CN111556706B - 一种超高速贴装头和贴片机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种超高速贴装头，所述贴装头包括机架、用于抓取或贴装元器件的抓取组件、设置在所述机架上卧式转塔组件；所述卧式转塔组件包括转轴，所述抓取组件设置在所述转轴上。本申请的贴装头，因为设置了特有的卧式转塔组件，从而可以实现只需要在转轴上增加抓取组件，即可实现在不增加过多成本的前提下，大幅提高贴片机等设备的贴片速度。

Description

一种超高速贴装头和贴片机

技术领域

本申请涉及自动化设备领域，尤其涉及一种超高速贴装头和贴片机。

背景技术

贴片机在线路板后封装生产制造过程中扮演十分重要的角色，是当代主流电子组装技术生产设备中投资最大、技术最先进、对SMT(Surface Mounted Technology)生产线的生产能力和生产效率影响最大的设备。事实上，故障最多、速度瓶颈很大程度上都是来自贴片这一工序，所以贴片机设备的发展最是引人注目。

为了突破贴片机的速度瓶颈，目前主要通过增加贴装头数目或增加每个贴装头上的吸嘴数目来实现，使得贴片机的生产成本也越来越高，性价比不高。为此有必要在机械设计方面对贴片机进行创新，在不增加过多成本的前提下，大幅提高贴片机的贴片速度。

发明内容

本申请的目的是提供一种超高速贴装头和贴片机，可以在不增加过多成本的前提下，大幅提高贴片机的贴片速度。

本申请公开了一种超高速贴装头，所述贴装头包括机架、用于抓取或贴装元器件的抓取组件、设置在所述机架上卧式转塔组件；所述卧式转塔组件包括转轴，所述抓取组件设置在所述转轴上；所述抓取组件包括用于吸料和贴片的子抓取组件，所述子抓取组件设置在所述转轴上；每组所述抓取组件的所述子抓取组件至少有两个；同组的所述子抓取组件设置在所述转轴径向方向上的同一平面上；所述子抓取组件包括转盘、安装座、传动轴和第二电机，所述安装座、传动轴和第二电机分别安装在所述转盘上；所述安装座用于安装抓取部件，所述传动轴与所述第二电机连接，所述第二电机驱动所述传动轴绕传动轴的中心轴转动，并带动安装座转动。

可选的，所述卧式转塔组件包括第一电机，所述第一电机卧倒设置在所述机架上；对应的，所述转轴卧倒设置在所述机架上；所述第一电机与所述转轴连接，并驱动所述转轴绕转轴的中心轴转动。

可选的，所述机架包括底座、第一立柱和第二立柱；所述底座分别和所述第一立柱和第二立柱连接，所述第一立柱和第二立柱对立设置；所述转轴两端分别可转动插入到所述第一立柱和第二立柱中，所述第一电机与所述转轴的其中一端连接。

可选的，所述抓取组件至少有两组。

可选的，所述机架包括底座，所述贴装头包括相机组件，所述相机组件设置在所述底座的内部，所述底座上设置有开孔，所述相机组件、开孔和抓取组件的数量相同，所述相机组件、开孔和抓取组件一一对应设置。

可选的，所述相机组件包括安装框体、第二驱动杆、第三电机、相机和第一导轨；所述电机与第二驱动杆连接，所述第二驱动杆与所述相机连接，所述相机可滑动设置在所述第一导轨上，所述相机与所述开孔对应设置。

可选的，所述贴装头包括下压驱动组件，所述下压驱动组件包括第四电机、第一驱动杆和轴承；所述第一驱动杆绕过并平行于所述卧式砖塔组件的转轴；所述第四电机安装在所述机架上，所述第四电机驱动所述第一驱动杆上下运动，所述轴承安装在所述第一驱动杆靠近所述卧式砖塔组件的转轴的一端端部；所述子抓取组件包括旋转接头、弹簧和第一承压片；所述承压片设置在所述转盘上，所述传动轴穿过所述第一承压片，所述旋转接头安装在所述传动轴远离所述安装座的一端端部，所述弹簧设置在所述第一承压片和旋转接头之间，且套在所述传动轴上；所述轴承位于所述旋转接头的上方。

