CN85102914A - 电子元件的自动安装设备 - Google Patents

Abstract

一个自动安装电子元件的设备，它包括一个转台，一排间距相等地装在转台上的安装头，一排安装吸盘和配置在转台圆周上的凸轮；这些安装吸盘在安装头上是分别可动的而且彼此形状都不一样；这里的凸轮能从安装头上的安装吸盘中挑选出一个，被选中的安装吸盘便拣起电子元件，把它装在印刷线路板上，就样，不同形状的电子元件便可以以更高的速度往印刷线路板上安装了。

Description

电子元件的自动安装设备

本发明是关于一台电子元件自动安装设备的，它把片状元件插到构成电子装置电路部件的印刷线路板上在。

通常，如图1（A）到1（D）所示的各种片状元件1A到1D是做成带子形状提供给用户的，它们由胶带A和衬底纸3包着，衬底纸上有很多和元件相适应的凹坑2，它们如图2所示等间隔的分布在衬底纸上，把带子上的电子元件装在印刷线路板上，一般要用图3所示的那种单头型电子元件自动安装设备，这种设备市场上可以买到。

在图3所示的电子元件自动安装设备上，有一排元件盒5，其中的每一个都装有不同的电子元件，它们放在箱体10上，这些元件盒做成在E方向可动的，这样就可以在一走的位置上选出要安装的元件。这设备是这样工作的：安装吸盘6把处在它可以吸取位置上的电子元件吸住，定位棘爪把它拣起来，然后进行定位操作，吸盘6再把这电子元件装到印刷线路板上去。印刷线路板9由一个在X和Y两个方向可动的X-Y平台8来定位。但是在这种机构中安装吸盘6吸起电子元件，定位棘爪7确定它的位置以便安装，这样，导致动作太复杂了，安装吸盘6在元件盒5和X-Y平台8上方来回运动，把元件装到印刷线路板上，然后再返回去吸取下一个元件，这就使安装速度低了，而且，一个吸盘6不能处理不同大小和形状的各种电子元件，因此，电子元件自动安装设备就必须按照电子元件的大小和形状做成专用的。

图4示出了一台转台型的电子元件自动安装设备的顶视图，这种设备在安装速度方面有了改进。

在这种电子元件自动安装设备上，一排元件盒5做成可在Z方向运动的以选择要安装的元件，这同图3的安装设备是一样的。选出的电子元件再由位于（A）处的定位和安装部件12吸住，然后转台11转动;在位置（B）处，由棘爪12A到12D吸着的电子元件由定位和安装部件12决定此电子元件的位置和安装方向;在位置（C）处，使安装吸盘13把电子元件放在X-Y平台8上的印刷线路板9上以便进行安装操作。按照这种安排，每一项操作都简化了，动作的距离缩短了，让转台11转动，转换一个方向，这样，设备的安装速度比图3设备的速度要快。但是，由于安装吸盘13是单一型式的，不同能用于安装各种各样的电子元件，因为电子元件的大小和形状不同，因而就要求根据每种电子元件的型式采用专用的自动安装设备。

本发明的目的之一就是要提供一种电子元件的自动安装设备，可以使它的元件安装吸盘高度可靠而且十分有效地适应不同型式的电子元件。

本发明的另外一个目的是要提供一种电子元件自动安装设备，可以使它的安装吸盘只随着电子元件的定位操作和安装操作垂直运动，其中定位操作是由抓取操作来进行的，安装操作是在指向操作过程中在某个方向上进行的。这样两项操作就可以分开，改善了安装速度，使电子元件的安装能高效率地进行。

本发明还有一个目的是要提供一种电子元件自动安装设备，在它的安装吸盘中，安装头是可旋转选择的，以使安装吸盘的吸取操作，定位操作和安装操作作为一个定位组合步骤在一个位置进行，而元件盒作为一个部件来提供，从而电子元件的供给、衬底纸带的传送和胶带的撕下等项操作就可以很容易地进行了。

