（机械电子工程专业论文）全自动食人鱼led焊线机关键部分结构设计.pdf

摘要 摘要 本文根据全自动食人鱼l e d 焊线机的工艺要求和技术规范，开展全自动食人 鱼焊线机的关键机械部分结构的设计和分析，包括x y z 三自由度焊线运动机构、 上下料机构、过片机构的设计和部分典型标准件的选型计算，并对部分关键结构 进行了有限元分析。本研究具有一定的理论意义和实际应用价值。本文研究的具 体内容如下： ( 1 ) x y z 三自由度焊线运动机构的设计：焊线运动机构由x y z 三个方向的工 作台组成，本设计的特点是采用并联的三自由度运动机构，三个方向的工作平台 没有负载和振动叠加，提高了运动速度和精度。三个方向运动驱动结构都是采用 伺服电机带动滚珠丝杆运动的形式。 ( 2 ) 上下料机构的设计：上下料机构由上料机构和下料机构组成，本设计为 了提高自动化程度，获得更长的一次放料或收料时间，创新的采用了平面托盘放 料和收料的方式，并也因此简化了机构的设计。上料机构主要包括送料机构、推 料机构和平面推盘部分；下料机构主要包括拉料机构、推料机构和收料托盘部分。 ( 3 ) 过片机构的设计：过片机构主要完成的是焊线进行时，将支架准确的过 片、定位和压紧支架，并衔接上料机构和下料机构。本设计所采用的总体设计思 想是过一片焊接一片，整个过片机构可以分为支架输送压紧机构和拨料机构 ( 4 ) y 向工作台固定座的有限元分析：本设计利用有限元分析的方向对y 向工作台固定座进行了线性静力结构分析，研究了工作台固定座的应力集中和变 形问题，并采用新旧工作台固定座对比分析的方法，得出新工作台固定座的性能 更为优越。 本文为全自动食人鱼l e d 焊线机的关键机械部分结构进行了较为系统的设 计、分析和研究。应用三维设计软件s o l i d w o r k s 2 0 1 1 进行了详细的机构零部件建 模和虚拟装配；利用有限元分析软件a n s y sw o r k s b e n c h l 2 1 对关键y 向工作台 固定座进行了线性静力结构分析；将关键机械部分做成物理样机并反复测试和优 化完善；最后完成了整机样机的装配和调试。本文解决问题的思想和方法对类似 研究具有一定借鉴意义，对进一步研究开发更高性能的微电子封装设备打下了坚 广东工业大学硕士学位论丈 实的基础。 关键词：食人鱼l e d ：机构设计；三自由度；平面托盘 a b s t r a c t a bs t r a c t a c c o r d i n g t ot h ef u l l - a u t o m a t i c e a g l e - - e y e l e dw i r e b o n d i n gp r o c e s s r e q u i r e m e n t sa n dt h et e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n s ，t h i st h e s i sd e s i g na n da n a l y s i st h ek e y m e c h a n i s mf o rt h ef u l l - a u t o m a t i ce a g l e e y el e dw i r eb o n d i n g i ti n c l u d e st h ed e s i g no f x y zt h r e ed o fw i r em o t i o nm e c h a n i s m ，l o a d i n ga n du n l o a d i n gm e c h a n i s ma n d o f f - c h i pm e c h a n i s m ，w ea l s oc a r r i e do u tad e t a i l e ds e l e c t i o nc a l c u l a t i o nf o rs o m eo f t h et y p i c a ls t a n d a r dp a r t s ，a n dw eh a v et h ef i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sf o rt h ek e yp a r t s u s i n gt h ef i n i t e e l e m e n tm e t h o d t h i sd e s i g n i n gs c h e m eh a sc e r t a i nt h e o r e t i c a l s i g n i f i c a n c ea n dp r a c t i c a la p p l i c a t i o nv a l u e t h i ss p e c i f i cc o n t e n to f t h i st h e s i sa r ea s f o l l o w s ： ( 1 ) t h ed e s i g no ft h ex y zt h r e ed o f w i r em o t i o nm e c h a n i s m ：t h ew i r em o t i o n m e c h a n i s mc o n s i s t so fx y zt h r e ed i r e c t i o n sw o r k b e n c h t h