PCBA装配设备的制作方法 专利技术说明

电子电路装置的制造及其应用技术pcba装配设备技术领域1.本实用新型主要涉及pcba装配技术领域，尤其涉及一种pcba装配设备。背景技术：2.ecu(electronic control unit，电子控制单元，也称为行车电脑)是汽车电子核心零部件，在当代汽车中扮演的角色越来越重要。当代汽车更加趋向电子化、智能化发展，也就越离不开ecu的优异功能。ecu核心是高可靠性cpu加上各种传感器、接口电路和执行控制单元等组成硬件，ecu具有一致性、稳定性、健壮性和可靠性等性能优势。3.pcb(printed circuit board，印刷电路板，又称印制电路板)是ecu中一种重要的电子部件，是电子元件的支撑体，也是电子元件线路连接的提供者。pcb作为ecu产品的重要组成部件，其制作、切割以及装配等工艺都有着高标准和高严苛的工艺要求。4.目前的pcb装配工艺，主要是通过自动化分板设备，将多连板的pcb分割成单体的小板，然后将单体的小板放在一定的载具上，通过载具传递到指定位置，再由作业人员取出，放到hsg(外壳)中。pcba(printed circuit board+assembly)是pcb空板经过smt上件，再经过dip插件的整个制程，也可以说相应的产品为pcba。多数厂商都愿意选择pcb生产厂家在生产pcb的同时代加工贴片，或者是让贴片厂家代替采购pcb，这两种方式都省去不少麻烦，加快了生产效率。而pcba厂家就能实现这两种快捷有效的加工方式。在pcba的装配过程中，尤其是高数量pcba连接器通孔和housing pin针(120+)装配时，传统的手工作业方式，不仅占用人力资源，影响作业效率，而且由于作业人员过多的接触pcba，极有可能损坏pcba。技术实现要素：5.本实用新型要解决的技术问题是提供一种pcba装配设备，提高产线工作效率，降低人工成本，降低人工装配产生的产品质量风险，减少不良pcba的产生。6.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种pcba装配设备，包括：承载板；在所述承载板的下表面具有至少三个吸盘，所述至少三个吸盘不位于同一直线上，每个所述吸盘连接使所述吸盘产生负压的抽气装置；其中，每个所述吸盘包括外环和柔性吸头，所述外环固定在所述承载板的下表面，所述柔性吸头设置在所述外环之内。7.可选地，所述外环上具有开口，所述开口用于避免所述外环接触所述pcba上的元件。8.可选地，所述承载板为三角形的承载板，在所述承载板的三个角处分布有所述吸盘；每个所述外环的高度相等。9.可选地，所述承载板和所述外环采用金属材质，且所述承载板和所述外环一体化成型。10.可选地，所述柔性吸头采用橡胶材质，在吸附所述pcba前，所述柔性吸头的高度大于所述外环的高度，在吸附所述pcba后，所述柔性吸头的高度小于所述外环的高度。11.可选地，所述承载板上具有贯穿所述承载板的通孔，所述吸盘位于所述通孔下方；还设置有连接所述吸盘的气管接头，所述气管接头位于所述通孔上方。12.可选地，还设置有旋转机构，所述旋转机构连接到所述承载板，带动所述承载板旋转。13.可选地，所述旋转机构包括电机，所述电机的输出端连接传动轴，所述传动轴连接所述承载板。14.可选地，所述传动轴连接所述承载板包括：所述传动轴通过快换阀连接所述承载板；所述快换阀的公头或母头连接所述承载板，所述快换阀对应的母头或公头连接所述传动轴。15.可选地，所述传动轴通过中间件连接所述快换阀，所述中间件包括上板和下板，所述上板连接所述传动轴，所述下板连接所述快换阀，所述上板与所述下板通过螺栓连接；还设置有压力传感器，所述压力传感器位于所述上板和所述下板之间，感知所述承载板传递而来的压力变化。16.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：具有承载板；在承载板的下表面具有至少三个吸盘，至少三个吸盘不位于同一直线上，每个吸盘连接使吸盘产生负压的抽气装置；每个吸盘包括外环和柔性吸头，外环固定在承载板的下表面，柔性吸头设置在外环之内。本实用新型能够提高产线工作效率，降低人工成本，降低人工装配产生的产品质量风险，减少不良pcba的产生。附图说明17.包括附图是为提供对本技术进一步的理解，它们被收录并构成本技术的一部分，附图示出了本技术的实施例，并与本说明书一起起到解释本技术原理的作用。附图中：18.图1是本实用新型一实施例pcba装配设备的整体结构示意图；19.图2是本实用新型一实施例pcba装配设备的平面结构示意图；20.图3是本实用新型一实施例pcba装配设备中承载板正面结构示意图；21.图4是本实用新型一实施例pcba装配设备中外环未开口结构示意图；22.图5是本实用新型一实施例pcba装配设备中外环开口结构示意图；23.图6是本实用新型一实施例pcba装配设备中承载板背面结构示意图；24.图中各标识分别表示：25.11-承载板；26.12-吸盘、121-外环、122-柔性吸头、123-开口；27.13-旋转机构、131-电机、132-传动轴；28.14-快换阀；29.15-中间件、151-上板、152-下板、153-螺栓；30.16-压力传感器；31.17-气管接头。具体实施方式32.为了更清楚地说明本技术的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。33.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。34.