CN101610665B - 贴装装置及贴装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种贴装装置，其包括伺服马达、贴装主轴、贴装吸嘴以及传感装置，所述伺服马达与贴装主轴相连接，用于带动贴装主轴进行旋转，所述贴装主轴与贴装吸嘴相连接，用于带动贴装吸嘴进行旋转，所述贴装吸嘴用于吸取电子元件进行贴装，所述传感装置与伺服马达相连接，用于感测贴装主轴的旋转角度并在贴装主轴旋转至预定角度时产生感测信号，以使伺服马达根据感测信号带动贴装主轴停止旋转。所述贴装装置成本较低、结构合理、互换性好、贴装精度与效率满足生产要求。本发明还提供一种利用上述贴装装置贴装电子元件的方法。

Description

贴装装置及贴装方法

技术领域

本发明涉及电子元件贴装技术领域，尤其涉及一种电子元件贴装装置及贴装方法。

背景技术

印刷电路板与集成电路芯片是电子消费产品中大量采用的零配件，在印刷电路板与集成电路芯片上需要贴装焊接电子元件，例如电阻、电容、电感元件等。而表面贴装技术(Surface Mount Technology，SMT)由于可靠性高、易于实现自动化等特点，已被广泛应用于电子元件与印刷电路板的组装。请参阅Stretchable Electronic Systems，IEEE Electronics Packaging TechnologyConference，6-8Dec.2006Page(s)：271-276。但是，要将尺寸越来越小、各种形状规格的电子元件贴装焊接在印刷电路板与集成电路芯片上需要依靠高精度与高效率的贴片机。

目前，根据贴片机的贴装主轴的运动控制方式可分为三大类：第一类是采用传统的齿轮齿条传动控制系统，其主要采用机械方式对贴装主轴的运动进行控制，但要想实现高精度的控制需增加机构的复杂度，从而会增加贴装装置的体积与重量，增大贴装主轴向下运动时冲击力，降低贴片机使用寿命。第二类是使用数字或模拟电子设备进行控制，依靠伺服马达带动升降滚珠丝杆运动的传动控制系统，该传动控制系统采用机、光、电组成精密的控制回路，控制精度高，贴装效率高，且整机体积小，技术可靠。但该系统复杂的控制程式及昂贵的滚珠丝杆造成了巨大的成本提升。第三类是采用步进马达与同步传送带的传动控制系统，该系统较为简单，但控制精度不高。

因此，针对上述情况，有必要提供一种性能较好的电子元件贴装装置及采用该贴装装置进行贴装的方法。

发明内容

以下以实施例说明一种贴装装置及贴装方法。

一种贴装装置，其包括伺服马达、贴装主轴、贴装吸嘴以及传感装置，所述伺服马达与贴装主轴相连接，用于带动贴装主轴进行旋转，所述贴装主轴与贴装吸嘴相连接，用于带动贴装吸嘴进行旋转，所述贴装吸嘴用于吸取电子元件进行贴装，所述传感装置与伺服马达相连接，用于感测贴装主轴的旋转角度并在贴装主轴旋转至预定角度时产生感测信号，以使伺服马达根据感测信号带动贴装主轴停止旋转，所述贴装主轴包括第一轴段、第二轴段以及第三轴段，所述第一轴段连接于伺服马达，所述第三轴段连接于贴装吸嘴，所述第二轴段连接于第一轴段与第三轴段之间。

一种使用上述的贴装装置进行贴装的方法，其包括步骤：提供待贴装的电路板以及待贴装的电子元件；利用贴装吸嘴吸取待贴装的电子元件；伺服马达带动贴装主轴旋转，当贴装主轴旋转至预定角度时，传感装置产生感测信号；伺服马达根据感测信号使贴装主轴停止旋转；贴装吸嘴带动待贴装的电子元件与待贴装的电路板接触以进行贴装。

相对于现有技术，本技术方案中的贴装装置及贴装方法具有以下优点：首先，利用所述传感装置实时感测贴装主轴的旋转角度，并将信号传送回伺服马达以使伺服马达根据该感测信号确定旋转的角度，从而提高其旋转控制精度，使得电子元件与具有一定角度的贴装位置进行贴装时更准确，可有效避免了由于电子元件的贴装位置偏移而产生的报废与重工问题；其次，所述贴装装置结构紧凑，便于拆卸与更换，应用方便，且可节省检修维护时间；再次，所述贴装装置应用方便，只要在形状尺寸上稍加改变便可在现有的贴片机上安装使用。

