CN210470188U

CN210470188U - 多功能双工位柔性焊头机构

Info

Publication number: CN210470188U
Application number: CN201921441512.6U
Authority: CN
Inventors: 吴超; 蒋星
Original assignee: Energy Intelligent Technology Wuxi Co Ltd
Current assignee: Ennaji Intelligent Equipment Wuxi Co ltd
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-05-05
Anticipated expiration: 2029-08-30

Abstract

本实用新型涉及多功能双工位柔性焊头机构，包括顶板，其底面由两侧板支撑；顶板底面中部安装直线运动组件，直线运动组件下方并列安装有两个焊头机构；单个焊头机构包括底座组件，其上安装Z轴驱动组件，Z轴驱动组件上安装有支撑板一；支撑板一一端端头安装蘸胶组件，支撑板一另一端安装吸嘴组件，位于吸嘴组件旁边的支撑板一上还安装相机组件；焊头机构在直线运动组件驱动下独立进行X向和Y向运动；贴片时，蘸胶组件蘸取并向对象件上施胶，吸嘴组件吸取芯片，蘸胶组件与吸嘴组件在相机组件的配合下完成精确定位。本实用新型适用于一种或多种芯片的同时或不同高度的安装，且安装精度高，效率快，安装力度控制到位使得芯片不被损伤。

Description

多功能双工位柔性焊头机构

技术领域

本实用新型涉及贴片设备技术领域，尤其是一种多功能双工位柔性焊头机构。

背景技术

贴片机，又称“贴装机”、“表面贴装***”，是一种用来实现高速、高精度贴放元器件的设备，其通过移动的焊头将表面贴装元件，如芯片，准确地放置在PCB基板上。

现有技术中，单台贴片机通常只能适用于单一芯片的贴覆，其贴覆精度约为±10微米；能同时贴覆两种或两种以上芯片的贴片机，其所能达到的贴覆速度往往较慢，其每小时产能约为400至500之间；集精度、速度于一体，并适用于多芯片贴覆的贴片机，因功能集成度较差，其体积较大，占地面积较大，而芯片的贴覆环境通常为百级车间，因此芯片厂家通常倾向于体积相对较小的贴片设备；另一方面，贴片机的贴装精度，通常借助于焊头上的相机识别***，通过相机识别***识别PCB基板上待贴装芯片的位置，从而通过吸嘴头将芯片吸附并放置到该位置，但现有贴片机上的相机识别***因其镜头无法自动对焦而导致无法满足同一块PCB基板上不同高度的装片需求。

实用新型内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的多功能双工位柔性焊头机构，从而实现芯片的高精度、高效率装片，且适用于多款芯片的同时操作及多高度装片，适用性能佳，芯片安装到位。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种多功能双工位柔性焊头机构，包括顶板，其底面相对的两边缘均安装有侧板；位于两个侧板之间的顶板底面安装有直线运动组件，直线运动组件下方并列安装有两个焊头机构；

单个焊头机构的结构为：包括固装于直线运动组件的底座组件，底座组件上安装有Z轴驱动组件，Z轴驱动组件上安装有支撑板一，所述支撑板一由电机驱动进行上下运动；所述支撑板一一端端头安装有蘸胶组件，支撑板一另一端安装有吸嘴组件，位于吸嘴组件旁边的支撑板一上还安装有相机组件。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述蘸胶组件的结构为：包括与支撑板一固装的支撑板二，支撑板二上沿竖直方向固装有气缸，位于气缸旁边的支撑板二上安装有导轨一，导轨一与气缸的运动方向平行，导轨一上安装有沿其滑动的滑块一；所述气缸的输出端与滑块一共同安装有支撑板三；所述支撑板三上沿竖直方向安装有导轨二，导轨二上安装有沿其滑动的滑块二，滑块二上安装有针头座，针头座底部安装有蘸胶针头。

所述支撑板三顶部安装有安装块一，竖直贯穿安装块一安装有导向轴，所述导向轴底端伸入针头座顶部，位于安装块一与针头座之间的导向轴上套装有弹簧；所述支撑板三侧边安装有L型结构的安装块二，所述针头座侧边安装有L型结构的安装块三，安装块二与安装块三相对设置构成“口”型结构，安装块二内侧面上安装有下触点，安装块三内侧面上安装有上触点，所述上触点位于下触点上方且相互接触。