ec h a r a c t e r i z e do ft h i s d e s i g ni st h ep a r a l l e lt h r e ed e g r e eo ff r e e d o mm o t i o nm e c h a n i s m ，t h et h r e ed i r e c t i o n s w o r k b e n c hd o e sn o th a v el o a da n dv i b r a t i o ns u p e r i m p o s e d ，s oi ti m p r o v et h e m o v e m e n ts p e e da n da c c u r a c y t h es p o r t s - d r i v e ns t r u c t u r e so ft h et h r e ed i r e c t i o n sa r e a d o p t e dt h es e r v om o t o rd r i v et r a n s m i s s i o nm e c h a n i s mo fb a l ls c r e wt r a n s m i s s i o n p o w e r ( 2 ) t h ed e s i g no f t h el o a d i n ga n du n l o a d i n gm e c h a n i s m ：t h el o a d i n ga n du n l o a d i n g m e c h a n i s m sc o n s i s to ft h el o a d i n gm e c h a n i s ma n dt h eu n l o a d i n gm e c h a n i s m ，t h i s d e s i g ni no r d e rt oi m p r o v et h ed e g r e eo fa u t o m a t i o n ，s a v i n gu n l o a d i n gt i m e ；w eu s e d af l a tt r a yd i s c h a r g ea n dr e w i n d i n g ，a n dt h e r e f o r em a k et h ei n s t i t u t i o ns i m p l y , t h e l o a d i n gm e c h a n i s mm a i n l y i n c l u d e s p u l l i n gm e c h a n i s m ，f e e d i n gm e c h a n i s ma n d f l a tp u s hp l a t ep a r t ( 3 ) t h ed e s i g no ft h eo f f - c h i pm e c h a n i s m ：o f f - c h i pm e c h a n i s mc o m p l e t et h eo f f - c h i p ，p o s i t i o n i n ga n dc o m p r e s s i o no ft h eb r a c k e tw h e nw i r ec a r r i e d ，a n dc o n v e r g e n c e o nt h em a t e r i a la n dl o w e rf e e d i n gm e c h a n i s m t h eo v e r a l ld e s i g np h i l o s o p h yu s e di n t h i s d e s i g ni s o n ew e l d i n g a c t i o n ；t h ee n t i r eo f f - c h i pm e c h a n i s mc o n s i s t s o f c o m p r e s s i o ns t e n td e l i v e r yb o d ya n do f f - c h i po r g a n i z a t i o n s 广东工业大学硕士学位论丈 ( 4 ) t h ef i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so ff i x e dyb e n c h sh o l d e r ：w em a k eal i n e a rs t a t i c s t r u c t u r a la n a l y s i st ot h ef i x e dyb e n c h sh o l d e ru s i n gf i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sm e t h o d ， a n dh a v ear e s e a r c ho fs t r e s sc o n c e n t r a t i o na n dd e f o r m a t i o no ft h ef i x e dw o r k b e n c h s h o l d e r , a n dw eh a v et h em e t h o do fc o m p a r