專利名稱：元件安裝頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其管嘴件可以自由拆裝的元件安裝頭，用于完成諸如向線路板上安裝電子元器件之類的元件安裝操作。
我們首先參照附圖介紹傳統(tǒng)的元件安裝頭。
圖8所示的是一種安裝裝置總體透視圖。管嘴件2安裝在元件安裝頭1的前端，用于吸附將向線路板上安裝的電子元器件。管嘴件2可以僅通過一次操作安裝在元件安裝頭1上或從其上拆下。管嘴平臺3向管嘴件2提供與之相吻合的所要安裝的元件。
如上所述，管嘴件2可以在元件安裝頭1上自由拆裝。為實現(xiàn)這一目的，元件安裝頭1可以設(shè)計成如下(1)～(3)三種典型結(jié)構(gòu)。
首先，我們結(jié)合圖4和圖5介紹上述第一種元件安裝頭及其管嘴件的結(jié)構(gòu)。
圖4中，管嘴件4的裝配部分4a是一個圓柱體，中間開有空氣道11。裝配部分4a沿真空棒5的軸線方向可拆卸地安裝在真空棒5中的前端部分。圖中，真空棒5中沿其軸線方向安裝的壓縮彈簧17通過壓塊10向下壓真空棒5中的管嘴件4。如圖4所示，壓塊10的接觸面10a和裝配部分4a的接觸面4b都是平面，因此壓塊10和裝配部分4a之間保持面接觸。在真空棒5和裝配部分4a中形成的空氣道11可以使空氣產(chǎn)生負(fù)壓。塞子407壓裝在接觸面4b上以封閉在加工裝配部分4a中空氣道11時形成的孔。
如圖所示，被向下壓的管嘴件4能夠保持在真空棒5中是由于下述結(jié)構(gòu)。管嘴件4的裝配部分4a的外圓表面上沿軸線方向開有一定長度的凹槽401a、401b。凹槽大致成180°分布在裝配部分4a的外圓周表面上。壓縮彈簧13a、13b沿著與管嘴件4的軸線相垂直的方向?qū)撝?2a、12b壓入到凹槽401a、401b中。如圖5所示，一旦壓縮彈簧13a將鋼珠12a壓入凹槽401a并與401a的側(cè)壁403相抵，就會產(chǎn)生一個逆時針方向旋轉(zhuǎn)的力作用于管嘴件4。同時，一旦壓縮彈簧13b將鋼珠12b壓到凹槽401b的底面402上，由于上述旋轉(zhuǎn)力而導(dǎo)致的管嘴件4的轉(zhuǎn)動便受到限制。通過這種結(jié)構(gòu)，防止了管嘴件4繞圓周方向的有害轉(zhuǎn)動。而且，如圖所示，由于鋼珠12a、12b抵住了凹槽401a、401b的軸端面404，還防止了管嘴件4向下運動并保持在真空棒5中。
下面，我們參照圖6討論前述第二種結(jié)構(gòu)的元件安裝頭及其管嘴件。
管嘴件14的裝配部分14a呈圓柱體，中間開有空氣道11。裝配部分14a在真空棒15中沿軸線方向可拆卸地安裝在其前端。扭簧19沿軸線安裝在真空棒15中，以便在管嘴件14圓周方向上壓管嘴件14。圓柱體支柱18在真空棒15中沿軸線方向安裝在扭簧19和管嘴件14之間。由扭簧19產(chǎn)生的圓周方向旋轉(zhuǎn)力通過支柱18傳遞給管嘴件14。在管嘴件14和支柱18的接觸部分，管嘴件14的形狀呈圓錐體而支柱18呈缽狀凹槽形，如圖所示。管嘴件14和支柱18因而呈面接觸。
支柱18的外圓周表面沿軸線方向開有一預(yù)定長度的凹槽40。銷釘20從真空棒15的外表面插入凹槽40并與之接合，從而限制了支柱18沿圓周方向的轉(zhuǎn)動。裝配部分14a的外圓柱表面的一處在整個圓周上開有凹槽405。同時，鋼珠16安裝在真空棒15上的通孔406中，彈性體17沿與管嘴件14的軸線相垂直的方向向鋼珠16施加壓力。一旦鋼珠16嵌入凹槽405，裝配部分14a便不能相對于真空棒15沿軸線方向運動。例如，日本專利特許公報No.7-24357和日本待審專利特許公報No.4-133400已經(jīng)公開了上述第二種安裝頭的結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在結(jié)合圖7，介紹上述第三種元件安裝頭和管嘴件的結(jié)構(gòu)。圖7的結(jié)構(gòu)與圖6大致相同，只有一點不同需加以說明。此外，圖6與圖7中相同零件的標(biāo)注序號相同。
