CN114916153B - 曲面点锡贴片一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了曲面点锡贴片一体机，包括机架、点锡模组、贴片模组和综合传送机构，点锡模组、贴片模组和综合传送机构设于机架上，综合传送机构上设有用于承载工件治具的治具载台，综合传送机构用于将待贴片工件在本一体机上输入、输出、运送待贴片工件实施点锡和贴片，及将待贴片工件在点锡模组、贴片模组间转运。本发明中综合传送机构具有多重功能，可承担贴片工件的输入、输出，以及在点锡模组、贴片模组间转运等任务，使得点锡和贴片工序可共用输送平台，从而在更小区域内实现工艺交混，设备整体更为紧凑，占地面积更小。

Description

曲面点锡贴片一体机

技术领域

本发明涉及一种PCB加工设备，更具体地说，它涉及一种曲面点锡贴片一体机。

背景技术

随着电子技术的发展，线路板越来越小型化、集成化、智能化方向发展。传统的SMT表面贴装技术工艺包括刷锡和贴片工序，且刷锡和贴片工序分开进行，需要配置刷锡机和贴片机并协同运行，产线结构松散，占地面积大。随着AR、VR及元宇宙概念的逐步落实，可穿戴设备的市场需求量将显著扩大，因此可穿戴设备上所用的曲面PCBA的发展会日趋蓬勃。但是曲面PCBA上的元件通常都位于凹槽内，而现有的刷锡机是用网印工艺完成锡膏的转移，只能在平面上完成锡膏转移。因此传统的SMT工艺已不能完全满足人们对消费电子的需求。另外目前针对曲面印贴一体方案的设备目前在行业内还是空白，完成小型化曲面印贴一体的设备研制，将为电子制造行业发展提供更多的可能。公开号为CN205416251U的实用新型专利公开了一种高效贴片机，包括送板机构、贴片机构、输送元件机构、以及在贴片机构贴装元件时贴片机构与电路板同步匀速运行的同步跟随机构。各组贴片机构在所述送板机构输送的同一块电路板上穿插配合贴装元件，在贴片机构贴装元件时，贴片机构亦与电路板同步匀速运行，在电路板匀速运动过程中实现连续贴片，电路板不需要停顿时间，电路板不限长度，能实现对超长的成卷的电路板高速贴装元件。贴片效率高，产能大，贴片机体积小，性能稳定可靠。但是该实用新型中贴片机也是单独配置，需与刷锡机协同运行。

发明内容

传统的SMT产线结构松散，占地面积大，难以满足可穿戴设备的发展对曲面PCBA的市场需求，为克服这些缺陷，本发明提供了一种工序合理交混，结构紧凑的曲面点锡贴片一体机。

本发明的技术方案是：曲面点锡贴片一体机，包括机架、点锡模组、贴片模组和综合传送机构，点锡模组、贴片模组和综合传送机构设于机架上，综合传送机构上设有用于承载工件治具的治具载台，综合传送机构用于将待贴片工件在本一体机上输入、输出、运送待贴片工件实施点锡和贴片，及将待贴片工件在点锡模组、贴片模组间转运。点锡模组通过精准的点位运动，可将锡膏转移到贴片位置上，由于点锡模组的运动为平移、升降的组合运动，不同于网印锡膏，因此可以在凹槽、曲面内完成锡膏转移。本发明可将点锡机和贴片机的功能整合在同一设备上，综合传送机构也具有多重功能，可承担待贴片工件的输入、输出，待贴片工件向点锡工位、贴片工位的运送，以及待贴片工件在点锡模组、贴片模组间转运等任务，使得点锡和贴片工序可在更小区域内实现交混，设备整体更为紧凑，占地面积更小。

