专利名称：用于在石英振荡器制造中自动插入基板的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于自动插入基板(base)的装置，尤其涉及一种用于在石英振荡器制造过程中将其上装有坯件(blank)的基板自动插入圆形转动架(turret)的自动插入基板的装置。
背景技术：
石英振荡器是这样一种元件，它具有石英板(下文中称作“坯件”)以及与石英板结合在一起的基板，在石英板中，切割成具有一定斜度和厚度的石英晶体的两侧被涂布以薄膜电极。因其具有很小的温度系数，所以石英振荡器被广泛地用于各种需要稳定的振荡电路的通讯设备中。
如
图1所示，为了制造这种石英振荡器，将其上装有坯件的基板沿着圆形转动架2的圆周插入到座槽(seating grooves)2a中。然后，通过在电机涂布机(未示出)上控制频率以对形成在坯件上的薄膜电极的涂布厚度进行最终调整。
这里，在大多数情况下，基板是被手工插入到圆形转动架中的。这常常会使坯件损坏并使工作速度下降。
作为一种选择，人们曾经尝试使用一种方法以在通过电机3使直立的转动架2按一定速度旋转的同时将基板1自动插入到座槽2a中。但是，由于当用力将基板1插入座槽2a时会给坯件施加一个冲击力，所以这种方法存在一些问题。此外，当转动架旋转时，基板1容易与座槽2a脱离，从而增加了残次品。
此外，由于机械误差，沿转动架的圆周形成的槽座通常不能按照精确的间隔分开。所以，即使电机3通过精确的步进而每次旋转一个间距，座槽与提供基板的位置之间的准直也经常会发生偏离。在这种情况下，基板会被强行插入座槽，从而造成坯件的损坏。
另一方面，在上述结构中，条形卡爪(jaw)被插入到转动架2的内周与作为电机的转动轴的轴3a之间。轴3a的结构如图3所示。这样，通过由空气经过一个空气管道而产生的卡夹作用(chuck)可使卡爪与转动架接合，这样就使得转动架2与轴3a固定在一起。在图中，气流的方向如箭头所示。
然而，这种结构采用了一种简单的方法，即，当轴3a固定至转动架2时供给空气，当轴3a与转动架2分离时切断空气。这样，虽然通过切断气流来分隔转动架，但是由于轴3a中仍然残留有空气，所以分隔并不容易。
发明内容
本发明被设计用以解决现有技术中的问题，因此本发明的一个目的是提供一种用于自动插入基板的装置，其能够在圆形转动架是水平安装的情况下自动插入基板。
本发明的另一个目的是提供一种用于自动插入基板的装置，其能够在基板插入到转动架的座槽之前，利用导销(guide pin)将基板引导至座槽上的精确位置。
本发明还有另外一个目的是提供一种用于自动插入基板的装置，其中通过分别设置用于将转动架固定到轴的空气管和用于将它们分开的空气管，就可以轻松的拆卸转动架。
为了实现上述目的，提供了一种用于将装有坯件并且排列在供货盘(pallet)上的基板自动插入沿圆形转动架以预定间距形成的多个座槽之中的装置，该装置包括基板传送单元，用于从所述供货盘拾取至少一个基板并将基板传送到传送轨的前部；圆形转动架，其被水平安装在所述传送轨的后部，从而使所述座槽开口向上，所述圆形转动架做多达一个间距的旋转；为所述转动架提供旋转力的电机；以及插入单元，其被置于所述传送轨与所述转动架之间，用于将传送到所述传送轨的出口的基板插入到所述座槽中。
此外，本发明的用于自动插入基板的装置可进一步包括插入销(insertpin)，其被安装在所述座槽上方并待做垂直运动，从而推动通过所述插入单元供应到所述座槽的入口的基板以使其装入所述座槽。
优选地，所述基板传送单元进一步包括电磁部件，其被安装在所述基板传送单元上，用于借助磁力将所述基板从所述供货盘中拉起。
