CN211102022U - 一种压电驱动自动化喷印系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压电驱动自动化喷印系统，工控机，以及与工控机电连接的运动控制系统、喷印系统和机器视觉系统；运动控制系统包括运动平台，运动平台上安装固定喷印系统，用于接收工控机的移动指令控制喷印系统沿焊盘的运动轨迹；喷印系统包括压电驱动喷射器和测距传感器，压电驱动喷射器用于接收工控机的喷印指令并向焊盘喷印焊点；测距传感器用于获取喷嘴至焊盘的垂直距离信息；机器视觉系统包括CCD摄像机，CCD摄像机用于获取并传输焊盘焊点图像。本实用新型将压电驱动与控制技术同机器视觉和电机反馈技术相结合起来，完全基于程序控制，根据运动平台的运动速度和实施测距信息自动调节喷印的频率，实现了焊料喷印的精密化、智能自动化。

Description

一种压电驱动自动化喷印系统

技术领域

本实用新型涉及SMT生产设备技术领域，特别涉及一种压电驱动自动化喷印系统。

背景技术

众所周知，做SMT贴片加工的第一步就是要开根据PCB板的设计做出钢网模具，然后利于钢网模具往PCB板上印刷焊料，而钢网模具的制作过程往往是在24小时以上，这个时候，对于急于生产的小批量订单，就十分影响效率。随着电子产品的小型化、密集化、柔软化，叠层封装、凹陷电路板、高混装和柔性板是发展方向，传统的焊料分配技术已不能满足现有的科技市场。

焊料喷印可以使印刷顺序根据PCB基准自动地展开和对准。非接触技术与任何的基板翘曲无关。但是目前将喷印技术直接用于SMT的焊料喷射其智能化控制精度低，无法有效控制每个焊点在焊盘的喷印位置以及焊点容量和尺寸，操作人员无法便捷地为印制板上的焊盘调整焊点容量和形状。

因此，如何提供一种生产速度快、智能化控制程度高的压电驱动自动化喷印系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种自动化控制的高速压电驱动自动化喷印系统。针对现有技术的缺点，具体方案如下：

一种压电驱动自动化喷印系统，包括：工控机，以及与所述工控机电连接的运动控制系统、喷印系统和机器视觉系统；其中，

所述运动控制系统包括运动平台，所述运动平台上安装固定所述喷印系统，用于接收所述工控机的移动指令控制所述喷印系统沿焊盘的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上的运动轨迹；

所述喷印系统包括压电驱动喷射器，以及固定于所述压电驱动喷射器喷嘴上的测距传感器，所述压电驱动喷射器用于接收所述工控机的喷印指令并向所述焊盘喷印焊点；所述测距传感器用于获取喷嘴至焊盘的垂直距离信息，并反馈至所述工控机；

所述机器视觉系统包括CCD摄像机，所述CCD摄像机与所述工控机电连接，用于传输所述焊盘焊点图像；

所述工控机控制所述喷印系统的移动以及喷射动作执行，并根据垂直距离信息实时调整Z轴方向的移动距离，并实时显示所述焊盘焊点图像。

本实用新型通过工控机接收测距传感器实时传送的喷嘴至焊盘的垂直距离信息能够准确识别不同结构的印制板，包括引脚框架、3D凹坑、QFN无引脚封装、通孔回流焊等对不同焊料喷印高度的需求，无需针对焊盘不同区域的不同焊件进行喷射器焊接预设，简化了操作流程，实现了焊料喷印的智能化控制。

优选的，所述运动平台包括X轴滑轨，Y轴滑轨和Z轴滑轨，所述压电驱动喷射器安装在所述Z轴滑轨上，所述Z轴滑轨垂直安装在所述X轴滑轨上，所述X轴滑轨垂直架设在所述Y轴滑轨上。

优选的，所述X轴滑轨，Y轴滑轨和Z轴滑轨均采用伺服电机驱动滚珠丝杠结构，所述伺服电机电连接所述工控机；所述压电驱动喷射器通过滑台一滑动连接在所述Z轴丝杠的顶面；所述Z轴丝杠的底面固定在所述X轴丝杠的滑台二上，所述Z轴丝杠通过滑台二滑动连接在所述X轴丝杠上；所述X轴丝杠的一端与所述Z轴丝杠垂直滑动连接。

