CN105819248A - 一种pcb板送料手臂控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PCB测试技术领域，公开了一种PCB板送料手臂控制系统，该控制系统包括伺服电机、第一带轮、第二带轮、真空发生器、升降气缸、同步皮带滑块、升降气缸滑块、同步皮带和吸板组件；所述第一带轮和第二带轮上套装同步皮带，伺服电机的输出轴与第一带轮连接，同步皮带滑块与同步皮带连接，同步皮带滑块上设置有真空发生器和升降气缸，吸板组件通过升降气缸滑块与升降气缸连接；真空发生器产生吸附力并通过吸板组件作用在待移载PCB板上。本发明的结构简单、容易操作，且控制的精确度高、运行稳定。

Description

一种PCB板送料手臂控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及印刷板技术领域，更具体的说，特别涉及一种PCB板送料手臂控制系统及其控制方法。

背景技术

PCB(PrintedCircuitBoard)，中文名称为印制线路板，简称印制板，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者，也是保证电子电路正常工作的必备部件。而PCB板送料手臂是PCB生产线上普遍使用的自动化设备零部件之一。

PCB板在生产出来之后，为了验证PCB板的性能参数，需要对PCB板进行各种测试，通常需要对PCB板进行外观检查、开路/短路测试等。需要将PCB板从上一工位，传送到当前测试工位。由于PCB板尺寸不一，形状各异。目前多采用人工手动送料，及由真空吸盘将PCB板吸附后放置。但需要依据板的长度调整两工位之间机械零部件的安装距离，或者人工移动吸附装置，并多次调整后设置两工位之间移动距离，可操作性差，使用效果差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种PCB板送料手臂控制系统及其控制方法，其结构简单、容易操作，且控制的精确度高、运行稳定。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

一种PCB板送料手臂控制系统，该控制系统包括伺服电机、第一带轮、第二带轮、真空发生器、升降气缸、同步皮带滑块、升降气缸滑块、同步皮带和吸板组件；

所述第一带轮和第二带轮上套装同步皮带，伺服电机的输出轴与第一带轮连接，同步皮带滑块与同步皮带连接，同步皮带滑块上设置有真空发生器和升降气缸，吸板组件通过升降气缸滑块与升降气缸连接；真空发生器产生吸附力并通过吸板组件作用在待移载PCB板上。

所述吸板组件包括气管接头、真空吸盘杆、真空吸盘垫、汇流板和立柱，其中汇流板为圆柱形壳体；

所述汇流板的上端面通过立柱与升降气缸滑块连接，汇流板圆周面上设置有与其内腔相连通的气管接头，真空吸盘杆的顶端与气管接头相连，底端设置有真空吸盘垫；汇流板的内腔与真空发生器连通。

所述吸板组件还包括连接凸台、连接杆、滑杆和卡块；

所述汇流板的下端面设置有连接凸台，连接凸台上设置带有卡槽的连接杆，卡块设置在连接杆的卡槽内，两者滑动配合，滑杆设置在连接杆上并与卡块滑动配合，真空吸盘杆垂直设置在滑杆的端部。

所述汇流板圆周面上沿周向设置有八个气管接头；

连接杆上对称加工有两段卡槽，连接杆的中部垂直设置在连接凸台上，连接杆的每段卡槽内均沿水平方向设置有三个卡块，连接杆的每段卡槽上还设置有三根滑杆，每根滑杆的端部上均设置有真空吸盘杆。

