專利名稱：應(yīng)用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的高速拾放機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于對(duì)隨機(jī)擺放的元件進(jìn)行拾取和規(guī)則排放的拾放機(jī)。
背景技術(shù)：
按要求拾取零件并放置在指定位置(Pick&Place)，是電子及半導(dǎo)體自動(dòng)生產(chǎn)中最為常見(jiàn)的工作。拾放技術(shù)的指標(biāo)包括速度、精度及成功率等。目前用于完成對(duì)隨機(jī)擺放的元件進(jìn)行拾取和規(guī)則排放的設(shè)備主要是采用線性機(jī)構(gòu)，即用于拾取元件的吸放頭安裝在線性移動(dòng)的傳送機(jī)構(gòu)中，該傳送機(jī)構(gòu)在進(jìn)料端和出料端之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每個(gè)回合只能拾取有限的元件，而回程則是做無(wú)用功的空載期，采用這種結(jié)構(gòu)的拾放設(shè)備存在拾放速度慢、工作效率低、設(shè)備磨損大等缺點(diǎn)，隨著傳送機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)次數(shù)的增加，工作的累計(jì)偏差量也會(huì)增加。多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)作為一種成熟的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在沖床等工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，但在對(duì)隨機(jī)雜亂元件進(jìn)行拾放的方面，尚未有應(yīng)用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的先例。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于對(duì)隨機(jī)擺放的元件進(jìn)行高速度及高效率地拾取和規(guī)則排放的拾放機(jī)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)一種應(yīng)用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的高速拾放機(jī)，用于對(duì)隨機(jī)擺放的元件進(jìn)行拾取和規(guī)則地排放，它包括用于支承隨機(jī)擺放進(jìn)料盒的進(jìn)料工作臺(tái)、元件傳送機(jī)構(gòu)以及用于支承規(guī)則排列出料盒的出料工作臺(tái)，所述元件傳送機(jī)構(gòu)為多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)。
所述多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)上設(shè)置有10-14個(gè)真空拾放頭，最好為12個(gè)。
所述進(jìn)料工作臺(tái)為一組XY工作臺(tái)，該XY工作臺(tái)上方設(shè)置有一進(jìn)料圖像拾取裝置，該進(jìn)料圖像拾取裝置與進(jìn)料圖像處理系統(tǒng)相連接。所述出料工作臺(tái)也為一組XY工作臺(tái)。所述進(jìn)料工作臺(tái)和出料工作臺(tái)分別位于多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的相對(duì)兩側(cè)。
所述多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的每個(gè)真空拾放頭分別對(duì)應(yīng)一個(gè)工位，其中包括拾取工位、角度修正工位、圖像檢查工位、放置工位、棄置工位和歸零工位，其余為過(guò)渡工位。其中，所述角度修正工位上設(shè)置有一角度修正機(jī)構(gòu)；所述圖像檢查工位上設(shè)置有已拾取元件圖像檢查裝置，該裝置與拾取元件圖像檢查分析處理系統(tǒng)相連接。
本實(shí)用新型由于采用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)取代了傳統(tǒng)的線性移動(dòng)傳送機(jī)構(gòu)，極大地提高了對(duì)隨機(jī)排放元件進(jìn)行拾取和規(guī)則排放的速度和工作效率，減少了設(shè)備自身的磨損，延長(zhǎng)了工作壽命。該高速拾放機(jī)目前應(yīng)用于日資上海某電子有限公司，該設(shè)備用于把清洗之后、隨機(jī)擺放的芯片按要求排列在料盒內(nèi)，速度最高可達(dá)5pcs/sec。而該公司原使用的日本進(jìn)口的、采用線性運(yùn)動(dòng)的同類設(shè)備速度只有1.2pcs/sec。


