一种全自动选择性焊接系统及方法

技术领域

本发明涉及焊接装置技术领域，尤其涉及一种全自动选择性焊接系统及方法。

背景技术

在自动化生产中，焊接是很多电子产品及设备的不可或缺的一部分，而其中的波峰焊接工艺则在线路板组装中的应用非常广泛，比如集成电路、印刷电路板、电子部件、汽车部件等等。

中国发明申请CN202210295535.0公开了一种波峰焊设备，包括：机体，形成有连通的进料口和出料口，传输轨道，安装于所述机体，所述传输轨道适于将待焊产品从所述进料口送料至所述出料口；所述机体内顺沿所述传输轨道的送料方向分布有助焊剂喷雾装置、预热装置和焊接装置，所述传输轨道包括相互独立的第一轨道和第二轨道，所述第一轨道与所述助焊剂喷雾装置相对设置。但上述方案中的预热轨道较长、较远，不仅占用昂贵的厂房面积，而且增加了日后维护轨道的费用。

中国发明专利CN201611006043.6公开了一种桌面式选择性波峰焊接机，其固定安装座上端侧装设活动安装架，活动安装架装设活动托板，固定安装座于活动托板下端侧装设锡泵组件；固定安装座装设Y轴驱动线性模组，Y轴驱动线性模组的驱动端装设Z轴驱动线性模组，活动安装架装设X轴驱动线性模组；锡泵组件包括有锡泵安装架、锡锅组件、锡液泵送机构，锡锅组件包括锡锅锅体、锡锅盖板、电加热板，锡液泵送机构包括壳体底座、壳体面板、驱动叶轮、驱动转轴、泵送驱动电机、锡液喷嘴；该桌面式选择性波峰焊接机配装控制器。但由于锡泵组件单一，难以满足同一产品焊点工艺不同的单板多工艺焊接。

现有的波峰焊接工艺一般包括助焊剂喷涂、预热及焊接等工段，然而现有设备具有以下缺点：待焊接线路板在各个工段之间的流转过程较长，一则影响了焊接整体的时效，焊接效率较低；二则各工段之间的传输机构过长，布局不合理，不仅占用昂贵的厂房面积，而且增加了日后维护轨道的费用；而且，过长的传输机构使得预热后进入焊接工位的PCB板温度较低，无法满足焊接要求，进一步影响焊接质量。另外现有选择性波峰焊接机每次焊接只能提供一种焊接工艺，无法同时满足同一产品的不同焊接工艺的需求，且存在体积较大、集成性较差的问题。

因此，有必要设计一种全自动选择性焊接系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、焊接效率较高、焊接质量稳定的全自动选择性焊接系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种全自动选择性焊接系统，其包括依次设置的

助焊剂喷涂机构，用于向PCB板的待焊接部位喷涂助焊剂；

第一输送机构，用于将PCB板输送至助焊剂喷涂机构的喷涂工位；

预热机构，用于将喷涂后的PCB板进行预热，所述预热机构为至少两层的仓储式预热机构，所述预热机构中设有第三输送机构及Z轴模组；

第二输送机构，用于将预热后的PCB板输送至旋转焊接机构上方；

旋转焊接机构，用于对预热后的PCB板进行焊接；

所述助焊剂喷涂机构位于所述第一输送机构的下方，所述旋转焊接机构位于所述第二输送机构的下方，所述第一输送机构及第二输送机构分别与第三输送机构的两端对接。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述预热机构包括至少两个层叠设置的预热单元，每层所述预热单元中均设有所述第三输送机构，所述Z轴模组用于调整所述预热单元在Z轴方向上的位置，以将所述第一输送机构与所述第三输送机构对接。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述预热单元包括上预热器和下预热器，所述上预热器及下预热器之间形成预热腔。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述上预热器包括金属壳体及其内的热风单元，所述下预热器为远红外射灯。

