CN102264217A - 贴片机的贴装头、贴片机以及贴装工序 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将贴装基板与结构元件进行贴装的贴片机的贴装头，贴装头具有一个可固定贴装头模块（10,11,12）的框架元件（1），框架元件（1）具有两个或两个以上接口（2），接口可分别为每一个贴装头模块（10,11,12）传输能量、数据和/或空气。框架元件的接口（2）中，至少有两个接口（2）构造完全一致。此外，本发明还涉及一种将基板和结构元件贴装在一起的贴片机，此种贴片机至少运用一个上述种类的贴装头。本发明还涉及一种贴装基板与结构元件的贴装工序，此贴装工序运用到上述种类的贴装头。

Description

贴片机的贴装头、贴片机以及贴装工序

技术领域

本发明涉及一种将基板和结构元件进行贴装的贴片机的贴装头，还涉及一种用于将基板与结构元件进行贴装的贴片机，以及一种将基板与结构元件进行贴装的贴装工序。

背景技术

在贴装技术中，贴片机将电路板等基板与机械、电子等不同种类的结构元件装配在一起。贴片过程中，待装配的结构元件通过贴片机侧面的传送装置送递至设定的拾取位置。然后，贴片机的贴装头在定位系统操控下，在拾取位置将结构元件拾取起来，将其送递至贴片机的贴装区域，并将该结构元件贴装在已放置好的、待安装的基板的相应位置上。待装配的基板是通过传送装置被输送至指定的装配区域。装配完成后，基板再通过这个传送装置送出装配区域。在贴装头取出结构元件并将其装配到基板的过程中，可以通过一种适宜的检测装置，例如：一结构元件照像机，对其相对于贴装头的位置以及可能的误差进行检验。

目前，针对不同的用途和需求，存在不同种类的贴装头，这些贴装头分别能满足一种特定的应用领域。例如，针对速度领域和灵敏领域的应用，就需要使用不同种类的贴装头。如果一个客户变更用途或者需求，贴片机的贴装头就可能要求被更换。同样的，如果贴装头存在缺陷或损坏，要么整个贴装头被更换，要么直接在贴片机中修理那个损坏的贴装头。通常情况下，由于贴装头技术复杂，并且具有很复杂的人体工程学设计，因此，很难进行贴装头部件的维修工作。在维修过程中，必须关掉机器，甚至常常得关闭整个生产线，造成企业的经济损失。而，更换贴装头则相对容易，因为它能很容易地被固定在贴片机上。但是，必须使用新的贴装头作为替代品，造成彻底更换贴装头费用极其高昂。 

发明内容

本发明目的在于，提供一种将基板与结构元件贴装在一起的贴片机的贴装头，此种贴装头设计简单、便于模块化生产、成本低廉、并可方便地与不同种类的贴装头模块进行组装和拆分。此外，通过这种造型简单、便于模块化生产的贴装头，也可提供一种简单、灵活的贴片机。从而，使结构元件与基板进行简单、灵活的贴装成为可能。

为了完成上述发明目，本发明提供了一种具备独立权利要求1所述技术特征的贴装头、具备权利要求16所述技术特征的贴片机、以及具备权利要求17所述技术特征的贴装工序。本发明的其他技术特征及细节说明，详见本专利文件的其他权利要求、说明书及相应附图。同时，所有与本发明所涉及的贴装头相关的特征与细节说明，都同样适用于本发明所涉及的贴片机以及本发明所涉及的贴装工序，反之亦然。因此，对本发明单个方面进行的阐述都同时适用于本发明的其他方面。

