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SONY機器培訓教材系列第一章SONY機器工作原理講師﹕王偉鵬余輝1.1引言隨著電子技術與資訊產業的飛躍發展，在電子產品的生產過程中，電子裝聯的技術裝備已從原來的勞力密集型的手工機械操作轉為技術密集型的自動化電子裝聯系統。SMT技術的出現從根本上改變了傳統的電裝生產形式，成為現代電子裝配技術一個新的里程碑。SMT是一項綜合技術。貼片機是SMT生產線中極其關鍵的設備之一。它通過吸取-位移-定位-放置等功能，實現了將SMD元件快速而準確地貼裝到PCB板所指定的焊盤位置。第一節.貼裝頭從電裝機器人的概念來說，貼裝頭就是一隻智慧的機械手，它能按要求拾取元件，精確地貼放到預置的焊盤上。轉塔式貼裝頭a.元件吸取吸取元件一般是採用真空負壓的吸嘴吸住元件，在拾放的動作中，吸嘴在做Z方向的移動時，既要拾放速度快，而且還要平穩。目前不少新機型都選用了新穎的機電一體化傳動杆代替，使Z向運動狀態都可以控制，大大提高Z方向運動綜合性能。H軸H軸馬達b.吸嘴當真空負壓產生之後吸嘴是直接接觸SMD元件的零件，吸嘴孔的大小與SMD元件的外形有每一台貼片機都有一套實用性很強吸嘴。吸嘴與吸管之間還有一個彈性補償的緩衝機構，保證在拾取過程對貼片元件的保護，提高元件的貼裝率。c.氣動電磁閥貼裝頭的微型氣動電磁是貼裝頭上又一個重要元件，它管理著移動和拾放等功能，隨貼片機的發展集成電磁閥組亦有了相當大的發展，有些單個電磁閥厚度僅為10-18毫米。而且電磁鐵驅動功率小，一般電路的驅動電平都可直接驅動，隨著市場的不斷發展，這些新穎的氣動都能從市場上採購，給貼片機的設計開發提供有利條件。d.元件的定位貼片頭的元件定位系統是貼片質量的一個重要環節，近年視覺系統的採樣技術，伺服機構，電腦圖像處理等﹐已經改變了單純用機械來解決定位問題。而是用非接觸的紅外，鐳射對中系統，並在移動過程中對偏離值進行自動修正。e.元件旋轉當吸嘴頭吸持器件移動定位時，大部分元件都作一定量的回轉運動（q角），首先是修正板上元件的安裝軸線和元件在移動過程中軸線的角度(q’角)，其二是解決送料器上元件與PCB板元件焊盤軸線的角度差（q”角）q=q’+q”修正元件貼裝角度偏差。現在一些新穎的貼片機已被一些專用微電機所代替，為了提高貼片速度在貼片頭都採用了多吸嘴的組合，它的操作程式都由電腦精密控制。RN軸f.其他使貼頭各機構能協同工作安裝著多種形式的感測器，有效地協調貼片的工作狀態。當貼片功能決定之後，貼片頭總體結構設計就成了貼片機的關鍵，貼片頭是一個高速運動的元件要提高精度就必須減小它的重量和體積，所以設計一個結構湊功能全齊的貼片頭，也是貼片的設計重點。設計貼片頭之前要多研究分析各種貼裝的特點，還要充分由集機電一體化技術發展的各種器件性能，結構、材料等，如感測器，微電機，雷射器，真空發生器，視覺識別系統，微型電磁閥，微型珠滾絲杆等。對設計方案還要進行大量工藝研究和實踐的摸索和試驗，克服各種不正常現象如飛片，立片，漏片等，不然是無法研究自已的貼片頭，假如貼片是採用國外引進的，那麼你的貼片機國產化的水平永遠將是滯後的。g.加工完成貼裝頭設計後如何製造也是一個棘手的問題，一般說，加工最好是加工中心或數控機床，這類設備上進行，以達到高精度效率。由於加工尺寸的離散性小，能保證裝配上的要求。第二節.承載機構PCB板的承載機構，有承載平臺，真空支撐杆，PCB板移動的傳輸帶，固定位PCB板的定位銷釘，反映定位狀態的感測器、PCB板的壓板，PCB板在這承載平臺上傳動平穩，定位準確。定位銷釘第三節．