專利名稱：一種用于揀取、放置轉軸組件的整體式氣流控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種轉軸驅動組件，更具體地說，本發明涉及在揀取、放置設備的轉軸驅動組件中所用的一種高速系統。
背景技術：
本發明主要涉及但并不僅限于在電子組裝工業如揀取和放置設備中所已知的機械。在揀取和放置設備中，安裝在轉軸組件上的一根轉軸與模具或其他電子部件相接觸以揀取模具或部件。然后，將轉軸組件移動至另一個位置，并將由轉軸揀取的模具或部件放置在適當的位置以進行組裝。
在常用的揀取和放置設備中，一種類型的轉軸組件是利用一種真空轉軸。真空轉軸包括處于該轉軸下端頂部的一個噴嘴。在轉軸的頂部向噴嘴施加真空以使轉軸揀取模具或部件。然后將轉軸移動至適當的位置來放置所述模具或部件。為將模具或部件從轉軸卸下，將一個氣動脈沖有時稱作氣接觸施加到噴嘴上以將模具或部件從轉軸的頂端吹下。
在常用的揀取和放置設備中，所述真空是通過將加壓空氣施加到文氏管上，之后再產生真空。然后將真空引導至轉軸以揀取部件。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備可具有一個揀取和放置端頭，該端頭包括多個轉軸組件以使組裝時間最大化。但是與相應的轉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部分中盡可能安裝多個轉軸組件，該閥組件應遠離轉軸組件定位。將閥組件遠離轉軸組件定位的一個缺點在于在文氏管處施加的真空到達噴嘴頂端所需的時間增長了揀取和放置設備的處理時間。
在揀取和放置端頭中所用的一些常用閥組件的致動時間約為4.5毫秒。因此，在常用的揀取和放置設備中，綜合致動時間與閥組件相對于轉軸組件的定位距離的因素，所述真空達到所需水平即通常約為20英寸水銀汞柱需要的時間約為40毫秒。
在其他常用組件中，閥件安裝在轉軸端頭支架上，但與帶有管件的轉軸相連。這種布置難于組裝。
發明內容
因此，本發明的一個目的是為揀取、放置設備提供一種揀取和放置端頭，其中，該端頭可減少致動時間。
本發明的另一個目的是為揀取、放置設備提供一種轉軸組件，其中的閥組件足夠小，這樣就可將閥組件與轉軸相鄰布置，以使將空氣壓力施加到噴嘴頂端而形成真空所需的時間最短。
本發明的另一個目的是為揀取、放置設備提供一種閥組件，其中閥的致動時間可被縮短以使處理時間最短。
根據本發明的一個優選實施例，揀取、放置設備所用的轉軸組件包括一個殼體，該殼體中容納有沿轉軸的縱軸線運動的一根轉軸；該殼體中布置有一個閥以控制空氣向轉軸內孔的流動；轉軸內孔的一端具有一個開口與氣流相連通，以揀取和放置部件；空氣從閥至轉軸內孔的流動經由通道進入殼體的內部。
圖1所示為沿圖2中的I-I線而對根據本發明的一個優選實施例的轉軸組件所作的剖視圖；圖2所示為根據本發明的優選實施例的轉軸組件的側面立視圖；圖3所示為根據本發明的優選實施例的轉軸組件的示意圖；圖4所示為本發明優選實施例的示意圖，圖中示出了氣流通道。
具體實施例方式
圖1所示為根據本發明而用于揀取、放置設備的轉軸組件10的一個優選實施例的剖視圖。該剖視圖是沿著圖2中的I-I線作出的。在一個組裝操作過程中，揀取和放置端頭中所用的轉軸組件10是用于揀取電子部件且將它們放置到所需的位置處。
現在參看圖1，轉軸組件10包括一個支架或稱為殼體16，該支架16具有一個垂直的空腔，轉軸12即支撐于該空腔中。在轉軸12的下端布置有一個噴嘴14。噴嘴14是轉軸12的一部分，該部分與由轉軸12所揀取的模具和部件相接觸。
就如在圖1所看到的那樣，轉軸12的至少一部分是中空的，以產生一個可由真空或氣壓流經的通道15。噴嘴14的最下端開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，在轉軸組件支架16上安裝有兩個閥18、20。閥18、20中的每一個均通過通道22與一個加壓空氣源相連。在每個閥的一端布置有電接頭24，這樣就可施加電流以致動閥。在每個閥體的一側布置有一個排氣孔50以使加壓空氣流經所述閥。
