超輕量型帶密閉氣路的二維微電機運動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種超輕量型帶密閉氣路的二維微電機運動系統(tǒng)，包括一豎直設置的基板，基板右側上端固設有一第一電機，基板的左側上端設有一與第一電機的第一轉軸固定連接的主動輪，基板的左側下端設有一被動輪，主動輪和被動輪上套設有一沿豎直方向設置的同步帶；基板右側下端設于一可沿豎直方向滑動的安裝基座，安裝基座頂部固設有一第二電機，第二電機的第二轉軸穿過安裝基座且通過一聯(lián)軸器與一傳動軸連接，傳動軸與一吸嘴套連接，吸嘴套與一吸嘴連接；基板下端穿設有一水平設置且可上下滑動的連桿，連桿一端與同步帶固定連接，連桿另一端與安裝基座固定連接。本實用新型通過以上結構的組合，可以實現(xiàn)安裝基座沿Z軸上下運動和吸嘴沿θ軸正反旋轉運動。
【專利說明】超輕量型帶密閉氣路的二維微電機運動系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于貼片機【技術領域】，尤其涉及一種超輕量型帶密閉氣路的二維微電機運動系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，現(xiàn)有的二維微電機運動系統(tǒng)主要包括以下幾種方案:
[0003]A:盤式凸輪和彈簧結構Z軸，皮帶傳動Θ軸方案
[0004]該方案是目前廉價系統(tǒng)廣泛采用的一種，其原理是兩組吸嘴總成件A和B的正上方安置一個橢圓形盤式凸輪C,側上方各有一條拉簧D1、D2與A和B相連,盤式凸輪C的后端與電機E連接，電機正反轉時，凸輪壓迫從動件一吸嘴總成件A或B向下運動，一次只能下壓一側的吸嘴總成，另一側的吸嘴組被拉簧D拉回Z軸的機械O位(由限位階梯實現(xiàn))。
[0005]該方案的Θ軸運動各由一個步進電機F1、F2帶動吸嘴前端組件Al和BI旋轉實現(xiàn)，采用楔形槽輪Gl、G2+和楔形皮帶Hl、H2傳動。
[0006]其密閉氣路采用自上而下的封閉管道I1、12與外部真空發(fā)生器相連，吸嘴前端組件Al、BI與封閉管道間采用快速接頭Jl、J2相連。
[0007]其工作流程是，吸嘴總成件A、B安裝在直線模組K之上，直線模組K將其移動至取料托盤L上方，凸輪C正反轉交替下壓A、B,使A、B交替接觸對應的元件，通過真空吸附將元件拾取，并由真空保持吸附狀態(tài)，接著直線模組K將A、B移動至待貼裝的PCB板上方，凸輪C正反轉交替下壓A、B，使元件與PCB板上焊盤位置的錫膏接觸，通過錫膏的粘性克服真空吸附使元件于吸嘴分離，并貼裝在指定焊盤位置。如此重復多次，完成對整體PCB板的電子元件表面貼裝工藝。
[0008]如元件需要貼裝的角度和元件在料盤里擺放的初始角度不同，則在A、B吸附電子元件之后，Θ軸旋轉電機F1、F2則會旋轉一定的角度，通過楔形皮帶帶動吸嘴旋轉，以達到旋轉電子元件角度和對應貼裝要求的目的。
[0009]B:雙伺服電機系統(tǒng)+密閉氣路的方案
[0010]有別于A方案，雙伺服電機+密閉氣路的方案無論是Z軸上下運動還是Θ軸的角度旋轉運動都是由伺服電機系統(tǒng)驅動，其原理是，Z軸電機A通過正反轉帶動絲杠，使與絲杠螺母結合的吸嘴總成B上下運動，吸嘴總成B中包括一個Θ軸旋轉電機C，該電機C與吸嘴組前端組件相連，在其外部，有一個不活動的缸套D，真空氣管E連接在缸套D之上，缸套D內的吸嘴前端組件上下兩端均裝置O型圈F，與缸套D內壁緊密接觸避免出現(xiàn)漏氣。吸嘴組前端組件的吸嘴座G上鉆若干個小孔，以實現(xiàn)吸嘴和外部氣路的貫通。當Θ軸旋轉電機C旋轉時，可以調整吸嘴組件的旋轉角度。由于吸嘴座僅是在缸套D內部完成上下和旋轉運動，全部行程中，O型圈F始終與缸套D內壁緊密接觸，因此，不會出現(xiàn)漏氣和真空被動破壞的情況。
