CN102869201B - 一种用于贴片机的模组式高速贴装头 - Google Patents

Abstract

一种用于贴片机的模组式高速贴装头，本发明涉及电子表面贴装的贴片机领域，目的是提供一种整体结构简单、体小质轻、贴装效率高、精度好，能灵活集成且易于控制，维护保养方便的模组式高速贴装头。该模组式高速贴装头包括贴装头固定架、与贴装头固定架连接的带轮架、贴装主轴、升降机构和旋转机构，升降机构包括安装在贴装头固定架上的伺服直线电机、直线电机推杆和与直线电机推杆连接的压块；旋转机构包括安装在带轮架上的步进电机、小带轮、O型带和与贴装主轴纵向弹性连接的带轮轴。

Description

一种用于贴片机的模组式高速贴装头

技术领域

 本发明涉及电子表面贴装的贴片机领域，具体来说是涉及一种用于贴片机的模组式高速贴装头。

背景技术

SMT是表面组装技术（Surface Mounted Technology）的缩写，是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。作为电气互联技术的主要组成部分和主体技术，经过20多年的发展，目前SMT已经成为现代电子产品的PCB电路组件级互联的主要技术手段，是现代电气互联技术的主流。相关资料表明，发达国家的SMT应用普及率已超过75%，并进一步向高密度组装、立体组装等技术为代表的组装技术领域发展。组装技术的不断发展必将对组装工艺及相关设备的发展提出新的要求。

贴片机是一种用来实现高速、高精度地贴放元器件的设备，能够通过移动贴装头把表面贴装元件准确地放置在PCB焊盘上。在整个SMT生产线中，贴片机是最关键、最复杂的设备。上世纪八十年代后期，中国大陆地区电子制造商开始从国外引进贴片机制造，但那时规模不大，主要是一些电视机厂用于彩电调谐器的生产。从九十年代中期开始，贴片机国内市场才真正繁荣起来。

目前贴片机大致可以分为四种类型：动臂式、转塔式、复合式和大型平行系统。而每种类型的贴片机基本上都由以下五个部分组成：贴装头系统、进给系统、供料系统、PCB板输送系统、控制系统。其中，就贴装头系统而言，其主要实现的功能是：拾取电子元器件，准确地将其贴装在PCB板上。该功能的实现由贴装头的两种运动完成：贴装主轴的升降运动（Z轴）和旋转运动（θ轴）。而从以上两种运动实现的方法来看，国内外的技术简单的概括大概有：齿轮/齿条机构、同步带/同步带轮机构、凸轮机构，甚至丝杠机构等。这些机构要么精度不高、难以控制精度；要么结构复杂，难以装配，使得贴装头体积臃肿、笨重；要么精度虽高，但价格昂贵，使得贴片机成本增加。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明从模组化的设计角度，提供一种整体结构简单、体小质轻、贴装效率高、精度好，能灵活集成且易于控制，维护保养方便的模组式高速贴装头。

具体技术方案如下：

一种用于贴片机的模组式高速贴装头，包括贴装头固定架、与贴装头固定架连接的带轮架、贴装主轴、升降机构和旋转机构，其特征在于：所述的贴装主轴的上部滑动安装在贴装头固定架上，升降机构带动贴装主轴的升降，贴装主轴的下部通过与其同轴设置的带轮轴与带轮架弹性连接，旋转机构通过控制带轮轴带动贴装主轴的旋转运动。

本发明的升降机构包括伺服直线电机、直线电机推杆和压块，所述的伺服直线电机安装在贴装头固定架上、直线电机推杆的一端安装在电机的输出轴端，另一端穿过贴装头固定架连接压块；

所述的旋转机构包括安装在带轮架上的步进电机、与步进电机输出轴连接的小带轮、与贴装主轴纵向弹性连接的带轮轴以及套装在小带轮和带轮轴上的O型带；

贴装主轴的上部滑动安装在贴装头固定架上，升降机构通过控制压块带动贴装主轴的升降，贴装主轴的下部通过带轮轴与带轮架弹性连接，旋转机构通过控制带轮轴带动贴装主轴的旋转运动。

