專利名稱：芯片分揀設備的移送裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及芯片分揀設備技術領域，特別涉及芯片分揀設備的移送裝置。
背景技術：
LED芯片分檢設備用于對芯片進行分類排列。工作過程中，系統(tǒng)首先導入待分選芯 片的光電參數(shù)以及位置信息，待分揀的LED芯片均勻粘貼在翻晶膜上，翻晶膜緊繃固定在 環(huán)形托盤上。 托盤安裝于供給圓筒形平臺上，可隨平臺X、 Y相平行移動并繞自身軸線45°旋 轉(zhuǎn)。平臺上部的CCD系統(tǒng)和下方子母運動平臺協(xié)同完成每顆芯片的識別及定位。芯片移送 系統(tǒng)按等級對每個芯片進行抓取，并放置到接收平臺。 LED芯片的自動分揀系統(tǒng)主要包括3大部分供料裝置；移送裝置；排列裝置。要 求相應機械機構、運動控制系統(tǒng)必須穩(wěn)定、快速、精準。供料裝置包括分檢平臺、供給X軸系 統(tǒng)、供給Y軸系統(tǒng)、供給e軸系統(tǒng)、頂針(Z軸)系統(tǒng)、CCD掃描系統(tǒng)。移送裝置包括移送 Z軸系統(tǒng)、移送9軸系統(tǒng)、移送擺臂系統(tǒng)。排列裝置包括排列X軸系統(tǒng)、排列Y軸系統(tǒng)、排 列區(qū)CCD掃描系統(tǒng)。供給裝置通過平行移動和旋轉(zhuǎn)校正將晶粒定位到分揀位置，由頂針系 統(tǒng)配合將晶粒由薄膜上頂起。移送裝置通過吸嘴吸取晶粒，并旋轉(zhuǎn)90。將晶粒放置到排列 區(qū)。排列裝置通過平行移動，選擇合適位置接受芯粒。三套裝置由核心工藝軟體控制協(xié)調(diào) 動作。 上述裝置中，移送裝置涉及到高速旋轉(zhuǎn)精確定位以及垂直運動聯(lián)動，最難設計。
目前，移送裝置方面，較普遍采用的是擺臂回轉(zhuǎn)+擺臂上下升降的方案，如日本 OPTO生產(chǎn)的WDS3000、臺灣威控生產(chǎn)的LS326、香港ASM生產(chǎn)的AS899、長洛精儀生產(chǎn)的 LEDA-PNP M6600型分揀機均采用該方案。該方案采用懸臂結構，臂端夾持連接真空氣路的 膠木吸嘴。但是具體到方案的實現(xiàn)方面，各家都有不同。其中，OPTO采用平行四邊形連桿 驅(qū)動機構+圓柱凸輪驅(qū)動機構實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和上下運動的控制。該方案對連桿機構加工裝配精 度要求非常高，且轉(zhuǎn)動部件的磨損會造成分揀精度及分揀效率的下降。ASM采用DD馬達驅(qū) 動+圓柱凸輪驅(qū)動實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和上下運動的控制，但是DD馬達非常昂貴，啟動加速度大，消除 振動和定位控制較為復雜。威控采用伺服電機直連擺臂+圓柱凸輪驅(qū)動來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和上下 運動控制，該方案同樣會受到端點振動以及磨損問題的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足而提供一種用于芯片分揀設備的易于裝
配、分揀精度高、工作可靠的移送裝置。 本發(fā)明的目的通過以下技術措施實現(xiàn) 芯片分揀設備的移送裝置，包括機架，以及可升降地樞設于機架的主軸，所述主軸 下端固接有擺臂，所述擺臂前端設置有吸嘴，所述主軸通過一滾珠花鍵副與主軸伺服電機 的輸出軸連接，所述滾珠花鍵副樞接于機架，所述機架設置有平行于所述主軸的直線引動器，所述直線引動器的引動臂樞接于所述主軸外緣。本發(fā)明的進一步技術方案包括 所述滾珠花鍵副的花鍵套與主軸伺服電機的輸出軸通過一同步帶連接。 其中，所述直線引動器包括一導軌，以及滑設于該導軌內(nèi)的滑塊，所述滑塊通過一
