全自动ＬＥＤ及元器件贴插一体机及其运行方法技术

本发明专利技术公开全自动ＬＥＤ及元器件贴插一体机及其运行方法，该一体机是在原有贴片机的基础上，通过增加打脚机构运动平台、打脚机构、ＬＥＤ吸嘴，并更新控制系统的功能，将元件的贴装和插件两道工艺技术结合，形成全自动ＬＥＤ及元器件贴插一体机。所述方法包括控制系统根据元件的吸取位置偏差和吸取角度偏差确定贴插位置及贴插头旋转角度；再通过贴插头机构进行ＬＥＤ插件动作时，同时通过打脚机构进行打脚，使得ＬＥＤ在ＰＣＢ板下面露出的管脚弯曲从而使其固定在ＰＣＢ板上，完成ＬＥＤ元件的组装。本发明专利技术将贴装和插装两道工艺集合于一台机器上，将丝印、贴装、回流焊、检测到插装、波峰焊、检测的传统工艺简化，具有高效、节能的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED及元器件贴插的装置，具体涉及全自动LED及元器件贴插一体机 及其运行方法。
技术介绍
目前，随着现代电子元器件向微型化、集成化和高可靠性方向发展，特别是面对日 益激烈的市场竞争，电子产品的生产与制造设备正朝着高速、高精度、智能化、多功能等全 自动化方向发展。但是电子信息产品尤其是关键部件印刷电路板的组装需要经过全自动贴 装和插装工艺，包括丝印、贴装、回流焊、检测等贴装流程以及插装、波峰焊、检测等插装流 程，尤其是经过两道耗电高的回流焊接和波峰焊工序，大幅度增加了设备购置和电能成本。 其次，随着LED产业的发展，几乎所有的电子信息产品均采用LED作为显示器件，带来了巨 大的新型需求空间。现有的贴片机(如拱架式贴片机)和插件机分别只能单独进行贴片型 元件的贴片动作、插件型元件的插件动作，而目前国际市场上还尚无集贴装和插装一体化 功能的设备问世。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的工艺需要贴装和插装两条生产线而浪费极大的 现状，提供全自动LED及元器件贴插一体机及其运行方法。本专利技术首次将贴装和插件两道 工艺技术合而为一，将贴片技术与插件技术集成于一台机器上，形成全自动LED及元器件 贴插一体机，对传统工艺简化以达到高效、节能目的，具有重要的专利技术意义和应用前景，具 体技术方案如下。全自动LED及元器件贴插一体机，包括一台贴片机，贴片机的水平贴片区在本一 体机中称为水平贴插区，该一体机还包括打脚机构运动平台、打脚机构和LED吸嘴，其中打 脚机构运动平台安装在贴片机的机器基座的中部，且位于水平贴插区的正下方；打脚机构 运动平台的运动横轴与贴片机的X-Y轴运动机构的X轴平行，打脚机构运动平台的运动纵 轴与贴片机的X-Y轴运动机构的Y轴平行，打脚机构安装在打脚机构运动平台的运动横轴 上并且位于贴片机水平贴插区下方，LED吸嘴安装在贴片机的插件头的吸嘴固定簧片上，贴 片机控制系统通过IO控制板控制打脚机构运动平台带动打脚机构，打脚机构在LED吸嘴将 LED插入PCB板时，对PCB板下方的LED管脚部分进行打脚动作，控制系统还控制完成贴片 机贴装头对元件的贴装工作。本专利技术将贴装和插装两道工艺集合于一台机器上。作为优选的方案，本专利技术的一种全自动LED及元器件贴插一体机，具体包括机器 基座、X-Y轴运动机构、打脚机构运动平台、贴插头机构、打脚机构、喂料平台、喂料器、PCB 板传送机构和控制系统；X-Y轴运动机构水平安装在机器基座上，贴插头机构安装在X-Y轴 运动机构的X轴上，贴插头机构由X-Y轴运动机构的伺服运动电机驱动实现在X-Y水平工 作区内运动；打脚机构运动平台水平安装在机器基座的中部，打脚机构安装在打脚机构运 动平台的运动横轴上，打脚机构由打脚机构运动平台的伺服运动电机驱动实现在水平贴插区内运动；两个喂料平台分别装于机器基座的前后两侧，所述前后的方向与所述X-Y轴运 动机构的X轴平行，在喂料台上按等间距分布有多条喂料槽，每条喂料槽上用于放置一个 喂料器；在水平贴插区和前后两侧的喂料台之间的装有线阵摄像头，线阵摄像头的右侧装 有换嘴站，线阵摄像头和换嘴站均安装在机器基座上；PCB板传送机构水平安装在机器基 座的中部，位于打脚机构运动平台上方，控制系统通过线路控制X-Y轴运动机构、贴插头机 构和喂料平台的工作。上述的全自动LED及元器件贴插一体机中，打脚机构运动平台包括运动横轴、运 动纵轴和垂直电机安装底座，运动横轴、运动纵轴均各自包括安装底座、滚珠丝杆副、直线 导轨副、伺服运动电机，运动纵轴的安装底座固定安装在机器基座上，运动横轴的安装底座 通过运动纵轴的滚珠丝杆-导轨连接件与运动纵轴的直线导轨副的滑块固定连接，以使得 运动纵轴的伺服运动电机可以带动运动横轴运动，垂直电机安装底座通过运动横轴的滚珠 丝杆-导轨连接件与运动横轴的直线导轨副的滑块固定连接，使得垂直电机安装底座由打 脚机构运动平台的两个伺服运动电机驱动可在水平贴插区内运动。