CN85102914B - 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，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，它把片状元件插接到构成电子装置电路部件的印刷线路板上。

通常，如图1（A）到1（D）所示的各种片状元件1a到1d是以带状承载体的形式提供给用户的，该带状负载体由一后背胶带4和一纸质基带3所构成，在后者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纸质基带上，为了把带状承载体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。

在图3所示的电子元件自动安装设备上，一排其中的每一个都装有不同的电子元件的元件带盒5放在箱体10上，这些元件带盒在Z方向是可动的，这样就可以在一定的位置上选出要安装的元件。这设备是这样工作的：安装卡头6把处在捡出位置上的电子元件捡出，定位棘爪7通过一定位操作进行定位，卡头6再把这电子元件装到印刷线路板9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卡头6吸起电子元件，定位棘爪7确定它的位置以便安装，这样，导致操作太复杂了，元件带盒5和X-Y平台8相对于安装卡头6来回运动，以把元件装到印刷线路板上，然后再返回到所期望的元件带盒去吸取下一个元件，这就使安装速度低了，而且，一个卡头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，一排元件带盒5适于在Z方向运动以选择要安装的元件，这同图3的安装设备是一样的。电子元件在（A）处被定位和安装单元12所捡出，然后转台11转动;在位置（B）处，由棘爪12a到12d夹持有电子元件的定位和安装单元12决定此电子元件的位置和安装方向;在位置（C）处，安装卡头13适宜于把电子元件放在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，转换到一个方向，这样，设备的安装速度比图3设备的速度要快。但是，由于安装卡头13是单一型式的，不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，其中的元件安装吸头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，它的安装吸头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，在它的安装吸头中，安装头是可枢轴式转动的以致安装吸头的捡出操作，定位操作和安装操作用一个定位单元在一个位置上进行;而元件带盒作为一个整体来提供，从而使电子元件的供给、纸质基带的传送和胶带后背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、一组间距相等的装在转台上的安装头、一组分别可动地安装在安装头上的而且彼此形状都不一样的安装吸头，和一组安装在转台周边上的凸轮;这里的凸轮能启动安装头上的安装吸头中的一个，被选中的安装吸头捡起电子元件，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。

本发明的这些和其它的目的和特点通过下面的参照相应的图示对最佳实施例的说明变得显而易见，参这些图是：

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状承载体的透视图;

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是说明根据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是该设备的侧视图;

图7是该设备重要部分放大剖面图;

图8是该设备的一个安装吸头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带盒的视图。

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、元件带盒16和一个定位部件26所组成。X-Y平台用于在箭头X和Y方向移动基片或印刷线路板14实现定位操作;元件带盒靠近X-Y平台15，可在箭头Z方向运动;Z方向同X方向是同向;定位部件26包括一个安排在X-Y平台15和元件带盒16之间的转台17，该转台绕箭头（H）方向转动完成定向操作;安装头18分别装在转台17的四个位置上，而且它是可枢轴式转动的;一组各种型式的可提起并可转动的安装吸头19a到19c，以一个因弧形配置在安装头18的外周上;一位于转台17上方的板状安装吸头选择凸轮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20d。当转台17运动时，凸轮20a根据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绕支承轴23，在（G）、（D）、（E）和（F）的每个位置之间摆动，安装头18使安装吸头19a到19c中一个要捡出电子元件的安装吸头定位。例如，一个安装吸头19b被选择出来去捡出一个在位置D要被安装的电子元件21，与此同时，一个极性选择凸轮20d运动并带动一个凸轮随动件24，使在支承轴23上的齿轮25转动以确定安装吸头19b的取向。这样在需要时安装吸头19b可转动180°。定位部件26在位置（E）抓着一个在位置（D）时捡出的电子元件进行定位操作。在从位置（E）到位置（F）的指向过程中，通过一个安装方向选择凸轮20b使得凸轮随动件24绕支承轴23转动以确定安装吸头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。必要时凸轮随动件可转动90°。在位置（F）处，安装吸头19b下落，把电子元件21放在印刷板14上并使其与印刷线路板涂敷的焊剂完全接合。回原凸轮20c用于把安装吸头19a到19c回复到它们原始的安装方向。