作为本发明进一步改进的技术方案，每个所述预热单元还包括温控器。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一输送机构包括支架、并排设置的两个第一输送轨道、设于第一输送轨道上的第一滚轮组或第一链条及驱动所述第一滚轮组或第一链条的第一输送电机，所述PCB板在两组第一滚轮组或第一链条的带动下移动。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一输送机构还包括宽度调节组件，所述宽度调节组件包括调宽丝杆、调宽丝杆螺母及调宽电机，所述调宽丝杆及调宽丝杆螺母带动其中一个第一输送轨道靠近或远离另一个第一输送轨道。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一输送机构还包括高度调节组件，所述高度调节组件包括调高丝杆、调高丝杆螺母及调高电机，所述调高丝杆螺母与所述支架固定连接，以调节所述第一输送轨道及第一滚轮组或第一链条的高度。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一输送机构还包括分别设于两个第一输送轨道上定位组件，每个定位组件包括依次连接的定位气缸、输出杆、支撑座及定位板，所述定位气缸带动所述定位板在垂直于PCB板的方向移动，所述定位板与所述第一滚轮组或第一链条配合夹紧，以将PCB板固定。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述旋转焊接机构包括底座及焊接组件，所述焊接组件包括活动设于总固定板上的两个焊接炉。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述旋转焊接机构还包括设于所述底座上的、带动所述焊接组件转动的旋转组件及带动所述焊接组件升降的升降组件。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述旋转焊接机构还包括调节组件，所述调节组件包括可调节两个所述焊接炉之间高低差的凸轮。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述调节组件适于防止两个所述焊接炉在转动过程中碰撞PCB板。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述凸轮位于所述焊接炉的旋转周向上，所述焊接炉底部设有鱼眼轴承，当其中一个焊接炉旋转至所述凸轮上方时，所述鱼眼轴承与所述凸轮配合，将所述焊接炉顶起。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述焊接炉包括炉体、喷嘴、固定炉体的上固定板、下固定板、及将上固定板与下固定板连接的多个固定杆，所述上固定板设于所述炉体的周向上；所述固定杆穿设于所述总固定板，所述焊接炉可相对于所述总固定板上下移动，所述总固定板上设有线性轴承，所述上固定板的下表面设有安装所述固定杆的轴固定座。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述旋转组件包括固定于所述底座上的固定齿轮、旋转轴承、旋转轴、与所述旋转轴固定的旋转电机、旋转电机带动的活动齿轮，所述活动齿轮与所述固定齿轮啮合，以带动所述旋转轴及焊接组件旋转。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述升降组件包括固定于所述旋转轴的旋转平台、设于所述旋转平台上的升降电机、丝杆及剪刀臂，所述剪刀臂设于所述总固定板与旋转平台之间，所述升降电机通过丝杆及剪刀臂带动所述总固定板升降。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述旋转焊接机构还包括视觉组件，所述视觉组件用于对PCB板进行光学采集及检测，设于所述总固定板上表面并位于所述焊接炉之间。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述旋转焊接机构还包括激光补温组件，所述激光补温组件设于所述总固定板的上方并靠近所述喷嘴设置，以对所述PCB板进行加热补温。

作为本发明进一步改进的技术方案，还包括移动机构，所述移动机构设于所述旋转焊接机构下方，用于带动所述旋转焊接机构在水平方向上移动。

作为本发明进一步改进的技术方案，还包括AOI检查模块，焊锡完成后可以直接检查焊点的良率,根据结果判定PCB板是否需要重复焊接或者移出工位后报警提示。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种全自动选择性焊接方法，采用上述的全自动选择性焊接系统对PCB板进行操作，步骤包括：

