ВАКУУМНЫЙ ПРИСОС Российский патент 1996 года по МПК B65H3/08 

Изобретение относится к области техники, в частности, технологического оборудования для производства изделий электронной техники (ИЭТ), а именно к вакуумным приспособлениям для удержания деталей приборов, и используется там, где требуется производить перекладывание, загрузку или (и) выгрузку деталей при помощи вакуума, в том числе и укладку ИЭТ на печатные платы сборочным оборудованием.

Известным аналогом является устройство (1). Недостатками этого устройства являются: ограниченный диапазон применения вакуум-присосов, ограниченные функциональные возможности, значительный расход энергии на поддержание вакуума, контактирование переносимых деталей с условно "мягкими" отсекателями и жестким упором.

Из известных технических решений наиболее близкой (прототипом) является вакуумная присоска (2). Недостатками данного устройства являются: практическая неработоспособность, ограниченный диапазон применения, ограниченные функциональные возможности, низкая производительность процесса захвата и освобождения полупроводниковой пластины, большой расход энергии на вакуумирование дополнительных объемов газа.

Изобретение обеспечивает достижение следующего технического результата:
1. Данная конструкция обеспечивает стабильную ориентацию центрального дросселирующего отверстия подвижного тела в камере вакуумного присоса. Это гарантирует присасывание ИЭТ.

2. Функциональные возможности расширены за счет размещения в камере вакуумного присоса датчика контроля положения подвижного тела. Это гарантирует подключение вакуумного присоса к автоматической системе управления.

3. Диапазон применяемости вакуумного присоса расширен за счет оснащения его дополнительными трубками-присосами, размещенными на корпусе телескопически. Это позволяет захватывать ИЭТ различных типов и размеров.

4. Вакуумный присос имеет наибольшую скорость захвата и освобождения ИЭТ за счет минимального объема его камеры.

5. Расход энергии на поддержание вакуума в системе наименьший за счет исключения пневмомагистрали радиального канала в вакуумном присосе.

6. Вакуумный присос имеет наименьшую энергоемкость за счет оснащения клапана и трубок-присосов непосредственным приводом в виде термочувствительных элементов.

На фиг. 1 показан вакуумный присос в разрезе перед включением вакуумной системы. На фиг. 2 после включения вакуумной системы. На фиг. 3 после захвата ИЭТ. На фиг. 4 после освобождения ИЭТ. На фиг. 5 после выдвижения внутренней трубки.

Вакуумный присос состоит из цилиндрического корпуса 1, внутри которого образована камера 2, содержащая подвижное тело 3 с центральным дросселирующим отверстием 4, центрального канала 5, сообщающегося с вакуумной системой, и радиального канала 6 для сообщения с окружающей средой. В камере размещен датчик контроля положения подвижного тела, содержащий изоляторы 7, установленные в радиальном отверстии цилиндрического корпуса, проходящем через камеру, внутри который размещены два электрических проводника 8, причем концы 9 проводников, расположенные внутри камеры, не изолированы, а подвижное тело в зоне контакта 10 с неизолированными проводниками изготовлено из токопроводящего материала, тело выполнено осесимметричным, а его центр тяжести 11 расположен на этой оси и смещен относительно геометрического центра 12 вниз, причем оси дросселирующего отверстия и тела совпадают. В нижней части цилиндрического корпуса размещены подвижно и герметично трубки 13 снабжены и внутри корпуса, нижние торцы 14 которых расположены выше нижнего торца 15 цилиндрического корпуса, а каждый верхний торец 16 трубок соединен с термочувствительным элементом 17, верхние части 18 которых соединены с цилиндрическим корпусом. На цилиндрическом корпусе радиальный канал выполнен выше верхних торцов трубок, ниже датчика контроля в зоне свободной от термочувствительных элементов и закрыт клапаном 19, соединенным с собственным термочувствительным элементом 20, верхняя часть 21 которого соединена с цилиндрическим корпусом. Все термочувствительные элементы изготовлены из сплава с эффектом "памяти формы".

Вакуумный присос работает следующим образом. Исходное состояние присоса перед включением вакуумной системы представлено на фиг. 1. Подвижное тело 3 своей токопроводящей зоной контакта 10 опирается на неизолированные концы 9 проводников 8. Проводники замкнуты. Центр тяжести 11 тела расположен ниже его геометрического центра 12. При этом тело касается внутренней стенки камеры 2, а радиальный канал 6 закрыт клапаном 19. ИЭТ расположено на опоре ниже нижнего торца 15 цилиндрического корпуса. В момент включения вакуумной системы подвижное тело 3 ориентируется за счет смещенного центра тяжести 11 и потоком газовой среды увлекается ко входу центрального канала 5. После присоса подвижного тела расход вакуума ограничивается дросселирующим отверстием 4 в отсутствие захвата ИЭТ. Данное положение вакуумного присоса представлено на фиг. 2, при этом проводники 8 разомкнуты. При касании нижним торцом 15 ИЭТ, последний перекрывает объем камеры 2. Через дросселирующее отверстие 4 начинается отсос газовой среды из ограниченного объема. При достижении момента, когда усилие прижима подвижного тела 3 ко входу центрального канала 5 окажется меньше веса подвижного тела, последнее свободно падает с сохранением ориентации отверстия 4 за счет смещенного центра тяжести на неизолированные концы 9, замыкая проводники 8. При этом ИЭТ поджимается к нижнему торцу 15 давлением окружающей среды. Это положение присоса представлено на фиг. 3. При подаче тока на термочувствительный элемент 20, последний в процессе нагрева изменяет форму и смещает клапан 19 с оси радиального канала 6. В результате ИЭТ более не поджимается к нижнему торцу 15, так как давление внутри камеры 2 равно давлению окружающей среды. При этом подвижное тело 3 поджимается ко входу центрального канала 5, а неизолированные концы 9 разомкнуты. Данное положение вакуумного присоса представлено на фиг. 4. Для последующей работы ток на термочувствительном элементе 20 отключают, он, охлаждаясь, принимает исходную форму, а клапан 19 перекрывает радиальный канал 6. Присос готов к следующему захвату ИЭТ. Если необходимо захватить ИЭТ наименьших возможных габаритов, тогда при подаче тока на термочувствительный элемент 17 внутренней трубки 13, последний в процессе нагрева изменяет форму и смещает трубку 13 вниз ниже уровня нижнего торца 15 цилиндpического корпуса. Данное положение вакуумного присоса представлено на фиг. 5. Подача тока не прекращается до тех пор, пока не завершится цикл "захват и освобождение ИЭТ". Для возврата внутренней трубки 13 в исходное положение на ее термочувствительном элементе 17 отключают подачу тока. Элемент, охлаждаясь, принимает исходную форму, а внутренняя трубка 13 втягивается. Ее нижний торец оказывается выше нижнего торца 15 цилиндрического корпуса. При необходимости аналогично выдвигается наружная трубка 13 для захвата и освобождения ИЭТ наибольших допустимых габаритов.

