CN111615322B - 一种提高一贯机工作效率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及SMT电子元器件生产技术领域，特别涉及一种提高一贯机工作效率的方法，所述一贯机各工站上均安装有吸嘴下压机构，所述吸嘴下压机构包括相连接的伺服电机和凸轮，所述凸轮包括推程段、回程段、停止段；所述伺服电机的控制方式为单向连续转动，使得凸轮在各停止段转动时所用的时间分别等于转盘转动一个步距的时间和产品生产的时间或者分别等于转盘转动一个步距的时间、吸嘴破真空时间、小转盘转动90°时间、吸嘴吸真空时间。本发明通过改变凸轮结构，并使伺服电机由每次加减速启停变为单向连续转动，消除伺服电机加减速时间消耗，提高工作效率。

Description

一种提高一贯机工作效率的方法
技术领域
本发明涉及SMT电子元器件生产技术领域，特别涉及一种提高一贯机工作效率的方法。
背景技术
SMT表面组装技术(表面贴装技术)(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。此封装技术可以封装各类小功率晶体管、二极管、场效应管、电感、电容、晶振、电源模块、变压器、芯片、开关、连接器等，被广泛应用在汽车电子、消费电子、智能制造、计算机、智能家居及智能楼宇、测试及测量、照明、医疗电子、智能电源和管理、互联互通等领域中。
在SMT电子元器件生产中，将实现测试、打标、编带等生产工序结合在一起的设备被称为一贯机(TMTT)。在SMT电子元器件需求量巨大的情况下，一台一贯机的产能往往作为衡量设备的性能的重要指标。
如图1和2所示，现有一贯机多为转塔式结构，一贯机包含自动送料工站、方向检查工站、产品转向工站、测试工站、激光打标工站、5S视觉检查工站(五面视觉检查)、不合格产品分类工站、编带工站等多个工站。其中自动送料工站、产品转向工站、测试工站、激光打标工站、5S视觉检查工站(五面视觉检查)、编带工站均配有吸嘴下压机构1(如图3和4所示)。多个吸嘴3均匀分布并固定于转盘2上，产品由吸嘴3进行吸附，转盘2转动一个步距，各吸嘴3到达各工站4正上方。
其中，自动送料工站、产品转向工站、测试工站、5S视觉检查工站(五面视觉检查)、编带工站工作过程如下：
(1)转盘2转动一个步距，各吸嘴3到达各工站4正上方，转盘2停止；
(2)吸嘴下压机构1(如图3所示)的伺服电机5带动凸轮Ⅰ6-1转动一定角度，使顶杆8推动吸嘴3带产品下降，产品下降至各工站4工作位置，伺服电机5停止；
(3)各工站4开始工作；
(4)工作完成后，伺服电机5带动凸轮Ⅰ6-1反向旋转，吸嘴3和顶杆8分别在弹簧Ⅱ9、弹簧Ⅰ7的弹力作用下上升回退，产品脱离工作位后伺服电机5停止，转盘2转动进入下一个工作循环，至此完成一个产品生产周期。
此外，如图5所示，激光打标工站运动机构由支架10、伺服电机Ⅰ12、小转盘11组成；如图6所示，小转盘11上均匀分布四个功能位分别是取放料位1101、空位1102、激光打标位1103、视觉检查位1104。
激光打标工站工作过程如下：
(1)转盘2转动一个步距，各吸嘴3到达激光打标工站正上方，转盘2停止；
(2)吸嘴下压机构1(如图4所示)的伺服电机5带动凸轮Ⅱ6-2转动一定角度，使顶杆8推动吸嘴3带产品下降至小转盘11上的取放料位置，伺服电5停止；
(3)吸嘴3破真空使产品与吸嘴3脱离；
(4)伺服电机5带凸轮Ⅱ6-2反向旋转，吸嘴3和顶杆8分别在弹簧Ⅱ9、弹簧Ⅰ7的弹力作用下回退一定距离；
(5)小转盘11在伺服电机Ⅰ12驱动下逆时针转动90°停止，将新产品输送至空位，空位1102上的产品输送至激光打标位1103，激光打标位1103上的产品输送至视觉检查位1104，视觉检查位1104上的产品输送至取放料位1101；
(6)吸嘴下压机构1的伺服电机5带动凸轮Ⅱ6-2转动一定角度，使顶杆8推动吸嘴3下降至卫星轮机构上的取放料位置，伺服电机5停止；
(7)吸嘴3吸真空，将产品吸附在吸嘴3上；
(8)伺服电机5带动凸轮Ⅱ6-2反向旋转，吸嘴3和顶杆8分别在弹簧Ⅱ9、弹簧Ⅰ7的弹力作用下上升回退，产品脱离工作位后伺服电机5停止，转盘2转动进入下一个工作循环，至此完成一个产品生产周期。
