专利名称：一种悬臂式高效贴片机的制作方法
技术领域：
本发明是一种用于带式送料的电子元器件的高效表面贴装的悬臂式高效贴片机。属于电子装备技术领域。
背景技术：
随着电子装备制造业的高速发展，电路板上贴装电子元件的加工工艺越来越多被电子电器生产厂家所采用。贴片机通常是由XY精密定位平台以及具有贴装功能的贴片头组成。常见的贴片机采用龙门式的框架结构，由横梁的移动和贴片头在横梁上定位实现XY定位，贴片机每个工作循环，贴片头在Xy定位平台的驱动下从送料器处吸取电子元器件，连续完成取料、定位、贴装等步骤。贴片头在定位平台对其定位的同时，需要协调地完成元器件的吸取、角度调节、贴装等动作。这种结构的贴片机工作空间收到龙门架的限制，贴片头每次从送料器取料均要花费较长的空行程时间，为了提高贴片机的效率，需要提高定位 平台的定位速度，这对于贴片机的动态性能和稳定性造成不利的影响，因此传统平台的贴片机效率提升已经有限。本发明根据技术发展趋势和要求，提出床身上合理布置X轴定位机构、基板进给与夹紧定位机构、送料器与吸嘴库，采用带有Y轴定位机构的悬臂梁驱动贴片头现X、y轴的高速精密定位，贴片机操作空间增大，灵活性增加，又能减少贴片头工作循环的空行程，贴装效率大大提高。由于在本发明的贴片机结构上采用悬臂式结构，不仅速度和效率得到提高，而且结构简单，维护更加容易。
发明内容
本发明的目的在于设计一种结构简单、运动灵活、速度快、准确度高的高速、高效、结构简单的悬臂式高效贴片机。本发明的技术方案是本发明的悬臂式高效贴片机，包括有床身、X轴定位系统、悬臂、Y轴定位系统、贴片头、PCB基板进给机构、视觉系统、吸嘴库与带式送料器组以及贴片机专用控制器，其中X轴定位系统安装在床身的一侧，吸嘴库和带式送料器组安装在床身的另一侧，悬臂安装在X轴定位系统上，悬臂上安装有Y轴定位系统，从吸嘴库中选取合适的吸嘴、并通过吸嘴从带式送料器组上吸取电子元件和完成对PCB基板的贴装的动作的贴片头安装在Y轴定位系统上，将PCB基板传送到要求的位置、并定位及夹紧的PCB基板进给机构与X轴定位系统平行安装在床身上，且位于悬臂的下方，视觉系统配有两个分别用于PCB基板芯片位置的识别和芯片角度的调节的摄像头，两个摄像头分别安装在贴片头上和悬臂上，X轴定位系统、Y轴定位系统、贴片头、PCB基板进给机构与贴片机专用控制器电连接，视觉系统的两个摄像头与贴片机专用控制器的视觉模块连接。上述悬臂安装在X轴定位系统的导轨滑块上，贴片头安装在Y轴定位系统的滑块上。上述X轴定位系统为丝杠机构，包括有安装在床身上的安装板、安装在安装板上的导轨副、安装在导轨副中间、固定在安装板上的丝杠、通过联轴器与丝杠联接的伺服电机。上述床身上安装有并行工作的两套贴片机构，导轨副中间还布置有另一套丝杠机构，另一套丝杠机构包括有安装在导轨副中间、固定在安装板上的丝杠、通过联轴器与丝杠联接的伺服电机。上述由X轴定位系统驱动、实现X轴定位的悬臂通过安装板安装在X轴定位系统的导轨滑块上，X轴定位系统上所设的丝杠螺母与导轨滑块连接。上述Y轴定位系统布置安装在悬臂的侧面，Y轴定位系统包括有伺服电机、安装在悬臂上的丝杠螺母机构、导轨滑块机构、固定在导轨滑块机构上的贴片头以及通过安装支架固定在悬臂一端的角度调节摄像头。上述贴片头安装在导轨滑块机构所设的滑块上，贴片头包括有安装座、吸嘴杆组
