基本信息
- 项目名称：
- 表面贴装式石英晶体谐振器自动成型设备
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品综合运用机械、气动、光电、计算机控制等技术进行创新设计，通过三维运动和逻辑仿真实现设计验证。设备可以全自动地完成元件上料、垫片与晶体组装、引脚分开、引脚压平、在线检测与分选的石英谐振器成型生产全过程。 目前该设备的控制软件已申请过国家计算机软件著作权登记（2011R11L024436）。2010年起该设备已应用于6家企业，反馈良好。
- 详细介绍：
- 石英晶体谐振器是数字化设备中不可缺少的关键器件。目前，石英晶体谐振器年需求量上百亿只，其中我国年产量50亿只，70%为表面贴装式。其关键的成型设备主要依赖日本和韩国进口，因为价格昂贵，多数国内企业不得不采用手工方式进行生产，不仅效率低，而且产品质量难以保障。 本作品综合运用机械、气动、光电、计算机控制等技术进行创新设计，通过三维运动和逻辑仿真实现设计验证。设备可以全自动地完成元件上料、垫片与晶体组装、引脚分开、引脚压平、在线检测与分选的石英谐振器成型生产全过程。其主要技术难点及创新如下： 1．绝缘片组装和引脚校正结构创新设计。设计了双重调整机构和引脚定位装置，保证了组装定位精度达到0.03mm和良好的精度保持性。 2．具有复杂运动逻辑的控制系统设计。合理布置了大量各种形式的传感器，并在关键位置增加了智能执行机构，通过软件协调其运动关系。 3．自动上料：设计了由圆形振动料盘和直线形振动料道两部分组成的自动上料装置。对振动系统建模分析，算出其固有频率，采用变频技术使激励频率接近固有频率，达到最小耗能的目的。 该设备生产效率达到30只/分，与日本同类产品持平；成品率达到99.5%以上，比日本同类产品提高1.5%；价格为日本同类产品的1/3。 目前该设备的控制软件已申请过国家计算机软件著作权登记（2011R11L024436）。2010年起，由石家庄伊维特科技有限公司和石家庄裕翔机械厂制造和销售的设备已应用于6家企业，反馈良好
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设备研制意义 石英晶体是数字化设备中不可缺少的关键器件之一，其主要作用是产生基准时钟信号，协调整体电路的工作。目前，国际上石英晶体年需求量上百亿只以上。我国有500多家生产厂商，年产50亿只以上，其中70%的产品出口。 因包装、运输、后续板卡生产线自动化以及电子产品小型化等因素，石英晶体同其它电子元件一样，迅速由直插式向表面贴装式发展，目前已占整个晶体需求量的70％以上但生产该类晶体的设备主要只有日本提供，价格昂贵。因此，我国许多晶体生产厂家采用手工方式对原直插式石英晶体进行改装，不仅效率低，而且产品质量难以保障。 总体方案 针对目前最为广泛应用的49S/SMD型表面贴装式石英晶体的加工特点，把机械制造、气动控制技术、光电检测技术、计算机控制技术等不同专业或学科优势有机地集成，形成的具有典型机电一体化特征的专用设备。 技术难点及创新点： 1．控制系统：具有复杂运动逻辑的控制系统设计。合理布置了大量各种形式的传感器，并在关键位置增加了智能执行机构，通过软件协调其运动关系。 2．绝缘片组装：设计了双重调整机构和引脚定位装置，保证了组装定位精度达到0.03mm和良好的精度保持性。 3．自动上料：改进了由圆形振动料盘和直线形振动料道两部分组成的自动上料装置。 主要技术指标： 设备达到每30只/秒的生产速度，与日本同类产品持平；产品质量稳定，成品率达到99.5%以上，比日本同类产品提高1.5%，价格为日本同类产品的1/3。
科学性、先进性
- 该设备能够实现晶体的自动上料、绝缘片组装、压平、在线检测、产品分检等功能，全自动完成从49S到49S/SMD晶体的加工工序，其主要先进性如下： 综合应用机、电、光、气以及计算机控制等技术于一体，研制了一台能够全自动完成从49S到49S/SMD晶体生产的设备，该设备是典型的机电一体化产品。 合理布置各种传感器，并利用PLC作为核心控制器，使设备任何一个地方出现异常（如原料运动不到位等）都可自动停机、声光报警，并在显示屏上提示问题所在。既可有效降低废品率、避免设备空运转，又方便操作人员及时排除故障，提高生产效率。 设备结构合理、运行稳定，产量达30只/分，成品率可达99.5%以上。 整套设备人机交互界面采用汉字触摸屏，大大降低了设备操作的复杂程度。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 产品 图纸 图像 录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 石英晶体年需求量在百亿只以上。我国有500多家生产厂商，年产30亿只以上，70%的产品出口。过去，其关键技术装备主要依赖进口，因设备价格昂贵，许多厂家不得不采用手工做坊式生产，这样不仅生产效率低，而且质量难以保证，严重制约着我国晶体行业的发展。近年来，随着我国设备生产技术的不断提高，一些前端设备，如切片机、研磨机、微调机、封焊机等已经逐步国产化，但迄今为止，SMD成型设备还没有见到研究生产的报道。因此，研制具有自主知识产权的全自动晶体成型设备,有助于提高我国晶体行业的技术装备水平和国际竞争力，具有巨大的市场需求。该设备不仅使生产效率提高，达到每30只/分的生产速度，每套设备每班可节省8人；而且产品质量稳定，成品率达到99.5%以上，比日本同类产品提高1.5%。如果按每天工作两班计算，每月产量约72万只/台，按每只晶体1元计算，仅此一项每月可为企业节省2.2万元左右。同时对争取订单，减少投诉起到重要作用。该套设备成本仅为日本同类先进产品的1/3，投资回报率可缩短到7—9个月。
同类课题研究水平概述
- 世界上同类设备的生产主要有日本、韩国，统计结果显示：年需要量在50套以上。特别是随着压电晶体生产业向第三世界的转移，这些设备也随之进入第三世界的国家，预测需求量将有大的增长。 在我国，目前就有500多家生产压电晶体的厂商，年产量在30亿只，并有扩大生产的趋势，产品销往世界各地，至今远不能满足数字化设备的需求市场。然而生产线上的关键技术装备却需要引进，其中韩国产一套设备售价为5.8万美圆，日本产一套设备为8万美圆。由于这类设备技术含量高、生产难度大和机电一体化特点明显等固有的特征国内企业少有生产。
