CN202332803U - 一种固晶摆臂的解耦式直驱装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固晶摆臂的解耦式直驱装置，包括旋转直驱装置、线性直驱装置和花键机构；花键机构包括花键轴（外花键）、和花键母（内花键）；旋转直驱装置的转动部件与线性直驱装置的线性运动部件中的一个与花键轴相连并同步运动，另外一个与花键母相连并同步运动；通过该花键机构将摆臂运动所需的旋转运动和线性运动解耦到旋转直驱装置和线性直驱装置上，以降低固晶摆臂的解耦式直驱装置的驱动负载，扩展旋转直驱装置和线性直驱装置的设计空间。

Description

一种固晶摆臂的解耦式直驱装置

技术领域

本实用新型涉及一种固晶摆臂的解耦式直驱装置，属于半导体封装技术领域。 

背景技术

半导体封装工艺要求固晶机的摆臂的末端在拾晶工位与固晶工位之间高速运动并能精确停止。摆臂的快速起动与停止特性、运动速度和定位精度决定了固晶机的工作效率和作业精度，因此成为评价半导体封装设备的重要性能指标。为提高摆臂的工作效率，人们设计了多种摆臂驱动装置。 

典型的摆臂驱动装置是将一只伺服电机的旋转运动通过凸轮机构转化为直线运动，并将另一只伺服电机的旋转运动采用曲柄连杆机构转化为在一定角度范围内的往复运动，进而实现对摆臂的驱动。典型技术方案的如专利：一种固晶头装置（20092013502.8）、固晶机取晶臂的驱动控制装置（200810066956.6）和晶粒防取机构（200910137684.9）。该类技术方案的优点是成本低，控制简单，但是为实现伺服电机输出运动的变速和换向，往往需要诸多的传动部件，造成系统复杂，可靠性下降，同时传动部件增加了系统的转动惯量，进而增加了驱动电机的负载，故而工作效率偏低。 

为克服上述机械传动式固晶摆臂驱动装置的这些缺陷人们发展了摆臂的直驱装置。如专利：一种固晶机邦头机构（201010271817.4）的技术方案为：采用旋转直驱装置和线性直驱装置直接驱动摆臂的旋转运动和线性运动，其中，旋转直驱装置安装在线性直驱装置的运动部件上。该技术方案可实现对固晶摆臂的直接驱动，提高系统可靠性，但是由于旋转直驱装置安装在线性直驱装置的转动部件上，造成该技术方案存在以下缺陷：1）旋转直驱装置与线性直驱装置之间的的运动存在耦合关系。一种固晶机邦头机构（201010271817.4）的技术方案采用的是旋转直驱装置安装在线性直驱装置的运动部件上，另外还可以采用将线性直驱装置安装在旋转直驱装置的运动部件上。无论哪种安装方式，都存在其中一个直驱装置增加了另外一个直驱装置的负载，故而影响系统的启动和停止特性；2）旋转直驱装置的几何尺寸、质量和功率受到线性直驱装置驱动功率等因素的限制，不利于提升系统的启动和停止特性和定位精度。 

发明内容

针对上述技术方案存在的缺陷，本实用新型的任务是提供一种旋转直驱装置和线性直驱装置之间无耦合关系的摆臂直驱装置，以确保旋转直驱装置和线性直驱装置均具有较小的负载，同时使旋转直驱装置和线性直驱装置的几何参数、质量和功率具有更大的设计空间，以提升固晶摆臂驱动装置的整体性能。 

为完成上述任务，本实用新型采用的技术方案为：一种固晶摆臂的解耦式直驱装置，包括旋转直驱装置、线性直驱装置和花键机构，其特征在于所述旋转直驱装置包括第一非运动部件和旋转运动部件，所述线性直驱装置包括第二非运动部件和线性运动部件，所述该花键机构包括带有外花键齿廓的花键轴和带有外花键齿廓的花键母，并且所述旋转直驱装置的旋转运动部件与线性直驱装置的线性运动部件中的一者与花键轴相连并同步运动，另者与花键母相连并同步运动。 

