唐方紅++唐先軍++張海鷹

【摘 要】 針對(duì)微小企業(yè)利用雅瑪哈YV100II型貼片機(jī)貼裝過(guò)程中出現(xiàn)加工超長(zhǎng)產(chǎn)品需要二次編程、多臺(tái)機(jī)器不能協(xié)同工作等問(wèn)題，研究并制作出支承聯(lián)接設(shè)備，支承聯(lián)接系統(tǒng)不改變雅瑪哈YV100II型貼片機(jī)工作系統(tǒng)，利用工作狀態(tài)的切換，完美地實(shí)現(xiàn)多種工序或超長(zhǎng)燈條板的貼裝，調(diào)整方便，提高效率。

【關(guān)鍵詞】 貼片機(jī) 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) PLC控制

1 改造需求的提出

1.1 雅瑪哈YV100II型貼片機(jī)工作過(guò)程

以東莞1例，在PCB貼裝微/小企業(yè)，使用雅瑪哈YV100II貼片機(jī)較為普遍。貼裝PCB板有二類：一是貼裝普通PCB板；二是貼裝超長(zhǎng)LED燈板，如圖1。

不論哪種板，其工作基本過(guò)程相同。如圖2示，將貼片機(jī)分三區(qū)：進(jìn)板區(qū)、貼裝區(qū)及出板區(qū)，將待貼PCB板從貼片入口送入軌道，皮帶將板運(yùn)至主擋板位置定位，貼裝頭移動(dòng)到供料器取料后移動(dòng)到固定相機(jī)處檢測(cè)元件，通過(guò)檢測(cè)后按程序貼裝元件，貼裝完成后從出口送出。

具體工作過(guò)程：（1）定位PCB板；（2）取料；（3）元件檢測(cè)；（4）貼裝；（5）出版。

二種貼裝對(duì)象比較就可看出貼裝稍有不同。相對(duì)普通PCB板，LED燈條板的特點(diǎn)很明顯：1）LED燈條板比較長(zhǎng)，在是1000mm以上，比普通 PCB（一般450mm左右）要長(zhǎng)得多。2）同一LED燈板上貼裝的元件種類比較少。3）LED燈條上元件的排列整齊，成陣列排列。4）相對(duì)普通PCB貼裝，LED燈板的貼裝精度要求較低。

1.2 企業(yè)提出的改造需求

對(duì)于微/小企業(yè)，引進(jìn)大型自動(dòng)化設(shè)備，資金是瓶頸；技術(shù)更新是大勢(shì)所趨，如何解決矛盾？故設(shè)備改造很受微/小企業(yè)歡迎。針對(duì)雅瑪哈YV100II的工作現(xiàn)狀，提出以下二個(gè)方面的改造需求。

（1）協(xié)同工作。對(duì)普通PCB板的貼裝，企業(yè)提出的需求即為在機(jī)器間加裝連接帶，實(shí)現(xiàn)“流水線式”的工作，提高生產(chǎn)效益。

（2）超長(zhǎng)貼裝。對(duì)超長(zhǎng)LED燈條板的貼裝，問(wèn)題在于貼裝部分超出了貼片機(jī)工作范圍（如圖2中475mm）。企業(yè)提出的要求是，加裝連接器，實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)板條的承載。分析情況，設(shè)計(jì)一個(gè)支承聯(lián)連系統(tǒng)同時(shí)滿足二個(gè)方面要求是可以達(dá)到的，也是可行的。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)企業(yè)及機(jī)器現(xiàn)狀，改造設(shè)計(jì)要求與目標(biāo)如下：（1）不改變?cè)O(shè)備原有結(jié)構(gòu)性能；（2）解決LED超長(zhǎng)燈板調(diào)頭分二次生產(chǎn)的問(wèn)題；（3）解決LED超長(zhǎng)燈板貼裝的問(wèn)題。

2.1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

綜合考慮承載量、高度調(diào)節(jié)及水平方向運(yùn)動(dòng)三方面因素，如圖3所示的機(jī)構(gòu)。

如圖3，橫梁2桿固定不動(dòng)，棟梁1桿由絲桿3帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)X正負(fù)方向的運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)不同貼裝寬度調(diào)整。絲桿驅(qū)動(dòng)有二種模式：手動(dòng)與電動(dòng)。PCB板置于傳動(dòng)帶5上，傳動(dòng)帶由電機(jī)帶動(dòng)，由PLC控制系統(tǒng)控制。高度調(diào)節(jié)盤8為調(diào)節(jié)整機(jī)高度，螺旋結(jié)構(gòu)[1]。

