引线框加工系统的装卸设备和方法 【技术领域】
本发明涉及一种装卸引线框料斗和引线框的设备和方法。尤其是涉及用来将引线框装载/卸载到一焊料电镀机器上的引线框料斗的装卸。
背景技术
引线框的焊料电镀典型地为自动流水加工过程。这一过程是连续的且可以包含一循环传送带，引线框被设置在该传送带上。在装载站，引线框从料斗(送料盒)移出并被放置到传送带上。然后这些框架被带着通过电镀加工过程中的不同的加工站。在生产流水线的最后，已电镀后的框架，被从传送带上卸下并被卸载到料斗内。
由于集成电路晶片的制造越来越复杂和昂贵，因此将用于IC芯片上的引线框的重要性无论怎样怎样强调也不过分。由于最终安装到引线框上的每一IC芯片地更细小的器件尺寸和经济价值，因此引线框的装卸和加工已经变得更有挑战性。
在大批量的生产中，如在其它制造工业中，从成批到成批或从成组到成组的产品或生产线加工必须是可追踪的，这取决于成批或成组所要经历的加工过程。特别地，在焊料电镀过程中，每一批或每一组将与一由单独晶片或一组晶片制造的芯片相关。对每一被电镀机器加工后并被装载的框架不失去跟踪是非常重要的，因为最终的产品质量将被采样并将根据一特定组经历的加工过程进行分类。例如，如果一烤炉O在10:00到12:00期间出现了故障，在这一期间，晶片组X和Y在烤炉O内将经历一扩散过程，可以发现由这些特定组制成的芯片会有无法接受的低产出。在这种情况下，在那段时间可追溯到烤炉O的整个组都是不合格品；如果故障能迅速被跟踪，在所述组经历全部的加工过程前，有可能使受到影响的整个组被隔离。这样可以节约经费。
当前在电镀系统中，记录系统确实有缺点。通常一组位于一料斗内的引线框带有需手工贴到料斗上的辨识标签或纸张。将框架从料斗移走以进行加工，然后再将它们放回到一单独的料斗内。需要将辨识标签或纸张从第一料斗上除下并粘贴在第二料斗上。不幸的是，人工操作经常会忘记这一步骤或将辨识标签或纸张粘贴在错误的料斗上。
可选择地，将框架放回已经空了的同一料斗，这就要求料斗在装载站被移走并被转移到卸载站以容纳被电镀的框架。在装载站和卸载站之间的分开空间要求手工从装载站到卸载站转移料斗，而这可能会引起对一组或一批的辨识错误。这种在料斗的装卸过程中的人为干涉同样也会引起在成组/成批之间的框架混淆。
图1至3示出了通常使用的一典型的连续流水生产加工过程的布置。为使描述简洁，这一过程被划分为六个组，即：装载1；预先清洁2；电镀3；二次清洁4；卸载5；传送带剥离(belt stripping)6。图1示出的装载和卸载站位于最外端，其它的加工过程均在一侧而传送带剥离则在另一侧。图2示出的装载和卸载站被传送带剥离过程分隔开。图3示出的装载和卸载站位于相对侧，而一传送带剥离回路位于它们之间。
【发明内容】
本发明的发明目的是减少这些问题，至少是一部分。
根据本发明的第一方面，提供一种使用运载装置的引线框加工系统的装卸设备，引线框被装载到所述运载装置上以加工，在被加工后从运载装置上被移走，所述设备包括：
移除装置，用来从一位于所述设备的装载位置的料斗中移除引线框，并将其装载到所述运载装置上；
放置装置，用来从所述运载装置上将已加工引线框放置在一位于所述设备的卸载位置的料斗内；
料斗转移装置，用来将一料斗从所述装载位置转移到所述卸载位置。
优选地，当放置装置在卸载位置完成引线框的放置时，所述料斗转移装置自动地将料斗从所述卸载位置转移。
当移除装置将引线框从料斗移走完成时，所述料斗转移装置自动地将料斗从所述装载位置向所述卸载位置转移。
同样优选地，当将第一料斗从所述装载位置向卸载位置转移时，所述料斗转移装置可用来自动将一第二料斗转移到所述装载位置，以从该第二料斗上移走引线框。
装卸设备还包括一排队等待位置，其位于所述装载和卸载位置之间，当第一料斗仍然位于所述卸载位置时，所述料斗转移装置可用来将一从所述装载位置转移来的第二料斗移动到所述排队等待位置。
所述设备还可以包括一装载缓冲器，用来在多个连续的装载缓冲器位置上容纳多个装有引线框的料斗，同时所述料斗转移装置可用来从所述装载缓冲器上连续向所述装载位置提供料斗。另外，还可以包括一卸载缓冲器，用来在多个连续的卸载缓冲器位置上容纳多个装有已加工引线框的料斗，同时所述料斗转移装置可用来从所述卸载位置向所述卸载缓冲器转移料斗。