所述支撑板二侧边的下部安装有L型结构的安装块四，安装块四底部安装有螺杆；所述螺杆贯穿安装块四，所述螺杆位于支撑板三的下方。

所述Z轴驱动组件的结构为：包括与底座组件固装并上下间隔设置的安装块五和安装块六，所述安装块五与安装块六共同安装有丝杆，位于安装块五与安装块六之间的丝杆上配合安装有支撑板五；所述丝杆上端部伸出安装块五，丝杆上端头安装有带轮一；所述安装块五底部安装有电机，电机的输出端向上伸出安装块五，电机输出端端头安装有带轮二，所述带轮一与带轮二通过皮带连接。

所述丝杆旁边的底座组件上还安装有导轨三，所述导轨三与丝杆平行，所述导轨三上安装有沿其滑动的滑块三；所述支撑板五一端套装于丝杆上，支撑板五另一端与滑块三固装。

所述底座组件的结构为：包括与直线运动组件固装的底板，底板底面固装有连接板，连接板侧边的下部固装有L型结构的支撑板四；所述连接板固装于支撑板四的内侧面，支撑板四的外侧面与Z轴驱动组件固装；所述支撑板四两侧壁间还安装有加强筋。

所述直线运动组件的结构为：包括固装于顶板底面中部的直线运动电机一，所述直线运动电机一的安装方向垂直于侧板；位于直线运动电机一两侧的顶板底面均安装有辅助运动导轨；所述辅助运动导轨均与直线运动电机一平行，两根辅助运动导轨与直线运动电机一上共同安装有相互平行的两根直线运动电机二，每根直线运动电机二上均安装有一个焊头机构。

所述吸嘴组件的结构为：包括与支撑板一固装的支撑板六，所述支撑板六侧面固装有线性加旋转致动器，线性加旋转致动器的输出端安装有吸嘴，所述吸嘴与外部气源连接；位于吸嘴旁边的线性加旋转致动器侧边还安装有测高传感器。

所述相机组件的结构为：包括与支撑板一固装的支撑板七，所述支撑板七侧面固装有变倍镜头，所述变倍镜头顶部安装有CCD相机。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构紧凑、合理，操作方便，通过直线运动电机一与直线运动电机二实现焊头机构各自独立的X向、Y向运动，Z轴驱动组件带动蘸胶组件、吸嘴组件及相机组件同时进行Z轴运动，从而实现蘸胶组件及吸嘴组件在空间内的运动；贴片时，蘸胶组件蘸胶并向对象件，如PCB基板上施胶，吸嘴组件吸取芯片并将其准确放置、压装于对象件上，在蘸胶、吸片之前，均通过相机组件对待安装的PCB基板、芯片分别放大拍摄，通过内部算法计算并确认PCB基板、芯片坐标值，从而实现了芯片的高精度、自动化装片，且适用于多芯片及多高度的安装，适用范围广。

本实用新型还包括如下优点：

蘸胶组件在气缸作用下配合导轨一实现独立的上下运动，在蘸胶、点胶动作完成后通过气缸向上收缩以避免吸嘴组件贴片时产生干涉；

螺杆位于支撑板三的下方，支撑板三在气缸驱动下运动至最低端时由螺杆顶端进行再次限位，通过旋转螺杆调整其顶端高度，从而调整支撑板三的降落高度；

电机工作，从而通过带轮二、皮带带动带轮一转动，进而丝杆转动，实现支撑板五的上下运动；

两个焊头机构各自独立操作，实现了双工位的同时作业，并大大减小了设备整体体积。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型焊头机构的结构示意图。

