CN103801786B - 一种直线焊锡机的机械臂机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种直线焊锡机的机械臂机构，本机械臂机构包括一个固定于机台上的支撑型材，支撑型材呈长方形条状且沿自身长度方向开设第一导轨和第二导轨，机械臂机构还包括安装座和机械臂，所述安装座的下端面与所述第一导轨及第二导轨滑动连接，支撑型材上设置有能够驱动安装座沿第一导轨及第二导轨滑动长度方向滑动的第一驱动装置；机械臂沿水平方向设置，安装座上设置有能够带动机械臂沿竖直方向升降的第三驱动装置，机械臂上还设置有至少一个用于夹持冶具的气动手指和用于检测焊锡槽内液面高度的传感器及驱动传感器的气缸传动结构。本发明能够提高焊锡机的加工效率、自身运行稳定性好等优点。
Description
技术领域
本发明属于焊接设备技术领域，涉及一种直线焊锡机的机械臂机构。
背景技术
在电子产品加工领域，常常要用到各种加工设备，焊锡机就是其中比较重要的设备之一。焊锡机主要有浸式焊锡机和波峰焊锡机。过去浸式焊锡机的焊锡作业主要由人工完成，其加工工艺的一致性及质量很难保证。
国内外众多厂家和研究人员通过不断的深入开发探索，摸索研制出一些自动化程度较高的浸式焊锡机。其主要步骤如下：机械手抓取待焊元件——浸助焊剂——烘干——焊接。
我国专利CN 102357700A公开了一种全自动焊锡机及其焊锡方法，在该专利中，发明人公开了如下一种固定架：该固定架可采用夹持冶具的结构，其中固定架具有两固定臂，两固定臂上分别通过转轴装置安装有两位置相对的夹持装置，根据夹持冶具的数量不同，可以设计一对或者多对夹持装置及相应的转轴装置，其中，每一对夹持装置中的一个转轴装置传动连接有动力马达，每一个冶具夹持于两位置相对的夹持装置，即一对夹持装置之间。
在上述专利中，两个相对的夹持装置之间的距离不可自动调节，冶具固定在上面后拆卸不易，操作人员将待焊锡元件安装在固定于固定架上的冶具上时，由于固定架靠近机台的中间位置，造成操作人员的安装难度较大，同时在安装待焊锡元件时，还要考虑其安装的稳定性及牢固性，这些都导致了待焊锡元件的安装效率低。特别是申请人在研究中发现，可通过对待焊锡机增设上料装置来提高焊锡机的焊锡效率，而上述专利中的固定架满足不了申请人研究出的上料装置，不能够自动夹取上料装置中的安装有待焊锡元件的冶具，因此，急需研究出一种可提高焊锡机加工效率的待焊锡元件夹持装置。
发明内容
本发明是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种直线焊锡机的机械臂机构，本发明所要解决的技术问题是：如何提高焊锡机的加工效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种直线焊锡机的机械臂机构，所述焊锡机包括机台，所述机械臂机构包括一个固定于所述机台上的支撑型材，所述支撑型材呈长方形条状且沿自身长度方向开设第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨相互平行且均设置于所述支撑型材的上端面。所述机械臂机构还包括安装座和机械臂，所述安装座的下端面与所述第一导轨及第二导轨滑动连接，所述支撑型材上设置有能够驱动所述安装座沿第一导轨及第二导轨的长度方向滑动的第一驱动装置。所述机械臂沿水平方向设置，所述安装座上设置有能够带动所述机械臂沿竖直方向升降的第三驱动装置，所述机械臂上还设置有至少一个用于夹持冶具的气动手指。