直线电机三轴平台

大家好，今天来为您分享直线电机三轴平台（直线电机运动平台）的一些知识，本文内容可能较长，请你耐心阅读，如果能碰巧解决您的问题，别忘了关注本站，您的支持是对我们的最大鼓励！

直线电机三轴平台，又称为直线电机运动平台，是一种先进的运动控制系统，广泛应用于工业自动化、机器人技术以及科研领域。它采用了直线电机作为驱动器，能够实现高速、精准的直线运动。

直线电机三轴平台由三个直线电机组成，分别控制X轴、Y轴和Z轴的运动。这种结构使得平台在三个方向上都能够实现自由移动，极大地拓展了应用范围。无论是完成简单的二维扫描，还是进行复杂的三维运动，直线电机三轴平台都能够胜任。

与传统的步进电机相比，直线电机拥有更高的加速度和速度。这使得直线电机三轴平台在生产线上的应用更加高效快捷。直线电机还具有精确的位置控制能力，能够实现毫米级的定位精度。这使得直线电机三轴平台成为精密加工、激光切割等领域的理想选择。

除了高速和精度，直线电机三轴平台还具有较低的噪音和振动水平，使得工作环境更加安静。直线电机的结构简单，易于维护。相较于传统的传动系统，直线电机三轴平台的故障率更低，运行更加可靠稳定。

直线电机三轴平台的应用范围非常广泛。在工业生产中，它可以用于自动装配线、喷涂设备、自动检测设备等；在机器人领域，它可以用于机器人臂的运动控制、抓取等；在科研领域，它可以用于材料测试、光学实验等。

直线电机三轴平台凭借其高速、精确、稳定的性能，正在成为现代工业自动化和机器人技术的核心组成部分。随着科技的进步和应用需求的不断增长，相信直线电机三轴平台将会在更多领域得到广泛应用。

直线电机三轴平台（直线电机运动平台）

1、数控技术逐渐趋向高速化发展[2] 随着高速加工技术的普及.数控机床在运行方面的速度也在不断提高，经调查，车床主轴的转速在几年前是3000—4000r/min，近年来已经发展到8000—10000r/rain，提高了一倍之多。而且在速度提高的同时.还注重加速度的提高.重力加速度由过去的0.5G提高到了如今的1.5-2.0G，提高了三到四倍左右。 2、五轴联动加工和复合加工机床快速发展[3] 采用五轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅粗糙度低，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台五轴联动机床的效率可以等于2台三轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效益。但过去因五轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比三轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了五轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现五轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小，因此促进了复合主轴头类型五轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。 3、高柔性化 柔性是指数控设备适应加工对象变化的能力。数控机床发展至今，对加工对象的变化有很强的适应能力，并在提高单机柔性化的朝着单元柔性化和系统柔性化方向发展。在数控机床上增加不同容量的刀具库和自动换刀机械手，增加第二主轴和交换工作台装置，或配以工业机器人和自动运输小车，以组成新的加工中心、柔性制造单元（FMC）或柔性制造系统（FMS）。如出现了PLC控制的可调组合机床，数控多轴加工中心，换刀换箱式加工中心，数控三坐标动力单元等具有柔性的高效加工设备和介于传统自动线与FMS之间的柔性制造线（FTL）。 4、生产系统智能化 生产系统智能化是制造技术的发展方向由于市场多变和用户个性化要求增多，很多工业产品都是多品种、小批量生产模式，即使是大批量和平的汽车工业，也要经常变换型号。制造商为降低生产成本，对机床的柔性、自动化程度要求越来越高。 5、绿色制造更加普及 在EM02005展会上，与机床配套的环保产品很多，各类冷却润滑剂都有绿色标记，空气、油雾、烟雾等滤清装置性能改进，过滤效果更好。干切削工艺得到推广，展会上演示干切的也不少。总之是制造系统的环保要求日趋严格，环保技术和环保产品增多。 6、数控系统开放化 长期以来，数控系统都是在专有设计的基础上完成的，是一种封闭式的系统。这种封闭体系结构已经不能适应现代化生产的变革，不适应未来车间面向任务和定单的生产模式。开放式数控系统应运而生。开放式数控系统具有模块化、标准化、平台无关性、可二次开发、适应网络操作等特点，它面向机床厂家和最终用户，使其可以自由地选择数控装置、驱动装置、伺服电机等数控系统的各个构成要素，并可方便地将自己的技术诀窍和特殊应用集成到控制系统中，快速组成不同品种、不同档次的数控系统。目前开放式数控技术的研究和开发方兴未艾，已成为数控机床不可逆转的发展趋势。美国、欧洲、日本都在进行开放式数控技术的研究，并制定出各自的开放式体系结构。但由于技术等方面的限制，要在短期内完全实现这种理想的开放式体系结构，还有不少困难。目前开放式数控的一个具体表现就是发展基于PC的数控系统，也就是第6代数控系统。以PC为平台的数控可共享PC迅猛发展的众多成果，为数控系统的标准化、模块化和开放化奠定了硬件基础。数控系统的PC化正成为开放式数控系统一个潮流，代表了数控技术发展的主要方向。 7、小型化 蓬勃发展的机电一体化技术对CNC装置提出了小型化的要求，以便将机、电装置揉合为～体。目前许多CNC装置采用最新的大规模集成电路（LSI），新型TFT彩色液晶薄型显示器和表卣安装技术，实现三维立体装配，消除了整个控制逻辑机架。如同本FUNAC的18i$N2li系列CNC装置采用高密度352球门阵列（BGA）、专用LSISH多品片模块（MCM）微处理器技术，两项产品都是一个单电路卡，安装在乎板显示器背后，整个CNC装置缩小成一块控制板。这类CNC装置将控制器尺寸缩小了75%，成功地把具有8轴控制功能的CNC印刷电路板凝缩为只有一张名片火小，并把它安装在液品显示器的背面，成为世界上最薄的CNC控制器。 8、机床产品的模块化发展更加突出 为满足用户日益增多的个性化要求，各制造厂把产品的模块化设计作为一个有效措施。在EM02005展会上的许多产品都呈现模块化档势。机床的许多功能部件也已经标准化，甚至Magerle公司的磨削中心也是模块结构，可按具体工件的磨削工艺过程扩装相应部件，准确重构一台适用的磨床。机床的模块化昭示着可重构生产系统有了坚实基础，必将得到快速发展。

