CN106270910A - 一种全自动电路板焊接切脚机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动电路板焊接切脚机器人，包括机身，还包括机械手、自动上料机构、喷箱、锡炉、自动切脚机构和操作箱，机械手设置在机身上方，机械手包括用于抓取电路板的自动装夹机构；自动上料机构与电路板的流水线相接，电路板在自动上料机构的末端由电控喷箱喷助焊剂，再通过自动装夹机构抓取电路板通过锡炉完成浸锡工序，之后再送入自动切脚机构完成切脚工序；操作箱用于控制所述机械手、自动上料机构、电控喷箱、锡炉和自动切脚机构的工作。本发明可实现电路板全自动焊接切脚，生产效率高，耗电量低，生产成本低，并且能够提高焊锡质量。

Description

一种全自动电路板焊接切脚机器人

技术领域

本发明涉及电路板焊接领域，尤其涉及一种全自动电路板焊接切脚机器人。

背景技术

目前有两种方法解决电路板焊接问题：一种是波峰焊机：波峰焊技术是目前采用比较多的电路板焊接方法，但是操作方法复杂，需专业技术人员和维护，最重要的耗电量大，波峰焊锡炉需熔200-300公斤波峰焊专用锡条，且波峰焊需对电子元器件进行短脚工艺处理（将电子元器件剪切到规定的长度）。另一种是人工浸锡：人工浸锡是大多数中小型电子厂采用的方法，具有高温有毒等缺点，越来越多人不愿意从事该项工种。因此需要一种能够自动进行焊锡和切脚作业的机器人来提高焊接效率，减少能源消耗。

发明内容

为解决现有的技术问题，本发明提供了一种全自动电路板焊接切脚机器人。

本发明的具体内容如下：一种全自动电路板焊接切脚机器人，包括机身，还包括机械手、自动上料机构、电控喷箱、锡炉、自动切脚机构和操作箱，机械手设置在机身上方，机械手包括用于抓取电路板的自动装夹机构；所述自动上料机构与电路板的流水线相接，电路板在自动上料机构的末端由电控喷箱喷助焊剂，再通过自动装夹机构抓取电路板通过锡炉完成浸锡工序，之后再送入自动切脚机构完成切脚工序；所述操作箱用于控制机械手、自动上料机构、电控喷箱、锡炉和自动切脚机构的工作。

自动装夹机构可在竖直方向和水平方向上移动，装夹电路板后完成浸锡工序再投入自动切脚机构；操作箱可设置各机构的运动参数及过程，可根据具体的情况具体设置。为取得更好效果，锡炉可选用旋转锡炉。

进一步的，所述机械手还包括用于刮除锡炉锡面的锡渣的自动刮锡机构，所述自动刮锡机构包括刮板与刮板控制器，刮板控制器控制刮板沿竖直方向运动。由于锡炉的锡面上漂浮有锡渣，因此设置自动刮锡机构，在电路板浸锡之前将锡面上的锡渣刮除，在刮锡渣的时候机械手整体水平移动到锡炉一端上方，刮板控制器控制刮板竖直向下移动，刮板进入锡面后机械手再向另一端移动，刮板在机械手移动的过程中刮除锡面的锡渣。刮锡渣完成后自动刮锡机构自动向上运动，离开锡面。为获得更好的浸锡效果，应当使电路板在锡炉中浸锡，在自动刮锡机构向上运动后，机械手再返回一段距离，使电路板处于锡炉中央位置。自动刮锡机构的工作参数如刮锡时间，刮板下降的高度、刮锡速度等都可根据具体情况设置。

进一步的，所述机械手还包括自动探锡机构，所述自动探锡机构用于探测锡炉的锡面高度。锡炉在经过多次电路板浸锡作业后锡面会下降，此时机械手的装夹机构和刮锡机构再按照原先设置好的参数运作将会使电路板的无法到达正确的位置，导致焊锡质量下降。载机械手上设置自动探锡机构可以探测锡面高度，以便相应更改装夹机构和刮锡机构的工作参数，保证焊锡质量，根据电路板浸锡的实际情况，可以设置每经过若干次浸锡作业（如50次或者100次），自动探锡机构自动探测锡面的高度，装夹机构和刮锡机构的参数随之调整（可使用预先设置的程序或者通过操作箱手动设置）。

