專利名稱：貼裝裝置及貼裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子元件貼裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電子元件貼裝裝置及貼裝方法。
背景技術(shù)：
印刷電路板與集成電路芯片是電子消費產(chǎn)品中大量采用的零配件，在印刷電路板與集成 電路芯片上需要貼裝焊接電子元件，例如電阻、電容、電感元件等。而表面貼裝技術(shù)( Surface Mount Technology, SMT)由于可靠性高、易于實現(xiàn)自動化等特點，已被廣泛應(yīng)用 于電子元件與印刷電路板的組裝。請參閱Stretchable Electronic Systems, IEEE Electronics Packaging Technology Conference, 6-8 Dec. 2006 Page(s):271 _ 276。 但是，要將尺寸越來越小、各種形狀規(guī)格的電子元件貼裝焊接在印刷電路板與集成電路芯片 上需要依靠高精度與高效率的貼片機。
目前，根據(jù)貼片機的貼裝主軸的運動控制方式可分為三大類第一類是采用傳統(tǒng)的齒輪 齒條傳動控制系統(tǒng)，其主要采用機械方式對貼裝主軸的運動進行控制，但要想實現(xiàn)高精度的 控制需增加機構(gòu)的復(fù)雜度，從而會增加貼裝裝置的體積與重量，增大貼裝主軸向下運動時沖 擊力，降低貼片機使用壽命。第二類是使用數(shù)字或模擬電子設(shè)備進行控制，依靠伺服馬達帶 動升降滾珠絲桿運動的傳動控制系統(tǒng)，該傳動控制系統(tǒng)采用機、光、電組成精密的控制回路 ，控制精度高，貼裝效率高，且整機體積小，技術(shù)可靠。但該系統(tǒng)復(fù)雜的控制程式及昂貴的 滾珠絲桿造成了巨大的成本提升。第三類是采用步進馬達與同步傳送帶的傳動控制系統(tǒng)，該 系統(tǒng)較為簡單，但控制精度不高。
因此，針對上述情況，有必要提供一種性能較好的電子元件貼裝裝置及采用該貼裝裝置 進行貼裝的方法。

發(fā)明內(nèi)容
以下以實施例說明 一種貼裝裝置及貼裝方法。
一種貼裝裝置，其包括伺服馬達、貼裝主軸、貼裝吸嘴以及傳感裝置，所述伺服馬達與 貼裝主軸相連接，用于帶動貼裝主軸進行旋轉(zhuǎn)，所述貼裝主軸與貼裝吸嘴相連接，用于帶動 貼裝吸嘴進行旋轉(zhuǎn)，所述貼裝吸嘴用于吸取電子元件進行貼裝，所述傳感裝置與伺服馬達相 連接，用于感測貼裝主軸的旋轉(zhuǎn)角度并在貼裝主軸旋轉(zhuǎn)至預(yù)定角度時產(chǎn)生感測信號，以使伺 服馬達根據(jù)感測信號帶動貼裝主軸停止旋轉(zhuǎn)。一種使用上述的貼裝裝置進行貼裝的方法，其包括步驟提供待貼裝的電路板以及待貼 裝的電子元件；利用貼裝吸嘴吸取待貼裝的電子元件；伺服馬達帶動貼裝主軸旋轉(zhuǎn)，當貼裝 主軸旋轉(zhuǎn)至預(yù)定角度時，傳感裝置產(chǎn)生感測信號；伺服馬達根據(jù)感測信號使貼裝主軸停止旋 轉(zhuǎn)；貼裝吸嘴帶動待貼裝的電子元件與待貼裝的電路板接觸以進行貼裝。