CN106293858A - 一种pcba智能烧录设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PCBA智能烧录设备，其包括：设备机架；供料器；机器人，用于实现PCBA的拾取、旋转、摆放；多个自动烧录夹具，用于定位PCBA、烧录、反馈烧录结果；智能流水线体，用于剔除不良品，输出物料；和控制系统；所述控制系统优选但不限定为MES；所述供料器、机器人、自动烧录夹具、智能流水线体均固定安装于设备机架且与控制系统通讯连接。各工序全自动化运行，不需要人工干预，提高了生产效率，可节约人力成本，杜绝了人为操作的遗漏、误操作，烧录良品率高，提高了生产可靠性；生产灵活性提升，可适应多品种少批量的生产方式。

Description

一种PCBA智能烧录设备

技术领域

本发明涉及烧录设备技术领域，尤其涉及一种PCBA智能烧录设备。

背景技术

烧录装置是一种在芯片上写程序的设备。电子产品制造行业常规做法是安排人员使用烧录夹具进行PCBA烧录。如图1所示，其工作流程为：1.配置软件：作业员根据MES系统工单信息配置待烧录软件版本；2.上料：从料框取出待烧录PCBA放入烧录夹具中定位并压紧测试针；3.烧录：测试系统控制烧录夹具自动烧录并输出烧录结果；4.下料：将良品转入下一工位；5.不良品剔除：根据检测结果剔除烧录不良。

现有烧录夹具的配置软件、上料、下料、不良品剔除等环节需要依靠作业员手动实现，是一种半自动化的生产方式。此生产方法自动化程度低，浪费人力；易发生漏烧录及错烧录等不良；无法适应多品种少批量的生产现状。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种能够实现PCBA上料、配置软件、烧录、不良品剔除、下料等工序全自动化执行的PCBA智能烧录设备，不需要人工干预，提高了生产效率，节省人工，杜绝了人为操作的遗漏、误操作，烧录良品率高，提高了生产可靠性。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种PCBA智能烧录设备，其包括：

设备机架；

供料器；

机器人，用于实现PCBA的拾取、旋转、摆放；

多个自动烧录夹具，用于定位PCBA、烧录、反馈烧录结果；

智能流水线体，用于剔除不良品，输出物料；

控制系统；

所述供料器、机器人、自动烧录夹具、智能流水线体均固定安装于设备机架且与控制系统通讯连接。

进一步地，所述机器人设置在设备机架顶部；所述供料器固定在设备机架后侧；所述自动烧录夹具安装在设备机架内，分布在供料器左右两侧；智能流水线体固定在设备机架前侧。

进一步地，所述供料器包括垂直升降机构，料仓、物料托盘和水平拉出机构；所述料仓固定在垂直升降机构上，所述物料托盘层叠存放于料仓中，所述水平拉出机构用于从料仓中拉出和送回物料托盘。

进一步地，所述垂直升降机构包括丝杆、配置有绝对式编码器的第一电机、第一导轨和滑块；所述第一导轨纵向设置，所述滑块安装在第一导轨上；所述料仓侧壁与滑块固定连接，第一电机的输出轴与丝杆连接。

进一步地，所述水平拉出机构包括电机、同步带及托盘挂钩，所述电机与同步带连接，托盘挂钩固定于同步带上；物料托盘上设置有与托盘挂钩配合的缺口。

进一步地，所述机器人包含PCBA拾取机构和六轴机械手，所述PCBA拾取机构在六轴机械手的驱动下运动。

进一步地，所述自动烧录夹具包括立柱、伸缩柱、底座、定位板、测试探针、压板和驱动机构；所述底座上设置有立柱、伸缩柱和测试探针，所述定位板安装在伸缩柱活动端，悬空在测试探针上方，所述立柱与压板滑动连接，压板与固定在立柱上的驱动机构相连接，压板在驱动机构的驱动下沿立柱上下运动。

进一步地，所述智能流水线体包括上层流水线和下层流水线，智能流水线体两端设有升降装置，所述上层流水线整线分成若干工位，每个工位上均设有第一输送装置和定位装置，所述下层流水线上设有第二输送装置，所述第一输送装置和第二输送装置实现载具的水平运动，所述升降装置实现载具的垂直运动，所述定位装置实现载具的精确定位；所述载具置于输送装置上，用于承载PCBA，所述载具均配有RFID卡；所述工位均具备RFID读写功能。

