插针机及其插针机构

技术领域

本发明涉及电路板加工设备领域，具体涉及插针机及其插针机构。

背景技术

插针机是一种广泛应用于电子元器件制造、电路板制造、电动工具制造、汽车制造等行业上进行自动化插针的设备，如电路板上连接端子的制作，通过插针机将PIN针压入至电路板上，形成电性连接端口。

插针机包括针带传送机构、电路板传送机构以及插针机构，通过针带传送机构将针带传送至插针机构上，电路板传送机构将电路板传送至插针机构下方，插针机构将针带上的PIN针分切成单根后，在下压至电路板上，如图1所示，料带为一根根PIN针1排列连接成长带，通常绕卷呈盘状安装在放卷盘上，在加工时，通过放卷盘旋转放带，料带上的PIN针1依次进入插针机构，通过插针机构将与带头PIN针1相接的废料(即两个PIN针1之间的连接料)切除，并夹持获得的单根PIN针，然后再压入电路板上对应的插接孔2内，如此，完成在电路板上需要的插接孔插针后，再通过电路板传送机构将电路板输出。

现有插针机上采用插针机构，如CN202010684918.8公开的一种插针机构，实现裁切、夹持、插针这三动作一工位的循环过程，对裁切后的PIN针直接进行夹持定位后将PIN针下压至电路板上，由于三个动作均在同一位置进行，料带的送料时需要等待上一加工周期完成后才可接着送入该工位，有一定的等待时间，存在输送的动作断层，其生产效率存在一定的提升空间。

发明内容

为了克服现有技术不足，本发明提供一种不同于现有插针机构的结构、生产效率高的插针机构。

本发明通过如下技术方案实现：

一种插针机构，包括固定架、压移机构以及切带机构，固定架固定地立设在插针机的机台上，以供安装压移机构，压移机构用于抓取料带上的PIN针，并输送至对应的位置，再将PIN针插入电路板后回复至原位，切带机构用于将抓取的PIN针与料带分离；

所述压移机构包括主轴、辊轮、两个导轮、第一连接板、安装座、第二连接板、滚轮以及插针杆；主轴可转动地安装在固定架上，辊轮固定地套设在主轴上，辊轮外周面开设有轨迹相配合的上、下两条闭环槽，每一条闭环槽在辊轮外周面升降或横延，两条闭环槽之间的间距在部分路径段维持不变，在部分路径段发生渐变，每一条闭环槽内设置有一所述导轮，安装座包括座体板及安装在座体板上可横向移动的横移板，横移板上设置有凸轮槽，第一连接板上端连接上闭环槽内的导轮，下端连接座体板，第二连接板的下端通过销轴安装有所述滚轮，第二连接板上端连接下闭环槽内的导轮，下端的滚轮配合在所述凸轮槽内，通过主轴旋转，上闭环槽内的导轮沿对应的上闭环槽轨迹移动，带动安装座升降，下闭环槽内的导轮沿对应的下闭环槽轨迹移动，并且在两条闭环槽之间的间距变化时，第二连接板下端的滚轮与凸轮槽的配合使得安装座上的横移板产生横移，插针杆安装在安装座的横移板上且向下延伸；

实现插针时，通过主轴旋转带动两个导轮沿对应的闭环槽轨迹移动，以及滚轮与横移板上的凸轮槽的配合，带动插针杆实现下降、停止下降、向前横移并下降、上升并向后横移、再上升回复至初始位置的过程。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：本插针机构通过在辊轮上设置两个闭环槽，两个闭环槽设置相互配合的轨迹，两个闭环槽内分别安装内导轮，两个导轮分别连接对应的连接板，上闭环槽内的导轮连接第一连接板，下闭环槽内的导轮连接第二连接板，安装座包括座体板及安装在座体板上且可横向滑动的横移板，第一连接板的下端连接至座体板上，带动安装座升降；横移板上设置有凸轮槽，并且第二连接板的下端通过销轴安装有滚轮，滚轮安装在凸轮槽内，用以在两个导轮运动时的间距发生变化时，则滚轮会迫使横移板横移；插针杆安装在横移板上，通过上述结构设计，通过主轴旋转，可实现插针杆下降、停止下降、前移并下降、上升并后移、上升回复至初始位置的循环过程，在下降时插针杆抓取PIN针，插针杆停止下降时，随着主轴的旋转，带动切带机构动作将抓取的PIN针与料带分离，插针杆前移并下降时，实现对抓取的PIN针运送到插针位置并进行下压将PIN针插置到电路板上，然后随着主轴的旋转，插针杆上升并后移回位，PIN针插置后，插针杆上升时与PIN针脱离，随着主轴旋转，插针杆上升回复至原来的高度位置，如此，实现一个插针周期。

