一種全自動點膠機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全自動點膠機器人，其特征在于，它包括點膠機器人主機、點膠機編程器和點膠控制器，點膠機器人主機包括機架及其上設(shè)置的主控制系統(tǒng)、連接于主控制系統(tǒng)輸出端的驅(qū)動系統(tǒng)、由驅(qū)動系統(tǒng)帶動的配有電機的機械傳動裝置、配有點膠套頭的膠桶、膠桶夾具，機械傳動裝置連接膠桶夾具，膠桶連接有驅(qū)使膠桶內(nèi)的膠水流出點膠套頭的氣體驅(qū)動系統(tǒng)，氣體驅(qū)動系統(tǒng)與點膠控制器連接，并由點膠控制器進行控制，點膠機編程器連接于主控制系統(tǒng)的信號輸入端。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，具有良好的推廣價值。
【專利說明】一種全自動點膠機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子封裝設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的是涉及一種點膠機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電聲電子封裝技術(shù)的發(fā)展，點膠技術(shù)作為先進電子制造中的主要工藝，成為重要的科學技術(shù)問題之一。點膠(Dispensing)工藝，是將理想大小的微量流體(比如焊劑、導電環(huán)氧樹脂或粘連劑等)點在工件(芯片，電子元器件等)的合適位置上以實現(xiàn)元器件之間機械或電氣的可靠連接。把一定量的膠體點膠到工件上看起來是件很簡單的工作，然而由于點膠過程涉及到氣體、液體等多種介質(zhì)，所用的粘接劑為非牛頓流體，其復雜多變的性能使得點膠的性能和質(zhì)量難以保證。對膠點不斷提升的要求不僅激發(fā)了制造商研究新的點膠方法，而且也觸發(fā)了他們在理論和實踐上對點膠技術(shù)進行更為深入的研究，實現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性的點膠。目前，點膠工藝已經(jīng)是電聲器件行業(yè)，醫(yī)療器材制造業(yè)，光纖通信設(shè)備制造業(yè)以及其它微電子工業(yè)制造領(lǐng)域的重要工藝之一。
[0003]作為電聲器件的最關(guān)鍵的工序之一就是點膠技術(shù)，目前國內(nèi)大部分電聲器件的廠家還是以手工點膠為主，這樣大大將低了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的一致性。
[0004]在點膠技術(shù)中，根據(jù)點膠頭與點膠工件是否接觸可以分為接觸式點膠和非接觸式點膠。接觸式點膠根據(jù)點膠頭的類型又可以分成如下幾種:
[0005]時間/壓力型點膠技術(shù)，由于時間/壓力型點膠技術(shù)采用脈動的空氣壓力和針管實現(xiàn)對膠水流體的控制，因使用控制簡單易于實現(xiàn)。優(yōu)點:經(jīng)濟、操作方便，適用性好，方便清洗，可用于變壓器、揚聲器、芯片、塑料殼體等各種物件。缺點:采用脈動壓縮空氣工作會加熱膠體并改變其粘度和膠體大?。浑S著針筒內(nèi)的膠量改變，點出的膠量會隨著變化，響應(yīng)速度慢。
[0006]螺桿計量泵點膠技術(shù)，采用新設(shè)計的點膠頭來提高點膠性能。典型的計量泵為阿基米得計量管。點膠過程是采用恒定的氣壓使膠體流入螺紋空隙，電機帶動螺桿使膠水從針頭流出。優(yōu)點:控制簡單，適用的膠體較廣；可以軟件編程決定點出的膠量，控制靈活且精確度比時間/壓力型高，有較高的一致性。同時，采用移動式點膠頭的方法能夠持續(xù)不停地旋轉(zhuǎn)螺桿就可以很容易地畫出圓和線。缺點:這種技術(shù)對膠體粘度同樣比較敏感，螺紋反復旋轉(zhuǎn)會降低粘度；點膠量一致性受到液面高度、氣壓、膠體粘度、溫度等影響。
[0007]活塞泵點膠技術(shù)采用類似活塞一氣缸的機構(gòu)來點膠。點膠過程是采用恒定的氣壓使膠體流入到開口的氣缸中，然后由電機驅(qū)動的活塞會將氣缸密閉并產(chǎn)生運動，直到將腔中的流體全部從點膠頭擠出。優(yōu)點:點出膠量一致性較好；對膠體粘度、溫度、和壓力不敏感。缺點:利用機械運動來點膠，速度不快；點膠量大小不好調(diào)節(jié)。
