废旧电路板钩拔拆卸装置
技术领域
本发明属于生产、维修及废品回收再利用技术领域,涉及一种废旧电路板钩拔拆卸装置。
背景技术
印刷电路板(Printed Circuit Board,简称PCB)是电子信息产品和家用电器产品的重要组成部分。随着大量的电子电器产品被淘汰,印刷电路板随之被弃用。电路板含有多种有毒有害物质,直接丢弃会对环境造成污染。废旧电路板作为一个整体失去了使用价值,但是板上的元器件绝大部分尚处于使用寿命的中期,拆卸下来并修复后即可降级重用。此外,拆卸元器件同时也是不同物质的归类和富集过程,有利于后续的材料回收。目前,废旧电路板的拆卸绝大多数由手工完成,手工拆卸不仅效率低下,而且拆卸过程中产生的有毒气体会严重危害人体健康、污染大气。这些问题的解决有待于自动化、无污染、高效率的废旧电路板拆卸设备的研发和应用。
按照安装方式分,电子元器件主要包括通孔插装元器件(THD)和表面贴装元器件(SMD)。通常全部或大部分元器件都分布于电路板上的同一面,称为元件面,电路板的另一面称为焊接面。焊接面一般没有元器件或仅贴有少量简单的小尺寸的贴装元器件。废旧电路板整体性拆卸设备需要综合考虑上述两种安装方式的元器件。到目前为止,国内外已经有多个关于电路板整体性拆卸方法和设备的专利。
日本专利JP10209634-A、JP2000151094A、JP9083129A均对元器件引脚根部进行铲切、挤、刮等操作,从而实现元器件的整体性拆卸,这些方法使元器件引脚受损而失去再使用功能。
德国专利DE19525116-A1和中国专利:公开号CN101112728A,采用喷射热空气的方法拆卸贴装元器件或去除焊料;中国专利:公开号CN1288795A,采用喷射含金属微粒的高温液体介质的方法拆卸元器件。这些喷射流体的方法能有效去除焊料,但是元器件的拆卸率不高。
日本专利JP10270841-A、JP11314084-A、美国专利US5927591A和中国专利:ZL200520067590.6、ZL200520119151.5、ZL200620070833.6、公开号CN101386016A、公开号CN101362239A,它们都使用振动或者冲击的方法使元器件脱离电路板。拆卸作用力和元器件的质量成正比,而元器件的质量通常很小,因此拆卸作用力不大,对小尺寸贴装元器件和引脚数量多或引脚弯曲的插装元器件的拆卸效果不佳。
中国发明专利:公开号CN1600458A,使用机械滚刷加负压抽吸的方式拆卸元器件和收集焊料。其缺点是:电路板在装置中安装时不可能很好地密封,电路板下表面不容易产生较大的负压;滚刷只能提供平行于电路板平面的力,不能提供垂直于电路板平面的作用力,因此不能拆卸插装元器件。
综上,拆卸废旧电路板的难点在于插装元器件,除了熔融焊料的表面张力作用,引脚和电路板通孔之间通常还有摩擦阻力,此外弯曲的引脚进一步加大了拆卸难度。到目前为止,所有基于元器件重用的废旧电路板整体性拆卸设备都没有很好地解决这个问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种能整体性地拆解电路板的设备或装置,保证拆卸下来的元器件没有受损或轻微受损,经修复后可降级用于电子电器产品的生产、维修。
本发明的又一个目的在于回收电路板中有用材料前拆解电路板,富集不同类的物质,降低后续分离电路板基板、焊料和元器件的难度。
本发明的又一个目的是,针对现有技术的不足,提供一种能有效拆解电路板的设备或装置,此装置不仅能有效拆卸贴装元器件,而且能直接对插装元器件施加足够大的垂直于电路板平面的拆卸力。