S1：PCB进板及传输：通过第一输送机构将PCB板输送至助焊剂喷涂机构的喷涂工位；

S2：通过视觉模块及电子喷枪对PCB板进行精准喷雾；

S3：通过Z轴模组控制所述第三输送机构与所述第一输送机构对接，可将喷涂后的PCB板放入所述预热机构的不同层分别预热；

S4：通过所述第三输送机构与所述第二输送机构的对接，可将预热后的PCB板输送至旋转焊接机构上方；

S5：通过所述旋转焊接机构，对预热后的PCB板进行焊接。

由以上技术方案可知，本发明的全自动选择性焊接系统通过将所述助焊剂喷涂机构位于所述第一输送机构的下方，所述旋转焊接机构位于所述第二输送机构的下方，并将所述第一输送机构及第二输送机构分别与第三输送机构的两端对接，使得PCB板的输送路径为一条直线，并在第一输送机构、第三输送机构及第二输送机构形成的运输路径上完成喷涂、预热及焊接工艺，大大简化了传输部分的结构，使得设备整体结构更紧凑，也大大缩短了PCB板在各工艺之间传输的路径，使得工作效率大幅提升；

另一方面，仓储式预热机构的设计大大的缩小设备的占地面积,更好的控制温区及日后的维护；

另一方面，旋转焊接机构通过设置两个可转动易位的焊接炉，以对同一PCB板的不同位置进行不同工艺的焊接，可以针对性的设置适应不同焊点大小的焊接炉，同时满足不同焊接工艺需求、且结构紧凑、焊接效率较高；

另一方面，通过设置调节组件，在两个焊接炉转动及焊接位置形成高低差，防止转动过程中焊接炉碰撞到PCB板，造成产品的损伤。

附图说明

图1(a)、(b)为本发明一实施例的全自动选择性焊接系统的示意图1、2。

图2为图1中助焊剂喷涂机构、第一输送机构及预热机构的立体图。

图3为图2中助焊剂喷涂机构的立体图。

图4为图2中第一输送机构的立体图。

图5为图2中第一输送机构的另一角度的立体图。

图6为图5中定位组件的放大图。

图7为图2中预热单元及第三输送机构的立体图。

图8为图1中旋转焊接机构、第二输送机构及移动机构的立体图。

图9为图8中的旋转焊接机构的立体图。

图10为图9中的旋转焊接机构的主视图。

图11为图9中的旋转焊接机构的侧视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

请参图1所示，本发明提供了一种全自动选择性焊接系统，其包括机壳、设于机壳内的助焊剂喷涂机构1、第一输送机构2、预热机构3、旋转焊接机构10、第二输送机构20、移动机构30及控制单元。机壳两侧设有PCB板进口a及PCB板出口b，第一输送机构2与PCB板进口a对接，用于将待处理PCB板进行上料；第二输送机构20与PCB板出口b对接，用于将焊接完毕的PCB板进行下料。

助焊剂喷涂机构1、第一输送机构2及预热机构3组成PCB板焊接前处理装置，以对PCB板进行助焊剂喷涂及预热作业。请参图2所示，助焊剂喷涂机构1设于第一输送机构2的下方，用于向PCB板的待焊接部位喷涂助焊剂。

请一并参图3所示，助焊剂喷涂机构1具体包括XY轴模组101、设于XY轴模组101上的视觉组件102及喷枪103,XY轴模组101带动视觉组件102及喷枪103在X轴方向及Y轴方向移动。视觉组件102与喷枪103临近设置。助焊剂喷涂机构1与控制单元信号连接，控制单元的视觉模块根据视觉组件获得的PCB板图像信息并计算后得出数据，进而控制XY轴模组101将喷枪103移动到指定的位置上进行精准喷雾。助焊剂精确喷涂在PCB底面的需要焊接的部位，而不是整个PCB板，从而避免污染焊点之外的区域，实现简易及精准喷雾。

第一输送机构2用于将待处理的PCB板进行上料，输送至助焊剂喷涂机构1的喷涂工位。请参图4所示，第一输送机构2包括支架21、并排设置的两个第一输送轨道22、设于第一输送轨道22上的第一滚轮组23及驱动所述第一滚轮组23的第一输送电机24，所述PCB板100在两组第一滚轮组23的带动下移动。在其他实施例中，第一滚轮组23可以替换为链条传动。

