CN113148611A - 一种高效的双工位全自动芯片排列系统 - Google Patents

一种高效的双工位全自动芯片排列系统 Download PDF

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CN113148611A CN202110329073.5A CN202110329073A CN113148611A CN 113148611 A CN113148611 A CN 113148611A CN 202110329073 A CN202110329073 A CN 202110329073A CN 113148611 A CN113148611 A CN 113148611A
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Abstract

本发明提供一种高效的双工位全自动芯片排列系统,包括:下机架、X轴模块、Y轴模块、两套自动分离模块、下视视觉检测模块及上视视觉检测模块,所述X轴模块包括X轴直线电机、左吸嘴模块和右吸嘴模块,所述左吸嘴模块和右吸嘴模块分别设置于所述X轴直线电机的两端;所述Y轴模块包括Y轴直线电机和两个真空排列夹具模块,所述两个真空排列夹具模块设置于所述Y轴直线电机的两侧,并设置于所述下视视觉检测模块的下方;所述自动分离模块包括转盘模块和顶针模块,所述转盘模块旁设置有所述上视视觉检测模块,所述顶针模块设置于所述转盘模块的下方。本发明自动化程度高,能够大幅度降低人力成本和要求,并且还能够保证产品良率和排列控制精度。

Description

一种高效的双工位全自动芯片排列系统
技术领域
本发明涉及一种芯片排列机,尤其涉及一种高效的双工位全自动芯片排列系统。
背景技术
目前国内市场在芯片排列工艺领域中,没有成熟的自动化生产设备,基本采用人工排列的方式,缺乏自动化设备引入。人工排列方式基本包括以下步骤:人工将夹具底座安放在定位平台上端,手动用吸笔从吸盘中分离芯片,将吸取的产品放置在夹具上相应位置,最后用镀膜架压紧产品,但这种人工排列的方式产品质量不可控,风险较高。
人工排列工艺目前在芯片排列这个领域存在很多缺陷,如人工排列工艺耗时较长,工作效率不高,且质量不可控。这就直接造成了现在芯片排列领域操作繁琐,效率较低,而成本高昂。另一方面,芯片等产品价格高昂,而人工排列对操作人员的技术水平和熟练度有很高的要求,否则很难达到所需精度,这也使得人员培养困难,人力成本高。而随着自动化行业的快速发展,对消费类电子元器件贴装控制越来越严,对零部件此类工序的精度和效率把控也越来越高。所以对这种传统的手工排列工序迫切需要导入新型自动化设备,以机器生产代替手工作业,以降低成本,提高效率,并提高控制精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是需要提供一种能够降低成本,提高效率,并提高控制精度的全自动芯片排列系统。
对此,本发明提供一种高效的双工位全自动芯片排列系统,包括:下机架、X轴模块、Y轴模块、两套自动分离模块、下视视觉检测模块以及上视视觉检测模块,所述X轴模块和Y轴模块分别设置于所述下机架上,所述X轴模块包括X轴直线电机、左吸嘴模块和右吸嘴模块,所述左吸嘴模块和右吸嘴模块分别设置于所述X轴直线电机的两端;所述Y轴模块包括Y轴直线电机和两个真空排列夹具模块,所述两个真空排列夹具模块设置于所述Y轴直线电机的两侧,并设置于所述下视视觉检测模块的下方;所述自动分离模块包括转盘模块和顶针模块,所述转盘模块旁设置有所述上视视觉检测模块,所述顶针模块设置于所述转盘模块的下方;
所述全自动芯片排列机的自动排列过程为:所述X轴模块先通过所述X轴直线电机分别将所述左吸嘴模块和右吸嘴模块移动至所述自动分离模块的转盘模块上方,并将所述左吸嘴模块和右吸嘴模块旋转至平行于所述转盘模块的位置后,向下运动,运动至所述转盘模块的托盘顶部;然后通过所述自动分离模块的顶针模块顶起芯片,使得芯片与托盘分离并接触所述左吸嘴模块和右吸嘴模块的吸嘴,吸嘴吸真空吸取芯片;通过X轴模块移动所吸取的芯片,并通过所述上视视觉检测模块实现视觉检测,将通过视觉检测的芯片放置至所述Y轴模块的真空排列夹具模块上,通过所述下视视觉检测模块实现视觉检测;完成上述过程后,所述Y轴模块移动下降至下一个排列位置,重复执行直到放置完给定排列数量后,所述Y轴模块带动所述真空排列夹具模块自动返回原点。