所述控制系统还包括Y方向调整组件，Y方向调整组件通过支撑座设置在升降气缸滑块上，用于在Y方向调整吸板组件的位置。

所述Y方向调整组件包括调整旋钮、丝杠螺母副和安装座；

所述丝杠螺母副的丝杠设置在支撑座上，安装座与丝杠螺母副的螺母连接，调整旋钮也设置在支撑座上，并与丝杠螺母副的丝杠相连；吸板组件与安装座相连。

所述支撑座上加工有限位滑槽；Y方向调整组件还包括限位滑块，限位滑块也设置在安装座上并位于限位滑槽内。

所述安装座的侧面上设置有指示箭头，支撑座的侧面上设置有刻度尺，指示箭头与刻度条的位置相对应。

所述真空发生器和升降气缸通过固定板设置在同步皮带滑块上；所述固定板上还设置有真空过滤器、消音器、数显压力表，真空过滤器分别与消音器、数显压力表和真空发生器相连。

一种PCB板送料手臂的控制方法，其特征在于：该控制方法具体步骤如下：

步骤S1：根据待移载PCB板的长度确定其中心位置，并将所述待移载PCB板放置在手臂吸板位置处；

步骤S2：伺服电机工作带动吸板组件沿X方向移动设定距离，即吸板组件在X方向与待移载PCB板的位置相对应；

步骤S3：判断所述吸板组件是否位于待移载PCB板的正上方，如果是，且真空吸盘垫位于待移载PCB板上吸板位的正上方，则执行步骤S7；否则，执行步骤S4；

步骤S4：Y方向调整组件工作在Y方向调整吸板组件的位置，直到指示箭头在刻度条上对应的刻度与待移载PCB板宽度一致，即吸板组件在Y方向与待移载PCB板的位置相对应；

步骤S5：判断真空吸盘垫是否位于待移载PCB板上吸板位的正上方，如果是，则执行步骤S7；否则，执行步骤S6；

步骤S6：吸板组件工作微调真空吸盘杆的位置，直到真空吸盘垫位于待移载PCB板上吸板位的正上方，并使吸板组件的作用力在待移载PCB的中心；

步骤S7：升降气缸工作带动吸板组件沿Z轴方向移动，直到真空吸盘垫与待移载PCB上的吸板位贴合；

步骤S8：真空发生器工作产生吸附力，真空吸盘垫吸附住待移载PCB板；

步骤S9：当数显压力表检测到待移载PCB上的真空度达到要求时，升降气缸和伺服电机工作，移动待移载PCB板，并将其放置在手臂放板位置处。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的控制系统采用同步皮带和带轮传动，通过伺服电机和升降气缸控制吸板组件的位置，并采用真空发生器产生吸附力，通过吸板组件作用在待移载PCB板上，从而将待移载PCB板由手臂吸板位置移动至手臂放板位置，其结构简单、功能可靠且容易操作；此外，由于通过吸附力作用在待移载PCB板上，因此针对待移载PCB板尺寸的大小不同，均可以实现移载的功能，即适用性广。

2、本发明中吸板组件采用真空吸盘杆和真空吸盘垫与真空发生器配合，作用在待移载PCB板上即吸附住待移载PCB板，且真空吸盘杆和真空吸盘垫的位置可以根据调节杆和卡块进行微调，使真空吸盘垫与待移载PCB板上的吸板位贴合，并能保证吸附力作用在待移载PCB板的中心上，结构简单、容易操作并还能保证吸附的可靠性。

3、本发明还采用Y方向调整组件在Y方向上对吸板组件进行调整，从而实现在XYZ三个方向对吸板组件进行调整，使得调整的精度高，且Y方向调整组件采用调整旋钮和丝杠螺母副配合，结构简单且易于实现。

4、本发明的控制方法根据待移载PCB板的长度，得到待移载PCB板的中心，并通过伺服电机、升降气缸和Y方向调整组件控制吸板组件带动待移载PCB板由手臂吸板位置到手臂放板位置，整个控制方法简单、可靠，使能保证待移载PCB板受力均匀，从而防止待移载PCB板产生脱落或损坏。