为实现这些发明目的,提供一种废旧电路板的钩拔拆卸装置,整个装置包括机箱、加热系统、双链条传送机构、钩拔机构、双滚刷机构,其特征在于,上隔板2和垂直隔板4把机箱1的上部空间分隔成上预热风箱5和上高温风箱10,下隔板3和垂直隔板4把机箱1的左下部空间分隔成下预热风箱6,上隔板2和下隔板3之间为预热区7,上隔板3以下垂直隔板4右边的机箱右下部空间为高温区11,第一下高温风箱8和第二下高温风箱9分别置于高温区11下部的前后两侧或左右两侧,第一下高温风箱8和第二下高温风箱9的上表面为出风斜面,两个出风斜面向高温区11中间大角度倾斜,以保证全部落下的元器件和焊料都能进入元器件和焊料收集盘31,电路板入口16置于机箱1左侧面并与预热区7连通,电路板出口17置于机箱1右侧面并与高温区11连通,第一废气抽吸口18与电路板入口16连通,第二废气抽吸口19与电路板出口17连通,入口柔性隔板20置于电路板入口16和预热区7的连接处,出口柔性隔板21置于电路板出口17和高温区11的连接处,预热区7与高温区11由耐高温的中间柔性隔板22隔开;
上隔板2和下隔板3上密布出风小孔14,使上预热风箱5和下预热风箱6与预热区7连通,上高温风箱10与高温区11连通,第一下高温风箱8和第二下高温风箱9的出风斜面上有多个伸出型热风喷口,使第一下高温风箱8和第二下高温风箱9与高温区11连通,上预热风箱5、下预热风箱6、上高温风箱10、第一下高温风箱8和第二下高温风箱9的内部均设有加热管12和鼓风风扇13,加热管12加热风箱内的空气,鼓风风扇13从加热电路板的加热空间吸气并吹向风箱里的加热管,风箱里的热空气经小孔14或伸出型热风喷口吹到加热空间预热区7或高温区11,如此不断交换循环,隔板和密布的出风小孔的作用是使气流平稳、温度均匀;
双链条传送机构23经电路板入口16和电路板出口17置于预热区7和高温区11,双链条传送机构23的双链条从电路板入口16向电路板出口17运行,电路板卡具24置于双链条传送机构23上,电路板25卡在电路板卡具24上,依次通过预热区7和高温区11,钩拔机构29在高温区11置于双链条传送机构23下方,钩拔机构29的转轴为水平方向,并与双链条传送机构23的传送方向垂直或成一夹角,为防止电路板25受钩拔机构29的拉力而向下弯曲,支撑轮28在钩拔机构29右侧置于双链条传送机构23之下,支撑轮28可自由转动,不影响电路板运行,双滚刷机构的上钢丝滚刷26和下钢丝滚刷27在支撑轮28右侧分别置于双链条传送机构23的上下,元器件和焊料收集盘31置于第一下高温风箱8和第二下高温风箱9之间的高温区11的底板上;
所述双链条传送机构23由两条平行的左导轨32和右导轨33,两条平行的左链条34和右链条35以及驱动装置组成,电路板卡具24的底部两侧分别设有一个左定位销36和一个右定位销37,它们分别嵌入左链条34、右链条35中,以防止电路板卡具24在链条传送装置23上打滑。
所述电路板入口16和电路板出口17均为长方形窗口,两者的宽度和高度大于电路板卡具3的宽度和高度。
所述伸出型热风喷口为一组阵列结构分布的热风喷管15,热风喷管15之间有足够的间隙,使得从其上方掉下的元器件可以落到其下方去,热风喷管15出口处被斜切截断,形成一个喷管斜切口的喷管斜切断面39,热风喷管15斜向上,喷管斜切断面39的外法线方向斜向下,这样既不影响电路板的加热效果,又能防止落下的焊料或小尺寸元器件进入喷管出口38中。热风喷管15的作用为,既可以使电路板25快速且均匀受热,又不阻碍元器件和焊料下落。
所述第一废气抽吸口18和第二废气抽吸口19分别通过气管与废气处理设备连接,废气处理设备为市售焊烟净化机。
所述元器件和焊料收集盘31是带筛网的双层盘子。元器件掉落到上层的筛网上,焊料从筛网孔漏到下层的盘底。