[0011]該方案中，每個吸嘴總成B都有獨立的Z軸和Θ軸伺服電機驅動，而非方案A中的共用凸輪的方式，所以可以較方便的構建多吸嘴系統(tǒng)，而且可以實現(xiàn)多個吸嘴同時吸附和拾取電子元件。
[0012]其工作流程是，一組或多組吸嘴被直線模組移動至取料托盤L上方，Z軸電機A帶動絲杠旋轉，推動絲杠螺母上結合的吸嘴總成B向下，使吸嘴接觸電子元件，通過真空吸附將元件拾取起來，并保持真空吸附狀態(tài)，待直線模組運動機構將吸嘴組移動至PCB待貼裝位置，電機A帶動吸嘴向下，使電子元件與PCB表面焊盤上涂裝的錫膏接觸，通過錫膏本身的粘度克服真空吸附力，使元件與吸嘴分離，并貼裝在指定焊盤位置上。重復此過程多次，完成對整體PCB的電子元件表面貼裝工藝。
[0013]如元件需要貼裝的角度和元件在料盤里擺放的初始角度不同，則在吸附電子元件之后，θ軸旋轉電機C則會在吸嘴吸附元件以后，旋轉一定的角度，直接帶動吸嘴組件旋轉，以達到旋轉電子元件角度和對應貼裝要求的目的。
[0014]C:直線電機結合密閉氣路的方案
[0015]此方案類同與B方案，不同之處是采用了代表了目前最新技術的直線電機系統(tǒng)，來取代原本為實現(xiàn)Z軸上下運動的伺服電機和絲杠。直線電機結合吸嘴總成件實現(xiàn)上下運動，吸嘴總成件中也包括了一個可旋轉吸嘴角度的Θ軸伺服電機，其工作原理與B方案類似。
[0016]上述A、B、C三種方案涵蓋了目前主流貼片機等表面貼裝設備所采用的技術。這些技術都有著各自的優(yōu)點和缺點，方案A的優(yōu)勢是結構簡單，造價低廉，但是有諸多不可克服的劣勢，主要體現(xiàn)在:
[0017]1、無論是取料還是貼裝，吸嘴都是交替工作，執(zhí)行效率低下。
[0018]2、吸嘴間距較大，兩次貼裝間，吸嘴需要移動的行程加大，影響效率提高。
[0019]3、采用彈簧復位，復位速度隨彈簧拉力減退而減緩，機械O位磨損會造成精度下降。
[0020]4、采用楔形帶傳動來調節(jié)吸嘴旋轉角度，存在因皮帶張緊度不夠或因磨損造成的張緊度下降，導致旋轉角度失去精度。
[0021]B方案雖然克服了上述1、3、4項缺陷，但是由于采用了雙伺服電機，還有絲杠，絲杠螺母等較重的零部件組成，所以，貼裝頭重量過重，因此對直線模組的強度要求也大大提高，這樣導致的直接后果是，貼裝頭和運動機構體型大，重量大，慣量隨之也增大，需要在大的運動慣量下作業(yè)，一方面需要加重設備基座以實現(xiàn)平穩(wěn)運行，另一方面也要控制運動機構的速度來降低慣量，這樣不可避免的也制約了設備的總效率。還有就是因為伺服電機不可能做到很小，所以如果在2個或以上的吸嘴組構建時，每個吸嘴間的間距仍然很大(大于最小型伺服電機寬度)，約為30-40mm間距。如此便同樣有吸嘴間距較大，多次貼裝間，吸嘴需要移動的行程增大，影響效率提高的問題。
[0022]C方案很好的解決了 A、B方案的缺陷，由于直線電機可以做的很小(據(jù)報道有直徑8mm或以下的直線電機工業(yè)化產(chǎn)品面世)，所以無論是貼裝頭總的重量控制，吸嘴間距等都可有效控制。直線電機系統(tǒng)唯一不足之處在于，直線電機和其驅動器目前的價格非常昂貴，并未實現(xiàn)完全國產(chǎn)化，單套直線電機系統(tǒng)的價格在1.5-3萬元之間，如用于組建多個吸嘴的貼裝頭系統(tǒng)，則耗費的成本巨大，直接導致設備價格居高不下，難以實現(xiàn)工業(yè)化普及。
實用新型內容[0023]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種超輕量型帶密閉氣路的二維微電機運動系統(tǒng)，其能實現(xiàn)較小的吸嘴間距，每組吸嘴都可獨立實現(xiàn)Z軸和Θ軸高精度運動。