进一步的，所述自动装夹机构包括两个相对的装夹面，所述装夹面的底部为锯齿结构；所述自动上料机构包括控制电机与两条对称的上料导轨，上料导轨包括与电路板的流水线相接的传送段和用于装夹电路板的装夹段，传送段两相对的侧面内开有凹槽，凹槽内设有传动链条，传动链条传动电路板向装夹段运动，装夹段上表面设有与自动装夹机构的锯齿相适应的装夹槽，装夹段两相对的侧面设有用于卡住电路板的凹凸结构；所述电控喷箱位于装夹段下方。

装夹面底部采用锯齿结构，上料导轨装夹段设置装夹槽，便于夹住电路板并且在浸锡工序中不阻碍电路板浸锡；自动上料机构的控制电机控制传动链条来传送电路板；上料导轨的传送段与电路板流水线相接，电路板从流水线进入传送段，再传送到装夹段的凹凸结构中；装夹段的凹凸机构可以卡住电路板，防止装夹段下方的电控喷箱喷助焊剂的时候电路板受到冲击位置发生变化，且电路板的位置固定在凹凸段有助于自动装夹机构定位抓取电路板。

进一步的，所述装夹槽将装夹段两相对的侧面分割为若干装夹块，所述凹凸结构对称设置该装夹块上，凹凸结构的位置与传送段的凹槽相适应；所述电控喷箱的长度大于装夹段的长度，电控喷箱一端位于装夹段起始位置。

装夹段起始位置是指装夹段与传送段相连的部位，电控喷箱位于装夹段的下方，将电控喷箱的一端设置在装夹段的起始位置，电控喷箱的另一端要延伸到装夹段外，这样做不仅减少送料导轨的长度，减少制造成本，而且便于抓取电路板后将电路板从装夹段取出。

自动装夹机构装夹电路板的过程如下：对于两边具有突出部分的电路板，装夹机构在抓取电路板时，底部的锯齿结构从装夹槽中伸入，装夹面向内运动夹紧电路板后，自动装夹机构向前运动一小段距离，使电路板的边缘的突出部分伸入装夹槽中，自动装夹机构再向上运动，将电路板从送料导轨上取出，进入下一工序。对于形状规则的电路板，锯齿结构在夹紧电路板后向装夹段末尾运动，直到电路板尾部脱离装夹段，再向上提起，取出电路板。

进一步的，所述自动上料机构设置有手动摇杆，所述手动摇杆可控制上料导轨之间的距离。由于不同的电路板的规格不同，因此设置手动摇杆控制上料导轨间的距离，根据不同种类的电路板的宽度摇动摇杆选择合适的导轨间距离，确保电路板能够在上料导轨上稳定地移动。

进一步的，所述自动装夹机构的装夹面可在水平和竖直方向上移动，自动装夹机构装夹电路板后，自动运行至锡炉上方，装夹面倾斜或者平面下降，使电路板斜面或平面进入锡面浸锡，进入锡面后装夹面自动放平，待浸锡作业完成后装夹面由平面变为斜面自动起板；自动装夹机构在运行至锡炉上方过程中自动刮锡机构完成锡炉锡面的刮锡渣工序。

进一步的，所述机械手还包括主传动机构、主传动导轨、副传动机构和副传动导轨，所述主传动机构驱动主传动导轨，所述副传动机构驱动副传动导轨，主传动导轨水平设置，用于水平传送机械手，副传动导轨竖直设置，用于竖直传送机械手。通过主传动导轨与副传动导轨可控制机械手的各机构在水平和竖直方向上运动，保证机械手能够在水平方向上传动到电控喷箱、锡炉和自动切脚机构并返回，在竖直方向上机械手的各部件也可以根据需要移动。

进一步的，所述自动切脚机构包括送板气缸、切脚电机和切脚导轨，所述送板气缸连接有一推板，通过推板推动电路板在切脚导轨上移动。电路板完成浸锡作业后机械手将电路板放入切脚导轨中，切脚导轨可采用与自动上料机构相同的导轨，切脚导轨包括装夹段与传送段，切脚导轨与锡炉接近的一端为装夹段，装夹段为锯齿状结构，与自动装夹机构的锯齿相吻合。在自动切脚机构前端设置一光电开关，当机械手将电路板运送到切脚导轨时，光电开关捕捉到机械手的动作，使送板气缸和切脚电机经过一个延时后启动。电路板进入装夹段，固定在凹凸结构中，送板气缸启动，通过推板将电路板沿切脚导轨向前移动，电路板进行切脚作业。电路板在向前移动的过程中推动前方的电路板，使前方电路板进入电路板收集装置中。

本发明的有益效果：采用这样的结构后，可实现电路板的自动浸锡和自动切脚，与波峰焊技术相比更加节能，与人工浸锡相比价格低廉且工作效率加大、出错率降低。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。

