CN104409578A - 一种自动化led灯珠返修装置 - Google Patents
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Abstract
一种自动化LED灯珠返修装置，包括上加热机构、光学对位机构、夹板平台、红外预热装置、下加装机构、显示器、电气箱、底座；所述上加热机构外部设置有罩壳，该上加热机构设有固定板；所述固定板底部下方设有横梁，其中横梁上端一侧设有显示器，该横梁下端两侧设有支柱板，中间位置设有光学对位机构；所述盖板固定在电气箱箱体上方，其中盖板上方设有红外预热装；所述下加热机构设置电气箱箱体内，该电气箱底部四周分别设有底座。本发明可对要返修的LED元件进行自动加热拆焊，可对不同尺寸的LED元件实现精密的贴装、拆焊。同时，采用光学对位系统配置200万像素高清摄像机及合像三棱镜，可对LED与焊盘位置进行精确对位调整。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，尤其是涉及一种自动化LED灯珠返修装置。
背景技术
传统的LED返修方式均采用手工镊子摆放加热风枪焊接的方式对不良LED原件进行更换，手工摆放无法保证准确性，风枪焊接易造成原件移位，只能适用大尺寸（1.2mm以上）。如今LED显示屏的分辨率不断提高，所用到的LED元件尺寸也越来越小，对返修设备的要求也越来越高，需要具备小型化、精密的贴装系统、高分辨率的对位系统，人性化的操作系统，才能保证LED元件返修的成功率。
传统的LED返修设备，主要存在以下问题：
1.纯手工镊子摆放，操作人员的熟练程度的不同可能会出现不同程度的误操作，比如在拆取不良LED灯珠时，手的抖动会损伤周围良品原件，高温手工操作易造成烫伤；在焊接时，手工摆放LED无法保证PCB焊盘与LED焊盘完全对齐，造成焊接成功率低，反复多次焊接会造成显示屏PCB报废。
2.LED元件的吸起位置靠目测和手工调整，易造成LED焊盘与PCB焊盘错位，导致焊接不良，影响返修效率。
对于微小型LED元件，如0.6mm×0.6mm或0.4mm×0.4mm的LED元件，传统手工镊子无法正确摆放微小LED；热风枪在焊接LED时，热风气流会吹走原件。
发明内容
本发明目的是提供一种自动化LED灯珠返修装置。以解决现有技术所存在的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：自动化LED灯珠返修装置，包括上加热机构、光学对位机构、夹板平台、红外预热装置、下加装机构、显示器、电气箱、底座；所述上加热机构外部设置有罩壳，该上加热机构设有固定板；所述固定板底部下方设有横梁，其中横梁上端一侧设有显示器，该横梁下端两侧设有支柱板，中间位置设有光学对位机构；所述支柱板下方设有盖板，该盖板中间开设有一通孔；所述盖板固定在电气箱箱体上方，其中盖板上方设有红外预热装置，该红外预热装置上方固定有夹板平台；所述下加热机构设置电气箱箱体内，该下加热机构的加热组件穿过盖板中间的通孔；所述电气箱底部四周分别设有底座。
作为优选，所述上加热机构，包括直线导轨、电机、主动轮、同步带轮、同步带、固定板、活动板、加热组件、真空吸管、吸嘴，其中直线导轨、主动轮、同步带轮设置在固定板正面，该固定板背面设有电机；所述电机输出轴穿过固定板并与主动轮固定连接，该主动轮通过同步带与同步带轮连接；所述活动板正面固定有加热组件，该活动板背面设有滑块与固定板上的直线导轨配合；所述活动板上设有固定块，该固定块与同步带固定连接。