此外，根据本发明所述的用于自动插入基板的装置可进一步包括用作所述电机转动轴的轴；以及置于所述轴与所述转动架的内圆周之间的杆状卡爪，所述卡爪接收所述轴供应的空气以进行卡夹，从而选择性地固定所述转动架，其中所述轴包括关闭气流通路，其用于提供空气以将所述卡爪推离所述轴；以及开启气流通路，其用于提供空气以将所述卡爪拉向所述轴，并且其中所述轴包括安装在所述轴与机壳之间的密封圈，其固定在所述轴的四周，靠近所述关闭气流通路和所述开启气流通路，从而防止当所述轴相对于所述固定的机壳旋转时发生空气泄漏。
优选地，所述插入单元上形成有导向槽，其用于接收经过所述传送轨的出口的基板，并且在所述基板容纳于所述导向槽中的情况下，所述插入单元做多达90°的旋转，从而将所述基板提供入所述转动架的所述座槽当中。
此外，在所述插入单元做多达90°的旋转的同时，所述插入单元可沿转动轴方向自由移动，并且本装置还可以进一步包括导销，其被安装用来与所述插入单元沿所述转动轴方向的运动一起工作，当所述导销下降时，所述导销的锥形末端被插入特定的座槽中，从而使所述插入单元沿着所述转动轴运动，由此使所述导向槽与相对的座槽对齐。
优选地，根据本发明所述的用于自动插入基板的装置进一步包括可移动部件，其被安装用来与所述插入单元沿所述转动轴方向的运动一起工作；偏差探测器，其被固定在所述可移动部件的两侧附近，用于探测所述可移动部件的靠近；以及补偿控制器，用于驱动电机以使所述转动架按照从用于探测所述可移动部件的靠近的一个偏差探测器到另一个偏差探测器的方向旋转。
附图的简要说明本发明优选实施方案的这些和其它特征、方面及优点将在下文中结合附图的详细说明中进行更加全面的描述，在附图中图1的立体图示出了插入到普通圆形转动架中的基板；图2是根据现有技术将基板自动插入转动架的侧视示意图；图3是图2所示自动插入装置中使用的轴的局部截面示意图；图4是本发明一个优选实施方案所述的用于自动插入基板的装置的外观立体图；图5是用于将插入单元引导入图4所示转动架的座槽的结构的示意图；
图6是本发明提供的偏差补偿单元的平面示意图；图7是图6中在偏差探测器附近前向移动的可移动部件的示意图；及图8是本发明提供的轴的局部截面示意图。
实现本发明的最佳方式下文将参照附图详细阐述本发明的优选实施方案。
首先，图4示出了本发明一个优选实施方案所述的用于自动插入基板的装置的外观。如图4所示，本发明的自动插入装置包括供货盘(pallet)10，用于放置其上装有坯件的基板1；基板传送单元11，用于从供货盘10上拾取至少一个基板1并将基板1传送给传送轨12；圆形转动架2，其水平地安装在传送轨12的后部；以及插入单元14，其被置于传送轨12和转动架2之间，用于将基板1插入到转动架2的座槽2a中。
基板传送单元11从供货盘10上拾取石英基板1并将基板1传送到传送轨12的前端。为此，基板传送单元11中优选地具有电磁部件11a，以便使基板传送单元11变成磁条，从而可利用磁力将基板1拉起。当然，对基板传送单元11可以有多种修改。例如，基板传递单元11可以用真空吸附的方法来拾取基板。
由基板传送单元11拉起的基板1被送抵传送轨12并向转动架2输送。此时，传送轨12优选地采用振动方式来传送基板1，并且还有许多可能的修改。此外，优选地在传送轨12的上方提供一个光学传感器13以检查被传输的基板1的状态。
沿转动架2的圆周有许多具有预定间距的座槽2a。此时，座槽2a的形状可以根据石英振荡器的种类或模型而做各种改变。换句话说，虽然图中所示的是‘49/S转动架’，但是根据石英振荡器的不同可以使用多种不同的圆形转动架。转动架2优选地被安装成使座槽2a的开口向上，并且通过步进电机(图中未之处)提供的旋转力使转动架每次旋转一个间距。
插入单元14安装在传送轨12的后部与转动架2之间，并负责将被传送的基板1插入到转动架2的座槽2a内。这里，可以采用多种方式以利用插入单元14将基板1插入座槽2a。优选地，插入单元14使被传送的基板1朝向座槽2a做多达90°的旋转，从而以使基板1利用其自身的重量进入座槽2a。
