CN203537748U

CN203537748U - 超轻量型带密闭气路的二维微电机运动系统

Info

Publication number: CN203537748U
Application number: CN201320569709.4U
Authority: CN
Inventors: 刘建林
Original assignee: Shenzhen Rui Si Technology Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN SEASTONE AUTOMATION CO., LTD.
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2023-09-12

Abstract

一种超轻量型带密闭气路的二维微电机运动系统，包括一竖直设置的基板，基板右侧上端固设有一第一电机，基板的左侧上端设有一与第一电机的第一转轴固定连接的主动轮，基板的左侧下端固设有一被动轮轮，主动轮和被动轮上套设有一沿竖直方向设置的同步带；基板右侧下端设于一可沿竖直方向滑动的安装基座，安装基座为L型，安装基座台阶处固设有一第二电机，第二电机的第二转轴下端与一吸嘴套连接，吸嘴套与一吸嘴连接；基板下端穿设有一水平设置且可上下滑动的连杆，连杆一端与同步带固定连接，连杆另一端与安装基座固定连接。本实用新型通过以上结构的组合，可以实现安装基座沿Z轴上下运动和吸嘴沿θ轴正反旋转运动。

Description

超轻量型带密闭气路的二维微电机运动系统

技术领域

本实用新型属于贴片机技术领域，尤其涉及一种超轻量型带密闭气路的二维微电机运动系统。

背景技术

目前，现有的二维微电机运动系统主要包括以下几种方案：

A：盘式凸轮和弹簧结构Z轴，皮带传动θ轴方案

该方案是目前廉价系统广泛采用的一种，其原理是两组吸嘴总成件A和B的正上方安置一个椭圆形盘式凸轮C，侧上方各有一条拉簧D1、D2与A和B相连，盘式凸轮C的后端与电机E连接，电机正反转时，凸轮压迫从动件——吸嘴总成件A或B向下运动，一次只能下压一侧的吸嘴总成，另一侧的吸嘴组被拉簧D拉回Z轴的机械O位(由限位阶梯实现)。

该方案的θ轴运动各由一个步进电机F1、F2带动吸嘴前端组件A1和B1旋转实现，采用楔形槽轮G1、G2+和楔形皮带H1、H2传动。

其密闭气路采用自上而下的封闭管道I1、I2与外部真空发生器相连，吸嘴前端组件A1、B1与封闭管道间采用快速接头J1、J2相连。

其工作流程是，吸嘴总成件A、B安装在直线模组K之上，直线模组K将其移动至取料托盘L上方，凸轮C正反转交替下压A、B，使A、B交替接触对应的元件，通过真空吸附将元件拾取，并由真空保持吸附状态，接着直线模组K将A、B移动至待贴装的PCB板上方，凸轮C正反转交替下压A、B，使元件与PCB板上焊盘位置的锡膏接触，通过锡膏的粘性克服真空吸附使元件于吸嘴分离，并贴装在指定焊盘位置。如此重复多次，完成对整体PCB板的电子元件表面贴装工艺。

如元件需要贴装的角度和元件在料盘里摆放的初始角度不同，则在A、B吸附电子元件之后，θ轴旋转电机F1、F2则会旋转一定的角度，通过楔形皮带带动吸嘴旋转，以达到旋转电子元件角度和对应贴装要求的目的。

B：双伺服电机系统+密闭气路的方案

有别于A方案，双伺服电机+密闭气路的方案无论是Z轴上下运动还是θ轴的角度旋转运动都是由伺服电机系统驱动，其原理是，Z轴电机A通过正反转带动丝杠，使与丝杠螺母结合的吸嘴总成B上下运动，吸嘴总成B中包括一个θ轴旋转电机C，该电机C与吸嘴组前端组件相连，在其外部，有一个不活动的缸套D，真空气管E连接在缸套D之上，缸套D内的吸嘴前端组件上下两端均装置O型圈F，与缸套D内壁紧密接触避免出现漏气。吸嘴组前端组件的吸嘴座G上钻若干个小孔，以实现吸嘴和外部气路的贯通。当θ轴旋转电机C旋转时，可以调整吸嘴组件的旋转角度。由于吸嘴座仅是在缸套D内部完成上下和旋转运动，全部行程中，O型圈F始终与缸套D内壁紧密接触，因此，不会出现漏气和真空被动破坏的情况。

该方案中，每个吸嘴总成B都有独立的Z轴和θ轴伺服电机驱动，而非方案A中的共用凸轮的方式，所以可以较方便的构建多吸嘴系统，而且可以实现多个吸嘴同时吸附和拾取电子元件。