本发明的进一步改进在于,所述自动分离模块还包括Y轴丝杆模组和X轴丝杆模组,所述X轴丝杆模组通过滑块锁附在所述Y轴丝杆模组上,所述转盘模块设置于所述X轴丝杆模组上,所述顶针模块设置于所述转盘模块的下方。
本发明的进一步改进在于,所述转盘模块包括动力模组、转盘基座、同步轮和转盘模组,所述转盘模组安装在所述转盘基座的上端,所述同步轮与所述动力模组相连接,所述同步轮与所述转盘模组相连接。
本发明的进一步改进在于,还包括一体式真空发生器,所述顶针模块包括顶针底座、第一Z轴滑台、Y轴滑台、立板、凸轮、顶针模组、伺服电机和气管接头,所述立板通过所述Y轴滑台和第一Z轴滑台设置于所述顶针底座的上方,所述伺服电机和凸轮设置于所述立板上,所述伺服电机和凸轮相连接,所述凸轮与所述顶针模组相连接,所述顶针模组设置于所述转盘模块的下方,所述顶针模组通过气管接头连接至所述一体式真空发生器。
本发明的进一步改进在于,还包括安装块、花键轴和花键套,所述凸轮安装在所述伺服电机的电机轴端上,所述凸轮与所述安装块相连接,所述安装块通过所述花键轴连接至所述花键套,所述顶针模组设置于所述花键套上。
本发明的进一步改进在于,所述下视视觉检测模块包括步进丝杠电机、放料视觉固定板、导轨安装块、导轨、相机安装块、同轴光源、镜头和相机,所述相机通过所述相机安装块与所述导轨滑动连接,所述导轨通过导轨安装块安装于所述放料视觉固定板上,所述步进丝杠电机与所述相机安装块相连接,所述同轴光源、镜头和相机依次连接,所述同轴光源固定安装于所述放料视觉固定板上。
本发明的进一步改进在于,所述左吸嘴模块和右吸嘴模块均包括吸嘴模块安装座、电磁阀、真空电器比例阀、真空表、Z轴丝杆模组和中空电机轴,所述电磁阀、真空电器比例阀、真空表和Z轴丝杆模组均安装在所述吸嘴模块安装座上,所述中空电机轴安装于所述Z轴丝杆模组的下端。
本发明的进一步改进在于,所述真空排列夹具模块包括定位平台、定位件、气管接头、夹具底座和镀膜架,所述气管接头设置于所述定位平台的一端,所述镀膜架通过所述夹具底座设置于所述定位平台的上方,所述定位件设置于所述定位平台上,所述夹具底座上设置有真空吸附槽,所述定位件设置于所述定位平台上表面的一个底边和一个侧边上。
本发明的进一步改进在于,所述Y轴模块还包括第二Z轴滑台、拖链、启动盒、力控平台和距离传感器,所述真空排列夹具模块安装在所述第二Z轴滑台上,所述第二Z轴滑台通过所述拖链连接至所述启动盒,所述距离传感器通过所述力控平台设置于所述Y轴直线电机的上方。
本发明的进一步改进在于,还包括上机罩和风机过滤机组,所述风机过滤机组安装于所述上机罩的顶端,所述上机罩设置于所述下机架上。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:通过两套自动分离模块从托盘自动剥离芯片等产品,并通过X轴模块、Y轴模块、下视视觉检测模块以及上视视觉检测模块等配套模块实现双工位的自动传送和视觉检测,产品自动化程度高,能够大幅度降低人力成本和要求,并且还能够保证产品良率和排列控制精度,对提高产品的生产效率、生产良率以及控制人工成本都有很大的意义。
附图说明
图1是本发明一种实施例的立体结构示意图;
图2是本发明一种实施例的自动分离模块的结构示意图;
图3是本发明一种实施例的转盘模块的结构示意图;
图4是本发明一种实施例的转盘模组的结构示意图;
图5是本发明一种实施例的转盘基座的结构示意图;
图6是本发明一种实施例的顶针模块的结构示意图;
图7是本发明一种实施例的顶针模块的爆炸结构示意图;
图8是本发明一种实施例的下视视觉检测模块的侧视结构示意图;
图9是本发明一种实施例的放料下视视觉检测模块的结构示意图;
图10是本发明一种实施例的上视视觉检测模块的结构示意图;
图11是本发明一种实施例的X轴模块的结构示意图;
图12是本发明一种实施例的左吸嘴模块和右吸嘴模块的结构示意图;
图13是本发明一种实施例的Y轴模块的结构示意图;
图14是本发明一种实施例的真空排列夹具模块的结构示意图;
图15是本发明一种实施例的真空排列夹具模块的爆炸结构示意图;