作为优选，所述综合传送机构包括第一滑轨、第二滑轨和主载台，第一滑轨固定在机架上，主载台滑动连接在第一滑轨上，第二滑轨设于主载台上并垂直于第一滑轨，治具载台滑动连接在第二滑轨上，主载台与一主载台螺杆驱动装置传动连接，治具载台与一治具螺杆驱动装置传动连接。在主载台螺杆驱动装置、治具螺杆驱动装置的协同作用下，治具载台可沿第一滑轨、第二滑轨进行复合运动，使贴片工件上的不同点位接受点锡模组、贴片模组的材料、元件输入，最终完成元件在贴片工件上的贴装。

作为优选，所述主载台螺杆驱动装置包括主载台驱动电机和主载台驱动螺杆，主载台驱动电机固定在机架上，主载台驱动螺杆转动连接机架上且一端与主载台驱动电机输出端连接，主载台驱动螺杆与主载台螺纹连接。主载台驱动电机在工作指令的控制下驱动主载台驱动螺杆转动，主载台驱动螺杆与主载台间的螺纹旋合转换为主载台的轴向移动，从而完成主载台在第一滑轨上的移动。

作为优选，所述治具螺杆驱动装置包括治具载台驱动电机和治具载台驱动螺杆，治具载台驱动电机固定在主载台上，治具载台驱动螺杆转动连接在主载台上且一端与治具载台驱动电机输出端连接，治具载台驱动螺杆与治具载台螺纹连接。治具载台驱动电机在工作指令的控制下驱动治具载台驱动螺杆转动，治具载台驱动螺杆与治具载台间的螺纹旋合转换为治具载台的轴向移动，从而完成治具载台在第一滑轨上的移动。

作为优选，所述点锡模组包括点锡头支架、锡膏匀散盘、模组支架、点锡头跳跃导向板、点锡头驱动电机、点锡头驱动连杆和点锡头，模组支架固定在机架上，点锡头支架滑动连接在一升降座上，升降座滑动连接在模组支架上，点锡头跳跃导向板和点锡头驱动电机固定在模组支架上，点锡头驱动连杆连接在点锡头支架和点锡头驱动电机输出端之间，点锡头连接在点锡头支架上，点锡头驱动连杆与点锡头跳跃导向板连接并驱动点锡头在锡膏匀散盘与停止在点锡工位上的治具载台间往复跳跃。锡膏在锡膏匀散盘上熔融并均匀甩散，点锡头驱动电机通过点锡头驱动连杆驱动点锡头支架携点锡头运动，受点锡头跳跃导向板的约束，点锡头在锡膏匀散盘与停止在点锡工位上的治具载台间往复跳跃，形成平移和升降的组合运动，点锡头在锡膏匀散盘上蘸锡膏后跳跃到贴片工件上，从而将锡膏转移到贴片点位上。

作为优选，点锡头跳跃导向板上设有半圆环状导向槽，点锡头驱动连杆上设有导销，导销适配嵌置于半圆环状导向槽内。通过导销与半圆环状导向槽的配合，点锡头驱动连杆驱动点锡头支架乃至点锡头沿限定的路径运动，实现点锡头在锡膏匀散盘与贴片工件间的跳跃，完成锡膏的转移。

作为优选，升降座上设有点锡头平移滑轨，点锡头支架滑动连接在点锡头平移滑轨上。在点锡头驱动电机和点锡头驱动连杆的驱动下，点锡头在锡膏匀散盘与贴片工件间的跳跃过程包含了平移和升降，平移过程通过点锡头支架在点锡头平移滑轨上的滑动实现。

作为优选，模组支架上设有点锡头升降滑轨，升降座滑动连接在点锡头升降滑轨上。在点锡头驱动电机和点锡头驱动连杆的驱动下，点锡头在锡膏匀散盘与贴片工件间的跳跃过程包含了平移和升降，升降移过程通过升降座在点锡头升降座滑轨上的滑动实现。

作为优选，锡膏匀散盘上设有温控装置。锡膏的温度需稳定控制在一定范围内，这样既可确保锡膏保持熔融状态，有具备良好粘滞性，便于被点锡头蘸取。

作为优选，机架的侧面设有光栅器。光栅器可产生光栅，形成软防护，人一旦靠得过近触发光栅，本曲面点锡贴片一体机可报警或停机，确保人员安全。

本发明的有益效果是：

结构紧凑。本发明中综合传送机构具有多重功能，可承担贴片工件的输入、输出，以及在点锡模组、贴片模组间转运等任务，使得点锡和贴片工序可共用输送平台，从而在更小区域内实现工艺交混，设备整体更为紧凑，占地面积更小。