在圖7的結(jié)構(gòu)中，壓縮彈簧21取代了圖6中的扭簧19。壓縮彈簧21向管嘴件14施加一個向下的壓力。
下面討論以上三種結(jié)構(gòu)的缺陷。
具體地說，在圖4和圖5所示的第一種安裝頭的結(jié)構(gòu)中，限制管嘴件4繞軸線轉(zhuǎn)動的力取決于壓縮彈簧13a、13b的彈性平衡，因而是不穩(wěn)定的。進而對電子元器件的安裝精度產(chǎn)生了不利的影響。另一方面，如果增大壓縮彈簧13a、13b的壓力以增加限制管嘴件4繞軸線方向轉(zhuǎn)動的強度，則鋼珠12a、12b就難以從凹槽401a、401b中退回到真空棒5中，因此管嘴件4就不能僅通過簡單的一次操作很容易地安裝在元件安裝頭上或從其上拆下，管嘴件4也很難沿軸線方向滑動。
在圖6所示的第二種結(jié)構(gòu)中，扭簧19和支柱18用于對管嘴件施加一個圓周方向的力，以限制其沿圓周方向的有害轉(zhuǎn)動。然而，如果扭簧19的扭矩太小，管嘴件14就可能產(chǎn)生沿圓周方向的轉(zhuǎn)動，從而降低電子元器件的安裝精度。反之，如果扭簧19的扭矩太大，支柱18的凹槽40與銷釘20之間的摩擦力就會變得過大，管嘴件14就難以沿軸線方向滑動。
此外，在安裝支柱18時，很容易產(chǎn)生沒有將扭簧19擰緊就裝在真空棒15中的錯誤。
在圖7所示上述第三種安裝頭結(jié)構(gòu)中，由于管嘴件14上沒有施加圓周方向的旋轉(zhuǎn)力，支柱18上的凹槽40與銷釘20之間不能緊密接觸，換句話說，管嘴件14會不時地繞圓周方向轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明的目的就是為了克服上述缺陷，并提供了一種可以高精度地安裝元件的元件安裝頭。
為了實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一個要點，此處提供了一種元件安裝頭，包括一個管嘴定位件；一個安裝于管嘴定位件上的緩沖件，該緩沖件不能繞其軸線轉(zhuǎn)動并在其一端具有一個第一嚙合件；一個通過緩沖件插入并可拆卸地安裝在管嘴定位件上的管嘴件，它可以沿軸線運動，用前端吸附元件，其末端帶有第二嚙合件并與緩沖件上的第一嚙合件相互嚙合，由此，通過第一和第二嚙合件的嚙合，防止了管嘴件繞其軸線方向轉(zhuǎn)動。
按照本發(fā)明的第二要點，此處提供了一種根據(jù)第一要點提出的元件安裝頭，其中第一嚙合件是一個具有線形嚙合邊且與第二嚙合件線性嚙合的凸形件，第二嚙合件是一個具有嚙合面且與嚙合邊線性嚙合的凹形件。
按照本發(fā)明的第三要點，此處提供了一種根據(jù)第二要點提出的元件安裝頭，其中作為第一嚙合件的凸形件的橫截面為矩形，而作為第二嚙合件的凹形件的橫截面為V形。
按照本發(fā)明的第四要點，此處提供了一種根據(jù)第一至第三要點中任何一要點提出的元件安裝頭，其中緩沖件帶有一個壓力件，通常將第一嚙合件壓向第二嚙合件，而管嘴定位件帶有一個行程限位件，以防止在壓力件的作用下，管嘴件與管嘴定位件之間脫離。
按照本發(fā)明的第五要點，此處提供了一種根據(jù)第四要點提出的元件安裝頭，其中緩沖件還帶有一個緊固在管嘴定位件上而不會相對于管嘴定位件繞軸線轉(zhuǎn)動的外圓柱體，外圓柱體中同軸安裝著一個可以象管嘴件一樣沿軸線運動的花鍵軸，花鍵軸被壓力件壓向管嘴件一側(cè)。
按照本發(fā)明的第六要點，此處提供了一種根據(jù)第五要點提出的元件安裝頭，其中在外圓柱體與花鍵軸相接觸的地方，裝有一個滑動件以便花鍵軸可以沿軸線平滑地運動。