直线电机运动平台

直线电动机的结构及其应用原则 直线电机是直接产生直线运动的电动机。它可以看成是旋转电机演化而来的。与旋转电机相对应，直线电机按机种分类可分为直线感应电动机、直线同步电动机、直线直流电动机和其它直线电动机(如直线步进电动机等)。旋转电动机的定子和转子，在直线电动机中称为初级和次级。为了在运动过程中始终保持初级和次级耦合，初级侧或次级侧中的一侧必须做得较长。在直线电动机中，直线感应电动机应用最广泛，因为它的次级可以是整块均匀的金属材料，即采用实芯结构，成本较低，适宜于做得较长。 　　直线电机按结构分类可分为平板型、管型、弧型和盘型。平板型结构是最基本的结构，应用也最广泛。直线电机按初级和次级的相对长度来分为短初级和短次级，按初级运动还是次级运动来分为动初级和动次级。各类直线电动机在工业应用方面得到了迅速发展，制成了不少有使用价值的装置，如用直线电机传动的电动门，电磁搅拌器，传送带，自动绘图仪，计算机磁盘定位机构等。 　　直线电机的优点是：结构简单。反应速度快，灵敏度高，随动性好。容易密封，不怕污染，适应性强(由于直线电机本身结构简单，又可做到无接触运行，因此容易密封，各部件用尼龙浸渍后，采用环氧树脂加以涂封，这样它就不怕风吹雨打，或有毒气体和化学药品的侵蚀，在核辐射和液体物质中也能应用)。工作稳定可靠寿命长(直线电机是一种直接传动的特种电机，可实现无接触传递力，没有什么机械损耗，故障少，几乎不需要维修，又不怕振动和冲击)。额定值高(直线电机冷却条件好，特别是长次级接近常温状态，因此线负荷和电流密度可以取得很高)。有精密定位和自锁的能力(和控制系统相配合，可做到0.001mm的位移精度和自锁能力)。 　　直线感应电动机的初级与旋转电动机的定子之间的最大差别是，前者初级铁芯的纵向两端是断开的，形成了两个纵向边缘，铁芯和绕组不象旋转电机那样在两端相互连接，这将对电机的磁场和性能产生一定的影响。当采用双层绕组时，直线感应电机初级的槽数一般要比相应的旋转电机的槽数多一些，才能放下三相绕组。由于初级铁芯的两端开断，三相绕组之间的互感不相等，将使电动机的运行不对称，并引起负序磁场和零序磁场。消除不对称的方法是，同时使用三台相同的电动机，并将第一台电机的第一相绕组和第二台的第二相绕组及第三台的第三相绕组串联，将第一台的第二相绕组和第二台的第三相绕组及第三台的第一相绕组串联，将第一台的第三相绕组与第二台的第一相绕组及第三台的第二相绕组串联，然后接上电源，这样一来就能获得对称的三相电流。对于不是同时使用三台电动机的场合，可以用增加极数的办法来减小各相之间互感的差别。初级铁芯的两端开断还会引起脉振磁场，消除脉振磁场的一个有效办法是安装补偿线圈。此外直线电机初、次级之间的气隙，由于机械结构刚度的限制和工艺水平的影响，一般要比旋转电机的气隙大2～3倍，因而使其功率和效率大大降低。这是直线电机的一个致命弱点。 　　直线电机能直接产生直线运动，这一点对直线运动机械设计者和使用者有很大的吸引力。不少直线运动的机械是由旋转电机传动的。这时候必须配置由旋转运动变为直线运动的机械传动装置，使得整个装置机构庞大，成本较高和效率较低。采用直线感应电机，不但省去了机械传动机构，而且可因地制宜地将直线感应电机的初级和次级安放在适当的空间位置或直接作为运动机械的一部分，使整个装置紧凑合理，有时还可以降低成本和提高效率。