第一输送机构2还包括用于调节两个第一输送轨道22之间宽度的宽度调节组件25，所述宽度调节组件25包括调宽丝杆251、调宽丝杆螺母252及调宽电机253，所述调宽丝杆251及调宽丝杆螺母252带动其中一个第一输送轨道22靠近或远离另一个第一输送轨道22。优选的，宽度调节组件25包括两组并列的调宽丝杆251及调宽丝杆螺母252，调宽电机253通过齿轮传动带动两个调宽丝杆251同时运动。

请参图2及图5所示，第一输送机构2还包括高度调节组件26，所述高度调节组件26包括调高丝杆、调高丝杆螺母及调高电机，所述调高丝杆螺母与所述支架固定连接，以调节所述第一输送轨道22及第一滚轮组23的高度。

请参图5及图6所示，第一输送机构2还包括分别设于两个第一输送轨道22上定位组件27，每个定位组件27包括依次连接的定位气缸271、输出杆272、支撑座273及定位板274，所述定位气缸带动所述定位板274在垂直于PCB板的方向移动，所述定位板274与所述第一滚轮组23配合夹紧，以将PCB板固定。另外，第一输送机构2的前端、中间、后端均设有传感器，所述传感器与控制单元信号连接，以识别PCB板100进入第一输送轨道22的位置，并根据PCB板100的位置信息控制第一输送电机24及定位组件27动作。

预热机构3用于将喷涂后的PCB板进行预热。请参图2及图7所示，预热机构3位于第一输送机构2的一侧，其包括若干个层叠设置的预热单元31、设于每个预热单元31中的第三输送机构32及Z轴模组33。优选的，本实施例中，预热单元31的数量为3个。每个预热单元31上设有单独的第三输送机构32。

预热单元31具体包括两端开口的壳体311、设于壳体311内的上预热器和下预热器，所述上预热器及下预热器之间形成预热腔312。上下加热的结构进一步加快了预热速度，提高了预热效率。优选的，上预热器包括金属壳体及其内的热风单元，所述下预热器为远红外射灯。每个预热单元还设有单独的温控器,从而精准控制产品的预热所需温度。

第三输送机构32包括并排设置的两个第二输送轨道321、设于第二输送轨道321上的第二滚轮组322及驱动所述第二滚轮组322的第二输送电机323。

Z轴模组33用于调整所述预热单元在Z轴方向上的位置，以将所述第三输送机构32与所述第一输送机构22对接。具体的，预热单元31均固定于所述Z轴模组33上，Z轴模组33带动预热单元31上下移动，使得每个第三输送机构32在需要的时候与第一输送机构22对接，以将完成喷涂的PCB板传送至预热单元31中。Z轴模组33及多层预热单元31的配合大大地缩小了设备的占地面积,更好的控制温区及设备的维护。另一方面，多层预热单元31可选择地同时使用，使得PCB板100的焊接前处理工作效率大大提高。

旋转焊接机构10用于对PCB板上的待焊接点位进行焊接。请参图8所示，第二输送机构20位于旋转焊接机构10上方，用于将预热后的PCB板从预热机构3中输送至旋转焊接机构10上方。移动机构30设于旋转焊接机构10下方，以带动旋转焊接机构10移动，移动机构30包括X轴模组301及Y轴模组302。

请参图9及图10所示，旋转焊接机构10包括底座11、焊接组件12、旋转组件13、升降组件14及调节组件15。焊接组件12包括总固定板121及活动设于总固定板120上的两个焊接炉121，焊接炉121喷出锡峰从PCB板底部实施焊接。

采用两组智能电磁式感应泵锡炉可实现单板多工艺焊接。锡炉温度，氮气温度，波峰高度，波峰校正等均可电脑设定，锡炉内胆为钛合金制，无渗漏。在其他实施例中，还可以与现有机器上锡炉实现互换，所有接线需采用快速插座联接，无需接线。