按照本发明，提供了一种能安装各种电子元件的自动设备，此设备包括一个转台、一排间距相等的装在转台上的安装头、一排安装吸盘和安装在转台园周上的凸轮;这些安装吸盘在安装头上是分别可动的而且彼此形状都不一样;这里的凸轮能从安装头上的安装吸盘中挑选出一个，被选中的安装吸盘捡起电子元件，把它装在印刷线路板上，这样不同形状的电子元件便可以以更高的速度往印刷线路板上安装。

根据本发明，按上面所描述的那种结构的自动安装电子元件的设备有下述效果幷被认为在本领域中将来会得到广泛应用，因此它的工业价值很大。

（1）可以配备安装不同形状的电子元件的安装吸盘，幷且其安装操作可靠性是很高的，此外，一个部件可以有对应于不同电子元件的几种型式，这种安排在效率方面是很优越的。

（2）安装吸盘只允许作垂直运动，由于定位操作只要求抓住的动作，方向操作是在指向操作过程中提供的，所以安装操作可以分开，安装速度可以得到改善，这样，设备的生产效率更高了。

（3）装有一种安装吸盘，但是由于安装头是旋转着被选择的，因此安装吸盘的吸取、定位和安装操作可以在同一位置进行，如同一个定位单元所做的那样。元件盒也作为一个部件提供，因此，电子元件的供给、衬底纸带的传送和撕下胶带等操作也可以很容易地完成。

＊虽然通过例子和参照相应的图示，已把本发明充分地讨论清楚了，但是还要注意到一点，即对熟悉这种技艺的人来说，很显然还可以进行许多改变和修改，因此，除非这样的改变和修改超出了本发明的范围，否则也应被认为包括在本发明之中。

＊这一段原文列在此处-译者註。

本发明的这些目标和特点以及其他一些特点通过下面的说明变得显而易见，这些说明由于参照相应的图示而被优先具体化了，这些图是：

图1（A）到1（D）表示一种片型电子元件的透视图;

图2表示片型电子元件带子形状的透视图;

图3表示一种普通单头型电子元件自动安装设备的透视图;（已参考过）

图4是一种普通转台型电子元件自动安装设备的平面布置图;（已参考过）

图5是说明本发明的电子元件自动安装设备的基本结构的平面布置图;

图6是该设备的平面视图;

图7是放大的该设备重要部分剖面图;

图8是该设备的一个安装吸盘选择机构的平面布置图;

图9是该设备的一个安装定向机构的平面布置图;

图10表示该设备的一个位置控制机构的重要部分的透视图;

图11（A）到11（C）和图12（A）及12（B）是平面布置图，每张都分别示出了该设备的安装操作;

图13到图15每一张都表示该设备的元件盒的视图。

下面将首先描述根据本发明设计的如图5所示的一台电子元件自动安装设备的基本结构。参看图5，这台电子元件自动安装设备原则上由一个X-Y平台15、元件盒16和一个定位部件26所组成。X-Y平台用于在箭头X和Y方向移动印刷衬底和印刷线路板14实现定位操作;元件盒在靠近X-Y平台15处，可在箭头Z方向运动，Z方向同X方向是同样方向;定位部件26包括一个安排在X-Y平台15和元件盒16之间的转台17、一个安装头18、一排各种型式的可提起幷可转动的安装吸盘19A到19C、在转台17上方的一平板型安装吸盘选择凸轮20A、一个安装方向选择凸轮20B、一个回原凸轮20C和一个极性选择凸轮20B;转台17可在箭头（H）方向转动，进行指向操作（indexing    operation）;安装头18分别装在转台17的四个位置上，而且它是可以旅转的;可提升幷可转动的安装吸盘19A到19C安排在安装头18的外园周上，成一个园弧。当转台17运动时，凸轮20A按照决定要安装的电子元件21的型号的数据被驱动，它的随动件22由它带动，随着22的运动，安装头18通过一个支承点23，在（G）、（D）、（E）和（F）的每个位置之间摆动，幷从19A到19C的安装吸盘中选出一个安装吸盘。例如，一个被挑选出的安装吸盘19B在位置D吸取了一个要安装的电子元件21，与此同时，一个极性选择凸轮20D运动幷带动一个凸轮随动件24，它绕着支承轴23转动齿轮25以确定安装吸盘19B的方向，这样需要时安装吸盘19B转过180°。定位部件26在位置（E）抓住一个电子元件进行定位操作。一个工作着的方向选择凸轮20B绕着支承点23＊在后面的（E）到（F）位置的指向间转动凸轮随动件＊＊24以确定安装吸盘19B的安装方向，凸轮20B是按照确定与上述同样的电子元件21的型号数据来驱动的。必要时凸轮随动件要转过90°。在位置（F）处，安装吸盘19B下落，完成把电子元件21安装到印刷板