作为优选，所述光学对位机构，包括光学对位箱、连接轴、连轴器、微型电机、显示器、支柱板、横梁、盖板、电机固定板，其中光学对位箱设置在横梁下方，该光学对位箱由箱体和设置在箱体上表面的LED定位台、定位卡座、固定钢板、带料槽板、连接轴组成，其中带料槽板设置在LED定位台上方；所述连接轴设置在光学对位箱一端，LED定位台设置在箱体另一端；所述光学对位箱上的连接轴穿过横梁，并通过联轴器与微型电机的输出轴连接。
作为优选，所述夹板平台，包括左板夹、右板夹、移动轴承座、直线轴承、光轴、光轴座、连接杆、辅助撑板、固定轴承座、底板，所述左板夹、右板夹两端分别固定在移动轴承座上，该移动轴承座内设有直线轴承；所述左板夹与右板夹之间设有底板，该底板两端设有固定轴承座；所述光轴分别穿过左板夹和右板夹两端的移动轴承座以及底板两端固定轴承座，其中光轴两端设有光轴座固定；所述两光轴座之间通过连接杆固定连接，辅助撑板设置在两光轴之间；所述固定轴承座一侧设有X轴千分尺和Y轴千分尺。
作为优选，所述红外预热装置，包括箱体、红外加热组件、冷却风扇、风扇罩，其中红外发热组件固定在箱体内，箱体一侧设有冷却风扇，其中在冷却风扇上方设有风扇罩，该冷却风扇的出风口对应红外发热组件。
作为优选，所述下加热机构，包括加热组件、光轴、直线轴承座、固定架、调节杆、齿条、齿轮、调节杆撑杆、下固定板，其中固定架设置在下固定板上方，所述加热组件和光轴设置在固定架内，该加热组件外表面设有齿条和直线轴承座；所述调节杆通过调节杆撑杆支撑，调节杆端部设有齿轮，其齿轮与加热组件上的齿条啮合；所述光轴与直线轴承座内置的直线轴承配合。
作为优选，所述真空吸管穿过上加热机构的加热组件与外部真空泵连接。
作为优选，所述吸嘴上方设有风咀，该风咀上方设有吸嘴位置调节板和吸嘴角度调节器。
作为优选，所述横梁上方设有微型电机支撑架，该支撑架由支撑板和电机固定板组成。
作为优选，横梁下方的光学对位箱两侧分别设有缓冲块和行程开关。
本发明通过上加热模块、下加热模块和红外预热组成的温度可设置的稳定的加热系统，可对要返修的LED元件进行自动加热拆焊；其中上加热模块采用精密的直线运动导轨，并配有多种规格吸嘴，可对不同尺寸的LED元件实现精密的贴装、拆焊。同时，采用光学对位系统配置200万像素高清摄像机及合像三棱镜，可对LED元件与焊盘位置进行光学分辨避免LED原件与焊盘方向不一致，利用X、Y轴及Q轴（吸嘴角度调节器）微调机构，可对LED与焊盘位置进行精确对位调整，对位精度达到±0.01mm。采用自动化操作模式，人性化的操作系统，人机界面简单易懂，操作人员无需繁琐培训即可操作机器，提高LED返修质量及效率，减少PCB板报废率。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
图2a、2b是本发明上加热机构结构示意图。
图3a、3b是本发明光学对位机构结构示意图。
图4是本发明光学对位箱结构示意图。
图5是本发明夹板平台结构示意图。
图6是本发明红外预热装置结构示意图。
图7是本发明下加热机构结构示意图。
图8是本发明电气箱结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1是本发明整体结构示意图。由图1可知，自动化LED灯珠返修装置，主要由上加热机构7、光学对位机构、夹板平台1、红外预热装置4、下加装机构5、显示器3、电气箱2、底座9等组成；所述上加热机构7外部设置有罩壳，该上加热机构7设有固定板23；所述固定板23底部下方设有横梁8，其中横梁8上端一侧设有显示器3，该横梁8下端两侧设有支柱板10，横梁8中间位置设有光学对位箱6；所述支柱板10下方设有盖板27，该盖板27中间开设有一通孔28；所述盖板27固定在电气箱2箱体上方，其中盖板27上方设有红外预热装置4，该红外预热装置4上方固定有夹板平台1；所述下加热机构5设置电气箱2箱体内，该下加热机构5的加热组件穿过盖板27中间的通孔28；所述电气箱2底部四周分别设有底座9。
