本發(fā)明涉及一種貼片頭，尤其是一種高精度帶飛行識(shí)別功能的貼片頭。

背景技術(shù)：

當(dāng)前貼片機(jī)品種繁多，但無論是全自動(dòng)高速貼片機(jī)或是手動(dòng)低速貼片機(jī)，它的全體布局均有類似之處。全自動(dòng)貼片機(jī)是由計(jì)算機(jī)控制，集光機(jī)電氣一體的高精度自動(dòng)化設(shè)備，主要由機(jī)架，PCB 傳送及承載組織，驅(qū)動(dòng)體系，定位及對(duì)中體系，貼裝頭，供料器，光學(xué)識(shí)別體系，傳感器和計(jì)算機(jī)控制體系組成，其包括汲取- 位移- 定位- 放置等功用，完成了將SMD 元件疾速而精確地貼裝。貼片機(jī)的貼片頭作為整個(gè)機(jī)器的重要部件，對(duì)于整個(gè)機(jī)器的性能是十分關(guān)鍵的，貼片頭拾取元件后能在校正系統(tǒng)的控制下自動(dòng)校正位置, 并將元器件準(zhǔn)確地貼放到指定的位置。貼片頭的發(fā)展是貼片機(jī)進(jìn)步的標(biāo)志，貼片頭已由早期的單頭、機(jī)械對(duì)中發(fā)展到多頭光學(xué)對(duì)中；早期單頭貼片機(jī)是由吸嘴、定位爪、定位臺(tái)和Z 軸、秒角運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)組成的，并固定在X.Y 軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上。當(dāng)吸嘴吸取一個(gè)元器件后，通過機(jī)械對(duì)中機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)元器件對(duì)中并同時(shí)給供料器一個(gè)信號(hào)( 電信號(hào)或機(jī)械信號(hào))，使下一個(gè)元器件進(jìn)入吸片位置。但這種方式貼片速度很慢，通常貼放一只片式元器件需Is。為了提高貼片速度，人們采取增加貼片頭數(shù)量的方法，即采用多個(gè)貼片頭以增加貼片速度。固定式多頭是目前通用型貼片機(jī)采用的結(jié)構(gòu)，固定式多頭外觀它是在原單頭的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的，即由單頭增加到了3 ～ 6 個(gè)貼片頭。它們?nèi)匀还潭ㄔ赬.Y 軸上，但不再使用機(jī)械對(duì)中而改為多種形式的光學(xué)對(duì)中。工作時(shí)分別吸取元器件，然后對(duì)中后再依次貼放到PCB 指定位置上。

現(xiàn)有的貼裝頭一般采用一個(gè)飛行相機(jī)固定在X/Y軸上，進(jìn)行飛行識(shí)別元件和mark點(diǎn)相機(jī)捕捉mark點(diǎn)，這導(dǎo)致了貼片頭要進(jìn)行元件識(shí)別的時(shí)候需要在固定的飛行相機(jī)上方飛過才行，目前最新的技術(shù)是將飛行相機(jī)集成到貼片頭上，有采用固定在貼片頭底部一側(cè)并且和吸嘴數(shù)量匹配的元件識(shí)別相機(jī)，有采用相機(jī)固定在貼片頭底部并且沿著吸嘴方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的元件識(shí)別相機(jī)技術(shù)。上述兩種最新技術(shù)都存在明顯缺陷，一個(gè)會(huì)限制可識(shí)別的吸嘴數(shù)量，一個(gè)光路配套較復(fù)雜，且兩者成本都較高，貼片頭體積較大，因此，一種結(jié)構(gòu)簡單、小型化、低成本的帶飛行識(shí)別功能的貼片頭亟需開發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、小型化、低成本的帶飛行識(shí)別功能的貼片頭，達(dá)到貼片頭穩(wěn)定，準(zhǔn)確，快速的高精度貼裝的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種高精度帶飛行識(shí)別功能的貼片頭，包括貼裝頭支架、安裝在貼裝頭支架中的多支貼片軸、Z向升降機(jī)構(gòu)、R向轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)、真空模組，其特征在于：貼裝頭支架的上部背面安裝有集成控制組件，其上部正面安裝有真空模組，其正面中部安裝有驅(qū)動(dòng)R向轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)的R向步進(jìn)電機(jī)和采集圖像的CCD攝像器，其背面上部安裝有Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸方向與Z軸垂直；貼裝頭支架背面下部安裝有飛行相機(jī)裝置，飛行相機(jī)裝置包括吸嘴正下方的光源組件、鏡頭方向在XY平面內(nèi)與豎直方向呈銳角的相機(jī)組件、安裝有光源組件和相機(jī)組件的相機(jī)支架、使相機(jī)支架沿X軸運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