＊＊原文把Cam    follower    误为    gas    follower。

＊原文误为3-译者註。

14上的任务，该印刷线路板有焊剂涂敷在它上面。回原凸轮20C用于把安装吸盘19A到19C中所做的选择回原，同时回原凸轮20D用来将每个安装方向回原。

如上所述的那样，在本实现中即使电子元件21的形状不同，安装吸盘也是同它的形状相一致的，因为安装吸盘可在转台17转动过程中由一个安装吸盘选择凸轮20A来选择。因此，在本实现中可以把很多种型号的电子元件以很高的安装速度装到印刷线路板上去。

而且在本实现中极性选择凸轮20D和安装方向选择凸轮20B也是在转台17转动过程中确定了电子元件21的安装方向，因此本实现甚至在这一点上也能提供更高的安装速度。

在本实现中，电子元件21由极性选择凸轮20A选择是转0°还是转180°，继而由定位部件26来定位。然后再在位置（F）处，由安装方向选择凸轮20B把它转过0°或90°。以这种方式，电子元件21从元件盒16中取出以后，它的安装方向可在四个方向上变化，0°，90°，180°，270°以实现在印刷线路板14上的高速安装操作。而且在本实现中，安装方向的调整由凸轮20A和20B＊分成了两次，幷且是确定的。这样，要由定位部件26定位的电子元件21只要转0°或180°，这简化了该定位部件26的结构。

按照本发明设计的一个电子元件自动安装设备的具体实现下面将参照图6到图15来加以说明，在这些图上，同样的零件用同样的文字来表示。

如图6的侧视图所示，本发明的电子元件自动安装设备主要是由

＊原文误为20-译者註。

X-Y平台15、一个安装机构27和一排元件盒16组成。

按照X-Y平台15的结构，X平台29由一台伺服马达或类似的东西驱动，在图5所示的箭头X方向运动，这方向是同Y平台28垂直的，X平台在Y平台28上;Y平台由一台伺服马达或类似的东西驱动，在图5的箭头Y方向上运动，这方向沿着该安装设备的深度方向。在X平台29上装着一个夹住印刷线路板14的导轨30。

安装机构27如图6所示由一个安装头31、一个驱动装置32和一个定位部件26组成。安装头31的结构的放大视图示于图7。

安装吸盘19A到19C在形状上分别同形状各不相同的要安装的元件相适应的，一排各不相同的安装吸盘19A到19C装在安装头18上，它们可上下运动，正常情况下，由一个弹簧33把它向上拉。安装头18均匀地等间隔地位于转台17上，它们也可以围绕着支承轴23转动。

安装吸盘19A到19C的吸附作用是这样产生的，支承轴23上的洞一直伸到转台17，由○型环35同轴承34隔离，凭借这个洞，安装头18在安装吸盘19A到19C上形成了一些洞，这些洞里产生的眞空引起了这种吸力。

在图7所示的驱动单元32上，转台17由装在底座36上的轴承34支承着，这轴承把转台17从外部卡在底座上，转台17还同位置转换部件（index    unit）37相配合，转換部件37完成其位置转換操作以使转台17转动。由一个轴承38导引的推杆39安排在底座36上，以使安装吸盘19A到19C可以在图5的（D）到（F）处的站上下落，以便把要安装的元件吸起、定位幷装到印刷线路板上去，压气缸42通过凸轮随动件40和杠杆41使推杆39垂直运动，幷敲击安装吸盘19A到19C使其下落。

