贴片机的结构分类
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半导体贴片机的结构原理
半导体贴片机是一种用于将半导体元器件(如集成电路、二极管、三极管等)贴附到电路板上的自动化设备。
其结构原理包括以下几个部分:
1. 输送系统:半导体元件通常以卷带的形式供应,输送系统主要用于将卷带中的元件分离并传送到贴片区域。
输送系统通常由供料轮、分离轮、传送带等组成。
2. 传感系统:传感系统用于检测贴片区域是否有无元件、元件位置是否准确等信息。
传感系统通常采用光电传感器、激光传感器等。
3. 位置校准系统:位置校准系统用于确保贴附到电路板上的元件位置准确。
位置校准系统通常包括视觉定位系统和机械定位系统。
视觉定位系统通过摄像头或激光扫描仪等设备来检测电路板上的参考点,然后通过图像处理算法来确定元件的准确位置。
机械定位系统则通过精密的导轨和定位装置来确保元件的精准贴附。
4. 贴附系统:贴附系统用于将元件粘附到电路板上。
通常使用真空吸盘来吸起元件,然后通过运动轨迹控制将元件准确贴附到电路板上,并使用热风或红外线加热等方式将元件与电路板焊接。
5. 控制系统:控制系统用于控制整个贴片机的运行。
通常采用微控制器或PLC 等控制器来完成元件供料、位置校准、贴附等动作的控制,并与操作面板、传感器等进行连接。
综上所述,半导体贴片机的结构原理是通过输送系统将元件供应到贴片区域,通过传感系统检测元件信息,通过视觉定位和机械定位系统确定元件位置,然后通过贴附系统将元件粘附到电路板上,并通过控制系统进行整个贴片过程的控制。
贴片机的技术和原理贴片机是一种用于电子产品生产中的自动化设备,其主要功能是将电子元器件精确地贴装在电路板上。
贴片机的技术和原理涉及到多个方面,包括机械结构、图像处理、自动控制等。
一、机械结构贴片机的机械结构是实现元器件精确贴装的基础。
通常,贴片机由进料装置、传送装置、贴装头、图像识别系统和控制系统等组成。
1. 进料装置:进料装置用于将元器件从供料器中取出并送入传送装置。
常见的进料装置有震盘供料器和带轮供料器等。
2. 传送装置:传送装置用于将元器件从进料装置运送到贴装头的位置。
传送装置通常采用传送带或者线性导轨等方式。
3. 贴装头:贴装头是贴片机的核心部件,负责将元器件精确地贴装在电路板上。
贴装头通常包括吸嘴、吸嘴更换装置和吸嘴控制装置等。
4. 图像识别系统:图像识别系统用于对电路板上的位置标记或图案进行识别,以确定元器件的贴装位置。
常见的图像识别技术包括CCD摄像头和光源等。
5. 控制系统:控制系统是贴片机的核心,用于控制整个贴装过程。
控制系统通常包括运动控制、图像处理和数据处理等模块。
二、图像处理贴片机的图像处理技术主要用于元器件的识别和定位。
在贴装过程中,贴片机通过拍摄电路板上的位置标记或图案,利用图像处理算法来识别元器件的贴装位置。
1. 图像采集:贴片机通过CCD摄像头对电路板进行图像采集。
采集到的图像包含了电路板上的位置标记和图案等信息。
2. 图像预处理:图像预处理是对采集到的图像进行预处理,以提高后续图像处理的准确性和效率。
常见的图像预处理技术包括灰度化、二值化、滤波和边缘检测等。
3. 特征提取:特征提取是图像处理的关键步骤,通过对图像进行特征提取,可以确定元器件的贴装位置。
常见的特征提取技术包括边缘检测、角点检测和模板匹配等。
4. 定位算法:定位算法是根据特征提取的结果,对元器件的贴装位置进行计算。
常见的定位算法包括模板匹配算法、最小二乘法和神经网络等。
三、自动控制贴片机的自动控制技术用于实现贴装过程的自动化。