a t i v ea n a l y s i so fo l da n dn e wf i x e d w o r k b e n c h sh o l d e r , u s i n gt h i sm e t h o dw ef i n dt h en e ww o r k b e n c h sh o l d e rh a v e s u p e r i o rp e r f o r m a n c e t h i st h e s i sm a k e sas y s t e m a t i ca n a l y s i sa n de v a l u a t ea b o u tf u l l - a u t o m a t i c e a g l e - e y e l e dw i r e b o n d i n g u s i n g t h r e e d i m e n s i o n a l d e s i g n s o f t w a r e s o l i d w o r k s 2 011d e s i g nt h em e c h a n i s ma n da s s e m b l et h e m u s i n gt h ef i n i t ee l e m e n t s o f t w a r ea n s y sw o r k s b e n c h12 1s i m u l a t et h ey - d i r e c t i o nw o r kb e n c h sh o l d e r , a n dh a v eap r o c e s so rp u r c h a s i n gf o rt h ec r i t i c a lm e c h a n i c a lp a r t ，a n dt h e na s s e m b l e d i n t oap h y s i c a lp r o t o t y p e ，a f t e rh a v eat e s t i n ga n dm o d i f i c a t i o nr e p e a t e d l y , t h e p h y s i c a lp r o t o t y p em e e t t h es p e c i f i c a t i o nr e q u i r e m e n t s ，a n d f i n a l l y , w em a d et h e w h o l ep r o t o t y p e b e s i d e s ，t h ei d e aa n dt h em e t h o d su s e db yt h ed i s s e r t a t i o nc a nu s e f o rr e f e r e n c et os i m i l a rs t u d y , a n dl a i das o l i df o u n d a t i o nf o rf u r t h e rr e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n to f m o r eh i g h - p e r f o r m a n c em i c r o e l e c t r o n i c sp a c k a g i n ge q u i p m e n t k e y w o r d s ：e a g l e - e y el e d ；m e c h a n i s md e s i g n ；t h r e ed o f ；f l a tt r a y 广东工业大学硕士学位论丈 c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t i i i c o n t e n t s ( c h i n e s e ) v c o n t e n t s v i i i c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1t h eb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo ft h i st h e s i s 1 1 2d o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c hs t a t u s 3 1 2 it h ed r i v e na p p r o a c ho fx yw o r k b e n c h 3 1 2 2t h ed r i v e na p p r o a c ho fzw o r k b e n c h 7 1 ：! 