毕业论文：SMT贴装设备的工作原理及故障分析

毕业设计（论文、作业）毕业设计（论文、作业）题目：SMT贴装设备的工作原理及故障分析分校（站、点）：奉贤分校年级、专业：09秋机电一体化教育层次：大学专科学生姓名：李华学号：098090678指导教师：张帆老师完成日期：2012-5-19目录内容摘要和关键词…………………………………………………………………………Ｉ一、贴片机简介………………………………………………………………………………1二、贴片机的种类…………………………………………………………………………1三、贴片机的技术参数……………………………………………………………………1四、FUJICP643贴片机的机构功能………………………………………………………1(一）机架…………………………………………………………………………………1(二）供料机构……………………………………………………………………………2(三）置件机构……………………………………………………………………………2(四）基板搬运机构………………………………………………………………………4(五）影像处理装置………………………………………………………………………4(六）控制系统……………………………………………………………………………4五、机器动作流程…………………………………………………………………………6六、贴装设备(FUJICP643)故障及处理过程……………………………………………8(一）CPst17st19报警…………………………………………………………………8(二）SERVOAMPALARM报警……………………………………………………………11七、贴片机的发展前景……………………………………………………………………14参考文献…………………………………………………………………………………15致谢………………………………………………………………………………………16I内容摘要表面贴装技术（SMT）是当今国际上最热门的一种电子组装技术和工艺，曾被誉为电子组装技术一次革命，其中贴片技术则是SMT技术的支柱和技术发展的重要标志，同时又是一个设计制造一体化的设备，本文主要对FUJICP643贴片机机构功能和动作流程进行分析，以及贴片机的故障分析和其解决方案。关键词：贴片机；机构功能；控制系统；动作流程；故障处理。1SMT贴装设备的工作原理及故障分析一、贴片机简介中国大陆地区电子制造商从上世纪八十年代后期开始从国外引进贴片机制造，那时规模大，主要是一些电视机厂用于彩电调谐器生产，所以贴片机国内市场的真正繁荣实际上是从九十年代中期开始的。伴随着香港、台湾地区电子制造商逐渐将其生产线移向大陆，以及国际几大顶级EMS公司如伟创力、旭电、天泓、四海、捷普等也纷纷到中国投资设厂，再加上中国本地OEM和EMS公司的崛起，使得中国贴片机产业迅速壮大。贴片机：又称“贴装机”，在生产线中，它配置在点胶机或丝网印刷机之后，是通过移动贴装头把表面贴装元器件准确地放置PCB焊盘上的一种设备。二、贴片机的种类贴片机根据贴片速度的快慢，可以分为：低速贴片机、中速贴片机、高速贴片机、超高速贴片机。超高速贴片机的速度可以达到每小时贴96000个贴片元件，即1秒钟贴26．67个贴片元件。当然，超高速贴片机的价格也非常昂贵，还必须配备相应的其它设备和技术，进行合理的工艺编捧，才能发挥它的超高速的特性。在实际应用中，中速贴片机应用的更加广泛目前贴装设备大致可分为四种类型：动臂式、复合式、转盘式和大型平行系统。不同种类的贴片机各有优劣，通常取决于应用或工艺对系统的要求，在其速度和精度之间也存在一定的平衡。我公司目前使用的是转塔式CP643高速贴片机和QP341动臂式两种贴片机。三、贴片机的技术参数各种不同速度、不同功能、不同结构的贴机的技术参数基本相同，主要有以下几种：（1）贴装精度与能力；（2）照相机参数；（3）元件贴装范围；（4）贴装速度；（5）基板支持范围；（6）最大装料能力；（7）机器的电、气参数及环境要求；（8）机器的外观尺寸、重量及物理承重要求。