所述光源組件包括上方開口的盒子狀光源外殼、所處平面垂直于YZ平面的可調(diào)反光鏡、平行于可調(diào)反光鏡設(shè)置的燈珠條，所述燈珠條水平設(shè)置在光源外殼內(nèi)，所述相機(jī)組件包括相機(jī)、與相機(jī)連接的向下傾斜的鏡頭、包圍相機(jī)和鏡頭并固定在相機(jī)支架上的盒子狀保護(hù)殼，所述可調(diào)反光鏡使吸嘴區(qū)域物體的虛像中心點(diǎn)在相機(jī)鏡頭的軸線上。

所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)、飛行驅(qū)動(dòng)絲桿、飛行驅(qū)動(dòng)支座、飛行驅(qū)動(dòng)螺母，飛行驅(qū)動(dòng)支座固定在貼裝頭支架上，飛行驅(qū)動(dòng)螺母與相機(jī)支架連接，伺服電機(jī)帶動(dòng)飛行驅(qū)動(dòng)支座上的飛行驅(qū)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使套接在飛行驅(qū)動(dòng)絲桿上的飛行驅(qū)動(dòng)螺母做X向的直線運(yùn)動(dòng)，飛行相機(jī)支架包括底板和連接板，底板為水平設(shè)置且安裝有光源組件，底板與連接板的夾角為110°-150°，連接板上安裝有相機(jī)組件。

所述真空模組的真空模組支架上部安裝有匯流集裝板，匯流集裝板外側(cè)面安裝有氣壓檢測集成模塊，真空模組支架底部連接有真空換向板，真空換向板上面安裝有若干真空輸出口，側(cè)面安裝有與真空輸出口對(duì)應(yīng)導(dǎo)通的真空直管，每個(gè)真空直管連接一個(gè)過濾組件，過濾組件與匯流集裝板上的對(duì)應(yīng)的真空管支管連接。

真空模組還包括真空破壞閥、正負(fù)壓切換電磁閥、真空管，所述真空模組支架側(cè)面呈H形，匯流集裝板從上方左往右依次安裝有真空破壞閥和正負(fù)壓切換電磁閥，真空破壞閥安裝在正壓管道上，正壓管道分別與若干真空管連接，真空管上設(shè)置有正負(fù)壓切換電磁閥；真空破壞閥安裝在正壓管道進(jìn)口端，正壓管道分別與若干真空管連接，真空管上設(shè)置有正負(fù)壓切換電磁閥，真空輸出口與真空軟管連接，真空軟管與貼片軸的真空接入口連接。

所述的真空破壞閥和正負(fù)壓切換電磁閥通過小孔管道與正壓管道平面密封連接，小孔管道另一端通過螺絲連接閥體的腔體。

所述貼片軸包括吸嘴、吸頭、吸桿、連接座組件，所述吸桿是帶有外花鍵的中空管，連接座組件與吸桿頂端連接，連接座組件側(cè)面設(shè)置有與吸桿連通的真空軟管接口，吸桿下端部連接有吸頭，吸頭下端部安裝有吸嘴。

Z向升降機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在貼裝頭支架背面的Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、豎直設(shè)置的Z向帶輪機(jī)構(gòu)，貼片軸的連接座組件與Z向帶輪機(jī)構(gòu)的滑塊連接，所述Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)使Z向帶輪機(jī)構(gòu)的滑塊上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)而拉動(dòng)貼片軸上下運(yùn)動(dòng)。

Z向升降機(jī)構(gòu)還包括固定在貼裝頭支架上方的彈簧，彈簧與貼片軸連接座組件連接。

R向轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)包括R向步進(jìn)電機(jī)、R向主動(dòng)輪單元、R向從動(dòng)輪單元、R向同步帶，R向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)R向主動(dòng)輪單元，所述的R向主動(dòng)輪單元帶動(dòng)多個(gè)R向從動(dòng)輪單元，R向從動(dòng)輪單元套接在吸桿上，通過外花鍵限位，進(jìn)而控制貼片軸R向轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述貼裝頭支架為整體框架結(jié)構(gòu)，其背面滑塊并在同一側(cè)面的中部連接有螺母，螺母與驅(qū)動(dòng)貼片頭移動(dòng)的絲桿套接。