所述机械臂机构还包括一个安装板及两根沿竖直方向设置的加强柱，所述两根加强柱的下端均固定于所述安装座的上端面上，所述安装板固定于所述两根加强柱的上端处，所述两根加强柱沿竖直方向分别设置有第三导轨和第四导轨，所述第三驱动装置包括一个与所述第三导轨及第四导轨滑动连接的滑块，所述滑块与所述机械臂的内端相固连，滑块沿第三导轨及第四导轨的长度方向移动，即沿竖直方向移动，带动机械臂沿竖直方向升降，将机械臂上的气动手指移动至各工位的相应高度处。所述机械臂包括一个呈长方形板状的支撑底板，所述支撑底板沿水平方向设置，所述支撑底板的内端与所述滑块相固连，所述支撑底板的下板面固定有两个间隔设置的转轴臂，所述机械臂还包括一根沿所述支撑底板长度方向设置的翻转轴以及两个吊板，所述两个吊板的上端分别与所述翻转轴的两端相固连，所述两个吊板的下端分别与所述两个转轴臂转动连接，所述气动手指固定于所述翻转轴上，在机械臂把治具板放下后，翻转轴会做一个翻转的动作。这叫做复位。在焊锡过正中，或在开机时，或在断电后重启时，难以保证对治具板的夹具是保持同一角度的。复位的动作，就是自我矫正和检查的过程。。所述机械臂还包括一个纵板，所述纵板的下端垂直固定于所述支撑底板的上板面上，所述纵板上还固定有一个安装块，所述安装块上固定有一个长条状的导轨安装条，所述导轨安装条沿自身长度方向开设有第五导轨，所述第五导轨上滑动连接有一滑条，所述滑条的下端设置有用于检测焊锡槽内液面高度的传感器，由于随着焊锡次数的增多，焊锡槽内的锡量相应减少，而其液面高度也相应地降低，此时如果冶具的下降高度未发生相应的调整，则可能导致冶具上的待焊锡元件不能粘有足够的锡量，直接影响焊锡质量；而设计有传感器后，能够对焊锡槽内的液面高度进行监控，实时对冶具的下降高度进行调节，以保证待焊锡元件的焊锡质量；该传感器可采用超声波液面传感器或光电传感器等来实现，在此不加以赘述。所述导轨安装条沿长度方向固设有一气缸，所述气缸的缸体固定于所述导轨安装条上，所述气缸的伸缩杆与所述滑条的上端相固连，所述滑条的下端连接有一传感器安装块，所述传感器固定于所述传感器安装块上，设计有气缸后，当需要对焊锡槽液面进行检测时，通过气缸将传感器输送至靠近液面处，待检测完毕后，将数据传送给控制器，控制器向第三驱动装置发出相应的指令，调节机械臂的下降高度，即气动手指的下降高度，以保证焊锡质量。
其工作原理如下：本机械臂机构在夹取冶具时，可先通过第一驱动装置使机械臂沿导轨长度方向移动至上料机构中的冶具上方，然后通过第三驱动装置使机械臂沿竖直方向下降同时使气动手指张开，待冶具位于气动手指内后，驱动气动手指闭合夹持住冶具，然后通过第三驱动装置使机械臂上升，接着通过第一驱动装置将冶具输送至各工位；如将本发明中的机械臂机构应用于现有技术中的没有上料机构的焊锡机中，同样可以提高焊锡机的加工效率，此时只要通过第一驱动装置将机械臂移动至焊锡机的边缘处，然后使气动手指张开，人工将冶具放置于气动手指内，接着通过气动手指闭合夹持住冶具，以便进行后续的工序；至于待焊锡元件与冶具之间的安装，可在焊锡机边缘或焊锡机外进行，这样的操作工位方便操作人员进行安装，而在冶具的夹持中，无论是机械臂直接从上料机构中夹取冶具，还是机械臂移动至焊锡机外边缘，由于气动手指的设计，使冶具的夹持都显得极为方便，操作难度小，自动化程度高，从而提高焊锡机的整体加工效率。