图3为图2的***图(另一视角)。

图4为本实用新型蘸胶组件的结构示意图。

图5为图4的***图。

图6为本实用新型Z轴驱动组件的结构示意图。

图7为本实用新型底座组件的结构示意图。

图8为本实用新型直线运动组件的结构示意图。

其中：1、顶板；2、侧板；3、直线运动组件；31、直线运动电机一；32、辅助运动导轨；33、直线运动电机二；4、焊头机构；41、底座组件；42、Z轴驱动组件；43、支撑板一；44、吸嘴组件；45、相机组件；46、蘸胶组件；411、底板；412、连接板；413、支撑板四；414、加强筋；4201、安装块五；4202、导轨三；4203、滑块三；4204、丝杆；4205、支撑板五；4206、安装块六；4207、带轮一；4208、皮带；4209、带轮二；4210、电机；441、支撑板六；442、线性加旋转致动器；443、吸嘴；451、CCD相机；452、支撑板七；453、变倍镜头；4601、气缸；4602、支撑板三；4603、导轨一；4604、滑块一；4605、导轨二；4606、滑块二；4607、针头座；4608、安装块一；4609、导向轴；4610、安装块四；4611、螺杆；4612、安装块二；4613、安装块三；4614、蘸胶针头；4615、支撑板二；4616、弹簧。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的多功能双工位柔性焊头机构，包括顶板1，其底面相对的两边缘均安装有侧板2；位于两个侧板2之间的顶板1底面安装有直线运动组件3，直线运动组件3下方并列安装有两个焊头机构4；

如图2和图3所示，单个焊头机构4的结构为：包括固装于直线运动组件3的底座组件41，底座组件41上安装有Z轴驱动组件42，Z轴驱动组件42上安装有支撑板一43，支撑板一43由电机4210驱动进行上下运动；支撑板一43一端端头安装有蘸胶组件46，支撑板一43另一端安装有吸嘴组件44，位于吸嘴组件44旁边的支撑板一43上还安装有相机组件45；Z轴驱动组件42带动蘸胶组件46、吸嘴组件44及相机组件45同时进行Z轴运动。

两个焊头机构4各自独立操作，实现了双工位的同时作业，并大大减小了设备整体体积。

如图4和图5所示，蘸胶组件46的结构为：包括与支撑板一43固装的支撑板二4615，支撑板二4615上沿竖直方向固装有气缸4601，位于气缸4601旁边的支撑板二4615上安装有导轨一4603，导轨一4603与气缸4601的运动方向平行，导轨一4603上安装有沿其滑动的滑块一4604；气缸4601的输出端与滑块一4604共同安装有支撑板三4602；支撑板三4602上沿竖直方向安装有导轨二4605，导轨二4605上安装有沿其滑动的滑块二4606，滑块二4606上安装有针头座4607，针头座4607底部安装有蘸胶针头4614。

蘸胶针头4614与针头座4607一起，在气缸4601作用下配合导轨一4603实现独立的上下运动，在蘸胶、点胶动作完成后通过气缸4601向上收缩以避免吸嘴组件44贴片时产生干涉。

支撑板三4602顶部安装有安装块一4608，竖直贯穿安装块一4608安装有导向轴4609，导向轴4609底端伸入针头座4607顶部，位于安装块一4608与针头座4607之间的导向轴4609上套装有弹簧4616；支撑板三4602侧边安装有L型结构的安装块二4612，针头座4607侧边安装有L型结构的安装块三4613，安装块二4612与安装块三4613相对设置构成“口”型结构，安装块二4612内侧面上安装有下触点，安装块三4613内侧面上安装有上触点，上触点位于下触点上方且相互接触；上触点和下触点分别通过外部信号发生器与控制器电性连接。

针头座4607通过滑块二4606安装于导轨二4605上，当针头座4607底部的蘸胶针头4614接触到对象件后，针头座4607受力随滑块二4606一起沿着导轨二4605上移缩进，使得弹簧4616受力压缩，上触点亦随着针头座4607上移，从而相互接触的上触点和下触点分开，信号发生器向控制器发送上触点与下触点断开的信号，该信号断开时的高度为后续吸嘴组件44的贴覆提供实时的高度信息；在蘸胶针头4614离开对象件后，蘸胶针头4614随针头座4607在弹簧4616和自身重力的作用下向下伸出复位。

支撑板二4615侧边的下部安装有L型结构的安装块四4610，安装块四4610底部安装有螺杆4611；螺杆4611贯穿安装块四4610，螺杆4611位于支撑板三4602的下方；支撑板三4602在气缸4601驱动下运动至最低端时由螺杆4611顶端进行再次限位，通过旋转螺杆4611调整其顶端高度，从而调整支撑板三4602的降落高度。

