專利名稱：一種高速貼片頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于貼片機設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高速貼片頭。
背景技術(shù)：
利用高速貼裝技術(shù)進行集成電路元器件在PCB板上的安裝是提高安裝效率和安裝精度的重要途徑。而貼片頭是貼片機最關(guān)鍵的設(shè)備之一，它直接影響到貼裝的速度和精度。目前，國外高速貼片機使用的貼片頭通常由貼片軸、直線軸承、外套、同步帶輪、軸承、伺服電機等組成，其中貼片軸做成花鍵軸的樣式，其外側(cè)開了對稱的兩道圓弧槽和直線 軸承中的滾珠相配合連接，實現(xiàn)上下無限直線運動；直線軸承和安裝在其上的一對深溝球軸承一同安裝在外套中，直線軸承上同時安裝有同步帶輪通過同步帶和伺服電機連接在一起，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動。這種結(jié)構(gòu)使貼片機既能上下自由運動由能保證其所有的軸在圓周方向同步旋轉(zhuǎn)。但這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造工藝復(fù)雜，制造成本較高，造成整臺設(shè)備成本昂貴。故，實有必要進行研究，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，制造成本低，維護方便的貼片頭。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高速貼片頭單驅(qū)動多軸升降運動機構(gòu)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為—種高速貼片頭，包括機座、Z軸升降機構(gòu)、Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)、以及貼片軸；其中，所述Z軸升降機構(gòu)包括第一軸承、從動同步帶輪、帶輪軸、第二軸承、離合器、第一鎖緊螺母、軸承壓板、角接觸軸承、滾珠絲桿、滾珠絲桿螺母、絲桿連接塊、以及制動器；升降伺服電機的輸出端連接一主動輪；帶輪軸上段依次安裝有第一軸承和從動同步帶輪，下段依次安裝有第二軸承、離合器，滾珠絲桿的固定端安裝有一對角接觸軸承，通過第一鎖緊螺母和軸承壓板鎖緊一同安裝在機座第一層對應(yīng)的孔位中，滾珠絲桿的活動端安裝有軸承和離合器；滾珠絲桿驅(qū)動滾珠絲桿螺母，從而帶動絲桿連接塊上下直線運動。進一步地，所述機座為一整體框架結(jié)構(gòu)，機座上設(shè)置有相應(yīng)的安裝螺紋孔和軸承安裝孔位；其中，兩端的軸承孔位用來安裝Z軸升降機構(gòu)，而中間的軸承孔位來用安裝Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)和貼片軸。進一步地，一上蓋板和驅(qū)動電機座通過螺絲和定位銷連接后一同安裝在機座的上端，所述的驅(qū)動電機座中間設(shè)置有凹槽，用于安裝Z軸升降機構(gòu)的驅(qū)動同步帶。進一步地，所述的Z軸升降機構(gòu)共有8組，升降伺服電機連同主動輪一同安裝在升降電機座上，以用來調(diào)整驅(qū)動同步帶的松緊程度。進一步地，所述的Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)包括第三軸承、帶輪、第四軸承、隔套、第五軸承、第二鎖緊螺母、轉(zhuǎn)軸、以及套筒；所述的轉(zhuǎn)軸的下端開有一通孔，2個滾珠和一彈簧安裝在此通孔中。進一步地，所述的套筒開設(shè)有一對對稱的長槽，對滾珠起導(dǎo)向和傳遞圓周力的作用。進一步地，所述轉(zhuǎn)軸上段依次安裝有第三軸承、帶輪、第四軸承、隔套、第五軸承、以及第二鎖緊螺母。進一步地，所述貼片軸包括堵塞、銅套、固定環(huán)、吸嘴桿、直線軸承、以及吸嘴頭；所述吸嘴桿上依次安裝有堵塞、銅套、絲桿連接塊、銅套、固定環(huán)、直線軸承、以及吸嘴頭。進一步地，所述貼片軸中的堵塞和Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)中的套筒通過緊密配合連接在一起，再通過銷釘鎖緊，進而使貼片軸和Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)連接在一起。