在上述的一种直线焊锡机的机械臂机构中，所述第一驱动装置包括两个第一带轮以及一根第一同步带，所述两个第一带轮分别枢接于所述支撑型材的两端，所述两个第一带轮的轴线均垂直于所述支撑型材的上端面，所述支撑型材的下端面固定有与其中一个第一带轮相连接的第一电机；所述第一同步带的两端分别套设于所述两个第一带轮上，且所述第一同步带位于所述第一导轨和第二导轨之间，所述安装座的下端面与所述第一同步带一侧的带体相连接。第一电机转动，带动其中一个第一带轮转动，从而使第一同步带发生转动，进一步地使与第一同步带一侧的带体相连的安装座沿支撑型材的长度方向移动，实现机械臂沿水平方向的运动，方便将机械臂移动至各工位处。
在上述的一种直线焊锡机的机械臂机构中，所述安装座的下端面固设有夹座，所述夹座内开设有能够夹持所述第一同步带一侧带体的夹口，所述夹口内具有防滑齿；所述安装座上开设有与所述支撑型材相平行的条形通孔，所述机械臂机构还包括一个穿过所述条形通孔的防尘罩，所述防尘罩呈长方形板状，所述防尘罩的两端分别固定于所述支撑型材的两端，所述安装座能够沿所述防尘罩的长度方向滑动。设计有夹座后，方便安装座与第一同步带的安装，设计有防滑齿后，提高夹座与第一同步带之间的连接稳定性，设计有防尘罩后，避免灰尘进入导轨、皮带或第一带轮上导致出现卡滞，从而提高安装座移动的稳定性。
在上述的一种直线焊锡机的机械臂机构中，所述第三驱动装置包括第三电机、第二带轮、第二同步带、丝杆及螺母，所述第三电机固定于所述安装板的下板面上，所述第二带轮为两个且均枢接于所述安装板的上板面上，所述两个第二带轮的轴线均垂直于所述安装板，所述第三电机的输出端与其中一个第二带轮相连接，所述第二同步带的两端套设于分别套设于所述两个第二带轮上；所述丝杆与另一个第二带轮同轴设置且与该第二带轮相固连，所述螺母螺纹连接于所述丝杆上，所述滑块与所述螺母相固连。第三电机转动，带动丝杆转动，从而使丝杆上的螺母沿丝杆的长度方向移动，进一步使滑块沿竖直方向移动，即实现了机械臂沿竖直方向移动。
在上述的一种直线焊锡机的机械臂机构中，所述两个转轴臂上均开设有通孔，所述两个吊板的下端均具有插接于所述通孔内的旋转轴，其中一个旋转轴的外端穿过所述通孔并固连有一齿轮；所述支撑底板上还固定有第二电机，所述第二电机的输出轴上套设有皮带轮，所述皮带轮通过一根皮带与所述齿轮相连接。第二电机转动带动皮带轮转动，从而使旋转轴发生转动，进而带动翻转轴发生转动。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明夹持冶具时，无论是机械臂直接从上料机构中夹取冶具，还是机械臂移动至焊锡机外边缘，由于气动手指的设计，使冶具的夹持都显得极为方便，操作难度小，自动化程度高，从而提高焊锡机的整体加工效率。
2、本发明设计有第一导轨和第二导轨后，在满足安装座及机械臂的滑动同时，又提高了安装座滑动的稳定性及运行轨迹的精确性。
3、由于随着焊锡次数的增多，焊锡槽内的锡量相应减少，而其液面高度也相应地降低，此时如果冶具的下降高度未发生相应的调整，则可能导致冶具上的待焊锡元件不能粘有足够的锡量，直接影响焊锡质量；而设计有传感器后，能够对焊锡槽内的液面高度进行监控，实时对冶具的下降高度进行调节，以保证待焊锡元件的焊锡质量。
附图说明
图1是实施例中本机械臂机构的结构示意图。
图2是实施例中本安装座与支撑型材的的装配图。
图3是实施例中本安装座与第一同步带的装配图。
图4是实施例中本机械臂的结构示意图。
图5是实施例中本传感器的装配图。
图6是实施例中本翻转轴与支撑底板的装配图。