本發(fā)明的有益效果：（1）飛行相機(jī)和伺服電機(jī)的控制集成在一個(gè)控制板上，改變了飛行相機(jī)的設(shè)置方案；相機(jī)支架設(shè)置成一定的傾斜角，使貼片頭整體的重心盡量集中的中心處，減少飛行相機(jī)左右移動(dòng)造成的撓動(dòng)，保證貼片頭運(yùn)行的平穩(wěn)。

（2）貼片頭分兩道正壓弱吹氣壓為正常工作氣壓，強(qiáng)吹氣壓為清理管路雜物氣壓；通過小孔管道與正壓管道平面密封連接，通過螺絲連接固定閥體的腔體，控制正壓更精細(xì)。

（3）負(fù)壓管道通路由復(fù)雜的彎曲的多彎道管路結(jié)構(gòu)，改成簡易的直通管路結(jié)構(gòu)，便于安裝，匯流集裝板結(jié)構(gòu)簡單，真空管道設(shè)計(jì)更大，負(fù)壓阻力更小，過濾組件安裝在外部，氣體流通后，氣壓較穩(wěn)定，提高吸料速度，減少真空檢測的波動(dòng)，便于模擬壓力傳感器檢測信號(hào)的降噪處理；負(fù)壓從真空泵出來通過儲(chǔ)氣罐單獨(dú)接到吸嘴，更易得到均衡有負(fù)壓。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的高精度帶飛行識(shí)別功能的貼片頭結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明高精度帶飛行識(shí)別功能的貼片頭局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的飛行相機(jī)裝置的局部爆炸圖。

圖4為本發(fā)明的真空模組結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的R向轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明的貼片頭支架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明高精度帶飛行識(shí)別功能的貼片頭局部結(jié)構(gòu)示意圖.

圖中，1-貼裝頭支架、102-螺母、2-貼片軸、203-吸桿、204-連接座組件、3-Z向升降機(jī)構(gòu)、301-Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、302-Z向帶輪機(jī)構(gòu)、303-彈簧、304-通信接口模塊、4-R向轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)、5-真空模組、6-集成控制組件、401-R向步進(jìn)電機(jī)、402-R向主動(dòng)輪單元、403-R向從動(dòng)輪單元、404-R向同步帶、501-真空模組支架、502-匯流集裝板、504-真空換向板、505-真空輸出口、506-真空直管、507-過濾組件、508-真空管支管、509-真空破壞閥、510-正負(fù)壓切換電磁閥、512-正壓管道、7-CCD攝像器、8-飛行相機(jī)裝置、801-光源組件、802-相機(jī)組件、803-相機(jī)支架、804-驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、805-光源外殼、806-可調(diào)反光鏡、807-燈珠條、808-相機(jī)、809-鏡頭、810-保護(hù)殼、811-伺服電機(jī)、812-飛行驅(qū)動(dòng)絲桿、813-飛行驅(qū)動(dòng)支座、815-底板、816-連接板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明：

如圖1-7所示，一種高精度帶飛行識(shí)別功能的貼片頭，包括貼裝頭支架1、安裝在貼裝頭支架1中的多支貼片軸2、驅(qū)動(dòng)貼片軸2上升和下降的Z向升降機(jī)構(gòu)3、驅(qū)動(dòng)貼片軸2圓周轉(zhuǎn)動(dòng)的R向轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)4、調(diào)節(jié)貼片軸2吸料取料動(dòng)作的真空模組5，貼裝頭支架1的上部背面安裝有集成控制組件6，其上部正面安裝有真空模組5，其正面中部安裝有驅(qū)動(dòng)R向轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)4的R向步進(jìn)電機(jī)401和采集圖像的CCD攝像器7，其背面上部安裝有Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)301，所述Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)301輸出軸方向與Z軸垂直；貼裝頭支架1背面下部安裝有飛行相機(jī)808裝置8，飛行相機(jī)808裝置8包括吸嘴正下方的光源組件801、鏡頭809方向在XY平面內(nèi)與豎直方向呈銳角的相機(jī)808組件802、安裝有光源組件801和相機(jī)808組件802的相機(jī)808支架803、使相機(jī)808支架803沿X軸運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)804。本實(shí)施例中，兩個(gè)采集圖像的CCD攝像器7設(shè)置在貼片頭吸嘴的兩側(cè)，稱為mark點(diǎn)相機(jī)808。

