[发明专利]旁轴解耦直驱芯片取放装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种旁轴解耦直驱芯片取放装置，该装置实现了电机直接驱动下的水平旋转和竖直升降两个方向的高速复合运动，适用于LED和集成电路芯片键合机以及其它有高速精密取放操作需要的机电设备。

背景技术

芯片键合机是把裸芯片高效精确地粘接到封装基板上的微电子器件生产关键设备。芯片键合机的芯片取放装置完成裸芯片的拾取和放置，是芯片键合机的关键部件。为了达到拾取和放置位置之间的高速运动，芯片取放装置通常采用在水平面内旋转的摆臂结构；同时为了实现芯片的拾取和放置，摆臂必须能够在其转轴的带动下作竖直升降运动。现有的芯片取放装置采用旋转电机通过连杆机构带动摆臂转轴水平旋转和旋转电机通过偏心轮带动摆臂转轴竖直升降的方式，不仅过多的传动环节降低精度和增加负载，而且连杆机构的非线性运动学关系也给系统的动态特性造成不利影响。目前也有芯片取放装置采用由直线电机带动摆臂升降再把直线电机固定在旋转电机的动子上由旋转电机带动旋转的方式，直线电机及相应导轨和滑块给旋转电机增加了负载，摆臂高速旋转中施加在导轨上的大值交变扭矩也降低了导轨的性能和寿命。现有的基于连杆旋转、偏心轮升降以及旋转与升降全耦合（即升降电机完全由旋转电机负载）的芯片取放装置方案无法满足芯片键合机迅速增长的对速度和精度的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种旁轴解耦直驱芯片取放装置，解决现有芯片取放装置的精度不足和负载过大的问题；还解决芯片取放装置动态特性较差和寿命较短的问题。

本发明的技术方案：

这种旁轴解耦直驱芯片取放装置包括花键轴、带动花键轴转动的旋转电机、实现花键轴旋转和升降运动解耦的解耦机构、位于花键轴旁侧通过解耦机构带动花键轴升降的线性电机以及固定于花键轴末端并随花键轴旋转和升降的摆臂，其特征在于：

花键轴套通过一对轴承安装在花键轴套基座上，花键轴套基座固定在基座上，花键轴套同步带轮固定在花键轴套上；旋转电机固定在基座上，旋转电机同步带轮固定在旋转电机输出轴上，同步带连接花键轴套同步带轮和旋转电机同步带轮，旋转电机通过上述两个同步带轮和同步带驱动花键轴套旋转，花键轴在花键轴套内随其转动的同时可以相对其作升降运动；解耦套筒通过一对轴承安装在花键轴上，线性电机连接件固定在解耦套筒上；线性电机定子固定在基座上，线性电机动子固定在线性电机连接件上，线性电机连接件通过滑块和导轨固定在基座上，解耦套筒内的轴承内圈随花键轴一同相对轴承外圈旋转的同时，线性电机通过线性电机连接件、解耦套筒和其内的轴承对带动花键轴作升降运动；摆臂固定在花键轴末端，随花键轴旋转和升降，完成芯片的传输和取放。

上述花键轴套及解耦套筒安装所用轴承对是背对背或面对面配对安装的角接触球轴承，分别提供对花键轴套在旋转电机带动下旋转时所承受的径向、轴向载荷和弯矩以及解耦套筒在实现花键轴旋转和升降解耦时所承受的轴向载荷和弯矩的支承。

上述花键轴套及解耦套筒安装所用轴承对通过固定螺母（背对背安装时）或轴承端盖（面对面安装时）预紧，以消除轴承内外圈之间的间隙和获得较好的轴承刚度。

上述旋转电机也可以通过联轴器与花键轴套直接同轴安装。

本发明在摆臂旋转和升降两个方向上均采用电机直接驱动，减轻了旋转电机负载并提高了旋转和升降运动的精度，同时改善了两个方向复合运动的动态特性。本发明实现了旋转和升降运动的完全解耦，提高了升降运动所用导轨的性能和寿命。

附图说明

图1是本发明的总装三维示意图；

图2是本发明沿花键轴轴心的剖面图；

图3是本发明沿花键轴轴心剖面图的局部放大视图；

图4是本发明具体实施方式中旋转电机同轴安装示意图。