CN1210441A - 用来安装电子元件的设备 - Google Patents

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Abstract

一个用来在基片上安装电子元件的设备,包括:护罩;喷嘴保持器,能够向上或向下移动一预定的距离,安装在护罩上弹性地向下偏移;以及一向上弹性力施加装置,用来在喷嘴保持器下降的状态下向喷嘴保持器提供弹性力。当吸附在吸气喷嘴上的电子元件安装在基片上,通过喷嘴保持器施加给电子元件的外力被弹性力施加装置减少,由此有效地消除电子元件的破裂或损坏。

Description

用来安装电子元件的设备
本发明涉及一种设备，用来在基片上安装电子元件。
通常，用来在基片例如电路板或引线结构上安装由吸力吸住的电子元件的设备包括：护罩，能够由电机带动向上向下移动；喷嘴保持器，安装在护罩上，在其下端带有吸气喷嘴，用以吸住电子元件。在这种用来安装电子元件的设备中，电子元件被吸气喷嘴的真空吸力吸附在吸气喷嘴上，喷嘴保持器和吸气喷嘴由电机带动和护罩一起向下移动，由此将吸住的电子元件安装在电路基片上。同时，安装在护罩上的喷嘴保持器由于弹簧弹性向下偏移，可相对于护罩向上或向下移动一预定距离。因此，当吸气喷嘴吸住的电子元件安装在基片上，护罩进一步下降时，喷嘴保持器和安装在喷嘴保持器上的吸气喷嘴停住，因而压缩弹簧。
然而，如上所述，当电子元件被安装在基片上，并且护罩继续下降，喷嘴保持器和吸气喷嘴落在安装在基片上电子元件的上面。因此，吸气喷嘴和喷嘴保持器的重量及压缩弹簧的回复力通过吸气喷嘴传到电子元件上。导致电子元件的破裂或损坏。
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种具有改进结构的用来安装电子元件的设备，其中通过吸气喷嘴施加给安装在基片上的电子元件的外力，即喷嘴保持器的重量，被降低。
相应的，为了达到上述目的，所提供的安装电子元件的设备包括：机架；护罩，能够向上或向下移动，安装在机架上；喷嘴保持器，能够相对于护罩向上或向下移动一预定的距离，安装在护罩上并弹性的向下偏移；以及吸气喷嘴，与喷嘴保持器的下端相连，用来在护罩下降过程中，通过其真空吸力吸牢将要安装在基片上的电子元件；一个弹性力施加装置，用来在护罩下降的过程中向喷嘴保持器提供一向上的弹性力，在吸附到吸气喷嘴上的电子元件被安装在基片上的状态下，用以减少通过吸气喷嘴施加给电子元件的外力。
参照附图，通过详细的描述其优选实施例，本发明上述的目的和优点将显而易见，其中：
图1是根据本发明的一个实施例，电子元件被安装在基片上之前的安装电子元件设备的侧视图；以及
图2是根据本发明的一个实施例，电子元件安装在基片上时的安装电子元件设备的侧视图。
参照图1，滚珠螺杆(ball screw)11和电机12安装在机架10上。机架由驱动装置(未示出)驱动水平移动。滚珠螺杆11垂直布置，其两端通过轴承(未示出)可旋转的连接在机架10上。从动轮111与滚珠螺杆11的上端相连接，主动轮121与电机12的旋转轴相连接。传动带13将轮121的旋转传送到轮111。参照标号15表示一传感器，用来测定电机12的旋转转数。
滑块20与滚珠螺杆11螺旋连接，由此滑块20随着滚珠螺杆11的旋转垂直运动。托架21固定在滑块20上，带有一个测力计90，将在后文描述。支撑22固定在滑块20上，轴承23安装在护罩和支撑22之间，允许护罩30旋转。
喷嘴保持器40安装在护罩30上，通过一对滚珠花键(ball spline)31能够向上或向下移动。喷嘴保持器40包括保持器体41，及布置在保持器体41上部的通气管42。保持器体41有一贯穿于通气管42和保持器体41的空气通道411。法兰件43与保持器体41相连接，螺旋压簧44的下端安装在法兰件43上。螺旋压簧的上端安装在固定于护罩30上部的端盖32的底面，喷嘴保持器40通过螺旋压簧44向下弹性偏移。通气管42通过轴承(未示出)与保持器体41相连接，可以相对于保持器体41旋转。通气管42包括：连接件421，用来连接真空源(未示出)；空气通道422，从连接件421延伸至通气管42的下端。空气通道422和411是彼此的延伸。参照标号45表示一固定在保持器体41上的定程器，以限定喷嘴保持器40的下降位置，参照标号46表示布置在定程器45和通气管42之间的轴承。
吸气喷嘴50与喷嘴保持器40的末端相连接。吸气喷嘴50有一与保持器体41的空气通道411相连接的空气通道51贯穿其中。当电子元件与吸气喷嘴50相接触，并且吸气喷嘴50的空气通道411的内部处于真空状态，电子元件被真空吸力吸住。
旋转电机60固定在固定于支撑22上的托架69上，用来提供动力，以改变吸附在吸气喷嘴50上的电子元件1的位置。护罩30和与护罩30花键连接的喷嘴保持器40由传动带62驱动旋转，传动带62绕附在连接旋转电机60旋转轴的轮61和护罩30上。因此，连接在喷嘴保持器40上的吸气喷嘴50旋转，由此旋转吸附在吸气喷嘴50上的电子元件1，以改变电子元件1的位置。