本发明也涵盖了包括装载装置和卸载装置的设备，该装载装置用来将框架装载到所述运载装置上，其中所述框架是通过移除装置从一位于所述装载位置的料斗内移来的，该卸载装置用来从所述运载装置上卸下已加工框架，并通过所述放置装置将其放入一位于所述卸载位置的料斗内。
优选地，设置所述设备并使之可操作，以便从位于所述装载位置的料斗内被移走的相同的引线框，在被加工之后，重新被放回位于卸载位置上的同一料斗内。
根据本发明的第二方面，提供一引线框加工系统，其包括一如上所述的装卸设备和所述运载装置，运载装置是用来从所述装载装置上接收引线框并将已加工引线框送到所述卸载装置上，所述引线框将在运载装置上被加工。
根据本发明又进一步方面，提供一种在使用运载装置的引线框加工系统上装卸引线框和引线框料斗的方法，引线框被装载到所述运载装置上以被加工，并且在加工后从运载装置上被移走，所述方法包括下述步骤：
从位于所述系统装载位置上的一料斗内移除引线框，并将其装载到所述运载装置上；
将料斗从所述装载位置转移到所述系统的卸载位置；和
将从所述运载装置上卸下的已加工引线框放入位于所述卸载位置的一料斗内。
所述转移的步骤优选地在所述移除步骤之后自动进行。
该方法还包括下述步骤：在转移步骤将第一料斗从所述装载位置移走后，自动将一第二料斗送到所述装载位置，并对所述第二料斗重复移除、转移和放置步骤。同样也可以在完成了所述放置步骤后，自动完成从卸载位置提取料斗的步骤。
所述转移的步骤优选地包括下述步骤：当第一料斗仍然位于所述卸载位置时，将从所述装载位置转移来的第二料斗维持在一所述系统的排队等待位置。也可以在所述第一料斗由所述提取步骤被提取之后，所述转移步骤来完成将所述第二料斗转移到所述卸载位置。
有利地，在所述移除步骤从位于所述装载位置的料斗内被移走的相同的引线框，在被加工之后，在所述放置步骤中重新被放回位于卸载位置上的同一料斗内。
该方法还包括一将框架装载到所述运载装置上的步骤，框架是通过所述移除步骤从一位于所述装载位置的料斗内移来的；和一从所述运载装置上卸载已加工框架的步骤，通过所述放置步骤将已加工框架放入一位于所述卸载位置的料斗内。
根据本发明的另一方面，还提供一包括上述方法的引线框加工方法。
这种方法进一步包括下述步骤：在包含通过所述卸载步骤从其上移走的第一框架的部分与包含通过所述装载步骤装载到其上的第二框架的同样部分之间，从所述运载装置上剥离焊料。
还可以包括下述步骤：在所述移除和放置相同框架的步骤之间，加工所述引线框，例如用于集成电路元件的流水电镀或焊料电镀的引线框。
【附图说明】
本发明将结合相关附图，通过非限制性的实施例进一步说明。
图1至3示出了一典型的公知连续流水线加工示意布局图；
图4示出本发明加工设备的透视图，包括一装卸站；
图5示出了图4设备的一体装卸站的示意图；
图6a-6i示出了装卸站内已电镀引线框从传送带到缓冲器的转移；
图7a和7b示出了图5装卸站的一操作流程图。
【具体实施方式】
图4示出本发明一连续流水电镀加工设备实施例的透视图。与现有设备相同，本发明的设备也具有一装载站10a，一预先清洁部分2，一电镀部分3，一二次清洁部分4，一卸载站10b和一传送带剥离部分6。
在这里使用的术语“料斗”包括了能将引线框保持在一起的所有类型的结构。
使用中，一引线框料斗被放置在装载站10a。在装载站，引线框被从料斗上卸到一传送带上(见附图6a)。然后传送带带着每一框架顺序通过设备的各个部分和站。首先，框架要在预先清洁部分2被清洁以准备被电镀。在电镀部分3，它们根据需要被电镀。过量的化学物质和材料将在二次清洁部分4被清除。构件将被干燥并以其它相关的方法完成。已电镀框架在卸载站10b处被从传送带上移走。然后，传送带移到剥离部分6以将传送带表面上的电镀材料去除。这可以确保传送带是清洁的并且没有材料的堆积，这种材料的堆积会影响关系到引线框从传送带上装上或卸下的位置。