目前现有设备在产品生产时间为0ms的情况下，即空载运行时产能为50000件/小时左右。
如图7所示，现有一贯机吸嘴下压机构1上的凸轮Ⅲ6-3的结构，仅有推程段601和回程段603，并且在实际使用中也只使用推程段601或回程段603，吸嘴3的下降和上升通过伺服电机5的正反转实现(一般转动角度为90°)，在转盘2转动和产品生产两个阶段伺服电机5必须处于停止状态。吸嘴3下压或上升过程中，伺服电机5经历从静止加速及减速过程，转动90°时间一般在15ms左右，伺服电机5每次正反转过程中，都会耗费一定的时间进行加减速。
发明内容
本发明针对相关技术中一贯机吸嘴下压机构上的凸轮的结构，仅有推程段和回程段，吸嘴的下降和上升是通过伺服电机的正反转实现(一般转动角度为90°)，在转盘转动和产品生产两个阶段伺服电机必须处于停止状态，吸嘴3下压或上升过程中伺服电机经历从静止加速及减速过程，转动90°时间一般在15ms左右，伺服电机每次正反转过程中，都会耗费一定的时间进行加减速从而造成生产效率不高的问题，提出一种提高一贯机工作效率的方法，通过改变凸轮结构，并使得伺服电机的控制方式为单向连续转动，消除伺服电机加减速带来的时间消耗，每个产品生产周期节省约20ms，则设备空载产能可从约为50000件/小时提升至约72000件/小时。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种提高一贯机工作效率的方法，所述一贯机包括自动送料工站、产品转向工站、测试工站、激光打标工站、5S视觉检查工站、编带工站，各所述工站上均安装有吸嘴下压机构，所述吸嘴下压机构包括相连接的伺服电机和凸轮，所述凸轮包括推程段、回程段和停止段；所述伺服电机的控制方式为单向连续转动，使得凸轮在各停止段转动时所用的时间分别等于转盘转动一个步距的时间和产品生产的时间或者分别等于转盘转动一个步距的时间、吸嘴破真空时间、小转盘转动90°时间、吸嘴吸真空时间。
作为优选方案，所述自动送料工站、产品转向工站、测试工站、5S视觉检查工站、编带工站的吸嘴机构上所安装的凸轮为凸轮Ⅰ，所述凸轮Ⅰ的凸轮曲面自起始位置顺时针方向依次设有推程段、第一停止段、回程段和第二停止段。
作为优选方案，对于凸轮Ⅰ来说，设定转盘转动一个步距的时间为T1，吸嘴下压时间为T2，生产时间为T3，吸嘴上升时间为T4，从而产品生产周期T＝T1+T2+T3+T4，则凸轮Ⅰ各阶段的角度θ的计算公式为：
Figure BDA0002449304380000051
作为优选方案，所述凸轮Ⅰ在第一停止段和第二停止段转动时所用的时间分别等于转盘转动一个步距的时间T1和产品生产的时间T3。
作为优选方案，所述激光打标工站的吸嘴机构上所安装的凸轮为凸轮Ⅱ，所述凸轮Ⅱ的凸轮曲面自起始位置顺时针方向依次设有推程Ⅰ段、停止Ⅰ段、回程Ⅰ段、停止Ⅱ段、推程Ⅱ段、停止Ⅲ段、回程Ⅱ段和停止Ⅳ段。
作为优选方案，对于凸轮Ⅱ来说，设定转盘转动一个步距的时间为T1，吸嘴第一次下压时间为T5、吸嘴破真空时间为T6、吸嘴第一次上升时间为T7、小转盘转动90°的时间为T8，吸嘴第二次下压时间为T9、吸嘴吸真空时间为T10、吸嘴第二次上升时间为T11，产品的生产周期T＝T1+T5+T6+T7+T8+T9+T10+T11，则凸轮Ⅱ各阶段的角度θ的计算公式为：
Figure BDA0002449304380000052
作为优选方案，所述凸轮Ⅱ在停止Ⅰ段、停止Ⅱ段、停止Ⅲ段和停止Ⅳ段转动时所用的时间分别等于转盘转动一个步距的时间T1、吸嘴破真空时间T6、小转盘转动90°时间T8、吸嘴吸真空时间T10。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过改变凸轮结构，并使伺服电机由每次加减速启停变为单向连续转动，消除了伺服电机加减速带来的时间消耗，每个产品生产周期节省约20ms，设备空载产能由原来的约50000件/小时可提升至约72000件/小时；
(2)伺服电机可以不用频繁加减速，大大提高了伺服电机寿命，降低了伺服电机性能要求，可以采用更经济型的伺服电机；
(3)若某工站工作时间变化，可通过调节伺服电机转速匹配实际工作时间，更加方便。