因此，一方面，本发明提供了一种将基板和结构元件进行贴装的贴片机的贴装头，其中，贴装头上设有用于固定贴装头模块的框架元件，该框架元件上设有两个或两个以上接口，这些接口适用于为每个贴装头模块分别传输能量、数据和/或空气，同时，框架元件上至少有两个接口的构造完全一致。由于接口的构造是完全相同的，所以贴装头可由客户定制，并根据实际需求非常容易地配置出来。贴装头的这种设计，使贴装头能够与外部构造相同的贴装头模块相适配。固定在框架元件上的贴装头模块可以设计成统一的标准规格，因为框架元件的接口中，至少有两个接口的构造是完全相同的。当然，最佳情况是所有接口构造都完全相同。这样，如果一个贴装头模块发生损坏，则可以很容易地用另一个贴装头模块来进行更换。同样，位于贴装头模块上的接口最好设计为相同的结构，这样，才能与框架元件上的接口相互适配。这样设计的贴装头，能够根据用途要求和客户的需求，很容易地被重新装配。也就是说，每一个贴装头模块都可以很容易地用另一个贴装头模块来替换。无论是贴装头模块的组装还是拆卸，都能够通过框架元件及贴装头模块的标准化接口进行非常简单的操作。如果一个贴装头模块损坏了，可以通过一个新的贴装头模块进行简单、快速、成本低廉的更换。这样，就不再需要更换整个贴装头了，这些设计相同的接口为操作者提供了简便的操作环境。对接口进行简单化和标准化设计之所以特别有优势，是因为出于对机器使用寿命高要求的考虑，贴装头模块的维修费用非常高昂，而且这些贴装头模块的所有操作过程对于操作者来说非常复杂。

如前所述，最好将框架元件的所有接口都设计为完全相同的。这就实现了，所有贴装头模块设计的标准化。在本发明中，标准的或者一致的贴装头模块就意味着：所有贴装头模块的外部尺寸和接口的排列情况都是相同，通过这种设计使它们能够与构造相同的框架元件接口进行轻松的连接。这就可以根据需求将一个或多个贴装头模块拆下，并用一个或多个其他的贴装头模块替换。

本发明针对贴装头进行的一个更加深入而且极具优势的改进在于，在贴装头的构造中，每一个接口都是框架元件接入装置的组成部分，而每一个接入装置都有确定的形状，并按其形状分别接入每一个贴装头模块，保证接入装置与贴装头模块型配合。也就是说，框架元件具备两个或两个以上的接入装置，而每个接入装置带有一个接口，用于传输能量、数据和/或空气。就接口的构造而言，每个接口主要具有两个带接触销的直接触点，以进行能量、数据的传输，及作为空气供给流通的啮合点。数据与能量的传输也可以不经过直接接触而完成，但最优化的选择仍然令框架元件上结构完全一致的接口，可以同时传输能量、数据和空气。在此基础上，就可以使不同的贴装头模块与每一个接口相连接。不过，也可设计两个或两个以上只用来传输能量和数据的接口。接入装置的功能在于以确定的形状接入每一个贴装头模块，也就是说，接入装置不仅能够校准每一个贴装头模块的位置，也能固定每一个贴装头。在贴装头模块按固定形状接入到接入装置后，贴装头模块可立即被自动送递至相应接口处，这样一来，贴装头模块的接口就可流水式地与框架元件的接口对应位置并进行连接。

其中，以确定的形式（型配合）接入贴装头模块的接入装置被设计为车库形状，即具备功能卓越的侧壁，并使侧壁成为接入每一个贴装头模块的引导装置。通过这种设置，可保证贴装头模块正确地进入接入装置，并正确地到达框架元件相应接口的位置，从而成功地与接口连接上。

其中，框架元件所有的接入装置都具有构造完全相同的接入空间。因此，所有贴装头模块都可具有标准化的外观，从而可被接入到任意贴装头模块的接入装置并完成连接。当然，贴装头模块的内部构造可以具备不同的结构设计。

本发明针对贴装头进行的另一个较佳的改进方案在于，提供了一种在框架元件上用于固定贴装头模块的接入装置。这意味着，为了将完全嵌在接入装置上的贴装头模块牢牢固定住，每个接入装置都要具有合适的固定元件。为此，在进行固定元件的设计时要保证，它能够将连在框架元件接口上并完全嵌在接入装置里的贴装头模块牢牢的固定住。作为优选，固定元件应当设有止动装置和/或插接式连接装置，这样才能实现贴装头模块在接入装置上的简单固定。接入装置中贴装头模块的拆卸能够很简单轻松地进行是极其具有优势的。例如，可以将固定元件设计成一个顶盖元件，该元件可以在接入装置上偏斜和/或旋转。