下面通過結(jié)合附圖對最佳實施例的描述，可以清楚地說明本發(fā)明的要點和細(xì)節(jié)。其中圖1是本發(fā)明一個實施例中的元件安裝頭的管嘴件及其附近結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2是本發(fā)明另一個實施例中的元件安裝頭的管嘴件及其附近結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3是圖1中花鍵軸的嚙合件和管嘴件的嚙合件的透視簡圖；圖4是一種傳統(tǒng)元件安裝頭的管嘴件及其附近結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖5是圖4中元件安裝頭沿Ⅲ-Ⅲ方向的剖面圖；圖6是另一種傳統(tǒng)元件安裝頭的管嘴件及其附近結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖7是另一種不同的傳統(tǒng)元件安裝頭的管嘴件及其附近結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖8是一種安裝裝置的總體透視圖。
在敘述本發(fā)明之前，應(yīng)注意在全部附圖中，對應(yīng)的零件使用對應(yīng)的序號。
下面結(jié)合


本發(fā)明的一個實施例中的元件安裝頭。真空棒23是本發(fā)明的要點中管嘴定位件的例子，由花鍵軸32、外圓柱體33、壓縮彈簧24和滑塊28組成的部件是緩沖件的例子。而由壓縮彈簧25、鋼珠26和螺釘27組成的部件是行程限位件的例子。
安裝在安裝頭前端的真空棒23，在圖4中對應(yīng)的是真空棒5，其上面沿軸線方向安裝著前面提到的緩沖件501和管嘴件22。下面將參照圖1詳細(xì)說明裝在真空棒23中的緩沖件501和裝在真空棒23一端部502的管嘴件22。
首先說明緩沖件501。前面提到，緩沖件501是由花鍵軸32、外圓柱體33、壓縮彈簧24、和滑塊28組成。
緩沖件的裝配孔503沿軸線開在真空棒23中，如圖1所示。插入孔220開在真空棒23的一端部502中，位于裝配孔503的下面并與之同軸。后面將要提到的管嘴件22滑動插入插入孔220中。
裝配孔503中安裝的緩沖件501不能相對于真空棒23繞軸線轉(zhuǎn)動(圖中的θ指示的是轉(zhuǎn)動方向)。緩沖件501采用所謂的滾動花鍵，它由花鍵軸32、外圓柱體33、和帶有許多徑向排列的鋼珠34的滑塊28組成，其中花鍵軸32通過鋼珠34沿軸線滑動。應(yīng)施加預(yù)緊力，以防止花鍵軸32相對于外圓柱體33滑動時產(chǎn)生所謂的游隙。而且鍵35采用緊配合，以防止外圓柱體33和真空棒23之間產(chǎn)生繞軸線方向的松動(上面的θ方向)。這樣，外圓柱體33和花鍵軸32就不會相對于真空棒23繞軸線轉(zhuǎn)動了(上面的θ方向)。
同時，由于滑塊28，花鍵軸32可以相對于外圓柱體33沿軸線平滑地運動，所以被壓縮彈簧24的壓力壓向管嘴件22。由于花鍵軸32抵住裝配孔503的端面503a，花鍵軸32不會無限制地壓向管嘴件22。
花鍵軸32上的軸頭32a，穿過端面503a上的開口，與管嘴件22相接觸。軸頭32a的前端部分構(gòu)成嚙合件320。實施例中的嚙合件320是一個橫截面為矩形的四邊形零件，如圖3所示。嚙合件320上具有線性嚙合邊321。嚙合邊321與管嘴件22的嚙合件221的嚙合面221a之間呈線性嚙合，這一點將在后面描述。
下面說明管嘴件22。
上面提到，真空棒23一端部502，沿軸線方向開有一定深度的具有圓形橫截面的插入孔220。管嘴件22可滑動地安裝在插入孔220中。
管嘴件22呈圓柱體，其中間大致沿軸線開有負(fù)壓空氣道29b。真空棒23中也有一個空氣道29a。當(dāng)管嘴件22安裝在插入孔220中，鋼珠26如后面所述嵌入凹槽30中時，空氣道29a、29b之間就聯(lián)通了。結(jié)果，管嘴件22前端的空氣道29b的開口22b就吸起或放下電子元器件。
作為嚙合件221與上述花鍵軸32的嚙合件320相嚙合的V型槽開在管嘴件22的后端。V型嚙合件221具有兩個嚙合面221a，嚙合面221a沿圓柱體管嘴件的徑向伸展，如圖3所示。嚙合面221a與嚙合件320的嚙合邊321線性嚙合。
具有特定長度的凹槽30沿軸線方向開在管嘴件22末端的外圓周面上。另一方面，插入孔220的內(nèi)圓周面220a上開有圓錐孔31，壓縮彈簧25沿著與真空棒23的軸線相垂直的方向?qū)撝?6的一部分球面壓入錐孔31。一旦管嘴件22插入并裝進插入孔220中，則突出的鋼珠26就嵌入到凹槽30之中。從真空棒23外面擰入的螺釘防止壓縮彈簧25從真空棒23中滑落出來。
