CN102686038A

CN102686038A - 一种直驱式高速高效贴片机

Info

Publication number: CN102686038A
Application number: CN2011104585650A
Authority: CN
Inventors: 肖曙红; 李清国
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2031-12-31
Also published as: CN102686038B

Abstract

本发明是一种直驱式高速高效贴片机。包括Y轴定位拱架、X轴定位横梁、送料器随动型贴片头等，Y轴定位拱架安装在床身上，X轴定位横梁安装在Y轴定位拱架上，送料器随动型贴片头安装在X轴定位横梁上,PCB基板进给机构及PCB基板弹性支撑安装在床身上，吸嘴库安装在床身的一侧，随动型带式送料器安装在送料器随动型贴片头上，将PCB基板传送到要求的位置、并定位在PCB基板弹性支撑上的PCB基板进给机构与贴片机控制器连接，从吸嘴库中选取合适的吸嘴、并通过吸嘴从随动型带式送料器上吸取电子元件和完成对PCB基板的贴装的动作的送料器随动型贴片头也与贴片机控制器连接。本发明结构简单，动作灵敏、速度快，准确度高，贴装过程空行程极少，效率高。

Description

一种直驱式高速高效贴片机

技术领域

本发明是一种用于带式送料的电子元器件的高速表面贴装的直驱式高速高效贴片机。属于电子装备技术领域。

背景技术

随着电子装备制造业的高速发展，电路板上贴装电子元件的加工工艺越来越多被电子电器生产厂家所采用。贴片机通常是由XY精密定位平台以及具有贴装功能的贴片头组成。料架通常固定安装在贴片机床身的一侧，贴片机每个工作循环，贴片头都必须在xy定位平台的驱动下从料架处吸取电子元器件，连续完成取料、定位、贴装等步骤。贴片头在定位平台对其定位的同时，需要协调地完成元器件的吸取、角度调节、贴装等动作，传统的贴片头z轴方向的驱动常常采用同步带牵引方式来完成。为了提高贴片机的效率，需要提高定位平台的速度和贴片头的操作效率，因此高速高效贴片机不仅要求定位速快、定位准确，还必须想办法减少贴装过程中的空行程。本项目在传统结构贴片机的基础上，根据技术发展趋势和要求，采用直线电机直接驱动的方式，实现xy定位平台的高速精密定位，同时采用直驱式、料架随动型的贴片头，使电子元器件贴装循环中的空行程时间极大缩短，贴装频率大大提高。由于在本发明的贴片机所有传动中，消除了传统结构采用旋转电机＋丝杠螺母机构的传动方式或者同步带牵引方式造成的机械磨损，本发明的结构，不仅速度和效率大大提高，而且结构极大简化，维护更加容易。

发明内容

本发明的目的在于设计一种结构简单、运动灵活、速度快、准确度高的高速、高效、结构简单的直驱式高速高效贴片机。

本发明的技术方案是：本发明的直驱式高速高效贴片机，包括有床身、Y轴定位拱架、X轴定位横梁、送料器随动型贴片头、PCB基板进给机构、PCB基板弹性支撑、吸嘴库、随动型带式送料器以及贴片机控制器，其中Y轴定位拱架安装在床身上，X轴定位横梁安装在Y轴定位拱架上构成贴片头的XY轴定位平台，送料器随动型贴片头安装在X轴定位横梁上, PCB基板进给机构及PCB基板弹性支撑安装在床身上，吸嘴库安装在床身的一侧，随动型带式送料器安装在送料器随动型贴片头上，将PCB基板传送到要求的位置、并定位在PCB基板弹性支撑上的PCB基板进给机构与贴片机控制器连接，从吸嘴库中选取合适的吸嘴、并通过吸嘴从随动型带式送料器上吸取电子元件和完成对PCB基板的贴装的动作的送料器随动型贴片头也与贴片机控制器连接。

