CN105323981A - 一种pcb板的自动插件设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PCB板的自动插件设备，它包括过锡炉载具运送装置、若干个组合工位、波峰焊机和设备控制装置，流水线体上设有过锡炉载具运送装置和若干个组合工位，单个组合工位包括插件送料装置，载具定位装置，夹取移动组合装置及组合控制装置。本发明由过锡炉载具运送装置运送过并由载具定位装置定位锡炉载具，插件送料装置运送电子零件，夹持移动组合装置通过伺服电机系统控制左右X、前后Y、上下Z三个方向移动构件的移动，视觉定位系统定位，激光测距系统测距，来实现电子零件精确自动插件。通过设计优化结构，整合各控制系统，以代替人工插件，生产效力高，质量能得到保证。

Description

一种PCB板的自动插件设备

技术领域

本发明属于电子产品加工技术领域，涉及一种PCB板的自动插件设备。

背景技术

由于PCB板（印制电路板）的电子零件体积过于小，装配精度要求高，机械加工难度大，只有采用大型精密仪器才能实现自动化生产，对于中小企业一般难以实行。因此，现有技术中，中小规模的电子原器件生产厂大多采用人工作业，由人工一人手持一种电子零件装入PCB板中，多个电子零件需要多人协作完成。这样单个产品的组装为一周期，工序简单枯燥，费时费力，效力低，质量还难以保证。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明采用振动盘送电子零件，过锡炉载具运送装置运送过锡炉载具，夹持移动组合装置夹取并移动电子零件，由视觉定位系统来控制、激光测距系统测距，从而实现了PCB板的自动插件。

本发明技术方案：

一种PCB板的自动插件设备，它包括过锡炉载具运送装置、若干个组合工位、波峰焊机和设备控制装置，流水线体上设有过锡炉载具运送装置和若干个组合工位。

单个组合工位包括：

（1）插件送料装置，插件送料装置包括振动盘和出料轨道；

（2）载具定位装置，载具定位装置包括载具检测感应器、载具位置感应器及载具阻挡器，载具定位装置置于载具轨道内，载具阻挡器升起时，为阻挡状态，降下时，为通过状态；

（3）夹取移动组合装置，夹取移动组合装置包括夹头，左右X向、前后Y向、上下Z向三个方向的移动构件，夹取移动组合装置与载具轨道平行，位于载具轨道的垂直上方；在载具阻挡器前方，夹取移动组合装置与过锡炉载具形成组合工位；

（4）组合控制装置，组合控制装置包括左右X向、前后Y向、上下Z向三个方向的伺服电机系统，视觉定位系统和激光测距系统。

进一步：流水线体上设有过锡炉载具运送装置和运送控制装置，过锡炉载具运送装置包括过锡炉载具、载具轨道、链条、动力马达和零件压板；动力马达固定在流水线体的支架上与链条连接；链条置于载具轨道内，链条侧面设有凸起。

进一步：所述插件送料装置置于流水线体上方，出料轨道与载具轨道垂直。

进一步：载具定位装置包括载具检测感应器，载具位置感应器，载具阻挡器，载具定位装置置于载具轨道内；载具检测感应器在载具阻挡器的前方并控制载具阻挡器，载具位置感应器置于控制载具阻挡器内部。

进一步：夹取移动组合装置包括夹头、左右X方向移动构件、前后Y方向移动构件和上下Z方向移动构件，三个方向移动构件的内部结构相同且包括主体、两组精密导轨、一套蜗轮蜗杆及安装块；左右X方向移动构件置于载具轨道的两边并与载具轨道平行，处于载具轨道垂直上方；前后Y方向移动构件的主体处于水平位置且与左右X方向移动构件的主体垂直，前后Y方向移动构件的主体置于左右X方向移动构件的安装块上，上下Z方向移动构件的主体与前后Y方向移动构件的主体垂直,上下Z方向移动构件的主体置于前后Y方向移动构件的安装块上；夹头与上下Z方向移动构件的主体平行且处于垂直位置,夹头置于上下Z方向移动构件的安装块的下方。

进一步：所述组合控制装置中的左右X方向伺服电机系统、前后Y方向伺服电机系统和上下Z方向伺服电机系统，分别控制左右X方向移动构件、前后Y方向移动构件和上下Z方向移动构件的运动；视觉定位系统和激光测距系统置于上下Z方向移动构件的安装块上。

该自动插件设备由过锡炉载具运送装置运送过锡炉载具，载具定位装置定位过锡炉载具，各电子插件送料装置运送电子插件零件；夹持移动组合装置通过伺服电机系统控制左右X、前后Y、上下Z三个方向移动构件的移动，由视觉定位系统定位，激光测距系统测距，来实现电子零件精确自动插件。因此，通过设计优化结构，整合各控制系统，以代替人工插件，生产效力高，质量能得到保证。

