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贴片机中X、Y、Z轴的技术原理

  要想成为一个好的贴片机师傅,就要贴片技术与贴片机的关系,今天我们就讲解下贴片机的技术关系:XYZ轴在贴片机中的运用。

  X-Y 定位系统是评价贴片机精度的主要指标,它包括传动机构和伺服系统;贴片速度的提高意味着X-Y 传动机构运行速度的提高而发热,而滚珠丝杆是主要的热源,其热量的变化会影响贴装精度,最新研制的X-Y 传动系统在导轨内设有冷却系统;在高速机中采用无磨擦线性马达和空气轴承导轨传动,运行速度做得更快。

  X-Y 伺服系统(定位控制系统)

  由交流伺服电机驱动,并在传感器及控制系统指挥下实现精确定位,因此传感器的精度起关键作用。位移传感器有园光栅编码器、磁栅尺和光栅尺。

  1. 园光栅编码器园光栅编码器的转动部位上装有两片园光栅,园光栅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,整个园周总栅节数为编码器的线脉冲数。铬线的多少也表示精度的高低。其中一片光栅 固定在转动部位作指标光栅,另一片则随转动轴同眇运动并用来计数,因此指标光栅与转动光栅组成一对扫描系统,相当于计数传感器。园光栅编码器装在伺服电机中,它可测出转动件的位置、角度及角加速度,它可以将这些物理量转换为电信号舆给控制系统。编码器能记录丝杆的放置数并将信息反馈给比较器,直至符合被线性量。该系统抗干扰性强,测量精度取决于编码器中光栅盘上的光栅数及溢珠丝杆导轨的精度。

  2.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在非磁性标尺上沉积一层磁性膜(一般10~20um)在磁性膜上录制代

  表一定年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恪,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。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1~5um,贴片精度一般在0.02mm。

  3.光栅尺

  由光栅尺、光栅读数头与检测电路组成。光栅尺是在透明下班或金属镜面上真空沉积镀膜,利用光刻技术制作均匀密集条纹(每毫米100~300 条),条纹距离相等且平等。光栅读数头由指示光栅、光源、透镜及光敏器件组成,光栅尺有相同的条纹,光栅尺是根据根据物理学的莫尔条纹形成原理进行位移测量,精度高达0.1~1um,其定位精度比磁栅尺还要高1~2 个数量级。光栅尺对环境要求比较高,特别是防尘,尘埃落在光尺上会引起贴片机故障。上述三种测量方法仅能对单轴向运动位置的偏差进行检测,而对导轨的变形、弯曲等因素造成的正交或旋转误差却无能为力。

  4.Y 轴方向运行的同步性

  新型贴片机X轴运行采取完全同步控制回路的双AC伺服电机驱动系统,将内部震动降至最低,从而保证了Y 轴方向同步运行,其速度快、口音低、贴片头运行流畅轻松。

  5.X-Y 运动系统的速度控制

  调整机运行速度高达 150mm/s,瞬时的启动和停止都会产生震动和冲击。最新的X-Y 运动系统采用模糊控制技术,运行过程中分三段控制“慢--快――慢”(“S”型)从而使运动变得柔和,也有利于贴片精度的提高,降低噪音。

  6.Z 轴伺服、定位系统

  在泛用机中,支撑贴片头的基座固定在X 导轨上,Z 轴控制系统的形式有:

  1. 园光栅编码器――AC/DC 马达伺服

  2. 系统

  与 X-Y 伺服定位类似,采用园光栅编码器的AC/DC 伺服马达-濂珠丝杆或同步机构,马达可安装在侧位,通过齿轮转换机构实现吸嘴在Z 轴方向的控制。

  3. 圆筒凸轮控制系统

  在松下MV2VB型贴片机中,吸嘴Z 方向运动就是这类,贴片时在PCB装载台的配合下完成贴片程序。

  4.Z 轴的旋转定位

  早期采用气缸和挡块来实现,只能做到 0、90 度控制,现在的贴片机已直接将微型脉冲马达安装在贴片头内部,以实现旋转方向高精度控制。MSR 型的分辨率为0.072 度/脉冲,它通过高精度的诣波驱动器(减速比为30:1),直接驱动吸嘴装置,由于诣波驱动器具有输入轴与输出轴同心度高、间隙小、振动低等优点,故放置方向分辨率高达0.0024 度/脉冲。

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