3f u l l a u t o m a t i c f e e dm e c h a n i s m 9 1 2 4t h ed y n a m i cd e s i g nm e t h o do f s y s t e ma n dd y n a m i c sm o d e l i n g 1 0 1 2 5c o n t r o li m p l e m e n t a t i o n ：1 ：l 1 ：；m a i nc o n t e n t sa n df e a t u r e so ft h i st h e s i s 1 2 c h a p t e r2t h ep r o c e s sa n a l y s i sa n dt h ew h o l ep l a n n i n go fe a g l e - e y el e d w i r e b o n d i n g 1 3 2 1i n t r o d u c t i o n 1 ：； 2 2t h ei n t r o d u c i n go fl e d w i r e b o n d i n gp r o c e s s 1 3 2 3t h ew h o l ec o m p o s i t i o no fe a g l e e y el e dw i r eb o n d i n g 1 5 2 4t h et e c h n i g a lr o u t eo fp a t t e r nm a c h i n ed e s i g np r o j e c t - 1 6 2 5t h es u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 1 7 c h a p t e r3t h ed e s i g no fx y z t h r e ed o fw i r em o t i o nm e c h a n i s m 1 8 ：；1i n t r o d u c t i o n 1 8 3 2t h ea n a l y s i so fd e s i g nm e t h o do fx y zt h r e ed o fw i r em o t i o nm e c h a n i s m 1 8 3 2 1t h em o d u l a rd e s i g no f t h em e c h a n i s m 1 8 3 2 2t h ea n a l y s i so f d e s i g nr e q u i r e m e n t so fx y zt h r e ed o fw i r em o t i o n m e c h a n i s m 1 9 3 2 3t h eo v e r a l ld e s i g ni d e a so fx y zt h r e ed o fw i r em o t i o nm e c h a n i s m 2 0 c o n t e n t s 3 3t h eo v e r a l ld e s i g np l a n n i n g o fx y zt h r e ed o fw i r em o t i o nm e c h a n i s m 2 0 3 4t h e d e s i g no f x zw o r k b e n c h 2 2 ：；4 1t h ed e s i g no f xw o r k b e n c h 2 2 3 4 2t h ed e s i g no f t h et r a n s m i s s i o nm e c h a n i s m o f zw o r k b e n c h 2 b 3 4 3t h em o v e m e n ti m p l e m e n t a t i o no fx - z w o r k b e n c ha n d w e l d i n g h e a dc o m p o n e n t s 2 3 3 5t h ed e s i g no fyw o r k b e n c h 2 4 3 6t h ec h o o s eo ft h et y p i c a l s t a n d a r dp a r t s 2 5 ：；6 1t h es e l e c t i o no fd v - t y p el i n e a rg u i d e s 2 6 3 6 2t h es e l e c t i o no f h e l i c a lb a l ls c r e w 2 9 ：；6 3t h es e l e c t i o no fs e r v om o t o r 3 2 ：；7t h es u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 3 7 c h a p t e r 4t h e d e s i g no fl o a d i n ga n du n l o a d i n g m e c h a n i s m 3 8 4 1i n t r o d u c t i o n 3 8 4 2t h ed e s i g nm e t h o do fl o a d i n ga n du n l o a d i n gm e c h a n i s m 3 8 4 3t h ed e s i g nr e q u i r e m e n t so f f u l l a u t o m a t i ce a g l e - e y el e dw i r eb o n d i n g 3 8 4 4t h ea d e s i g nm e t h o do f f u l l a u t o m a t i ce a g l e e y el e dw i r eb o n d i n g 3 9 4 4 1 t h es t r u c t u r ea n dc