贴片机基础知识一、贴片机的介绍拱架型(Gantry)元件送料器、基板(PCB)是固定的,贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与基板之间来回移动,将元件从送料器取出,经过对元件位置与方向的调整,然后贴放于基板上。
由于贴片头是安装于拱架型的X/Y坐标移动横梁上,所以得名。
这类机型的优势在于:系统结构简单,可实现高精度,适于各种大小、形状的元件,甚至异型元件,送料器有带状、管状、托盘形式。
适于中小批量生产,也可多台机组合用于大批量生产。
这类机型的缺点在于:贴片头来回移动的距离长,所以速度受到限制。
对元件位置与方向的调整方法:1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向,这种方法能达到的精度有限,较晚的机型已再不采用。
2)、激光识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向,这种方法可实现飞行过程中的识别,但不能用于球栅列陈元件BGA。
3)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向,一般相机固定,贴片头飞行划过相机上空,进行成像识别,比激光识别耽误一点时间,但可识别任何元件,也有实现飞行过程中的识别的相机识别系统,机械结构方面有其它牺牲。
转塔型(Turret)元件送料器放于一个单坐标移动的料车上,基板(PCB)放于一个X/Y坐标系统移动的工作台上,贴片头安装在一个转塔上,工作时,料车将元件送料器移动到取料位置,贴片头上的真空吸料嘴在取料位置取元件,经转塔转动到贴片位置(与取料位置成180度),在转动过程中经过对元件位置与方向的调整,将元件贴放于基板上。
这类机型的优势在于:一般,转塔上安装有十几到二十几个贴片头,每个贴片头上安装2~4个真空吸嘴(较早机型)至5~6个真空吸嘴(现在机型)。
由于转塔的特点,将动作细微化,选换吸嘴、送料器移动到位、取元件、元件识别、角度调整、工作台移动(包含位置调整)、贴放元件等动作都可以在同一时间周期内完成,所以实现真正意义上的高速度。
目前最快的时间周期达到0.08~0.10秒钟一片元件。
雅马哈贴片机工作原理雅马哈贴片机是一种常见的电子设备,其工作原理涉及到多个方面。
本文将从贴片机的结构、工作流程和关键技术等方面详细介绍雅马哈贴片机的工作原理。
一、贴片机的结构雅马哈贴片机主要由进料系统、定位系统、贴片系统、检测系统和控制系统等组成。
进料系统用于将元件从料盘中输送至贴片区域,定位系统用于确定元件的位置,贴片系统负责将元件粘贴在PCB板上,检测系统用于检测贴片质量,控制系统则整体控制贴片机的运行。
二、贴片机的工作流程1. 进料系统将元件从料盘中输送至贴片区域,通常采用振动盘和真空吸嘴的方式,确保元件的连续供料。
2. 定位系统通过图像识别等技术,确定元件在PCB板上的位置,保证贴片的准确性和精度。
3. 贴片系统将定位好的元件粘贴在PCB板上,通常采用贴片头和压力控制系统,将元件粘贴到预定位置,并确保与焊盘之间的间距合适。
4. 检测系统对贴片质量进行检测,如检测元件的位置偏移、翻转等情况,确保贴片的质量和可靠性。
5. 控制系统对整个贴片机进行控制和调度,协调各个子系统的工作,确保贴片机的稳定运行和高效生产。
三、贴片机的关键技术1. 图像识别技术:贴片机通过摄像头对PCB板和元件进行实时拍摄和图像识别,以获取元件位置的信息,实现高精度的贴片定位。
2. 自动送料技术:进料系统采用振动盘和真空吸嘴等技术,实现元件的连续供料和自动送料,提高生产效率。
3. 粘贴技术:贴片系统采用贴片头和压力控制系统,将元件粘贴在PCB板上,确保粘贴的准确性和稳定性。
4. 检测技术:检测系统通过图像分析和传感器检测等技术,对贴片质量进行实时监测,确保贴片的可靠性和一致性。