[0008]以上介紹的是三種接觸式點膠，由于這種點膠針尖和被點膠工件之間的距離對點膠效果具有很大的影響。
[0009]目前，國外工業(yè)全自動點膠設(shè)備的技術(shù)比較成熟，主要生產(chǎn)商有日本的武藏(MUSASHI)、巖下IEI (IWASHITA)，韓國的世宗、磐石(BANS0EK)，美國的飛士能等公司，其中日本武藏公司的點膠機在國內(nèi)占據(jù)著比較大的市場份額，但是功能還不是很完善，人機交互界面的操作系統(tǒng)是英文系統(tǒng)，國內(nèi)的操作人員很難適應(yīng)，且國外產(chǎn)品售價比國內(nèi)產(chǎn)品的售價要高出1/3左右，難以滿足國內(nèi)企業(yè)的要求。點膠技術(shù)方面，目前國外廠商大部分都采用接觸式點膠，主要用時間壓力型對膠進行控制，雖然非接觸式點膠技術(shù)比較先進，但是價格高昂，不能滿足國內(nèi)普遍市場的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供的一種結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，操作控制方便的全自動點膠機器人。
[0011]本發(fā)明是采用如下技術(shù)解決方案來實現(xiàn)上述目的:一種全自動點膠機器人，其特征在于，它包括點膠機器人主機、點膠機編程器和點膠控制器，點膠機器人主機包括機架及其上設(shè)置的主控制系統(tǒng)、連接于主控制系統(tǒng)輸出端的驅(qū)動系統(tǒng)、由驅(qū)動系統(tǒng)帶動的配有電機的機械傳動裝置、配有點膠套頭的膠桶、膠桶夾具，機械傳動裝置連接膠桶夾具，膠桶連接有驅(qū)使膠桶內(nèi)的膠水流出點膠套頭的氣體驅(qū)動系統(tǒng)，氣體驅(qū)動系統(tǒng)與點膠控制器連接，并由點膠控制器進行控制，點膠機編程器連接于主控制系統(tǒng)的信號輸入端。
[0012]作為上述方案的進一步說明，氣體驅(qū)動系統(tǒng)包括空氣壓縮機及其上連接的氣路，氣路連接膠桶；點膠控制器的信號輸出端連接有電氣比例閥和兩位三通電磁閥，電氣比例閥連接于點膠控制器和兩位三通電磁閥之間，兩位三通電磁閥設(shè)置在氣路中，控制氣路的通斷，兩位三通電磁閥的其中一通路連接有真空發(fā)生器，用于控制膠桶內(nèi)的氣體回吸。
[0013]所述主控制系統(tǒng)由運動控制芯片、總線驅(qū)動器、數(shù)字信號處理器連接組成，數(shù)字信號處理器設(shè)置有串行口通信端、I/o 口、連接有鍵盤、LED顯示裝置、Flash儲存器和RAM。
[0014]所述驅(qū)動系統(tǒng)米用電機驅(qū)動芯片，其脈沖信號輸入、方向信號輸入、細分輸入和半流控制均由主控制系統(tǒng)的運動控制芯片輸出控制。
[0015]所述點膠機編程器由嵌入式計算機系統(tǒng)、電源模塊、顯示器、儲存器組成，電源模塊連接于嵌入式計算機系統(tǒng)的電源輸入端，嵌入式計算機系統(tǒng)連接有鍵盤接口和串口通信接口。
[0016]本發(fā)明采用上述技術(shù)解決方案所能達到的有益效果是:
[0017]1、本發(fā)明采用由點膠機器人主機、點膠機編程器和點膠控制器組成的點膠機器人，采用非接觸點膠方式，以氣體驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動膠桶的點膠套頭出膠，不需要Z軸方向的運動，極大了縮短了點膠周期，且不需考慮針尖和PCB板之間距離對點膠質(zhì)量的影響，一致性也有所提高，實現(xiàn)機器人技術(shù)在點膠領(lǐng)域的應(yīng)用，進一步拓寬的機器人的應(yīng)用范圍，能提高勞動生產(chǎn)率和自動化裝備水平。
[0018]2、本發(fā)明采用DSP (數(shù)字信號處理器)技術(shù)和運動控制技術(shù)，構(gòu)建一個高性能的運動控制器，充分利用DSP的資源和運算的高速性，以機器人末端運行軌跡的速度為目標函數(shù)進行合理梯形和S形速度軌跡規(guī)劃，然后對機器人進行速度控制，采用插補方法對機器人的末端示教軌跡進行位置控制，實現(xiàn)點膠機器人的位置和速度的雙重控制，這樣可以提高機器人末端運行軌跡的穩(wěn)定性和重復精度。