进一步地，所述升降装置包括：支架、导轨、第一气缸、升降平台，限位装置、第三输送装置和第一传感器；所述导轨纵向装置在支架上，升降平台与导轨滑动连接并沿导轨上下移动，所述升降平台与所述第一气缸连接，第一气缸上配有磁性开关，所述第三输送装置设置在升降平台上；所述第一传感器设置在所述支架内；所述限位装置设置在所述支架上下两端，包括液压缓冲器及限位块，所述液压缓冲器用于对升降平台进行缓冲，所述限位块用于对升降平台两端行程进行限位。

进一步地，所述定位装置包括第二气缸、提升机构、限位挡板和第二传感器；所述第二气缸固定在流水线上，第二气缸沿竖直方向移动，以将置于流水线上的载具阻挡在水平方向的目标位置，所述提升机构包括升降板、固定支座、第三气缸、直线轴承、导杆和定位销，直线轴承安装在升降板上，导杆滑动安装在直线轴承上；所述第三气缸的缸体安装在固定支座上，第三气缸的活塞杆端与升降板连接，第三气缸带动升降板上下移动；升降板上设置有定位销，置于升降板上的载具设有与定位销相适配的通孔；所述第二传感器和限位挡板均固定在流水线的两侧。

进一步地，所述控制系统为MES。

本发明具有如下有益效果：

（1）供料器与控制系统通讯，作业员仅需定期补给物料至料仓中即可，

无人值守自动连续供料4小时。物料员预先将多款不同型号的电子产品物料存入供料器料仓中，设备可按控制系统指令自动供应工单对应型号的电子产品物料，实现多工单混合生产，适应多品种小批量的生产现状；（2）设备设有机器人，实现PCBA烧录生产的自动上料及下料，具备RFID读写功能的智能流水线体，可自动剔除不良品并运送至维修区，实现全流程物料的自动周转；（3）PCBA智能烧录设备各组成模块均具备与控制系统通讯功能，实现了工单自动调度、烧录软件版本自动配置及烧录结果实时回传等功能，产品制造信息可追溯，各工序全自动化运行，不需要人工干预，提高了生产效率，可节约人力成本，杜绝了人为操作的遗漏、误操作，烧录良品率高，提高了生产可靠性；（4）生产灵活性提升，可适应多品种少批量的生产方式。

附图说明

图1为传统PCBA烧录夹具工作流程；

图2为本发明立体图；

图3为本发明俯视图；

图4为本发明供料器的立体图；

图5为本发明供料器的透视图；

图6为本发明供料器中垂直升降机构的立体图；

图7为本发明供料器中水平拉出机构的立体图。

图8为本发明机器人的立体图；

图9为本发明自动烧录夹具的立体图；

图10为本发明自动烧录夹具的结构示意图；

图11为本发明智能流水线的立体图；

图12为本发明智能流水线的另一立体图；

图13为本发明智能流水线中升降装置的立体图；

图14为本发明智能流水线中定位装置的立体图；

图15为本发明智能流水线中定位装置的分解图；

图16为PCBA智能烧录设备工作流程。

图中：1、设备机架，2、供料器，3、机器人，4、自动烧录夹具，5、智能流水线体，6、垂直升降机构，7、料仓，8、物料托盘，9、水平拉出机构，10、丝杆，11、第一电机，12、第一导轨，13、滑块，14、第二电机，15、同步带，16、托盘挂钩，17、PCBA拾取机构，18、六轴机械手，19、底座，20、立柱，21、压板，22、定位板，23、伸缩柱，24、测试探针，25、驱动机构，26、压柱，27、上层流水线，28、下层流水线，29、升降装置，30、第一输送装置，31、定位装置，32、第二输送装置，33、支架，34、第二导轨，35、第一气缸，36、升降平台， 37、液压缓冲器，38、限位块，39、第三输送装置，40、第二气缸，41、提升机构，42、限位挡板，43、第二传感器，44、升降板，45、固定支座，46、第三气缸，47、直线轴承，48、导杆，49、定位销，50、载具。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1

如图2所示，一种PCBA智能烧录设备，其包括：设备机架1；供料器2；机器人3，用于实现PCBA的拾取、旋转、摆放；多个自动烧录夹具4，用于定位PCBA、烧录、反馈烧录结果；智能流水线体5，用于剔除不良品，输出物料；和控制系统；所述控制系统优选但不限定为MES；所述供料器2、机器人3、自动烧录夹具4、智能流水线体5均固定安装于设备机架1且与控制系统通讯连接；供料器2、自动烧录夹具4、智能流水线体5的固定位置可依产线排布需求在机器人3有效工作范围内调整。