2.2 工作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2.1 雅瑪哈YV100II型貼片機(jī)原機(jī)構(gòu)及工作過(guò)程

如圖4，進(jìn)板傳感器（1）有信號(hào)，傳送啟動(dòng)；貼裝傳感器（8）有信號(hào)，主擋板（9）上升支起定位板，副擋板（5）上升支起阻止傳送，PCB定位傳感器有信號(hào)，貼裝過(guò)程啟動(dòng)；待貼裝完成，主副擋板下降，傳送啟動(dòng)，進(jìn)入循環(huán)工作。

2.2.2 改造機(jī)器系統(tǒng)及工作過(guò)程

如圖5，以貼裝超長(zhǎng)LED燈條板為例，在貼片機(jī)前后各加裝一臺(tái)支承聯(lián)接系統(tǒng)。支承聯(lián)接系統(tǒng)能識(shí)別原動(dòng)作指令信號(hào)，又能屏蔽原傳感信號(hào)及主副擋板機(jī)構(gòu)動(dòng)作指令[2]，以達(dá)到三部分機(jī)構(gòu)系統(tǒng)協(xié)同工作。

如圖6，貼片機(jī)前后各安裝一臺(tái)連接機(jī)構(gòu)，圖中陰影部分為超長(zhǎng)LED燈板，貼裝分前后二部分（即圖示中的在貼部分與待貼部分），根據(jù)燈條板的特點(diǎn)，貼裝程序前后一致，如此較前節(jié)省編程時(shí)間，降低了難度。工序設(shè)計(jì)為前后二部分，如圖6為前半部分的貼裝。將如圖8示的待貼部分前移一半，即在貼部分到標(biāo)注有600的位置，待貼部分到達(dá)在貼部分位置，則完成后半部分的貼裝。

2.3 機(jī)構(gòu)改造與調(diào)試

2.3.1 增加的進(jìn)板軌道和出板軌道的長(zhǎng)度

由于該方案的關(guān)鍵點(diǎn)之一是要解決軌道的長(zhǎng)度，解決超長(zhǎng)LED燈板的自動(dòng)進(jìn)出板及放置待貼板，要在完成這一目標(biāo)的同時(shí)，考慮改造的材料成本和場(chǎng)地因素，其進(jìn)板軌道長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)計(jì)為2100mm， 其出板軌道長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)計(jì)為1800mm，這是最佳工作長(zhǎng)度。但考慮制作的成本，將進(jìn)出支承系統(tǒng)合并成一套系統(tǒng)，即如圖6中，增加的出板機(jī)構(gòu)與增加的進(jìn)板機(jī)構(gòu)為完全相同的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，由狀態(tài)選擇提供PLC控制信息而實(shí)現(xiàn)各自功能。

2.3.2 增加主擋板位置調(diào)整

該方案的改造是否成功，能否達(dá)到改造目標(biāo)，增加的主擋板位置（如圖5中的6）是決定因素。以1.2米燈條為例，在編輯生產(chǎn)程序時(shí)，將該P(yáng)CB板分為相對(duì)稱的兩部分，只需要編輯一部分程序即可。增加主擋板的作用是定位后半部分的貼裝。在前半部分（如圖6）貼完后，PLC控制啟動(dòng)傳送過(guò)程，將要進(jìn)行后半部分的貼裝，由增加的主擋板定位，如圖5中“7的位置”。由于貼片機(jī)的精度要求，原有主擋板與增加主擋板的距離應(yīng)嚴(yán)格控制在60mm±0.1（如圖6中）的范圍內(nèi)。

LED燈條板常用的有1000mm、1200mm、1500mm三種，為了方便不同的燈條板使用，避免在每次換線時(shí)要調(diào)試增加主擋板位置，制作一塊調(diào)節(jié)板，如圖7，方便在三種長(zhǎng)度的燈板之間快速準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換定位，其安裝位置見圖5中“7的位置”。將增加主擋板、增加工作位置傳感器和增加出板部分的進(jìn)板傳感器安裝在一專用安裝板上， 每次換線時(shí)，只需松開調(diào)節(jié)板定位孔的二個(gè)螺絲，即可將增加主擋板及傳感器快捷準(zhǔn)確的定好在相應(yīng)的定位孔位置。