如上所述，一旦鋼珠26嵌入凹槽30，管嘴件22就可以在凹槽30允許的長度范圍內(nèi)沿軸線滑動，以完成元件安裝操作。也就是說，由于鋼珠26的球面與凹槽30的后端面30a相抵，使得管嘴件22沿箭頭方向Ⅰ的運動被限制在一定的范圍內(nèi)；同時，由于鋼珠26的球面碰到凹槽30的前端面30b，管嘴件22沿箭頭Ⅱ方向的運動也被限制在一定范圍內(nèi)。
由于花鍵軸32被壓縮彈簧24壓向管嘴件22一端，嵌入凹槽30的鋼珠26使得管嘴件22保持在插入孔220中，花鍵軸32的嚙合件320也就在壓力的作用下與管嘴件22的嚙合件221保持接觸。花鍵軸32的嚙合件320因而與管嘴件22的嚙合件221保持嚙合。更具體地說，花鍵軸32的嚙合件320的嚙合邊321與管嘴件22的嚙合件221的嚙合面221a之間呈線接觸嚙合，因而如前所述花鍵軸32繞軸線方向的轉(zhuǎn)動受到了控制。結(jié)果，在管嘴件22的嚙合件221與花鍵軸32的嚙合件320保持嚙合的狀態(tài)下，防止了管嘴件22繞軸線的轉(zhuǎn)動。因此，管嘴件22在繞軸線方向上受到很好的定位，可以以很高的精度在線路板上安裝電子元器件。
盡管圖3中的實施例中的嚙合件320是方形的，但實際不限于此。例如，可以將嚙合件320的橫截面做成與嚙合件221的V型橫截面相適應(yīng)的形狀，如圖2所示。也就是說，可以將嚙合件320和嚙合件221做成任意形狀，只要當(dāng)他們互相嚙合時，在繞軸線方向上不會產(chǎn)生間隙即可。
下面將討論上述帶有緩沖件501和管嘴件22結(jié)構(gòu)的元件安裝頭的操作情況。
與傳統(tǒng)元件安裝頭的操作相似，當(dāng)向電路板上安裝電子元器件時，元件安裝頭用其管嘴件22前端的開口22b吸起并夾住電子元器件，移動到電路板的相應(yīng)安裝位置上然后放下。由于在花鍵軸32上的壓縮彈簧24和鋼珠26的壓縮彈簧25的作用，管嘴件22可以伸縮，這樣管嘴件22在吸起和放下電子元器件時對元器件產(chǎn)生的沖擊得到了緩沖。
當(dāng)鋼珠26嵌入到凹槽30中時，管嘴件22插入到真空棒23的插入孔220中，如圖1所示，花鍵軸32的嚙合件320被壓縮彈簧24的壓力壓向管嘴件22的嚙合件221，因而與嚙合件221保持嚙合。如前所述，當(dāng)嚙合件320與嚙合件221保持嚙合時，就防止了管嘴件22繞軸線的轉(zhuǎn)動。
如上所述，由于管嘴件22繞軸線方向很好定位，也就保證了電子元器件在電路板上安裝的高精度。
當(dāng)管嘴件22插入到插入孔220中后，其沿軸線方向的位置是由將花鍵軸32壓向管嘴件22一端的壓縮彈簧24的壓力與將鋼珠26壓向凹槽30端面的壓縮彈簧25的壓力之間的關(guān)系決定的。在圖1和圖2所示的狀態(tài)下，管嘴件22所處的位置是由鋼珠26與凹槽30的后端面30a相接觸所決定的。
以下說明更換管嘴件22的方法。
為了將管嘴件22從真空棒23上拆下，應(yīng)使鋼珠26的球面抵住凹槽30的后端面30a，而管嘴件22沿箭頭Ⅰ方向用力拉。結(jié)果是鋼珠26克服壓縮彈簧25的壓力退回到真空棒23中，即鋼珠26不再嵌入凹槽30。因此，管嘴件22可以方便地從真空棒23上拆下。
為了將另一個管嘴件22-1裝入到真空棒23中，應(yīng)使鋼珠26的位置與所要安裝的新的管嘴件22-1的凹槽30的位置相吻合，管嘴件22-1插入到插入孔220時產(chǎn)生的力將鋼珠壓回到真空棒23中。與上面所介紹的管嘴件22的情形相似，一旦鋼珠嵌入凹槽30，管嘴件22-1裝在真空棒23中，就可以防止管嘴件22-1繞軸線轉(zhuǎn)動。
由于管嘴件22是通過鋼珠26與凹槽30之間的配合而被限定在插入孔220中的，只要沿插入孔220的軸線方向拉出或插入管嘴件22就可以方便地更換管嘴件。
在前面的實施例中，鍵35作為定位件，用于將緩沖件501的外圓柱體33固定在真空棒23上。也可以使用定位螺釘或其它類似方法。
換一種方法，還可以將緩沖件501的外圓柱體33和真空棒23作成一體，而不使用鍵35。