现在参照图8来描述安装吸盘19A到19C的选择机构。

例如，在前面条件下选中的安装吸盘19A在位置（A）完成了把电子元件装到印刷线路板上的操作，在转台17直至（F）和（G）位置的位置转換过程中，在安装头18上的一个凸轮随动件22碰上了一个固定的回原凸轮20C，安装吸盘象箭头A一样运动，使安装头返回原位，也就是（G）的状态，在经过（D）到（G）的位置转換操作过程中，予先由一台伺服马达或由压气缸44把安装吸盘选择凸轮20A设置或保持在规定位置上，伺服马达或压缩气缸则根据表示电子元件型号的数据来驱动。安装头18的一个凸轮随动件22击中安装吸盘选择凸轮20A，使该凸轮随动件22象箭头B一样沿着安装吸盘选择凸轮20A运动，这样选出了安装头18上的安装吸盘19A。一根安放在图7所示承载块（bearing    block）45内的销订（pin）46被一根压缩弹簧47加了力，选出的安装吸盘19A进入在安装头18上加工出来的一个洞内，以保持住所选出的安装吸盘20A＊，然后示出了在安装吸盘20A＊到20B＊（在这例子中是20A）的安装方向上的定位机构。如图7所示，一个小齿轮48装在安装吸盘19顶上，同一个扇形齿轮49联锁。这扇形齿轮49绕一支承轴23转动以便转动安装吸盘19。在图9上还示出一个在安装吸盘19的安装方向上的选择机构。当在位置（D）处电子元件的极性相反时，扇形齿轮25便驱动一个极性选择凸轮20D，如果需要的话，由压缩气缸50或其他类似的装置来驱动，把安装吸盘20A＊到20C＊降低，把它们转过180°，由此从元件盒16中吸取电子元件21，再升起来改变极性。扇形齿轮25在（E）

＊註：原文如此-译者註

处完成了安装元件的定位后，由一台伺服马达或一台压缩气缸51予先设置好安装方向选择凸轮20B，使其在转台17转向幷保持在给定位置上的时候能由表示电子元件形状的数据来驱动。装在扇形齿轮25上的一个凸轮随动件24撞上安装方向选择凸轮20B幷沿着20B转动，带动小齿轮48转动，从而确定安装吸盘19A到19C的安装方向。要安装的元件在（F）处装好后，扇形齿轮25的凸轮随动器22撞到扇形齿轮25上，它反过来如图8所示在转向位置（F）、（G）的操作过程中又撞击回原凸轮20C，把扇形齿轮25转回原位，也就是说转到（G）的状态，这一部分在图9上没有画出来。

下面在图10上将详细画出定位部件26，参看图10，压缩气缸54和55驱动轴56和57，使固定在轴56和57上的一个X方向定位块58A和一个Y方向定位块59A运动，同样杠杆60也是同轴56和57末端联在一起的，杠杆60摆动，使轴61和62运动，从而使固定在轴62上的X方向定位块58B和固定在轴61上的Y方向定位块59B＊运动，以使定位块58A、59A和电子元件21定位。但是，如不管要安装的元件大小如何，试图普遍采用按钮形的定位块58A、58B、59A和59B时，就会产生不稳定的定位操作。例如，把图11（A）所示的安装小元件21的按钮形定位块用于安装图11（B）所示的大元件，这按钮就太窄以使定位操作变得很困难。这样就要求如图11（C）所示的那样，安装大元件时定位块要做得宽大些，因此定位块的按钮部分就做成阶梯状的，如图12所示，把要安装的小元件夹在下面位置上如图12（A）所

＊原文为59-译者註

示，要安装的大元件可以夹在图12（B）所示的上边位置上。

上下选择是由图10所示的压缩气缸63来进行的，压缩气缸63同杠杆64＊＊联接在一起，幷使压缩气缸63驱动的凸轮41的摆动停下来，这样推杆39就改变了对安装吸盘20A＊＊到20C＊＊的推动量，实现了上、下选择。