图16是本发明一种实施例的整机结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
如图1至图16所示,本例提供一种高效的双工位全自动芯片排列系统,包括:下机架1、X轴模块2、Y轴模块3、两套自动分离模块4、下视视觉检测模块5以及上视视觉检测模块6,所述X轴模块2和Y轴模块3分别设置于所述下机架1上,所述X轴模块2包括X轴直线电机21、左吸嘴模块22和右吸嘴模块23,所述左吸嘴模块22和右吸嘴模块23分别设置于所述X轴直线电机21的两端,并优选通过拖链34组件24实现连接;所述Y轴模块3包括Y轴直线电机31和两个真空排列夹具模块32,所述两个真空排列夹具模块32设置于所述Y轴直线电机31的两侧,并设置于所述下视视觉检测模块5的下方;所述自动分离模块4包括转盘模块40和顶针模块43,所述转盘模块40旁设置有所述上视视觉检测模块6,所述顶针模块43设置于所述转盘模块40的下方。
本例先转动中空电机轴210把左吸嘴模块22和右吸嘴模块23旋转至大体平行于转盘模组404,然后把无芯片产品的托盘放置在转盘模组404中,调节顶针模块43的第一Z轴滑台432把其上移至紧贴托盘底部,调节顶针模块43的Y轴滑台把其移动至吸嘴正中,至此顶针模块43位置矫正完成。
在实际工作中,可以先接通电源机器复位,设备处于待机状态。此时把有产品的托盘放置在转盘模块40上,一般左右两侧放置产品不同,以便分工明确,操作方便。XY轴的两个丝杆模组把托盘上第一个产品移动至顶针模块43上方,如角度不对,可以通过步进电机带动同步轮403旋转转盘模组404。然后测量产品在托盘上间距,以阵列形式设立其运行流程。以上操作一般只有切换物料之初需要执行,不是必备的。
本例所述全自动芯片排列机的自动排列过程为:所述X轴模块2先通过所述X轴直线电机21分别将所述左吸嘴模块22和右吸嘴模块23移动至所述自动分离模块4的转盘模块40上方,并将所述左吸嘴模块22和右吸嘴模块23旋转至平行于所述转盘模块40的位置后,向下运动,运动至所述转盘模块40的托盘顶部;然后通过所述自动分离模块4的顶针模块43顶起芯片,使得芯片与托盘分离并接触所述左吸嘴模块22和右吸嘴模块23的吸嘴,吸嘴吸真空吸取芯片;通过X轴模块2移动所吸取的芯片,并通过所述上视视觉检测模块6实现视觉检测,将通过视觉检测的芯片放置至所述Y轴模块3的真空排列夹具模块32上,通过所述下视视觉检测模块5实现视觉检测;完成上述过程后,所述Y轴模块3移动下降至下一个排列位置,重复执行直到放置完给定排列数量后,所述Y轴模块3带动所述真空排列夹具模块32自动返回原点。
本例包括两套自动分离模块4,优选的,左边的自动分离模块4用来放置正条,右边的自动分离模块4用来放置陪条,分工明确,能最大程度保证运动需求。Y轴丝杆模组41通过Y轴底板安装在大理石上方,X轴丝杆模组42锁附在Y轴滑块上,转盘模块40通过转盘安装板锁附在X轴滑块上方,这样可以保证转盘模块40上产品位置前后左右运动,保证芯片始终位于顶针模组436的吸台4365正上方;且转盘模组404安装在转盘基座402上端,同步轮403锁附在步进电机轴端,随着步进电机转动,带动惰轮405和皮带转动,转盘4042随之运动,且V型的滚轮轴承4021安装在转盘4042下方随着电机转动,而左右两侧的限位光电8则起限位作用,如图2至图6所示,使转盘4042在一定角度内旋转,上端存在相机拍照,而下面XYR三个方向可调动,保证芯片始终位于顶针4362顶起的最上端,且与顶针4362顶起角度相平行。
更为具体的,如图2所示,本例所述自动分离模块4还包括Y轴丝杆模组41和X轴丝杆模组42,所述X轴丝杆模组42通过滑块锁附在所述Y轴丝杆模组41上,所述转盘模块40设置于所述X轴丝杆模组42上,所述顶针模块43设置于所述转盘模块40的下方。
本例所述Y轴丝杆模组41优选通过Y轴底板安装在大理石基座的上方,所述X轴丝杆模组42优选通过滑块锁附在所述Y轴丝杆模组41上,所述转盘模块40优选通过旋转盘安装板锁附在所述X轴丝杆模组42的X轴滑块上方,这样可以保证所述转盘模块40上的产品位置前后左右运动,保证芯片始终位于顶针模块43的正上方。