优选的，所述X轴丝杠的另一端滑动连接在导向轨上，所述导向轨与所述Y轴丝杠平行设置。

通过对运动平台的轨迹控制，能够精准的控制焊点位置，结合测距传感器反馈的信息，对喷射器高度进行实时微调保证了焊接过程的稳定性和精准度。

优选的，所述压电驱动喷射器底部设有所述喷嘴，所述喷嘴的一侧固定连接所述测距传感器。

优选的，还包括恒压供气系统，所述恒压供气系统向焊料罐提供压力，恒压供气系统包括：空气压缩机，减压阀；所述空气压缩机通过所述减压阀连通至所述焊料罐顶部，所述焊料罐底部通过进料管道与所述压电驱动喷射器的注料腔连通。

优选的，所述喷印系统还包括温度控制器，所述温度控制器与所述压电驱动喷射器内部的加热器连接。

优选的，所述加热器安装在所述注料腔外侧，用于对注料腔内的焊料进行恒温加热。

加热器的温度可控功能能够有效适应不同不同焊件所需焊料量不同的情况，对注料腔中不同容量焊料进行准确温度调节。

优选的，所述压电驱动喷射器包括压电致动器，所述压电致动器与所述工控机连接，用于驱动所述阀杆垂直运动，冲击所述注料腔内的焊料形成焊滴从所述喷嘴喷出。

本实用新型相较现有技术具有以下有益效果：

本实用新型公开提供了一种压电驱动自动化喷印系统，该系统需要实现智能化控制，将压电驱动与控制技术同机器视觉和电机反馈技术相结合起来，完全基于程序控制，根据运动平台的运动速度自动调节喷印的频率，减少工件返修的概率，并且减少操作人员，实现精密化、标准化制造同时，节省了大量的人力和财力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种压电驱动自动化喷印系统的原理框图；

图2为本实用新型一种压电驱动自动化喷印系统的运动平台结构图；

图3为本实用新型喷射器的内部结构示意图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供了一种压电驱动自动化喷印系统，参见附图1公开的压电驱动自动化喷印系统的原理框图，包括：工控机10，以及与工控机10电连接的运动控制系统、喷印系统和机器视觉系统；其中，运动控制系统包括运动平台，运动平台上安装固定喷印系统，用于接收工控机10的移动指令控制喷印系统沿焊盘的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上的运动轨迹；喷印系统包括压电驱动喷射器，以及固定于压电驱动喷射器喷嘴上的测距传感器，压电驱动喷射器用于接收工控机10的喷印指令并向焊盘喷印焊点；测距传感器用于获取喷嘴至焊盘的垂直距离信息，并反馈至工控机10；机器视觉系统包括CCD摄像机6，CCD摄像机6与工控机10电连接，用于传输焊盘焊点图像；工控机10控制喷印系统的移动以及喷射动作执行，并根据垂直距离信息实时调整Z轴方向的移动距离，并实时显示焊盘焊点图像。

运动平台包括X轴滑轨，Y轴滑轨和Z轴滑轨，X轴滑轨，Y轴滑轨和Z轴滑轨均采用伺服电机驱动滚珠丝杠结构，伺服电机电连接工控机10；压电驱动喷射器通过滑台一310滑动连接在Z轴丝杠31的顶面；Z轴丝杠31的底面固定在X轴丝杠32的滑台二320上，Z轴丝杠31通过滑台二320滑动连接在X轴丝杠32上；X轴丝杠32的一端与Z轴丝杠31垂直滑动连接。X轴丝杠32的另一端滑动连接在导向轨34上，导向轨34与Y轴丝杠33平行设置。

参见说明书附图2，压电驱动喷射器包括驱动座1和位于驱动座1底部的供料座2；驱动座1内安装有固定架11，固定架11上固定有压电致动器12、杠杆结构13和定位螺丝14；压电致动器12与工控机10连接，压电致动器12位移输出端抵接杠杆结构13的作用臂131，且作用臂131的末端垂直固定有撞针3；定位螺丝14位于驱动座1底端；供料座2内部设有与定位螺丝14相匹配的定位螺母21，定位螺母21底部螺纹连接有调节螺母22，调节螺母22内设有注料腔221；供料座2底部设有喷嘴23，注料腔221连通至喷嘴23；撞针3依次贯穿定位螺丝14、定位螺母21、调节螺母22内部的的注料腔221至喷嘴23。弹簧31和弹簧座22套接在撞针3上；其中，弹簧座22固定在定位螺丝14的顶端；弹簧31限位在作用臂131与弹簧座22之间。

喷嘴23的一侧固定连接测距传感器4，测距传感器4随压电驱动喷射器移动，实时测量测距传感器4至焊盘的垂直距离，并反馈，经工控机10判断处理后对该位置进行焊料喷印作业。

喷印系统还包括温度控制器5，温度控制器5与压电驱动喷射器内部的加热器51连接。加热器51安装在注料腔221外侧，用于对注料腔221内的焊料进行恒温加热，加热器51采用加热盘管结构。

