阅读说明：本技术 一种pin自动插针机 (Automatic PIN inserting machine for PIN ) 是由 不公告发明人 于 2020-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及插针机领域,具体是一种PIN自动插针机,包括主体机架,所述主体机架上分别安装有XY轴移动机构、CCD视觉检测机构、连料PIN自动送料机构、PIN扭断转移机构、插针机构和PIN连料卷盘放料机构,插针机构还包括有PIN高度检测组件。本发明集成了视觉拍照引导、插针插入力监控反馈、PIN自动送料、插针后高度检测、PIN扭断以及插针深度柔性调节的功能,结构简单,送针稳定性好,提高生产效率,且便于维护,真正实现了高柔性生产。(The invention relates to the field of PIN inserting machines, in particular to a PIN automatic PIN inserting machine which comprises a main body frame, wherein an XY axis moving mechanism, a CCD visual detection mechanism, a continuous material PIN automatic feeding mechanism, a PIN twist-off transfer mechanism, a PIN inserting mechanism, a PIN continuous material coil discharging mechanism and a PIN height detection assembly are respectively arranged on the main body frame. The invention integrates the functions of visual shooting guidance, PIN insertion force monitoring feedback, PIN automatic feeding, post-PIN height detection, PIN twist-off and PIN depth flexible adjustment, has simple structure and good PIN feeding stability, improves the production efficiency, is convenient to maintain and really realizes high-flexibility production.)

一种PIN自动插针机

技术领域

本发明涉及插针机领域，具体是一种PIN自动插针机，主要针对于半导体芯片行业，其主要功能是在芯片铜基板上***不同PIN针（如图1所示）。

背景技术

在目前市场上，插针机有几种叫法：插针机设备、自动插针机以及插PIN机等，其可归属于插针设备这一大类。

自动插针机广泛应用于各类电子变压器线圈骨架、继电器线圈骨架、风扇马达线圈骨架、微型电机线圈骨架、步进电机线圈骨架、高低包线圈骨架、充电器线圈骨架、电感线圈骨架、中周线圈骨架、节能灯线圈骨架、汽车点火线圈骨架、汽车连接器及半导体芯片行业。

现在市场上主流做插针机的厂家主要以凸轮结构为主，即一个电机带动凸轮机构，完成对PIN针的自动送料、自动裁切、自动插针等过程。

这种设备的优缺点如下：

优点主要有：1）凸轮插针结构紧凑，机构可以做的小巧，节省空间；2）效率高，插针速度快。

缺点主要有：1）柔性差，由于机构采用凸轮，设计时较为复杂，设计后没有可调整性，若后期想改变设备某一动作，需要重新制作零件；2）凸轮机构由于是高副连接，设备长时间运行，易对高副接触零件产生磨损，从而导致插针设备插针异常。

因此，针对以上现状，迫切需要开发一种使插针设备有了更高的柔性生产能力，在生产效率以及维护上也能满足客户使用要求的PIN自动插针机，以克服当前实际应用中的不足。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种PIN自动插针机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种PIN自动插针机，包括主体机架，所述主体机架上分别安装有XY轴移动机构、CCD视觉检测机构、连料PIN自动送料机构、PIN扭断转移机构、插针机构和PIN连料卷盘放料机构，所述XY轴移动机构用于将芯片铜基板移动至所述CCD视觉检测机构的拍照区域，所述CCD视觉检测机构用于对XY轴移动机构输送的芯片铜基板进行拍照并通过其视觉系统捕捉芯片铜基板的针帽位置；所述PIN连料卷盘放料机构用于向所述连料PIN自动送料机构输送PIN针，连料PIN自动送料机构用于将PIN针输送至所述PIN扭断转移机构的扭断位置并扭断连料PIN针，所述PIN扭断转移机构还用于夹持PIN针并将其输送至所述插针机构下方，所述插针机构用于夹持扭断后的PIN针并将其***芯片铜基板的针帽中，插针机构还包括有PIN高度检测组件，PIN高度检测组件用于对***PIN针的芯片铜基板的PIN针进行高度检测。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：

该PIN自动插针机，集成了视觉拍照引导、插针***力监控反馈、PIN自动送料、插针后高度检测、PIN扭断以及插针深度柔性调节的功能，结构简单，送针稳定性好，提高生产效率，且便于维护，真正实现了高柔性生产。