附图说明

图1是本发明实施例1结构示意图。

图2是本发明实施例1的夹取移动组装结构示意图。

图3是本发明实施例1移动构件的内部结构示意图。

图4是本发明实施例1视觉定位控制示意图。

图5是本发明实施例1激光测距示意图。

附图标记：过锡炉载具1，运动轨道2，链条3，动力马达4，零件压板5，振动盘6，出料轨道7，波峰焊机8，载具检测感应器9，载具位置感应器10，载具阻挡器11，夹头12，左右X方向移动构件13,前后Y方向移动构件14，上下Z方向移动构件15，左右X方向伺服电机系统16,前后Y方向伺服电机系统17,上下Z方向伺服电机系统18，视觉定位系统19，激光测距系统20，流水线体21；主体101，精密导轨102，蜗轮蜗杆103，安装块104，联轴器105。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述，然而本发明的范围并不限于下述实施例。

实施例1：

PCB板的自动插件设备包括过锡炉载具运送装置、若干个组合工位、波峰焊机8和设备控制装置，设备控制装置分运送控制装置和组合控制装置，流水线体21上设有过锡炉载具运送装置、运送控制装置和若干个组合工位。

单个组合工位包括：

（1）插件送料装置，包括振动盘和出料轨道，插件送料装置置于流水线体21上方，出料轨道与载具轨道垂直；

（2）载具定位装置，包括载具检测感应器、载具位置感应器及载具阻挡器，载具定位装置置于载具轨道内，载具阻挡器升起时，为阻挡状态，降下时，为通过状态；

（3）夹取移动组合装置，包括夹头，左右X向、前后Y向、上下Z向三个方向的移动构件，夹取移动组合装置与载具轨道平行，位于载具轨道的垂直上方；在载具阻挡器前方，夹取移动组合装置与过锡炉载具形成组合工位；

（4）组合控制装置，组合控制装置包括左右X向、前后Y向、上下Z向三个方向的伺服电机系统，视觉定位系统和激光测距系统。

过锡炉载具运送装置包括过锡炉载具1、载具轨道2、链条3、动力马达4和零件压板5；动力马达4固定在流水线体21的支架上。运送控制装置主要控制动力马达4，通过齿轮及传动轴带动链条3由左往右运转；链条置于载具轨道2内，并在侧面凸起1cm，以承载过锡炉载具1；通过过锡炉载具1与链条3之间的摩擦力以带动过锡炉载具1在载具轨道2内由左往右运动。插件送料装置置于流水线体21的上方，包括振动盘6和出料轨道7，出料轨道7与载具轨道2垂直，由振动盘6自动供料(电子插件零件根据产品而定)。

由载具定位装置定位过锡炉载具1，夹取移动组合装置夹取电子插件零件，视觉定位系统19定位，激光测距系统20测距，实现精确控制，来完成插件动作。

载具定位装置包括载具检测感应器9、载具位置感应器10和载具阻挡器11，置于载具轨道2内；载具检测感应器9在载具阻挡器11的前方以控制载具阻挡器11，载具位置感应器10置于控制载具阻挡器11内部，跟载具阻挡器11同步运行。

夹取移动组合装置包括夹头12、左右X方向移动构件13、前后Y方向移动构件14和上下Z方向移动构件15，三个方向移动构件的内部结构相同且包括主体101、两组精密导轨102、一套蜗轮蜗杆103及安装块104；左右X方向移动构件13置于载具轨道2的两边并与载具轨道2平行，处于载具轨道2垂直上方；前后Y方向移动构件14的主体处于水平位置且与左右X方向移动构件13的主体垂直，前后Y方向移动构件14的主体置于左右X方向移动构件13的安装块上，上下Z方向移动构件15的主体与前后Y方向移动构件14的主体垂直,上下Z方向移动构件15的主体置于前后Y方向移动构件14的安装块上；夹头12与上下Z方向移动构件15的主体平行且处于垂直位置,夹头12置于上下Z方向移动构件15的安装块的下方。

在载具阻挡器11前方，夹取移动组合装置与过锡炉载具1形成组合工位。由过锡炉载具运送装置运送过锡炉载具1，到达组合工位后，由夹持移动组合装置夹持，移动零件进行组合行程。