作为优选的实施方式，机器人3优选但不限于以悬吊方式固定安装在设备机架1顶部，这种悬吊安装方式使设备结构紧凑，可充分利用机器人3臂展空间；供料器2固定在设备机架1后侧，其供料部位伸入设备机架1内，位于机器人3有效工作范围内；自动烧录夹具4安装在设备机架1内，分布在供料器2托盘左右两侧，且位于机器人3有效工作范围内，且配置多套自动烧录夹具4以提升设备产能；智能流水线体5固定在设备机架1前侧，流水线体上的载具位于机器人3有效工作范围内。

作为进一步改进，自动烧录夹具4与供料器2可分别布置于智能流水线体5两侧；作为进一步改进，托盘供料器2可旋转90°，布置于机架左侧或右侧。

如图4所示，所述供料器2，用于将电子产品物料供给到机器人或其他机构拾取位置。所述供料器2包括垂直升降机构6，料仓7、物料托盘8和水平拉出机构9；所述料仓7固定在垂直升降机构6上，所述物料托盘8层叠存放于料仓7中；所述供料器2与控制系统通讯连接，所述控制系统优选但不限定为MES系统。

如图6所示，所述垂直升降机构6包括丝杆10、第一电机11、第一导轨12和滑块13，所述第一电机11配置有绝对式编码器，所述第一导轨12纵向设置，第一导轨12的数量优选但不限于为两条，第一导轨12上均安装有滑块13，所述料仓7侧壁与滑块13固定连接，第一电机11的输出轴与丝杆10连接，丝杆10的设置方向与第一导轨12的方向相平行，所述丝杆10优选但不限于为滚珠丝杆；当设备需拉出料仓7某一层的物料托盘8或者需将物料托盘8送回至料仓7某一空层时，用于接收MES指令的PLC将对应的物料托盘8高度信息转换为相应的编码器值，绝对式编码器负责闭环控制，第一电机11按指令运动，带动料仓7垂直升降至指定高度，实现了自动定位至料仓7指定层物料托盘8的功能。

如图7所示，所述水平拉出机构9包括第二电机14、同步带15及托盘挂钩16，所述第二电机14与同步带15连接，托盘挂钩16固定于同步带15上，物料托盘8上设置有与托盘挂钩16配合的缺口；工作时，第二电机14正反旋转，驱动同步带15做往复运动，固定于同步带15上的托盘挂钩16卡在物料托盘8缺口内，带动物料托盘8前进或后退，可实现从料仓7中水平拉出物料托盘8及送回物料托盘8的功能。

使用时，物料以托盘为单位，层叠存放在料仓7中。料仓7固定在垂直升降机构6上，通过垂直升降机构6可以定位至不同层的物料托盘8。该层物料托盘8由水平拉出机构9从料仓7中拉出。机器人或其他机构可从该物料托盘8拾取物料。空物料托盘8由水平拉出机构9送回料仓7。料仓7再垂直升降定位指定物料托盘8，如此循环，实现自动供料。

传统的供料器，仅能同时存放一款物料，需人为区分不同型号的物料，在生产多品种小批量订单时，工作量大且极易出错。本发明的供料器2与MES系统通讯连接，作业员仅需定期补给物料至料仓7中即可，无人值守自动连续供料4小时。物料员预先将多款不同型号的电子产品物料存入供料器料仓7中，设备可按MES指令自动供应工单对应型号的电子产品物料，实现多工单混合生产，适应多品种小批量的生产现状。

如图8所示，所述机器人3用于实现物料的拾取、旋转、摆放等动作，包含PCBA拾取机构17、六轴机械手18等组成部分。使用时，机器人3负责按指令从供料器2的物料托盘8中拾取PCBA，放入自动烧录夹具4，准备烧录，从自动烧录夹具4取出烧录完成PCBA，放入智能流水线体5的载具50中，准备流入下一工位。

如图9-10所示，所述自动烧录夹具4用于定位PCBA、压紧测试探针24、对PCBA进行烧录、反馈烧录结果等。所述自动烧录夹具4包括底座19、立柱20、压板21、定位板22、伸缩柱23、测试探针24、和驱动机构25；所述底座19上设置有立柱20、伸缩柱23和测试探针24，所述定位板22安装在伸缩柱23活动端，悬空在测试探针24上方，所述立柱20与压板21滑动连接，压板21与固定在立柱20上的驱动机构25相连接，压板21在驱动机构25的驱动沿立柱20上下运动。压板21的下端面设置有压柱26，压柱26的数量至少为两个，所述驱动机构25优选但不限定为气缸；所述定位板22上设有与电路板外形配套的凹槽，将PCBA放入定位板22凹槽中，实现PCBA的定位；所述自动烧录夹具4与控制系统通讯连接，所述控制系统优选但不限定为MES。