附图说明

图1为现有技术中通过插针机插针后的半成品芯片示意图。

图2为本发明实施例的外形总装结构示意图。

图3为图1的内部构件的结构示意图。

图4为本发明实施例中XY轴移动机构的结构示意图。

图5为本发明实施例中CCD视觉检测机构的结构示意图。

图6为本发明实施例中连料PIN自动送料机构的结构示意图。

图7为本发明实施例中PIN扭断转移机构的结构示意图。

图8为本发明实施例中插针机机构的结构示意图。

图9为本发明实施例中PIN高度检测组件的结构示意图。

图10为本发明实施例中PIN连料卷盘放料机构的结构示意图。

图11为本发明实施例中主体机架的结构示意图。

图中：10-主体机架，20-XY轴移动机构，30-CCD视觉检测机构，40-连料PIN自动送料机构，50-PIN扭断转移机构，60-插针机构，70-PIN高度检测组件，80-PIN连料卷盘放料机构，90-设备可视化保护罩，100-设备人机交互界面，110-设备压缩空气处理单元，120-设备电源接口，101-设备调节地脚，102-设备主体机架，103-设备基板，201-移动辅助导轨，202-Y轴移动伺服模组，203-铜基板固定治具，204-X轴移动伺服模组，205-Y轴移动伺服电机，206-X轴移动伺服电机，301-支撑基座，302-移动气缸，303-CCD相机，304-相机镜头，305-相机光源，401-支撑基板，402-PIN连料送料后位置度检测器，403-PIN连料送料轨道，404-连料PIN矫正机构，405-连料PIN，406-连料PIN送料后压紧机构，407-连料PIN拨料机构，408-步距送料机构，409-扭断限位机构，501-支撑固定板，502-平移导轨，503-平移气缸，504-PIN夹持扭断机构，505-旋转机构，506-平移限位机构，601-PIN夹紧插针机构，603-第一伺服电机，604-压力反馈监控机构，605-插针升降伺服模组，606-第二伺服电机，701-PIN检测探头，702-GT位移传感器，703-移动推进气缸，704-移动导轨，801-PIN连料物料卷盘，802-PIN连料保护罩，803-PIN连料卷盘固定夹，804-放料电机，805-机构固定支架，806-机构调节地脚，807-PIN导向罩。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

实施例1

请参阅图2-11，本发明实施例中，一种PIN自动插针机，包括主体机架10，所述主体机架10上分别安装有XY轴移动机构20、CCD视觉检测机构30、连料PIN自动送料机构40、PIN扭断转移机构50、插针机构60、PIN高度检测组件70和PIN连料卷盘放料机构80，所述XY轴移动机构20用于将芯片铜基板移动至所述CCD视觉检测机构30的拍照区域，所述CCD视觉检测机构30用于对XY轴移动机构20输送的芯片铜基板进行拍照并通过其视觉系统捕捉芯片铜基板的针帽位置；所述PIN连料卷盘放料机构80用于向所述连料PIN自动送料机构40输送PIN针，连料PIN自动送料机构40用于将PIN针输送至所述PIN扭断转移机构50的扭断位置并扭断连料PIN针，所述PIN扭断转移机构50还用于夹持PIN针并将其输送至所述插针机构60下方，所述插针机构60用于夹持扭断后的PIN针并将其***芯片铜基板的针帽中，插针机构60包括有PIN高度检测组件70，所述PIN高度检测组件70用于对***PIN针的芯片铜基板的PIN针进行高度检测。