滾珠絲杠副與直線引動器伺服電機的輸出軸連接，所述引動臂與所述滑塊固接。 進一步地，所述主軸伺服電機設置有行星減速器。 更進一步地，所述機架對應所述擺臂擺動范圍的位置設置有兩個限位器，兩所述 限位器的夾角不小于90° ，所述限位器設有阻尼減速裝置。 所述機架設置有控制主軸伺服電機轉(zhuǎn)動行程的限位感應器，所述限位感應器包括
一定義主軸伺服電機運轉(zhuǎn)行程起始點的原位感應器。 所述主軸設有反饋主軸旋轉(zhuǎn)誤差數(shù)據(jù)的反饋裝置。 所述主軸內(nèi)部沿主軸長度方向形成有一氣流通路，該氣流通路下端與所述吸嘴連 通，上端連接有氣管。 所述機架設置有罩殼，所述主軸伺服電機，以及所述直線引動器的驅(qū)動裝置均設 置于該罩殼內(nèi)。 所述罩殼沿所述直線引動器的長度方向延設有加強肋板，該加強肋板與所述直線 引動器固接。 本發(fā)明有益效果為該芯片分揀設備的移送裝置包括機架，以及可升降地樞設于 機架的主軸，所述主軸下端固接有擺臂，所述擺臂前端設置有吸嘴，所述主軸通過一滾珠花 鍵副與主軸伺服電機的輸出軸連接，所述滾珠花鍵副樞接于機架，所述機架設置有平行于 所述主軸的直線引動器，所述直線引動器的引動臂樞接于所述主軸外緣；工作時，主軸伺服 電機驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，帶動擺臂攜帶吸嘴移動到待分選芯片上方，與此同時，直線引動器通過 引動臂帶動主軸沿其軸心下降，帶動吸嘴貼近芯片上方表面，吸嘴吸取芯片，然后，直線引 動器帶動主軸、擺臂和吸嘴升起，擺臂攜帶吸嘴和晶粒旋轉(zhuǎn)90° ，直線引動器再次驅(qū)動主軸 下降直至吸嘴處的晶粒貼近并輕壓排列區(qū)膜面，即完成一次移送芯片的動作；主軸旋轉(zhuǎn)及 直線升降由滾珠花鍵副支持，扭矩方向上的滾珠傳遞載荷平穩(wěn)、均勻，可以將旋轉(zhuǎn)方向的間 隙控制在零間隙或過盈，傳動精度高，工作可靠，而驅(qū)動主軸作直線運動的直線引動器傳動 精度高，承載能力高，且耐磨損而易于維護，故而本發(fā)明易于裝配，分揀精度高，工作可靠。



制。
利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發(fā)明的任何限
圖1是本發(fā)明的一種芯片分揀設備的移送裝置的內(nèi)部結構示意圖； 圖2是本發(fā)明的一種芯片分揀設備的移送裝置的俯視圖。 圖l和圖2中包括
2——主軸 3——擺臂
4——滾珠花鍵副 5——直線引動器
52——導軌 53——滑塊
1——機架 31——吸嘴 51——引動臂 54——滾珠絲杠副
55——直線引動器伺服電機
6——一主軸伺服電機61—行星減速器7——一同步帶71——主動同步帶輪72—一從動同步帶輪8——一限位器9——一限位感應器91—一原位感應器10——反饋裝置il-草冗12—一加強肋板13—一軸承ia——氣管
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明，見圖1和圖2所示，這是本發(fā)明的較佳實 施例 芯片分揀設備的移送裝置，包括機架1，以及可升降地樞設于機架1的主軸2，所述 主軸2下端固接有擺臂3，所述擺臂3前端設置行吸嘴31，所述主軸2通過一滾珠花鍵副4 與主軸伺服電機6的輸出軸連接，所述滾珠花鍵副4樞接于機架l，所述機架1設置有平行 于所述主軸2的直線引動器5，所述直線引動器5的引動臂51樞接于所述主軸2外緣。
