專利名稱：四面體齒條-齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一個(gè)低摩擦四面體齒條-齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)及其相關(guān)使用方法，此裝置為印刷電路板組件貼片設(shè)備上的真空主軸提供垂直動(dòng)力。
背景技術(shù)：
現(xiàn)存有多種為表面貼片設(shè)備上的真空主軸提供動(dòng)力的傳動(dòng)系統(tǒng)，這
些設(shè)備主要用于印刷電路板(簡(jiǎn)稱PCB)的制造行業(yè)。主軸的"上""下"垂直運(yùn)動(dòng)用于印刷電路板(PCB)上的零部件貼裝操作。
通過(guò)相關(guān)技術(shù)中圖l所示可以看出，主軸裝置50通過(guò)絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)IOO進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。螺旋絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)100包括電動(dòng)機(jī)102，絲杠104,珠形螺母106和線性軸承裝置108。線性軸承裝置108與滾珠螺母106相連接，主軸裝置50通過(guò)托架112與線性軸承裝置108相連接。
線性軸承裝置108和滾珠螺母1G6相連接，主軸裝置5G通過(guò)托架112與線性軸承裝置108相連。線性軸承裝置108還包括線性軸承托架109和線性軸承導(dǎo)軌110。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)102使絲杠104發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠螺母106 .沿Z-軸運(yùn)動(dòng)，從而在當(dāng)其倚靠在線性軸承導(dǎo)軌110的情況下，線性軸承托架109沿Z-軸運(yùn)動(dòng)。其他現(xiàn)存的相關(guān)傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)還包括電動(dòng)機(jī)(如，電動(dòng)機(jī)102)和線性軸承裝置(如線性軸承裝置108 )以及傳動(dòng)方式，如皮帶驅(qū)動(dòng)和(或)齒輪齒條傳動(dòng)(未顯示)可將驅(qū)動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)傳輸至線性軸承裝置。線性軸承裝置108通過(guò)阻止傳動(dòng)系統(tǒng)沿X-軸或Y-軸進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)或圍繞X-軸、Y-軸或Z-軸旋轉(zhuǎn)來(lái)控制各種不同相關(guān)技術(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)的位置精確度。由于線性軸承裝置108的較高摩擦力增加了整體傳動(dòng)系統(tǒng)100的體積和重量并需要外部工具來(lái)控制由噴嘴頂部施加的下觸力，因此這些相關(guān)技
5術(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)(例如，圖1中的傳動(dòng)系統(tǒng)ioo)，需要更大的伺服電動(dòng)機(jī)(例如，電動(dòng)機(jī)102)。此外，線性軸承裝置108價(jià)值昂貴需要定期進(jìn)行潤(rùn)滑。降低與貼片機(jī)主軸配套使用的傳動(dòng)系統(tǒng)以及其工作方式的成本并至少解決上述提及的維護(hù)、重量、體積和摩擦問(wèn)題是很必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為一個(gè)易于維修保養(yǎng)、體積小、重量輕的傳動(dòng)系統(tǒng)，能有效的減小摩擦和降低成本。
首先，本發(fā)明為一個(gè)主軸傳動(dòng)系統(tǒng)，它包括 一個(gè)具有多個(gè)齒的機(jī)架單元； 一個(gè)與所述機(jī)架單元相嚙合的傳動(dòng)齒輪，其為機(jī)架單元提供了第 一個(gè)接觸點(diǎn)和第二個(gè)接觸點(diǎn)； 一個(gè)與所述傳動(dòng)齒輪相嚙合的為其提供旋轉(zhuǎn)力的電動(dòng)機(jī)，以及一個(gè)多個(gè)化軸承，用于在操作過(guò)程中當(dāng)機(jī)架單元橫向沿第一坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)使得至少一個(gè)第三接觸點(diǎn)或第四接觸點(diǎn)與機(jī)架單元相接合。