如图3所示,本例所述转盘模块40优选包括动力模组401、转盘基座402、同步轮403、转盘模组404和惰轮405,所述转盘模组404安装在所述转盘基座402的上端,所述同步轮403与所述动力模组401相连接,所述同步轮403与所述转盘模组404相连接;所述惰轮405固定设置于所述同步轮403的两侧,所述同步轮403通过皮带和惰轮405连接至所述转盘模组404。所述动力模组401优选包括步进电机,所述同步轮403安装于所述步进电机的电机轴端。
如图4所示,本例所述转盘模组404优选包括绷环固定模组4041、转盘4042和挡圈4043,所述绷环固定模组4041设置于所述转盘4042的上端,用于实现固定作用;所述挡圈4043设置于所述转盘4042的下端,便于增强皮带等构件的连接稳定性;所述转盘4042优选为外边缘为圆齿状结构的转盘,便于增加传动的可靠连接。
如图5所示,本例所述转盘基座402上优选设置有滚轮轴承4021和阻挡块4022,所述滚轮轴承4021设置于所述转盘模组404的下方,并与所述动力模组401相连接,所述滚轮轴承4021优选为V型滚轮轴承,多个V型滚轮轴承对称设置于所述转盘基座402上,便于在转盘4042的下方随着所述步进转动;所述阻挡块4022设置于所述滚轮轴承4021旁,所述阻挡块4022能够实现限位作用。
如图1、图6和图7所示,本例所述顶针模块43包括顶针底座431、Z轴滑台432、Y轴滑台433、立板434、凸轮435、顶针模组436和伺服电机437,所述立板434通过所述Y轴滑台433和Z轴滑台432设置于所述顶针底座431的上方,所述伺服电机437和凸轮435设置于所述立板434上,所述伺服电机437和凸轮435相连接,所述凸轮435与所述顶针模组436相连接,所述顶针模组436设置于所述转盘模块40的下方,所述顶针模组436通过气管接头438连接至所述一体式真空发生器7。
本例所述立板434通过所述Y轴滑台433和Z轴滑台432设置于所述顶针底座431的上方,便于实现高度和前后位置的调节,所述伺服电机437和凸轮435设置于所述立板434上,所述伺服电机437和凸轮435相连接,所述凸轮435与所述顶针模组436相连接,便于通过伺服电机437的运动带动所述凸轮435,以实现顶针模组436的工作,为实现芯片排列过程中的自动化剥离控制提供了基础。
优选的,如图2和图6所示,本例还优选包括一体式真空发生器7,所述顶针模块43上包括气管接头438,所述顶针模块43通过所述气管接头438连接至所述一体式真空发生器7,以便实现真空吸附。
优选的,如图6所示,本例所述第一Z轴滑台432设置于所述顶针底座431上,所述Y轴滑台433设置于所述第一Z轴滑台432上,所述立板434设置于所述Y轴滑台433上。且,本例还优选包括一体式真空发生器7,所述顶针模组436上包括气管接头438,所述顶针模组436通过所述气管接头438连接至所述一体式真空发生器7,以便实现真空吸附。
如图6和图7所示,本例所述顶针底座431为顶针模块43的连接底座;所述第一Z轴滑台432安装于与大底板连接的顶针底座431上,可以自由调节所述顶针模组436的高度;所述Y轴滑台433与第一Z轴滑台432相连接,可以自由调节前后位置,这样在机台上的通用性更强,并且还可以很好地满足产品定位需求。所述立板434为安装板,安装在所述Y轴滑台433上,给伺服电机437以及连接件等提供安装孔位,本例还优选包括安装块439,所述凸轮435安装在所述伺服电机437的电机轴端上,所述凸轮435通过所述安装块439连接至所述顶针模组436。本例所述安装块439的下方优选安装有滚轮4310,所述滚轮4310设置于所述凸轮435的上方,在实际应用中,该滚轮4310也可以通过轴承等方式来实现。
本例还优选包括连接件,所述安装块439通过所述连接件连接至所述顶针模组436;所述连接件优选包括花键轴4311和花键套4312,所述安装块439通过所述花键轴4311连接至所述花键套4312,所述顶针模组436设置于所述花键套4312上。本例通过包括花键轴4311和花键套4312的连接件(优选为花键结构),能够有利于更好的传递扭矩,使顶针组4363顶起高度更加精确,保证顶针组4363顶起时不会损伤产品表面。
