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申请/专利权人：博众精工科技股份有限公司

摘要：一种表面贴装技术领域的高速高精度贴装头，设有：Z轴升降组件，包括Z轴底板、升降滑座、直线滑轨和直线伺服电机，其中，直线伺服电机设有初级和次级，初级固定在Z轴底板上，次级沿初级上下运动，直线滑轨固定在初级上，次级与直线滑轨滑动连接，升降滑座固定在次级上，随次级上下运动而升降；R轴旋转组件，包括X轴调平机构、Y轴调平机构和旋转伺服电机，其中，X轴调平机构转动设置在升降滑座上，Y轴调平机构与X轴调平机构转动连接，旋转伺服电机与Y轴调平机构固定连接；吸嘴组件，与旋转伺服电机输出轴固定连接。本发明具有结构紧凑、贴合精度高的优点。

主权项：1.一种高速高精度贴装头，其特征在于，设有：Z轴升降组件，包括Z轴底板、升降滑座、直线滑轨和直线伺服电机，其中，直线伺服电机设有初级和次级，初级固定在Z轴底板上，次级沿初级上下运动，直线滑轨固定在初级上，次级与直线滑轨滑动连接，升降滑座固定在次级上，随次级上下运动而升降；R轴旋转组件，包括X轴调平机构、Y轴调平机构和旋转伺服电机，其中，X轴调平机构转动设置在升降滑座上，Y轴调平机构与X轴调平机构转动连接，旋转伺服电机与Y轴调平机构固定连接；所述R轴旋转组件中X轴调平机构包括调节螺钉、X轴调节背板、随动块、张紧弹簧、限位螺母和定位转轴，其中，X轴调节背板通过定位转轴与升降滑座转动连接，随动块与X轴调节背板固定连接，限位螺母固定在升降滑座上，调节螺钉穿过随动块与限位螺母通过螺纹连接；张紧弹簧套在调节螺钉上，一端与随动块固定连接，另一端与限位螺母固定连接，受外力作用张紧弹簧伸张或压缩，调节随动块和限位螺母的相对位置，实现X轴调节背板的调平；所述R轴旋转组件中Y轴调平机构包括调节顶丝、压紧螺钉、转动销和Y轴调平基座，其中，Y轴调平基座底部通过转动销与X轴调平背板转动连接，Y轴调平基座顶部与X轴调节背板通过调节螺钉相对固定；压紧螺钉设置在调节螺钉和转动销之间，与Y轴调平基座、X轴调节背板通过螺纹连接，从而通过拧紧或旋松调节顶丝实现Y轴调平基座的调平；吸嘴组件，包括支架、微型滑轨、微型滑座和吸嘴，其中，支架与旋转伺服电机输出轴固定连接，微型滑轨竖直固定在支架上，微型滑座与微型导轨上下滑动连接，吸嘴固定在微型滑座上。

全文数据：高速高精度贴装头技术领域本发明涉及的是一种表面贴装领域的技术，具体是一种高速高精度贴装头。背景技术SMTSurfaceMountTechnology，表面贴装技术是目前电子组装行业最流行的一种技术。贴装头是SMT中的核心部件，其集成度和性能直接影响SMT设备的产能和良率。普通SMT设备多适用于PCB板类电子物料的贴装，该类电子物料的特点是体积较小、重量较轻，因此对贴装头R轴的扭矩和Z轴的压合力要求较小；但3C如手机类电子物料尺寸较大、外形较复杂且多软排线，对贴合精度要求较高，普通SMT设备的贴装头无法适用。目前3C类贴装头中Z轴多使用伺服电机搭配丝杆或同步带，R轴使用步进电机。Z轴小行程运动主要通过提升加速度以达到更短的运动时间，但丝杆、同步带受限于转动惯量，伺服电机需增大功率以获取更高的加速度，导致电机的尺寸增大；更重要的是，丝杆模组为半闭环控制，且丝杆存在背隙，定位精度不高。而R轴步进电机为开环控制，易丢步，且转角精度受限于电机的步距角。随着工业4.0不断深入发展，3C类产品对贴装设备的精度和UPH要求越来越高，传统的3C类贴装头已逐渐无法满足市场的需求。发明内容本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种高速高精度贴装头，具有贴合精度高的优点。