根據本發明的一個優選實施例，可通過短時間施加電流來致動所述閥。特別地，將約為2.5-10安培的電流施加約0.5-1毫秒足可致動所述閥以將其打開。在所述閥被致動的情況下，空氣就可從入口56進入閥體且經空氣出口50流出。
為將所述閥關閉，將一個釋放電流以與初始致動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電流。將約為0.3安培的釋放電流施加約0.1-0.5毫秒，優選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。所述閥優選的電壓為12伏特。但是，本發明并不僅限于上面設定的電壓、電流強度和時間值。
本發明并不僅限于一種閥的特定具體形式。本領域的普通技術人員應認識到根據本發明，而可利用其他類型的閥。但是，所應用的閥優選具有較小的尺寸及較高的速度。
現在參考圖3和圖4，圖中顯示了本發明實施例的一個氣流通路。圖中示意性地但非按比例顯示了本發明優選實施例的不同部件。空氣入口22與一個加壓空氣源相連且被用于將加壓空氣輸送至兩個閥18、20。
在轉軸組件10的支架16中還安裝有一個文氏管36。一個空氣通道28將閥20的出口與文氏管36的第一端相連。文氏管36這樣構造，則在將空氣壓力施加到其第一端上時，在文氏管36的出口39處產生真空。另一個空氣通道38將文氏管36的出口39與轉軸12相連。因此，在致動閥20開啟所述閥時，來自氣源22的加壓空氣流經空氣通道26而進入閥20中，并經由空氣通道28進入文氏管36中。然后，由文氏管36產生的真空通過空氣通道38施加到轉軸12上。
一個排氣通道34從文氏管36的第二端延伸出來，并經過擴展腔32到達空氣系統，該空氣系統用于冷卻驅動揀取、放置端頭所用的馬達。但是，不是必需利用來自排氣通道34的空氣來冷卻所述馬達。
以最簡單的形式顯示出來的擴展腔32可使氣動脈沖的擴張部分從閥18移動至轉軸12以調節其中的壓力。在一個優選實施例中，擴展腔32包括一個封閉的空間，該空間圍繞文氏管36的第二端固定。在該優選實施例中，擴展腔包括處于其側面的一個開口25，空氣可通過該開口25溢出。如圖3所示，通道34延伸過該開口。另一個通道30將閥18的出口與擴展腔32相連。這樣構造的通道30在與文氏管36的第二端相距較短的距離處結束。該較短的距離對從通道30流至文氏管36的氣動脈沖的調節有輔助作用。但是，應認識到可利用其他的結構來調節空氣壓力。
在致動所述閥18以開啟所述閥時，來自氣源22的加壓空氣流經閥18且經由空氣通道30而進入擴展腔32中。由于文氏管36的第二端與空氣通道30相間隔，這樣，在來自閥18和空氣通道30的加壓空氣進入擴展腔32時，在加壓空氣進入文氏管36之前對其進行調節，一個較小的氣動脈沖通過文氏管36進入空氣通道38并進入轉軸12。因此，可通過致動所述閥18而將一個氣動脈沖輸送至轉軸12。氣動脈沖經過閥18、空氣通道30、擴展腔32、文氏管36和空氣通道38而到達轉軸12。擴展腔32的這種布置，包括其體積、位置、距離和排氣開口的設置，都可以通過這種方式進行選擇，從而對從閥18發出的氣動脈沖進行調節。因此，擴展腔32調整氣動脈沖且阻止非必需的階躍脈沖施加到轉軸12上。
在一個優選實施例中，擴展腔32具有約為450立方毫米的內部容積。
在本發明的另一個優選實施例中，文氏管36的第二端直接與通道34相連而繞過擴展腔32。在該實施例中，自擴展腔32開始的空氣通道將直接與轉軸12相連。因此，氣動脈沖可通過擴展腔32傳輸且被直接引導至轉軸12，而不必經過文氏管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毫秒的時間范圍內被致動。但是在本發明的另一個實施例中，所述閥可在1-2毫秒或其他適當的時間范圍內被致動。
在本發明的一個優選實施例中，每個閥約重4克，其長度約為10毫米，且其直徑約為9毫米。但是，本發明并不僅限于所述的這種閥，根據本發明而可利用其他尺寸和重量的閥。優選實施例中的閥是由科羅拉多州的Woodland Park的Sturman工業公司制造的。