上述Y轴定位拱架包括有左右拱架两部分，左右拱架两部分分别安装在床身上，X轴定位横梁通过导轨安装在Y轴定位拱架上，构成贴片头的XY轴定位平台，其中Y轴定位拱架的Y轴定位左拱架上安装有Y向导轨和Y轴驱动直线电机定子，Y轴驱动直线电机动子安装在X轴定位横梁的一端,X轴定位横梁安装在Y轴定位左右拱架的导轨所设的滑块上，X轴定位横梁上安装有X轴运动导轨，X轴运动导轨中间安装有X轴驱动直线电机的定子，X轴驱动直线电机的动子安装在贴片头安装板上，贴片头安装板固定于X轴运动导轨所设的滑块上，上述送料器随动型贴片头安装固定于贴片头安装板上。

上述XY轴定位平台由多个地脚螺钉及垫铁水平支承在地基上；上述X轴定位横梁通过导轨安装在Y轴定位拱架上。

上述吸嘴库安装在床身的一侧，PCB基板弹性支撑通过安装板安装在床身上，PCB基板弹性支撑位于PCB基板进给机构的固定支撑架与可移动支撑架中间。

上述随动型带式送料器直接安装在送料器随动型贴片头上，随动型带式送料器带有料带废料收集盘。

上述PCB基板进给机构包括有固定支撑架、可移动支撑架、支承座、调宽丝杠、调宽电机、导杆、PCB基板定位气缸，固定支撑架及支承座安装在床身上，调节支撑架宽度的调宽丝杠安装在支承座上，且调宽丝杠与调宽电机的输出轴同轴连接，可移动支撑架安装在导杆的滑块上，导杆安装在支承座上，多套PCB基板带式同步传送机构分别安装在固定支撑架以及可移动支撑架的内侧，固定支撑架以及可移动支撑架内侧所安装的用于PCB基板的进给传送的PCB基板带式同步传送机构数量相等，对称布置，用于确定PCB基板在进给方向的位置的PCB基板定位气缸安装在固定支撑架上。

上述PCB基板带式同步传送机构包括有安装在支撑架上的传送同步电机、传送同步带、主动轮、导轮，其中主动轮与传送同步电机的输出轴同轴连接，支撑架上固定有若干用于改变同步带的方向、张紧以及支撑PCB基板的导轮，将主动轮的运动传递给PCB基板的传送同步带（17.2）与主动轮及导轮连接。

上述PCB基板进给机构上设置有若干套根据贴片机的工作行程而定的带式同步传送机构。

上述PCB基板弹性支撑包括有支撑板及弹性支撑顶针，其中支撑板安装在床身上，若干弹性支撑顶针排列安装在支撑板上。

上述吸嘴库包括有吸嘴库安装架、吸嘴盒、锁紧气缸，吸嘴库安装架安装在床身上，吸嘴盒固定于吸嘴库安装架上，锁紧气缸安装在吸嘴盒的一端，用于锁紧定位于吸嘴盒定位孔中的吸嘴，锁紧气缸的活塞杆与锁杆同轴连接，锁杆上加工有不同直径的用于定位不同规格的吸嘴的定位孔，定位孔与吸嘴盒上所设的孔相对应，定位孔的边缘加工有与吸嘴直径相同的圆弧段，当锁杆在锁紧气缸的活塞杆的作用下，可锁紧和释放吸嘴；上述吸嘴盒上设有若干个不同尺寸的用于存放不同规格吸嘴的吸嘴定位孔。

本发明的直驱式高速高效贴片机，其贴片头X、Y方向的定位均采用直线电机，配以直接驱动式的送料器随动型高速贴片头，整个机械的驱动部分没有任何中间传动环节，结构简单，动作十分灵敏、速度快，准确度高，贴装过程几乎空行程极少，效率极高，非常适合于带式送料的电子元件的高效贴装。