所述旋转直驱装置的第一非运动部件与所述线性直驱装置的第二非运动部件相对固定。 

所述与线性运动部件相连的花键轴或花键母与线性运动部件之间有轴承连接。 

所述轴承为两只角接触轴承，并且采用背对背安装。 

本实用新型的原理是：利用花键机构中花键轴和花键母之间传递径向旋转运动而不传递轴向线性运动的特点，将摆臂所需的旋转运动和线性运动解耦到旋转直驱装置和线性直驱装置上，使转直驱装置和线性直驱装置之间无任何耦合关系。 

本实用新型与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

a）由于摆臂直驱装置中的旋转直驱装置和线性直驱装置之间无耦合关系，故旋转直驱装置和线性直驱装置均具有较小的负载，因而可改善整个摆臂直驱装置的启动、停止特性和定位精度。 

b）旋转直驱装置和线性直驱装置的几何尺寸、结构重量和功率具有更大的设计空间，对于提升摆臂直驱装置的整体性能提供了广阔的空间。 

附图说明

图1为实施例一的外观图。 

图2为实施例一的结构图。 

图3为实施例二的外观图。 

图4为实施例二的结构图。 

附图标记：1 线性直驱装置；101 电机座；1011 导轨槽；102 导轨；103 滑块；104 限位传感器；105 读码器固定座；106 线性读码器；107 线性电机定子外壳；108 线性码尺；109 线性电机永磁体；110 连接件；111 线性电机动子；1111 线圈；1112 凸台；2 旋转直驱装置；201 旋转电机上壳；2011 安装孔；2012 安装槽；202 旋转读码器；203码盘；204 通气端子；205 绕组组件；206 旋转电机下盖；207 永磁体；208 大角接触轴承；209 旋转电机动子；210 轴承套；2101 轴肩；3 花键机构；301 小角接触轴承；302 轴承盖；303 弹簧；304 花键母；3041 小轴肩；305 摆臂座；306 花键轴；307 轴承座；4 摆臂。 

具体实施方式

上述技术方案具有多种实现方式，典型的如： 

实施方式一：旋转直驱装置的转动部件与花键轴相连并同步运动，线性直驱装置的线性运动部件与花键母相连并同步运动，线性直驱装置安装在旋转直驱装置的上方。

实施方式二：旋转直驱装置的转动部件与花键母相连并同步运动，线性直驱装置的线性运动部件与花键轴相连并同步运动，线性直驱装置安装在旋转直驱装置的上方。 

实施方式三：旋转直驱装置的转动部件与花键轴相连并同步运动，线性直驱装置的线性运动部件与花键母相连并同步运动，线性直驱装置安装在旋转直驱装置的下方。 

实施方式四：旋转直驱装置的转动部件与花键母相连并同步运动，线性直驱装置的线性运动部件与花键轴相连并同步运动，线性直驱装置安装在旋转直驱装置的下方。 

为使专利审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将分别给出上述实施方式中的实施方式一和实施方式二的具体实施例。其中实施方式一和实施方式二分别对应于实施例一和实施例二。 

实施例一：

如附图1所示，实施例一包括线性直驱装置1、旋转直驱装置2、花键机构3和摆臂4。

所述线性直驱装置1包括：电机座101、导轨102、滑块103、限位传感器104、读码器固定座105、线性读码器106、线性电机定子外壳107、线性码尺108、线性电机永磁体109、连接件110和线性电机动子111。 

所述旋转直驱装置2包括：旋转电机上壳201、旋转读码器202、码盘203、通气端子204、绕组组件205、旋转电机下盖206、永磁体207、大角接触轴承208、旋转电机动子209和轴承套210。 

所述花键机构3包括：小角接触轴承301、轴承盖302、弹簧303、花键母304、摆臂座305、花键轴306和轴承座307。 

所述线性直驱装置1安装在所述旋转直驱装置2的上方，所述花键机构3的花键母304与旋转直驱装置1上的旋转电机动子209相连并同步运动，花键轴306与花键母304同心安装并随花键母304同步水平转动，花键轴306的上端通过两只小角接触轴承301 与线性电机动子111相连并同步垂直直线运动；花键轴306的下端与摆臂座305相连并可做同步旋转运动和同步线性运动；所述摆臂4安装在摆臂座305上，并随摆臂座305旋转和线性运动。 