第二方面，本發(fā)明提供了一種工作方式，這包括提供一個(gè)具有多個(gè)齒的并可與所述機(jī)架單元旋轉(zhuǎn)接合的機(jī)架單元；還提供了一個(gè)可與所述機(jī)架單元相旋轉(zhuǎn)接合的多個(gè)軸承。通過(guò)與電動(dòng)機(jī)相接合使所述機(jī)架單元沿第一坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)向所述傳動(dòng)齒輪和所述機(jī)架單元提供旋轉(zhuǎn)力；此過(guò)程中所述多個(gè)軸承和所述傳動(dòng)齒輪防止所述機(jī)架單元沿第二坐標(biāo)軸和第三坐標(biāo)軸發(fā)生運(yùn)動(dòng)。
第三方面，本發(fā)明提供了一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，包括電動(dòng)機(jī)、與此電動(dòng)機(jī)相連接的傳動(dòng)齒輪、接合到所述傳動(dòng)齒輪的機(jī)架單元，所述機(jī)架單元還包括一個(gè)第一滾子表面以及兩個(gè)與所述第一滾子表面相旋轉(zhuǎn)嚙合的軸承；在此過(guò)程中，所述傳動(dòng)齒輪和兩個(gè)軸承至少為所述機(jī)架單元提供四個(gè)支撐點(diǎn)。
本發(fā)明的方法和結(jié)構(gòu)作為傳動(dòng)系統(tǒng)可用于表面貼片機(jī)上主軸的驅(qū)
6動(dòng)。


圖1所示為連接到相關(guān)技術(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)主軸裝置正面透視圖。圖2所示為具體到本發(fā)明的連接到低摩擦四面體齒條-齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)主軸裝置的正面透視圖。
圖3所示為具體到本發(fā)明的低摩擦四面體齒條-齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的正面
透視詳圖。
圖4所示為圖3所示的底部剖面具體詳圖。圖5A所示為具體到本發(fā)明的機(jī)架單元的正視圖。圖5B所示為具體到本發(fā)明的機(jī)架單元底部剖面圖。圖6所示為具體到本發(fā)明的傳動(dòng)齒輪系統(tǒng)正視7所示為圖3所示的疊合錐形四面體的具體詳圖
具體實(shí)施例方式
盡管將會(huì)以圖示和詳述的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體陳述，但應(yīng)當(dāng)指出，在不與附加聲明相偏離的前提下，會(huì)進(jìn)行各種更正及修改。本發(fā)明的范圍決不是限制在構(gòu)成部件的數(shù)量、材料、形狀、相對(duì)布置等方面。本發(fā)明的范圍以 一個(gè)簡(jiǎn)單的具體示例進(jìn)行了說(shuō)明。在附加的圖示中對(duì)本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了詳盡的說(shuō)明。其中，各參考數(shù)字對(duì)應(yīng)整個(gè)圖示中的各元件。
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的具體裝置對(duì)連接有低摩擦四面體齒條-齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)10的主軸裝置50建立的前側(cè)透視圖。齒條-齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)10向貼片機(jī)(例如，貼片設(shè)備)(未圖示)中的真空主軸60提供驅(qū)動(dòng)力。
主軸裝置50包括一個(gè)封裝在外部殼體52中的主軸51。主軸51通過(guò)一個(gè)分離卡子55與傳動(dòng)系統(tǒng)51相連接。在外部殼體52的末端有一個(gè)安裝有真空噴嘴60的噴嘴適配器。TheU銷53與theta電動(dòng)機(jī)(未圖示)Z-軸使主軸裝置50旋轉(zhuǎn)以使得真空噴嘴60朝向貼片設(shè)備的正確theta位置。齒條-齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)10沿Z-軸使主軸運(yùn)動(dòng)。具體為，齒條-齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)10不需要線性軸承裝置(如圖1所示以及相關(guān)技術(shù)中所述的線性軸承裝置108)來(lái)對(duì)位置的精確性進(jìn)行控制，從而降低傳動(dòng)系統(tǒng)10的摩擦力以及傳動(dòng)系統(tǒng)10的維護(hù)要求。由于摩擦力減小，傳動(dòng)系統(tǒng)10允許使用微型伺服電動(dòng)機(jī)80 (見(jiàn)圖4 )從而減小傳動(dòng)系統(tǒng)10的尺寸和重量.此外，傳動(dòng)系統(tǒng)10不再需要對(duì)線性軸承裝置進(jìn)行潤(rùn)滑，從而減少對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)10的維護(hù)工作。