插针设备在启动之前，需要将物料（连料PIN针与芯片铜基板）放置在设备中。人工将PIN连料卷盘放入外部的PIN连料卷盘放料机构80上并锁紧，连料PIN从卷盘下部拉出，将PIN穿送至连料PIN自动送料机构40中，并将PIN卡在送料零件上，此时PIN物料上料准备工作完成。人工将芯片铜基板放置在XY轴移动机构20的治具中，机构治具自动锁紧芯片铜基板，完成上料；启动机器开关，XY轴移动机构20将芯片铜基板搬运至CCD视觉检测机构30下方，系统控制CCD相机开始对治具上的芯片铜基板进行拍照，捕捉记录芯片铜基板上的针帽位置并将数据传输给系统，拍照完成后，XY轴移动机构20停止不动，等待插针；XY轴移动机构20和CCD视觉检测机构30运行的同时，连料PIN自动送料机构40也在运行送料，连料PIN自动送料机构40将PIN针送至PIN扭断转移机构50中，PIN扭断转移机构50自动夹紧PIN针，外部气缸推动机构，机构沿PIN针中心旋转180°将连料PIN扭断，扭断后，平移气缸推动夹紧机构，将夹紧机构上的单根PIN针送至插针机构60下方，移送到位置后，插针机构60下降，头部夹爪打开夹紧PIN针，PIN扭断转移机构50上夹紧机构打开，插针机构60上升至插针位置，单根PIN针完成转移。PIN扭断转移机构50退回扭断位置，XY轴移动机构20将芯片铜基板搬运至插针机构60下方，系统根据CCD拍照记录的数据进行插针，将PIN针***芯片铜基板的针帽中。在插针的过程中，插针机构60上的压力传感器实时记录***压力，并将压力数据传输给系统进行保存、判断，当判断***压力不在设定值范围内时，设备自动停止插针，并判断插针NG。插针结束后，XY轴移动机构20将插针后的芯片铜基板搬运至PIN高度检测组件70下方进行检测，判断芯片铜基板上PIN针***深度是否合格，并将检测后的数据传给系统进行保存。最后，XY轴移动机构20将插针后的芯片铜基板搬运至人工上下料位置进行下料，插针设备单循环运行动作完成。

实施例2

请参阅图2-11，本实施例与实施例1的不同之处在于：

本实施例中，如图4所示，所述XY轴移动机构20包括有移动辅助导轨201、Y轴移动伺服模组202、铜基板固定治具203、X轴移动伺服模组204、Y轴移动伺服电机205和X轴移动伺服电机206，所述移动辅助导轨201和X轴移动伺服模组204均安装在主体机架10顶部，移动辅助导轨201主要起支撑作用，保证机构在插针与快速平移的过程中稳定，X轴移动伺服模组204的一端安装有用于驱动其运行的X轴移动伺服电机206，所述X轴移动伺服模组204和移动辅助导轨201上还安装有Y轴移动伺服模组202，Y轴移动伺服模组202的一端安装有用于驱动其运行的Y轴移动伺服电机205，所述Y轴移动伺服模组202上还安装有铜基板固定治具203；在插针过程中，保证产品在Y轴上任意移动，铜基板固定治具203将铜基板压紧，插针移动过程中保证其不晃动；X轴移动伺服模组204上安装固定产品治具以及Y轴移动伺服模组202，在插针过程中，保证整个机构在X轴上任意移动；Y轴移动伺服电机205和X轴移动伺服电机206控制机构在XY轴上的位移。

本实施例中，如图5所示，所述CCD视觉检测机构30包括有支撑基座301、移动气缸302、CCD相机303、相机镜头304和相机光源305，所述支撑基座301安装固定于主体机架10的顶部，所述支撑基座301起固定整个机构的作用，所述支撑基座301上安装固定有移动气缸302，移动气缸302的下端安装固定有视觉机构，所述视觉机构包括有配合安装的CCD相机303、相机镜头304和相机光源305，移动气缸302带动视觉机构升降，主要是改变CCD相机303的拍照焦距，CCD相机303主要进行对芯片铜基板拍照，捕捉铜基板上针帽的位置，相机镜头304在拍照时调节拍照焦距，相机光源305保证CCD相机303在拍照的过程中有足够的亮度，使拍摄的照片更清晰。

本实施例中，如图6所示，所述连料PIN自动送料机构40包括有支撑基板401、PIN连料送料后位置度检测器402、PIN连料送料轨道403、连料PIN矫正机构404、连料PIN送料后压紧机构406、连料PIN拨料机构407、步距送料机构408和扭断限位机构409，所述支撑基板401安装固定于主体机架10的顶部，支撑基板401起固定整个机构的作用，所述支撑基板401的上部安装有用于对连料PIN405进行矫正传输的连料PIN矫正机构404，所述连料PIN矫正机构404的下方于支撑基板401上安装有PIN连料送料轨道403，PIN连料送料轨道403的一侧安装有PIN连料送料后位置度检测器402，PIN连料送料轨道403的另一侧安装有连料PIN送料后压紧机构406和连料PIN拨料机构407，所述连料PIN拨料机构407的下侧于支撑基板401上安装有步距送料机构408，PIN连料送料轨道403的下侧于支撑基板401上安装有扭断限位机构409；PIN连料送料后位置度检测器402用于检测送料是否准确；PIN连料送料轨道403主要用于限位连料PIN405，确保物料不晃动；连料PIN矫正机构404用于连料在进入轨道之前先矫正，保证进入轨道的连料笔直，没有弯曲现象；连料PIN405是插针设备所用的原材料；连料PIN送料后压紧机构406用于在送料完成后，机构压紧连料，防止连料在轨道中上下移动；连料PIN拨料机构407的机构中的零件卡在PIN首尾相连处V-Cut，完成自动送料；步距送料机构408用于按照PIN长度，等距离送料；扭断限位机构409用于保证扭断机构在旋转的过程中，扭断位置以上的连料不会转动。