附图说明

图1是本技术方案实施例提供的贴装装置的结构示意图。

图2是图1中贴装装置的联轴器的示意图。

图3是图2中贴装装置的联轴器的俯视图。

图4是图1中贴装装置的贴装主轴的示意图。

图5是图4中贴装装置的贴装主轴的俯视图。

图6是图1中贴装装置的贴装吸嘴的示意图。

图7是图6中贴装装置的贴装吸嘴的俯视图。

图8是图1中贴装装置的传感装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本技术方案的电子元件贴装装置作进一步的详细说明。

请参阅图1，本技术方案实施例提供一种贴装装置100，用于在印刷电路板上贴装电子元件。所述贴装装置100包括固定架10、伺服马达20、联轴器30、贴装主轴40、贴装吸嘴50、保护弹簧60、传感装置70以及轴套80。

所述固定架10包括第一收容架11与第二收容架12。所述第一收容架11的形状大小与伺服马达20相对应，用于收容所述伺服马达20。所述第二收容架12的形状大小与联轴器30、贴装主轴40相对应，用于收容联轴器30以及部分贴装主轴40。

所述伺服马达20用于驱动贴装主轴40作旋转运动。伺服马达20由定子21与转子22组成，所述定子21相对固定于第一收容架11，所述转子22通过联轴器30与贴装主轴40相连接，以可带动贴装主轴40旋转。

请一并参阅图1、图2及图3，所述联轴器30用于配合连接伺服马达20与贴装主轴40，其包括导向柱31、凸肩32以及两个卡块33。所述导向柱31和凸肩32连接。所述导向柱31和凸肩32均为圆柱体。凸肩32与导向柱31共轴，且所述凸肩32的直径大于导向柱31的直径。所述两个卡块33均为长条形的长方形体，其相对地设置于导向柱31的外壁，且均与凸肩32相连接。所述两个卡块33的长度小于导向柱31的长度。为便于配合连接所述联轴器30与伺服马达20的转子22，联轴器30具有自凸肩32向导向柱31内开设的第一收容孔34。所述第一收容孔34的尺寸形状与所述伺服马达20的转子22的尺寸形状对应配合，从而转子22配合收容于第一收容孔34后，可将转子22的动力传递至联轴器30，并进一步通过联轴器30将动力传递至贴装主轴40。

请一并参阅图1、图4及图5，所述贴装主轴40为三段式阶梯轴，依次包括第一轴段41、第二轴段42以及第三轴段43。其中，所述第一轴段41的直径大于所述第二轴段42的直径，所述第二轴段42的直径大于所述第三轴段43的直径。

所述第一轴段41用于与联轴器30配合固定。第一轴段41为圆柱形，具有第二收容孔44以及两个凹槽45。所述第二收容孔44与导向柱31相对应，所述两个凹槽45相对开设于第二收容孔44的两侧，与所述两个卡块33相对应。从而，所述联轴器30与第一轴段41配合后，导向柱31可收容固定于第二收容孔44，两个卡块33可收容固定于两个凹槽45。并且，所述两个卡块33使得第一轴段41不可相对联轴器30旋转，从而使第一轴段41与联轴器30密切卡合。

优选地，所述第一轴段41与第二轴段42间可以具有一个轴肩46，所述轴肩46的直径大于第一轴段41的直径。本实施例中，所述轴肩46的直径与凸肩32的直径相同，以便于在轴肩46与凸肩32之间设置保护弹簧60。所述保护弹簧60为环绕第一轴段41设置的螺旋弹簧，用于缓冲贴装主轴40向下运动吸取电子元件进行贴装时的冲击力。

所述第二轴段42连接于第一轴段41与第三轴段43之间，其外壁套设有轴套80，以使得第二轴段42能在轴套80内稳定滑动，进而提高贴装主轴40的运动精度，保证电子元件贴装的精度。

所述第三轴段43开设有两个相对的键槽47，以固定连接贴装吸嘴50。本实施例中，所述键槽47为单圆头键槽。

请一并参阅图1、图6及图7，所述贴装吸嘴50用于吸取待贴装的电子元件以将电子元件贴装到电路板上。所述贴装吸嘴50大致为长方体形，其具有相对的第一端面51与第二端面52。所述第一端面51靠近贴装主轴40。所述第二端面52则远离贴装主轴40，为用于与电子元件接触以吸附电子元件的表面。