本申请还公开了一种超高速贴片机，所述贴片机包括如上所述的贴装头。

本申请的贴装头，因为设置了特有的卧式转塔组件，从而可以实现只需要在转轴上增加抓取组件，即可实现在不增加过多成本的前提下，大幅提高贴片机等贴装设备的贴片速度。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本申请的一实施例的一种贴装头的示意图；

图2是本申请的一实施例的抓取组件的放大示意图；

图3是本申请的一实施例的下压驱动组件的放大示意图；

图4是本申请的另一实施例的相机组件的示意图。

其中，100、机架；110、底座；111、开孔；120、第一立柱；130、第二立柱；200、抓取组件；210、子抓取组件；211、转盘；212、安装座；213、传动轴；214、第二电机；215、第二同步带；216、旋转接头；217、弹簧；218、第一承压片；219、第二承压片；300、卧式转塔组件；310、转轴；320、第一电机；330、第一同步带；400、相机组件；410、安装框体；420、第二驱动杆；430、第三电机；440、相机；441、镜头；442、连接块；443、螺母块；450、第一导轨；500、下压驱动组件；510、第四电机；520、第一驱动杆；530、轴承；540、第三同步带；550、第一连接件；560、第二连接件；570、第二导轨。

具体实施方式

需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面参考附图和可选的实施例对本申请作详细说明。

如图1至4所示，作为本申请的一实施例，公开了一种超高速贴装头，所述贴装头包括机架100、用于抓取或贴装元器件的抓取组件200、设置在所述机架100上卧式转塔组件300；所述卧式转塔组件300包括转轴310，所述抓取组件200设置在所述转轴310上。优选的，所述转轴310可以是空心的，所述抓取组件200等的线缆可以铺设在空心的转轴310内部。

本申请的贴装头，抓取组件200对元器件进行抓取、搬运、贴装等操作。抓取组件200设置在所述转轴310上，可以根据实际需要沿着转轴310的轴心线方向设置更多的抓取组件200。本申请的贴装头，因为设置了特有的卧式转塔组件300，从而可以实现只需要在转轴310上增加抓取组件200，即可实现在不增加过多成本的前提下，大幅提高贴片机等设备的贴片速度。需要说明的是，本申请的贴装头，不仅仅适用于贴片机，也同样适用于其他类似的以组装、搬运为目的的自动化设备领域，如贴标机、补强机等。本申请的贴装头应用到这些领域中，同样可以突破速度瓶颈，实现超高速组装。

具体的，所述卧式转塔组件300包括第一电机320，所述第一电机320卧倒设置在所述机架100上；对应的，所述转轴310卧倒设置在所述机架100上；所述第一电机320与所述转轴310连接，并驱动所述转轴310转动。第一电机320与所述转轴310连接可以通过第一同步带330等零件连接。需要说明的是，如图1所示，第一电机320卧倒设置指的是第一电机320平放设置在机架100上，此时第一电机320的电机轴也是处于平放状态的，而不是相对于机架100处于立起的状态。转轴310卧倒设置同理，不再赘述。

本申请的卧式转塔组件300的第一电机320和转轴310卧倒式设置，抓取组件200设置在卧倒设置的转轴310上，抓取组件200相对于抓取和贴片的工作台呈垂直，由此转轴310上可以设置多组抓取组件200，大幅提高贴片机等设备的速度。

所述机架100包括底座110、第一立柱120和第二立柱130；所述底座110分别和所述第一立柱120和第二立柱130连接，所述第一立柱120和第二立柱130对立设置；所述第一电机320与所述转轴310的其中一端连接。转轴310插入到所述第一立柱120和第二立柱130中，并可以转动，配合第一电机320，可以让抓取组件200转动以工作。根据需要转轴310上可以设置一组至多组，从而提高贴片机等设备的速度。优选的，所述抓取组件200至少有一组，根据需要可以沿转轴310轴心线方向安装更多的抓取组件200。需要说明的是，沿所述卧式转塔组件的转轴轴心线方向的、同一方向排列的一排子抓取组件为一组。