另一种较佳的改进是，贴装头上至少设有一个框架元件的接入装置，其可在框架元件上一维、二维和/或三维地移动。这样，该接入装置可以沿Z轴方向，也就是向着基板的方向移动。贴装头再一种极具优势的改进在于，框架元件的一个接入装置可以设置成能在框架元件上分别沿X轴方向、y轴方向和z轴方向移动。因此，贴装头极其灵活并可与贴装头模块相配置。特别是在每个接入装置上都装有相应的导向装置，尤其是指线性导向装置。这样一来，贴装头模块就能顺着接入装置，按照其形状，嵌入它的接入空间，直至抵达贴装头的接口和框架元件的接口，更为确切的说，直至和接入装置的接口连接起来。

框架元件上至少设有一个可移动的接入装置，可以是通过手工操作移动的。但更有优势的是，贴装头上至少设有一个可移动的接入装置，这种可移动的接入装置能通过一个或多个动力装置驱动、尤其是通过一个或多个直线电动机驱动，进行移动。

本发明对贴装头另一个极具优势的改进在于，每个接入装置都具有可将贴装头模块固定在接入装置上的闭合元件。也就是说，一个按确定形状接入到接入装置中的贴装头模块，其末端将被固定在接入装置的接入空间，以保证贴装头模块以正确的接入方向与框架元件进行连接。这种闭合元件可具有不同构造形态，比如卡槽、弹簧或插销元件，或是可以固定贴装头模块的可偏斜、可旋转的顶盖，而螺栓连接的固定方式则尤具优势。

除此以外，本发明所涉及的贴装头的一种极具优势的结构形式在于，框架元件将被固定在一个可以一维或二维活动的承载装置上。所谓承载装置常简称为支座，它可与贴片机传送装置所传送的基板进行平行运动，这一点尤其特别，也就是说，承载装置可以进行一维或二维的移动，即沿X轴和Y轴两个方向移动。同样需要特别说明的是，框架元件通过简单的连接工具固定在承载装置上，这便于实现框架元件与支座之间快速的安装和拆卸。

贴装头模块可被设计成不同的类型，其可以被做成一个制动元件或者传感元件。比如，贴装头模块可运用于所谓的速度领域，完成对基板、尤其是电路板的快速装配，同样，贴装头模块也可用于所谓的灵敏领域，以完成对基板、尤其是电路板的多样化组装。再比如，一个制动元件可以完成一个“拾放”模块的功能，而一个传感元件则可用于自动光学检测（AOI），除此以外，传感元件还能发挥光学测量的功能，同样，贴装头模块可以被设计成卡爪形式或用于黏合剂或流体物质的分配器。由于框架元件接入装置以及接入装置的接入空间大小规格都可标准化，用户可以对相应贴装头模块进行选择和配置，对贴装头进行简单快速的调整，满足其个性化的需求。

通过使每个贴装头模块都具有相对封闭的功能，就能够在出现服务故障或错误时清晰地对贴装头模块进行检测，相应地，出现问题的贴装头模块也能非常容易地被替换下来。采取的较佳做法是，每一个贴装头模块具有一个与之相适应的电子元件，也就是说，本发明所涉及的贴装头的优点在于，贴装头的每一个模块自带一个单独的电子元件和一个用于控制其电子元件的控制单元。另一种选择是，贴装头、尤其是框架元件具有一个中心控制单元，该中心控制单元至少控制两个贴装头模块的电子元件。中心控制单元的设置可以使贴装头模块的构造变得更为简单。就其优势而言，贴装头、尤其是框架元件的中心控制单元能用来控制所有可以连接到框架元件上的贴装头模块。另外，作为另一较佳的方式，也可以选择这样的贴装头模块，其中，每个贴装头模块的电子元件可用来存储模块的种类、标定数据、生产日期、技术等级和/或已完成循环周期数，拥有中心控制单元的贴装头当然也就更具优势。当然，贴装头模块的电子元件还可用来存储其他的数据和信息。而由于贴装头模块能够非常方便地从框架元件或者说框架元件的接入装置中替换下来，出现故障的贴装头的停工时间也将缩短。具有标准化规格的贴装头模块及贴装头本身都能大大节约出现故障后的修理时间，因为一个复杂的贴装头已经被分成了若干个小的、相对封闭的贴装头模块。

