一种快换式异形电子元件定位校形装置及其应用的制作方法
【专利摘要】一种快换式异形电子元件定位校形装置及其应用，包括快换支架以及设置在快换支架上的定位校形定模、定位校形动模、导向气缸、导向料道和料道导向板，所述导向气缸与定位校形动模相连，所述定位校形动模与定位校形定模配合使用对异形电子元件的针脚进行定位校形，所述导向料道设置在定位校形定模一侧并与定位校形定模相配合，用以实现异形电子元件的稳定输送，所述料道导向板固定设置在导向料道的上表面。本发明快换式异形电子元件定位校形装置实现定位校形机构等工装夹具的快速更换，针对不同型号的电子元件，可以实现快速有效地更换定位校形机构，缩短了生产时间，提高了生产效率。
【专利说明】一种快换式异形电子元件定位校形装置及其应用
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种快换式异形电子元件定位校形装置及其应用，属于电子元件自动化插件【技术领域】。
【背景技术】
[0002]我国是全球最大的白色家电生产国和消费国，劳动力成本逐渐升高，劳动密集和产量波动是多数电子厂家的主要特点。大量劳动密集生产线的自动化替代问题越来越成为生广厂家关注的焦点。
[0003]PCB电路板是电气设备的核心部件，对于PCB电路板上继电器、安规电容、电解电容、电感器等尺寸较大且外形不规整的异形电子元件，国外异形电子元件自动化插件设备还未成熟运用，国内还处于样机制作阶段。人工插件方式可靠性低，长时间从事单一重复性的工作，插件效率和质量较差；人工成本高，对各企业是很重的负担。
[0004]多品种、小批量插件生产，插件设备的专用性低，在插件形式相似的情况下，常规形式的频繁调整工装夹具，工艺稳定性较差，生产效率势必受到影响。为了同时提高自动化插件线的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本，需要实现定位校形等工装夹具的快速更换。
[0005]国内外研究异形件插件定位技术路线主要利用机械定位校形、机器视觉系统、激光定位系统。机械定位校形是利用机械结构校正异形件保证异形件的定位，结构简单，成本低廉，但效率较低；机器视觉系统是利用机器代替人眼作各种测量和判断，将被摄取异形件目标转换成图像信号，传送给图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字信号，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取异形件目标的特征，进而根据判别的结果来控制插件机的动作。机器视觉技术结构较复杂，成本高，现阶段不适宜大批量、低成本、低消耗插件机使用。激光定位系统是利用被调制的连续激光器对合作目标(异形件)发射一束调制了的连续激光波，激光接收机由目标返回来的调制光波通过测量发射的调制激光束与接收的调制光回波之间的相位移来代替时间的测量，即间接测量异形件目标的距离，然后运动组件动作实现异形件的定位。激光技术使用和维护成本很高。
[0006]当前，随着工业生产自动化的进程逐步加快，机器人应用范围也在迅速扩大，但是工业机器人的大规模应用最主要问题是成本太高，即使价格相对来说比较大众的机器人产品，也不是中小型企业可以大量采购或使用的。因此，研发经济型柔性异形件插件机势在必行，而插件机中的定位校形工艺作为整个插件过程中的关键性步骤，能否针对不同的电子元件进行快速定位校形是亟需解决的问题。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的不足，本发明提供一种快换式异形电子元件定位校形装置。
[0008]本发明还提供一种快换式异形电子元件定位校形装置的使用方法。
[0009]本发明的技术方案如下:[0010]一种快换式异形电子元件定位校形装置，包括快换支架以及设置在快换支架上的定位校形定模、定位校形动模、导向气缸、导向料道和料道导向板，所述导向气缸与定位校形动模相连，所述定位校形定模固定设置在与定位校形动模相对的位置，所述定位校形动模与定位校形定模配合使用对异形电子元件的针脚进行定位校形，所述导向料道设置在定位校形定模一侧并与定位校形定模相配合，用以实现异形电子元件的连续可靠稳定输送，所述料道导向板固定设置在导向料道的上表面。
