一种PCB板异形电子元件插件机的制作方法

本实用新型用于插件机技术领域，特别是涉及一种PCB板异形电子元件插件机。

背景技术：

随着我国经济的不断发展和劳动保障制度的逐步完善，劳动力成本逐渐升高，劳动密集和产量波动是多数电子厂家的主要特点。大量劳动密集生产线的自动化替代问题越来越成为生产厂家关注的焦点。PCB板插件与调试是电子整机生产的前道工序。传统的 PCB 板异形件插件依赖于手插，手工插件环节尤其消耗人力，其插件速度、质量与人的疲劳程度是密切相关的，错插、漏插现象比较严重，现有生产线一般在后续设置通电检测和补焊工序进行补救，造成单板的直通率受到一定程度的影响。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种PCB板异形电子元件插件机，其插件速度快，准确率高，克服了人为造成的错插、漏插等现象。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种PCB板异形电子元件插件机，包括机体、PCB板运输定位装置、元件供给装置、机械手和元件吸取插装装置，机体上设有元件插装工位，PCB板运输定位装置可将PCB板运输至所述元件插装工位并定位夹紧，元件吸取插装装置包括支撑板、升降气缸、旋转电机和若干吸气导杆，各吸气导杆底端均设有夹料气缸，吸气导杆内具有与夹料气缸导通的气流通道，所述支撑板上设有安装座，安装座上设有供各吸气导杆穿置于其中的一级导杆过孔，各吸气导杆上均设有升降座，所述支撑板上在安装座的下方设有与各吸气导杆相对应的第一导轨，所述升降座上设有与对应第一导轨连接的第一滑块，升降气缸可驱动升降座以使吸气导杆沿一级导杆过孔进行升降，旋转电机可驱动吸气导杆在一级导杆过孔内进行转动，所述机械手可驱动元件吸取插装装置在元件供给装置和元件插装工位间切换，切换时元件吸取插装装置可从元件供给装置抓取电子元件并将该电子元件插装于元件插装工位的PCB板上。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述支撑板上在安装座的下方设有气缸座，气缸座上设有与各吸气导杆相对应的升降气缸，各升降气缸的活塞杆下端均设有螺纹，各升降座上均设有与对应的升降气缸的活塞杆连接的调节螺母，各升降气缸的活塞杆上于调节螺母的下方设有防松螺母。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述吸气导杆包括上节段和下节段，各所述升降座均包括与第一滑块连接的底座、位于所述底座顶部的上座体和位于底座底部的下座体，所述上座体和下座体上均设有供下节段穿过的二级导杆过孔，下节段的下端具有气缸接头，下节段的顶端穿出上座体的二级导杆过孔后通过套箍与上节段相连，上节段与下节段间设有密封圈，下节段上于套箍的下方设有第一限位环，所述气缸接头和下座体二级导杆过孔的下端口间、第一限位环与上座体二级导杆过孔的上端口间均设有轴承。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述支撑板上在安装座的上方设有上安装座，所述上安装座上设有供各吸气导杆穿过的三级导杆过孔，所述上节段的外壁上设有通长的键槽，所述上节段上于安装座与上安装座间套装有花键螺母，所述旋转电机设在上安装座上，旋转电机的输出端设有可驱动各上节段上花键螺母转动的传动机构，所述传动机构包括设在上安装座底部的第二导轨、通过第二滑块装在所述第二导轨上的齿条座、设在齿条座前边缘的前侧齿条和设在齿条座后边缘的后侧齿条，所述花键螺母上设有与后侧齿条啮合的从动齿轮，所述旋转电机的输出端设有与前侧齿条啮合的主动齿轮。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述安装座顶部设有可控制旋转电机转角的对射式光电开关，旋转电机的输出轴上设有与所述对射式光电开关配合的偏心块。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述气缸接头上设有缓冲机构，所述缓冲机构包括套装在气缸接头上的挡圈和套装在气缸接头上且位于挡圈下方的缓冲套，所述缓冲套包括底部的大径段和顶部的小径端，所述小径段外侧于挡圈和大径段间套装有压缩弹簧，所述夹料气缸具有可抵住所述缓冲套的外环，所述气缸接头上于挡圈的上方设有环形槽，环形槽内设有第二限位环，所述缓冲套的大径段内开设环绕气缸接头的圆槽，所述气缸接头的外壁上设有若干内置顶紧球的球槽，所述顶紧球可抵住圆槽的内壁或槽底。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述PCB板运输定位装置包括两条横向并排设于机体顶部的输送侧架，两条输送侧架间形成输送通道，两所述输送侧架上在输送通道的两侧设有输送PCB板的传动皮带，所述传动皮带沿输送方向分为上料节段、插装节段和下料节段，所述PCB板运输定位装置设有可将运动至插装节段的PCB板定位夹紧的定位机构。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述机体顶部设有左侧龙门架和右侧龙门架，所述机械手包括设在左侧龙门架和右侧龙门架顶部的Y向滑轨、通过Y向滑轨滑块装在Y向滑轨上的Y向滑座、可驱动Y向滑座沿Y向滑轨往复运动的Y向动力机构、设在所述Y向滑座上的X向滑轨、通过X向滑轨滑块装在X向滑轨上的X向滑座、可驱动X向滑座沿X向滑轨往复运动的X向动力机构、设在所述X向滑座上的Z向滑轨、通过Z向滑轨滑块装在Z向滑轨上的Z向滑座以及可驱动Z向滑座沿Z向滑轨往复运动的Z向动力机构，所述Y向动力机构包括平行于Y向滑轨设置于左侧龙门架顶部的Y向丝杠和驱动所述Y向丝杠转动的Y向驱动电机，所述X向动力机构包括平行于X向滑轨设置于Y向滑座上的X向丝杠和驱动所述X向丝杠转动的X向驱动电机，Z向动力机构包括平行于Z向滑轨设置于X向滑座上的Z向丝杠和驱动所述Z向丝杠转动的Z向驱动电机，所述Z向滑座与支撑板固定连接。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，机体上设有可对接若干元件供给装置的安装卡位，元件供给装置可实现电子元件的连续性供给，元件供给装置包括自动送料振动盘。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，还包括视觉系统，所述视觉系统包括设在安装卡位一侧的第一相机、设在支撑板上底部的第二相机以及与所述第一相机和第二相机相连的控制模块，所述X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机和旋转电机均与所述控制模块连接，所述第一相机可采集电子元件针脚的形状和角度信息，第二相机可采集PCB板上针脚插孔的位置信息。