此外，本发明对贴装头一个极具优势的改进在于，为将贴装头模块固定在接入装置上，每个接入装置都具备可松解的固定元件，这种固定元件可通过贴装头模块上结构与其相匹配的固定元件将贴装头模块进行固定，而就其结构而言，此种固定元件可为卡槽、插接和/或卡口接头元件。这种固定元件能够简便、尤其是能够非常迅速地将贴装头模块固定在框架元件的接入装置中。通过这样的设计，除了能够将贴装头模块与接入装置进行简便的组装外，还能对贴装头模块与接入装置进行简便而且迅速的分拆。同样，通过这样的设计，一个贴装头模块还能非常简便而且迅速地被另一个贴装头模块替换，而不需要更换整个贴装头。由于能够对单个贴装头模块进行简单而迅速的替换，也提高了贴装头的灵活性。

同样具有优势的还有设计成卡槽或插接元件的固定元件。通过使用卡槽或插接元件，可迅速地将贴装头模块固定到接入装置中，当然，贴装头模块也具有与这些元件相匹配的固定元件。以卡槽和插接元件的形式进行卡槽接入或插接式接入非常具有优势。贴装头模块之所以能够很迅速地从接入装置上替换下来，是因为接入装置与贴装头模块都具有能够相互匹配的、位置确定的、用于传输能量、数据和/或空气的固定接口。接入装置的固定元件与贴装头模块上与之极其匹配的固定元件共同作用，实现了贴装头模块与接入装置之间简便、迅速的啮合，同样也使简便、迅速地将贴装头模块从接入装置上拆分下来成为可能。

此外，根据本发明对贴装头另一个极具优势的改进，贴装头接入装置上设有接入装置的接口及接入装置的固定元件，从而使得贴装头模块能够沿某种方向、尤其是沿着直线方向，以插接或滑动的方式固定在接入装置的固定元件上。具有此种设计的贴装头的一个优势在于，贴装头模块与接入装置之间进行物理拼接、以及接入装置上向贴装头模块传输能量、数据和/或空气的接口所需要的结构空间减小了。接入装置的固定元件以及接入装置的接口极具优势地决定了贴装头模块都具有统一的被固定的方向，也就是说，每一个贴装头模块都可沿着一种固定方向、尤其是一种直线的固定方向被引入到相应的接入装置，并在完成贴装头模块与接入装置的固定元件之间的物理连接的同时，使贴装头模块也与接入装置上用于传输能量、数据和/或空气的接口连接起来。如此一来，就大大简化了将贴装头模块与接入装置进行拼装或分拆的工作。不仅如此，具有此种构造的贴装头、尤其是这种贴装头具有明确形式的接入方式，可自动地完成贴装头模块与接入装置的集装，而不用耗费额外手工。通过使贴装头模块以确定的形式，并沿着直线的固定方向得以固定，接入装置的固定元件、以及接入装置上用于传输能量、数据和/或空气的接口都可以放置在一个狭小的结构空间中。具备此种设计的贴装头不需太多操作就可适应各种不同的贴装任务，甚至无需将其从贴片机中取出。

   此外，根据本发明对贴装头另一个极具优势的改进，每一个接入装置都配有一种调节工具，此种调节工具可推动已接入的贴装头模块进行相对接入装置而言的一维、二维和/或三维运动。另一种针对框架元件上接入装置的可移动性的选择或补充是，接入装置配备一调节装置，这种调节工具可使已接入的贴装头模块在接入装置内进行X轴、Y轴和/或Z轴方向的移动，而且仍然保证被固定在接入装置中，并且与传输能量、数据和/或空气的接口相连接，比如说，此时这种调节工具可以是一种带有闭锁装置的导轨。

另一方面，本发明提供一种贴装基板与结构元件的贴片机。该贴片机至少配有一个符合本发明上述的第一个方面所设计的贴装头。此种贴片机尤其灵活，而且，当至少一个贴装头发生故障时，这种设计的贴片机尽可能降低了停机时间。

再一方面，本发明提供一种贴装基板与结构元件的贴装工序。在这种贴装工序中，将运用符合本发明的任务的第一个方面所涉及的贴装头。运用符合本发明的任务的第一个方面所涉及的贴装头才能使贴装工序快速简便地得以施行。特别是在贴装头任务或应用有所改变时，通过运用这种贴装头，能快速地完成贴装头的故障排除、维修以及重新配置。    