图中，1、安装罩；2、支撑型材；3、安装座；4、机械臂；5、第一驱动装置；6、第三驱动装置；7、气动手指；8、第一导轨；9、第二导轨；10、第一带轮；11、第一同步带；12、第一电机；13、夹座；14、防滑齿；15、条形通孔；16、防尘罩；17、加强柱；18、第三导轨；19、第四导轨；20、滑块；21、安装板；22、第三电机；23、第二带轮；24、第二同步带；25、丝杆；26、支撑底板；27、转轴臂；28、吊板；29、齿轮；30、第二电机；31、皮带轮；32、皮带；33、纵板；34、安装块；35、导轨安装条；36、第五导轨；37、传感器；38、气缸；39、传感器安装块；40、滑条；41、旋转轴。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述。
如图1、图2、图3所示，本焊锡机包括机台，本机械臂机构包括一个固定于机台上的支撑型材2，支撑型材2呈长方形条状且沿自身长度方向开设有至少一条导轨；具体来讲，导轨数量为两条且分别为第一导轨8和第二导轨9，第一导轨8和第二导轨9相互平行且均设置于支撑型材2的上端面。机械臂机构还包括安装座3，安装座3的下端面与第一导轨8及第二导轨9滑动连接。支撑型材2上设置有能够驱动安装座3沿导轨长度方向滑动的第一驱动装置5；本实施例中，第一驱动装置5包括两个第一带轮10以及一根第一同步带11，两个第一带轮10分别枢接于支撑型材2的两端，两个第一带轮10的轴线均垂直于支撑型材2的上端面，支撑型材2的下端面固定有与其中一个第一带轮10相连接的第一电机12；第一同步带11的两端分别套设于两个第一带轮10上，且第一同步带11位于第一导轨8和第二导轨9之间，安装座3的下端面与第一同步带11一侧的带体相连接。具体来讲，安装座3的下端面固设有夹座13，夹座13内开设有能够夹持第一同步带11一侧带体的夹口，夹口内具有防滑齿14；安装座3上开设有与支撑型材2相平行的条形通孔15，机械臂机构还包括一个穿过条形通孔15的防尘罩16，防尘罩16呈长方形板状，防尘罩16的两端分别固定于支撑型材2的两端，安装座3能够沿防尘罩16的长度方向滑动。作为其它方案，第一驱动装置也可通过气缸或油缸的方案来实现。
如图1、图4、图6所示，机械臂机构还包括机械臂4，机械臂4沿水平方向设置。具体来讲，机械臂4包括一个呈长方形板状的支撑底板26，支撑底板26沿水平方向设置，支撑底板26的内端与滑块20相固连，支撑底板26的下板面固定有两个间隔设置的转轴臂27，机械臂4还包括一根沿支撑底板26长度方向设置的翻转轴以及两个吊板28，两个吊板28的上端分别与翻转轴的两端相固连，两个吊板28的下端分别与两个转轴臂27转动连接，气动手指7固定于翻转轴上。本实施例中，两个转轴臂27上均开设有通孔，两个吊板28的下端均具有插接于通孔内的旋转轴41，其中一个旋转轴41的外端穿过通孔并固连有一齿轮29；支撑底板26上还固定有第二电机30，第二电机30的输出轴上套设有皮带轮31，皮带轮31通过一根皮带32与齿轮29相连接。
如图4、图6所示，安装座3上设置有能够带动机械臂4沿竖直方向升降的第三驱动装置6。具体来讲，机械臂机构还包括一个安装板21及两根沿竖直方向设置的加强柱17，两根加强柱17的下端均固定于安装座3的上端面上，安装板21固定于两根加强柱17的上端处；两根加强柱17沿竖直方向分别设置有第三导轨18和第四导轨19，第三驱动装置6包括一个与第三导轨18及第四导轨19滑动连接的滑块20，滑块20与机械臂4的内端相固连。第三驱动装置6包括第三电机22、第二带轮23、第二同步带24、丝杆25及螺母，第三电机22固定于安装板21的下板面上，第二带轮23为两个且均枢接于安装板21的上板面上，两个第二带轮23的轴线均垂直于安装板21，第三电机22的输出端与其中一个第二带轮23相连接，第二同步带24的两端套设于分别套设于两个第二带轮23上；丝杆25与另一个第二带轮23同轴设置且与该第二带轮23相固连，螺母螺纹连接于丝杆25上，滑块20与螺母相固连。作为其它方案，第三驱动装置也可通过气缸或油缸来实现。