附图说明

图1 本发明实施例中高速高效贴片机的总装图；

图2 本发明实施例中的定位平台的示意图；

图3 本发明实施例中PCB基板进给机构的示意图；

图4 本发明实施例中PCB基板进给机构固定支撑架内侧机构的示意图；

图5 本发明实施例中PCB基板进给机构调宽结构的示意图；

图6 本发明实施例中PCB基板进给机构送进机构的示意图；

图7 本发明实施例中PCB基板弹性支撑布置与吸嘴库安装的示意图；

图8 本发明实施例中吸嘴库的结构示意图；

图9 本发明实施例中吸嘴杆的结构示意图。

具体实施方式

本发明的结构示意图如图1所示，本发明的直驱式高速高效贴片机，包括有床身1、Y轴定位拱架２、X轴定位横梁3、送料器随动型贴片头４、PCB基板进给机构５、PCB基板弹性支撑６、吸嘴库7、随动型带式送料器８以及贴片机控制器，其中Y轴定位拱架２安装在床身1上，X轴定位横梁3安装在Y轴定位拱架2上构成贴片头的XY轴定位平台，送料器随动型贴片头４安装在X轴定位横梁3上, PCB基板进给机构５及PCB基板弹性支撑６安装在床身1上，吸嘴库7安装在床身1的一侧，随动型带式送料器８安装在送料器随动型贴片头４上，将PCB基板传送到要求的位置、并定位在PCB基板弹性支撑6上的PCB基板进给机构5与贴片机控制器连接，从吸嘴库7中选取合适的吸嘴、并通过吸嘴从随动型带式送料器８上吸取电子元件和完成对PCB基板的贴装的动作的送料器随动型贴片头４也与贴片机控制器连接。

上述Y轴定位拱架２包括有左右拱架2.1、2.2两部分，左右拱架2.1、2.2两部分分别安装在床身1上，X轴定位横梁3通过导轨安装在Y轴定位拱架2上，构成贴片头的XY轴定位平台，其中Y轴定位拱架2的Y轴定位左拱架２.1上安装有Y向导轨10和Y轴驱动直线电机定子16，Y轴驱动直线电机动子15安装在X轴定位横梁3的一端,X轴定位横梁3安装在Y轴定位左右拱架２.1、2.2的导轨10所设的滑块上，X轴定位横梁3上安装有X轴运动导轨11，X轴运动导轨11中间安装有X轴驱动直线电机的定子12，X轴驱动直线电机的动子13安装在贴片头安装板14上，贴片头安装板14固定于X轴运动导轨11所设的滑块上，上述送料器随动型贴片头4安装固定于贴片头安装板14上。

上述XY轴定位平台由多个地脚螺钉及垫铁9水平支承在地基上；上述X轴定位横梁3通过导轨安装在Y轴定位拱架2上。

上述吸嘴库7安装在床身1的一侧，PCB基板弹性支撑６通过安装板安装在床身1上，PCB基板弹性支撑６位于PCB基板进给机构５的固定支撑架５.1与可移动支撑架5.2中间。

上述随动型带式送料器８直接安装在送料器随动型贴片头４上，随动型带式送料器８带有料带废料收集盘。

上述PCB基板进给机构５包括有固定支撑架５.1、可移动支撑架5.2、支承座5.3、调宽丝杠5.4、调宽电机5.5、导杆5.6、PCB基板定位气缸5.7，固定支撑架５.1及支承座5.3安装在床身1上，调节支撑架宽度的调宽丝杠5.4安装在支承座5.3上，且调宽丝杠5.4与调宽电机5.5的输出轴同轴连接，可移动支撑架5.2安装在导杆5.6的滑块上，导杆5.6安装在支承座5.3上，多套PCB基板带式同步传送机构17分别安装在固定支撑架５.1以及可移动支撑架5.2内侧，固定支撑架５.1以及可移动支撑架5.2内侧所安装的用于PCB基板的进给传送的PCB基板带式同步传送机构17的数量相等，对称布置，用于确定PCB基板在进给方向的位置的PCB基板定位气缸5.7安装在固定支撑架５.1上。

上述PCB基板带式同步传送机构17包括有安装在支撑架上的传送同步电机17.1、传送同步带17.2、主动轮17.3、导轮17.4，其中主动轮17.3与传送同步电机17.1的输出轴同轴连接，支撑架上固定有若干用于改变同步带的方向、张紧以及支撑PCB基板的导轮17.4，将主动轮17.3的运动传递给PCB基板的传送同步带17.2与主动轮17.3及导轮17.4连接。

上述PCB基板进给机构５上设置有若干套根据贴片机的工作行程而定的带式同步传送机构17。若干套带式同步传送机构17在贴片机的控制下，同步运动，实现PCB基板的传送。

