一种插件头装置的制作方法

1.本实用新型涉及插件机技术领域，尤其涉及一种传动效率高、使用寿命长、行程长、方便拆装的插件头装置。


背景技术：

2.随着电子产业的发展，对插件技术的要求越来越高。插件机设备是通过插件头夹取元件放置到pcb板上的指定位置进行插件工作，对插件头的升降运动速度和定位精度都有很高的要求。插件头的结构很大程度上决定了插件的效率、精度，同时也关系到插件头的整体尺寸、使用寿命以及是否便于拆装调试等。
3.目前常见的插件头升降机构的传动方式分为两种，一种是同步带传动，一种是丝杆传动。同步带的传动方式行程大，精度较高，速度较快，但是寿命较短，传动效率较低，占用的空间大，并且夹持不同质量的异形元器件进行插件工作时，同步带松紧度不同导致运动不稳定。丝杆传动结构紧凑，传动效率高，负载能力大，但是不便于拆装维修，行程一般较短。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种插件头装置。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种插件头装置，包括框型框架和沿第一水平方向顺次排布且安装固定在所述框型框架中以便于一次性同步拆装的多个单插件头组件，每一所述单插件头组件包括沿第二水平方向顺次排布的旋转机构、夹持机构、丝杆升降机构，所述旋转机构用于驱动所述夹持机构旋转，丝杆升降机构用于驱动所述夹持机构竖直升降；
6.所述框型框架包括竖直设置且反面用于与外部结构固定的背板，以及水平设置在所述背板正面且上下分布的上丝杆安装板和下丝杆安装板；所述丝杆升降机构包括竖直设置的丝杆副，所述丝杆副的上端和下端分别与所述上丝杆安装板和下丝杆安装板支撑固定。
7.在本实用新型所述的插件头装置中，所述丝杆升降机构还包括升降伺服电机、第一轴承、第一轴承端盖，所述上丝杆安装板设有仅能供所述第一轴承从上方塞入的第一丝杆安装孔，所述第一轴承端盖固定在所述上丝杆安装板上表面并挡住所述第一轴承以限制所述第一轴承上移，所述丝杆副的上端通过所述第一轴承与所述上丝杆安装板可转动地连接，且所述丝杆副的上端穿过所述第一轴承后与所述升降伺服电机的电机轴连接。
8.在本实用新型所述的插件头装置中，所述丝杆升降机构还包括丝杆锁紧螺母，所述丝杆锁紧螺母固定套紧在所述丝杆副外且所述丝杆锁紧螺母与所述第一轴承的上端面贴合以限制所述丝杆副下移。
9.在本实用新型所述的插件头装置中，所述丝杆升降机构还包括第二轴承、第二轴
承端盖，所述下丝杆安装板设有仅能供所述第二轴承从下方塞入的第二丝杆安装孔，所述第二轴承固定在所述下丝杆安装板下表面并挡住所述第二轴承以限制所述第二轴承下移,所述丝杆副的下端通过所述第二轴承与所述下丝杆安装板可转动地连接。
10.在本实用新型所述的插件头装置中，所述旋转机构包括旋转伺服电机和旋转同步带传动机构，所述夹持机构包括旋转式滚珠花键、滑块安装座和夹爪组件，所述框型框架还包括水平设置在所述背板正面的电机安装板和沿竖直方向安装固定在所述背板正面的多个滑轨，所述电机安装板位于所述上丝杆安装板上方，所述旋转伺服电机、旋转式滚珠花键、所述升降伺服电机均通过所述电机安装板安装固定且沿第二水平方向排布，多个所述滑轨与多个所述单插件头组件数量一致且沿第一水平方向排布，每一所述滑轨上安装滑块；
11.所述旋转式滚珠花键下端与所述夹爪组件上端同轴固定连接，所述旋转式滚珠花键可转动且可竖直移动地穿过所述电机安装板安装固定且还通过所述旋转同步带传动机构与所述旋转伺服电机的电机轴连接，所述夹爪组件可转动地穿过所述滑块安装座安装固定，所述滑块安装座同时与所述滑块和所述丝杆副上的丝杆螺母固定连接。
