基于LabVIEW平台的SMT贴片机路径优化的说研究.pdf - 第20页
湖北工业大学硕士学位论文 定在Ｘ、Ｙ传动机构上。当吸嘴吸取一个元件后，通过机械对中机构实现元件对中 并给供料器一个信号（电信号或机械信号），使下一个元件进入吸片位置。但这种 方式贴片速度很慢，通常贴放一只片式元件需１秒。为了提高贴片速度，人们采 取增加贴片头的数量的方法，即采用多个贴片头来增加贴片速度． （２）固定式多头 这是通用型贴片机采用的结构，它在原单头的基础上进行了改进，即由单头增 加到了３—６个贴片头。它们仍然固定在Ｘ、Ｙ轴上…
湖北工业大学硕士学位论文
能会影响贴片精度。目前设计的新型贴片机Ｘ轴运行采用完全同步控制回路的双
Ａｃ伺服电机驱动系统，将内部震动降至最低，从而保证了Ｙ方向同步运行，其速
度快，噪音低，贴片头运行流畅轻松。
（５）Ｚ轴伺服，定位系统
在通用型贴片机中，支撑贴片头的基座固定在Ｘ导轨上，基座本身不做“Ｚ＂
方向的运动。这里的Ｚ轴控制系统，特指贴片头的吸嘴运动过程中的定位，其目
的是适应不同厚度ＰＣＢ与不同高度元器件的贴片需要。Ｚ轴控制系统常的形式有下
列几种。
①圆光栅编码器—ＡＣ／ＤＣ马达伺服系统
在通用型贴片机中，吸嘴的Ｚ方向伺服控制与Ｘ＿Ｙ伺服定位系统类似，即采
用圆光栅编码器的ＡＣ／ＤＣ伺服马达一滚珠丝杠或同步带机构。采用ＡＣ／ＤＣ伺服马
达一滚珠丝杠控制时，其马达一滚珠丝杠安装在吸嘴上方：采用ＡＣ／ＤＣ伺服马达一
同步带控制时，其马达则可安装在侧位，通过齿轮转换机构实现吸嘴在Ｚ方向的
控制。由于吸嘴Ｚ方向运动行程短，以及采用光栅编码器，通常控制精度均能满
足要求。
②圆筒凸轮控制系统
在松下ＭｖＢ型贴片机中，吸嘴Ｚ方向运动则是依靠特殊设计的圆筒凸轮曲线
实现吸嘴的上、下运动，贴片时在ＰＣＢ装载台的配合下，完成贴片程序。
（６）Ｚ轴的旋转定位
早期贴片机的Ｚ轴／吸嘴的旋转控制是采用气缸和档块来实现的，只能做到以
００和９００以控制，现在的贴片机已直接将微型脉冲马达安装在贴片头内部，以实现
ａ方向高精度的控制。松下ＭＳＲ型贴片机的微型脉冲马达的分辨率为Ｏ．０７２度／脉
冲，它通过高精度的谐波驱动器，直接驱动吸嘴装置，由于谐波驱动器具有输入
轴与输出轴同心度高、间隙小、振动低等优点，故吸嘴的口方向实际分辨率高达
０．００２度／脉冲，确保了贴片精度的提高。
２．５．３贴片头
贴片头是贴片机关键部件，它拾取元器件后能在校正系统的控制下自动校
正位置，并将元器件准确地贴放到指定的位置。贴片头的发展是贴片机进步的标
志，贴片头已由早期的单头、机械对中发展到多头光学对中、下列为贴片头的种
类形式
（１）固定单头
早期单头贴片机是由吸嘴、定位爪、定位台和Ｚ轴、口角运动系统组成，并固
湖北工业大学硕士学位论文
定在Ｘ、Ｙ传动机构上。当吸嘴吸取一个元件后，通过机械对中机构实现元件对中
并给供料器一个信号（电信号或机械信号），使下一个元件进入吸片位置。但这种
方式贴片速度很慢，通常贴放一只片式元件需１秒。为了提高贴片速度，人们采
取增加贴片头的数量的方法，即采用多个贴片头来增加贴片速度．
（２）固定式多头
这是通用型贴片机采用的结构，它在原单头的基础上进行了改进，即由单头增
加到了３—６个贴片头。它们仍然固定在Ｘ、Ｙ轴上，但不再使用机械对中，而改为