如圖3所示，三個(gè)主要坐標(biāo)軸X、 Y和Z用于基準(zhǔn)目的。旋轉(zhuǎn)方向0x、 0y和0z用于在圍繞上述X-、 Y-和Z-軸旋轉(zhuǎn)時(shí)指示方向。此發(fā)明的特性是齒條-齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)IO利用最少的部件，使得在一個(gè)坐標(biāo)軸(例如，Z-軸)中進(jìn)行相對(duì)于機(jī)架單元20的運(yùn)動(dòng)成為可能，而與此同時(shí)才幾架單元20既不會(huì)沿X -軸或Y-軸運(yùn)動(dòng)，也不會(huì)沿0方向旋轉(zhuǎn)(圍繞X-、 Y-、或Z-軸)。
傳動(dòng)系統(tǒng)10包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)80、 一個(gè)機(jī)架單元20、 一個(gè)主動(dòng)齒輪40以及至少一個(gè)軸承30。傳動(dòng)系統(tǒng)10的這些部件組合成了一個(gè)高品質(zhì)的低摩擦齒條-齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。其中，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)10的較少的工作部件以及優(yōu)雅的設(shè)計(jì)為(例如，微型伺服電動(dòng)機(jī)80)提供了進(jìn)行必要操作所需的驅(qū)動(dòng)力。具體體現(xiàn)為，如同一般用于印刷電路板行業(yè)一樣，傳動(dòng)系統(tǒng)10可以用于表面貼裝設(shè)備向表面貼裝設(shè)備內(nèi)的每一個(gè)真空主軸提供垂直運(yùn)動(dòng)力(向上和向下)。具有低摩擦和低體積特性的傳動(dòng)系統(tǒng)10利用電動(dòng)機(jī)電流對(duì)由部件和電鴻^反上的真空噴嘴60頂部施加的下觸力進(jìn)行測(cè)量。
如圖6所示，主動(dòng)齒4侖40包括多個(gè)位于齒專侖41圓周的齒42。與齒輪41和共享軸43同軸的小齒輪在其圓周上也同樣具有多個(gè)齒45。軸43包括一個(gè)或多個(gè)滾子46。具體表現(xiàn)為，兩個(gè)滾子46A、 46B皆與兩個(gè)小齒輪44和齒輪41同軸。滾子46A、 46B具有相對(duì)光滑的外側(cè)磨損表面47A、 4<7B。
因此，主動(dòng)齒輪作為一個(gè)裝置的旋轉(zhuǎn)，如旋轉(zhuǎn)箭頭Rl所示(見(jiàn)圖3)，引起齒輪41、軸43或小齒輪44的旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)具體情況，有時(shí)也會(huì)導(dǎo)致滾子46的旋轉(zhuǎn)。對(duì)于滾子46A, 46B應(yīng)固定到軸43上，或者，會(huì)自由獨(dú)立的圍繞軸43發(fā)生旋轉(zhuǎn)。同樣，滾子46A、 46B^L集成在小齒4侖44中，或獨(dú)立于小齒輪44成為一個(gè)獨(dú)立的裝置。
圖4為傳動(dòng)系統(tǒng)10的底部剖面圖。具體來(lái)說(shuō)，軸43在樞軸90A、 90B內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)80提供如施加到電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)齒輪的旋轉(zhuǎn)力。電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)齒輪81的齒輪齒82與齒輪41的齒42相嚙合。從而，如同電動(dòng)機(jī)80向電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)齒輪施加旋轉(zhuǎn)力，最終軸43會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
如圖5A和5B所示，機(jī)架單元20具有第一齒面23和第二齒面27。第一齒面23與第二齒面27相對(duì)。沿第一齒面23有一個(gè)齒條21,此齒條也同樣具有多個(gè)齒25。
滾子表面延長(zhǎng)裝置22包括一個(gè)位于機(jī)架單元20第二齒面27上的第二表面28。第二表面28的形狀被拉長(zhǎng)，并取決于其結(jié)構(gòu)，拉長(zhǎng)到長(zhǎng)于齒條21的長(zhǎng)度。
在與齒條21的第二齒面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)嚙合的情況下，至少有一個(gè)軸承30(見(jiàn)，圖4所示)具有一個(gè)沿第二表面28的軸承支承表面31。這個(gè)與第二表面28相鄰并延長(zhǎng)自第二表面28的軸承工作表面31具有一對(duì)延長(zhǎng)裝置29A、 29B。此對(duì)延長(zhǎng)裝置29A、 29B各位于第二表面的每一側(cè)。例如，延長(zhǎng)裝置29A、 29B被配置成唇形件，被相對(duì)安裝并相互平行，以擴(kuò)大軸承30A、 30B軸承工作表面31A的寬度。