上述插针过程自动化程度高，将插针过程分为了取针、切带、移位、插针、脱针、复位的过程，在移位后则料带可执行后一PIN针的送料动作，本插针机构将动作分解为多个执行步骤，提高了动作之间的连贯性，有利于缩短单个插针过程的执行周期，也大大提高了整台插针机的插针效率。

附图说明

图1为用于插针机的料带与电路板的示意图；

图2为本发明一种防止送料卡带的插针机的第一视角立体图；

图3为图1所示的插针机第二视角立体图；

图4为图3上插针机的A处放大图；

图5为本发明插针机的针带送料机构与插针机构配合的第一视角立体图；

图6为本发明插针机的针带送料机构与插针机构配合的第二视角立体图；

图7为图6所示的插针机构在A-A方向的截面图；

图8为本发明插针机构的辊轮的第一侧面正视图；

图9为本发明插针机构的辊轮的前表面正视图；

图10为本发明插针机构的辊轮的第二侧面正视图；

图11为本发明插针机构的辊轮的运动曲线示意图；

图12为本发明插针机构的压移机构的立体图；

图13为本发明插针机构省去插针轴旋转调节机构的局部结构图；

图14为本发明插针机构的第二连接板与横移板连接结构的立体图；

图15为本发明插针机构的第二连接板与横移板相连的结构图；

图16为图6所示的C-C方向截面后的俯视图；

图17为图6所示的B-B方向截面后的俯视图；

图18为本发明插针机构的插针杆的剖面图；

图19为本发明插针机构的插针杆的立体图。

附图标记说明如下：

PIN针-1；插接孔-2；机台-101；电路板送料机构-102；针带送料机构-103；插针机构-104；电路板出料机构-105；料带-106；放卷盘-1031；导料机构-1032；固定架-10；立板-1011；顶板-1012；主轴-11；辊轮-12；导轮-13；第一连接板-14；安装座-15；第二连接板-16；滚轮-17；插针杆-18；主轴连接件-111；闭环槽-121；座体板-151；横移板-152；凸轮槽-1521；连轴孔-1522；升降导轨-19；插针轴旋转调节机构-20；固定座-21；调节轴-22；万向联轴器-23；旋转驱动电机-24；第一齿轮-25；第二齿轮-26；齿轮皮带-27；主轴定位气缸-28；伸缩轴-281；导带板-31；切带凸轮-32；滑动组件-33；复位弹簧-34；切刀-35；滑动主体-331；固定框-332；导滑杆-333；弧形凸起-3311；配合块-36；吸废组件-37；吸废管-371；摆动块-181；针杆本体-182；连接轴-183；螺旋弹簧-184；下摆段-1811；上摆段-1812；摆块主体-1813；夹持壁面-1821；抵持壁面-1822；连接孔-1823。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2、图3所示，本发明较佳实施例提供一种插针机，包括机台101、设置在机台101上的电路板送料机构102、针带送料机构103、插针机构104以及电路板出料机构105，通过电路板送料机构102逐张地送入电路板(图未示)至插针机构104下方，针带送料机构103送入针带至插针机构104，插针机构104将针带上的PIN针分切并压接至电路板上对应的插针孔内，实现对电路板的插针，电路板上插针完成后，再通过电路板出料机构105将电路板输出。