其工作流程是，一组或多组吸嘴被直线模组移动至取料托盘L上方，Z轴电机A带动丝杠旋转，推动丝杠螺母上结合的吸嘴总成B向下，使吸嘴接触电子元件，通过真空吸附将元件拾取起来，并保持真空吸附状态，待直线模组运动机构将吸嘴组移动至PCB待贴装位置，电机A带动吸嘴向下，使电子元件与PCB表面焊盘上涂装的锡膏接触，通过锡膏本身的粘度克服真空吸附力，使元件与吸嘴分离，并贴装在指定焊盘位置上。重复此过程多次，完成对整体PCB的电子元件表面贴装工艺。

如元件需要贴装的角度和元件在料盘里摆放的初始角度不同，则在吸附电子元件之后，θ轴旋转电机C则会在吸嘴吸附元件以后，旋转一定的角度，直接带动吸嘴组件旋转，以达到旋转电子元件角度和对应贴装要求的目的。

C：直线电机结合密闭气路的方案

此方案类同与B方案，不同之处是采用了代表了目前最新技术的直线电机系统，来取代原本为实现Z轴上下运动的伺服电机和丝杠。直线电机结合吸嘴总成件实现上下运动，吸嘴总成件中也包括了一个可旋转吸嘴角度的θ轴伺服电机，其工作原理与B方案类似。

上述A、B、C三种方案涵盖了目前主流贴片机等表面贴装设备所采用的技术。这些技术都有着各自的优点和缺点，方案A的优势是结构简单，造价低廉，但是有诸多不可克服的劣势，主要体现在：

1、无论是取料还是贴装，吸嘴都是交替工作，执行效率低下。

2、吸嘴间距较大，两次贴装间，吸嘴需要移动的行程加大，影响效率提高。

3、采用弹簧复位，复位速度随弹簧拉力减退而减缓，机械O位磨损会造成精度下降。

4、采用楔形带传动来调节吸嘴旋转角度，存在因皮带张紧度不够或因磨损造成的张紧度下降，导致旋转角度失去精度。

B方案虽然克服了上述1、3、4项缺陷，但是由于采用了双伺服电机，还有丝杠，丝杠螺母等较重的零部件组成，所以，贴装头重量过重，因此对直线模组的强度要求也大大提高，这样导致的直接后果是，贴装头和运动机构体型大，重量大，惯量随之也增大，需要在大的运动惯量下作业，一方面需要加重设备基座以实现平稳运行，另一方面也要控制运动机构的速度来降低惯量，这样不可避免的也制约了设备的总效率。还有就是因为伺服电机不可能做到很小，所以如果在2个或以上的吸嘴组构建时，每个吸嘴间的间距仍然很大(大于最小型伺服电机宽度)，约为30-40mm间距。如此便同样有吸嘴间距较大，多次贴装间，吸嘴需要移动的行程增大，影响效率提高的问题。

C方案很好的解决了A、B方案的缺陷，由于直线电机可以做的很小(据报道有直径8mm或以下的直线电机工业化产品面世)，所以无论是贴装头总的重量控制，吸嘴间距等都可有效控制。直线电机系统唯一不足之处在于，直线电机和其驱动器目前的价格非常昂贵，并未实现完全国产化，单套直线电机系统的价格在1.5-3万元之间，如用于组建多个吸嘴的贴装头系统，则耗费的成本巨大，直接导致设备价格居高不下，难以实现工业化普及。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种超轻量型带密闭气路的二维微电机运动系统，其能实现较小的吸嘴间距，每组吸嘴都可独立实现Z轴和θ轴高精度运动。

本实用新型是这样实现的，一种超轻量型带密闭气路的二维微电机运动系统，包括一竖直设置的基板，所述基板右侧上端固设有一第一电机，所述第一电机的第一转轴水平设置且贯穿至所述基板的左侧，所述基板的左侧上端设有一与所述第一电机的第一转轴固定连接的主动轮，所述基板的左侧下端固设有一被动轮座，所述被动轮座上转动连接有一被动轮，所述主动轮和被动轮上套设有一沿竖直方向设置的同步带；

所述基板右侧下端设于一可沿竖直方向滑动的安装基座，所述安装基座为L型，所述安装基座台阶处固设有一第二电机，所述第二电机的第二转轴下端与一吸嘴套连接，所述吸嘴套与一吸嘴连接；

