【摘 要】三维台式点胶机采用喷射式点胶系统，由三个直角坐标机器人部件组成。其工作范围三轴为400*400*100mm；点对点最高速度为500mm/sec；打点速度为150点/min。采用滚珠丝杠和直线导轨组合使用的方法完成了点胶机对直线往复运动的要求。控制管理系统采用工控机结合研发的PCL 839三轴高速运动控制卡组成。该台式点胶机具有运动精度高、速度快、重量轻、体积小、安装便捷等特点。

  高速发展的21世纪很多行业发展的非常快，时代的发展对产品的质量的要求慢慢的升高，竞争非常激烈。比如我们日常生活必不可少的电子科技类产品（手机、电脑、DVD、计算器、电视机等等）不断的改善我们的物质生活。但是这一些产品不断的更新进步，变小变薄，因而以前依赖于人工制作的工艺现在需要机械来完成。自动化机械的优点是多量生产、精密控制，因而可提升产品品质，加快生产速度，减少人工降低成本。

  点胶设备也得到普遍的运用。比如表面贴装技术SMT的产品生产的全部过程中，遇到两面贴装或贴装与插装混装的工艺技术要求时，必不可少地要用到点胶装置，将专用粘着剂按指定位置涂覆于印刷电路板上，贴装元器件后加温固化，再进行后续焊接工艺[1]。在2004年下半年，美国FED向市场提供了目前市场上最快最稳定的新点胶机系列。新近又推出了Ultra2400点胶机，精密点胶控制中时间调节可精确至0.0001秒。本论文主要阐述三维台式点胶机的设计过程。

  该三维台式点胶机台式点胶机由三个直角坐标机器人部件组成。其工作范围三轴为400*400*100mm；点对点最高速度为500mm/sec；打点速度为150点/min。

  本设计采用喷射式点胶系统。喷嘴可在需要底部填充的器件的上方进行点胶，不需要到达其顶部以下的位置。喷嘴并不像点胶针筒那样对点胶高度要求严格。根据胶液类型的不同，喷嘴可放在电路板上0.5mm到3mm的范围。采用喷射技术喷嘴所喷射的胶点在100微米的数量级。

  滚珠丝杠是直线传动的理想选择。该点胶机采用滚珠丝杠来实现直线往复运动。为了使点胶机的结果紧凑，节省安装空间，两个方向的滚珠丝杠与电机才用了并联的方式连接。这样就产生了电机与滚珠丝杠同步的问题。采用同步带传动解决。

  控制系统采用工控机结合研发的PCL 839三轴高速运动控制卡组成，通过伺服电机驱动器和伺服电机对胶枪的位置做半闭环控制。PCL 839三轴控制卡可以同时对三根轴的运动进行独立的控制。系统的硬件结构配置原理图1[2]所示。

  a）利用它的l6位数字输入/输出通道，将它作为伺服控制管理系统中工控机与系统别的部分之间的通讯桥：负责接收各个轴的状态信号，送到工控机做综合处理；接收工控机发送过来的控制信号，并发送到各个指示灯以控制它们的明灭；选择一些需要显示的参量信息送至工控机，在人机界面上显示，以在运动控制的过程中提供人机交互的必要信息；

  b）接收工控机发送过来的控制信号，通过内部译码器将这些信号转换成脉冲信号的频率和个数分别发送至相应的伺服电机驱动器，从而驱动并控制X、Y、Z轴的伺服电机的运转。

  伺服电机通过联轴器带动丝杠分别控制x轴、Y轴和Z轴，在数控系统软件的控制下实现联动，使点胶头按照设定图形轨迹点胶。

  台式点胶机由三个直角坐标机器人部件组成。基于滚珠丝杠副传动效率高、定位精度高、常规使用的寿命长、同步性能好的特点，该点胶机均采用精密滚珠丝杠副实现三个方向的直线运动。同时采用直线导轨辅助运动的实现。三个方向分别由三个伺服电机驱动，使用同步带传动解决电机与滚珠丝杠副并联布置带来的同步问题。由于滚珠丝杠的螺母受到切向摩擦力，不能确保周向的平稳。所以滚珠丝杠和两个直线导轨配合使用。

  对直线）足够的刚度；5）气温变化影响小；6）结构工艺性好。滚动直线所示。

  采用BNFN 1605-3型滚珠丝杠。其具体参数为丝轴外径Do为16mm，导程为5mm，丝杠轴惯性扭矩为，额定动载荷为8700N，丝杠底径为13.8mm，滚珠中心径16.5mm[3]。

  X轴采用电机和滚珠丝杠串联。连接力求结构相对比较简单，这样传动更平稳、振动小，精度高。导轨安装在铝合金型材上，这样来提高运行精度和整体刚性。工作平台由四个滑块于直线所示。

  按照校核X轴的方法，分别对Y、Z轴进行校核，最后得出的结论是Y、Z轴均满足点胶机的要求。

  采用滚珠丝杠和直线导轨组合使用的方法完成了点胶机对直线往复运动的要求。台式点胶机的工作性能为：

  Y轴的电机Z轴的一样也和滚珠丝杠采用并联式连接，这样大大的减小了点胶机的横向尺寸。Y轴的直角坐标机器人和支架之间采用可拆装的两个定位板连接提高了安装精度，降低了安装难度。

  三个直角坐标机器人都采用了铝外壳，在机器人底座上安装了铝合金型材。采用T形螺母连接固定。确保了点胶机的点胶精度。外壳有一定的厚度，不采用SMC提供的卡壳式，为电机的并联提供了方便。外壳强度比卡壳式高的多，机器人的两头不用安装型材。在确保机器人的精度和整体刚性的同时，节省了材料。

  喷射式点胶效率高，可调节作业速度和方法。例如采用不一样的点胶模式可分别适用于流水线生产和单机生产。PC操作，可存储多个加工产品型号。这样有助于管理加工产品和统计加工数量。输入作业位置简单。

  该台式点胶机大范围的应用于晶片封装、LCD封装、手机点胶等精密电子信息行业，也应用于机电、食品加工、医药卫生等领域。

  [1]沈新海.点胶技术的根本原则[J].电子工艺与技术，1999，11（6）：250-253.

  [2]沈正湘，李涵雄，丁汉，韩雷.电子封装中的点胶过程分析和控制[J].控制工程，2005（9）：405-409.

  [3]纪名刚，等.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2001，6：160-162.

  作者简介：费飞（1965—），男，上海人，中学高级教师，从事教育工作20年，现任教于无锡机电高等职业技术学校，从事机械及机电技术应用教学工作。