CN202998687U - 一种高速贴片头单驱动多轴升降运动机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高速贴片头单驱动多轴升降运动机构，包括升降伺服电机、机座、贴片轴、以及复数个单轴升降运动机构；其中，所述的单轴升降运动机构包括有顺次安装的挡圈、轴承、垫圈、从动轮、垫圈、带轮轴、离合器、锁紧螺母、轴承压板、角接触轴承、丝杆、丝杆螺母、丝杆连接块、制动器、以及轴端挡圈。本实用新型高速贴片头单驱动多轴升降运动机构提供了一种采用单台伺服电机驱动多轴升降运动的解决方案，结构更简单、紧凑，维护也方便。
Description
技术领域
本发明属于贴片机技术领域，涉及一种高速贴片头单驱动多轴升降运动机构。
背景技术
利用高速贴装技术进行集成电路元器件在PCB板上的安装是提高安装效率和安装精度的重要途径。而贴片头作为贴片机最关键的设备之一，它直接影响到贴装的速度和精度。贴片头主要用于实现以下三个功能：一、Z轴上下升降运动来实现对电路元器件的贴装；二、θ角旋转运动来对电路元器件的偏置误差进行校正；三、真空控制系统完成对电路元器件的拾取和释放。
目前，国内外主要有如下几类技术方案来实现上述功能：
一、Z轴采用气缸模组，通过气路系统来改变气缸的进气口和出气口的方向，进而改变气缸活塞的运行方向，实现Z轴的上下升降运动，这种执行机构简单，但控制精度和运行速度都难以提高；
二、凸轮机构和步进电机，将凸轮的圆周运动转化成凸轮连杆的Z轴上下运动，此类系统运行速度慢，精度不高，运行时噪音也大；
三、Z轴采用伺服电机、钢丝、滚轮组合，将电机的旋转运动转化成Z轴的上下运动，此类方案装配复杂，控制精度差，体积庞大，如果要实现单头多吸嘴系统，结构会很复杂；
四、Z轴采用同步带轮、同步带、直线导轨和伺服电机或步进电机，将电机的旋转运动转化成直线运动，单一吸嘴设计成一模块，包括一台负责θ角度控制的步进电机，一台伺服或步进电机负责Z轴上下运动，这样的方案，整个系统有一定的精度和速度，而且可以根据需求组合吸嘴数量，但是采用这样的传动方式，单模块的体积大及质量重，组成多吸嘴后由于吸嘴之间的距离很大，影响贴装速度，同时增加贴片头的转动惯量，因此要组合成多吸嘴系统，吸嘴数量有所限制，否则会增加整台设备的成本；
五、采用类系统，国外一些贴片机生产企业通常采用的方法，即利用数字设备控制伺服电机驱动滚珠丝杆的传动系统来实现Z轴的升降运动，此类系统采用先进控制算法和精确的执行设备，形成完整的控制回路，控制精度高，响应速度快，贴装速率高，可靠性高而且整机体积尺寸小。采用此类系统设计的多吸嘴贴片头主要由独立的Z轴运动系统和滚珠花键模组组成，独立的Z轴运动系统由伺服电机驱动滚珠丝杠独立上下升降运动，滚珠花键模组为一组中空的微型滚珠花键，由花键轴和轴套组成，均匀的分布在机座上，每一滚珠丝杆对应一滚珠花键，通过连接块连接到一起，而滚珠丝杆的上下运动，带动滚珠花键的上下运动。然而，采取该种方法需要配套的微型伺服电机以及微型滚珠花键轴，该两零配件国内还没这个生产能力，只能依靠国外进口，价格非常高，从而造成了整机的成本昂贵。
故，实有必要进行研究，提供一种结构简单，安装、控制和调试方便，零配件的采购成本低、加工和安装成本低的方案。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高速贴片头单驱动多轴升降运动机构。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种高速贴片头单驱动多轴升降运动机构，包括升降伺服电机、机座、贴片轴、以及复数个单轴升降运动机构；其中，所述的单轴升降运动机构包括有顺次安装的挡圈、轴承、垫圈、从动轮、垫圈、带轮轴、离合器、锁紧螺母、轴承压板、角接触轴承、丝杆、丝杆螺母、丝杆连接块、制动器、以及轴端挡圈；所述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、轴承压板、以及锁紧螺母，而游动侧丝杠端部安装有一自由端轴承；所述轴承为深沟球轴承，该轴承与一制动器一起固定于机座的底面上。