喷印系统连接有恒压供气系统，恒压供气系统向焊料罐提供压力，恒压供气系统包括：空气压缩机，减压阀；空气压缩机通过减压阀连通至焊料罐顶部，焊料罐底部通过进料管道24与压电驱动喷射器的注料腔连通。

本实用新型工作原理如下：

工控机启动，开始喷印作业后，运动控制系统中的运动平台按照导入至工控机的焊盘焊接位置坐标，控制X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴滑轨的伺服电机运转频率和方向，带动压电驱动喷射器按照预定轨迹执行喷印任务。

喷印过程中，工控机控制压电致动器输出位移控制撞针快速运动在注料腔以及喷嘴内，从而形成瞬时压强，对焊料的冲量和喷嘴出口的流速随着喷嘴直径的增大而减小，所以在注液腔和喷嘴之间的焊料压力累积过程中，撞针冲击造成的压强大小决定焊料微滴的体积。针对不同焊件的焊点需求不同的情况，测距传感器实时获取焊点位置至喷嘴的垂直距离，发送至工控机判断所需焊点的高度，从而决定在该点停留的具体时长。

喷印结束后，利用CCD摄像机拍摄并传输焊盘焊点图像，对喷印结果进行复检。

以上对本实用新型所提供的一种压电驱动自动化喷印系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种压电驱动自动化喷印系统，其特征在于，包括：工控机，以及与所述工控机电连接的运动控制系统、喷印系统和机器视觉系统；其中，

所述运动控制系统包括运动平台，所述运动平台上安装固定所述喷印系统，用于接收所述工控机的移动指令控制所述喷印系统沿焊盘的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上的运动轨迹；

所述喷印系统包括压电驱动喷射器，以及固定于所述压电驱动喷射器喷嘴上的测距传感器，所述压电驱动喷射器用于接收所述工控机的喷印指令并向所述焊盘喷印焊点；所述测距传感器用于获取喷嘴至焊盘的垂直距离信息，并反馈至所述工控机；

所述机器视觉系统包括CCD摄像机，所述CCD摄像机与所述工控机电连接，用于传输所述焊盘上的焊点图像；

所述工控机控制所述喷印系统的移动以及喷射动作执行，并根据垂直距离信息实时调整Z轴方向的移动距离，并实时显示所述焊盘焊点图像。

2.根据权利要求1所述的一种压电驱动自动化喷印系统，其特征在于，所述运动平台包括X轴滑轨，Y轴滑轨和Z轴滑轨，所述压电驱动喷射器安装在所述Z轴滑轨上，所述Z轴滑轨垂直安装在所述X轴滑轨上，所述X轴滑轨垂直架设在所述Y轴滑轨上。

3.根据权利要求2所述的一种压电驱动自动化喷印系统，其特征在于，所述X轴滑轨，Y轴滑轨和Z轴滑轨均采用伺服电机驱动滚珠丝杠结构，所述伺服电机电连接所述工控机；所述压电驱动喷射器通过滑台一滑动连接在所述Z轴丝杠的顶面；所述Z轴丝杠的底面固定在所述X轴丝杠的滑台二上，所述Z轴丝杠通过滑台二滑动连接在所述X轴丝杠上；所述X轴丝杠的一端与所述Z轴丝杠垂直滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种压电驱动自动化喷印系统，其特征在于，所述X轴丝杠的另一端滑动连接在导向轨上，所述导向轨与所述Y轴丝杠平行设置。

5.根据权利要求1所述的一种压电驱动自动化喷印系统，其特征在于，所述压电驱动喷射器底部设有所述喷嘴，所述喷嘴的一侧固定连接所述测距传感器。

6.根据权利要求5所述的一种压电驱动自动化喷印系统，其特征在于，还包括恒压供气系统，所述恒压供气系统向焊料罐提供压力，恒压供气系统包括：空气压缩机，减压阀；所述空气压缩机通过所述减压阀连通至所述焊料罐顶部，所述焊料罐底部通过进料管道与所述压电驱动喷射器的注料腔连通。

7.根据权利要求6所述的一种压电驱动自动化喷印系统，其特征在于，所述喷印系统还包括温度控制器，所述温度控制器与所述压电驱动喷射器内部的加热器连接。

8.根据权利要求7所述的一种压电驱动自动化喷印系统，其特征在于，所述加热器安装在所述注料腔外侧，用于对注料腔内的焊料进行恒温加热。

9.根据权利要求6所述的一种压电驱动自动化喷印系统，其特征在于，所述压电驱动喷射器包括压电致动器，所述压电致动器与所述工控机连接，用于驱动阀杆垂直运动，冲击所述注料腔内的焊料形成焊滴从所述喷嘴喷出。

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