2.3.3 頂針的設(shè)計(jì)[3]

由于頂板的尺寸是560mm*280mm，且前面還有大約80mm的長(zhǎng)度在主擋板之前，如圖7，實(shí)際在工作中起到定位作用的有效長(zhǎng)度只有480mm。原有的頂針的可調(diào)范圍只有40mm。1200mm和1500mm的燈板就有一段距離不能有效定位，在貼裝時(shí)，由于PCB的上下方向沒(méi)有固定，當(dāng)貼裝頭在貼片時(shí)，PCB會(huì)在貼裝力的作用下下陷，待完成貼裝后，PCB又會(huì)彈回原位，這樣就會(huì)把已貼好的LED彈離貼裝焊盤或移位，影響貼裝質(zhì)量。將原有頂針進(jìn)行一點(diǎn)改進(jìn)，見圖8，即能解決問(wèn)題。

2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.4.1 控制系統(tǒng)接線

根據(jù)需求，設(shè)計(jì)二個(gè)工作狀態(tài)，一是貼裝超長(zhǎng)PCB板，二是協(xié)同工作，由撥位開關(guān)通過(guò)PLC的輸入繼電器提供信息，如下圖。PLC根據(jù)選擇的狀態(tài)調(diào)用不同功能的工作程序。接線圖如圖9。

此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，輸入信號(hào)不都是連通的，傳感信號(hào)根據(jù)需要有選擇地被PLC識(shí)別，這是此系統(tǒng)設(shè)計(jì)與編程的關(guān)鍵所在。因?qū)υN片機(jī)系統(tǒng)不能作太多改變，利用繼電器對(duì)傳感信號(hào)包括系統(tǒng)動(dòng)作命令信號(hào)作簡(jiǎn)單的通斷控制[4]。這種設(shè)計(jì)方式事實(shí)證明是可行的、有效的。

2.4.2 PLC編程思路

以貼裝超長(zhǎng)燈條板為例，以順控程序編為最關(guān)鍵，如下圖10為順控流程圖。

3 結(jié)語(yǔ)

本改造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，聯(lián)接調(diào)試方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，大大提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，很受小企業(yè)歡迎，能夠在微小企業(yè)中廣泛應(yīng)用與推廣。雖然本應(yīng)用主要針對(duì)雅瑪哈貼片機(jī)，其實(shí)也可以在同類型其它貼片機(jī)中推廣與應(yīng)用，不存在不適應(yīng)匹配的障礙，只要調(diào)整位置傳感（光電）與擋板的定位即可。另外，此系統(tǒng)還可以適應(yīng)于數(shù)臺(tái)貼裝機(jī)協(xié)同工作的聯(lián)接。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳懿平，鮮飛.電子組裝技術(shù)[M中科技大學(xué)出版社.2006.

[2]中國(guó)SMT自動(dòng)貼片機(jī)市場(chǎng)分析.現(xiàn)代表面貼裝資訊.2007，6（4）：21頁(yè).

[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頁(yè).endprint

【摘 要】 針對(duì)微小企業(yè)利用雅瑪哈YV100II型貼片機(jī)貼裝過(guò)程中出現(xiàn)加工超長(zhǎng)產(chǎn)品需要二次編程、多臺(tái)機(jī)器不能協(xié)同工作等問(wèn)題，研究并制作出支承聯(lián)接設(shè)備，支承聯(lián)接系統(tǒng)不改變雅瑪哈YV100II型貼片機(jī)工作系統(tǒng)，利用工作狀態(tài)的切換，完美地實(shí)現(xiàn)多種工序或超長(zhǎng)燈條板的貼裝，調(diào)整方便，提高效率。

【關(guān)鍵詞】 貼片機(jī) 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) PLC控制

1 改造需求的提出

1.1 雅瑪哈YV100II型貼片機(jī)工作過(guò)程

以東莞1例，在PCB貼裝微/小企業(yè)，使用雅瑪哈YV100II貼片機(jī)較為普遍。貼裝PCB板有二類：一是貼裝普通PCB板；二是貼裝超長(zhǎng)LED燈板，如圖1。

不論哪種板，其工作基本過(guò)程相同。如圖2示，將貼片機(jī)分三區(qū)：進(jìn)板區(qū)、貼裝區(qū)及出板區(qū)，將待貼PCB板從貼片入口送入軌道，皮帶將板運(yùn)至主擋板位置定位，貼裝頭移動(dòng)到供料器取料后移動(dòng)到固定相機(jī)處檢測(cè)元件，通過(guò)檢測(cè)后按程序貼裝元件，貼裝完成后從出口送出。