电路板送料机构102包括进板架结构，进板架结构设置在机台101上表面的一端，电路板出料机构105包括出板架结构，出板架结构设置在机台101上表面相对进板架结构的一端，以供电路板沿纵向从进板架结构进入，加工后沿纵向从出板架结构流出，针带送料机构103、插针机构104设置在机台101上表面的一侧，电路板送料机构102进一步包括移动平台1021，移动平台1021可移动地设置在进板架结构与出板架结构之间，并且可相对进板架结构、出板架结构之间横向移动，传送电路板时，通过移动平台1021承接进板架结构的电路板，移动平台1021横移带动电路板至插针机构104下方，插针完成后，移动平台1021横移回位，再将电路板移送至出板架结构上输出。

本申请实施例中，对电路板送料机构102、针带送料机构103以及电路板出料机构105具体结构不作详述，可采用业界已有的对应的结构，本发明具体阐述插针机构104。结合参阅图4，针带送料机构103包括放卷盘1031与导料机构1032，通过放卷盘1031放卷，往导料机构1032送入料带106，导料机构1032将料带106传送至插针机构104中。本实施例中，图示插针机上放卷盘1031设置为四个，对应地设置有四个导料机构1032与四个插针机构104。

请参阅图5-图7，插针机构104包括固定架10、压移机构(图未标)以及切带机构(图未标)，固定架10固定地立设在插针机的机台101上，以供安装压移机构，压移机构用于抓取料带106上的PIN针，并输送至对应的位置，再将PIN针插入电路板后回复至原位，切带机构用于将抓取的PIN针与料带106分离。固定架10包括设置在机台101上的两立板1011以及连接在两立板1011顶部的顶板1012。所述压移机构包括主轴11、辊轮12、两个导轮13、第一连接板14、安装座15、第二连接板16、滚轮17以及插针杆18。主轴11设置在两立板1011之间且沿竖直方向延伸，进一步地，压移机构包括主轴连接件111与主轴电机(图未示)，主轴连接件111安装在顶板1012上，主轴11穿出顶板1012与主轴连接件111连接，主轴电机连接主轴连接件111，通过主轴电机驱动主轴11绕其轴心线转动。

辊轮12固定地套设在主轴11上，辊轮12外周面开设有轨迹相配合的上、下两条闭环槽121，每一条闭环槽121在辊轮12外周面斜升、斜降或横延，两条闭环槽121之间的间距在部分路径段维持不变，在部分路径段发生渐变，每一条闭环槽121内设置有一所述导轮13。

上、下两条闭环槽121的曲线轨迹具体请参阅图8-图11，图8中，所示的辊轮12的表面上，上、下闭环槽121之间等间距地斜下移后，进入到横延槽段，然后上闭环槽121继续横延，而下闭环槽121向斜下移，如此上、下闭环槽121之间的间距拉大；图9中，上、下闭环槽121均走V形轨迹，且路径上的间距在下降段从小变大，上升段的间距从大变小，图10中，上、下闭环槽121之间等间距地斜上移后，进入到横延槽段，再等间距地进入到斜下移；图8至图10的轨迹在平面上展开后如图11所示，可按上、下闭环槽121轨迹分成若干轨迹区，通过两个闭环槽121对对应的导轮13的引导，引导执行插针杆18移动，而执行相应的动作。具体地，上闭环槽121内的导轮13引导插针杆18升降，下闭环槽121内的导轮13连同上闭环槽121内的导轮13同步运动，在二者的间距发生变化时，下闭环槽121内的导轮13将引导插针杆18横移(具体横移原理参后述记载)。

导轮13可采用滚珠轴承，中心具有轴承孔。

请参阅图12、图13，第一连接板14平行于主轴11立设，位于在两立板1011之间，第一连接板14用于连接上闭环槽121内的导轮13与安装座15，第一连接板14的上端通过销轴连接至导轮13的轴承孔内，第一连接板14的下端固接在安装座15上，如此，通过辊轮12转动，使得上闭环槽121内的导轮13升降，从而带动第一连接板14升降，对应地带动安装座15升降。