附图说明
图1是本发明中一贯机的整体结构示意图；
图2是本发明图1中A处的放大图；
图3是本发明中自动送料工站、产品转向工站、测试工站、5S视觉检查工站、编带工站的吸嘴下压机构和吸嘴总成的结构示意图；
图4是本发明中激光打标工站的吸嘴下压机构和吸嘴总成的结构示意图；
图5是本发明中激光打标工站运动机构的结构示意图；
图6是本发明中小转盘的结构示意图；
图7是本发明中现有的凸轮Ⅲ结构示意图；
图8是本发明中改进的凸轮Ⅰ的整体结构示意图；
图9是本发明中改进的凸轮Ⅰ四个阶段角度的示意图；
图10是本发明中改进的凸轮Ⅱ的整体结构示意图；
图11是本发明中改进的凸轮Ⅱ四个阶段角度的示意图。
图中：
1、吸嘴下压机构，2、转盘，3、吸嘴，4、工站，5、伺服电机，6-1、凸轮Ⅰ，6-2、凸轮Ⅱ，6-3、凸轮Ⅲ，601、推程段，602、第一停止段，603、回程段，604、第二停止段，61、推程Ⅰ段，62、停止Ⅰ段，63、回程Ⅰ段，64、停止Ⅱ段，65、推程Ⅱ段，66、停止Ⅲ段，67、回程Ⅱ段，68、停止Ⅳ段，7、弹簧Ⅰ，8、顶杆，9、弹簧Ⅱ，10、支架，11、小转盘，1101、取放料位，1102、空位，1103、激光打标位，1104、视觉检查位，12、伺服电机Ⅰ。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
如图1-3以及8-9所示，一种提高一贯机工作效率的方法，其中，一贯机包括自动送料工站、产品转向工站、测试工站、激光打标工站、5S视觉检查工站、编带工站，各工站上均安装有吸嘴下压机构1，吸嘴下压机构1包括相连接的伺服电机5和凸轮，伺服电机5通过弹簧Ⅰ7与顶杆8相连，顶杆8通过弹簧Ⅱ9与吸嘴3相连。
其中，自动送料工站、产品转向工站、测试工站、5S视觉检查工站、编带工站上安装的是同一种结构的凸轮即凸轮Ⅰ6-1，凸轮Ⅰ6-1的凸轮曲面自起始位置顺时针方向依次设有推程段601、第一停止段602、回程段603和第二停止段604。
在一个实施例中，设定转盘2转动一个步距的时间为T1，吸嘴下压时间为T2，生产时间为T3，吸嘴上升时间为T4，从而产品生产周期T＝T1+T2+T3+T4，则凸轮Ⅰ6-1各阶段的角度θ的计算公式为：
Figure BDA0002449304380000101
其中i＝1，2，3，4。
具体的，在本实施例中，设T＝100ms、T1＝40ms、T2＝5ms、T3＝50ms、T4＝5ms，根据上述公式可求得凸轮四个阶段的角度分别为144°、18°、180°、18°，也即推程段601的角度为0～18°，第一停止段602的角度为18～198°，回程段603的角度为198～216°，第二停止段的角度604为216～360°。
此外，伺服电机5的控制方式为单向连续转动，使得凸轮Ⅰ6-1在第一停止段602和第二停止段604转动时所用的时间分别等于转盘2转动一个步距的时间T1和产品生产的时间T3；这样凸轮Ⅰ6-1的推程和回程角度远小于90°，消除了伺服电机5的加减速时间，从而缩短吸嘴下压时间T2和吸嘴上升时间T4，则在伺服电机5保持600转/分钟的情况下T2、T4约为5ms，每个产品生产周期节省约20ms，设备空载产能可提升至约72000件/小时。
实施例2
如图1、2、4以及10-11所示，一种提高一贯机工作效率的方法，其中，一贯机包括自动送料工站、产品转向工站、测试工站、激光打标工站、5S视觉检查工站、编带工站，各工站上均安装有吸嘴下压机构1，吸嘴下压机构1包括相连接的伺服电机5和凸轮，伺服电机5通过弹簧Ⅰ7与顶杆8相连，顶杆8通过弹簧Ⅱ9与吸嘴3相连。
其中，激光打标工站对应的凸轮结构与自动送料工站、产品转向工站、测试工站、5S视觉检查工站、编带工站的结构不同，在本实施例中称之为凸轮Ⅱ6-2，凸轮Ⅱ6-2的凸轮曲面自起始位置顺时针方向依次设有推程Ⅰ段61、停止Ⅰ段62、回程Ⅰ段63、停止Ⅱ段64、推程Ⅱ段65、停止Ⅲ段66、回程Ⅱ段67和停止Ⅳ段68。
在本实施例中，设定转盘2转动一个步距的时间为T1，吸嘴3第一次下压时间为T5、吸嘴3破真空时间为T6、吸嘴3第一次上升时间为T7、小转盘11转动90°的时间为T8，吸嘴3第二次下压时间为T9、吸嘴3吸真空时间为T10、吸嘴3第二次上升时间为T11，产品的生产周期T＝T1+T5+T6+T7+T8+T9+T10+T11，则凸轮Ⅱ6-2各阶段的角度θ的计算公式为：