如图7所示,本例所述顶针模组436包括连接块4361、针座4362、顶针组4363、底盖4364和吸台4365,所述顶针组4363通过所述针座4362设置于所述连接块4361上,所述连接块4361和针座4362套设于所述底盖4364中,所述底盖4364设置于所述立板434的上方,所述针座4362设置于所述吸台4365的下方;所述顶针组4363优选包括并排设置的多根顶针。
本例所述连接块4361优选锁附在所述花键套4312上端,支撑着所述针座4362,所述针座4362优选镶入设置有6根顶针,然后用螺丝锁附,这就形成了一个完美的传动机构,当产品放置在所述顶针模组436的上方,所述吸台4365接触产品托盘后,所述伺服电机437带动所述凸轮435运转,在所述凸轮435顺时针转动至凸起部分与所述滚轮4310接触时,所述顶针模组436缓慢上升,顶起顶针,本例优选采用伺服电机437,相对于步进电机,所述伺服电机437是闭环控制,可以及时反馈信号,所述凸轮435的转动角度大小更有保障。此外,在顶起芯片的过程中,经由真空泵产生的洁净气体,通过所述一体式真空发生器7,由气管接入至气管接头438,所述气管接头438安装在所述底盖4364上,而所述底盖4364则由定位销定位安装在所述立板434上,所述底盖4364上端与所述吸台4365锁附,所述吸台4365与产品托盘接触,进而构建出良好的密封环境,当所述顶针模组436吸真空开启,吸附产品托盘薄膜,顶针顶起,便能够使得产品更好的与薄膜剥离。
如图8至图9所示,本例所述下视视觉检测模块5优选为放料下视视觉检测模块,用于实现芯片排列中放料操作过程的下视视觉检测,包括步进丝杠电机51、放料视觉固定板52、导轨54安装块53、导轨54、相机安装块55、同轴光源56、第一镜头57和第一相机58,所述第一相机58通过所述相机安装块55与所述导轨54滑动连接,所述导轨54通过导轨54安装块53安装于所述放料视觉固定板52上,所述步进丝杠电机51与所述相机安装块55相连接,所述同轴光源56、第一镜头57和第一相机58依次连接,所述同轴光源56固定安装于所述放料视觉固定板52上。
本例所述放料视觉固定板52为用于安装同轴光源56和第一相机58的固定板,所述第一相机58同样为工业第一相机,优选为Basler高速相机;所述下视视觉检测模块5优选锁附在所述下视视觉支架50的横梁上。如图8所示,本例所述下视视觉检测模块5还包括放料安装架59,所述两个下视视觉检测模块5通过所述放料安装架59与所述下视视觉支架50的横梁相连接,优选为锁附连接,进而通过所述放料安装架59实现两个下视视觉检测模块5的对称设置,并且可以根据芯片排列装置的需求调整所述下视视觉检测模块5的角度。
事实上,本例还优选包括取料下视视觉模块9,所述取料下视视觉模块9为用于实现芯片排列中取料操作过程的下视视觉检测;所述下视视觉检测模块5相比于取料下视视觉模块9,主要在于多了所述步进丝杠电机51,所述步进丝杠电机51可以带动第一相机58在导轨54上运动一段行程,在不同的放料位置所述第一相机58在不同位置拍照,可以监视放料状况,防止放料过程中芯片碰撞到镀膜架325而造成芯片磕碰损坏等问题。
本例所述两个取料下视视觉模块9分别设置于所述下视视觉支架50的下方两侧,图8中,两个取料下视视觉模块9是通过不同角度锁附在所述下视视觉支架50的两侧,因此,在该图1中显示的角度不同,事实上,其结构是一样的,如图9所示;本例通过两个取料下视视觉模块9便于在两侧同时实现取料及其视觉检测,对应的,所述放料下视视觉模组中的两个下视视觉检测模块5滑动设置于所述下视视觉支架50的下方,以便通过滑动连接实现双工位的放料及其视觉检测,进而为实现双工位同时操作以及取放料视觉检测协同工作提供了很好的基础,本例能够有效提高工作效率,并减少了人工操作以降低生产成本,还能够提高产品质量和生产控制精度。
如图8所示,本例所述下视视觉支架50的横梁内部优选设置有离子风棒5011,以便消除工作中产生的静电,并保证无尘环境;所述下视视觉支架50两端的立柱旁优选设置有安全光栅5012,便于保证工作的安全和可靠性。