由于所述閥的尺寸較小，所述閥可布置在轉軸組件10的支架16中，這樣就可將閥布置得非常靠近轉軸12。在本發明的一個優選實施例中，所述閥距轉軸12約2英寸。但是，在其他實施例中，所述閥可與轉軸12相距5英寸、4英寸或3英寸或更少。由于所述閥和轉軸之間的距離很小，這樣在每次致動過程中需要排出的連接通道內的空氣體積就較小。在一個實施例中，在通道中需被排出的空氣的總體積約為500立方毫米。因此，通過將閥靠近轉軸布置而增大了致動時間范圍。閥的較小尺寸、較短的更換時間、閥靠近轉軸12布置這些因素均增大了裝置的回轉速度。
在本發明的另一個方面中，如圖4所示的優選實施例所顯示的那樣，所述通道可在支架或殼體16中直接形成。特別地，取代布置空氣流過所述系統所用的管道或通道，該優選實施例包括通過鉆孔、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通過所述系統。
在一個實施例中，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為ULTEMTM的塑料。在該實施例中，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。優選的情況為一些通道直接在殼體16中模制出來，而將其他通道在殼體中鉆出。
另一種情況為，可利用一個塑料塊加工殼體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節部分。
在所披露的優選實施例中利用了兩個閥。但是在一個實施例中可只利用一個閥或利用兩個以上的閥。一個閥只能控制施加到轉軸上的真空壓力。在這樣一個實施例中，在放置過程中不利用氣動脈沖將部件從轉軸頂端卸下。這種實施例對于移動較大部件的裝置來說更為有用，即只通過重力作用則可容易地將部件容易地從轉軸上卸下來。
本申請中雖然只對本發明的優選實施例進行了特別的顯示和描述，但應認識到在不脫離本發明的實質和范圍的情況下，參考上述主旨且在附加的權利要求的范圍內可對本發明作出多種變更和變化。
權利要求
1.一種用于產生真空以揀取及支持在部件放置設備中的部件的系統，該系統包括供應到閥的壓縮空氣的輸入端；用于揀取及支持所述部件的部件揀取和放置裝置；和文氏管，用于將所述壓縮空氣轉換成真空，其中所述文氏管位于所述閥和所述揀取和放置裝置之間。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，當所述壓縮空氣流到所述文氐管時，所述揀取和放置裝置產生真空。
3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統防止外來物質回流到所述閥。
4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述揀取和放置裝置為一個噴嘴。
5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述揀取和放置裝置為一個夾子。
6.一種用于部件放置設備的系統，該系統包括多個氣流通道部件，所述多個通道部件從包括軟管、接合器、閥及其組合的組中選出；具有排氣孔的文氐管；以及揀取和放置裝置；其中所述系統的第一部分的壓縮空氣流產生正壓力，而系統的第二部分的壓縮空氣流產生負壓力，其中第一部分包括所述多個通道部件，而所述第二部分包括所述揀取和放置裝置。
7.一種用于產生真空以揀取及支持在部件放置設備中的部件的方法，該方法包括下列步驟將壓縮空氣供給閥；和在所述閥和揀取和放置裝置之間設置文氐管。
8.根據權利要求7所述的方法，進一步包括打開所述閥，并使所述壓縮空氣經過所述文氐管，使得所述揀取和放置裝置產生真空。
9.根據權利要求7所述的方法，進一步包括防止外來物質回流到所述閥。
全文摘要
一種用于部件揀取和放置設備的轉軸組件，該組件包括一個殼體，該殼體中容納有沿轉軸的縱軸線運動的一根轉軸；該殼體中布置有一個閥，以控制空氣向轉軸內孔的流動；轉軸內孔的一端具有一個開口與氣流相連通，以揀取和放置部件；空氣從閥至轉軸內孔的流動經由通道進入殼體的內部。
文檔編號H05K13/02GK1872641SQ20061009154
公開日2006年12月6日 申請日期2003年10月17日 優先權日2002年10月17日
發明者K·A·吉斯克斯, M·D·斯奈德, J·E·達內克 申請人:特拉華資本構造公司