本实用新型的有益效果：本实用新型机械手可驱动元件吸取插装装置在元件供给装置和元件插装工位间切换，切换时元件吸取插装装置可从元件供给装置抓取电子元件并将该电子元件插装于元件插装工位的PCB板上。整个过程插件速度快，准确率高，很大程度上克服了人为造成的错插、漏插现象，提高了单板的直通率，加快了生产速度。本发明符合电子厂商的发展需求，也符合我国企业由劳动密集型向技术资金密集型转变的要求。

其中，元件吸取插装装置采用升降气缸、旋转电机分别控制吸气导杆的升降和自转，配合底部的夹料气缸，灵活实现电子元器件的自动化抓取插装动作，运行速度快，稳定性高，在PCB板上安插电子器件精度高，应用广泛，实用性强；且能在竖直方向上根据不同的电子器件自动调整安插方向；升降气缸、旋转电机安装在支撑板一侧，可充分利用有限的位置空间，可装设多个吸气导杆，以夹持多种电子器件，提高生产效率；本发明操作快捷方便，使用稳定性好、速度快、精确高。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型整体结构轴测图；

图2是本实用新型机体、PCB板运输定位装置、机械手和元件吸取插装装置结构示意图；

图3是本实用新型元件吸取插装装置轴测图；

图4是本实用新型元件吸取插装装置主视图；

图5是图4中A-A处剖视图；

图6是本实用新型传动机构结构主视图。

具体实施方式

参照图1至图6，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构。以下将详细说明本实用新型各元件的结构特点，而如果有描述到方向( 上、下、左、右、前及后) 时，是以图1所示的结构为参考描述，但本实用新型的实际使用方向并不局限于此。

本实用新型提供了一种PCB板异形电子元件插件机，包括机体90、PCB板运输定位装置91、元件供给装置92、机械手93和元件吸取插装装置，机体90上设有元件插装工位，PCB板运输定位装置91可将PCB板运输至所述元件插装工位并定位夹紧，所述机械手93可驱动元件吸取插装装置在元件供给装置92和元件插装工位间切换，切换时元件吸取插装装置可从元件供给装置抓取电子元件并将该电子元件插装于元件插装工位的PCB板上。机体90上设有可对接若干元件供给装置92的安装卡位，元件供给装置92包括自动送料振动盘，自动送料振动盘可实现电子元件的连续性供给。

其中，元件吸取插装装置包括支撑板1、升降气缸2、旋转电机3和若干吸气导杆4，各吸气导杆4的顶端均设有快接接头40，各吸气导杆4底端均设有夹料气缸5，吸气导杆4内具有与夹料气缸5导通的气流通道41，气流通道41内的气流控制夹料气缸5的夹取动作，所述支撑板1上设有安装座11，安装座11上设有供各吸气导杆4穿置于其中的一级导杆过孔，各吸气导杆4上均设有升降座，所述支撑板1上在安装座11的下方设有与各吸气导杆4相对应的第一导轨12，所述升降座上设有与对应第一导轨12连接的第一滑块13，升降气缸2可驱动升降座以使吸气导杆4沿一级导杆过孔进行升降，并实现电子元器件的抓取和插装动作；旋转电机3可驱动吸气导杆4在一级导杆过孔内进行转动，用于调整电子元器件插脚的方向，使其顺利插入PCB板上的插脚插孔。