为此目的，插入单元14的上端设有用于接纳被传送的基板1的导向槽14b，并且插入单元14能够以转动轴14c为中心朝向转动架2做多达90°的旋转，以便将基板1供给转动架2的座槽2a。这里，可以采用诸如电机等一些公知的转动装置的技术使插入单元14做多达90°的旋转，在此在不作具体介绍。
此外，为了提高将基板1从传送轨12输送到插入单元14的导向槽14b的速度，优选地在传送轨1的一侧安装有鼓风单元27以对基板1吹气。这时，优选地使用诸如氮气的惰性气体以防止基板1上的坯件被污染。
此外，在导向槽14b的下部优选地安装有可水平移动的支撑销14a，如图5所示。导销14a支撑基板1使之在插入单元14旋转时不会脱落。当插入单元14与支座15接触时，插入销(insert pin)14a松脱基板1，以使基板1可以沿支座15的导轨15a穿过并随后落入座槽2a中。
这里，支座15被安装在转动架2的上方，以支撑做多达90°旋转的插入单元14。在转动架2的内圆周和其对面端之间优选地安装有传感器(未在图中显示)用以检查转动架中基板的位置。
这时，传感器起到向转动架2发射一束光并随后进行探测的作用。这样，一个贯通孔在转动架2的特定部位形成，用以探测旋转转动架2的初始点和结束点。通过使用这样的传感器，就可能探测到形成于转动架2上的座槽2a的次品状态。所以，本发明也当然可以配置成不使基板1插入处于次品状态的座槽2中。
如图5所示，本发明提供了一个导销17和一个回位销19，以使做多达90°旋转的插入单元14精确地朝向座槽2a。
导销17通过向下运动以插入形成在转动架2上的座槽2a中。这里，导销17具有尖锥形的下端，从而使导销17即使在没有精确对准座槽2a时也能轻松插入其中。
根据本发明，插入单元14整体与导销17协同工作，以使插入单元14的导向槽14b也能够与将要插入基板1的座槽2a排列对齐。
换句话说，插入单元14在旋转的同时可沿转动轴14c方向自由运动。这样，插入单元14沿转动轴14c的方向运动至由导销17引导的位置，并且同时旋转到达支座15。对于本领域的普通技术人员而言，这种操作的机械结构是很容易被运用各种方法实现的，在此不作详述。
为了使插入单元14朝向传送轨12旋转以获取另一个基板1，插入单元14应该能够沿转动轴14c的方向回复到其初始位置。为此，安装了与导销17的垂直运动共同工作的回位销19。
回位销19的上端形成向上的尖锥形。回位销19可与位于固定面板18上的谷状插孔(图中未指出)结合或分离，其中固定面板18独立于做垂直运动的导销17而被固定，从而可使沿转动轴14c方向运动的插入单元14回复到其初始位置。
换而言之，如果导销17下降插入座槽2a，那么回位销19也随之下降。这样，在导销17的尖端和形成于固定面板18上的谷状插孔之间便形成了一个空间，从而使插入单元14可以沿转动轴14c运动。此外，如果导销17上升，回位销19也随之上升且插入固定面板18上的插孔，从而使插入单元14继而回复到初始位置。
如果插入单元14做多达90°的旋转以到达支座15上方的对齐位置，则支撑销14a松开，于是基板1下落并随后落到支座15的导轨15a上。此时，尽管基板1可以在其自重的作用下落进座槽2a，但是优选地可在插入单元14的导向槽14b的上方安装一个可垂直运动的插入销16，这样通过插入销的下降可使基板1轻轻地推下，从而达到辅助基板1的就位过程的目的。
如果基板1被插入座槽2a，转动架2做多达一个间距的旋转以使下一个基板1就绪。
插入单元14在通过导销17的导引而沿转动轴14c方向运动的同时旋转到相应的座槽2a的上方位置。这样，尽管由于机械加工的误差而使座槽2a之间的距离不非规则，但基板1仍可以被精确地插入每一个座槽2a。
