高速全自动贴片机阵列式贴装头制造技术

本发明专利技术是提供一种高速全自动贴片机阵列式贴装头，以主框架为核心，其它各系统及模组模块都安装在主框架上；气缸模组、气缸控制模块、整体Ｚ轴运动系统构成贴装头的Ｚ向运动，工作状态时，气缸模组中的气缸依次执行贴装任务，同一时刻只有单一气缸动作；滚珠花键模组和θ角控制系统一起负责完成芯片的偏置校正，θ角方向运动时，滚珠花键模组中各花键一起动作，单一花键的具体偏置参数由控制软件实现；真空系统负责产生真空源和芯片吹吸的控制信号，真空源通过气缸模组中的微型气缸的真空接入口，并通过中空型活塞杆和滚珠花键模组中的中空型花键轴，将真空传递至贴装头末端从而实现芯片吸取与贴放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及SMT (Surface Mount Technology,表面贴装技术)的贴片机 领域，具体涉及一种电子表面贴装的贴片机及其贴装头总成的
(二)
技术介绍
表面贴装技术(SMT)起源于50年代末，随着半导体集成电路的专利技术而出 现的厚薄膜混合集成电路。由于陶瓷基板质地坚硬，不便于打孔进行元器件插 装，开始采用片式元器件，于是出现了片式电容、片式电阻，有源元器件则采 用裸片以丝焊或倒装片等形式进行组装。进入70年代后，混合集成电路的应用开始由军用领域向工业及民用领域扩展，生产规模迅速扩大。70年代末80年 代初，传统的印制电路板由原来的通孔插接组装，借鉴混合电路的工艺，逐步 改为以表面安装为主，这种组装厚度薄、体积小、可靠性高及便于自动化生产 的特点使其逐步成为电子组装的主导技术。随着电子产品向便携式、小型化、 网络化和多媒体方向迅速发展，SMT在电子工业中正得到越来越广泛的应用， 并且在许多领域部分或全部取代了传统电子装联技术。贴片机是SMT生产线中最关键的设备，它往往占了整条生产线投资额的一 半以上。目前贴片机大致可分为四种类型动臂式、复合式、转盘式和大型平 行系统。不同种类的贴片机各有优劣，通常取决于应用或工艺对系统的要求， 在其速度和精度之间也存在一定的平衡。尽管贴片机种类繁多，综合起来可以 简要地概括为以下四部分组成贴装头系统、供料系统、印刷电路板(PCB板) 传输系统和管理控制系统。其中贴装头系统是贴片机的核心，它要完成芯片拾 取到准确地贴装PCB板上的全过程，决定着贴片机的结构及主要性能。从贴装头要完成的功能方面看，贴装头应该包括Z轴运动系统、^角控制 系统、真空系统。其中Z轴运动系统完成芯片的上下贴装运动，e角控制系统 完成芯片的偏置误差校正，真空系统完成芯片的拾取与释放。目前国内外相关 技术主要可以分为如下几类一、Z轴采用齿轮/齿条的传统传动系统，执行机 构简单，但是控制精度难以提高；二、 Z轴采用伺服电机/钢丝/滚轮，将电机 的旋转运动转化为Z轴的上下运动，此类系统装配复杂，精度不高，若要实现 单头多吸嘴系统，结构将更加复杂；三、Z轴采用步进电机和同步带传动，将 电机旋转运动转化为直线运动，单一吸嘴设计成一个模块，包括两个步进电机， 一个负责Z轴运动， 一个负责^角控制，这样的系统有一定的精度，并可以根 据用户需求自由组合吸嘴数量，但是这样的传动方式单模块系统的体积与质量 都已经很大，组合多吸嘴后成倍地增加了贴装头的转动惯性，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，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，成本也相应增加；四、此类 是国外一些大公司经常采用的，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，贴装速率高， 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，国内就很难制造出来，外购的价格高，此外，复杂的软、硬 件控制系统，不利于用户的进一步应用开发。