12.在本实用新型所述的插件头装置中，所述电机安装板设有沿第二水平方向排布的花键安装孔和升降伺服电机安装孔，所述电机安装板的远离所述升降伺服电机安装孔的一侧悬挂旋转电机安装座；所述升降伺服电机通过所述升降伺服电机安装孔安装在所述电机安装板上且其电机轴穿过所述升降伺服电机安装孔后通过联轴器与所述丝杆副上端连接；所述旋转式滚珠花键通过所述花键安装孔安装在所述电机安装板上；所述旋转伺服电机安装在旋转电机安装座上。
13.在本实用新型所述的插件头装置中，所述旋转同步带传动机构包括第一同步轮、第二同步轮、同步带、旋转检测感应片，所述旋转伺服电机的电机轴穿过所述旋转电机安装座后套设所述第一同步轮，所述旋转式滚珠花键穿过所述花键安装孔后其上的花键螺母套设所述第二同步轮，所述第一同步轮和第二同步轮分别位于所述背板的反面和正面，所述背板上端开设同步带窗口，所述同步带越过所述同步带窗口分别套在所述第一同步轮和第二同步轮上，所述旋转检测感应片安装在所述第一同步轮/第二同步轮上。
14.在本实用新型所述的插件头装置中，所述夹持机构还包括套筒锁紧螺母、第三轴承、第三轴承端盖；所述滑块安装座设有仅能供所述第三轴承从下方塞入的夹爪安装孔，所述第三轴承端盖固定在所述滑块安装座下表面并挡住所述第三轴承以限制所述第三轴承下移,所述夹爪组件的上端通过所述第三轴承与所述滑块安装座可转动地连接，所述夹爪组件的上端穿过所述第三轴承后与所述旋转式滚珠花键下端套接，所述套筒锁紧螺母固定套紧在所述夹爪组件外且所述套筒锁紧螺母与所述第三轴承的上端面贴合以限制所述夹爪组件下移。
15.在本实用新型所述的插件头装置中，所述夹持机构还包括升降检测感应片，所述升降检测感应片固定在所述滑块安装座上端，所述上丝杆安装板的下表面安装有与所述升降检测感应片上下正对的升降检测传感器；
16.所述上丝杆安装板上开设有与第一丝杆安装孔在第二水平方向排开的花键过孔以供所述旋转式滚珠花键无障碍通过，所述下丝杆安装板与所述背板之间预留缝隙以供所述旋转式滚珠花键无障碍通过以及避开所述升降检测传感器的检测路径。
17.在本实用新型所述的插件头装置中，所述框型框架还包括竖直正对设置的在所述背板正面的两个侧板，所述两个侧板分别与所述背板的两个竖直侧边连接，所述电机安装板、上丝杆安装板和下丝杆安装板的两端分别与两个所述侧板固定连接，所述电机安装板位于所述背板的上端，所述下丝杆安装板位于所述背板的下端。
18.本实用新型的插件头装置，具有以下有益效果：本实用新型通过丝杆升降机构驱动夹持机构升降，丝杆本身的特性使得插件头的传动效率高，使用寿命长，整体尺寸变小，而且其丝杆副的上端和下端分别与上丝杆安装板和下丝杆安装板支撑固定，防止在高速旋转下发生摆动，解决了丝杆传动插件头普遍存在的行程短的问题；同时，利用框型框架集成多个单插件头组件，形成一体式结构，插件头装置内部结构紧凑，节省空间，整体通过背板安装在外部结构上，方便拆装。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
20.图1是本实用新型插件头装置的主视图；
21.图2是本实用新型插件头装置的侧视图；
22.图3是图1中的单个单插件头组件的示意图；
23.图4本实用新型插件头装置的分解图；
24.图5是单个单插件头组件与框型框架的配合关系示意图；
25.图6是单个单插件头组件与框型框架的配合关系在另一个角度下的示意图；
26.图7是图2中b区域的示意图；
27.图8是图2中c区域的示意图；
28.图9是图2中d区域的示意图。
具体实施方式
29.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
