本发明公开了一种托盘式供料器,其包括取料机构、托举机构、传送机构、负压机构、控制模块以及机架等辅助装置,还可以包括拔销机构。该供料器用于从外部抓取带有护罩的器件托盘,并将其取下护罩后向后续工位输送。被输送的器件托盘包括托盘主体和护罩;托盘主体的开口朝上设置;托盘主体中放置有电子器件。该供料器工作于现有供料器和贴片机之间,把现有供料器提供的微型器件按贴片机的要求放置在托盘上并送出,贴片机的机械手一次取走一托盘的微型器件,直接贴装在线路板上。本发明可以帮助大幅度的提高巨量器件转移的速度。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 114394425 A (43)申请公布日 2022.04.26 (21)申请号 4.0 (22)申请日 2021.12.30 (71)申请人 中国计量大学上虞高等研究院有限 公司 地址 312374 浙江省绍兴市上虞区曹娥街 道江西路2288号浙大网新科技园A1楼 401.402 (72)发明人 邵志龙金小萍全大英 (74)专利代理机构 杭州君度专利代理事务所 (特殊普通合伙) 33240 代理人 陈炜 (51)Int.Cl. B65G 47/91 (2006.01) H05K 13/04 (2006.01) 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 (54)发明名称 一种托盘式供料器 (57)摘要 本发明公开了一种托盘式供料器,其包括取 料机构、托举机构、传送机构、负压机构、控制模 块以及机架等辅助装置,还可以包括拔销机构。 该供料器用于从外部抓取带有护罩的器件托盘, 并将其取下护罩后向后续工位输送。被输送的器 件托盘包括托盘主体和护罩;托盘主体的开口朝 上设置;托盘主体中放置有电子器件。该供料器 工作于现有供料器和贴片机之间,把现有供料器 提供的微型器件按贴片机的要求放置在托盘上 并送出,贴片机的机械手一次取走一托盘的微型 器件,直接贴装在线路板上。本发明可以帮助大 幅提升巨量器件转移的速度。 A 5 2 4 4 9 3 4 1 1 N C CN 114394425 A 权利要求书 1/2页 1.一种托盘式供料器,其特征是:用于从外部抓取带有护罩的器件托盘(4),并将其 取下护罩后向后续工位输送;被输送的器件托盘(4)包括托盘主体和护罩;托盘主体的开口 朝上设置;托盘主体中放置有电子器件;护罩套置在托盘主体的外侧,并将托盘主体的顶部 开口封闭;护罩与托盘主体不会仅因为重力作用下而发生分离;该托盘式供料器包括取料 机构、托举机构和传送机构;取料机构用于从外部抓取带有护罩的器件托盘(4);托举机构 用于支撑托盘主体,并与取料机构配合,进行托盘主体与护罩的分离;传送机构用于向外输 送开口朝上的托盘主体。 2.依据权利要求1所述的一种托盘式供料器,其特征是:所述的托盘主体上放置的多 个电子元件的相对位置,与该电子元件配套的线路板上的器件安装的地方对应;通过将线路 板的贴装面朝下与托盘主体对接的方式,实现多个电子元件的同步贴装。 3.依据权利要求1所述的一种托盘式供料器,其特征是:所述的托举机构包括托举平 台(8),和安装在托举平台上的第二吸盘(7);第二吸盘(7)的吸附口朝上设置,能够在动 力元件的驱动下进行升降运动;第二吸盘(7)位于传送机构输入端的下方,且能够升高至传 送机构的输送面上方; 所述的取料机构包括第一导轨(1)、滑块(2)和第一吸盘(3);滑块(2)滑动连接在第一 导轨(1)上,且能够在动力元件的驱动下滑动;第一吸盘(3)安装在滑块(2)上;第一吸盘(3) 的吸附口朝下设置,且能够在动力元件的驱动下进行升降运动;第一吸盘(3)能够跟随滑块 (2)移动到器件托盘存放位置的正上方以及第二吸盘(7)的正上方。 