[0011]根据本发明，优选的，所述快换支架设置为一工形平台，所述工形平台的底面设置有多个固定安装孔。此设计的好处在于，通过在快换支架的底面设置固定安装孔与插件机的工作平台固定连接，有利于针对不同型号的异形电子元件的需求可以快速有效地进行更换整个定位校形机构，节省了时间，提高了工作效率。
[0012]进一步优选的，所述固定安装孔包括2个销孔和2个通孔，所述2个销孔成对角设置，所述2个通孔成对角设置。此设计的好处在于，采用销孔和通孔的配合，在快换支架底部的四个角固定快换支架，一方面起到牢固固定的作用，另一方面可以快速进行快换支架的更换，节省了时间，提高了效率。
[0013]根据本发明，优选的，所述定位校形定模设置为一长方体，所述长方体的一侧设置为阶梯形结构，所述阶梯形结构包括上平面和下平面，所述下平面的一端设置有一定位校形槽，所述定位校形槽的底面设置有贯通长方体的锥形槽，所述锥形槽用以对异形电子元件的针脚进行整形，所述上平面设置有2个沉头孔和2个销孔；所述定位校形动模设置为一带凸台的长方形模块，所述长方形模块上设置有四个锥形沉孔和一个凹槽，其中两个锥形沉孔贯穿于凹槽，所述凸台上设置有两个锥形体，所述锥形体与锥形槽相适应。
[0014]根据本发明，优选的，所述导向料道的外形为长方形，所述导向料道的一侧设置为阶梯形结构，所述导向料道上还设置2个锥形沉孔和2个螺纹孔。此设计的目的在于，导向料道与定位校形定模配合使用，通过导向料道一侧的阶梯结构和定位校形定模一侧的阶梯结构相对设置，形成了异形电子元的件通道，保证异形电子元件在输送过程中的稳定性，使得异形电子元件顺利到达定位校形槽。
[0015]根据本发明，优选的，所述料道导向板设置为一平板，所述平板的一端设置有一向外延伸的导向杆，所述导向杆与定位校形动模上的凹槽相适应，所述料道导向板上还设置有2个安装通孔。此设计的目的在于，在定位校形动模与定位校形定模相互配合作业前二者处于分离状态，料道导向板与定位校形定模组成异形电子元件的通道，其导向杆在定位校形槽的外侧防止异形电子元件在进入定位校形槽时位置发生偏移，保证了异形电子元件顺利进入到定位校形槽内，当定位校形动模与定位校形定模配合作业时，导向杆刚好嵌入到定位校形动模上的凹槽内，不会影响定位校形动模的作业，料道导向板可以有效防止滑动过程中异形电子元件的倾覆，同时在针脚整形过程中，能够和定位校形定模相配合夹紧异形电子元件，确保在针脚整形过程中异形电子元件的稳定性。
[0016]根据本发明，优选的，所述快换式异形电子元件定位校形装置还包括一电子元件来料输送机构，所述电子元件来料输送机构包括直线振动器、料管夹板和异形件料管，所述料管夹板设置在直线振动器上，所述异形件料管设置为一长条形空腔管，所述长条形空腔管内安装放置异形电子元件，所述长条形空腔管通过料管夹板固定设置在直线振动器上，所述长条形空腔管的一端与导向料道对应设置。[0017]进一步优选的，所述长方形空腔管下表面的两侧设置有向下延伸的支腿，所述长方形空腔管下表面的中心位置设置有向下延伸容纳异形电子元件针脚的针脚凹槽。此设计的好处在于，将异形电子元件逐一放置在空腔管中，异形电子元件的针脚处于针脚凹槽内，针脚凹槽的深度略大于针脚的长度，这样的设计是为了保证直线振动器在起振时保证异形电子元件在空腔管的稳定性，同时也保证了针脚在被推出空腔管时，针脚不会受到空腔管底部的摩擦或触碰而导致的针脚变形。
[0018]一种利用上述快换式异形电子元件定位校形装置进行异形电子元件插件的方法，步骤如下，
[0019](I)安装:将快换支架通过底面的固定安装孔安装设置在插件机的工作平台上，调整插件机的三轴坐标定位机械手设置在快换支架的上方；
[0020](2)上料:人工将装有异形电子元件的异形件料管安装设置在料管夹板上，安装完成后，启动直线振动器起振，异形电子元件逐渐从异形件料管过渡到导向料道上；
[0021](3)送料:后续从异形件料管内出来的异形电子元件推动使得最前端的异形电子元件落入到定位校形定模的定位校形槽中，插件机上的第一光电传感器检测异形电子元件是否到位，当检测到异形电子元件到位，则直线振动器停止振动，当检测到异形电子元件未到位时，则直线振动器继续振动直到检测到到位信号为止；
