封口环与陶瓷座自动预装设备

技术领域

本发明涉及芯片封装设备，特别是一种封口环与陶瓷座自动预装设备。

背景技术

芯片在生产时先进行预装，芯片的陶瓷预装阶段是将封口环放入定位盘中，然后放入焊料，再盖上陶瓷座。目前，大部分为人工组装和修正，存在强度高、效率低，人工成本高等劣势。随着先进制造技术的快速发展，芯片封装取得了前所未有的发展，高强度、大密度的人工劳动已经不能满足当下对产品大批量生产和性能一致性的需求，因此，设计一种封口环与陶瓷座自动预装设备成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，从而提供一种预装效率高的封口环与陶瓷座自动预装设备。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：

一种封口环与陶瓷座自动预装设备，包括机架，机架为长方形的箱体结构，

所述机架顶板的前侧沿长度方向设有输送机构，输送机构后侧的顶板沿输送方向依次设有封口环工位、焊料工位和陶瓷座工位，陶瓷座工位的外侧设有陶瓷座供料装置，焊料工位和封口环工位分别设有焊料供料机构和封口环供料机构；所述封口环工位、陶瓷座工位和焊料工位分别设有封口环搬运移载机构、焊料搬运移载机构和陶瓷座搬运移载机构，陶瓷座工位和焊料工位的上方均设有上方视觉机构。

进一步的， 本发明的优化方案是：

所述输送机构包括输送架和三组输送组件，每组输送组件包括输送带、驱动带轮、从动带轮、涨紧轮和主动步进电机，输送架为条框形，其底部通过连接座与顶板固接，驱动带轮、从动轮、涨紧轮和输送带安装在输送架内，输送架的两端分别设有结构相同的供料仓和收纳仓。

所述输送架的底部设有定位组件，定位组件与陶瓷座工位、焊料工位和封口环供料工位相对应，定位组件包括定位气缸、滑动副和定位杆，定位气缸和滑动副通过定位架安装在输送架的底部，定位气缸的活塞杆与滑动副的滑轨连接，滑轨的顶端安装竖向的定位杆，定位杆位于输送架内。

所述输送架的前纵框设有顶紧组件，顶紧组件与陶瓷座工位、焊料工位和封口环供料工位相对应，顶紧组件包括定位板和顶紧气缸，前纵框的顶面开设横向贯穿的凹槽，定位板置于该凹槽内，定位板由顶紧气缸驱动。

所述供料仓包括四根截面为角形的挡柱，四根挡柱呈长方形布设，多层定位盘放置在四根挡柱内，输送方向一端的两根挡柱的下端均开设进出口，供料仓和收纳仓两侧的输送架均对称设有分割支撑板，分割支撑板安装在分割气缸上，分割气缸通过连接架与输送架的纵框连接，供料仓和收纳仓的下方均设有均顶升组件。

所述顶升组件包括顶升电机、电机安装板、下顶升板、固定板、支柱、顶升丝杆、滑柱和上顶升板，顶升电机安装在电机安装板的底面，电机安装板通过支柱与固定板的底面连接，固定板与输送架固接，下顶升板置于固定板与电机安装板之间，顶升电机的输出轴安装顶升丝杆，顶升丝杆竖向贯穿下顶升板，下顶升板安装与顶升丝杆配合的丝杆螺母，下顶升板的两端安装滑杆，滑杆的上端贯穿固定板并安装上顶升板。

所述封口环搬运移载机构包括横向直线滑台、纵向直线滑台、升降驱动组件和吸嘴组件，横向直线滑台的两端通过立柱与顶板固接，纵向直线滑台通过安装板安装在横向直线滑台的滑块上，升降支架通过转接板安装在纵向直线滑台的滑块上，升降驱动组件安装在升降支架上，吸嘴组件安装在升降驱动组件上。

所述升降驱动组件包括步进电机、主动轮、从动轮、升降滑动副和夹紧块，步进电机安装在升降支架的上部，步进电机的输出轴安装主动轮并与从动轮通过传动带传动，从动轮转动安装在步进电机下方的升降支架上，传动带一侧的升降支架安装升降滑动副，升降滑动副的滑轨通过夹紧块与传动带连接，升降滑动副的滑块与升降支架固接，吸嘴组件安装在滑轨上。

所述陶瓷座供料装置包括提篮供料机构、顶托机构和出料机构，顶托机构置于提篮供料机构的下方，出料机构包括出料直线滑台、托梁、托板和导向架，出料直线滑台纵向置于提篮供料机构的一侧，出料直线滑台的滑块安装横向的托梁，托梁的外端安装托板，陶瓷座料盘的远离出料直线滑台的一侧的顶板安装导向架。