具体的，所述抓取组件200包括用于吸料和贴片的子抓取组件210，所述子抓取组件210设置在所述转轴310上；每组所述抓取组件200的所述子抓取组件210至少有两个。本申请的贴装头，可以在转轴310上设置多组抓取组件200，每组抓取组件200又包括了子抓取组件210，每组抓取组件200可以根据需要设置多个子抓取组件210，这样可以实现在不改动贴片机等设备的结构下，仅增加子抓取组件210就可以大幅度提高贴片机等设备的速度；而且新增加的子抓取组件直接设置在原有的转轴310上，简单方便。优选的，如图2所示，同组的所述子抓取组件210设置在所述转轴310径向方向上的同一平面上。

所述子抓取组件210包括转盘211、安装座212、传动轴213和第二电机214，所述安装座212、传动轴213和第二电机214分别安装在所述转盘211上；所述安装座212用于安装抓取部件，所述传动轴213与所述第二电机214连接，所述第二电机214驱动所述传动轴213绕传动轴213的中心轴转动，并带动安装座212转动。传动轴213可以通过第二同步带215等零件与所述第二电机214连接。第二电机214带动安装座212转动，可以调节安装座212上抓取部件的角度，便于更精准地贴装元器件。抓取部件可以是吸嘴、机械手等，但不仅限于这两种具体实现方式。例如贴装头应用在贴片机上的时候，安装座212上安装的抓取部件一般是吸嘴。所述传动轴213可以是滚珠花键轴。

进一步的，所述机架100包括底座110，所述贴装头包括相机组件400，所述相机组件400设置在所述底座110的内部，所述底座110上设置有开孔111，所述相机组件400、开孔111和抓取组件200的数量相同，所述相机组件400、开孔111和抓取组件200一一对应设置。相机组件400安装在转轴310的后方，可以在当前一组子抓取组件210吸取元器件的同时(一组子抓取组件210是指沿转轴310轴心线方向的一排子抓取组件)，对转轴310上的上另外一组子抓取组件210上的元器件进行拍照和视觉校正，提高贴片等操作步骤的精准度，既不占用贴片周期时间，也不会增加贴片路径，提高了图像采集和图像处理效率。

具体的，所述相机组件400包括安装框体410、第二驱动杆420、第三电机430、相机440和第一导轨450；所述电机与所述驱动杆连接，所述驱动杆与所述相机440连接，所述相机440可滑动设置在所述第一导轨450上；所述第三电机430驱动所述第二驱动杆420转动，所述第二驱动杆420带动所述相机440在第一导轨450上滑动，所述相机440与所述开孔111对应设置。

所述第二驱动杆420可以为丝杆，所述丝杆两端安装在所述安装框体410上，所述第三电机430与所述丝杆的一端传动连接，所述丝杆穿过所述相机440，通过第三电机430驱动所述丝杆转动，相机440在第一导轨450上滑动，实现相机组件400的焦距调节。所述相机440包括镜头441，所述镜头441与所述开孔111对应设置。所述丝杆优选为滚珠丝杆。

具体的，所述相机440的顶部设置有连接块442，所述连接块442上设置有螺母块443，所述丝杆穿过所述螺母块443，所述丝杆可以为滚珠丝杆。

所述贴装头包括下压驱动组件500，所述下压驱动组件500的数量与所述抓取组件200的数量相同，且与所述抓取组件200一一对应设置在所述抓取组件200的上方。所述下压驱动组件500包括第四电机510、第一驱动杆520和轴承530；所述第一驱动杆520绕过并平行于转轴310，所述第四电机510安装在所述机架100上，所述第四电机510驱动所述第一驱动杆520上下运动，所述轴承530安装在所述第一驱动杆520靠近所述转轴310的一端端部；所述子抓取组件210包括旋转接头216、弹簧217和第一承压片218；所述承压片设置在所述转盘211上，所述传动轴213穿过所述第一承压片218，所述旋转接头216安装在所述传动轴213远离所述安装座212的一端端部，所述弹簧217设置在所述第一承压片218和旋转接头216之间，且套在所述传动轴213上；所述轴承530位于所述旋转接头216的上方。第一驱动杆520通过轴承530下压旋转接头216，使得安装座212和抓取部件向下运动抓取或者贴装元器件，动作完成后，第一驱动杆520在第三电机430的驱动下向上运动，旋转接头216在弹簧217弹力的作用下，被弹起，安装座212和抓取部也快速上升完成动作。轴承530的设置可以起到缓冲作用，减轻第一驱动杆520对旋转接头216的压力，保证抓取部件在抓取或者贴装的过程中，不容易损坏元器件。