本發(fā)明安裝于芯片分揀設備上，所述主軸伺服電機6及直線引動器5均與芯片分 揀設備的控制系統(tǒng)連接；工作過程中，主軸伺服電機6在控制系統(tǒng)控制下啟動，主軸2在主 軸伺服電機6驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，帶動擺臂3轉(zhuǎn)動，進而攜帶吸嘴31移動到待分選芯片正上方；與 此同時，在控制系統(tǒng)的控制下，直線引動器5通過引動臂51帶動主軸2沿其軸心下降，帶動 吸嘴31貼近芯片上表面上方，吸嘴31氣路啟動，吸取芯片，使芯片從托盤分離；吸嘴31吸 取芯片后，直線引動器5反向運轉(zhuǎn)，使引動臂51上升，從而帶動主軸2沿主軸2軸心直線上 升；主軸伺服電機6反轉(zhuǎn)，擺臂3擺回至原點位置，即完成一次移送芯片的動作。
主軸2旋轉(zhuǎn)及直線升降由滾珠花鍵副4支持，扭矩方向上的滾珠傳遞載荷平穩(wěn)、均 勻，可以將旋轉(zhuǎn)方向的間隙控制在零間隙或過盈，傳動精度高，工作可靠，而驅(qū)動主軸2作 直線運動的直線引動器5傳動精度高，承載能力高，且耐磨損而易于維護，故而本發(fā)明易于 裝配，分揀精度高，工作可靠。 見圖1所示，所述滾珠花鍵副4的花鍵套與主軸伺服電機6的輸出軸通過一同步 帶7連接。本發(fā)明所述主軸伺服電機6的輸出軸與主軸2平行設置，主軸伺服電機6的輸出 軸固接有一主動同步帶輪71，所述滾珠花鍵副4的花鍵套外表面固定套設有一從動同步帶 輪72，所述同步帶7即繞設于該主動同步帶輪71和從動同步帶輪72周緣。同步帶傳動是 由一根內(nèi)周表面設有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應吻合的輪所組成；它綜合了帶傳動、 鏈傳動和齒輪傳動各自的優(yōu)點。轉(zhuǎn)動時，通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動力；同步帶傳 動具有準確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動比范圍 大，一般可達l : 10。允許線速度可達50M/S，傳遞功率從幾瓦到百千瓦；傳動效率高，一般 可達98 % ，結構緊湊，不需潤滑，無污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場 所下正常工作。由于采用同步帶傳動，傳動準確平穩(wěn)，本發(fā)明可由控制主軸伺服電機6而達 到精密控制主軸2轉(zhuǎn)動角度的目的，這樣控制方便，且裝配難度低。 其中，所述直線引動器5包括一導軌52，以及滑設于該導軌52內(nèi)的滑塊53，所述 滑塊53通過一滾珠絲杠副54與直線引動器伺服電機55的輸出軸連接，所述引動臂51與 所述滑塊53固接。直線引動器伺服電機55在控制系統(tǒng)的控制下運轉(zhuǎn)，帶動滾珠絲杠副54 的絲杠轉(zhuǎn)動，通過與螺接于絲杠的滑塊53，將絲杠的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為滑塊53沿導軌52的直線運動，從而帶動引動臂51引導主軸2作升降運動。 見圖1所示，所述主軸伺服電機6設置有行星減速器61。主軸2轉(zhuǎn)動而帶動擺臂 3擺動，需要定位準確，而且工作過程中擺臂3需作往復擺動而重復實現(xiàn)分揀移動芯片的目 的，若主軸2轉(zhuǎn)速過高，則運轉(zhuǎn)過程中慣性較大，這樣將增大主軸2與同步帶7的磨損，降低 使用壽命，故而在主軸伺服電機6設置行星減速器61，以降低主軸伺服電機6的輸出轉(zhuǎn)速， 使主軸2轉(zhuǎn)動更平穩(wěn)。所述行星減速器61具有體積小、重量輕，承載能力高，使用壽命長、 運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低的特點，是一種廣泛應用于機械傳動系統(tǒng)的減速裝置，這里不贅述其結構 及工作原理。 