进一步地，所述机座为一框架结构，其上下两层开了等距离的孔位和相应的螺丝孔，上下两层两端的孔位用来安装单轴升降机构，下层中间的孔位是用来安装贴片轴。
进一步地，所述机座上安装有一上盖板、驱动电机座、以及一升降电机座，上盖板与驱动电机座系通过螺钉固定在机座上；所述的驱动电机座中间开设有避空位，以用来安装同步带。
进一步地，所述升降伺服电机连同一主动轮安装在升降电机座上。
进一步地，所述贴片轴包括一吸嘴杆、直线轴承、以及固定环；其中，吸嘴杆安装在直线轴承中，可以上下运动；直线轴承28最终安装在机座对应的孔位中，以和单轴升降运动机构配合，实现上下升降运动。
进一步地，所述单轴升降运动机构和贴片轴通过丝杆连接块连接在一起；而固定环通过螺钉锁死吸嘴杆，以防止丝杆连接块和贴片轴在上下升降方向上有间隙。
进一步地，所述单轴升降运动机构和贴片轴均匀分布在机座上，每一组单轴升降运动机构对应一组贴片轴。
本实用新型高速贴片头单驱动多轴升降运动机构提供了一种采用单台伺服电机驱动多轴升降运动的解决方案，结构更简单、紧凑，维护也方便。
附图说明
图1是本实用新型立体结构示意图。
图2是本实用新型正视图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是本实用新型单轴升降机构立体结构示意图。
图5是本实用新型单轴升降机构正视图。
图6是本实用新型驱动电机座立体结构示意图。
图7是本实用新型同步带安装示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1-3所示，本发明高速贴片头单驱动多轴升降运动机构包括有机座1、单轴升降运动机构和贴片轴。其中，所述的机座1为一框架结构，其上下两层开了等距离的孔位和相应的螺丝孔，上下两层两端的孔位用来安装单轴升降机构，下层中间的孔位是用来安装贴片轴。上盖板4和驱动电机座5通过螺钉固定在机座1上，如图6所示，所述的驱动电机座5中间位置用来安装同步带23；升降伺服电机2连同主动轮22安装在升降电机座3上，长螺栓穿过电机调整板6，来调整升降电机座3在上盖板4上的安装位置，进而调整同步带23的松紧度；
如图4-5所示，所述的单轴升降运动机构包括有顺次安装的挡圈7，轴承8，垫圈9，从动轮10，垫圈11，带轮轴12，离合器13，锁紧螺母14，轴承压板15，角接触轴承16，丝杆17，丝杆螺母18，丝杆连接块19，制动器20，轴端挡圈21。所述的丝杠17一端是固定安装，一端是游动安装，固定侧丝杠端部装有一对角接触轴承16，轴承压板15，和锁紧螺母14，游动侧丝杠端部安装有一自由端轴承8，为深沟球轴承，轴承8和制动器20一起固定在机座1第二层底面上；
如图3所示，所述贴片轴包括吸嘴杆27，直线轴承28和固定环26。吸嘴杆27安装在直线轴承28中，可以上下运动，单一直线轴承28最终安装在机座1对应的孔位中和单轴升降运动机构配合，实现上下升降运动的功能。所述的单轴升降运动机构和贴片轴通过丝杆连接块19连接在一起，固定环26通过螺钉锁死吸嘴杆，防止丝杆连接块19和贴片轴在上下升降方向有间隙；
如图1-3所示，本实施例共有8组单轴升降运动机构和贴片轴均匀分布在机座1上，每一组单轴升降运动机构对应一组贴片轴；如图7所示，同步带23按照一定的顺序绕过主动轮22、从动轮10和涨紧轮24。