【專利附圖】

【附圖說明】[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的連接控制原理圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的點膠機主控系統(tǒng)技術(shù)原理框圖；
[0022]圖4為本發(fā)明的點膠機驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)原理框圖；
[0023]圖5為本發(fā)明的點膠示教編程器原理框圖；
[0024]圖6為本發(fā)明的點膠控制器控制原理框圖。
[0025]附圖標記說明:1、膠機器人主機1-1、機架1-2、主控制系統(tǒng)1-21、運動控制芯片1-22、總線驅(qū)動器1-23、數(shù)字信號處理器1-231、串行口通信端1-232、1/0 口 1-233、鍵盤1-234、LED顯示裝置1-235、Flash儲存器1-236、RAM 1_3、驅(qū)動系統(tǒng)1_4、電機1-5、機械傳動裝置1-6、點膠套頭1-7、膠桶1-8、膠桶夾具1-9、氣體驅(qū)動系統(tǒng)1-91、電氣比例閥1-92、兩位三通電磁閥1-93、真空發(fā)生器2、點膠機編程器2-1、嵌入式計算機系統(tǒng)2-2、電源模塊2-3、顯示器2-4、儲存器3、點膠控制器
【具體實施方式】
[0026]如圖1-圖6所示，本發(fā)明一種全自動點膠機器人，它包括點膠機器人主機1、點膠機編程器2和點膠控制器3，點膠機器人主機I包括機架1-1及其上設(shè)置的主控制系統(tǒng)1-2、連接于主控制系統(tǒng)1-2輸出端的驅(qū)動系統(tǒng)1-3、由驅(qū)動系統(tǒng)帶動的配有電機1-4的機械傳動裝置1-5、配有點膠套頭1-6的膠桶1-7、膠桶夾具1-8，機械傳動裝置1-5連接膠桶夾具
1-8，膠桶1-7連接有驅(qū)使膠桶內(nèi)的膠水流出點膠套頭的氣體驅(qū)動系統(tǒng)1-9，氣體驅(qū)動系統(tǒng)與點膠控制器3連接，并由點膠控制器3進行控制，點膠機編程器連接于主控制系統(tǒng)的信號輸入端。其中，氣體驅(qū)動系統(tǒng)1-9包括空氣壓縮機及其上連接的氣路，氣路連接膠桶；點膠控制器的信號輸出端連接有電氣比例閥1-91和兩位三通電磁閥1-92，電氣比例閥連接于點膠控制器3和兩位三通電磁閥1-92之間，兩位三通電磁閥設(shè)置在氣路中，控制氣路的通斷，兩位三通電磁閥的其中一通路連接有真空發(fā)生器1-93，用于控制膠桶活塞的回吸復位。主控制系統(tǒng)1-2由運動控制芯片1-21、總線驅(qū)動器1-22、數(shù)字信號處理器1-23連接組成，數(shù)字信號處理器1-23設(shè)置有串行口通信端1-231、I/O 口 1-232、連接有鍵盤2-233、LED顯示裝置 2-234、Flash 儲存器 1-235 和 RAM1-236。
[0027]驅(qū)動系統(tǒng)1-3米用電機驅(qū)動芯片,其脈沖信號輸入、方向信號輸入、細分輸入和半流控制均由主控制系統(tǒng)的運動控制芯片輸出控制。
[0028]所述點膠機編程器2由嵌入式計算機系統(tǒng)2-1、電源模塊2-2、顯示器2_3、儲存器
2-4組成，電源模塊連接于嵌入式計算機系統(tǒng)的電源輸入端，嵌入式計算機系統(tǒng)連接有鍵盤接口和串口通信接口。
[0029]本發(fā)明 申請人:在研究點膠工藝操作的過程中，發(fā)現(xiàn)三個問題:第一，被涂工件很小，容易掉入點膠機殼體內(nèi)部，造成設(shè)備損壞或者安全問題；第二，大部分膠對點膠機的殼體有腐蝕作用，容易損壞設(shè)備或者造成外觀破損；第三，由于點膠設(shè)備放置在生產(chǎn)線上，目前點膠設(shè)備體積都比較大，生產(chǎn)線放置不下，而且操作臺面比較高，操作工人操作時間長容易引起疲勞。針對上述幾個問題，對點膠機的整體結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，在點膠機器人主機的工作臺面設(shè)計密封結(jié)構(gòu)，防止工件掉入設(shè)備中，點膠機器人主機的殼體采用不銹鋼材料和不銹鋼的金屬鍵盤，解決了膠對殼體腐蝕的問題，以點膠機器人主機體積為函數(shù)，長、寬、高為變量進行優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計了世界上該行程體積最小的點膠機，基于人機工程學原理，降低了點膠機的工作臺面高度，僅僅為80mm，大大減少了操作工人的疲勞感。