本发明是通过以下技术方案实现的：本发明设有：Z轴升降组件，包括Z轴底板、升降滑座、直线滑轨和直线伺服电机，其中，直线伺服电机设有初级和次级，初级固定在Z轴底板上，次级与直线滑轨滑动连接，次级沿初级上下运动，直线滑轨固定在初级上，升降滑座固定在次级上，随次级上下运动而升降；R轴旋转组件，包括X轴调平机构、Y轴调平机构和旋转伺服电机，其中，X轴调平机构转动设置在升降滑座上，Y轴调平机构与X轴调平机构转动连接，旋转伺服电机与Y轴调平机构固定连接；吸嘴组件，包括支架、微型滑轨、微型滑座和吸嘴，其中，支架与旋转伺服电机输出轴固定连接，微型滑轨竖直固定在支架上，微型滑座与微型导轨上下滑动连接，吸嘴固定在微型滑座上。优选地，所述Z轴升降组件设有线性反馈器，所述线性反馈器包括读数头和栅尺，栅尺固定在升降滑座上，读数头固定在Z轴底板上，保证升降滑座精确运行；进一步优选地，所述Z轴底板上设有上限位座和下限位座，升降滑座在上限位座和下限位座范围内升降。优选地，所述Z轴升降组件设有配重机构，所述配重机构包括三角连接座、配重执行器和浮动接头，其中，三角连接座固定在Z轴底板上，配重执行器固定在三角连接座上，配重执行器的输出端与浮动接头固定连接，浮动接头与升降滑座固定连接，通过配重机构减小直线伺服电机的无效载荷，进一步提升直线伺服电机的加速度和响应。所述X轴调平机构包括调节螺钉、X轴调节背板、随动块、张紧弹簧、限位螺母和定位转轴，其中，X轴调节背板通过定位转轴与升降滑座转动连接，随动块与X轴调节背板固定连接，限位螺母固定在升降滑座上，调节螺钉穿过随动块与限位螺母通过螺纹连接；张紧弹簧套在调节螺钉上，一端与随动块固定连接，另一端与限位螺母固定连接，受外力作用张紧弹簧伸张或压缩，调节随动块和限位螺母的相对位置，实现X轴调节背板的调平。所述Y轴调平机构包括调节顶丝、压紧螺钉、转动销和Y轴调平基座，其中，Y轴调平基座底部通过转动销与X轴调平背板转动连接，Y轴调平基座顶部通过调节顶丝与X轴调节背板接触；压紧螺钉设置在调节螺钉和转动销之间，与Y轴调平基座、X轴调节背板通过螺纹连接，从而通过拧紧或旋松调节顶丝实现Y轴调平基座的调平。优选地，所述Y轴调平基座呈框架型并设有轴承组件，旋转伺服电机的执行端穿设在Y轴调平基座中，通过轴承组件与吸嘴组件固定连接。优选地，所述吸嘴组件设有压缩弹簧和压力传感器；所述压力传感器固定在微型滑座上、呈S型，设计成S型能够减小尺寸、降低重量，可减小吸嘴整体的负载转动惯量，精度高且安装方便；所述压缩弹簧一端固定在压力传感器上、另一端与支架相抵，可以减小吸嘴和物料载具高速接触时的冲击，同时保证传感器测量贴合压力的线性度。技术效果与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：1对于R轴旋转组件进行水平调节，可根据物料载具的倾斜程度，调整吸嘴相对于贴合面至水平，并且通过改进Z轴和R轴的驱动机构，采用直线伺服电机和旋转伺服电机，从而提高了贴合精度；Z轴加速度可达6g，速度1ms，Z轴重复定位精度可达±2μm，R轴转角分辨率达0.04°；2可实现4kg的额定压合力和9kg的峰值压合力，覆盖普通PCB电子元器件、3C软排线类物料的保压需求；3结构紧凑，外形尺寸小，重量轻，可单独使用或多个组合使用。