安装座15包括座体板151及可横向滑动地安装在座体板151上的横移板152，座体板151与所述第一连接板14的下端固接，横移板152可相对座体板151左右横移滑动，请参阅图14、图15，横移板152侧面设有凸轮槽1521，顶面设有连轴孔1522。

第二连接板16平行于第一连接板14设立在两立板1011之间，第二连接板16上端连接下闭环槽121内的导轮13，其下端通过销轴安装有所述滚轮17，滚轮17配合所述凸轮槽1521，通过主轴11旋转，上、下闭环槽121内的导轮13沿对应的闭环槽轨迹移动，两条闭环槽121之间的间距未变化时，第一连接板14与第二连接板16同升降(即无相对运动)，并通过第一连接板15带动安装座15升降，在两条闭环槽121之间的间距变化时，第二连接板16下端的滚轮17将相对横移板152上的凸轮槽1521升降移动，对凸轮槽1521产生作用力，会使得安装座15上的横移板152产生横移，即横移板152会相对座体板151横移。

插针杆18安装在安装座15的横移板152上且向下延伸，插针杆18连同横移板152的运动而运动，插针杆18的底端具有抓针结构，用于抓取料带上的PIN针。

所述压移机构还包括升降导轨19，升降导轨19为两条，分别固定地安装在两立板1011上，且位于第一连接板14、第二连接板16的两侧，用于引导第一连接板14、第二连接板16升降移动，即确保第一连接板14、第二连接板16仅能进行升降运动。

如此，通过对两个闭环槽121轨迹的配合设计，两个导轮13沿对应的闭环槽121轨迹移动，以及滚轮17与凸轮槽1521的配合，带动插针杆18实现下降、停止、前移并下降、上升并后移、上升回复至初始位置的循环过程，下降时插针杆18将料带上的PIN针抓取，停止时，通过切带机构将PIN针切离料带，前移时将切离的PIN针移动至预设的插针位置，同时下降将PIN针压入至对应的电路板上，然后插针杆18上升与PIN针脱离，再后移回复至原来的位置。

具体运动过程可再次参阅图11,两个导轮13在上下闭环槽121的运行轨迹可分成若干轨迹区，A区、B区、C区、D区、E区、F区。A区，两个导轮13在对应的闭环槽121内等间距地下降，带动第一连接板14、第二连接板16一同下降，插针杆18下降，其抓针结构抓取料带上前端对应的PIN针；B区，两个导轮13沿对应的闭环槽121横移(即分别在同一高度上移动)，第一连接板14、第二连接板16停止下降，处在同一高度，此时间段中，切带机构动作将抓取的PIN针与料带106切断分离；C区，两个导轮13在对应的闭环槽121内下降，且两个导轮13之间的间距变化，第二连接板16下端的滚轮17将相对横移板152上的凸轮槽1521升降移动，对凸轮槽1521产生作用力，会使得安装座15上的横移板152产生横移，从而插针杆18在下降时同时前移，即插针杆18将抓取的PIN针前移至对应的插针位置并下压插针；D区，两个导轮13在对应的闭环槽121内上升，且两个导轮13之间的间距变化，第二连接板16下端的滚轮17将相对横移板152上的凸轮槽1521升降移动，对凸轮槽1521产生作用力，会使得安装座15上的横移板152产生横移，从而插针杆18后移并上升，即插针杆18上升脱离PIN针并后移至原来的横移位置；E区，两个导轮13在对应的闭环槽121内上升，且两个导轮13之间的间距未变化，第一连接板14、第二连接板16继续上升回复到原来的高度位置，对应地，插针杆18上升至原来的高度位置。

