CN109640616A - 高速高精度贴装头 - Google Patents
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Abstract
一种表面贴装技术领域的高速高精度贴装头,设有:Z轴升降组件,包括Z轴底板、升降滑座、直线滑轨和直线伺服电机,其中,直线伺服电机设有初级和次级,初级固定在Z轴底板上,次级沿初级上下运动,直线滑轨固定在初级上,次级与直线滑轨滑动连接,升降滑座固定在次级上,随次级上下运动而升降;R轴旋转组件,包括X轴调平机构、Y轴调平机构和旋转伺服电机,其中,X轴调平机构转动设置在升降滑座上,Y轴调平机构与X轴调平机构转动连接,旋转伺服电机与Y轴调平机构固定连接;吸嘴组件,与旋转伺服电机输出轴固定连接。本发明具有结构紧凑、贴合精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种表面贴装领域的技术,具体是一种高速高精度贴装头。
背景技术
SMT(Surface Mount Technology,表面贴装技术)是目前电子组装行业最流行的一种技术。贴装头是SMT中的核心部件,其集成度和性能直接影响SMT设备的产能和良率。普通SMT设备多适用于PCB板类电子物料的贴装,该类电子物料的特点是体积较小、重量较轻,因此对贴装头R轴的扭矩和Z轴的压合力要求较小;但3C(如手机)类电子物料尺寸较大、外形较复杂且多软排线,对贴合精度要求较高,普通SMT设备的贴装头无法适用。
目前3C类贴装头中Z轴多使用伺服电机搭配丝杆或同步带,R轴使用步进电机。Z轴小行程运动主要通过提升加速度以达到更短的运动时间,但丝杆、同步带受限于转动惯量,伺服电机需增大功率以获取更高的加速度,导致电机的尺寸增大;更重要的是,丝杆模组为半闭环控制,且丝杆存在背隙,定位精度不高。而R轴步进电机为开环控制,易丢步,且转角精度受限于电机的步距角。
随着工业4.0不断深入发展,3C类产品对贴装设备的精度和UPH要求越来越高,传统的3C类贴装头已逐渐无法满足市场的需求。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提出了一种高速高精度贴装头,具有贴合精度高的优点。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明设有:
Z轴升降组件,包括Z轴底板、升降滑座、直线滑轨和直线伺服电机,其中,直线伺服电机设有初级和次级,初级固定在Z轴底板上,次级与直线滑轨滑动连接,次级沿初级上下运动,直线滑轨固定在初级上,升降滑座固定在次级上,随次级上下运动而升降;
R轴旋转组件,包括X轴调平机构、Y轴调平机构和旋转伺服电机,其中,X轴调平机构转动设置在升降滑座上,Y轴调平机构与X轴调平机构转动连接,旋转伺服电机与Y轴调平机构固定连接;
吸嘴组件,包括支架、微型滑轨、微型滑座和吸嘴,其中,支架与旋转伺服电机输出轴固定连接,微型滑轨竖直固定在支架上,微型滑座与微型导轨上下滑动连接,吸嘴固定在微型滑座上。
优选地,所述Z轴升降组件设有线性反馈器,所述线性反馈器包括读数头和栅尺,栅尺固定在升降滑座上,读数头固定在Z轴底板上,保证升降滑座精确运行;进一步优选地,所述Z轴底板上设有上限位座和下限位座,升降滑座在上限位座和下限位座范围内升降。
优选地,所述Z轴升降组件设有配重机构,所述配重机构包括三角连接座、配重执行器和浮动接头,其中,三角连接座固定在Z轴底板上,配重执行器固定在三角连接座上,配重执行器的输出端与浮动接头固定连接,浮动接头与升降滑座固定连接,通过配重机构减小直线伺服电机的无效载荷,进一步提升直线伺服电机的加速度和响应。
所述X轴调平机构包括调节螺钉、X轴调节背板、随动块、张紧弹簧、限位螺母和定位转轴,其中,X轴调节背板通过定位转轴与升降滑座转动连接,随动块与X轴调节背板固定连接,限位螺母固定在升降滑座上,调节螺钉穿过随动块与限位螺母通过螺纹连接;张紧弹簧套在调节螺钉上,一端与随动块固定连接,另一端与限位螺母固定连接,受外力作用张紧弹簧伸张或压缩,调节随动块和限位螺母的相对位置,实现X轴调节背板的调平。
所述Y轴调平机构包括调节顶丝、压紧螺钉、转动销和Y轴调平基座,其中,Y轴调平基座底部通过转动销与X轴调平背板转动连接,Y轴调平基座顶部通过调节顶丝与X轴调节背板接触;压紧螺钉设置在调节螺钉和转动销之间,与Y轴调平基座、X轴调节背板通过螺纹连接,从而通过拧紧或旋松调节顶丝实现Y轴调平基座的调平。