h a r a c t e d s t i c s o ft r a d i t i o nl o a d i n ga n du n l o a d i n g m e c h a n i s m 3 9 4 4 2 t h ed e s i g no fn e wl o a d i n gm e c h a n i s m 4 0 4 4 3t h ed e s i g no fn e w u n l o a d i n gm e c h a n i s m 4 4 4 5t h ec h o o s eo ft h et y p i c a l s t a n d a r dp a r t s 4 7 4 5 1t h es e l e c t i o no f b a l ll i n e a rg u i d e s 4 7 4 6t h es u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 5 1 c h a p t e r5t h em e c h a n i s md e s i g no fo f f - c h i pd e v i c e s 5 2 ：；1i n t r o d u c t i o n ! ；：1 5 2t h ed e s i g no fo f f - c h i pd e v i c e s 5 2 5 2 1t h ed e s i g ni d e a so fo f f - c h i pd e v i c e s 5 2 5 2 2t h em e c h a n i s md e s i g no f o f f - c h i pd e v i c e s 5 3 5 3t h es u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 5 6 i x 广东工业大学硕士学位论文 c h a p t e r6t h el i n e a rs t a t i cs t r u c t u r a la n a l y s i so ft h ey f i x e dw o r k b e n c h 5 7 6 1t h ei n t r o d u c t i o no ff i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sm e t h o d s 5 7 6 2t h el i n e a rs t a t i cs t r u c t u r a la n a l y s i so f t h e f i x e dw o r k b e n c h 5 7 6 2 1t h e p u r p o s eo f t h ef i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so f t h e f i x e dw o r k b e n c h 5 8 6 2 2t h ep r e - t r e a t m e n to fl i n e a rs t a t i cs t r u c t u r a la n a l y s i s 5 8 6 2 3t h ed i v i s i o no ft h eg r i d 6 】【 6 2 4t h ep o s t - p r o c e s s i n ga n a l y s i s 6 2 6 4t h es u m m a r yo ft h i sc h a p t e r 6 7 c o n c l u s i o n sa n dp r o s p e c t 6 8 r e f e r e n c e s 7 ( ) p a p e r s p u b h s h e d 。7 4 a n n o u n c eo fo r i g i n a lc r e a t i o n 7 5 c o p y r i g h tu s ea u t h o r i z a t i o ns t a t e m e n t 7 5 a c k n o w l e d g e m e n t 7 6 a p p e n d i x 7 7 x 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题的研究背景与意义 食人鱼l e d 灯如图1 1 ，英文名字为e a g l e e y el e d ，是一种封装，正方形的， 透明树脂封装，四个引脚，负极处有个缺脚的l e d ；食人鱼是散光型的l e d ，发 光角度大于1 2 0 度，发光强度很高，而且能承受更大的功率【t 】。 图1 1 红光食人鱼l e d f i g 1 1r e de a g l e - e y el e d 食人鱼l e d 非常适合制成线条灯、背光源的灯箱和大字体槽中的光源。因为 线条灯一般用来作为城市高层建筑物的轮廓灯，并且背光源的灯箱广告屏和大字 体的亮灯都是放置高处，如果l e d 灯不亮或变暗，其维修十分困难。由于食人鱼 l e d 的散热好，相对9 5 m m 的普通l e d ，其光衰小、寿命长，因此使用的时间也 会长，这样可以节省可观的维修费用； 食人鱼l e d 也可用做汽车的刹车灯、转向灯、倒车灯，因为食人鱼l e d 的散 热方面有优势，所以可承受7 0 8 0 m a 的电流，在行使的汽车上，往往蓄电瓶的电 压高低波动较大，特别是使用刹车灯的时候，电流会突然增大，但是这种情况对 食人鱼l e d 没有太大的影响，因此其广泛用于汽车照明中【i l 。 