请参阅图6、图7以及图12，插针机构包括插针轴旋转调节机构20，用于对插针杆18绕轴心线的旋转角度进行调节，以适应更换不同料带时，对PIN针的夹持角度。插针轴旋转调节机构20包括固定座21、调节轴22、万向联轴器23以及调节驱动组件，固定座21固定地安装在固定架10上，调节轴22可升降地穿过固定座21，调节轴22的顶端通过一轴承座201连接在第一连接板14上，通过第一连接板14的升降带动调节轴22一同升降，调节轴22的下端连接至安装座15上。

万向联轴器23用于将调节轴22与安装座15连接，具体地，万向联轴器23安装在调节轴22的底端，与横移板152上的插针杆18连接，万向联轴器23可安装在所述连轴孔1522内，通过调节轴22转动带动插针杆18转动，万向联轴器23可采用十字轴式万向联轴器，通过采用万向联轴器23连接，可避免横移板152横移时，调节轴22若直接连接插针杆18会对横移板152形成横移干涉。

请参阅图16，调节驱动组件包括旋转驱动电机24、第一齿轮25、第二齿轮26以及齿轮皮带27，旋转驱动电机24安装在固定座21上，第一齿轮25安装在旋转驱动电机24的转轴上、第二齿轮26可脱离地(如通过花键轴连接)安装在调节轴22上，即齿轮26可以带动调节轴26旋转，不会连同调节轴26升降，齿轮皮带27连接第一齿轮25与第二齿轮26，通过旋转驱动电机24的转轴转动，带动调节轴22转动。具体地，在需要转动插针杆18时，第二齿轮26带动调节轴22转动，在无需转动插针杆18，插针杆18仅升降时，第二齿轮26未连同调节轴22升降。

请再次参阅图6、图7，压移机构包括主轴定位机构，用于对主轴11的初始位置进行定位，主轴定位机构包括主轴定位气缸28，主轴11上开设有定位孔，主轴定位气缸28具有伸缩轴281，通过伸缩轴281伸入至主轴11上的定位孔后实现对主轴11的初始位置定位，在需要主轴11旋转时，退出伸缩轴281即可。

请参阅图17，切带机构包括导带板31、切带凸轮32、滑动组件33、复位弹簧34以及切刀35，导带板31固定地设置工作台上，位于固定架10底端的一侧，切带凸轮32固定地套设在主轴11上，滑动组件33包括滑动主体331，滑动主体331可滑动地设置在导带板31的一侧，复位弹簧34连接在滑动主体331与导带板31之间，切刀35安装在滑动主体331上，通过主轴11转动带动切带凸轮32转动实现对滑动主体331抵推，使得滑动主体331向导带板31靠近移动，从而一体地带动切刀35移动，实现切刀35将料带上的PIN针切断与料带脱离，并在切断后通过复位弹簧34带动滑动主体331复位而回复到原位。

具体地，滑动组件33进一步包括固定框332与导滑杆333，固定框332固定地安装在机台上且位于主轴11外周，导滑杆333固定地安装在固定框332内位于主轴11的相对两侧，滑动主体331的两端套设在导滑杆333上，可沿导滑杆333滑动；滑动主体331相对导带板31的一侧为弧形面，该弧形面上设置有弧形凸起3311，以供在主轴11转动时，带动切带凸轮32压抵至弧形凸起3311时，将会推动滑动主体331向导带板31滑动，并压缩所述复位弹簧34。切刀35安装在滑动主体331上，连同滑动主体331一起移动。较佳地，切刀35的一端勾持在滑动主体331上，以便于切刀35更换。较佳地，导带板31上开设有导槽配合所述切刀35，引导切刀35滑动。

进一步地，切带机构包括配合块36，配合块36固定地设置在导带板31的相对滑动主体331的一侧，料带安装在导带板31与配合块36之间，沿导带板31与配合块36之间的间隙移动，配合块36上开设有切槽，以供配合所述切刀35将料带切断。

进一步地，切带机构包括吸废组件37，安装在配合块36上，用于吸除切带后的废料，吸废组件37包括吸废管371，吸废管371的一端安装于配合块36上的切槽位置，以供将切除形成的废料通过吸废管371及时吸除。