4.依据权利要求1所述的一种托盘式供料器,其特征是:所述的传送机构包括平行设 置的两根第二导轨(5)、以及沿两根导轨设置的两条传送带(5‑1);两条传送带(5‑1)间隔设 置;第二吸盘(7)位于两条传送带(5‑1)之间。 5.依据权利要求1所述的一种托盘式供料器,其特征是:所述托盘主体的外侧面与护 罩的内侧面之间设置有摩擦部;摩擦部使得托盘主体与护罩之间产生摩擦力,避免托盘主 体与护罩在重力作用下分离。 6.依据权利要求5所述的一种托盘式供料器,其特征是:该托盘式供料器的工作过程 如下: 步骤一.取料机构从托盘存放位置吸附器件托盘上的护罩;托盘本体在摩擦力的作用 下随护罩一同移动; 步骤二.取料机构将器件托盘(4)移动到托举机构的正上方;同时,托举机构上升抵住 托盘主体; 步骤三.取料机构、托举机构分别吸附住护罩和托盘主体;取料机构与托举机构反向运 动,使得通过摩擦力连接的护罩与托盘主体分离; 步骤四、托举机构下降,将托盘主体放置在传送机构上;取料机构释放护罩后到托盘存 放位置抓取下一个器件托盘; 步骤五、传送机构将托盘主体向后续工位输送。 7.依据权利要求1所述的一种托盘式供料器,其特征是:所述的器件托盘还包括若干 个插销(4‑4);护罩侧面开设有与插销(4‑4)对应数量的插孔;插销(4‑4)插入插孔内,对位 于护罩内部的托盘主体提供支撑,使得托盘主体与护罩无法分离;当托盘主体受到托举机 构的支撑时,通过拔销机构将所有插销(4‑4)拔出,使得托盘主体与护罩能够分离。 2 2 CN 114394425 A 权利要求书 2/2页 8.依据权利要求7所述的一种托盘式供料器,其特征是:插销(4‑4)的端部设置有拉 环;所述的拔销机构包括横移驱动组件、臂杆(11)、横杆(12)、拔销杆(13)、升降平台(14)、 基座(17)和升降驱动组件;升降平台(14)沿竖直方向滑动连接在基座(17)上,并由升降驱 动组件驱动进行升降运动;臂杆(11)沿水平方向滑动连接在升降平台(14)上,并在横移驱 动组件驱动下进行滑动;横杆(12)固定在臂杆(11)的外端;竖直设置的若干根拔销杆(13) 均与横杆(12)固定;不同拔销杆(13)之间的相对位置与护罩上不同插销(4‑4)之间的相对 位置对应;当器件托盘(4)被抓取到取料机构与托举机构之间时,拔销杆(13)在横移驱动组 件和升降驱动组件的驱动下,穿过器件托盘(4)上的插销(4‑4)的拉环后,在横移驱动组件 的驱动下将插销(4‑4)。 9.依据权利要求8所述的一种托盘式供料器,其特征是:横移驱动组件包括齿轮(9)、 齿条(10)和横移驱动电机;齿条(10)与臂杆(11)固定;齿轮(10)转动连接在升降平台(14) 上,并与齿条(11)啮合;齿轮(9)由横移驱动电机驱动旋转;所述的升降驱动组件包括凸轮 (15)和升降驱动电机;凸轮转动连接在基座(17)上,并与升降平台(14)的底面接触;凸轮 (15)由升降驱动电机驱动旋转。 10.根据权利要求7、8或9所述的一种托盘式供料器,其特征是:该托盘式供料器的工 作过程如下: 步骤一.取料机构从托盘存放位置吸附器件托盘上的护罩;托盘本体在摩擦力的作用 下随护罩一同移动; 步骤二.取料机构将器件托盘(4)移动到托举机构的正上方;同时,托举机构上升抵住 托盘主体; 步骤三.