本发明的贴装主轴中下部通过弹性连接组件套接有带轮轴上，带轮轴与带轮架由轴承联接，带轮轴上设有与带轮架上的小带轮、O型带配合的大带轮，带轮轴中下部设有对称滑槽。

本发明的弹性连接组件包括固定在贴装主轴上的能够与所述滑槽滑动配合的挡销、设在带轮轴末端的弹簧挡盖和设在弹簧挡盖、挡销之间的复位弹簧。

本发明的贴装头固定架顶部下侧设有升降限位开关，贴装主轴上相应位置设有与升降限位开关配合的挡板。

本发明的贴装头固定架下端设有旋转限位开关，上述带轮轴上设有与旋转限位开关配合的挡圈。

本发明的贴装头固定架和带轮架之间设有用来为升降机构的压块上下运动导向的导向轴，导向轴上设有辅助弹簧。

本发明的贴装头固定架为L型结构，贴装头固定架顶部两侧分别设有能够与相邻的贴装头互相卡接配合的凸台和凹槽。

具有上述结构的一种用于贴片机的模组式高速贴装头具有以下优点：

1、该贴装头整体结构简单，布局合理，体积小巧，质量轻，主要体现在：第一，运动功能集成化，如附图2所示，贴装主轴的升降和旋转运动集成在一起，大大简化了整体结构，节省了空间；第二，传动机构简捷，贴装主轴由直线电机的推杆直接驱动，实现升降运动，而旋转运动则是通过带轮传动，在很大程度上缩小了贴装头整体体积，减轻了贴装头质量；

2、该贴装头的主运动方向上采用伺服直线电机，充分利用直线电机响应速度快、高加速度、精度高且容易控制的优点，使得该贴装头的贴装效率高、控制精度高；

3、该贴装头充分考虑了模组化的设计思想，贴装头部件结构采用了模组化的设计，拆装方便，容易更换各部件，便于维护与保养；另外，贴装头整体也采用了模块化的设计，多个贴装头可同时阵列拼接装配到贴片机上，构成多头的复合贴装头，通用性强。

附图说明

图1为本发明贴装头结构示意图。

图2为图1中带轮轴、贴装主轴部分结构示意图。

图3为图1从上方观察时的结构示意图。

图4为本发明采用六个贴装头联装时的结构示意图。

图中标号说明：

1、弹簧挡盖          2、旋转限位开关         3、带轮轴

4、带轮架            5、贴装头固定架         6、压块

7、升降限位开关      8、贴装主轴             9、伺服直线电机

10、直线电机座      11、直线电机推杆        12、导向轴

13、辅助弹簧        14、步进电机            15、O型带

16、小带轮          17、挡销                18、复位弹簧

19、移动座           31、挡圈               81、挡板

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明用于贴片机的模组式高速贴装头包括贴装头固定架5、带轮架4、贴装主轴8、升降机构和旋转机构。所述贴装头固定架5为L型结构，该L型贴装头固定架5顶部的两侧分别设有一个凸台和凹槽，其中凹槽与凸台等宽且位置相互对应，能够互相卡接，这样便于多个贴装头并排联装时定位。所述带轮架4为J型结构，带轮架通过两个内六角螺栓联接在L型贴装头固定架5的侧面。

上述升降机构包括伺服直线电机9、直线电机推杆11和压块6，上述伺服直线电机通过直线电机座10安装在贴装头固定架顶部，直线电机推杆11的末端与压块6通过内六角螺栓连接，用来给压块提供动力，以推动贴装主轴8的上下运动。

上述旋转机构包括安装在带轮架上的步进电机14、带轮架上的小带轮16、O型带15和与贴装主轴纵向弹性连接的带轮轴3，上述带轮轴上设有大带轮，能够与小带轮、O型带组成带轮传动组件。通过步进电机提供动力，能够带动带轮轴3旋转。

所述贴装主轴8滑动连接在贴装头固定架5上，并且贴装主轴通过带轮轴3与带轮架4弹性连接。贴装主轴8中下部通过弹性连接组件套接有带轮轴3，带轮轴上设有与带轮架上的小带轮16、O型带15配合的大带轮，带轮轴中下部设有对称滑槽；上述弹性连接组件包括固定在贴装主轴8上的能够与上述滑槽滑动配合的挡销17、设在带轮轴末端的弹簧挡盖1和设在弹簧挡盖、挡销之间的复位弹簧18。上述挡销17与贴装主轴8之间为过盈配合，以防贴装主轴8漏气导致负压不足；且挡销17的两端都位于带轮轴3的内、外轮廓之间，即可以防止贴装主轴8向下移动时，挡销端部与弹簧挡盖1干涉，也能够对带轮轴和贴装主轴进行周向定位，使得带轮轴在带轮组件传动下转动时，带动贴装主轴一起转动，达到贴装头的工作目的。

升降运动时：直线电机推杆11带着压块6向下运动，压块作用在贴装主轴上，带动贴装主轴8下降；直线电机推杆11向上运动时，复位弹簧18推动贴装主轴8上升。其中，导向轴12上的辅助弹簧13起缓冲作用。

为了贴装主轴的升降运动更好平稳可靠，上述贴装头固定架5和带轮架4之间设有用来为升降机构的压块6上下运动导向的导向轴12，导向轴上设有辅助弹簧13。当直线电机推杆向上运动，贴装主轴在复位弹簧作用下上移时，辅助弹簧提供反向作用力，起到缓冲作用。

