CN104625296A - 一种气浮旋转式回流焊接装置及方法 - Google Patents

一种气浮旋转式回流焊接装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气浮旋转式回流焊接装置及方法，包括转盘、热板、限位板、炉体、炉门、炉盖、转速调节装置、温控器、气体调节器；炉体由圆柱体及圆筒组成，圆柱体顶面划分为上料区、下料区、变温区，下料区带有储料槽，上料区及变温区带有气孔，其最外围还设有滚珠，转盘同轴安装于圆柱体顶面且其凸台与滚珠接触，限位板安装于转盘上，热板安装于变温区中，变温区入口及出口处正上方分别带有线槽，线槽及气孔能排出氮气。本发明的优点是实现焊接件气浮旋转式运输，避免运输过程中热板表面与待焊接件产生摩擦，同时实现自动化流水线回流焊接作业，通过变温区进出口处的气帘屏障，对焊接环境起保护作用，提高了工作效率及焊接质量。

Description

一种气浮旋转式回流焊接装置及方法
技术领域
本发明涉及旋转式回流焊接设备及焊接工艺，尤其涉及一种气浮旋转式回流焊接装置及方法。
背景技术
现有的小型回流焊接炉需要在单一腔体中实现回流焊接过程，一是生产效率不高，二是反复升温降温所造成的能量损失，三是由于设备本身要经常承受冷热应力冲击而导致的疲劳损伤；而大中型的回流焊接炉分有多腔体来实现回流焊接，内部分有多个温度区域，待焊接件可在回流焊接炉中实现流水线作业，然而目前这类型的焊接炉基本都是直线型运送待焊接件的，待焊接件从一端放进回流焊接炉，但却需要从运送带尽头的另一端取出，由于设备本身长度较长，对操作人员而言是十分不方便的，同时也会一定程度上降低焊接效率。
另外，随着电子元器件在各领域的进一步广泛应用，对其稳定性要求也越来越高，这要求电子元器件具备优秀的焊接质量，一是需要准确满足回流焊接工艺的升温降温要求；二是确保在少氧或无氧条件下进行焊接，然而，目前大部分回流焊接炉都是敞开式的，并没有隔绝外接空气对焊接层的影响，往往容易造成器件焊接层中存在空洞。为减少焊接空洞的产生，也有部分回流焊接炉采用真空结构，但通常是配合辐射加热来对焊件进行焊接，存在传热效率低等特点。而采用热传导方式的焊接炉则往往直接把焊接件放于加热元件表面，传送时会存在摩擦阻力，或者通过机械式升降装置移动焊接件，但设备成本及维护费用较高。因此，有必要开发出能同时具备高效加热方式、多加热腔体结构、真空或保护气体环境、稳定可靠、流水线生产、装载取出方便等特点的回流焊接炉。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种使用便捷、焊接效率高的气浮旋转式回流焊接装置及方法。具有加热方式高效、多加热腔体结构、真空或保护气体环境，运行稳定可靠，可实现流水线作业，装载取出方便等特点。
本发明通过下述技术方案实现：
一种气浮旋转式回流焊接装置，包括转盘8、热板14、限位板16、炉体、炉门4、转速调节装置7、温控器13、气体调节器11；所述炉体由圆柱体6及圆筒5组成；圆柱体6顶面划分为上料区2、下料区1和变温区3；上料区2及下料区1临近炉门4，炉门4安装在圆筒5上，变温区3处于上料区2及下料区1之间，下料区1带有储料槽15，储料槽15位于圆柱体6顶面，上料区2及变温区3带有气孔10，气孔10均等分布于圆柱体6顶面，变温区3还安装有热板14(热板14数目可根据回流焊接工艺而定)，热板14设置有与圆柱体6顶面气孔10同轴配合的通孔，上料区2及变温区3的外围还带有球型孔，球型孔安装有滚珠9；转盘8同轴安装于圆柱体6顶面，并与热板14顶面留有间隙；转盘8还带有扇形开口，扇形开口内带有凹槽，限位板16通过该凹槽安装在转盘8上，限位板16底面与热板14顶面留有间隙，变温区3入口及出口处正上方分别带有线槽20，线槽20位于炉盖19上，线槽20及气孔能排出氮气，氮气通过气体调节器11控制，转盘8与转速调节装置7连接，热板14与温控器13连接。