具體工作過(guò)程：（1）定位PCB板；（2）取料；（3）元件檢測(cè)；（4）貼裝；（5）出版。

二種貼裝對(duì)象比較就可看出貼裝稍有不同。相對(duì)普通PCB板，LED燈條板的特點(diǎn)很明顯：1）LED燈條板比較長(zhǎng)，在是1000mm以上，比普通 PCB（一般450mm左右）要長(zhǎng)得多。2）同一LED燈板上貼裝的元件種類比較少。3）LED燈條上元件的排列整齊，成陣列排列。4）相對(duì)普通PCB貼裝，LED燈板的貼裝精度要求較低。

1.2 企業(yè)提出的改造需求

對(duì)于微/小企業(yè)，引進(jìn)大型自動(dòng)化設(shè)備，資金是瓶頸；技術(shù)更新是大勢(shì)所趨，如何解決矛盾？故設(shè)備改造很受微/小企業(yè)歡迎。針對(duì)雅瑪哈YV100II的工作現(xiàn)狀，提出以下二個(gè)方面的改造需求。

（1）協(xié)同工作。對(duì)普通PCB板的貼裝，企業(yè)提出的需求即為在機(jī)器間加裝連接帶，實(shí)現(xiàn)“流水線式”的工作，提高生產(chǎn)效益。

（2）超長(zhǎng)貼裝。對(duì)超長(zhǎng)LED燈條板的貼裝，問(wèn)題在于貼裝部分超出了貼片機(jī)工作范圍（如圖2中475mm）。企業(yè)提出的要求是，加裝連接器，實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)板條的承載。分析情況，設(shè)計(jì)一個(gè)支承聯(lián)連系統(tǒng)同時(shí)滿足二個(gè)方面要求是可以達(dá)到的，也是可行的。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)企業(yè)及機(jī)器現(xiàn)狀，改造設(shè)計(jì)要求與目標(biāo)如下：（1）不改變?cè)O(shè)備原有結(jié)構(gòu)性能；（2）解決LED超長(zhǎng)燈板調(diào)頭分二次生產(chǎn)的問(wèn)題；（3）解決LED超長(zhǎng)燈板貼裝的問(wèn)題。

2.1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

綜合考慮承載量、高度調(diào)節(jié)及水平方向運(yùn)動(dòng)三方面因素，如圖3所示的機(jī)構(gòu)。

如圖3，橫梁2桿固定不動(dòng)，棟梁1桿由絲桿3帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)X正負(fù)方向的運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)不同貼裝寬度調(diào)整。絲桿驅(qū)動(dòng)有二種模式：手動(dòng)與電動(dòng)。PCB板置于傳動(dòng)帶5上，傳動(dòng)帶由電機(jī)帶動(dòng)，由PLC控制系統(tǒng)控制。高度調(diào)節(jié)盤8為調(diào)節(jié)整機(jī)高度，螺旋結(jié)構(gòu)[1]。

2.2 工作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2.1 雅瑪哈YV100II型貼片機(jī)原機(jī)構(gòu)及工作過(guò)程

如圖4，進(jìn)板傳感器（1）有信號(hào)，傳送啟動(dòng)；貼裝傳感器（8）有信號(hào)，主擋板（9）上升支起定位板，副擋板（5）上升支起阻止傳送，PCB定位傳感器有信號(hào)，貼裝過(guò)程啟動(dòng)；待貼裝完成，主副擋板下降，傳送啟動(dòng)，進(jìn)入循環(huán)工作。

2.2.2 改造機(jī)器系統(tǒng)及工作過(guò)程

如圖5，以貼裝超長(zhǎng)LED燈條板為例，在貼片機(jī)前后各加裝一臺(tái)支承聯(lián)接系統(tǒng)。支承聯(lián)接系統(tǒng)能識(shí)別原動(dòng)作指令信號(hào)，又能屏蔽原傳感信號(hào)及主副擋板機(jī)構(gòu)動(dòng)作指令[2]，以達(dá)到三部分機(jī)構(gòu)系統(tǒng)協(xié)同工作。