附图说明图1为实施例1的整体结构示意图；图2为实施例1中Z轴升降组件结构示意图；图3为实施例1中直线伺服电机结构示意图；图4为实施例1中限位座结构示意图；图5为实施例1中线性反馈器结构示意图；图6为实施例1中配重机构示意图；图7为实施例1中R轴旋转组件结构示意图；图8为实施例1中第一视图方向X轴调平机构和Y轴调平机构示意图；图9为实施例1中第二视图方向X轴调平机构和Y轴调平机构示意图；图10为实施例1中吸嘴组件结构示意图；图中：Z轴升降组件1、R轴旋转组件2、吸嘴组件3；直线伺服电机11、直线滑轨12、升降滑座13、Z轴底板14、线性反馈器15、配重机构16；X轴调平机构21、Y轴调平机构22、轴承组件23、旋转伺服电机24；支架31、微型滑轨32、微型滑座33、吸嘴34、压缩弹簧35、压力传感器36；初级111、次级112；上限位座141、下限位座142；读数头151、栅尺152；三角连接座161、配重执行器162、浮动接头163；调节螺钉211、X轴调节背板212、随动块213、张紧弹簧214、限位螺母215、定位转轴216、调节顶丝221、压紧螺钉222、转动销223、Y轴调平基座224。具体实施方式下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述。实施例1如图1所示，本实施例设有：Z轴升降组件1、R轴旋转组件2和吸嘴组件3。如图2所示，Z轴升降组件1包括配重机构16、线性反馈器15、Z轴底板14、升降滑座13、直线滑轨12和直线伺服电机11。如图2和图3所示，直线伺服电机11设有初级111和次级112，初级111固定在Z轴底板14上，次级112沿初级111上下运动，直线滑轨12竖直固定在初级111侧面，次级112与直线滑轨12滑动连接，升降滑座13固定在次级112上，随次级112上下运动而升降；直线伺服电机11采用双边初级结构，且在至少一边的初级111上固定有直线滑轨12；本实施例优选仅在一边初级111上固定直线滑轨12。如图2和图4所示，Z轴底板14在上下两端分别设有上限位座141和下限位座142，对升降滑座13进行硬限位。如图2和图5所示，线性反馈器15包括读数头151和栅尺152，读数头151固定在直线伺服电机11上，优选通过螺纹连接，栅尺152竖直固定在升降滑座13的侧面。如图2和图6所示，配重机构16包括三角连接座161、配重执行器162和浮动接头163，其中，三角连接座161固定在Z轴底板14的顶部，配重执行器162固定在三角连接座161上，配重执行器162的输出端与浮动接头163固定连接，浮动接头163固定在升降滑座13上。如图7所示，R轴旋转组件2包括X轴调平机构21、Y轴调平机构22、轴承组件23和旋转伺服电机24。如图8和图9所示，X轴调平机构21包括调节螺钉211、X轴调节背板212、随动块213、张紧弹簧214、限位螺母215和定位转轴216；Y轴调平机构22包括调节顶丝221、压紧螺钉222、转动销223和Y轴调平基座224；X轴调平机构21中X轴调节背板212通过定位转轴216与升降滑座13转动连接，随动块213与X轴调节背板212固定连接，限位螺母215固定在升降滑座13上，调节螺钉211穿过随动块213与限位螺母215通过螺纹连接；张紧弹簧214套在调节螺钉211上，一端与随动块213固定连接，另一端与限位螺母215固定连接，受外力作用张紧弹簧214伸张或压缩，调节随动块213和限位螺母215的相对位置，实现X轴调节背板212的调平；旋转伺服电机24与Y轴调平基座224固定连接，Y轴调平基座224呈框架结构且设有轴承组件23，旋转伺服电机24的执行端穿设在Y轴调平基座224中，通过轴承组件固定连接有吸嘴组件3；Y轴调平基座224底部通过转动销223与X轴调平背板212转动连接，Y轴调平基座224顶部通过调节顶丝211与X轴调节背板212接触，压紧螺钉222设置在调节螺钉211和转动销223之间，与Y轴调平基座224、X轴调节背板212螺纹连接。如图10所示，吸嘴组件3包括支架31、微型滑轨32、微型滑座33、吸嘴34、压缩弹簧35和压力传感器36，其中，支架31与轴承组件23转动连接，微型滑轨32竖直固定在支架31上，微型滑座33与微型导轨32上下滑动连接，吸嘴34固定在微型滑座33底部；压力传感器36呈S型，固定在微型滑座33顶部；压缩弹簧35一端固定在压力传感器36上、另一端与支架31固定连接。