圖1為本實(shí)用新型高速拾放機(jī)的整體構(gòu)造正面視圖；圖2為本實(shí)用新型高速拾放機(jī)的整體構(gòu)造左軸側(cè)圖；圖3為本實(shí)用新型高速拾放機(jī)的整體構(gòu)造右軸側(cè)圖；圖4為本實(shí)用新型高速拾放機(jī)的整體構(gòu)造側(cè)面視圖；圖5為本實(shí)用新型高速拾放機(jī)的整體構(gòu)造俯視圖；圖6為本實(shí)用新型高速拾放機(jī)的工位設(shè)置示意圖；圖7為進(jìn)料工作臺(tái)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為出料工作臺(tái)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為拾放頭歸零機(jī)構(gòu)和廢料棄置機(jī)構(gòu)的第一工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為拾放頭歸零機(jī)構(gòu)和廢料棄置機(jī)構(gòu)的第二工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為角度修正機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為已拾取元件圖像檢查裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為本實(shí)用新型高速拾放機(jī)的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
結(jié)合圖1～圖6說(shuō)明本實(shí)用新型的高速拾放機(jī)的整體構(gòu)造。該高速拾放機(jī)由若干個(gè)主要部分組成，其中包括主控制系統(tǒng)(未示出)、主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1、進(jìn)料工作臺(tái)2、出料工作臺(tái)3、CCD進(jìn)料圖像拾取裝置4及其處理系統(tǒng)、CCD已拾取元件圖像檢查裝置5及其檢查分析處理系統(tǒng)、拾取機(jī)構(gòu)6、放置機(jī)構(gòu)7、角度修正機(jī)構(gòu)8、拾放頭歸零機(jī)構(gòu)9、廢料棄置機(jī)構(gòu)10以及包含12個(gè)真空拾放頭11的轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)12。其中，所述12頭轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)12的每個(gè)真空拾放頭11分別對(duì)應(yīng)一個(gè)工位，其中6個(gè)為有效工位，包括拾取工位、角度修正工位、圖像檢查工位、放置工位、棄置工位和歸零工位，其余為過(guò)渡工位。進(jìn)料工作臺(tái)2為一組用于支承進(jìn)料盒的XY工作臺(tái)，它包括一個(gè)用于沿X軸方向驅(qū)動(dòng)進(jìn)料盒的X軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，以及一個(gè)用于沿Y軸方向驅(qū)動(dòng)進(jìn)料盒的Y軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
進(jìn)料工作臺(tái)2設(shè)置在拾取工位上，進(jìn)料盒內(nèi)放置有隨機(jī)雜亂排列的芯片元件，這些芯片元件只是被擺放在進(jìn)料盒上，以便于轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的真空拾放頭11容易地拾取它們。
CCD進(jìn)料圖像拾取裝置4設(shè)置在進(jìn)料盒的上方，并獨(dú)立于進(jìn)料工作臺(tái)和轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)安裝，該進(jìn)料圖像拾取裝置4用于拾取進(jìn)料盒內(nèi)的隨機(jī)芯片元件的初始圖像，并與進(jìn)料圖像處理系統(tǒng)相連接，從而把拾取到初始圖像傳送到進(jìn)料圖像處理系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)對(duì)初始圖像進(jìn)行分析和處理，以獲得各芯片元件的初始空間方位信息，該信息也相當(dāng)于芯片元件被真空拾放頭吸持后的初始方位信息。
進(jìn)料圖像處理系統(tǒng)內(nèi)置有參考位置和參考空間方位信息，該系統(tǒng)會(huì)將芯片元件的初始空間方位信息與內(nèi)置的參考位置和參考空間方位信息進(jìn)行分析比較，以計(jì)算出偏差量，該偏差量以角度θ的形式表示。
所述主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1包括一用于驅(qū)動(dòng)真空拾放頭使其繞垂直于X-Y平面的主軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，該馬達(dá)及其傳動(dòng)部分作為多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的一部分，屬于已知技術(shù)，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)因而省略了對(duì)其的具體描述。