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。35.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。36.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。37.应当理解，当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。相比之下，当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时，不存在插入部件。同样的，当第一个部件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个部件，在该第一部件和该第二部件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它部件，甚至在导电部件之间没有直接接触。38.实施例一39.参考图1～图6，本实施例提供的pcba装配设备，其主要结构包括：承载板11，在承载板11的下表面具有至少三个吸盘12，至少三个吸盘12不位于同一直线上，每个吸盘12连接使其产生负压的抽气装置，其中，每个吸盘12包括外环121和柔性吸头122，外环121固定在承载板11的下表面，柔性吸头122设置在外环121之内，相当于外环121围住柔性吸头122。40.在本实施例中，抽气装置抽气，则与抽气装置相连接的吸盘12产生吸附力，通过吸盘12的吸附作用，可以抓取pcba，再辅以其他位置转移组件，如实现上下、左右、前后移动的机械臂等，实现转移pcba的目的，以便对pcba进行装配。当然机械臂等位置移动组件不在本实施例改进范围之内，在此不再展开。从理论上讲，只要吸盘12的吸附力足够，一个吸盘12或两个吸盘12都可以吸附pcba，但是一个点或两个点的吸附没有三个点吸附稳定。因此，本实施例设备采用了三个吸盘12的结构方式，且三个吸盘12不位于同一直线上，即通过三个点的吸附作用，使得吸附效果更好，确保吸附pcba的稳定性。本实施例设备具有取板和放板功能，实现pcba准确放置在外壳内，且pin针能够准确插入pcba连接器通孔，保证了pin针和pcba连接器通孔的位置度同心度，利于pcba装配的顺利进行。41.在一些实施方式中，外环121上具有开口123，开口123用于避免外环121接触pcba上的电子元件，造成电子元件损坏。当吸盘12吸附pcba时，尤其是pcba具有较多电子元件的情况下，由于外环121具有一定的高度，在吸盘12吸附pcba时，外环121可以直接与pcba接触，容易出现外环121对pcba上电子元件的挤压情况，导致电子元件产生变形，严重时影响电子元件的性能，进而影响整个pcba的性能。因此，如何保证对pcba有效吸附并转移的情况下，减少损坏pcba上电子元件显得尤为重要。本实施例设备采用了开口123结构。42.参考图4和图5，在图4中，外环121为圆柱环，在外环121中间是柔性吸头122，整个外环121将柔性吸头122围住，当吸盘12吸附pcba时，外环121与pcba直接接触。而在图5中，对外环121结构进行了改进，设置开口123，即将原来的整体外环121结构切掉一部分，一般是会与pcba上电子元件相接触的部分。采用此种结构，一方面，能够保证吸附效果，另一方面，由于外环121上具有开口123，在吸盘12工作时，pcba上对应位置的电子元件可以处在开口123中，不会受到外环121的挤压作用。尤其是pcba上电子元件密集处，开口123对电子元件的避让作用更加明显，效果愈发突出。43.在一些实施方式中，承载板11为三角形的承载板11，在承载板11的三个角处分布有吸盘12，每个外环121的高度相等。虽然本实施例设备可以设置三个或三个以上的吸盘12，但从实践来看，三个吸盘12既可以保证吸附pcba的稳定性，也是采用吸盘12最少的方式，可以减少设备成本。在采用三个吸盘12的情况下，与吸盘12匹配的承载板11设置为三角形，满足三个吸盘12不在一条直线上的要求，同时也可以减少承载板11的材料用量。在本实施例中，每个外环121的高度相等，一是为了能够平稳抓取pcba，三个外环121的高度保持一致，保证pcba在吸取时处于同一平面；二是使本设备能够更标准化。44.在一些实施方式中，承载板11和外环121采用金属材质，且承载板11和外环121一体化成型。承载板11和外环121采用金属材质，具有较好的力学性能，同时利于成型。承载板11和外环121一体化成型，可以减少设备的组装过程和组装次数，避免因过多的设备组装过程而产生不可预知的其他风险。45.在一些实施方式中，柔性吸头122可以采用橡胶材质，在吸附pcba前，柔性吸头122的高度大于外环121的高度，在吸附pcba后，柔性吸头122的高度小于外环121的高度。在吸盘12对pcba进行吸附后，柔性吸头122的高度小于外环121的高度，则外环121直接接触pcba，由于外环121结构强度高，pcba被吸附得更牢固。46.在一些实施方式中，承载板11上具有贯穿承载板11的通孔(图中未示出)，吸盘12位于通孔下方。还设置有连接吸盘12的气管接头17，气管接头17位于通孔上方。通过此种结构，连接吸盘12的抽气装置可以通过气管接头17与吸盘12连接，吸盘12和其他吸气组件分别在承载板11的下表面和上表面。如图3所示，左侧是吸盘12所在承载板11的下表面，而气管接头17在右侧，即承载板11的上表面，可以减少在吸附pcba时，抽气管道或管线对pcba的影响。47.在一些实施方式中，还设置有旋转机构13，旋转机构13连接到承载板11，带动承载板11旋转。