一种自动上料机的制作方法

本实用新型属于机械结构技术领域，尤其是涉及一种自动上料机。

背景技术：

近年来，在产业高速发展、政策利好以及技术进步等因素的共同助力下，国内芯片产业的成长势头迅猛，产业维持高速增长。芯片焊接、烘干，是芯片生产的主要工序。

目前，在焊接炉上芯片的烘干工艺中，大多需要人工进行取料。人工取料时，因为人体的接触，容易出现危险，人身安全系数低。而且人工取料时，需要暂停工艺，等待人体取料，工艺不连续，工作效率较低。人工取料时，增加了人工数量，增大了生产成本，而且人体接触芯片后，会产生人为的污染。所以自动上料机的出现是很有必要的。

市场上现有的自动上料机构，大部分都是简单的结构，只能简单的实现物料的夹取，且大部分的夹取装置，只能夹取平面机构或回转面机构的夹取，不能实现芯片基材的夹取。简单的上料机构，不能系统的、不间断的形成物料的上料生产线。因此，在这种情况下，需要一种适用于芯片基材的自动上料机，来解决以上产生的问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题是提供一种上料机；尤其是结构紧凑、操作方便，且专门适合于芯片基材夹取的一种自动上料机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种自动上料机，包括下平台，所述下平台上表面一端设有夹紧机构，所述下平台上表面另一端设有垂直升降机构，所述垂直升降机构包括垂直移动板和垂直升降杆，所述垂直移动板通过所述垂直升降杆上下移动，所述垂直移动板置于所述夹紧机构正上方，所述垂直升降杆顶端连接上平台下表面，所述上平台上表面一端设有水平移动机构，所述上平台上表面另一端设有夹爪机构，所述水平移动机构连接所述夹爪机构，所述夹爪机构置于所述垂直移动板正上方，所述上平台下表面连接传输机构，所述传输机构下方设有拖插机构。

进一步的，还包括传感器和检测装置，所述传感器和所述检测装置为多组，所述传感器和所述检测装置分别连接处理器，所述处理器分别驱动所述夹紧机构、所述垂直升降机构、所述水平移动机构、所述夹爪机构、所述传输机构和所述拖插机构。

进一步的，所述夹紧机构包括第一滑动装置、气缸和夹紧块，所述第一滑动装置设置在所述下平台上表面上，所述第一滑动装置上设有滑块，所述滑块上表面设有托板，所述托板上设有限位装置，所述气缸一端连接所述托板，所述夹紧机构还包括物料检测装置。

进一步的，所述垂直升降机构包括第一驱动机构和第一传动装置，所述第一驱动机构连接所述第一传动机构，所述第一传动机构连接第一轴承，所述第一轴承连接导向立柱，所述导向立柱和所述垂直升降杆连接所述垂直移动板，所述垂直移动板保持水平。

进一步的，所述夹爪机构包括机架，所述机架上设有第二滑动装置，所述第二滑动装置连接移动板，所述移动板包括第一移动板和第二移动板，所述第一移动板与所述第二移动板平行分布，所述机架上设有齿轮，所述齿轮连接驱动机构，所述齿轮与齿条啮合，所述齿条包括第一齿条和第二齿条，所述第一齿条设置在所述第一移动板上，所述第二齿条设置在所述第二移动板上，所述第一齿条与所述第二齿条关于所述齿轮中心对称分布，所述移动板上设有夹爪。

进一步的，所述水平移动机构包括第二驱动机构和第二传动装置，所述第二驱动机构连接所述第二传动装置，所述第二传动装置连接第二轴承，所述第二轴承连接水平移动杆，所述水平移动杆两侧分别设有第三滑动装置，所述第三滑动装置上设有滑台，所述滑台一端连接所述水平移动杆，所述滑台另一端连接所述夹爪机构。