上述的全自动LED及元器件贴插一体机中，打脚机构包括垂直电机、垂直电机底 座、联轴器、垂直电机的丝杆及垂直电机的丝杆的滚珠丝杆-导轨连接件、垂直导轨及垂直 导轨安装面、连接垂直导轨的滑块、打脚电机及打脚电机底座和打脚头；打脚机构的垂直电 机安装在垂直电机底座上，联轴器轴联垂直电机的丝杆，垂直电机的丝杆的滚珠丝杆-导 轨连接件分别与打脚电机底座、连接垂直导轨的滑块固定连接，连接垂直导轨的滑块在垂 直导轨上滑动，垂直导轨安装在垂直导轨安装面上并且该安装面固定在垂直电机底座上， 垂直电机的丝杆的滚珠丝杆-导轨连接件与连接垂直导轨的滑块、垂直导轨一起作用，限 定当垂直电机正反转运动时带动打脚电机底座上下运动，打脚机构运动平台带动打脚机构 始终跟随PCB板上方的贴插头机构只在水平贴插区内运动，垂直电机用于执行打脚动作时 将打脚电机底座顶起，打脚电机旋转带动打脚头旋转(如旋转120度)，使得LED管脚弯曲 固定在PCB板上从而完成打脚动作。上述的全自动LED及元器件贴插一体机中，贴插头机构包括4个贴装头和4个插 件头及多种规格的LED吸嘴、贴片型通用吸嘴，贴装头和插件头间隔装配，其中贴装头采用 通用型吸嘴，插件头采用LED吸嘴，LED吸嘴下半部分为圆柱形，底部开有内腔，内腔顶部为 半球形，下部为圆柱形，圆柱形内腔直径依据LED灯的尺寸分为多种规格，吸取时LED灯表 面可以紧贴在吸嘴内腔，保证吸取时LED灯保持竖直，LED吸嘴上部两边开有凹槽用来与插 件头吸嘴固定簧片连接以固定吸嘴，从LED吸嘴上部端面到LED吸嘴下部半球形内腔开有 圆柱形气路管道。气路管道内径可以为Φ 2，深4mm，当吸嘴固定好时，圆柱形气路管道套接 在插件头吸嘴杆上。上述的全自动LED及元器件贴插一体机中，控制系统采用DCS集散控制方式，包括 PC机主控系统、伺服控制系统、图像采集处理系统、光源控制系统和IO控制板，PC机主控系 统通过PCI总线直接控制伺服控制系统、图像采集处理系统，通过一块带4个485通讯端口 的通讯卡PCL-846控制IO控制板，其中伺服控制系统控制全自动LED及元器件贴插一体机 中的全部伺服运动电机，图像采集处理系统负责采集PCB及所吸取元件的图像进行处理并 给出贴插头的位置和角度修正量；IO控制板包括光源IO控制板、传送带及喂料平台IO控 制板、头板IO控制板，分别对光源控制系统、传送带及喂料平台、头板进行控制。上述的全自动LED及元器件贴插一体机中的运行方法，包括如下步骤控制系统 根据元件的吸取位置偏差和吸取角度偏差自动计算待贴插元件的最终X、Y贴插位置及贴 插头旋转角度；之后贴插头机构在X-Y轴运动机构的伺服运动电机驱动下运动到PCB板待 贴插位置上方，贴插头机构的垂直方向伺服运动电机带动贴插头机构下降到指定高度，所 述垂直方向与X-Y轴运动机构的X轴、Y轴都垂直，贴插头机构在预定位置放下元件，进行贴 插；进行贴片元件贴片时，打脚机构运动平台及打脚机构均不动作；进行LED插件动作时， 在贴插头机构吸取元件完成并运动到水平贴插区内时，打脚机构运动平台的伺服运动电机 驱动打脚机构始终跟随PCB板上方的贴插头在水平贴插区内运动，使打脚机构和当前待插 件的插件头同步到达LED本文档来自技高网...

【技术保护点】
全自动ＬＥＤ及元器件贴插一体机，包括一台贴片机，贴片机的水平贴片区在本一体机中称为水平贴插区，其特征是：还包括打脚机构运动平台、打脚机构和ＬＥＤ吸嘴，其中打脚机构运动平台安装在贴片机的机器基座的中部，且位于水平贴插区的正下方；打脚机构运动平台的运动横轴与贴片机的Ｘ－Ｙ轴运动机构的Ｘ轴平行，打脚机构运动平台的运动纵轴与贴片机的Ｘ－Ｙ轴运动机构的Ｙ轴平行，打脚机构安装在打脚机构运动平台的运动横轴上并且位于贴片机水平贴插区下方，ＬＥＤ吸嘴安装在贴片机的插件头的吸嘴固定簧片上，贴片机控制系统通过ＩＯ控制板控制打脚机构运动平台带动打脚机构，打脚机构在ＬＥＤ吸嘴将ＬＥＤ插入ＰＣＢ板时，对ＰＣＢ板下方的ＬＥＤ管脚部分进行打脚动作，控制系统还控制贴片机贴装头对元件的贴装工作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁鹏，胡跃明，元俊，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]