CN114394428A - 可旋转柔性吸头及取料装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可旋转柔性吸头及取料装置，该可旋转柔性吸头包括支座、连接轴和活动杆；其中，支座开设有连接通孔，连接轴可转动地连接于连接通孔中；连接轴的上端用于连接旋转驱动装置，连接轴的下端开设有沿轴向设置的容纳凹腔；活动杆的上端连接于容纳凹腔中并可相对容纳凹腔直线移动，活动杆的下端开设有沿轴向设置并与容纳凹腔连通的第一抽吸通孔；支座开设有第二抽吸通孔，第二抽吸通孔的一端连通容纳凹腔，第二抽吸通孔的另一端用于连接抽吸装置。本发明公开的可旋转柔性吸头可解决目前的贴装设备难以以简洁、快速、可靠的自动化方式实现精密化贴装的技术问题。

Description

可旋转柔性吸头及取料装置

技术领域

本发明属于电子组装技术领域，具体涉及一种可旋转柔性吸头及取料装置。

背景技术

在电子组装行业内，SMT贴片指的是以PCB板为基础进行加工的系列工艺流程，其中一个重要工序是将目标元器件贴装到PCB板等载体的表面。该工序涉及到目标元器件的抓取及摆放，目前仍普遍通过人工方式进行，贴装效率极为低下。

基于此，市面上已出现了用于自动化贴装的设备，然而，由于该工序的特殊性(目标元器件尺寸较小且容易损坏、对于贴装位置的精密度要求较高)，现有的贴装设备仍无法很好地满足贴装要求。其中，为完成针对目标元器件从抓取、位置调整到放置的一系列动作，通常需借助多个机构进行相互配合，如此便增加了贴装设备的结构复杂度，且为了适应贴装情况的变化，往往需要人工辅助，从而难以以简洁、快速、可靠的自动化方式实现精密化贴装。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的在于提供一种可旋转柔性吸头，旨在解决目前的贴装设备难以以简洁、快速、可靠的自动化方式实现精密化贴装的技术问题。

本发明为达到其目的，所采用的技术方案如下：

一种可旋转柔性吸头，所述可旋转柔性吸头包括支座、连接轴和活动杆；其中：

所述支座开设有连接通孔，所述连接轴可转动地连接于所述连接通孔中；所述连接轴的上端用于连接旋转驱动装置，所述连接轴的下端开设有沿轴向设置的容纳凹腔；所述活动杆的上端连接于所述容纳凹腔中并可相对所述容纳凹腔直线移动，所述活动杆的下端开设有沿轴向设置并与所述容纳凹腔连通的第一抽吸通孔；所述支座开设有第二抽吸通孔，所述第二抽吸通孔的一端连通所述容纳凹腔，所述第二抽吸通孔的另一端用于连接抽吸装置。

进一步地，所述可旋转柔性吸头还包括缓冲件，所述缓冲件的一端与所述连接轴的下端连接，所述缓冲件的另一端与所述活动杆的外侧壁连接。

进一步地，所述可旋转柔性吸头还包括限位轴套，所述限位轴套的外侧壁固定于所述容纳凹腔中，所述限位轴套的上端面与所述容纳凹腔的端面之间形成活动腔；所述活动杆的上端滑动配合于所述限位轴套的内腔中，且所述活动杆的上端设有凸缘部，所述凸缘部位于所述活动腔中并用于与所述限位轴套的上端面相抵接。

进一步地，所述可旋转柔性吸头还包括钢珠和滑动轴套，所述滑动轴套的侧壁上开设有容纳通孔，所述滑动轴套滑动配合于所述限位轴套的内侧壁与所述活动杆的外侧壁之间，所述钢珠设置于所述容纳通孔中，且所述钢珠可随所述滑动轴套的移动而在所述限位轴套的内侧壁、所述活动杆的外侧壁上滚动。

进一步地，所述限位轴套的内侧壁开设有第一竖向滑槽，所述活动杆的外侧壁开设有第二竖向滑槽，所述钢珠滚动配合于所述第一竖向滑槽和所述第二竖向滑槽上。

进一步地，所述凸缘部为可拆卸连接于所述活动杆上端的开口挡圈。

进一步地，所述活动杆的外侧壁与所述限位轴套的内侧壁之间设有第一密封件。

进一步地，所述连接通孔中开设有与所述第二抽吸通孔相连通的容气腔，所述容气腔的直径大于所述连接通孔的孔径；所述容纳凹腔的端面上开设有过气通孔，所述过气通孔与所述容气腔连通。

