吸嘴机构及搬运装置的制作方法

1.本实用新型涉及吸嘴技术领域，特别是涉及一种吸嘴机构及搬运装置。


背景技术：

2.在半导体后道以及表面贴装工艺中，有大量的利用吸头取放芯片的工艺和应用。由于芯片放置容器高度有较大的加工误差，或者芯片设备会因为马达失步等原因导致一些误操作，芯片在高度方向上被挤压的情况不可避免，而芯片的外壳一般不耐压，传统吸嘴压力控制一般采用弹簧结构，在弹簧弹力范围内，通过弹簧退缩，保护芯片不会受到过压损伤，但吸头的弹簧压力往往是固定不变的，压力值无法调整和修改；即使设计了弹簧压力调节结构，对不同芯片设置不同的压力，会增加操作人员的额外工作，并且对操作员的技术水平也要额外要求，不方便调整。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能方便实时调整吸头压力的吸嘴机构及搬运装置。
4.一种吸嘴机构，包括安装座、线圈、磁体及活动轴，所述安装座设有上下贯穿的安装孔，所述线圈设置在所述安装座上且位于所述安装孔内，所述磁体设置在所述线圈内且能在所述线圈通电后做直线运动，所述活动轴穿设于所述线圈及安装孔且所述活动轴与所述磁体连接，所述活动轴的底端用于设置吸头。
5.在其中一实施例中，所述的吸嘴机构还包括均设置在所述安装孔内的上限位块、下限位块及挡块，所述上限位块与下限位块上下间隔设置与所述安装座上，所述挡块与所述活动轴连接且位于所述上限位块与下限位块之间。
6.在其中一实施例中，所述的吸嘴机构还包括设置在所述安装座上的导向筒，所述导向筒套设在所述活动轴外，所述活动轴的外表面与所述导向筒的内表面其中之一上设有导向凸起，另一上设有与所述凸起匹配的导向凹槽，且所述导向凸起与所述导向凹槽均沿所述活动轴的长度方向延伸设置。
7.在其中一实施例中，所述导向筒为花键滑块，所述花键滑块为两个，所述活动轴为花键轴，两个所述花键滑块上下设置套设于所述花键轴外。
8.在其中一实施例中，所述的吸嘴机构还包括旋转电机及传动组件，所述旋转电机通过所述传动组件与所述花键滑块连接。
9.在其中一实施例中，所述安装孔为具有多个台阶面的阶梯孔，所述线圈置于其中一个台阶面上。
10.在其中一实施例中，所述活动轴内设有通道，所述通道的一端用于与抽真空机构连通，所述通道的一端与吸头连通。
11.在其中一实施例中，所述安装孔内设有上移传感器，用于检测线圈和磁铁之间的相对位移。
12.在其中一实施例中，所述的吸嘴机构还包括控制器，所述控制器与所述线圈电性连接。
13.一种搬运装置，包括xyz三轴运动机构及任一项所述的吸嘴机构，所述吸嘴机构与所述xyz三轴运动机构连接。
14.在其中一实施例中，所述的搬运装置还包括安装板，所述吸嘴机构为多个，多个所述吸嘴机构均固定在所述安装板上，所述安装板固定在所述xyz三轴运动机构上。
15.利用本实用新型的吸嘴机构及搬运装置，当线圈通上电流后，磁体会带动活动轴做直线运动，通过改变电流大小，可以改变活动轴的运动速度以及轴向保持力；通过改变电流方向，可以改变活动轴的运动方向以及轴向保持力的方向，方便实时调整与活动轴连接的吸头的压力，实现对芯片的过压保护。在吸头到达一定的控制高度时，如吸头即将接触芯片，或者吸头吸附的芯片即将接触新的放置位置时，通过调整线圈通入的电流大小，将保持力调整到需要的值(往往是较小的值)，避免芯片被压坏。当吸头在下移过程中碰到物体并继续往下运动，当压力超过设定值时，磁体将和线圈将产生相对位移，从而保证吸头所受到的压力恒定且可控。该吸嘴机构的压力在保持力范围内无极可调，并且实时可调，可以极大限度地优化设备性能，提供过压保护。
附图说明
16.通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
17.图1为一实施例中吸嘴机构的结构示意图；
18.图2为图1的分解示意图；
19.图3为一实施例中吸嘴机构的局部剖面示意图；
20.图4为一实施例中搬运装置的示意图；以及
21.图5为一实施例中搬运装置的电流与位移的关系变化图。
具体实施方式
22.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
