一、 貼片機(jī)的機(jī)械部分

除去機(jī)殼的貼片機(jī)機(jī)械部分的組成如下圖所示，它可以看成貼片機(jī)的主體，提供貼片機(jī)的承載基礎(chǔ)和工作平臺(tái)，包含完成貼片機(jī)功能的各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如機(jī)器支撐系統(tǒng)、PCB傳送機(jī)構(gòu)、元件送給機(jī)構(gòu)、貼片頭以及與X、Y軸伺服機(jī)構(gòu)等相關(guān)的運(yùn)動(dòng)部件。

二、機(jī)架與機(jī)殼

機(jī)架對(duì)貼片機(jī)的重要性，如同建筑物的地基對(duì)整體建筑的作用一樣。對(duì)于貼片機(jī)這種高精度設(shè)備而言，機(jī)架的質(zhì)量和穩(wěn)定性對(duì)機(jī)器的精度至關(guān)重要。

機(jī)架除了承載整臺(tái)機(jī)器的部件以外，還要承受很大的運(yùn)動(dòng)沖擊力。這是由于帖片機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)部件是貼片頭及其驅(qū)動(dòng)組件，它們的質(zhì)量都很大，在工作中進(jìn)行高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)，啟動(dòng)和剎車停止的加速度可達(dá)3 g，因而產(chǎn)生很大的沖擊作用力。而貼片的精度要求很高，所以貼片機(jī)必須有一個(gè)非常沉重而且穩(wěn)定的機(jī)架。

1、 機(jī)架不同種類

貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)和材料不同，目前普遍采用以下兩種形式。

（1）整體鑄造式

整體鑄造的機(jī)架是各種機(jī)床設(shè)備的..，因?yàn)檫@種形式的機(jī)架不僅整體性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，而且整個(gè)機(jī)架鑄造后可以采用適當(dāng)熱處理和時(shí)效處理方式，使機(jī)架在加工和工作中變形微小，工作時(shí)穩(wěn)固；另一個(gè)重要的特點(diǎn)是鑄造機(jī)架具有一定抗震動(dòng)能力，因而高檔機(jī)多采用此類結(jié)構(gòu)。整體鑄造式機(jī)架如下圖所示。

（2）鋼結(jié)構(gòu)式機(jī)架

鋼結(jié)構(gòu)式機(jī)架由各種規(guī)格的鋼型材和鋼板焊接而成，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)熱處理以后也有較好的穩(wěn)定性，但整體性和抗震動(dòng)性不如鑄造式好。由于鋼結(jié)構(gòu)焊接式機(jī)架靈活性強(qiáng)，容易加工，因而加工周期短，成本較低，在貼片機(jī)中應(yīng)用較多。下圖 是鋼結(jié)構(gòu)焊接式機(jī)架結(jié)構(gòu)實(shí)例。

機(jī)器采用哪種結(jié)構(gòu)的機(jī)架，取決于機(jī)器的整體設(shè)計(jì)和承重，以及對(duì)機(jī)器穩(wěn)定性的要求。通常機(jī)器在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)平穩(wěn)，無(wú)震動(dòng)感。

對(duì)貼片機(jī)機(jī)械穩(wěn)定性有一種簡(jiǎn)單的試驗(yàn)方法：用一個(gè)金屬幣立于機(jī)器上，穩(wěn)定性好的機(jī)器在運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)翻倒。

（3）結(jié)合部剛度對(duì)貼片機(jī)模態(tài)的影響

貼片機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由基礎(chǔ)機(jī)架、傳送導(dǎo)軌、橫梁、X方向和Y方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、貼片頭轉(zhuǎn)動(dòng)及吸嘴移動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。機(jī)械結(jié)構(gòu)是由許多零部件按一定功能要求結(jié)合起來(lái)的整體，零部件之間相互結(jié)合的部位被稱為“結(jié)合部”。結(jié)合部分為動(dòng)態(tài)與靜態(tài)兩種，動(dòng)態(tài)結(jié)合如導(dǎo)軌與滑塊結(jié)合以及軸和軸承結(jié)合；靜態(tài)結(jié)合如螺栓連接和鉚接等。無(wú)論是何種結(jié)合部，其結(jié)合部均屬于“柔性結(jié)合”。當(dāng)結(jié)合部受到外加復(fù)雜動(dòng)載荷作用時(shí)，結(jié)合面間會(huì)產(chǎn)生多自由度、有阻尼的微幅振動(dòng)（即變化微小的相對(duì)位移或轉(zhuǎn)動(dòng)），從而使結(jié)合部有可能表現(xiàn)出既有彈性又有阻尼，既儲(chǔ)存能量又消耗能量的“柔性結(jié)合”的本質(zhì)及特性。結(jié)合部的這種特性將對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)整體的動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生顯著影響，表現(xiàn)為使機(jī)械結(jié)構(gòu)的整體剛度降低，阻尼增加，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)固有頻率降低，振動(dòng)形態(tài)復(fù)雜化。