进一步地，所述连接轴的外侧壁与所述连接通孔的侧壁之间设有第二密封件，所述第二密封件位于所述容气腔上方和/或所述容气腔下方。

对应地，本发明还提出一种取料装置，所述取料装置包括旋转驱动装置、抽吸装置以及如前述的可旋转柔性吸头；其中：

所述旋转驱动装置与所述连接轴的上端连接，且所述旋转驱动装置用于驱动所述连接轴旋转，以带动所述活动杆旋转；所述抽吸装置与所述第二抽吸通孔连接，且所述抽吸装置用于将外部空气从所述第一抽吸通孔的下端开口吸入。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的可旋转柔性吸头，通过驱动装置驱动连接轴在支座的连接通孔中旋转，并在连接轴下端开设可供活动杆配合于其中并作上下移动的容纳凹腔，以在竖直方向形成柔性结构，同时在活动杆上开设第一抽吸通孔以及在支座上开设第二抽吸通孔，并使第一抽吸通孔与第二抽吸通孔通过容纳凹腔相连通，从而可通过第二抽吸通孔上设置的抽吸装置执行吸气操作，将外部空气由第一抽吸通孔的下端开口进入，如此便可利用活动杆的下端(即第一抽吸通孔的下端开口处)对待贴装元器件进行吸附操作及停止吸气后的放置操作，且活动杆的柔性结构可避免其触碰待贴装元器件时对待贴装元器件造成损伤，驱动装置亦可通过驱动连接轴旋转、进而带动活动杆旋转以将被吸附的待贴装元器件转动至合适贴装角度。如此，通过上述结构设置即同时实现了贴装吸头的气压吸附、旋转调整及柔性缓冲功能，适用性大大提高，可满足精密化贴装要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例可旋转柔性吸头的剖面结构示意图；

图2为本发明一实施例可旋转柔性吸头的整体分解结构示意图；

图3为本发明一实施例可旋转柔性吸头的局部分解结构示意图。

附图标记说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1至图3，本发明一实施例提供一种可旋转柔性吸头，该可旋转柔性吸头包括支座1、连接轴2和活动杆3；其中：

支座1开设有连接通孔11，连接轴2可转动地连接于连接通孔11中；连接轴2的上端用于连接旋转驱动装置，连接轴2的下端开设有沿轴向设置的容纳凹腔21；活动杆3的上端连接于容纳凹腔21中并可相对容纳凹腔21直线移动，活动杆3的下端开设有沿轴向设置并与容纳凹腔21连通的第一抽吸通孔31；支座1开设有第二抽吸通孔12，第二抽吸通孔12的一端连通容纳凹腔21，第二抽吸通孔12的另一端用于连接抽吸装置。

在本实施例中，支座1可呈图示的轴承座结构，连接通孔11的上下两端可设置滚动轴承，连接轴2上可设置图示的轴肩部和螺纹部，轴肩部抵接于一端滚动轴承的内圈上，螺母旋合于螺纹部上并压紧于另一端滚动轴承的内圈上，如此则可实现连接轴2与支座1的转动配合并限制连接轴2的轴向移动。

驱动装置可包括电机，其用于驱动连接轴2旋转；活动杆3的上端可通过直线运动件(如塑胶轴套、直线轴承等)与容纳凹腔21配合，并可通过在活动杆3与容纳凹腔21之间设置直线滑槽结构、直线滑轨结构或增设阻尼器件等方式限制活动杆3与容纳凹腔21之间的相对转动，使得驱动装置的动力可通过连接轴2传递到活动杆3上，以带动活动杆3旋转；同时可在容纳凹腔21中及活动杆3的对应位置上设置限位结构(如容纳凹腔21中向内凸设的凸缘与活动杆3上向外凸设的凸缘之间的限位配合)，以防止活动杆3从容纳凹腔21中脱落。

第一抽吸通孔31可如图示地竖直贯穿活动杆3；连接轴2上与第二抽吸通孔12相对的位置可开设连通容纳凹腔21的通孔，如此则可实现第二抽吸通孔12与容纳凹腔21的连通；抽吸装置可以是通过如图示的快换接头9与第二抽吸通孔12连接的气泵、负压设备等具有气体抽吸功能的装置。

