贴片机支承联接系统的研制
2015-01-08唐方红唐先军张海鹰
唐方红++唐先军++张海鹰
【摘 要】 针对微小企业利用雅玛哈YV100II型贴片机贴装过程中出现加工超长产品需要二次编程、多台机器不能协同工作等问题，研究并制作出支承联接设备，支承联接系统不改变雅玛哈YV100II型贴片机工作系统，利用工作状态的切换，完美地实现多种工序或超长灯条板的贴装，调整方便，提高效率。
【关键词】 贴片机 机构设计 PLC控制
1 改造需求的提出
1.1 雅玛哈YV100II型贴片机工作过程
以东莞1例，在PCB贴装微/小企业，使用雅玛哈YV100II贴片机较为普遍。贴装PCB板有二类：一是贴装普通PCB板；二是贴装超长LED灯板，如图1。
不论哪种板，其工作基本过程相同。如图2示，将贴片机分三区：进板区、贴装区及出板区，将待贴PCB板从贴片入口送入轨道，皮带将板运至主挡板位置定位，贴装头移动到供料器取料后移动到固定相机处检测元件，通过检测后按程序贴装元件，贴装完成后从出口送出。
具体工作过程：（1）定位PCB板；（2）取料；（3）元件检测；（4）贴装；（5）出版。
二种贴装对象比较就可看出贴装稍有不同。相对普通PCB板，LED灯条板的特点很明显：1）LED灯条板比较长，在是1000mm以上，比普通 PCB（一般450mm左右）要长得多。2）同一LED灯板上贴装的元件种类比较少。3）LED灯条上元件的排列整齐，成阵列排列。4）相对普通PCB贴装，LED灯板的贴装精度要求较低。
1.2 企业提出的改造需求
对于微/小企业，引进大型自动化设备，资金是瓶颈；技术更新是大势所趋，如何解决矛盾？故设备改造很受微/小企业欢迎。针对雅玛哈YV100II的工作现状，提出以下二个方面的改造需求。
（1）协同工作。对普通PCB板的贴装，企业提出的需求即为在机器间加装连接带，实现“流水线式”的工作，提高生产效益。
（2）超长贴装。对超长LED灯条板的贴装，问题在于贴装部分超出了贴片机工作范围（如图2中475mm）。企业提出的要求是，加装连接器，实现超长板条的承载。分析情况，设计一个支承联连系统同时满足二个方面要求是可以达到的，也是可行的。
2 系统设计
针对企业及机器现状，改造设计要求与目标如下：（1）不改变设备原有结构性能；（2）解决LED超长灯板调头分二次生产的问题；（3）解决LED超长灯板贴装的问题。
2.1 机构设计
综合考虑承载量、高度调节及水平方向运动三方面因素，如图3所示的机构。
如图3，横梁2杆固定不动，栋梁1杆由丝杆3带动，实现X正负方向的运动，以适应不同贴装宽度调整。丝杆驱动有二种模式：手动与电动。PCB板置于传动带5上，传动带由电机带动，由PLC控制系统控制。高度调节盘8为调节整机高度，螺旋结构[1]。
2.2 工作系统结构
2.2.1 雅玛哈YV100II型贴片机原机构及工作过程
如图4，进板传感器（1）有信号，传送启动；贴装传感器（8）有信号，主挡板（9）上升支起定位板，副挡板（5）上升支起阻止传送，PCB定位传感器有信号，贴装过程启动；待贴装完成，主副挡板下降，传送启动，进入循环工作。
2.2.2 改造机器系统及工作过程
如图5，以贴装超长LED灯条板为例，在贴片机前后各加装一台支承联接系统。支承联接系统能识别原动作指令信号，又能屏蔽原传感信号及主副挡板机构动作指令[2]，以达到三部分机构系统协同工作。
如图6，贴片机前后各安装一台连接机构，图中阴影部分为超长LED灯板，贴装分前后二部分（即图示中的在贴部分与待贴部分），根据灯条板的特点，贴装程序前后一致，如此较前节省编程时间，降低了难度。工序设计为前后二部分，如图6为前半部分的贴装。将如图8示的待贴部分前移一半，即在贴部分到标注有600的位置，待贴部分到达在贴部分位置，则完成后半部分的贴装。
