CN209787739U - 高速高精度贴装头 - Google Patents

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。本实用新型具有结构紧凑、贴合精度高的优点。

Description

高速高精度贴装头

技术领域

本实用新型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。

实用新型内容

本实用新型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。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型设有：

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，本实用新型具有如下技术效果：

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实用新型进行详细描述。

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：以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型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，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

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。