30.参考图1-3，本实施例的插件头装置包括框型框架100和沿第一水平方向顺次排布且安装固定在所述框型框架100中以便于一次性同步拆装的多个单插件头组件，具体是4个单插件头组件。参考图3-4，每一所述单插件头组件包括沿第二水平方向顺次排布的旋转机构200、用于夹取元件的夹持机构400、丝杆升降机构300，所述旋转机构200用于驱动所述夹持机构400旋转，丝杆升降机构300用于驱动所述夹持机构400竖直升降。其中，第一水平方向具体是左右方向，第二水平方向具体是前后方向。
31.参考图4，所述框型框架100包括背板101，左右两个侧板104、109，电机安装板105，上丝杆安装板106，下丝杆安装板107，4条滑轨103、8个滑块102。
32.具体的，背板101竖直设置，背板101的反面与外部结构固定，比如通过螺栓等固定。两个侧板104和109、电机安装板105、上丝杆安装板106、下丝杆安装板107、4条滑轨103、8个滑块102全部位于背板101的正面。两个侧板104、109竖直正对设置，且分别与所述背板101的两个竖直侧边连接。电机安装板105、上丝杆安装板106、下丝杆安装板107三者都是水平设置且顺次上下分布，且三者的左右两端分别与两个所述侧板104、109固定连接，所述电机安装板105位于所述背板101的上端，所述下丝杆安装板107位于所述背板101的下端。四条滑轨103沿竖直方向安装固定在所述背板101正面，四条滑轨103与4个单插件头组件一一对应，也是沿第一水平方向排布，每一所述滑轨103上安装2个滑块102。如此本实施例形成一个牢固的框架结构，框型框架100通过螺栓固定在外部背板上，插件头装置的所有机构安装在框架里，在安装或者维修的过程中可以对整个插件头装置进行拆装，方便维护。
33.参考图4-6，所述夹持机构400包括快换接头401、旋转式滚珠花键403、滑块安装座405、夹爪组件409、滚珠花键固定螺母端盖402、套筒锁紧螺母406、第三轴承407、第三轴承端盖408、升降检测感应片404。所述丝杆升降机构300包括丝杆副307、升降伺服电机301、第一轴承305、第一轴承端盖304、丝杆锁紧螺母303、第二轴承308、第二轴承端盖309。所述旋转机构200包括旋转伺服电机201和旋转同步带传动机构，所述旋转同步带传动机构包括第一同步轮202、第二同步轮206、同步带204、旋转检测感应片205。
34.所述旋转伺服电机201、旋转式滚珠花键403、所述升降伺服电机301均通过所述电机安装板105安装固定且沿第二水平方向排布。具体来说，所述电机安装板105设有沿第二水平方向排布的花键安装孔1052和升降伺服电机安装孔1051，所述电机安装板105的远离所述升降伺服电机安装孔1051的一侧悬挂阶梯型的旋转电机安装座203。所述升降伺服电机301通过所述升降伺服电机安装孔1051安装在所述电机安装板105上，所述旋转式滚珠花键403通过所述花键安装孔1052可转动且可竖直移动地安装在所述电机安装板105上，所述旋转伺服电机201安装在旋转电机安装座203上。如此，本实施例中所有的电机全部布局在一个平面，方便拆装调试。
35.其中，旋转式滚珠花键403的上端穿过花键安装孔1052后与快换接头401连接,旋转式滚珠花键403下端与所述夹爪组件409上端同轴固定连接。所述滚珠花键固定螺母端盖402与所述电机安装板105上表面固定。参考图9，旋转式滚珠花键403下端与所述夹爪组件409上端同轴固定连接。具体的，滑块安装座405是一个矩形框体，旋转式滚珠花键403下端穿过滑块安装座405顶板的过孔伸入滑块安装座405内部，夹爪组件409穿过滑块安装座405底板也伸入滑块安装座405内部并且紧套在旋转式滚珠花键403下端外。