飛行相機(jī)808和伺服電機(jī)811的控制集成在一個(gè)控制板上，改變了飛行相機(jī)808的設(shè)置方案；相機(jī)808支架803設(shè)置成一定的傾斜角，使貼片頭整體的重心盡量集中的中心處，減少飛行相機(jī)808左右移動(dòng)造成的撓動(dòng)，保證貼片頭運(yùn)行的平穩(wěn)。

所述光源組件801包括上方開口的盒子狀光源外殼805、所處平面垂直于YZ平面的可調(diào)反光鏡806、平行于可調(diào)反光鏡806設(shè)置的燈珠條807，所述燈珠條807水平設(shè)置在光源外殼805內(nèi)，所述相機(jī)808組件802包括相機(jī)808、與相機(jī)808連接的向下傾斜的鏡頭809、包圍相機(jī)808和鏡頭809并固定在相機(jī)808支架803上的盒子狀保護(hù)殼810，所述可調(diào)反光鏡806使吸嘴區(qū)域物體的虛像中心點(diǎn)在相機(jī)808鏡頭809的軸線上。

所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)804包括伺服電機(jī)811、飛行驅(qū)動(dòng)絲桿812、飛行驅(qū)動(dòng)支座813、飛行驅(qū)動(dòng)螺母102，飛行驅(qū)動(dòng)支座813固定在貼裝頭支架1上，飛行驅(qū)動(dòng)螺母102與相機(jī)808支架803連接，伺服電機(jī)811帶動(dòng)飛行驅(qū)動(dòng)支座813上的飛行驅(qū)動(dòng)絲桿812轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使套接在飛行驅(qū)動(dòng)絲桿812上的飛行驅(qū)動(dòng)螺母102做X向的直線運(yùn)動(dòng)，飛行相機(jī)808支架803包括底板815和連接板816，底板815為水平設(shè)置且安裝有光源組件801，底板815與連接板816的夾角為110°-150°，連接板816上安裝有相機(jī)808組件802。

真空模組5還包括真空模組支架501、匯流集裝板502、氣壓檢測集成模塊、真空換向板504、真空輸出口505、真空直管506、過濾組件507、真空破壞閥509、正負(fù)壓切換電磁閥510、真空管、真空管支管508，所述真空模組5的真空模組支架501上部安裝有匯流集裝板502，匯流集裝板502外側(cè)面安裝有氣壓檢測集成模塊，真空模組支架501底部連接有真空換向板504，真空換向板504上面安裝有六個(gè)真空輸出口505，側(cè)面安裝有與真空輸出口505對(duì)應(yīng)導(dǎo)通的真空直管506，每個(gè)真空直管506連接一個(gè)過濾組件507，過濾組件507與匯流集裝板502上的對(duì)應(yīng)的真空管支管508連接；所述真空模組支架501側(cè)面呈H形，匯流集裝板502從上方左往右依次安裝有一個(gè)真空破壞閥509和六個(gè)正負(fù)壓切換電磁閥510，真空破壞閥509安裝在正壓管道512進(jìn)口端，正壓管道512分別與六個(gè)真空管連接，真空管上設(shè)置有正負(fù)壓切換電磁閥510，真空輸出口505與真空軟管連接，真空軟管與貼片軸2的真空接入口連接。

所述的真空破壞閥509和正負(fù)壓切換電磁閥510通過小孔管道與正壓管道512平面密封連接，小孔管道另一端通過螺絲連接閥體的腔體，控制正壓更加精細(xì)。

負(fù)壓管道通路由復(fù)雜的彎曲的多彎道管路結(jié)構(gòu)，改成簡易的直通管路結(jié)構(gòu)，便于安裝，真空管道設(shè)計(jì)更大，負(fù)壓阻力更小，提高吸料速度，減少真空檢測的波動(dòng)，便于模擬壓力傳感器檢測信號(hào)的降噪處理，而且腔體內(nèi)部負(fù)壓值更均勻。

本實(shí)施例真空模組5工作原理：分兩道正壓（弱吹氣壓與強(qiáng)吹氣壓），兩道正壓分別通過小型減壓閥RB500-SSC4-P（0.1Mpa）與調(diào)壓閥R4000-15-W（0.5Mpa）由電磁閥切換連接至匯流集裝板502，弱吹氣壓為正常工作氣壓，強(qiáng)吹氣壓為清理管路雜物氣壓。