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)方案中的貼裝裝置及貼裝方法具有以下優(yōu)點首先，利用所述 傳感裝置實時感測貼裝主軸的旋轉(zhuǎn)角度，并將信號傳送回伺服馬達以使伺服馬達根據(jù)該感測 信號確定旋轉(zhuǎn)的角度，從而提高其旋轉(zhuǎn)控制精度，使得電子元件與具有一定角度的貼裝位置 進行貼裝時更準確，可有效避免了由于電子元件的貼裝位置偏移而產(chǎn)生的報廢與重工問題； 其次，所述貼裝裝置結(jié)構(gòu)緊湊，便于拆卸與更換，應(yīng)用方便，且可節(jié)省檢修維護時間；再次 ，所述貼裝裝置應(yīng)用方便，只要在形狀尺寸上稍加改變便可在現(xiàn)有的貼片機上安裝使用。


圖l是本技術(shù)方案實施例提供的貼裝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中貼裝裝置的聯(lián)軸器的示意圖。
圖3是圖2中貼裝裝置的聯(lián)軸器的俯視圖。
圖4是圖1中貼裝裝置的貼裝主軸的示意圖。
圖5是圖4中貼裝裝置的貼裝主軸的俯視圖。
圖6是圖1中貼裝裝置的貼裝吸嘴的示意圖。
圖7是圖6中貼裝裝置的貼裝吸嘴的俯視圖。
圖8是圖1中貼裝裝置的傳感裝置的示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖及實施例對本技術(shù)方案的電子元件貼裝裝置作進一步的詳細說明。
請參閱圖l，本技術(shù)方案實施例提供一種貼裝裝置100，用于在印刷電路板上貼裝電子元 件。所述貼裝裝置100包括固定架10、伺服馬達20、聯(lián)軸器30、貼裝主軸40、貼裝吸嘴50、 保護彈簧60、傳感裝置70以及軸套80。
所述固定架10包括第一收容架11與第二收容架12。所述第一收容架ll的形狀大小與伺服 馬達20相對應(yīng)，用于收容所述伺服馬達20。所述第二收容架12的形狀大小與聯(lián)軸器30、貼裝 主軸40相對應(yīng)，用于收容聯(lián)軸器30以及部分貼裝主軸40。
所述伺服馬達20用于驅(qū)動貼裝主軸40作旋轉(zhuǎn)運動。伺服馬達20由定子21與轉(zhuǎn)子22組成， 所述定子21相對固定于第一收容架11，所述轉(zhuǎn)子22通過聯(lián)軸器30與貼裝主軸40相連接，以可 帶動貼裝主軸40旋轉(zhuǎn)。
5請一并參閱圖l、圖2及圖3，所述聯(lián)軸器30用于配合連接伺服馬達20與貼裝主軸40，其 包括導(dǎo)向柱31、凸肩32以及兩個卡塊33。所述導(dǎo)向柱31和凸肩32連接。所述導(dǎo)向柱31和凸肩 32均為圓柱體。凸肩32與導(dǎo)向柱31共軸，且所述凸肩32的直徑大于導(dǎo)向柱31的直徑。所述兩 個卡塊33均為長條形的長方形體，其相對地設(shè)置于導(dǎo)向柱31的外壁，且均與凸肩32相連接。 所述兩個卡塊33的長度小于導(dǎo)向柱31的長度。為便于配合連接所述聯(lián)軸器30與伺服馬達20的 轉(zhuǎn)子22，聯(lián)軸器30具有自凸肩32向?qū)蛑?1內(nèi)開設(shè)的第一收容孔34。所述第一收容孔34的尺 寸形狀與所述伺服馬達20的轉(zhuǎn)子22的尺寸形狀對應(yīng)配合，從而轉(zhuǎn)子22配合收容于第一收容孔 34后，可將轉(zhuǎn)子22的動力傳遞至聯(lián)軸器30，并進一步通過聯(lián)軸器30將動力傳遞至貼裝主軸 40。