所述钩拔机构29的第一种实现方案为:一个由电机驱动,外围带有许多钩子的旋转转子,钩子可以钩拔电路板25上的元器件,钩拔机构29由主转轴41、两端的支架转盘40、次转轴42、限位杆43、刚性钩子44、复位卷簧46和占空垫圈47组成,两个支架转盘40与主转轴41固接,2~6根次转轴42和相同数量的限位杆43平行于主转轴41并在圆周方向上均匀分布固定在支架转盘40上,多个刚性钩子44串在次转轴42上,复位卷簧46位于刚性钩子44的两个钩片之间的空隙里并串在次转轴42上,复位卷簧46的一端压在主转轴41上,另一端压在刚性钩子44的定位铆钉45上,使刚性钩子44紧靠限位杆43,相邻刚性钩子44之间用占空垫圈47隔开;在主转轴41的垂直平面内,主转轴41、次转轴42和刚性钩子44的尖端三者不在同一直线上,以钩拔机构转动方向30为参照,次转轴42在前,刚性钩子44的尖端在后。整个钩拔机构29随主转轴41旋转时,刚性钩子45还可以围绕次转轴42摆动一定角度。
所述刚性钩子44由两个同样形状的第一钩片44a和第二钩片44b用定位铆钉45铆接而成,第一钩片44a和第二钩片44b之间有一个空隙,用于容纳复位卷簧46。铆接而成的刚性钩子44增加了钩子的宽度,防止刚性钩子44沿次转轴42的轴线方向摆动。
所述钩拔机构29的第二种实现方案为:由卷簧钩48和防摆动垫圈49交替相间串在次转轴42上构成,卷簧钩48的短端压在主转轴41上,带钩的长端中部压在限位杆43上,弯钩的指向与钩拔机构转动方向30相同,相邻卷簧钩48之间用防摆动垫圈49隔开,防摆动垫圈49的外径远大于第一种方案中占空垫圈47的外径。
所述钩拔机构29的第三种实现方案为:由主转轴41、弹性钩转柱50和弹性钩51构成。弹性钩51的主杆按钩拔机构转动方向30的相反方向固接在弹性钩转柱50的外柱面上,弯钩的指向与钩拔机构转动方向30相同,多个弹性钩转柱50串联固接在主转轴41上,弹性钩51本身的弯曲可使其摆动一定角度,还可以自动复位。
钩拔机构的工作原理如下:拆卸电路板时,元件面朝下的电路板在双链条传送装置的带动下缓慢前行,到达钩拔工位时焊料已经完全熔融。钩拔机构位于传送链条下方,并不断旋转,钩子尖端的线速度大于电路板的前进速度,方向相反。钩子尖端的最高点和电路板的下表面高度相同,电路板经过时钩子能勾住插装元器件,此时钩子尖端不能继续沿圆周切向运动,而继续沿切向运动的次转轴将对钩子产生拉力。此拉力方向为斜向下,竖直分力远大于水平分力,足以把插装元器件从电路板上拔下来。如果钩子没有勾住插装元器件,钩子尖端通过最高点后向下运动,能避免剪切破坏元器件。对于贴装的元器件,钩子尖端能把元器件推离焊盘,使之落下。
设置在钩拔机构后方并靠近钩拔机构处的支撑轮使电路板受钩拔机构的拉力不向下弯曲,支撑轮可以自由转动,不影响电路板运行。
双滚刷机构的两个钢丝滚刷分别扫刷电路板的上下两面,以扫除焊料和剩余的少量元器件。
拆下的元器件和焊料落在位于高温区下方双层的元器件和焊料收集盘31中。元器件掉落到上层的筛网上,焊料从筛网孔漏到下层的盘底。
本发明有益效果为:
1.钩拔机构不仅能拆卸贴装元器件,还能对插装元器件施加足够大的向下拉力,因此拆解率高;
2.采用了双钢丝滚刷结构,电路板运行一次就能完成上下表面的元器件拆解和焊料去除;
3.高温区采用热风喷管阵列结构,不仅不阻碍元器件顺利落下,而且使加热快速、均匀,可避免电路板因局部过热而损坏元器件。
4.在预热区和高温都能向电路板上下表面同时喷射热风,提高了加热效率,使电路板的拆卸能连续进行;
5.采用柔性隔板隔开预热区、高温区和周期环境,既能避免互相串温,又能使电路板顺利通过;
6.机箱设有两个废气抽吸口,能有效吸除废气并加以处理,避免对人体和环境的危害。
附图说明
图1为本发明的一种实施例结构示意图;
图2为双链条传送机构的结构示意图;
图3为热风喷管的外形示意图;
图4为钩拔机构的轴测示意图;
图5为钩拔机构的全剖示意图;