以图1为例，旋转机构13位于整个设备的上方，在旋转机构13的下方连接承载板11，一般是连接到承载板11的中心处。当旋转机构13旋转时，如图中的逆时针方向旋转，则会带动承载板11往同样的方向旋转，且承载板11可以以图中的轴a为旋转轴进行旋转。这样的结构优势在于，当吸盘12直接吸附pcba位置不对时，可以通过旋转机构13，使承载板11旋转到合适的位置，再吸附抓取pcba，抓取效果更好，避免因位置不合适损坏pcba的电子元件。48.在一些实施方式中，旋转机构13包括电机131，电机131的输出端连接传动轴132，传动轴132连接承载板11。传动轴132在转动过程中既承受弯矩又承受扭矩，通过传动轴132传递旋转动力，提升本实施例中承载板11旋转的稳定性。49.在一些实施方式中，传动轴132连接承载板11可以是传动轴132通过快换阀14连接承载板11。例如，快换阀14的公头或母头连接承载板11，快换阀14对应的母头或公头连接传动轴132。通过设置快换阀14，可以更换不同型号或者不同大小的承载板11，满足不同pcba的装配要求，使得本实施例设备的适应性强。在使用时，旋转机构13组件上连接快换阀14的公头(当然连接母头也是同样的道理)，而在承载板11上固定一个对应的快换阀14的母头，选择合适的承载板11，将承载板11的母头与旋转机构13的公头连接即可使用，操作方便。50.在一些实施方式中，传动轴132通过中间件15连接快换阀14。中间件15包括上板151和下板152，上板151连接传动轴132，下板152连接快换阀14，上板151与下板152通过螺栓153连接。还设置有压力传感器16，压力传感器16位于上板151和下板152之间，感知承载板11传递而来的压力变化。在取放pcba时，通过压力监控，及时知晓当前pcba位移有无异常。若发现当前pcba取放时压力异常，则应当立即停止设备运行，避免损坏pcba。51.下面以一个pcba装配过程为例来说明本实施例设备的工作过程和方式。52.以高数量pcba连接器通孔和housing pin针(针数120根以上)装配为例。首先，pcba是预先放置在一个具有定位效果的定位盒中，定位盒具有定位柱和支撑柱，通过定位盒的定位与水平支撑，确保分割后的pcba水平放置。开启抽气装置，使吸盘12产生吸附力，将pcba从上述定位盒中提取出来。此外，在吸附转移的过程中，真空负压实时监控设备会实时监控吸盘12的负压力值，若负压力值出现异常，则设备报警停机。其次，将pcba放置在hsg(外壳)中，此过程需要对hsg进行定位检测。具体来说，根据每次拍照的特征点连线和标准示教拟合直线做偏差，将该偏差发给plc(programmable logic controller，可编程逻辑控制器)改变伺服的坐标位置，实现准确定位。定位功能可由相应的设备完成，在此不再展开。第三，根据plc计算的放置pcba的合适位置将pcba放下。在取放pcba时，通过压力传感器16监控压力，查看pcba当前位移有无异常。第四，在放置pcba成功后，抓取到hsg上的两个定位柱从放置的pcba中露出，后续完成pcba的装配过程。能够理解的是，pcba装配会涉及到其他相关内容，由于这些内容不是本实施例的改进之处，在此不再详细展开，但并不影响理解本实施例技术内容。53.本实施例提供的pcba装配设备，其具有承载板，在承载板的下表面具有至少三个吸盘，至少三个吸盘不位于同一直线上，每个吸盘连接使吸盘产生负压的抽气装置；每个吸盘包括外环和柔性吸头，外环固定在承载板的下表面，柔性吸头设置在外环之内。本实用新型能够提高产线工作效率，降低人工成本，降低人工装配产生的产品质量风险，减少不良pcba的产生。54.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述实用新型披露仅仅作为示例，而并不构成对本技术的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本技术进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本技术中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本技术示范实施例的精神和范围。55.同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。56.同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个实用新型实施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。57.一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本技术一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。58.虽然本技术已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本技术，在没有脱离本技术精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本技术的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本技术的权利要求书的范围内。









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