進一步地,所述Z軸升降機構(gòu)和貼片軸的連接是通過絲桿連接塊連接在一起,絲 桿連接塊一端和Z軸升降機構(gòu)中的滾珠絲桿螺母通過螺釘連接在一起，絲桿連接塊另外一端固定在貼片軸的銅套上，通過固定環(huán)鎖緊。本發(fā)明高速貼片頭Z軸升降機構(gòu)采用一臺伺服電機，一個同步帶，一臺離合器，一臺制動器、一副滾珠絲桿副進行配合使用就能實現(xiàn)多軸同時或單獨上下升降運動，提高了貼片的精度和效率，簡化的機構(gòu)，降低了整個貼片頭的成本。


圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明主視圖。圖3是圖2的A-A向剖視圖。圖4是圖2的B-B向剖視圖。圖5是本發(fā)明的Z軸升降機構(gòu)立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明的轉(zhuǎn)角機構(gòu)立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明的轉(zhuǎn)角機構(gòu)的剖視圖。圖8是本發(fā)明的貼片軸裝配結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明的Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)和貼片軸裝配示意圖。圖10是本發(fā)明的上同步帶安裝示意圖。圖11是本發(fā)明的下同步帶安裝示意圖。圖12是本發(fā)明的貼片頭準備吸取芯片時的示意圖。圖13是本發(fā)明的貼片頭貼裝工作時的示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請參照圖1-圖5所示，本發(fā)明高速貼片頭包括機座1、Z軸升降機構(gòu)、Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)、以及貼片軸。所述機座I為一整體框架結(jié)構(gòu)，構(gòu)成整個高速貼片頭的骨架，其包括有兩層，機座I上設(shè)置有相應(yīng)的安裝螺紋孔和軸承安裝孔位；其中，兩端的軸承孔位用來安裝Z軸升降機構(gòu)，而中間的軸承孔位來用安裝Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)和貼片軸。上蓋板4和驅(qū)動電機座5通過螺絲和定位銷連接后一同安裝在機座I的上端，所述的驅(qū)動電機座5中間設(shè)置有凹槽，用于安裝Z軸升降機構(gòu)的驅(qū)動同步帶23。所述Z軸升降機構(gòu)包括第一軸承9、從動同步帶輪10、帶輪軸12、第二軸承8、離合器13、第一鎖緊螺母14、軸承壓板15、角接觸軸承16、滾珠絲桿17、滾珠絲桿螺母18、絲桿連接塊19、以及制動器20。升降伺服電機2的輸出端連接有主動輪22。其中，帶輪軸12上段依次安裝有第一軸承9和從動同步帶輪10，而帶輪軸12下段依次安裝有第二軸承8、離合器18 —同安裝在驅(qū)動電機座5底面對應(yīng)的孔位中，滾珠絲桿17的固定端安裝有一對角接觸軸承16，通過第一鎖緊螺母14和軸承壓板15鎖緊一同安裝在機座I第一層對應(yīng)的孔位中，滾珠絲桿17的活動端安裝有軸承8和離合器20 —同固定在機座I第二層的下底面上；滾珠絲桿17驅(qū)動滾珠絲桿螺母18，從而帶動絲桿連接塊19上下直線運動。本發(fā)明實施例中，所述的Z軸升降機構(gòu)共有8組，均勻分布安裝在機座I和驅(qū)動電機座5與上蓋板4對應(yīng)的孔位中，升降伺服電機2連同主動輪I 22 —同安裝在升降電機座 3上，以用來調(diào)整驅(qū)動同步帶23的松緊程度，驅(qū)動同步帶23按照特定的順序繞過一組主動輪22、從動同步帶輪10、以及漲緊輪24。工作時，升降伺服電機2的輸出端主動輪22帶動驅(qū)動同步帶輪23及與其嚙合的從動同步帶輪10，從動同步帶輪10又通過上部的帶輪軸12、離合器18驅(qū)動滾珠絲桿17旋轉(zhuǎn)，進而帶動滾珠絲桿螺母18和連接塊19上下直線運動。