為了進一步達到減速目的，可使所述主動同步帶輪71直徑小于從動同步帶輪72 直徑，以進一步達到降低主軸2轉(zhuǎn)速的目的。 見圖2所示，所述機架1對應所述擺臂3擺動范圍的位置設置有兩個限位器8，兩 所述限位器8的夾角不小于90。，所述限位器8設有阻尼減速裝置。擺臂3的擺動角度控 制由控制系統(tǒng)控制主軸伺服電機6的轉(zhuǎn)動而完成，然而持續(xù)使用過程中，由于傳動誤差、機 械磨損、同步帶7疲勞等原因，難免出現(xiàn)角度控制誤差，主軸2往往由于自身旋轉(zhuǎn)的慣性而 使轉(zhuǎn)動角度大于90° ;所述限位器8設置于擺臂3往復擺動的停止位置，這樣，即使由于角 度控制誤差的因素而造成擺臂3擺動角度超出90°范圍，擺臂3亦可因所述限位器8的阻 擋約束而止位，起到防止擺臂過載的作用；同時，為了防止因擺臂3與限位器8的碰撞而損 傷各精密部件，所述限位器8設置有阻尼減速裝置，該阻尼減速裝置吸收擺臂3擺動的動 能，起到吸能減振作用，有利于保護本發(fā)明內(nèi)部結構，延長使用壽命。 見圖2所示，所述機架1設置有控制主軸伺服電機6轉(zhuǎn)動行程的限位感應器9，所 述限位感應器9包括一定義主軸2電機運轉(zhuǎn)行程起始點的原位感應器91。該限位感應器9 可設置于所述主動同步帶輪71周緣，工作過程中，限位感應器9采集主動同步帶輪71的轉(zhuǎn) 動行程信息，并將該信息反饋至控制系統(tǒng)，以使控制系統(tǒng)發(fā)出控制主軸伺服電機6啟閉及 正反轉(zhuǎn)的控制信號，從而達到精確控制主軸伺服電機6轉(zhuǎn)動的目的。其中，所述原位感應器 91用于標定主動同步帶輪71轉(zhuǎn)動的初始位置，該原位感應器91采集的主動同步帶輪71位 置信息可以用于每次移送動作的起始及結束位置的修正，以免累積誤差的形成，這進一步 提高了本發(fā)明的工作可靠性。 見圖1所示，所述主軸2設有反饋主軸2旋轉(zhuǎn)誤差數(shù)據(jù)的反饋裝置10。 一般而言， 由于直線引動器5和同步帶7的傳動精密性，以及所述滾珠花鍵副4的零件精密度，本發(fā)明 采用開環(huán)控制即可滿足精度要求，但由于工作過程中，主軸2頻繁的做出旋轉(zhuǎn)及升降的復 合運動，使用過程中難免產(chǎn)生精度誤差，所述反饋裝置10可以實時采集主軸2的旋轉(zhuǎn)角度 位置，并反饋給芯片分揀設備的控制系統(tǒng)，以便于控制系統(tǒng)作出修正誤差或發(fā)出警告信號 的判斷，這提高了本發(fā)明應用于自動化生產(chǎn)的工作可靠性。其中，本發(fā)明所述反饋裝置10 可以采用反饋編碼器。 所述主軸2內(nèi)部沿主軸2長度方向形成有一氣流通路，該氣流通路下端與所述吸 嘴31連通，上端連接有氣管14。亦即是說，所述主軸2中空，這樣，擺臂3擺動，吸嘴31的 氣路隨之同步運動，無需從吸嘴31另外引入氣路，這避免了氣路管路對擺臂3動作的干擾， 既簡化了結構，又提高了擺臂3的定位準確性。 見圖1所示，所述機架1設置有罩殼ll，所述主軸伺服電機6，以及所述直線引動
6器伺服電機55均設置于該罩殼11內(nèi)。這樣有利于保護主軸伺服電機6及直線引動器伺服電機55 ;且該罩殼11可通過螺栓螺接等可拆卸的固定連接方式固定于機架1上，這樣便于開啟罩殼ll，維修更換罩殼11內(nèi)的部件。其中，所述滾珠花鍵副4可樞接于罩殼11殼體，具體地說，可在罩殼11殼體與花鍵套之間設置滾珠軸承13。 其中，所述罩殼11沿所述直線引動器5的長度方向延設有加強肋板12，該加強肋板12與所述直線引動器5固接。所述直線引動器5豎向設置，其下端可固定于機架1，中部亦可固定于罩殼11殼體，然而由于引動臂51升降的需要，其上部只能延伸出罩殼11頂部；如無約束，則動作過程中，直線引動器5上部將產(chǎn)生擾動，這種擾動通過主軸2傳遞至擺臂3后，將影響擺臂3的動作精度，同時，這種擾動亦將造成直線引動器5的結構疲勞，降低直線引動器5的使用壽命。所述加強肋板12固定于直線引動器5上部遠離引動臂51的一側，起到加強直線引動器5連接剛度的目的。 最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的實質(zhì)和范圍。