如图6所示，Z轴驱动组件42的结构为：包括与底座组件41中的支撑板四413固装并上下间隔设置的安装块五4201和安装块六4206，安装块五4201与安装块六4206共同安装有丝杆4204，位于安装块五4201与安装块六4206之间的丝杆4204上配合安装有支撑板五4205；丝杆4204上端部伸出安装块五4201，丝杆4204上端头安装有带轮一4207；安装块五4201底部安装有电机4210，电机4210的输出端向上伸出安装块五4201，电机4210输出端端头安装有带轮二4209，带轮一4207与带轮二4209通过皮带4208连接；电机4210工作，从而通过带轮二4209、皮带4208带动带轮一4207转动，进而丝杆4204转动，实现支撑板五4205的上下运动。

丝杆4204旁边的支撑板四413上还安装有导轨三4202，导轨三4202与丝杆4204平行，导轨三4202上安装有沿其滑动的滑块三4203；支撑板五4205一端套装于丝杆4204上，支撑板五4205另一端与滑块三4203固装。

如图7所示，底座组件41的结构为：包括与直线运动组件3固装的底板411，底板411底面固装有连接板412，连接板412侧边的下部固装有L型结构的支撑板四413；连接板412固装于支撑板四413的内侧面，支撑板四413的外侧面与Z轴驱动组件42固装；支撑板四413两侧壁间还安装有加强筋414。

如图8所示，直线运动组件3的结构为：包括固装于顶板1底面中部的直线运动电机一31，直线运动电机一31的安装方向垂直于侧板2；位于直线运动电机一31两侧的顶板1底面均安装有辅助运动导轨32；辅助运动导轨32均与直线运动电机一31平行，两根辅助运动导轨32与直线运动电机一31上共同安装有相互平行的两根直线运动电机二33，每根直线运动电机二33上均安装有一组焊头机构4，单根直线运动电机二33在直线运动电机一31的驱动下独立沿其运动；通过直线运动电机一31与直线运动电机二33实现焊头机构4各自独立的X向、Y向运动，配合各自的Z轴驱动组件42，从而实现各自蘸胶组件46及吸嘴组件44在空间内的运动。

如图3所示，吸嘴组件44的结构为：包括与支撑板一43固装的支撑板六441，支撑板六441侧面固装有线性加旋转致动器442，线性加旋转致动器442的输出端安装有吸嘴443，吸嘴443与外部气源连接；位于吸嘴443旁边的线性加旋转致动器442侧边还安装有测高传感器。

如图3所示，相机组件45的结构为：包括与支撑板一43固装的支撑板七452，支撑板七452侧面固装有变倍镜头453，变倍镜头453顶部安装有CCD相机451。

本实用新型中，线性加旋转致动器442为市售产品；线性加旋转致动器442选用SMAC品牌，型号为LCR20-025-75-2；其内部内置了光栅尺和音圈电机；光栅尺用于反馈吸嘴443在贴覆动作时实时的Z轴高度值；音圈电机则通过改变电流大小来改变贴覆时施加至芯片上的作用力的大小，从而保证芯片贴覆牢固且不损伤。

本实用新型的工作原理为：

直线运动电机一31工作，带动焊头机构4沿着辅助运动导轨32进行X向直线运动；直线运动电机二33工作，带动其上的焊头机构4进行Y向直线运动；Z轴驱动组件42中电机4210工作，通过带轮二4209、皮带4208带动带轮一4207转动，进而丝杆4204转动，与丝杆4204匹配的支撑板五4205沿着导轨三4202上下运动，使得蘸胶组件46、相机组件45、吸嘴组件44进行Z向直线运动；

第一步：焊头机构4在直线运动电机一31和直线运动电机二33的共同驱动下，运动至PCB基板位置，使得相机组件45中的CCD相机451位于PCB基板上待贴芯片处的正上方，通过CCD相机451和变倍镜头453对PCB基板进行放大拍摄，通过内部算法计算并确认待贴芯片位置的坐标；