此外在某些场合，直线感应电机有它独特的应用，是旋转电机所不能替代的。但是并不是任何场合使用直线感应电机都能取得良好效果。为此必须首先了解直线电机的应用原则，以便能恰到好处地应用它。其应用原则有以下几个方面。 　　选择合适的运动速度。直线感应电机的运动速度与同步速度有关，而同步速度又正比于极距。因此极距的选择范围决定了运动速度的选择范围。极距太小会降低槽的利用率，增大槽漏抗和减小品质因数，从而降低电动机的效率和功率因数。极距的下限通常取3cm。极距可以没有上限，但当电机的输出功率一定时，初级铁芯的纵向长度是有限的；同时为了减小纵向边缘效应，电动机的极数不能太少，故极距不可能太大。对于工业用直线感应电机，极距的上限一般为30cm。这样在工频供电时，同步速度的选择范围相应地为3～25cm/s。当运动速度低于这一选择范围下限时，一般不宜使用直线感应电动机，除非使用变频电源，通过降低电源的频率来降低运动速度。在某些场合，允许用点动的方法来达到很低的速度，这时可以避免使用变频电源。 　　要有合适的推力。旋转电机可以适应很大的推力范围。将旋转电机配上不同的变速箱，可以得到不同的转速和转矩。在低速的场合，转矩可以扩大几十到几百倍，以至于用一个很小的旋转电机就可以推动一个很大的负载，当然功率是守恒的。直线感应电机则不同，它无法用变速箱改变速度和推力，因此它的推力无法扩大。要得到比较大的推力，只有依靠加大电动机的尺寸。这有时是不经济的。在工业应用中，直线感应电机适用于推动轻载。 　　要有合适的往复频率。在工业应用中，直线感应电动机是往复运动的。为了达到较高的劳动生产率，要求有较高的往复频率。这意味着电动机要在较短的时间内走完行程，在一个行程内，要经历加速和减速的过程，也就是要起动一次和制动一次。往复频率越高，电动机的加速度就越大，加速度所对应的推力越大，有时加速度所对应的推力甚至大于负载所需推力。推力的提高导致电动机的尺寸加大，而其质量加大又引起加速度所对应的推力进一步提高，有时产生恶性循环。为此在设计电机时，应当充分重视对加速度的控制。根据合适的加速度计算出走完行程所需时间，由此决定电机的往返频率。在整个设计中，应尽量减小运动部分的质量，以便减小加速度所对应的推力。 　　要有合适的定位精度。在许多应用场合，电动机运行到位时由机械限位使之停止运动。为了使在到位时冲击小，可以加上机械缓冲装置。在没有机械限位的场合，比较简单的定位方法是，在到位前通过行程开关控制，对电机做反接制动或能耗制动，使在到位时停下来。但由于直线电机的机械特性是软特性，电源电压变化或负载变化都会影响电动机在开始制动时的初速度，从而影响停止时的位置。因此这种定位方法只能用于电源电压稳定且负协恒定的场合。 　　直线感应电机的应用面相当宽。例如可用于高速列车、传送车、传送线、传送带、搬运钢材、机械手、电动门、加速器、电磁锤、电磁搅拌器和电磁泵、金属分离器、帘幕驱动等。还有一些特殊的直线电机应用在其他领域。例如压电直线电动机(利用压电材料的逆压电效应直接把电能转换成机械能。特点是步距小、推力不大、机构简单、速度易控制)，用于精密测量和计量，也可在定位驱动中作为执行元件，在光学系统的聚焦驱动，激光干涉仪和计量系统中可得到应用，也可应用于光刻机上。常州苏泰电器为你解答（http://www.0519st.com/），希望能帮助到你，谢谢！！

