专利名称：一种用于拣取、放置转轴组件的整体式气流控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种转轴驱动组件，更具体地说，本发明涉及在拣取、放置设备的转轴驱动组件中所用的一种高速系统。
背景技术：
本发明主要涉及但并不仅限于在电子组装工业如拣取和放置设备中所已知的机械。在拣取和放置设备中，安装在转轴组件上的一根转轴与模具或其他电子部件相接触以拣取模具或部件。然后，将转轴组件移动至另一个位置，并将由转轴拣取的模具或部件放置在适当的位置以进行组装。
在常用的拣取和放置设备中，一种类型的转轴组件是利用一种真空转轴。真空转轴包括处于该转轴下端顶部的一个喷嘴。在转轴的顶部向喷嘴施加真空以使转轴拣取模具或部件。然后将转轴移动至适当的位置来放置所述模具或部件。为将模具或部件从转轴卸下，将一个气动脉冲有时称作气接触施加到喷嘴上以将模具或部件从转轴的顶端吹下。
在常用的拣取和放置设备中，所述真空是通过将加压空气施加到文氏管上，之后再产生真空。然后将真空引导至转轴以拣取部件。此外，为释放模具或部件还将加压空气直接施加到喷嘴的顶端。
常用的拣取和放置设备可具有一个拣取和放置端头，该端头包括多个转轴组件以使组装时间最大化。但是与相应的转轴组件接合使用的常用阀组件较大。因此，为了在拣取和放置端头的有关部分中尽可能安装多个转轴组件，该阀组件应远离转轴组件定位。将阀组件远离转轴组件定位的一个缺点在于在文氏管处施加的真空到达喷嘴顶端所需的时间增长了拣取和放置设备的处理时间。
在拣取和放置端头中所用的一些常用阀组件的致动时间约为4.5毫秒。因此，在常用的拣取和放置设备中，综合致动时间与阀组件相对于转轴组件的定位距离的因素，所述真空达到所需水平即通常约为20英寸水银汞柱需要的时间约为40毫秒。
在其他常用组件中，阀件安装在转轴端头支架上，但与带有管件的转轴相连。这种布置难于组装。
发明内容
因此，本发明的一个目的是为拣取、放置设备提供一种拣取和放置端头，其中，该端头可减少致动时间。
本发明的另一个目的是为拣取、放置设备提供一种转轴组件，其中的阀组件足够小，这样就可将阀组件与转轴相邻布置，以使将空气压力施加到喷嘴顶端而形成真空所需的时间最短。
本发明的另一个目的是为拣取、放置设备提供一种阀组件，其中阀的致动时间可被缩短以使处理时间最短。
根据本发明的一个优选实施例，拣取、放置设备所用的转轴组件包括一个壳体，该壳体中容纳有沿转轴的纵轴线运动的一根转轴；该壳体中布置有一个阀以控制空气向转轴内孔的流动；转轴内孔的一端具有一个开口与气流相连通，以拣取和放置部件；空气从阀至转轴内孔的流动经由通道进入壳体的内部。
图1所示为沿图2中的I-I线而对根据本发明的一个优选实施例的转轴组件所作的剖视图；图2所示为根据本发明的优选实施例的转轴组件的侧面立视图；图3所示为根据本发明的优选实施例的转轴组件的示意图；图4所示为本发明优选实施例的示意图，图中示出了气流通道。
具体实施例方式
图1所示为根据本发明而用于拣取、放置设备的转轴组件10的一个优选实施例的剖视图。该剖视图是沿着图2中的I-I线作出的。在一个组装操作过程中，拣取和放置端头中所用的转轴组件10是用于拣取电子部件且将它们放置到所需的位置处。
现在参看图1，转轴组件10包括一个支架或称为壳体16，该支架16具有一个垂直的空腔，转轴12即支撑于该空腔中。在转轴12的下端布置有一个喷嘴14。喷嘴14是转轴12的一部分，该部分与由转轴12所拣取的模具和部件相接触。
就如在图1所看到的那样，转轴12的至少一部分是中空的，以产生一个可由真空或气压流经的通道15。喷嘴14的最下端开口以施加真空或气压，从而由喷嘴14拣取模具或部件并将它们释放。
就如至少在图1、3和图4中所看到的那样，在转轴组件支架16上安装有两个阀18、20。阀18、20中的每一个均通过通道22与一个加压空气源相连。在每个阀的一端布置有电接头24，这样就可施加电流以致动阀。在每个阀体的一侧布置有一个排气孔50以使加压空气流经所述阀。
根据本发明的一个优选实施例，可通过短时间施加电流来致动所述阀。特别地，将约为2.5-10安培的电流施加约0.5-1毫秒足可致动所述阀以将其打开。在所述阀被致动的情况下，空气就可从入口56进入阀体且经空气出口50流出。
