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YAMAHA贴片机生产时只允许一名操作员操作一台机器

 贴片机作为高科技产品,安全、正确地操作对机器和对人都是很重要的。
安全地操作贴片机最基本的就是操作者应有最准确的判断,应遵循以下的基本安全规则:
1. 机器操作者应接受正确方法下的操作培训。
2. 检查机器,更换零件或修理及内部调整时应关电源(对机器的检修都必须要在按下紧急按钮或断电源情况下进行。
3. 确使“读坐标”和进行调整机器时YPU(编程部件)在你手中以随时停机动作。
4. 确使“联锁”安全设备保持有效以随时停止机器,机器上的安全检测等都不可以跳过、短接,否则极易出现人身或机器安全事故。
5. 生产时只允许一名操作员操作一台机器。
6. 操作期间,确使身体各部分如手和头等在机器移动范围之外。
7. 机器必须有正确接地〈真正接地,而不是接零线〉。
8. 不要在有燃气体或极脏的环境中使用机器。
注意:
a) 未接受过培训者严禁上机操作。
b) 操作设备需以安全为第一,机器操作者应严格按操作规范操作机器,否则可能造成机器损坏或危害人身安全。
c) 机器操作者应做到小心、细心。
四、贴片机各部件的名称及功能
1. 主机
1.1 主电源开关(Main Power Switch):开启或关闭主机电源
1.2 视觉显示器(Vision Monitor):显示移动镜头所得的图像或元件和记号的识别情况。
1.3 操作显示器(Operation Monitor):显示机器操作的VIOS软件屏幕,如操作过程中出现错误或有问题时,在这个屏幕上也显示纠正信息。
1.4 警告灯(Warning Lamp):指示贴片机在绿色、黄色和红色时的操作条件。
绿色:机器在自动操作中
黄色:错误(回归原点不能执行,拾取错误,识别故障等)或联锁产生。
红色:机器在紧急停止状态下(在机器或YPU停止按钮被按下)。
1.5 紧急停止按钮(Emergency Stop Button):按下这按钮马上触发紧急停止。
2. 工作头组件(Head Assembly)
工作头组件:在XY方向(或X方向)移动,从供料器中拾取零件和贴装在PCB上。
工作头组件移动手柄(Movement Handle):当伺服控制解除时,你可用手在每个方向移动,当用手移动工作头组件时通常用这个手柄。
3. 视觉系统(Vision System)
移动镜头(Moving Camera):用于识别PCB上的记号或照位置或坐标跟踪。
独立视觉镜头(Single-Vision Camera):用于识别元件,主要是那些有引脚的QPF。
背光部件(Backlight Unit):当用独立视觉镜头识别时,从背部照射元件。
激光部件(Laser Unit):通过激光束可用于识别零件,主要是片状零件。
多视像镜头(Multi-Vision Camera):可一次识别多种零件,加快识别速度。
4. 供料平台(FeederPlate):
带装供料器、散装供料器和管装供料器(多管供料器),可安装在贴片机的前或后供料平台。
5. 轴结构(Axis Configuration)
X轴:移动工作头组件跟PCB传送方向平行。
Y轴:移动工作头组件跟PCB传送方向垂直。
Z轴:控制工作头组件的高度。
R轴:控制工作头组件吸嘴轴的旋转。
W轴:调整运输轨的宽度。
6. 运输轨部件(Conveyor Unit)
1、主挡板(Main Stopper)
2、定位针 (Locate Pins)
3、Push-in Unit(入推部件)
4、边缘夹具 (Edge Clamp)
5、上推平板 (Push-up Plate)
6、上推顶针 (Push-up Pins)
7、入口挡板 (Entrance Stopper)
7. 吸嘴站(Nozzle Station):允许吸嘴的自动交换,总共可装载16个吸嘴,7个标准和9个可选吸嘴。
8. 气源部件(Air Supply Unit)
包括空气过滤器、气压调节按钮、气压表。
9. 输入和操作部件(Data Input and Operation Devices)
1、YPU ( Programming Unit) 编程部件
Ready按钮:异常停止的解除和伺服系统发生作用。
2、键盘( Keyboard )各键的功能
F1:用于获得实时选项的帮助信息
F2:PCB生产转型时使用
F3:转换编制目标(元件信息、贴装信息等)
F4:转换副视窗(形状、识别等信息)
F5:用于跳至数据地址
F6:辅助调整时使用
F7:设定数据库
F8:视觉显示实物轮廓
F9:照位置
F10:坐标跟踪
Tab:各视窗间转换
Insert ,Delete :改变副视窗各参数
↑↓→←:光标移动及文页UP/Down移动
Space Bar(空档键):操作期间暂停机器(再按解除暂停)
注意:
1) 掌握各部件的名称,跟机器实物对照,可指出哪个部件的名称及基本作用。
2) 请问当发生紧急情况时,应按哪个按钮,警告灯的状态以及操作显示器的显示情况?