23.下面结合附图来详细描述本公开的具体实施方式。
24.参照图1、2，本技术一实施例提供一种搬运装置，包括xyz三轴运动机构及吸嘴机构1，所述吸嘴机构1与所述xyz三轴运动机构连接。在xyz三轴运动机构的作用下，吸嘴机构1可实现在坐标系x、y、z三个方向上的移动，实现对芯片地灵活搬运。
25.参照图1、2、3，在其中一实施例中，吸嘴机构1包括安装座10、线圈20、磁体30及活动轴40，所述安装座10设有上下贯穿的安装孔，所述线圈20设置在所述安装座10上且位于所述安装孔内，所述磁体30设置在所述线圈20内且能在所述线圈20通电后做直线运动，所述活动轴40穿设于所述线圈20及安装孔且所述活动轴40与所述磁体30连接，所述活动轴40
的底端用于设置吸头50。
26.当线圈20通上电流后，磁体30会带动活动轴40做直线运动，通过改变电流大小，可以改变活动轴40的运动速度以及轴向保持力。通过改变电流方向，可以改变活动轴40的运动方向以及轴向保持力的方向，方便实时调整与活动轴40连接的吸头50的压力，实现对芯片的过压保护。在吸头50到达一定的控制高度时，如吸头50即将接触芯片，或者吸头50吸附的芯片即将接触新的放置位置时，通过调整线圈20通入的电流大小，将保持力调整到需要的值(往往是较小的值)，避免芯片被压坏。当吸头50在下移过程中碰到物体并继续往下运动，当压力超过设定值时，磁体30将和线圈20将产生相对位移，从而保证吸头50所受到的压力恒定且可控。该吸嘴机构1的线圈20、磁体30及活动轴40形成类似直线音圈电机的机构，将直线音圈电机与吸头50创造性地结合，使吸头50的压力在保持力范围内无极可调，并且实时可调，可以极大限度地优化设备性能，提供过压保护，给芯片压力保护以及设备性能优化提升带来极大的便利。
27.通过对压力的实时调整，吸嘴机构1在xyz三轴运动机构上运动过程中，可以保持比较高的保护压力，保证吸嘴机构1的运动稳定性，保证吸头50在x、y、z方向运动过程中不会上下摇晃。在吸嘴机构1吸取芯片的z向运动过程中，可以通过控制电流，将保护压力设置为任意小的值，可以满足不同芯片的过压保护需求。
28.进一步地，在其中一实施例中，所述的吸嘴机构1还包括控制器，所述控制器与所述线圈20电性连接。通过控制器控制线圈20通入的电流大小，实现对吸头50压力的调整。
29.可选地，在其中一实施例中，所述安装孔为具有多个台阶面的阶梯孔，所述线圈20置于其中一个台阶面上。线圈20置于安装孔的台阶面上，相对安装座10位置不变，通电后磁体30相对线圈20移动。
30.进一步地，在其中一实施例中，所述活动轴40内设有通道，所述通道的一端用于与抽真空机构连通，所述通道的一端与吸头50连通。抽真空机构通过通道，实现吸头50的吸力大小控制，实现对芯片的吸取或者释放。
31.参照图3，在其中一实施例中，所述的吸嘴机构1还包括均设置在所述安装孔内的上限位块60、下限位块70及挡块80，所述上限位块60与下限位块70上下间隔设置与所述安装座10上，所述挡块80与所述活动轴40连接且位于所述上限位块60与下限位块70之间。挡,80随活动轴40能上下移动，移动过程中挡块80会撞击上限位块和下限位块，从而保证活动轴40的运动范围。
32.参照图1-3，在其中一实施例中，所述的吸嘴机构1还包括设置在所述安装座10上的导向筒90，所述导向筒90套设在所述活动轴40外，所述活动轴40的外表面与所述导向筒90的内表面其中之一上设有导向凸起，另一上设有与所述凸起匹配的导向凹槽410，且所述导向凸起与所述导向凹槽均沿所述活动轴40的长度方向延伸设置。参照图1、2，本实施例中导向凹槽410设置在活动轴40上。通过导向凸起与所述导向凹槽配合，对活动轴40的上下移动进行导向，确保吸头50运动的稳定性。
33.具体地，在其中一实施例中，所述导向筒90为花键滑块，所述花键滑块为两个，所述活动轴40为花键轴，两个所述花键滑块上下设置套设于所述花键轴外。在双花键滑块地导向下，花键轴上下运动，并保持非常好的径向间隙和精度。
34.参照图1-2，在其中一实施例中，所述的吸嘴机构1还包括旋转电机100及传动组件