图5示出了一装卸站10的整体示意图。装卸站10容纳了一装载站10a和一卸载站10b。料斗20中的待电镀的引线框被引入装载站10a。在那里引线框从料斗20上被卸载到传送带上，然后被加工。空的料斗20自动被传送到卸载站10b，而从该料斗20移走的且已经被电镀的相同的框架，被重新放置在该料斗内。通过这种方式，不需要人的介入来确保将正确的辨识材料转移到新的料斗内。同样，也不需要为了将已取出的相同框架放回，人为将料斗从装载站移动到卸载站。
装载站10a具有一料斗装载缓冲器25a，其用来接收一载入装载站10a的满的料斗20。料斗装载缓冲器25a可以容纳多个这样形成堆栈的料斗20，所述料斗一个挨着一个地等着被处理。料斗装载导轨30a使料斗20在料斗装载缓冲器25a内排列整齐。料斗装载缓冲器25a的最先的位置是装载缓冲器头部位置45a。在料斗装载缓冲器25a内的料斗被推向该装载缓冲器头部位置，这是通过形式表现为装载推动器35a的装载保持装置来完成的，所述装载推动器由无杆汽缸40a操控。
框架由位于装载位置50的装载机从料斗20上移走。利用一具有能夹持料斗20的夹具组件62的转移装置60，料斗20从装载缓冲器头部位置45a被传送到装载位置50，所述转移装置60在无杆汽缸70上来回移动。
在装载位置50处，一装载电梯(未示出)向上移动并推着引线框从料斗内部向上到达一提取缓冲位置(位于料斗之上一脱离纸面(out of paper)，如图5所示)。
当一满的料斗位于装载位置50时，装载电梯(未示出)将从初始(较低的)位置移动，到达该料斗内部框架堆栈的底部。然后该装载电梯开始抬升框架并使所述框架通过提取缓冲器中料斗上方的料斗的中空部分。框架一个挨一个地被从提取缓冲器移走并放到传送带上。当已处理的框架从提取缓冲器被移走的同时，装载电梯向上换位以允许下一个框架能被移走。一旦所有的框架已经从缓冲器被移走，装载电梯将向下移动并回到它的初始位置。
一旦引线框堆栈从料斗20被如此移走，料斗转移装置60将空的料斗从装载位置50转移到一排队等待位置80。该料斗一直等着直到卸载站10b的卸载位置90空闲。这时，料斗转移装置60将该空的料斗送到卸载位置90。
卸载站10b具有一料斗卸载缓冲器25b，它可以用来容纳装有已加工的引线框的料斗20形成的堆栈。这时，料斗被缓冲器所容纳，等待被移走。料斗卸载导轨30b可以使料斗卸载缓冲器25b内的料斗20排列整齐。料斗从另一端进入料斗卸载缓冲器25b，该另一端与料斗进入料斗装载缓冲器25a时的端部相对。也即料斗是在卸载缓冲器的尾部位置45b进入料斗卸载缓冲器25b的。位于料斗卸载缓冲器25b内的料斗由卸载保持装置保持在一起，该卸载保持装置的形式为无杆汽缸40b操控的卸载推动器35b。
当一空的料斗位于卸载位置90时，卸载电梯(未示出)将从初始(较低的)位置移动，通过该料斗的中空部分到达一伸出位置，以将已加工的引线框接收到一放下缓冲器中，其中该引线框已经被焊料电镀和清洁。当已加工的框架从传送带上被卸下并送到放下缓冲器时，卸载电梯向下换位使每一个已加工框架叠置在它的上面。一旦所有的框架已经全部被放入(tallied with)，并且框架的数目等于在装载站10a处被装载的框架数目，卸载电梯将向下移动并将已加工的框架放置在加工开始时这些框架从其中移出的同一料斗中。在该料斗(装着加工后的框架)被转移到卸载站10b的料斗缓冲器之前，卸载电梯继续移动到它的初始位置。
将已加工的引线框从传送带移到放下缓冲器的方法将在下面结合附图6a-6i来说明。一卸载机的卸载电梯使加工后的框架从放下缓冲器下降到在卸载位置90等候的空的料斗20内。该料斗是在加工开始前上述框架从其中被移出的同一料斗20。
一旦一等待料斗20被重新装满，料斗转移装置60将其向前转移到卸载缓冲器尾部位置45b。重新装满的料斗20可以从料斗卸载缓冲器25b被单独、几个或者全部一起移走。
图6a至6i示出一框架卸载过程，通过该过程，将框架100从传送带102卸下并放入位于站10b中的卸载机的放下缓冲器104内。