如附图2所示，所述电机座101为“Z”字型，该“Z”字型的下端与旋转电机上壳201相连，上端与线性电机定子外壳107相连；电机座101上开有导轨槽1011，两只导轨102平行安装在电机座101上的导轨槽1011内；滑块103与导轨102配合并可自由滑动；连接件110与滑块103相连并同步运动；电机座101的两侧还安装有限位传感器104和线性读码器106以及用于固定线性读码器106的读码器固定座105。线性电机定子外壳107内固定线性电机永磁体109，该线性电机永磁体109为环形；线性电机动子111 的一端设有线圈1111并安装在线性电机永磁体109的内侧，另一端安装在小角接触轴承301的外侧并与轴承盖302相连。工作时线圈1111通电使线性电机动子111、连接件110、线性码尺108和滑块103上下运动；限位传感器104实现对线性运动部件的限位；线性读码器106通过码尺108实现对线性电机动子111的线性位移测试。 

所述旋转电机上壳201为中心有通孔的盘形，盘形的一面设有安装孔2011用于安装电机座101，另一面设置有安装槽2012，用于安装轴承套210，该轴承套210为环形，且外圆设置有轴肩2101，轴肩2101上安装两只大角接触轴承208，该两只大角接触轴承208也采用背对背安装，且该大角接触轴承208的外圈上套有旋转电机动子209，旋转电机动子209为中心有通孔的薄壁结构，该旋转电机动子209与大角接触轴承208的外圈同步运动；旋转电机动子209的外圆上安装有一组永磁体207；该永磁体207安装位置的外侧套有绕组组件205；绕组组件205的上下两侧分别与旋转电机上壳201和旋转电机下盖206相连；旋转读码器202与码盘203均为中心有通孔的环形机构，并分别安装在轴承套210和旋转电机动子209上。旋转读码器202相对于旋转电机上壳201固定；码盘203与旋转电机动子209同步运动。工作时旋转电机动子209转动并带动花键母304和码盘203转动，旋转读码器202实现对旋转电机动子209的角位移测试。 

花键母304为中心有通孔的环形结构，一端设有法兰，中心孔处设有内花键齿；花键母304穿过旋转读码器202、码盘203和旋转电机动子209的中心孔；花键母304的法兰与旋转电机动子209的下表面连接并同步转动；花键轴306为圆柱形结构，外圆处设有外花键齿；花键轴306与花键母304同心并穿过花键母304的中心孔；花键轴306的外花键齿与花键母304的内花键齿配合并同步旋转运动；小角接触轴承301的内圈安装在所述花键轴306的上端，并通过轴承座307实现对小角接触轴承301的轴向定位，小角接触轴承301的外圈通过轴承盖302与线性电机动子固定并同步运动；弹簧303套在花键轴306的外侧，两端分别与轴承盖302和旋转电机上壳201相连。 

工作时线性电机动子111带动花键轴306上下运动，旋转电机动子209通过花键母304带动花键轴306同步旋转。且该旋转与上下运动之间无耦合关系，因此实施例一可以实现本实用新型的任务。 

实施例二：

如附图2所示，实施例二包括线性直驱装置1、旋转直驱装置2、花键机构3和摆臂4。

所述线性直驱装置1包括：电机座101、导轨102、滑块103、限位传感器104、读码器固定座105、线性读码器106、线性电机定子外壳107、线性码尺108、连接件110和线性电机动子111。 

所述旋转直驱装置2包括：旋转电机上壳201、旋转读码器202、码盘203、通气端子204、绕组组件205、旋转电机下盖206、永磁体207、大角接触轴承208、旋转电机动子209和轴承套210。 

所述花键机构3包括：小角接触轴承301、轴承盖302、花键母304、摆臂座305、花键轴306、轴承座307和挡圈308。 

所述线性直驱装置1安装在所述旋转直驱装置2的下方，所述花键机构3的花键轴306的上端与旋转直驱装置2的旋转电机动子209固定并随旋转电机动子209同步转动；花键母304装配在花键轴306上，随花键轴306同步转动，并可沿花键轴306上下运动。 