如上所述的那样，在本实施例中，即使电子元件21的形状不同，一个具有相应形状的安装吸头可在转台17转动过程中由一个安装吸头选择凸轮20a选择出来。因此，在本实施例中可以把很多种型号的电子元件可以很高的安装速度装到印刷线路板上去。

而且在本实施例中极性选择凸轮20d和安装方向选择凸轮20b是在转台17转动过程中确定了电子元件21的安装方向，因此在本实施例中可以得到更高的安装速度。

在本实施例中，在位置（D）被捡出的电子元件21被极性选择凸轮20a要么不转动要么转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。而且在本实施例中，安装方向的调整由凸轮20a和20b两凸轮来完成。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。

按照本发明一个电子元件自动安装设备的具体实施例将在下面参照图6到图15来加以说明，在这些图上，同样的零件用同样的标号来表示。

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X-Y平台15、一个安装机构27和一些元件带盒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装置驱动，在图5所示的箭头X方向运动，这方向是同Y平台28的运动方向垂直的，X平台在Y平台28上;Y平台由一台伺服马达或类似的装置驱动，在图5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。

安装吸头19a到19c分别装在安装部件上且具有各不相同形状。一组各不相同的安装吸头19a到19c装在安装套头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。安装套头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。

安装吸头19a到19c通过形成在内部的轴孔而抽成真空，该真空通道通过安装头18，通过支承轴23内的孔，延伸通过转台17，在轴承34处被一O型圆环35所密封。

在图7所示的驱动装置32上，转台17由装在底座36上的轴承34内的中心轴所支承着，该轴把转台17从外部卡在其上，转台17同指向单元37相配合。指向单元37完成其指向操作以使转台17转动。可在一轴承38内滑动的推杆39安装在安装吸头19a到19c上方的底座36上，以使安装吸头19a到19c可以在图5的（D）到（F）的位置下落，以便把要安装的元件捡出、定位并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，并压使安装吸头19a到19c使其下落。

现在参照图8来描述安装吸头19a到19c的选择机构。

例如，在前面操作中选定的安装吸头19a在位置（F）完成了把电子元件装到印刷线路板上的操作，在转台17从位置（F）到（G）的指向过程中，装在安装头18上的一个凸轮随动件22碰上了一个固定的回原凸轮20c。安装吸头枢轴式地顺时针运动，使安装头返回原位，也就是（G）的状态，在从位置（G）到（D）的指向操作过程中，预先由一台伺服马达或由压气缸44把安装吸头选择凸轮20a设置或保持在一给定位置上，伺服马达或压缩气缸则根据表示待装的电子元件型号的数据来驱动。安装头18上的凸轮随动件22撞击安装吸头选择凸轮20a，以在沿着安装吸头选择凸轮20a的方向即箭头B的方向上引导凸轮随动件22，以使得安装头18枢动到安装吸头19a位于位置（D）的位置上。一可在图7所示的承载块45内滑动的销订46被一压缩弹簧47施以力，与选出的安装吸头19a相对应的销钉进入在安装头18上加工出来的一个洞内，以保持住所选出的安装吸头在转盘17上的位置，然后一用于给定安装吸头（在这例子中是19a）的安装方向的定位机构工作。如图7所示;一个小齿轮48装在安装吸头19顶上同一个扇形齿轮25联锁。这扇形齿轮25绕一支承轴23转动以便转动安装吸头19。在图9上还示出一个安装吸头19的安装方向的选择机构。当在位置（D）处电子元件的极性（取向）与所希望的极性相反时，扇形齿轮25便被一个极性选择凸轮20d所驱动，如果需要的话，由压缩气缸50或其他类似的装置来驱动，以转动安装吸头19a到19c，把它们转过180°。然后安装吸头19a下降，从运动到它下面的元件带盒16中吸起电子元件21，再升起来。在待安装元件在位置（E）定位后，由一台伺服马达或一台压缩气缸51预先置定的安装方向选择凸轮20b，在转台17指向转动的同时被根据表示电子元件形状的数据来驱动并被保持在一个给定的位置上。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并沿着20b转动，从而使扇形齿轮25转动，带动小齿轮48转动，从而确定安装吸头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的凸轮随动件24在从（F）到（G）的指向的操作过程中又撞击图中的回原凸轮20c，使扇形齿轮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。