第二步：焊头机构4在直线运动电机一31和直线运动电机二33的共同驱动下，运动至蘸胶位置，使得蘸胶组件46位于蘸胶盘的正上方，气缸4601工作，蘸胶针头4614和针头座4607随支撑板三4602一起沿着导轨一4603向下运动，从而蘸胶针头4614伸入蘸胶盘中蘸到胶，气缸4601反向动作，带动蘸胶针头4614上移；

第三步：焊头机构4在直线运动电机一31和直线运动电机二33的共同驱动下，运动至PCB基板位置，使得蘸胶针头4614位于PCB基板上待贴芯片处，重复第二步中气缸4601的工作，使得蘸胶针头4614与PCB基板接触，从而将胶施覆于PCB基板的指定位置处；蘸胶针头4614在气缸4601动作下缩回；

第四步：焊头机构4在直线运动电机一31和直线运动电机二33的共同驱动下，运动至芯片位置，使得相机组件45中的CCD相机451位于芯片正上方，通过CCD相机451和变倍镜头453对芯片进行放大拍摄，通过内部算法计算并确认芯片坐标；

第五步：焊头机构4在直线运动电机一31和直线运动电机二33的共同驱动下，使得吸嘴组件44位于第四步中芯片的正上方，吸嘴443在外部气源作用下将芯片吸起；

第六步：焊头机构4在直线运动电机一31和直线运动电机二33的共同驱动下，运动至PCB基板位置，使得吸嘴组件44位于PCB基板上待贴芯片处，外部气源断开，吸嘴443将芯片放下，吸嘴443在线性加旋转致动器442作用下对芯片施加适当的力，使得芯片牢固贴覆于PCB基板上；从而完成单片芯片的贴覆工作。

本实用新型在使用时，可省略第二步及第三步中的蘸胶和点胶操作，用于芯片的稳定高效安装。

对应于PCB基板上不同高度的装片需求时，先通过测高传感器测出待装片位置的高度，电机4210工作，根据测高传感器的测高信号调整相机组件45的高度，使得CCD相机451的高度与贴装位置对应并达到最佳识别高度，从而实现各个高度的精准装片。

两组焊头机构4可同时工作，贴覆或安装同一种芯片，或者是不同种芯片；单组焊头机构4在程序控制下实现单种芯片或多种芯片的连续贴覆或安装。

本实用新型操作简单，实现了一种或多种芯片的自动化贴覆，贴覆效率高，精度好，适用范围广，芯片贴覆可靠。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims

1.一种多功能双工位柔性焊头机构，其特征在于：包括顶板(1)，其底面相对的两边缘均安装有侧板(2)；位于两个侧板(2)之间的顶板(1)底面安装有直线运动组件(3)，直线运动组件(3)下方并列安装有两个焊头机构(4)；

单个焊头机构(4)的结构为：包括固装于直线运动组件(3)的底座组件(41)，底座组件(41)上安装有Z轴驱动组件(42)，Z轴驱动组件(42)上安装有支撑板一(43)，所述支撑板一(43)由电机(4210)驱动进行上下运动；所述支撑板一(43)一端端头安装有蘸胶组件(46)，支撑板一(43)另一端安装有吸嘴组件(44)，位于吸嘴组件(44)旁边的支撑板一(43)上还安装有相机组件(45)。

2.如权利要求1所述的多功能双工位柔性焊头机构，其特征在于：所述蘸胶组件(46)的结构为：包括与支撑板一(43)固装的支撑板二(4615)，支撑板二(4615)上沿竖直方向固装有气缸(4601)，位于气缸(4601)旁边的支撑板二(4615)上安装有导轨一(4603)，导轨一(4603)与气缸(4601)的运动方向平行，导轨一(4603)上安装有沿其滑动的滑块一(4604)；所述气缸(4601)的输出端与滑块一(4604)共同安装有支撑板三(4602)；所述支撑板三(4602)上沿竖直方向安装有导轨二(4605)，导轨二(4605)上安装有沿其滑动的滑块二(4606)，滑块二(4606)上安装有针头座(4607)，针头座(4607)底部安装有蘸胶针头(4614)。

