贴片机的贴装头运动

A.贴装头的结构

图1为CP842的贴装头结构，它由吸嘴（Nozzle）、吸嘴头和轴杆3部分组成。贴装头和最上端的齿轮通过锥形离合器连接。而锥形离合器可以带动轴杆旋转，完成贴片部件的旋转。轴杆是由两节组成，两节间通过滚珠和槽做直线相对滑动。长度可以在贴装过程中由于重力作用而自由调节。

图1 CP842吸嘴机构示意图

吸嘴头上面是真空阀，在拾取元件位置，置件位置或者NG元件排出位时候，被吹气机构切换真空阀门。

吸嘴头上最多安装6个吸嘴，每个吸嘴后座由弹簧保持紧密。吸嘴头周围用荧光纸反射光线。

贴装头的运动是通过齿轮带动围绕处于中间的塔进行的。塔身上有椭圆型凹槽，当齿轮带动吸嘴运动时，贴装头在凹槽上下运动，使贴装头在拾取和贴装的时候处于最低位置，如图2所示虚线为凹槽。

图2 塔身示意图

B．贴装头的运动

CP842共有16个贴装头，每个贴装头有6个吸嘴，每一个贴装头对应一个站，贴装头在齿轮带动下，经过所有的站，完成一个贴装周期，而贴装的快慢由齿轮的转速和影像处理的速度决定。各站的功能分述如下（如图3所示）。

图3 贴装头名称功能示意图

第1站：贴装头在该站吸取元件。在该站由主机控制料站平台伺服电动机，使得需要的供料器到达第1站吸嘴位置。第1站的机构压下供料器上的棘爪，使得料带前进一格到达吸嘴正下方。此时真空阀被打开拾取元件（当元件高度不同时，吸嘴的高度是不同的，位于该位置的弹簧杠杆和吹气机构把真空阀门向下压，从而切换到真空）。吸嘴在拾取元件的同时，废料切刀动作，废料带被切刀切断，废料带被吸走。吸嘴拾取元件靠的是打开真空开关使得元件附在吸嘴上，不同大小的元件有不同的吸嘴供选择。在拾取元件时，一般供料器和吸嘴之间高度为0.65～0.70 mm。

第2站：大型元件检查，并且做90°，180°或者－90°旋转（根据程序的需要，使得角度最接近最终贴装角度）。当拾取的是SOIC，PLCC和CSP等芯片大型元件的时候（这里指的大型元件是高度超过1 mm的元件），需要对元件检查。因为这些元件一般质量比较大，而且贴装精度要求高。如果在第8站一起完成，由于惯性，精确度会降低。实际运用中，很少会用CP842贴装芯片，而是由专门的另外一台机器完成。

第3到第4站无动作。

第5站：影像处理。宽视角或者窄视角CCD相机检测：a所拾取元件的大小和形状；b元件的位置误差量；c拾取成功与否，并将信号送到主机处理。

第6站：元件高度测定，吸嘴长度检查。该站为可选项，主要为贴装大型元件而设置。

第7站：该站无动作。

第8站：贴片角度最终旋转。根据第5站返回的信号跟程序存储的角度相比较。由主机上的机构动作驱动离合器动作转动轴杆，使整个贴装头旋转，从而带动元件旋转到最终PCB上的角度。

第9站：元件贴装。此时处于第9站位置的真空切换机构利用气压动作打开真空开关，切换到非真空状态，元件由于重力落到PCB上。由于贴装时吸嘴和PCB之间的位置非常接近，落下时间很短，同时记录转塔凹槽的减速动作，使得其离心力很小，位置精度得到保证。一般元件和PCB间的距离为0．3 mm。该距离可以根据需要调整Z轴的高度而变化。调整精度为0．1 mm／100脉冲（脉冲）。如果第5站检测到拾取的元件异常（如形状或者大小部不在规定范围内），则依然保持真空，不放置元件。

第10站：吸嘴归位。对贴装头做和第8站相反的运动。传感器利用离合器上的小孔作为标记，产生位置信号通过伺服电动机驱动贴装头上的离合器使得贴装头回到原来位置。并对吸嘴进行原点检查。使其恢复到默认设置。

第11站：检查A头。对贴装头进行序号确认，使得贴装头始终保持正确位置。由于每个头都有固定的编号，通过传感器对安装在齿轮上标记检查可以确认其位置。同时检查离合器高度可以判断用于拾取元件的吸嘴有没有归位。

第12站：该站无动作。

第13站：异常元件丢弃。如果第5站检查到元件和所需要放置元件特征不符合（主要是形状和尺寸），该元件被视为异常元件（即No－good）。将会在此位置切换真空阀。将元件丢弃在处于此位置元件盒中。该过程称为抛料。

第14站：切换吸嘴。根据程序，将吸嘴切换到下次要吸取元件所需要用的吸嘴类型。此处由汽缸控制吸嘴切换杆，切换杆接触压合到吸嘴支座位上，根据需要控制步进电动机旋转吸嘴的轴，使得吸嘴到设置的位置。通常根据元件大小和高度来决定吸嘴类型。

第15站：吸嘴切换确认。对吸嘴的类型和位置进行确认，以确保其正确性。利用吸嘴支座上安装的解码器通过激光传感器可以判断吸嘴的序号，通过和程序预设值进行比较，判断吸嘴头位置。

第16站：该站无动作。

现在总结各站功能如表所示。

表 贴装头各站功能表

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