本实用新型采用升降气缸2、旋转电机3分别控制吸气导杆4的升降和自转，配合底部的夹料气缸5，灵活实现电子元器件的自动化抓取插装动作，运行速度快，稳定性高，在PCB板上安插电子器件精度高，应用广泛，实用性强；且能在竖直方向上根据不同的电子器件自动调整安插方向；升降气缸2、旋转电机3安装在支撑板1一侧，可充分利用有限的位置空间，可装设多个吸气导杆4，以夹持多种电子器件，提高生产效率；本发明操作快捷方便，使用稳定性好、速度快、精确高。

所述支撑板上在安装座的下方设有气缸座，气缸座上设有与各吸气导杆相对应的升降气缸，各升降气缸的活塞杆下端均设有螺纹，各升降座上均设有与对应的升降气缸的活塞杆连接的调节螺母，各升降气缸的活塞杆上于调节螺母的下方设有防松螺母。

其中，所述支撑板1上在安装座11的下方设有气缸座14，气缸座14上设有与各吸气导杆4相对应的升降气缸2，各升降气缸2的活塞杆下端均设有螺纹，各升降座上均设有与对应的升降气缸2的活塞杆连接的调节螺母21，通过调整调节螺母21可对吸气导杆4的高度进行预设，各升降气缸4的活塞杆上于调节螺母21的下方设有防松螺母22。工作时，升降气缸2通过活塞杆驱动升降座沿第一导轨12的升降动作。

所述吸气导杆4包括上节段42和下节段43两个节段，各所述升降座均包括与第一滑块13连接的底座61、位于所述底座61顶部的上座体62和位于底座61底部的下座体63，所述上座体62和下座体63上均设有供下节段43穿过的二级导杆过孔，下节段43的下端具有气缸接头44，下节段43的顶端穿出上座体62的二级导杆过孔后通过套箍46与上节段42相连，上节段42与下节段43间设有密封圈45，下节段43上于套箍46的下方设有第一限位环47，所述气缸接头44和下座体63二级导杆过孔的下端口间、第一限位环47与上座体62二级导杆过孔的上端口间均设有轴承64。所述支撑板1上在安装座11的上方设有上安装座15，所述上安装座15上设有供各吸气导杆4穿过的三级导杆过孔，所述上节段42的外壁上设有通长的键槽48，所述上节段42上于安装座15与上安装座15间套装有花键螺母71，所述旋转电机3设在上安装座15上，旋转电机3的输出端设有可驱动各上节段42上花键螺母71转动的传动机构。所述传动机构包括设在上安装座15底部的第二导轨72、通过第二滑块73装在所述第二导轨72上的齿条座74、设在齿条座74前边缘的前侧齿条75和设在齿条座74后边缘的后侧齿条76，所述花键螺母71上设有与后侧齿条76啮合的从动齿轮77，所述旋转电机3的输出端设有与前侧齿条75啮合的主动齿轮78。各吸气导杆4均采用一个旋转电机3驱动，工作时，旋转电机3通过主动齿轮78与前侧齿条75的配合驱动齿条座74沿第二导轨72横向滑动，齿条座74上的后侧齿条76驱动从动齿轮77转动，从动齿轮77带动花键螺母71转动，花键螺母71与上节段42上的键槽48配合实现吸气导杆4的自转动作。所述齿条座74上设有沿第二导轨72方向设置的导槽79，导槽79内设有导轮710，所述导轮710通过转轴设于上安装座15底部，导轮710在第二导轨72的两端各设一个，导轮710与导槽79配合实现齿条座74的辅助导向。

所述安装座11顶部设有可控制旋转电机3转角的对射式光电开关711，旋转电机3的输出轴上设有与所述对射式光电开关711配合的偏心块712，对射式光电开关711可通过偏心块712计数电机输出轴的转角，从而为旋转电机3的控制提供控制信号。

所述气缸接头44上设有缓冲机构，所述缓冲机构包括套装在气缸接头44上的挡圈81和套装在气缸接头44上且位于挡圈81下方的缓冲套82，所述缓冲套82包括底部的大径段和顶部的小径端，大径段的外径大于小径段的外径，所述小径段外侧于挡圈81和大径段间套装有压缩弹簧83，所述夹料气缸5顶部具有可抵住所述缓冲套82的外环，所述气缸接头44上于挡圈81的上方设有环形槽84，环形槽84内设有第二限位环85。缓冲机构可以缓冲向下吸取和插装电子元件的反作用力，即夹料气缸5受到下方的反作用力后夹料气缸5向上运动，夹料气缸5的外环抵住缓冲套82，缓冲套82压缩压缩弹簧83，从而依靠压缩弹簧83的弹性实现缓冲。