在实际工作过程中，该可旋转柔性吸头可在外接动力装置的驱动下移动至待贴装元器件上方，使活动杆3的下端面靠近待贴装元器件并与待贴装元器件接触(由于活动杆3为可相对连接轴2上下移动的柔性结构，因此可减少活动杆3的下端面触碰待贴装元器件时对待贴装元器件造成的损伤)，同时启动抽吸装置进行吸气操作(具体为使外部空气由第一抽吸通孔31的下端开口进入，通过容纳凹腔21并最终经第二抽吸通孔12被吸入至抽吸装置处)，以将待贴装元器件吸附至活动杆3的下端面；随后，外接动力装置驱动该可旋转柔性吸头移动至目标贴装区域(如PCB板)上方，旋转驱动装置可启动并驱动活动杆3旋转，以将被吸附的待贴装元器件转动至合适的贴装角度，然后活动杆3下移以使被吸附的待贴装元器件与目标贴装区域表面接触(同理，由于活动杆3为可相对连接轴2上下移动的柔性结构，因此可减少待贴装元器件与PCB板等载体接触时对二者造成的损伤)，此时抽吸装置停止吸气操作，将被吸附的待贴装元器件放置于目标贴装区域上。如此则完成了贴装流程，外接动力装置可驱动该可旋转柔性吸头执行下一轮贴装操作。

由此可见，本实施例提供的可旋转柔性吸头，通过驱动装置驱动连接轴2在支座1的连接通孔11中旋转，并在连接轴2下端开设可供活动杆3配合于其中并作上下移动的容纳凹腔21，以在竖直方向形成柔性结构，同时在活动杆3上开设第一抽吸通孔31以及在支座1上开设第二抽吸通孔12，并使第一抽吸通孔31与第二抽吸通孔12通过容纳凹腔21相连通，从而可通过第二抽吸通孔12上设置的抽吸装置执行吸气操作，将外部空气由第一抽吸通孔31的下端开口进入，如此便可利用活动杆3的下端(即第一抽吸通孔31的下端开口处)对待贴装元器件进行吸附操作及停止吸气后的放置操作，且活动杆3的柔性结构可避免其触碰待贴装元器件时对待贴装元器件造成损伤，驱动装置亦可通过驱动连接轴2旋转、进而带动活动杆3旋转以将被吸附的待贴装元器件转动至合适贴装角度。如此，通过上述结构设置即同时实现了贴装吸头的气压吸附、旋转调整及柔性缓冲功能，适用性大大提高，可满足精密化贴装要求。

进一步地，参照图1至图3，在一个示例性的实施例中，可旋转柔性吸头还包括缓冲件4，缓冲件4的一端与连接轴2的下端连接，缓冲件4的另一端与活动杆3的外侧壁连接。

在本实施例中，由于待贴装元器件和PCB板等载体均为敏感器件，其与活动杆3的下端面接触时可能造成损伤，通过设置缓冲件4，可借助缓冲件4的压缩卸去活动杆3对待贴装元器件和载体施加的一部分冲击力，对待贴装元器件和载体形成保护。其中，缓冲件4可以是弹簧、簧片、塑胶(PU等)弹性件等可起到压缩缓冲功能的器件，图示性地，缓冲件4的上端可固定于连接轴2的下端面，缓冲件4的下端可固定于活动杆3外侧壁增设的凸缘上，此处不作具体限定。

进一步地，参照图1至图3，在一个示例性的实施例中，可旋转柔性吸头还包括限位轴套5，限位轴套5的外侧壁固定于容纳凹腔21中，限位轴套5的上端面与容纳凹腔21的端面之间形成活动腔；活动杆3的上端滑动配合于限位轴套5的内腔中，且活动杆3的上端设有凸缘部32，凸缘部32位于活动腔中并用于与限位轴套5的上端面相抵接。

在本实施例中，图示性地，限位轴套5可自下而上压入容纳凹腔21中并与容纳凹腔21过盈配合固定，限位轴套5的上端面可起到对活动杆3的限位作用，将活动杆3的上下移动区间限制在活动腔的高度范围内，防止活动杆3从容纳凹腔21中脱落。其中，凸缘部32可以是与活动杆3一体成型的轴肩结构，亦可以是可拆卸连接于活动杆3上的卡簧、挡圈等轴向限位件；活动杆3的外侧壁可直接与限位轴套5的内侧壁贴合，亦可通过直线运动件(如塑胶轴套、直线轴承等)与限位轴套5的内侧壁滑动配合。