2.3 机构改造与调试
2.3.1 增加的进板轨道和出板轨道的长度
由于该方案的关键点之一是要解决轨道的长度，解决超长LED灯板的自动进出板及放置待贴板，要在完成这一目标的同时，考虑改造的材料成本和场地因素，其进板轨道长度应设计为2100mm， 其出板轨道长度应设计为1800mm，这是最佳工作长度。但考虑制作的成本，将进出支承系统合并成一套系统，即如图6中，增加的出板机构与增加的进板机构为完全相同的机构系统，由状态选择提供PLC控制信息而实现各自功能。
2.3.2 增加主挡板位置调整
该方案的改造是否成功，能否达到改造目标，增加的主挡板位置（如图5中的6）是决定因素。以1.2米灯条为例，在编辑生产程序时，将该PCB板分为相对称的两部分，只需要编辑一部分程序即可。增加主挡板的作用是定位后半部分的贴装。在前半部分（如图6）贴完后，PLC控制启动传送过程，将要进行后半部分的贴装，由增加的主挡板定位，如图5中“7的位置”。由于贴片机的精度要求，原有主挡板与增加主挡板的距离应严格控制在60mm±0.1（如图6中）的范围内。
LED灯条板常用的有1000mm、1200mm、1500mm三种，为了方便不同的灯条板使用，避免在每次换线时要调试增加主挡板位置，制作一块调节板，如图7，方便在三种长度的灯板之间快速准确的转换定位，其安装位置见图5中“7的位置”。将增加主挡板、增加工作位置传感器和增加出板部分的进板传感器安装在一专用安装板上， 每次换线时，只需松开调节板定位孔的二个螺丝，即可将增加主挡板及传感器快捷准确的定好在相应的定位孔位置。
2.3.3 顶针的设计[3]
由于顶板的尺寸是560mm*280mm，且前面还有大约80mm的长度在主挡板之前，如图7，实际在工作中起到定位作用的有效长度只有480mm。原有的顶针的可调范围只有40mm。1200mm和1500mm的灯板就有一段距离不能有效定位，在贴装时，由于PCB的上下方向没有固定，当贴装头在贴片时，PCB会在贴装力的作用下下陷，待完成贴装后，PCB又会弹回原位，这样就会把已贴好的LED弹离贴装焊盘或移位，影响贴装质量。将原有顶针进行一点改进，见图8，即能解决问题。
2.4 控制系统设计
2.4.1 控制系统接线
根据需求，设计二个工作状态，一是贴装超长PCB板，二是协同工作，由拨位开关通过PLC的输入继电器提供信息，如下图。PLC根据选择的状态调用不同功能的工作程序。接线图如图9。
此系统设计中，输入信号不都是连通的，传感信号根据需要有选择地被PLC识别，这是此系统设计与编程的关键所在。因对原贴片机系统不能作太多改变，利用继电器对传感信号包括系统动作命令信号作简单的通断控制[4]。这种设计方式事实证明是可行的、有效的。
2.4.2 PLC编程思路
以贴装超长灯条板为例，以顺控程序编为最关键，如下图10为顺控流程图。
3 结语
本改造系统结构简单，成本低，联接调试方便，维护简单，大大提高了企业生产效率，很受小企业欢迎，能够在微小企业中广泛应用与推广。虽然本应用主要针对雅玛哈贴片机，其实也可以在同类型其它贴片机中推广与应用，不存在不适应匹配的障碍，只要调整位置传感（光电）与挡板的定位即可。另外，此系统还可以适应于数台贴装机协同工作的联接。
参考文献：
[1]吴懿平，鲜飞.电子组装技术[M中科技大学出版社.2006.
[2]中国SMT自动贴片机市场分析.现代表面贴装资讯.2007，6（4）：21页.
[3]Igor Sosman，Simon Davis.Placement Machine and Process Control Optimizat-ation[J].Electronice Systemintegration Technoloty Conference.2006.9（2）：867-872.