前面两种参数决定贴装设备的主要功能，能贴什么样的元件；贴装速度决定贴装设备的产能；基板支持范围和最大装料能力决定能支持多大的线路板和最多能容纳多少品种的元件；后两个参数则决定机器的安装条件。表面贴装技术的优点是把元器件精确、快速地贴放到印制板的电路焊盘上，因此贴装精度和贴装速度是贴装设备最重要的两个参数。四、FUJICP643贴片机的机构功能（一）机架2常见机架有整体铸造式和焊接式。但无论哪种工艺制成的机架都保证机器运行中的稳定，无位移；机架不随机器震动而产生震颤。（二）供料机构供料器是按照每次运动供一颗料运动的，并带动同步棘轮运行。按照料带来分，可以分为纸带的和胶带的。靠贴装头运动过程中敲击进给供料器进给柄实现驱动。（三）置件机构1.凸轮轴通过9组圆板凸轮和2组桶形凸轮来实现对旋转主轴的控制9组圆板凸轮：第1站吸嘴取料上下第1站飞达推料第1站切刀（以及低16站真空消除）第3站预转离合器上下第10站最终置件角度旋转离合器上下(以及第5站误差角度修正)第11站吸嘴贴装上下（以及第11站真空开关切换）第12站精确还原离合器上下3第13站预转还原离合器上下第18站吸嘴切换2组桶形凸轮：第3站置件角度预转第13站置件角度与转还原2.驱动装置3.置件工作头装备有6个种类的吸嘴，在零件的吸取和置件位置处下降和上升。4.吸嘴转换机构使用侦测器检知吸嘴的种类，用伺服马达将其进行转换第11站吸嘴上下第10站FQ离合器上下吸嘴驱动装置第3站PQ旋转R/L第3站PQ离合器上下R/L第一站送料凸轮轴B第1站吸嘴上下凸轮轴A第12站FRQ离合器上下第13站PRQ离合器上下THETA驱动装置第1站废料带切除第18站NC离合器上下第13站PRQ旋转R/L420个置件工作头所在的位置被称为工作站，1-11站是本次置件的工作过程，12-19站为下次置件做准备。（四）基板搬运机构机器上的基板搬运是通过基板搬运爪，在载入侧搬运轨道、置件平台和送出侧搬运轨道之间进行的。搬运爪可分为载入侧搬运爪与送出侧搬运爪2种。它们都是根据置件时的生产程序、由汽缸来驱动的。载入侧搬运轨道（In-conveyor）将基板搬送到机器内并Lifter(升降台)将其抬高后,将基板过渡给后退过来的In-Carrier。载入侧搬运(In-carrier)，从In-conveyor，基板抓取后搬运到XYtable上方位置。置件平台(XY-table)：将基板固定后送往指定置件位置，置件完成后过渡给Out-carrier。送出侧搬运爪(Out-carrier)：将基板从XY-table上抓取后搬运到Out-conveyor。从Out-Carrier得到基板后将基板搬运出机器。（五）影像处理装置机器影像处理是显著影响元件安装的第二个因素，机器需要知道电路板的准确位置并确定元件与板的相对位置才能保证自动组装的精度。成像通过使用视像系统完成。视像系统一般分为俯视、仰视，俯视摄象机在电路板上搜寻目标（称作基准），以便在组装前将电路板置于正确位置;仰视摄象机用于在固定位置检测元件，一般采用CCD技术，在安装之前，元件必须移过摄象机上方，以便做视像处理。目前的CCD硬件性能都具备相当的水平。（六）控制系统控制系统的功能可分为两大块：即电路控制和气路控制，主要由控制卡，各种传感器，各种阀和气缸，伺服电机和编码器等组成，是贴片机上最复杂，最核心的部分。51.电路控制（1）CPU板机器主控制板，所有功能由它决定，如各种信号。另外，程序，元件数据，固有参数，状态等资料储存在这。程序可存10个。（２）COLOR板AVME-311AF/FH1017A彩显区动卡。控制显示器荧屏显示等。注意，不能显示黑色和白色零件图像。（３）VISION板两块板中左边的板作用：本块板中的CPU，RAM，SCSI控制器和计算器插槽接口板两块板中右边的板作用﹕图像数字转换器，RGB显示控制器﹐序列线控制器和照相输入。