真空拾放頭11在旋轉(zhuǎn)中沿轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)上的槽13移動(dòng)，該槽不在同一平面上，因此使得真空拾放頭邊旋轉(zhuǎn)邊實(shí)現(xiàn)升降，進(jìn)料工作臺(tái)的安裝平面最高，而出料工作臺(tái)的安裝平面最低。這樣的設(shè)計(jì)可以讓進(jìn)料工作臺(tái)和出料工作臺(tái)在工作時(shí)實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)移動(dòng)，使整體結(jié)構(gòu)安裝時(shí)可以更為緊湊。
角度修正機(jī)構(gòu)8設(shè)置在角度修正工位上；已拾取元件圖像檢查裝置5設(shè)置在圖像檢查工位上，該裝置與拾取元件圖像檢查分析處理系統(tǒng)相連接。出料工作臺(tái)3設(shè)置在放置工位上，并位于進(jìn)料工作臺(tái)2的相對(duì)一側(cè)，該出料工作臺(tái)也為一組XY工作臺(tái)，它用于支承出料盒，該出料盒內(nèi)具有網(wǎng)格狀的容置空間，可用于規(guī)則有序地排列放置來(lái)自于真空吸放頭傳送過(guò)來(lái)的芯片元件。
結(jié)合圖13，對(duì)整套機(jī)構(gòu)的工作流程說(shuō)明如下進(jìn)料工作臺(tái)在主控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制下，沿x軸和Y軸方向移動(dòng)，進(jìn)行定位和校正以使進(jìn)料盒在X-Y平面上的布置位置與真空拾放頭將拾取芯片的位置一致；同時(shí)，出料工作臺(tái)在x軸和Y軸方向移動(dòng)，進(jìn)行定位和校正以使出料盒在X-Y平面上的布置位置與真空拾放頭將放置芯片的位置一致。之后，由進(jìn)料圖像拾取裝置拍攝進(jìn)料盒內(nèi)隨機(jī)芯片元件的初始圖像，并把初始圖像傳送到進(jìn)料圖像處理系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)對(duì)初始圖像進(jìn)行分析和處理，從而獲得各芯片元件的初始空間方位信息，即芯片元件被真空拾放頭吸持后的初始方位信息。該系統(tǒng)進(jìn)一步計(jì)算出該初始方位信息相對(duì)于參考值的偏差量Δθ。
以某個(gè)真空拾放頭為例，其它均同理。當(dāng)其移動(dòng)到拾取工位，即進(jìn)料工作臺(tái)的料盒上方的位置，其下降以與芯片元件接觸并在真空吸放控制機(jī)構(gòu)的控制下完成吸附和保持待放置芯片元件的步驟，由于真空拾放頭和真空吸放控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其工作原理屬于已知結(jié)構(gòu)和技術(shù)，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)不作詳細(xì)描述。真空拾放頭由主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，自拾取工位開(kāi)始以逆時(shí)針?lè)较蚶@主軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)其旋轉(zhuǎn)至角度修正工位時(shí)，由角度修正機(jī)構(gòu)根據(jù)前述的偏差量Δθ對(duì)該真空拾放頭進(jìn)行角度校正，使其與預(yù)定的空間方位一致。
經(jīng)過(guò)角度校正后，該真空拾放頭移動(dòng)到圖像檢查工位，在該工位上，CCD已拾取元件圖像檢查裝置對(duì)經(jīng)校正后的芯片元件進(jìn)行拍攝，然后傳送至檢查分析處理系統(tǒng)進(jìn)行分析判斷，看是否符合預(yù)定的要求。如果符合，主控制系統(tǒng)發(fā)出放置的指令；如果不符合，則不發(fā)出放置的指令，而是發(fā)出棄置的指令。
經(jīng)過(guò)圖像檢查后，該真空拾放頭移動(dòng)到放置工位。如果上述步驟中，主控制系統(tǒng)發(fā)出放置的指令，則該真空拾放頭在真空吸放控制機(jī)構(gòu)的控制下完成釋放和布置芯片元件的步驟。否則，真空拾放頭吸附并保持住芯片元件繼續(xù)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)至廢料棄置工位，由廢料棄置機(jī)構(gòu)完成釋放芯片元件的動(dòng)作，然后由拾放頭歸零機(jī)構(gòu)將真空拾放頭的角度歸零，返回到進(jìn)料工位，重新開(kāi)始下一輪的循環(huán)。