所述上方视觉机构包括相机、横杆和立杆，相机安装在横杆的前端，横杆的后端安装在立杆的上部，立杆通过杆座与顶板固接。

采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，有益效果是：

1、本发明通过各机构间的精确配合，顺利实现提篮供料、视觉定位、产品传送、高速移载、成品收纳等功能，并稳定的实现上述工艺的全部要求，产品供料简单，成品收纳效率高，视觉定位使产品的性能稳定，摆放精度高，整个设备生产效率和可靠性极高；

2、结构紧凑、性价比高，可兼容不同的机种，适合不同尺寸产品，可应用在电子行业的其它产品上；

3、工位切换采用输送带传递设计，传递平稳，定位准确，噪声低，供收成品采用提篮顶升设计，采用高精度视觉判断系统，增加了本发明的精度和可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例的前视立体图；

图2是发明实施例的后视立体图；

图3是发明实施例的主视图；

图4是图3的俯视图；

图5是图3的后视图；

图6是本发明实施例的输送机构的立体图；

图7是本发明实施例的输送机构的收纳仓的立体图；

图8是本发明实施例的输送机构的顶升组件示意图；

图9是本发明实施例的定位组件的立体图；

图10是本发明实施例的输送机构的输送带传动示意图；

图11是本发明实施例的顶紧组件的立体图；

图12是本发明实施例的振动供料机构的立体图；

图13是本发明实施例的封口环搬运移载机构的立体图；

图14是图13的A处图；

图15是本发明实施例的焊料供料机构的立体图；

图16是本发明实施例的出料机构的立体图；

图17是本发明实施例的提篮机构的立体图；

图18是本发明实施例的上方视觉机构的立体图；

图19是本发明实施例的定位盘的立体图。

图中：机架1；输送机构2；输送架2-1；座架2-1-1；输送组件2-2；输送带2-2-1；驱动带轮2-2-2；从动带轮2-2-3；涨紧轮2-2-4；主动步进电机2-2-5；电机支架2-2-6；供料仓2-3；挡柱2-3-1；分割支撑板2-3-2；分割气缸2-3-3；连接架2-3-4；收纳仓2-4；顶升电机2-4-1；电机安装板2-4-2；下顶升板2-4-3；固定板2-4-4； 顶升丝杆2-4-5；支柱2-4-6；滑杆2-4-7；定位组件2-5；定位气缸2-5-1；滑动副2-5-2；定位杆2-5-3；定位架2-5-4；顶紧组件2-6；定位板2-6-1；顶紧气缸2-6-2；角形架2-6-3；封口环工位3；振动料斗3-1；输送槽3-2；封口环导向组件3-3；焊料工位4；振动盘4-1；振动盘振体4-2；底座4-3；料仓4-4；料仓直线振体4-5；支架4-6；陶瓷座工位5；封口环搬运移载机构6；横向直线滑台6-1；纵向直线滑台6-2；连接座6-3；升降支架6-4；升降驱动组件6-5；步进电机6-5-1；主动轮6-5-2；传动带6-5-3；升降滑动副6-5-4；夹紧块6-5-5；吸嘴组件6-6；焊料搬运移载机构7；陶瓷座搬运移载机构8；提篮供料机构9；提篮9-1；陶瓷座料盘9-2；顶托机构10；出料机构11；出料直线滑台11-1；托梁11-2；托板11-3；导向架11-4；支撑轮11-4-1；上方视觉机构12；相机12-1；横杆12-2；立杆12-3；杆座12-4；下方视觉机构13；定位盘14；放置槽14-1。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步详述本发明。

参见图1-图5，本实施例是一种封口环与陶瓷座自动预装设备，主要由机架1、输送机构2、封口环工位3、焊料工位4、陶瓷座工位5、封口环搬运移载机构6、焊料搬运移载机构7和提篮供料机构9构成，机架1为长方形的箱体结构。机架1的顶板的前侧安装有输送机构2，输送机构2沿顶板的长度方向布设。输送机构2后侧的顶板沿输送方向依次设有封口环工位3、焊料工位4和陶瓷座工位5。

