1.貼裝頭
從電裝機(jī)器人的概念來(lái)說(shuō)，貼裝頭就是一只智能的機(jī)械手，它能按要求拾取元件，精確地貼放到預(yù)置的焊盤(pán)上。
a.元件拾放
拾取元件一般是采用真空負(fù)壓的吸嘴吸住元件，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于維護(hù)，近年這種產(chǎn)生負(fù)壓的微型真空發(fā)生器組件已經(jīng)成為多家公司的系列產(chǎn)品，專(zhuān)供貼裝頭的設(shè)計(jì)者選用。在拾放的動(dòng)作中，吸嘴在做Z方向的移動(dòng)時(shí)，既要拾放速度快，而且還要平穩(wěn)。早期的吸嘴Z方向移動(dòng)是選用微型氣缸完成的，在近十年的使用中發(fā)現(xiàn)氣缸易磨損，壽命短，噪音大。目前不少新機(jī)型都選用了新穎的機(jī)電一體化傳動(dòng)桿代替，使Z向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都可以控制，大大提高Z方向運(yùn)動(dòng)綜合性能。
b.吸嘴
當(dāng)真空負(fù)壓產(chǎn)生之后吸嘴是直接接觸SMD元件的零件，吸嘴孔的大小與SMD元件的外形有關(guān)，每一臺(tái)貼片機(jī)都有一套實(shí)用性很強(qiáng)吸嘴。為了貼片機(jī)適應(yīng)不同元件的貼裝，所以還配有一個(gè)自動(dòng)更換吸嘴的裝置。吸嘴與吸管之間還有一個(gè)彈性補(bǔ)償?shù)木彌_機(jī)構(gòu)，保證在拾取過(guò)程對(duì)貼片元件的保護(hù)，提高元件的貼裝率
c.氣動(dòng)電磁閥
貼裝頭的微型氣動(dòng)電磁是貼裝頭上又一個(gè)重要組件，它管理著移動(dòng)和拾放等功能，隨貼片機(jī)的發(fā)展集成電磁閥組亦有了相當(dāng)大的發(fā)展，有些單個(gè)電磁閥厚度僅為10-18毫米。而且電磁鐵驅(qū)動(dòng)功率小，一般電路的驅(qū)動(dòng)電平都可直接驅(qū)動(dòng)，隨著市場(chǎng)的不斷發(fā)展，這些新穎的氣動(dòng)都能從市場(chǎng)上采購(gòu)， 給貼片機(jī)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供有利條件。
d.元件的定位
貼片頭的元件定位系統(tǒng)是貼片質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是研究貼片技術(shù)難點(diǎn)之一，當(dāng)被貼元件吸住元件之后，元件就處于不移穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。早期的技術(shù)用機(jī)械爪進(jìn)行被動(dòng)定位，從而解決了早期貼片機(jī)的元件定位問(wèn)題，但畢竟是機(jī)械方式，機(jī)械制造中的各種誤差，直接反映到元件定位的質(zhì)量，特別是貼片速度提高時(shí)，機(jī)械的噪音，零件的磨損和精度的壽命等都限制了純機(jī)械定位爪的進(jìn)一步發(fā)展。
近年視覺(jué)系統(tǒng)的采樣技術(shù)，伺服機(jī)構(gòu)，計(jì)算機(jī)圖像處理等，已經(jīng)改變了單純用機(jī)械來(lái)解決定位問(wèn)題。而是用非接觸的紅外線、激光對(duì)中系統(tǒng)，并在移動(dòng)過(guò)程中對(duì)偏離值進(jìn)行自動(dòng)修正。
當(dāng)吸嘴頭吸持器件移動(dòng)定位時(shí)，大部分元件都作一定量的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（q角），首先是修正板上元件的安裝軸線和元件在移動(dòng)過(guò)程中軸線的角度(q’角)，其二是解決送料器上元件與PCB板元件焊盤(pán)軸線的角度差（q ”角）q = q’+q” 修正元件貼裝角度偏差的這一機(jī)構(gòu)，早其采用開(kāi)環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制，通過(guò)小型同步皮帶進(jìn)行回轉(zhuǎn)操作?，F(xiàn)在一些新穎的貼片機(jī)已被一些專(zhuān)用微電機(jī)所代替，使機(jī)構(gòu)的性能有很大的提高。為了提高貼片速度在貼片頭都采用了多吸嘴的組合，它的操作程序都由計(jì)算機(jī)精密控制。
f.其他
使貼頭各機(jī)構(gòu)能協(xié)同工作安裝著多種形式的傳感器，有效地協(xié)調(diào)貼片的工作狀態(tài)。當(dāng)貼片功能決定之后，貼片頭總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就成了貼片機(jī)的關(guān)鍵，貼片頭是一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的組件要提高精度就必須減小它的重量和體積，所以設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)湊功能全齊的貼片頭，也是貼片的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。
在設(shè)計(jì)貼片頭之前要多研究分析各種貼裝的特點(diǎn)，還要充分由集機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的各種器件性能，結(jié)構(gòu)、材料等，如傳感器，微電機(jī)，激光器，真空發(fā)生器，視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)，微型電磁閥，微型珠滾絲桿等。對(duì)設(shè)計(jì)方案還要進(jìn)行大量工藝研究和實(shí)踐的摸索和試驗(yàn)，克服各種不正?，F(xiàn)象如飛片，立片，漏片等，不然是無(wú)法研究自已的貼片頭，假如貼片是采用國(guó)外引進(jìn)的，那么你的貼片機(jī)國(guó)產(chǎn)化的水平永遠(yuǎn)將是滯后的。
g.完成貼裝頭設(shè)計(jì)后如何制造也是一個(gè)棘手的問(wèn)題，一般說(shuō)，加工最好是在加工中心或數(shù)控機(jī)床這類(lèi)設(shè)備上進(jìn)行，以達(dá)到高精度效率。由于加工尺寸的離散性小，能保證裝配上的要求。