附图说明

本发明及其更深入的设计要点与优点将通过附图进一步阐释。图解如下。

图1为一贴装头框架元件的剖面结构示意图，该框架元件具有三个用于接入贴装头模块的接入装置。

图2为一框架元件的侧面示意图，该框架元件上固定有一贴装头模块。

图3为另一贴装头框架元件的剖面结构示意图，该框架元件上的三个接入装置中的一个接入装置被为可移动的。

图4为一安装在框架元件上可移动的接入装置，其上固定有一贴装头模块。 

在图1至图4中，具有相同功能和作用原理的元件以相同的数字标记表示。

图号说明：1、框架元件;2、框架元件接口；3、接入装置；4、接入空间；5、动力装置；6、闭合元件/顶盖元件；7、承载装置；8、顶盖元件旋转轴；9、轴承；10、贴装头模块；11、贴装头模块；12贴装头模块。

具体实施方式

现将本发明的较佳实施例结合附图加以描述。

图1为一贴装头的框架元件1的剖面结构示意图，该贴装头是按照本发明的构造原理设计的。框架元件1用于固定贴装头模块10、11和12，这三个模块被特别设计为制动元件或是传感元件。框架元件1上设有三个接口2，这些接口可分别向每个贴装头模块10、11、12传输能量、数据和/或空气。框架元件1的三个接口2构造完全相同。框架元件1设有三个接入装置3，每一个接入装置都有一个用于接入贴装头模块10、11、12的接入空间。多个接入装置3以及接入装置3里多个接入空间4构造也都相同，这样一来，可插式的贴装头模块10、11、12就可以统一规格。也就是说，通过将贴装头模块10、11、12的外部尺寸设计成相同的，贴装头模块10、11、12中的每一个就模块就都能以确定的形式插入每个接入装置3（贴装头模块与插入装置型匹配），并且能够与框架元件1的接口2轻松连接。图1中，贴装头模块10嵌在三个接入装置3中右侧（从看图者的角度）的那个接入装置3中，贴装头模块11、12则放在相应的另两个接入装置3中。框架元件1固定在贴装头的承载装置7上。该承载装置7可以向着传送装置上已传送的基板进行水平移动。

图2展示了一个固定在框架元件1上的贴装头模块12的侧面图。为将贴装头模块12固定在框架元件1以及框架元件1的接入装置3上，本发明设计了一闭合元件6，本实施例中以一顶盖元件的形式出现。该顶盖元件将贴装头模块12固定在末端，在固定的过程中，贴装头模块12与框架元件1的接口2连接在一起。作为一较佳选择，闭合元件6上设有卡槽元件，用来卡住贴装头模块12。顶盖元件6可以在框架元件1的接入装置3上方沿轴8进行摆动。

图3中是另一贴装头框架元件1的剖面结构示意图。框架元件1上设有三个用以接入贴装头模块12的接入装置3。接入装置3、接入装置3内的接入空间4以及框架元件1和每个接入装置3的接口2各自采用统一的构造，因而在每个接入装置3中都可插入任意的贴装头模块10、11、12。与图1的框架元件1相比，图3的框架元件1设有一个可移动的接入装置3a。也就是说，两个接入装置3是固定在框架元件1上的，第三个接入装置3a则可以在框架元件上沿z轴方向移动。两个固定的接入装置3与框架元件1被设计为一个整体。而，可移动的接入装置3a通过轴承9装在框架元件上，并保持可移动的状态。如果有必要对贴装头进行不同的配置，且由此产生了z平面，则贴装头上可移动的接入装置3a便尤其有利。

框架元件1上的接入装置3a采用的这种可移动的设置，在图4中以一个侧面图展示出来。接入装置3a装在框架元件1上，并可以移动。特别是接入装置3a可以通过动力装置5，尤其是通过电力传动，如直线电动机，沿z轴向上或向下移动。顶盖元件6装在接入装置上，可绕着旋转轴8旋转。

一般来说，贴装头可以设计成不同种类。作为最佳选择，在贴装头模块中集成安装相应的电子元件。通过框架元件上的接口，能够为这些不同种类的贴装头模块提供数据、空气和能量。例如，贴装头模块可被设计应用于自动光学检测（AOI），此种构造的贴装头模块可借助影像处理程序找出待贴装的结构元件的故障，或者发现结构元件在基板上的定位错误。 