为便于第三轴段43与贴装吸嘴50连接固定，以将伺服马达20的动力传递至贴装吸嘴50，贴装吸嘴50具有连接孔53、键槽孔531以及销孔532。所述连接孔53自第一端面51向内开设，其与第三轴段43相对应。所述键槽孔531与所述第三轴段43的键槽47相对应。所述键槽孔531与键槽47配合以收容单圆头键(图未示)，以实现贴装主轴40与贴装吸嘴50的卡紧配合，阻止贴装吸嘴50相对贴装主轴40的周向转动。所述销孔532与连接孔53相连通，且其轴线垂直于连接孔53的轴线，销孔532用于插入销钉(图未示)以阻止贴装吸嘴50相对贴装主轴40的轴向滑动。从而，贴装吸嘴50与贴装主轴40之间通过键与销钉即可实现固定配合。

所述贴装吸嘴50还具有真空抽气管道54以及贴吸口55。所述贴吸口55自第二端面52向内开设，所述真空抽气管道54与贴吸口55连通，并与真空抽气装置(图未示)连接，以实现对电子元件的真空吸附。

请一并参阅图1及图8，所述传感装置70包括角度传感器71与感应片72，其用于实时感测贴装主轴40旋转的角度并产生感测信号。所述传感装置70与20连接，以使伺服马达20可根据所述传感装置70的感测信号控制贴装主轴40的旋转角度。所述感应片72固定于贴装主轴40，角度传感器71与72相对设置。本实施例中，所述角度传感器71设置于所述固定架10的第二收容架12，其与贴装主轴40的第一轴段41相对。所述感应片72与角度传感器71相对，其固定于所述贴装主轴40的轴肩46。并且，所述感应片72与贴装主轴40的轴线平行。

所述角度传感器71包括两个霍尔传感器73，所述两个霍尔传感器73排列于同一水平线上，且均与感应片72相对。所述霍尔传感器73可以利用霍尔效应实现角度的测量。所谓霍尔效应是指当施加的外磁场垂直于半导体中流过的电流时，会在半导体垂直于电流和磁场的方向上产生霍尔电压。

所述感应片72为多极磁环，其固定于所述轴肩46的圆柱形外壁。所述多极磁环的圆柱形表面设置有等间隔分布的若干个北磁极74与若干个南磁极75。当所述感应片72的某一个北磁极74或南磁极75转到与霍尔传感器73相对的位置，且霍尔传感器73与北磁极74与南磁极75产生的磁场方向垂直时，即所述霍尔传感器73位于北磁极74与南磁极75的磁感应区内时，霍尔传感器73产生感应电压。

利用所述传感装置70进行角度测量的原理过程如下：首先，伺服马达20带动贴装主轴40旋转，固定于轴肩46的感应片72也跟着转动，从而多极磁环产生变化的磁场。其次，所述霍尔传感器73感应到磁场强度的变化，经霍尔传感器73内部电路方法整形后输出电压脉冲。例如，当霍尔传感器73感应到北磁极74时，其输出高电平，当霍尔传感器73感应到南磁极75时，其输出低电平，从而形成高低电平相间的波形图。再次，由于两个霍尔传感器73在空间上错位安装，旋转的北磁极74与南磁极75是先后经过两个霍尔传感器73的，因而两个霍尔传感器73感应到的磁场变化存在时间差，两个输出的电压脉冲之间就存在时间差，两个霍尔传感器73形成的波形图存在相位差。最后，根据波形图中电压脉冲相位的超前或滞后可判断贴装主轴40的旋转方向，同时对单位时间内的脉冲个数计数，并结合每个磁极对应转轴的弧度即可得到角位移，算出贴装主轴40旋转的角度。

当然，其它具有角度感测能力的传感装置也可应用于本技术方案。

所述贴装装置100由于采用了传感装置70实时感应贴装主轴40的旋转角度，因而提高了贴装吸嘴50与电路板贴装时的位置精度。

下面简要说明使用所述贴装装置100将待贴装的电子元件贴装于待贴装的电路板的过程。

第一步，提供待贴装的电路板以及待贴装的电子元件，所述待贴装的电子元件需旋转一定角度后才能贴装于待贴装的电路板上。

第二步，利用贴装装置100的贴装吸嘴50吸取待贴装的电子元件。

第三步，伺服马达20带动贴装主轴40旋转，当贴装主轴40旋转至预定角度时，传感装置70产生感测信号。

当伺服马达20带动贴装主轴40旋转时，贴装主轴40上的感应片72也会同时旋转，角度传感器71通过感应片72感测贴装主轴40的旋转角度。当贴装主轴40旋转至所述预定角度时，感应片72也对应旋转至预定角度，角度传感器71感测到该旋转角度后产生感测信号。