附图说明

图1为本发明PCB板送料手臂控制系统的整体结构示意图。

图2为本发明PCB板送料手臂控制系统的局部示意图。

图3为本发明PCB板送料手臂控制方法的流程示意图。

附图标记说明：1-伺服电机、2-行星减速机、3-第一带轮、4-真空发生器、5-升降气缸、6-同步皮带滑块、8-升降气缸滑块、9-手臂吸板位置、10-手臂放板位置、11-真空过滤器、12-消音器、13-数显压力表、16-气管接头、17-真空吸盘杆、18-真空吸盘垫、19-汇流板、20-调整旋钮、21-固定基座、22-同步皮带、23-固定板、25-指示箭头、26-刻度条、27-支撑座、28-丝杠螺母副、29-安装座、30-限位滑槽、31-限位滑块、33-立柱、34-连接凸台、35-连接杆、36-调节杆、37-卡块

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

参阅图1所示，本发明提供的一种PCB板送料手臂控制系统，该控制系统包括伺服电机1、行星减速机2、第一带轮3、第二带轮(图上未显示)、真空发生器4、升降气缸5、同步皮带滑块6、升降气缸滑块8、真空过滤器11、消音器12、数显压力表13、同步皮带22、固定基座21、固定板23、支撑座27、Y方向调整组件和吸板组件。

所述第一带轮3和第二带轮套装同步皮带22后设置在固定基座21上，伺服电机1的输出轴套装行星减速机2后与第一带轮3连接，固定板23通过同步皮带滑块6与同步皮带22连接。固定板23上设置有真空发生器4、升降气缸5、真空过滤器11、消音器12和数显压力表13，真空过滤器11、消音器12和数显压力表13分别与真空发生器4连通。

升降气缸5驱动升降气缸滑块8实现升降，支撑座27的侧面固定在升降气缸滑块8上，支撑座27的底面上设置有Y方向调整组件，Y方向调整组件上设置有吸板组件，真空发生器4产生吸附力并通过吸板组件作用在待移载PCB板上。

如附图2所示，所述Y方向调整组件用于调整吸板组件沿Y方向运动，包括调整旋钮20、丝杠螺母副28、安装座29、限位滑块31和连接块。

其中，丝杠螺母副28的丝杠两端设置在支撑座27的底面上，安装座29与丝杠螺母副28的螺母连接，限位滑块31设置在安装座29上并与支撑座27上的限位滑槽30配合，从而对Y方向调整组件起到限位的作用。调整旋钮20通过连接块也设置在支撑座27上，调整旋钮20还与丝杠螺母副28的丝杠连接，操作调整旋转20带动丝杠螺母副28的丝杠转动，并带动螺母进而带动安装座29沿Y方向进行移动。

上述中，通过指示箭头25和刻度条26来观察Y方向调整组件移动的距离，即将指示箭头25设置在安装座29的侧面上，刻度尺26设置在支撑座27的侧面上，指示箭头25与刻度条26的位置相对应，这样Y方向调整组件的调整方便、省时且精度高。

所述吸板组件用于吸住待移载PCB板，其包括气管接头16、真空吸盘杆17、真空吸盘垫18、汇流板19、立柱33、连接凸台34、连接杆35、滑杆36和卡块37，其中汇流板19为圆柱形壳体，其内腔通过气管与真空过滤器11的出气口连通。

汇流板19的上端面通过立柱33设置在安装座29上。汇流板19的圆周面上沿周向设置有八个与其内腔相连通的气管接头16，气管接头16的数量可以根据实际需要增加或减少。

汇流板19的下端面设置有圆柱形的连接凸台34，连接凸台34的圆周面上垂直设置有对称带有两段卡槽的连接杆35，即连接杆25上对称加工有两段卡槽，连接杆25的中部固定在连接凸台34上，连接杆35的每段卡槽内均沿水平方向设置有三个卡块37，即卡块37能够在连接杆35的卡槽内滑动，连接杆35的每段卡槽上还设置有三根滑杆36，滑杆36与卡块37滑动配合。

每根滑杆36的端部上设置有真空吸盘杆17，即真空吸盘杆17的中部垂直固定在滑杆36的端部，真空吸盘杆17的顶端与气管接头16连通，真空吸盘杆17的底部设置有真空吸盘垫18。真空吸盘杆17的数量也可以根据实际需要增加或减少。

