，与现有技术相比，包括两个均具有180°正反向旋转的托盘，翻面时，第一驱动组件1调整第一翻面托盘为水平状态，第一翻面托盘上放置待翻面的器件(参见图1及图2)；第二驱动组件9驱动第二翻面托盘旋转贴合压紧在第一翻面托盘上，将器件压紧；第一驱动组件1和第二驱动组件9同步驱动第一翻面托盘和第二翻面托盘反向旋转180°，至第二翻面托盘为水平状态且处于第一翻面托盘的下方，完成器件的翻面(参见图4至图5)，此时，器件支撑在第二翻面托盘上，实现器件的翻面。此时，再次启动第一驱动组件1，带动第一翻面托盘再次反向旋转复位，循环进行下一次翻面。

本发明提供的自动翻面机构，可以实现电子元器件的自动翻面，不仅避免了震动排料方式造成电子元器件划伤、损坏的问题，降低对人工操作的依赖性，节省人力资源，提高工作效率。

本实施例中，底板上设有支撑平台7，对两个翻面托盘进行支撑。

作为本发明提供的自动翻面机构的一种具体实施方式，请参阅图1至图5，第一翻面托盘包括第一框架13和固定在第一框架13上的第一托板14，第一框架13与第一转轴15固定连接，第一托板14与第一框架13固定后，形成用于放置器件的第一腔体。其中，第一托板14通过螺栓固定在第一框架13与底板8相对的一侧，第一框架13的四边即可构成第一腔体的侧壁，器件放置在第一腔体内，可以对放置在第一托板14上的器件起到限位的作用，避免器件滑出。

本实施例中，第一框架13与第一转轴12连接的一端设有两个具有开口的卡块2和与开口连通的轴孔，在卡块2的开口处还设有锁紧螺钉，第一转轴12穿过轴孔后，通过拧紧锁紧螺钉，即可将第一转轴12紧固在卡块2上，进而实现第一转轴12与第一框架13的固定连接。同理，第二框架5与第二转轴10的连接，同第一框架13与第一转轴15的连接，涉及的名称不再进行区分。

本实施例中，第一转轴12和第二转轴10的两端分别设有轴承座11，提高两个转轴转动的灵活性。

第一驱动组件1和第二驱动组件9均为伺服电机，伺服电机的主轴与各转轴均通过联轴器6连接。两个伺服电机均通过螺栓固定在底板8上。利用伺服电机，保证两个托盘同步旋转，保证两个托盘在旋转过程中始终加紧器件，实现精准翻面。进一步地，第一转轴、第二转轴、两个伺服电机的主轴的轴线重合，保证两个翻面托盘的同步翻面。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图5，所述第一托板14为防静电透明制件。采用第一托板14为防静电透明制件，一方面防止器件遭受静电损伤，另一方面，为了对器件扫描成像，在第一托板14的下方设置扫描成像仪，扫描成像仪透过透明的第一托板14，实现对放置在第一托板14上的器件的成像。采用滑轨式线性CCD(CCD-Charge-coupled-Device，为CCD图像传感器)成像装置，实现高清成像。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，防静电透明制件为防静电透明亚克力板。采用透明亚克力板，第一翻面托盘作为成像托盘，以便于线性CDD成像装置成像。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图5，第二翻面托盘包括第二框架5和固定在第二框架5上的第二托板4，第二框架5与第二转轴10固定连接，第二托板4与第二框架5固定后，形成用于放置器件的第二腔体；第二框架5与第一框架13的外形尺寸相同，第二框架5与第一框架13对齐压合后，器件容纳并限位在第二腔体和第一腔体内。两个托盘贴合后，第一腔体和第二腔体对器件起到限位的作用，其中，器件的高度大于或等于第一腔体和第二腔体的总高度，以实现对器件的夹紧。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图5，第二托板4包括防静电硬质板和固定在防静电硬质板上的防静电弹性板，防静电硬质板与器件直接接触。在两个翻面托盘夹持电子元器件翻转时，通过硬质的防静电硬纸板，能够可靠的夹持电子元器件，当翻转至180度，实现电子元器件翻面时，第二翻面托盘的设有防静电弹性板的底面与底板接触，通过防静电弹性板的弹性缓冲，避免振动对电子元器件造成伤害。防静电硬质板为硬质泡沫，防静电弹性板为防静电阻燃布、防静电软海绵、防静电TPE板(TPE一般指热塑性弹性体。热塑性弹性体TPE/TPR，又称人造橡胶或合成橡胶)、防静电橡胶板等。防静电硬质板能够提高夹紧力，避免器件滑动，防静电弹性板与底板接触起到弹性缓冲的作用，避免器件收到振动损坏，对器件进行保护。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图5，第一转轴15上设有用于使第一翻面托盘和第二翻面托盘贴合的第一弹性缓冲件；第二转轴10上设有用于使第一翻面托盘和第二翻面托盘贴合的第二弹性缓冲件。通过两个弹性缓冲件，提高两个托盘夹紧的程度，避免器件掉落，也能够避免撞击和冲击对器件造成损害。其中，两个弹性缓冲件均为扭簧，套装在各自的转轴上，为常规的安装方式，在附图中没有给出两个弹性缓冲件的结构。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图5，第一翻面托盘的边缘设有用于吸合第二翻面托盘的电磁铁。其中，电磁铁均设置在翻面托盘远离转轴的一端。通过电磁铁的吸合，进一步保证两个托盘实时贴合。本实施例提供的附图中虽然没有画出电磁铁，但是在各框架上均设置了安装电磁铁的安装槽3，电磁铁通过螺栓固定在各框架上。第二框架上的安装槽可以为定位作用，对电磁铁进行定位，保证吸合的可靠性。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，底板8上还安装有用于抓取器件的机械手。利用机械手，可以实现上料、下料和对器件移位的功能。机械手为成熟的技术，在附图中也未给出，机械手选择现有合适的规格型号即可。机械手可以为吸盘，利用吸盘，避免对电子元器件或其他易碎器件造成损坏。