图2a、2b是本发明上加热机构结构示意图。由图2a、2b可知，上加热机构， 主要由直线导轨20、电机24、主动轮21、同步带轮17、同步带19、固定板23、活动板18、加热组件16、真空吸管14、吸嘴13等组成，其中直线导轨20、主动轮21、同步带轮17设置在固定板23正面，该固定板23背面设有电机24，电机24输出轴穿过固定板23并与主动轮21固定连接，该主动轮21通过同步带19与同步带轮17连接。活动板18上设有固定块22，活动板18通过固定块22与同步带19固定连接。活动板18正面固定有加热组件16，活动板18背面设有滑块与固定板23上的直线导轨20配合，该活动板18背面上端和下端分别设有上感应器26和下感应器25。
通过电机24转动带动主动轮21，从而通过同步带19带动同步带轮17转动，因活动板18通过固定块22固定在同步带19上，同步带19移动时带动活动板18在直线导轨20上移动，活动板18带动加热组件16和吸嘴13一起运动，并通过活动板18上设置的上感应器26和下感应器25来控制活动板18的行程，使其可以上下移动。真空吸管14穿过上加热机构的加热组件16与外部真空泵连接；吸嘴13上方设有风咀12，该风咀12上方设有吸嘴位置调节板11和吸嘴角度调节器15。通过旋转吸嘴角度调节器15，可以使真空吸管14微微旋转，从而微调真空吸嘴13的角度。
图3a、3b是本发明光学对位机构结构示意图，图4是本发明光学对位箱结构示意图。由图3a、3b结合图4可知，光学对位机构，主要由光学对位箱6、连接轴37、连轴器30、微型电机31、显示器3、支柱板10、横梁8、盖板27、电机固定板29等组成，其中光学对位箱6设置在横梁8下方，该光学对位箱6由箱体和设置在箱体上表面的LED定位台39、定位卡座38、固定钢板、带料槽板40、连接轴37组成，其中带料槽板40设置在LED定位台39上方。连接轴37设置在光学对位箱6一端，LED定位台39设置在光学对位箱6另一端，其中光学对位箱6上的连接轴37穿过横梁8，并通过联轴器30与微型电机31的输出轴连接。横梁8上方设有微型电机31支撑架，该支撑架由支撑板35和电机固定板29组成；横梁8下方光学对位箱6左侧设有左行程开关32和左缓冲块33，该光学对位箱6后侧设有后行程开关36和后缓冲块34。通过微型电机31转动，使联轴器30带动连接轴37转动，连接轴37转动并带动光学对位箱6转动，在左行程开关32和后行程开关36的限制作用下，从而使光学对位箱6绕连接轴37轴心90°旋转。
图5是本发明夹板平台结构示意图。由图5可知，夹板平台，主要由左板夹45、右板夹51、左板夹移动轴承座44、右板夹移动轴承座52、光轴46、光轴座41、连接杆43、辅助撑板42、固定轴承座47、底板50等组成，所述左板夹45两端分别与移动轴承座44固定连接；右板夹51两端分别与移动轴承座52固定连接，其中移动轴承座44和移动轴承座51内设有直线轴承。左板夹45与右板夹51之间设有底板50，该底板50两端分别设有固定轴承座47，固定轴承座47侧部设有X轴千分尺49和Y轴千分尺48。
