貼片機(jī)結(jié)構(gòu)和分類2

1、.,SMT中的貼片技術(shù)與貼片機(jī),電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試課程,.,表面貼裝技術(shù)（SMT） Sruface Mount Technology,.,SMT生產(chǎn)工藝流程,1. 焊錫膏再流焊工藝流程,2. 貼片膠波峰焊工藝流程,.,SMT生產(chǎn)工藝流程,3. 混合安裝工藝流程,.,SMT生產(chǎn)中的貼片技術(shù)與貼片機(jī),.,3 生產(chǎn)工藝,2 設(shè)備應(yīng)用,1 物料準(zhǔn)備,單面板,貼片機(jī)應(yīng)用,回流爐應(yīng)用,PCB板,生產(chǎn)輔料,課程地位：專業(yè)核心課,元器件,雙面板,印膠板,印刷機(jī)應(yīng)用,手工焊接和返修,SMT生產(chǎn)環(huán)節(jié),SMT生產(chǎn)任務(wù),.,課程介紹,課程重點：設(shè)備的原理及操作（Operation、Program、Trouble-sh

2、ooting） 授課方法：理論離線編程在線實訓(xùn)生產(chǎn)應(yīng)用 真實產(chǎn)品，真實生產(chǎn)線：教學(xué)過程在真實的生產(chǎn)線上完成，教學(xué)內(nèi)容按照實際的生產(chǎn)流程組織，對外加工真實產(chǎn)品。,課程目標(biāo)： 通過對設(shè)備的講解、實訓(xùn)使學(xué)生掌握機(jī)器操作、維護(hù)及編程應(yīng)用。,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點,貼片機(jī)外觀,貼片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)可分為：機(jī)架，PCB傳送機(jī)構(gòu)及支撐臺，X、Y與Z/伺服，定位系統(tǒng)，光學(xué)識別系統(tǒng)，貼片頭，供料器，傳感器，計算機(jī)操作軟件。,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點,1.1.1 機(jī)架,機(jī)架是機(jī)器的基礎(chǔ)，所有的傳動、定位、傳送機(jī)構(gòu)均牢固地固定在機(jī)架上，大部分型號的貼片機(jī)，其各種送料器也安置在上面。,機(jī)架

3、應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛性。,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點,1.1.2 傳送機(jī)構(gòu)和支撐臺,功能：將需要貼片的PCB送到預(yù)定的位置，貼片完成后再將SMB (Surface Mount Printed Circuit Board)送至下一道工序。,構(gòu)成：,三段式皮帶線結(jié)構(gòu)，PCB待機(jī)時間短,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點,1.1.2 傳送機(jī)構(gòu)和支撐臺,構(gòu)成：,PCB傳送導(dǎo)軌中設(shè)有紅外線傳感器和條形碼閱讀器,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點,1.1.2 傳送機(jī)構(gòu)和支撐臺,兩種類型的傳送機(jī)構(gòu)：,(1) 整體式導(dǎo)軌：,設(shè)在B區(qū)的PCB板側(cè)夾持機(jī)構(gòu)（府視圖）,(2) 活動式導(dǎo)軌：,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與

4、特點,1.1.3 X、Y與Z/ 伺服及定位系統(tǒng),第一種功能：支撐貼片頭,X-Y定位系統(tǒng)是貼片機(jī)關(guān)鍵的機(jī)構(gòu)，也是評估貼片機(jī)精度的主要指標(biāo)，頭包括X-Y傳動機(jī)構(gòu)和X-Y伺服系統(tǒng),貼片頭安裝在X導(dǎo)軌上，X導(dǎo)軌在Y導(dǎo)軌上運行，從而能實現(xiàn)在X-Y方向貼片全過程。,這種結(jié)構(gòu)在通用貼片機(jī)中常見,1. 功能,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點,1.1.3 X、Y與Z/ 伺服及定位系統(tǒng),第二種功能：支撐PCB承載平臺并實現(xiàn)PCB在X-Y方向移動,這種結(jié)構(gòu)常見見于塔式旋轉(zhuǎn)類貼片機(jī)中，在這種高速貼片機(jī)中，其貼片頭僅做旋轉(zhuǎn)運動，而依靠送料器的水平移動和PCB承載平面的運動完成貼片過程。,1. 功能,.,X、Y與Z/ 伺服

5、系統(tǒng)動畫,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點,1.1.3 X、Y與Z/ 伺服及定位系統(tǒng),2. 結(jié)構(gòu),兩類 X-Y傳送機(jī)構(gòu)：,滾珠絲杠-直線導(dǎo)軌,同步齒形帶-直線導(dǎo)軌,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點,1.1.3 X、Y與Z/ 伺服及定位系統(tǒng),3. X-Y 伺服系統(tǒng)（定位控制系統(tǒng)）,X-Y定位系統(tǒng)是由X-Y伺服系統(tǒng)來保證，即前面所述的滾珠絲杠-直線導(dǎo)軌及同步齒形帶-直線導(dǎo)軌，是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動，并在位移傳感器以及控制系統(tǒng)指揮下實現(xiàn)精確定位。,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點,1.1.3 X、Y與Z/ 伺服及定位系統(tǒng),3. X-Y 伺服系統(tǒng)（定位控制系統(tǒng)）,(1) 圓光柵編碼器,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)