由于本发明贴装头工作具有行程限制，贴装头固定架5顶部下侧设有升降限位开关7，贴装主轴8上相应位置设有与升降限位开关配合的挡板81，当贴装主轴向上移动至升降限位开关7处时停止向上运动。贴装头固定架5下端还设有旋转限位开关2，上述带轮轴3上设有与旋转限位开关2配合的挡圈31，带轮轴带动贴装主轴以及挡圈31旋转至限位开关2处时，能够阻止贴装主轴相对贴装头固定架5继续转动。

本发明贴装头工作时，伺服直线电机9启动，直线电机推杆11推动压块6将贴装主轴8向下运动，直到贴装主轴的工作端吸取到电子元件，然后直线电机推杆向上运动，复位弹簧18推动贴装主轴向上移动，与此同时，步进电机14启动，由小带轮16、O型带15、带轮轴3上的大带轮传动，带动贴装主轴旋转，调整电子元件的贴装角度，以实现电子元件的正确贴装。

如图4所示，本发明贴装头固定架5两侧设有互相配合的卡接凸台和凹槽，所以能够进行多贴装头联装。以六头阵列式贴装头为例，该六头阵列式贴装头包括六个模组式高速贴装头，并排联装于移动座19，所述六头阵列式贴装头包括六个L型贴装头固定架、六个带轮架、六套贴装主轴、六套升降机构、六个旋转机构及六套限位装置。上述六个模组式高速贴装头的结构完全相同，六个模组式贴装头的驱动电机与和传动机构都相互独立。六头阵列式贴装头工作时，每个贴装头可单独动作，也可在喂料器之间间距与贴装头间距相同时，多个头同时动作，配合视觉系统，贴装准确，效率更高。

Claims (7)

1.一种用于贴片机的模组式高速贴装头，包括贴装头固定架（5）、与贴装头固定架连接的带轮架（4）、贴装主轴（8）、升降机构和旋转机构，其特征在于：所述的贴装主轴（8）的上部滑动安装在贴装头固定架（5）上，升降机构带动贴装主轴（8）的升降，贴装主轴（8）的下部通过与其同轴设置的带轮轴（3）与带轮架（4）弹性连接，旋转机构通过控制带轮轴（3）带动贴装主轴（8）的旋转运动；所述的升降机构包括伺服直线电机（9）、直线电机推杆（11）和压块（6），所述的伺服直线电机（9）安装在贴装头固定架（5）上、直线电机推杆（11）的一端安装在电机的输出轴端，另一端穿过贴装头固定架（5）连接压块（6）；

所述的旋转机构包括安装在带轮架上的步进电机（14）、与步进电机输出轴连接的小带轮（16）、与贴装主轴（8）纵向弹性连接的带轮轴（3）以及套装在小带轮（16）和带轮轴（3）上的O型带（15）；

贴装主轴（8）的上部滑动安装在贴装头固定架（5）上，升降机构通过控制压块（6）带动贴装主轴（8）的升降，贴装主轴（8）的下部通过带轮轴（3）与带轮架（4）弹性连接，旋转机构通过控制带轮轴（3）带动贴装主轴（8）的旋转运动。

2.根据权利要求1所述的一种用于贴片机的模组式高速贴装头，其特征在于：所述贴装主轴（8）中下部通过弹性连接组件套接有带轮轴（3）上，带轮轴与带轮架（4）由轴承联接，带轮轴上设有与带轮架上的小带轮（16）、O型带（15）配合的大带轮，带轮轴中下部设有对称滑槽。

3.根据权利要求2所述的一种用于贴片机的模组式高速贴装头，其特征在于：所述弹性连接组件包括固定在贴装主轴（8）上的能够与所述滑槽滑动配合的挡销（17）、设在带轮轴末端的弹簧挡盖（1）和设在弹簧挡盖、挡销之间的复位弹簧（18）。

4.根据权利要求1-3之一所述的一种用于贴片机的模组式高速贴装头，其特征在于：所述贴装头固定架（5）顶部下侧设有升降限位开关（7），贴装主轴（8）上相应位置设有与升降限位开关配合的挡板（81）。

5.根据权利要求1-3之一所述的一种用于贴片机的模组式高速贴装头，其特征在于：所述贴装头固定架（5）下端设有旋转限位开关（2），上述带轮轴（3）上设有与旋转限位开关（2）配合的挡圈（31）。

6.根据权利要求1-3所述的一种用于贴片机的模组式高速贴装头，其特征在于：上述贴装头固定架（5）和带轮架（4）之间设有用来为升降机构的压块（6）上下运动导向的导向轴（12），导向轴上设有辅助弹簧（13）。

7.根据权利要求1-3所述的一种用于贴片机的模组式高速贴装头，其特征在于：所述的贴装头固定架（5）为L型结构，贴装头固定架（5）顶部两侧分别设有能够与相邻的贴装头互相卡接配合的凸台和凹槽。