專利名稱：一種用于揀取、放置轉(zhuǎn)軸組件的整體式氣流控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)組件，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及在揀取、放置設(shè)備的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)組件中所用的一種高速系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明主要涉及但并不僅限于在電子組裝工業(yè)如揀取和放置設(shè)備中所已知的機(jī)械。在揀取和放置設(shè)備中，安裝在轉(zhuǎn)軸組件上的一根轉(zhuǎn)軸與模具或其他電子部件相接觸以揀取模具或部件。然后，將轉(zhuǎn)軸組件移動(dòng)至另一個(gè)位置，并將由轉(zhuǎn)軸揀取的模具或部件放置在適當(dāng)?shù)奈恢靡赃M(jìn)行組裝。
在常用的揀取和放置設(shè)備中，一種類型的轉(zhuǎn)軸組件是利用一種真空轉(zhuǎn)軸。真空轉(zhuǎn)軸包括處于該轉(zhuǎn)軸下端頂部的一個(gè)噴嘴。在轉(zhuǎn)軸的頂部向噴嘴施加真空以使轉(zhuǎn)軸揀取模具或部件。然后將轉(zhuǎn)軸移動(dòng)至適當(dāng)?shù)奈恢脕?lái)放置所述模具或部件。為將模具或部件從轉(zhuǎn)軸卸下，將一個(gè)氣動(dòng)脈沖有時(shí)稱作氣接觸施加到噴嘴上以將模具或部件從轉(zhuǎn)軸的頂端吹下。
在常用的揀取和放置設(shè)備中，所述真空是通過(guò)將加壓空氣施加到文氏管上，之后再產(chǎn)生真空。然后將真空引導(dǎo)至轉(zhuǎn)軸以揀取部件。此外，為釋放模具或部件還將加壓空氣直接施加到噴嘴的頂端。
常用的揀取和放置設(shè)備可具有一個(gè)揀取和放置端頭，該端頭包括多個(gè)轉(zhuǎn)軸組件以使組裝時(shí)間最大化。但是與相應(yīng)的轉(zhuǎn)軸組件接合使用的常用閥組件較大。因此，為了在揀取和放置端頭的有關(guān)部分中盡可能安裝多個(gè)轉(zhuǎn)軸組件，該閥組件應(yīng)遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸組件定位。將閥組件遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸組件定位的一個(gè)缺點(diǎn)在于在文氏管處施加的真空到達(dá)噴嘴頂端所需的時(shí)間增長(zhǎng)了揀取和放置設(shè)備的處理時(shí)間。
在揀取和放置端頭中所用的一些常用閥組件的致動(dòng)時(shí)間約為4.5毫秒。因此，在常用的揀取和放置設(shè)備中，綜合致動(dòng)時(shí)間與閥組件相對(duì)于轉(zhuǎn)軸組件的定位距離的因素，所述真空達(dá)到所需水平即通常約為20英寸水銀汞柱需要的時(shí)間約為40毫秒。
在其他常用組件中，閥件安裝在轉(zhuǎn)軸端頭支架上，但與帶有管件的轉(zhuǎn)軸相連。這種布置難于組裝。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是為揀取、放置設(shè)備提供一種揀取和放置端頭，其中，該端頭可減少致動(dòng)時(shí)間。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是為揀取、放置設(shè)備提供一種轉(zhuǎn)軸組件，其中的閥組件足夠小，這樣就可將閥組件與轉(zhuǎn)軸相鄰布置，以使將空氣壓力施加到噴嘴頂端而形成真空所需的時(shí)間最短。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是為揀取、放置設(shè)備提供一種閥組件，其中閥的致動(dòng)時(shí)間可被縮短以使處理時(shí)間最短。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，揀取、放置設(shè)備所用的轉(zhuǎn)軸組件包括一個(gè)殼體，該殼體中容納有沿轉(zhuǎn)軸的縱軸線運(yùn)動(dòng)的一根轉(zhuǎn)軸；該殼體中布置有一個(gè)閥以控制空氣向轉(zhuǎn)軸內(nèi)孔的流動(dòng)；轉(zhuǎn)軸內(nèi)孔的一端具有一個(gè)開(kāi)口與氣流相連通，以揀取和放置部件；空氣從閥至轉(zhuǎn)軸內(nèi)孔的流動(dòng)經(jīng)由通道進(jìn)入殼體的內(nèi)部。