機(jī)架單元20還包括一個(gè)位于滾子表面47支承上的第一表面24。位于第一齒面23上的第一表面24是兩個(gè)位于齒條21每一側(cè)的形狀相似、相互平行且相對(duì)光滑的表面(如圖4中的24A、 24B所示)。在功能上，與相鄰于第二表面28的延長(zhǎng)裝置29相似，兩個(gè)延長(zhǎng)裝置26A、 26B與第一表面24A、 24B也處于相鄰位置。延長(zhǎng)裝置26A、 26B被隔開(kāi)以擴(kuò)大滾子表面47A、 47B的寬度。
在沿一個(gè)軸(如Z-軸)運(yùn)動(dòng)時(shí)要防止整個(gè)機(jī)架單元20滑落。例如，滾子46A、 46B協(xié)同軸承30A、 30B防止機(jī)架單元20沿Y-軸橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)滑落。同樣，兩個(gè)延長(zhǎng)裝置26A、 26B協(xié)同延長(zhǎng)裝置29A, 29B—起以防止機(jī)架單元2 0沿X-軸運(yùn)動(dòng)時(shí)滑落.圍繞Z-軸的旋轉(zhuǎn)通過(guò)滾子46A及46B來(lái)防止滑落，而圍繞X-軸的旋轉(zhuǎn)則由軸承30A、 30B阻止，圍繞Y-軸的旋轉(zhuǎn)由延長(zhǎng)裝置26A、 26B協(xié)同延長(zhǎng)裝置29A、 29B加以阻止.
圖7所示為一個(gè)裝配在低摩擦齒條-齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)(如圖3所示)上的推體四面體70。推體四面體70具有四個(gè)交叉點(diǎn)A、 B、 C和D。點(diǎn)A和點(diǎn)B分別為帶軸承工作表面31A和31B的第二表面28的接觸點(diǎn)。點(diǎn)C為帶第一表面24A的滾子表面47A的接觸點(diǎn)。點(diǎn)D為帶第一表面24B的滾子表面47B的接觸點(diǎn)。點(diǎn)A、點(diǎn)B、點(diǎn)C及點(diǎn)D之間的連接哉形成了推體四面體70。推體四面體70的線A-B阻止傳動(dòng)系統(tǒng)10圍繞X-軸的旋轉(zhuǎn)，且通過(guò)延長(zhǎng)裝置29沿線A-B的橫向支承防止傳動(dòng)系統(tǒng)10圍繞Y-軸旋轉(zhuǎn)。此外，推體四面體70的線C-D防止傳動(dòng)系統(tǒng)10圍繞Z-軸旋轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)此原理，通過(guò)僅有較少接觸點(diǎn)的(如推體四面體70)四面體結(jié)構(gòu)，發(fā)明了用于貼片機(jī)的先進(jìn)傳動(dòng)系統(tǒng)。
顯而易見(jiàn)，精于傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)的此發(fā)明的變化包括沿單個(gè)軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，即包括沿Y-軸或X-軸的運(yùn)動(dòng)。
此發(fā)明通過(guò)具體圖解的方式在此進(jìn)行了詳盡的描述，多次的修正和更改使得此發(fā)明技術(shù)愈加精湛。因此，所附加的專利權(quán)力要求書意圖涵蓋本發(fā)明的真諦及發(fā)明范圍內(nèi)的所有修正和更改。
10
權(quán)利要求
1、一個(gè)主軸裝置傳動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)具有多個(gè)齒的機(jī)架單元；一個(gè)與上述機(jī)架單元嚙合并向上述機(jī)架單元提供第一接觸點(diǎn)和第二接觸點(diǎn)的主動(dòng)齒輪；一個(gè)與上述主動(dòng)齒輪嚙合并向上述主動(dòng)齒輪提供旋轉(zhuǎn)力的電動(dòng)機(jī)，以及與上述機(jī)架單元嚙合的多個(gè)軸承，設(shè)計(jì)成在至少具有一個(gè)第三接觸點(diǎn)和一個(gè)第四接觸點(diǎn)的情況下進(jìn)行操作，其中，上述機(jī)架單元在第一坐標(biāo)軸上進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)。
2、 如權(quán)利要求1的傳動(dòng)系統(tǒng)中所述的電動(dòng)機(jī)為一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)。
3、 如權(quán)利要求1的傳動(dòng)系統(tǒng)中，與上述電動(dòng)沖幾相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)才幾電流用 于下觸力測(cè)量。
