高速视觉柔性电路板贴装机的制作方法

本发明涉及一种贴片机,尤其涉及一种高速视觉柔性电路板贴装机。

背景技术：

柔性电路板在晶体行业中越来越普遍，其良好的性能也是未来电子晶体行业的一大趋势。市场现有的柔性电路板贴装机为单头吸取效率较低，软盘托板摆放形式为平铺式占用空间大，料品摆放速度较慢。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提高了生产效率、保证了贴片精准度并且占用空间小的高速视觉柔性电路板贴装机。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的高速视觉柔性电路板贴装机,包括固定在装置底板上的第一装置以及和与所述的第一装置左右平行间隔设置的第二装置，所述的第一装置包括前后依次相对设置的弹匣顶升机构、第一滚轮机构、贴片载盘机构、第二滚轮机构以及弹匣收纳机构，所述的第二装置包括前后依次相对设置的软盘弹匣升降机构和软盘移动机构，在所述的贴片载盘机构和软盘移动机构的上方沿横向设置有移载机构；所述的弹匣顶升机构、弹匣收纳机构和软盘弹匣升降机构均包括一个上下移动驱动机构，所述的上下移动驱动机构的上下移动输出端与一个沿水平方向设置的顶升底板固定相连，在所述的顶升底板上放置有弹匣，顶升底板周围设置有限位结构对弹匣限位，所述的弹匣底部卡固在所述的限位结构内，所述的弹匣包括前后敞口的壳体，在所述的壳体的左右内侧壁上上下间隔的设置有多个支撑料盘用的支撑凸沿；

一个气缸的推板正对弹匣中的料盘设置，所述的气缸通过往复运动将弹匣中的料盘推入到第一滚轮机构中；

在所述的软盘弹匣升降机构的弹匣两侧板上分别沿竖直方向对称的开有两个槽，一对对射传感器分别与两个槽相对设置，用来感应弹匣内每层支撑凸沿上是否有托盘；

所述的第一滚轮机构和第二滚轮机构结构相同，所述的第一滚轮机构和第二滚轮机构均包括U形支撑架，在所述的U形支撑架上安装有滚轮机构步进电机和滚轮组件，所述的滚轮组件包括两端分别转动连接在支撑架的两个侧板上的主动轴，在所述的主动轴两端分别转动连接有一个主动轮，在所述的主动轴上方设置有一个两端分别固定在连接块上的从动轴，两个所述的连接块分别通过压紧机构连接在U形支撑架的两个侧板的顶部，在所述的从动轴两端分别转动连接有一个从动轮，同一侧的主动轮和从动轮之间通过压紧机构能够压紧配合，沿水平方向设置的所述的滚轮机构步进电机的输出轴与主动轴的一端固定相连，所述的第一滚轮机构的主动轮和从动轮之间对准弹匣顶升机构的弹匣中的料盘输出运动方向设置以将料盘辗入两组主动轮和从动轮之间；

所述的贴片载盘机构包括支撑柱，在所述的支撑柱上安装有底板，在所述的底板上安装有第一电机模组，在所述的底板的左右两侧分别通过支柱安装有轨道，所述的轨道用于临时支撑第一滚轮机构辗出的空料盘，在所述的第一电机模组的滑块上安装有气缸底板，在所述的气缸底板的两侧分别安装有一个侧板，每一个侧板分别设置在相应侧的导轨的外侧，在每一个侧板的顶端分别连接有一个位于相应侧的导轨的上方并且沿水平方向设置的夹紧板，在所述气缸底板的中间安装有一个伸缩气缸，在所述伸缩气缸的伸缩端连接有托板，所述的托板位于两个轨道之间，在所述伸缩气缸的带动下，所述托板能够升起使空料盘夹紧在托板和夹紧板之间，在所述的伸缩气缸两侧的气缸底板上分别安装有一个用于支撑托板的直线轴承，所述的第一滚轮机构的输出侧的料盘能够支撑在轨道的进入端，在托板的进入端安装有前垫板，所述的前垫板能够在伸缩气缸以及第一电机模组的带动下顶在支撑在所述的轨道输出端的料盘后侧设置以将料盘推到第二滚轮机构中；