上述中，通过滑杆36与卡块37的滑动配合，以及卡块37与连接杆35的滑动配合，可以调整每根真空吸盘杆17的位置，即对真空吸盘杆17的位置进行微调，使得真空吸盘垫18的位置与待移载PCB板上吸板位的位置相对应。

本发明将待移载PCB板由手臂吸板位置9移动至手臂放板位置10的工作原理如下：

伺服电机1工作时，通过第一带轮3、第二带轮与同步皮带22传动，即同步皮带22带动其上的同步皮带滑块6沿水平方向移动，即沿X方向移动，这时升降气缸5、Y方向调整组件及吸板组件也跟着一起沿X方向移动，当吸板组件在X轴方向与待移载PCB板位置相对应时，则伺服电机1停止工作，Y方向调整组件开始工作。

操作Y方向调整组件的调整旋钮20，通过丝杠螺母副28配合传动，在Y方向调整吸板组件的位置，并观察指示箭头25对应刻度条26上的刻度，当指示箭头25指示的刻度与待移载PCB板的宽度一致时，这时吸板组件位于待移载PCB板的正上方，则升降气缸5开始工作。升降气缸5带动吸板组件向下移动即沿Z方向移动，并通过微调真空吸盘杆17，使吸板组件的真空吸盘垫18与待移载PCB板上的吸板位贴合。

这时真空发生器4开始工作，外部气源进入真空发生器4内，则直接通过消音器12排出；待移载PCB板周围的空气经真空吸盘垫18进入真空吸盘杆17内腔，从真空吸盘杆17的顶端流出后通过气管接头16进入汇流板19的内腔，由于真空过滤器11与汇流板19的内腔连通，即待移载PCB板周围的空气流入真空过滤器11，并进入真空发生器4产生真空吸引力，从而吸附住待移载PCB板。在所述吸板过程中，通过数显压力表13用来检测真空度。

当检测的真空度满足要求时，则移动待移载PCB板，即升降气缸5工作带动待移载PCB板向上移动脱离手臂吸板位置9，伺服电机1工作带动待移载PCB板移动至手臂放板位置10处。同样根据上述调整原理，使待移载PCB板在手臂放板位置10处放置到位。

如附图3所示，一种PCB板送料手臂控制方法，该控制方法的具体步骤如下：

步骤S1：查看待移载PCB板料号资料，查找待移载PCB板的长度尺寸或测量待移载PCB板的长度，根据得到待移载PCB板的长度确定其中心位置，并将所述待移载PCB板放置在手臂吸板位置9处。

本步骤中，由于待移载PCB板的大小不同，其中心位置也不相同，因此其在手臂吸板位置9的放置位置也进行适应性调整。

步骤S2：控制伺服电机1带动同步皮带22工作，使吸板组件沿X方向移动设定距离，即吸板组件在X方向与待移载PCB板的位置相对应。

本步骤中，事先设定好吸板组件在X方向需要移动到手臂吸板位置9的距离，这样就避免了需要手动测量或调整吸板组件在X方向与待移载PCB板的对应关系，更容易操作且定位也更准确。

步骤S3：判断所述吸板组件是否位于待移载PCB板的正上方，如果是，且真空吸盘垫18位于待移载PCB板上吸板位的正上方，则执行步骤S7；否则，执行步骤S4。

上述中，若伺服电机1带动吸板组件移动后，吸板组件的真空吸盘垫18正好位于待移载PCB板上吸板位的正上方，则就可以直接进行吸板操作，不再需要任何位置调整。否则仍需要调整吸板组件，使其位于待移载PCB板正上方。

步骤S4：Y方向调整组件工作在Y方向调整吸板组件的位置，直到指示箭头25在刻度条26上对应的刻度与待移载PCB板宽度一致，即使吸板组件在Y方向与待移载PCB板的位置相对应，即操作调整旋钮20，通过丝杠螺母副28配合，带动吸板组件沿Y轴方向移动。