目前，贴装机正朝着高速、高精度、智能化、柔性制造系统(FMS)、多功 能等方向发展。由于上述几种类型的贴装头系统各自的缺点，在一定程度上限 制了其发展及相关技术的普及。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺点,本专利技术所要解决的技术问题是要提供一种高效、 经济、结构布局合理、传动环节简洁、机械总成体积小、质量小、响应快的贴 片机的阵列式贴装头。为此，本专利技术的技术解决方案是一种贴片机的阵列式贴装头，该贴装头包 括主框架、气缸模组、滚珠花键模组、气缸控制模块、真空系统、P角控制系 统、整体Z轴运动系统，其特征在于所述的主框架是一个大平面，其上有相应的安装螺纹孔、气路通道、同步 齿形带通道；所述的气缸模组是一组微型带磁性开关的精密方形执行气缸，均匀紧密地 分部在主框架上方，呈线性阵列分布，相邻气缸之间加有电磁屏蔽板，该气缸 的活塞杆是一种可以导气的中空型活塞杆；所述的滚珠花键模组为一组中空型微型滚珠花键，包括花键轴和套筒，它们均匀地分布在主框架上，对应于气缸活塞轴心呈线性阵列布置，其轴线与所 述的方形气缸的轴线完全重合，每一个套筒两端固联有加长套筒，加长套筒配 有固定轴承，且一端配有同步带轮I ，及复位弹簧；所述的气缸控制模块包括一组二位五通阀、两组速度控制阀和集成板，一 个二位五通阀对应两个速度控制阀安装在一块集成板上；所述的真空系统包括一组真空发生器、 一组真空供气阀、 一组破坏阀、一 组真空压力开关，这些器件都安装在一块集成板上；所述的0角控制系统包括电机、同步带轮I、双面同步齿形带、变向张紧 器，电机输出端联接有同步带轮II;所述的同步带轮I有若干个，等间距排成一排；双面同步带按照特定的顺序绕过同步带轮I 、同步带轮n以及变向张紧器，双面同步带两面的齿形分别与各自的绕过的同步带轮i和同步带轮n啮合， 在电机输出端同步带轮n的驱动及变向张紧器的作用下，使阵列分布的滚珠花键轴分别绕各自轴心转动，从而实现^角偏置校正；所述的整体z轴运动系统包括托板i、托板n、丝杠组件，丝杠组件在托板I和托板II之间，丝杠组件按连接顺序依次是z轴电机、连轴器、丝杠、与 丝杠配合的丝杠螺母，Z轴电机安装在轴承套I上，丝杠一端是固定安装，一端是游动安装，固定侧丝杠端部装有一对角接触轴承、套筒、丝杠锁紧螺母，通过轴承套i和轴承盖固定在托板n上，游动侧丝杠端部安装有一个深沟球轴 承通过轴承套n固定在托板n上，在轴承套n和丝杠螺母之间安装有弹簧保持 架和复位弹簧，丝杠螺母通过螺纹连接固定在托板i上；托板i和托板n两侧 装有直线滑块，从而使托板i和托板n构成一对直线运动副，在驱动电机和滚 珠丝杠的作用下使得托板i和托板n相对运动；所述的气缸模组与滚珠花键模组，每一个气缸对应于一个滚珠花键，通过 管连接件同轴连接，气缸轴的上下运动带动花键轴的上下运动，从而完成贴装动作；所述的气缸模组通过螺纹连接固定在主框架的一侧，滚珠花键模组通过两 个轴承组套固定在主框架的一侧，气缸模组与滚珠花键模组位于主框架的同一所述的气缸控制模块和真空系统通过螺纹连接固定在主框架的另一侧；所述的真空系统中的集成板有真空接口 ，通过软管穿过主框架的气路通道 与气缸模组的真空供气口相连，吸取芯片时，真空供气阀打开，贴装芯片时，真空破坏阀打开；所述的P角控制系统中电机通过电机支架固定在主框架上，双面同步带经 同步齿形带通道穿过主框架与电机上的同步带轮II及滚珠花键上的同步带轮I 配合；所述的整体Z轴运动系统中的托板I通过螺纹连接固定在主框架上，与气 缸模组同侧。