光轴46分别穿过左板夹45的移动轴承座44和右板夹51两端的移动轴承座52以及底板50两端固定轴承座47。光轴46两端设有光轴座41固定，两光轴座41之间通过连接杆43固定连接，辅助撑板42设置在两光轴46之间。通过移动左板夹45两端的活动轴承座44和右板夹51两端活动轴承座52，使左板夹45和右板夹51可以在光轴46上左右滑动；由光轴46、光轴座41和连接杆43、辅助撑板42组的框架，可以在固定轴承座47固定的直线轴承内左右滑动。
图6是本发明红外预热装置结构示意图。由图6可知，红外预热装置，包括箱体4、红外加热组件54、冷却风扇53、风扇罩530，其中红外发热组件54固定在箱体4内，箱体4一侧设有冷却风扇53，其中在冷却风扇53上方设有风扇罩530，该冷却风扇53的出风口对应红外发热组件54。
图7是本发明下加热机构结构示意图；图8是本发明电气箱结构示意图。由图7、图8可知，所述下加热机构，主要由加热组件60、光轴62、轴承座61、固定架63、调节杆55、齿条59、齿轮58、调节杆撑杆57、下固定板56等组成，其中下固定板56固定在电气箱2腔体底部，电气箱2内还设有电气元件64，电气箱2左右两侧和后侧均开设有散热槽65。固定架63固定在下固定板56上方，加热组件60和光轴62设置在固定架63内，该加热组件60外侧面上设有齿条59和直线轴承座61。调节杆55通过调节杆撑杆57支撑，调节杆55端部设有齿轮58，其齿轮58与加热组件60上的齿条59啮合；所述光轴62与直线轴承座61内置的直线轴承配合。通过旋转调节杆55使齿轮58带动齿条59运动，从而使下加热组件60沿着光轴62上下运动。
返修时，首先通过左板夹45和右板夹51固定要返修的PCB板，同时调整由光轴46、光轴座41和连接杆43组成的框架位置，使其PCB板牢牢固定，并达到合适位置；接着开启红外预热装置4，通过冷却风扇53控制红外加热组件54表面热风，从而对PCB板进行预热，避免PCB板因局部温度过高变形；同时调整上加热机构7和下加热机构5与PCB板的位置，使上加热机构7的吸嘴13对准PCB板上的坏损的LED灯珠，在真空吸管14的作用下将坏损的LED灯珠拆除； LED灯珠拆除后，接着控制上加热机构7上升到最高位置，并开启微型电机31，使其带动光学对位箱6旋转到PCB板上方，同时将固定有带料槽板40的LED定位台39放置在光学对位箱6上，并通过定位卡座38固定，光学对位机构开始工作，通过显示在显示器3上光学对位箱产生的高清对位影像，调整要贴装的LED的位置，当位置调整好后，控制上加热机构7，使其吸嘴13吸起LED灯珠，同时开启微型电机31使光学对位箱6收起复位，控制上加热机构7下降至PCB板贴装位置，对PCB板进行LED灯珠贴装。
通过上加热模块、下加热模块和红外预热组成的温度可设置的稳定的加热系统，可对要返修的LED元件进行自动加热拆焊；其中上加热模块采用精密的直线运动导轨，并配有多种规格吸嘴，可对不同尺寸的LED元件实现精密的贴装、拆焊。同时，采用光学对位系统配置200万像素高清摄像机及合像三棱镜，可对LED元件与焊盘位置进行光学分辨避免LED原件与焊盘方向不一致，利用X、Y轴及Q轴（吸嘴角度调节器）微调机构，可对LED与焊盘位置进行精确对位调整，对位精度达到±0.01mm。
本发明通过上述实施例来说明本发明的实施方案及结构，但本专利并不局限于上述实施方式，凡采用和本发明相似结构来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动化LED灯珠返修装置，包括上加热机构、光学对位机构、夹板平台、红外预热装置、下加装机构、显示器、电气箱、底座；其特征是，所述上加热机构外部设置有罩壳，该上加热机构设有固定板；所述固定板底部下方设有横梁，其中横梁上端一侧设有显示器，该横梁下端两侧设有支柱板，中间位置设有光学对位机构；所述支柱板下方设有盖板，该盖板中间开设有一通孔；所述盖板固定在电气箱箱体上方，其中盖板上方设有红外预热装置，该红外预热装置上方固定有夹板平台；所述下加热机构设置电气箱箱体内，该下加热机构的加热组件穿过盖板中间的通孔；所述电气箱底部设有四周分别设有底座。