具体的，焊接炉121包括炉体122、喷嘴123、固定炉体122的上固定板124、下固定板125、及将上固定板124与下固定板125连接的多个固定杆126，上固定板124设于炉体121的周向上。固定杆126穿设于总固定板120，焊接炉121可相对于总固定板120上下移动，总固定板120上设有线性轴承127，上固定板124的下表面设有安装固定杆126的轴固定座128。喷嘴123为细孔喷嘴、长型喷嘴或异形喷嘴。在本实施例中，炉体122为智能电磁式感应泵锡炉，炉体122包括钛金内胆及外置式发热板。

请参图9及图11所示，旋转组件13设于底座11上，用于带动焊接组件12转动。旋转组件13包括固定于底座11上的固定齿轮131、旋转轴承、旋转轴、与旋转轴固定的旋转电机134、旋转电机134带动的活动齿轮135，活动齿轮135与固定齿131轮啮合，以带动旋转轴及焊接组件12旋转。通过设置旋转组件13带动两个焊接炉121转动易位，以对同一PCB板的不同位置进行焊接，可以针对性的设置适应不同焊点大小的焊接炉，同时满足不同焊接工艺需求、且结构紧凑、焊接效率较高。

升降组件14用于带动焊接组件12升降。请参图9、图10及图11所示，升降组件14包括固定于旋转轴的旋转平台141、设于旋转平台141上的升降电机142、丝杆143及剪刀臂144，剪刀臂144设于总固定板120与旋转平台141之间，升降电机142通过丝杆143及剪刀臂144带动总固定板120升降，进而带动两个焊接炉121升降。

调节组件15用于在两个焊接炉121之间形成高低差，请参图10所示，调节组件15包括设于底座11上的凸轮151及设于焊接炉121底部的鱼眼轴承152，凸轮151位于焊接炉121的旋转周向上，当其中一个焊接炉121旋转至凸轮151上方时，鱼眼轴承152与凸轮151配合，将焊接炉121顶起。通过设置调节组件，在两个焊接炉转动及焊接位置形成高低差，防止两个焊接炉121在转动过程中碰撞PCB板，造成产品的损伤。

请参图9所示，旋转焊接机构10还包括视觉组件16及激光补温组件(未图示)。视觉组件16用于对焊接的PCB板100进行光学采集及检测，视觉组件16设于总固定板120上表面并位于焊接炉121之间。还包括AOI检查模块(未示出)，焊锡完成后可以直接检查焊点的良率,根据结果判定PCB板是否需要重复焊接或者移出焊接工位后报警提示。

激光补温组件设于总固定板120的上方并靠近喷嘴123设置，以对PCB板进行加热补温。补温功能就是根据产品生产工艺而定,离预热区远端的PCB会降低温度,影响产品焊接良率,从而需做补温达到焊接良率。

第二输送机构20的结构与第一输送机构2的结构相同，在此不做赘述。PCB板通过第二输送机构20在线输送到指定的位置上定位后，首先通过视觉组件16计算出PCB板所要焊锡的位置,控制系统则计算出准确的值驱动移动机构30将旋转焊接机构10准确移动至指定位置，并进行精准焊锡。

第一输送机构2及第二输送机构20分别位于预热机构3的两侧，工作时，第一输送机构2、第三输送机构32及第二输送机构20依次连接，形成一条直线模组，将PCB板依次运输至喷涂工位、预热工位及焊接工位，第一输送机构2、第三输送机构32及第二输送机构20的不仅起到输送作用，还在上述三个工位中用于承载PCB板，无需另设各个工段的承载机构，一方面大大简化了传输部分的结构，使得设备整体结构更紧凑；另一方面大大缩短了PCB板在各工艺之间传输的路径，使得工作效率大幅提升。

本文使用的例如“上”、“下”、“前”、“后”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个特征相对于另一个特征的关系。可以理解，根据产品摆放位置的不同，空间相对位置的术语可以旨在包括除了图中所示方位以外的不同方位，并不应当理解为对权利要求的限制。

另外，以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。