3.如权利要求2所述的多功能双工位柔性焊头机构，其特征在于：所述支撑板三(4602)顶部安装有安装块一(4608)，竖直贯穿安装块一(4608)安装有导向轴(4609)，所述导向轴(4609)底端伸入针头座(4607)顶部，位于安装块一(4608)与针头座(4607)之间的导向轴(4609)上套装有弹簧(4616)；所述支撑板三(4602)侧边安装有L型结构的安装块二(4612)，所述针头座(4607)侧边安装有L型结构的安装块三(4613)，安装块二(4612)与安装块三(4613)相对设置构成“口”型结构，安装块二(4612)内侧面上安装有下触点，安装块三(4613)内侧面上安装有上触点，所述上触点位于下触点上方且相互接触。

4.如权利要求2所述的多功能双工位柔性焊头机构，其特征在于：所述支撑板二(4615)侧边的下部安装有L型结构的安装块四(4610)，安装块四(4610)底部安装有螺杆(4611)；所述螺杆(4611)贯穿安装块四(4610)，所述螺杆(4611)位于支撑板三(4602)的下方。

5.如权利要求1所述的多功能双工位柔性焊头机构，其特征在于：所述Z轴驱动组件(42)的结构为：包括与底座组件(41)固装并上下间隔设置的安装块五(4201)和安装块六(4206)，所述安装块五(4201)与安装块六(4206)共同安装有丝杆(4204)，位于安装块五(4201)与安装块六(4206)之间的丝杆(4204)上配合安装有支撑板五(4205)；所述丝杆(4204)上端部伸出安装块五(4201)，丝杆(4204)上端头安装有带轮一(4207)；所述安装块五(4201)底部安装有电机(4210)，电机(4210)的输出端向上伸出安装块五(4201)，电机(4210)输出端端头安装有带轮二(4209)，所述带轮一(4207)与带轮二(4209)通过皮带(4208)连接。

6.如权利要求5所述的多功能双工位柔性焊头机构，其特征在于：所述丝杆(4204)旁边的底座组件(41)上还安装有导轨三(4202)，所述导轨三(4202)与丝杆(4204)平行，所述导轨三(4202)上安装有沿其滑动的滑块三(4203)；所述支撑板五(4205)一端套装于丝杆(4204)上，支撑板五(4205)另一端与滑块三(4203)固装。

7.如权利要求1所述的多功能双工位柔性焊头机构，其特征在于：所述底座组件(41)的结构为：包括与直线运动组件(3)固装的底板(411)，底板(411)底面固装有连接板(412)，连接板(412)侧边的下部固装有L型结构的支撑板四(413)；所述连接板(412)固装于支撑板四(413)的内侧面，支撑板四(413)的外侧面与Z轴驱动组件(42)固装；所述支撑板四(413)两侧壁间还安装有加强筋(414)。

8.如权利要求1所述的多功能双工位柔性焊头机构，其特征在于：所述直线运动组件(3)的结构为：包括固装于顶板(1)底面中部的直线运动电机一(31)，所述直线运动电机一(31)的安装方向垂直于侧板(2)；位于直线运动电机一(31)两侧的顶板(1)底面均安装有辅助运动导轨(32)；所述辅助运动导轨(32)均与直线运动电机一(31)平行，两根辅助运动导轨(32)与直线运动电机一(31)上共同安装有相互平行的两根直线运动电机二(33)，每根直线运动电机二(33)上均安装有一组焊头机构(4)。

9.如权利要求1所述的多功能双工位柔性焊头机构，其特征在于：所述吸嘴组件(44)的结构为：包括与支撑板一(43)固装的支撑板六(441)，所述支撑板六(441)侧面固装有线性加旋转致动器(442)，线性加旋转致动器(442)的输出端安装有吸嘴(443)，所述吸嘴(443)与外部气源连接；位于吸嘴(443)旁边的线性加旋转致动器(442)侧边还安装有测高传感器。

10.如权利要求1所述的多功能双工位柔性焊头机构，其特征在于：所述相机组件(45)的结构为：包括与支撑板一(43)固装的支撑板七(452)，所述支撑板七(452)侧面固装有变倍镜头(453)，所述变倍镜头(453)顶部安装有CCD相机(451)。