5. 控制技术:控制系统采用先进的控制算法和控制器,对贴片机的运行进行全面控制和调度,提高生产效率和贴片质量。
雅马哈贴片机是一种用于电子设备生产的重要设备,其工作原理涉及到进料、定位、贴片、检测和控制等多个方面。
通过合理的结构设计和关键技术的应用,雅马哈贴片机能够实现高精度、高效率的贴片操作,满足电子设备生产的需求。
高速贴片机结构与原理高速贴片机是一种用于电子元器件自动贴装的设备。
它以高速、高精度和高效率的特点广泛应用于电子制造行业。
本文将从结构和原理两个方面介绍高速贴片机的工作原理和组成部分。
一、结构高速贴片机主要由进料系统、定位系统、贴装系统和控制系统组成。
1. 进料系统:进料系统用于将电子元器件供给到贴装机的工作区域。
它通常包括供料器和进料传送带。
供料器负责将元器件从料盘或管道中取出,并通过进料传送带将其输送到贴装区域。
2. 定位系统:定位系统用于确定元器件在贴装区域的位置。
它通常包括视觉定位系统和机械定位系统。
视觉定位系统通过摄像头和图像处理算法实现对元器件位置的精确定位。
机械定位系统则通过传感器和精密导轨等装置实现对元器件位置的控制。
3. 贴装系统:贴装系统是高速贴片机的核心部分,用于将电子元器件精确地贴装到PCB板上。
贴装系统通常包括贴装头、压力控制装置和贴装平台。
贴装头负责将元器件从供料器中取出,并将其精确地贴装到PCB板上。
压力控制装置用于控制贴装头的压力,以保证贴装的稳定性。
贴装平台则提供一个稳定的工作台面,使贴装过程更加精确。
4. 控制系统:控制系统是高速贴片机的大脑,用于控制整个贴装过程。
它通常由计算机和PLC控制器组成。
计算机负责处理图像信息、控制贴装头的运动和监控贴装过程。
PLC控制器则负责控制进料系统、定位系统和贴装系统的运行。
二、原理高速贴片机的工作原理可以简单描述为以下几个步骤:1. 元器件供给:进料系统将电子元器件供给到贴装区域。
2. 定位检测:定位系统对元器件进行定位检测,确定其在贴装区域的位置。
3. 贴装操作:贴装系统根据定位信息,通过贴装头将元器件从供料器中取出,并精确地贴装到PCB板上。
4. 焊接固定:在贴装完成后,PCB板经过传送带运送到焊接区域,焊接机器对元器件进行焊接,固定在PCB板上。
5. 检测和排除故障:贴装过程中,控制系统会对贴装质量进行检测,如果发现贴装错误或故障,会及时进行排除。
第四讲转塔式贴片机 FUJICP7结构介绍一、安全指南机器的设计无论再周全,如果在进行机器运转以及保养维修工作时,不按照安全规范要求做的话,就有可能使机器受到损坏,甚至于引发人身安全事故。
为了预防这些事故的发生,机器的操作和保养维修人员必须在机器运转时,确实地遵守安全规则的要求。
在阅览本书的有关机器使用的说明之前,请务必先看一下本部分记载的安全规则要求,确保按照安全规则的要求来运转机器。
在机器运转时请将本书保管在便于随时查阅的地方。
1. 标记的读法在此「安全指南」中,记载有用户在操作和维修保养时应该遵守的注意事项。
此外,在机器的警告标记上也记载有促使用户注意的注意说明。
在本书以及机器的警告标记上的注意说明,使用了危险度的定义(危险度的大小)以及图标记号。
以下为对这些定义和图标记号的说明,请在完全理解了这些内容后再开始阅读正文。
危险度的定义:2. 全机型共同的注意事项]注意3. 安全标记在安全标记上表示有操作机器时必须注意的事项、机器上所贴的安全标记按下图所示。
请认真阅读其记载内容,安全的使用机器。
4. [紧急停止]按钮发生紧急情况时,按下任何一个红色的[紧急停止]按钮,机器都会停止其动作。
[紧急停止] 按钮的位置如下图所示。