如图5所示，机械臂4还包括一个纵板33，纵板33的下端垂直固定于支撑底板26的上板面上，纵板33上还固定有一个安装块34，安装块34上固定有一个长条状的导轨安装条35，导轨安装条35沿自身长度方向开设有第五导轨36，第五导轨36上滑动连接有一滑条40，滑条40的下端设置有用于检测焊锡槽内液面高度的传感器37。作为优选，导轨安装条35沿长度方向固设有一气缸38，气缸38的缸体固定于导轨安装条35上，气缸38的伸缩杆与滑条40的上端相固连，滑条40的下端连接有一传感器安装块39，传感器37固定于传感器安装块39上。安装板的上方还设置有一个用于遮盖所述第三电机、第二带轮及第二同步带的安装罩1。
本发明的工作原理如下：本机械臂机构在夹取冶具时，可先通过第一驱动装置使机械臂沿导轨长度方向移动至上料机构中的冶具上方，然后通过第三驱动装置使机械臂沿竖直方向下降同时使气动手指张开，待冶具位于气动手指内后，驱动气动手指闭合夹持住冶具，然后通过第三驱动装置使机械臂上升，接着通过第一驱动装置将冶具输送至各工位；如将本发明中的机械臂机构应用于现有技术中的没有上料机构的焊锡机中，同样可以提高焊锡机的加工效率，此时只要通过第一驱动装置将机械臂移动至焊锡机的边缘处，然后使气动手指张开，人工将冶具放置于气动手指内，接着通过气动手指闭合夹持住冶具，以便进行后续的工序。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种直线焊锡机的机械臂机构，所述焊锡机包括机台，其特征在于，所述机械臂机构包括一个固定于所述机台上的支撑型材(2)，所述支撑型材(2)呈长方形条状且沿自身长度方向开设第一导轨(8)和第二导轨(9)，所述第一导轨(8)和第二导轨(9)相互平行且均设置于所述支撑型材(2)的上端面；所述机械臂机构还包括安装座(3)和机械臂(4)，所述安装座(3)的下端面与所述第一导轨(8)及第二导轨(9)滑动连接，所述支撑型材(2)上设置有能够驱动所述安装座(3)沿第一导轨(8)及第二导轨(9)的长度方向滑动的第一驱动装置(5)；所述机械臂(4)沿水平方向设置，所述安装座(3)上设置有能够带动所述机械臂(4)沿竖直方向升降的第三驱动装置(6)，所述机械臂(4)上还设置有至少一个用于夹持冶具的气动手指(7)；所述机械臂机构还包括一个安装板(21)及两根沿竖直方向设置的加强柱(17)，所述两根加强柱(17)的下端均固定于所述安装座(3)的上端面上，所述安装板(21)固定于所述两根加强柱(17)的上端处，所述两根加强柱(17)沿竖直方向分别设置有第三导轨(18)和第四导轨(19)，所述第三驱动装置(6)包括一个与所述第三导轨(18)及第四导轨(19)滑动连接的滑块(20)，所述滑块(20)与所述机械臂(4)的内端相固连；所述机械臂(4)包括一个呈长方形板状的支撑底板(26)，所述支撑底板(26)沿水平方向设置，所述支撑底板(26)的内端与所述滑块(20)相固连，所述支撑底板(26)的下板面固定有两个间隔设置的转轴臂(27)，所述机械臂(4)还包括一根沿所述支撑底板(26)长度方向设置的翻转轴以