专利名称：贴片机的积木式贴装头的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子装联的贴片机领域，具体涉及一种电子装联的贴片机及其贴装头总成的技术领域。
背景技术：
印刷电路板PCB及集成电路芯片是电子信息产品、机电产品、家用电器中大量采用的零配件，在印刷电路板及集成电路芯片上贴装、焊接上所需的电子零配件如阻、容、感元件，集成电路，逻辑电路等，就构成了可以实用的功能电子器件，而要将上述尺寸越来越小、形状各异、形形色色的元器件贴装焊接在印刷电路板及集成电路芯片上则离不开电子装联贴片机。因此，电子装联贴片机是要求高精度、高速度、高可靠性的机电一体化设备，属于高新技术密集的产业，现在，国内的此类设备多从国际上的大跨国公司购进，价格高昂不说，结构也不尽合理。从贴装头总成及贴装主轴的运动控制方面看，国内外的技术主要可分为三大类一类是采用齿轮/齿条传动系统，该类传动系统比较传统，执行机构实现比较容易，但问题是对贴装主轴的运动控制精度难以提高，或者为了提高传动精度势必增加机构的复杂性，而这又造成贴装头总成重量、体积均大大增加，这反过来会造成贴装主轴向下作高速贴装运动时的超大惯性冲量，为了保证贴装精度以及机器的使用寿命，相应地只能增加悬挂该贴装头总成并驱动其平移的导轨框架的尺寸和重量，最终导致整机体积庞大、笨重，成本也相应地增加。还有一类是国外高科技大公司在此方面经常采用的，即数字或模拟电子设备控制下的伺服电机带动升降丝杠的传动/控制系统，该类系统采用先进的控制算法和相应精确的光、电、机执行设备，形成完整的控制回路，控制精度高，响应速度快，贴装效率高，整机体积尺寸小，可靠性高，但这类技术解决方案下的整机价格高昂，单就是配套的升降丝杠，国内就难以制造出来，外购的价格高，此外复杂精密的软、硬件控制系统，也不利于国内用户对其作进一步的应用开发。第三类是采用步进电机和同步传送带的驱动控制及传动系统，该类系统属开环控制，从电气的控制方面较为简单，控制精度不是特别高，按理辅之以光学传感器系统的控制校正应该可以达到高精度控制的要求，但由于现有的贴装头总成结构不合理，贴装头总成的空间体积太大，造成贴装头总成沉重笨拙，同样地影响到整机，致使整机体积相应庞大，结构复杂，限制了其市场推广前景。且由于上述三类控制传动系统的各自的缺点，致使用户难以在上述贴片机器上根据被贴装的零件及产品的具体情况，对贴装头及贴片机软、硬件进行灵活的、应用性的调整，限制了用户对贴片机潜能的开发及其迅速快捷地适应市场变化的能力。
发明内容针对现有技术的上述缺点，本发明所要解决的技术问题是要提供一种结构布局合理、传动环节简捷、机械总成体积小、重量轻、便于灵活集成/调整、且能精确/高效地响应控制过程的贴片机的积木式贴装头。
为此，本发明的技术解决方案是一种贴片机的积木式贴装头，该贴装头包括装在贴装头框架上的驱动电机、传动机构、贴装主轴及吸嘴，其特征在于所述的贴装头框架是由上架板、下架板及后背板构成的含“U”形结构的框架，该U形类框架的净宽度上具有一虚拟的垂直平分面；所述的驱动电机的轴线与所述的贴装主轴间也形成一轴平面，该轴平面与所述的U形框架的垂直平分面均共处于同一平面上；所述的传动机构对称或基本对称地布置在所述的U形框架的垂直平分面邻近。
所述的驱动电机有两台，包括驱动贴装主轴作相应运动的升降驱动电机和旋转驱动电机，该两台驱动电机的轴线共处于同一平面上，该两台电机轴线形成的轴平面与所述的U形类框架的垂直平分面共处于同一平面上。
所述的传动机构包括一根与贴装主轴平行的导向轴，该导向轴也与驱动电机轴线形成的轴平面共处于同一平面上。
所述的共处平面关系包括各平面间完全重合、基本重合或相邻平面间的平行关系。
在该共处平面上自前向后依次为贴装主轴、导向轴、轴线互相垂直的旋转驱动电机和升降驱动电机。
所述的驱动电机是步进电机，所述的传动机构包括同步传动带及主/从带轮；所述的旋转驱动电机装在上架板上部，所述的升降驱动电机装在后背板下部外面。