件、角度调节机构、单向阀组件、Z轴贴装运动机构,其中角度调节机构、单向阀组件、z轴贴装运动机构固定在安装座上，吸嘴杆组件通过线性轴承连接在安装座所设的安装孔内，吸嘴杆组件的上端固定有连接块，所述连接块与固定在安装座上的滑块连接，所述滑块固定在安装座所设的导轨上，带动吸嘴杆组件上下运动的z轴贴装运动机构固定在安装座上，吸嘴杆组件的中段固定有同步带轮，所述同步带轮与角度调节机构上所设的同步带组成驱动吸嘴杆组件实现角向转动的带传动副，吸嘴杆组件的顶端通过气管与单向阀组件连接，吸嘴杆组件的底端连接有可换吸嘴。上述PCB基板进给机构包括有固定支撑架、可移动支撑架、支承座、调宽机构、PCB基板定位夹紧机构，固定支撑架及支承座安装在床身上，调节支撑架宽度的调宽机构安装在支承座上，可移动支撑架安装在导轨的滑块上，导轨安装在床身上，多套PCB基板带式同步传送机构分别安装在固定支撑架以及可移动支撑架的内侧，固定支撑架以及可移动支撑架内侧所安装的用于PCB基板的进给传送的PCB基板带式同步传送机构的数量相等，对称布置，床身上还安装有用于确定PCB基板的夹紧的PCB基板夹紧气缸。上述视觉系统包括分别用于芯片角度调节和PCB基板上芯片位置识别的两个摄像头。用于芯片角度调节的摄像头(3. 7)通过安装支架固定在悬臂一端，用于PCB基板上芯片位置识别的摄像头安装在贴片头安装座的底端，摄像头的中心线与PCB基板垂直。上述床身上安装有并行工作的两套贴片机构，两套贴片机构的贴片头各有一组吸嘴库和带式送料器组，两组吸嘴库和带式送料器组分别安装在床身上所设的两组安装基座上，吸嘴库上设有若干个不同尺寸的用于存放不同规格吸嘴的吸嘴定位孔。本发明的悬臂式高效贴片机，其贴片头通过悬臂定位，操作空间大大增加，系统更加灵活，结构简单，效率高，配以视觉识别系统，可简化编程操作和芯片贴装精度。另外，本发明设有两套贴片头，由贴片机专用控制器协调，每一套均可独立工作，大大提高了整机的工作效率。此外，双贴片头并行工作，还可使贴装空行程减少，使整机工作效率进一步极高，非常适合于带式送料的电子元件的高效、精密贴装。本发明结构十分紧凑，成本低，贴片头的操作空间大，贴片头从带式送料器上提取芯片和将芯片贴装到PCB基板上的行程非常短，本发明不仅具有很高的贴片精度和工作效率，而且动作灵敏，非常适合于带式送料的电子元件的高效贴装。
图I本发明实施例中悬臂式高效贴片机的总装 图2本发明实施例中的X轴定位系统、进板机构以及吸嘴库与送料器组的布局 图3本发明实施例中的悬臂组件的结构示意 图4本发明实施例中的贴片头的结构简 图5本发明实施例中PCB基板进给系统与夹紧结构的示意图。
具体实施例方式本发明的结构示意图如图I所示，本发明的悬臂式高效贴片机，包括有床身1、X轴定位系统2、悬臂3、Y轴定位系统4、贴片头5、PCB基板进给机构6、视觉系统7、吸嘴库与带式送料器组8以及贴片机专用控制器，其中X轴定位系统2安装在床身(I)的一侧，吸嘴库8和带式送料器组9安装在床身I的另一侧，悬臂3安装在X轴定位系统2上，悬臂3上·安装有Y轴定位系统4，从吸嘴库中选取合适的吸嘴、并通过吸嘴从带式送料器组上吸取电子元件和完成对PCB基板的贴装的动作的贴片头5安装在Y轴定位系统4上，将PCB基板传送到要求的位置、并定位及夹紧的PCB基板进给机构6与X轴定位系统2平行安装在床身I上，且位于悬臂3的下方，视觉系统7配有两个分别用于PCB基板芯片位置的识别和芯片角度的调节的摄像头，两个摄像头分别安装在贴片头5上和悬臂3上，X轴定位系统2、Y轴定位系统4、贴片头5、PCB基板进给机构6与贴片机专用控制器电连接，视觉系统7的两个摄像头与贴片机专用控制器的视觉模块连接。