所述的第二滚轮机构的主动轮和从动轮能够咬入贴片载盘机构输出的料盘设置，在所述的第二滚轮机构的主动轮和从动轮之间夹紧设置的托盘对准弹匣收纳机构的弹匣设置以将料盘送到弹匣收纳机构的弹匣中；

盘移动机构，包括支撑柱，在所述的支撑柱上固定有机构底板，在所述机构底板上安装有输出水平直线运动的第二电机模组，在所述的第二电机模组的滑块上安装有上板，在所述的上板上安装有导轨滑块滑轨结构，在所述导轨滑块滑轨结构的滑块上安装有弹簧块，在所述弹簧块的一端安装有凸轮，在所述上板和弹簧块上分别设置有一个螺栓，弹簧的两端分别套在两个螺栓上，所述的上板两侧分别通过侧板与位于上板上方的托盘底板连接，所述的托盘底板能够在第二电机模组的带动下进入软盘弹匣升降机构的弹匣内使得软盘弹匣升降机构弹匣内的托盘支撑在托盘底板上，所述凸轮上部穿过托盘底板一端上的开槽设置，在所述托盘底板的另一端安装有两个销子，在所述的凸轮和两个销子之间能够夹紧从软盘弹匣升降机构的弹匣中取出的托盘；

所述的移载机构，包括电机板，在述的电机板背面安装有电机，所述的电机轴端通过转接杆安装有左右两个凸轮，在所述的电机板上安装有左右两根滑轨，在每一根所述的滑轨上分别上下滑动连接有一个上下板，所述的两个凸轮分别套在相应侧的所述的上下板上端的u型槽里，在每一个所述的上下板上分别通过电机托板连接有一个沿竖直方向设置的中空电机，所述的中空电机的中空电机轴上端通过气管与真空电磁阀连接以产生负压，所述的中空电机轴的下端通过吸嘴转接杆分别与吸嘴连接，所述的电机板安装在一个输出水平直线运动的直线电机组件的滑轨上，所述的直线电机组件的滑轨的运动方向与贴片载盘机构的第一电机模组的滑块运动方向以及软盘移动机构的第二电机模组的滑块的运动方向垂直设置，所述的吸嘴能够在直线电机组件的带动下对准第二电机模组的滑块带动的托盘内的散料设置以吸取散料并且所述的吸嘴能够在直线电机组件的带动下对准贴片移载机构上的料盘设置以将吸取的料品放置在贴片移载机构上的料盘内；

一个上方视觉判别机构，该上方视觉判别机构包括直线模组，在所述的直线模组的滑块上安装有与控制系统的信号输入端相连的上方相机，所述的控制系统的信号输出端通过控制线与软盘移动机构的第二电机模组以及移载机构的直线电机组件相连，所述的上方视觉判别机构通过立柱安装在所述的移载机构的底板上，所述的上方相机能够在所述的直线模组的带动下对准托盘底板上的托盘内的散料设置，用于拍摄托盘底板上的托盘内的散料的图像并传输给控制系统，所述的控制系统对拍摄到的产品进行特征分析，以确定产品在托盘内的相对位置坐标，然后输出控制信号给软盘移动机构的第二电机模组以及移载机构的直线电机组件控制第二电机模组以及直线电机组件的运动使得移载机构的吸嘴能够吸取托盘底板上的托盘内的散料；

下方视觉判别机构，它包括设置在相机立板上的下方相机，所述的下方相机对准吸嘴吸取的料品设置，用于对吸嘴吸取的料品进行拍摄，所述的下方相机与控制系统的信号输入端相连,所述的控制系统的信号输出端与中空电机相连,所述的下方相机将拍照的实际图像输出给控制系统，所述的控制系统对拍摄到的图像进行特征分析，如果实际图像与设定图像的角度有差别，所述的控制系统输出控制信号给中空电机转动以矫正料品被吸取时的角度误差。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