图1为本发明的全自动电路板焊接切脚机器人的主视图；

图2为本发明的全自动电路板焊接切脚机器人的侧视图前半部分透视图；

图3为本发明的全自动电路板焊接切脚机器人的侧视图后半部分透视图；

图4为本发明的全自动电路板焊接切脚机器人的俯视图；

图5为本发明的自动上料机构的侧视图；

图6为本发明的上料导轨的右视图、主视图和俯视图；

图7为图6的A-A,B-B，C-C，D-D面剖面图。

具体实施方式

结合图1-7，本发明的一个具体实施例如下：一种全自动电路板焊接切脚机器人，包括机身，还包括机械手1、自动上料机构2、电控喷箱3、锡炉4、自动切脚机构5和操作箱6，机械手1设置在机身上方，机械手1包括用于抓取电路板的自动装夹机构11；自动上料机构2与电路板的流水线相接，电路板在自动上料机构2的末端由电控喷箱3喷助焊剂，再通过自动装夹机构11抓取电路板通过锡炉4完成浸锡工序，之后再送入自动切脚机构5完成切脚工序；操作箱6用于控制机械手1、自动上料机构2、电控喷箱3、锡炉4和自动切脚机构5的工作。

自动装夹机构11可在竖直方向和水平方向上移动，装夹电路板后完成浸锡工序再投入自动切脚机构5；操作箱6可设置各机构的运动参数及过程，可根据具体的情况具体设置。为取得更好效果，锡炉4可选用旋转锡炉。

本实施例优选的，机械手1还包括用于刮除锡炉4锡面的锡渣的自动刮锡机构12，自动刮锡机构12包括刮板121与刮板控制器122，刮板控制器122控制刮板121沿竖直方向运动。由于锡炉4的锡面上漂浮有锡渣，因此设置自动刮锡机构12，在电路板浸锡之前将锡面上的锡渣刮除，在刮锡渣的时候机械手1整体水平移动到锡炉4一端上方，刮板控制器122控制刮板121竖直向下移动，刮板121进入锡面后机械手1再向另一端移动，刮板121在机械手1移动的过程中刮除锡面的锡渣。刮锡渣完成后自动刮锡机构12自动向上运动，离开锡面。为获得更好的浸锡效果，应当使电路板在锡炉中浸锡，在自动刮锡机构12向上运动后，机械手1再返回一段距离，使电路板处于锡炉4中央位置。自动刮锡机构12的工作参数如刮锡时间，刮板121下降的高度、刮锡速度等都可根据具体情况设置。

本实施例优选的，机械手1还包括自动探锡机构13，自动探锡机构13用于探测锡炉4的锡面高度。锡炉4在经过多次电路板浸锡作业后锡面会下降，此时机械手1的装夹机构和刮锡机构再按照原先设置好的参数运作将会使电路板的无法到达正确的位置，导致焊锡质量下降。载机械手1上设置自动探锡机构13可以探测锡面高度，以便相应更改装夹机构和刮锡机构的工作参数，保证焊锡质量，根据电路板浸锡的实际情况，可以设置每经过若干次浸锡作业（如50次或者100次），自动探锡机构13自动探测锡面的高度，装夹机构和刮锡机构的参数随之调整（可使用预先设置的程序或者通过操作箱6手动设置）。

本实施例优选的，自动装夹机构11包括两个相对的装夹面111，装夹面111的底部为锯齿结构；自动上料机构2包括控制电机21与两条对称的上料导轨22，上料导轨22包括与电路板的流水线相接的传送段221与用于装夹电路板的装夹段222，传送段221两相对的侧面内开有凹槽，凹槽内设有传动链条，传动链条传动电路板向装夹段222运动，装夹段222上表面设有与自动装夹机构11的锯齿相适应的装夹槽223，装夹段222两相对的侧面设有用于卡住电路板的凹凸结构224；电控喷箱3位于装夹段222下方。

装夹面111底部采用锯齿结构，上料导轨22装夹段222设置装夹槽223，便于夹住电路板并且在浸锡工序中不阻碍电路板浸锡；自动上料机构2的控制电机21控制传动链条来传送电路板；上料导轨22的传送段221与电路板流水线相接，电路板从流水线进入传送段221，再传送到装夹段222的凹凸结构224中；装夹段222的凹凸机构可以卡住电路板，防止装夹段222下方的电控喷箱3喷助焊剂的时候电路板受到冲击位置发生变化，且电路板的位置固定在凹凸段有助于自动装夹机构11定位抓取电路板。