參照圖6-圖7所示，所述的Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)包括第三軸承31、帶輪32、第四軸承33、隔套34、第五軸承35、第二鎖緊螺母36、轉(zhuǎn)軸37、以及套筒38 ;所述的轉(zhuǎn)軸37的下端開有一通孔，2個滾珠39和一根彈簧40安裝在此孔中；所述的套筒38開了一對對稱的長槽，對滾珠39起導(dǎo)向和傳遞圓周力的作用；當安裝有滾珠39和彈簧40的轉(zhuǎn)軸37與套筒38進行裝配時，由于受到套筒38內(nèi)壁的約束，彈簧40的長度減少，彈簧40產(chǎn)生彈簧力，同時由于套筒38自身開了一對對稱的長槽，滾珠39在彈簧40的彈簧力的作用下，一部分壓入套筒的長槽中，另外一部分留在轉(zhuǎn)軸37中，進而使套筒38既可以沿著轉(zhuǎn)軸37上下直線運動又可以與轉(zhuǎn)軸37 —同做旋轉(zhuǎn)運動。轉(zhuǎn)軸37上段依次安裝有第三軸承31、帶輪32、第四軸承33、隔套34、第五軸承35，第二鎖緊螺母36，所述的第三軸承31在此機構(gòu)中起漲緊同步帶的功能。在本發(fā)明實施例中，所述的Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)共有8組，均布安裝在機座I第一層中間的孔位中，轉(zhuǎn)角伺服電機43連同主動輪46、電機安裝板44、電機支架45通過螺釘固定在機座I上，上同步帶41和下同步帶42按照一定的順序繞過一組主動輪46、上漲緊塊47、下漲緊塊48、帶輪32、第三軸承31 ;轉(zhuǎn)角伺服電機43輸出端的主動輪46帶動上同步帶41和下同步帶42以及與其嚙合的8個帶輪32，帶輪32又通過其上的轉(zhuǎn)軸37里面的滾珠39帶動套筒38，實現(xiàn)角度配置的校正。如圖4、圖8所示，所述的貼片軸包括堵塞25、銅套29、固定環(huán)26、吸嘴桿27、直線軸承28、以及吸嘴頭30。所述吸嘴桿27上依次安裝有堵塞25、銅套29、絲桿連接塊19、銅套29、固定環(huán)26、直線軸承、吸嘴頭，固定26通過螺釘鎖緊吸嘴桿，在工作狀況下防止絲桿連接塊19與銅套29產(chǎn)生間隙，從而影響貼片的精度；貼片軸中的直線軸承安裝在機座I第二層中間的孔位中，通過卡簧鎖緊直線軸承。如圖9所示，貼片軸中的堵塞25和Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)中的套筒38通過緊密配合連接在一起，再通過銷釘鎖緊，進而使貼片軸和Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)連接在一起。如4所示，Z軸升降機構(gòu)和貼片軸的連接是通過絲桿連接塊19連接在一起，絲桿連接塊19 一端和Z軸升降機構(gòu)中的滾珠絲桿螺母18通過螺釘連接在一起，絲桿連接塊19另外一端固定在貼片軸的銅套29上，通過固定環(huán)26鎖緊。每一組Z軸升降機構(gòu)對應(yīng)一組Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)和一組貼片軸，它們均布在機座I對應(yīng)的孔位上。本發(fā)明高速貼片頭的工作過程如下在準備吸料時，如圖12所示，在軟件的控制下貼片頭中8組Z軸升降結(jié)構(gòu)中的離合器13處于斷電釋放狀態(tài)，制動器20處于通電吸合狀態(tài)，即離合器13與滾珠絲桿17處于分離狀態(tài)，同時制動器20吸合鎖緊滾珠絲桿17，防止?jié)L珠絲桿17旋轉(zhuǎn)；此時貼片軸位于機座I的中上部，完成了吸料之前的準備工作。吸料時，軟件根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)中芯片的具體尺寸，做出具體的排料程序，控制貼片頭中一個或者其中的幾個甚至全部的8個貼片軸同時作向下的運動，此時需要動作的貼片軸對應(yīng)的Z軸升降機構(gòu)中離合器13通電吸合，制動器20斷電釋放，此時滾珠絲桿17可以自由轉(zhuǎn)動；升降伺服電機2啟動，其上的主動輪I 22跟著轉(zhuǎn)動，進而通過驅(qū)動同步帶23與之相嚙合的從動同 