所述热板14与圆柱体6顶面之间安装有绝热层12，绝热层12顶面比热板顶面低0.5-3mm。
所述圆柱体6顶面的气孔10及热板14的通孔直径均小于0.3mm。
所述转盘8的外圈带有环形凸台，环形凸台底面与滚珠9接触，环形凸台侧面与热板14侧面留有10mm以上的间隙。
所述转盘8上的扇形开口具有非中空部分及中空部分，非中空部分位于转盘8的环形凸台区域上，其顶面比热板14顶面高0.2-1mm；中空部分位于非凸台区域，其底面比热板14顶面高1-10mm。
所述限位板16由高导热材料制成，限位板16还带有多个中空区域，中空区域四周都具备薄片状凸起结构，凸起高度为2-6mm。
所述中空区域用于放置待焊接件18，待焊接件18底面与热板14顶面的距离由气体调节器11控制，转盘8转动时，待焊接件18与热板14表面无摩擦。
所述转盘8在各扇形开口之间带有通孔，对扇形开口内的限位板16及待焊接件18起隔热作用。
线槽20的一端位于炉盖19中心，另一端紧贴圆筒5内壁，通过线槽20持续排出氮气产生的气帘对变温区3起封闭作用，阻隔外界气体，即每次待焊接件18进出变温区3都会穿过气帘，对外界气体起阻隔作用。
所述储料槽15具有一定深度，可外接自动下料装置21，用于放置回流焊接完成后的成品焊件。
一种气浮旋转式回流焊接方法，包括如下步骤：
A.通过转速调节装置7使转盘8复位，并通过温控器13控制变温区3中各热板14的温度，在转盘8复位完成且变温区3中各热板14温度达到预设值后打开炉门4，此时通过气体调节器11控制气帘对变温区3的气密性能，待变温区3中氮气达到所需含量时，把待焊接件18放在上料区2的限位板16中空区域内；
B.通过气体调节器11使气孔10往变温区3持续排进氮气，待焊接件18在气体上升力作用下变为浮空状态，其浮空示意如图10所示，然后通过转速调节装置7使转盘8带动待焊接件18按预设速度转动；
C.当下一个限位板16到达上料区2时，气孔10停止排进氮气，此时在上料区2中继续放入待焊接件18，同时，进入到变温区3的待焊接件18与变温区3中的第一块热板14贴合，待焊接件18开始加热，达到预设加热时间后，气孔10重新排进氮气，待焊接件18再次浮空，转盘8继续按原方向转动；
D.重复进行C步骤，待焊接件18将陆续与变温区3中的各热板14贴合加热保温，实现回流焊接工艺中不同升温曲线的要求；
E.当待焊接件18到达下料区1时，待焊接件18由重力作用下落到储料槽15中，此时位于下料区1的限位板16为空，待限位板16从下料区1再次旋转到上料区2时，继续重复C步骤；
F.待储料槽15放满或待焊接件18都已放入炉内后，操作人员从储料槽15中取出成品焊件。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
(1)炉体内部的变温区的各个热腔中具备独立温控功能，能实现不同回流焊接工艺加热温度及保温时间的要求，并且变温区中充有氮气，氮气既用作保护气体，同时又用于浮起待焊接件，节约能源的同时也并提高了回流焊接质量。
(2)由于气帘对变温区的封闭作用，工作时炉门常开，同时，上料区及下料区紧贴炉门，方便装载及取出焊件，又由于下料区处带有储料槽，操作时只需反复往上料区放进焊件则可，无需其余额外操作，能够同时实现流水线生产并提高操作容错率。
(3)待焊接件运动时与热板无摩擦，提高了零部件的使用寿命，且待焊接件通过气压来实现和热板的贴合与分离，设备简单，稳定可靠。
附图说明
图1是气浮旋转式回流焊接装置的平面结构示意图；
图2是对应于图1中气浮旋转式回流焊接装置分区示意图；
图3(a)是气浮旋转式回流焊接装置的限位板一种实施方式；
图3(b)是气浮旋转式回流焊接装置的限位板另一种实施方式；
图4是气浮旋转式回流焊接装置装载待焊接件的示意图；