圖1所示為沿圖2中的I-I線而對(duì)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的轉(zhuǎn)軸組件所作的剖視圖；圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的轉(zhuǎn)軸組件的側(cè)面立視圖；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的轉(zhuǎn)軸組件的示意圖；圖4所示為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，圖中示出了氣流通道。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為根據(jù)本發(fā)明而用于揀取、放置設(shè)備的轉(zhuǎn)軸組件10的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的剖視圖。該剖視圖是沿著圖2中的I-I線作出的。在一個(gè)組裝操作過(guò)程中，揀取和放置端頭中所用的轉(zhuǎn)軸組件10是用于揀取電子部件且將它們放置到所需的位置處。
現(xiàn)在參看圖1，轉(zhuǎn)軸組件10包括一個(gè)支架或稱為殼體16，該支架16具有一個(gè)垂直的空腔，轉(zhuǎn)軸12即支撐于該空腔中。在轉(zhuǎn)軸12的下端布置有一個(gè)噴嘴14。噴嘴14是轉(zhuǎn)軸12的一部分，該部分與由轉(zhuǎn)軸12所揀取的模具和部件相接觸。
就如在圖1所看到的那樣，轉(zhuǎn)軸12的至少一部分是中空的，以產(chǎn)生一個(gè)可由真空或氣壓流經(jīng)的通道15。噴嘴14的最下端開(kāi)口以施加真空或氣壓，從而由噴嘴14揀取模具或部件并將它們釋放。
就如至少在圖1、3和圖4中所看到的那樣，在轉(zhuǎn)軸組件支架16上安裝有兩個(gè)閥18、20。閥18、20中的每一個(gè)均通過(guò)通道22與一個(gè)加壓空氣源相連。在每個(gè)閥的一端布置有電接頭24，這樣就可施加電流以致動(dòng)閥。在每個(gè)閥體的一側(cè)布置有一個(gè)排氣孔50以使加壓空氣流經(jīng)所述閥。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，可通過(guò)短時(shí)間施加電流來(lái)致動(dòng)所述閥。特別地，將約為2.5-10安培的電流施加約0.5-1毫秒足可致動(dòng)所述閥以將其打開(kāi)。在所述閥被致動(dòng)的情況下，空氣就可從入口56進(jìn)入閥體且經(jīng)空氣出口50流出。
為將所述閥關(guān)閉，將一個(gè)釋放電流以與初始致動(dòng)電流相反的極性施加到所述閥上。該釋放電流小于所述致動(dòng)電流。將約為0.3安培的釋放電流施加約0.1-0.5毫秒，優(yōu)選0.12毫秒。另一種情況為釋放電流為一系列的交流消磁電流。所述閥優(yōu)選的電壓為12伏特。但是，本發(fā)明并不僅限于上面設(shè)定的電壓、電流強(qiáng)度和時(shí)間值。
本發(fā)明并不僅限于一種閥的特定具體形式。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到根據(jù)本發(fā)明，而可利用其他類型的閥。但是，所應(yīng)用的閥優(yōu)選具有較小的尺寸及較高的速度。
現(xiàn)在參考圖3和圖4，圖中顯示了本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)氣流通路。圖中示意性地但非按比例顯示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的不同部件?？諝馊肟?2與一個(gè)加壓空氣源相連且被用于將加壓空氣輸送至兩個(gè)閥18、20。