原理编辑
拱架型
元件送料器、基板(PCB)是固定的,贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与基板之间来回移动,将元件从送料器取出,经过对元件位置与方向的调整,然后贴放于基板上。由于贴片头是安装于拱架型的X/Y坐标移动横梁上,所以得名。
拱架型贴片机对元件位置与方向的调整方法:
1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向,这种方法能达到的精度有限,较晚的机型已再不采用。
2)、激光识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向,这种方法可实现飞行过程中的识别,但不能用于球栅列陈元件BGA。
3)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向,一般相机固定,贴片头飞行划过相机上空,进行成像识别,比激光识别耽误一点时间,但可识别任何元件,也有实现飞行过程中的识别的相机识别系统,机械结构方面有其它牺牲。
这种形式由于贴片头来回移动的距离长,所以速度受到限制。一般采用多个真空吸料嘴同时取料(多达上十个)和采用双梁系统来提高速度,即一个梁上的贴片头在取料的同时,另一个梁上的贴片头贴放元件,速度几乎比单梁系统快一倍。但是实际应用中,同时取料的条件较难达到,而且不同类型的元件需要换用不同的真空吸料嘴,换吸料嘴有时间上的延误。
这类机型的优势在于:系统结构简单,可实现高精度,适于各种大小、形状的元件,甚至异型元件,送料器有带状、管状、托盘形式。适于中小批量生产,也可多台机组合用于大批量生产。
转塔型
元件送料器放于一个单坐标移动的料车上,基板(PCB)放于一个X/Y坐标系统移动的工作台上,贴片头安装在一个转塔上,工作时,料车将元件送料器移动到取料位置,贴片头上的真空吸料嘴在取料位置取元件,经转塔转动到贴片位置(与取料位置成180度),在转动过程中经过对元件位置与方向的调整,将元件贴放于基板上。
对元件位置与方向的调整方法:
相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴自旋转调整方向,相机固定,贴片头飞行划过相机上空,进行成像识别。
一般,转塔上安装有十几到二十几个贴片头,每个贴片头上安装2~4个真空吸嘴(较早机型)至5~6个真空吸嘴(现有机型)。由于转塔的特点,将动作细微化,选换吸嘴、送料器移动到位、取元件、元件识别、角度调整、工作台移动(包含位置调整)、贴放元件等动作都可以在同一时间周期内完成,所以实现真正意义上的高速度。目前最快的时间周期达到0.08~0.10秒钟一片元件。
此机型在速度上是优越的,适于大批量生产,但其只能用带状包装的元件,如果是密脚、大型的集成电路(IC),只有托盘包装,则无法完成,因此还有赖于其它机型来共同合作。这种设备结构复杂,造价昂贵,最新机型约在US$50万,是拱架型的三倍以上。
构成
当前贴片机品种许多,但无论是全自动高速贴片机或是手动低速贴片机,它的全体布局均有类似之处。全自动贴片机是由计算机控制,集光机电气一体的高精度自动化设备,主要由机架,PCB传送及承载组织,驱动体系,定位及对中体系,贴装头, 供料器,光学识别体系,传感器和计算机控制体系组成,其经过汲取-位移-定位-放置等功用,完成了将SMD元件疾速而精确地贴装。
机架
机架是机器的根底,一切的传动,定位组织均和供料器均结实固定在它上面,因而有必要具有满足的机械强度和刚性。当前贴片机有各种形式的机架,首要包含全体铸造式和钢板烧焊式。第一种全体性强,刚性好,变形微小,作业时安稳,通常应用于高级机;第二种具有加工简略,本钱较低的特点。机器详细选用哪种布局的机架取决于机器的全体描绘和承重,运转进程 中应平稳,轻松,无震动感。
PCB 传送及承载组织
传送组织是安放在导轨上的超薄型皮带传送体系,通常皮带安装在轨迹边际,其作用是将PCB 送到预订方位,贴片后再将其送至下一道工序。传送组织首要分为全体式和分段式两种,全体式方法下 PCB 的进入,贴片和送出一直在同一导轨上,选用限位块限位,定位销上行定位,压紧组织将PCB 压紧,支撑台板上支撑杆上移支撑来完结 PCB 的定位固定。定位销定位精度较低,需求高精度时也可选用光学体系,仅仅定位时刻较长。分段式 通常分为三段,前一段担任从上道技术接纳PCB,中心一端担任PCB定位压紧,后一段担任将PCB送至下一道工序,其长处是削减PCB传送时间。
驱动体系
驱动体系是贴片机的要害组织,也是评价贴片机精度的首要目标,它包括XYZ传动布局和伺服体系,功用包含支撑贴装头运动和支撑PCB承载平。 [2] 
