CN2699626Y - 多板式印刷电路板定位设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多板式(含软板)印刷电路板定位(及贴合)设备，其主要功能为将一个或多个印刷电路板或软板经定位装置放置于载具板上，以特殊的耐热粘胶固定，再通过传统的表面贴装技术的生产线。该设备包含：机架模块，视觉定位模块，移动手臂模块，吸持模块，输送带模块；其中移动手臂模块具有将多个印刷电路板定位于一载具板上的能力，且其中多个印刷电路板由输送带模块一侧移入输送带，且一载具板由输送带模块另一侧移入输送带；其中该视觉定位模块、移动手臂模块、吸持模块及输送带模块等等直接或间接与机架模块互相机械连接。该设备节省印刷电路板或软板进出机器的时间，进而提高效率，并大量节省换线裁切的工时成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种印刷电路板表面贴装技术(SMT，Surface MountTechnology)的系统，特别涉及一种多板式(含软板)印刷电路板定位(含贴合)设备(SMT产品线辅助机台)。
背景技术
如一般相关业界所认知的，SMT生产线量产能力提高是近年来各种印刷电路板组装及代工厂商积极研发及建构的项目，所使用的技术方式如高速机台的引用、不同产线的调整能力、岁修保养时间的缩短及生产流程改善等等可适用于各种SMT装配电子零件的场所，以使得降低维护成本及工时成本的需求得以满足；如具有众多细小零件的印刷电路板组件，若能使用高速机台则可避免许多工时的浪费；类似地，在机械性能的改善方面，某一工作机台的维护周期若能延长，则表示生产能力的提高，因此生产成本得以降低；目前为止生产流程改善可以说是非常重要的改善项目，因为SMT的机台多由精密工业专门制作，略有更改，往往价格高昂，但是若配合SMT的机台特性做出外围流程的改善，配合新开发的专用机，则相对成本较低而且成效显著，同时在此传统类似工业工程流程的改善理论即可派上用场。
而在一般印刷电路板组装时，如手机的机板、数字像机的机板、笔记型计算机主机板、视讯卡、及高阶声卡等具有正反两面装设电子零件需求的场所，更明显需求流程的改善；因为正反两面放置电子零件为较繁琐的流程，耗时较多，具有较大的改善空间，其流程的安排与配合生产机具也为各家工程厂商研究发展的项目，而生产机台特性及工时成本的降低更是各厂商的研究改善重点。
如图1所示，在公知的印刷电路板组装生产线中，有一种印刷电路板组件，其具有正反两面装配零件，且该正反两面的零件通常为数量不等，而正面有时会有较大型的IC(Integral Circuit)配置，因此SMT生产线的配置一般为：锡膏印刷机-正面SMT高速机-正面SMT泛用机-迴焊炉-翻面机台-锡膏印刷机-反面SMT高速机-迴焊炉，然而PCB由锡膏印刷机进入生产线后到翻面机台之前，经历的生产线前半段工作时间与生产线后半段工作时间，往往不同，使得生产不顺畅。在实际操作SMT生产线时，有的产品是正面零件多，有的产品却是反面零件多，但SMT生产线一般为固定而其顺序不常变换，因此为适应产品特性，生产流程安排常难以达到高效能操作SMT机台的目标。
其次(其二)，表面贴装技术为一具视觉定位及连续联机的生产线，故一般均有印刷电路板进出各工作站及用于视觉辨识定位的工时损失，若能将多个印刷电路板经定位以贴合于一载具上，对于各工作站只需一次进出料及一次视觉辨识定位，即可生产多个印刷电路板，这将大幅减少工时损失进而提高生产效率。
另外(其三)，表面贴装技术生产线一般须随印刷电路板的不同而更换程序并更动供料器的数量及位置，此工作相当繁琐费时，其可能因供料器放错位置而生产错件，若能将多个不同的印刷电路板合并于载具上(经定位含贴合)，以多个电路板作为一个大的电路板，写成程序，如此将可大量减少生产线换线工时，也可大幅提高生产效率。
并且(其四)，为配合产品外形，一般印刷电路板往往设计成多边形，但碍于表面贴装技术生产线需长方形始能传递与夹持定位，故必须设计印刷电路板的板边，待表面贴装技术的生产线生产完成后，以割板机裁切掉印刷电路板的板边，但是若能将已经经过印刷电路板制造厂裁切后的印刷电路板经定位板贴合于载具之上，即可以表面贴装技术生产，且不需要额外的裁切印刷电路板板边的设备及工时，可大幅减少设备投资及工时。
