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连续旋转剪切方式的LED切脚机的结构和原理

发布时间:2016-11-14 14:21:58  浏览:

    石英晶体振荡器等LED设备是数字化产品正常工作不可缺少的重要器件之一。它为产品提供基本振荡时钟、协调整体电路有序工作。国际市场每年对晶体元件的需求量在130亿只以上。我国是晶体元件的生产大国,产量占到世界第一,其中近50%为49S型号。

   49S晶体分为圆柱引脚和扁引脚两种,这两种晶体元件的引脚都必须经过剪切后才能达到后处理工序的要求。元件外形示意图如图1所示。近年来,随着数字化产品体积日益小型化,对表面贴装式晶体的需求大大增加,这就加大了对扁引脚49S晶体元件的需求。因为,目前国内生产量最大的SMD晶体元件是在原直插式扁脚49S晶体基础上改造而成的贴装式。

 LED外形示意图

    现在,国内晶体加工企业使用的晶体引脚切脚机,还都是基于剪切圆柱引脚晶体而设计的。圆柱引脚不存在剪切方向确定的问题,可采用传统的多种方法完成剪切,并能容易地保证剪切形变、剪刀刚性及剪切效率。而扁脚元件剪切则不同,扁脚的扁平面垂直于两引脚连线的直线,剪切时就需考虑上述问题。针对以上情况,我们设计出采用独特的动刀连续旋转、进给运动和剪切运动合一、不间断剪切的49S扁脚切脚机,满足了生产需要。该切脚机剪切效率高、管腿不变形、切口平整。本文对其设计方案进行详细介绍。

1、LED切脚机的结构及工作原理

    LED切脚机由上料机构、剪刀总成、定位机构、检测环节和单片机控制单元组成,如图2所示。

 LED切脚机结构

1.1 上料机构

    实现晶体自动上料,比较容易和通用的办法是用电磁振动料斗装置,它可以把无序散乱的晶体自动按照方向有序排序,并且串行送上工位。本机上料机构由电磁振动料斗和水平振动轨道两部分组成,料斗负责晶体排序输出,水平料道负责将晶体运送至剪切静止轨道中,并匹配轨道送料速度与剪切速度保持一致。

 

1.2扁脚剪切结构

    对于扁脚晶体,为了提高剪切效率,兼顾剪切要求,设计剪刀如图3所示,采用了动刀旋转、进给与剪切运动合一的不间断剪切方式。

              LED切脚机剪刀

 

1.2.1剪刀总成

    定刀固定座、动刀轴承座合二而一组成剪刀主体,如图4所示。动刀轴与动刀杆合二而一,且动刀杆下端与剪切电机相连接。剪切动力由电机配合1:18的减速器来提供,减速器输出转速78转/分。

 LED切脚机剪刀主体

    定刀位于静止轨道正下方,当晶体由水平轨道进入静止轨道时,静止轨道限制晶体的左右偏移,保证引脚在剪切刀刃的范围以内;上方的压块则限制上下运动,保证静止轨道的上面到定刀的刀刃的距离,这个距离就是要求的引脚的长度。晶体的前一个引脚进入动刀的旋转范围时,动刀将牵引其到达定刀的刀刃处将其剪断。晶体继续前移,其后引脚由旋转到达的另一个刀刃剪断。

    剪切运动的方向与进给运动的方向一致,消除了剪切过程的停留时间。沿扁腿法线方向剪切,避免了其他剪切方法损伤引脚的缺陷,保证引脚的质量。

1.2.2确保剪刀的刚性

    定刀和动刀之间的刚度是由支撑结构和相应的尺寸决定的,在图3中,动刀的旋转半径受到了限制,一方面它不能大于A,否则有可能同时剪切两个引脚,出现废品,同时也不能大于B,否则必然要拉弯引脚,破坏两引脚的原有距离。另一方面又不可以太小,因为刀杆的半径必须小于动刀的旋转半径,但是刀杆半径小了,刀刃的刚度必然降低,从而影响剪切效果。在允许的范围内尽可能使刀杆半径大一些;在支撑结构上,使动定刀之间结构尽量紧凑,尽可能刚性连接。

1.2.3沿扁脚的发线方向剪切.保证引脚质量

    扁腿的49S石英晶体引脚是已经浸过锡的,必须保证在剪切过程中不破坏浸锡层,保证剪切截面不受伤害变形。而扁脚的厚度只有0.2mm,宽度0.8mm,如果沿扁平面的切线方向剪下去,显然不能满足要求,无法保证剪切质量。如图3所示,在剪切工位,引脚的扁平面恰好和定刀刃重合,并且剪切厚度就是引脚厚度0.2mm,可见只有沿扁平面的切线方向剪切,才能使得变形最小。


1.2.4分设动、定刀座方便合金刀头的更换

    切削刀具是否锋利,对于剪切面的质量有很大影响。在生产厂,剪切引脚的任务是大量的,刀具难免会发生磨损,需要修整或更换。为了解决刀具的寿命和维修问题,对于定刀,采用YG6硬质合金作为刀头材料,延长刀具的使用寿命,另一方面采用刀头与刀座分离的结构;对于动刀,采用旋转轴与刀杆合一的结构,刀头安装在刀杆的顶端,以燕尾结构夹持、螺钉紧固的定位方式连接。这样,动、定刀都采用了装卡式的结构。将动、定刀头的尺寸标准化,方便更换,有效地缩短了LED切脚机维护时间,提高了LED切脚机的使用效率。

1.2.5成品引脚的长度分档可调

    引脚剪切后的长度是由静止轨道到定刀刃之间的距离决定的,调整这个距离可以改变前切后的引脚长度。静止轨道的位置是固定的,定刀刃的位置由刀具的支撑结构决定,所以这个距离的大小取决于支撑刀具的垫块尺寸。引脚剪切后的公差要求在0.1,不同长度的种类一般不超过4种,因此只需配置4种不同长度的可更换垫,即满足了生产需要,同时保证了支撑结构的刚度。

2单片机控制系统

    电控系统以AT89C2051为核心。主要功能是:1)控制设备启停;2)通过对料道上反射式光电传感器的监测,感知供料状况,单片机控制可控硅通断,从而控制料盘的启停,使供料速度与剪刀旋转速度趋于同步,保证剪切质量。3)当发生卡料故障,光电传感器在规定时间内未检测到元件信号,发出声光报警,同时控制继电器切断剪切电机电源。图5为电控系统原理图。

 LED切脚机电控系统原理图

3结束语

    在电子元器件的生产、加工过程中,扁脚剪切是一个共性问题,采用连续旋转式剪切方案的电子元件引脚剪切机,在国内还未见报道。鼎力自动化的LED切脚机剪切效率高、切口平整,目前已在数十家企业使用,反映良好。

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