取料机构吸附住护罩,托举机构支撑住托盘主体;拔销机构将器件托盘(4)上 的插销拔出后,取料机构与托举机构反向运动,使得失去插销支撑的托盘主体与护罩分离; 步骤四、托举机构下降,将托盘主体放置在传送机构上;取料机构释放护罩后到托盘存 放位置抓取下一个器件托盘; 步骤五、传送机构将托盘主体向后续工位输送。 3 3 CN 114394425 A 说明书 1/5页 一种托盘式供料器 技术领域 [0001] 本发明属于表面组装技术领域,具体为一种向贴片机提供物料的托盘式供料器。 背景技术 [0002] 现有一种MiniLED显示屏,其背光板上设置有上万颗尺寸小于1毫米的发光二极管 (MiniLED)。还有一种Micro‑LED显示屏,其像素直接用尺寸小于200微米的发光二极管 (Micro‑LED),这两种发光二极管均不是OLED。一块MiniLED屏可能包含数万只至数十万只 LED器件,而Micro‑LED屏则可能包含上百万只甚至上千万只分立的LED器件。如何把巨量微 小尺寸的相同器件转移到显示屏或显示模组的线路板上是一个无法绕开的问题。如果一部 供料器每次只能向贴片机提供一只或几只器件,那么通过简单地增加供料器的数量,即使 是高速贴片机也难以完成上述巨量转移任务。显然,现存技术无法满足巨量转移任务对供 料速度的要求。 发明内容 [0003] 本发明的目的是提供一种托盘式供料器,可工作于现有供料器和贴片机之间,把 现有供料器提供的微型器件按贴片机要求的形式排列在托盘上并送出,贴片机的机械手一 次取走一托盘的微型器件,直接贴装在线路板上,以分担执行巨量转移任务时贴片机的部 分工作量。 [0004] 本发明提供的一种托盘式供料器,用于从外部抓取带有护罩的器件托盘,并将其 取下护罩后向后续工位输送。被输送的器件托盘包括托盘主体和护罩;托盘主体的开口朝 上设置;托盘主体中放置有电子器件。护罩套置在托盘主体的外侧,并将托盘主体的顶部开 口封闭;护罩与托盘主体不会仅因为重力作用下而发生分离。该托盘式供料器包括取料机 构、托举机构和传送机构。取料机构用于从外部抓取带有护罩的器件托盘;托举机构用于支 撑托盘主体,并与取料机构配合,进行托盘主体与护罩的分离。传送机构用于向外输送开口 朝上的托盘主体。 [0005] 作为优选,所述的托盘主体上放置的多个电子元件的相对位置,与该电子元件配 套的线路板上的器件安装的地方对应;通过将线路板的贴装面朝下与托盘主体对接的方式, 实现多个电子元件的同步贴装。 [0006] 作为优选,所述的托举机构包括托举平台,和安装在托举平台上的第二吸盘;第 二吸盘的吸附口朝上设置,能够在动力元件的驱动下进行升降运动。第二吸盘位于传送机 构输入端的下方,且能够升高至传送机构的输送面上方。 [0007] 作为优选,所述的取料机构包括第一导轨、滑块和第一吸盘。滑块滑动连接在第一 导轨上,且能够在动力元件的驱动下滑动;第一吸盘安装在滑块上。第一吸盘的吸附口朝下 设置,且能够在动力元件的驱动下进行升降运动。第一吸盘能够跟随滑块移动到器件托盘 存放位置的正上方以及第二吸盘的正上方。 [0008] 作为优选,所述的传送机构包括平行设置的两根第二导轨、以及沿两根导轨设置 4 4 CN 114394425 A 说明书 2/5页 的两条传送带;两条传送带间隔设置;第二吸盘位于两条传送带之间。 [0009] 作为优选,所述托盘主体的外侧面与护罩的内侧面之间设置有摩擦部;摩擦部使 得托盘主体与护罩之间产生摩擦力,避免托盘主体与护罩在重力作用下分离。 [0010] 作为优选,该托盘式供料器的工作过程如下: [0011] 步骤一.取料机构从托盘存放位置吸附器件托盘上的护罩。