本实施例中，如图7所示，所述PIN扭断转移机构50包括有支撑固定板501、平移导轨502、平移气缸503、PIN夹持扭断机构504、旋转机构505和平移限位机构506，所述支撑固定板501安装固定于主体机架10的顶部，支撑固定板501起固定整个机构、调节机构的作用，所述支撑固定板501的顶部安装固定有平移导轨502，平移导轨502用于保证机构在移动过程中顺畅稳定，平移导轨502由所述主体机架10顶部安装的平移气缸503驱动移动，即平移气缸503提供机构平移动力，所述平移导轨502上分别安装有PIN夹持扭断机构504和旋转机构505，PIN夹持扭断机构504用于夹紧需要扭断的单根PIN，后通过旋转机构505带动整个机构旋转，将PIN扭断；所述支撑固定板501上还安装有用于将扭断后的PIN针转移至插针位置的平移限位机构506，保证转移位置准确。

本实施例中，如图8所示，所述插针机构60还包括有PIN夹紧插针机构601、第一伺服电机603、压力反馈监控机构604、插针升降伺服模组605和第二伺服电机606，所述第二伺服电机606安装固定于主体机架10的顶部，第二伺服电机606与插针升降伺服模组605连接，通过第二伺服电机606带动插针升降伺服模组605上下移动，所述插针升降伺服模组605上分别安装有PIN夹紧插针机构601和第一伺服电机603，且所述第一伺服电机603用于带动所述PIN夹紧插针机构601旋转，所述PIN高度检测组件70和压力反馈监控机构604安装于所述插针升降伺服模组605上；PIN夹紧插针机构601主要是将单根PIN夹紧后***芯片铜基板的针帽中；PIN高度检测组件70主要对插针后的芯片铜基板上的PIN进行高度检测；第二伺服电机606和第一伺服电机603分别用于提供机构下降以及旋转的动力；压力反馈监控机构604用于在插针的过程中，对***力进行反馈监控；插针升降伺服模组605用于保证机构快速升降，完成插针动作。

本实施例中，如图9所示，所述PIN高度检测组件70包括有PIN检测探头701、GT位移传感器702、移动推进气缸703和移动导轨704，所述移动推进气缸703安装固定于插针升降伺服模组605上，移动推进气缸703与移动导轨704连接，所述移动导轨704上分别安装有PIN检测探头701和GT位移传感器702，PIN检测探头701主要与插完针后的铜基板上单根PIN针接触，间接反馈高度；GT位移传感器702主要对插针后的芯片铜基板上的PIN进行高度检测，反馈其具体高度；移动推进气缸703提供机构升降的动力；移动导轨704保证机构在竖直方向进行上下移动。

本实施例中，如图10所示，所述PIN连料卷盘放料机构80包括有PIN连料物料卷盘801、PIN连料保护罩802、PIN连料卷盘固定夹803、放料电机804、机构固定支架805、机构调节地脚806和PIN导向罩807，所述机构固定支架805设置于主体机架10的一侧，机构固定支架805的底部还安装有多个机构调节地脚806，所述机构固定支架805上安装有PIN连料物料卷盘801，PIN连料物料卷盘801上安装有PIN连料卷盘固定夹803，机构固定支架805上还安装有用于驱动PIN连料物料卷盘801转动的放料电机804，PIN连料物料卷盘801的下侧还安装固定有PIN连料保护罩802，机构固定支架805上还安装有与PIN连料保护罩802相配合的PIN导向罩807；PIN连料物料卷盘801用于承载设备生产原材料；PIN连料保护罩802用于转盘在旋转的过程中，保护物料；PIN连料卷盘固定夹803用于柔性固定卷盘；放料电机804用于在插针的过程中，配合送料机构放料；机构固定支架805用于支撑固定整个机构；机构调节地脚806用于保证与主机高度一致，使物料送料顺畅；PIN导向罩807用于确保连料进入送料导轨中位置准确。