[4]OBrien，Katherine.Surface mount on flex.Surface MOUNT tech—nology.1993：32-35页.endprint
【摘 要】 针对微小企业利用雅玛哈YV100II型贴片机贴装过程中出现加工超长产品需要二次编程、多台机器不能协同工作等问题，研究并制作出支承联接设备，支承联接系统不改变雅玛哈YV100II型贴片机工作系统，利用工作状态的切换，完美地实现多种工序或超长灯条板的贴装，调整方便，提高效率。
【关键词】 贴片机 机构设计 PLC控制
1 改造需求的提出
1.1 雅玛哈YV100II型贴片机工作过程
以东莞1例，在PCB贴装微/小企业，使用雅玛哈YV100II贴片机较为普遍。贴装PCB板有二类：一是贴装普通PCB板；二是贴装超长LED灯板，如图1。
不论哪种板，其工作基本过程相同。如图2示，将贴片机分三区：进板区、贴装区及出板区，将待贴PCB板从贴片入口送入轨道，皮带将板运至主挡板位置定位，贴装头移动到供料器取料后移动到固定相机处检测元件，通过检测后按程序贴装元件，贴装完成后从出口送出。
具体工作过程：（1）定位PCB板；（2）取料；（3）元件检测；（4）贴装；（5）出版。
二种贴装对象比较就可看出贴装稍有不同。相对普通PCB板，LED灯条板的特点很明显：1）LED灯条板比较长，在是1000mm以上，比普通 PCB（一般450mm左右）要长得多。2）同一LED灯板上贴装的元件种类比较少。3）LED灯条上元件的排列整齐，成阵列排列。4）相对普通PCB贴装，LED灯板的贴装精度要求较低。
1.2 企业提出的改造需求
对于微/小企业，引进大型自动化设备，资金是瓶颈；技术更新是大势所趋，如何解决矛盾？故设备改造很受微/小企业欢迎。针对雅玛哈YV100II的工作现状，提出以下二个方面的改造需求。
（1）协同工作。对普通PCB板的贴装，企业提出的需求即为在机器间加装连接带，实现“流水线式”的工作，提高生产效益。
（2）超长贴装。对超长LED灯条板的贴装，问题在于贴装部分超出了贴片机工作范围（如图2中475mm）。企业提出的要求是，加装连接器，实现超长板条的承载。分析情况，设计一个支承联连系统同时满足二个方面要求是可以达到的，也是可行的。
2 系统设计
针对企业及机器现状，改造设计要求与目标如下：（1）不改变设备原有结构性能；（2）解决LED超长灯板调头分二次生产的问题；（3）解决LED超长灯板贴装的问题。
2.1 机构设计
综合考虑承载量、高度调节及水平方向运动三方面因素，如图3所示的机构。
如图3，横梁2杆固定不动，栋梁1杆由丝杆3带动，实现X正负方向的运动，以适应不同贴装宽度调整。丝杆驱动有二种模式：手动与电动。PCB板置于传动带5上，传动带由电机带动，由PLC控制系统控制。高度调节盘8为调节整机高度，螺旋结构[1]。
2.2 工作系统结构
2.2.1 雅玛哈YV100II型贴片机原机构及工作过程
如图4，进板传感器（1）有信号，传送启动；贴装传感器（8）有信号，主挡板（9）上升支起定位板，副挡板（5）上升支起阻止传送，PCB定位传感器有信号，贴装过程启动；待贴装完成，主副挡板下降，传送启动，进入循环工作。
2.2.2 改造机器系统及工作过程
如图5，以贴装超长LED灯条板为例，在贴片机前后各加装一台支承联接系统。支承联接系统能识别原动作指令信号，又能屏蔽原传感信号及主副挡板机构动作指令[2]，以达到三部分机构系统协同工作。
如图6，贴片机前后各安装一台连接机构，图中阴影部分为超长LED灯板，贴装分前后二部分（即图示中的在贴部分与待贴部分），根据灯条板的特点，贴装程序前后一致，如此较前节省编程时间，降低了难度。工序设计为前后二部分，如图6为前半部分的贴装。将如图8示的待贴部分前移一半，即在贴部分到标注有600的位置，待贴部分到达在贴部分位置，则完成后半部分的贴装。