直线电机三根线怎么接

直线电机电源引出线一般为4根，分别为U、V、W、G对应于驱动器也是同样的，把相对的两相接在一起就可。对于接线来说，没有直流和交流之分。直线电机的控制和旋转电机一样。象无刷旋转电机，动子和定子无机械连接（无刷），不像旋转电机的方面，动子旋转和定子位置保持固定，直线电机系统可以是磁轨动或推力线圈动（大部分定位系统应用是磁轨固定，推力线圈动）。用推力线圈运动的电机，推力线圈的重量和负载比很小。需要高柔性线缆及其管理系统。用磁轨运动的电机，不仅要承受负载，还要承受磁轨质量，但无需线缆管理系统。

微型直线电机平台

SMT贴片机工作原理介绍

表面贴装技术(Surface mountingTechnology，简称SMT)由于其组装密度高及良好的自动化生产性而得到高速发展并在电路组装生产中被广泛应用。SMT是第四代电子装联技术，其优点是元器件安装密度高，易于实现自动化和提高生产效率，降低成本。SMT生产线由丝网印刷、贴装元件及再流焊三个过程构成，如图1所示。其中SMC／SMD(surfacemount component／Surface mountdevice，片式电子元件／器件)的贴装是整个表面贴装工艺的重要组成部分，它所涉及到的问题较其它工序更复杂，难度更大，同时片式电子元件贴装设备在整个设备投资中也最大。目前随着电子产品向便携式、小型化方向发展，相应的SMC／SMD也向小型化发展，但同时为满足IC芯片多功能的要求，而采用了多引线和细间距。小型化指的是贴装元件的外形尺寸小型化，它所经历的进程：3225→3216→2520→2125→1608→1003→1603→0402→0201。贴装QFP的引脚间距从1．27→0．635→0．5→0．4→0．3mm将向更细间距发展，但由于受元件引线框架加工速度的限制，QFP间距极限为0．3mm，因此为了满足高密度封装的需求，出现了比QFP性能优越的BGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip SizePackage)、COB(Chip On Board)裸芯片及Flip Chip。

片式电子元件贴装设备(通称贴片机)作为电子产业的关键设备之一，采用全自动贴片技术，能有效提高生产效率，降低制造成本。随着电子元件日益小型化以及电子器件多引脚、细间距的趋势，对贴片机的精度与速度要求越来越高，但精度与速度是需要折衷考虑的，一般高速贴片机的高速往往是以牺牲精度为代价的。

2 贴片机的工作原理

贴片机实际上是一种精密的工业机器人，是机-电-光以及计算机控制技术的综合体。它通过吸取-位移-定位-放置等功能，在不损伤元件和印制电路板的情况下，实现了将SMC／SMD元件快速而准确地贴装到PCB板所指定的焊盘位置上。元件的对中有机械对中、激光对中、视觉对中3种方式。贴片机由机架、x-y运动机构(滚珠丝杆、直线导轨、驱动电机)、贴装头、元器件供料器、PCB承载机构、器件对中检测装置、计算机控制系统组成，整机的运动主要由x-y运动机构来实现，通过滚珠丝杆传递动力、由滚动直线导轨运动副实现定向的运动，这样的传动形式不仅其自身的运动阻力小、结构紧凑，而且较高的运动精度有力地保证了各元件的贴装位置精度。

贴片机在重要部件如贴装主轴、动／静镜头、吸嘴座、送料器上进行了Mark标识。机器视觉能自动求出这些Mark中心系统坐标，建立贴片机系统坐标系和PCB、贴装元件坐标系之间的转换关系，计算得出贴片机的运动精确坐标；贴装头根据导入的贴装元件的封装类型、元件编号等参数到相应的位置抓取吸嘴、吸取元件；静镜头依照视觉处理程序对吸取元件进行检测、识别与对中；对中完成后贴装头将元件贴装到PCB上预定的位置。这一系列元件识别、对中、检测和贴装的动作都是工控机根据相应指令获取相关的数据后指令控制系统自动完成。贴片机的工作流程框图如图2所示。3 贴片机的结构形式