以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。例如，多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)中的真空拾放頭不限于12個(gè)，其數(shù)目可以根據(jù)需要增加或減少。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的高速拾放機(jī)，用于對(duì)隨機(jī)擺放的元件進(jìn)行拾取和規(guī)則地排放，它包括用于支承隨機(jī)擺放進(jìn)料盒的進(jìn)料工作臺(tái)、元件傳送機(jī)構(gòu)以及用于支承規(guī)則排列出料盒的出料工作臺(tái)，其特征在于所述元件傳送機(jī)構(gòu)為多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)，該多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)上設(shè)置有多個(gè)繞主軸旋轉(zhuǎn)的真空拾放頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的高速拾放機(jī)，其特征在于所述進(jìn)料工作臺(tái)為一組XY工作臺(tái)，該XY工作臺(tái)上方設(shè)置有一進(jìn)料圖像拾取裝置，該進(jìn)料圖像拾取裝置與進(jìn)料圖像處理系統(tǒng)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的高速拾放機(jī)，其特征在于所述出料工作臺(tái)為一組XY工作臺(tái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的高速拾放機(jī)，其特征在于，所述多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的每個(gè)真空拾放頭分別對(duì)應(yīng)一個(gè)工位，其中包括拾取工位、角度修正工位、圖像檢查工位、放置工位、棄置工位和歸零工位，其余為過(guò)渡工位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的高速拾放機(jī)，其特征在于，所述角度修正工位上設(shè)置有一角度修正機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的高速拾放機(jī)，其特征在于，所述圖像檢查工位上設(shè)置有已拾取元件圖像檢查裝置，該裝置與拾取元件圖像檢查分析處理系統(tǒng)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的高速拾放機(jī)，其特征在于，所述進(jìn)料工作臺(tái)和出料工作臺(tái)分別位于多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的相對(duì)兩側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的高速拾放機(jī)，其特征在于所述多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)上設(shè)置有10-14個(gè)真空拾放頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的高速拾放機(jī)，其特征在于，所述進(jìn)料工作臺(tái)的安裝平面高于出料工作臺(tái)的安裝平面，各真空拾放頭具有在垂直方向上運(yùn)動(dòng)的自由度。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種應(yīng)用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)的高速拾放機(jī)，用于對(duì)隨機(jī)擺放的元件進(jìn)行拾取和規(guī)則地排放，它包括用于支承隨機(jī)擺放進(jìn)料盒的進(jìn)料工作臺(tái)、元件傳送機(jī)構(gòu)以及用于支承規(guī)則排列出料盒的出料工作臺(tái)，所述元件傳送機(jī)構(gòu)為多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)。所述進(jìn)料工作臺(tái)和出料工作臺(tái)均為XY工作臺(tái)，進(jìn)料工作臺(tái)上方設(shè)置有進(jìn)料圖像拾取裝置，進(jìn)料工作臺(tái)與出料工作臺(tái)之間的工位上設(shè)置有角度修正機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型由于采用多頭轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)取代了傳統(tǒng)的線性移動(dòng)傳送機(jī)構(gòu)，極大地提高了對(duì)隨機(jī)排放元件進(jìn)行拾取和規(guī)則排放的速度和工作效率，減少了設(shè)備自身的磨損，延長(zhǎng)了工作壽命。
文檔編號(hào)B65G47/91GK2879611SQ200620012719
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月11日
發(fā)明者李煥然 申請(qǐng)人:深圳市翠濤自動(dòng)化設(shè)備有限公司