输送机构2主要由输送架2-1和三组输送组件2-2构成（图6-图11所示），输送架2-1为条框形，其两端均伸出顶板，输送架2-1的底部通过座架2-1-1与顶板固定连接，座架2-1-1由上连接板、立柱和下连接板螺接构成。三组输送组件2-2紧邻布设于输送架2-1内，每组输送组件2-2主要由输送带2-2-1、驱动带轮2-2-2、两个从动带轮2-2-3、两个涨紧轮2-2-4、主动步进电机2-2-5和电机支架2-2-6构成，输送带2-2-1呈T形布设，输送带2-2-1的水平段的两端分别绕设在两个从动带轮2-2-3上，从动带轮2-2-3通过轮轴与输送架2-1转动连接，输送带2-2-1的竖直段的上端的两侧分别安装涨紧轮2-2-4，竖直段的下端安装驱动带轮2-2-2，驱动带轮2-2-2安装在主动步进电机2-2-5的输出轴上，主动步进电机2-2-5通过电机支架2-2-6安装在输送架2-1的下部。输送机构2的输送带2-2-1用于输送长方形的定位盘14（图19所示)，定位盘14的上盘面开设多个呈阵列布设的放置槽14-1。三组输送组件2-2分别对应封口环工位3、焊料工位4和陶瓷座工位5。

输送架2-1的两端的上部分别安装有供料仓2-3和收纳仓2-4，供料仓2-3和收纳仓2-4的结构相同。供料仓2-3主要由四根截面为角形的挡柱2-3-1构成，四根挡柱2-3-1呈长方形布设，多层定位盘14放置在四根挡柱2-3-1内，相邻的两层定位盘14之间留设间隙，每个定位盘14底面的四角均设有凸柱。输送方向一端的两根挡柱2-3-1的下端均开设用于定位盘14进出的进出口。供料仓2-3和收纳仓2-4两侧的输送架2-1均对称设有分割支撑板2-3-2，分割支撑板2-3-2水平设置，其呈T字形，其纵杆部两端的内侧分别设有凸出部，分割支撑板2-3-2的横杆部安装在分割气缸2-3-3的伸缩部上，分割气缸2-3-3通过连接架2-3-4与输送架2-1的纵框固定连接。

供料仓2-3和收纳仓2-4的下方均设有均顶升组件，顶升组件主要由顶升电机2-4-1、电机安装板2-4-2、下顶升板2-4-3、固定板2-4-4、顶升丝杆2-4-5、支柱2-4-6、滑杆2-4-7和上顶升板构成。顶升电机2-4-1安装在电机安装板2-4-2的底面，电机安装板2-4-2通过支柱2-4-6与固定板2-4-4的底面连接，支柱2-4-6为六棱柱，固定板2-4-4安装在输送架2-1的底面。长条形的下顶升板2-4-3置于固定板2-4-4与电机安装板2-4-2之间，顶升电机2-4-1的输出轴竖向贯穿电机安装板2-4-2并安装顶升丝杆2-4-5，顶升丝杆2-4-5竖向贯穿下顶升板2-4-3，下顶升板2-4-3安装与顶升丝杆2-4-5配合的丝杆螺母。下顶升板2-4-3的两端均安装滑杆2-4-7，滑杆2-4-7的上端贯穿固定板2-4-4，固定板2-4-4安装与滑杆2-4-7配合的滑套，两根滑杆2-4-7的上端安装上顶升板，上顶升板顶升定位盘14。

收纳仓2-4的外端的两根挡柱2-3-1的上端穿装横向的档杆，档杆的两端与传感器连接，传感器与档柱固定连接，收纳仓2-4内的定位盘14到达设计最高层数时，顶层的定位盘14触碰档杆，传感器发出报警信号。

输送架2-1的底部设有三组定位组件2-5，定位组件2-5与封口环工位3、焊料工位4和陶瓷座工位5相对应。定位组件2-5主要由定位气缸2-5-1、滑动副2-5-2、定位杆2-5-3和定位架2-5-4构成，定位气缸2-5-1竖向安装在定位架2-5-4的下端，定位架2-5-4的上端螺接在输送架2-1的前纵框的内侧，定位架2-5-4的上部安装滑动副2-5-2，滑动副2-5-2的两个滑块与定位架2-5-4螺接，滑动副2-5-2的滑轨的下端与定位气缸2-5-1的活塞杆固定连接，滑轨的上端安装定位杆2-5-3。定位气缸2-5-1的活塞杆伸出后，带动滑轨和定位杆2-5-3向上伸出且挡在定位盘14的前端，对定位盘14进行定位。