组合控制装置中的左右X方向伺服电机系统16、前后Y方向伺服电机系统17和上下Z方向伺服电机系统18，分别置于左右X、前后Y、上下Z移动构件的主体101上，通过联轴器105连接移动构件的蜗杆以控制左右X、前后Y、上下Z三个移动构件的精确运动；视觉定位系统19和激光测距系统20置于上下Z方向移动构件15的安装块上并与之水平垂直。

视觉定位系统19通过发射特定光源，由工业摄像机（如CCD）拍摄照片，传送到图像采集卡，转换为数字信号传送到处理器，由系统处理后控制左右X方向伺服电机系统16和前后Y方向伺服电机系统17运动；激光测距系统20通过控制器控制激光发生器发射特定频率激光，激光到达目标后形成漫反射光，控制器通过激光接收器接收到的漫反射光与发射出的激光之间的角度来计算出距离，以此来控制上下Z方向伺服电机系统18运动。

自动插件过程：

（1）将过锡炉载具1放置在运动轨道2内，并将PCB板放入过锡炉载具1内，由动力马达4转动并带动链条3由左往右前进，动力马达4为持续转动；

（2）各振动盘6将电子零件通过出料轨道7将各电子零件运送到指定位置；

（3）各电子零件运送到指定位置后，夹取移动组合装置通过夹头12将电子零件夹出，多个夹头时次动作需重复，直到所有夹头都夹持有电子零件；

（4）当过锡炉载具1通过载具检测感应器9时，检测感应器9亮起，给出指令；

（5）载具阻挡器11升起，以阻挡过锡炉载具1停止在指定位置；

（6）当过锡炉载具1前进并碰到载具阻挡器11时，载具位置感应器10亮起，由于载具阻挡器11升起时具有阻挡功能，此时过锡炉载具1为静止状态，给出指令；

（7）视觉定位系统根据设计图纸，通过识别点来定位左右X向、前后Y向位置，精度可达0.03mm，激光测距系统20通过激光反射来确定上下Z向（即高度）位置，定位完成后给出指令：

（8）由夹取移动组合装置通过伺服电机系统控制左右X向、前后Y向、上下Z向的三轴方向运动，将电子零件按照要求插入PCB板内，直到将这一种电子零件全部插到PCB板上，给出指令；

（9）载具阻挡器11降下，过锡炉载具1继续前进；

第（2）至（9）步骤为一个工位，根据插件的种类设计出相应数量的工位，各工位可同步运行，当完成所有的工位后；

（10）人工目检是否有电子零件遗漏，倾斜以及需人工补的零件插入，待目检合格后，将零件压板5装入过锡炉载具1内，过锡炉载具1继续前进；

（11）过锡炉载具1自动流入波峰焊机8内，依次经过喷助焊剂、热风预热、焊锡和风冷降温后，过锡炉载具1被自动送出；

（12）人工将过锡炉载具1、零件压板5和装好电子零件的PCB板分离，并送到相应的位置，持续循环。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种PCB板的自动插件设备，它包括过锡炉载具运送装置、若干个组合工位、波峰焊机（8）和设备控制装置，流水线体（21）上设有过锡炉载具运送装置和若干个组合工位，其特征在于单个组合工位包括，

插件送料装置，插件送料装置包括振动盘和出料轨道；

载具定位装置，载具定位装置包括载具检测感应器、载具位置感应器及载具阻挡器，载具定位装置置于载具轨道内，载具阻挡器升起时，为阻挡状态，降下时，为通过状态；

夹取移动组合装置，夹取移动组合装置包括夹头，左右X向、前后Y向、上下Z向三个方向的移动构件，夹取移动组合装置与载具轨道平行，位于载具轨道的垂直上方；在载具阻挡器前方，夹取移动组合装置与过锡炉载具形成组合工位；

及

组合控制装置，组合控制装置包括左右X向、前后Y向、上下Z向三个方向的伺服电机系统，视觉定位系统和激光测距系统。

2.根据权利要求1所述的一种PCB板的自动插件设备，其特征在于，所述流水线体（21）上设有过锡炉载具运送装置和运送控制装置，过锡炉载具运送装置包括过锡炉载具（1）、载具轨道（2）、链条（3）、动力马达（4）和零件压板（5）；动力马达（4）固定在流水线体（21）的支架上与链条（3）连接；链条（3）置于载具轨道（2）内，链条（3）侧面设有凸起。

3.根据权利要求1所述的一种PCB板的自动插件设备，其特征在于，所述插件送料装置置于流水线体（21）上方，出料轨道（7）与载具轨道（2）垂直。

4.根据权利要求1所述的一种PCB板的自动插件设备，其特征在于，载具定位装置包括载具检测感应器（9），载具位置感应器（10），载具阻挡器（11），载具定位装置置于载具轨道（2）内；载具检测感应器（9）在载具阻挡器（11）的前方并控制载具阻挡器（11），载具位置感应器（10）置于控制载具阻挡器（11）内部。