權利要求
芯片分揀設備的移送裝置，包括機架，以及可升降地樞設于機架的主軸，所述主軸下端固接有擺臂，所述擺臂前端設置有吸嘴，其特征在于所述主軸通過一滾珠花鍵副與主軸伺服電機的輸出軸連接，所述滾珠花鍵副樞接于機架，所述機架設置有平行于所述主軸的直線引動器，所述直線引動器的引動臂樞接于所述主軸外緣。
2. 根據(jù)權利要求1所述的芯片分揀設備的移送裝置，其特征在于所述滾珠花鍵副的 花鍵套與主軸伺服電機的輸出軸通過一同步帶連接。
3. 根據(jù)權利要求2所述的芯片分揀設備的移送裝置，其特征在于所述直線引動器包 括一導軌，以及滑設于該導軌內(nèi)的滑塊，所述滑塊通過一滾珠絲杠副與直線引動器伺服電 機的輸出軸連接，所述引動臂與所述滑塊固接。
4. 根據(jù)權利要求3所述的芯片分揀設備的移送裝置，其特征在于所述主軸伺服電機 設置有行星減速器。
5. 根據(jù)權利要求1 4任意一項所述的芯片分揀設備的移送裝置，其特征在于所述 機架設置有控制主軸伺服電機轉(zhuǎn)動行程的限位感應器，所述限位感應器包括一定義主軸伺 服電機運轉(zhuǎn)行程起始點的原位感應器。
6. 根據(jù)權利要求5所述的芯片分揀設備的移送裝置，其特征在于所述機架對應所述 擺臂擺動范圍的位置設置行兩個限位器，兩個所述限位器的夾角不小于90° ，所述限位器 設有阻尼減速裝置。
7. 根據(jù)權利要求6所述的芯片分揀設備的移送裝置，其特征在于所述主軸設有反饋 主軸旋轉(zhuǎn)誤差數(shù)據(jù)的反饋裝置。
8. 根據(jù)權利要求7所述的芯片分揀設備的移送裝置，其特征在于所述主軸內(nèi)部沿主 軸長度方向形成有一氣流通路，該氣流通路下端與所述吸嘴連通，上端連接有氣管。
9. 根據(jù)權利要求8所述的芯片分揀設備的移送裝置，其特征在于所述機架設置有罩 殼，所述主軸伺服電機，以及所述直線引動器的驅(qū)動裝置均設置于該罩殼內(nèi)。
10. 根據(jù)權利要求9所述的芯片分揀設備的移送裝置，其特征在于所述罩殼沿所述直 線引動器的長度方向延設有加強肋板，該加強肋板與所述直線引動器固接。
全文摘要
芯片分揀設備的移送裝置，包括機架，以及可升降地樞設于機架的主軸，主軸下端固接有擺臂，擺臂前端設置有吸嘴，主軸通過一滾珠花鍵副與主軸伺服電機的輸出軸連接，滾珠花鍵副樞接于機架，機架設置有平行于主軸的直線引動器，直線引動器的引動臂樞接于主軸外緣；由于滾珠花鍵副其扭矩方向上的滾珠傳遞載荷平穩(wěn)、均勻，傳動精度高，工作可靠，而驅(qū)動主軸作直線運動的直線引動器傳動精度高，承載能力高，且耐磨損而易于維護；驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)可采用同步帶，同步帶在高速回轉(zhuǎn)情況下結構緊湊、傳動準確，平穩(wěn)，有較好的減振效果，易于維護和保養(yǎng)，因此，本發(fā)明易于裝配，分揀精度高，工作可靠。
文檔編號H01L21/00GK101740355SQ20091026623
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權日2009年12月23日
發(fā)明者吳濤, 李斌, 李海洲, 譚波, 鄭振華, 黃禹, 龔時華 申請人:東莞華中科技大學制造工程研究院;東莞市華科制造工程研究院有限公司