[0024]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種超輕量型帶密閉氣路的二維微電機運動系統(tǒng)，包括一豎直設置的基板，所述基板右側上端固設有一第一電機，所述第一電機的第一轉軸水平設置且貫穿至所述基板的左側，所述基板的左側上端設有一與所述第一電機的第一轉軸固定連接的主動輪，所述基板的左側下端固設有一被動輪座，所述被動輪座上轉動連接有一被動輪，所述主動輪和被動輪上套設有一沿豎直方向設置的同步帶；
[0025]所述基板右側下端設于一可沿豎直方向滑動的安裝基座，所述安裝基座為塊狀，所述安裝基座頂部固設有一第二電機，所述第二電機的第二轉軸穿過所述安裝基座且通過一聯(lián)軸器與一傳動軸連接，所述傳動軸與一吸嘴套連接，所述吸嘴套與一吸嘴連接；
[0026]所述基板下端穿設有一水平設置且可上下滑動的連桿，所述連桿一端與所述同步帶固定連接，所述連桿另一端與所述安裝基座固定連接。
[0027]進一步地，所述基板左側中部設有一傳感器。
[0028]具體地，所述基板下端開設有一沿豎直方向設置的滑槽，所述滑槽內設有一滑軌，所述滑軌左側與所述連桿固定連接，所述滑軌右側與所述安裝基座固定連接。
[0029]進一步地，所述安裝基座上開設有一缺口，所述聯(lián)軸器設于所述缺口內。
[0030]具體地，所述基板和安裝基座均由鋁材料制成。
[0031]本實用新型通過以上結構的組合，可以實現(xiàn)安裝基座沿Z軸上下運動，同時可以實現(xiàn)吸嘴沿Θ軸正反旋轉運動。本實用新型在連續(xù)貼裝任務時，平移行程小，效率高，Z軸運動和Θ軸旋轉角度精度高，具有成本低、體積小，重量輕的優(yōu)點。多組吸嘴聯(lián)合使用時，各吸嘴之間的間距小，每組吸嘴都可獨立實現(xiàn)Z軸和θ軸高精度運動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是本實用新型實施例提供的一種超輕量型帶密閉氣路的二維微電機運動系統(tǒng)；
[0033]圖2是圖1的側視圖。
【具體實施方式】
[0034]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0035]如圖1和圖2所示，本實用新型實施例提供的一種超輕量型帶密閉氣路的二維微電機運動系統(tǒng)，包括一豎直設置的基板I，基板I右側上端固設有一第一電機2,第一電機2的第一轉軸21水平設置且貫穿至基板I的左側，基板I的左側上端設有一與第一電機的第一轉軸21固定連接的主動輪22，基板I的左側下端固設有一被動輪座23，被動輪座23上轉動連接有一被動輪24，主動輪22和被動輪24上套設有一沿豎直方向設置的同步帶25 ；
[0036]基板I右側下端設于一可沿豎直方向滑動的安裝基座3，安裝基座3為塊狀，安裝基座3頂部固設有一第二電機31，第二電機31的第二轉軸32穿過安裝基座3且通過一聯(lián)軸器33與一傳動軸34連接，傳動軸34與一吸嘴套35連接，吸嘴套與一吸嘴36連接；[0037]基板I下端穿設有一水平設置且可上下滑動的連桿37，連桿37 —端與同步帶25固定連接，連桿37另一端與安裝基座3固定連接。
[0038]本實施例在操作過程中，首先第一電機2通過第一轉軸21帶動主動輪22轉動，主動輪22帶動被動輪24和同步帶25轉動，同時固定連接在同步帶25的連桿37帶動安裝基座3沿滑軌39做豎直上下運動,第二電機31通過第二轉軸32帶動聯(lián)軸器33和傳動軸34轉動，同時安裝在吸嘴套35里的吸嘴36也做旋轉運動。