因此为使生产的时间能够配合生产线流程，且能持续高效率运作，有必要一次以一载具板将多片印刷电路板同时组装(粘贴)上电子零件，进入SMT生产线使得正反两面或不同产品同时组装，然而此一构想又受限于载具板定位机构须耐高温的条件限制；这是因为印刷电路板上的SMT零件需要通过迴焊炉(加热)，须有定位机构具定位能力且耐热，以固定印刷电路板通过SMT生产线，完成组装。其中具有耐热能力的机构虽可设计出来，然而其具相当高的复杂度及不易自动化的处理过程，不利于大量生产，由于成本上的考虑，而使得厂商不愿使用；但是随着电子产品的需求市场扩大，因此也有必要寻找一种具有更大生产能力的流程以取代现有的SMT制程。
由以上叙述可知，SMT生产线若能同时容纳多片印刷电路板进行组装，则特别节省工时。其中，上述的印刷电路板也可为薄板或软板，为一泛用的同类物品的称呼。
新开发的耐热粘胶具定位能力且耐热，于迴焊炉内高温时耐热且不固化，可贴装印刷电路板于载具板上以通过整个SMT生产线，且放置与取下印刷电路板(PCB)过程省时容易，使用耐热粘胶时，该印刷电路板(PCB)的自动取放辅助机具有易于设计的优点。
发明内容
本实用新型的主要目的在于提供一种SMT生产系统的结构及SMT生产流程专用辅助机，而且可以工时成本低廉的结构进行生产的多板式(含软板)印刷电路板定位(含贴合)设备(SMT产品线辅助机台)，可用于同一系列产品、不同系列产品等的应用场所，并可以提供低成本高品质的效果。
为了达到上述目的，本实用新型将公知的单片印刷电路板(PCB，printcircuit board)式SMT生产系统改善成为多片PCB于一载具板之上，配合使用耐热粘胶的固定PCB构造，更经济地设定出有益于实际应用的SMT生产系统的多板式(含软板)印刷电路板定位(含贴合)设备(SMT产品线辅助机台)，与公知技术比较更具实用价值。
本实用新型的多板式印刷电路板定位设备包含：机架模块，具有本体，可装于表面贴装技术的生产线前端；视觉定位模块，具有视觉定位相机，可辨识印刷电路板上辨识点的形状及位置；移动手臂模块，具横向及纵向移动能力，并可局部上下及旋转运动；吸持模块，设于该移动手臂模块上，具平面吸板；及输送带模块，具有输送带，该输送带具有入口侧、出口侧、固定侧与调整侧；其中移动手臂模块具有将多个印刷电路板定位(含贴合)于一载具板上的能力，且其中多个印刷电路板由输送带模块一侧移入该输送带，且一载具板由输送带模块另一侧移入该输送带；其中该视觉定位模块、移动手臂模块、吸持模块及输送带模块等等直接或间接与机架模块互相机械连接。
根据上述构想，其中，该载具板具有耐热粘胶设于预定位置，以将该印刷电路板定位于其上。
根据上述构想，其中，该视觉定位相机为电荷耦合器件(CCD，ChargeCoupled Device)或接触图像传感器(CIS，Contract Image Sensor)所构成。
根据上述构想，其中，该耐热粘胶组成为硅(silicon)、甲苯(toluene)及树脂(resin)所构成。
根据上述构想，其中，该移动手臂模块为具有包含有横向移动能力的滑轨杆件与具有纵向移动能力的滑轨杆件。
根据上述构想，其中，该平面吸板的形式为真空吸取。
根据上述构想，其中，该载具板具定位线条格子以使该印刷电路板定位方便。
根据上述构想，其中，该载具板上的印刷电路板数量为同一型号的2片，且分别为正面朝上与反面朝上。
根据上述构想，其中，该多板式印刷电路板定位设备进一步包含印刷电路板进料模块及载具板进料模块。
根据上述构想，其中，印刷电路板由调整侧的印刷电路板进料模块移入输送带模块，载具板由入口侧的载具板进料模块移入输送带模块。
根据上述构想，其中，该印刷电路板进料模块具多个进料处。
根据上述构想，其中，该多板式印刷电路板定位设备进一步包含有底部中空的托盘，该印刷电路板进料模块借由底部中空的托盘装载双面的印刷电路板。