2.3 机构改造与调试
2.3.1 增加的进板轨道和出板轨道的长度
由于该方案的关键点之一是要解决轨道的长度，解决超长LED灯板的自动进出板及放置待贴板，要在完成这一目标的同时，考虑改造的材料成本和场地因素，其进板轨道长度应设计为2100mm， 其出板轨道长度应设计为1800mm，这是最佳工作长度。但考虑制作的成本，将进出支承系统合并成一套系统，即如图6中，增加的出板机构与增加的进板机构为完全相同的机构系统，由状态选择提供PLC控制信息而实现各自功能。
2.3.2 增加主挡板位置调整
该方案的改造是否成功，能否达到改造目标，增加的主挡板位置（如图5中的6）是决定因素。以1.2米灯条为例，在编辑生产程序时，将该PCB板分为相对称的两部分，只需要编辑一部分程序即可。增加主挡板的作用是定位后半部分的贴装。在前半部分（如图6）贴完后，PLC控制启动传送过程，将要进行后半部分的贴装，由增加的主挡板定位，如图5中“7的位置”。由于贴片机的精度要求，原有主挡板与增加主挡板的距离应严格控制在60mm±0.1（如图6中）的范围内。
LED灯条板常用的有1000mm、1200mm、1500mm三种，为了方便不同的灯条板使用，避免在每次换线时要调试增加主挡板位置，制作一块调节板，如图7，方便在三种长度的灯板之间快速准确的转换定位，其安装位置见图5中“7的位置”。将增加主挡板、增加工作位置传感器和增加出板部分的进板传感器安装在一专用安装板上， 每次换线时，只需松开调节板定位孔的二个螺丝，即可将增加主挡板及传感器快捷准确的定好在相应的定位孔位置。
2.3.3 顶针的设计[3]
由于顶板的尺寸是560mm*280mm，且前面还有大约80mm的长度在主挡板之前，如图7，实际在工作中起到定位作用的有效长度只有480mm。原有的顶针的可调范围只有40mm。1200mm和1500mm的灯板就有一段距离不能有效定位，在贴装时，由于PCB的上下方向没有固定，当贴装头在贴片时，PCB会在贴装力的作用下下陷，待完成贴装后，PCB又会弹回原位，这样就会把已贴好的LED弹离贴装焊盘或移位，影响贴装质量。将原有顶针进行一点改进，见图8，即能解决问题。
2.4 控制系统设计
2.4.1 控制系统接线
根据需求，设计二个工作状态，一是贴装超长PCB板，二是协同工作，由拨位开关通过PLC的输入继电器提供信息，如下图。PLC根据选择的状态调用不同功能的工作程序。接线图如图9。
此系统设计中，输入信号不都是连通的，传感信号根据需要有选择地被PLC识别，这是此系统设计与编程的关键所在。因对原贴片机系统不能作太多改变，利用继电器对传感信号包括系统动作命令信号作简单的通断控制[4]。这种设计方式事实证明是可行的、有效的。
2.4.2 PLC编程思路
以贴装超长灯条板为例，以顺控程序编为最关键，如下图10为顺控流程图。
3 结语
本改造系统结构简单，成本低，联接调试方便，维护简单，大大提高了企业生产效率，很受小企业欢迎，能够在微小企业中广泛应用与推广。虽然本应用主要针对雅玛哈贴片机，其实也可以在同类型其它贴片机中推广与应用，不存在不适应匹配的障碍，只要调整位置传感（光电）与挡板的定位即可。另外，此系统还可以适应于数台贴装机协同工作的联接。
参考文献：
[1]吴懿平，鲜飞.电子组装技术[M中科技大学出版社.2006.
[2]中国SMT自动贴片机市场分析.现代表面贴装资讯.2007，6（4）：21页.
[3]Igor Sosman，Simon Davis.Placement Machine and Process Control Optimizat-ation[J].Electronice Systemintegration Technoloty Conference.2006.9（2）：867-872.