下面参照图10将详细描述定位部件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，一杠杆60同轴56和61末端联在一起，杠杆60摆动，使轴61和56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方向位块59b运动，从而使定位块58b、59b和电子元件21定位。但是，如不管要安装的元件大小如何，试图普遍采用端面形的定位块58a、58b、59a和59b时，就会产生不稳定的定位操作。例如，把图11（A）所示的小元件21的端面形定位块用于安装图11（B）所示的大元件，这端面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，大元件的配合面要做得宽大些，为了避免这个问题，定位块的端面部分就做成阶梯状的，如图12所示，要安装的小元件可夹在如图12（A）所示的低的位置上，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65联接在一起，并使压缩气缸63驱动的凸轮41的摆动停下来，这样推杆39上的安装吸头19a到19c的推动量就得以改变从而实现了上、下选择。

图5的一组元件带盒16分别装着各种电子元件21，所以元件的选择由一台伺服电机或类似的装置在Z方向移动元件带盒而完成。将参照图13到图15对元件带盒进行描述。在安装吸头19a在（D）位置下落的前瞬间，馈送杠杆65在Y₁方向运动，如图13所示，踢动元件带盒16的馈送杠杆66，借助于一个反向杠杆67使夹着一个电子元件承载体的闸板68在Y₂方向上运动，以致安装吸头19a能捡出一个元件，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的力回复，并通过棘爪72和通过轮子70而同馈送杠杆65联锁在一起的棘轮杠杆71使馈送棘轮73转动，借此通过一个同馈送棘轮咬紧的钩爪74馈送纸质基带。另一方面，由于弹簧75的力，从槽M位置把胶带背纸撕下来，撕的方向同纸质基带馈送的方向相反，然后在卷取轮76上卷起来。转动卷取轮76，棘轮77、棘轮杠杆78、棘轮79、连轴节80和摆动臂81是通过轮子82同馈送杠杆66连接的，而作为转动卷取轮76的转动装置的。

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并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头，并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）安装吸头只允许作垂直运动，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）装有一组安装吸头，但是由于安装头是旋转着被选择的，因此安装吸头的捡出、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。元件带盒也作为一个部件提供。因此，电子元件的供给、纸质基带的传送和撕下胶带后背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，即对普通技术人员来说，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。

Claims (29)

1、一种用于把电子元件安装到印刷电路板上的自动安装设备，包括：

一个转动台，

一组等间距绕着的说的转台安装的安装头，其特征在于，

一组可动地安装在每一个所说的安装头上的安装吸头，每一个安装吸头有不同形状用以捡出不同形状的电子元件，

一组绕所说转台周边配置的并和所说的安装头可啮合的凸轮装置，用以把所说的安装头上的一个安装吸头定位到一个可以捡起所需要的元件的位置上，用以绕转台带动该元件并把该元件安装在印刷线路板上，

一与所说的安装吸头相连的用以驱动所说的安装吸头去捡出一个电子元件并把捡出元件安装到印刷线路上的装置。

2、根据权利要求1的自动安装设备，其特征在于，所说的安装吸头可转动地安装在相应的安装头上，以及安装吸头又可动地安装在相应的安装头上用以与所说的安装头的轴向平行运动，以捡起待安装的元件。

3、根据权利要求1的自动安装设备，其特征在于，所说的凸轮装置包括：第一凸轮，用以与所说的安装头啮合，使所说的安装头转动以把一个安装吸头定位到捡取位置，和一第二凸轮，用以至少与所说的一个安装吸头相啮合，使所说的安装吸头转动并定向，以把按需要方向定向好了的元件捡取出。