如圖6，貼片機(jī)前后各安裝一臺(tái)連接機(jī)構(gòu)，圖中陰影部分為超長(zhǎng)LED燈板，貼裝分前后二部分（即圖示中的在貼部分與待貼部分），根據(jù)燈條板的特點(diǎn)，貼裝程序前后一致，如此較前節(jié)省編程時(shí)間，降低了難度。工序設(shè)計(jì)為前后二部分，如圖6為前半部分的貼裝。將如圖8示的待貼部分前移一半，即在貼部分到標(biāo)注有600的位置，待貼部分到達(dá)在貼部分位置，則完成后半部分的貼裝。

2.3 機(jī)構(gòu)改造與調(diào)試

2.3.1 增加的進(jìn)板軌道和出板軌道的長(zhǎng)度

由于該方案的關(guān)鍵點(diǎn)之一是要解決軌道的長(zhǎng)度，解決超長(zhǎng)LED燈板的自動(dòng)進(jìn)出板及放置待貼板，要在完成這一目標(biāo)的同時(shí)，考慮改造的材料成本和場(chǎng)地因素，其進(jìn)板軌道長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)計(jì)為2100mm， 其出板軌道長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)計(jì)為1800mm，這是最佳工作長(zhǎng)度。但考慮制作的成本，將進(jìn)出支承系統(tǒng)合并成一套系統(tǒng)，即如圖6中，增加的出板機(jī)構(gòu)與增加的進(jìn)板機(jī)構(gòu)為完全相同的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，由狀態(tài)選擇提供PLC控制信息而實(shí)現(xiàn)各自功能。

2.3.2 增加主擋板位置調(diào)整

該方案的改造是否成功，能否達(dá)到改造目標(biāo)，增加的主擋板位置（如圖5中的6）是決定因素。以1.2米燈條為例，在編輯生產(chǎn)程序時(shí)，將該P(yáng)CB板分為相對(duì)稱的兩部分，只需要編輯一部分程序即可。增加主擋板的作用是定位后半部分的貼裝。在前半部分（如圖6）貼完后，PLC控制啟動(dòng)傳送過(guò)程，將要進(jìn)行后半部分的貼裝，由增加的主擋板定位，如圖5中“7的位置”。由于貼片機(jī)的精度要求，原有主擋板與增加主擋板的距離應(yīng)嚴(yán)格控制在60mm±0.1（如圖6中）的范圍內(nèi)。

LED燈條板常用的有1000mm、1200mm、1500mm三種，為了方便不同的燈條板使用，避免在每次換線時(shí)要調(diào)試增加主擋板位置，制作一塊調(diào)節(jié)板，如圖7，方便在三種長(zhǎng)度的燈板之間快速準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換定位，其安裝位置見圖5中“7的位置”。將增加主擋板、增加工作位置傳感器和增加出板部分的進(jìn)板傳感器安裝在一專用安裝板上， 每次換線時(shí)，只需松開調(diào)節(jié)板定位孔的二個(gè)螺絲，即可將增加主擋板及傳感器快捷準(zhǔn)確的定好在相應(yīng)的定位孔位置。

2.3.3 頂針的設(shè)計(jì)[3]

由于頂板的尺寸是560mm*280mm，且前面還有大約80mm的長(zhǎng)度在主擋板之前，如圖7，實(shí)際在工作中起到定位作用的有效長(zhǎng)度只有480mm。原有的頂針的可調(diào)范圍只有40mm。1200mm和1500mm的燈板就有一段距離不能有效定位，在貼裝時(shí)，由于PCB的上下方向沒(méi)有固定，當(dāng)貼裝頭在貼片時(shí)，PCB會(huì)在貼裝力的作用下下陷，待完成貼裝后，PCB又會(huì)彈回原位，這樣就會(huì)把已貼好的LED彈離貼裝焊盤或移位，影響貼裝質(zhì)量。將原有頂針進(jìn)行一點(diǎn)改進(jìn)，見圖8，即能解決問(wèn)題。

2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.4.1 控制系統(tǒng)接線

根據(jù)需求，設(shè)計(jì)二個(gè)工作狀態(tài)，一是貼裝超長(zhǎng)PCB板，二是協(xié)同工作，由撥位開關(guān)通過(guò)PLC的輸入繼電器提供信息，如下圖。PLC根據(jù)選擇的狀態(tài)調(diào)用不同功能的工作程序。接線圖如圖9。