如图6a所示，传送带102承载已加工的框架100，所述框架通过一弹簧腿106紧夹在该传送带102上。在传送带102的一侧设置一传送带支撑板108。在另一侧设置一传送带开启装置110。在传送带开启装置110下面，在已加工框架100的一个侧面上设置一框架支撑板112。在已加工框架100的另一侧面上设置一具有框架夹指116的卸载臂114。
在从传送带102卸下已加工框架100的过程中，卸载臂114和框架支撑板112移动到与框架100接触并夹住该框架100。卸载臂114上具有一容纳框架100的突出部分的凹进部分，同时，框架的平坦部分与该凹部的前表面接触。传送带开启装置110旋转以推动弹簧腿106离开传送带102，因此也就松开了框架100。但框架并不落下，因为它由卸载臂114和框架支撑板112支撑着。同时，框架夹指116旋转以将框架100的下部边缘夹靠在卸载臂114前表面上。通过这种方式，当框架支撑板112不再夹住框架100时，如图6d所示，框架100并不从卸载臂114上落下。而且如图6d所示，传送带开启装置110仍然位于旋转位置，这样就能允许框架100被水平移走。
图6e至图6i示出示出了卸载过程的继续，通过该过程，将从传送带102移走的已加工框架100装载到放下缓冲器104中。这些图将不再示出传送带102和各个支撑板等，但是示出了放下缓冲器104和卸载电梯的一部分。
在图6e中，卸载臂114和已加工框架100沿着与图6d中相同的方向定向，并被定位在放下缓冲器104的上方，被卸下的已加工框100在该放下缓冲器中被水平叠置。在放下缓冲器104的内部，框架100被堆置在一接收叉118的顶部，该接收叉用来控制框架的竖直位置。堆栈内的顶部框架的上部刚好位于该放下缓冲器104的顶部之下。被卸下的已加工框架100的水平位置由顶部料斗104的边缘和一框架微调电容器(frame padder)120。
卸载臂114和引线框100围绕一枢转点122旋转90°。然后卸载臂114竖直向下移动到放下缓冲器104的顶部。同时，框架微调电容器120水平移走以避免阻碍框架夹指116。然后框架夹指116旋转以允许框架100落到之前卸下的框架的堆栈上。然后，如图6i所示，卸载臂114向回旋转90°，回到如图6a所示它占有的位置。同时，框架微调电容器120也移回如图6e所示它占有的位置，如果必要，就通过推动最后加入的框架100的端部来保持一个规则的堆栈。在框架从传送带上被卸下并被转移到放下缓冲器104的过程中，接收叉118向下换位以使每一个已加工框架均被加入放下缓冲器内。
一旦放下缓冲器104已经装满或者一料斗的所有框架均已返回料斗内，卸载电梯就被降低并通过位于下面的卸载位置的料斗20，直到堆栈中最低的已加工引线框的端部能被放置在料斗20端部上的突出部分，从而支撑起整个堆栈。
尽管在装载站10a上的装卸机的装载过程未示出，但是只要将图6a-6i示出的过程逆转并进行适当改进即可获得。
图7a示出装卸站的一操作流程图。在图7b所示的表中列出了各个步骤。
S100表示装卸过程开始。在步骤S102，一个操作员将一个或多个装满的料斗放入装载站10a的装载缓冲器25a内。然后在步骤S104，系统检测装载机是否是空的，即是否提取缓冲器上留下了要被装载到传送带上的任何框架。如果它不是空的，系统就一直等着直到它空。另外，在步骤S106，料斗转移组件60将一料斗20从装载缓冲器头部位置45a转移到装载位置50。尽管在流程图中没有示出，这一步后面紧随通过使形式为装载推动器35a的装载保持装置动作来将剩余料斗推到堆栈之上的步骤，所述装载推动器由无杆汽缸40a操控。
一旦料斗已经被子转移到装载位置50，S108步便开启装载机的装载电梯，使之向上通过该料斗20，并举起引线框放入提取缓冲器内。在S100步，系统检测装载电梯是否已经伸出并高过料斗20。然后S111一直进行这一运动作，以确保电梯继续伸出。
一旦装载电梯已经到达它的位于所述料斗之上的伸出位置(即不碍事的位置)，就将引线框转移到提取缓冲器上，并且料斗被转移到排队等待位置80，即步骤S112，排队等待的料斗将一直等待直到卸载机准备接收它，即步骤S114。在步骤S116中，将料斗转移到卸载位置90。