第四步，当伺服马达20接收到角度传感器71的感测信号后，伺服马达20使贴装主轴40停止旋转，贴装吸嘴50也随之停止转动。

第五步，贴装吸嘴50带动待贴装的电子元件与待贴装的电路板接触以进行贴装。

利用伺服马达20带动贴装主轴40以及贴装吸嘴50运动时，由于保护弹簧60可以缓冲贴装主轴40的冲击力，从而可以有效避免贴装吸嘴50向下运动与电路板接触进行贴装过程中压伤电子元件，从而可提高电子元件贴装的良率。

贴装完成后，贴装主轴40回复原位，以待吸取下一个电子元件进行贴装。

相对于现有技术，本技术方案中的贴装装置及贴装方法具有以下优点：首先，利用所述传感装置实时感测贴装主轴的旋转角度，并将信号传送回伺服马达以使伺服马达根据该感测信号确定旋转的角度，从而提高其旋转控制精度，使得电子元件与具有一定角度的贴装位置进行贴装时更准确，可有效避免了由于电子元件的贴装位置偏移而产生的报废与重工问题；其次，所述贴装装置结构紧凑，便于拆卸与更换，可节省检修维护时间；再次，所述贴装装置应用方便，只要在形状尺寸上稍加改变便可在现有的贴片机上安装使用。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本技术方案做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本技术方案权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种贴装装置，其包括伺服马达、贴装主轴以及贴装吸嘴，所述伺服马达与贴装主轴相连接，用于带动贴装主轴进行旋转，所述贴装主轴与贴装吸嘴相连接，用于带动贴装吸嘴进行旋转，所述贴装吸嘴用于吸取电子元件进行贴装，其特征在于，所述贴装装置还包括传感装置，所述传感装置与伺服马达相连接，用于感测贴装主轴的旋转角度并在贴装主轴旋转至预定角度时产生感测信号，以使伺服马达根据感测信号带动贴装主轴停止旋转，所述贴装主轴包括第一轴段、第二轴段以及第三轴段，所述第一轴段连接于伺服马达，所述第三轴段连接于贴装吸嘴，所述第二轴段连接于第一轴段与第三轴段之间。

2.如权利要求1所述的贴装装置，其特征在于，所述贴装装置还包括固定架，所述固定架具有第一收容架与第二收容架，所述第一收容架用于收容固定伺服马达，所述第二收容架用于收容贴装主轴。

3.如权利要求2所述的贴装装置，其特征在于，所述伺服马达包括一个定子和一个转子，所述定子相对固定于固定架，所述转子与贴装主轴相连接。

4.如权利要求1所述的贴装装置，其特征在于，所述贴装装置还包括轴套，所述轴套与第二轴段相配合，以使得第二轴段在轴套内稳定滑动。

5.如权利要求1所述的贴装装置，其特征在于，所述贴装装置还包括联轴器，所述联轴器用于配合连接伺服马达与贴装主轴的第一轴段。

6.如权利要求5所述的贴装装置，其特征在于，所述联轴器具有凸肩，所述贴装主轴的第一轴段和第二轴段之间具有轴肩，所述凸肩与轴肩之间装设有保护弹簧，所述保护弹簧用于缓冲贴装主轴运动时的冲击力。

7.如权利要求1所述的贴装装置，其特征在于，所述传感装置包括角度传感器与感应片，所述感应片固定于贴装主轴，所述角度传感器根据感应片的旋转感测贴装主轴旋转的角度。

8.如权利要求7所述的贴装装置，其特征在于，所述角度传感器包括两个与感应片对应设置的霍尔传感器，所述感应片为具有多个南磁极与多个北磁极的多磁极环，所述南磁极与北磁极等间隔分布，所述感应片与贴装主轴同轴。

9.一种使用如权利要求1所述的贴装装置贴装电子元件的方法，其包括步骤：提供待贴装的电路板以及待贴装的电子元件；利用贴装吸嘴吸取待贴装的电子元件；

伺服马达带动贴装主轴旋转，当贴装主轴旋转至预定角度时，传感装置产生感测信号；

伺服马达根据感测信号使贴装主轴停止旋转；

贴装吸嘴带动待贴装的电子元件与待贴装的电路板接触以进行贴装。

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