所述缓冲套82的大径段内开设环绕气缸接头44的圆槽86，所述气缸接头44的外壁上设有若干内置顶紧球87的球槽，所述顶紧球87可抵住圆槽86的内壁或槽底，顶紧球87可在缓冲套82上下运动时起到导向和限位作用。

所述PCB板运输定位装置91包括两条横向（X向）并排设于机体90顶部的输送侧架911，两条输送侧架911间形成输送通道，两条输送侧架911间距可通过螺杆进行调节，从而满足不同型号的PCB板，两所述输送侧架911上在输送通道的两侧设有输送PCB板的传动皮带912，所述传动皮带912沿输送方向分为上料节段、插装节段和下料节段，上料节段、插装节段和下料节段均采用独立的电机驱动，分别用于PCB板的插装前上料、插装中定位以及插装后下料，所述PCB板运输定位装置91设有可将运动至插装节段的PCB板定位夹紧的定位机构，定位机构采用气缸驱动升降夹板实现夹紧动作。

所述机体90顶部设有左侧龙门架901和右侧龙门架902，两条输送侧架从左侧龙门架901和右侧龙门架902下方穿过，所述机械手93包括设在左侧龙门架901和右侧龙门架902顶部的Y向滑轨931、通过Y向滑轨滑块932装在Y向滑轨931上的Y向滑座933、可驱动Y向滑座933沿Y向滑轨932往复运动的Y向动力机构、设在所述Y向滑座933上的X向滑轨934、通过X向滑轨滑块935装在X向滑轨934上的X向滑座936、可驱动X向滑座936沿X向滑轨934往复运动的X向动力机构、设在所述X向滑座936上的Z向滑轨937、通过Z向滑轨滑块装在Z向滑轨937上的Z向滑座938以及可驱动Z向滑座938沿Z向滑轨937往复运动的Z向动力机构，所述Y向动力机构包括平行于Y向滑轨931设置于左侧龙门架顶部的Y向丝杠939和驱动所述Y向丝杠939转动的Y向驱动电机9310，所述X向动力机构包括平行于X向滑轨934设置于Y向滑座933上的X向丝杠9311和驱动所述X向丝杠9311转动的X向驱动电机9312，Z向动力机构包括平行于Z向滑轨937设置于X向滑座936上的Z向丝杠9313和驱动所述Z向丝杠9313转动的Z向驱动电机9314，所述Z向滑座938与支撑板1固定连接。Y向滑轨931、X向滑轨934和Z向滑轨937的两端均设有极限位置光电开关，以控制Y向滑座933、X向滑座936和Z向滑座938运动的极限位置。Y向驱动电机9310驱动Y向丝杠939转动，Y向丝杠939驱动Y向滑座933沿Y向滑轨931前后运动，元件吸取插装装置与Y向滑座933连接，实现元件吸取插装装置的Y向驱动；X向驱动电机9312驱动X向丝杠9311转动，X向丝杠9311驱动X向滑座936沿X向滑轨934前后运动，元件吸取插装装置与X向滑座936连接，实现元件吸取插装装置的X向驱动；Z向驱动电机9314驱动Z向丝杠9313转动，Z向丝杠9313驱动Z向滑座938沿Z向滑轨937前后运动，元件吸取插装装置与Z向滑座938连接，实现元件吸取插装装置的Z向驱动；本实用新型中机械手实现吸嘴在X、Y、Z三个方向上的进给，而且三个方向均采用电机丝杠传动，稳定性好、速度快、精确高。

还包括视觉系统，所述视觉系统包括设在安装卡位一侧的第一相机941、设在支撑板1上底部的第二相机942以及与所述第一相机941和第二相机942相连的控制模块，所述X向驱动电机9312、Y向驱动电机9310、升降气缸2和旋转电机3均与所述控制模块连接，所述第一相机941可采集电子元件针脚的形状和角度信息，第二相机942可采集PCB板上针脚插孔的位置信息。本实用新型工作时，元件吸取插装装置通过吸嘴从元件供给装置抓取电子元件，通过机械手93驱动运动至第一相机941上方，第一相机941采集电子元件针脚的形状和角度信息，当针脚存在弯曲变形缺陷时可及时剔除；元件吸取插装装置运动至元件插装工位上方，第二相机942对输送至元件插装工位的PCB板采集针脚插孔的位置信息，控制模块对第一相机和第二相机采集的信息处理后，控制X向驱动电机、Y向驱动电机、升降电机和旋转电机协调动作，最终将电子元件准确插装于PCB板上。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。