【文章內(nèi)容簡介】 所示）是絲印設(shè)備常用的動力組件，它是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制組件。步進電機必須加上驅(qū)動電路才能轉(zhuǎn)動，驅(qū)動電路的信號輸入端必須輸入脈沖信號，若無脈沖輸入時，轉(zhuǎn)子保持一定的位置，維持靜止狀態(tài)；反之，若加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號時轉(zhuǎn)子則會以一定的角度(稱為步角)轉(zhuǎn)動，所以如果加入連續(xù)脈沖時則轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角度與脈沖頻率成正比。，即一周為360度，需要200步進數(shù)才能完成1轉(zhuǎn)。步進電機具有瞬間起動與急速停止的優(yōu)越特性。改變線圈勵磁的順序可以比較容易地改變電機的轉(zhuǎn)動方向。步進電機的勵磁方式1相勵磁、2相勵磁、1～2相勵磁，其中1相勵磁最為簡單，轉(zhuǎn)矩最??；2相勵磁可有較大的轉(zhuǎn)矩；1～2相勵磁是屬于半步進的方式，亦即每一步的旋轉(zhuǎn)角度為前兩項勵磁的一半。 圖315步進電機1）步進電機的靜態(tài)指標（1）相數(shù)：產(chǎn)生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。（2）拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即ABBCCDDAAB，四相八拍運行方式即 AABBBCCCDDDAA。（3）步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度/（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/（50*4）=（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=（俗稱半步）。（4）定位轉(zhuǎn)矩：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）。（5）靜轉(zhuǎn)矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉(zhuǎn)運動時，電機轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積（幾何尺寸）的標準，與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關(guān)。 雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。 2）步進電機動態(tài)指標（1）步距角精度：步進電機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差，用百分比表示。步距角精度=誤差/步距角*100%。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運行時應(yīng)在15%以內(nèi)。 （2）失步：電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)，稱之為失步。 （3）失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。 （4）最大空載起動頻率：電機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。 （5）最大空載運行頻率：電機在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高轉(zhuǎn)速頻率。 （6）運行矩頻特性： 電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。7. 印刷機的主要技術(shù)指標1）最大印刷面積：根據(jù)最大的PCB尺寸確定。2）印刷精度：根據(jù)印刷版組裝密度和元器件引腳間距的最小尺寸確定，一般要求達到177。.3）重復(fù)精度：一般為177。10um。4）印刷速度：根據(jù)產(chǎn)量要求確定。 