[0030]本發(fā)明采用根據(jù)點膠機的驅(qū)動、控制、傳動元件和加工裝配的精度，提出全程誤差標定的方法，減少誤差，與現(xiàn)有減少機械加工和裝配誤差常用的通過高精度的驅(qū)動、控制、傳動元件提高點膠精度，而造成成本增加很多的技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)可以將點膠機的定位精度和重復定位精度提高I倍，解決點膠機定位精度差的問題，而且不會大幅度增加成本。
[0031]本發(fā)明在點膠機編程器的示教編程時要建立工件坐標系，點膠針頭的運動是在工件坐標系里進行的；而在點膠機涂工件時，點膠針頭是在機器人坐標系中運動的。將兩個坐標系聯(lián)系起來，使點膠針頭按工件坐標系的運動軌跡運動，其方法就是通過調(diào)整基點來實現(xiàn)，即確定點膠針頭點在工件坐標系中的起始位置，這個位置就稱為基點。當操作過程中更換針頭時會引起針頭位置發(fā)生偏移，此時利用針頭相對基點位置調(diào)整的方法，保持針頭與工件的相對位置不變，提高點膠的效率和工件的一致性。
[0032]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種全自動點膠機器人，其特征在于，它包括點膠機器人主機、點膠機編程器和點膠控制器，點膠機器人主機包括機架及其上設(shè)置的主控制系統(tǒng)、連接于主控制系統(tǒng)輸出端的驅(qū)動系統(tǒng)、由驅(qū)動系統(tǒng)帶動的配有電機的機械傳動裝置、配有點膠套頭的膠桶、膠桶夾具，機械傳動裝置連接膠桶夾具，膠桶連接有驅(qū)使膠桶內(nèi)的膠水流出點膠套頭的氣體驅(qū)動系統(tǒng)，氣體驅(qū)動系統(tǒng)與點膠控制器連接，并由點膠控制器進行控制，點膠機編程器連接于主控制系統(tǒng)的信號輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動點膠機器人，其特征在于，氣體驅(qū)動系統(tǒng)包括空氣壓縮機及其上連接的氣路，氣路連接膠桶；點膠控制器的信號輸出端連接有電氣比例閥和兩位三通電磁閥，電氣比例閥連接于點膠控制器和兩位三通電磁閥之間，兩位三通電磁閥設(shè)置在氣路中，控制氣路的通斷，兩位三通電磁閥的其中一通路連接有真空發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動點膠機器人，其特征在于，所述主控制系統(tǒng)由運動控制芯片、總線驅(qū)動器、數(shù)字信號處理器連接組成，數(shù)字信號處理器設(shè)置有串行口通信端、I/O 口、連接有鍵盤、LED顯示裝置、Flash儲存器和RAM。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種全自動點膠機器人，其特征在于，所述驅(qū)動系統(tǒng)采用電機驅(qū)動芯片，其脈沖信號輸入、方向信號輸入、細分輸入和半流控制均由主控制系統(tǒng)的運動控制芯片輸出控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動點膠機器人，其特征在于，所述點膠機編程器由嵌入式計算機系統(tǒng)、電源模塊、顯示器、儲存器組成，電源模塊連接于嵌入式計算機系統(tǒng)的電源輸入端，嵌入式計算機系統(tǒng)連接有鍵盤接口和串口通信接口。
【文檔編號】B05C11/10GK103521392SQ201310476361
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】秦磊, 黃國權(quán), 張穎敏, 陳軍發(fā), 禹鑫燚 申請人:廣東德科機器人技術(shù)與裝備有限公司, 佛山市華南精密制造技術(shù)研究開發(fā)院