請一并參閱圖l、圖4及圖5，所述貼裝主軸40為三段式階梯軸，依次包括第一軸段41、 第二軸段42以及第三軸段43。其中，所述第一軸段41的直徑大于所述第二軸段42的直徑，所 述第二軸段42的直徑大于所述第三軸段43的直徑。
所述第一軸段41用于與聯(lián)軸器30配合固定。第一軸段41為圓柱形，具有第二收容孔44以 及兩個凹槽45。所述第二收容孔44與導(dǎo)向柱31相對應(yīng)，所述兩個凹槽45相對開設(shè)于第二收容 孔44的兩側(cè)，與所述兩個卡塊33相對應(yīng)。從而，所述聯(lián)軸器30與第一軸段41配合后，導(dǎo)向柱 31可收容固定于第二收容孔44，兩個卡塊33可收容固定于兩個凹槽45。并且，所述兩個卡塊 33使得第一軸段41不可相對聯(lián)軸器30旋轉(zhuǎn)，從而使第一軸段41與聯(lián)軸器30密切卡合。
優(yōu)選地，所述第一軸段41與第二軸段42間可以具有一個軸肩46，所述軸肩46的直徑大于 第一軸段41的直徑。本實施例中，所述軸肩46的直徑與凸肩32的直徑相同，以便于在軸肩 46與凸肩32之間設(shè)置保護彈簧60。所述保護彈簧60為環(huán)繞第一軸段41設(shè)置的螺旋彈簧，用于 緩沖貼裝主軸40向下運動吸取電子元件進行貼裝時的沖擊力。
所述第二軸段42連接于第一軸段41與第三軸段43之間，其外壁套設(shè)有軸套80，以使得第 二軸段42能在軸套80內(nèi)穩(wěn)定滑動，進而提高貼裝主軸40的運動精度，保證電子元件貼裝的精 度。
所述第三軸段43開設(shè)有兩個相對的鍵槽47，以固定連接貼裝吸嘴50。本實施例中，所述 鍵槽47為單圓頭鍵槽。
請一并參閱圖l、圖6及圖7，所述貼裝吸嘴50用于吸取待貼裝的電子元件以將電子元件 貼裝到電路板上。所述貼裝吸嘴50大致為長方體形，其具有相對的第一端面51與第二端面 52。所述第一端面51靠近貼裝主軸40。所述第二端面52則遠離貼裝主軸40，為用于與電子元 件接觸以吸附電子元件的表面。為便于第三軸段43與貼裝吸嘴50連接固定，以將伺服馬達20的動力傳遞至貼裝吸嘴50， 貼裝吸嘴50具有連接孔53、鍵槽孔531以及銷孔532。所述連接孔53自第一端面51向內(nèi)開設(shè)， 其與第三軸段43相對應(yīng)。所述鍵槽孔531與所述第三軸段43的鍵槽47相對應(yīng)。所述鍵槽孔 531與鍵槽47配合以收容單圓頭鍵(圖未示)，以實現(xiàn)貼裝主軸40與貼裝吸嘴50的卡緊配合 ，阻止貼裝吸嘴50相對貼裝主軸40的周向轉(zhuǎn)動。所述銷孔532與連接孔53相連通，且其軸線 垂直于連接孔53的軸線，銷孔532用于插入銷釘(圖未示)以阻止貼裝吸嘴50相對貼裝主軸 40的軸向滑動。從而，貼裝吸嘴50與貼裝主軸40之間通過鍵與銷釘即可實現(xiàn)固定配合。
所述貼裝吸嘴50還具有真空抽氣管道54以及貼吸口55。所述貼吸口55自第二端面52向內(nèi) 開設(shè)，所述真空抽氣管道54與貼吸口55連通，并與真空抽氣裝置(圖未示)連接，以實現(xiàn)對 電子元件的真空吸附。