步帶輪10也跟著轉(zhuǎn)動，帶動滾珠絲桿17旋轉(zhuǎn),滾珠絲桿螺母18和絲桿連接塊19做下降的動作，帶動貼片軸向下運動，當下降到機座I下端時，升降伺服電機2停止工作，貼片軸上的吸嘴頭30將電路元器件從送料器上吸取；吸取完成后，升降伺服電機2反轉(zhuǎn)，貼片軸上升，上升到一定的距離，升降伺服電機2停止，此時貼片軸對應(yīng)的Z軸升降機構(gòu)中離合器13斷電釋放與滾珠絲桿17的連接，制動器20通電吸合鎖緊滾珠絲桿17 ;完成后，橫梁帶著貼片頭向貼裝區(qū)域移動，在移動的過程中，吸取有芯片的貼片軸滑過相機，進行Θ角度校正，轉(zhuǎn)角伺服電機43啟動，其上的主動輪46轉(zhuǎn)動，進而通過同步帶與之嚙合的帶輪32也轉(zhuǎn)動，Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)上的轉(zhuǎn)軸37跟著轉(zhuǎn)動，帶動貼片軸旋轉(zhuǎn)，根據(jù)系統(tǒng)反饋的角度信息旋轉(zhuǎn)一定的角度，達到角度校正的目的。貼裝時，如圖13所示，貼片頭根據(jù)軟件發(fā)出的貼裝信號，其中的一個Z軸升降機構(gòu)對應(yīng)的離合器13通電制動，同時對應(yīng)的制動器20斷電分離，結(jié)果是滾珠絲桿17和離合器13連接，與制動器20分離。升降伺服電機2工作，其上的主動輪I 22跟著轉(zhuǎn)動，進而通過同步帶與之相哨合的從動同步帶輪10也跟著轉(zhuǎn)動，帶動滾珠絲桿17旋轉(zhuǎn)，滾珠絲桿螺母18和絲桿連接塊19做下降的動作，當下降到一定距離時，升降伺服電機2停止工作，貼片軸上吸嘴頭30將電子元器件貼裝在PCB上；貼裝完成后，升降伺服電機2反轉(zhuǎn)，帶動貼片軸上升，下一貼片軸進入貼裝程序，直到本次貼片頭上所有芯片貼裝完成，從而完成了一個工作過程。本發(fā)明高速貼片頭升降運動時，需要離合器13和制動器20相互配合動作，可以縮短控制時間，同時只需要一臺伺服電機既可以控制單軸或者多軸同時升降的功能，大大降低制造成本；而采用精密的滾珠絲桿17，可以確保機構(gòu)運行精度和使用壽命。另外，由于Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)中采用了帶長槽的套筒38和轉(zhuǎn)軸37以及轉(zhuǎn)軸37上的零配件，使得套筒38和轉(zhuǎn)軸37可以精密傳動，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得套筒38既可以上下直線運動又可以承載旋轉(zhuǎn)時所受的圓周力，滿足角度校正和高速上下升降運動的技術(shù)要求。本發(fā)明創(chuàng)作以離合器和制動器、微型滾珠絲桿副為設(shè)計元件，完成了吸嘴的Z軸升降運動以及采用了套筒和轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)軸上配件作為R轉(zhuǎn)角機構(gòu)，大大降低了零配件的制造成本；貼片軸采用微型直線軸承和中空的吸嘴桿，而且設(shè)計元件均采用微型元件和合理的布局，大大減小吸嘴中軸間距，從而使總體機械體積減少和重量減輕；一臺電機和兩根同步帶輪就能完成多軸的角度校正要求，進一步減化機構(gòu)3軸升降機構(gòu)采用一臺伺服電機，一個同步帶，一臺離合器，一臺制動器、一副滾珠絲桿副進行配合使用就能實現(xiàn)多軸同時或單獨上下升降運動，提高了貼片的精度和效率，簡化的機構(gòu)，降低了整個貼片頭的成本，采用此機構(gòu)可以適應(yīng)不同厚度芯片的貼裝任務(wù)，進一步提高了整臺機器的適應(yīng)范圍。本設(shè)計中采用了大量的標準元器件，降低了設(shè)計成本，同時零部件都能很方便的進行加工和采購，可以進行技術(shù)集成，縮短了整機的研發(fā)周期。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高速貼片頭，包括機座、Z軸升降機構(gòu)、Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)、以及貼片軸，其特征在于所述Z軸升降機構(gòu)包括第一軸承、從動同步帶輪、帶輪軸、第二軸承、離合器、第一鎖緊螺母、軸承壓板、角接觸軸承、滾珠絲桿、滾珠絲桿螺母、絲桿連接塊、以及制動器；升降伺服電機的輸出端連接一主動輪；帶輪軸上段依次安裝有第一軸承和從動同步帶輪，下段依次安裝有第二軸承、離合器，滾珠絲桿的固定端安裝有一對角接觸軸承，通過第一鎖緊螺母和軸承壓板鎖緊一同安裝在機座第一層對應(yīng)的孔位中，滾珠絲桿的活動端安裝有軸承和離合器；滾珠絲桿驅(qū)動滾珠絲桿螺母，從而帶動絲桿連接塊上下直線運動。