优选地,所述Y轴调平基座呈框架型并设有轴承组件,旋转伺服电机的执行端穿设在Y轴调平基座中,通过轴承组件与吸嘴组件固定连接。
优选地,所述吸嘴组件设有压缩弹簧和压力传感器;所述压力传感器固定在微型滑座上、呈S型,设计成S型能够减小尺寸、降低重量,可减小吸嘴整体的负载转动惯量,精度高且安装方便;所述压缩弹簧一端固定在压力传感器上、另一端与支架相抵,可以减小吸嘴和物料载具高速接触时的冲击,同时保证传感器测量贴合压力的线性度。
技术效果
与现有技术相比,本发明具有如下技术效果:
1)对于R轴旋转组件进行水平调节,可根据物料载具的倾斜程度,调整吸嘴相对于贴合面至水平,并且通过改进Z轴和R轴的驱动机构,采用直线伺服电机和旋转伺服电机,从而提高了贴合精度;
Z轴加速度可达6g,速度1m/s,Z轴重复定位精度可达±2μm,R轴转角分辨率达0.04°;
2)可实现4kg的额定压合力和9kg的峰值压合力,覆盖普通PCB电子元器件、3C软排线类物料的保压需求;
3)结构紧凑,外形尺寸小,重量轻,可单独使用或多个组合使用。
附图说明
图1为实施例1的整体结构示意图;
图2为实施例1中Z轴升降组件结构示意图;
图3为实施例1中直线伺服电机结构示意图;
图4为实施例1中限位座结构示意图;
图5为实施例1中线性反馈器结构示意图;
图6为实施例1中配重机构示意图;
图7为实施例1中R轴旋转组件结构示意图;
图8为实施例1中第一视图方向X轴调平机构和Y轴调平机构示意图;
图9为实施例1中第二视图方向X轴调平机构和Y轴调平机构示意图;
图10为实施例1中吸嘴组件结构示意图;
图中:
Z轴升降组件1、R轴旋转组件2、吸嘴组件3;
直线伺服电机11、直线滑轨12、升降滑座13、Z轴底板14、线性反馈器15、配重机构16;
X轴调平机构21、Y轴调平机构22、轴承组件23、旋转伺服电机24;
支架31、微型滑轨32、微型滑座33、吸嘴34、压缩弹簧35、压力传感器36;
初级111、次级112;
上限位座141、下限位座142;
读数头151、栅尺152;
三角连接座161、配重执行器162、浮动接头163;
调节螺钉211、X轴调节背板212、随动块213、张紧弹簧214、限位螺母215、定位转轴216、调节顶丝221、压紧螺钉222、转动销223、Y轴调平基座224。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述。
实施例1
如图1所示,本实施例设有:Z轴升降组件1、R轴旋转组件2和吸嘴组件3。
如图2所示,Z轴升降组件1包括配重机构16、线性反馈器15、Z轴底板14、升降滑座13、直线滑轨12和直线伺服电机11。
如图2和图3所示,直线伺服电机11设有初级111和次级112,初级111固定在Z轴底板14上,次级112沿初级111上下运动,直线滑轨12竖直固定在初级111侧面,次级112与直线滑轨12滑动连接,升降滑座13固定在次级112上,随次级112上下运动而升降;直线伺服电机11采用双边初级结构,且在至少一边的初级111上固定有直线滑轨12;本实施例优选仅在一边初级111上固定直线滑轨12。
如图2和图4所示,Z轴底板14在上下两端分别设有上限位座141和下限位座142,对升降滑座13进行硬限位。
如图2和图5所示,线性反馈器15包括读数头151和栅尺152,读数头151固定在直线伺服电机11上,优选通过螺纹连接,栅尺152竖直固定在升降滑座13的侧面。
如图2和图6所示,配重机构16包括三角连接座161、配重执行器162和浮动接头163,其中,三角连接座161固定在Z轴底板14的顶部,配重执行器162固定在三角连接座161上,配重执行器162的输出端与浮动接头163固定连接,浮动接头163固定在升降滑座13上。
如图7所示,R轴旋转组件2包括X轴调平机构21、Y轴调平机构22、轴承组件23和旋转伺服电机24。
如图8和图9所示,X轴调平机构21包括调节螺钉211、X轴调节背板212、随动块213、张紧弹簧214、限位螺母215和定位转轴216;Y轴调平机构22包括调节顶丝221、压紧螺钉222、转动销223和Y轴调平基座224;
X轴调平机构21中X轴调节背板212通过定位转轴216与升降滑座13转动连接,随动块213与X轴调节背板212固定连接,限位螺母215固定在升降滑座13上,调节螺钉211穿过随动块213与限位螺母215通过螺纹连接;张紧弹簧214套在调节螺钉211上,一端与随动块213固定连接,另一端与限位螺母215固定连接,受外力作用张紧弹簧214伸张或压缩,调节随动块213和限位螺母215的相对位置,实现X轴调节背板212的调平;