請一并參閱圖1及圖8，所述傳感裝置70包括角度傳感器71與感應(yīng)片72，其用于實時感測 貼裝主軸40旋轉(zhuǎn)的角度并產(chǎn)生感測信號。所述傳感裝置70與20連接，以使伺服馬達20可根據(jù) 所述傳感裝置70的感測信號控制貼裝主軸40的旋轉(zhuǎn)角度。所述感應(yīng)片72固定于貼裝主軸40， 角度傳感器71與72相對設(shè)置。本實施例中，所述角度傳感器71設(shè)置于所述固定架10的第二收 容架12，其與貼裝主軸40的第一軸段41相對。所述感應(yīng)片72與角度傳感器71相對，其固定于 所述貼裝主軸40的軸肩46。并且，所述感應(yīng)片72與貼裝主軸40的軸線平行。
所述角度傳感器71包括兩個霍爾傳感器73，所述兩個霍爾傳感器73排列于同一水平線上 ，且均與感應(yīng)片72相對。所述霍爾傳感器73可以利用霍爾效應(yīng)實現(xiàn)角度的測量。所謂霍爾效 應(yīng)是指當施加的外磁場垂直于半導(dǎo)體中流過的電流時，會在半導(dǎo)體垂直于電流和磁場的方向 上產(chǎn)生霍爾電壓。
所述感應(yīng)片72為多極磁環(huán)，其固定于所述軸肩46的圓柱形外壁。所述多極磁環(huán)的圓柱形 表面設(shè)置有等間隔分布的若干個北磁極74與若干個南磁極75。當所述感應(yīng)片72的某一個北磁 極74或南磁極75轉(zhuǎn)到與霍爾傳感器73相對的位置，且霍爾傳感器73與北磁極74與南磁極75產(chǎn) 生的磁場方向垂直時，即所述霍爾傳感器73位于北磁極74與南磁極75的磁感應(yīng)區(qū)內(nèi)時，霍爾 傳感器73產(chǎn)生感應(yīng)電壓。
利用所述傳感裝置70進行角度測量的原理過程如下首先，伺服馬達20帶動貼裝主軸 40旋轉(zhuǎn)，固定于軸肩46的感應(yīng)片72也跟著轉(zhuǎn)動，從而多極磁環(huán)產(chǎn)生變化的磁場。其次，所述 霍爾傳感器73感應(yīng)到磁場強度的變化，經(jīng)霍爾傳感器73內(nèi)部電路方法整形后輸出電壓脈沖。 例如，當霍爾傳感器73感應(yīng)到北磁極74時，其輸出高電平，當霍爾傳感器73感應(yīng)到南磁極75 時，其輸出低電平，從而形成高低電平相間的波形圖。再次，由于兩個霍爾傳感器73在空間上錯位安裝，旋轉(zhuǎn)的北磁極74與南磁極75是先后經(jīng)過兩個霍爾傳感器73的，因而兩個霍爾傳 感器73感應(yīng)到的磁場變化存在時間差，兩個輸出的電壓脈沖之間就存在時間差，兩個霍爾傳 感器73形成的波形圖存在相位差。最后，根據(jù)波形圖中電壓脈沖相位的超前或滯后可判斷貼 裝主軸40的旋轉(zhuǎn)方向，同時對單位時間內(nèi)的脈沖個數(shù)計數(shù)，并結(jié)合每個磁極對應(yīng)轉(zhuǎn)軸的弧度 即可得到角位移，算出貼裝主軸40旋轉(zhuǎn)的角度。
當然，其它具有角度感測能力的傳感裝置也可應(yīng)用于本技術(shù)方案。
所述貼裝裝置100由于采用了傳感裝置70實時感應(yīng)貼裝主軸40的旋轉(zhuǎn)角度，因而提高了 貼裝吸嘴50與電路板貼裝時的位置精度。
下面簡要說明使用所述貼裝裝置100將待貼裝的電子元件貼裝于待貼裝的電路板的過程
第一步，提供待貼裝的電路板以及待貼裝的電子元件，所述待貼裝的電子元件需旋轉(zhuǎn)一 定角度后才能貼裝于待貼裝的電路板上。