在图7a中示出一条虚线，即一旦电梯位于料斗上方，就从步骤S110转到步骤S116。这是一个可选择的过程，由此不用排队等待，料斗将从装载位置50直接到达卸载位置90。
在步骤S116中，一旦料斗已经被转移到卸载位置90，S118步便使卸载电梯将来自放下缓冲器104的已加工框架堆栈降下放入料斗内。在S120步，系统检测框架堆栈是否已经完全被卸载到该料斗内，然后S121步继续降下卸载电梯一直到完全卸载。
一旦确定完全卸载，步骤S122启动并使卸载电梯返回到它的初始位置。最后步骤S124启动，使装有已加工引线框的料斗转移到料斗卸载缓冲器25b的卸载缓冲器尾部位置45b处。这要求在先的任何位于该位置的料斗均要被进一步沿堆栈移动，这需要启动以卸载推动器35b为形式的卸载保持装置，所述卸载推动器由无杆汽缸40b操制。
一优选的实施例包括能对从料斗上取下的框架数目及返回料斗的框架数目进行计数或者持续跟踪的功能。这样，在被移走的框架重新放到卸载位置90处的料斗的内部之前，该料斗不会被认为装满。这一过程可以通过使用一堆栈高度传感器比较之前和之后的堆栈高度来实现，或者通过使用一图像传感器计算每一堆栈内的间隙的数目(当电镀加工将改变堆栈整体的高度时，使用图像传感器是这两种方式中的首选)，或者通过另外熟知的方式来实现。利用附加的条形码或其它装在料斗上的并可显示料斗内部的框架数量的电子可读信息，可以检测是否所有的框架被移走或被送回，这在检测故障或在修理故障中非常有用。
使用本发明的方法和设备，发生错误辨识的危险降低了，由此使误差和浪费减少。另一个优点是不同的框架一批接一批的被成批加工，即使是框架的形状和尺寸不相同。而且不会存在将错误的框架放进错误的料斗内或将框架混淆，即使它们在人眼看来很相似。
一典型的传送带通常具有可容纳50-150个引线框的容量。一典型的单独料斗能容纳50-200同样的引线框。在传送带的容量比料斗的容量高的例子中，虽然在装载位置50和卸载位置90之间需要有一个或多个料斗的排队等待，但不需要提供提取缓冲器或放下缓冲器。相反，如果料斗的容量比传送带的容量高，至少需要提取缓冲器和放下缓冲器中的一个。这取决于缓冲器、料斗的尺寸和传送带的容量。因此，该设备可以不配备提取缓冲器和放下缓冲器，或者只配备其中一个或同时都配备。由于到目前为止可以不采用缓冲器，因此本发明可以不使用提取缓冲器和放下缓冲器，或者只使用其中的一个，或同时都使用。缓冲器的应用可以使设计或维修变得容易，或者使设备增加更多的实用性，而不需要改变相关容量。如果在卸载位置90没有料斗，本发明允许将排队等待位置80省略。如果完全没有排队等待位置也同样可以工作。空的料斗将只是简单地在装载位置等待直到卸载位置空出。一个优选的实施例中同时包括了提取缓冲器和放下缓冲器以及一排队等待位置80，以包含所有可能性。
在描述的实施例中，假定提取缓冲器能够容纳所有的从料斗一次转移来的框架。不需要一定这样。它可以是在料斗离开之前，将第一数目的框架放到传送带上。或者需要装载电梯多次循环移动。同样的，需要几次将放下缓冲器中的框架卸载到料斗内。
图5示出的装载缓冲器25a和卸载缓冲器25b均具有容纳5个料斗的容量。它们二者可以具有不同的容量，尽管这时优选卸载缓冲器的容量不是较小的。而且，本发明不必须要求装载站10a或卸载站10b均具有这样的缓冲器。但是，缓冲器确实能使设备更具有实际应用性。在任一时间的每一料斗缓冲器内，料斗通常具有相同的尺寸。然而，料斗导轨可以被调整以允许使用具有不同尺寸或形状的料斗。
尽管已经例举一连续传送带作为运载装置的实施例，但是也可以不用传送带。或者，在该实施例中，传送带也可以不是连续的。
尽管只对本发明的一个主要实施例进行了详细描述和说明，但是可以理解，可对本发明进行多种变化、改进和变动，而不脱离本发明的范围。例如，传送带的移动方向可以相反和/或变更过程的设计。更特别地，尽管本发明是参照电镀加工来描述的，但它可以就应用在任何一种加工中，即从料斗移除框架，对框架进行加工，然后将这些框架放回其料斗内。