此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，輸入信號(hào)不都是連通的，傳感信號(hào)根據(jù)需要有選擇地被PLC識(shí)別，這是此系統(tǒng)設(shè)計(jì)與編程的關(guān)鍵所在。因?qū)υN片機(jī)系統(tǒng)不能作太多改變，利用繼電器對(duì)傳感信號(hào)包括系統(tǒng)動(dòng)作命令信號(hào)作簡(jiǎn)單的通斷控制[4]。這種設(shè)計(jì)方式事實(shí)證明是可行的、有效的。

2.4.2 PLC編程思路

以貼裝超長(zhǎng)燈條板為例，以順控程序編為最關(guān)鍵，如下圖10為順控流程圖。

3 結(jié)語(yǔ)

本改造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，聯(lián)接調(diào)試方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，大大提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，很受小企業(yè)歡迎，能夠在微小企業(yè)中廣泛應(yīng)用與推廣。雖然本應(yīng)用主要針對(duì)雅瑪哈貼片機(jī)，其實(shí)也可以在同類型其它貼片機(jī)中推廣與應(yīng)用，不存在不適應(yīng)匹配的障礙，只要調(diào)整位置傳感（光電）與擋板的定位即可。另外，此系統(tǒng)還可以適應(yīng)于數(shù)臺(tái)貼裝機(jī)協(xié)同工作的聯(lián)接。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳懿平，鮮飛.電子組裝技術(shù)[M中科技大學(xué)出版社.2006.

[2]中國(guó)SMT自動(dòng)貼片機(jī)市場(chǎng)分析.現(xiàn)代表面貼裝資訊.2007，6（4）：21頁(yè).

[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頁(yè).endprint

【摘 要】 針對(duì)微小企業(yè)利用雅瑪哈YV100II型貼片機(jī)貼裝過(guò)程中出現(xiàn)加工超長(zhǎng)產(chǎn)品需要二次編程、多臺(tái)機(jī)器不能協(xié)同工作等問(wèn)題，研究并制作出支承聯(lián)接設(shè)備，支承聯(lián)接系統(tǒng)不改變雅瑪哈YV100II型貼片機(jī)工作系統(tǒng)，利用工作狀態(tài)的切換，完美地實(shí)現(xiàn)多種工序或超長(zhǎng)燈條板的貼裝，調(diào)整方便，提高效率。

【關(guān)鍵詞】 貼片機(jī) 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) PLC控制

1 改造需求的提出

1.1 雅瑪哈YV100II型貼片機(jī)工作過(guò)程

以東莞1例，在PCB貼裝微/小企業(yè)，使用雅瑪哈YV100II貼片機(jī)較為普遍。貼裝PCB板有二類：一是貼裝普通PCB板；二是貼裝超長(zhǎng)LED燈板，如圖1。

不論哪種板，其工作基本過(guò)程相同。如圖2示，將貼片機(jī)分三區(qū)：進(jìn)板區(qū)、貼裝區(qū)及出板區(qū)，將待貼PCB板從貼片入口送入軌道，皮帶將板運(yùn)至主擋板位置定位，貼裝頭移動(dòng)到供料器取料后移動(dòng)到固定相機(jī)處檢測(cè)元件，通過(guò)檢測(cè)后按程序貼裝元件，貼裝完成后從出口送出。

具體工作過(guò)程：（1）定位PCB板；（2）取料；（3）元件檢測(cè)；（4）貼裝；（5）出版。

二種貼裝對(duì)象比較就可看出貼裝稍有不同。相對(duì)普通PCB板，LED燈條板的特點(diǎn)很明顯：1）LED燈條板比較長(zhǎng)，在是1000mm以上，比普通 PCB（一般450mm左右）要長(zhǎng)得多。2）同一LED燈板上貼裝的元件種類比較少。3）LED燈條上元件的排列整齊，成陣列排列。4）相對(duì)普通PCB貼裝，LED燈板的貼裝精度要求較低。

1.2 企業(yè)提出的改造需求

對(duì)于微/小企業(yè)，引進(jìn)大型自動(dòng)化設(shè)備，資金是瓶頸；技術(shù)更新是大勢(shì)所趨，如何解決矛盾？故設(shè)備改造很受微/小企業(yè)歡迎。針對(duì)雅瑪哈YV100II的工作現(xiàn)狀，提出以下二個(gè)方面的改造需求。

（1）協(xié)同工作。對(duì)普通PCB板的貼裝，企業(yè)提出的需求即為在機(jī)器間加裝連接帶，實(shí)現(xiàn)“流水線式”的工作，提高生產(chǎn)效益。