其中，在机械手上设有随动摄像头，对托盘上的器件进行拍摄成像。

至此，本发明提供的自动翻面机构可以实现自动翻面和扫描成像的功能，本发明主要需要考虑对试验样品或器件的保护、高清成像、精准翻面等方面。

以电子元器件为例，基于自动翻面机构的自动翻面排料方法包括：

步骤一，建立各电子元器件的位置坐标系；

步骤二，获取第一翻面托盘上的电子元器件的图像，根据所述图像获取所述电子元器件的形位参数；形位参数包括正置、反置、形状、角度等参数；

步骤三，获取各正置的电子元器件的图像，并根据正置的电子元器件的图像，计算各正置的电子元器件在位置坐标系中的中心坐标和偏移角度；

步骤四，控制机械手，根据正置的电子元器件的中心坐标和偏移角度，抓取正置的所述电子元器件，并将其移至目标位置，完成正置的电子元器件的规整排料；

步骤五，向自动翻面机构发出指令，控制第二翻面托盘与第一翻面托盘贴合，压紧第一翻面托盘上反置的电子元器件，并同步旋转180°，反置的电子元器件在第二翻面托盘上呈正置状态；

第一翻面托盘回归原位后，利用机械手即可对第二翻面托盘上正置的电子元器件移动排序，完成所有电子元器件的规整排料。

下面针对本发明采取的技术手段进行汇总分类说明如下：

(1)关于电子元器件(试验样品)的保护

针对电子元器件体积小、重量轻、高精密的特点，任何压伤、划伤、静电等都会对其造成无法挽回的损伤，因此本发明的设计全面保护了试验样品的各个方面。首先，为防止试验样品遭受静电损伤，透明成像的第一翻面托盘选用防静电的亚克力板设计加工而成，第二翻面托盘选用防静电泡沫材料制作，以保障接触样品的任何一面均有防静电保护；其次，反置试验样品在翻面过程中会历经举高和离开台面的中间过程，该过程既要保证两个托盘夹紧试验样品，使其不产生滑动甚至掉落，又要保证夹紧试验样品的力度适中不会压坏，因此本发明设计了底层为防静电软海绵、上层为防静电硬泡沫的第二翻面托盘，也即在器件翻面后，防静电软海绵处于防静电硬质泡沫的下方，多层贴合后固定在第二框架上，可以定期更换，保障了本发明提供的自动翻面机构对试验样品的全面保护。

(2)关于高清成像

对于散装的电子元器件，当托盘上放置多个电子元器件时，为保证所有散装元器件的高清成像，避免因焦距不同、角度不同而带来的相同器件图像差异，本发明摒弃了工业相机等成像装置，设计在电子元器件底部扫描的底层扫描方式，采用线性CCD固定焦距导轨成像装置，避免了电子元器件图像的畸变，保证了全部图像的高清晰度。同时，为了增强图像的对比度，避免因漫反射等原因产生的图像光栅条纹，本发明加入红色顶灯作为电子元器件下方CCD成像时的背光，实现了电子元器件图像信息的高清、均匀、高对比度，并为电子元器件的规整排序提供了更易识别的产品信息。其中，自动翻面机构还设有一个遮光机箱，红色顶灯安装在遮光机箱的顶部，而第一托板和第二托板均罩设在遮光机箱内。