當(dāng)貼片機(jī)，尤其高速貼片機(jī)工作時(shí)，不僅有較大加速度的 X、Y、Z 方向移動(dòng)，而且同時(shí)有貼片頭旋轉(zhuǎn)，機(jī)械結(jié)構(gòu)受力情況非常復(fù)雜。研究表明，貼片機(jī)結(jié)構(gòu)中結(jié)合部的彈性和阻尼往往比結(jié)構(gòu)本身的彈性和阻尼還大，因此研究機(jī)械結(jié)構(gòu)整體動(dòng)力特性，必須考慮結(jié)合部及其動(dòng)力特性的影響。在考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)整機(jī)工作模態(tài)和..度的影響時(shí)，必須考慮結(jié)合部剛度值的變化影響，從而為貼片機(jī)裝配和維護(hù)調(diào)整工藝提供指導(dǎo)作用。下圖是貼片機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及力學(xué)模型示意圖。

據(jù)文獻(xiàn)資料，對(duì)貼片機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)采用有限元模型分析，研究得出以下結(jié)論：

① 隨著結(jié)合部剛度的增加，系統(tǒng)模態(tài)中單個(gè)零件的固有頻率與振型基本保持不變；

② 結(jié)合部的固頻隨結(jié)合部剛度增加在一定范圍內(nèi)有所增加，當(dāng)結(jié)合部剛度超過(guò)一定值時(shí)，結(jié)合部法向模態(tài)與切向部分模態(tài)的固頻增加，超越了機(jī)架零件本身的固有頻率。

2.、機(jī)殼

貼片機(jī)外殼對(duì)于貼片機(jī)，猶如衣服對(duì)于一個(gè)人一樣，是機(jī)器不可缺少的一部分。作為一種典型的光、機(jī)、電一體化的產(chǎn)品，貼片機(jī)屬于高速精密機(jī)械類，機(jī)械外殼的主要作用是防護(hù)功能。同時(shí)，外殼的設(shè)計(jì)能夠讓人樂(lè)于操作這臺(tái)機(jī)器，使“人-機(jī)環(huán)境”達(dá)到美學(xué)的效果，這同樣也是設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)。

（1）外殼結(jié)構(gòu)的主要功能

貼片機(jī)是高速運(yùn)動(dòng)的精密機(jī)器，外殼是它不可缺少的組成部分，其主要作用是：

? 安全保護(hù)——將裸機(jī)包裹起來(lái)，避免人與裸機(jī)直接接觸，保證人身安全；

? 防塵、防鼠、防電磁干擾；

? 安裝操作部件和控制走線，形成風(fēng)道實(shí)現(xiàn)散熱功能；

? 形成產(chǎn)品整體形象，美化外觀，營(yíng)造良好的人-機(jī)環(huán)境。

（2）外殼的組成

貼片機(jī)的外殼分成3部分：

? 外殼本體部分——通常機(jī)器下部為鋼板，上側(cè)采用透明的有機(jī)玻璃材料制成；

? 顯示監(jiān)控部分；

? 操作控制部分。

貼片機(jī)外觀圖如下圖所示。

（3）操作與維護(hù)的人體工程學(xué)考慮

任何機(jī)器都是為了生產(chǎn)需求而設(shè)計(jì)。由于任何動(dòng)作、任何指令都是由人來(lái)發(fā)出的，也就是由人操作與控制的，因此，在設(shè)計(jì)中一定要考慮到人的因素，即使用的方便性、安全性和舒適性等。

? 由于操作人員在工時(shí)主要是站立姿勢(shì)，所以操作的范圍是否適當(dāng)是一個(gè)相當(dāng)重要的因素，..位置為距離地面1018～1368mm的范圍內(nèi)。