上述悬臂3安装在X轴定位系统2的导轨滑块上，贴片头5安装在Y轴定位系统4的滑块上。上述X轴定位系统2为丝杠机构，包括有安装在床身上的安装板2. I、安装在安装板2. I上的导轨副2. 2、安装在导轨副2. 2中间、固定在安装板2. I上的丝杠2. 3、通过联轴器2. 4与丝杠2. 3联接的伺服电机2. 5。上述床身I上安装有并行工作的两套贴片机构，导轨副2. 2中间还布置有另一套丝杠机构，另一套丝杠机构包括有安装在导轨副2. 2中间、固定在安装板2. I上的丝杠2. 6、通过联轴器2. 7与丝杠2. 6联接的伺服电机2. 8。上述由X轴定位系统2驱动、实现X轴定位的悬臂3通过安装板3. 2安装在X轴定位系统2的导轨滑块上，X轴定位系统2上所设的丝杠螺母3. I与导轨滑块连接。上述Y轴定位系统4布置安装在悬臂3的侧面，Y轴定位系统4包括有伺服电机
3.3、安装在悬臂3上的丝杠螺母机构3. 6、导轨滑块机构3. 5、固定在导轨滑块机构3. 5上的贴片头5以及通过安装支架固定在悬臂3 —端的角度调节摄像头3. 7。上述贴片头5安装在导轨滑块机构3. 5所设的滑块上，贴片头5包括有安装座5. I、吸嘴杆组件5. 2、角度调节机构5. 3、单向阀组件5. 4、z轴贴装运动机构5. 5，其中角度调节机构5. 3、单向阀组件5. 4、z轴贴装运动机构5. 5固定在安装座5. I上，吸嘴杆组件5. 2通过线性轴承连接在安装座5. I所设的安装孔内，吸嘴杆组件5. 2的上端固定有连接块，所述连接块与固定在安装座5. I上的滑块连接，所述滑块固定在安装座5. I所设的导轨上，带动吸嘴杆组件5. 2上下运动的z轴贴装运动机构5. 5固定在安装座5. I上，吸嘴杆组件5. 2的中段固定有同步带轮，所述同步带轮与角度调节机构5. 3上所设的同步带组成驱动吸嘴杆组件5. 2实现角向转动的带传动副，吸嘴杆组件5. 2的顶端通过气管与单向阀组件5. 4连接，吸嘴杆组件5. 2的底端连接有可换吸嘴。上述PCB基板进给机构6包括有固定支撑架6. I、可移动支撑架6. 2、支承座6. 3、调宽机构6. 4、PCB基板定位夹紧机构6. 5，固定支撑架6. I及支承座6. 3安装在床身I上，调节支撑架宽度的调宽机构6. 4安装在支承座6. 3上，可移动支撑架6. 2安装在导轨6. 6的滑块上，导轨6. 6安装在床身I上，多套PCB基板带式同步传送机构分别安装在固定支撑架6. I以及可移动支撑架6. 2的内侧，固定支撑架6. I以及可移动支撑架6. 2内侧所安装的用于PCB基板的进给传送的PCB基板带式同步传送机构的数量相等，对称布置，床身I上还安装有用于确定PCB基板的夹紧的PCB基板夹紧气缸6. 7。上述视觉系统7包括分别用于芯片角度调节和PCB基板上芯片位置识别的两个摄像头。用于芯片角度调节的摄像头3. 7通过安装支架固定在悬臂3 —端，用于PCB基板上芯片位置识别的摄像头安装在贴片头安装座5. I的底端，摄像头的中心线与PCB基板垂直。