所述的贴装头框架还包括从侧面与所述的U形类框架固连的侧板；所述的升降传动机构包括与升降同步传动带某点固连、并与所述的导向轴作动配合的贴装主轴的升降板；所述的旋转传动机构包括通过花键与贴装主轴作动配合的从动大同步轮。
所述的旋转驱动电机是通过可移动支架及螺纹件垂直固定在上架板上，所述的升降驱动电机的从动轮是通过可移动支架及螺纹件水平固定在后背板上。
所述的U形框架的后背板或侧板上还设有并联安装同类型贴片机的积木式贴装头的安装孔位或结构；相应地，在所述的后背板上开设有对应X或Y向直线运动滑块的螺纹孔或其他连接孔，相应地该直线运动滑块上开设有等距或异距并联安装若干贴片机的积木式贴装头的螺纹孔或其他连接孔；该直线运动滑块上还设有光学传感动镜头安装位及安装孔。
所述的贴片机的部件包括所述的积木式贴装头。
因为意识到贴片机的贴装头总成中采用步进电机和同步传送带的驱动控制及传动系统，电控方面属开环控制，实现较为简单，配套执行机构及传动系统也适合国内机电产业的开发水平，虽然初次控制精度不是特别高，但辅之以光学传感器系统的反馈校正足以达到贴装各种元器件所需控制精度的要求，关键在于要将贴装头总成的结构合理化，将其空间体积和重量减下来，这样既可以相应地将整机体积减小，结构更紧凑，此外更重要的是，贴装头的结构合理化、尺寸紧凑化能使贴装头的整合、调整操作成为现实可能或大大简化，使机器调整操作的硬件瓶颈获得解放，从而为软件设定参数的实现奠定出硬件的基础，因此，用户可以根据被贴装的零件和产品的具体情况，不但能轻松地设定软件相关参数，而且能通过迅速、快捷地调整悬挂在X或Y向直线运动导轨框架上的贴装头的数量、间距等硬件调整手段实现软件的相关调整，从而极大地开发出贴片机的潜能，灵活快捷地适应市场需求的变化。
本着上述思路，本发明的贴片机的积木式贴装头采用了U形类总成框架，且在该U形类总成框架的虚拟垂直平分面上，集中安排有关的驱动电机、贴装主轴、导向轴及其全部的传动机构，这样安排的结果是U形类总成框架的宽度可以尽可能地窄，其宽度的减少如不顾及驱动电机的安装要求，可以减少到仅容下贴装主轴的尺寸即可，换句话说贴装头的宽度极小化的限制因素仅仅是步进电机的安装宽度，这样就大幅度地减少了贴装头的体积、重量；与之配合的改进是传动环节及机构的简化，动力传动的一步直接到位，传动过程中的轴承安排与选用大大增加了运动精度，减少了摩擦阻力损耗及震动对运动精度可能带来的影响，这更多地提供了上述改进的空间基础，增强了上述改进的效果；更为重要的是，上述改进为贴装头的积木化、模块化的整合、调整提供了结构基础，所述的后背板、侧板上都能够开设相应的整合、调整定位孔(而原来这些位置均被电机或复杂的传动机构所占据，无法利用)，相应地，可以准备若干块直线运动滑块，在不同的直线运动滑块上，开设可以不同间距、不同数目来整合多个贴装头的定位安装孔；又因为每个贴装头的电机受控于一套软件参数，这样，本发明的一台机器，在一定区间内几乎可以连续无间断地、没有限制地适应几乎所有的零配件/印刷电路板的尺寸和形体变化要求，因此极大地提高了用户适应市场挑战的能力。
本发明的上述贴装头结构以及相应的的贴片机，以其上述特点，非常适应中国国内制造水平，便于国内相关产业在自己的起点上追赶国际先进水平。
为能更清楚地理解本发明的技术方案，以下结合附图及具体实施例对本发明做出进一步说明。
图1为本发明的单头实施例的结构示意立体图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明的三头联装实施例的立体示意图。
具体实施方式单头实施例，如图1、2所示本发明的贴片机的积木式贴装头，该贴装头包括装在贴装头框架上的驱动电机、传动机构、贴装主轴及吸嘴，其特征为所述的贴装头框架1是由上架板1-1、下架板1-2及后背板1-3构成的“U”形结构的框架，所述的贴装头框架1还包括从侧面与该U形框架固连的侧板1-4；在排除了侧板1-4的厚度的U形框架1的净宽度基础上，U形框架具有一虚拟的垂直平分面；所述的驱动电机有两台，包括驱动贴装主轴作相应运动的升降驱动电机2-1和旋转驱动电机2-0，所述的驱动电机2-0、2-1都是步进电机。该两台驱动电机2-0、2-1的轴线共处于同一平面上，该两台电机2-0、2-1轴线形成的轴平面与所述的U形框架1的垂直平分面共处于同一平面上；所述的传动机构包括一根与贴装主轴3平行的导向轴4，该导向轴4也与驱动电机2-0、2-1轴线形成的轴平面共处于同一平面上；在该共处平面上自前向后依次为贴装主轴3、导向轴4、轴线互相垂直的旋转驱动电机2-0和升降驱动电机2-1。