具体地，参照图1至图3，凸缘部32为可拆卸连接于活动杆3上端的开口挡圈321。

图示性地，活动杆3上端可对应开设挡圈槽，开口挡圈321可沿径向卡接入挡圈槽中，相比于一体成型的轴肩结构更便于安装及拆卸更换。

进一步地，参照图1至图3，在一个示例性的实施例中，可旋转柔性吸头还包括钢珠10和滑动轴套6，滑动轴套6的侧壁上开设有容纳通孔61，滑动轴套6滑动配合于限位轴套5的内侧壁与活动杆3的外侧壁之间，钢珠10设置于容纳通孔61中，且钢珠10可随滑动轴套6的移动而在限位轴套5的内侧壁、活动杆3的外侧壁上滚动。

在本实施例中，滑动轴套6对钢珠10起到支撑保持作用，容纳通孔61可开设多个并沿滑动轴套6的圆周向均布，以使活动杆3外侧壁在各个方向上均可通过钢珠10与限位轴套5内侧壁相接触，避免活动杆3外侧壁与限位轴套5内侧壁直接接触；容纳通孔61的尺寸可等于或略大于钢珠10的直径，亦可将容纳通孔61设置为喇叭状，以在安装时使钢珠10从容纳通孔61的大端开口进入并可保证钢珠10不会从另一端掉出，从而更便于安装。

通过钢珠10与滑动轴套6的配合，可利用钢珠10的滚动减少活动杆3外侧壁与限位轴套5内侧壁相对滑动时的摩擦力，降低部件磨损程度，使活动杆3的上下移动更为顺畅。

具体地，参照图1至图3，限位轴套5的内侧壁开设有第一竖向滑槽51，活动杆3的外侧壁开设有第二竖向滑槽33，钢珠10滚动配合于第一竖向滑槽51和第二竖向滑槽33上。

图示性地，第一竖向滑槽51、第二竖向滑槽33可设置为两条并沿圆周向均布，滑槽截面可为与钢珠10轮廓相对应的圆弧状；容纳通孔61可沿圆周向设置为两列，每一列容纳通孔61均沿竖向设置为多个。通过设置第一竖向滑槽51和第二竖向滑槽33，可限制钢珠10在活动杆3外侧壁与限位轴套5内侧壁之间的周向移动，进而确保滑动轴套6不会相对活动杆3或限位轴套5发生转动，进一步降低了各部件的磨损程度，并通过多个钢珠10在预定轨迹上的滚动提高了活动杆3上下滑动的稳定性。

进一步地，参照图1至图3，在一个示例性的实施例中，活动杆3的外侧壁与限位轴套5的内侧壁之间设有第一密封件7。

在本实施例中，第一密封件7可为O型密封圈，其可嵌合于活动杆3的外侧壁或限位轴套5的内侧壁上开设的密封圈槽中。第一密封件7可在抽气操作中防止气体从活动杆3的外侧壁与限位轴套5的内侧壁之间泄漏，保证气密性，以提高对待贴装元器件的吸附稳定性。

进一步地，参照图1至图3，在一个示例性的实施例中，连接通孔11中开设有与第二抽吸通孔12相连通的容气腔111，容气腔111的直径大于连接通孔11的孔径；容纳凹腔21的端面上开设有过气通孔211，过气通孔211与容气腔111连通。

在本实施例中，容气腔111用于为抽气操作中气体的流动预留空间，以使气体在过气通孔211与第二抽吸通孔12之间可更顺畅地流通。其中，过气通孔211可包括如图示的竖向孔和横向孔，竖向孔由容纳凹腔21的端面向上延伸，横向孔可为多个并沿圆周向分布于竖向孔上，以保证气体可从各个方向、在连接轴2的外部与内部之间流通，从而无论连接轴2相对支座1旋转至任何角度，容气腔111与容纳凹腔21之间均能实现气体的顺畅流通，进而保证抽气操作的连贯性，进一步提高对待贴装元器件的吸附稳定性。

进一步地，参照图1至图3，在一个示例性的实施例中，连接轴2的外侧壁与连接通孔11的侧壁之间设有第二密封件8，第二密封件8位于容气腔111上方和/或容气腔111下方。

在本实施例中，第二密封件8可为X形密封圈，其可嵌合于连接轴2的外侧壁或连接通孔11的侧壁上开设的密封圈槽中。第二密封件8可在抽气操作中防止气体从连接轴2的外侧壁与连接通孔11的侧壁之间泄漏，保证气密性，以提高对待贴装元器件的吸附稳定性。