所述的主框架、气缸模组、滚珠花键模组、气缸控制模块、真空系统、^角 控制系统、整体Z轴运动系统一起构成了本专利技术高速全自动贴片机的阵列式贴 装头。以主框架为核心，其它各系统及模组模块都安装在主框架上；气缸模组、 气缸控制模块、整体Z轴运动系统构成贴装头的Z向运动，整体Z轴运动系统 负责贴装头的整体Z向调解，以适应不同厚度芯片的贴装任务，气缸模组中的 微型气缸通过恒定行程的Z向运动执行贴装任务，工作状态时，气缸模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种贴片机的阵列式贴装头，该贴装头包括主框架、气缸模组、滚珠花键模组、气缸控制模块、真空系统、θ角控制系统、整体Ｚ轴运动系统，其特征在于：该主框架是一个大平面，其上有相应的安装螺纹孔、气路通道、同步齿形带通道，以主框架为核心，其它各系统及模组模块都安装在主框架上；该气缸模组是一组微型带磁性开关的精密方形执行气缸，均匀紧密地分部在主框架上方，呈线性阵列分布，相邻气缸之间加有电磁屏蔽板，该气缸的活塞杆是一种可以导气的中空型活塞杆；该滚珠花键模组为一组中空型微型滚珠花键，包括花键轴和套筒，它们均匀地分布在主框架上，对应于气缸活塞轴心呈线性阵列布置，其轴线与该方形气缸的轴线完全重合，每一个套筒两端固联有加长套筒，加长套筒配有固定轴承，且一端配有同步带轮Ⅰ，及复位弹簧；该气缸控制模块包括一组二位五通阀、两组速度控制阀和集成板，一个二位五通阀对应两个速度控制阀安装在一块集成板上；该真空系统包括一组真空发生器、一组真空供气阀、一组破坏阀、一组真空压力开关，这些器件都安装在一块集成板上；该θ角控制系统包括电机、同步带轮Ⅰ、双面同步齿形带、变向张紧器，电机输出端联接有同步带轮Ⅱ；该同步带轮Ⅰ有预定个，等间距排成一排；双面同步带按照特定的顺序绕过同步带轮Ⅰ、同步带轮Ⅱ以及变向张紧器，双面同步带两面的齿形分别与各自的绕过的同步带轮Ⅰ和同步带轮Ⅱ啮合，在电机输出端同步带轮Ⅱ的驱动及变向张紧器的作用下，使阵列分布的滚珠花键轴分别绕各自轴心转动，从而实现θ角偏置校正；该整体Ｚ轴运动系统包括托板Ⅰ、托板Ⅱ、丝杠组件，丝杠组件在托板Ⅰ和托板Ⅱ之间，丝杠组件按连接顺序依次是Ｚ轴电机、连轴器、丝杠、与丝杠配合的丝杠螺母，Ｚ轴电机安装在轴承套Ⅰ上，丝杠一端是固定安装，一端是游动安装，固定侧丝杠端部装有一对角接触轴承、套筒、丝杠锁紧螺母，通过轴承套Ⅰ和轴承盖固定在托板Ⅱ上，游动侧丝杠端部安装有一个深沟球轴承通过轴承套Ⅱ固定在托板Ⅱ上，在轴承套Ⅱ和丝杠螺母之间安装有弹簧保持架和复位弹簧，丝杠螺母通过螺纹连接固定在托板Ⅰ上；托板Ⅰ和托板Ⅱ两侧装有直线滑块，从而使托板Ⅰ和托板Ⅱ构成一对直线运动副，在驱动电机和滚珠丝杠的作用下使得托板Ⅰ和托板Ⅱ相对运动；该气缸模组与滚珠花键模组，每一个气缸对应于一个滚珠花键，通过管连接件同轴连接，气缸轴的上下运动带动花键轴的上下运动，从而完成贴装动作；该气缸模组通过螺纹连接固定在主框架的一侧，滚珠花键模组通过两个轴承组套固定...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，吴文镜，郑妍，袁松梅，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]