上述在单一平面上集中布置所有的动力及传动系统的布局方法，使整个贴装头结构紧凑、轻巧，实现了模块化、积木化。
所述的旋转驱动电机2-0是通过可移动支架13及螺纹件垂直地固定装在上架板1-1上部，所述的升降驱动电机2-1装在后背板1-3下部外面；所述的升降驱动电机2-1的从动轮11是通过可移动支架12及螺纹件水平固定在后背板1-3上。这样，可以很容易地调解两个同步传送带5-1、5-2的松紧程度或将之拆换。
所述的传动机构是由同步传动带5-1、5-2与主/从带轮等构成所述的升降传动机构包括通过夹块3-11与升降同步传动带5-1某点固连的、并与所述的导向轴4作动配合的、与贴装主轴3固联的升降板3-1，升降板3-1下面设有复位缓冲弹簧14；所述的旋转传动机构包括通过花键6与贴装主轴3作动配合的从动大同步轮7及旋转同步传动带5-2。
所述的从动大同步轮7与上架板1-1之间是通过至少两个滑动轴承付8相配合的，而所述贴装主轴3与下架板1-2之间是通过至少一个直线运动轴承9相配合的；所述的贴装主轴3的升降板3-1与所述的导向轴4之间是通过至少一个直线运动轴承10相配合的。
以上所述的传动机构传动简洁、明快、可靠，且都对称地布置在所述的U形框架的垂直平分面邻近，坚持贯彻了贴装头总成模块化、积木化的布局思路，实现了整个贴装头总成紧凑、轻巧。
所述的U形框架1的后背板1-3上开设有对应X或Y向直线运动滑块的螺纹孔或其他连接孔(未示出)，这些螺纹孔/连接孔可用于并联安装同类型贴片机的积木式贴装头的安装孔位或结构。
本发明的贴片机实施例1上安装了一套上述的积木式贴装头。
三头联装实施例，如图3所示本发明的三头联装的积木式贴装头，该三头联装积木式贴装头包括装在三套贴装头框架上的三套驱动电机、传动机构、贴装主轴及吸嘴，其特征为每套的贴装头框架1是由上架板1-1、下架板1-2及后背板1-3构成的“U”形结构的框架，每套贴装头框架1还包括从侧面与该U形框架固连的侧板1-4；在排除了侧板1-4的厚度的U形框架1的净宽度基础上，每套U形框架具有一虚拟的垂直平分面；每套中的驱动电机有两台，包括驱动贴装主轴作相应运动的升降驱动电机2-1和旋转驱动电机2-0，所述的驱动电机2-0、2-1都是步进电机。该两台驱动电机2-0、2-1的轴线共处于同一平面上，该两台电机2-0、2-1轴线形成的轴平面与所述的U形框架1的垂直平分面共处于同一平面上；每套的传动机构包括一根与贴装主轴3平行的导向轴4，该导向轴4也与驱动电机2-0、2-1轴线形成的轴平面共处于同一平面上；在该共处平面上自前向后依次为贴装主轴3、导向轴4、轴线互相垂直的旋转驱动电机2-0和升降驱动电机2-1。
上述在单一平面上集中布置所有的动力及传动系统的布局方法，使每套贴装头结构均紧凑、轻巧，实现了模块化、积木化。
每套旋转驱动电机2-0是通过各自的可移动支架13及螺纹件垂直地固定装在上架板1-1上部，所述的升降驱动电机2-1装在后背板1-3下部外面；所述的升降驱动电机2-1的从动轮11是通过可移动支架12及螺纹件水平固定在后背板1-3上。这样，可以很容易地调解同步传送带的松紧程度或将之拆换。
每套传动机构都是由同步传动带5-1、5-2与主/从带轮等构成每套升降传动机构包括通过夹块3-11与升降同步传动带5-1某点固连的、并与所述的导向轴4作动配合的与贴装主轴3固联的升降板3-1，升降板3-1下面设有复位缓冲弹簧14；所述的旋转传动机构包括通过花键6与贴装主轴3作动配合的从动大同步轮7及旋转同步传动带5-2。