上述PCB基板弹性支撑6包括有支撑板6.1及弹性支撑顶针6.2，其中支撑板6.1安装在床身1上，若干弹性支撑顶针6.2排列安装在支撑板6.1上。

上述吸嘴库7包括有吸嘴库安装架7.1、吸嘴盒7.2、锁紧气缸7.3，吸嘴库安装架7.1安装在床身1上，吸嘴盒7.2固定于吸嘴库安装架7.1上，锁紧气缸7.3安装在吸嘴盒7.2的一端，用于锁紧定位于吸嘴盒7.2定位孔中的吸嘴，锁紧气缸7.3的活塞杆与锁杆7.4同轴连接，锁杆7.4上加工有不同直径的用于定位不同规格的吸嘴的定位孔7.5，定位孔7.5与吸嘴盒7.2上所设的孔相对应，定位孔7.5的边缘加工有与吸嘴直径相同的圆弧段，当锁杆7.4在锁紧气缸7.3的活塞杆的作用下，可锁紧和释放吸嘴；上述吸嘴盒7.2上设有若干个不同尺寸的用于存放不同规格吸嘴的吸嘴定位孔。

本发明工作时，由专用贴片机控制器控制PCB基板进给机构5调节需要的宽度，同时将PCB基板传送到要求的位置，然后将PCB基板定位在PCB基板弹性支撑6上。贴片机控制器根据编程或者辨识的芯片位置发出指令，控制XY定位平台，驱动送料器随动型贴片头４对吸嘴进行定位，并控制吸嘴从随动型带式送料器上吸取电子元件和完成对PCB基板的贴装的动作。贴片机控制器还可以根据芯片类型控制贴片头从吸嘴库7选取合适的吸嘴。

Claims

1.一种直驱式高速高效贴片机，其特征在于包括有床身（1）、Y轴定位拱架（２）、X轴定位横梁（3）、送料器随动型贴片头（４）、PCB基板进给机构（５）、PCB基板弹性支撑（６）、吸嘴库（7）、随动型带式送料器（８）以及贴片机控制器，其中Y轴定位拱架（２）安装在床身（1）上，X轴定位横梁（3）安装在Y轴定位拱架（2）上构成贴片头的XY轴定位平台，送料器随动型贴片头（４）安装在X轴定位横梁（3）上, PCB基板进给机构（５）及PCB基板弹性支撑（６）安装在床身（1）上，吸嘴库（7）安装在床身（1）的一侧，随动型带式送料器（８）安装在送料器随动型贴片头（４）上，将PCB基板传送到要求的位置、并定位在PCB基板弹性支撑（6）上的PCB基板进给机构（5）与贴片机控制器连接，从吸嘴库（7）中选取合适的吸嘴、并通过吸嘴从随动型带式送料器（８）上吸取电子元件和完成对PCB基板的贴装的动作的送料器随动型贴片头（４）也与贴片机控制器连接。

2.根据权利要求1所述的直驱式高速高效贴片机，其特征在于上述Y轴定位拱架（２）包括有左右拱架（2.1、2.2）两部分，左右拱架（2.1、2.2）两部分分别安装在床身（1）上，X轴定位横梁（3）通过导轨安装在Y轴定位拱架（2）上，构成贴片头的XY轴定位平台，其中Y轴定位拱架（2）的Y轴定位左拱架（２.1）上安装有Y向导轨（10）和Y轴驱动直线电机定子（16），Y轴驱动直线电机动子（15）安装在X轴定位横梁（3）的一端,X轴定位横梁（3）安装在Y轴定位左右拱架（２.1、2.2）的导轨（10）所设的滑块上，X轴定位横梁（3）上安装有X轴运动导轨（11），X轴运动导轨（11）中间安装有X轴驱动直线电机的定子（12），X轴驱动直线电机的动子（13）安装在贴片头安装板（14）上，贴片头安装板（14）固定于X轴运动导轨（11）所设的滑块上，上述送料器随动型贴片头（4）安装固定于贴片头安装板（14）上。