按照贴装头系统与PCB板运载系统以及送料系统的运动情况，贴片机大致可分为3种类型：转塔式(turret-style)(如图3)、模块型(parallel-style)(如图4)和框架式(gantry-style)。而框架式贴片机又根据贴装头在框架上的布置情况可以细分为动臂式(如图5)、垂直旋转式(如图6)、平行旋转式(如图7)。转塔式贴片机也称为射片机，以高速为特征，它的基本工作原理为：搭载送料器的平台在贴片机左右方向不断移动，将装有待吸取元件的送料器移动到吸取位置。PCB沿x-y方向运行，使PCB精确地定位于规定的贴片位置，而贴片机核心的转塔在多点处携带着元件，在运动过程中实施视觉检测，并进行旋转校正。转塔式贴片机中的转塔技术是日本SANYO公司的专利，目前将此技术运用得比较成功的有Panasert公司的转塔式贴片机系列(最早推出的是MK系列，然后发展到MV系列，现在主推机型是MSR系列)，FUJI公司的CP系列(现在最新的是CP7系列)。

框架型贴片机的送料器和PCB是固定不动的，它通过移动安装于x-y运动框架中的贴装头(一般是装在x轴横梁上)，进行吸取和贴片动作。此结构的贴装精度取决于定位轴x、y和θ的精度。

尽管都采用了框架型结构，但由于贴装头的不同形式，可以将这种款式的贴片机分成3种，一种是Samsung、YAMAHA、Mirea等厂商主推的动臂式，还有一种是SiemensDematic主推的垂直旋转式，第三种是SONY主推的平行旋转式。

框架型贴片机可以采用增加横梁／悬臂(也是增加贴装头)的方式达到增加贴装速度的目的。这种结构贴片机的基本原理是当一个贴装头在吸取元件时，另外一个贴装头去贴装元件。

模块型贴片机可以看成是由很多个小框架型贴片机并联组合在一起而形成的一台组合式贴片机。目前世界上只有Assembleon(原来是PHILIPS)公司的FCM机型和FUJI公司新推出的NXT机型用到了此种技术。

模块型贴片机使用一系列小的单独的贴装单元。每个单元有自己独立的x-y一z运动系统，安装有独立的贴装头和元件对中系统。每个贴装头可从有限的带式送料器上吸取元件，贴装PCB的一部分，PCB以固定的间隔时间在机器内步步推进。每个独立单元往往只有一个吸嘴，这样每个贴装单元的贴装速度就比较慢，但是将所有的贴装单元加起来，可以达到极高的产量。

下面对这几种类型贴片机的性能进行综合比较，见表1。(1)贴装速度

速度一直是转塔型贴片机的优势，但随着技术的发展，新型贴片机的不断推出，框架型贴片机和模块型贴片机有几种新机型的贴装速度已经超越了新型的转塔型贴片机。这从不同类型贴片机的性能参数表中可以看出。(2)贴装精度

随着微型元件和密间距元件的广泛应用，现在的电子产品在贴装精度方面对贴片机提出了更高的要求。几年以前，行业内可接受的精度标准还是0．1mm(chip元件)和0．05 mm(IC元件)。目前这个标准已经有缩减到0．05 mm(chip元件)和0．025mm(IC元件)的趋势。

目前的转塔型贴片机已经很难超越0．05mm的精度等级，最好的转塔型贴片机也只能刚好达到这个精度。而最先进的框架型贴装系统可以达到4σ、25μm的精度。而达到此能力的机器贴装速度都不太高。(3)可贴装元件范围转塔型贴片机受送料方式影响，只能贴装带式包装或散料包装的元件，而管料和盘料就无法进行贴装，即使它的视觉系统可以处理这些元件。密间距的元件一般都是采用盘料包装形式，因此转塔型贴片机在这项指标上是最弱的。而且受机械结构的限制，基本少有改进的余地。4 贴片机x一y运动机构

x-y运动机构的功能是驱动贴装头在x轴和y轴两个方向做往复运动，使贴装头能够快速、准确、平稳地到达指定位置。

目前贴片机上的x-y运动机构有几种不同的构成方式，分别是由滚珠丝杠+直线导轨传动的伺服电机驱动方式；由同步齿形带+直线导轨传动的伺服电机驱动方式；直线电机驱动方式。

这几种驱动方式在结构上都是类似的，都需要直线导轨做导向，只是在传动方式存在差异。

下面主要介绍由滚珠丝杠+直线导轨传动的伺服电机驱动方式。

图8所示为一个基本的贴片机x-y运动机构，x轴伺服电机利用安装于横梁上的滚珠丝杠和直线导轨驱动贴装头在x轴方向运动，y轴伺服电机利用安装于机架上的滚珠丝杠和直线导轨驱动整个横梁在y轴方向运动。这两个运动结合在一起就形成了一个驱动贴装头在x-y平面内高速运动的x-y运动机构。