图6为刚性钩子的结构示意图;
图7为本发明第二种实施例中钩拔机构的全剖示意图;
图8为本发明第三种实施例中钩拔机构的全剖示意图。
附图中,1--机箱,2--上隔板,3--下隔板,4--垂直隔板,5--上预热风箱、6--下预热风箱,7--预热区,8--第一下高温风箱,9--第二下高温风箱,10--上高温风箱,11--高温区,12--加热管,13--鼓风风扇,14--出风小孔,15--热风喷管,16--电路板入口,17--电路板出口,18--第一废气抽吸口,19--第二废气抽吸口,20--入口柔性隔板,21--出口柔性隔板,22--中间柔性隔板,23--双链条传送机构,24--电路板卡具,25--电路板,26--上钢丝滚刷,27--下钢丝滚刷,28--支撑轮,29--钩拔机构,30--钩拔机构转动方向,31--元器件和焊料收集盘,32--左导轨,33--右导轨,34--左链条,35--右链条,36--左定位销,37--右定位销,38--喷管出口,39--喷管斜切断面,40--支架转盘,41--主转轴,42--次转轴,43--限位杆,44--刚性钩子,44a--第一钩片,44b--第二钩片,45--定位铆钉,46--复位卷簧,47--占空垫圈,48--卷簧钩,49--防摆动垫圈,50--弹性钩转柱,51--弹性钩。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步描述。
实施例一
参加图1,本实施例的废旧电路板的钩拔拆卸装置包括机箱、加热系统、双链条传送机构、钩拔机构、双滚刷机构。上隔板2、下隔板3和垂直隔板4将机箱1的空间分隔成上预热风箱5、下预热风箱6,预热区7,上高温风箱10和高温区11,高温区内有钩拔机构29、支撑轮28、上钢丝滚刷26和下钢丝滚刷27,高温区11下方有元器件和焊料收集收集盘31,隔开周围环境与预热区7为入口柔性隔板20,隔开预热区7与高温区11为中间柔性隔板22,隔开高温区11与周围环境为出口柔性隔板21。第一下高温风箱8和第二下高温风箱9分别置于高温区11下部的左右两侧。
机箱1设有电路板入口16和电路板出口17,电路板入口16和电路板出口17分别位于矩形的机箱1的两个相对的面。机箱1还设有位于电路板入口16上方第一废气抽吸口18和位于电路板出口17上方的第二废气抽吸口19。第一废气抽吸口18和第二废气抽吸口19连接废气处理设备(图中没有标示)。双链条传送机构2从电路板入口16向电路板出口17运行,卡紧电路板25的电路板卡具24放置于双链条传送机构2上。
参见图2,双链条传送机构2包括左导轨32、右导轨33、左链条34、右链条35和驱动装置(附图中未标示)。电路板卡具24的底部左右两边分别设有一个左定位销36和一个右定位销37,它们可分别嵌入左链条34、右链条35中,以防止电路板卡具24在双链条传送机构2上打滑。
参见图1和图3,上预热风箱5、下预热风箱6、上高温风箱10,第一下高温风箱8和第二下高温风箱9内部均设置加热管12和鼓风风扇13。上预热风箱5和预热区7之间的上隔板2、下预热风箱6和预热区7之间的下隔板3以及上高温风箱8和高温区6之间的上隔板2都开了许多个出风小孔14。第一下高温风箱8和第二下高温风箱9安装了许多对准高温区11中双链条传送机构2的热风喷管15。热风喷管15斜向上,热风喷管出口的喷管斜切断面39的外法线方向斜向下。