(3)关于精准翻面

由于散装的电子元器件放置在托盘时，正置反置的都有，要实现反置电子元器件的精准翻面，需要从同步控制、避免滑动、定位精准、辨识度高等几个方面保障。

首先，为避免由于丢步等原因导致的两托盘未夹紧，使得器件掉落，本发明设计3种方式同步保障：第一，采用精度更高的双伺服电机，使两个托盘在运动过程中旋转角度实时同步，不产生未贴合的角度差；第二，两个托盘对应的转轴的底板处设计弹簧槽，放置扭簧，利用外部机械力使两个托盘实时贴合；第三，两个托盘与转轴相对的边顶角处设计电磁铁，使其在运动过程中有电磁力使两个托盘实时贴合。

其次，为了在保证不压伤试验样品的前提下，避免试验样品滑动，本发明将多层硬质防静电材料中，接触电子元器件的顶层设计为硬质防静电泡沫，与底板接触的底层为防静电软海绵，既保证了硬质材料不易产生形变和滑动，又利用下层防静电软海绵保护了样品。

再次，由于设置了机械手，机械手优先选用六自由度机械手，或者选择的机械手为吸盘，机械手具有精准对位的功能，机械手上可以设置随动摄像头，拍摄器件的图像及位置，而为了减少翻面后随动摄像头重新搜索每只样品所需的时间，提高排料效率，本发明在防静电泡沫托盘(第二翻面托盘)上设计排料坐标系的镜像坐标系及定位点，通过计算机运算直接给出翻面后的原反置的电子元器件中心坐标，使随动摄像头能够直接到达电子元器件上方拍摄成像。

最后，为保证原反置器件翻正后成像的对比度仍较高，以便于随动摄像头训练及识别，本发明多次对比各类防静电泡沫，选用成像识别效果最好的粉色防静电泡沫作为接触样品的防静电泡沫。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.自动翻面机构，其特征在于，包括：

底板；

第一翻面托盘，通过第一转轴转动安装在所述底板上；

第一驱动组件，固定在所述底板上，用于驱动所述第一翻面托盘正反旋转180°；

第二翻面托盘，通过第二转轴转动安装在所述底板上；

第二驱动组件，固定在所述底板上，用于驱动所述第二翻面托盘正反旋转180°；

翻面时，所述第一驱动组件调整所述第一翻面托盘为水平状态，所述第一翻面托盘上放置待翻面的器件；所述第二驱动组件驱动所述第二翻面托盘旋转贴合压紧在所述第一翻面托盘上，将所述器件压紧；所述第一驱动组件和所述第二驱动组件同步驱动所述第一翻面托盘和第二翻面托盘反向旋转180°，至所述第二翻面托盘为水平状态且处于所述第一翻面托盘的下方，完成器件的翻面。

2.如权利要求1所述的自动翻面机构，其特征在于，所述第一翻面托盘包括第一框架和固定在所述第一框架上的第一托板，所述第一框架与所述第一转轴固定连接，所述第一托板与所述第一框架固定后，形成用于放置器件的第一腔体。

3.如权利要求2所述的自动翻面机构，其特征在于，所述第一托板为防静电透明制件。

4.如权利要求3所述的自动翻面机构，其特征在于，所述防静电透明制件为防静电透明亚克力板。

5.如权利要求2所述的自动翻面机构，其特征在于，所述第二翻面托盘包括第二框架和固定在所述第二框架上的第二托板，所述第二框架与所述第二转轴固定连接，所述第二托板与所述第二框架固定后，形成用于放置器件的第二腔体；所第二框架与所述第一框架的外形尺寸相同，所第二框架与所述第一框架对齐压合后，所述器件容纳并限位在所述第二腔体和所述一腔体内。

6.如权利要求5所述的自动翻面机构，其特征在于，所述第二托板包括防静电硬质板和固定在所述防静电硬质板底部的防静电弹性板，所述防静电硬质板与所述器件直接接触。

7.如权利要求1所述的自动翻面机构，其特征在于，所述第一转轴上设有用于使所述第一翻面托盘和所述第二翻面托盘贴合的第一弹性缓冲件；所述第二转轴上设有用于使所述第一翻面托盘和所述第二翻面托盘贴合的第二弹性缓冲件。

8.如权利要求1所述的自动翻面机构，其特征在于，所述第一翻面托盘和/或所述第二翻面托盘上设有电磁铁，所述第二翻面托盘与所述第一翻面托盘通过所述电磁铁磁性吸合。

9.如权利要求1-8任一项所述的自动翻面机构，其特征在于，所述底板上还安装有用于抓取器件的机械手。

10.如权利要求9所述的自动翻面机构，其特征在于，所述机械手上设有随动摄像头。

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