采用本发明装置采用双头吸嘴吸取料品，提高了生产效率并保证贴片精准度，每颗料品的吸取时间减少了0.2s；弹匣式存储软盘托板，使设备整体占用空间减小，因此设备更能适应在厂房里的摆放位置；移载机构快速移动提高了料品摆放效率。视觉判别系统，它对料品方向和角度进行矫正，速度快、准确度高、自动化程度大大提高代替了人力操作。

附图说明

图1是本发明的高速视觉柔性电路板贴装机的俯视图；

图2是图1所示的贴装机中的弹匣顶升机构的结构示意图；

图3-1是图1所示的贴装机中的滚轮机构夹紧状态的结构示意图；

图3-2是图1所示的贴装机中的滚轮机构松开状态的结构示意图；

图4-1是图1所示的贴装机中的贴片载盘机构的结构示意图；

图4-2是图4-1所示的贴片载盘机构中的电机模组部分的结构示意图；

图5是图1所示的贴装机中的下方视觉判别机构的结构示意图；

图6-1是图1所示的贴装机中的软盘移动机构的结构示意图；

图6-2是图6-1所示的软盘移动机构中的弹簧块部分的结构示意图；

图7-1是图1所示的贴装机中的移载上下机构的结构示意图；

图7-2是图8-1所示的移载上下机构中的吸嘴部分的结构示意图；

图8是图1所示的贴装机中的上方视觉判别机构的结构示意图；

图9软盘弹匣升降机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

如附图所示的本发明的高速视觉柔性电路板贴装机,它包括固定在装置底板上的第一装置以及和与所述的第一装置左右平行间隔设置的第二装置，所述的第一装置包括前后依次相对设置的弹匣顶升机构1、第一滚轮机构2、贴片载盘机构3、第二滚轮机构以及弹匣收纳机构5，所述的第二装置包括前后依次相对设置的软盘弹匣升降机构9和软盘移动机构6，在所述的贴片载盘机构3和软盘移动机构6的上方沿横向设置有移载机构7；所述的弹匣顶升机构1、弹匣收纳机构5和软盘弹匣升降机构9均包括一个上下移动驱动机构，所述的上下移动驱动机构的上下移动输出端与一个沿水平方向设置的顶升底板106固定相连，在所述的顶升底板106上放置有弹匣108，顶升底板106周围设置有限位结构107对弹匣限位，所述的弹匣108底部卡固在所述的限位结构内，所述的弹匣108包括前后敞口的壳体，在所述的壳体的左右内侧壁上上下间隔的设置有多个支撑料盘用的支撑凸沿。

一个气缸109的推板正对弹匣108中的料盘设置，所述的气缸109通过往复运动将弹匣108中的料盘推入到第一滚轮机构2中。

为了保证控制精度，作为本发明一种优选的实施方式，所述的上下移动驱动机构包括固定在装置底板上的顶升机构步进电机101，所述的顶升机构步进电机101通过连接柱与固定侧板102相连,所述的顶升机构步进电机101通过联轴器与沿竖直方向设置的丝杠103固定相连，在所述的固定侧板102上方依次间隔设置有固定座104和支撑底板105,在所述的固定座104和支撑底板105上均设置有至少两个对称设置的导向轴承，在所述的固定座104上的导向轴承中分别穿设有沿竖直方向设置的下部导向柱，所述的下部导向柱的底部与固定侧板102固定相连并且下部导向柱的上部与支撑底板105固定相连，在所述的支撑底板105上的导向轴承中均穿设有沿竖直方向设置的上部导向柱，所述的上部导向柱的顶部与顶升底板106底部固定相连并且上部导向柱的底部与固定座104固定相连，所述的支撑底板105通过固定杆111固定在装置底板上，在所述的固定座104中间设置有与丝杠103螺纹配合的丝杠螺母，所述的丝杠103穿过丝杠螺母，所述的丝杠103顶端与嵌在支撑底板105中间的轴承转动相连，所述的丝杠103下端与嵌在固定侧板中的丝杠固定法兰转动相连。