广东工业大学硕士学位论文 图1 - 2 食人鱼支架 f i g 1 - 2e a g l e - e y el e ds t e n t 食人鱼支架如图1 2 ，这种支架横截面成u 形，加工较难，所以支架价格相 对昂贵，而且由于单个食人鱼l e d 支架所占空间较大，所以在全自动送料系统里 面，之前并没用找到一个较好的方法实现大量送料。 引线键合工艺是一种利用热、压力和超声波能量将半导体芯片引脚与电子封 装外壳的引线或基板的引脚用金属丝连接起来的工艺技术，它是在l e d 封装工艺 中，最关键和复杂的一道工序；随着科技自动化的发展和人工劳动力成本的增加， 高性能、高速成为现代封装的发展方向，现在的焊线机焊接速度最高可达到1 5 - - 一 2 0 线每秒，另一方面，由于芯片的不断减小，封装朝着轻薄短小方向发展，引线 间距不断缩小，集成度要求更高，；芯片封装技术的高要求和快速发展对设备的运 行速度、精度、稳定性等性能提出了更高的要求，这就需要发展新的更高速的封 装设备来满足芯片封装的技术需求。 近几年，l e d 新型封装设备开发取得了丰硕成果，自主创新产品已经在生产 上实现了应用，市场需求量大、技术水平较高的设备也开始小批量生产，销售快 速增长。 l e d 封装关键设备包括固晶机、焊线机、点胶机、荧光粉涂布机、塑封机、 测试机、编带机、划片机等：在封装设备方面，传统的金属连线制程仍然是l e d 后段设备最大的市场：目前国内一方面对国产封装设备非常欢迎，因为成熟的国产 封装设备既意味着自身的产品性价比竞争优势，也意味着更长远的产业核心竞争 优势：但另一方面，也不可能贸然推进国产化设备去冒企业成品率、性价比、可 靠性、企业信誉等方面的风险：所以总体上来说，当前国内l e d 封装企业在主要 设备采购上的国产化比例并不高；中国要实现封装设备国产化是机遇与挑战并存， 但机遇大于挑战；因为l e d 产业与其他产业的区别就在于l e d 产品的技术不断提 第一章绪论 高，而价格却越束越低，这就要求既要具有能够生产高档l e d 产品的自动化设备， 又要减少投资成本，这就给国产设备提供了一个千载难逢的市场机遇；但是我国 l e d 封装设备、封装材料大部分依赖进口，封装企业规模不够大，封装工艺研究 投入不足，工艺水平总体不高，加之从事l e d 封装专业人才不足，对l e d 的原 理、结构设计、材料、光学以及与半导体结合知识了解的人太少，这种状况严重 制约了产业的发展；同时，l e d 封装产业的发展还受到国外专利权的牵制【3 1 。 本课题是在实验室已研究焊线机很多年的基础上，开发出一款新型具有自主 知识产权的全自动食人鱼l e d 焊线机，为国内的封装行业带来现实的意义，缩短 和国外设备的差距。 1 2 国内外研究现状 当前国内l e d 封装产业最大的不足还是相对于国外设备的速度和稳定性方 面，至少达到了十倍的差距，从结构上看，现有的芯片封装设备实质上都是三自 由度的往复运动机构和一整套的全自动送料机构，平面往复定位机构实现高速、 高加速度和高精度的定位，垂直方向运动机构实现引线往复键合功能，全自动送 料机构实现快速稳定的送料，压紧和下料。所以提高设备的速度其实就是提高核 心部件的速度、精度和稳定性。 机械往复运动机构的性能中，高速和高精度往往是互相矛盾的，所以为了解 决这个问题，国内外很多研究工作者在这方面做了很多的研究工作，他们的研究 工作和出发点主要集中在采取新的驱动方式和运动机构形式，并利用现代 c a d c a e 设计方法，实现系统动态设计，有限元和动力学分析，在控制方向采 用有效的控制方法等方面，这些难点也是微封装装备研发和制造的关键基础技术。 以下将对上述几方面的国内外发展现状进行叙述。 1 2 1x y 平台驱动方式 焊线机的x y 工作台最开始采用的驱动方式同机床等其它机械设备一样，都 采用交流伺服电机加上滚珠丝杠式来进行驱动，串联的将其中一个方法平台叠加 到另一个方向上，这种结构如图1 3 所示，这种方式一般采用伺服电机或步进电 机作为驱动元件，通过滚珠丝杠将电机的旋转运动转化为定位平台的直线往复运 动，由于这种驱动方式价格低，所占用的机构空间小，所以得到了广泛的应用， 3 广东工业大学硕士学位论文 但是由于这种驱动方式经过了转换机构，存在运动响应慢、惯量大、运动精度不 高等缺点，影响系统运动的快速性及高速运行的稳定性，限制平台的精度、速度 和加速度的进一步提高，但是如果设计巧妙，控制精确，可以满足般速度和精 度的需求，为了追求更高速，高精度的性能，就需要寻找新的驱动形式来提高定 位精度、速度和稳定性。 图1 3 伺服电机丝杆串联工作台 f i g 1 3s e r v om o t o rs c r e ws e r i e sp l a t f o r m 由于串联形式的伺服电机丝杆工作平台的负载和振动的叠加，位于下面运动 方向运动部件质量大，后来国外某工程师，发明了采用并联工作台的形式( 图1 4 所示) 。并联工作台即各个方向工作台采用并联的形式组合，其中一个方向的运动 不对另外一个或几个方向的运动平台产生影响或影响很小，这样设计的x y 工作 台减小了其中一个方向上的负载，整体的振动也相对减小，提高速度和精度。 