采用真空破壞閥509控制所有吸頭的正壓氣路，真空破壞閥509常態(tài)位為常閉，正壓氣路通過真空破壞閥509處于常閉與正負(fù)壓切換電磁閥510編號(hào)為1－6的處于常開位實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。負(fù)壓從真空泵出來通過儲(chǔ)氣罐單獨(dú)接到吸嘴1至吸嘴6，通過改進(jìn)后得到均衡有負(fù)壓。

從吸取到貼裝物料，這一過程中電磁閥通斷電情況，當(dāng)正負(fù)壓切換電磁閥5101－6通電，對(duì)應(yīng)的吸嘴將處于吸取物料狀態(tài)，同時(shí)氣壓檢測集成模塊上的真空壓力傳感器檢測真空，當(dāng)真空破壞閥509通電，正負(fù)壓切換電磁閥510編號(hào)為1－6通電，對(duì)應(yīng)的吸嘴仍然處于吸住物料狀態(tài)，當(dāng)真空破壞閥509通電，正負(fù)壓切換電磁閥510編號(hào)為1－6任意電磁閥斷電，對(duì)應(yīng)的吸嘴則處于貼裝物料狀態(tài)。

本實(shí)施例得到明顯的技術(shù)效果：原來閥體是通過腔體螺紋連接在正壓管道512上，改進(jìn)后通過小孔管道與正壓管道512平面密封連接，通過螺絲連接固定閥體的腔體，控制正壓更精細(xì)。而且匯流集裝板502較為簡單，氣孔較大，過濾組件507安裝在外部，氣體流通后，氣壓較穩(wěn)定。負(fù)壓從真空泵出來通過儲(chǔ)氣罐單獨(dú)接到吸嘴1至吸嘴6，通過改進(jìn)后得到均衡有負(fù)壓。

所述貼片軸2包括吸嘴、吸頭、吸桿203、連接座組件204，所述吸桿203是帶有外花鍵的中空管，連接座組件204與吸桿203頂端連接，連接座組件204側(cè)面設(shè)置有與吸桿203連通的真空軟管接口，吸桿203下端部連接有吸頭，吸頭下端部安裝有吸嘴。

Z向升降機(jī)構(gòu)3包括設(shè)置在貼裝頭支架1背面的6個(gè)Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)301、豎直設(shè)置的6個(gè)Z向帶輪機(jī)構(gòu)302，6個(gè)貼片軸2的連接座組件204與6個(gè)Z向帶輪機(jī)構(gòu)302的滑塊連接，所述Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)301使Z向帶輪機(jī)構(gòu)302的滑塊上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)而拉動(dòng)貼片軸2上下運(yùn)動(dòng)。

Z向升降機(jī)構(gòu)3還包括固定在6個(gè)貼裝頭支架1上方的6個(gè)彈簧303，彈簧303與貼片軸2連接座組件204連接，使貼片軸2下移停止時(shí)得到一定的緩沖，同時(shí)，向上的拉力使貼片軸2復(fù)位更加容易。

Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)301設(shè)置為上下兩排各三個(gè)，Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)301上方的集成控制組件6后端設(shè)置有通信接口模塊304。

本實(shí)施例中R向轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)4包括兩個(gè)R向步進(jìn)電機(jī)401、兩個(gè)R向主動(dòng)輪單元402、六個(gè)R向從動(dòng)輪單元403、兩條R向同步帶404，所述的兩個(gè)R向步進(jìn)電機(jī)401分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)R向主動(dòng)輪單元402，一個(gè)R向主動(dòng)輪單元402帶動(dòng)三個(gè)R向從動(dòng)輪單元403，六個(gè)R向從動(dòng)輪單元403依次編號(hào)為1-6號(hào)，1、3、5號(hào)R向從動(dòng)輪單元403與第一R向主動(dòng)輪單元402連接并設(shè)置在上層，2、4、6號(hào)R向從動(dòng)輪單元403與第二R向主動(dòng)輪單元402連接并設(shè)置在相鄰的下層；R向從動(dòng)輪單元403套接在吸桿203上，通過外花鍵限位，進(jìn)而控制貼片軸2R向轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述貼裝頭支架1為整體框架結(jié)構(gòu)，其背面滑塊并在同一側(cè)面的中部連接有螺母102，螺母102與驅(qū)動(dòng)貼片頭移動(dòng)的絲桿套接。

上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理和最佳實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。