托盘本体在摩擦力的 作用下随护罩一同移动。 [0012] 步骤二.取料机构将器件托盘移动到托举机构的正上方;同时,托举机构上升抵住 托盘主体。 [0013] 步骤三.取料机构、托举机构分别吸附住护罩和托盘主体;取料机构与托举机构反 向运动,使得通过摩擦力连接的护罩与托盘主体分离。 [0014] 步骤四、托举机构下降,将托盘主体放置在传送机构上;取料机构释放护罩后到托 盘存放位置抓取下一个器件托盘。 [0015] 步骤五、传送机构将托盘主体向后续工位输送。 [0016] 作为优选,所述的器件托盘还包括若干个插销;护罩侧面开设有与插销对应数量 的插孔;插销插入插孔内,对位于护罩内部的托盘主体提供支撑,使得托盘主体与护罩无法 分离。当托盘主体受到托举机构的支撑时,通过拔销机构将所有插销拔出,使得托盘主体与 护罩能够分离。 [0017] 作为优选,插销的端部设置有拉环。所述的拔销机构包括横移驱动组件、臂杆、横 杆、拔销杆、升降平台、基座和升降驱动组件。升降平台沿竖直方向滑动连接在基座上,并由 升降驱动组件驱动进行升降运动。臂杆沿水平方向滑动连接在升降平台上,并在横移驱动 组件驱动下进行滑动。横杆固定在臂杆的外端。竖直设置的若干根拔销杆均与横杆固定。不 同拔销杆之间的相对位置与护罩上不同插销之间的相对位置对应。当器件托盘被抓取到取 料机构与托举机构之间时,拔销杆在横移驱动组件和升降驱动组件的驱动下,穿过器件托 盘上的插销的拉环后,在横移驱动组件的驱动下将插销。 [0018] 作为优选,横移驱动组件包括齿轮、齿条和横移驱动电机。齿条与臂杆固定。齿轮 转动连接在升降平台上,并与齿条啮合。齿轮由横移驱动电机驱动旋转。所述的升降驱动组 件包括凸轮和升降驱动电机。凸轮转动连接在基座上,并与升降平台的底面接触。凸轮由升 降驱动电机驱动旋转。 [0019] 作为优选,该托盘式供料器的工作过程如下: [0020] 步骤一.取料机构从托盘存放位置吸附器件托盘上的护罩。托盘本体在摩擦力的 作用下随护罩一同移动。 [0021] 步骤二.取料机构将器件托盘移动到托举机构的正上方;同时,托举机构上升抵住 托盘主体。 [0022] 步骤三.取料机构吸附住护罩,托举机构支撑住托盘主体;拔销机构将器件托盘上 的插销拔出后,取料机构与托举机构反向运动,使得失去插销支撑的托盘主体与护罩分离。 [0023] 步骤四、托举机构下降,将托盘主体放置在传送机构上;取料机构释放护罩后到托 盘存放位置抓取下一个器件托盘。 [0024] 步骤五、传送机构将托盘主体向后续工位输送。 [0025] 本发明具有的有益效果: 5 5 CN 114394425 A 说明书 3/5页 [0026] 1、本发明能够将器件托盘包装的多只微型器件拆封后一次性地供给贴片机,从而 大幅度的提升供料速度。 [0027] 2、本发明能够向后续转移工艺的贴片机提供一个开口朝上的器件托盘;通过将线 路板的贴装面朝下与器件托盘对接,就可以实现电子器件的批量贴装,极大的提升了电子器件 的转移速度。 附图说明 [0028] 图1是本发明实施例1的结构示意图。 [0029] 图2是本发明实施例1对应的器件托盘的结构示意图。 [0030] 图3是本发明实施例2的结构示意图。 [0031] 图4是本发明实施例2中拔销机构的结构示意图。 [0032] 图5是本发明实施例2中拔销手的结构示意图。 [0033] 图6是本发明实施例2对应的器件托盘的结构示意图。 具体实施方式 [0034] 下面通过实施例对本发明做进一步说明。 [0035] 实施例1. [0036] 如图1和2所示,托盘式供料器包括取料机构、托举机构、传送机构和作为辅助说明 的现有托盘式供料器。取料机构包括为第一导轨1、可在第一导轨上双向移动的滑块2、安装 在滑块2上的第一吸盘3,第一吸盘3可由滑块2内的动力单元驱动而上下移动。标号4所指示 的是所述供料器处理对象:器件托盘。托举机构包括托举平台8、安装在托举平台上的第二 吸盘7,第二吸盘7可由托举平台内动力单元驱动而上下移动。传送机构包括平行设置的第 二导轨5、沿两侧导轨设置的传送带5‑1;传送机构的两条传送带5‑1之间留有空隙,以使第 二吸盘7可以无阻碍地从第二导轨下方竖向移动到第二导轨上方,能够与第一吸盘3配合, 共同将器件托盘夹持住。 [0037] 图1中的母托盘0及其传送装置并非本发明和本实施例的必要部件,它们可由现有 技术实现。 [0038] 图1中的器件托盘4为本发明的工作对象,不是本发明的组成部分,但对本发明和 本实施例的说明有直接帮助。图1中器件托盘4的组成要点如图2所示。图2中标号4‑1所指示 的是器件托盘的方盒型护罩,具有五个固定连接的立面,一面敞开,以便于盛放器件托盘; 标号4‑1‑1所指示的是护罩内侧面上设置的多块表面较高摩擦系数区域,该区域和托盘主 体4‑2 的侧边4‑2‑1压合在一起;从而,器件托盘及其上排列的微型器件被护罩包围保护起 来。 [0039] 现有供料器能够将较大尺寸的器件如集成芯片以母托盘的形式供给贴片机,把器 件托盘包装的微型器件再以母托盘形式包装,由现有供料器向本实施例所述装置供料,则 本实施例所述托盘式供料器在控制模块的控制下按如下方法工作: [0040] S1)第一吸盘从母托盘上拾取一件带护罩的器件托盘。器件托盘的护罩与托盘本 体通过摩擦力连接。 [0041] S2)第一吸盘将带护罩的器件托盘4朝第二吸盘正上方移动,同时,第二吸盘从所 6 6 CN 114394425 A 说明书 4/5页 述传送机构中间空隙处上升,直至器件托盘同时被第一吸盘和第二吸盘夹持住。 [0042] S3)第一吸盘上升和/或第二吸盘下降,将器件托盘与其护罩分离。 [0043] S4)第二吸盘下降,直至器件托盘落在所述传送机构的传送带上;第一吸盘上升、 向母托盘方向移动,再次拾取新器件托盘之前将护罩放入回收处。 [0044] S5)传送机构将去除护罩的器件托盘及器件移送到传送带的另一端供给贴片机。 [0045] 所述托盘式供料器在探知贴片机已将供料取走后即可启动下一周期的供料任务, 即S1~S5 循环执行。值得说明的是,S1~S5在不发生互相干扰的情况下,执行时序可以有 重叠,以便加快供料速度。 [0046] 假设器件托盘承载面的尺寸为20mm*20mm,其上每0.5mm间距排列一只MiniLED或 Micro‑LED器件,则一块器件托盘可以承载1600只器件,即一个供料周期一次性供料1600 只。可见,本发明和本实施例的供料能力与现存技术相比有了数量级的提升。 [0047] 实施例2 [0048] 如图3、4和5所示,一种托盘式供料器,包括取料机构、托举机构、拔销机构、传送机 构和作为辅助说明的现有托盘供料器。取料机构包括为第一导轨1、可在第一导轨上双向移 动的滑块2、安装在滑块2上的第一吸盘3,第一吸盘3可由滑块2内的动力单元驱动而上下移 动。标号4所指示的是所述供料器处理对象器件托盘。托举机构包括托举平台8、安装在托举 平台上的第二吸盘7,第二吸盘7可由托举平台内的动力单元驱动而上下移动。传送机构包 括平行设置的第二导轨5、沿两侧导轨设置的传送带5‑1,传送机构中部留有空隙,以使第二 吸盘7可以无阻碍地从第二导轨下方竖向移动到第二导轨上方,能够与第一吸盘3配合,共 同将器件托盘夹持住。