进一步的，所述传输机构包括传送滚筒，所述传送滚筒为多个，所述传送滚筒通过第三传动装置连接且平行分布，所述第三传动装置连接第三驱动机构。

进一步的，所述拖插机构包括底座，所述底座上设有第四滑动装置，所述第四滑动装置上设置有承载机构，所述底座上水平设有伸缩驱动机构，所述伸缩驱动机构的伸缩轴与所述承载机构连接，所述承载机构上竖直设有若干个升降驱动机构，所述升降驱动机构的伸缩轴与拖插托板连接，所述拖插托板上设有若干个拖插结构。

进一步的，还包括分列机构，所述分列机构包括支撑架板、支架和导向槽，所述支撑架板置于所述传输机构上，所述支架置于所述支撑架板上部，所述导向槽置于所述支架上部。

进一步的，所述传感器为U形传感器和/或光电传感器。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1、本实用新型结构简单，操作方便，通过本实用新型，可实现芯片基材的自动上料，可有效避免人体与物料接触，保证了人身安全的同时，提高了生产效率，节省了人工成本，同时保证了物料干净无污染。

2、本实用新型通过设置传感器和处理器等元件，可实现该机构的自动运行模式和手动运行模式，两种模式的随意切换，使得生产应用更灵活。本实用新型的工作速度与焊接炉的工作速度保持一致，速度可调，具有计数统计功能，其夹取速度和夹取宽度可调，能完成不同大小芯片基材的夹取工作，应用范围广。