对应地，参照图1至图3，本发明实施例还提供一种取料装置，该取料装置包括旋转驱动装置、抽吸装置以及上述任一实施例中的可旋转柔性吸头；其中：

旋转驱动装置与连接轴2的上端连接，且旋转驱动装置用于驱动连接轴2旋转，以带动活动杆3旋转；抽吸装置与第二抽吸通孔12连接，且抽吸装置用于将外部空气从第一抽吸通孔31的下端开口吸入。

在本实施例中，取料装置可以是贴装设备(如SMT贴片机)上用于抓取待贴装元器件的装置。驱动装置可包括电机，抽吸装置可以是通过如图示的快换接头9与第二抽吸通孔12连接的气泵、负压设备等具有气体抽吸功能的装置。而关于可旋转柔性吸头的具体结构，可参照上述实施例。由于该取料装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

需要说明的是，本发明公开的可旋转柔性吸头及取料装置的其它内容可参见现有技术，在此不再赘述。

另外，需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可旋转柔性吸头，其特征在于，所述可旋转柔性吸头包括支座、连接轴和活动杆；其中：

所述支座开设有连接通孔，所述连接轴可转动地连接于所述连接通孔中；所述连接轴的上端用于连接旋转驱动装置，所述连接轴的下端开设有沿轴向设置的容纳凹腔；所述活动杆的上端连接于所述容纳凹腔中并可相对所述容纳凹腔直线移动，所述活动杆的下端开设有沿轴向设置并与所述容纳凹腔连通的第一抽吸通孔；所述支座开设有第二抽吸通孔，所述第二抽吸通孔的一端连通所述容纳凹腔，所述第二抽吸通孔的另一端用于连接抽吸装置。

2.根据权利要求1所述的可旋转柔性吸头，其特征在于，所述可旋转柔性吸头还包括缓冲件，所述缓冲件的一端与所述连接轴的下端连接，所述缓冲件的另一端与所述活动杆的外侧壁连接。

3.根据权利要求1所述的可旋转柔性吸头，其特征在于，所述可旋转柔性吸头还包括限位轴套，所述限位轴套的外侧壁固定于所述容纳凹腔中，所述限位轴套的上端面与所述容纳凹腔的端面之间形成活动腔；所述活动杆的上端滑动配合于所述限位轴套的内腔中，且所述活动杆的上端设有凸缘部，所述凸缘部位于所述活动腔中并用于与所述限位轴套的上端面相抵接。

4.根据权利要求3所述的可旋转柔性吸头，其特征在于，所述可旋转柔性吸头还包括钢珠和滑动轴套，所述滑动轴套的侧壁上开设有容纳通孔，所述滑动轴套滑动配合于所述限位轴套的内侧壁与所述活动杆的外侧壁之间，所述钢珠设置于所述容纳通孔中，且所述钢珠可随所述滑动轴套的移动而在所述限位轴套的内侧壁、所述活动杆的外侧壁上滚动。

5.根据权利要求4所述的可旋转柔性吸头，其特征在于，所述限位轴套的内侧壁开设有第一竖向滑槽，所述活动杆的外侧壁开设有第二竖向滑槽，所述钢珠滚动配合于所述第一竖向滑槽和所述第二竖向滑槽上。

6.根据权利要求3所述的可旋转柔性吸头，其特征在于，所述凸缘部为可拆卸连接于所述活动杆上端的开口挡圈。

7.根据权利要求3所述的可旋转柔性吸头，其特征在于，所述活动杆的外侧壁与所述限位轴套的内侧壁之间设有第一密封件。

8.根据权利要求1所述的可旋转柔性吸头，其特征在于，所述连接通孔中开设有与所述第二抽吸通孔相连通的容气腔，所述容气腔的直径大于所述连接通孔的孔径；所述容纳凹腔的端面上开设有过气通孔，所述过气通孔与所述容气腔连通。

9.根据权利要求8所述的可旋转柔性吸头，其特征在于，所述连接轴的外侧壁与所述连接通孔的侧壁之间设有第二密封件，所述第二密封件位于所述容气腔上方和/或所述容气腔下方。

10.一种取料装置，其特征在于，所述取料装置包括旋转驱动装置、抽吸装置以及如权利要求1至9中任一项所述的可旋转柔性吸头；其中：

所述旋转驱动装置与所述连接轴的上端连接，且所述旋转驱动装置用于驱动所述连接轴旋转，以带动所述活动杆旋转；所述抽吸装置与所述第二抽吸通孔连接，且所述抽吸装置用于将外部空气从所述第一抽吸通孔的下端开口吸入。

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