为将所述阀关闭，将一个释放电流以与初始致动电流相反的极性施加到所述阀上。该释放电流小于所述致动电流。将约为0.3安培的释放电流施加约0.1-0.5毫秒，优选0.12毫秒。另一种情况为释放电流为一系列的交流消磁电流。所述阀优选的电压为12伏特。但是，本发明并不仅限于上面设定的电压、电流强度和时间值。
本发明并不仅限于一种阀的特定具体形式。本领域的普通技术人员应认识到根据本发明，而可利用其他类型的阀。但是，所应用的阀优选具有较小的尺寸及较高的速度。
现在参考图3和图4，图中显示了本发明实施例的一个气流通路。图中示意性地但非按比例显示了本发明优选实施例的不同部件。空气入口22与一个加压空气源相连且被用于将加压空气输送至两个阀18、20。
在转轴组件10的支架16中还安装有一个文氏管36。一个空气通道28将阀20的出口与文氏管36的第一端相连。文氏管36这样构造，则在将空气压力施加到其第一端上时，在文氏管36的出口39处产生真空。另一个空气通道38将文氏管36的出口39与转轴12相连。因此，在致动阀20开启所述阀时，来自气源22的加压空气流经空气通道26而进入阀20中，并经由空气通道28进入文氏管36中。然后，由文氏管36产生的真空通过空气通道38施加到转轴12上。
一个排气通道34从文氏管36的第二端延伸出来，并经过扩展腔32到达空气系统，该空气系统用于冷却驱动拣取、放置端头所用的马达。但是，不是必需利用来自排气通道34的空气来冷却所述马达。
以最简单的形式显示出来的扩展腔32可使气动脉冲的扩张部分从阀18移动至转轴12以调节其中的压力。在一个优选实施例中，扩展腔32包括一个封闭的空间，该空间围绕文氏管36的第二端固定。在该优选实施例中，扩展腔包括处于其侧面的一个开口25，空气可通过该开口25溢出。如图3所示，通道34延伸过该开口。另一个通道30将阀18的出口与扩展腔32相连。这样构造的通道30在与文氏管36的第二端相距较短的距离处结束。该较短的距离对从通道30流至文氏管36的气动脉冲的调节有辅助作用。但是，应认识到可利用其他的结构来调节空气压力。
在致动所述阀18以开启所述阀时，来自气源22的加压空气流经阀18且经由空气通道30而进入扩展腔32中。由于文氏管36的第二端与空气通道30相间隔，这样，在来自阀18和空气通道30的加压空气进入扩展腔32时，在加压空气进入文氏管36之前对其进行调节，一个较小的气动脉冲通过文氏管36进入空气通道38并进入转轴12。因此，可通过致动所述阀18而将一个气动脉冲输送至转轴12。气动脉冲经过阀18、空气通道30、扩展腔32、文氏管36和空气通道38而到达转轴12。扩展腔32的这种布置，包括其体积、位置、距离和排气开口的设置，都可以通过这种方式进行选择，从而对从阀18发出的气动脉冲进行调节。因此，扩展腔32调整气动脉冲且阻止非必需的阶跃脉冲施加到转轴12上。
在一个优选实施例中，扩展腔32具有约为450立方毫米的内部容积。
在本发明的另一个优选实施例中，文氏管36的第二端直接与通道34相连而绕过扩展腔32。在该实施例中，自扩展腔32开始的空气通道将直接与转轴12相连。因此，气动脉冲可通过扩展腔32传输且被直接引导至转轴12，而不必经过文氏管36。
由于阀18、20的尺寸较小且轻便，因此这些阀可在约0.5-0.8毫秒的时间范围内被致动。但是在本发明的另一个实施例中，所述阀可在1-2毫秒或其他适当的时间范围内被致动。
在本发明的一个优选实施例中，每个阀约重4克，其长度约为10毫米，且其直径约为9毫米。但是，本发明并不仅限于所述的这种阀，根据本发明而可利用其他尺寸和重量的阀。优选实施例中的阀是由科罗拉多州的Woodland Park的Sturmar工业公司制造的。
由于所述阀的尺寸较小，所述阀可布置在转轴组件10的支架16中，这样就可将阀布置得非常靠近转轴12。在本发明的一个优选实施例中，所述阀距转轴12约2英寸。但是，在其他实施例中，所述阀可与转轴12相距5英寸、4英寸或3英寸或更少。由于所述阀和转轴之间的距离很小，这样在每次致动过程中需要排出的连接通道内的空气体积就较小。在一个实施例中，在通道中需被排出的空气的总体积约为500立方毫米。因此，通过将阀靠近转轴布置而增大了致动时间范围。阀的较小尺寸、较短的更换时间、阀靠近转轴12布置这些因素均增大了装置的回转速度。