本创作高速贴片头单驱动多轴升降运动机构工作状态是：在静止状态中，贴片轴位于机座1的中上部，即丝杆螺母18运行到丝杠17的中上端，此时离合器13处于断电状态，制动器20处于通电状态，即离合器13和丝杆17处于分离状态，制动器20锁紧丝杆17，防止丝杆17旋转。吸取芯片时，贴片头可以根据系统发出的信号，控制一个或者几个甚至全部的贴片轴同时向下移动，收到信号的各组单轴升降运动机构中的离合器13通电进行制动，如此同时其对应的制动器20断电分离，几微秒后制动和分离完成，丝杆17和离合器13连接与制动器20分离，升降伺服电机2正转，其上的主动轮22跟着转动，进而通过同步带23与之相啮合的从动轮10也跟着转动，带动丝杆17旋转，丝杆螺母18和丝杆连接块19做下降的动作，当下降到机座1下端时，升降伺服电机2停止工作，贴片轴上吸嘴头将电路元器件从送料器上吸起。完成后，升降伺服电机2反转，带动贴片轴上升，上升到一定距离，停止，同时离合器13断电，制动器20通电，丝杆17锁死。横梁上的伺服电机启动，驱动横梁上的丝杆旋转，带着贴片头往贴片区域移动，移动过程中θ角度控制系统负责对芯片的配置进行校正。芯片贴放时，贴片头根据系统的信号，贴片头中一组单轴升降运动机构中离合器13通电制动，对应的制动器20断电分离，完成后丝杆17与离合器13连接，丝杆17与制动器20分离，升降伺服电机2 正转，丝杆螺母18带动贴片头做下降的运动，进行芯片的贴放。完成后贴片轴上升，贴片头移动至下一个贴放点，贴片轴下降贴放芯片，直到把贴片轴上所有芯片贴完，至此完成一个过程，进入下一次循环工作过程。
本创作以制动器和离合器为设计元件，采用了丝杆和轴承以及伺服电机，完成了机构的上下升降运动，可以根据需求组合多轴贴片头的升降运动机构。本创作关键部分是在控制方面需要制动器和离合器的配合使用，组成多吸嘴贴片头时只需要一台升降伺服电机既可以实现多轴的上下升降运动，采用的丝杆、轴承以及制动器和离合器均是微型滚珠丝杆，微型轴承和微型的制动器和离合器，提高了贴装的精度和效率，大大减少机械结构的体积和质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高速贴片头单驱动多轴升降运动机构，包括升降伺服电机、机座，其特征在于：还包括有贴片轴和复数个单轴升降运动机构；所述的单轴升降运动机构包括有顺次安装的挡圈、轴承、垫圈、从动轮、垫圈、带轮轴、离合器、锁紧螺母、轴承压板、角接触轴承、丝杆、丝杆螺母、丝杆连接块、制动器、以及轴端挡圈；所述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、轴承压板、以及锁紧螺母，而游动侧丝杠端部安装有一自由端轴承；所述轴承为深沟球轴承，该轴承与一制动器一起固定于机座的底面上。
2.如权利要求1所述高速贴片头单驱动多轴升降运动机构，其特征在于：所述机座为一框架结构，其上下两层开了等距离的孔位和相应的螺丝孔，上下两层两端的孔位用来安装单轴升降机构，下层中间的孔位是用来安装贴片轴。
3.如权利要求2所述高速贴片头单驱动多轴升降运动机构，其特征在于：所述机座上安装有一上盖板、驱动电机座、以及一升降电机座，上盖板与驱动电机座系通过螺钉固定在机座上；所述的驱动电机座中间开设有避空位，以用来安装同步带。
4.如权利要求3所述高速贴片头单驱动多轴升降运动机构，其特征在于：所述升降伺服电机连同一主动轮安装在升降电机座上。
5.如权利要求4所述高速贴片头单驱动多轴升降运动机构，其特征在于：所述贴片轴包括一吸嘴杆、直线轴承、以及固定环；其中，吸嘴杆安装在直线轴承中，可以上下运动；直线轴承28最终安装在机座对应的孔位中，以和单轴升降运动机构配合，实现上下升降运动。
6.如权利要求5所述高速贴片头单驱动多轴升降运动机构，其特征在于：所述单轴升降运动机构和贴片轴通过丝杆连接块连接在一起；而固定环通过螺钉锁死吸嘴杆，以防止丝杆连接块和贴片轴在上下升降方向上有间隙。
7.如权利要求6所述高速贴片头单驱动多轴升降运动机构，其特征在于：所述单轴升降运动机构和贴片轴均匀分布在机座上，每一组单轴升降运动机构对应一组贴片轴。
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