这里，在座槽2a的间距误差过大或者有累计的小误差的情况下，位于转动轴14c上的插入单元14会移动一段增加的距离，从而降低了工作速度。为了解决这个问题，优选地，在本发明中进一步提供了偏差补偿单元。
偏差补偿单元包括可移动部件28，正向偏差探测器29，反向偏差探测器30以及补偿控制器(图中未示出)。
可移动部件28被固定在某一组件上，该组件和插入单元14共同沿转动轴14c的方向运动。可移动部件28跟随插入单元14c沿转动轴14c方向的运动而侧向移动，同时可移动部件28的一侧被置于正向偏差补偿器29和反向偏差补偿器30之间。尽管图中所示的可移动部件28为板状，但可移动部件28的形状可以做各种改变，而不受这里的实例的限制。
如图6所示，正向偏差探测器29和反向偏差探测器30分别独立安装在可移动部件28的两侧。这里，“正向”和“反向”分别指转动架2的一个旋转方向和与其相反的方向。
如图，从可移动部件28到正向偏差补偿器29的距离d1和从可移动部件28到反向偏差补偿器30的距离d2分别表示出了插入单元14的正向允许运动距离和反向允许运动距离。
例如，在其中待插入基板1的座槽2a从精确位置朝正向偏离的情况下，导销17沿转动轴14c朝正向运动，同时进入座槽2a，因此可移动部件28也随同导销17一起正向移动。此时，如果偏差大于d1，则正向偏差探测器29探测将到可移动部件28。
相反，倘若座槽2a的反向偏差大于d2，则反向偏差探测器将探测到可移动部件28。
正向偏差探测器29和反向偏差探测器390运用一个传感器以检测可移动部件的靠近，优选地，采用具有光发射部分T和光接收部分R的普通的光束传感器。当然，它也可由其它各种类型的传感器取代。
补偿控制器从正向偏差探测器29和反向偏差探测器30接收探测信号，并随后操纵电机以使转动架反转。这样，插入单元14可以快速地回位并进行下一个动作。
此时，补偿控制器优选地对电机进行模糊控制(fuzzy-control)，以使转动架2可以依据座槽2a之间的距离内的一个确定值而做多达一个间距的旋转，以便将导销销17迅速精确的插入座槽2a，并将其保持在适当的误差范围内。
另一方面，转动架2一般被构造成一个圆形的中空轮缘(rim)。这样，就需要有一个固定单元用以将转动架2与电机转动轴固定。此外，在基板插入到转动架2上的所有座槽2a中之后，转动架2应被与电机转动轴分开。为此，固定单元优选地能被轻松的从转动轴拆离。
为此，多个杆状卡爪26被安装在转动架2的内圆周与作为电机转动轴的轴20之间。卡爪26被用来通过卡夹(chucking)以固定和分离轴20与转动架2。
多种类型的操作单元可被用于卡爪26的卡夹。优选的是用一种通过轴20供应空气的方法。具体而言，为了确保轻松地将轴20与转动架2固定和分离，本发明中的轴20具有如图8所示的配置。图中的箭头表示气流的方向。
参照图8，安装轴承21a以使轴20可在机壳21上旋转。开启端口24b和关闭端口23b形成在与卡爪26结合的轴20的热(heat)20a处，从而使开启空气和关闭空气流入端头20a，从而操控卡爪26。
这里，开启空气拉动卡爪26使其与转动架2分离，而关闭空气推动卡爪26使其与转动架2接合。为了便于这项操作，端头20a可以容纳与卡爪26共同工作的圆筒和凸轮。许多众所周知的技术可以应用于这种结构，在这里不作详述。
为了确保空气向轴20的端头20a内的供应，开启空气管24a被安装在开启端口24b处，以使其和轴20的开启气流通路24相通。关闭空气管23a被安装在关闭端口23b处，以使其和轴20的关闭气流通路23相通。
此时，在轴20和机壳21之间安装有密封圈22。密封圈22被置于开启气流通路24的开口和关闭气流通路23的开口处附近，使得当轴20旋转时，从机壳21外经开启气流通路24和关闭气流通路23供给的空气不会在机壳21和轴20之间泄漏。此时，密封圈22的形状多种多样，为了在甚至高气压(例如5kg/cm2)下很好地密封，优选的是具有X形状部分的X型圈。