缩短工艺周期。采用本发明可极大缩短点锡和贴片的工序间隔，缩短工艺周期。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明中综合传送机构的一种结构示意图；

图3为本发明中综合传送机构的一种平面示意图；

图4为本发明中综合传送机构的另一种结构示意图。

图中，1-机架，2-治具载台，3-第一滑轨，4-第二滑轨，5-主载台，6-主载台驱动电机，7-主载台驱动螺杆，8-治具载台驱动电机，9-治具载台驱动螺杆，10-点锡头支架，11-锡膏匀散盘，12-模组支架，13-点锡头跳跃导向板，14-点锡头驱动电机，15-点锡头驱动连杆，16-点锡头，17-半圆环状导向槽，18-光栅器，19-光学识别模组，20-工件治具，21-喂料带盘，22-带盘架，23-送料槽，24-喂料抓手，25-撕膜辊，26-治具进料器，27-推送气缸，28-治具出料器。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1至图3所示，曲面点锡贴片一体机，包括机架1、点锡模组、贴片模组、光学识别模组19和综合传送机构，点锡模组、光学识别模组19、贴片模组和综合传送机构设于机架1上，光学识别模组19位于点锡模组和贴片模组之间，综合传送机构上设有治具载台2，综合传送机构用于将待贴片工件在本一体机上输入、输出、运送待贴片工件实施点锡和贴片，及将待贴片工件在点锡模组、贴片模组间转运。所述综合传送机构包括第一滑轨3、第二滑轨4和主载台5，第一滑轨3固定在机架1上，主载台5滑动连接在第一滑轨3上，第二滑轨4设于主载台5上并垂直于第一滑轨3，治具载台2滑动连接在第二滑轨4上，主载台5与一主载台螺杆驱动装置传动连接，治具载台2与一治具螺杆驱动装置传动连接。治具载台2上设有用于定位工件治具20的定位销以及用于检测工件治具20是否就位的传感器。所述主载台螺杆驱动装置包括主载台驱动电机6和主载台驱动螺杆7，主载台驱动电机6固定在机架1上，主载台驱动螺杆7通过转轴支架转动连接机架1上且一端与主载台驱动电机6输出端键连接，主载台驱动螺杆7与主载台5的底部螺母螺纹连接。所述治具螺杆驱动装置包括治具载台驱动电机8和治具载台驱动螺杆9，治具载台驱动电机8固定在主载台5上，治具载台驱动螺杆9通过转轴支架转动连接在主载台5上且一端与治具载台驱动电机8输出端通过同步带传动机构连接，治具载台驱动螺杆9与治具载台2的底部螺母螺纹连接。所述点锡模组包括点锡头支架10、锡膏匀散盘11、模组支架12、点锡头跳跃导向板13、点锡头驱动电机14、点锡头驱动连杆15和点锡头16，模组支架12、锡膏匀散盘11固定在机架1上，点锡头支架10滑动连接在一升降座上，升降座滑动连接在模组支架12上，点锡头跳跃导向板13和点锡头驱动电机14固定在模组支架12上，点锡头驱动连杆15连接在点锡头支架10和点锡头驱动电机14输出端之间，点锡头16连接在点锡头支架10上，点锡头驱动连杆15与点锡头跳跃导向板13连接并驱动点锡头16在锡膏匀散盘11与停止在点锡工位上的治具载台2间往复跳跃。点锡头跳跃导向板13上设有半圆环状导向槽17，点锡头驱动连杆15上设有导销，导销适配嵌置于半圆环状导向槽17内。升降座上设有点锡头平移滑轨，点锡头支架10通过滑块滑动连接在点锡头平移滑轨上。模组支架12上设有点锡头升降滑轨，升降座通过滑块滑动连接在点锡头升降滑轨上。锡膏匀散盘11上设有温控装置。所述贴片模组包括喂料带盘21、料带、送料槽23、喂料抓手24和撕膜辊25，喂料带盘21转动连接在一固定在机架1上的带盘架22上，料带卷绕在喂料带盘21上，待贴装元件均布嵌入料带的带基上并用封膜贴覆，喂料抓手24转动连接在机架1上，可做往复摆动，喂料抓手24的两个摆动极限点分别为取料点和卸料点，送料槽23从喂料带盘21延伸到喂料抓手24的取料点上，喂料带盘21转动释放的料带22在送料槽23内推送，撕膜辊25转动连接在辊架上，辊架固定在机架1上。贴片模组为现有技术。机架1的侧面设有光栅器18。用曲面点锡贴片一体机实施贴片时，待贴片的工件需先装载到工件治具20上，再将工件治具20装载到治具载台2上，工件治具20两端设有定位销孔，工件治具20上设有排列成矩阵状的工件坑槽，待贴片工件一一对应地嵌置在工件坑槽内。