工作时，将待烧录PCBA放入定位板22中定位；气缸带动压板21向下运动，将PCBA压紧至定位板22，并继续下压至底座19与测试探针24压紧；自动烧录夹具4按MES指令完成PCBA烧录及自检，反馈烧录结果；松开气缸并等待取走PCBA。

传统的烧录夹具，需要人为的分批次手动配置软件版本，在生产多品种小批量订单时，工作量大且极易出错。本发明的自动烧录夹具4与MES通讯连接，可根据MES信息，实现烧录软件版本自动配置及烧录结果实时回传等功能，产品制造信息可追溯，不需要人工干预，提高了生产效率，可节约人力成本，杜绝了人为操作的遗漏、误操作，烧录良品率高，提高了生产可靠性。

如图11-12所示，所述智能流水线体5用于不良品剔除，物料周转。包括上层流水线27和下层流水线28，智能流水线体两端设有升降装置29，所述上层流水线27整线分成若干工位，每个工位长度优选但不限于为0.5m，每个工位上均设有第一输送装置30和定位装置31，所述下层流水线28上设有第二输送装置32，所述载具50置于输送装置上，用于承载PCBA，所述载具50均配有RFID卡；所述工位均具备RFID读写功能；所述第一输送装置30和第二输送装置32实现载具50的水平运动，所述升降装置29实现载具50的垂直运动，所述定位装置31实现载具50的精确定位，所述第一输送装置30、第二输送装置32、升降装置29和定位装置31均与PLC控制器连接，PLC控制器接收MES的指令；

如图13所示，所述升降装置29设置在智能流水线体5前、后两端，包括：支架33、第二导轨34、第一气缸35、升降平台36，限位装置、第三输送装置39和第一传感器；所述第二导轨34纵向装置在支架33上，升降平台36与第二导轨34滑动连接并沿第二导轨34上下移动，所述升降平台36与所述第一气缸35连接，第一气缸35上配有磁性开关，所述第三输送装置39设置在升降平台36上；所述第一传感器设置在所述支架33内；所述限位装置设置在所述支架33上下两端，包括液压缓冲器37及限位块38，所述液压缓冲器37用于对升降平台36进行缓冲，所述限位块38用于对升降平台36两端行程进行限位。气缸加导轨结构实现升降装置29的垂直运动，并通过限位装置与气缸磁性开关实现升降装置29与输送装置的上下层精确对接。传动机构实现工件的接收与输出。所有动作均由传感器发出指令，并由PLC智能控制实现所有动作。

如图14-15所示，所述定位装置31包括第二气缸40、提升机构41、限位挡板42和第二传感器43；所述第二气缸40固定在流水线上，第二气缸40沿竖直方向移动，以将置于流水线上的载具50阻挡在水平方向的目标位置，所述提升机构41包括升降板44、固定支座45、第三气缸46、直线轴承47、导杆48和定位销49，直线轴承47安装在升降板44上，导杆48滑动安装在直线轴承47上，升降板44安装在导杆48顶部，从而保持升降板44可以做上下直线运动；所述第三气缸46的缸体安装在固定支座45上，第三气缸46的活塞杆端与升降板44连接，第三气缸46带动升降板44上下移动；升降板44的角位上设置有定位销49，置于升降板44上的载具50设有与定位销49相适配的通孔；所述第二传感器43和限位挡板42均固定在流水线的两侧。工作时，当第二传感器43感应到载具上的PCBA，所述第二气缸40通过第二传感器43控制阻挡载具50实现粗定位，所述提升机构41在粗定位之后做出顶升动作，定位销49与载具50精确配合实现水平方向精确定位，并给出信号到PLC控制器，由PLC控制器控制该工位所要实现的作业要求。各部位相互协作实现载具50的精确定位。

所述第一输送装置30包括电机、主轴、主动皮带轮、从动皮带轮和皮带，所述主轴水平设置，所述主轴与电机相连接，主动皮带轮套设在主轴上，并与其同轴固定连接，主动皮带轮与从动皮带轮通过皮带连接，所述从动皮带轮的数量优选但不限于为2-4个；所述第二输送装置32、第三输送装置39与第一输送装置30的结构相同。工作时，电机驱动主轴转动，主轴带动皮带轮转动，皮带轮通过摩擦力带动皮带的运动，实现工件的水平传输。每个工位配置单独的输送装置，并由单独的动力源控制，通过线体上的传感器控制电机的启停，从而保证了输送单元的高效，稳定和安全，所有输送单元由前后的感应器实现单元与单元之间的对接，并由PLC控制，实现全线的智能生产。