[0022](4)定位校形:直线振动器停止振动后，导向气缸带动定位校形动模伸出，逐渐将异形电子元件推到定位校形定模定位面上，同时定位校形动模锥形体将异形电子元件针脚推到定位校形定模的锥形槽底部，实现针脚的校形；
[0023](5)抓取元件:三轴坐标定位机械手移动到被抓取的异形电子元件的上方，三轴坐标定位机械手的插件器向下运动，吸附或夹持定位校形好的异形电子元件，当插件机上的真空度传感器或第二光电传感器检测到插件器已吸附或夹持了异形电子元件的信号时则进行插件动作，当未检测到信号时则继续进行吸附、夹持定位动作，直至检测到信号才可进行插件动作；
[0024](6)插件作业:插件完成后直线振动器起振，返回步骤(I)重复以上动作，待该插件机所插异形电子元件全部插装完成后，PCB板输送定位机构启动，PCB板进入下一工位进行插件作业。
[0025]本发明的有益效果在于:
[0026]1.本发明快换式异形电子元件定位校形装置通过定位校形机构，解决了异形电子元件插件定位及校正关键技术，一方面提高了生产效率、插件的可靠性，另一发明减少物料浪费，节省了资源，降低了生产成本。
[0027]2.本发明快换式异形电子元件定位校形装置实现定位校形机构等工装夹具的快速更换，针对不同型号的电子元件，可以实现快速有效地更换定位校形机构，缩短了生产时间，提高了生产效率，使得工装夹具的更换简便快捷。
[0028]3.本发明快换式异形电子元件定位校形装置制造成本低，加工工艺简单，实用性强，使用效果显著，具有良好的经济效益和推广应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明快换式异形电子元件定位校形装置的结构示意图；[0030]图2为本发明快换式异形电子元件定位校形装置的主视图；
[0031]图3为本发明定位校形定模的立体图；
[0032]图4为本发明定位校形定模的俯视图；
[0033]图5为本发明定位校形动模的立体图；
[0034]图6为本发明定位校形动模的主视图；
[0035]图7为本发明导向料道的立体图；
[0036]图8为本发明料道导向板的结构示意图；
[0037]图9为本发明异形电子元件料管的主视图；
[0038]图10为本发明定位校形动模与定位校形定模相配合作业时的结构示意图；
[0039]图11为本发明快换式异形电子元件定位校形装置设置在插件机上的结构示意图；
[0040]图12为本发明快换式异形电子元件定位校形装置设置在插件机上的局部放大图；
[0041]图13为异形电子元件插件机的工作流程图；
[0042]图14为异形电子元件插件机的上料、定位与校形流程图。
[0043]其中:1为快换支架；2为导向气缸；3为定位校形动模；301为凹槽；302为凸台；303为锥形体；304为沉头孔；4为定位校形定模；401为下平面；402为定位校形槽；403为锥形槽；404为安装孔；5为异形电子元件；501为异形电子元件针脚；6为料道导向板；601为导向杆；602为安装通孔；7为导向料道；701为阶梯形结构；702为锥形沉孔；8为导向气缸安装座；9为三轴坐标定位机械手；10为？08板；11为直线振动器；12为异形件料管；1201为支腿；1202为针脚凹槽；13为料管夹板。
【具体实施方式】
[0044]下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0045]下述实施例中的数字单位均为毫米(mm)。
[0046]实施例1:
[0047]如图1至图9所示，一种快换式异形电子元件定位校形装置，包括快换支架I以及设置在快换支架上的定位校形定模4、定位校形动模3、导向气缸2、导向料道7和料道导向板6,所述导向气缸2与定位校形动模3相连后通过导向气缸2末端的导向气缸安装座8安装在快换支架上，定位校形定模4固定设置在与定位校形动模3相对的位置，定位校形动模3与定位校形定模4配合使用对异形电子元件5的针脚进行定位校形，所述导向料道7设置在定位校形定模4 一侧并与定位校形定模4相配合，用以实现异形电子元件的连续可靠稳定输送，料道导向板6固定设置在导向料道7的上表面。
[0048]其中，快换支架设置为一工形平台，工形平台的底面设置有2个销孔和2个通孔，2个销孔成对角设置，2个通孔成对角设置。