在轉(zhuǎn)軸組件10的支架16中還安裝有一個(gè)文氏管36。一個(gè)空氣通道28將閥20的出口與文氏管36的第一端相連。文氏管36這樣構(gòu)造，則在將空氣壓力施加到其第一端上時(shí)，在文氏管36的出口39處產(chǎn)生真空。另一個(gè)空氣通道38將文氏管36的出口39與轉(zhuǎn)軸12相連。因此，在致動(dòng)閥20開(kāi)啟所述閥時(shí)，來(lái)自氣源22的加壓空氣流經(jīng)空氣通道26而進(jìn)入閥20中，并經(jīng)由空氣通道28進(jìn)入文氏管36中。然后，由文氏管36產(chǎn)生的真空通過(guò)空氣通道38施加到轉(zhuǎn)軸12上。
一個(gè)排氣通道34從文氏管36的第二端延伸出來(lái)，并經(jīng)過(guò)擴(kuò)展腔32到達(dá)空氣系統(tǒng)，該空氣系統(tǒng)用于冷卻驅(qū)動(dòng)揀取、放置端頭所用的馬達(dá)。但是，不是必需利用來(lái)自排氣通道34的空氣來(lái)冷卻所述馬達(dá)。
以最簡(jiǎn)單的形式顯示出來(lái)的擴(kuò)展腔32可使氣動(dòng)脈沖的擴(kuò)張部分從閥18移動(dòng)至轉(zhuǎn)軸12以調(diào)節(jié)其中的壓力。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，擴(kuò)展腔32包括一個(gè)封閉的空間，該空間圍繞文氏管36的第二端固定。在該優(yōu)選實(shí)施例中，擴(kuò)展腔包括處于其側(cè)面的一個(gè)開(kāi)口25，空氣可通過(guò)該開(kāi)口25溢出。如圖3所示，通道34延伸過(guò)該開(kāi)口。另一個(gè)通道30將閥18的出口與擴(kuò)展腔32相連。這樣構(gòu)造的通道30在與文氏管36的第二端相距較短的距離處結(jié)束。該較短的距離對(duì)從通道30流至文氏管36的氣動(dòng)脈沖的調(diào)節(jié)有輔助作用。但是，應(yīng)認(rèn)識(shí)到可利用其他的結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)空氣壓力。
在致動(dòng)所述閥18以開(kāi)啟所述閥時(shí)，來(lái)自氣源22的加壓空氣流經(jīng)閥18且經(jīng)由空氣通道30而進(jìn)入擴(kuò)展腔32中。由于文氏管36的第二端與空氣通道30相間隔，這樣，在來(lái)自閥18和空氣通道30的加壓空氣進(jìn)入擴(kuò)展腔32時(shí)，在加壓空氣進(jìn)入文氏管36之前對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，一個(gè)較小的氣動(dòng)脈沖通過(guò)文氏管36進(jìn)入空氣通道38并進(jìn)入轉(zhuǎn)軸12。因此，可通過(guò)致動(dòng)所述閥18而將一個(gè)氣動(dòng)脈沖輸送至轉(zhuǎn)軸12。氣動(dòng)脈沖經(jīng)過(guò)閥18、空氣通道30、擴(kuò)展腔32、文氏管36和空氣通道38而到達(dá)轉(zhuǎn)軸12。擴(kuò)展腔32的這種布置，包括其體積、位置、距離和排氣開(kāi)口的設(shè)置，都可以通過(guò)這種方式進(jìn)行選擇，從而對(duì)從閥18發(fā)出的氣動(dòng)脈沖進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，擴(kuò)展腔32調(diào)整氣動(dòng)脈沖且阻止非必需的階躍脈沖施加到轉(zhuǎn)軸12上。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，擴(kuò)展腔32具有約為450立方毫米的內(nèi)部容積。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，文氏管36的第二端直接與通道34相連而繞過(guò)擴(kuò)展腔32。在該實(shí)施例中，自擴(kuò)展腔32開(kāi)始的空氣通道將直接與轉(zhuǎn)軸12相連。因此，氣動(dòng)脈沖可通過(guò)擴(kuò)展腔32傳輸且被直接引導(dǎo)至轉(zhuǎn)軸12，而不必經(jīng)過(guò)文氏管36。