6、與特點,1.1.3 X、Y與Z/ 伺服及定位系統(tǒng),3. X-Y 伺服系統(tǒng)（定位控制系統(tǒng)）,(3) 光柵尺,(2) 磁柵尺,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點,1.1.4 光學(xué)對中系統(tǒng),貼片機(jī)對中問題：貼片機(jī)的對中是指貼片機(jī)在吸取元件后，吸嘴吸在元件中心，將元件的中心與貼片頭主軸中心線保持一致。,光學(xué)定位系統(tǒng)原理：貼片機(jī)吸取元件后，CCD攝像機(jī)對元器件成像，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信號，經(jīng)計算機(jī)分析元器件幾何尺寸和幾何中心，并與控制程序中數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計算出嘴中心與元器件中心X、Y、的誤差，并及時反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行修正，保證元器件引腳與焊盤重合。,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點,1.1.4 光學(xué)對中系統(tǒng),光學(xué)

7、系統(tǒng)的組成：由光源、CCD攝像機(jī)、顯示器以及數(shù)模轉(zhuǎn)換與圖像處理系統(tǒng)組成。,.,1.1.4 光學(xué)對中系統(tǒng),光學(xué)系統(tǒng)的作用：,貼片機(jī)中的光學(xué)系統(tǒng)，在工作過程中首先是對PCB的位置確認(rèn)，當(dāng)PCB輸送至貼片位置上時，安裝在貼片頭部的CCD，首先通過對PCB上所設(shè)定定位標(biāo)志的識別，實現(xiàn)對PCB位置的確認(rèn)。,1. 對PCB位置的確認(rèn),2. 對元器件的確認(rèn),元件的外形是否與程序一致 元件中心是否居中 元件引腳的共面性和形變,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點,1.1.5 貼片頭,貼片頭,單頭,多頭,固定式,旋轉(zhuǎn)式,組合式,水平旋轉(zhuǎn)-轉(zhuǎn)塔式,垂直旋轉(zhuǎn)-轉(zhuǎn)盤式,.,1.1 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點,1.1.6 供料器,1

8、.1.7 傳感器,1.1.8 計算機(jī)控制系統(tǒng),.,貼片機(jī)分類,動臂式 固定式：YAMAHA 、SAMSUN 旋轉(zhuǎn)式 水平旋轉(zhuǎn)：PANASONIC 垂直旋轉(zhuǎn)：SIMENSE 模組式 ASSEMBLEON、 FUJI,貼片機(jī)把電阻、電容、三極管、芯片等各類元件 高速而精確的吸取并貼裝到PCB板上的相關(guān)位置。 即，抓?。ㄎ煺婵瘴≡┵N裝,.,一個貼裝頭，每個貼裝頭6-12個 吸嘴 貼裝頭在X/Y方向平行移動 貼裝速度：5000片每小時 導(dǎo)軌高速運轉(zhuǎn)已達(dá)到極限 優(yōu)點：成本低,.,西門子垂直 旋轉(zhuǎn)演示,西門子垂直 旋轉(zhuǎn)貼裝頭,每個貼裝頭呈圓周排列6-12個吸嘴 貼裝頭在垂直水平面上旋轉(zhuǎn) 貼裝速度：

9、10000-20000片每小時 旋轉(zhuǎn)過程離心力容易造成元件拋料 維護(hù)復(fù)雜，成本高,.,AX-3/AX-5模組式貼片機(jī),高速度貼裝：60000片/小時 高精度貼裝：誤差30um 最小換線時間：6min 模塊化制造易于維護(hù) 成本較高,.,AX-3模組式貼片機(jī)介紹,平行貼裝 元器件激光校正 導(dǎo)軌整體步進(jìn)傳送 AX-3精度控制 整體換料小車,.,平行貼裝,平行貼裝High Speed,AX-3貼片機(jī)基本結(jié)構(gòu)： RUN-IN(進(jìn)板) + WORKING AREA（工作區(qū)） + RUN-OUT（出板區(qū)） 在working area最多有十二個貼裝頭 Robot 每個Robot有一個吸嘴 Nozzle 根據(jù)

10、PCB產(chǎn)品尺寸大小的不同，在工作區(qū)域可以同時貼裝N塊板 和SAMSUN或YAMAHA的動臂結(jié)構(gòu)相比的優(yōu)勢： 單個吸嘴保證高精 平行貼裝保證高速度,.,激光校正,元器件光學(xué)校正component laser,The laser light is projected onto component to generate a shadow ， the placement controller calculate the exact position of the component at the nozzle tip according to the size of the shadow。 吸嘴吸取