Figure BDA0002449304380000111
i＝1，5，6，7，8，9，10，11。
具体的，在本实施例中，设T＝100ms、T1＝40ms、T5＝5ms、T6＝4.5ms、T7＝2.5ms、T8＝36ms、T9＝2.5ms、T10＝4.5、T11＝5ms，根据上述公式可求得凸轮四个阶段的角度分别为144°、18°、16.2°、9°、129.6°、9°、16.2°、18°，也即推程Ⅰ段61的角度为0～18°，停止Ⅰ段62的角度为18～34.2°，回程Ⅰ段63的角度为34.23～43.2°，停止Ⅱ段64的角度为43.2～172.8°，推程Ⅱ段65的角度为172.8～181.8°，停止Ⅲ段66的角度为181.8～198°，回程Ⅱ段67的角度为198～216°，停止Ⅳ段68的角度为216～360°。
伺服电机5的控制方式为单向连续转动，使得凸轮Ⅱ6-2在停止Ⅰ段62、停止Ⅱ段64、停止Ⅲ段66和停止Ⅳ段68转动时所用的时间分别等于转盘2转动一个步距的时间T1、吸嘴破真空时间T6、小转盘转动90°时间T8、吸嘴吸真空时间T10，这样凸轮Ⅱ6-2的推程和回程角度远小于90°，消除了伺服电机5的加减速时间，从而缩短吸嘴下压时间T2和吸嘴上升时间T4，则在伺服电机5保持600转/分钟的情况下T2、T4约为5ms，每个产品生产周期节省约20ms，设备空载产能可提升至约72000件/小时。
以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种提高一贯机工作效率的方法，所述一贯机包括自动送料工站、产品转向工站、测试工站、激光打标工站、5S视觉检查工站、编带工站，各所述工站上均安装有吸嘴下压机构(1)，所述吸嘴下压机构(1)包括相连接的伺服电机(5)和凸轮，所述凸轮包括推程段和回程段，其特征在于：
所述伺服电机(5)的控制方式为单向连续转动；
所述自动送料工站、产品转向工站、测试工站、5S视觉检查工站、编带工站的吸嘴下压机构上所安装的凸轮为凸轮Ⅰ(6-1)，所述凸轮Ⅰ(6-1)的凸轮曲面自起始位置顺时针方向依次设有推程段(601)、第一停止段(602)、回程段(603)和第二停止段(604)；
对于凸轮Ⅰ(6-1)来说，设定转盘(2)转动一个步距的时间为T1，吸嘴(3)下压时间为T2，生产时间为T3，吸嘴(3)上升时间为T4，从而产品生产周期T＝T1+T2+T3+T4，则凸轮Ⅰ(6-1)各阶段的角度θ的计算公式为：
Figure FDA0003260907330000011
所述凸轮Ⅰ(6-1)在第一停止段(602)和第二停止段(604)转动时所用的时间分别等于转盘(2)转动一个步距的时间T1和产品生产的时间T3；
所述激光打标工站的吸嘴下压 机构上所安装的凸轮为凸轮Ⅱ(6-2)，所述凸轮Ⅱ(6-2)的凸轮曲面自起始位置顺时针方向依次设有推程Ⅰ段(61)、停止Ⅰ段(62)、回程Ⅰ段(63)、停止Ⅱ段(64)、推程Ⅱ段(65)、停止Ⅲ段(66)、回程Ⅱ段(67)和停止Ⅳ段(68)；
对于凸轮Ⅱ(6-2)来说，设定转盘(2)转动一个步距的时间为T1，吸嘴(3)第一次下压时间为T5、吸嘴(3)破真空时间为T6、吸嘴(3)第一次上升时间为T7、小转盘(11)转动90°的时间为T8，吸嘴(3)第二次下压时间为T9、吸嘴(3)吸真空时间为T10、吸嘴(3)第二次上升时间为T11，产品的生产周期T＝T1+T5+T6+T7+T8+T9+T10+T11，则凸轮Ⅱ(6-2)各阶段的角度θ的计算公式为：
Figure FDA0003260907330000021
所述凸轮Ⅱ(6-2)在停止Ⅰ段(62)、停止Ⅱ段(64)、停止Ⅲ段(66)和停止Ⅳ段(68)转动时所用的时间分别等于转盘(2)转动一个步距的时间T1、吸嘴(3)破真空时间T6、小转盘(11)转动90°时间T8、吸嘴(3)吸真空时间T10。
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