参见图4至图6,所述钩拔机构16包括两个支架转盘40、一根主转轴41、三根次转轴42、三根限位杆43以及串在次转轴41上的刚性钩子44、复位卷簧46、占空垫圈47。每个刚性钩子44由第一钩片44a,第二钩片44b用定位铆钉45铆接而成,第一钩片44a和第二钩片44b之间的空隙安装复位卷簧46。在每根次转轴上,按占空垫圈47-刚性钩子44和复位卷簧46-占空垫圈47-刚性钩子44和复位卷簧46的顺序反复排列,排成的列宽度大于电路板25的宽度。复位卷簧46使钩子紧靠限位杆43。刚性钩子44勾住元器件时能在次转轴42上反向转动一定角度,钩拔机构16的整体转动和刚性钩子44勾住元器件时在次转轴42上的反向转动的叠加效果是刚性钩子44的尖端只作径向收缩运动而不作切向运动,避免元器件因受过大的剪切力而破坏,从而提高了元器件的可重用性。
支撑轮28可以自由转动,其最高点的高度与电路板25的下表面相同。上钢丝滚刷26、下钢丝滚刷27位于高温区11内,在支撑轮28和电路板出口17之间分别扫刷电路板25的上表面和下表面。元器件和焊料收集盘31位于第一下高温风箱8、第二下高温风箱9之间,元器件和焊料收集盘31为双层结构,上层为网状,收集元器件,下层为板状,收集焊料。
本电路板拆卸装置的工作过程如下:
步骤1.操作者用电路板卡具24卡紧电路板25,元件面朝下,并放在电路板入口16处的双链条传送机构23上;
步骤2.电路板25和电路板卡具24被双链条传送机构23的左链条34和右链条35带动前进,顶开入口柔性隔板20进入能自动控制温度的预热区7,电路板25的温度逐渐上升至低于并接近焊料熔点的某温度(如160-180℃);
步骤3.前进的电路板25和电路板卡具24顶开中间柔性隔板22进入高温区11,电路板25被加热至高于并接近焊料熔点的某温度(如190-210℃);
步骤4.电路板25到达钩拔工位时,按钩拔机构转动方向30转动的钩拔机构29把电路板25的大部分元器件拆卸下来,元器件落到元器件和焊料收集盘31中;
步骤5.电路板25到达滚刷工位时,上钢丝滚刷26和下钢丝滚刷27把电路板25的焊料和剩余的少量元器件扫刷下来,落到元器件和焊料收集盘31中;
步骤6.电路板25和电路板卡具24顶开出口柔性隔板21,已被完全拆卸元器件的电路板25离开高温区11,完成拆卸工序。
实施例二
为简化实施例一的钩拔机构的结构和降低制造难度,本实施例采用复位卷簧和钩子一体的方法。
参见图7,本实施例的钩拔机构由卷簧钩48和防摆动垫圈49交替相间串在次转轴42上构成,卷簧钩48的短端压在主转轴41上,带钩的长端中部压在限位杆43上,弯钩的指向与钩拔机构转动方向30相同,相邻卷簧钩48之间用防摆动垫圈49隔开。本实施例的钩拔机构用卷簧钩48代替实施例一的刚性钩子44和复位弹簧46,卷簧钩48既能钩拔元器件,又能自动复位。
本实施例还用防摆动垫圈49代替实施例一的占空垫圈47。防摆动垫圈49和占空垫圈47的区别在于,前者的外直径远大于后者。因为卷簧钩48的宽度远小于包含两片钩片的刚性钩子44,所以更容易发生轴向摆动。防摆动垫圈49不但能起到占空的作用,还能降低卷簧钩48的摆动幅度。
实施例三
参见图8,本实施例进一步简化钩拔机构。8个弹性钩51的主杆按钩拔机构转动方向30的相反方向固接在弹性钩转柱50的外圆上,弯钩的指向与钩拔机构转动方向30相同,多个弹性钩转柱50串联固接在主转轴41上。弹性钩51本身的弯曲可使其转动一定角度,还可以自动复位,因此不需要设置实施例一中的次转轴42和复位卷簧46。如图8所示,钩拔机构工作时的旋转方向为逆时针,在旋转方向上,弹性钩51的固定端位于钩子尖端的前方。
本实施例的优点在于机构简单,缺点是弹性钩51本身柔性较大,不易提供很大的拆解拉力。
本发明提供了一种新型的利用钩拔机构拆卸废旧电路板的自动化设备或装置,此装置不仅能对各种元器件都提供足够的拆卸力以提高拆卸率,还能在预热区和高温区都充分地精确控制加热温度,保证了元器件的可重复使用性。此外,装置的密封性和对废气的有效处理也使之更加环保。
本发明是一种将元器件从印刷电路板上无损伤整体性钩拔拆卸装置,用于电子行业废品回收再利用企业。