本实用新型的多板式印刷电路板贴合设备具有一.自动将软板经定位贴合于载具，二.提升传统表面贴装技术生产效率等等的二主要功能，以软板或多个印刷电路板经定位并置于载具板上，以特殊的耐热胶固定，再通过传统的表面贴装技术生产线，将电子零件装置于该软板或多个印刷电路板上，使软板得以生产或借由经多个印刷电路板并排减少单板近出料的机器，省生产工时而提高生产效率并大量节省换面裁边的工时成本。
下面，结合具体实施例及其附图，对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明
图1为公知的印刷电路板组装生产线示意图；
图2为本实用新型较佳实施例印刷电路板组装生产线示意图；
图3为本实用新型多板式印刷电路板定位设备的实施例示意图；
图4为本实用新型多板式印刷电路板定位设备的另一实施例示意图；
图5为本实用新型组件平面吸板构造示意图；及
图6为本实用新型组件托盘构造示意图。
其中，附图标记说明如下：
1 机架模块 11 本体
2 视觉定位模块 21 视觉定位相机
3 移动手臂模块 4 吸持模块
41 平面吸板 411 吸孔
413 气室 415 薄钢板
417 气室壁 5 印刷电路板进料模块
51 印刷电路板 52 托盘
521 板条固定区块 523 固定板条
53 印刷电路板进料机 6 载具板进料模块
61 载具板 63 载具板进料机
7 预定位置 8 输送带模块
81 入口侧 82 出口侧
83 固定侧 84 调整侧
85 压板区 86 压板
9 退料模块
具体实施方式
请参考以下所述的本实用新型的相关流程及运作原理，其中本实用新型利用耐热粘胶固定多片PCB于载具板(放置PCB的平板)之上，以通过单面装配SMT零件的生产线，该耐热粘胶遇迴焊炉时不会固化，故PCB对载具板而言放置与取起容易，加上外围配合辅助机台，能节省工时地设定出有益于实际应用的SMT生产系统。
请参考图2为本实用新型于SMT生产线实施例的状况，其中在引用耐热粘胶设于载具板之后，SMT生产线的配置加上本实用新型的多板式(含软板)印刷电路板定位(含贴合)设备，可实施为本实用新型的多板式印刷电路板定位设备-锡膏印刷机-正面SMT高速机-正面SMT泛用机-迴焊炉，此种安排方式是为适应多片PCB一起装配的生产线，中间无须翻面机台并省下一台锡膏印刷机及迴焊炉，若为同一型号的PCB正反两面并排放置于载具板上则可以重复使用同一SMT生产线，于第一次通过该SMT生产线后，正反两面互换再经过生产线即可使得PCB组装得以完成。
而本实用新型所产生的卓越功效为多片PCB同时进入生产线的排配，造成工时的节省使生产成本得以降低，而大量生产时会使得经济效果明显，尤其是一般具SMT生产线的代工或制造厂商，往往是24小时连续操作至一批次工件完成才停止产线，因此产能改善效果显著。
为明白显示出本实用新型多板式(含软板)印刷电路板定位(含贴合)设备的主要特征，请参考图3及图4，其包含：机架模块1，具有本体11，即为机架的构造本体，可包含固定于其中的众多设备零件及模块，可装于表面贴装技术的生产线前端；视觉定位模块2，可包含电路控制系统，具有视觉定位相机21，可辨识印刷电路板51上辨识点的形状及位置；移动手臂模块3，具横向及纵向移动能力，并可局部上下及旋转运动，可为传统常见X-Y滑轨移动构造加上局部上下及旋转构造；吸持模块4，设于该移动手臂模块上，可包含真空源控制管路，具有平面吸板41，可为特制真空吸盘板，可依产品的尺寸而更换不同的尺寸，其基本结构请参考图5；及输送带模块8，具有输送带，可承载载具板61，该输送带具有入口侧81、出口侧82、固定侧83与调整侧84；其中移动手臂模块3具有将多个印刷电路板51定位(含贴合)于一载具板61上的能力，且其中多个印刷电路板51由输送带模块8一侧移入该输送带，且一载具板由输送带模块8另一侧移入该输送带；此外其中该视觉定位模块2、移动手臂模块3、吸持模块4及输送带模块8等等直接或间接与机架模块1互相机械连接。
大体而言本实用新型的运作过程为用移动手臂模块3及吸持模块4先将载具板61运到输送带模块8上，再依次序将多个PCB一片片运送到载具板61上具有耐热胶的预定位置7上，然后用输送带模块8送到SMT生产线之中。