通过使用上述结构的轴20，轴20一开始旋转，空气便被供给，从而驱动卡爪26进行夹卡(chucking)。
现在将对按照上述内容构成的本发明的自动插入基板的装置的运作过程做出说明。在进行说明之前，应该注意到为了连续操控全部过程，本发明优选的装置采用诸如PLC(可编程逻辑控制)的控制装置来操作，从而提高自动化效率。
首先，有电磁部件11a的基板传送单元11通过电磁力从供货盘10拉出至少一个基板1，如一次拉起8个，接着将基板1传送到传送轨12上。基板1继而被传送至位于传送轨12后部的插入单元14，随后由插入单元14的导向槽14b接收。此时，在导向槽14b处提供有导销14a用以支撑基板1。
随后，插入单元14朝着转动架2做多达90°的旋转，并随导销17的下降运动沿着转动轴14c的方向移动。这样，插入单元17旋转至转动架2上方的支座15，并与座槽2a精确地对齐。这里，随着转动架2的旋转，其中待插入基板1的座槽2a被按照顺序提供在支座15之下。
这时，由于安装了与插入单元沿转动轴14c方向的运动共同工作的可移动部件28，并且可移动部件28位于正向偏差探测器29和反向偏差探测器30间，所以探测器29和30会检查插入单元14的运动是否超出了许可的偏差范围。
插入单元14一旦与支座15接触，支撑销14a便被松开，从而基板1沿支座15的导轨15a滑落。此时插入销16下降并将基板1轻轻推动，以使基板1就位于座槽2a上。
在基板1插入座槽2a之后，插入单元14再次向上旋转并沿驱动轴14c的方向运动，以返回其初始位置。
另一方面，如果正向偏差探测器29或反向偏差探测器30检测到可移动部件28的靠近并向补偿控制器输出一个探测信号，补偿控制器就会驱动电机使转动架2沿与相应的偏差探测器相反的方向做预定间距的旋转。
紧接着，转动架2受到电机的旋转作用力，并每次旋转一个间距，从而使多个座槽2a顺序移动到支座15的下方，并且上述操作过程不断重复，直至基板1顺序地自动就位于所有座槽2a为止。
工业应用因为基板被自动插入圆形转动架，所以本发明可降低成本并且防止坯件的损坏。
此外，由于转动架水平安装，并且每次旋转一个间距，所以本发明可以使基板稳定地就位于座槽。
尤其是，当插入基板时，由于插入单元借助于有锥状部分的导销被精确地与座槽对齐，所以既便是座槽之间的距离中存在机械误差，本发明也可确保精确地插入。所以，本发明可以防止坯件受到冲击，同时也避免了基板被用力插入座槽。
此外，由于采用补偿控制器来对转动架的旋转进行模糊控制，本发明可以补偿由座槽的位置误差产生的插入点的偏差，从而提高工作速度和精确度。
由于提供了用电磁方式拾取基板的基板传送单元，本发明可以轻松地拾取并且向传送轨供应多个基板。
此外，因为根据本发明的自动插入基板的装置通过用于将转动架固定于转动轴的空气管和用于将转动架与转动轴分离的空气管来驱动卡爪(这两个空气管是单独设置的)，所以可以快速实现卡爪的卡夹。
至此，已对本发明做了详细介绍。然而，应该认识到，上述用于说明本发明优选实施方案的详细说明和具体实施例仅起到了说明性的作用，因为对本领域普通技术人员而言，通过本文的教导，在本发明精神和范围内的各种变换和修改都将变得显而易见。
权利要求
1.一种用于将装有坯件并且排列在供货盘(10)上的基板(1)自动插入沿圆形转动架(2)的圆周以预定间距形成的多个座槽(2a)之中的装置，所述装置包括基板传送单元(11)，用于从所述供货盘(10)拾取至少一个基板(1)并随后将基板(1)传送到传送轨(12)的前部；圆形转动架(2)，其被水平安装在所述传送轨(12)的后部，从而使所述座槽(2a)开口向上，所述圆形转动架(2)做多达一个间距的旋转；为所述转动架(2)提供旋转力的电机；以及插入单元(14)，其被置于所述传送轨(12)与所述转动架(2)之间，用于将传送到所述传送轨(12)的出口的基板(1)插入到所述座槽(2a)中。