本实施例优选的，装夹槽223将装夹段222两相对的侧面分割为若干装夹块，凹凸结构224对称设置该装夹块上，凹凸结构224的位置与传送段221的凹槽相适应；电控喷箱3的长度大于装夹段222的长度，电控喷箱3一端位于装夹段222起始位置。

装夹段222起始位置是指装夹段222与传送段221相连的部位，电控喷箱3位于装夹段222的下方，将电控喷箱3的一端设置在装夹段222的起始位置，另一端要延伸到装夹段222外，这样做不仅减少送料导轨的长度，减少制造成本，而且便于抓取电路板后将电路板从装夹段222取出。

自动装夹机构11装夹电路板的过程如下：对于两边具有突出部分的电路板，装夹机构在抓取电路板时，底部的锯齿结构从装夹槽223中伸入，装夹面111向内运动夹紧电路板后，自动装夹机构11向前运动一小段距离，使电路板的边缘的突出部分伸入装夹槽223中，自动装夹机构11再向上运动，将电路板从送料导轨上取出，进入下一工序。对于形状规则的电路板，锯齿结构在夹紧电路板后向装夹段222末尾运动，知道电路板尾部脱离装夹段222，再向上提起，取出电路板。

本实施例优选的，自动上料机构2设置有手动摇杆23，手动摇杆23可控制上料导轨22之间的距离。由于不同的电路板的规格不同，因此设置手动摇杆23控制上料导轨22间的距离，根据不同种类的电路板的宽度摇动摇杆选择合适的导轨间距离，确保电路板能够在上料导轨22上稳定地移动。

本实施例优选的，自动装夹机构11的装夹面111可在水平和竖直方向上移动，自动装夹机构11装夹电路板后，自动运行至锡炉4上方，装夹面111倾斜或者平面下降，使电路板斜面或平面进入锡面浸锡，进入锡面后装夹面111自动放平，待浸锡作业完成后装夹面111由平面变为斜面自动起板；自动装夹机构11在运行至锡炉4上方过程中自动刮锡机构12完成锡炉4锡面的刮锡渣工序。

本实施例优选的，机械手1还包括主传动机构141、主传动导轨142、副传动机构151和副传动导轨152，主传动机构141驱动主传动导轨142，副传动机构151驱动副传动导轨152，主传动导轨142水平设置，用于水平传送机械手1，副传动导轨152竖直设置，用于竖直传送机械手1。通过主传动导轨142与副传动导轨152可控制机械手1的各机构在水平和竖直方向上运动，保证机械手1能够在水平方向上传动到电控喷箱3、锡炉4和自动切脚机构5并返回，在竖直方向上机械手1的各部件也可以根据需要移动。

本实施例优选的，自动切脚机构5包括送板气缸51、切脚电机52和切脚导轨53，送板气缸51连接有一推板，通过推板推动电路板在切脚导轨53上移动。电路板完成浸锡作业后机械手1将电路板放入切脚导轨53中，切脚导轨可采用与自动上料机构2相同的导轨，切脚导轨53包括装夹段222与传送段221，切脚导轨53与锡炉4接近的一端为装夹段222，装夹段222为锯齿状结构，与自动装夹机构11的锯齿相吻合。在自动切脚机构5前端设置一光电开关，当机械手1将电路板运送到切脚导轨53时，光电开关捕捉到机械手1的动作，使送板气缸51和切脚电机52经过一个延时后启动。电路板进入装夹段222，固定在凹凸结构224中，送板气缸51启动，通过推板将电路板沿切脚导轨53向前移动，电路板进行切脚作业。电路板在向前移动的过程中推动前方的电路板，使前方电路板进入电路板收集装置中。

本实施例的工作过程如下：电路板经自动上料机构2传送到装夹段222，机械手1运动到装夹段222上方，电控喷箱3向电路板喷助焊剂，喷完助焊剂后，自动装夹机构11下降，装夹好电路板后将电路板从装夹段222取出，再向锡炉4方向运动；位于自动装夹机构11前方的自动刮锡机构12在运动到锡炉4上方时自动下降，刮板121接触锡面，机械手1向前移动，刮板121开始刮锡渣，刮板121移动到锡炉4另一端后，自动刮锡机构12向上运动，机械手1向后退，使电路板位于锡炉4中央，再向下运动进行浸锡；完成浸锡工序后将向前移动至切脚导轨53，将电路板置于切脚导轨53的装夹段222，再松开自动装夹机构11，送板气缸51通过推板推动电路板向切脚电机52运动直到完成切脚工序。