在實施例中，選擇了電子元器件作為管嘴件22吸附并向電路板上安裝的元件，實際上的元件并不限于電子元器件。同樣，承載安裝的對象也不限于電路板。
如上所充分描述的，根據(jù)本發(fā)明，緩沖件安裝在管嘴定位件上且不能繞其軸線轉(zhuǎn)動。而且，緩沖件的一端具有嚙合件，而管嘴件末端的嚙合件又與上面的嚙合件相互嚙合。通過這種嚙合，防止了管嘴件繞軸線的轉(zhuǎn)動，因而管嘴件在繞軸線方向上得到了很好的定位。元件的安裝可以達到很高的精度。
這里全面參照并引述了業(yè)已完全公開的日本專利申請公告，申請?zhí)枮镹o.8-165877，申請日期為1996年6月26日。其內(nèi)容包括說明書、權(quán)利要求書、附圖和摘要。
盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合附圖對最佳實施例作了詳細(xì)的說明，還必須指出，工藝上的各種變化或修改對于那些有經(jīng)驗者而言是輕而易舉的。這些變化或修改都要被理解成包含于由附加的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)，除非能夠脫離本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種元件安裝頭，其特征在于，包括一個管嘴定位件(23)；一個安裝于管嘴定位件上的緩沖件(501)，該緩沖件不能繞其軸線轉(zhuǎn)動并在其一端具有一個第一嚙合件(320)；一個通過緩沖件插入并可拆卸地安裝在管嘴定位件上的管嘴件(22)，它可以沿軸線運動，用前端吸附元件，其末端具有第二嚙合件(221)并與緩沖件上的嚙合件相互嚙合，由此，通過第一和第二嚙合件的嚙合，防止了管嘴件繞其軸線方向轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件安裝頭，其特征在于，第一嚙合件(320)是一個具有線形嚙合邊(321)且與第二嚙合件(221)線性嚙合的凸形件，第二嚙合件(221)是一個具有嚙合面(221a)且與嚙合邊線性嚙合的凹形件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的元件安裝頭，其特征在于，作為第一嚙合件的凸形件的橫截面為矩形，而作為第二嚙合件的凹形件的橫截面為V形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一權(quán)利要求所述的元件安裝頭，其特征在于，所述緩沖件帶有一個壓力件(24)，通常將第一嚙合件(320)壓向第二嚙合件(221)，而管嘴定位件帶有一個行程限位件(25,26,27)，以防止在壓力件的作用下，管嘴件與管嘴定位件之間脫離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的元件安裝頭，其特征在于，所述緩沖件還帶有一個緊固在管嘴定位件上而不會相對于管嘴定位件繞軸線轉(zhuǎn)動的外圓柱體(33)，外圓柱體中同軸安裝著一個可以象管嘴件一樣沿軸線運動的花鍵軸(32)，該花鍵軸被壓力件壓向管嘴件一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的元件安裝頭，其特征在于，在外圓柱體與花鍵軸相接觸的地方，裝有一個滑動件(28)以便花鍵軸可以沿軸線平滑地運動。
全文摘要
一個安裝在真空棒(23)中的緩沖件(501)且不能相對于真空棒繞軸線轉(zhuǎn)動。緩沖件的一端具有嚙合件(320),與之相嚙合的嚙合件(221)處于管嘴件(22)的后端。通過嚙合件的嚙合,可以防止管嘴件繞軸線方向轉(zhuǎn)動。
文檔編號H05K13/04GK1222290SQ97195577
公開日1999年7月7日 申請日期1997年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月26日
發(fā)明者古屋浩, 內(nèi)田完司, 成清和彥, 奧田修 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社