2.承載機(jī)構(gòu)
PCB板的承載機(jī)構(gòu)，有承載平臺(tái)、真空支撐桿、PCB板移動(dòng)的傳輸帶、固定位、PCB板的定位銷(xiāo)釘、反映定位狀態(tài)的傳感器、PCB板的壓板，PCB板在這承載平臺(tái)上傳動(dòng)平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確。
貼片機(jī)和所有機(jī)械設(shè)備一樣，還有一個(gè)承載框架，以前常用金屬型材和鋼板等材料，通過(guò)焊接方法制造，隨著貼片機(jī)速度精度的提高，對(duì)框架基座的穩(wěn)定性提出了更高的要求，近幾年國(guó)外不少機(jī)型又選用機(jī)床設(shè)備傳統(tǒng)的鑄件結(jié)構(gòu)，我國(guó)的鑄造技術(shù)有相當(dāng)水平，這一工藝技術(shù)又便于一般的小批量生產(chǎn)，這也是我們開(kāi)發(fā)貼片機(jī)的一個(gè)有利條件。
3.貼片機(jī)X-Y座標(biāo)傳動(dòng)的伺服系統(tǒng)
貼片機(jī)X-Y座標(biāo)傳動(dòng)伺服系統(tǒng)有兩種形式，一種是PCB板作X-Y方向的正交運(yùn)動(dòng)。另一種方法是由貼片頭作X-Y座標(biāo)平移運(yùn)動(dòng)，而PCB板仍定位在一定精度的承載平臺(tái)上。這兩種相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方法都是為了將被貼的元件準(zhǔn)確拾放到 PCB板的焊盤(pán)上。
驅(qū)動(dòng)X / Y二維運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的參數(shù)也是貼片機(jī)精度的關(guān)鍵，假如貼片裝頭它的直線移動(dòng)速度為1米/秒，滾珠絲桿的導(dǎo)程為20毫米，那么當(dāng)貼片頭移動(dòng)1米，絲桿需要旋轉(zhuǎn)50轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到3000轉(zhuǎn)/分，如果伺肥電機(jī)的反饋碼盤(pán)取4000線，它每轉(zhuǎn)就產(chǎn)生4000脈沖。若對(duì)20毫米導(dǎo)程的絲桿，那么每脈沖的移為5毫米，在3000轉(zhuǎn)/分的條件反饋脈沖的輸出頻率要達(dá)到200千赫，伺服電機(jī)的工作，實(shí)際是一組采樣數(shù)據(jù)的控制系統(tǒng)，它是由電腦直接控制，負(fù)責(zé)接受位移參數(shù)指令，采集位置傳感器的反饋信號(hào)，計(jì)算機(jī)控制函數(shù)（即控制規(guī)律），以及產(chǎn)生數(shù)字形式的控制信號(hào)。數(shù)字形式的控制信號(hào)，數(shù)字形式控制信號(hào)經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換和伺服放大后，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使輸出軸上貼片頭跟蹤被貼元件PCB板上位置的指令運(yùn)動(dòng)，從而組成數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)之后就需要有一組的合理結(jié)構(gòu)裝置和相應(yīng)的傳動(dòng)元件。
X-Y的二維運(yùn)動(dòng)都是在X/Y軸的導(dǎo)軌上進(jìn)行。驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力伺服電有步進(jìn)電機(jī)等 ，它們都應(yīng)很好的動(dòng)態(tài)特性和位置精度，承載運(yùn)動(dòng)件導(dǎo)軌是運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的關(guān)鍵零件。目前，大部分的精刻滾珠直線導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，精度高，壽命長(zhǎng)，安裝維護(hù)方便，便于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，常用直線軸承導(dǎo)軌的斷面形狀也有多種，在機(jī)構(gòu)形式上也有大跨距雙絲桿的橫梁結(jié)構(gòu)，單懸肩雙導(dǎo)軌式等。
在導(dǎo)軌安裝時(shí)要保證兩導(dǎo)軌在空間平行，并保持水平工作面，導(dǎo)軌應(yīng)直線性好，并不應(yīng)有扭彎等幾何變形，滾珠絲桿與伺服電機(jī)聯(lián)結(jié)處，有一個(gè)高精度高性能的彈性聯(lián)軸器有效地消除安裝過(guò)程中產(chǎn)生的不同軸不同心等現(xiàn)象。從目前市場(chǎng)供貨情況來(lái)看交流伺服電機(jī)，高精度大導(dǎo)程滾珠絲桿，小型伺服電機(jī)，傳動(dòng)軸上聯(lián)軸器等都可從市場(chǎng)選購(gòu)，這也是有利確保貼片的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)質(zhì)量。
4. 自從貼片機(jī)問(wèn)世以來(lái)，貼片機(jī)的控制都是由電腦解決，所以每臺(tái)貼片機(jī)都有它自已的一套操作軟件，它有種位號(hào)輸入輸出和一個(gè)良好的操作程序，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，Windows操作平臺(tái)上軟件的編制和操作的高智能化、可視化，而使得顯視屏上的人機(jī)界面都有很大的改進(jìn)和創(chuàng)新，又由于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)的提高，電路CAD設(shè)計(jì)版本不斷升級(jí)如Protel軟件使貼片機(jī)的智能化水平有很大的發(fā)展。
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