当抓取部件为吸嘴时，所述旋转接头216还可以连接用于产生真空吸力的气管，同时所述气管、旋转接头216、传动轴213、连接座和吸嘴内部相互连通，以实现吸嘴通过气管产生的负压和正压吸取或者松开元器件。

所述子抓取组件210还包括第二承压片219，所述第二承压片219安装在所述转盘211上。所述传动轴213远离所述旋转接头216的一端穿过所述第二承压片219，并与所述安装座212连接，所述安装座212卡在所述第二承压片219上。弹簧217弹起旋转接头216的时候，第二承压片219可以对安装座212进行限位，使得安装座212的位置保持在所需位置。

具体的，如图3所示，所述下压驱动组件500还包括第三同步带540、第一连接件550、第二连接件560和第二导轨570。所述第三同步带540与所述第四电机510连接，所述第一连接件550分别于所述第三同步带540和第一驱动杆520连接，所述第一驱动杆520与所述第二连接件560连接，所述第二连接件560与所述第二导轨570可滑动连接。本方案中，所述第四电机510转动，带动第三同步带540和第一连接件550，第一连接件550带动第一驱动杆520上下运动，同时所述第二连接件560在第二导轨570上同步滑动，从而整体上实现第一驱动杆520的上下运动，以下压或者松开旋转接头216。

如图1和图2所示，所述第一驱动杆520往所述转轴310方向延伸，且所述第一驱动杆520靠近所述转轴310的一端呈折线状，以绕过所述转轴310，处于转轴310的下方；其中，所述第一驱动杆520靠近所述转轴310的一端的端部平行于所述转轴310，所述轴承530设置在所述第一驱动杆520靠近所述转轴310的一端的端部上。这样设置可以使得转轴310在转动以切换子抓取组件210的时候，第一驱动杆520不会阻碍子抓取组件210的正常转动。

在本申请中，以应用到贴片机为例，贴片机的抓取部件一般采用吸嘴，所述贴装头吸取元器件的完整作业流程为：卧式转塔组件300的第一电机320旋转，将沿转轴310轴心线方向的、同一方向排列的一组子抓取组件210转动到竖直方向，此时吸嘴也为竖直方向；然后贴装头向对应吸料位置运动，同时推开对应的供料部件飞达(Feeder)；接着，下压驱动组件500的第四电机510转动，带动第一驱动杆520向下运动，以下压该组的一个子抓取组件210上的吸嘴，同时吸嘴产生负压吸住元器件，完成吸料动作；接着，第四电机510转动带动第一驱动杆520向上运动回归原位，对应飞达关闭；以此类推，该组的其他子抓取组件210组件以及其他组的所有子抓取组件210重复上述过程，最终完成转轴310上所有子抓取组件210上吸嘴的吸料。在这个过程中，相机组件400同步对所有进入相机视场的子抓取组件210吸嘴上的元器件进行拍照，进行视觉校正；当最后一组子抓取组件210全部完成吸料的时候，相机组件400对最后一组子抓取组件210吸嘴上的元器件进行拍照，进行视觉校正，由此完成对吸嘴的全部视觉校正。所述贴装头贴装元器件的完整作业流程为：贴片控制的步骤如下：卧式转塔组件300的第一电机320旋转，将沿转轴310轴心线方向的、同一方向排列的一组子抓取组件210转动到竖直方向，此时吸嘴也为竖直方向；然后贴装头向对应贴片位置运动，同时第三电机430旋转吸嘴至合适的贴片角度；接着，下压驱动组件500的第四电机510转动，带动第一驱动杆520向下运动，以下压该组的一个子抓取组件210上的吸嘴，并将元器件贴装。以此类推，该组的其他子抓取组件210组件以及其他组的所有子抓取组件210重复上述过程，最终完成转轴310上所有子抓取组件210上吸嘴的贴装动作。飞达(Feeder)是贴片机中为贴装头提供物料的装置，SMT(Surface Mounted Technology)行业内一般称为供料器、送料器或喂料器等,在此不赘述。