[4]OBrien，Katherine.Surface mount on flex.Surface MOUNT tech—nology.1993：32-35页.endprint
【摘 要】 针对微小企业利用雅玛哈YV100II型贴片机贴装过程中出现加工超长产品需要二次编程、多台机器不能协同工作等问题，研究并制作出支承联接设备，支承联接系统不改变雅玛哈YV100II型贴片机工作系统，利用工作状态的切换，完美地实现多种工序或超长灯条板的贴装，调整方便，提高效率。
【关键词】 贴片机 机构设计 PLC控制
1 改造需求的提出
1.1 雅玛哈YV100II型贴片机工作过程
以东莞1例，在PCB贴装微/小企业，使用雅玛哈YV100II贴片机较为普遍。贴装PCB板有二类：一是贴装普通PCB板；二是贴装超长LED灯板，如图1。
不论哪种板，其工作基本过程相同。如图2示，将贴片机分三区：进板区、贴装区及出板区，将待贴PCB板从贴片入口送入轨道，皮带将板运至主挡板位置定位，贴装头移动到供料器取料后移动到固定相机处检测元件，通过检测后按程序贴装元件，贴装完成后从出口送出。
具体工作过程：（1）定位PCB板；（2）取料；（3）元件检测；（4）贴装；（5）出版。
二种贴装对象比较就可看出贴装稍有不同。相对普通PCB板，LED灯条板的特点很明显：1）LED灯条板比较长，在是1000mm以上，比普通 PCB（一般450mm左右）要长得多。2）同一LED灯板上贴装的元件种类比较少。3）LED灯条上元件的排列整齐，成阵列排列。4）相对普通PCB贴装，LED灯板的贴装精度要求较低。
1.2 企业提出的改造需求
对于微/小企业，引进大型自动化设备，资金是瓶颈；技术更新是大势所趋，如何解决矛盾？故设备改造很受微/小企业欢迎。针对雅玛哈YV100II的工作现状，提出以下二个方面的改造需求。
（1）协同工作。对普通PCB板的贴装，企业提出的需求即为在机器间加装连接带，实现“流水线式”的工作，提高生产效益。
（2）超长贴装。对超长LED灯条板的贴装，问题在于贴装部分超出了贴片机工作范围（如图2中475mm）。企业提出的要求是，加装连接器，实现超长板条的承载。分析情况，设计一个支承联连系统同时满足二个方面要求是可以达到的，也是可行的。
2 系统设计
针对企业及机器现状，改造设计要求与目标如下：（1）不改变设备原有结构性能；（2）解决LED超长灯板调头分二次生产的问题；（3）解决LED超长灯板贴装的问题。
2.1 机构设计
综合考虑承载量、高度调节及水平方向运动三方面因素，如图3所示的机构。
如图3，横梁2杆固定不动，栋梁1杆由丝杆3带动，实现X正负方向的运动，以适应不同贴装宽度调整。丝杆驱动有二种模式：手动与电动。PCB板置于传动带5上，传动带由电机带动，由PLC控制系统控制。高度调节盘8为调节整机高度，螺旋结构[1]。
2.2 工作系统结构
2.2.1 雅玛哈YV100II型贴片机原机构及工作过程
如图4，进板传感器（1）有信号，传送启动；贴装传感器（8）有信号，主挡板（9）上升支起定位板，副挡板（5）上升支起阻止传送，PCB定位传感器有信号，贴装过程启动；待贴装完成，主副挡板下降，传送启动，进入循环工作。
2.2.2 改造机器系统及工作过程
如图5，以贴装超长LED灯条板为例，在贴片机前后各加装一台支承联接系统。支承联接系统能识别原动作指令信号，又能屏蔽原传感信号及主副挡板机构动作指令[2]，以达到三部分机构系统协同工作。
如图6，贴片机前后各安装一台连接机构，图中阴影部分为超长LED灯板，贴装分前后二部分（即图示中的在贴部分与待贴部分），根据灯条板的特点，贴装程序前后一致，如此较前节省编程时间，降低了难度。工序设计为前后二部分，如图6为前半部分的贴装。将如图8示的待贴部分前移一半，即在贴部分到标注有600的位置，待贴部分到达在贴部分位置，则完成后半部分的贴装。
2.3 机构改造与调试