2.如權(quán)利要求1所述高速貼片頭單驅(qū)動多軸升降運動機構(gòu)，其特征在于所述機座為一整體框架結(jié)構(gòu)，機座上設(shè)置有相應(yīng)的安裝螺紋孔和軸承安裝孔位；其中，兩端的軸承孔位用來安裝Z軸升降機構(gòu)，而中間的軸承孔位來用安裝Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)和貼片軸。
3.如權(quán)利要求2所述高速貼片頭單驅(qū)動多軸升降運動機構(gòu)，其特征在于一上蓋板和驅(qū)動電機座通過螺絲和定位銷連接后一同安裝在機座的上端，所述的驅(qū)動電機座中間設(shè)置有凹槽，用于安裝Z軸升降機構(gòu)的驅(qū)動同步帶。
4.如權(quán)利要求3所述高速貼片頭單驅(qū)動多軸升降運動機構(gòu)，其特征在于所述的Z軸升降機構(gòu)共有8組，升降伺服電機連同主動輪一同安裝在升降電機座上，以用來調(diào)整驅(qū)動同步帶的松緊程度。
5.如權(quán)利要求4所述高速貼片頭單驅(qū)動多軸升降運動機構(gòu)，其特征在于所述的Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)包括第三軸承、帶輪、第四軸承、隔套、第五軸承、第二鎖緊螺母、轉(zhuǎn)軸、以及套筒；所述的轉(zhuǎn)軸的下端開有一通孔，2個滾珠和一彈簧安裝在此通孔中。
6.如權(quán)利要求5所述高速貼片頭單驅(qū)動多軸升降運動機構(gòu)，其特征在于所述的套筒開設(shè)有一對對稱的長槽，對滾珠起導(dǎo)向和傳遞圓周力的作用。
7.如權(quán)利要求6所述高速貼片頭單驅(qū)動多軸升降運動機構(gòu)，其特征在于所述轉(zhuǎn)軸上段依次安裝有第三軸承、帶輪、第四軸承、隔套、第五軸承、以及第二鎖緊螺母。
8.如權(quán)利要求7所述高速貼片頭單驅(qū)動多軸升降運動機構(gòu)，其特征在于所述貼片軸包括堵塞、銅套、固定環(huán)、吸嘴桿、直線軸承、以及吸嘴頭；所述吸嘴桿上依次安裝有堵塞、銅套、絲桿連接塊、銅套、固定環(huán)、直線軸承、以及吸嘴頭。
9.如權(quán)利要求8所述高速貼片頭單驅(qū)動多軸升降運動機構(gòu)，其特征在于所述貼片軸中的堵塞和Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)中的套筒通過緊密配合連接在一起，再通過銷釘鎖緊，進而使貼片軸和Θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)連接在一起。
10.如權(quán)利要求9所述高速貼片頭單驅(qū)動多軸升降運動機構(gòu)，其特征在于所述Z軸升降機構(gòu)和貼片軸的連接是通過絲桿連接塊連接在一起，絲桿連接塊一端和Z軸升降機構(gòu)中的滾珠絲桿螺母通過螺釘連接在一起，絲桿連接塊另外一端固定在貼片軸的銅套上，通過固定環(huán)鎖緊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速貼片頭，包括機座、Z軸升降機構(gòu)、θ轉(zhuǎn)角機構(gòu)、以及貼片軸，其中，所述Z軸升降機構(gòu)包括第一軸承、從動同步帶輪、帶輪軸、第二軸承、離合器、第一鎖緊螺母、軸承壓板、角接觸軸承、滾珠絲桿、滾珠絲桿螺母、絲桿連接塊、以及制動器；升降伺服電機的輸出端連接一主動輪；帶輪軸上段依次安裝有第一軸承和從動同步帶輪，下段依次安裝有第二軸承、離合器。本發(fā)明高速貼片頭Z軸升降機構(gòu)采用一臺伺服電機，一個同步帶，一臺離合器，一臺制動器、一副滾珠絲桿副進行配合使用就能實現(xiàn)多軸同時或單獨上下升降運動，提高了貼片的精度和效率，簡化的機構(gòu)，降低了整個貼片頭的成本。
文檔編號H05K3/30GK103025075SQ20121051995
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者王碩, 肖尊高, 朱成武, 李來迎 申請人:深圳市碩安迪科技開發(fā)有限公司