貼片機珠海偉創(chuàng)力B11使用得最多的是SIEMENS（西門子）貼片機，, SIEMENS機器具有高速,多用途,多功能,操作簡便,占地面積小,噪音污染小,人機對話界面簡單等特點。一般說來，按照用途來分，HS系列包括有HS50,HS60機 。80S系列包括有80S20,80S23,80S25,80S27。多功能泛用機是用來貼裝各種大尺寸,異形組件,BGA,Flip Chip等,相較與高速機,而且還能貼裝各種異形的組件,、80F80F5HM、HF系列這幾種機型. 其中HS系列的HS50機是典型的代表。本節(jié)以西門子HS50貼片機為例，介紹貼片機結(jié)構(gòu)原理。 HS50機的基本結(jié)構(gòu)及原理貼片機機械系統(tǒng)控制系統(tǒng)視覺系統(tǒng)支撐機構(gòu)貼片頭驅(qū)動及伺服定位機構(gòu)PCB傳送機構(gòu)供料機構(gòu)電氣控制系統(tǒng)軟件控制系統(tǒng)視覺對中系統(tǒng)Mark 視覺系統(tǒng)HS50貼片機（見附錄A圖A2）是集機電光氣以及計算機控制技術(shù)于一體的高度自動化電子制造設(shè)備。它主要由機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)三大部分組成，框架圖如下：圖321一、貼片機機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)是貼片機的主體，是貼片機機構(gòu)的承載基礎(chǔ)和工作的平臺，包含完成貼片機功能的各種執(zhí)行機構(gòu)，如機器支撐系統(tǒng)、PCB傳送機構(gòu)、組件的送給機構(gòu)、貼片頭以及與X、y軸伺服機構(gòu)等相關(guān)的運動部件。1． 支撐機構(gòu)支撐機構(gòu)含機殼和機架。它是貼片機的“骨架”和“皮膚”，支撐著所有的傳動、定位、傳送等機構(gòu)，保護機器各種機械電氣硬件。1）機殼貼片機機殼的主要作用是防護功能：一是起安全保護作用，將裸機包裹起來，避免人與裸機直接接觸，保證人身安全；二是起防塵、防電磁干擾作用；三是安裝操作部件和控制走線，形成風(fēng)道實現(xiàn)散熱功能；四是形成產(chǎn)品整體形象，美化外觀，營造良好的人一機環(huán)境。貼片機機殼組成主要有三個部分：外殼本體部分，通常機器下部為鋼板，上側(cè)采用透明的有機玻璃材料制成；顯示監(jiān)控部分，適時顯示監(jiān)控貼片動作軌跡；操作控制部分，通常由鍵盤、鼠標和手持編程器組成。2）機架貼片機的結(jié)構(gòu)形式主要有整體鑄造式和鋼結(jié)構(gòu)式兩種。整體鑄造機架整體性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，機架加工和工作中變形微小，工作時穩(wěn)固，抗震動能力強，高檔貼片機多采用此結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)式由各種規(guī)格的鋼型材和鋼板焊接而成，具有較高的機械強度，成本較低。貼片機采用哪種結(jié)構(gòu)的機架，取決于機器的整體設(shè)計和承重，以及對機器穩(wěn)定性的要求。判定貼片機機械穩(wěn)定性簡單的試驗方法：用一個金屬幣立于機器上，穩(wěn)定性好的機器在運行時不會出現(xiàn)翻倒。2. 貼片頭結(jié)構(gòu)貼片頭是貼片機的核心部件，通過過程控制，完成三維的往復(fù)運動，實現(xiàn)拾取貼放功能。一般配置一個或多個真空吸嘴，它拾取組件后能在校正系統(tǒng)控制下自動校正位置，并將表面組裝元器件準確的貼放到PCB焊盤的指定位置。HS50貼片機為旋轉(zhuǎn)式貼片頭。如圖322所示。 圖322 HS50貼片頭12段位器旋轉(zhuǎn)頭的全視圖圖例： 2. Star （1—12） 8. Z軸馬達 1）旋轉(zhuǎn)頭的部件（如圖323所示） (a) (b)圖323圖a :(1)星行八爪；(2)真空分配器；(3)真空環(huán)形圈；(4)12真空氣管；(5)12真空閥；(6)12真空閥門；(7)(8)12光柵盤；(9) 12段位器。圖b：(1)后部；(2)真空連接器；(3)DP馬達；(4)真空發(fā)生器；(5)12真空測量板；(6)星形輪制動；(7)真空分配盤；(8)取料角度控制馬達；(9)拋料控制馬達。2） 旋轉(zhuǎn)頭的前部：如圖324所示 圖3243） 貼片頭吸嘴吸嘴是貼片機拾、放組件的關(guān)鍵部件，也是光學(xué)視覺系統(tǒng)的照相機拍照時的背景，它主要由過濾網(wǎng)、密封環(huán)、卡環(huán)、吸嘴本體和吸嘴頭組成。