3、本实用新型通过成对夹爪的配合抓取物料，该夹爪属于柔性制造，适用于多种大小的物料，可实现不同位置精确定位。

附图说明

图1是本实用新型实施例的主视图

图2是本实用新型实施例的俯视图

图3是本实用新型实施例的左视图

图4是本实用新型实施例的夹紧机构俯视图

图5是本实用新型实施例的夹紧机构和垂直升降机构装配图

图6是本实用新型实施例的垂直升降机构左视图和右视图

图7是本实用新型实施例的夹爪机构仰视图

图8是本实用新型实施例的夹爪机构主视图

图9是本实用新型实施例的水平移动机构主视图

图10是本实用新型实施例的水平移动机构剖视图

图11是本实用新型实施例的水平移动机构与滑台的装配图

图12是本实用新型实施例的水平移动机构立体图

图13是本实用新型实施例的传输机构俯视图

图14是本实用新型实施例的传输机构的传动示意图

图15是本实用新型实施例的传输机构的传动齿轮工作原理图

图16是本实用新型实施例的拖插机构的主视图

图17是本实用新型实施例的拖插机构的俯视图

图18是本实用新型实施例的分列机构的结构示意图

图19是本实用新型实施例的数据采集电路图

图中：

1、水平移动机构 2、夹爪机构 3、垂直升降机构

4、拖插机构 5、分列机构 6、传输机构

7、下平台 8、夹紧机构 9、垂直移动板

10、垂直升降杆 11、上平台 12、传感器

13、检测装置 14、滑动装置 15、气缸

16、夹紧块 17、托板 18、限位装置

19、导轨安装块 20、轴承 21、驱动机构

22、传动装置 23、导向立柱 24、托抓

25、传感器支架 26、传送带 27、主动轮

28、从动轮 29、机架 30、移动板

31、齿轮 32、齿条 33、齿条固定块

34、夹爪 35、牙片 36、牙片固定块

37、防滑装置 38、支架 39、夹爪支架

40、水平移动杆 41、滑台 42、传送滚筒

43、运输轨道 44、基板 45、滚筒轴

46、筒体 47、传动齿轮 48、底座

49、承载机构 50、伸缩驱动机构 51、升降驱动机构

52、拖插托板 53、拖插结构 54、支撑架板

55、分列支架 56、导向槽

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述：

如图1-3所示，一种自动上料机，包括下平台7，下平台7上表面一端设有夹紧机构8，下平台7上表面另一端设有垂直升降机构3。垂直升降机构3包括垂直移动板9和垂直升降杆10，垂直移动板9通过垂直升降杆10上下移动，垂直移动板9置于夹紧机构8正上方。垂直升降杆10顶端连接上平台11下表面，上平台11上表面一端设有水平移动机构1，上平台11上表面另一端设有夹爪机构2。水平移动机构1连接夹爪机构2，夹爪机构2置于垂直移动板9正上方。上平台11下表面连接传输机构6，传输机构6下方设有拖插机构4。本实用新型还包括传感器12和检测装置13，传感器12和检测装置13为多组，传感器12和检测装置13分别连接处理器，处理器分别驱动夹紧机构8、垂直升降机构9、水平移动机构1、夹爪机构8、传输机构6和拖插机构4。

如图4、图5所示，夹紧机构8包括滑动装置14、气缸15和夹紧块16，滑动装置14设置在下平台7上表面上。滑动装置14可以为直线光轴，通过滑动轴承的引导作用，实行直线运动。滑动装置14也可以为液压传动装置或滑动导轨，实现直线运动。本实施例优选导轨，导轨数量为两组，通过导轨安装块19对称分布在下平台7上表面上。导轨上均设有滑块，滑块上表面设有托板17，托板17上设有限位装置18和检测装置13。两组导轨中间设有气缸15，气缸15为旋转气缸或无杆气缸，气缸15一端连接托板17，气缸15另一端连接下平台7。检测装置13为物料检测装置，物料芯片放置到载物框架内，当物料检测装置检测到有载物框架后，气缸15开始动作将载物框架加紧，避免晃动。

如图5、图6所示，垂直升降机构3包括驱动机构21和传动装置22，驱动机构21为电机，传动装置22为带传动装置。带传动装置包括主动轮27、从动轮28和传送带26，电机连接主动轮27，主动轮27通过传送带26连接从动轮28，从动轮28连接轴承20，轴承20连接导向立柱23。导向立柱23为两根，导向立柱23为直线光轴，垂直升降杆10为垂直丝杠。丝杠在中间，两根直线光轴对称分布在垂直丝杠的左右两边，直线光轴和垂直丝杠连接垂直移动板9。垂直移动板9上设有托抓24，垂直移动板9保持水平，垂直移动板9移动到底部时，通过托抓24抓取载物框架，载物框架可沿着垂直升降杆10向上移动。垂直升降杆10顶部设有传感器12，传感器12通过传感器支架25连接垂直升降杆10，当载物框架上升到一定高度时，传感器12检测到载物框架，载物框架停止向上移动。

如图7所示，夹爪机构包括机架29。机架29上设有滑动装置14，滑动装置14为多组，此处优选两组。滑动装置14可以为直线光轴，通过滑动轴承的引导作用，实行直线运动。滑动装置14也可以为液压传动装置或滑动导轨，实现直线运动。两组滑动装置14分别连接移动板30的两端，移动板30包括平行分布的两块。移动板30的方向与直线运动的方向垂直。机架29中心位置设有齿轮31，齿轮31连接驱动机构21。齿轮31分别与两条齿条32啮合，齿条32包括两条，两条齿条32分别设置在平行分布的移动板30上，齿条32通过齿条固定块33与移动板30连接。两条齿条32中心对称分布。移动板30上设有夹爪34，夹爪34为多组。夹爪34包括牙片35和牙片固定块36，牙片35包括两片，两片牙片35通过牙片固定块36连接，牙片35上设有锯齿，移动板30上的锯齿相对分布。两片牙片35可通过螺钉联接在牙片固定块36的两侧，且牙片35中带有防滑装置37的一侧超出牙片固定块36的端面，这样在夹持时，芯片基材将卡在两片牙片35的牙底处，从而实现一次只夹持一片芯片基材，且防止芯片基材在移动过程中脱落。牙片固定块36置于移动板30上，两片移动板30上的牙片35对称分布。