第二步，利用貼裝裝置l00的貼裝吸嘴50吸取待貼裝的電子元件。
第三步，伺服馬達20帶動貼裝主軸40旋轉(zhuǎn)，當貼裝主軸40旋轉(zhuǎn)至預(yù)定角度時，傳感裝置 70產(chǎn)生感測信號。
當伺服馬達20帶動貼裝主軸40旋轉(zhuǎn)時，貼裝主軸40上的感應(yīng)片72也會同時旋轉(zhuǎn)，角度傳 感器71通過感應(yīng)片72感測貼裝主軸40的旋轉(zhuǎn)角度。當貼裝主軸40旋轉(zhuǎn)至所述預(yù)定角度時，感 應(yīng)片72也對應(yīng)旋轉(zhuǎn)至預(yù)定角度，角度傳感器71感測到該旋轉(zhuǎn)角度后產(chǎn)生感測信號。
第四步，當伺服馬達20接收到角度傳感器71的感測信號后，伺服馬達20使貼裝主軸40停 止旋轉(zhuǎn)，貼裝吸嘴50也隨之停止轉(zhuǎn)動。
第五步，貼裝吸嘴50帶動待貼裝的電子元件與待貼裝的電路板接觸以進行貼裝。 利用伺服馬達20帶動貼裝主軸40以及貼裝吸嘴50運動時，由于保護彈簧60可以緩沖貼裝 主軸40的沖擊力，從而可以有效避免貼裝吸嘴50向下運動與電路板接觸進行貼裝過程中壓傷 電子元件，從而可提高電子元件貼裝的良率。
貼裝完成后，貼裝主軸40回復(fù)原位，以待吸取下一個電子元件進行貼裝。 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)方案中的貼裝裝置及貼裝方法具有以下優(yōu)點首先，利用所述 傳感裝置實時感測貼裝主軸的旋轉(zhuǎn)角度，并將信號傳送回伺服馬達以使伺服馬達根據(jù)該感測 信號確定旋轉(zhuǎn)的角度，從而提高其旋轉(zhuǎn)控制精度，使得電子元件與具有一定角度的貼裝位置 進行貼裝時更準確，可有效避免了由于電子元件的貼裝位置偏移而產(chǎn)生的報廢與重工問題； 其次，所述貼裝裝置結(jié)構(gòu)緊湊，便于拆卸與更換，可節(jié)省檢修維護時間；再次，所述貼裝裝置應(yīng)用方便，只要在形狀尺寸上稍加改變便可在現(xiàn)有的貼片機上安裝使用。
可以理解的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本技術(shù)方案做出其它各種相 應(yīng)的改變與變形，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本技術(shù)方案權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種貼裝裝置，其包括伺服馬達、貼裝主軸以及貼裝吸嘴，所述伺服馬達與貼裝主軸相連接，用于帶動貼裝主軸進行旋轉(zhuǎn)，所述貼裝主軸與貼裝吸嘴相連接，用于帶動貼裝吸嘴進行旋轉(zhuǎn)，所述貼裝吸嘴用于吸取電子元件進行貼裝，其特征在于，所述貼裝裝置還包括傳感裝置，所述傳感裝置與伺服馬達相連接，用于感測貼裝主軸的旋轉(zhuǎn)角度并在貼裝主軸旋轉(zhuǎn)至預(yù)定角度時產(chǎn)生感測信號，以使伺服馬達根據(jù)感測信號帶動貼裝主軸停止旋轉(zhuǎn)。
2, 如權(quán)利要求l所述的貼裝裝置，其特征在于，所述貼裝裝置還包 括固定架，所述固定架具有第一收容架與第二收容架，所述第一收容架用于收容固定伺服馬 達，所述第二收容架用于收容貼裝主軸。
