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中科院合肥物质科学研究院制造技术研究所承担的“LED贴片机”项目,突破了高速运动下定位、多轴协同运动控制以及自动拾取校正等核心关键技术,已进入小试阶段。
该贴片机是受委托专为LED行业研发,可满足LED照明业者生产的弹性需求,适用生产产品有标准的600/1200的LED日光灯管(T8、T5),涵盖所有LED相关产品如LED车灯、软管、天井灯等。同时贴片机提供高弹性编程能力,以便操作者根据不同的BIN值的LED元件调整贴装模式,确保终端产品的均光性。
此机器针对不同元件特性,采用材质吸嘴,耐磨性高并附有弹片设计,减少贴装时对LED表面冲击力,也可贴装一般RC或SOP电子元件,贴装元件范围为0805~24*18,贴装速度达8000CPH,是一款具有高性价比的全自动贴片机。
通过项目的研发,科技人员在精密设备设计制造、多轴协同控制及系统集成方面积累了宝贵经验,为高速高精密贴片机研发奠定了基础。
贴片机原理
拱架型
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。
拱架型贴片机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。
这种形式由于贴片头来回移动的距离长,所以速度受到限制。一般采用多个真空吸料嘴同时取料(多达上十个)和采用双梁系统来提高速度,即一个梁上的贴片头在取料的同时,另一个梁上的贴片头贴放元件,速度几乎比单梁系统快一倍。但是实际应用中,同时取料的条件较难达到,而且不同类型的元件需要换用不同的真空吸料嘴,换吸料嘴有时间上的延误。
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。
供料平台(FeederPlate):
带装供料器、散装供料器和管装供料器(多管供料器),可安装在贴片机的前或后供料平台。
轴结构(Axis Configuration)
X轴:移动工作头组件跟PCB传送方向平行。
Y轴:移动工作头组件跟PCB传送方向垂直。
Z轴:控制工作头组件的高度。
R轴:控制工作头组件吸嘴轴的旋转。
W轴:调整运输轨的宽度。
运输轨部件(Conveyor Unit)
1、主挡板(Main Stopper)
2、定位针 (Locate Pins)
3、Push-in Unit(入推部件)
4、边缘夹具 (Edge Clamp)
5、上推平板 (Push-up Plate)
6、上推顶针 (Push-up Pins)
7、挡板 (Entrance Stopper)
7. 吸嘴站(Nozzle Station):允许吸嘴的自动交换,总共可装载16个吸嘴,7个标准和9个可选吸嘴。
8. 气源部件(Air Supply Unit)
包括空气过滤器、气压调节按钮、气压表。
9. 输入和操作部件(Data Input and Operation Devices)
1、YPU ( Programming Unit) 编程部件
Ready按钮:异常停止的解除和伺服系统发生作用。
2、键盘( Keyboard )各键的功能
F1:用于获得实时选项的帮助信息
F2:PCB生产转型时使用
F3:转换编制目标(元件信息、贴装信息等)
F4:转换副视窗(形状、识别等信息)
F5:用于跳至数据
F6:调整时使用
F7:设定数据库
F8:视觉显示实物轮廓
F9:照位置
F10:坐标跟踪
Tab:各视窗间转换
Insert ,Delete :改变副视窗各参数
↑↓→←:光标移动及文页UP/Down移动
Space Bar(空档键):操作期间暂停机器(再按解除暂停)
贴片机的生产厂家很多,则种类也较多。贴片机的分类如下。
按速度分
中速贴片机
高速贴片机
**高速贴片机
特点:4万片/h以上,采用旋转式多头系统。Assembleo-FCM型和FUJI-QP-132型贴片机均装有16个贴片头,其贴片速度分别达9.6万片/h和12.7万片/h。
按功能分
高速/**高速贴片机
特点:主要以贴片式元件为主体,贴片器件品种不多。
多功能贴片机
特点:能贴装大型器件和异型器件。
按方式分
顺序式贴片机
特点:它是按照顺序将元器件一个一个贴到PCB上,通常见到的就是该类贴片机。
同时式贴片机
特点:使用放置圆柱式元件的料斗,一个动作就能将元件全部贴装到PCB相应的焊盘上。产品更换时,所有料斗全部更换,已很少使用。
同时在线式贴片机
特点:由多个贴片头组合而成,依次同时对一块PCB贴片,assembleon-FCM就是该类。
自动化分
全自动机电一体化贴片机
特点:大部分贴片机就是该类。
手动式贴片机
特点:手动贴片头安装在Y轴头部,X、Y、e定位可以靠人手的移动和旋转来校正位置。主要用于新产品开发,具有**的优点。
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