11、元件后，吸嘴兩側(cè)的激光照射元件，產(chǎn)生遮擋的陰影，控制器通過計算陰影的尺寸獲取元件具體位置偏差，并進(jìn)行校正。,.,導(dǎo)軌步進(jìn)傳送Transport module,The function of the transport module is transporting boards through the machine. The transport module is controlled by the transport controller. 導(dǎo)軌整體步進(jìn)，分為X和Z兩個方向，步進(jìn)的數(shù)值由PCB產(chǎn)品的尺寸決定。導(dǎo)軌步進(jìn)后，貼裝頭上相機(jī)掃描mark點，自動校正PCB板移動過程中位置偏移。保證PC

12、B位置精度。,導(dǎo)軌傳送,.,AX-3的坐標(biāo)系統(tǒng)Coordinate system,1 ：X axis Transport Moves board in X direction ；Y axis Board width adjustment of transport。 導(dǎo)軌X為PCB板傳送方向；導(dǎo)軌Y為調(diào)整導(dǎo)軌寬度以適應(yīng)PCB板寬度。 2： X axis Robot Moves placement head in X direction ；Y axis Moves placement head in Y direction。 貼裝頭X為吸嘴左右運動；貼裝頭Y為吸嘴前后運動。 3： Z axis P

13、lacement head Component picking and placing ；RZ Rotating the component。 貼裝頭的Z為吸嘴上下做吸取貼裝的動作；Rz指吸嘴旋轉(zhuǎn)角度。,.,The function of the pick and place module is picking and placing components on boards. The pick and place module is controlled by the placement controller.,貼裝模塊 Pick and Place Module,AX-3最多可以安裝12個

14、貼裝模塊，每個對應(yīng)一個吸嘴。該吸嘴有X,Y,R,Rz四個運動方向。 其中，X方向為磁懸浮導(dǎo)軌。,.,AX-3精度控制High Precision,This encoder consists of a disk with a large number of position markers, an indexmarker and three sensors 編碼器讀取圓周排列小孔位置標(biāo)記，以獲取電機(jī)運動位置數(shù)據(jù)。,Linear encoders are only present in the placement module and placement head, on the Y- and Z

15、-axis respectively. These encoders are scales that contain precise grating and in the centre of the scale a zero-pulse. Pulses are generated by an optical reader runs near the glass ruler. 線性編碼器通過讀取高精度直線排列光柵獲取電機(jī)運動位置數(shù)據(jù)。 光柵尺磁懸浮,.,整體換料小車-Feeder Trolley,The trolley is a cart that forms the interface bet

16、ween the feeders and the base. Feeders are placed on the trolleys and the trolleys are mounted on the base. 整體換料小車的作用：實現(xiàn)喂料器和貼片機(jī)之間的機(jī)械連接和通訊。生產(chǎn)過程中可以整體更換，節(jié)約停機(jī)時間。,換料小車,.,課后安排,1.查找線性馬達(dá)工作原理資料 2.查找磁懸浮導(dǎo)軌工作原理資料,.,貼片機(jī)的種類,動臂式 固定式：YAMAHA 旋轉(zhuǎn)式 水平旋轉(zhuǎn)：(演示見模組式） 垂直旋轉(zhuǎn)：西門子 轉(zhuǎn)塔式 FUJI (播放時間2:30-3:00) 模組式 FUJI (0:45-2:30),.,

17、動臂式1,動臂式（固定式）制造商有:yamaha、 三星等 中速機(jī) 價格100萬 是最早的機(jī)型 IC、小元件都可貼 適合小批量多品種,.,動臂式2 動臂式（水平旋轉(zhuǎn)式）制造商有:yamaha、fuji等 中速或高速機(jī) 中速機(jī)價格100萬左右 IC、小元件都可貼 適合小批量多品種,.,轉(zhuǎn)塔式,制造商有許多日本公司 高速機(jī) 價格300萬元 只能貼小元件，不能貼IC 特征： PCB板在來回移動，元件站在動，貼片頭在水平方向旋轉(zhuǎn),.,轉(zhuǎn)塔式圖片,.,轉(zhuǎn)塔式原理圖,.,轉(zhuǎn)塔式外形,.,水平旋轉(zhuǎn)式,制造商為西門子 高速機(jī) 400萬 能夠貼IC、小元件,.,旋轉(zhuǎn)式原理圖,.,模組式,價格120-1000萬

18、分為兩種： 1、一塊板同時有多個頭在貼，飛利浦5個，fuji2個 2、一塊板分別有多個頭在貼。松下、西門子等 相當(dāng)于多個動臂式串聯(lián)在一起，用軟件控制，每臺機(jī)各貼PCB板的一部分。 適合有一些靈活性的大批量生產(chǎn) 發(fā)展方向。,.,模組式圖片,.,模組式圖片 松下細(xì)胞機(jī),.,FUJI,.,.,西門子 d2 d4,.,組合式,動臂式、旋轉(zhuǎn)式、轉(zhuǎn)塔式的組合,.,貼片機(jī)的元件識別,激光：快，適合小元件 圖像識別：照相機(jī)，適合各種元件,.,精度實現(xiàn)的方法：,園光柵編碼器：統(tǒng)計軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，由于軸會磨損，時間長精度會下降，相當(dāng)開環(huán)控制，多數(shù)機(jī)采用。 磁柵尺：讀磁條，判斷位置，閉環(huán)控制，如JUKI 光柵尺：讀光刻的