图5的一排元件盒16分别装着各种电子元件21，这样由一台伺服电机或类似的东西在Z方向进行运动选择。将参照图13到图15对元件盒进行描述。在安装吸盘20A＊＊下落的前夕，馈送杠杆65在Y₁方向运动，如图13所示，它踢开元件盒16的馈送杠杆66，夹着一个电子元件的闸板68由一个反向杠杆67在Y₂方向上打开，这样安装吸盘20A＊＊吸住一个元件，如图14所示把它提起来，接着馈送杠杆65返回原位，馈送杠杆66受到弹簧69的力再通过棘爪72和由轮子70同馈送杠杆65联锁在一起的棘轮杠杆71使馈送棘轮73转动，借此，再由一个同馈送棘轮咬紧的棘爪74馈送衬底纸带了。另一方面，由于弹簧75的力，从槽M位置把胶带4撕下来，撕的方向同衬底纸馈送的方向相反，然后在卷取轮76上卷起来，转动卷取轮76是通过经轮子82同馈送杠杆66连接的棘轮77、棘轮杠杆78、棘轮79、连轴节80和摆动臂81等环节实现的。

＊＊原文如此-译者註

勘误表

CPEL855199

Claims (8)

1、一种电子元件的自动安装设备，它包括一个转台、一排等间距分开装在该转台上的安装头、一排在这些安装头上分别可动而且形状各异的安装吸盘以及安排在该转台园周上的凸轮；凸轮用于在每个安装头上选择一个安装吸盘；被选中的吸盘捡起一个规定的元件，把该元件装到印刷线路板上；

2、权项1所申明的电子元件自动安装设备上的每个安装头上的一排安装吸盘可以在安装头上转动，也可做垂直运动;

3、如权项1所申明的电子元件的自动安装设备，这设备上所谈到的凸轮由一个第一凸轮和一个第二凸轮组成，这里第一凸轮在所述的每个安装头上选择一个安装吸盘，被选中的这个安装吸盘捡起一个规定的电子元件;所述的第二凸轮转动被选中的吸盘以确定所述电子元件的安装方向;

4、一种电子元件的自动安装设备，它包括一个转台、一些等间距分开装在该转台上的安装头、一排在这些安装头上每个都可活动而且形状各异的安装吸盘、安排在该转台园周上的第一、第二和第三凸轮以及一个控制电子元件位置的定位块;这里第一凸轮在所述的每个安装头上选择一个安装吸盘，这个被选中的吸盘捡起一个规定的电子元件;第二凸轮决定所述的电子元件的安装方向;所述的定位块给已确定了安装方向的电子元件确定位置;所述的第三凸轮确定所述已确定了位置的电子元件的安装方向;

5、一种电子元件的自动安装设备，它包括一台用以使印刷线路板定位的X-Y平台、一排安排在该X-Y平台附近的并可在横向移动的元件盒、一台安排在所述元件盒和所述X-Y平台之间的转台，一些等间隔装在转台上的安装头和一排形状各异的安装吸盘;这些安装吸盘分别在所述的每个安装头上安排得可以选择、可以转动，还可以作垂直运动;围绕着转台安排的凸轮从一排安装吸盘中选出一个，由它从所述元件盒中捡起电子元件＊;所述的转台选择该电子元件的安装方向;把该电子元件安装在所述印刷线路板上的操作是在所述转台停下的过程中顺序重复进行的;

6、如权项5所申明的电子元件自动安装设备，在这设备上，安装头有一个由支承轴转动的杠杆;一个安排在所述转台附近的凸轮，压下所述杠杆以选择安装吸盘;

7、如权项5所申明的电子元件自动安装设备，在这设备上，为进行从所述元件盒中取出电子元件的操作和把该电子元件装到所述印刷线路板上的操作，装备有一根对着所述转台顶部的推杆和一个动作推杆的压下机构，使所述的安装吸盘在垂直方向上可动;

8、如权项5所申明的电子元件自动安装设备，在这设备上，装在所述转台附近的两个凸轮压下一个装在一个扇形齿轮上的偏心凸轮随动件，扇形齿轮可转动地装在所述的支承轴上，通过选择两个压缩气缸来移动所述的凸轮，使其分别同所述扇形齿轮接触，这两个凸轮还转动固定在所述安装吸盘顶端的小齿轮，这样，该电子元件的安装方向的确定在所述转台的转动过程中分为两步以供自由选择。

＊原文此处误为“所述元件盒捡起电子元件”-译者註。

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