由于閥18、20的尺寸較小且輕便，因此這些閥可在約0.5-0.8毫秒的時(shí)間范圍內(nèi)被致動(dòng)。但是在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述閥可在1-2毫秒或其他適當(dāng)?shù)臅r(shí)間范圍內(nèi)被致動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)閥約重4克，其長(zhǎng)度約為10毫米，且其直徑約為9毫米。但是，本發(fā)明并不僅限于所述的這種閥，根據(jù)本發(fā)明而可利用其他尺寸和重量的閥。優(yōu)選實(shí)施例中的閥是由科羅拉多州的Woodland Park的Sturmar工業(yè)公司制造的。
由于所述閥的尺寸較小，所述閥可布置在轉(zhuǎn)軸組件10的支架16中，這樣就可將閥布置得非?？拷D(zhuǎn)軸12。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述閥距轉(zhuǎn)軸12約2英寸。但是，在其他實(shí)施例中，所述閥可與轉(zhuǎn)軸12相距5英寸、4英寸或3英寸或更少。由于所述閥和轉(zhuǎn)軸之間的距離很小，這樣在每次致動(dòng)過(guò)程中需要排出的連接通道內(nèi)的空氣體積就較小。在一個(gè)實(shí)施例中，在通道中需被排出的空氣的總體積約為500立方毫米。因此，通過(guò)將閥靠近轉(zhuǎn)軸布置而增大了致動(dòng)時(shí)間范圍。閥的較小尺寸、較短的更換時(shí)間、閥靠近轉(zhuǎn)軸12布置這些因素均增大了裝置的回轉(zhuǎn)速度。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，如圖4所示的優(yōu)選實(shí)施例所顯示的那樣，所述通道可在支架或殼體16中直接形成。特別地，取代布置空氣流過(guò)所述系統(tǒng)所用的管道或通道，該優(yōu)選實(shí)施例包括通過(guò)鉆孔、打孔、模制或其他方式而在殼體本身中形成的通道以將空氣引導(dǎo)通過(guò)所述系統(tǒng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，殼體16是由多聚醚(polyetherimide)模制成的。例如，可利用由GE塑料公司銷售的商標(biāo)為ULTEMTM的塑料。在該實(shí)施例中，一些通道或所有通道，例如通道26、28、30、34、38直接模制在殼體16中或在殼體模制成之后直接在其中鉆出。優(yōu)選的情況為一些通道直接在殼體16中模制出來(lái)，而將其他通道在殼體中鉆出。
另一種情況為，可利用一個(gè)塑料塊加工殼體16，或者在利用模制工藝模制出殼體16之后再加工出殼體的細(xì)節(jié)部分。
在所披露的優(yōu)選實(shí)施例中利用了兩個(gè)閥。但是在一個(gè)實(shí)施例中可只利用一個(gè)閥或利用兩個(gè)以上的閥。一個(gè)閥只能控制施加到轉(zhuǎn)軸上的真空壓力。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，在放置過(guò)程中不利用氣動(dòng)脈沖將部件從轉(zhuǎn)軸頂端卸下。這種實(shí)施例對(duì)于移動(dòng)較大部件的裝置來(lái)說(shuō)更為有用，即只通過(guò)重力作用則可容易地將部件容易地從轉(zhuǎn)軸上卸下來(lái)。
本申請(qǐng)中雖然只對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了特別的顯示和描述，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，參考上述主旨且在附加的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可對(duì)本發(fā)明作出多種變更和變化。
權(quán)利要求