3.根据权利要求1所述的直驱式高速高效贴片机，其特征在于上述XY轴定位平台由多个地脚螺钉及垫铁（9）水平支承在地基上；上述X轴定位横梁（3）通过导轨安装在Y轴定位拱架（2）上。

4.根据权利要求1所述的直驱式高速高效贴片机，其特征在于上述吸嘴库（7）安装在床身（1）的一侧，PCB基板弹性支撑（６）通过安装板安装在床身（1）上，PCB基板弹性支撑（６）位于PCB基板进给机构（５）的固定支撑架（５.1）与可移动支撑架（5.2）中间。

5.根据权利要求1所述的直驱式高速高效贴片机，其特征在于上述随动型带式送料器（８）直接安装在送料器随动型贴片头（４）上，随动型带式送料器（８）带有料带废料收集盘。

6.根据权利要求1至5任一项所述的直驱式高速高效贴片机，其特征在于上述PCB基板进给机构（５）包括有固定支撑架（５.1）、可移动支撑架（5.2）、支承座（5.3）、调宽丝杠（5.4）、调宽电机（5.5）、导杆（5.6）、PCB基板定位气缸（5.7），固定支撑架（５.1）及支承座（5.3）安装在床身（1）上，调节支撑架宽度的调宽丝杠（5.4）安装在支承座（5.3）上，且调宽丝杠（5.4）与调宽电机（5.5）的输出轴同轴连接，可移动支撑架（5.2）安装在导杆（5.6）的滑块上，导杆（5.6）安装在支承座（5.3）上，多套PCB基板带式同步传送机构（17）分别安装在固定支撑架（５.1）以及可移动支撑架（5.2）内侧，固定支撑架（５.1）以及可移动支撑架（5.2）内侧所安装的用于PCB基板的进给传送的PCB基板带式同步传送机构（17）数量相等，对称布置，用于确定PCB基板在进给方向的位置的PCB基板定位气缸（5.7）安装在固定支撑架（５.1）上。

7.根据权利要求6所述的直驱式高速高效贴片机，其特征在于上述PCB基板带式同步传送机构（17）包括有安装在支撑架上的传送同步电机（17.1）、传送同步带（17.2）、主动轮（17.3）、导轮（17.4），其中主动轮（17.3）与传送同步电机（17.1）的输出轴同轴连接，支撑架上固定有若干用于改变同步带的方向、张紧以及支撑PCB基板的导轮（17.4），将主动轮（17.3）的运动传递给PCB基板的传送同步带（17.2）与主动轮（17.3）及导轮（17.4）连接。

8.根据权利要求7所述的直驱式高速高效贴片机，其特征在于上述PCB基板进给机构（５）上设置有若干套根据贴片机的工作行程而定的带式同步传送机构（17）。

9.根据权利要求8所述的直驱式高速高效贴片机，其特征在于上述PCB基板弹性支撑（6）包括有支撑板（6.1）及弹性支撑顶针（6.2），其中支撑板（6.1）安装在床身（1）上，若干弹性支撑顶针（6.2）排列安装在支撑板（6.1）上。

10.根据权利要求9所述的直驱式高速高效贴片机，其特征在于上述吸嘴库（7）包括有吸嘴库安装架（7.1）、吸嘴盒（7.2）、锁紧气缸（7.3），吸嘴库安装架（7.1）安装在床身（1）上，吸嘴盒（7.2）固定于吸嘴库安装架（7.1）上，锁紧气缸（7.3）安装在吸嘴盒（7.2）的一端，用于锁紧定位于吸嘴盒（7.2）定位孔中的吸嘴，锁紧气缸（7.3）的活塞杆与锁杆（7.4）同轴连接，锁杆（7.4）上加工有不同直径的用于定位不同规格的吸嘴的定位孔（7.5），定位孔（7.5）与吸嘴盒（7.2）上所设的孔相对应，定位孔（7.5）的边缘加工有与吸嘴直径相同的圆弧段，当锁杆（7.4）在锁紧气缸（7.3）的活塞杆的作用下，可锁紧和释放吸嘴；上述吸嘴盒（7.2）上设有若干个不同尺寸的用于存放不同规格吸嘴的吸嘴定位孔。