同时，定程器47固定在保持器体41的下部，板70被置于沿随着保持器体41的下降而下降的定程器47的下降路程上。板70固定在导向滑块72上，导向滑块72沿着安装在机架10上的导轨71向上或向下移动。弹簧85的上端安装在板70的底面，弹簧的下端安装在支撑80上。支撑80固定在与机架10螺旋连接的螺旋件89上，通过锁紧或松开螺旋件89控制弹簧85的压力以靠近或离开板70。本发明的这一实施例，弹性力施加装置包括定程器47，板70和弹簧85，在护罩30下降的过程中对喷嘴保持器40施加一向上的弹性力，由此降低施加给安装在基片2上的电子元件1的外力，此处外力是通过吸气喷嘴50来施加的。
同时，作为动力传感器的测力计90被安装在托架21上，用来测量通过输入端子输入的外力。测力计90的输入端子91接触喷嘴保持器40的最顶面，与喷嘴保持器40的接触点，即，输入端子91的顶端成球状，与喷嘴保持器40以点接触。
下面将描述将电子元件安装在基片2上的过程。
随着将被安装在基片2上的电子元件1接触到吸气喷嘴50，并且空气通道411,422和51中的气体通过通气管42排放出去，空气通道411,422和51的内部为真空，电子元件1由真空吸力吸附在吸气喷嘴50上。如图1所示，电机12在下面的状态下运行，机架10水平移动，将吸附在吸气喷嘴50上的电子元件1置于基片2的正上方。随着电机12运转，滚珠螺杆11由轮111和121及传动带13带动旋转，与滚珠螺杆11螺旋连接的滑块20，固定在滑块20上的托架21及支撑22下降。随着支撑22的下降，安装在支撑22上的护罩30和安装在护罩30上的喷嘴40下降，因此吸在吸气喷嘴50上的电子元件1靠近基片2。在喷嘴保持器40下降过程中，固定在喷嘴保持器40上的定程器47与板70。接触。此时，吸在吸气喷嘴50上的电子元件1离开基片2一预定距离。然后，随着护罩30由电机12带动下降，和喷嘴保持器40的定程器47接触的板70与喷嘴保持器40一起下降，由此压缩弹簧85。此时，在吸在吸气喷嘴50上的电子元件1接触基片2的位置处，喷嘴保持器40不再下降，然而，与喷嘴保持器40花键连接的护罩30进一步下降，压缩螺旋压簧44，然后护罩30停住。施加给安装在基片2上的电子元件1的外力可以由如下的公式1计算出。
(公式1)
F=W1+T1-(T2-W2)
其中，F表示施加给电子元件1的外力；W1表示喷嘴保持器40，吸气喷嘴50和定程器57的总重量；以及W2表示板70和导向滑块72的重量。并且，T1表示螺旋压簧44的回复力，T2表示弹簧85的回复力。小的力如导轨71和导向滑块72间的摩擦力不考虑。
施加给已安装的电子元件1的外力，在传统技术中是喷嘴保持器40和吸气喷嘴50的重量及螺旋压簧44的回复力，在本发明中，如公式1表明，是没有板70和导向滑块72的重量的回复力。并且，当弹簧85和螺旋压簧44具有参照零件40、47、50、70和72的重量的尺寸时，没有外力施加给安装了的电子元件上，因此减少了安装在基片2上的电子元件1的破裂或损坏。
同时，如图1所示，当电子元件1没有安装到基片2上，喷嘴保持器40接触到测力计90的输入端子91而不压输入端子91时，一个反作用力，与施加给安装在基片2上的电子元件1的外力相同，通过喷嘴保持器40输入给测力计90的输入端子91，因此外力F可以通过测量输入的反作用力而被测出。例如，当施加给电子元件1的外力增加，螺旋件89被锁紧，并提升支撑80，压缩弹簧85为一预定的长度。那么，在电子元件1安装在基片2的状态下，回复力增加，从而减少施加给安装在基片2上的电子元件1的外力。
在护罩30和喷嘴保持器40由如图1所示位置处下降到如图2所示位置的过程中，优选的，通过控制电机12的旋转转数，护罩30和喷嘴保持器40快速下降至喷嘴保持器40的定程器47接触到板70，随后护罩30和喷嘴保持器40慢慢下降。这是用来避免定程器47和板70的快速接触，由此有效的消除碰撞噪音。此外，弹簧85和螺旋压簧44的振动也可以消除，因此弹簧85向喷嘴保持器40稳定地施加弹性力。
如图2所示，当吸在吸气喷嘴50上的电子元件1被安装在基片2上，通过向空气通道411，422和51喷射空气不再保持真空状态，因此不再保持对电子元件1的吸附状态。那么，当由电机12驱动的滚珠螺旋杆11向反方向旋转而使喷嘴保持器40向上移动，电子元件1从喷嘴保持器40的吸气喷嘴50上脱离，安装到基片2上。
如上所述，根据本发明的用来安装电子元件的设备包括：护罩；能够向上或向下移动一预定距离的喷嘴保持器，安装在护罩上弹性的向下偏移；以及一个弹性力施加装置，用来在喷嘴保持器下降的状态下提供一向上的弹性力。当吸在吸气喷嘴上的电子元件安装在基片上时，通过吸气喷嘴向电子元件施加的外力被弹性力施加装置减小，因此有效地消除了电子元件的破裂和损坏。