以上所述每套传动机构均传动简洁、明快、可靠，且都均对称地布置在各自的U形框架的垂直平分面邻近，实现了贴装头总成模块化、积木化的布局，整个三头联装贴装头总成紧凑、轻巧。
所述的U形框架的后背板上开设有对应X或Y向直线运动滑块15的螺纹孔或其他连接孔，这些螺纹孔/连接孔可用于并联安装同类型贴片机的积木式贴装头的安装孔位或结构；相应地该直线运动滑块15上开设有等距或异距并联安装若干贴片机的积木式贴装头的螺纹孔或其他连接孔；该直线运动滑块15上还设有光学传感动镜头16安装位及安装孔。
本发明的贴片机实施例2上安装了上述的三头联装的积木式贴装头。
权利要求
1.一种贴片机的积木式贴装头，该贴装头包括装在贴装头框架上的驱动电机、传动机构、贴装主轴及吸嘴，其特征在于所述的贴装头框架是由上架板、下架板及后背板构成的含“U”形结构的框架，该U形类框架的净宽度上具有一虚拟的垂直平分面；所述的驱动电机的轴线与所述的贴装主轴间也形成一轴平面，该轴平面与所述的U形框架的垂直平分面均共处于同一平面上；所述的传动机构对称或基本对称地布置在所述的U形框架的垂直平分面邻近。
2.如权利要求1所述的贴片机的积木式贴装头，其特征在于所述的驱动电机有两台，包括驱动贴装主轴作相应运动的升降驱动电机和旋转驱动电机，该两台驱动电机的轴线共处于同一平面上，该两台电机轴线形成的轴平面与所述的U形类框架的垂直平分面共处于同一平面上。
3.如权利要求1或2所述的贴片机的积木式贴装头，其特征在于所述的传动机构包括一根与贴装主轴平行的导向轴，该导向轴也与驱动电机轴线形成的轴平面共处于同一平面上。
4.如权利要求3所述的贴片机的积木式贴装头，其特征在于所述的共处平面关系包括各平面间完全重合、基本重合或相邻平面间的平行关系。
5.如权利要求4所述的贴片机的积木式贴装头，其特征在于在该共处平面上自前向后依次为贴装主轴、导向轴、轴线互相垂直的旋转驱动电机和升降驱动电机。
6.如权利要求5所述的贴片机的积木式贴装头，其特征在于所述的驱动电机是步进电机，所述的传动机构包括同步传动带及主/从带轮；所述的旋转驱动电机装在上架板上部，所述的升降驱动电机装在后背板下部外面。
7.如权利要求6所述的贴片机的积木式贴装头，其特征在于所述的贴装头框架还包括从侧面与所述的U形类框架固连的侧板；所述的升降传动机构包括与升降同步传动带某点固连、并与所述的导向轴作动配合的贴装主轴的升降板；所述的旋转传动机构包括通过花键与贴装主轴作动配合的从动大同步轮。
8.如权利要求7所述的贴片机的积木式贴装头，其特征在于所述的旋转驱动电机是通过可移动支架及螺纹件垂直固定在上架板上，所述的升降驱动电机的从动轮是通过可移动支架及螺纹件水平固定在后背板上。
9.如权利要求8所述的贴片机的积木式贴装头，其特征在于所述的U形框架的后背板或侧板上还设有并联安装同类型贴片机的积木式贴装头的安装孔位或结构；相应地，在所述的后背板上开设有对应X或Y向直线运动滑块的螺纹孔或其他连接孔，相应地该直线运动滑块上开设有等距或异距并联安装若干贴片机的积木式贴装头的螺纹孔或其他连接孔；该直线运动滑块上还设有光学传感动镜头安装位及安装孔。
10.如权利要求9所述的贴片机的积木式贴装头，其特征在于所述的贴片机的部件包括所述的积木式贴装头。
全文摘要
一种贴片机的积木式贴装头，该贴装头包括装在贴装头框架上的驱动电机、传动机构、贴装主轴及吸嘴，其特征在于所述的贴装头框架是由上架板、下架板及后背板构成的含“U”形结构的框架，该U形类框架的净宽度上具有一虚拟的垂直平分面；所述的驱动电机的轴线与所述的贴装主轴间也形成一轴平面，该轴平面与所述的U形框架的垂直平分面均共处于同一平面上；所述的传动机构对称或基本对称地布置在所述的U形框架的垂直平分面邻近。本发明的贴片机的积木式贴装头结构布局合理、传动环节简捷、机械总成体积小、重量轻、便于灵活集成/调整、且能精确/高效地响应控制过程。
文档编号H05K13/04GK1533237SQ03113988
公开日2004年9月29日 申请日期2003年3月26日 优先权日2003年3月26日
发明者马如震, 宋福民, 廉成, 李萍 申请人:广州市羊城科技实业有限公司