二、机器构成部件机器后侧伺服控制轴部分旋转主轴部分置件工作头部分三、各部分的功能1、置件关系凸轮箱凸轮箱由凸轮轴马达、驱动装置、凸轮轴、凸轮杆、汽缸等部分构成。
驱动装置在凸轮箱内装备有2 个驱动装置,它们分别是:驱动置件工作头离合器部分动作的驱动装置和驱动吸嘴头部分动作的驱动装置。
置件工件头旋转主轴的周围安装有16个置件工作头,它们是由吸嘴、旋转轴、吸嘴头等组成的。
置件工件头持有6种吸嘴,可以根据装贴零件尺寸的不同而分别使用。
SMT设备方案介绍引言SMT(Surface Mount Technology)是一种表面贴装技术,现在在电子制造业中被广泛应用。
SMT设备是实现表面贴装工艺的关键设备,其能够高效、精确地将电子元件粘贴在PCB板上。
本文将介绍SMT设备的基本原理、分类和应用。
1. SMT设备的基本原理SMT设备的基本原理是通过将表面组装元件(SMD)粘贴到PCB板上,完成电子元器件的安装。
其主要由以下组成部分构成:1.1 自动上料机自动上料机是SMT设备中的重要组成部分,其功能是将元器件从供料器中自动取出并送至下一工序。
上料机具有快速、准确、稳定的特点,可实时监测元器件的供料情况。
1.2 贴片机贴片机是SMT设备中的核心设备,用于将SMD粘贴到PCB板上。
其工作原理是通过精确的运动控制系统,将SMD从送料器中取出并粘贴到设计好的位置。
贴片机具有高速度、高精度、多功能的特点,可以针对不同尺寸和类型的SMD进行粘贴。
1.3 热炉热炉是SMT设备中用于焊接的部分,其主要功能是通过加热,将SMD与PCB 板焊接在一起。
热炉通常采用热风循环的方式,使热量均匀分布,保证焊接的质量。
2. SMT设备的分类根据功能和用途的不同,SMT设备可以分为以下几类:2.1 贴片机贴片机根据贴片头的种类可以分为单头、双头、多头贴片机等。
根据贴片速度的不同,还可分为中速、高速贴片机。
贴片机的选择应根据生产需求和贴片质量要求进行合理选择。
2.2 焊接设备焊接设备包括波峰焊机和回流焊机。
波峰焊机主要用于大功率元件的焊接,回流焊机则适用于小功率元件和灵活生产线。
焊接设备的选择应根据焊接工艺和产品要求进行。
2.3 检测设备检测设备主要用于对完成贴片和焊接的产品进行检测和质量控制。
常见的检测设备有AOI(自动光学检测),SPI(针对贴片前的Solder Paste上光的时候检测),X-ray(检测焊接点的质量)等。
2.4 辅助设备辅助设备包括供料机、传送带、印刷机等。
“量体裁衣”合理配置SMT生产线SMT发展非常迅猛。
进入20世纪80年代SMT技术已成为国际上最热门的新一代电子组装技术,被誉为电子组装技术一次革命。
作为“世界工厂”的中国,目前SM T生产线的保有量不下上万条,是名副其实的SMT生产大国。
但由于SMT投资大、技术性强,对于很多初涉这一领域的国内企业来说,面对型号众多的SMT生产设备如何选型建线,仍是一个复杂而艰难的工作。
1 SMT设备中贴片机的选择最为关键一般SMT生产工艺包括焊膏印刷、贴片和回流焊3个步骤,所以要组成一条完整的SMT生产线,必然包括实施上述工艺步骤的设备。
特别是贴片机,往往会占到整条生产线投资的60%以上,所以贴片机的选择最为关键。
1.1 贴片机(1)贴片机分类目前生产贴片机的厂家众多,结构也各不相同,但按规模和速度大致可分为大型高速机(俗称“高档机”和中型中速机(俗称“中档机”),其他还有小型贴片机和半自动/手动贴片机。
一部大型机的价格一般为中型机的3-4倍。
生产大型高速贴片机的厂商主要有Panasonic、Siemens、F呻、Universal、Assembleon(安必昂)、Hitachi(原三洋)等;生产中型中速贴片机的厂商主要有Juki、Yamaha、Samsung、Mirae、Mydat a等。