本实施例中，电路板的焊锡与切脚全部是自动完成，与波峰焊技术相比本实施例节能效果显著，普通波峰焊熔锡时的功率在20—30KW,工作时平均功率10KW左右，本发明熔锡功率为3KW左右，工作时功率小于1KW；与人工浸锡相比，本发明可以完全自动化，不需人工干预，一个浸锡工人的工资可以收回购买成本。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种全自动电路板焊接切脚机器人，包括机身，其特征在于：还包括机械手(1)、自动上料机构(2)、电控喷箱(3)、锡炉(4)、自动切脚机构(5)和操作箱(6)，机械手(1)设置在机身上方，机械手包括用于抓取电路板的自动装夹机构(11)；所述自动上料机构(2)与电路板的流水线相接，电路板在自动上料机构(2)的末端由电控喷箱(3)喷助焊剂，再通过自动装夹机构(11)抓取电路板通过锡炉(4)完成浸锡工序，之后再送入自动切脚机构(5)完成切脚工序；所述操作箱(6)用于控制机械手(1)、自动上料机构(2)、电控喷箱(3)、锡炉(4)和自动切脚机构(5)的工作。

2.根据权利要求1所述的全自动电路板焊接切脚机器人，其特征在于：所述机械手(1)还包括用于刮除锡炉锡面的锡渣的自动刮锡机构(12)，所述自动刮锡机构包括刮板(121)与刮板控制器(122)，刮板控制器(122)控制刮板(121)沿竖直方向运动。

3.根据权利要求1所述的全自动电路板焊接切脚机器人，其特征在于：所述机械手(1)还包括自动探锡机构(13)，所述自动探锡机构(13)用于探测锡炉(4)的锡面高度。

4.根据权利要求1所述的全自动电路板焊接切脚机器人，其特征在于：所述自动装夹机构(11)包括两个相对的装夹面(111)，所述装夹面(111)的底部为锯齿结构；所述自动上料机构(2)包括控制电机(21)与两条对称的上料导轨(22)，上料导轨(22)包括与电路板的流水线相接的传送段(221)和用于装夹电路板的装夹段(222)，传送段(221)两相对的侧面内开有凹槽，凹槽内设有传动链条，传动链条传动电路板向装夹段(222)运动，装夹段(222)上表面设有与自动装夹机构(11)的锯齿相适应的装夹槽(223)，装夹段(222)两相对的侧面设有用于卡住电路板的凹凸结构(224)；所述电控喷箱(3)位于装夹段(222)下方。

5.根据权利要求4所述的全自动电路板焊接切脚机器人，其特征在于:所述装夹槽(223)将装夹段(222)两相对的侧面分割为若干装夹块，所述凹凸结构(224)对称设置该装夹块上，凹凸结构(224)的位置与传送段(221)的凹槽相适应；所述电控喷箱(3)的长度大于装夹段(222)的长度，电控喷箱(3)一端位于装夹段(222)起始位置。

6.根据权利要求4所述的全自动电路板焊接切脚机器人，其特征在于：所述自动上料机构(2)置有手动摇杆(23)，所述手动摇杆(23)可控制上料导轨(22)之间的距离。

7.根据权利要求4所述的全自动电路板焊接切脚机器人，其特征在于：所述自动装夹机构(11)的装夹面可在水平和竖直方向上移动，自动装夹机构(11)装夹电路板后，自动运行至锡炉上方，装夹面(111)倾斜或者平面下降，使电路板斜面或平面进入锡面浸锡，进入锡面后装夹面(111)自动放平，待浸锡作业完成后装夹面(111)由平面变为斜面自动起板；自动装夹机构(11)在运行至锡炉(4)上方过程中自动刮锡机构(12)完成锡炉(4)锡面的刮锡渣工序。

8.根据权利要求1所述的全自动电路板焊接切脚机器人，其特征在于：所述机械手(1)还包括主传动机构(141)、主传动导轨(142)、副传动机构(151)和副传动导轨(152)，所述主传动机构(141)驱动主传动导轨(142)，所述副传动机构(151)驱动副传动导轨(152)，主传动导轨(142)水平设置，用于水平传送机械手(1)，副传动导轨(152)竖直设置，用于竖直传送机械手(1)。

9.根据权利要求1所述的全自动电路板焊接切脚机器人，其特征在于：所述自动切脚机构(5)包括送板气缸(51)、切脚电机(52)和切脚导轨(53)，所述送板气缸(51)连接有一推板，通过推板推动电路板在切脚导轨(52)上移动。