4 第一章绪论 图l - 4 伺服电机丝杆并联工作台 f i g 1 - 4s e r v om o t o r s c r e wp a r a l l e lp l a t f o r m 直线电机( 如图1 5 ) ，其结构的原型是将旋转电机的定子和动子展开成两个 平面，展开之后称为直线电机的次级和复级：由于展开之后，通过电能直接转变 为直线电机的推力，中间不需要其他转换装置，所以省去了机械传动这一环节， 整个装置系统得到巨大简化，保证了运行的可靠性，并且可以获得很高速度，较 高的重复定位精度及良好的稳定性。最早将直线电机用于在焊线机的x y 工作平 台上的是日本一家公司，之后直线电机在焊线机上获得了广泛的应用。 图1 5 串联直线电机定位平台 f i g 1 - 5s e r i e sl i n e a rm o t o rp l a t f o r m 二：参 图1 - 6k a i j o 公司的并联直线电机定位平台 s 广东工业大学硕士学位论文 f i g - 1 - 6p a r a l l e ll i n e a rm o t o rp l a t f o n no fk a i j o 超声波电机( u l t r a s o n i cm o t o r ) ( 图1 。7 ) 是通过逆压电效应将电能转换为超声 波振动能，将交变的振动转变成转子单方向的直线运动，实现机械振动能到转子 动能的转换；超声波电机具有结构简单、设计灵活、低速、大力矩密度、响应快、 无源制动、无电磁干扰等优点。由于超声波电机的这些优点，使平台有效的提高 了重复定位精度，使得超声波电机成为当前机电控制领域的一个研究热点，但是 平台的速度和加速度不高，所以还有很大的发展空间。 图1 7 超声波电机平台 f i g 1 - 7u l t r a s o n i cm o t o rp l a t f o r m 音圈电机( v o i c ec o i lm o t o r ) 是一种新型直驱电机，除了和直线电机一样，省 去了机械传动环节的机械结构带来的间隙外，不如如此，音圈电机在理论上具有 无限分辨率，无滞后、无齿槽效应、响应快、效率高、推力大、力特性稳定和控 制方便等优点。将其用于焊线机频繁启停的定位平台机构中，无疑是最理想的选 择，但是其价格昂贵，控制复杂，在国产设备中并没用大规模的使用。 图1 - 8 为音圈电机驱动的x y 工作平台，通过x y 两方向音圈电机的运动实现 平台的精确定位。 国 第一章绪论 图1 - 8 音圈电机驱动的x y 工作平台 f i g 1 - 8t h ex yw o r k i n gp l a t f o r md r i v e nb yv o i c ec o i lm o t o r 1 2 2z 向驱动方式 国内发展过程 自从机电一体化运用广泛以来，z 向焊头的驱动发生了很大的变化，国内首 次采用的触点控制模式，所谓触点控制模式，其实就是用触点的张开与闭合来控 制电磁铁的张开与闭合，从而实现焊接的动作和焊接力大小的控制，运动驱动方 式是采用伺服电机和电磁铁一起完成，虽然这种驱动方式结构复杂，机构空间大， 但是这种驱动方式控制相对简单，价格低廉，从国内焊线机发展之初的十几年前 开始到现在，国内普遍采用这种模式的居多。 图1 - 9 为触点模式z 向焊头示意图，中间固定件固定，伺服电机平台的上下 运动带动后面部分围绕固定件上的弹片来回摆动，电磁铁通电与断电实现焊接动 作和焊接压力的控制。 。 图1 - 9 触点式焊头 广东工业大学硕士学位论文 f i g 1 9c o n t a c tt y p ew e l d i n gh e a d 由于z 向焊接需要极高的速度和定位精度，经过多年的发展，国内多家企业 也开始采用音圈电机驱动z 向焊头，现均已在实验中，由于稳定性和速度相比于 国外高速机的还有一定的差距，相比而言，厂家更愿意去买国外的高速机，所以 国内音圈电机驱动的高速机批量投产的并不多。 国外发展过程 国外z 向驱动机构的研究已经有几十年了，首次在z 向驱动中就是使用的音 圈电机，经过不同结构的发展，并延续至今。图卜1 0 为日本k a i j o 公司采用摆 动音圈电机驱动的z 向焊头，是国外z 向驱动结构的典型代表模式。 图1 1 0 摆动音圈电机驱动的焊头 f i g 1 - 1 0t h ew e l d i n gh e a dd r i v e nb ys w i n gv o i c ec o i lm o t o r 1 2 3 全自动送料机构 因l e d 食人鱼支架特殊的结构，单个支架占得空间大，如果采用料盒装料， 需要大量料盒，并且占用设备的大量空间，所以国内大部分的机型都是手动机或 者半自动机，并没用采用全自动送料结构，部分厂家在国内普遍采用的是料盒放 料与输送带送料，还没有出现其他的结构，全自动食人鱼l e d 焊线机在国内只有 几家公司能完全实现。 图1 l 为国内深圳伟天星公司的全自动食人鱼l e d 焊线机，其典型的上下料 和送料器结构为当前国内的主流模式。 里 第一章绪论 图1 1 l 伟天星食人鱼焊线机 f i g 1 11w e it i a nx i n gc o m p a n y se a g l e e y el e dw i r eb o n d e r s 图1 - 1 2 为国内大部分厂家食人鱼l e d 焊线机手动机或半自动机的送料器实物 图，最早由深圳伟天星公司设计，因结构简单，性能稳定，被