本曲面点锡贴片一体机停机时处于机械原点上，此时治具载台2位于光学识别模组正下方。本曲面点锡贴片一体机运行时，在PLC控制下，治具载台2先在治具载台驱动螺杆9的驱动下向机架边缘方向移动，在靠近机架边缘处停止，此时可人工或通过机械手将载满待贴片工件的工件治具20转移到治具载台2上，治具载台2上的治具传感器检测到工件治具20就位后，治具载台驱动电机8反向旋转，治具载台驱动螺杆9又驱动治具载台2向光学识别模组19移动，直至工件治具20到达光学识别模组正下方，工件治具20被光学识别模组照相识别，光学识别模组将工件治具20上工件位置坐标系转换到整机控制系统坐标系中，这样工件治具20上每个工件坑槽均被赋予不同坐标值，使得每个待贴片工件的点锡位置确定。随后，主载台5在主载台驱动电机5及主载台驱动螺杆6的驱动下向点锡模组移动，直至工件治具20到达点锡模组的点锡工位上，点锡模组启动，点锡头16在锡膏匀散盘11和工件治具20间往复跳跃，在PLC控制下，治具载台驱动电机8、主载台驱动电机5交替动作，工件治具20分步移动，每次移动两个相邻坑槽的间距，如此工件治具20逐步换行换列，使各坑槽逐个与点锡头16对接，各坑槽中的工件逐个完成点锡。治具载台2上的待贴片工件完成点锡后，主载台5反向移动，直至工件治具20转移到贴片模组的贴片工位上，贴片模组启动，喂料带盘21转动将料带22在送料槽23中推送，与此同时，撕膜辊同步转动，将料带22上的封膜收卷撕掉，露出料带22上的元件，喂料抓手24摆到元件上，下降并吸气，抓住元件后再摆到工件治具20上，在PLC控制下，治具载台驱动电机8、主载台驱动电机5的交替动作，工件治具20分步移动，每次移动两个相邻坑槽的间距，如此工件治具20逐步换行换列，使各坑槽逐个与喂料抓手24对接，喂料抓手24逐个将各元件送到各坑槽中并释放，落在点过锡的位置上，从而完成该工件治具上的工件贴片。完成贴片后，治具载台2又在治具载台驱动螺杆9的驱动下向机架边缘移动，人工或通过机械手将工件治具20从治具载台2上取下，向下道工序输送。