110，所述旋转电机100通过所述传动组件110与所述花键滑块连接。花键滑块通过旋转电机100及传动组件110的作用在thetaz方向可以旋转，带动花键轴旋转，从而进行芯片的thetaz角度调整。
35.参照图4，在其中一实施例中，所述的搬运装置还包括安装板2，所述吸嘴机构1为多个，多个所述吸嘴机构1均固定在所述安装板2上，所述安装板2固定在所述xyz三轴运动机构上，配有多个吸嘴机构1，从而提升生产效率。本实施例中安装板2上设有四组吸嘴机构1，可以适用的吸嘴机构1的组数不限，可以是多于四组，也可以是单组，或者两组、三组。
36.参照图4、5，其中图4、5中的大z是指xyz三轴运动机构中能带动吸嘴机构1整体沿z向移动的轴；小z是指吸嘴机构1的活动轴40。在吸取芯片时，某一个闲置的吸嘴机构1会在直线音圈电机的推动下，往下运动，从而与其它吸嘴机构1产生高度差，此时的该吸嘴机构1为工作吸嘴。在大z轴的推动下，安装板2往下运动，直至工作吸嘴接触芯片。吸头50接触芯片后，吸头50会提供负压来吸附芯片。随后大z轴带动安装板2往上运动，从而使芯片升高和离开原有位置。当放芯片时，某一个吸附着芯片的吸嘴机构1会在直线音圈电机的推动下，往下运动，从而与其它吸嘴机构1产生高度差，此时的该吸嘴机构1为工作吸嘴。当芯片往下接触到放置面时，吸头50会释放真空，芯片随后脱离吸头50，进入新放置位置。在x、y向运动过程中，以及大z轴的安全运动范围内，直线音圈电机会提供较大的保持力，从而保证吸嘴机构1的稳定性。
37.在到达一定的控制高度时，即吸头50即将接触芯片，或者吸头50吸附的芯片即将接触新的放置位置时，直线音圈电机会通过调整电流，将保持力调整到需要的值(往往是较小的值)。当吸头50在下移过程中碰到物体并继续往下运动，当压力超过设定值时，磁体30将和线圈20将产生相对位移，从而保证吸头50所受到的压力恒定且可控。可选地，在其中一实施例中，所述安装孔内设有上移传感器，用于检测线圈20和磁铁之间的相对位移，可同时产生压力异常报警。
38.具体地，参照图5，当xy运动时(图中xy搬运区段)，直线音圈电机保持反向电流，使吸头50停留在上极限处。此处方向电流可以设置较高，保持小z的稳定性。当xy运动到取芯片处并静止后，直线音圈电机提供正向电流，使工作吸嘴往下运动到下极限并停止；大z开始向下运动，同时直线音圈电机正向电流减小至设定保护值；大z运动到位，吸取芯片后，往上运动，同时，小z电流反向，并带动吸头50往上运动到上极限。此处，正向电流减小时段，即为吸头50过压保护时段。当xy运动到放芯片处时，直线音圈电机提供正向电流，使工作吸嘴往下运动到下极限并停止；大z开始向下运动，同时直线音圈电机正向电流减小至设定保护值；大z运动到位，放置芯片后，往上运动，同时，小z电流反向，并带动吸头50往上运动到上极限。此处，正向电流减小时段，即为吸头50过压保护时段。
39.在芯片领域，芯片的小型化是大趋势，芯片越来越小巧，越来越轻薄，这将对芯片吸取的保护提出更加高的要求，压力保护的值会越来越小，而且对于压力值的恒定和稳定性要求会越来越高，采用上述实施例的搬运装置，能满足芯片吸取过程中对压力及稳定性的要求。
40.在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通
过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
41.根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。
42.另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。
43.虽然本说明书已经示出和描述了本实用新型的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本实用新型思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本实用新型的过程中，可以采用对本文所描述的本实用新型实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。