2.3.1 增加的进板轨道和出板轨道的长度
由于该方案的关键点之一是要解决轨道的长度，解决超长LED灯板的自动进出板及放置待贴板，要在完成这一目标的同时，考虑改造的材料成本和场地因素，其进板轨道长度应设计为2100mm， 其出板轨道长度应设计为1800mm，这是最佳工作长度。但考虑制作的成本，将进出支承系统合并成一套系统，即如图6中，增加的出板机构与增加的进板机构为完全相同的机构系统，由状态选择提供PLC控制信息而实现各自功能。
2.3.2 增加主挡板位置调整
该方案的改造是否成功，能否达到改造目标，增加的主挡板位置（如图5中的6）是决定因素。以1.2米灯条为例，在编辑生产程序时，将该PCB板分为相对称的两部分，只需要编辑一部分程序即可。增加主挡板的作用是定位后半部分的贴装。在前半部分（如图6）贴完后，PLC控制启动传送过程，将要进行后半部分的贴装，由增加的主挡板定位，如图5中“7的位置”。由于贴片机的精度要求，原有主挡板与增加主挡板的距离应严格控制在60mm±0.1（如图6中）的范围内。
LED灯条板常用的有1000mm、1200mm、1500mm三种，为了方便不同的灯条板使用，避免在每次换线时要调试增加主挡板位置，制作一块调节板，如图7，方便在三种长度的灯板之间快速准确的转换定位，其安装位置见图5中“7的位置”。将增加主挡板、增加工作位置传感器和增加出板部分的进板传感器安装在一专用安装板上， 每次换线时，只需松开调节板定位孔的二个螺丝，即可将增加主挡板及传感器快捷准确的定好在相应的定位孔位置。
2.3.3 顶针的设计[3]
由于顶板的尺寸是560mm*280mm，且前面还有大约80mm的长度在主挡板之前，如图7，实际在工作中起到定位作用的有效长度只有480mm。原有的顶针的可调范围只有40mm。1200mm和1500mm的灯板就有一段距离不能有效定位，在贴装时，由于PCB的上下方向没有固定，当贴装头在贴片时，PCB会在贴装力的作用下下陷，待完成贴装后，PCB又会弹回原位，这样就会把已贴好的LED弹离贴装焊盘或移位，影响贴装质量。将原有顶针进行一点改进，见图8，即能解决问题。
2.4 控制系统设计
2.4.1 控制系统接线
根据需求，设计二个工作状态，一是贴装超长PCB板，二是协同工作，由拨位开关通过PLC的输入继电器提供信息，如下图。PLC根据选择的状态调用不同功能的工作程序。接线图如图9。
此系统设计中，输入信号不都是连通的，传感信号根据需要有选择地被PLC识别，这是此系统设计与编程的关键所在。因对原贴片机系统不能作太多改变，利用继电器对传感信号包括系统动作命令信号作简单的通断控制[4]。这种设计方式事实证明是可行的、有效的。
2.4.2 PLC编程思路
以贴装超长灯条板为例，以顺控程序编为最关键，如下图10为顺控流程图。
3 结语
本改造系统结构简单，成本低，联接调试方便，维护简单，大大提高了企业生产效率，很受小企业欢迎，能够在微小企业中广泛应用与推广。虽然本应用主要针对雅玛哈贴片机，其实也可以在同类型其它贴片机中推广与应用，不存在不适应匹配的障碍，只要调整位置传感（光电）与挡板的定位即可。另外，此系统还可以适应于数台贴装机协同工作的联接。
参考文献：
[1]吴懿平，鲜飞.电子组装技术[M中科技大学出版社.2006.
[2]中国SMT自动贴片机市场分析.现代表面贴装资讯.2007，6（4）：21页.
[3]Igor Sosman，Simon Davis.Placement Machine and Process Control Optimizat-ation[J].Electronice Systemintegration Technoloty Conference.2006.9（2）：867-872.
[4]OBrien，Katherine.Surface mount on flex.Surface MOUNT tech—nology.1993：32-35页.endprint