如图10所示,本例还包括两个上视视觉检测模块6,所述两个上视视觉检测模块6对称设置于所述下视视觉检测模块5的左右两侧,优选的,所述上视视觉检测模块6可以直接设置在芯片排列装置的机架上;如图3所示,本例所述上视视觉检测模块6优选包括环形光源61、第二镜头62、第二相机63和第一安装板64,所述环形光源61、第二镜头62和第二相机63依次连接,所述环形光源61和第二相机63安装于所述第一安装板64上,所述第一安装板64为第二相机63的固定安装板,所述第二相机63为工业相机,优选为Basler高速相机,进而通过上视视觉检测模块6起到监视芯片在剥离过程中是否有中间断裂和/或边角缺失的作用。
如图11和图12所示,所述左吸嘴模块22和右吸嘴模块23分别设置于所述X轴直线电机21的两端,并优选通过拖链组件24实现吸嘴模块与X轴直线电机21之间的连接;所述左吸嘴模块22和右吸嘴模块23均包括吸嘴模块安装座25、电磁阀26、真空电器比例阀27、真空表28、Z轴丝杆模组29和中空电机轴210,所述电磁阀26、真空电器比例阀27、真空表28和Z轴丝杆模组29均安装在所述吸嘴模块安装座25上,所述中空电机轴210安装于所述Z轴丝杆模组29的下端。
本例的X轴直线电机21优选设置于X轴底座上,X轴底座是大理石加工而成,大理石能很好的保证电机安装精度,双动子的X轴直线电机21也能保证吸嘴的产品的排列精度。所述左吸嘴模块22和右吸嘴模块23在电机双动子的滑块上按照先从左右转盘模块40取料再到夹具放料的运动轨迹,且放料之前会有下视视觉和接近传感器定位。
本例所述X轴模块2的运转过程如下:所述左吸嘴模块22和右吸嘴模块23由X轴直线电机21的动子带动从原点移动到取料位置; Z轴丝杆模组29带动各自的吸嘴下移至大体吸附位置,无限接近LD-Bar条盘和Spacer条盘;DD马达旋转使扁平吸嘴吸附位置和LD-Bar条盘和Spacer条盘位置平行;顶针模块43顶起,真空吸附开,分离LD-Bar条和Spacer条;吸嘴吸真空,Z轴丝杆模组29上升,然后X轴直线电机21的动子移动至放料位置;放料过程按启动按钮带动夹具至贴附位置,Z轴丝杆模组29下移,吸嘴旋转,位置和夹具的垫块平行,可破真空排列。所述夹具指的是真空排列夹具模块32中的夹具。
如图13所示,本例所述Y轴模块3包括Y轴直线电机31、两个真空排列夹具模块32、第二Z轴滑台33、拖链34、启动盒35、力控平台36和距离传感器37,所述两个真空排列夹具模块32设置于所述Y轴直线电机31的两侧,所述真空排列夹具模块32安装在所述第二Z轴滑台33上,所述第二Z轴滑台33通过所述拖链34连接至所述启动盒35,所述距离传感器37通过所述力控平台36设置于所述Y轴直线电机31的上方。
如图14和图15所示,本例所述真空排列夹具模块32包括:定位平台321、定位件322、快速接头323、夹具底座324和镀膜架325,所述快速接头323设置于所述定位平台321的一端,所述镀膜架325通过所述夹具底座324设置于所述定位平台321的上方,所述定位件322设置于所述定位平台321上,所述夹具底座324上设置有真空吸附槽3241。
本例所述定位平台321为用于实现定位的基础平台,该定位平台321优选为具备20°倾角的平台;所述定位件322为用于实现定位和限位功能的结构件,如螺栓、销钉和螺丝等;所述快速接头323也称快速接头,用于实现真空气管的连接;所述夹具底座324为用于实现夹装的底座;所述镀膜架325为用于实现芯片约束的上架体。
优选的,如图15所示,本例所述真空吸附槽3241的数量为两条以上,两条以上的真空吸附槽3241对称设置于所述夹具底座324的左右两侧,便于增加真空吸附作用力以及作用力的受力均匀程度。
本例所述定位平台321优选通过销钉定位安装在芯片真空排列设备整机的Z轴滑台上的,在产品排列过程中需要移动位置来满足产品排列需求,将快速接头323接入气管,产生真空吸力,所述镀膜架325设置并吸附在所述定位平台321上方,手动放入垫块,将产品摆放在所述夹具底座324上,所述定位平台321的底面与上表面之间呈预设夹角,所述预设夹角优选为20°夹角,所述夹具底座324上优选自带4条微型的真空吸附槽3241,在本例中,芯片摆放在垫块上不仅仅受到垫块的阻力,也受到真空吸力,能够很好地避免产品产生侧翻。
如图14所示,本例所述真空排列夹具模块32上表面设置有避空槽3211;本例所述定位平台321在设计时特意留出避空槽3211,由于机器贴附过程中有力控系统,通过避空槽3211的设置,能够有利于防止产品磕碰磨损,以便提高产品的生产良率。