图5是图4的A视角示意图；
图6是图4的C视角示意图；
图7是图4的B视角示意图；
图8是气浮旋转式回流焊接装置的线槽排布位置示意图；
图9是气浮旋转式回流焊接方法中的动态过程框图；
图10是气浮旋转式回流焊接方法使待焊接件浮起时的动态过程框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至10所示。本发明一种气浮旋转式回流焊接装置，包括转盘8、热板14、限位板16、炉体、炉门4、转速调节装置7、温控器13、气体调节器11；所述炉体由圆柱体6及圆筒5组成；圆柱体6顶面划分为上料区2、下料区1和变温区3；上料区2及下料区1临近炉门4，炉门4安装在圆筒5上，变温区3处于上料区2及下料区1之间，下料区1带有储料槽15，储料槽15位于圆柱体6顶面，上料区2及变温区3带有气孔10，气孔10均等分布于圆柱体6顶面，变温区3还安装有热板14(热板14数目可根据回流焊接工艺而定)，热板14设置有与圆柱体6顶面气孔10同轴配合的通孔，上料区2及变温区3的外围还带有球型孔，球型孔安装有滚珠9；转盘8同轴安装于圆柱体6顶面，并与热板14顶面留有间隙；转盘8还带有扇形开口，扇形开口内带有凹槽，限位板16通过该凹槽安装在转盘8上，限位板16底面与热板14顶面留有间隙，变温区3入口及出口处正上方分别带有线槽20，线槽20位于炉盖19上，线槽20及气孔能排出氮气，氮气通过气体调节器11控制，转盘8与转速调节装置7连接，热板14与温控器13连接。
所述变温区3可根据回流焊接工艺需要，划分为1至10个扇形区域，各扇形区域均带有热板，各热板温度通过温控器独立控制，调节变温区的温度梯度。
所述热板14与圆柱体6顶面之间安装有绝热层12，绝热层12顶面比热板顶面低0.5-3mm。确保绝热层12不与转盘8、限位板16和待焊接件18在在转动过程中产生干涉，并保持最有效的绝热效果。
所述圆柱体6顶面的气孔10及热板14的通孔直径均小于0.3mm。气孔10的直径均小于0.3mm，确保其尽可能密集均匀分布，使待焊接件18底面受力均匀，实现均匀转动，同时减少热板14的热量损失，提高热板14能量利用效率。
图3(a)和图3(b)所示。转盘8还带有扇形开口，扇形开口内带有凹槽，图3(a)和图3(b)中的限位板通过凹槽安装在转盘8内，限位板16带有若干中空部分，中空部分的形状可全部一致的，如图3(a)；另一种实施方式用于同类型待焊接件18的回流焊接，中空部分的形状也可不一致，如3(b)，该实施方式可用于不同类型待焊接件18的回流焊接。
所述转盘8的外圈带有环形凸台，环形凸台底面与滚珠9接触，环形凸台侧面与热板14侧面留有10mm以上的间隙，这样可保证转盘8转动时具有较好的刚性，严格确保了转盘8底面与热板14顶面的间隙，防止转动时发生卡死现象，并减少摩擦阻力，提高零部件寿命。
所述转盘8上的扇形开口具有非中空部分及中空部分，非中空部分位于转盘8的环形凸台区域上，其顶面比热板14顶面高0.2-1mm，方便限位板16安装进转盘8的凹槽内；中空部分位于非凸台区域，其底面比热板14顶面高1-10mm，防止转盘8转动过程中与热板14干涉。
所述限位板16由较高导热系数的导热材料制成，限位板16还带有多个中空区域，中空区域四周都具备薄片状凸起结构，凸起高度为2-6mm。
所述中空区域用于放置待焊接件18，待焊接件18底面与热板14顶面的距离由气体调节器11控制，转盘8转动时，确保限位板16内壁能带动待焊接件18转动。转盘8转动时，待焊接件18与热板14表面无摩擦。
所述转盘8在各扇形开口之间带有通孔，对扇形开口内的限位板16及待焊接件18起隔热作用，保证焊接质量。
线槽20的一端位于炉盖19中心，另一端紧贴圆筒5内壁，通过线槽20持续排出氮气产生的气帘对变温区3起封闭作用，阻隔外界气体；