作为本发明的一种实施方式，所述的气缸109通过支撑结构110固定在支撑底板105上。

此弹匣顶升机构的工作过程为：顶升机构步进电机101与控制系统相连，所述的顶升机构步进电机101会根据控制系统接收到的输出的信号旋转，通过联轴器带动丝杠103旋转，丝杠103将旋转运动转化为直线运动。固定座104上方的支撑底板105位置固定，所以丝杠103旋转产生的直线运动将带动顶升底板106上下运动，这样弹匣108随之上下运动。顶升机构步进电机101准确的导程使弹匣108到达准确的位置，此时位于弹匣108一侧的气缸109往复运动将弹匣108中的料盘推入到第一滚轮机构2中。传感器112安装在固定侧板102侧面，传感器片安装在固定座104上与传感器112相对的位置，对弹匣108向下最低位置位移进行检测，传感器感应到传感器片时到达最低位置此时，所述的传感器向步进电机101输出停止转动信号。

在软盘弹匣升降机构9的弹匣901两侧板上分别沿竖直方向对称的开有两个槽，一对对射传感器902分别与两个槽相对设置，用来感应弹匣内每层支撑凸沿上是否有托盘。

所述的第一滚轮机构2和第二滚轮机构结构相同，所述的第一滚轮机构2和第二滚轮机构均包括U形支撑架201，在所述的U形支撑架201上安装有滚轮机构步进电机202和滚轮组件203，所述的滚轮组件203包括两端分别转动连接在支撑架201的两个侧板上的主动轴，在所述的主动轴两端分别转动连接有一个主动轮，在所述的主动轴上方设置有一个两端分别固定在连接块上的从动轴，两个所述的连接块分别通过压紧机构连接在U形支撑架201的两个侧板的顶部，在所述的从动轴两端分别转动连接有一个从动轮，同一侧的主动轮和从动轮之间通过压紧机构能够压紧配合，沿水平方向设置的所述的滚轮机构的步进电机202的输出轴与主动轴的一端固定相连，所述的第一滚轮机构2的主动轮和从动轮之间对准弹匣顶升机构的弹匣中的料盘输出运动方向设置以将料盘辗入两组主动轮和从动轮之间。

作为本发明的一种实施方式,所述的压紧机构包括分别垂直穿过每一个所述的连接块设置的两个导向轴,所述的两个导向轴的底部与对应设置的支撑架201的侧板固定相连,所述的两个导向轴与连接块分别上下滑移相连,在每一个所述的导向轴上部套有压力弹簧,所述的压力弹簧设置在连接块顶面与导向轴顶部的限位结构之间。在导向轴中各穿有压力弹簧，弹簧会时刻给从动轴压力，保证从动轴一直有向下的压力。

所述的贴片载盘机构3包括支撑柱301，在所述的支撑柱301上安装有底板302，在所述的底板302上安装有第一电机模组310，在所述的底板302的左右两侧分别通过支柱303安装有轨道304，所述的轨道304用于临时支撑第一滚轮机构2辗出的空料盘，在所述的第一电机模组310的滑块上安装有气缸底板305，在所述的气缸底板305的两侧分别安装有一个侧板309，每一个侧板309分别设置在相应侧的导轨的外侧，在每一个侧板309的顶端分别连接有一个位于相应侧的导轨的上方并且沿水平方向设置的夹紧板307，在所述气缸底板305的中间安装有一个伸缩气缸312，在所述伸缩气缸312的伸缩端连接有托板306，所述的托板306位于两个轨道之间，在所述伸缩气缸312的带动下，所述托板306能够升起使空料盘夹紧在托板和夹紧板307之间。在所述的伸缩气缸312两侧的气缸底板305上分别安装有一个用于支撑托板306的直线轴承311。所述的第一滚轮机构2的输出侧的料盘能够支撑在轨道304的进入端。在托板306的进入端安装有前垫板308。所述的前垫板308能够在伸缩气缸以及第一电机模组310的带动下顶在支撑在所述的轨道304输出端的料盘后侧设置以将料盘推到第二滚轮机构2中。