[0039]本實用新型通過以上結構的組合，可以實現(xiàn)安裝基座3沿Z軸上下運動，同時可以實現(xiàn)吸嘴36沿Θ軸正反旋轉運動。本實用新型在連續(xù)貼裝任務時，平移行程小，效率高，Z軸運動和Θ軸旋轉角度精度高，具有成本低、體積小，重量輕的優(yōu)點。多組吸嘴36聯(lián)合使用時，各吸嘴36之間的間距小，每組吸嘴36都可獨立實現(xiàn)Z軸和Θ軸高精度運動。
[0040]進一步地，基板I左側中部設有一傳感器4，傳感器4用于復位和校準吸嘴36的O位原點。
[0041]具體地，安裝基座3相對基板I沿豎直方向滑動的具體方式為:首先，在基板I下端開設有一沿豎直方向設置的滑槽38，然后，在滑槽38內設有一滑軌39，滑軌39左側與連桿37固定連接，滑軌39右側與安裝基座3固定連接，當?shù)谝浑姍C2驅動同步帶25上下移動時，同步帶25通過連桿37帶動滑軌39在滑槽38內豎直上下移動，從而實現(xiàn)了安裝基座3相對基板I沿豎直方向滑動的目的。本實用新型通過在基板I下端開設沿豎直方向設置的滑槽38，起到對滑軌39進行導向的作用，使固定在滑軌39上的安裝基座3不會兩邊擺動。
[0042]進一步地，安裝基座3上開設有一缺口 310，缺口 310減輕了安裝基座3的重量，有利于實現(xiàn)安裝基座3的輕量化，而聯(lián)軸器33設于缺口內，便于第二轉軸32和傳動軸34連接，優(yōu)化了安裝基座3的結構。
[0043]具體地，基板I和安裝基座3均可采用重量較輕的鋁制材料制成，由于體積小和重量輕，在高速運動時，所產(chǎn)生的運動慣量也相對較小，因此有利于設備輕量化，同時實現(xiàn)高速運轉。
[0044]以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種超輕量型帶密閉氣路的二維微電機運動系統(tǒng)，其特征在于，包括一豎直設置的基板，所述基板右側上端固設有一第一電機，所述第一電機的第一轉軸水平設置且貫穿至所述基板的左側，所述基板的左側上端設有一與所述第一電機的第一轉軸固定連接的主動輪，所述基板的左側下端固設有一被動輪座，所述被動輪座上轉動連接有一被動輪，所述主動輪和被動輪上套設有一沿豎直方向設置的同步帶； 所述基板右側下端設于一可沿豎直方向滑動的安裝基座，所述安裝基座為塊狀，所述安裝基座頂部固設有一第二電機，所述第二電機的第二轉軸穿過所述安裝基座且通過一聯(lián)軸器與一傳動軸連接，所述傳動軸與一吸嘴套連接，所述吸嘴套與一吸嘴連接； 所述基板下端穿設有一水平設置且可上下滑動的連桿，所述連桿一端與所述同步帶固定連接，所述連桿另一端與所述安裝基座固定連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的超輕量型帶密閉氣路的二維微電機運動系統(tǒng)，其特征在于，所述基板左側中部設有一傳感器。
3.根據(jù)權利要求1所述的超輕量型帶密閉氣路的二維微電機運動系統(tǒng)，其特征在于，所述基板下端開設有一沿豎直方向設置的滑槽，所述滑槽內設有一滑軌，所述滑軌左側與所述連桿固定連接，所述滑軌右側與所述安裝基座固定連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的超輕量型帶密閉氣路的二維微電機運動系統(tǒng)，其特征在于，所述安裝基座上開設有一缺口，所述聯(lián)軸器設于所述缺口內。
5.根據(jù)權利要求1所述的超輕量型帶密閉氣路的二維微電機運動系統(tǒng)，其特征在于，所述基板和安裝基座均由銀材料制成。
【文檔編號】H05K13/04GK203537749SQ201320570693
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權日:2013年9月12日
【發(fā)明者】劉建林 申請人:深圳市銳思技術有限公司