36.所述夹爪组件409与所述滑块安装座405底板可转动地固定，具体参考图9，所述滑块安装座405底板设有仅能供所述第三轴承407从下方塞入的夹爪安装孔，即夹爪安装孔的竖直方向上的剖面呈“凸”字形，所述第三轴承端盖408固定在所述滑块安装座405底板的下表面并阻挡所述第三轴承407以限制所述第三轴承407下移。所述夹爪组件409的上端通过所述第三轴承407与所述滑块安装座405可转动地连接，所述夹爪组件409与所述第三轴承407有公差套合，所述夹爪组件409的上端穿过所述第三轴承407后与所述旋转式滚珠花键403下端套接，所述套筒锁紧螺母406固定套紧在所述夹爪组件409的上端外且所述套筒锁
紧螺母406与所述第三轴承407的上端面贴合以限制所述夹爪组件409下移。
37.参考图6，所述升降检测感应片404固定在所述滑块安装座405上端即滑块安装座405的顶板的上表面，所述上丝杆安装板106的下表面安装有与所述升降检测感应片404上下正对的升降检测传感器108，升降检测传感器108与升降检测感应片404配合实现插件头升降高度的检测。
38.继续参考图4-6，所述旋转式滚珠花键403通过所述旋转同步带传动机构与所述旋转伺服电机201的电机轴连接，从而实现所述旋转机构200驱动所述夹持机构400旋转。具体来说，所述旋转伺服电机201的电机轴穿过所述旋转电机安装座203后套设所述第一同步轮202，所述旋转式滚珠花键403穿过所述花键安装孔1052后其上的花键螺母套设所述第二同步轮206，所述第一同步轮202和第二同步轮206分别位于所述背板101的反面和正面，所述背板101上端开设同步带窗口，所述同步带204越过所述同步带窗口分别套在所述第一同步轮202和第二同步轮206上，所述旋转检测感应片205安装在所述第一同步轮202/第二同步轮206上。
39.继续参考图4-6，上面介绍了所述夹爪组件409可转动地穿过所述滑块安装座405安装固定，又因为所述滑块安装座405同时与所述滑块102和所述丝杆副307上的丝杆螺母3071固定连接，如此实现丝杆升降机构300驱动所述夹持机构400竖直升降。具体来说，滑块安装座405的后侧板与滑块102通过螺丝固定，滑块安装座405的前侧板与t型丝杆螺母固定座306的竖直部固定，所述丝杆副307竖直设置并穿过t型丝杆螺母固定座306的水平部，丝杆螺母3071与t型丝杆螺母固定座306的水平部上下叠设并通过螺栓锁紧。丝杆副307的上端和下端分别与所述上丝杆安装板106和下丝杆安装板107支撑固定。参考图5-6，结合图7，所述上丝杆安装板106从左至右设有4个仅能供所述第一轴承305从上方塞入的第一丝杆安装孔1061，即第一丝杆安装孔1061的竖直方向上的剖面呈倒立的“凸”字形，所述第一轴承端盖304固定在所述上丝杆安装板106上表面并阻挡第一轴承305以限制所述第一轴承305上移，所述丝杆副307的上端通过所述第一轴承305与所述上丝杆安装板106可转动地连接，且所述丝杆副307的上端穿过所述第一轴承305，所述升降伺服电机301的电机轴穿过所述升降伺服电机安装孔1051后通过联轴器302与所述丝杆副307上端连接，在其他实施例中升降伺服电机301的电机轴还可以是由联轴器302改为由同步带带动所述丝杆副307的上端。继续参考图7，所述丝杆锁紧螺母303固定套紧在所述丝杆副307的上端外且所述丝杆锁紧螺母303与所述第一轴承305的上端面贴合以限制所述丝杆副307下移。参考图8，所述下丝杆安装板107从左至右设有4个仅能供所述第二轴承308从下方塞入的第二丝杆安装孔1071，即第二丝杆安装孔1071的竖直方向上的剖面呈“凸”字形，所述第二轴承308固定在所述下丝杆安装板107下表面并阻挡第二轴承308以限制所述第二轴承308下移,所述丝杆副307的下端通过所述第二轴承308与所述下丝杆安装板107可转动地连接。如此，本实施例中丝杆副307的两端都被固定限制住，因此可以防止丝杆副307在高速旋转下发生摆动，解决了丝杆传动插件头普遍存在的行程短的问题。丝杆锁紧螺母303对防止丝杆副307下落起到辅助作用，比如可以防止联轴器302意外松动导致丝杆副307往下掉。