[0049]其中，定位校形定模4设置为一长方体，长方体的一侧设置为阶梯形结构，阶梯形结构包括上平面和下平面401，所述下平面的一端设置有一定位校形槽402，定位校形槽402的尺寸为长18.5、宽4.7、距离上平面的高度为6，所述定位校形槽402的底面设置有两个贯通长方体的锥形槽403，锥形槽403的开口长为3、槽深为3，锥形槽403用以对异形电子元件的针脚501进行整形，所述上平面设置有2个沉头孔和2个销孔；所述定位校形动模3设置为一带凸台的长方形模块，所述长方形模块上设置有四个锥形沉孔和一个凹槽301，其中两个锥形沉孔贯穿于凹槽301，所述凸台302上设置有两个锥形体303，所述锥形体303与锥形槽403相适应。
[0050]其中，导向料道7的外形为长方形，导向料道7的尺寸为长35、宽14、高11.5，所述导向料道的一侧设置为阶梯形结构701，导向料道7上还设置2个锥形沉孔702和2个螺纹孔。
[0051 ] 其中，料道导向板6设置为一平板，其尺寸为长15、宽2，所述平板的一端设置有一向外延伸的导向杆601，所述导向杆601与定位校形动模3上的凹槽301相适应，在定位校形动模3与定位校形定模4相配合工作时，导向杆601能够进入到定位校形动模3上的凹槽301内，不会对定位校形动模3的工作过程造成影响，所述料道导向板6上还设置有2个安装通孔602。
[0052]实施例2:
[0053]如图10和图11所示，一种快换式异形电子元件定位校形装置，结构如实施例1所述，其不同之处在于，该快换式异形电子元件定位校形装置还包括一电子元件来料输送机构，所述电子元件来料输送机构包括直线振动器11、料管夹板13和异形件料管12，所述料管夹板13设置在直线振动器11上，所述异形件料管12设置为一长条形空腔管，所述长方形空腔管下表面的两侧设置有向下延伸的支腿1201，所述长方形空腔管下表面的中心位置设置有向下延伸容纳异形电子元件针脚的针脚凹槽1202。所述长条形空腔管内安装放置异形电子元件5，所述长条形空腔管通过料管夹板13固定设置在直线振动器11上，所述长条形空腔管的一端与导向料道对应设置。
[0054]实施例3:
[0055]如13和图14所示，一种利用上述快换式异形电子元件定位校形装置进行安规电容电子元件插装的方法，所插装的异形电子元件为安规电容，其尺寸如下:长18±0.5，宽
7.5±0.5，高14.6，针脚高3.4，针脚宽0.8±0.5，两针脚之间的距离为15±0.5，相应地针脚距离两侧面的距离分别为1.5,3.75，步骤如下，
[0056](I)安装:将快换支架I通过底面的2个销孔和2个通孔安装设置在插件机的工作平台上，调整插件机的三轴坐标定位机械手9设置在快换支架I的上方；
[0057](2)上料:人工将装有异形电子元件5的异形件料管12安装设置在料管夹板13上，安装完成后，启动直线振动器11起振，异形电子元件5逐渐从异形件料管12过渡到导向料道7上；
[0058](3)送料:后续从异形件料管12内出来的异形电子元件推动使得最前端的异形电子元件落入到定位校形定模4的定位校形槽402中,插件机上的第一光电传感器检测异形电子元件5是否到位，当检测到异形电子元件到位，则直线振动器11停止振动，当检测到异形电子元件未到位时，则直线振动器11继续振动直到检测到到位信号为止；
[0059](4)定位校形:直线振动器11停止振动后，导向气缸2带动定位校形动模3伸出，逐渐将异形电子元件推到定位校形定模4定位面上，同时定位校形动模锥形体303将异形电子元件针脚推到定位校形定模4的锥形槽403底部，实现针脚的校形；
[0060](5)抓取元件:三轴坐标定位机械手9移动到被抓取的异形电子元件的上方，三轴坐标定位机械手的插件器向下运动，吸附或夹持定位校形好的异形电子元件5，当插件机上的真空度传感器或光电传感器2检测到插件器已吸附或夹持了异形电子元件的信号时则进行插件动作，当未检测到信号时则继续进行吸附、夹持定位动作，直至检测到信号才可进行插件动作；
[0061](6)插件作业:插件完成后直线振动器11起振，返回步骤(I)重复以上动作，待该插件机所插异形电子元件全部插装完成后，PCB板10输送定位机构启动，PCB板进入下一工位进行插件作业。
【权利要求】