如图15所示,本例所述夹具底座324的中间位置还设置有放置槽3242,所述放置槽3242优选采用高度差7um的放置槽,用于实现芯片的放置和夹装,这样的设计,能够使得所述夹具底座324的上方放置产品的位置存在7um的高度差,使芯片在排列过程中待镀面高出其他平面7 um,在水平放置时,芯片待镀面不会直接接触所放置的物体表面,可以有效防止芯片待镀面受到脏污污染。
如图14所示,本例所述定位件322设置于所述定位平台321上表面的一个底边和一个侧边上,所述定位件322包括定位销钉、定位螺钉和定位螺丝中的至少一种,所述定位平台321上表面的一个底边和一个侧边优选包括两个或两个以上的定位件322,以便实现更好的定位和限位效果;也就是说,所述夹具底座324在Z轴和Y轴上均只有一个方向限位,通过螺丝等定位件322锁附在所述定位平台321的上方,所述镀膜架325由真空吸力吸附,保证所述镀膜架325不会在所述夹具底座324上移动,这样可以满足不同尺寸的镀膜架325摆放在同一个定位平台321上,以满足各种产品排列的需要,本例通用性强,且稳定性高。
如图14和图15所示,本例所述镀膜架325的横梁3251上还设置有外置框3252,所述外置框3252上设置有弹性压紧组件;所述弹性压紧组件包括相连接的弹性顶丝3253和压紧片3254,所述压紧片3254设置于所述弹性顶丝3253靠近所述镀膜架325的一端。所述横梁3251指的是所述镀膜架325的上侧边,所述外置框3252指的是所述横梁3251上的框体结构,所述弹性顶丝3253为用于实现高度调节和压紧的弹性主体构件,所述压紧片3254为用于实现芯片压紧的片状结构件。
本例所述压紧片3254通过所述横梁3251上方开的槽口放置在该横梁3251的上端,所述横梁3251上方安装下治具外框,即所述外置框3252,所述弹性顶丝3253锁附在所述外置框3252上,芯片排列至一定高度后,把已经安装好的横梁3251通过螺丝锁附在镀膜架325的上方,锁附之前需要把调整的压紧片3254调节在最高位置,然后根据芯片高度调节所述弹性顶丝3253,直至压紧芯片为止,所述弹性顶丝3253优选可以调节的行程为0-5.5mm,优选可以调节的弹力大小范围为0-50N,所述弹性顶丝3253位于所述压紧片3254的上端,使所述弹性顶丝3253的力不是直接作用在芯片上,而是先作用在所述压紧片3254上,然后通过所述压紧片3254压紧芯片,这样使得芯片受力更均匀,且受力大小更可控,再进一步促进产品的生产良率。
此外,如图15所示,所述镀膜架325的中空腔体3255内壁为圆弧形内壁,便于保护产品,也便于加工和生产;且其远离所述外置框3252的内壁上设置有凸起3256,进而能够更好地实现芯片等产品的夹装和加工,促进芯片的真空排列效率。
如图16所示,本例的进一步改进在于,还包括上机罩10和风机过滤机组11,所述风机过滤机组11安装于所述上机罩10的顶端,所述上机罩10设置于所述下机架1上,以此来达到净化空气,满足机器运转时对无尘等级的需求。
综上所述,本例能够很好地通过两套自动分离模块4从托盘自动剥离芯片等产品,并通过X轴模块2、Y轴模块3、下视视觉检测模块5以及上视视觉检测模块6等配套模块实现双工位的自动传送和视觉检测,产品自动化程度高,能够大幅度降低人力成本和要求,并且还能够保证产品良率和排列控制精度,对提高产品的生产效率、生产良率以及控制人工成本都有很大的意义。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效的双工位全自动芯片排列系统,其特征在于,包括:下机架、X轴模块、Y轴模块、两套自动分离模块、下视视觉检测模块以及上视视觉检测模块,所述X轴模块和Y轴模块分别设置于所述下机架上,所述X轴模块包括X轴直线电机、左吸嘴模块和右吸嘴模块,所述左吸嘴模块和右吸嘴模块分别设置于所述X轴直线电机的两端;所述Y轴模块包括Y轴直线电机和两个真空排列夹具模块,所述两个真空排列夹具模块设置于所述Y轴直线电机的两侧,并设置于所述下视视觉检测模块的下方;所述自动分离模块包括转盘模块和顶针模块,所述转盘模块旁设置有所述上视视觉检测模块,所述顶针模块设置于所述转盘模块的下方;