输送架2-1的前纵框设有三组顶紧组件2-6，三组顶紧组件2-6分别与封口环工位3、焊料工位4和陶瓷座工位5相对应。顶紧组件2-6主要由定位板2-6-1、顶紧气缸2-6-2和角形架2-6-3构成，输送架2-1的前纵框的顶面开设横向贯穿的凹槽，长方形的定位板2-6-1置于该凹槽内并与凹槽滑动连接，定位板2-6-1安装在水平布设的顶紧气缸2-6-2的活塞杆的端部，顶紧气缸2-6-2的缸体通过角形架2-6-3与前纵框固定连接。定位杆2-5-3对定位盘14定位后，顶紧气缸2-6-2驱动定位板2-6-1，定位板2-6-1从侧面顶紧定位盘14，使定位盘14定位稳定牢固。

封口环工位3设有封口环供料机构（图12所示），封口环供料机构为现有技术，其为振动式上料结构，其主要由振动料斗3-1、输送槽3-2和封口环导向组件3-3构成，封口环从振动料斗3-1的出口进入横向布设的输送槽3-2，多个封口环立向排布在输送槽3-2内。

封口环工位3设有封口环搬运移载机构6（图13、图14所示），封口环搬运移载机构6主要由横向直线滑台6-1、纵向直线滑台6-2、连接座6-3、升降支架6-4、升降驱动组件6-5和吸嘴组件6-6构成，横向直线滑台6-1与输送架2-1垂直布设，横向直线滑台6-1两端的底部通过连接座6-3与顶板固接，横向直线滑台6-1的前端位于输送机构2的上方，纵向直线滑台6-2通过安装板安装在横向直线滑台6-1的滑块上，纵向直线滑台6-2的滑块安装转接板，升降支架6-4安装转接板上，升降驱动组件6-5安装在升降支架6-4上，吸嘴组件6-6安装在升降驱动组件6-5上，吸嘴组件6-6为市售成品。

升降驱动组件6-5主要由步进电机6-5-1、主动轮6-5-2、从动轮、传动带6-5-3、升降滑动副6-5-4和夹紧块6-5-5构成，步进电机6-5-1安装在升降支架6-4的上部的背面，步进电机6-5-1的输出轴水平贯穿升降支架6-4，步进电机6-5-1的输出轴安装主动轮6-5-2并与从动轮通过传动带6-5-3传动，从动轮转动安装在步进电机6-5-1下方的升降支架6-4上，传动带6-5-3一侧的升降支架6-4安装升降滑动副6-5-4，升降滑动副6-5-4的滑轨通过夹紧块6-5-5与传动带6-5-3连接，升降滑动副6-5-4的滑块与升降支架6-4螺接，吸嘴组件6-6安装在滑轨上。步进电机6-5-1通过传动带6-5-3带动滑轨和吸嘴组件6-6做升降运动。

焊料工位4安装焊料供料机构（图15所示），焊料供料机构为市售成品，其主要由振动盘4-1、振动盘振体4-2、底座4-3、料仓4-4、料仓直线振体4-5和支架4-6构成。振动盘4-1安装在振动盘振体4-2上，振动盘振体4-2安装底座4-3上。料仓4-4为槽形，其槽口位于振动盘4-1后端的上方，料仓4-4安装在料仓直线振体4-5上，料仓直线振体4-5安装在支架4-6上。工作时，料仓4-4内放入焊料，料仓4-4通过控制器设定后，料仓直线振体4-5振动，带动焊料运动，自动向振动盘4-1内供料，振动盘4-1通过程序设定振动，将极轻的焊料震散平铺于振动盘4-1，便于相机12-1取相和吸嘴组件6-6吸取。焊料工位4安装焊料搬运移载机构7，焊料搬运移载机构7的结构与封口环搬运移载机构6的结构相同。

陶瓷座工位5安装陶瓷座搬运移载机构8，陶瓷座搬运移载机构8的结构与封口环搬运移载机构6的结构相同。陶瓷座工位5外侧的机架1的侧板安装陶瓷座供料装置，陶瓷座供料装置主要由提篮供料机构9（图17所示）、顶托机构10和出料机构11（图16所示）构成，提篮供料机构9位于顶板的上方，顶托机构10置于提篮供料机构9的下方。提篮供料机构9和顶托机构10为现有技术，且为本申请人的发明专利申请，申请号为202210785056.7，提篮供料机构9的提篮9-1内放置多层陶瓷座料盘9-2。

出料机构11安装在提篮供料机构9内侧的机架1的顶板上，出料机构11主要由出料直线滑台11-1、托梁11-2、托板11-3和导向架11-4构成，出料直线滑台11-1纵向置于提篮供料机构9的内侧且靠近纵向直线滑台6-2，出料直线滑台11-1的滑块安装横向的托梁11-2，托梁11-2的外端安装托板11-3。导向架11-4的下端与顶板螺接，导向架11-4的上端安装支撑轮11-4-1，导向架11-4和支撑轮11-4-1用于支撑陶瓷座料盘9-2的远离出料直线滑台11-1的一侧。