图像处理接收是由棱镜系统上装着的SONY或TOSHIBACCD相机摄取。图像质料然后转载到VPFRAMEGRABBER(图像处理抓取器)，然后通过CPU(25MHZ时)处理。最后综合资料被汇报给CP643的主CPU。综合资料指的不是X﹐Y﹐θ的补偿值﹐就是其它不良代码。（４）SERVOBOARDS伺服驱动卡，介于CPU与伺服放大之间，第一块卡：C，FRQ，Z轴；第二块卡：X，Y，FQ轴；第三块卡D1，D2，NC轴。（５）I/O适配卡这块卡把CPU板(VMEBUS)与编程逻辑控制器相连，因此是信号的中间转换单元。比如在LOADING状态，首先是INCONVEYOR处SENSOR感应该处有无PCB，若有，SENSOR就把信号传到I/O，通过I/O把信号传给CPU板，CPU板再把信号通过I/O传给PLC，PLC把命令发出通过继电器把马达电源打开，马达转动，从而把PCB送到MAINCONVEYOR，然后接到CPU，I/O，PLC发出的命令也转动，把PCB送到目的位置。若无，SENSOR就把信号传到I/O，通过I/O把信号传给CPU板，CPU板再把信号通过I/O传给PLC，PLC把命令发出通过继电器把马达电源打开，马达转动，直到有PCB到SENSOR位置，再重复上面动作。（６）SCSI适配卡RAM板是作为VP图像处理软件适配卡，当POWERON时，图像处理器用它自身的ROM激活，在这VP软件(固软件结合物处理运算法则)从ROM卡(SCSI)传到VP板(图像处理板)。（７）MP板作用1：电源故障检测。作用2：侦测主交流电压的降压。２．气路控制气路控制电磁阀等气缸组件由外部气源控制。气源如图，外部气源接口(4~5kg/c㎡)6NOZZLE真空﹐废料带吸取由机器后面的真空磅产生，机器后真空发生器3．伺服系统伺服系统由9个伺服马达组成：X，Y，Z，D1，D2，PRQ，FQ，CAM，NC，它们属于运动部分，完成CPU通过SERVE卡及伺服放大器而执行的动作。如图：五、机器动作流程7基板由In-conveyor载入，到达Out-conveyor后载出，其间机器需进行载板、定位、置件等诸多动作。下面将针对这些动作讲述一个完整的动作流程。检测基板有板基板没有，待板基板载入上载，由in-carrier传送载入XY-table执行预取件动作MARK定位零件影像处理影像错误则被抛入不良零件盒置件基板完成生产，XY-table会移向Out-carrier方向XY-table上升基板转到Out-carrie上基板被载出8当启动键被按下后，检测输送带上是否存在基板，若已存在基板，基板会被载入，则会有基板载入到In-conveyor)。然后，被载入的基板被上载并输送到In-carrier，此时，机器执行预取件动作，基板由In-carrier转送至XY-table的同时，机器执行预先取件的动作；当基板被载入到XY-table后，使用定位相机读取基准定位点对基板进行定位，18站进行吸嘴切换，为确认选择了一个正确的吸嘴，然后第19站进行吸嘴检测；当所选定的Nozzle移到第1站，同时吸嘴位于吸件位置时，机器将会调整凸轮的速度，同时吸嘴在吸件位置下降并在一瞬间将零件吸取，为减少置件时间及增加置件精度，在第10站执行最终置件角度旋转之前，在第3站先进行预转动作，第6站使用CCD相机对零件进行影像处理，依据被侦测零件的尺寸可使用宽视野相机或窄视野相机进行检测，未通过影像处理的零件将不被置件而在第16站抛入不良零件收集盒内。随后机器依据机上设定或PartData自动执行补件动作，在第10站，依据定位相机和零件相机所读取的资料，对零件角度进行最终调节，第11站进行置件，当XY-table到达置件位置时，零件被置放，第13站将NozzleHolder转回原位（即将第3站和第10站所旋转的角度还原）反复动作，直到目前XY-table所夹持的基板完成生产；当目前基板完成时，XY-table会移向Out-carrier方向，在基板送出位置，XY-ta