实施例2：

如图4所示，治具载台2上具有治具侧挡边和两个治具定位区，可供两个工件治具20排列成一线定位，两个治具定位区中靠近点锡模组的为前定位区，靠近贴片模组的为后定位区，每个治具定位区均设有一对定位销，定位销由气缸驱动，可升降，每对定位销与工件治具两端的定位销孔对应。光学识别模组19位于点锡模组前，光学识别模组19前设有一治具进料器26，治具进料器26顶部设有与工件治具20适配的治具放置槽，治具进料器26上还设有一推送气缸27，推送气缸27位于治具进料器26前端且推送气缸27活塞杆指向治具放置槽，治具进料器26通过一对平行的进料器滑轨滑动连接在机架1上，两进料器滑轨间设有一进料器螺杆驱动装置，治具进料器26底部与进料器螺杆驱动装置传动连接。治具进料器26运动路径与治具载台2长度方向相同。贴片模组后设有一治具出料器28，治具出料器28顶部也设有与工件治具20适配的治具放置槽，治具出料器28通过一对平行的出料器滑轨滑动连接在机架1上，两出料器滑轨间设有一出料器螺杆驱动装置，治具出料器28底部与出料器螺杆驱动装置传动连接。治具出料器28运动路径与治具载台2长度方向垂直。本实施例中，治具载台2可连续输入输出，沿治具进料器-光学识别模组-前定位区-后定位区-治具出料器这一路径转移。其余同实施例1。

本曲面点锡贴片一体机停机时处于机械原点上，此时治具出料器28停止在贴片模组后，主载台5停在第一滑轨3后端极限位置，治具载台2后端与治具出料器28顶部前端对接靠紧，治具出料器28紧邻所述后定位区，而所述前定位区与光学识别模组19的拍照位置恰好距离一个工件治具20的长度，所有治具载台2上的定位销均降下，不突出于治具载台2表面，而治具进料器26则远离治具载台2，停止在近机架1边缘处。本曲面点锡贴片一体机运行时，在PLC控制下，治具进料器26携从外部输入的工件治具20向治具载台2移动，直至与治具载台2对接，此时治具进料器26上的工件治具20正好处于光学识别模组19正下方并被光学识别模组19拍照识别。随后，推送气缸27启动，将工件治具20推送到前定位区，推送气缸27的行程与工件治具20长度相等，工件治具20在前定位区就位后，前定位区的各定位销升起，插入工件治具20上对应的定位销孔，工件治具20在前定位区上完成定位，光学识别模组19对工件治具20进行照相识别，推送气缸27复位，治具进料器26复位，回到近机架1边缘处接收下一个工件治具20。然后，点锡模组启动，治具载台驱动电机8、主载台驱动电机5交替动作，工件治具20分步移动，每次移动两个相邻坑槽的间距，如此工件治具20逐步换行换列，使各坑槽逐个与点锡头16对接，各坑槽中的工件逐个完成点锡。前定位区上工件治具20内工件完成点锡后，本曲面点锡贴片一体机进入换料暂停状态，在此状态下，前定位区回到距光学识别模组19一个工件治具20长度处，治具出料器28紧邻所述后定位区，治具载台驱动电机8、主载台驱动电机5均暂停，治具进料器26携从外部输入的下一个工件治具20与治具载台2对接并被光学识别模组19拍照识别，随后推送气缸27再次启动，将新输入的工件治具20向前定位区推送，与此同时，前定位区、后定位区上的各定位销下降，新输入的工件治具20直接将前一个工件治具20，即刚完成点锡工序的工件治具20推出前定位区向后定位区移动，新输入的工件治具20取代前一个工件治具20，在前定位区就位，而前一个工件治具20同时也在后定位区就位，所有定位销也升起，插入各工件治具20上对应的定位销孔。推送气缸27、治具进料器26再次复位，回到近机架1边缘处再接收下一个工件治具20。接下来点锡模组、贴片模组启动，治具载台驱动电机8、主载台驱动电机5交替动作，前定位区、后定位区上的工件治具20同步运动，分别进行点锡、贴片。前定位区、后定位区上的工件治具20携工件分别完成点锡、贴片后，本曲面点锡贴片一体机再次进入换料暂停状态，前定位区回到距光学识别模组19一个工件治具20处，治具出料器28紧邻所述后定位区，治具进料器26携从外部输入的又一个工件治具20与治具载台2对接，推送气缸27再次启动，将新输入的工件治具20向前定位区推送，接触并推动前定位区上的工件治具20向后定位区移动，前定位区上的工件治具20又接触并推动后定位区上的工件治具20向靠泊在后定位区旁的治具出料器28移动，最终各工件治具20从头至尾依次替换，而后定位区上的工件治具20被推送转移到治具出料器28上。然后，治具出料器28离开治具载台2向机架1边缘移动，便于人工或用机械手取出从后定位区输出的工件治具20继续向下道工序输送，点锡模组、贴片模组、治具载台驱动电机8、主载台驱动电机5再次启动，继续下一周期的点锡、贴片工序。如此循环往复，实现点锡、贴片的持续进行。