图3中标号b所指示的虚线所示,拔销机构包括以下部分:基座17;固定安装在基座周边的多根立柱 16;凸轮15及驱动机构(未画出,应固定安装在基座17上);上表面设置滑槽14‑1的升降平台 14;齿轮9及驱动装置(未画出),应固定安装在升降平台14上;齿条10;与齿条10固定连接的 拔销手的手臂11;与臂杆11连接的横杆12;与横杆连接的横杆13。标号11、12和 13所示部件 合起来称作拔销手。升降平台14及其上安装的部件可由凸轮驱动而上升,由其自身重量而 下降。拔销手可由齿轮9和齿条10驱动沿臂杆11方向往复移动。 [0050] 图5为拔销手及齿条10的顶视图,横杆12通过螺丝12‑1与手臂11连接,手掌12上可 以设置一根或多根手指13。 [0051] 图3中母托盘0及其传送装置并非本发明和本实施例的必要部件,它们可由现有技 术实现。图3中器件托盘4为本发明的工作对象,不是本发明的组成部分,但对本发明和本实 施例的说明有直接帮助。 [0052] 现有供料器能够将较大尺寸的器件如集成芯片以母托盘的形式供给贴片机,把器 件托盘包装的微型器件再以母托盘形式包装,由现有供料器向本实施例所述装置供料,则 本实施例所述托盘式供料器在控制模块的控制下按如下方法工作: [0053] S1)第一吸盘从母托盘上拾取一件带护罩的器件托盘。器件托盘的护罩与托盘本 体通过插销连接。 [0054] S2)第一吸盘将带护罩器件托盘朝第二吸盘正上方移动,同时第二吸盘从所述传 送机构中间空隙处上升,直至器件托盘同时被第一吸盘和第二吸盘夹持住。 [0055] S3)拔销机构的升降平台上升,直至拔销手的指尖高于连接器件托盘和护罩的插 7 7 CN 114394425 A 说明书 5/5页 销。 [0056] S4)拔销手向插销方向伸出,直至拔销手指尖位于插销空隙正上方。 [0057] S5)拔销机构的升降平台下降,使横杆插入插销空隙。 [0058] S6)拔销手缩回,将插销拉出后丢弃。 [0059] S7)第二吸盘下降,直至器件托盘落在所述传送机构的传送带上,第一吸盘上升、 向母托盘方向挪动,再次拾取新器件托盘之前将护罩放入回收处。 [0060] S8)传送机构将去除护罩的器件托盘及器件移送到传送带的另一端供给贴片机。 [0061] 所述托盘式供料器在探知贴片机已将供料取走后即可启动下一周期的供料任务, 即S1~S8 循环执行。值得说明的是,S1~S8在不发生互相干扰的情况下,执行时序可以有 重叠,以便加快供料速度。 [0062] 图6为器件托盘与其护罩插销结合示意图。图6中护罩1的侧边设置有插孔3,插销4 穿过插孔3将器件托盘2及其上器件固定放入护罩1。插销4的头部具有孔隙,横杆可以插入 该孔隙,然后将插销拔掉。 [0063] 假设器件托盘承载面的尺寸为40mm*40mm,其上每0.5mm间距排列一只MiniLED或 MicroLED器件,则一块器件托盘可以承载6400只器件,即一个供料周期一次性供料6400只。 可见,本发明和本实施例的供料能力与现存技术相比有了多个数量级的提升。 8 8 CN 114394425 A 说明书附图 1/3页 图1 图2 9 9 CN 114394425 A 说明书附图 2/3页 图3 图4 10 10 CN 114394425 A 说明书附图 3/3页 图5 图6 11 11
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