1.用于部件揀取和放置設(shè)備的一種轉(zhuǎn)軸組件，該組件包括一個(gè)殼體，該殼體中容納有沿轉(zhuǎn)軸的縱軸線運(yùn)動(dòng)的一根轉(zhuǎn)軸；該殼體中布置有一個(gè)閥，以控制空氣向轉(zhuǎn)軸內(nèi)孔的流動(dòng)；轉(zhuǎn)軸內(nèi)孔的一端具有一個(gè)開(kāi)口與氣流相連通，以揀取和放置部件；空氣從閥至轉(zhuǎn)軸內(nèi)孔的流動(dòng)經(jīng)由通道進(jìn)入殼體的內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸組件，其中所述通道整體形成于殼體的內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸組件，其中所述閥與轉(zhuǎn)軸的距離為3英寸或更少。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸組件，其中所述閥在小于2毫秒的時(shí)間范圍內(nèi)從一個(gè)完全開(kāi)啟位置切換至完全閉合位置，反之亦然。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸組件還包括在空氣流通通道中的一個(gè)文氏管，該文氏管用于在轉(zhuǎn)軸處產(chǎn)生真空壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)軸組件，其中在轉(zhuǎn)軸頂端處的氣流形成保持部件所用的真空壓力或形成卸下部件所用的空氣壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸組件，其中所述閥在0.8毫秒或更短的時(shí)間范圍內(nèi)從一個(gè)完全開(kāi)啟位置切換至完全閉合位置，反之亦然。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸組件，該組件包括一個(gè)第二閥、一個(gè)文氏管和一個(gè)擴(kuò)展腔；所述通道包括將兩個(gè)閥中的第一個(gè)閥與文氏管的第一端相連的一個(gè)第一分支通道，這樣，施加到文氏管第一端上的空氣就產(chǎn)生施加到轉(zhuǎn)軸上的真空；將兩個(gè)閥中的第二個(gè)閥與文氏管的第二端相連的一個(gè)第二分支通道，這樣，施加到文氏管第二端上的空氣就在轉(zhuǎn)軸處產(chǎn)生一個(gè)氣動(dòng)脈沖；將文氏管與轉(zhuǎn)軸相連的一個(gè)第三分支通道；所述擴(kuò)展腔布置在第二閥將轉(zhuǎn)軸之間以對(duì)施加到轉(zhuǎn)軸上的氣壓變化進(jìn)行調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)軸組件，其中每個(gè)閥用于在小于2毫秒的時(shí)間范圍內(nèi)從完全開(kāi)啟位置切換至完全閉合位置，反之亦然。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸組件，其中所述閥容納在殼體內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸組件，其中至少一些通道是在殼體中鉆出的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)軸組件，其中至少一些通道模制在殼體中。
全文摘要
一種用于部件揀取和放置設(shè)備的轉(zhuǎn)軸組件，該組件包括一個(gè)殼體，該殼體中容納有沿轉(zhuǎn)軸的縱軸線運(yùn)動(dòng)的一根轉(zhuǎn)軸；該殼體中布置有一個(gè)閥，以控制空氣向轉(zhuǎn)軸內(nèi)孔的流動(dòng)；轉(zhuǎn)軸內(nèi)孔的一端具有一個(gè)開(kāi)口與氣流相連通，以揀取和放置部件；空氣從閥至轉(zhuǎn)軸內(nèi)孔的流動(dòng)經(jīng)由通道進(jìn)入殼體的內(nèi)部。
文檔編號(hào)B23P19/00GK1507317SQ200310119618
公開(kāi)日2004年6月23日 申請(qǐng)日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月17日
發(fā)明者K·A·吉斯克斯, K A 吉斯克斯, M·D·斯奈德, 斯奈德, J·E·達(dá)內(nèi)克, 達(dá)內(nèi)克 申請(qǐng)人:特拉華資本構(gòu)造公司