如图8所示，驱动机构21为步进电机，步进电机顶部连接检测装置13，检测装置13为检测盘，检测盘两端设有传感器12，传感器12为U形传感器或光电传感器，此处优选U形传感器，U形传感器通过支架38固定。传感器12和检测装置13分别连接处理器，处理器连接驱动夹爪34。当载物框架停止向上移动时，夹爪机构2工作。步进电机输出轴旋转的角度由U形传感与检测盘感应的信号决定，设置一定的角度，使齿轮31与齿条32啮合后，夹爪34正好能夹持芯片基材，且夹持力适中。夹爪34通过夹爪支架39与移动板30连接。

如图9-12所示，水平移动机构1包括驱动机构21和传动装置22，驱动机构21为电机，传动装置22为带传动装置。带传动装置包括主动轮27、从动轮28和传送带26，电机连接主动轮27，主动轮27通过传送带26连接从动轮28，从动轮28连接轴承20，轴承20连接水平移动杆40。水平移动杆40为水平丝杠，水平丝杠上下对称设有滑动装置14。滑动装置14为导轨，导轨上设有滑台41，滑台41一端连接水平移动杆40，滑台41另一端连接夹爪机构2。水平移动机构1设有传感器12，当传感器12感应到夹爪机构2夹取载物框架后，夹爪机构2在水平移动机构1的作用下，将载物框架移动到传输机构6上方。

如图13-15所示，传输机构6包括传送滚筒42，传送滚筒42为多个，传送滚筒42通过传动装置22连接且平行分布，传动装置22连接驱动机构21。传输机构6包括运输轨道43，运输轨道43包括两条平行的基板44。传送滚筒42包括滚筒轴45和筒体46，筒体46置于滚筒轴45外表面中心处，滚筒轴45与筒体46同轴心，滚筒轴45两端长于筒体46，筒体46置于两条基板44之间。滚筒轴45两端分别铰接在两条基板44上，传动装置22为传动齿轮47，传动齿轮47套于滚筒轴45两端端部，相邻的传动齿轮47相互啮合，传送齿轮47连接驱动机构21。传动装置22还可以为传动飞轮和传动链条，传动飞轮套于滚筒轴45两端端部，传动链条与传动飞轮上的键相互啮合，传送飞轮连接驱动机构21，驱动机构21为电机。当载物框架放到传输机构6上时，载物框架在电机的带动下运动。

如图16-17所示，拖插机构4设于上料机的传送滚筒42的下方，包括底座48，底座48上沿传送滚筒42长度方向设有滑道装置14，此处的滑动装置14为导轨。导轨上滑动设置有承载机构49，底座48上水平设有伸缩驱动机构50，伸缩驱动机构50的伸缩轴与承载机构49连接。承载机构49上竖直设有若干个升降驱动机构51，升降驱动机构51的伸缩轴与拖插托板52连接，拖插托板52上设有若干个拖插结构53，拖插结构53可从相邻的传送滚筒42之间的间隙中穿过。

拖插结构53用于穿过传送滚筒42之间的间隙，将位于传送滚筒42上的芯片基材托起。拖插结构53可以为竖直设置在承载机构49上的平板状、圆柱状等结构，还可以为上下端均设置托盘，托盘之间通过连接柱连接的工字型，只要拖插结构53的上端可穿过相邻传送滚筒42之间的间隙，并可支撑芯片基材即可。承载机构49上设置的不同的拖插结构53的顶部最好高度一致，以保证托起芯片基材时芯片基材整体保持水平，稳定性更高。

如图18所示，还包括分列机构5，分列机构5包括支撑架板54、分列支架55和导向槽56，支撑架板54置于传输机构6上，分列支架55置于支撑架板54上部，导向槽56置于分列支架55上部。分列机构5为多组，配合拖插机构4将载物框架分为多组，提高效率。