吸嘴因吸取組件種類的不同，一般分為標準吸嘴和特殊吸嘴，標準吸嘴在生產(chǎn)中可自動更換，特殊吸嘴無法由機器自動更換。吸嘴材料選擇關(guān)鍵是要滿足其耐磨性，現(xiàn)在多采用碳纖維耐磨塑料材料，更先進的吸嘴則采用陶瓷及金剛石等材料，使吸嘴更耐用。拾取組件的不同要求選用不同的吸嘴，攝取組件圖像時，吸嘴作為背景，使組件的圖像對比度強，更加清晰，因而，吸嘴背景平面通常設(shè)計成啞光面且表面沒有混色，比如黃色和黑色。當(dāng)吸嘴吸取組件時，理想的情況下，組件的中心、吸嘴的中心和所獲得圖像的空間中心應(yīng)該是重合的，而光學(xué)視覺系統(tǒng)的調(diào)整實際上也是要補償實際工作的情況下這個不重合而導(dǎo)致的偏差。吸嘴拾放組件早期方法是根據(jù)組件的高度，即事先輸入組件的厚度，當(dāng)貼片頭下降到此高度時，真空釋放并將組件貼放到焊盤上，采用這種方法有時會因組件或PCB厚度的誤差，出現(xiàn)貼放過早或過遲現(xiàn)象，嚴重時會引起組件移位或“飛片”缺陷；目前拾放組件方法是，吸嘴根據(jù)組件與PCB接觸的瞬間產(chǎn)生的反作用力，在壓力傳感器的作用下實現(xiàn)貼放的軟著陸，又稱為Z軸的軟著陸，故貼片輕松，不易出現(xiàn)移位與飛片缺陷。圖325是幾種常用的吸嘴：圖325貼片機幾種常用的吸嘴3 驅(qū)動及伺服定位機構(gòu)1） 驅(qū)動機構(gòu)HS50貼片機驅(qū)動機構(gòu)包括X、Y、Z及角度θ、板寬控制PWC、皮帶傳送等六個軸共同組成驅(qū)動系統(tǒng)， 其中X、y軸是高電源軸，受高電源箱中的對應(yīng)伺服放大器控制；角度θ、板寬控制PWC和皮帶傳輸是高電源軸，受低電源箱中的對應(yīng)伺服放大器控制。貼片機的精度和速度主要是由X軸和y軸決定的。開環(huán)位置控制貼片機采用鏈條或帶式傳送機構(gòu)，控制精度低；閉環(huán)位置控制系統(tǒng)一般采用絲杠傳送機構(gòu)，控制精度高。目前一般貼片機采用直流伺服電動機驅(qū)動，齒形帶或滾珠絲桿螺旋副傳動；高速貼片機則采用了無摩擦線性電動機驅(qū)動和空氣軸承導(dǎo)軌傳動。2） 伺服定位機構(gòu)貼片機的X、Y位置系統(tǒng)有貼片頭X、Y運動定位的過頂拱架型（OverheadGantry－Style）系統(tǒng)、印制電路板X、Y運動定位的轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)（Turret System）和大規(guī)模平行系統(tǒng)（Massively Parallel System）等三種類型，每個位置系統(tǒng)都有各自特點，通常在速度與精度之間有一個權(quán)衡。過頂拱架型系統(tǒng)貼裝組件范圍寬，如有源組件（Active Device）的QFP（Quad Flat Pack），面陣列（Area－Array）組件的BGA（Ball Grid Array），貼裝精度高，但速度不能與轉(zhuǎn)塔型或大規(guī)模平行系統(tǒng)相比。過頂拱架型位置系統(tǒng)使用橫梁來移動貼片頭（安裝在X軸梁上）到PCB上的一個特定位置，PCB在貼片時夾緊在固定位置。貼片頭沿著X軸和Y軸方向移動從送料器吸取組件，然后移到照相或貼片位置。印制電路板X、Y運動定位系統(tǒng)，常用在轉(zhuǎn)塔式貼片機中，貼片頭在固定位置進行貼裝，為了保持高速度，印制電路板在X、Y方向的運動速度必須足夠高，因此定位的精度會受到影響。大型平行系統(tǒng)使用一系列小的單獨的貼片單元（或模塊）。每個單元有自己的X－Y運動位置系統(tǒng)，安裝有相機和貼片頭。每個貼片頭可從有限的帶式送料器取料，PCB以固定的間隔時間在機器內(nèi)步步推進。各個單元機器單獨運行慢，可是，它們連續(xù)或平行運行有很高的產(chǎn)量。（1）X、Y伺服定位系統(tǒng)分辨率貼片機X軸和Y軸分辨率由其光柵尺提供反饋給控制器，尺上刻度很精確，但其并不一定提供最終的分辨率來精確定位X軸和Y軸，而是通過細分和倍增方法提高其分辨率。X和Y軸用光柵尺額定定位線彼此分開100μm（線性電動機器彼此分開40μm），當(dāng)軸以最大速度通過時，讀取頭能夠讀取這些線。（2）Z軸伺服定位貼片機Z軸控制系統(tǒng)是指貼片頭的吸嘴運動過程中的定位，即取料和貼片過程中的Z方向定位，以適應(yīng)PCB的不同厚度和組件的不同高度，滿足貼片要求。