上述床身I上安装有并行工作的两套贴片机构，两套贴片机构的贴片头各有一组吸嘴库8和带式送料器组9，两组吸嘴库8和带式送料器组9分别安装在床身I上所设的两组安装基座9. la、9. Ib上，吸嘴库8上设有若干个不同尺寸的用于存放不同规格吸嘴的吸嘴定位孔。本发明工作时，由专用贴片机控制器控制PCB基板进给机构(6)调节需要的宽度，同时将PCB基板传送到要求的位置，然后将PCB基板定位并夹紧在支撑架上。专用贴片机控制器可接受编程，或者控制贴片头，利用贴片头底端的摄像头扫描PCB基板，识别芯片贴装的位置。然后根据编程或者视觉辨识的芯片位置发出指令，控制X、Y轴定位机构，驱动贴片头，控制吸嘴从带式送料器上吸取电子元件和完成对PCB基板的贴装的动作。专用贴片机控制器还可以根据芯片类型控制贴片头从吸嘴库选取合适的吸嘴。
权利要求
1.一种悬臂式高效贴片机，其特征在于包括有床身(I)、X轴定位系统(2)、悬臂(3)、Y轴定位系统(4 )、贴片头(5 )、PCB基板进给机构(6)、视觉系统(7)、吸嘴库与带式送料器组(8)以及贴片机专用控制器，其中X轴定位系统(2)安装在床身(I)的一侧，吸嘴库(8)和带式送料器组(9)安装在床身(I)的另一侧，悬臂(3)安装在X轴定位系统(2)上，悬臂(3)上安装有Y轴定位系统(4 )，从吸嘴库中选取合适的吸嘴、并通过吸嘴从带式送料器组上吸取电子元件和完成对PCB基板的贴装的动作的贴片头(5 )安装在Y轴定位系统(4 )上，将PCB基板传送到要求的位置、并定位及夹紧的PCB基板进给机构(6)与X轴定位系统(2)平行安装在床身(I)上，且位于悬臂(3)的下方，视觉系统(7)配有两个分别用于PCB基板芯片位置的识别和芯片角度的调节的摄像头，两个摄像头分别安装在贴片头(5 )上和悬臂(3)上，X轴定位系统(2)、Y轴定位系统(4 )、贴片头(5)、PCB基板进给机构(6)与贴片机专用控制器电连接，视觉系统(7)的两个摄像头与贴片机专用控制器的视觉模块连接。
2.根据权利要求I所述的悬臂式高效贴片机，其特征在于上述悬臂(3)安装在X轴定位系统(2)的导轨滑块上，贴片头(5)安装在Y轴定位系统(4)的滑块上。
3.根据权利要求I所述的悬臂式高效贴片机，其特征在于上述X轴定位系统(2)为丝杠机构，包括有安装在床身上的安装板(2. I)、安装在安装板(2. I)上的导轨副(2. 2)、安装在导轨副(2. 2)中间、固定在安装板(2. I)上的丝杠(2. 3)、通过联轴器(2. 4)与丝杠(2. 3)联接的伺服电机(2. 5)。
4.根据权利要求I所述的悬臂式高效贴片机，其特征在于上述床身(I)上安装有并行工作的两套贴片机构，导轨副(2. 2)中间还布置有另一套丝杠机构，另一套丝杠机构包括有安装在导轨副(2. 2)中间、固定在安装板(2. I)上的丝杠(2. 6)、通过联轴器(2. 7)与丝杠(2. 6)联接的伺服电机(2. 8)。
5.根据权利要求I所述的悬臂式高效贴片机，其特征在于上述由X轴定位系统(2)驱动、实现X轴定位的悬臂(3)通过安装板(3. 2)安装在X轴定位系统(2)的导轨滑块上，X轴定位系统(2)上所设的丝杠螺母(3. I)与导轨滑块连接。
6.根据权利要求I所述的悬臂式高效贴片机，其特征在于上述Y轴定位系统(4)布置安装在悬臂(3)的侧面，Y轴定位系统(4 )包括有伺服电机(3. 3)、安装在悬臂(3)上的丝杠螺母机构(3. 6)、导轨滑块机构(3. 5)、固定在导轨滑块机构(3. 5)上的贴片头(5)以及通过安装支架固定在悬臂(3) —端的角度调节摄像头(3. 7)。