请参阅图18，所示为插针杆18的抓针结构，包括摆动块181、针杆本体182、连接轴183以及螺旋弹簧184，摆动块181包括下摆段1811、上摆段1812以及连接在下摆段1811、上摆段1812之间的摆块主体1813，摆块主体1813侧伸有预设的长度，针杆本体182上开设有用于安装摆动块181的安装槽，对应地形成有夹持壁面1821与抵持壁面1822，夹持壁面1821用于配合下摆段1811形成夹持口，抵持壁面1812用于配合螺旋弹簧184，以供压缩螺旋弹簧184。摆动块181通过连接轴183安装在安装槽内，连接轴183穿过摆块主体1813连接至针杆本体182上，摆动块181可绕连接轴183摆转，摆动块181的下摆段1811与所述夹持壁面1821形成夹持口，以供夹持PIN针。摆块主体1813的下端面上开设有盲孔，螺旋弹簧184安装在盲孔内，其一端抵持在盲孔底部，另一端抵持所述抵持壁面1822，提供下摆段1811维持朝向夹持壁面1821贴合的弹力，使得夹持口在夹持PIN针后维持弹力夹持。可以理解，下摆段1811与所述夹持壁面1821之间进口端具有一定的间隙，可供PIN针从间隙进入夹持。可以理解，上摆段1812与针杆本体182安装槽的壁面端具有一定的间隙，提供夹持口张口时，上摆段1812具有一定的摆幅空间，通过设置该间隙距离，可对夹持口的张口最大尺寸进行限位。

可以理解，夹持口夹持PIN针的夹持力小于插针后PIN针在电路板上的夹持力，如此，可在插针后，插针杆18顺利的脱出插针后的PIN针。

进一步地，针杆本体182的顶端设置有连接孔1823，以供安装万向联轴器23的一端。

请参阅图19，插针杆18可并排设置多个，如此，实现同时可抓取多个PIN针，或者不同位置的PIN针抓取，具体地，通过同一连接轴183将多个摆动块181并排地设置在针杆本体182上的安装槽内。

综上，本发明插针机构，通过在辊轮12上设置上、下两个闭环槽121，上、下两个闭环槽121设置相互配合的轨迹，两个闭环槽121内分别安装内导轮13，两个导轮13分别连接对应的连接板，上闭环槽121内的导轮13连接第一连接板14，下闭环槽121内的导轮13连接第二连接板16，安装座15包括座体板151及安装在座体板151上且可横向滑动的横移板152，第一连接板14的下端连接至座体板151上，以带动安装座15升降；横移板152上设置有凸轮槽1521，并且第二连接板16的下端通过销轴安装有滚轮17，滚轮17安装在凸轮槽1521内，用以在两个导轮13运动时的间距发生变化时，则滚轮17会迫使横移板152横移；插针杆18安装在横移板152上，通过上述结构设计，通过主轴11旋转，可实现插针杆18下降、停止下降、前移并下降、上升并后移、上升回复至初始位置的循环过程，在下降时插针杆18抓取PIN针，插针杆18停止下降时，随着主轴11的旋转，带动切带机构动作将抓取的PIN针与料带分离，插针杆18前移并下降时，实现对抓取的PIN针运送到插针位置并进行下压将PIN针插置到电路板上，然后随着主轴11的旋转，插针杆18上升并后移回位，PIN针插置后，电路板上对PIN针夹持力大于插针杆18的夹持力，插针杆18上升时与PIN针脱离，随着主轴11旋转至一周，，插针杆18上升回复至原来的高度位置，如此，一个插针周期完成，插针机构准备下一次的插针过程。

上述插针过程自动化程度高，将插针过程分为了取针、切带、移位、插针、脱针、复位的过程，在移位后则料带可执行后一PIN针的送料动作，本插针机构将动作分解为多个执行步骤，提高了动作之间的连贯性，有利于缩短单个插针过程的执行周期，也大大提高了整台插针机的插针效率；并且，本插针机构的主轴相对简单。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括。