本实用新型的运作过程分三种：当印刷电路板为单面板时(可如图3)，载具板61由载具板进料模块6运到输送带模块8上，单面板堆栈在印刷电路板进料模块5下方，单面板堆栈上升时，印刷电路板51(单面板)到达一预设位置，并且该预设位置的可能干涉机构会避开，接着由移动手臂模块3及吸持模块4先将单面板由预设位置吸起，经过视觉定位相机21辨识位置，视觉定位模块依单面板的外型或定位点来计算单面板的偏移或旋转角度，之后移动手臂模块3旋转并位移以补偿误差，再将单面板移至载具板61上方位置等待，当载具板61进入定位后，移动手臂模块3会降下吸持模块4，将单面板放在载具板61上，可再依次序将多个单面板一片片运送到载具板61上具有耐热胶的预定位置7上，之后输送带模块8将载具板61及其上的单面板送至输送带模块8的压板区85，当载具板61到达定位后，压板区上方的压板86会降下将单面板牢牢地压合于载具板61之上，之后压板86会上升，载具板被输送带模块8送至SMT生产线中的下一站。
第二种方式仍如同图3，只是产品为双面板，此时载具板的动作同上，每一双面板被放在托盘52上，托盘52再放置于抽取柜(magazine)上，抽取柜再贴装于印刷电路板进料模块5中；当加载双面板时，先将托盘52(如图6)及其上的双面板送到印刷电路板51预设位置，接着由移动手臂模块3及吸持模块4先将双面板吸起，之后的动作同上，当双面板被吸起后，托盘52会被内部机构(如无杆缸或输送带)送回抽取柜中，之后抽取柜会上升一格，以便预备下一片托盘送出。
第三种方式如图4，产品不论是单面机或双面板，都由印刷电路板进料模块5供应，只是单面板直接放在抽取柜上，而双面板须放在托盘52上，其余的动作如第二种方式。
其中本说明书图3及图4分别可为印刷电路板进料模块5具有一种PCB型号(图3)与两种PCB型号(图4)的状况，在图3时载具板61承载同一型号PCB的正反两面，即正面向上的PCB由印刷电路板进料模块5取出，直接置于载具板61之上，而反面向上的PCB为前述正面向上的PCB多经历一翻面动作后，置于载具板61之上，而该翻面动作可由传统市售的PCB翻面模块实现；另外在两种PCB型号(图4)的状况时，具多个PCB进料处含于该印刷电路板进料模块5之中，使用移动手臂模块3及吸持模块4将各型号PCB分别置于载具板61之上。
请参考图3及图4所示，其中印刷电路板进料模块5包括印刷电路板进料机53，其具有托盘52可承载印刷电路板且具有沿图中箭头方向的送料能力(且有输送装置)，另有退料模块9，沿图中往上方箭头方向具有返料能力(如图3所示)(且有输送装置)；又其中载具板进料模块6具有载具板进料机63可沿圈中箭头方向往右输送载具板61(且有输送装置)；其中图3及图4的箭头可分别代表设于各模块的输送装置的输送工件方向，可以输送带或气缸夹具装置来执行运输动作。因此本实用新型可依实际运用需要而可能有3到4个输送带。
若因为材料变形或是其上的定位点受污染，以致于视觉定位模块2无法辨识产品的位置变化时，此时移动手臂模块3移动至不良板放置区A(退料模块9的位置)，之后降下吸持模块4，并释放真空，使产品放置于不良品放置区A，之后该不良品放置区A的输送装置(如输送带)会移动一预设距离，使下一次所放的不良板不会和本次完全重叠，当作业员要取出不良板时，无须停机，仅以时动方式移动该输送装置即可依次取出不良板。
本实用新型的多板式(含软板)印刷电路板定位(含贴合)设备尚有以下的变化，其中该载具板61可具有耐热粘胶设于预定位置7，以将该印刷电路板51定位于其上；其中该视觉定位相机21可为电荷耦合器件(CCD，Charge Coupled Device)或接触图像传感器(CIS，Contract Image Sensor)所构成；其中该耐热粘胶组成可为硅(silicon)、甲苯(toluene)及树脂(resin)所构成；其中该移动手臂模块3可包含有横向移动能力的滑轨杆件与具有纵向移动能力的滑轨杆件；其中该平面吸板41的形式为可真空吸盘；其中该载具板可具有定位线条格子以使该印刷电路板51定位方便；其中该载具板61上的印刷电路板51数量可为同一型号的2片，且分别为正面朝上与反面朝上；又本实用新型可进一步包含印刷电路板进料模块5及载具板进料模块6；其中印刷电路板51可由调整侧的印刷电路板进料模块5移入输送带模块8，载具板61可由入口侧81的载具板进料模块6移入输送带模块8；其中该印刷电路板进料模块5可具多个进料处；且其中该印刷电路板进料模块通过底部中空的托盘装载双面的印刷电路板。