多种形式的光学对中。工作时分别吸取元器件，对中后再依次贴放到ＰＣＢ指定位
置上。目前这类机型的贴片速度己达３万个元件／小时的水准，而且这类机器的价
格较低，并可组合联用。
随着贴片头由机械式改为吸嘴式，其吸嘴的技术要求也相应提高。
①吸嘴的真空系统
吸嘴在吸片时，必须达到一定的真空度方能判别拾起元件是否正常，当元件
侧立或因元件“卡带”未能被吸起时，贴片机将会发出报警信号。
②吸嘴的软着陆
贴片头吸嘴拾起元件并将其贴放到ＰＣＢ上的瞬间，通常是采取两种方法贴放，
一是根据元件的高度，即事先输入元件的厚度，当贴片头下降到此高度时，真空
释放并将元件贴放到焊盘上，采用这种方法有时会因元件厚度的超差，出现贴放
过早或过迟现象，严重时会引起元件移位或“飞片＂缺陷：另一种更先进的方法是，
吸嘴会根据元件与ＰＣＢ接触的瞬间产生的反作用力，在压力传感器的作用下实现
贴放的软着陆，又称为Ｚ轴的软着陆，故贴片轻松，不易出现移位与飞片缺陷。
③吸嘴的材料与结构
随着元件微型化，现己出现Ｏ．６姗×Ｏ．３咖的片式元件，而吸嘴又高速与元件
接触，其磨损是非常严重的，特别是高速贴片机中，故吸嘴的材料与结构也越来
越受到人们的重视。早期采用合金材料，以后又改为碳纤维耐磨塑料材料，更先
进的吸嘴则采用陶瓷材料及金刚石，使吸嘴更耐用。吸嘴的结构也做了改进，特
别是在Ｏ．６姗×Ｏ．３姗元件的贴片中，为了保证吸起的可靠性，在吸嘴上个孔，以
保证吸取时的平衡。此外还考虑到，不仅是元件本身尺寸在减小，而且与周围元
件的间隙也在减小，因此不仅要能吸起元件，而且要不影响周边元件，故改进后
的吸嘴即使元件之间的间隙为Ｏ．１５唧，也能方便地贴装。
（３）旋转式多头
高速贴片机多采用旋转式多头结构，目前这种方式的贴片速度己达到４．５—５
万只／小时。每贴一个元件仅需Ｏ．０８秒左右的时间。旋转式多头又分为水平旋转
１６
湖北工业大学硕士学位论文
式／转塔式与垂直方向旋转／转盘式，现分别介绍如下。
①水平旋转／转塔式
这类机器多见松下、三洋和富士制造的贴片机中，水平旋转式贴片头的外观，
贴片头的工作原理如图２．６所示。
吸嘴原点复
更换吸嘴
元件
吸嘴序
检测
元件吸取
２．６水平旋转头工作原理
这类贴片机中有１６个贴片头，每个头上有４—６个吸嘴，故可以吸放多种大小
不同的元件。１６个贴片头固定安装在转塔上，只能做水平方向旋转，习惯上人们
称之为水平旋转式或转塔式。旋转头各位置的功能做了明确分工。贴片头在１号
位从送料器上吸起元器件，然后在运运过程中完成校正、测试，直至５号位完成
贴片工序。由于贴片头是固定旋转，不能移动。元件的供给只能靠送料器在水平
方向的运动将所需的贴放元件送到指定的位置。贴放位置则由ＰＣＢ工作台的Ｘ、Ｙ
高速运动来实现。这类贴片机的高速度取决于旋转头的高速运行，在贴片头旋转
的过程中，送料器以及ＰＣＢ也在同步运行。
②垂直旋转／转盘式贴片头
这类贴片头多见于话门子贴片机，它的外观如图２．７所示。旋转头上安装有
１２个吸嘴，工作时每个吸嘴的吸取元件，并在ＣＣＤ处（固定安装）调整△口，吸嘴中
均安装有真空传感器和压力传感器。通常此类贴片机中安装两组或四组旋转头，
其中一组头在贴片，而另一组则在吸取元件，然后交换功能，以达到高速贴片的
目的。
１７