其中Panasonic、Siemens、Fuji贴片机的市场占有率最高,号称贴片机市场的“三驾马车”。
无论对于大型机厂商还是对中型机厂商来说,所推荐的SMT生产线一般由2台贴片机组成:一台片式Chip元件贴片机(俗称高速贴片机)和一台IC元件贴片机(俗称高精度贴片机),这样各司其责,有利于贴片机发挥出最高的贴片效率。
但现在情况正发生着改变,由于很多厂商都推出了多功能贴片机,使SMT生产线只有一台贴片机成为可能。
一台多功能贴片机在保持较高贴片速度的情况下,可以完成所有元件的贴装,减少了投资,这种贴片机颇受中小企业、科研院所的青睐。
一、贴片机基本结构:贴片机是机-电-光以及计算机控制技术的综合体。
它通过吸取-位移-定位-放置等功能,实现了将SMD元件快速而准确地贴装到PCB板所指定的焊盘位置。
贴片机虽然品种繁多,但其基本构成如下:(一)贴装头从电装机器人的概念来说,贴装头就是一只智能的机械手,它能按要求拾取元件,精确地贴放到预置的焊盘上。
a. 元件拾放拾取元件一般是采用真空负压的吸嘴吸住元件,它结构简单便于维护,近年这种产生负压的微型真空发生器组件已经成为多家公司的系列产品,专供贴装头的设计者选用。
在拾放的动作中,吸嘴在做Z方向的移动时,既要拾放速度快,而且还要平稳。
早期的吸嘴Z方向移动是选用微型气缸完成的,在近十年的使用中发现气缸易磨损,寿命短,噪音大。
目前不少新机型都选用了新颖的机电一体化传动杆代替,使Z向运动状态都可以控制,大大提高Z方向运动综合性能。
b. 吸嘴当真空负压产生之后吸嘴是直接接触SMD元件的零件,吸嘴孔的大小与SMD元件的外形有每一台贴片机都有一套实用性很强吸嘴。
为了贴片机适应不同元件的贴装,所以还配有一个自动更换吸嘴的装置。
吸嘴与吸管之间还有一个弹性补偿的缓冲机构,保证在拾取过程对贴片元件的保护,提高元件的贴装率。
c. 气动电磁阀贴装头的微型气动电磁是贴装头上又一个重要组件,它管理着移动和拾放等功能,随贴片机的发展集成电磁阀组亦有了相当大的发展,有些单个电磁阀厚度仅为10-18毫米。
而且电磁铁驱动功率小,一般电路的驱动电平都可直接驱动,随着市场的不断发展,这些新颖的气动都能从市场上采购,给贴片机的设计开发提供有利条件。
d. 元件的定位贴片头的元件定位系统是贴片质量的一个重要环节,也是研究贴片技术难点之一,当被贴元件吸住元件之后,元件就处于不移稳定的悬浮状态。
早期的技术用机械爪进行被动定位,从而解决了早期贴片机的元件定位问题,但必竟是机械方式,机械制造中的各种误差,直接反映到元件定位的质量,特别是贴片速度提高时,机械的噪音,零件的磨损和精度的寿命等都限制了纯机械定位爪的进一步发展。
贴片机研究报告-回复题目:贴片机研究报告引言:贴片机是一种自动化设备,用于在电路板上快速精确地安装电子元件。
随着电子技术的快速发展,贴片机在电子制造行业中扮演着重要的角色。
本文将从贴片机原理、发展历程、应用领域以及未来趋势等方面进行探讨,以帮助读者更好地了解贴片机的相关知识。
一、贴片机原理贴片机的原理主要包括图像识别、机械结构、控制系统和供料系统等方面。
1.1 图像识别:贴片机通过高分辨率的相机拍摄电子元件的图像,并通过图像处理算法识别出电子元件的位置、方向和尺寸等信息。
1.2 机械结构:贴片机通过伺服电机控制运动平台,实现快速精确的元件贴装。
1.3 控制系统:贴片机的控制系统负责接收图像处理结果,计算运动路径,并控制伺服电机实现元件的精确定位和粘贴。
1.4 供料系统:贴片机通过自动供料系统将元件提供到贴装头上,实现快速连续的贴装。
二、贴片机发展历程2.1 早期阶段:贴片机的最早形式可以追溯到20世纪80年代,当时主要用于大规模电子计算机的制造,成本昂贵且功能有限。