所述的第二滚轮机构2的主动轮和从动轮能够咬入贴片载盘机构3输出的料盘设置，在所述的第二滚轮机构2的主动轮和从动轮之间夹紧设置的托盘对准弹匣收纳机构5的弹匣设置以将料盘送到弹匣收纳机构的弹匣中。

当空料盘从弹匣顶升机构1的弹匣中被推出，经过第一滚轮机构2辗入到贴片载盘机构3的轨道304上，第一电机模组310的滑块向前运动直到托板306运动到料盘的正下方，此时气缸312伸缩端向上伸出料盘被顶起，料盘边缘将会卡在夹紧板307的直角边上完成料盘的夹紧动作。第一电机模组滑块带动着料盘向后运动到移载机构的正下方停止，移载机构将从软盘移动机构6上吸取的料品摆放在空料盘上，直到料盘被摆满第一电机模组滑块继续向后运动。夹紧的料盘运动到轨道304的末端时，所述气缸312收缩料盘松开并放到轨道304上，所述第一电机模组310的滑块向前运动一段距离直到前垫板308头部能顶到料盘的尾部，这时的气缸312伸出使前垫板和料盘在同一平面并且所述的第一电机模组的滑块向后运动让前垫板308的头部顶在料盘尾部把料盘推进第二滚轮机构2中。

软盘移动机构6包括支撑柱601，在所述的支撑柱601上固定有机构底板，在所述机构底板上安装有输出水平直线运动的第二电机模组602，在所述的第二电机模组602的滑块上安装有上板605，在所述的上板605上安装有导轨滑块滑轨结构607，在所述导轨滑块滑轨结构607的滑块上安装有弹簧块608，在所述弹簧块608的一端安装有凸轮609，在所述上板605和弹簧块608上分别设置有一个螺栓，弹簧606的两端分别套在两个螺栓上，所述的上板605两侧分别通过侧板与位于上板605上方的托盘底板604连接，所述的托盘底板604能够在第二电机模组602的带动下进入软盘弹匣升降机构9的弹匣902内使得软盘弹匣升降机构9弹匣902内的托盘支撑在托盘底板604上，所述凸轮609上部穿过托盘底板604一端上的开槽设置，在所述托盘底板604的另一端安装有两个销子603，在所述的凸轮609和两个销子603之间能够夹紧从软盘弹匣升降机构9的弹匣中取出的托盘。

软盘移动机构6负责将软盘弹匣升降机构9的弹匣中的托盘取出和放回，所述第二电机模组602的滑块带动着所述托盘底板604向前运动，所述托盘底板604会伸进到机构9的弹匣中，并位于想要取出托盘的正下方。此时托盘的边缘与所述的凸轮609接触，模组滑块继续向前移动弹簧606也随着拉伸，当所述托盘底板604上的销子603和所述凸轮609之间的距离稍大于托盘时，软盘弹匣升降机构9通过丝杠旋转使弹匣902向下运动直到弹匣902内的托盘完全落到所述托盘底板604上，由于弹簧作用，托盘会被卡在所述销子603和凸轮609之间，然后第二电机模组的滑块向后运动将托盘取出停止在指定位置。托盘中的散料被拾取完毕后，第二电机模组的滑块带动着空托盘进入到软盘弹匣升降机构9的弹匣内，此时软盘弹匣升降机构9通过丝杠旋转使弹匣向上运动，在上升过程中软盘弹匣升降机构9弹匣内凸起会将托盘从所述的托盘底板604上取下直到完全分离，这时软盘弹匣升降机构9的丝杠停止运动。