本步骤中，事先调整好Y方向调整组件的位置，使得指示箭头25在刻度条26上对应的刻度与待移载PCB板的宽度一致时，吸板组件正好位于待移载PCB板的正上方，即吸板组件的作用力在待移载PCB板的中心上，因此通过指示箭头25来判断Y方向调整组件调整是否到位，其调整起来方便、可靠且误差小。

步骤S5：判断真空吸盘垫18是否位于待移载PCB板上吸板位的正上方，如果是，则执行步骤S7；否则，执行步骤S6。

上述中，经过步骤S2和S4调整后，则吸板组件必然位于待移载PCB板的正上方，则需要判断真空吸盘垫18与待移载PCB板上吸板位的位置关系。

步骤S6：吸板组件工作微调真空吸盘杆17的位置，使真空吸盘垫18位于待移载PCB上吸板位的正上方，并使吸板组件的作用力在待移载PCB的中心，即调整卡块37的位置，并调整调节杆36，带动真空吸盘杆17产生移动和偏转，从而真空吸盘垫18位于与待移载PCB上吸板位的正上方。

步骤S7：控制升降气缸5工作，通过升降气缸滑块8配合，带动吸板组件沿Z轴方向移动，即带动真空吸盘杆17向下移动，直到真空吸盘垫18与待移载PCB上的吸板位贴合。

步骤S8：真空发生器4工作产生吸附力，真空吸盘杆17底部的真空吸盘垫18吸附在待移载PCB的吸板位上。

步骤S9：当数显压力表13检测到待移载PCB上的真空度达到要求时，控制升降气缸5工作，带动吸板组件向上移动，即带动待移载PCB板向上移动，直到待移载PCB板脱离手臂吸板位置9；控制伺服电机1工作，带动吸板组件沿水平方向移动机械距离SA，即通过真空吸盘垫18带动待移载PCB由手臂吸板位置9移动至手臂放板位置10。这时升降气缸5继续工作，将待移载PCB板放置在手臂放板位置10。

本步骤中，若待移载PCB板在手臂放板位置10放置不到位时，则根据上述步骤S2和步骤S3的调整过程，使待移载PCB板在手臂放板位置10处放置到位。

将待移载的PCB板放置在手臂放板位置10后，则重复上述移载过程，继续将下一块待移载PCB板由手臂吸板位置9移载至手臂放板位置10。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PCB板送料手臂控制系统，其特征在于：该控制系统包括伺服电机(1)、第一带轮(3)、第二带轮、真空发生器(4)、升降气缸(5)、同步皮带滑块(6)、升降气缸滑块(8)、同步皮带(22)和吸板组件；

所述第一带轮(3)和第二带轮上套装同步皮带(22)，伺服电机(1)的输出轴与第一带轮(3)连接，同步皮带滑块(6)与同步皮带(22)连接，同步皮带滑块(6)上设置有真空发生器(4)和升降气缸(5)，吸板组件通过升降气缸滑块(8)与升降气缸(5)连接；真空发生器(4)产生吸附力并通过吸板组件作用在待移载PCB板上。

2.根据权利要求1所述的PCB板送料手臂控制系统，其特征在于：所述吸板组件包括气管接头(16)、真空吸盘杆(17)、真空吸盘垫(18)、汇流板(19)和立柱(33)，其中汇流板(19)为圆柱形壳体；

所述汇流板(19)的上端面通过立柱(33)与升降气缸滑块(8)连接，汇流板(19)圆周面上设置有与其内腔相连通的气管接头(16)，真空吸盘杆(17)的顶端与气管接头(16)相连，底端设置有真空吸盘垫(18)；汇流板(19)的内腔与真空发生器(4)连通。

3.根据权利要求2所述的PCB板送料手臂控制系统，其特征在于：所述吸板组件还包括连接凸台(34)、连接杆(35)、滑杆(36)和卡块(37)；

所述汇流板(19)的下端面设置有连接凸台(34)，连接凸台(34)上设置带有卡槽的连接杆(35)，卡块(37)设置在连接杆(35)的卡槽内，两者滑动配合，滑杆(36)设置在连接杆(35)上并与卡块(37)滑动配合，真空吸盘杆(17)垂直设置在滑杆(36)的端部。