本实施例工作时，在直线伺服电机11推动下，升降滑座13经直线滑轨12导向在上限位座141和下限位座142的范围内进行升降，线性反馈器15实时提供Z轴的运动位置信息，完成精确定位；旋转伺服电机24输出扭矩同时进行角度定位，根据物料载具的倾斜程度，调整吸嘴34相对于贴合面X方向和Y方向水平，以提高贴合精度；轴承组件23传递扭矩并带动整个吸嘴组件旋转，同时承受贴合时Z向的作用力；吸嘴34与物料高速接触时，在微型滑轨32的导向下线性运动，压缩弹簧35受冲击力压缩，压力传感器36实时反馈压合力；吸嘴34完成物料的吸附和贴装工作，可根据物料不同的大小和形状进行更换。需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

权利要求：1.一种高速高精度贴装头，其特征在于，设有：Z轴升降组件，包括Z轴底板、升降滑座、直线滑轨和直线伺服电机，其中，直线伺服电机设有初级和次级，初级固定在Z轴底板上，次级沿初级上下运动，直线滑轨固定在初级上，次级与直线滑轨滑动连接，升降滑座固定在次级上，随次级上下运动而升降；R轴旋转组件，包括X轴调平机构、Y轴调平机构和旋转伺服电机，其中，X轴调平机构转动设置在升降滑座上，Y轴调平机构与X轴调平机构转动连接，旋转伺服电机与Y轴调平机构固定连接；吸嘴组件，包括支架、微型滑轨、微型滑座和吸嘴，其中，支架与旋转伺服电机输出轴固定连接，微型滑轨竖直固定在支架上，微型滑座与微型导轨上下滑动连接，吸嘴固定在微型滑座上。2.根据权利要求1所述高速高精度贴装头，其特征是，所述Z轴升降组件设有线性反馈器，所述线性反馈器包括读数头和栅尺，栅尺固定在升降滑座上，读数头固定在Z轴底板上。3.根据权利要求2所述高速高精度贴装头，其特征是，所述Z轴升降组件设有配重机构，所述配重机构包括三角连接座、配重执行器和浮动接头，其中，三角连接座固定在Z轴底板上，配重执行器固定在三角连接座上，配重执行器的输出端与浮动接头固定连接，浮动接头与升降滑座固定连接。4.根据权利要求2所述高速高精度贴装头，其特征是，所述Z轴底板上设有上限位座和下限位座，升降滑座在上限位座和下限位座范围内升降。5.根据权利要求1所述高速高精度贴装头，其特征是，所述R轴旋转组件中X轴调平机构包括调节螺钉、X轴调节背板、随动块、张紧弹簧、限位螺母和定位转轴，其中，X轴调节背板通过定位转轴与升降滑座转动连接，随动块与X轴调节背板固定连接，限位螺母固定在升降滑座上，调节螺钉穿过随动块与限位螺母通过螺纹连接；张紧弹簧套在调节螺钉上，一端与随动块固定连接，另一端与限位螺母固定连接，受外力作用张紧弹簧伸张或压缩，调节随动块和限位螺母的相对位置，实现X轴调节背板的调平。6.根据权利要求5所述高速高精度贴装头，其特征是，所述R轴旋转组件中Y轴调平机构包括调节顶丝、压紧螺钉、转动销和Y轴调平基座，其中，Y轴调平基座底部通过转动销与X轴调平背板转动连接，Y轴调平基座顶部与X轴调节背板通过调节螺钉相对固定；压紧螺钉设置在调节螺钉和转动销之间，与Y轴调平基座、X轴调节背板通过螺纹连接，从而通过拧紧或旋松调节顶丝实现Y轴调平基座的调平。7.据权利要求6所述高速高精度贴装头，其特征是，所述Y轴调平基座呈框架型并设有轴承组件，旋转伺服电机的执行端穿设在Y轴调平基座中，通过轴承组件与吸嘴组件固定连接。8.据权利要求1所述高速高精度贴装头，其特征是，所述吸嘴组件设有压缩弹簧和压力传感器；所述压力传感器呈S型，固定在微型滑座上；所述压缩弹簧一端固定在压力传感器上、另一端与支架相抵。

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