标准编辑
主要性能
1、可贴装元件的种类、规格、贴片方向、基板尺寸、贴片范围符合说明书指标;
2、贴片速度:以1608片状元件测试CPH贴装率不小于标称的IPC9850速度的60%,或SPC速度不大于标称速度的2倍;
3、飞片率不大于3‰。
操作系统
1、各种指示灯、按键、操作手柄外观完整,操作、显示正常;
2、计算机系统工作正常;
3、输入输出系统工作正常。
机械部分
1、各传送皮带、链条、连接销杆完整,无老化损坏现象;
2、各传动导轨、丝杠运转平稳协调,无异常杂音,无漏油现象。
控制部分
1、驱动气缸、电磁阀以及配管、连接头无异物堵塞、无松动漏气。驱动气缸及电磁阀工作正常,无杂音;
2、压缩空气的干燥过滤装置齐全完好;
3、贴片头真空度不小于500mmHg。
贴装精度
即元件中心与对应焊盘中心线的最大偏移量,不超过元件焊脚宽度的1/3(目测);或异常偏移发生率不大于3‰。
仪器、仪表外观完好,指示准确,读数醒目,在合格使用期限内;
设备内外定期保养,保持清洁,无油污,无锈蚀,周围附具备件等排列有序,设备润滑良好。
视觉系统编辑
图1 元件贴装的有关坐标系高性能贴片机普遍采用视觉对中系统。视觉对中系统运用数字图像处理技术,当贴片头上的吸嘴吸取元件后,在移到贴片位置的过程中,由固定在贴片头上的或固定在机身某个位置上的照相机获取图像,并且通过影像探测元件的光密度分布,这些光密度以数字形式再经过照相机上许多细小精密的光敏元件组成的CCD光耦阵列,输出0~255级的灰度值。灰度值与光密度成正比,灰度值越大,则数字化图像越清晰。数字化信息经存储、编码、放大、整理和分析,将结果反馈到控制单元,并把处理结果输出到伺服系统中去调整补偿元件吸取的位置偏差,最后完成贴片操作 [3]  。
那么,机器通过对PCB上的基准点和元器件照相后,如何实现贴装位置自动矫正并实现精确贴装的呢?这一过程是机器通过一系列的坐标系之间的转换来定位元件的贴装目标的。我们通过贴装过程来阐述系统的工作原理。首先PCB通过传送装置被传输到固定位置并被夹板机构固定,贴片头移至PCB基准点上方,头上相机对PCB上基准点照相。这时候存在4个坐标系:基板坐标系(Xp,Yp)、头上相机坐标系
图2 元件贴装偏差补偿值确认原理(Xca1,Ycal)、图像坐标系(Xi,Yi)和机器坐标系(Xm,Ym)。对基准点照相完成后,机器将基板坐标系通过与相机和图像坐标系的关联转换到机器坐标系中,这样目标贴装位置确定。然后贴片头拾取元件后移动到固定相机的位置,固定相机对元件进行照相。这时同样存在4个坐标系:贴片头坐标系也是吸嘴坐标系(Xn,Yn)、固定相机坐标系(Xca2,Yca2)、图像坐标系(Xi,Yi)和机器坐标系(Xm,Ym)。对元件照相完成后,机器在图像坐标系中计算出元件特征的中心位置坐标,通过与相机和图像坐标系的关联转换到机器坐标系中,此时在同一坐标系中比较元件中心坐标和吸嘴中心坐标。两个坐标的差异就是需要的位置偏差补偿值。然后根据同一坐标系中确定的目标贴装位置,机器控制单元和伺服系统就可以控制机器进行精确贴装了。
元件贴装的有关坐标系如图1所示,元件贴装偏差补偿值确认原理如图2所示。
日常维护编辑
手动贴片机每周检查部件名过 程备 注吸嘴夹具检查缓冲动作,如果动作不平滑涂上薄薄的一层润滑剂,如果夹具松弛,紧固。移动镜头清洁镜头上的灰尘和残留物。 X轴丝杠检查丝杠有无碎屑或残留物,必要时进行清洁。 X轴导轨检查润滑油脂有无硬化和残留物粘附。 Y轴丝杠检查丝杠有无碎屑或残留物,必要时进行清洁。 Y轴导轨检查润滑油脂有无硬化和残留物粘附。 W轴丝杠检查丝杠有无碎屑或残留物,必要时进行清洁 空气接口检查Y形密封圈和O形环有无老化,必要时进行更换。

每月检查 此部分应按吸嘴类型和换嘴站进行。部 件 名过 程备 注移动镜头的LED灯检查每个LED亮度是否足够,如果不明亮,应更换整个LED部件。 吸嘴轴检查用于每个吸嘴轴的O形环,发现老化应及时更换。 X轴丝杠抹去灰尘与残留物,用手涂上薄层油脂 X轴导轨抹去灰尘与残留物,用手涂上薄层油脂 Y轴丝杠抹去灰尘与残留物,用手涂上薄层油脂 Y轴导轨抹去灰尘与残留物,用手涂上薄层油脂 Z轴齿条和齿轮检查其动作,必要时用手在齿条传动部件上抹上薄层润滑剂。 R轴传动带检查其磨损与松紧程度,必要时更换皮带或调整其松紧度。 W轴丝杠抹去灰尘与残留物,用手涂上薄层油脂 供料阀检查其电磁阀能否正常工作。 传送带检查其磨损与松紧程度,必要时更换皮带或高速其松紧度。 

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