5.根据权利要求1所述的一种PCB板的自动插件设备，其特征在于，夹取移动组合装置包括夹头（12）、左右X方向移动构件（13）、前后Y方向移动构件（14）和上下Z方向移动构件（15），三个方向移动构件的内部结构相同且包括主体（101）、两组精密导轨（102）、一套蜗轮蜗杆（103）及安装块（104）；左右X方向移动构件（13）置于载具轨道（2）的两边并与载具轨道（2）平行，处于载具轨道（2）垂直上方；前后Y方向移动构件（14）的主体处于水平位置且与左右X方向移动构件（13）的主体垂直，前后Y方向移动构件（14）的主体置于左右X方向移动构件（13）的安装块上，上下Z方向移动构件（15）的主体与前后Y方向移动构件（14）的主体垂直,上下Z方向移动构件（15）的主体置于前后Y方向移动构件（14）的安装块上；夹头（12）与上下Z方向移动构件（15）的主体平行且处于垂直位置,夹头（12）置于上下Z方向移动构件（15）的安装块的下方。

6.根据权利要求5所述的一种PCB板的自动插件设备，其特征在于，所述组合控制装置中的左右X方向伺服电机系统（16）、前后Y方向伺服电机系统（17）和上下Z方向伺服电机系统（18），分别控制左右X方向移动构件（13）、前后Y方向移动构件（14）和上下Z方向移动构件（15）的运动；视觉定位系统（19）和激光测距系统（20）置于上下Z方向移动构件（15）的安装块上。

7.根据权利要求6所述的一种PCB板的自动插件设备，其特征在于自动插件过程：视觉定位系统（19）通过发射特定光源，由工业摄像机拍摄照片，传送到图像采集卡，转换为数字信号传送到处理器，由系统处理后控制左右X方向伺服电机系统（16）和前后Y方向伺服电机系统（17）运动；激光测距系统（20）通过控制器控制激光发生器发射特定频率激光，激光到达目标后形成漫反射光，控制器通过激光接收器接收到的漫反射光与发射出的激光之间的角度来计算出距离，以此来控制上下Z方向伺服电机系统（18）运动。

8.根据权利要求1所述的一种PCB板的自动插件设备，其特征在于自动插件过程：

（1）、将过锡炉载具1放置在运动轨道（2）内，并将PCB板放入过锡炉载具（1）内，由动力马达（4）转动并带动链条（3）带动由左往右前进，动力马达（4）为持续转动；

（2）、各电子零件振动盘（6）将电子零件通过出料轨道（7）将各电子零件运送到指定位置；

（3）、各电子零件运送到指定位置后，夹取移动组合装置通过夹头（12）将电子零件夹出，多个夹头时次动作需重复，直到所有夹头都夹持有电子零件；

（4）、当过锡炉载具（1）通过载具检测感应器（9）时，检测感应器（9）亮起，给出指令；

（5）、载具阻挡器（11）升起，以阻挡过锡炉载具（1）停止在指定位置；

（6）、当过锡炉载具（1）前进并碰到载具阻挡器（11）时，载具位置感应器（10）亮起，由于载具阻挡器（11）升起时具有阻挡功能，此时过锡炉载具（1）为静止状态，给出指令；

（7）、视觉定位系统（19）根据设计图纸，通过识别点来定位左右X向、前后Y向位置，精度为0.03mm，激光测距系统（20）通过激光反射来确定上下上下Z向位置，定位完成后给出指令：

（8）、由夹取移动组合装置通过伺服电机系统控制左右X向、前后Y向、上下Z向的三轴方向运动，将电子零件按照要求插入PCB板内，直到将这一种电子零件全部插到PCB板上，给出指令；

（9）、载具阻挡器（11）降下，过锡炉载具（1）继续前进：

第（2）至（9）步骤为一个工位，根据插件的种类设计出相应数量的工位，各工位可同步运行，当完成所有的工位后；

（10）、人工目检是否有电子零件遗漏，倾斜以及需人工补的零件插入，待目检合格后，将零件压板（5）装入过锡炉载具（1）内，过锡炉载具（1）继续前进；

（11）、过锡炉载具（1）自动流入波峰焊机（8）内，依次经过喷助焊剂、热风预热、焊锡和风冷降温后，过锡炉载具（1）被自动送出；

（12）、人工将过锡炉载具（1）、零件压板（5）和装好电子零件的PCB板分离，并送到相应的位置，持续循环。