1.一种快换式异形电子元件定位校形装置，包括快换支架以及设置在快换支架上的定位校形定模、定位校形动模、导向气缸、导向料道和料道导向板，所述导向气缸与定位校形动模相连，所述定位校形定模固定设置在与定位校形动模相对的位置，所述定位校形动模与定位校形定模配合使用对异形电子元件的针脚进行定位校形，所述导向料道设置在定位校形定模一侧并与定位校形定模相配合，用以实现异形电子元件的连续可靠稳定输送，所述料道导向板固定设置在导向料道的上表面。
2.如权利要求1所述的快换式异形电子元件定位校形装置，其特征在于，所述快换支架设置为一工形平台，所述工形平台的底面设置有多个固定安装孔。
3.如权利要求2所述的快换式异形电子元件定位校形装置，其特征在于，所述固定安装孔包括2个销孔和2个通孔，所述2个销孔成对角设置，所述2个通孔成对角设置。
4.如权利要求1或2所述的快换式异形电子元件定位校形装置，其特征在于，所述定位校形定模设置为一长方体，所述长方体的一侧设置为阶梯形结构，所述阶梯形结构包括上平面和下平面 ，所述下平面的一端设置有一定位校形槽，所述定位校形槽的底面设置有贯通长方体的锥形槽，所述锥形槽用以对异形电子元件的针脚进行整形，所述上平面设置有2个沉头孔和2个销孔；所述定位校形动模设置为一带凸台的长方形模块，所述长方形模块上设置有四个锥形沉孔和一个凹槽，其中两个锥形沉孔贯穿于凹槽，所述凸台上设置有两个锥形体，所述锥形体与锥形槽相适应。
5.如权利要求1所述的快换式异形电子元件定位校形装置，其特征在于，所述导向料道的外形为长方形，所述导向料道的一侧设置为阶梯形结构，所述导向料道上还设置2个锥形沉孔和2个螺纹孔。
6.如权利要求1所述的快换式异形电子元件定位校形装置，其特征在于，所述料道导向板设置为一平板，所述平板的一端设置有一向外延伸的导向杆，所述导向杆与定位校形动模上的凹槽相适应，所述料道导向板上还设置有2个安装通孔。
7.如权利要求1所述的快换式异形电子元件定位校形装置，其特征在于，所述快换式异形电子元件定位校形装置还包括一电子元件来料输送机构，所述电子元件来料输送机构包括直线振动器、料管夹板和异形件料管，所述料管夹板设置在直线振动器上，所述异形件料管设置为一长条形空腔管，所述长条形空腔管内安装放置异形电子元件，所述长条形空腔管通过料管夹板固定设置在直线振动器上，所述长条形空腔管的一端与导向料道对应设置。
8.如权利要求7所述的快换式异形电子元件定位校形装置，其特征在于，所述长方形空腔管下表面的两侧设置有向下延伸的支腿，所述长方形空腔管下表面的中心位置设置有向下延伸容纳异形电子元件针脚的针脚凹槽。
9.一种利用权利要求1至8任一项所述的快换式异形电子元件定位校形装置进行异形电子元件插件的方法，步骤如下， (1)安装:将快换支架通过底面的固定安装孔安装设置在插件机的工作平台上，调整插件机的三轴坐标定位机械手设置在快换支架的上方； (2)上料:人工将装有异形电子元件的异形件料管安装设置在料管夹板上，安装完成后，启动直线振动器起振，异形电子元件逐渐从异形件料管过渡到导向料道上； (3)送料:后续从异形件料管内出来的异形电子元件推动使得最前端的异形电子元件落入到定位校形定模的定位校形槽中，插件机上的第一光电传感器检测异形电子元件是否到位，当检测到异形电子元件到位，则直线振动器停止振动，当检测到异形电子元件未到位时，则直线振动器继续振动直到检测到到位信号为止； (4)定位校形:直线振动器停止振动后，导向气缸带动定位校形动模伸出，逐渐将异形电子元件推到定位校形定模定位面上，同时定位校形动模锥形体将异形电子元件针脚推到定位校形定模的锥形槽底部，实现针脚的校形； (5)抓取元件:三轴坐标定位机械手移动到被抓取的异形电子元件的上方，三轴坐标定位机械手的插件器向下运动，吸附或夹持定位校形好的异形电子元件，当插件机上的真空度传感器或光电传感器2检测到插件器已吸附或夹持了异形电子元件的信号时则进行插件动作，当未检测到信号 时则继续进行吸附、夹持定位动作，直至检测到信号才可进行插件动作； (6)插件作业:插件完成后直线振动器起振，返回步骤I重复以上动作，待该插件机所插异形电子元件全部插装完成后，PCB板输送定位机构启动，PCB板进入下一工位进行插件作业。
【文档编号】H05K3/30GK104023514SQ201410263680
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】周军, 李卫, 王永波, 韩猛, 陈福谦, 曾印平 申请人:山东大学