3, 如權(quán)利要求2所述的貼裝裝置，其特征在于，所述伺服馬達包括 一個定子和一個轉(zhuǎn)子，所述定子相對固定于固定架，所述轉(zhuǎn)子與貼裝主軸相連接。
4, 如權(quán)利要求l所述的貼裝裝置，其特征在于，所述貼裝主軸包括 第一軸段、第二軸段以及第三軸段，所述第一軸段連接于伺服馬達，所述第三軸段連接于貼 裝吸嘴，所述第二軸段連接于第一軸段與第三軸段之間。
5, 如權(quán)利要求4所述的貼裝裝置，其特征在于，所述貼裝裝置還包 括軸套，所述軸套與第二軸段相配合，以使得第二軸段在軸套內(nèi)穩(wěn)定滑動。
6, 如權(quán)利要求4所述的貼裝裝置，其特征在于，所述貼裝裝置還包 括聯(lián)軸器，所述聯(lián)軸器用于配合連接伺服馬達與貼裝主軸的第一軸段。
7, 如權(quán)利要求6所述的貼裝裝置，其特征在于，所述聯(lián)軸器具有凸 肩，所述貼裝主軸的第一軸段和第二軸段之間具有軸肩，所述凸肩與軸肩之間裝設(shè)有保護彈 簧，所述保護彈簧用于緩沖貼裝主軸運動時的沖擊力。
8, 如權(quán)利要求l所述的貼裝裝置，其特征在于，所述傳感裝置包括 角度傳感器與感應(yīng)片，所述感應(yīng)片固定于貼裝主軸，所述角度傳感器根據(jù)感應(yīng)片的旋轉(zhuǎn)感測 貼裝主軸旋轉(zhuǎn)的角度。
9.如權(quán)利要求8所述的貼裝裝置，其特征在于，所述角度傳感器包 括兩個與感應(yīng)片對應(yīng)設(shè)置的霍爾傳感器，所述感應(yīng)片為具有多個南磁極與多個北磁極的多磁 極環(huán)，所述南磁極與北磁極等間隔分布，所述感應(yīng)片與貼裝主軸同軸。
10.一種使用如權(quán)利要求l所述的貼裝裝置貼裝電子元件的方法，其包括步驟提供待貼裝的電路板以及待貼裝的電子元件； 利用貼裝吸嘴吸取待貼裝的電子元件；伺服馬達帶動貼裝主軸旋轉(zhuǎn)，當貼裝主軸旋轉(zhuǎn)至預(yù)定角度時，傳感裝置產(chǎn)生感測信號 伺服馬達根據(jù)感測信號使貼裝主軸停止旋轉(zhuǎn)；貼裝吸嘴帶動待貼裝的電子元件與待貼裝的電路板接觸以進行貼裝。
全文摘要
本發(fā)明提供一種貼裝裝置，其包括伺服馬達、貼裝主軸、貼裝吸嘴以及傳感裝置，所述伺服馬達與貼裝主軸相連接，用于帶動貼裝主軸進行旋轉(zhuǎn)，所述貼裝主軸與貼裝吸嘴相連接，用于帶動貼裝吸嘴進行旋轉(zhuǎn)，所述貼裝吸嘴用于吸取電子元件進行貼裝，所述傳感裝置與伺服馬達相連接，用于感測貼裝主軸的旋轉(zhuǎn)角度并在貼裝主軸旋轉(zhuǎn)至預(yù)定角度時產(chǎn)生感測信號，以使伺服馬達根據(jù)感測信號帶動貼裝主軸停止旋轉(zhuǎn)。所述貼裝裝置成本較低、結(jié)構(gòu)合理、互換性好、貼裝精度與效率滿足生產(chǎn)要求。本發(fā)明還提供一種利用上述貼裝裝置貼裝電子元件的方法。
文檔編號H05K13/04GK101610665SQ20081030219
公開日2009年12月23日 申請日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者李文欽, 畢慶鴻, 涂成達, 哲 魏 申請人:富葵精密組件(深圳)有限公司;鴻勝科技股份有限公司