本实用新型实施例的工作原理是：

第一步：人工将载有物料的载物框架放入下平台7上，关好安全门，按动启动按钮。

第二步：下平台7的检测装置13检测到有载物框架后，气缸15开始动作将载物框架加紧，避免晃动。

第三步：在后端的垂直升降机构3的电机的运动下，垂直移动板9带动物料上升，当顶端对射传感器12检测到有物料时，电机停止运动。

第四步：在前端的垂直气缸15伸出动作带动下，夹爪机构2下降，同时步进电机通过齿轮31齿条32带动夹爪34张开。

第五步：当夹爪机构2上部的传感器12检测到物料后，夹爪34在步进电机的带动下夹紧物料。

第六步：在前端的垂直气15缸收缩动作带动下，载有物料的夹爪机构2上升至指定高度。

夹爪机构2的具体工作原理如下：将该机构移动到位后，步进电机工作，步进电机输出轴带动齿轮31转动，齿轮31与两条齿条32同时啮合运动。由于齿条固定块33和夹爪支架39都固定在移动板30上，所以，齿条32带动移动板30和四个夹爪34同时移动，每对夹爪34相对移动，实现抓取物料的动作。由于步进电机输出轴旋转的角度由传感器12与检测盘感应的信号决定，因此设置一定的角度，使齿轮31与齿条32啮合后，夹爪34正好能夹持芯片基材，且夹持力适中。四个夹爪34的结构都包括两片牙片35和一个牙片固定块36，两片牙片35用螺钉联接在牙片固定块36的两侧，且牙片35中有牙的一侧超出牙片固定块36端面，这样在夹持时，芯片基材将卡在两牙片35的牙底处，从而实现一次只夹持一片芯片基材。

第七步：水平移动机构1在水平电机的带动下，夹爪机构2移载到滚动的传送滚筒42上放料位置的上方；同时，第三步重复动作。

第八步：当传输机构6中的传送滚筒42放料位置的传感器12检测到没有物料时，在前端垂直气缸15伸出动作带动下，夹紧的夹爪机构2下降，当传输机构6中的传送滚筒42放料位置的传感器12检测到有物料时，夹爪机构2中的夹爪34在步进电机的带动下松开物料。

第九步：第一次夹取时，物料落在传送滚筒42上，通过链轮直接输送。第二次夹取时，拖插机构4中的升降驱动机构51动作，将物料托起，升降驱动机构51为气缸，气缸推出动作，使托插带着物料一起输送到右边，然后放下，物料将放在右列，随传送滚筒42输送。第三次夹取时，托插机构4中的升降驱动机构51和伸缩驱动机构50同时动作，将物料托起，气缸收缩动作，使托插带着物料一起输送到左边，然后放下，物料将放在左列，随传送滚筒42输送。第四次夹取时，重复第一次夹取动作。第五次夹取时，重复第二次夹取动作。第六次夹取时，重复第三次夹取动作。以此类推，以此起到分流作用。

拖插机构的具体工作原理如下：夹爪机构2将要输送的物料芯片基材放置到传送滚筒42上，启动伸缩驱动机构50，其伸缩端水平运动，将承载机构49移动至芯片下方。启动升降驱动机构51，其伸缩端竖直运动，将承载机构49托起，使承载机构49上的拖插结构53穿过传送滚筒42间的间隙，超出传送滚筒42所在的平面。将位于传送滚筒42上的芯片基材抬起，抬至一定高度后，升降驱动机构51停止，保持芯片基材的高度不变，伸缩驱动机构50启动，带动承载机构49沿导轨水平移动，从而将芯片基材从传送滚筒42的一侧移动至另一侧。到达传送滚筒42的另一侧后，伸缩驱动机构50停止，升降驱动机构51启动，其伸缩端在竖直方向上向下运动，带动拖插托板52向下，从而使其上的拖插结构53低于传送滚筒42平面的高度，将芯片基材放置在传送滚筒42的另一侧，从而在传送滚筒42上形成两条物料输送通道，使物料输送效率大大提高。