所述基板下端穿设有一水平设置且可上下滑动的连杆，所述连杆一端与所述同步带固定连接，所述连杆另一端与所述安装基座固定连接。

进一步地，所述基板左侧中部设有一传感器。

具体地，所述基板下端开设有一沿竖直方向设置的滑槽，所述滑槽内设有一滑轨，所述滑轨左侧与所述连杆固定连接，所述滑轨右侧与所述安装基座固定连接。

具体地，所述基板和安装基座均由铝材料制成。

本实用新型通过以上结构的组合，可以实现安装基座沿Z轴上下运动，同时可以实现吸嘴沿θ轴正反旋转运动。本实用新型在连续贴装任务时，平移行程小，效率高，Z轴运动和θ轴旋转角度精度高，具有成本低、体积小，重量轻的优点。多组吸嘴联合使用时，各吸嘴之间的间距小，每组吸嘴都可独立实现Z轴和θ轴高精度运动。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种超轻量型带密闭气路的二维微电机运动系统；

图2是图1的侧视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种超轻量型带密闭气路的二维微电机运动系统，包括一竖直设置的基板1，基板1右侧上端固设有一第一电机2，第一电机2的第一转轴21水平设置且贯穿至基板1的左侧，基板1的左侧上端设有一与第一电机2的第一转轴21固定连接的主动轮22，基板1的左侧下端固设有一被动轮座23，被动轮座23上转动连接有一被动轮24，主动轮22和被动轮24上套设有一沿竖直方向设置的同步带25；

所述基板1右侧下端设于一可沿竖直方向滑动的安装基座3，所述安装基座3为L型，所述安装基座3台阶处31固设有一第二电机32，所述第二电机32的第二转轴33下端与一吸嘴套34连接，所述吸嘴套34与一吸嘴35连接；

基板1下端穿设有一水平设置且可上下滑动的连杆36，连杆36一端与同步带25固定连接，连杆36另一端与安装基座3固定连接。

本实施例在操作过程中，首先第一电机2通过第一转轴21带动主动轮22转动，主动轮22带动被动轮24和同步带25转动，同时固定连接在同步带25的连杆36带动安装基座3沿滑轨37做竖直上下运动，第二电机32通过第二转轴33带动吸嘴套34里的吸嘴35也做旋转运动。

本实用新型通过以上结构的组合，可以实现安装基座3沿Z轴上下运动，同时可以实现吸嘴35沿θ轴正反旋转运动。本实用新型在连续贴装任务时，平移行程小，效率高，Z轴运动和θ轴旋转角度精度高，具有成本低、体积小，重量轻的优点。多组吸嘴35联合使用时，各吸嘴35之间的间距小，每组吸嘴35都可独立实现Z轴和θ轴高精度运动。

进一步地，基板1左侧中部设有一传感器4，传感器4用于复位和校准吸嘴35的O位原点。

具体地，安装基座3相对基板1沿竖直方向滑动的具体方式为：首先，在基板1下端开设有一沿竖直方向设置的滑槽38，然后，在滑槽38内设有一滑轨37，滑轨37左侧与连杆36固定连接，滑轨37右侧与安装基座3固定连接，当第一电机2驱动同步带25上下移动时，同步带25通过连杆36带动滑轨37在滑槽38内竖直上下移动，从而实现了安装基座3相对基板1沿竖直方向滑动的目的。本实用新型通过在基板1下端开设沿竖直方向设置的滑槽38，起到对滑轨37进行导向的作用，使固定在滑轨37上的安装基座3不会两边摆动。

具体地，基板1和安装基座3均可采用重量较轻的铝制材料制成，由于体积小和重量轻，在高速运动时，所产生的运动惯量也相对较小，因此有利于设备轻量化，同时实现高速运转。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种超轻量型带密闭气路的二维微电机运动系统，其特征在于，包括一竖直设置的基板，所述基板右侧上端固设有一第一电机，所述第一电机的第一转轴水平设置且贯穿至所述基板的左侧，所述基板的左侧上端设有一与所述第一电机的第一转轴固定连接的主动轮，所述基板的左侧下端固设有一被动轮座，所述被动轮座上转动连接有一被动轮，所述主动轮和被动轮上套设有一沿竖直方向设置的同步带；

2.根据权利要求1所述的超轻量型带密闭气路的二维微电机运动系统，其特征在于，所述基板左侧中部设有一传感器。

3.根据权利要求1所述的超轻量型带密闭气路的二维微电机运动系统，其特征在于，所述基板下端开设有一沿竖直方向设置的滑槽，所述滑槽内设有一滑轨，所述滑轨左侧与所述连杆固定连接，所述滑轨右侧与所述安装基座固定连接。

4.根据权利要求1所述的超轻量型带密闭气路的二维微电机运动系统，其特征在于，所述基板和安装基座均由铝材料制成。