2.2 进入工业化阶段:20世纪90年代,随着SMT(Surface MountTechnology)的发展,贴片机开始在电子制造行业中广泛应用,并逐渐实现了多元化和高速化。
2.3 现代化阶段:随着电子产品的小型化和高集成度需求的增加,贴片机不断升级,功能更加强大,性能更加稳定,能够适应各种复杂的电路板贴装需求。
三、贴片机应用领域3.1 电子制造:贴片机在电子制造行业中起到关键作用,可以实现高速、高精度的电子元件贴装,提高生产效率和产品质量。
3.2 汽车电子:贴片机在汽车电子领域中广泛应用,如车载导航系统、智能驾驶系统、车载音响等。
3.3 通信设备:贴片机用于制造手机、移动通信基站、无线网络设备等。
3.4 家电产品:贴片机在制造家用电器如电视机、洗衣机、冰箱等方面发挥着重要作用。
四、贴片机的未来趋势4.1 精度和速度的提升:贴片机将继续追求更高的贴装精度和速度,以满足电子产品小型化、高集成度和高密度的发展需求。
2012-06-16 10:30高速贴片机结构与原理摘要:本文介绍安必昂科技推出的AX301/501模组式高速贴片机的基本结构,包括贴装模块、导轨传输及坐标定义等,并简单讲述本系列机型的安全回路和模块化控制电路的基本原理。
关键词:贴装模块元件激光检测吸嘴交换单元安全回路系统控制器AX301/501是由ASSEMBLEON公司推出的一款高速高精度的模组式贴片机。
本文介绍其结构和原理。
其主要结构分为:1.AX501模组式高速贴片机结构1.1、机架(Base)AX-501分为五段,每段可以安装一个喂料小车。
AX301则较AX501少两段,只能安装最多三个喂料小车。
这也是两款机器得名的原由。
喂料小车通过标准化,实现在两款机器上的通用,每个小车可以最多安放22个带式飞达,即AX501最多可以安装8mm带式喂料器110个。
如图1:机架(图2)用于所有控制器、电路板的固定、连接和走线。
当然,导轨、喂料小车和各个贴装模块都装在机架上。
机架上安装在运动部件上的电子电气元件都有加装安全盖,保护其不受损害。
1.2、贴装模块(Placement Robot)如图3,贴装模块分为标准贴装模块(AX STANDARD PLACEMENT ROBOT)和窄贴装模块(AX COMPACT PLACEMENT ROBOT)。
其中,宽模块宽度为20CM,是窄模块的二倍。
所以AX501最多可以安装最多10个标准模块或20个窄模块。
单个贴装模块有四个运动方向,即贴装头在X,Y方向的运动,以及西嘴在Z方向Rz方向的运动。
其中,Y方向移动通过每个贴装模块上自带的电机驱动,在丝杠上运动;X方向则使用了线性导轨磁悬浮技术。
所以每个贴装模块都有三个重要部件:1. 线性马达。
控制吸嘴升降、旋转并根据程序给定的力学值吸取贴装元件。
旋转由伺服直接控制,贴装头连接吸嘴的界面加装永磁力,真空和空气压力由气压控制气控制。
2. 检测相机(Board alignment camera)检测相机采用CCD作传感器,装在贴装头下表面。
市面上常见的贴片机结构贴片机中使用的直线驱动结构,典型的有XY运动系统、板宽调节和贴片头的Z轴的结构,主要分为两种。
1采用旋转电动机滚珠丝杆加滑动导轨的结构典型结构如图1所示。
该结构的特点是通过滚珠丝杆加直线滑动导轨,将旋转电动机的旋转运动转化为直线运动,从而实现在XY平面或Z方向上点对点的位置控制。
构成该结构的要件还包括同步带/带轮或联轴器,由它将旋转电动机的扭矩传送到滚珠丝杆,从而推动滚珠丝杆的螺母(Nut与承载块通过螺钉固定,同时承载块通过螺钉固定在直线导轨的滑块上)直线滑动导轨的引导下,实现从旋转运动到直线运动的转换。
配合较好的这种系统的传送效率可达到95%以上,该结构在过去几十年被设备行业广泛采用,随着现代直线电动机技术的提高,并日趋成熟,发生了直线电动机加滑动导轨的结构。