40.另外，参考图5-6，上丝杆安装板106还开设有沿第一水平方向排布的4个花键过孔1062，花键过孔1062与第一丝杆安装孔1061在第二水平方向排布，且花键过孔1062更靠背板101，旋转式滚珠花键403从套设了第二同步轮206之后再从花键过孔1062穿过，花键过孔
1062的作用是让旋转式滚珠花键403无障碍通过，所以其径向尺寸大于旋转式滚珠花键403的径向尺寸。下丝杆安装板107与背板101之间存在缝隙，旋转式滚珠花键403从花键过孔1062穿过之后，从此缝隙无障碍通过。当然，可以理解的是，理论上，下丝杆安装板107也可以参照上丝杆安装板106开过孔让旋转式滚珠花键403通过，上丝杆安装板106也可以是参照下丝杆安装板107预留缝隙让旋转式滚珠花键403通过，但是本实施例中，因为要在上丝杆安装板106的下表面安装升降检测传感器108，所以为了避开所述升降检测传感器108的检测路径，下丝杆安装板107与所述背板101之间预留缝隙而非直接在下丝杆安装板107上开过孔，上丝杆安装板106做的宽一点以便于安装升降检测传感器108，所以采用开过孔方式来保证花键403通过。
41.本实施例中，夹持机构400可以进行单独的旋转运动，单独的升降运动，或者两者同时进行，两个运动可以互不干扰。
42.旋转的实现过程是：旋转伺服电机201工作时，其电机轴旋转，从而通过同步带204带动旋转式滚珠花键403旋转，旋转式滚珠花键403旋转则带动夹爪组件409转动，从而实现对夹爪组件的旋转控制。因为本实施例中每个旋转伺服电机201是单独安装在对应的一个旋转电机安装座203上，单独驱动对应的旋转式滚珠花键403旋转，所以如果夹持不同质量的异形元器件进行插件工作时，也是可以方便调节对应的同步带204的松紧度来适应的，可以避免同步带松紧度不同导致运动不稳定的问题。
43.升降的实现过程是：升降伺服电机301工作时，其电机轴旋转，从而通过联轴器302带动丝杆副307旋转，丝杆副307的旋转带动其上的丝杆螺母3071上下移动，丝杆螺母3071移动则带动滑块安装座405上下移动，滑块安装座405带动杆锁紧螺母303上下移动，锁紧螺母303上下移动带着夹爪组件409、旋转式滚珠花键403上下移动，从而实现对夹爪组件的升降控制。
44.综上可见，本实施例中，通过丝杆升降机构驱动夹持机构升降，丝杆本身的特性使得插件头的传动效率高，使用寿命长，整体尺寸变小，而且其丝杆副的上端和下端分别与上丝杆安装板和下丝杆安装板支撑固定，防止在高速旋转下发生摆动，解决了丝杆传动插件头普遍存在的行程短的问题；同时，利用框型框架集成多个单插件头组件，形成一体式结构，插件头装置内部结构紧凑，节省空间，整体通过背板安装在外部结构上，方便拆装。
45.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
46.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
47.本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。
48.上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上
述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。