旋转伺服电机24与Y轴调平基座224固定连接,Y轴调平基座224呈框架结构且设有轴承组件23,旋转伺服电机24的执行端穿设在Y轴调平基座224中,通过轴承组件固定连接有吸嘴组件3;Y轴调平基座224底部通过转动销223与X轴调平背板212转动连接,Y轴调平基座224顶部通过调节顶丝211与X轴调节背板212接触,压紧螺钉222设置在调节螺钉211和转动销223之间,与Y轴调平基座224、X轴调节背板212螺纹连接。
如图10所示,吸嘴组件3包括支架31、微型滑轨32、微型滑座33、吸嘴34、压缩弹簧35和压力传感器36,其中,支架31与轴承组件23转动连接,微型滑轨32竖直固定在支架31上,微型滑座33与微型导轨32上下滑动连接,吸嘴34固定在微型滑座33底部;压力传感器36呈S型,固定在微型滑座33顶部;压缩弹簧35一端固定在压力传感器36上、另一端与支架31固定连接。
本实施例工作时,在直线伺服电机11推动下,升降滑座13经直线滑轨12导向在上限位座141和下限位座142的范围内进行升降,线性反馈器15实时提供Z轴的运动位置信息,完成精确定位;旋转伺服电机24输出扭矩同时进行角度定位,根据物料载具的倾斜程度,调整吸嘴34相对于贴合面X方向和Y方向水平,以提高贴合精度;轴承组件23传递扭矩并带动整个吸嘴组件旋转,同时承受贴合时Z向的作用力;吸嘴34与物料高速接触时,在微型滑轨32的导向下线性运动,压缩弹簧35受冲击力压缩,压力传感器36实时反馈压合力;吸嘴34完成物料的吸附和贴装工作,可根据物料不同的大小和形状进行更换。
需要强调的是:以上仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种高速高精度贴装头,其特征在于,设有:
Z轴升降组件,包括Z轴底板、升降滑座、直线滑轨和直线伺服电机,其中,直线伺服电机设有初级和次级,初级固定在Z轴底板上,次级沿初级上下运动,直线滑轨固定在初级上,次级与直线滑轨滑动连接,升降滑座固定在次级上,随次级上下运动而升降;
R轴旋转组件,包括X轴调平机构、Y轴调平机构和旋转伺服电机,其中,X轴调平机构转动设置在升降滑座上,Y轴调平机构与X轴调平机构转动连接,旋转伺服电机与Y轴调平机构固定连接;
吸嘴组件,包括支架、微型滑轨、微型滑座和吸嘴,其中,支架与旋转伺服电机输出轴固定连接,微型滑轨竖直固定在支架上,微型滑座与微型导轨上下滑动连接,吸嘴固定在微型滑座上。
2.根据权利要求1所述高速高精度贴装头,其特征是,所述Z轴升降组件设有线性反馈器,所述线性反馈器包括读数头和栅尺,栅尺固定在升降滑座上,读数头固定在Z轴底板上。
3.根据权利要求2所述高速高精度贴装头,其特征是,所述Z轴升降组件设有配重机构,所述配重机构包括三角连接座、配重执行器和浮动接头,其中,三角连接座固定在Z轴底板上,配重执行器固定在三角连接座上,配重执行器的输出端与浮动接头固定连接,浮动接头与升降滑座固定连接。
4.根据权利要求2所述高速高精度贴装头,其特征是,所述Z轴底板上设有上限位座和下限位座,升降滑座在上限位座和下限位座范围内升降。
5.根据权利要求1所述高速高精度贴装头,其特征是,所述R轴旋转组件中X轴调平机构包括调节螺钉、X轴调节背板、随动块、张紧弹簧、限位螺母和定位转轴,其中,X轴调节背板通过定位转轴与升降滑座转动连接,随动块与X轴调节背板固定连接,限位螺母固定在升降滑座上,调节螺钉穿过随动块与限位螺母通过螺纹连接;张紧弹簧套在调节螺钉上,一端与随动块固定连接,另一端与限位螺母固定连接,受外力作用张紧弹簧伸张或压缩,调节随动块和限位螺母的相对位置,实现X轴调节背板的调平。
6.根据权利要求5所述高速高精度贴装头,其特征是,所述R轴旋转组件中Y轴调平机构包括调节顶丝、压紧螺钉、转动销和Y轴调平基座,其中,Y轴调平基座底部通过转动销与X轴调平背板转动连接,Y轴调平基座顶部与X轴调节背板通过调节螺钉相对固定;压紧螺钉设置在调节螺钉和转动销之间,与Y轴调平基座、X轴调节背板通过螺纹连接,从而通过拧紧或旋松调节顶丝实现Y轴调平基座的调平。
7.据权利要求6所述高速高精度贴装头,其特征是,所述Y轴调平基座呈框架型并设有轴承组件,旋转伺服电机的执行端穿设在Y轴调平基座中,通过轴承组件与吸嘴组件固定连接。
8.据权利要求1所述高速高精度贴装头,其特征是,所述吸嘴组件设有压缩弹簧和压力传感器;所述压力传感器呈S型,固定在微型滑座上;所述压缩弹簧一端固定在压力传感器上、另一端与支架相抵。
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