Claims (5)

1．一个用来在基片上安装电子元件的设备，包括：机架；护罩，能够向上或向下移动，安装在机架上；喷嘴保持器，能够相对于护罩向上或向下移动一预定的距离，安装在护罩上并弹性的向下偏移；以及吸气喷嘴，与喷嘴保持器的下端相连，用来通过其真空吸力吸牢将要安装的电子元件，其特征为：
一个弹性力施加装置，用来在护罩下降的过程中向喷嘴保持器提供一向上的弹性力，在吸附到吸气喷嘴上的电子元件被安装在基片上的状态下，用以减少通过吸气喷嘴施加给电子元件的外力。
2．如权利要求1所述的设备，其特征在于，弹性力施加装置包括：
一个定程器，安装在喷嘴保持器上；
一块板，沿随着喷嘴保持器的下降而下降的定程器的下降路途，能够向上或向下移动一预定的距离；以及
一个弹簧，用来向板提供沿板上升方向的弹性力。
3．如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括一测量装置，用来测量施加给电子元件的外力。
4．如权利要求3所述的设备，其特征在于，测量装置包括一个测力计，其一个输入端子与喷嘴保持器的顶端接触。
5．如权利要求4所述的设备，其特征在于，测力计的输入端子与喷嘴保持器的顶端点接触。
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