? 急停按鈕、電源開和電源關(guān)按鈕的安裝與放置也應(yīng)考慮到，當(dāng)單手隨機(jī)操作時(shí)，按鈕之間的..距離為50.8mm。

? 鼠標(biāo)則置于按鈕組的右側(cè)，符合人們通常進(jìn)行鼠標(biāo)操作的習(xí)慣。

（4）美學(xué)考慮、色彩與結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)

① 色彩：一般采用偏冷或中間的單一色彩，例如，玉灰色，與其他設(shè)備以及環(huán)境整體色彩的協(xié)調(diào)。

② 肌理：外殼表面一般避免光亮，例如，微粒紋理，體現(xiàn)柔軟、舒適、樸實(shí)的感覺。

③ 標(biāo)志與標(biāo)識(shí)：標(biāo)志類一般具有品牌型號(hào)展示和裝飾功能，色彩用法各制造廠商都有自己的規(guī)定；標(biāo)識(shí)類一般是使用功能，如操作提示、操作注意事項(xiàng)和警示等，通常采用醒目的紅色或黃色。

④ 結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)

? 比例與尺度：例如，外殼上、下部分之間的比例符合黃金分割法。

? 均衡與穩(wěn)定：整體結(jié)構(gòu)左右前后全面考慮，使整機(jī)產(chǎn)生視覺上均衡、穩(wěn)定的效果。

? 統(tǒng)一與變化：一般外殼主要采用直線條，配合轉(zhuǎn)角過(guò)渡及曲線等變化，運(yùn)用統(tǒng)一與變化的美學(xué)法則，有利于操作者監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，并且使大設(shè)備從視覺上形成輕盈的效果。

（5）可靠性設(shè)計(jì)

① 整體剛性：貼片機(jī)在高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的震動(dòng)，外殼要具有足夠的剛度和可靠的連接，才能達(dá)到防震效果。

② 表面處理：鈑金結(jié)構(gòu)的外殼在表面處理材料和工藝不當(dāng)?shù)那闆r下很容易生銹，鍍鋅板表面噴塑和冷軋鋼板噴底漆后再噴塑是目前常用的兩種表面處理技術(shù)。

三、 PCB傳送機(jī)構(gòu)

1、作用

PCB傳送機(jī)構(gòu)的作用是將待貼片的PCB輸入傳遞到貼片機(jī)的指定位置，并將貼完元件的PCB從貼片機(jī)輸出并傳送到表面貼片工藝的下一個(gè)設(shè)備中去，當(dāng)進(jìn)行PCB傳入時(shí)，該機(jī)構(gòu)要有..的X、Y和Z軸的定位功能，為了完成這個(gè)..的定位功能，貼片機(jī)專門設(shè)置了一套基準(zhǔn)點(diǎn)視覺系統(tǒng)用于完成該機(jī)構(gòu)的視覺定位。下圖為大多數(shù)傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

2、組成

傳送機(jī)構(gòu)在軌道上安裝有薄而窄的皮帶，皮帶由安裝在軌道邊緣的皮帶輪帶動(dòng)，皮帶輪由安裝于軌道內(nèi)側(cè)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。皮帶傳送既有從左到右形式，又有從右到左形式，分為前、中、后3 部分，在前后兩部分安裝有光電傳感器，分別感應(yīng)PCB的輸入和傳出（Board Andling）；在中部裝有PCB支撐夾緊機(jī)構(gòu)（Noard Support），以保證貼片過(guò)程中PCB的定位；在傳送機(jī)構(gòu)中，還可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)寬度（Programmable Width Control，PWC），以適應(yīng)不同產(chǎn)品的板寬，如下圖所示。

在貼片過(guò)程中，板支撐能通過(guò)支撐PCB使其翹曲、松弛和柔性降到小板支撐在PCB下方，上面有可移動(dòng)的柵格陣列式支撐定位銷機(jī)構(gòu)，可以根據(jù)需要在支撐板上的圓孔中放置適量的支撐定位銷。當(dāng)PCB送到導(dǎo)軌上并傳送到中部時(shí)，會(huì)有一個(gè)后退動(dòng)作并遇到限位塊而停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在PCB下方的板支撐上行并頂住PCB，中部的夾緊機(jī)構(gòu)將PCB夾緊。當(dāng)貼片完成后，板支撐下降，PCB隨之下降，夾緊機(jī)構(gòu)松開，PCB經(jīng)過(guò)下面軌道向下線傳送。