Надежное срабатывание вакуумного присоса гарантируется благодаpя стабильной ориентации центрального дросселирующего отверстия подвижного тела относительно входа в центральный канал.

С другой стороны в процессе реализации цикла "захват и освобождение ИЭТ" всегда имеется достоверная информация о срабатывании за счет наличия сигнала о замыкании или размыкании электрических проводников вакуумного присоса. Это достоинство обеспечивает применение данного устройства в автоматах или работах с программным управлением при гарантии срабатывания предыдущего цикла.

Наличие термочувствительных приводов на каждую трубку-присос обеспечивает возможность захвата ИЭТ различных типоразмеров в более широком диапазоне.

Минимальный объем камеры присоса обеспечивается за счет собственного термочувствительного привода у клапана, перекрывающего радиальный канал. Однако минимальный объем камеры минимизирует как время уравнивания давления с окружающей средой, так и время вакуумирования в момент захвата. Это преимущество делает вакуумный присос наиболее скоростным или высокопроизводительным из существующих. Поскольку объем вакуумирования самой камеры мал при прочих равных условиях, то и расход энергии на поддержание вакуума самый минимальный.

Непосредственный независимый привод в виде термочувствительных элементов на клапан, трубки-присосы обеспечивает наименьшую энергоемкость или мощность.

Сущность изобретения: вакуумный присос состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого образована камера, содержащая подвижное тело с центральным дросселирующим отверстием. Центральный канал камеры сообщается с вакуумной системой. В корпусе выполнен радиальный канал для сообщения с атмосферой. В камере размещен датчик контроля положения дросселирующего тела. В нижней части цилиндрического корпуса размещены подвижные трубки, перемещаемые термочувствительными элементами вдоль цилиндрического корпуса. Радиальное отверстие снабжено клапаном с термочувствительным элементом. Подвижное тело сохраняет стабильную ориентацию в камере 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Вакуумный присос, содержащий цилиндрический корпус с осевым каналом внутри него, образующим рабочую камеру, соединенную посредством центрального канала с вакуумной системой и имеющую радиальное отверстие для сообщения с атмосферой, и свободно размещенное внутри камеры сферическое тело с центральным дросселирующим отверстием, отличающийся тем, что он имеет размещенный в камере над радиальным отверстием датчик контроля положения тела, а под радиальным отверстием размещены герметично трубки на стенках корпуса с возможностью свободного продольного перемещения, при этом нижний торец корпуса расположен между конечными положениями нижних торцов трубок, а верхний торец каждой трубки имеет закрепленный одним концом термочувствительный элемент, другой конец которого соединен с соответствующей стенкой корпуса, при этом в радиальном отверстии размещен клапан с термочувствительным элементом, свободный конец которого соединен со стенкой корпуса. 2. Присос по п.1, отличающийся тем, что датчик контроля имеет пьезоэлемент. 3. Присос по п.1, отличающийся тем, что датчик контроля имеет тензоэлемент. 4. Присос по п.1, отличающийся тем, что датчик контроля содержит катушку индуктивности и тело, изготовленное из магнитного материала. 5. Присос по п.1, отличающийся тем, что датчик контроля содержит конденсатор переменной емкости и тело, изготовленное из материала с высокой относительной диэлектрической магнитной проницаемостью
6. Присос по п.1, отличающийся тем, что датчик контроля содержит установленные в радиальном отверстии цилиндрического корпуса изоляторы, внутри которых размещены два электрических проводника с неизолированными концами, расположенными внутри камеры, а тело в зоне контакта с неизолированными концами электрических проводников изготовлено из токопроводящего материала. 7. Присос по п.1, отличающийся тем, что тело установлено в камере с возможностью продольного перемещения. 8. Присос по п.1, отличающийся тем, что центр тяжести тела расположен ниже его геометрического центра. 9. Присос по п. 1, отличающийся тем, что термочувствительные элементы изготовлены из сплава с эффектом памяти формы. 10. Присос по п. 1, отличающийся тем, что термочувствительные элементы изготовлены из биметалла. 11. Присос по п.7, отличающийся тем, что тело установлено с возможностью поворота в камере.