2.根据权利要求1所述的一种自动化LED灯珠返修装置，其特征是，所述上加热机构，包括直线导轨、电机、主动轮、同步带轮、同步带、固定板、活动板、加热组件、真空吸管、吸嘴，其中直线导轨、主动轮、同步带轮设置在固定板正面，该固定板背面设有电机；所述电机输出轴穿过固定板并与主动轮固定连接，该主动轮通过同步带与同步带轮连接；所述活动板正面固定有加热组件，该活动板背面设有滑块与固定板上的直线导轨配合；所述活动板上设有固定块，该固定块与同步带固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种自动化LED灯珠返修装置，其特征是，所述光学对位机构，包括光学对位箱、连接轴、连轴器、微型电机、显示器、支柱板、横梁、盖板、电机固定板，其中光学对位箱设置在横梁下方，该光学对位箱由箱体和设置在箱体上表面的LED定位台、定位卡座、固定钢板、带料槽板、连接轴组成，其中带料槽板设置在LED定位台上方；所述连接轴设置在光学对位箱一端，LED定位台设置在箱体另一端；所述光学对位箱上的连接轴穿过横梁，并通过联轴器与微型电机的输出轴连接。
4.根据权利要求1所述的一种自动化LED灯珠返修装置，其特征是，所述夹板平台，包括左板夹、右板夹、移动轴承座、直线轴承、光轴、光轴座、连接杆、辅助撑板、固定轴承座、底板，所述左板夹、右板夹两端分别固定在移动轴承座上，该移动轴承座内设有直线轴承；所述左板夹与右板夹之间设有底板，该底板两端设有固定轴承座；所述光轴分别穿过左板夹和右板夹两端的移动轴承座以及底板两端固定轴承座，其中光轴两端设有光轴座固定；所述两光轴座之间通过连接杆固定连接，辅助撑板设置在两光轴之间；所述固定轴承座一侧设有X轴千分尺和Y轴千分尺。
5.根据权利要求1所述的一种自动化LED灯珠返修装置，其特征是，所述红外预热装置，包括箱体、红外加热组件、冷却风扇、风扇罩，其中红外发热组件固定在箱体内，箱体一侧设有冷却风扇，其中在冷却风扇上方设有风扇罩，该冷却风扇的出风口对应红外发热组件。
6.根据权利要求1所述的一种自动化LED灯珠返修装置，其特征是，所述下加热机构，包括加热组件、光轴、直线轴承座、固定架、调节杆、齿条、齿轮、调节杆撑杆、下固定板，其中固定架设置在下固定板上方，所述加热组件和光轴设置在固定架内，该加热组件外表面设有齿条和直线轴承座；所述调节杆通过调节杆撑杆支撑，调节杆端部设有齿轮，其齿轮与加热组件上的齿条啮合；所述光轴与直线轴承座内置的直线轴承配合。
7.根据权利要求2所述的一种自动化LED灯珠返修装置，其特征是，所述真空吸管穿过上加热机构的加热组件与外部真空泵连接。
8.根据权利要求2所述的一种自动化LED灯珠返修装置，其特征是，所述吸嘴上方设有风咀，该风咀上方设有吸嘴位置调节板和吸嘴角度调节器。
9.根据权利要求4所述的一种自动化LED灯珠返修装置，其特征是，所述横梁上方设有微型电机支撑架，该支撑架由支撑板和电机固定板组成。
10.根据权利要求4所述的一种自动化LED灯珠返修装置，其特征是，横梁下方的光学对位箱两侧分别设有缓冲块和行程开关。
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