[发明专利]高速全自动贴片机阵列式贴装头

说明书

(一)技术领域

本发明涉及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技术领域。

(二)背景技术

表面贴装技术(SMT)起源于50年代末，随着半导体集成电路的发明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、θ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，θ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θ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。

(三)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，本发明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、θ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；