在此描述平面吸板41的一构造实施例，如图5所示，该平面吸板41具有三个气室413及以各气室的真空吸力通过如吸孔411来吸取印刷电路板51，为简单及易加工的构造，易于吸取不同尺寸的印刷电路板51，且为薄钢板415与气室壁417互相粘合而成。
此外须描述托盘52的功能及构造，如图6所示，其中托盘可为盘形板条状中空构造以容纳双面板的背面零件，放置双面板时不会产生干涉，其中板条固定区块521可固定板条523，此构造使得双面印刷电路板在放置于托盘52时电子零件不会碰到托盘52本体。
本实用新型具有以下的优点：
1.工时降低，产值提升：此点是由于多片PCB同时进生产线使得经济效果达成。
2.产线合并，减少机台：一般PCB具双面生产线，本实用新型至少省下锡膏印刷机及迴焊炉各一台。
3.减少人力：制程简化使人工自然减少。
4.减电费减维修费：省机台设备的附带效果。
5.多板搭配使生产排程方便：方便生产管理人员弹性调整。
以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，非因此限定本实用新型的专利范围，故凡应用本实用新型说明书或附图内容所进行的等效化学结构变化，均同理包含于本实用新型的范围内。
Claims (9)
1、一种多板式印刷电路板定位设备，用于表面贴装技术的生产线，由机架模块、视觉定位模块、移动手臂模块、吸持模块以及输送带模块组成，该视觉定位模块、移动手臂模块、吸持模块以及输送带模块直接或间接与机架模块互相机械连接，其特征在于：
机架模块，具有本体，装于表面黏着技术之生产线前端；
视觉定位模块，具有视觉定位相机；
吸持模块，设于该移动手臂模块上，具平面吸板；及
输送带模块，具有输送带，该输送带具有入口侧、出口侧、固定侧与调整侧。
2、如权利要求1所述的多板式印刷电路板定位设备，其特征在于还包括一载具板，该载具板上的预定位置涂附有耐热粘胶。
3、如权利要求1所述的多板式印刷电路板定位设备，其特征在于该视觉定位相机为电荷耦合器件或接触图像传感器。
4、如权利要求1所述的多板式印刷电路板定位设备，其特征在于该移动手臂模块由横向移动滑轨杆件与纵向移动滑轨杆件构成。
5、如权利要求2所述的多板式印刷电路板定位设备，其特征在于该载具板具有定位线条格子。
6、如权利要求1所述的多板式印刷电路板定位设备，其特征在于该载具板上的印刷电路板数量为同一型号的2片，且分别为正面朝上与反面朝上。
7、如权利要求1的所述的多板式印刷电路板定位设备，其特征在于进一步包含印刷电路板进料模块及载具板进料模块。
8、如权利要求7所述的多板式印刷电路板定位设备，其特征在于该印刷电路板进料模块具有多个进料处。
9、如权利要求7所述的多板式印刷电路板定位设备，其特征在于还具有底部中空的托盘。
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Owner name: HONGQICHANG SCIENCE & TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: CHANG SCIENCE + TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20070615 |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20070615 Address after: Taoyuan County of Taiwan Province Patentee after: Hongqi Changli Sci. & Tech. Co., Ltd. Address before: Taoyuan County of Taiwan Province Patentee before: Changlin Sci. & Tech. Co., Ltd. |
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