在y轴方向，由于要驱动一个有一定长度的横梁，必然要把横梁的两端安装到固定的直线导轨上，两根导轨之间有一定的跨度，而电机及传动滚珠丝杠不可能安装于两根导轨的正中间位置，只能安装于靠近一侧导轨的内侧。当贴装头的重量和横梁的跨度达到一个较大的值时，贴装头在远离电机一端的导轨近处的移动会在y轴滚珠丝杠与横梁的结合处产生一个很难平衡的角摆力矩，y轴的加减速和定位性能会受到较大的影响。为减轻此不利因素，现在很多贴片机在y轴采用了双电机驱动模式，如图9所示。采用双电机驱动模式，两个电机同步协调驱动横梁移动，提高了定位稳定性，减少了定位时间，从而提高了y轴的速度和精度。

为了在单台贴片机上达到更高的贴片速度，现在的高速贴片机都采用了双横梁／双贴装头的技术，如图10、图11所示。图10是YAMAHA开发的框架式机型，x横梁系统沿y向运动，x横梁两侧分别装有两贴装头。每个贴装头能分别从x横梁两侧的取料站拾取元件并贴装。而PCB板可以在x、y平面内移动。

图11是YAMAHA图10机型的改进型，它采用了双X横梁双贴装头结构。这种结构的贴片机在送板机构两侧有2个x横梁与双贴装头系统，同时两侧都有取料站与贴装区，两侧的系统都能完成各自的取料与贴装。

贴片机对速度和精度的要求很高。1个贴装循环(就是贴片机完成1次取料贴片动作)，包含贴装主轴吸取元件的时间、移动到静镜头的时间、静镜头摄像的时间、移动到贴装位置的时间、校正元件偏移的时间、贴装主轴贴装元件的时间，这所有时间的总和要达到1～2s。当贴片机每个贴装头上的吸嘴数目较少(3个以下)时，x-y运动机构驱动贴装头移动时间的长短就成了影响贴装速度的关键因素。为了达到高速贴装的要求，x，y向要以1．25m／s或更高的速度运动，还要有较大的加、减速度(1g～2g），提速与制动的时间要尽量短。这样贴片机就不可能像数控机床那样把运动部件做得非常坚固、笨重，而要像小轿车、飞机那样尽可能的减轻高速运动部件的质量和惯量，达到足够的运动定位精度和尽可能高的加、减速性能，在这2者之中优选，实现最佳惯量匹配。

5 国内外贴片机性能研究

国外的贴片机研制技术一直走在前列，如日本的松下、雅马哈、富士，韩国的三星，德国的西门子，美国的环球，荷兰的飞利浦等都已开发出非常成熟的产品系列[3]。

美国乔治亚州理工学院的D．A．Bodner，M．Damrau等利用VirtualNC仿真工具，以电子贴装设备Siemens80S20为原型机，建立了相应的数字化样机模型，如图12所示。以贴装系统、送板机构、送料系统三大核心组件为基础，对整机性能进行了较为详尽的研究，分析了影响贴装速度的因素以及怎样取得最少的贴装周期时间。德国埃尔兰根大学的Feldmann与Christoph基于多体仿真的思想，集成多体动力学仿真软件、有限元分析软件、控制仿真工具，建立一个综合性的多体仿真分析平台，如图13所示。以两门子SiplaceF4贴片机为原型机，建立了贴片机的多体仿真数字化样机模型，对贴片机运动物体特性、挠性、振动特性以及热变形等进行了研究。其中重点介绍了在柔性体上建立线性约束的方法，并利用ADAMS／ENGINE模块中的"TimingMechanism"建立了电机驱动齿形带的仿真模型。英国诺丁汉大学的MasriAyob博士从改善取片--贴片操作、增强运动控制、吸嘴选择和送料器装配等方面入手，研究了多头顺序式贴片机的优化问题。

贴片机曾是我国"七五"、"八五"、"九五"、"十五"计划中电子装备类别的重点发展项目之一。20多年来，国内一些研究所、大学、工厂开展了SMT生产线中各种设备(指丝印、贴片、焊接等设备)的研制工作。

从1978年我国引进第一条彩电生产线开始，电子部二所就开始了贴片机的研发工作，以后有电子部56所、电子部4506厂、航天部二院、广州机床研究所等科研院所分别进行了研制，并取得了大量科研成果。虽然这些研究成果没有实现产业化，但为后来者积累了宝贵的经验。