所述花键轴306为圆柱形结构，外圆处设有外花键齿；花键轴306的上端与旋转电机动子209相连；花键母304为中心有通孔的环形结构，一端的外圆弧上设有小轴肩3041，中心孔处设有内花键齿；花键母304套在花键轴306上，花键轴306的外花键齿与花键母304的内花键齿配合并同步旋转运动；所述花键母304的外圆弧上设有小轴肩3041，两只小角接触轴承301的内圈固定在花键母304外圆弧上，并靠紧小轴肩3041，两只小角接触轴承301之间设有挡圈308，挡圈308的两端面与小轴承的外圈靠紧；轴承座307为桶形，该桶形内侧的底部与花键母304的下端相连，该桶形的边沿顶在下方一个小角接触轴承301的内圈上，对两只小角接触轴承301进行轴向固定。 

摆臂座305安装在轴承座307的下方，与轴承座307相对固定，并可与轴承座307同步运动，摆臂4安装在摆臂座305上。 

连接件110上开有带有台阶的圆孔，该圆孔套在两只小角接触轴承301的外圈上，使上侧小角接触轴承301的上端面与该台阶靠紧；连接件110的下端与轴承盖302连接，轴承盖302顶在小角接触轴承301的外圈上，使连接件110、轴承盖302和小角接触轴承301的外圈相对固定。 

所述电机座101为倒立的“L”形，该倒立的“L”形上端面与旋转电机下盖206固定；电机座101上开有导轨槽1011，两只导轨102平行安装在导轨槽1011内，滑块103与导轨102配合并可自由滑动；线性电机动子111从上向下看呈“U”形，该“U”形的左侧与滑块103固定，该“U”形的右侧开有通孔，该通孔内镶嵌有线圈1111，该“U”形的右下方设有用于和连接件110相连的凸台1112；线性电机定子外壳107从侧边看“n”形，该“n”形竖边的内侧设有线性电机永磁体109，线性电机动子111“U”形的右侧套在线性电机定子外壳107“n”的两边之间，但不与线性电机定子外壳107“n”形两边接触。 

线性电机动子111上的凸台1112与连接件110相连并使线性电机动子111和连接件110可同步运动。 

所述旋转直驱装置2与实施例一中的旋转直驱装置2结构相同，因此不再累述。 

工作时，线性电机动子111通过连接件110小角接触轴承301的外圈做线性运动，小角接触轴承301的外圈通过小角接触轴承301内圈带动花键母304座沿花键轴306做线性运动。旋转直驱装置2的旋转电机动子209带动花键轴306和花键母304做旋转运动。 

实施例二中，旋转摆臂运动与上下运动之间无耦合关系，因此实施例二同样可以实现本实用新型的任务。 

综上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围，即，凡依托本实用新型的内容所作出的形式而非实质的变化与修饰均应视为本实用新型的技术方案的范畴而得到保护。 

Claims (4)

1.一种固晶摆臂的解耦式直驱装置，包括旋转直驱装置、线性直驱装置和花键机构，其特征在于所述旋转直驱装置包括第一非运动部件和旋转运动部件，所述线性直驱装置包括第二非运动部件和线性运动部件，所述该花键机构包括带有外花键齿廓的花键轴和带有内花键齿廓的花键母，并且所述旋转直驱装置的旋转运动部件与线性直驱装置的线性运动部件中的一者与花键轴相连并同步运动，另者与花键母相连并同步运动。

2.如权利要求1所述的一种固晶摆臂的解耦式直驱装置，其特征在于所述旋转直驱装置的第一非运动部件与所述线性直驱装置的第二非运动部件相对固定。

3.如权利要求1所述的一种固晶摆臂的解耦式直驱装置，其特征在于与所述线性直驱装置的线性运动部件相连的花键轴或花键母与线性直驱装置的线性运动部件之间有轴承连接。

4.如权利要求3所述的一种固晶摆臂的解耦式直驱装置，其特征在于所述轴承为两只角接触轴承，并且采用背对背安装。

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