貼片機X-Y座標傳動的伺服系統貼片機X-Y座標傳動伺服系統有兩種形式，一種是PCB板作X-Y方向的正交運動。另一種方法是由貼片頭作X-Y座標平移運動，而PCB板仍定位在一定精度的承載平臺上。這兩種相對運動的方法都是為了將被貼的元件準確拾放到PCB板的焊盤上。Y軸3-a.X-Y機構的有關參數驅動X/Y二維運動構件的參數也是貼片機精度的關鍵，假如貼片裝頭它的直線移動速度為1米/秒，滾珠絲杆的導程為20毫米，那麼當貼片頭移動1米，絲杆需要旋轉50轉，伺服電機的轉速達到3000轉/分，如果伺肥電機的反饋碼盤取4000線，它每轉就產生4000脈衝。若對20毫米導程的絲杆，那麼每脈衝的移為5毫米，在3000轉/分的條件反饋脈衝的輸出頻率要達到200千赫，伺服電機的工作，實際是一組採樣資料的控制系統，它是由電腦直接控制，負責接受位移參數指令，採集位置感測器的反饋信號，電腦控制函數（即控制規律），以及產生數位形式的控制信號。數位形式的控制信號，數位形式控制信號經過D/A轉換和伺服放大後，驅動執行機構，使輸出軸上貼片頭跟蹤被貼元件PCB板上位置的指令運動，從而組成數位閉環控制系統。在系統控制設計之後就需要有一組的合理結構裝置和相應的傳動元件。3-b.X-Y結構安裝X-Y的二維運動都是在X/Y軸的導軌上進行。驅動的動力伺服電有步進電機等，它們都應很好的動態特性和位置精度，承載運動件導軌是運動導向精度的關鍵零件。目前，大部分的精刻滾珠直線導軌，這種導軌摩擦係數小，精度高，壽命長，安裝維護方便，便於標準化生產，常用直線軸承導軌的斷面形狀也有多種，在機構形式上也有大跨距雙絲杆的橫樑結構，單懸肩雙導軌式等。在導軌安裝時要保證兩導軌在空間平行，並保持水平工作面，導軌應直線性好，並不應有扭彎等幾何變形，滾珠絲杆與伺服電機聯結處，有一個高精度高性能的彈性聯軸器有效地消除安裝過程中產生的不同軸不同心等現象。從目前市場供貨情況來看交流伺服電機，高精度大導程滾珠絲杆，小型伺服電機，傳動軸上聯軸器等都可從市場選購，這也是有利確保貼片的設計和生產質量。第四節貼片機綜述自從貼片機問世以來，貼片機的控制都是由電腦解決，所以每台貼片機都有它自已的一套操作軟體，它有種位元號輸入輸出和一個良好的操作程式，隨著電腦技術的發展，Windows操作平臺上軟體的編制和操作的高智慧化、視覺化，而使得顯視屏上的人機界面都有很大的改進和創新，又由於電腦輔助設計CAD技術的高，電路CAD設計版本不斷升級如Protel軟體使貼片機的智慧化水平有很大的發展。第四節.反思與探討從二十世紀八十年代開始，在國家的大力支持下，國內一些研究所、大學、大廠就開展SMT生產線中各種設備（指印、貼、焊等設備）的研製工作。至今精密印刷機、波峰焊機、回流焊機都已有國產機型供應市場。唯獨全自動國產貼片機仍是空白。進口全自動貼片機仍然一統國內SMT領域的局面，使我們認為，仿製和引進的方法來解決設備國產化。這十幾年的實踐證明仿製和引進對一般家電產品趕上國際潮流是有效的。但對於技術含量的具有相當知識產權的貼片機來說，簡單仿製是難以奏效的。當年全國有四家研究所進行了貼片機的研製，雖然他們都完成各自的研製課題和樣機，取得了一定的成績，但最後都無法將成果應用到生產線上去。為此，我們認為要使國產全自動貼片機早日問世，應注意以下幾點：A.更新觀念，走出單一仿製，緊跟SMT發展，研製出適合我國企業要求的新機型。B.新設計的貼片機應在SMT的服務與生產過程中不斷完善，使之儘快實用化，商品化。C.研製與生產者應認識生產工藝對SMT設備研製的重要性。D.只有充分重視自我人才的培養，才能真正做到新技術的創新和發展。