4、 如權(quán)利要求1的傳動(dòng)系統(tǒng)中，上述主動(dòng)齒輪還包括多個(gè)滾子，用于 傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行精確地位置移動(dòng)。
5、 如權(quán)利要求1的傳動(dòng)系統(tǒng)中，上述主動(dòng)齒輪還包括用于防止上述機(jī) 架單元沿第二坐標(biāo)軸進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)的工具。
6 、如權(quán)利要求3的傳動(dòng)系統(tǒng)中，上述滾子與上述多個(gè)軸承共同協(xié)助以 防止上述機(jī)架單元沿第三坐標(biāo)軸進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)。
7、 如權(quán)利要求1的傳動(dòng)系統(tǒng)中所述的多個(gè)齒輪為兩個(gè)齒輪，并且，這 兩個(gè)齒輪防止機(jī)架單元沿上述的第二坐標(biāo)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
8、 如權(quán)利要求4的傳動(dòng)系統(tǒng)中所述的工具用來(lái)防止上述機(jī)架單元的橫 向運(yùn)動(dòng)，并且防止上述機(jī)架單元沿上述第三坐標(biāo)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
9、 如權(quán)利要求1的傳動(dòng)系統(tǒng)中，基于操作性安裝的滾子防止機(jī)架單元 沿第一坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)。
10、 一個(gè)組件貼片設(shè)備包括一個(gè)用于通過(guò)上述設(shè)備傳輸電路板的裝置；一個(gè)用于在多個(gè)部件中進(jìn)行選擇的工具；多個(gè)真空主軸，上述的每一個(gè)真空主軸包括一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，上述傳動(dòng)系 統(tǒng)包括如權(quán)利要求l的系統(tǒng)。
11、 方法包括提供一個(gè)具有多個(gè)齒的機(jī)架單元； 將主動(dòng)齒輪與所述機(jī)架單元旋轉(zhuǎn)嚙合； 將多個(gè)軸承與所述機(jī)架單元旋轉(zhuǎn)嚙合；并標(biāo)軸移動(dòng)上述機(jī)架單元；所述的多個(gè)軸承和所述的主動(dòng)齒輪防止機(jī)架單元沿第二坐標(biāo)軸和第三 坐才示軸運(yùn)動(dòng)。
12、 在如權(quán)利要求ll 的方法中，所述多個(gè)軸承和所述主動(dòng)齒輪防止 機(jī)架單元沿第一坐標(biāo)軸、第二坐標(biāo)軸和第三坐標(biāo)軸中的至少一個(gè)坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)。
13、 在如權(quán)利要求ll 的方法中，還包括通過(guò)對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī) 電流測(cè)量真空噴嘴的下觸力。
14、 一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)包括 一個(gè)電動(dòng)才幾；一個(gè)與電動(dòng)機(jī)相連接的主動(dòng)齒輪；一個(gè)與所述主動(dòng)齒輪相嚙合的機(jī)架單元，此機(jī)架單元還包括一個(gè)第一滾 子平面；及兩個(gè)與所述第 一滾子平面旋轉(zhuǎn)嚙合的軸承；所述的主動(dòng)齒輪和兩個(gè)軸承至少向所述機(jī)架單元提供四個(gè)支承點(diǎn)。
15、 如權(quán)利要求14的傳動(dòng)系統(tǒng)中，所屬主動(dòng)齒輪還包括至少一個(gè)滾子 以與4幾架單元相嚙合。
16、 如權(quán)利要求15的傳動(dòng)系統(tǒng)中，機(jī)架單元還包括一個(gè)第二滾子平面 以與至少一個(gè)滾子相嚙合。
17、 如權(quán)利要求16的傳動(dòng)系統(tǒng)中，第一滾子平面和第二滾子平面位于才幾架單元的對(duì)立平面。
全文摘要
主軸裝置傳動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)機(jī)架單元、一個(gè)主動(dòng)齒輪、一個(gè)電動(dòng)機(jī)和多個(gè)軸承，以使得機(jī)架單元沿第一坐標(biāo)軸的橫向移動(dòng)較少或無(wú)橫向移動(dòng)，或不沿其它坐標(biāo)軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)F16C29/04GK101473145SQ200680039331
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
發(fā)明者約翰·E·丹尼克, 肯拉德·A·吉客 申請(qǐng)人:環(huán)球儀器有限公司