2.根据权利要求1所述的用于自动插入基板的装置，进一步包括插入销(16)，其被安装在所述座槽(2a)上方并待做垂直运动，从而推动通过所述插入单元(14)供应到所述座槽(2a)的入口的基板(1)以使其装入所述座槽(2a)。
3.根据权利要求1所述的用于自动插入基板的装置，进一步包括电磁部件(11a)，其被安装在所述基板传送单元(11)上，用于借助磁力将所述基板(1)从所述供货盘(10)中拉起。
4.根据权利要求1所述的用于自动插入基板的装置，进一步包括用作所述电机转动轴的轴(20)；以及置于所述轴(20)与所述转动架(2)的内圆周之间的杆状卡爪(26)，所述卡爪(26)接收所述轴(20)供应的空气以进行卡夹，从而选择性地固定所述转动架(2)，其中所述轴(20)包括关闭气流通路(23)，其用于提供空气以将所述卡爪(26)推离所述轴(20)；以及开启气流通路(24)，其用于提供空气以将所述卡爪(26)拉向所述轴(20)，其中所述轴(20)包括安装在所述轴(20)与机壳(21)之间的密封圈(22)，其固定在所述轴(20)的四周，靠近所述关闭气流通路(23)和所述开启气流通路(24)，从而防止当所述轴(20)相对于所述固定的机壳(21)旋转时出现空气泄漏。
5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的用于自动插入基板的装置，其中所述插入单元(14)上形成有导向槽(14b)，其用于接收经过所述传送轨(12)的出口的所述基板(1)，其中在所述基板(1)容纳于所述导向槽(14b)中的情况下，所述插入单元(14)单元做多达90°的旋转，从而将所述基板(1)提供入所述转动架(2)的所述座槽(2a)当中。
6.根据权利要求5所述的用于自动插入基板的装置，其中在所述插入单元(14)做多达90°的旋转的同时，所述插入单元(14)可沿转动轴(14c)的方向自由移动，其中所述装置进一步包括导销(17)，其被安装用来与所述插入单元(14)沿所述转动轴(14c)方向的运动一起工作，当所述导销(17)下降时，所述导销(17)的锥形末端被插入特定的座槽(2a)中，从而使所述插入单元(14)沿着所述转动轴(14c)运动，由此使所述导向槽(14b)与相对的座槽(2a)对齐。
7.根据权利要求6所述的用于自动插入基板的装置，进一步包括可移动部件(28)，其被安装用来与所述插入单元沿所述转动轴(14c)方向的运动一起工作；偏差探测器，其被固定在所述可移动部件(28)的两侧附近，用于探测所述可移动部件(28)的靠近；以及补偿控制器，用于驱动电机以使所述转动架按照从用于探测所述可移动部件(28)的靠近的一个偏差探测器到另一个偏差探测器的方向旋转。
全文摘要
一种用于在石英振荡器的制造过程中自动插入基板的装置，该装置用来将排列在供货盘上的具有坯件的基板插入沿圆形转动架的圆周以预定间距形成的多个座槽之中，该装置包括基板移动单元，用于从所述供货盘拾取至少一个基板并将基板传送到传送轨的前端；圆形转动架，其被水平安装在所述传送轨的后端，从而使所述座槽的上端开口向上，所述圆形转动架逐间距地转动；为所述转动架提供旋转力的电机单元；以及插入单元，其被置于所述传送轨与所述转动架之间，用于将传送到所述传送轨的出口的基板插入到所述座槽中。
文档编号H03H3/02GK1628413SQ03803454
公开日2005年6月15日 申请日期2003年2月6日 优先权日2002年2月7日
发明者车在光, 金振文 申请人:美林Irt有限公司