（2）超長(zhǎng)貼裝。對(duì)超長(zhǎng)LED燈條板的貼裝，問(wèn)題在于貼裝部分超出了貼片機(jī)工作范圍（如圖2中475mm）。企業(yè)提出的要求是，加裝連接器，實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)板條的承載。分析情況，設(shè)計(jì)一個(gè)支承聯(lián)連系統(tǒng)同時(shí)滿足二個(gè)方面要求是可以達(dá)到的，也是可行的。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)企業(yè)及機(jī)器現(xiàn)狀，改造設(shè)計(jì)要求與目標(biāo)如下：（1）不改變?cè)O(shè)備原有結(jié)構(gòu)性能；（2）解決LED超長(zhǎng)燈板調(diào)頭分二次生產(chǎn)的問(wèn)題；（3）解決LED超長(zhǎng)燈板貼裝的問(wèn)題。

2.1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

綜合考慮承載量、高度調(diào)節(jié)及水平方向運(yùn)動(dòng)三方面因素，如圖3所示的機(jī)構(gòu)。

如圖3，橫梁2桿固定不動(dòng)，棟梁1桿由絲桿3帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)X正負(fù)方向的運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)不同貼裝寬度調(diào)整。絲桿驅(qū)動(dòng)有二種模式：手動(dòng)與電動(dòng)。PCB板置于傳動(dòng)帶5上，傳動(dòng)帶由電機(jī)帶動(dòng)，由PLC控制系統(tǒng)控制。高度調(diào)節(jié)盤8為調(diào)節(jié)整機(jī)高度，螺旋結(jié)構(gòu)[1]。

2.2 工作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2.1 雅瑪哈YV100II型貼片機(jī)原機(jī)構(gòu)及工作過(guò)程

如圖4，進(jìn)板傳感器（1）有信號(hào)，傳送啟動(dòng)；貼裝傳感器（8）有信號(hào)，主擋板（9）上升支起定位板，副擋板（5）上升支起阻止傳送，PCB定位傳感器有信號(hào)，貼裝過(guò)程啟動(dòng)；待貼裝完成，主副擋板下降，傳送啟動(dòng)，進(jìn)入循環(huán)工作。

2.2.2 改造機(jī)器系統(tǒng)及工作過(guò)程

如圖5，以貼裝超長(zhǎng)LED燈條板為例，在貼片機(jī)前后各加裝一臺(tái)支承聯(lián)接系統(tǒng)。支承聯(lián)接系統(tǒng)能識(shí)別原動(dòng)作指令信號(hào)，又能屏蔽原傳感信號(hào)及主副擋板機(jī)構(gòu)動(dòng)作指令[2]，以達(dá)到三部分機(jī)構(gòu)系統(tǒng)協(xié)同工作。

如圖6，貼片機(jī)前后各安裝一臺(tái)連接機(jī)構(gòu)，圖中陰影部分為超長(zhǎng)LED燈板，貼裝分前后二部分（即圖示中的在貼部分與待貼部分），根據(jù)燈條板的特點(diǎn)，貼裝程序前后一致，如此較前節(jié)省編程時(shí)間，降低了難度。工序設(shè)計(jì)為前后二部分，如圖6為前半部分的貼裝。將如圖8示的待貼部分前移一半，即在貼部分到標(biāo)注有600的位置，待貼部分到達(dá)在貼部分位置，則完成后半部分的貼裝。

2.3 機(jī)構(gòu)改造與調(diào)試

2.3.1 增加的進(jìn)板軌道和出板軌道的長(zhǎng)度

由于該方案的關(guān)鍵點(diǎn)之一是要解決軌道的長(zhǎng)度，解決超長(zhǎng)LED燈板的自動(dòng)進(jìn)出板及放置待貼板，要在完成這一目標(biāo)的同時(shí)，考慮改造的材料成本和場(chǎng)地因素，其進(jìn)板軌道長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)計(jì)為2100mm， 其出板軌道長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)計(jì)為1800mm，這是最佳工作長(zhǎng)度。但考慮制作的成本，將進(jìn)出支承系統(tǒng)合并成一套系統(tǒng)，即如圖6中，增加的出板機(jī)構(gòu)與增加的進(jìn)板機(jī)構(gòu)為完全相同的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，由狀態(tài)選擇提供PLC控制信息而實(shí)現(xiàn)各自功能。