4、根据权利要求3的自动安装设备，其特征在于，所述第一凸轮是可调节的，用以促使所说的某一特定安装吸头根据所述第一凸轮调节好的位置安置到捡出位置上。

5、一种用以把电子元件安装到印刷电路板上的自动安装设备，该设备包括：

一个转动台;

一组等间距绕着所说的转动台安装的安装头;其特征在于，

一组可动地安装在每一个所说的安装头上的安装吸头，每一个安装吸头有不同形状，用以捡出不同形状的电子元件;

一个第一凸轮，用以与所说的安装头接合，并促使所说安装头移动，将一个安装吸头安置到一捡出位置，以捡出一电子元件;

一个第二凸轮，用以与至少所说的一个安装吸头接合，以使所说的一安装吸头转动并定向，使其在电子元件按规定方向排列的情况下，捡起元件的方向，

一个第三凸轮，用以与至少所说的一吸头接合，以转动所说的一安装吸头，使其促使该电子元件指向所希望的安装方向。

一与所说的安装吸头相连的用以驱动所说的安装吸头去捡出一个电子元件并把捡出元件安装到印刷电路板上的装置;和

一定位装置，毗邻所说的转动台周边，安置在所说的第二和第三凸轮之间，并能与为一安装吸头所固定的电子元件接合，用以调节该电子元件的位置。

6、一种用以把电子元件安装到印刷电路板上的自动安装设备，该设备包括：

一X-Y台，用以支撑一印刷电路板，并将其定位于所希望的位置;

一组供应电子元件用的盒子，毗邻所说的X-Y台安置，可以移动，以将不同的盒子送到捡出元件的位置;

一转动台，配置在所说的盒子与所说的X-Y台之间;

一组等间距绕着所说的转动台安装的安装头;其特征在于，

一组可动地安装在每一个所说的安装头上的安装吸头，每一个安装吸头有不同形状，用以捡出不同形状的电子元件;

一组绕所说转台周边配置的并和所说的安装头可啮合的凸轮装置，用以在所说的转动台转动以捡起某一希望捡起的元件时，将各安装头上的一安装吸头安置到各安装位置上，同时将该元件绕所说的转动台周边携带转动并安装到印刷电路板上;

一与所说的安装吸头相连的用以驱动所说的安装吸头去捡出一个电子元件并把捡出元件安装到印刷电路板上的装置。

7、根据权利要求6的设备，其特征在于，各安装头上有一个杠杆，和一个在所说的转动台上的支撑轴，所说的安装头即装在所说的转动台上，且所说的凸轮装置包括一第一凸轮，毗邻所说的转动台配置，并能与所说的杠杆接合，使所说的安装吸头枢动以使所说的安装头上的安装吸头移到所希望的位置。

8、根据权利要求6的设备，其特征在于，所说的用以驱动所说的安装吸头的装置包括一个在所说转动台顶上能与定好位的安装吸头接合的推杆，和一个与该推杆相连使该推杆促使所说的安装吸头平行于所说的转动台的转动轴线移动以捡起一元件并将其安置到印刷电路板上的推压机构。

9、根据权利要求6的设备，其特征在于，所说的安装吸头都能在相应的安装头上围绕其纵向轴线转动，且所说的设备还包括一个可转动地安装在各所说的支撑轴上并与相应安装头上的的安装吸头啮合的伞形齿轮、一个偏心安装在各伞形齿轮上的凸轮随动件、一个毗邻所说的转动台以与所说的凸轮随动件接合以使该安装吸头转到捡起已在所希望的方向上定向了的电子元件的规定位置的第二凸轮、和一个毗邻所说的转动台以与所说的凸轮随动件接合以使该安装吸头转到一所希望的位置以把电子元件定位到已在所希望的方向上定向好了的印刷电路板上的第三凸轮。

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