所述全自动芯片排列机的自动排列过程为:所述X轴模块先通过所述X轴直线电机分别将所述左吸嘴模块和右吸嘴模块移动至所述自动分离模块的转盘模块上方,并将所述左吸嘴模块和右吸嘴模块旋转至平行于所述转盘模块的位置后,向下运动,运动至所述转盘模块的托盘顶部;然后通过所述自动分离模块的顶针模块顶起芯片,使得芯片与托盘分离并接触所述左吸嘴模块和右吸嘴模块的吸嘴,吸嘴吸真空吸取芯片;通过X轴模块移动所吸取的芯片,并通过所述上视视觉检测模块实现视觉检测,将通过视觉检测的芯片放置至所述Y轴模块的真空排列夹具模块上,通过所述下视视觉检测模块实现视觉检测;完成上述过程后,所述Y轴模块移动下降至下一个排列位置,重复执行直到放置完给定排列数量后,所述Y轴模块带动所述真空排列夹具模块自动返回原点。
2.根据权利要求1所述的高效的双工位全自动芯片排列系统,其特征在于,所述自动分离模块还包括Y轴丝杆模组和X轴丝杆模组,所述X轴丝杆模组通过滑块锁附在所述Y轴丝杆模组上,所述转盘模块设置于所述X轴丝杆模组上,所述顶针模块设置于所述转盘模块的下方。
3.根据权利要求2所述的高效的双工位全自动芯片排列系统,其特征在于,所述转盘模块包括动力模组、转盘基座、同步轮和转盘模组,所述转盘模组安装在所述转盘基座的上端,所述同步轮与所述动力模组相连接,所述同步轮与所述转盘模组相连接。
4.根据权利要求1所述的高效的双工位全自动芯片排列系统,其特征在于,还包括一体式真空发生器,所述顶针模块包括顶针底座、第一Z轴滑台、Y轴滑台、立板、凸轮、顶针模组、伺服电机和气管接头,所述立板通过所述Y轴滑台和第一Z轴滑台设置于所述顶针底座的上方,所述伺服电机和凸轮设置于所述立板上,所述伺服电机和凸轮相连接,所述凸轮与所述顶针模组相连接,所述顶针模组设置于所述转盘模块的下方,所述顶针模组通过气管接头连接至所述一体式真空发生器。
5.根据权利要求4所述的高效的双工位全自动芯片排列系统,其特征在于,还包括安装块、花键轴和花键套,所述凸轮安装在所述伺服电机的电机轴端上,所述凸轮与所述安装块相连接,所述安装块通过所述花键轴连接至所述花键套,所述顶针模组设置于所述花键套上。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的高效的双工位全自动芯片排列系统,其特征在于,所述下视视觉检测模块包括步进丝杠电机、放料视觉固定板、导轨安装块、导轨、相机安装块、同轴光源、镜头和相机,所述相机通过所述相机安装块与所述导轨滑动连接,所述导轨通过导轨安装块安装于所述放料视觉固定板上,所述步进丝杠电机与所述相机安装块相连接,所述同轴光源、镜头和相机依次连接,所述同轴光源固定安装于所述放料视觉固定板上。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的高效的双工位全自动芯片排列系统,其特征在于,所述左吸嘴模块和右吸嘴模块均包括吸嘴模块安装座、电磁阀、真空电器比例阀、真空表、Z轴丝杆模组和中空电机轴210,所述电磁阀、真空电器比例阀、真空表和Z轴丝杆模组均安装在所述吸嘴模块安装座上,所述中空电机轴210安装于所述Z轴丝杆模组的下端。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的高效的双工位全自动芯片排列系统,其特征在于,所述真空排列夹具模块包括定位平台、定位件、气管接头、夹具底座和镀膜架,所述气管接头设置于所述定位平台的一端,所述镀膜架通过所述夹具底座设置于所述定位平台的上方,所述定位件设置于所述定位平台上,所述夹具底座上设置有真空吸附槽,所述定位件设置于所述定位平台上表面的一个底边和一个侧边上。
9.根据权利要求1至5任意一项所述的高效的双工位全自动芯片排列系统,其特征在于,所述Y轴模块还包括第二Z轴滑台、拖链、启动盒、力控平台和距离传感器,所述真空排列夹具模块安装在所述第二Z轴滑台上,所述第二Z轴滑台通过所述拖链连接至所述启动盒,所述距离传感器通过所述力控平台设置于所述Y轴直线电机的上方。
10.根据权利要求1至5任意一项所述的高效的双工位全自动芯片排列系统,其特征在于,还包括上机罩和风机过滤机组,所述风机过滤机组安装于所述上机罩的顶端,所述上机罩设置于所述下机架上。
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