及两个吊板(28)，所述两个吊板(28)的上端分别与所述翻转轴的两端相固连，所述两个吊板(28)的下端分别与所述两个转轴臂(27)转动连接，所述气动手指(7)固定于所述翻转轴上；所述机械臂(4)还包括一个纵板(33)，所述纵板(33)的下端垂直固定于所述支撑底板(26)的上板面上，所述纵板(33)上还固定有一个安装块(34)，所述安装块(34)上固定有一个长条状的导轨安装条(35)，所述导轨安装条(35)沿自身长度方向开设有第五导轨(36)，所述第五导轨(36)上滑动连接有一滑条(40)，所述滑条(40)的下端设置有用于检测焊锡槽内液面高度的传感器(37)，所述导轨安装条(35)沿长度方向固设有一气缸(38)，所述气缸(38)的缸体固定于所述导轨安装条(35)上，所述气缸(38)的伸缩杆与所述滑条(40)的上端相固连，所述滑条(40)的下端连接有一传感器安装块(39)，所述传感器(37)固定于所述传感器安装块(39)上。
2.根据权利要求1所述的直线焊锡机的机械臂机构，其特征在于，所述第一驱动装置(5)包括两个第一带轮(10)以及一根第一同步带(11)，所述两个第一带轮(10)分别枢接于所述支撑型材(2)的两端，所述两个第一带轮(10)的轴线均垂直于所述支撑型材(2)的上端面，所述支撑型材(2)的下端面固定有与其中一个第一带轮(10)相连接的第一电机(12)；所述第一同步带(11)的两端分别套设于所述两个第一带轮(10)上，且所述第一同步带(11)位于所述第一导轨(8)和第二导轨(9)之间，所述安装座(3)的下端面与所述第一同步带(11)一侧的带体相连接。
3.根据权利要求2所述的直线焊锡机的机械臂机构，其特征在于，所述安装座(3)的下端面固设有夹座(13)，所述夹座(13)内开设有能够夹持所述第一同步带(11)一侧带体的夹口，所述夹口内具有防滑齿(14)；所述安装座(3)上开设有与所述支撑型材(2)相平行的条形通孔(15)，所述机械臂机构还包括一个穿过所述条形通孔(15)的防尘罩(16)，所述防尘罩(16)呈长方形板状，所述防尘罩(16)的两端分别固定于所述支撑型材(2)的两端，所述安装座(3)能够沿所述防尘罩(16)的长度方向滑动。
4.根据权利要求1所述的直线焊锡机的机械臂机构，其特征在于，所述第三驱动装置(6)包括第三电机(22)、第二带轮(23)、第二同步带(24)、丝杆(25)及螺母，所述第三电机(22)固定于所述安装板(21)的下板面上，所述第二带轮(23)为两个且均枢接于所述安装板(21)的上板面上，所述两个第二带轮(23)的轴线均垂直于所述安装板(21)，所述第三电机(22)的输出端与其中一个第二带轮(23)相连接，所述第二同步带(24)的两端套设于分别套设于所述两个第二带轮(23)上；所述丝杆(25)与另一个第二带轮(23)同轴设置且与该第二带轮(23)相固连，所述螺母螺纹连接于所述丝杆(25)上，所述滑块(20)与所述螺母相固连。
5.根据权利要求1所述的直线焊锡机的机械臂机构，其特征在于，所述两个转轴臂(27)上均开设有通孔，所述两个吊板(28)的下端均具有插接于所述通孔内的旋转轴(41)，其中一个旋转轴(41)的外端穿过所述通孔并固连有一齿轮(29)；所述支撑底板(26)上还固定有第二电机(30)，所述第二电机(30)的输出轴上套设有皮带轮(31)，所述皮带轮(31)通过一根皮带(32)与所述齿轮(29)相连接。
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