贴片机的结构分析与优化

JUKIKE-2060贴片机通过采用可进行4吸嘴同时识别的激光校准传感器（MNLA），实现了高速贴片。总体结构由机架、贴片头、供料器、PCB传送机构及支撑台、X，Y与Z/Ө伺服、定位系统、光学识别系统、传感器和计算机操作系统等组成如图6-44、图6-45所示。

图6-44　JUKIKE-2060外部结构图

①监视器；②液晶显示器；③HOD单元；④键盘；⑤跟踪球；
⑥信号灯；⑦主开关；⑧过滤器调节器；⑨风速计/3.5FDD单元（软盘驱动器）

图6-45　JUKIKE-2060内部结构图

①ATC单元；②MNLA贴片头单元；③FMLA贴片头单元；④OCC单元（R）；⑤OCC单元（L）；
⑥VCS单元；⑦X-Y单元；⑧基板传送单元；⑨CAL块单元；
⑩送料器台；HMS单元；共面性单元；CVS单元

1.贴片头系统

（1）贴片头单元的构成

贴片头是贴片机上最复杂、最关键的部件，可以说它是贴片机的心脏。它在拾取元器件后能在校正系统的控制下自动校正位置，并将元器件准确地贴放到指定的位置。贴片头分固定式多头和旋转式多头，JUKIKE-2060为固定式多头。JUKIKE-2060贴片头由检测元件的位置偏移、角度偏移的激光校准传感器以及可进行上下驱动与旋转的Z滑动轴构成，如图6-46所示。

图6-46　贴片头单元图

①吸嘴外轴；②激光校准传感器；③Z轴马达；④Z滑动轴；
⑤θ轴马达；⑥滚珠丝杠；⑦贴片头上部弹簧

（2）吸嘴

贴片头上实际进行拾取和贴放的贴装工具是吸嘴，它是贴片头的心脏。

吸嘴在吸片时，必须达到一定的真空度方能判别所贴元器件是否正常，当元件侧立或因元件“卡带”未能被吸起时，贴片机将会发出报警信号。

1）吸嘴的形状

JUKIKE-2060的吸嘴分为No.500、No.501、No.502、No.503、No.504、No.505、No.506、No.507、No.508、No.509十种，如表6-10所示。按照贴装元件形状及尺寸，从中选择适当的吸嘴形状。

表6-10　吸嘴的形状

2）吸嘴的选择方法

吸嘴的选择方法有两种，一种是通过“ATC吸嘴分配”来自动识别吸嘴，结构如图6-47所示。

图6-47　ATC吸嘴分配

①ATC基座；②滑动板；③ATC基准板；④空气汽缸；⑤速度控制器；
⑥ATCOPEN传感器；⑦ATCCLOSE传感器；⑧吸嘴；⑨5接口切换电磁阀；⑩ATC编号

另一种是手动输入所需吸嘴的编号。手动输入时应尽可能正确地选择吸嘴的编号，否则会出现吸取不良、贴片精度不良等缺陷。为提高精确性，应根据贴片元件吸取面的最小尺寸选择吸嘴编号。选取吸嘴时，可参考吸嘴No.和最小宽度对照表（表6-11）。

表6-11　吸嘴No.和最小宽度对照表

2.机器视觉系统

机器视觉系统是影响元件组装精度的主要因素。机器视觉系统在工作过程中首先是对PCB位置的确认，当PCB输送至贴片位置上时，安装在贴片机头部的CCD，首先通过对PCB上所设定的定位标志的识别，实现对PCB位置的确认，CCD对定位标志确认后，通过BUS反馈给计算机，计算出贴片圆点位置误差（ΔX，ΔY），同时反馈给控制系统，以实现PCB识别过程。

（1）OCC（位置校正摄像机）的构成

OCC（位置校正摄像机）的构成如图6-48所示，摄像机检测出基板标记的位置，并自动进行校正。

（2）VCS（图像识别元件位置修正装置）的构造

图像识别元件位置修正装置综合反射/透过照明、立体可动照明、同轴落射照明，进行元件识别及QFP，BGA，CSP，连接器等的贴片，结构如图6-49所示。

3.贴片机的X、Y、Z/ө轴的定位系统(www.xing528.com)

（1）X、Y轴

X、Y定位系统是贴片机的关键机构，也是评估贴片机精度的主要指标，它包括X、Y传动机构和X、Y伺服系统，如图6-50所示。JUKIKE-2060装置的左右方向为X、前后方向为Y，以0.01 mm为单位，显示为X＝000.00 mm，Y＝000.00 mm。坐标系分为生产程序用坐标与示教用坐标。两坐标系将被自动变更，因此无须刻意分开使用。

图6-48　OCC的结构

①CCD摄像机；②OCC镜头；③OCC照明单元；④偏光过滤器；⑤照明LED基板

（2）Z轴

显示高度，以0.01 mm为单位，表示为Z＝00.00 mm。夹紧基板时基板上表面（不使用夹具）为0，上升方向为＋。

（3）θ轴

显示贴片头的旋转角度，以0.05°为单位，表示为A＝00.00。以逆时针旋转为正值。

4.PCB传送机构

PCB传送机构的作用是将需要贴片的PCB送到预定位置，贴片完成后再将SMA送至下道工序。JUKIKE-2060的传送机构如图6-51所示。

贴片机在固定基板时，有两种方式：一种是使用定位销的销基准法，一种是使用夹杆（X，Y）的外形基准法。当选用销基准定位时，PCB传送机构的工作过程如下：

（1）基板被搬入，IN传感器①检测出基板后，传送电动机⑦将驱动驱动轴⑧，通过传送带开始传送。同时，停止挡销⑨将变为ON。

图6-49　VCS的结构

①LED基板（上层透过照明）；②LED基板（下层透过照明）；③LED基板（侧面照明）
④LED基板（同轴照明）；⑤LED摄像机（标准：54 mm）；⑥LED高分辨率摄像机；⑦汽缸

图6-50　贴片机的X、Y、Z/ө轴的定位系统

（2）当基板到达停止挡销⑨时，被停止传感器③检测出，支撑台上升。此时，基板被安装在支撑台上的定心销、支撑销所固定。

（3）固定后，下一块基板同样被送进，在待机传感器的位置等候。

（4）生产完成后解除固定，开始搬出。

（5）最初的基板在通过C-OUT传感器④时，停止挡销⑨再次变为ON，下一块基板则被固定。

图6-51　PCB传送机构

①IN传感器；②搬出传感器；③停止传感器；④C-OUT传感器；⑤支撑原点传感器；
⑥传送电磁阀；⑦传送电动机；⑧驱动轴；⑨停止挡销；⑩夹杆X；定心销；支撑台；
伺服电动机；支撑销；夹杆Y；减压阀；等待传感器；调整手柄；
调整停止挡销；调整杆；手柄

5.贴片机的传感系统

贴片机中安装有多种传感器，如压力传感器、负压传感器和位置传感器，如图6-52所示。贴片机运行过程中，所有这些传感器时刻监视机器的正常运转。

6.送料器台

带式送料器在工作时安装在送料器台上，送料器台的结构如图6-53所示。

图6-52　贴片机的传感系统

图6-53　贴片机的送料台

①送料器台；②安装板；③安装板B；④锁定杆；⑤驱动气缸；⑥位置标签；⑦台架标记