国内现有或进行过贴片机研发、生产的企业有：羊城科技、熊猫电子、风华高科、上海现代、上海微电子、深圳日东等。羊城科技从贴片机的低端市场出发，面向围内中小电子企业、科研院所等单位，自主研发，成功研制出SMT2505贴片机，并与西安交通大学、中南大学等展开合作，在自主研发产品基础上，采用数字化样机研究于段，进行了针对贴片机性能的系统研究，取得了一定成效。不过与国外机型相比还存在一定差距，而且因资金问题，产品尚未进入批量生产阶段。其它的研究企业也进行了贴片机的研制，完成各自的研制课题和样机，取得了一定的成果。由于贴片机的技术含量高，研发周期较长，投入大，因此大部分中小企业对贴片机的研发工作仍停留在样机阶段，无法将产品应用到生产线上去。

国内大专院校对贴片机的研究工作也一直末停止过，例如西安电子科技大学的闫红超、姜建国等采用改进混合遗传算法进行了贴片机装配工艺优化的研究；两安交通大学的李蕾、杜春华等对贴片机视觉检测算法进行了研究；西南交通大学的杨帆研究了SMT贴片机的定位运动控制；龙绪明对贴片机视觉系统进行了综述；山东大学的刘锦波基于视觉研究了楔型贴片机运动控制系统；上海交通大学机械与动力工程学院的莫锦秋、程志国、浦晓峰等研究了贴片机的控制系统，CIM研究所的曾又铰、金烨研究了贴片机的贴装优化问题，微电子装备研究所的于新瑞、王石刚、刘绍军研究了贴片机系统的图像处理技术问题，自动化研究所的田福厚、李少远等进行了贴片机喂料器分配的优化及其遗传算法研究；华中科技大学的汪宏升、史铁林等从视觉与图像方面进行了贴片机的相关研究；华南理工大学与风华高科合作，从视觉检测、图像处理、运动控制系统、效率优化等方面展开了相关研究。

6 结论

根据贴装元器件的不同以及贴装的通用程度不同，贴片机可分为专用型与泛用型，专用型有Chip专用型与IC专用型，前者主要追求高速，后者主要追求高精密；泛用型即可贴Chip也可贴IC，广泛应用于中等产量的连续生产贴装生产线中。通用贴片机的高适应性是牺牲了精度和速度的折衷设计，它的贴装速度比高速贴装机慢，贴装精度比精密贴装机低。高速贴片机的发展已经达到一定极限程度，目前贴片机制造厂商主要发展泛用机型，以适应更多的贴装工艺需求。由于后封装和贴片工艺已经开始相互融合，这对贴片机的精度又提出了更高的要求。

同时具有高速和高精度的要求是贴片机研制的主要难点。解决高速和高精度的矛盾需要多个学科的完美结合，需要设计、模拟、工艺、装配、检验的有机联合，这样才能研制出高水平的贴片机。但由于贴片机的制造十分依赖基础工业发展，这也较大阻碍了高速高精度贴片机的开发。

轴棒直线电机

直线电机也称线性电机，线性马达，直线马达在实际工业应用中的稳定增长,证明直线电机可以放心的使用。下面简单介绍直线电机类型和他们与旋转电机的不同.最常用的直线电机类型是平板式和U 型槽式,和管式。 线圈的典型组成是三相,有霍尔元件实现无刷换相.图示直线电机用HALL换相的相序和相电流.该图直线电机明确显示动子(forcer, rotor)的内部绕组.磁鉄和磁轨.动子是用环氧材料把线圈压成的。而且,磁轨是把磁铁固定在钢上。直线电机在过去的10年,经实践上引人注目的增长和工业应用的显著受益才真正成熟。直线电机经常简单描述为旋转电机被展平，而工作原理相同。动子（forcer, rotor) 是用环氧材料把线圈压缩在一起制成的.而且,磁轨是把磁铁（通常是高能量的稀土磁铁）固定在钢上.电机的动子包括线圈绕组，霍尔元件电路板