图7是图4的B视角示意图。所述储料槽15具有一定深度，可外接自动下料装置21，用于放置回流焊接完成后的成品焊件及实现自动下料。成品焊件进入到下料区由于重力作用自动掉落到储料槽15，方便取出，提供操作容错率。
限位板16底面与热板14顶面留有间隙，确保转盘8转动时，限位板16底面与热板14顶面无接触，但该间隙应尽量小，减轻气体调节器11的负担，使待焊接件18只需上浮较小高度则能被限位板16内壁带动转动。
变温区3各热腔中具备独立温控功能，能实现不同回流焊接工艺加热温度及保温时间的要求，并且变温区3中充有氮气，氮气既用作保护气体，同时又用于浮起待焊接件18，节约能源的同时也并提高了回流焊接质量。又由于气帘对变温区3具有封闭作用，工作时炉门4常开，同时，上料区2及下料区1紧贴炉门4，方便装载及取出焊件，下料区1处的储料槽15，操作时只需反复往上料区2放进待焊接件18则可，无需其余额外操作，能够同时实现流水线生产并提高操作容错率。此外，待焊接件运动时与热板14无摩擦，提高了零部件的使用寿命，且待焊接件18通过气体来实现和热板14的贴合与分离，设备简单，稳定可靠。
气浮旋转式回流焊接方法可通过下述步骤实现：
A.通过转速调节装置7使转盘8复位，并通过温控器13控制变温区3中各热板14的温度，在转盘8复位完成且变温区3中各热板14温度达到预设值后打开炉门4，此时通过气体调节器11控制气帘对变温区3的气密性能，待变温区3中氮气达到所需含量时，把待焊接件18放在上料区2的限位板16中空区域内；
B.通过气体调节器11使气孔10往变温区3持续排进氮气，待焊接件18在气体上升力作用下变为浮空状态，其浮空示意如图10所示，然后通过转速调节装置7使转盘8带动待焊接件18按预设速度转动；
C.当下一个限位板16到达上料区2时，气孔10停止排进氮气，此时在上料区2中继续放入待焊接件18，同时，进入到变温区3的待焊接件18与变温区3中的第一块热板14贴合，待焊接件18开始加热，达到预设加热时间后，气孔10重新排进氮气，待焊接件18再次浮空，转盘8继续按原方向转动；
D.重复进行C步骤，待焊接件18将陆续与变温区3中的各热板14贴合加热保温，实现回流焊接工艺中不同升温曲线的要求；
E.当待焊接件18到达下料区1时，待焊接件18由重力作用下落到储料槽15中，此时位于下料区1的限位板16为空，待限位板16从下料区1再次旋转到上料区2时，继续重复C步骤；
F.待储料槽15放满或待焊接件18都已放入炉内后，操作人员从储料槽15中取出成品焊件。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气浮旋转式回流焊接装置，其特征在于包括转盘(8)、热板(14)、限位板(16)、炉体、炉门(4)、转速调节装置(7)、温控器(13)、气体调节器(11)；所述炉体由圆柱体(6)及圆筒(5)组成；圆柱体(6)顶面划分为上料区(2)、下料区(1)和变温区(3)；上料区(2)及下料区(1)临近炉门(4)，炉门(4)安装在圆筒(5)上，变温区(3)处于上料区(2)及下料区(1)之间，下料区(1)带有储料槽(15)，储料槽(15)位于圆柱体(6)顶面，上料区(2)及变温区(3)带有气孔(10)，气孔(10)均等分布于圆柱体(6)顶面，变温区(3)还安装有热板(14)，热板(14)设置有与圆柱体(6)顶面气孔(10)同轴配合的通孔，上料区(2)及变温区(3)的外围还带有球型孔，球型孔安装有滚珠(9)；转盘(8)同轴安装于圆柱体(6)顶面，并与热板(14)顶面留有间隙；转盘(8)还带有扇形开口，扇形开口内带有凹槽，限位板(16)通过该凹槽安装在转盘(8)上，限位板(16)底面与热板(14)顶面留有间隙，变温区(3)入口及出口处正上方分别带有线槽(20)，线槽(20)位于炉盖19上，线槽(20)及气孔能排出氮气，氮气通过气体调节器(11)控制，转盘(8)与转速调节装置(7)连接，热板(14)与温控器(13)连接。