Claims (8)

1.曲面点锡贴片一体机，其特征是包括机架（1）、点锡模组、贴片模组和综合传送机构，点锡模组、贴片模组和综合传送机构设于机架（1）上，综合传送机构上设有治具载台（2），综合传送机构用于将待贴片工件在本一体机上输入、输出、运送待贴片工件实施点锡和贴片，及将待贴片工件在点锡模组、贴片模组间转运，所述点锡模组包括点锡头支架（10）、锡膏匀散盘（11）、模组支架（12）、点锡头跳跃导向板（13）、点锡头驱动电机（14）、点锡头驱动连杆（15）和点锡头（16），模组支架（12）固定在机架（1）上，点锡头支架（10）滑动连接在一升降座上，升降座滑动连接在模组支架（12）上，点锡头跳跃导向板（13）和点锡头驱动电机（14）固定在模组支架（12）上，点锡头驱动连杆（15）连接在点锡头支架（10）和点锡头驱动电机（14）输出端之间，点锡头（16）连接在点锡头支架（10）上，点锡头驱动连杆（15）与点锡头跳跃导向板（13）连接并驱动点锡头（16）在锡膏匀散盘（11）与停止在点锡工位上的治具载台（2）间往复跳跃，机架（1）的侧面设有光栅器（18）。

2.根据权利要求1所述的曲面点锡贴片一体机，其特征是所述综合传送机构包括第一滑轨（3）、第二滑轨（4）和主载台（5），第一滑轨（3）固定在机架（1）上，主载台（5）滑动连接在第一滑轨（3）上，第二滑轨（4）设于主载台（5）上并垂直于第一滑轨（3），治具载台（2）滑动连接在第二滑轨（4）上，主载台（5）与一主载台螺杆驱动装置传动连接，治具载台（2）与一治具螺杆驱动装置传动连接。

3.根据权利要求2所述的曲面点锡贴片一体机，其特征是所述主载台螺杆驱动装置包括主载台驱动电机（6）和主载台驱动螺杆（7），主载台驱动电机（6）固定在机架（1）上，主载台驱动螺杆（7）转动连接机架（1）上且一端与主载台驱动电机（6）输出端连接，主载台驱动螺杆（7）与主载台（5）螺纹连接。

4.根据权利要求2所述的曲面点锡贴片一体机，其特征是所述治具螺杆驱动装置包括治具载台驱动电机（8）和治具载台驱动螺杆（9），治具载台驱动电机（8）固定在主载台（5）上，治具载台驱动螺杆（9）转动连接在主载台（5）上且一端与治具载台驱动电机（8）输出端连接，治具载台驱动螺杆（9）与治具载台（2）螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的曲面点锡贴片一体机，其特征是点锡头跳跃导向板（13）上设有半圆环状导向槽（17），点锡头驱动连杆（15）上设有导销，导销适配嵌置于半圆环状导向槽（17）内。

6.根据权利要求1所述的曲面点锡贴片一体机，其特征是升降座上设有点锡头平移滑轨，点锡头支架（10）滑动连接在点锡头平移滑轨上。

7.根据权利要求1所述的曲面点锡贴片一体机，其特征是模组支架（12）上设有点锡头升降滑轨，升降座滑动连接在点锡头升降滑轨上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的曲面点锡贴片一体机，其特征是锡膏匀散盘（11）上设有温控装置。

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