此处描述的本发明在所具体描述的内容基础上很容易产生变化、修正和/或补充，可以理解的是所有这些变化、修正和/或补充都包括在本发明的上述描述的精神和范围内。

Claims (17)

1.一种将贴装基板与结构元件进行贴装的贴片机的贴装头，其特征在于：所述贴装头包含一用于固定贴装头模块（10,11,12）的框架元件（1），该框架元件具有两个或两个以上的接口（2），所述接口分别向每个贴装头模块（10,11,12）传输能量、数据和/或空气；该框架元件（1）的接口中，至少有两个接口（2）具有完全一致的构造。

2.如权利要求1所述的贴装头，其特征在于：所述框架元件（1）的所有接口（2）具有完全一致的构造。

3.如权利要求1或2所述的贴装头，其特征在于：每个接口（2）都是框架元件（1）的接入装置（3）的一部分，而，每个接入装置（3）的构造都适用于一确定形式接入每个相应的贴装头模块（10,11,12）。

4.如权利要求3所述的贴装头，其特征在于：所有接入装置（3）的接入空间（4）都具有完全一致的构造。

5.如权利要求3或4所述的贴装头，其特征在于：接入装置（3）的构造适用于将贴装头模块（10,11,12）固定在框架元件（1）上。

6.如权利要求3至5中任一权利要求所述的贴装头，其特征在于：至少有一个设置在框架元件（1）上的接入装置（3）能一维、二维和/或三维地移动。

7.如权利要求6所述的贴装头，其特征在于：所述贴装头至少一个可移动的接入装置（3a）是通过一个或几个动力装置（5），尤其是通过一个或几个直线电动机获得移动的驱动力的。

8.如权利要求3至7中任一权利要求所述的贴装头，其特征在于：每个接入装置（3）都具有一个闭合元件（6），该闭合元件用于将一个贴装头模块（10,11,12）固定在接入装置（3）上。

9.如权利要求1至8中任一权利要求所述的贴装头，其特征在于，所述框架元件（1）被固定在一个以一维或二维移动的承载装置（7）上。

10.如权利要求1至9中任一权利要求所述的贴装头，其特征在于，所述贴装头模块（10,11,12）是一个制动元件或者传感元件。

11.如权利要求1至10中任一权利要求所述的贴装头，其特征在于：每一个贴装头模块（10,11,12）都带有一个电子元件和控制贴装头模块（10,11,12）电子元件的控制单元，或者，该贴装头，尤其是贴装头的框架元件（1）具有一中心控制元件，该中心控制元件能够对至少两个贴装头模块（10,11,12）的电子元件进行控制。

12.如权利要求11所述的贴装头，其特征在于：每个贴装头模块（10,11,12）的电路的构造适用于存储贴装头模块的种类、标定数据、生产日期、技术等级和/或已完成循环周期数。

13.如权利要求5至12中任一权利要求所述的贴装头，其特征在于：为将贴装头模块(10, 11, 12)固定在接入装置(3)上，每个接入装置(3)都具备可松解的固定元件，这种固定元件可通过贴装头模块(10, 11, 12)上结构与其相匹配的固定元件将贴装头模块(10, 11, 12)进行固定，而就其结构而言，此种固定元件为卡槽、插接和/或卡口接头元件。

14.如权利要求13所述的贴装头，其特征在于：通过贴装头接入装置(3)上的接口(2)及的接入装置(3)上固定元件的设置，使得贴装头模块(10, 11, 12)能够沿某种方向、尤其是沿着直线方向，以插接或滑动的方式固定在接入装置(3)的接口（2）以及接入装置（3）的固定元件上。

15.如权利要求3至14中任一权利要求所述的贴装头，其特征在于：每一个接入装置(3)都配有一种调节工具，此种调节工具推动已接入的贴装头模块(10, 11, 12)进行相对接入装置(3)而言的一维、二维和/或三维运动。

16.一种贴装基板与结构元件的贴片机，此贴片机包含如权利要求1至权利要求15中任一权利要求所述的贴装头。

17.一种贴装基板与结构元件的贴装工序，此贴装工序运用到如权利要求1至权利要求16中任一权利要求所述的贴装头。

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