2.根据权利要求1所述的气浮旋转式回流焊接装置，其特征在于：所述热板(14)与圆柱体(6)顶面之间安装有绝热层(12)，绝热层(12)顶面比热板顶面低0.5-3mm。
3.根据权利要求1所述的气浮旋转式回流焊接装置，其特征在于：所述转盘(8)的外圈带有环形凸台，环形凸台底面与滚珠(9)接触，环形凸台侧面与热板(14)侧面留有10mm以上的间隙。
4.根据权利要求1所述的气浮旋转式回流焊接装置，其特征在于：所述转盘(8)上的扇形开口具有非中空部分及中空部分，非中空部分位于转盘(8)的环形凸台区域上，其顶面比热板(14)顶面高0.2-1mm；中空部分位于非凸台区域，其底面比热板(14)顶面高1-10mm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的气浮旋转式回流焊接装置，其特征在于：所述圆柱体(6)顶面的气孔(10)及热板(14)的通孔直径均小于0.3mm。
6.根据权利要求5所述的气浮旋转式回流焊接装置，其特征在于：所述限位板(16)由导热材料制成，限位板(16)还带有多个中空区域，中空区域四周都具备薄片状凸起结构，凸起高度为2-6mm。
7.根据权利要求6所述的气浮旋转式回流焊接装置，其特征在于：所述中空区域用于放置待焊接件(18)，待焊接件(18)底面与热板(14)顶面的距离由气体调节器(11)控制，转盘(8)转动时，待焊接件(18)与热板(14)表面无摩擦。
8.根据权利要求6所述的气浮旋转式回流焊接装置，其特征在于：所述转盘(8)在各扇形开口之间带有通孔，对扇形开口内的限位板(16)及待焊接器件18起隔热作用。
9.根据权利要求6所述的气浮旋转式回流焊接装置，其特征在于所述：线槽(20)的一端位于炉盖19中心，另一端紧贴圆筒(5)内壁，通过线槽(20)持续排出氮气产生的气帘对变温区(3)起封闭作用，阻隔外界气体；
所述储料槽(15)外接自动下料装置(21)，用于放置回流焊接完成后的成品焊件。
10.一种气浮旋转式回流焊接方法，其特征在于：采用权利要求1至10中任一项所述气浮旋转式回流焊接装置实现气浮旋转式回流焊接，包括如下步骤：
A.通过转速调节装置(7)使转盘(8)复位，并通过温控器(13)控制变温区(3)中各热板(14)的温度，在转盘(8)复位完成且变温区(3)中各热板(14)温度达到预设值后打开炉门(4)，此时通过气体调节器(11)控制气帘对变温区(3)的气密性能，待变温区(3)中氮气达到所需含量时，把待焊接件(18)放在上料区(2)的限位板(16)中空区域内；
B.通过气体调节器(11)使气孔(10)往变温区(3)持续排进氮气，待焊接件(18)在气体上升力作用下变为浮空状态，然后通过转速调节装置(7)使转盘(8)带动待焊接件(18)按预设速度转动；
C.当下一个限位板(16)到达上料区(2)时，气孔(10)停止排进氮气，此时在上料区(2)中继续放入待焊接件(18)，同时，进入到变温区(3)的待焊接件(18)与变温区(3)中的第一块热板(14)贴合，待焊接件(18)开始加热，达到预设加热时间后，气孔(10)重新排进氮气，待焊接件(18)再次浮空，转盘(8)继续按原方向转动；
D.重复进行C步骤，待焊接件(18)将陆续与变温区(3)中的各热板(14)贴合加热保温，实现回流焊接工艺中不同升温曲线的要求；
E.当待焊接件(18)到达下料区(1)时，待焊接件(18)由重力作用下落到储料槽(15)中，此时位于下料区(1)的限位板(16)为空，待限位板(16)从下料区(1)再次旋转到上料区(2)时，继续重复C步骤；
F.待储料槽(15)放满或待焊接件(18)都已放入炉内后，操作人员从储料槽(15)中取出成品焊件。
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