图1采用旋转电动机滚珠丝杆加滑动导轨的结构图2采用该结构的环球仪器AC30实物图片。
图2环球仪器AC30实物图片2采用直线电动机加滑动导轨的结构如图3所示,这种结构采用旋转电动机构成的直线系统所用的器件要少,故障率低,而且基本上不需要维护,目前,新型贴片机中,该结构正逐步取代旋转电动机滚珠丝杆加滑动导轨的结构。
实物图片请参考环球仪器Genesi系列,如图3所示。
图3采用直线电动机加滑动导轨的结构图贴片机常用伺服控制系统贴片机常用控制系统结构主要包括下面两方面,这两方面主要实现的是点对点的位置控制。
(1)位置和速度反馈都来自伺服电动机本身这种控制方式的优点是对整个闭环伺服系统控制环路的要求较低,适用于对高速高精度位置控制要求较低的场合,如PCB传板机构,如图1所示。
因为位置反馈传感器被安装在电动机本体上,所以它不能非常准确而且实时地反映被驱动负载的精确位置,尤其是在要求系统要快速和高精度的情况下。
(2)位置和速度反馈来自执行机构(被驱动部件)位置和速度反馈来自负载的伺服控制系统,如图2所示。
这种控制方式对整个闭环伺服系统控制环路的要求很高,实用于高速,高重复定位精度的场合,如贴片机的X-Y运动系统及贴片头的Z轴和旋转轴等。
目前贴片机结构大致可分为四种结构:拱架式贴片机、复合式贴片机、转塔式贴片机和大型平行系统贴片机。
(1)拱架式贴片机。
拱架式(又称动臂式)机器是最传统的贴片机,具有较好的灵活性和精度,适用于大部分元件,高精度机器一般都是这种类型,但其速度无法与复合式、转塔式和大型平行系统相比。
不过元件排列越来越集中在有源部件上,比如有引线的QFP(Quad flat package,四边扁平封装器件)和BGA(Ball grid array,球栅阵列器件),安装精度对高产量有至关重要的作用。
复合式、转塔式和大型平行系统一般不适用于这种类型的元件安装。
拱架式机器分为单臂式和多臂式,单臂式是最早先发展起来的现在仍然使用的多功能贴片机。
在单臂式基础上发展起来的多臂式贴片机可将工作效率成倍提高,如美国Universal公司的GSM2贴片机就有2个动臂安装头,可分别交替对两块PCB(Print Circuit Board,印刷线路板)同时进行安装。
绝大多数贴片机厂商均推出了采用这一结构的高精度贴片机和中速贴片机,例如美国Universal公司的AC72、荷兰Assembleon公司的AQ-1、日本Hitachi公司的TIM-X、日本Fuji 公司的QP-341E和XP系列、日本Panasonic公司的BM221、韩国Samsung公司的CP60系列、日本Yamaha公司的YV系列、日本Juki 公司的KE系列
(2)复合式贴片机。
复合式机器是从拱架式机器发展而来,它集合了转塔式和拱架式的特点,在动臂上安装有转盘,像Siemens 的
Siplace80S25贴片机,有两个带有12个吸嘴的旋转头。
Universal 公司也推出了带有30个吸嘴的旋转头,称之为“闪电头”,两个这样的旋转头安装在Genesis贴片平台上,可实现每小时60,000片贴片速度。
从严格意义上来说,复合式机器仍属于动臂式结构。
由于复合式机器可通过增加动臂数量来提高速度,具有较大灵活性,因此它的发展前景被看好,例如Siemens推出的HS60机器就安装有4个旋转头,贴装速度高达每小时60,000片。
(3)转塔式贴片机。
转塔的概念是使用一组移动的送料器,转塔从这里吸取元件,然后把元件贴放在位于移动的工作台上的电路板上面。
转塔式机器由于拾取元件和贴片动作同时进行,使得贴片速度大幅度提高。
这种结构的高速贴片机在我国的应用也很普遍,不但速度快,而且历经十余年的发展技术已非常成熟,如Fuji公司的CP842E 机器贴装速度可达到0.068秒/片。