7.根据权利要求I所述的悬臂式高效贴片机，其特征在于上述贴片头(5)安装在导轨滑块机构(3. 5)所设的滑块上，贴片头(5)包括有安装座(5. I)、吸嘴杆组件(5. 2)、角度调节机构(5. 3)、单向阀组件(5. 4)、z轴贴装运动机构(5. 5)，其中角度调节机构(5. 3)、单向阀组件(5. 4 )、z轴贴装运动机构(5. 5 )固定在安装座(5. I)上，吸嘴杆组件(5.2)通过线性轴承连接在安装座(5. I)所设的安装孔内，吸嘴杆组件(5. 2)的上端固定有连接块，所述连接块与固定在安装座(5. I)上的滑块连接，所述滑块固定在安装座(5. I)所设的导轨上，带动吸嘴杆组件(5. 2)上下运动的z轴贴装运动机构(5. 5)固定在安装座(5. I)上，吸嘴杆组件(5. 2)的中段固定有同步带轮，所述同步带轮与角度调节机构(5. 3)上所设的同步带组成驱动吸嘴杆组件(5. 2)实现角向转动的带传动副，吸嘴杆组件(5. 2)的顶端通过气管与单向阀组件(5. 4)连接，吸嘴杆组件(5. 2)的底端连接有可换吸嘴。
8.根据权利要求I所述的悬臂式高效贴片机，其特征在于上述PCB基板进给机构(6)包括有固定支撑架(6. I)、可移动支撑架(6. 2)、支承座(6. 3)、调宽机构(6. 4)、PCB基板定位夹紧机构(6. 5 )，固定支撑架(6.1)及支承座(6.3)安装在床身(I)上，调节支撑架宽度的调宽机构(6. 4)安装在支承座(6. 3)上，可移动支撑架(6. 2)安装在导轨(6. 6)的滑块上，导轨(6. 6)安装在床身(I)上，多套PCB基板带式同步传送机构分别安装在固定支撑架(6.1)以及可移动支撑架(6. 2 )的内侧，固定支撑架(6.1)以及可移动支撑架(6. 2 )内侧所安装的用于PCB基板的进给传送的PCB基板带式同步传送机构的数量相等，对称布置，床身(I)上还安装有用于确定PCB基板的夹紧的PCB基板夹紧气缸(6. 7)。
9.根据权利要求I所述的悬臂式高效贴片机，其特征在于上述视觉系统(7)包括分别用于芯片角度调节和PCB基板上芯片位置识别的两个摄像头，用于芯片角度调节的摄像头(3. 7)通过安装支架固定在悬臂(3)—端，用于PCB基板上芯片位置识别的摄像头安装在贴片头安装座(5. I)的底端，摄像头的中心线与PCB基板垂直。
10.根据权利要求I所述的悬臂式高效贴片机，其特征在于上述床身(I)上安装有并行工作的两套贴片机构，两套贴片机构的贴片头各有一组吸嘴库(8)和带式送料器组(9)，两组吸嘴库(8)和带式送料器组(9)分别安装在床身(I)上所设的两组安装基座(9. la、9. Ib)上，吸嘴库(8)上设有若干个不同尺寸的用于存放不同规格吸嘴的吸嘴定位孔。
全文摘要
本发明是一种悬臂式高效贴片机。包括有X轴定位系统、Y轴定位系统、贴片头、带式送料器组以及贴片机专用控制器，X轴定位系统安装在床身的一侧，吸嘴库和带式送料器组安装在床身的另一侧，悬臂安装在X轴定位系统上，悬臂上安装有Y轴定位系统，从吸嘴库中选取吸嘴、并通过吸嘴从带式送料器组上吸取电子元件和完成对PCB基板的贴装的动作的贴片头安装在Y轴定位系统上，PCB基板进给机构与X轴定位系统平行安装在床身上，且位于悬臂的下方，视觉系统配有两个分别用于PCB基板芯片位置的识别和芯片角度的调节的摄像头，两个摄像头分别安装在贴片头上和悬臂上。本发明结构紧凑，成本低，贴片头的操作空间大，不仅具有很高的贴片精度和工作效率，而且动作灵敏。
文档编号H05K3/30GK102905477SQ20121030449
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者肖曙红, 李清国 申请人:广东工业大学