2.3.2 增加主擋板位置調(diào)整

該方案的改造是否成功，能否達(dá)到改造目標(biāo)，增加的主擋板位置（如圖5中的6）是決定因素。以1.2米燈條為例，在編輯生產(chǎn)程序時(shí)，將該P(yáng)CB板分為相對(duì)稱的兩部分，只需要編輯一部分程序即可。增加主擋板的作用是定位后半部分的貼裝。在前半部分（如圖6）貼完后，PLC控制啟動(dòng)傳送過(guò)程，將要進(jìn)行后半部分的貼裝，由增加的主擋板定位，如圖5中“7的位置”。由于貼片機(jī)的精度要求，原有主擋板與增加主擋板的距離應(yīng)嚴(yán)格控制在60mm±0.1（如圖6中）的范圍內(nèi)。

LED燈條板常用的有1000mm、1200mm、1500mm三種，為了方便不同的燈條板使用，避免在每次換線時(shí)要調(diào)試增加主擋板位置，制作一塊調(diào)節(jié)板，如圖7，方便在三種長(zhǎng)度的燈板之間快速準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換定位，其安裝位置見圖5中“7的位置”。將增加主擋板、增加工作位置傳感器和增加出板部分的進(jìn)板傳感器安裝在一專用安裝板上， 每次換線時(shí)，只需松開調(diào)節(jié)板定位孔的二個(gè)螺絲，即可將增加主擋板及傳感器快捷準(zhǔn)確的定好在相應(yīng)的定位孔位置。

2.3.3 頂針的設(shè)計(jì)[3]

由于頂板的尺寸是560mm*280mm，且前面還有大約80mm的長(zhǎng)度在主擋板之前，如圖7，實(shí)際在工作中起到定位作用的有效長(zhǎng)度只有480mm。原有的頂針的可調(diào)范圍只有40mm。1200mm和1500mm的燈板就有一段距離不能有效定位，在貼裝時(shí)，由于PCB的上下方向沒(méi)有固定，當(dāng)貼裝頭在貼片時(shí)，PCB會(huì)在貼裝力的作用下下陷，待完成貼裝后，PCB又會(huì)彈回原位，這樣就會(huì)把已貼好的LED彈離貼裝焊盤或移位，影響貼裝質(zhì)量。將原有頂針進(jìn)行一點(diǎn)改進(jìn)，見圖8，即能解決問(wèn)題。

2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.4.1 控制系統(tǒng)接線

根據(jù)需求，設(shè)計(jì)二個(gè)工作狀態(tài)，一是貼裝超長(zhǎng)PCB板，二是協(xié)同工作，由撥位開關(guān)通過(guò)PLC的輸入繼電器提供信息，如下圖。PLC根據(jù)選擇的狀態(tài)調(diào)用不同功能的工作程序。接線圖如圖9。

此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，輸入信號(hào)不都是連通的，傳感信號(hào)根據(jù)需要有選擇地被PLC識(shí)別，這是此系統(tǒng)設(shè)計(jì)與編程的關(guān)鍵所在。因?qū)υN片機(jī)系統(tǒng)不能作太多改變，利用繼電器對(duì)傳感信號(hào)包括系統(tǒng)動(dòng)作命令信號(hào)作簡(jiǎn)單的通斷控制[4]。這種設(shè)計(jì)方式事實(shí)證明是可行的、有效的。

2.4.2 PLC編程思路

以貼裝超長(zhǎng)燈條板為例，以順控程序編為最關(guān)鍵，如下圖10為順控流程圖。

3 結(jié)語(yǔ)

本改造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，聯(lián)接調(diào)試方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，大大提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，很受小企業(yè)歡迎，能夠在微小企業(yè)中廣泛應(yīng)用與推廣。雖然本應(yīng)用主要針對(duì)雅瑪哈貼片機(jī)，其實(shí)也可以在同類型其它貼片機(jī)中推廣與應(yīng)用，不存在不適應(yīng)匹配的障礙，只要調(diào)整位置傳感（光電）與擋板的定位即可。另外，此系統(tǒng)還可以適應(yīng)于數(shù)臺(tái)貼裝機(jī)協(xié)同工作的聯(lián)接。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳懿平，鮮飛.電子組裝技術(shù)[M中科技大學(xué)出版社.2006.

[2]中國(guó)SMT自動(dòng)貼片機(jī)市場(chǎng)分析.現(xiàn)代表面貼裝資訊.2007，6（4）：21頁(yè).

[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頁(yè).endprint