但是这种机器由于机械结构所限,其贴装速度已达到一个极限值,不可能再大幅度提高。
该机型的不足之处是只能处理带状料。
转塔式机器主要应用于大规模的计算机板卡、移动电话、家电等产品的生产上,这是因为在这些产品当中,阻容元件特别多、装配密度大,很适合采用这一机型进行生产。
相当多的台资、港资电子组装企业以及国内电器生产商都采用这一机型,以满足高速组装的要求。
生产转塔式机器的厂商主要有Panasonic、Hitachi、Fuji。
(4)大型平行系统。
大规模平行系统(又称模组机)使用一系列小的单独的贴装单元(也称为模组)。
每个单元有自己的丝杆位置系统,安装有相机和贴装头。
每个贴装头可吸取有限的带式送料器,贴装PCB的一部分,PCB以固定的间隔时间在机器内步步推进。
单独地各个单元机器运行速度较慢。
可是,它们连续的或平行的运行会有很高的产量。
如Assembleon公司的AX-5机器可最多有20个贴装头,实现了每小时15万片的贴装速度,堪称业界第一,但就每个贴装头而言,贴装速度在每小时7500片左右,仍有大幅度提高的可能。
这种机型也主要适用于规模化生产,例如手机。
生产大规模平行系统式机器的厂商主要有Assembleon,Fuji公司也推出了采用类似结构的NXT 型超高速贴片机,通过搭载可以更换的贴装工作头,同一台机器既可以是高速机也可以是泛用机,几乎可以进行所有贴装元器件的贴装,从而使设备的初期投资及增加设备投资降低到最低程度。
柔性化的贴装方法
上述四种结构的设备都有着各自独特的优点和属性。
许多公司使用两种平台以使效率和性能达到最优化。
最近五年来,愈来愈多的公司倾向于采用具有柔性功能的贴装设备,这种“折衷”的解决方案与常规的高精确度模块相比较,综合了较高的贴装速度和大量的送料位置。
这些平台依然能够满足绝大多数元器件全方位的贴装需要,可以从最小型的无源器件到最大型的有源器件。
举例来说西门子公司推出的
Siplace 设备采用独特的柔性化手段,可以通过采集和贴装系统进行贴装,而垂直的旋转头系统能够用来拾取12个元器件。
许多其它类型的拱架式、拾取和贴装设备使用多管路的工作头。
同时的“群”拾取方式可以用来实现贴装的高速度。
但是,这种可以同时拾取的方式不能够很好地处理小型的元器件,因为它在吸嘴与送料器之间要求极其精确地排列。
在这些设备上极其精确是不可能办到的。
可供选择的方法是单个地拾取元器件,这样不可避免地使贴装所花费的时间大大地增加了。
展望未来,那种“柔性”的、多管路拱架式设备将成为小型至中型规模的定单型装配厂商所选择的设备。
满足这个市场的理想设备是能够在高速状态下,具有从0201型器件至大型矩型扁平封装 (Quad Flat pack 简称QFP) 器件实现广泛贴装的能力。
在这个局部市场上的竞争是相当激烈的,它能够使设备购买者在价格、效益和整个操作方面受益非浅。
而对大型电子装配厂商而言,具有多贴装头构架的机器将大受欢迎,包括多臂式、复合式、大型平行系统等,这些机型也被称为“模块机”,由于可以根据未来需求灵活添加不同类型的贴装单元,满足未来柔性化生产需求,当产品发生变化了以后,能够及时提升设备的工作适应能力是非常重要的,因为新的封装和电路板带来了新的要求。
在一台贴装设备上进行投资往往应该基于现在的考虑和对未来的需求进行估计。
购买一台比目前所需功能多得多的设备常常能够避免未来可能错失的商业机会。
在现有设备上进行升级比购买一台新设备从经济上来说要合算得多。
基于上述情况,很多高端贴片设备厂商
纷纷推出具有多贴装头的各种构架的机器,例如环球的GC60、松下的CM602贴片机、日立的GHX-1贴片机、Siemens的HS60贴片机、Fuji的NXT贴片机等等,并逐步取代转塔机器在高速贴片机市场中的支配地位。