焊料工位4和陶瓷座工位5的上方均设有上方视觉机构12（图18所示），上方视觉机构12主要由相机12-1、横杆12-2、立杆12-3和杆座12-4构成，相机12-1安装在横杆12-2的前端，横杆12-2的后端通过连接块安装在立杆12-3的上部，立杆12-3的下端通过杆座12-4与顶板螺接。输送架2-1的后纵框的内侧安装三组下方视觉机构13，下方视觉机构13主要由下相机和下安装架构成，下相机安装在下安装架上，下安装架安装在顶板上。

本实施例的工作过程是：将多层定位盘14放置在输送机构2的供料仓2-3内，将封口环放入振动供料机构的振动料斗3-1内，将焊料放入料仓4-4内，将多盘陶瓷座料盘9-2放入提篮供料机构9的提篮9-1内。供料仓2-3下方的顶升电机2-4-1通过顶升丝杆2-4-5和丝杆螺母驱动下顶升板2-4-3和上顶升板向上运动，上顶升板将多盘定位盘14向上顶起，第一层定位盘14与第二层定位盘14之间的间隙正对分割支撑板2-3-2，分割气缸2-3-3的活塞杆伸出，带动分割支撑板2-3-2伸入第一层定位盘14与第二层定位盘14之间的间隙内，分割支撑板2-3-2支撑第二层定位盘14及以上各层的定位盘14，顶升电机2-4-1的驱动上顶升板下降，第一层定位盘14平稳落在输送机构2的输送带2-2-1上。

第一组输送组件2-2的主动步进电机2-2-5启动，将第一盘定位盘14输送至封口环工位3后，定位组件2-5的定位气缸2-5-1的活塞杆伸出，带动定位杆2-5-3向上伸出，定位杆2-5-3挡在第一盘定位盘14的前端，同时顶紧组件2-6的定位板2-6-1在顶紧气缸2-6-2的驱动下伸出，从侧面将第一盘定位盘14顶紧在输送架2-1的后纵框的内侧面。

封口环工位3的封口环搬运移载机构6工作，横向直线滑台6-1和纵向直线滑台6-2的驱动伺服电机分别工作，升降驱动组件6-5移动至输送槽3-2的前端，步进电机6-5-1通过传动带6-5-3和夹紧块6-5-5带动升降滑动副6-5-4的滑轨和吸嘴组件6-6下降，吸嘴组件6-6将封口环吸起，升降驱动组件6-5移动至第一盘定位盘14的上方，将封口环放入第一定位盘14的放置槽14-1内。

第一盘定位盘14的放置槽14-1内的封口环放满后，定位组件2-5和顶紧组件2-6松开，第二组输送组件2-2的主动步进电机2-2-5启动，将第一定位盘14输送至焊料工位4后，定位组件2-5和顶紧组件2-6将定位盘14定位和顶紧，第二盘定位盘14输送至封口环工位3。焊料工位4的焊料搬运移载机构7和上方视觉机构12工作，焊料搬运移载机构7的工作过程与封口环搬运移载机构6工作过程相同，焊料搬运移载机构7将焊料放入第一盘定位盘14内，第一盘定位盘14的焊料放置完毕后，定位组件2-5和顶紧组件2-6松开，第一盘定位盘14进入陶瓷座工位5，第二盘定位盘14进入焊料工位4。

陶瓷座供料装置的出料机构11的出料直线滑台11-1动作，托梁11-2和托板11-3将提篮9-1内的陶瓷座料盘9-2拉出至焊料工位4，陶瓷座搬运移载机构8和上方视觉机构12工作，将陶瓷座料盘9-2内的陶瓷座搬运至第一盘定位盘14内，陶瓷座料盘9-2内的陶瓷座搬运完毕后，出料机构11将空的陶瓷座料盘9-2送回提篮9-1内并拉取下一盘陶瓷座料盘9-2。

第三组输送组件2-2的定位组件2-5和顶紧组件2-6松开，输送带2-2-1将第一盘定位盘14送入收纳仓2-4内，收纳仓2-4下方的顶升电机2-4-1驱动上顶升板向上运动，上顶升板将第一盘定位盘14顶起并高于分割支撑板2-3-2，分割气缸2-3-3驱动分割支撑板2-3-2伸入第一盘定位盘14的下方，顶升电机2-4-1驱动上顶升板下降，第一盘定位盘14落在两个分割支撑板2-3-2上。收纳仓2-4内的定位盘14到达设计最高层数后，人工取走。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。