本实施例中，如图11所示，所述主体机架10包括有设备调节地脚101、设备主体机架102和设备基板103，所述设备主体机架102的顶部安装固定有设备基板103，设备主体机架102的底部安装固定有设备调节地脚101；设备调节地脚101用于在设备使用过程中，保证设备整体机构处于水平状态；设备主体机架102采用60mm×60mm×5mm规格方钢焊接而成，其支撑整台设备的硬件机构，保证设备有足够的刚性；插针设备上的所有硬件机构全部固定在设备基板103上，它是设备硬件机构的基准，起固定定位作用。

该PIN自动插针机，还可包括有设备可视化保护罩90、设备人机交互界面100、设备压缩空气处理单元110和设备电源接口120（如图2所示），通过设备可视化保护罩90进行安全防护，设备人机交互界面100便于进行操控及参数设置，可实时监控查看设备各机构的运行状态，极大方便了使用者，设备压缩空气处理单元110用于对各个气缸提供动力，设备电源接口120用于进行整体供电。

每个机构之间互相协作配合完成自动插针动作，与现有插针设备相比，本发明集成了视觉拍照引导、插针***力监控反馈、PIN自动送料、插针后高度检测、PIN扭断以及插针深度柔性调节的功能。

设备插针前先对芯片铜基板上的针帽进行拍照，读取每个针帽在芯片铜基板上的位置，并把位置传输给设备控制系统，控制系统根据读取的针帽位置实时控制XY轴移动机构20自动调节矫正插针位置，即使每块芯片铜基板的针帽位置都不一样，设备也能够识别判断，完成插针，真正实现了高柔性生产，传统插针设备是没法完成柔性生产的。

设备在插针的过程中，压力监控系统实时监控反馈***力，当***力异常超出或低于设定值时，设备立即停止插针动作。

当插针完成后，PIN高度检测组件70对芯片铜基板上的每一根PIN进行检测，判别出其***深度是否正确，且每根针的高度数据传输给设备控制系统进行储存。

插针设备的自动送料与PIN扭断转移机构50设计比较独特，与传统插针机有很大不同。PIN自动送料根据连料PIN405首尾相连处V-Cut特征，设计出卡料零件，实现自动送料功能，其最大特点是：结构简单，送针稳定性好。

目前市场上的连料PIN405在插针之前先对PIN进行裁切，连料PIN405被裁切成单根PIN，裁切的工具一般是简易的裁切模具，模具长时间裁切，PIN裁切处可能会出现毛刺引起不良，一般出现这种情况，裁切后的PIN需要报废，裁切模具需要更换相应的刀口与切刀。这样的情况往往不容易发现，容易引起整个芯片铜基板报废的风险；裁切模具刀口与切刀属于损耗件，也需要定期的维护与保养，无形的增加了设备适用的复杂性。

针对裁切的隐患，本发明采用扭断的方式，有效的避免了裁切引起毛刺的风险。连料PIN自动送料机构40将PIN针送至扭断位置，PIN扭断转移机构50上的夹爪夹紧单根PIN针，外部气缸提供动力推动夹紧机构，使夹紧机构围绕PIN连料中心旋转180°完成扭断动作，扭断点为PIN首尾相连处V-Cut。

该PIN自动插针机，主要运行步骤如下：

1）人工手动上芯片铜基板至XY轴移动机构20的治具中；

2）XY轴移动机构20将其治具移动至CCD区域拍照，视觉系统捕捉芯片铜基板的针帽位置；

3）PIN送料系统（即连料PIN自动送料机构40）将PIN针送至扭断位置并扭断连料PIN405；

4）PIN扭断转移机构50夹持PIN针，并将其送至插针机构60下方等待取走；

5）插针机构60夹持扭断后的PIN针将其***芯片铜基板的针帽中，插针过程中，压力传感器实时检测***力，将其数据传输至设备控制系统，并对***力进行监控、反馈、判断；

6）完成插针后的芯片铜基板移出至检测位置，位移传感器将对其每一根PIN针进行高度检测，判断其***深度是否合格；

7）人工下料，合格品与不合格品由人工放置在指定区域。

其中，涉及到的电路、电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于软件程序的改进。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。