在本发明的另一个方面中，如图4所示的优选实施例所显示的那样，所述通道可在支架或壳体16中直接形成。特别地，取代布置空气流过所述系统所用的管道或通道，该优选实施例包括通过钻孔、打孔、模制或其他方式而在壳体本身中形成的通道以将空气引导通过所述系统。
在一个实施例中，壳体16是由多聚醚(polyetherimide)模制成的。例如，可利用由GE塑料公司销售的商标为ULTEMTM的塑料。在该实施例中，一些通道或所有通道，例如通道26、28、30、34、38直接模制在壳体16中或在壳体模制成之后直接在其中钻出。优选的情况为一些通道直接在壳体16中模制出来，而将其他通道在壳体中钻出。
另一种情况为，可利用一个塑料块加工壳体16，或者在利用模制工艺模制出壳体16之后再加工出壳体的细节部分。
在所披露的优选实施例中利用了两个阀。但是在一个实施例中可只利用一个阀或利用两个以上的阀。一个阀只能控制施加到转轴上的真空压力。在这样一个实施例中，在放置过程中不利用气动脉冲将部件从转轴顶端卸下。这种实施例对于移动较大部件的装置来说更为有用，即只通过重力作用则可容易地将部件容易地从转轴上卸下来。
本申请中虽然只对本发明的优选实施例进行了特别的显示和描述，但应认识到在不脱离本发明的实质和范围的情况下，参考上述主旨且在附加的权利要求的范围内可对本发明作出多种变更和变化。
权利要求
1.用于部件拣取和放置设备的一种转轴组件，该组件包括一个壳体，该壳体中容纳有沿转轴的纵轴线运动的一根转轴；该壳体中布置有一个阀，以控制空气向转轴内孔的流动；转轴内孔的一端具有一个开口与气流相连通，以拣取和放置部件；空气从阀至转轴内孔的流动经由通道进入壳体的内部。
2.根据权利要求1所述的转轴组件，其中所述通道整体形成于壳体的内部。
3.根据权利要求1所述的转轴组件，其中所述阀与转轴的距离为3英寸或更少。
4.根据权利要求1所述的转轴组件，其中所述阀在小于2毫秒的时间范围内从一个完全开启位置切换至完全闭合位置，反之亦然。
5.根据权利要求1所述的转轴组件还包括在空气流通通道中的一个文氏管，该文氏管用于在转轴处产生真空压力。
6.根据权利要求3所述的转轴组件，其中在转轴顶端处的气流形成保持部件所用的真空压力或形成卸下部件所用的空气压力。
7.根据权利要求1所述的转轴组件，其中所述阀在0.8毫秒或更短的时间范围内从一个完全开启位置切换至完全闭合位置，反之亦然。
8.根据权利要求1所述的转轴组件，该组件包括一个第二阀、一个文氏管和一个扩展腔；所述通道包括将两个阀中的第一个阀与文氏管的第一端相连的一个第一分支通道，这样，施加到文氏管第一端上的空气就产生施加到转轴上的真空；将两个阀中的第二个阀与文氏管的第二端相连的一个第二分支通道，这样，施加到文氏管第二端上的空气就在转轴处产生一个气动脉冲；将文氏管与转轴相连的一个第三分支通道；所述扩展腔布置在第二阀将转轴之间以对施加到转轴上的气压变化进行调整。
9.根据权利要求8所述的转轴组件，其中每个阀用于在小于2毫秒的时间范围内从完全开启位置切换至完全闭合位置，反之亦然。
10.根据权利要求1所述的转轴组件，其中所述阀容纳在壳体内。
11.根据权利要求1所述的转轴组件，其中至少一些通道是在壳体中钻出的。
12.根据权利要求1所述的转轴组件，其中至少一些通道模制在壳体中。
全文摘要
一种用于部件拣取和放置设备的转轴组件，该组件包括一个壳体，该壳体中容纳有沿转轴的纵轴线运动的一根转轴；该壳体中布置有一个阀，以控制空气向转轴内孔的流动；转轴内孔的一端具有一个开口与气流相连通，以拣取和放置部件；空气从阀至转轴内孔的流动经由通道进入壳体的内部。
文档编号B23P19/00GK1507317SQ200310119618
公开日2004年6月23日 申请日期2003年10月17日 优先权日2002年10月17日
发明者K·A·吉斯克斯, K A 吉斯克斯, M·D·斯奈德, 斯奈德, J·E·达内克, 达内克 申请人:特拉华资本构造公司