，电热调节器（温度传感器监控温度）和电子接口。在旋转电机中，动子和定子需要旋转轴承支撑动子以保证相对运动部分的气隙（air gap）。同样的，直线电机需要直线导轨来保持动子在磁轨产生的磁场中的位置。和旋转伺服电机的编码器安装在轴上反馈位置一样，直线电机需要反馈直线位置的反馈装置--直线编码器，它可以直接测量负载的位置从而提高负载的位置精度。直线电机的控制和旋转电机一样。象无刷旋转电机，动子和定子无机械连接（无刷），不象旋转电机的方面，动子旋转和定子位置保持固定，直线电机系统可以是磁轨动或推力线圈动（大部分定位系统应用是磁轨固定，推力线圈动）。用推力线圈运动的电机，推力线圈的重量和负载比很小。需要高柔性线缆及其管理系统。用磁轨运动的电机，不仅要承受负载，还要承受磁轨质量，但无需线缆管理系统。相似的机电原理用在直线和旋转电机上。相同的电磁力在旋转电机上产生力矩在直线电机产生直线推力作用。直线电机使用和旋转电机相同的控制和可编程配置。直线电机的形状可以是平板式和U 型槽式,和管式.哪种构造最适合要看实际应用的规格要求和工作环境。

圆柱形动磁体直线电机圆柱形动磁体直线电机动子是圆柱形结构。沿固定着磁场的圆柱体运动。这种电机是最初发现的商业应用但是不能使用于要求节省空间的平板式和U 型槽式直线电机的场合。圆柱形动磁体直线电机的磁路与动磁执行器相似。区别在于线圈可以复制以增加行程。典型的线圈绕组是三相组成的，使用霍尔装置实现无刷换相。推力线圈是圆柱形的，沿磁棒上下运动。这种结构不适合对磁通泄漏敏感的应用。必须小心操作保证手指不卡在磁棒和有吸引力的侧面之间。管状直线电机设计的一个潜在的问题出当行程增加，由于电机是完全圆柱的而且沿着磁棒上下运动，唯一的支撑点在两端。保证磁棒的径向偏差不至于导致磁体接触推力线圈的长度总会有限制。

U 型槽式直线电机U 型槽式直线电机有两个介于金属板之间且都对着线圈动子的平行磁轨。动子由导轨系统支撑在两磁轨中间。动子是非钢的，意味着无吸力且在磁轨和推力线圈之间无干扰力产生。非钢线圈装配具有惯量小，允许非常高的加速度。线圈一般是三相的，无刷换相。可以用空气冷却法冷却电机来获得性能的增强。也有采用水冷方式的。这种设计可以较好地减少磁通泄露因为磁体面对面安装在U形导槽里。这种设计也最小化了强大的磁力吸引带来的伤害。这种设计的磁轨允许组合以增加行程长度，只局限于线缆管理系统可操作的长度，编码器的长度，和机械构造的大而平的结构的能力。

平板直线电机有三种类型的平板式直线电机（均为无刷）：无槽无铁芯，无槽有铁芯和有槽有铁芯。选择时需要根据对应用要求的理解。无槽无铁芯平板电机是一系列coils安装在一个铝板上。由于FOCER 没有铁芯，电机没有吸力和接头效应（与U形槽电机同）。该设计在一定某些应用中有助于延长轴承寿命。动子可以从上面或侧面安装以适合大多数应用。这种电机对要求控制速度平稳的应用是理想的。如扫描应用，但是平板磁轨设计产生的推力输出最低。通常，平板磁轨具有高的磁通泄露。所以需要谨慎操作以防操作者受他们之间和其他被吸材料之间的磁力吸引而受到伤害。无槽有铁芯：无槽有铁芯平板电机结构上和无槽无铁芯电机相似。除了铁芯安装在钢叠片结构然后再安装到铝背板上，铁叠片结构用在指引磁场和增加推力。磁轨和动子之间产生的吸力和电机产生的推力成正比，迭片结构导致接头力产生。把动子安装到磁轨上时必须小心以免他们之间的吸力造成伤害。无槽有铁芯比无槽无铁芯电机有更大的推力。有槽有铁芯：这种类型的直线电机，铁心线圈被放进一个钢结构里以产生铁芯线圈单元。铁芯有效增强电机的推力输出通过聚焦线圈产生的磁场。铁芯电枢和磁轨之间强大的吸引力可以被预先用作气浮轴承系统的预加载荷。这些力会增加轴承的磨损，磁铁的相位差可减少接头力。

小结　　在实用的的和买的起的直线电机出现以前，所有直线运动不得不从旋转机械通过使用滚珠或滚柱丝杠或带或滑轮转换而来。对许多应用，如遇到大负载而且驱动轴是竖直面的。这些方法仍然是最好的。直线电机比机械系统比有很多独特的优势，如非常高速和非常低速，高加速度，几乎零维护（无接触零件），高精度，无空回。完成直线运动只需电机无需齿轮，

联轴器或滑轮，对很多应用来说很有意义的，把那些不必要的，减低性能和缩短机械寿命的零件去掉了。

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