综合上述的整体方案，本申请的贴装头结合了卧式转塔组件300和相机组件400，优势在于：

1)通过在卧式转塔组件300的转轴310上增加抓取组件200或增加每组抓取组件200上的子抓取组件210的数目，达到可扩展出大量的子抓取组件210的目的，大大提高贴片机的设备的作业效率，同时不需要对设备进行大幅度的更改，成本低。

2)简化了设备的控制系统，节省了成本：以转轴310上安装4个抓取组件200为例，每个抓取组件200上安装4个子抓取组件210为例，只需要4个第四电机510和4个相机440，而传统的单排吸嘴贴装头需要16个第四电机510和16个相机440，即使使用双排吸嘴，也需要8个第四电机510和8个相机440；

3)提高了图像采集和图像处理效率：安装在转轴310后方的相机组件400可以在当前一组子抓取组件210吸取芯片的同时对转轴310上另一组子抓取组件210上的元器件进行拍照和视觉校正，既不占用贴片周期时间，也不会增加贴片路径。

作为本申请的另一实施例，还公开了一种超高速贴片机，所述贴片机包括如上所述的贴装头。

以上内容是结合具体的可选实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种超高速贴装头，其特征在于，所述贴装头包括机架、用于抓取或贴装元器件的抓取组件、设置在所述机架上卧式转塔组件；所述卧式转塔组件包括转轴，所述抓取组件设置在所述转轴上；所述抓取组件包括用于吸料和贴片的子抓取组件，所述子抓取组件设置在所述转轴上；每组所述抓取组件的所述子抓取组件至少有两个；同组的所述子抓取组件设置在所述转轴径向方向上的同一平面上；所述子抓取组件包括转盘、安装座、传动轴和第二电机，所述安装座、传动轴和第二电机分别安装在所述转盘上；所述安装座用于安装抓取部件，所述传动轴与所述第二电机连接，所述第二电机驱动所述传动轴绕传动轴的中心轴转动，并带动安装座转动。

2.如权利要求1所述的一种超高速贴装头，其特征在于，所述卧式转塔组件包括第一电机，所述第一电机卧倒设置在所述机架上；对应的，所述转轴卧倒设置在所述机架上；所述第一电机与所述转轴连接，并驱动所述转轴绕转轴的中心轴转动。

3.如权利要求2所述的一种超高速贴装头，其特征在于，所述机架包括底座、第一立柱和第二立柱；所述底座分别和所述第一立柱和第二立柱连接，所述第一立柱和第二立柱对立设置；所述转轴两端分别可转动插入到所述第一立柱和第二立柱中，所述第一电机与所述转轴的其中一端连接。

4.如权利要求2所述的一种超高速贴装头，其特征在于，所述抓取组件至少有两组。

5.如权利要求1所述的一种超高速贴装头，其特征在于，所述机架包括底座，所述贴装头包括相机组件，所述相机组件设置在所述底座的内部，所述底座上设置有开孔，所述相机组件、开孔和抓取组件的数量相同，所述相机组件、开孔和抓取组件一一对应设置。

6.如权利要求5所述的一种超高速贴装头，其特征在于，所述相机组件包括安装框体、第二驱动杆、第三电机、相机和第一导轨；所述电机与第二驱动杆连接，所述第二驱动杆与所述相机连接，所述相机可滑动设置在所述第一导轨上，所述相机与所述开孔对应设置。

7.如权利要求1所述的一种超高速贴装头，其特征在于，所述贴装头包括下压驱动组件，所述下压驱动组件包括第四电机、第一驱动杆和轴承；所述第一驱动杆绕过并平行于所述卧式转塔组件的转轴；所述第四电机安装在所述机架上，所述第四电机驱动所述第一驱动杆上下运动，所述轴承安装在所述第一驱动杆靠近所述卧式转塔组件的转轴的一端端部；所述子抓取组件包括旋转接头、弹簧和第一承压片；所述承压片设置在所述转盘上，所述传动轴穿过所述第一承压片，所述旋转接头安装在所述传动轴远离所述安装座的一端端部，所述弹簧设置在所述第一承压片和旋转接头之间，且套在所述传动轴上；所述轴承位于所述旋转接头的上方。

8.一种超高速贴片机，其特征在于，所述贴片机包括如权利要求1至7任意一项所述的贴装头。

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