还可以在将芯片基材移送至传送滚筒42另一侧后，伸缩驱动机构50再次启动，其伸缩端水平运动，带动承载机构49再次移动至第二片芯片基材放置的位置的下方，再次启动升降驱动机构51，其伸缩端竖直运动，将拖插托板52托起，使拖插托板52上的拖插结构53穿过传送滚筒42间的间隙，超出传送滚筒42所在的平面。将位于传送滚筒42上的第二片芯片基材抬起，抬至一定高度后，升降驱动机构51停止，保持芯片基材的高度不变，伸缩驱动机构50启动，带动承载机构49沿导轨水平移动，移动距离比前一次的移动距离小，使第二片芯片基材位于形成的两条输送通道之间。然后伸缩驱动机构50停止，升降驱动机构51启动，其伸缩端在竖直方向上向下运动，带动拖插托板52向下，使拖插机构4低于传送滚筒42平面，从而将芯片基材放置在传送滚筒42上两条输送通道之间，形成第三条物料输送通道，进一步提高了物料输送的效率。

还可以根据传送滚筒42的实际长度，设置多条物料输送通道，只要每次伸缩驱动机构50将托起的芯片水平移动的距离逐渐减少即可根据传送滚筒42的实际长度形成多条物料输送通道，大大提高物料输送的效率。

该芯片上料机的拖插机构4可以有效的将上料机的物料输送传送滚筒42上的输送通道由单一的输送通道分配为多条输送通道，可以大大提高物料输送的效率，从而提高焊接生产线的生产效率。

第十步：在前端垂直气缸收缩动作带动下，松开的夹爪机构2上升，夹爪机构2上部的传感器12检测不到物料。

第十一步：在水平移动机构1中的水平电机的运动下，夹爪机构2平移到载物框架的上方，并重复第四步至第十一步的动作。

本实用新型的自动运行模式通过传感器采集信号，将信号传给处理器，处理器驱动各机构工作。本实用新型选择把光电作为采集信号，所以将光电传感器用作采集系统的敏感元件。检测装置通过直接或间接测量检测出执行部件的实际的位移量，然后反馈到处理器或数控装置，并与指令位移进行比较，如果有差值，就发出运动控制信号，控制处理器或数控机床移动部件向消除该差值的方向移动。不断比较指令信号与反馈信号，然后进行控制，直到差值为0，运动停止。数据采集的电路图如图19所示，A/D转换电路采用常用的芯片ADC0809，芯片ADC0809为基于处理器的控制器，传感器的输出端接到ADC0809的IN0。由图19可知ADC0809的通道选择地址A，B，C分别由89C51的P0.0～P0.2经地址锁存器74LS373输出提供。当P2.7＝0时，与写信号WR共同选通ADC0809。图19中ALE信号与ST信号连在一起，在WR信号的前沿写入地址信号，在其后沿启动转换。例如，当输出地址为7FF8H即可选通通道IN0，实现对传感器输出的模拟量进行转换。图19中ADC0809的转换结束状态信号EOC接到89C51的INT1引脚，当A/D转换完成后，EOC变为高电平，表示转换结束，产生中断。在中断服务程序中，将转换好的数据送到指定的存储单元。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1、本实用新型结构简单，操作方便，通过本实用新型，可实现芯片基材的自动上料，可有效避免人体与物料接触，保证了人身安全的同时，提高了生产效率，节省了人工成本，同时保证了物料干净无污染。

2、本实用新型通过设置传感器和处理器等元件，可实现该机构的自动运行模式和手动运行模式，两种模式的随意切换，使得生产应用更灵活。本实用新型的工作速度与焊接炉的工作速度保持一致，速度可调，具有计数统计功能，其夹取速度和夹取宽度可调，能完成不同大小芯片基材的夹取工作，应用范围广。

3、本实用新型通过成对夹爪的配合抓取物料，该夹爪属于柔性制造，适用于多种大小的物料，可实现不同位置精确定位。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。