常見的Z軸有氣動驅(qū)動和步進／伺服電動機驅(qū)動等方式。Θ軸運動精度對貼片精度影響很大，分辨率要求高，尤其對于細間距組件。貼片頭上吸嘴的Z方向伺服控制與X－Y伺服定位系統(tǒng)相似，即采用圓形光柵編碼器的AC／DC伺服電動機—滾珠絲杠或同步皮帶機構(gòu)，其伺服電動機——滾珠絲杠安裝在吸嘴上方；采用AC／DC伺服電動機——同步皮帶機構(gòu)時，其電動機可以安裝在側(cè)面，通過傳動輪實現(xiàn)吸嘴在Z方向的控制。由于吸嘴Z方向運動行程較短，并采用光柵編碼器，控制精度能滿足要求。Z軸與PWC寬度調(diào)節(jié)軸、皮帶傳送軸及Θ旋轉(zhuǎn)角度軸屬于貼片機中的低電源軸，其驅(qū)動來源于低電源電動機，電動機驅(qū)動控制來源于低電源伺服箱，伺服箱中的相應(yīng)伺服板受控于VME箱中的軸控制器（低端控制器），軸控制器執(zhí)行來自于機器主控制器（高端控制器）的指令。電動機的運動位置由編碼器計數(shù)，再通過可選的細分盒使計數(shù)倍增，從而提高精度，并把位置計數(shù)反饋給相應(yīng)的軸控制器，再由軸控制器報告給機器主控制器，這樣機器主控制器就可以對相應(yīng)軸的運行狀況進行判斷。（3）伺服控制系統(tǒng)伺服控制器驅(qū)動放大器伺服電動機負載速度/電流反饋電動機換向控制位置傳感器反饋貼片機伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括位置和速度反饋來自伺服電動機本身與執(zhí)行機構(gòu)兩種方式。位置和速度反饋來自伺服電動機或執(zhí)行機構(gòu)的伺服控制系統(tǒng)基本原理如圖326所示。圖326 位置和速度反饋式伺服控制系統(tǒng)原理位置和速度反饋都來自伺服電動機本身伺服控制方式的優(yōu)點是對整個閉環(huán)伺服系統(tǒng)控制環(huán)路的要求較低，適用于對高速高精度位置控制要求較低的場合，位置和速度反饋來自負載的伺服控制方式對整個閉環(huán)伺服系統(tǒng)控制環(huán)路的要求很高，適用于高速，高重復(fù)定位精度的場合，如貼片機的XY運動系統(tǒng)及貼片頭的Z軸和旋轉(zhuǎn)軸等。（4）貼片機直線驅(qū)動機構(gòu)貼片機中使用的直線驅(qū)動結(jié)構(gòu)典型的有X－Y運動系統(tǒng)、板寬調(diào)節(jié)和貼片頭的Z軸的結(jié)構(gòu)，主要分為旋轉(zhuǎn)電動機滾珠絲桿滑動導(dǎo)軌與直線電動機滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)兩種。旋轉(zhuǎn)電動機滾珠絲桿滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)如圖327所示。該結(jié)構(gòu)的特點是通過滾珠絲桿加直線滑動導(dǎo)軌，將旋轉(zhuǎn)電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，從而實現(xiàn)在X－Y平面或Z方向上點對點的位置控制。構(gòu)成該結(jié)構(gòu)的要件還包括同步帶／帶輪或聯(lián)軸器，由它們將旋轉(zhuǎn)電動機的扭矩傳遞到滾珠絲桿，從而推動滾珠絲桿的螺母，在直線滑動導(dǎo)軌的引導(dǎo)下，實現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)運動到直線運動的轉(zhuǎn)換。 圖327 旋轉(zhuǎn)電動機滾珠絲桿滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu) 直線電動機滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)如圖328所示，此結(jié)構(gòu)所用器件少，故障率低，基本不需維護。圖328 直線電動機滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)（5）貼片機用旋轉(zhuǎn)電動機貼片機常用旋轉(zhuǎn)電動機有直流有刷伺服電動機和交流伺服電動機兩種。 圖329直流有刷伺服電動機典型結(jié)構(gòu)剖面圖圖329所示為直流有刷伺服電動機典型結(jié)構(gòu)剖面圖，該類型電動機基本特點，一是定子永磁鐵被固定在電動機本體上形成定子；二是轉(zhuǎn)子線圈和轉(zhuǎn)子硅鋼