[发明专利]用塑料光栅尺定位贴装头的定位装置

说明书

技术领域

本发明属于表面贴装(SMT)领域，具体涉及一种用塑料光栅尺定位贴装头的定位装置。

背景技术

目前在SMT生产线中，贴片机配置在点胶机或丝网印刷机之后，是通过移动贴装头把表面贴装元器件准确地放置PCB焊盘上的一种设备。全自动贴片机是用来实现高速、高精度地全自动地贴放元器件的设备，是整个SMT生产中最关键、最复杂的设备。

对于全自动贴片机的核心竞争力主要有贴装速度；贴装精度；贴装尺寸；适用的元器件种类。

目前提高贴装速度的方法主要有以下3种方法：

1、使用大扭矩的步进电机控制运动系统。优点：操作简单；成本低。缺点：无法确定电机运动状态，贴装质量不好保证；电机加大后负载增加，对后一级驱动电机扭矩要求增加，

2、使用伺服电机控制运动系统。优点：伺服电机有高速，高精度的特点，可提升贴装速度。缺点；成本高，超出步进电机10多倍。

3、利用带编码器的步进电机替代普通步进电机。优点：开发难度低，只需购买相应产品替换；有反馈不会导致电机失步，可实现高速贴装。缺点：价格普通步进电机的3-5倍，成本增加比较明显；

目前提高贴装精度的方法主要有以下3种方法：

1、使用高精度的传动系统，例如使用伺服电机配高精度的滚珠丝杆和线轨滑块。优点：开发成本低，均为现有器件，只需按需求搭建：有高精度，高负载的特点，可以实现高精度贴装。缺点:成本很高，一般小型用户承受不起。

2、利用带编码器的步进电机替代普通电机。优点：开发难度低，只需购买相应产品替换；有反馈不会导致电机失步，可以实现较高精度贴装。缺点：价格普通步进电机的3-5倍，成本增加比较明显；要实现高精度贴装对传动机构要求较高，因为此电机的精度只能反应电机的精度而不是贴装头的位置精度。

3、外加位置传感器。目前，SMT贴片机上使用的位移传感器有圆光栅编码器、磁栅尺和光栅尺。

圆光栅编码器：通常圆光栅编码器的转动部位上装有两片圆光栅，圆光栅是由玻璃片或透明塑料制成，并在片上镀有明暗相间的放射状铬线，相邻的明暗间距称为一个栅节，整个圆周总栅节数为编码器的线脉冲数。铬线数的多少，也表示其精度的高低，显然，铬线数越多，其精度越高。其中一片光栅固定在转动部位做指标光栅，另一片则随转动轴同步运动并用来记数，因此，指标光栅与转动光栅组成一对扫描系统，相当于记数传感器。

编码器在工作时，可以检测出转动件的位置、角度、及角加速度，它可以将这些物理量转换成电信号，传输给控制系统，控制系统就可以根据这些量来控制驱动装置，因此，圆光栅编码器通常装在伺服电机中，而电机直接与滚珠丝杆相连。

贴片机在工作时，将位移量转换为编码信号，输入编码器中，当电机工作时，编码器就能记录丝杆的旋转度数，并将信息反馈给比较器，直至符合被测线性位移量，这样就将旋转运动转换成了线性运动，保证贴片头运行到所需位置上。

采用圆光栅编码器的位移控制系统结构简单，抗干扰性强，测量精度取决于编码器中光栅盘上的光栅数及滚珠丝杠导轨的精度。

磁栅尺：磁栅尺由磁栅尺和磁头检测电路组成，利用电磁特性和录磁原理对位移进行测量。磁栅尺是在非导磁性标尺基础上采用化学涂覆或电镀工艺沉积一层磁性膜(一般10-20微米)，在磁性膜上录制代表一定长度具有一定波长的方波或正弦波磁轨迹信号。磁头在磁栅尺上移动和读取磁信号，并转变成电信号输入到控制电路，最终控制AC伺服电机的运行。通常磁栅尺直接安装在X，Y导轨上。磁栅尺的优点是制造简单，安装方便，稳定性高，量程范围大，测量精度高达1-5微米。一般高精度自动贴片机采用此装置。贴片精度一般在0.02毫米。

光栅尺：该系统同磁栅尺系统类似，它由光栅尺、光栅读数头与检测电路组成。光栅尺是在透明玻璃或金属镜面上真空沉积镀膜，利用光刻技术制作密集条纹(每毫米100-300条纹)，条纹平行且距离相等。光栅读数头由指示光栅、光源、透镜及光敏器件组成。指示光栅有相同密度的条纹，光栅尺是根据物理学的莫尔条纹形成原理进行位移测量，测量精度高，一般在0.1-1微米。无论是圆光栅编码器、磁栅尺和光栅尺，成本投入均较大。

提高贴装头的速度的具体方案:

贴片机的贴装速度的短板是在贴装头的移动速度上，在运用步进电机的贴片机中，贴装头的运动速度主要取决于步进电机的加速度。