4.根据权利要求3所述的PCB板送料手臂控制系统，其特征在于：所述汇流板(19)圆周面上沿周向设置有八个气管接头(16)；

连接杆(35)上对称加工有两段卡槽，连接杆(35)的中部垂直设置在连接凸台(34)上，连接杆(35)的每段卡槽内均沿水平方向设置有三个卡块(37)，连接杆(35)的每段卡槽上还设置有三根滑杆(36)，每根滑杆(36)的端部上均设置有真空吸盘杆(17)。

5.根据权利要求2所述的PCB板送料手臂控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括Y方向调整组件，Y方向调整组件通过支撑座(27)设置在升降气缸滑块(8)上，用于在Y方向调整吸板组件的位置。

6.根据权利要求5所述的PCB板送料手臂控制系统，其特征在于：所述Y方向调整组件包括调整旋钮(20)、丝杠螺母副(28)和安装座(29)；

所述丝杠螺母副(28)的丝杠设置在支撑座(27)上，安装座(29)与丝杠螺母副(28)的螺母连接，调整旋钮(20)也设置在支撑座(27)上，并与丝杠螺母副(28)的丝杠相连；吸板组件与安装座(29)相连。

7.根据权利要求6所述的PCB板送料手臂控制系统，其特征在于：所述支撑座(27)上加工有限位滑槽(30)；Y方向调整组件还包括限位滑块(31)，限位滑块(31)也设置在安装座(29)上并位于限位滑槽(30)内。

8.根据权利要求7所述的PCB板送料手臂控制系统，其特征在于：所述安装座(29)的侧面上设置有指示箭头(25)，支撑座(27)的侧面上设置有刻度尺(26)，指示箭头(25)与刻度条(26)的位置相对应。

9.根据权利要求1或8所述的PCB板送料手臂控制系统，其特征在于：所述真空发生器(4)和升降气缸(5)通过固定板(23)设置在同步皮带滑块(6)上；所述固定板(23)上还设置有真空过滤器(11)、消音器(12)、数显压力表(13)，真空过滤器(11)分别与消音器(12)、数显压力表(13)和真空发生器(4)相连。

10.一种基于权利要求1-9所述PCB板送料手臂控制系统的控制方法，其特征在于：该控制方法具体步骤如下：

步骤S1：根据待移载PCB板的长度确定其中心位置，并将所述待移载PCB板放置在手臂吸板位置(9)处；

步骤S2：伺服电机(1)工作带动吸板组件沿X方向移动设定距离，即吸板组件在X方向与待移载PCB板的位置相对应；

步骤S3：判断所述吸板组件是否位于待移载PCB板的正上方，如果是，且真空吸盘垫(18)位于待移载PCB板上吸板位的正上方，则执行步骤S7；否则，执行步骤S4；

步骤S4：Y方向调整组件工作在Y方向调整吸板组件的位置，直到指示箭头(25)在刻度条(26)上对应的刻度与待移载PCB板宽度一致，即吸板组件在Y方向与待移载PCB板的位置相对应；

步骤S5：判断真空吸盘垫(18)是否位于待移载PCB板上吸板位的正上方，如果是，则执行步骤S7；否则，执行步骤S6；

步骤S6：吸板组件工作微调真空吸盘杆(17)的位置，直到真空吸盘垫(18)位于待移载PCB板上吸板位的正上方，并使吸板组件的作用力在待移载PCB的中心；

步骤S7：升降气缸(5)工作带动吸板组件沿Z轴方向移动，直到真空吸盘垫(18)与待移载PCB上的吸板位贴合；

步骤S8：真空发生器(4)工作产生吸附力，真空吸盘垫(18)吸附住待移载PCB板；

步骤S9：当数显压力表(13)检测到待移载PCB上的真空度达到要求时，升降气缸(5)和伺服电机(1)工作，移动待移载PCB板，并将其放置在手臂放板位置(10)处。