所述的移载机构包括电机板708，在所述的电机板708背面安装有电机707，所述的电机707轴端通过转接杆706安装有左右两个凸轮705，在所述的电机板708上安装有左右两根滑轨709，在每一根所述的滑轨709上分别上下滑动连接有一个上下板704，所述的两个凸轮705分别套在相应侧的所述的上下板704上端的u型槽里，在每一个所述的上下板704上分别通过电机托板702连接有一个沿竖直方向设置的中空电机703，所述的中空电机703的中空电机轴上端通过气管与真空电磁阀连接以产生负压，所述的中空电机轴的下端通过吸嘴转接杆分别与吸嘴701连接。所述的电机板708安装在一个输出水平直线运动的直线电机组件的滑轨上，所述的直线电机组件712的滑轨的运动方向与贴片载盘机构3的第一电机模组的滑块运动方向以及软盘移动机构的第二电机模组6的滑块的运动方向垂直设置。所述的吸嘴701能够在直线电机组件的带动下对准第二电机模组的滑块带动的托盘内的散料设置以吸取散料并且所述的吸嘴701能够在直线电机组件的带动下对准贴片移载机构上的料盘设置以将吸取的料品放置在贴片移载机构上的料盘内。

所述的移载机构由电机707带动着凸轮705做回转运动，凸轮705套在两个所述的上下板704的u型槽里，这样凸轮的回转运动就可以转化成上下板704的上下运动，中空电机703连接吸嘴701固定在上下板上，这样吸嘴会随之上下运动，所述的中空电机703的中空轴的上端通过气管与真空电磁阀连接以产生负压。移载机构到达所述的空料盘上方时电机停止运动，通过上下运动将料品摆放在空料盘上。

一个上方视觉判别机构8，该上方视觉判别机构8包括直线模组801，在所述的直线模组的滑块上安装有与控制系统的信号输入端相连的上方相机802，所述的控制系统的信号输出端通过控制线与软盘移动机构6的第二电机模组602以及移载机构7的直线电机组件相连，所述的上方视觉判别机构通过立柱安装在所述的移载机构7的底板710上。所述的上方相机802能够在所述的直线模组的带动下对准托盘底板604上的托盘内的散料设置，用于拍摄托盘底板604上的托盘内的散料的图像并传输给控制系统，所述的控制系统对拍摄到的产品进行特征分析，以确定产品在托盘内的相对位置坐标，然后输出控制信号给软盘移动机构6的第二电机模组602以及移载机构7的直线电机组件控制第二电机模组以及直线电机组件的运动使得移载机构7的吸嘴能够吸取托盘底板604上的托盘内的散料。所述的上方相机802用于寻找托盘上散放的料品并对料品进行定位。

下方视觉判别机构4，它包括设置在相机立板402上的下方相机401，所述的下方相机401对准吸嘴吸取的料品设置，用于对吸嘴吸取的料品进行拍摄，所述的下方相机401与控制系统的信号输入端相连,所述的控制系统的信号输出端与中空电机703相连,所述的下方相机401将拍照的实际图像输出给控制系统，所述的控制系统对拍摄到的图像进行特征分析，如果实际图像与设定图像的角度有差别，所述的控制系统输出控制信号给中空电机转动以矫正料品被吸取时的角度误差。

采用本装置的工作过程如下：

首先是料品存放于软盘弹匣升降机构9内，弹匣内有一层层的托盘，散料放在托盘上。托盘被软盘移动机构6从弹匣里拉出，上方视觉判别机构8对托盘上的料品进行定位，移载机构7对定位的料品吸取，然后移载机构7的模组向左运动通过下方视觉判别机构4的上方时进行料品角度的检测。与此同时摆放料品的空料盘从弹匣顶升机构1中被推出，经过第一滚轮机构2到达贴片载盘机构3中。空料盘被贴片载盘机构3的伸缩气缸加紧固定后，移载机构6将料品摆放在空料盘上，料品摆满后贴片载盘机构3带动料盘到第二滚轮机构2，被第二滚轮机构2送入到弹匣收纳机构5中存储。