所述智能流水线体5采用铝型材制作，线体轻巧、外观美观。

所述第一输送装置30、第二输送装置32、第三输送装置39中的皮带为消音皮带，噪音非常低，经测试，达到45dB以下。

所述智能流水线体5的工作流程为：载具50从上层流水线27传送到PCBA烧录工位的RFID读写位置；智能流水线体5的RFID读写器读取载具50的RFID卡信息；MES系统进行信息确认及工序判断，如判断为N，则跳过本工序操作，向下一工位传送载具50，如判断为Y，则执行本工序操作，机器人将PCBA放入载具50；RFID读写器将PCBA烧录相关的生产信息及质量信息写入对应载具50的RFID卡内；载具50流出PCBA烧录工位，向下一工位传送载具50。下一工位的RFID读写器读取载具50的RFID卡信息，若MES判断为N，即不良品，则跳过该工序操作，流水线继续将不良品向设于产线末端的不良品维修区传送，实现不良品自动剔除功能。

实施例2

PCBA智能烧录设备的工作流程，具体包括如下步骤：

1.上料：供料器按MES系统工单指令定位并拉出指定托盘，机器人从

托盘中拾取PCBA放入烧录夹具中定位并压紧测试探针；

2.配置软件：MES系统自动配置待烧录软件版本；

3.烧录： MES系统工单指令控制烧录夹具自动烧录指定版本软件并检测实

时回传烧录结果；

4.下料：机器人从烧录夹具中取出PCBA放入流水线载具；

5.不良品剔除：流水线中RFID读写器将烧录结果写入对应载具RFID卡中，

流水线控制不良品流至维修区，良品流至下一工位。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PCBA智能烧录设备，其特征在于：其包括：

设备机架；

供料器；

机器人，用于实现PCBA的拾取、旋转、摆放；

多个自动烧录夹具，用于定位PCBA、烧录、反馈烧录结果；

智能流水线体，用于剔除不良品，输出物料；

控制系统；

所述供料器、机器人、自动烧录夹具、智能流水线体均固定安装于设备机架且与控制系统通讯连接。

2.如权利要求1所述的PCBA智能烧录设备，其特征在于：所述机器人设置在设备机架顶部；所述供料器固定在设备机架后侧；所述自动烧录夹具安装在设备机架内，分布在供料器左右两侧；智能流水线体固定在设备机架前侧。

3.如权利要求1所述的PCBA智能烧录设备，其特征在于：所述供料器包括垂直升降机构，料仓、物料托盘和水平拉出机构；所述料仓固定在垂直升降机构上，所述物料托盘层叠存放于料仓中，所述水平拉出机构用于从料仓中拉出和送回物料托盘。

4.如权利要求3所述的PCBA智能烧录设备，其特征在于：所述垂直升降机构包括丝杆、配置有绝对式编码器的第一电机、第一导轨和滑块；所述第一导轨纵向设置，所述滑块安装在第一导轨上；所述料仓侧壁与滑块固定连接，第一电机的输出轴与丝杆连接；所述水平拉出机构包括电机、同步带及托盘挂钩，所述电机与同步带连接，托盘挂钩固定于同步带上；物料托盘上设置有与托盘挂钩配合的缺口。

5.如权利要求1所述的PCBA智能烧录设备，其特征在于：所述机器人包含PCBA拾取机构和六轴机械手，所述PCBA拾取机构在六轴机械手的驱动下运动。

6.如权利要求1所述的PCBA智能烧录设备，其特征在于：所述自动烧录夹具包括立柱、伸缩柱、底座、定位板、测试探针、压板和驱动机构；所述底座上设置有立柱、伸缩柱和测试探针，所述定位板安装在伸缩柱活动端，悬空在测试探针上方，所述立柱与压板滑动连接，压板与固定在立柱上的驱动机构相连接，压板在驱动机构的驱动下沿立柱上下运动。

7.如权利要求1所述的PCBA智能烧录设备，其特征在于：所述智能流水线体包括上层流水线和下层流水线，智能流水线体两端设有升降装置，所述上层流水线整线分成若干工位，每个工位上均设有第一输送装置和定位装置，所述下层流水线上设有第二输送装置，所述第一输送装置和第二输送装置实现载具的水平运动，所述升降装置实现载具的垂直运动，所述定位装置实现载具的精确定位；所述载具置于输送装置上，用于承载PCBA，所述载具均配有RFID卡；所述工位均具备RFID读写功能。

8.如权利要求7所述的PCBA智能烧录设备，其特征在于：所述升降装置包括：支架、导轨、第一气缸、升降平台，限位装置、第三输送装置和第一传感器；所述导轨纵向装置在支架上，升降平台与导轨滑动连接并沿导轨上下移动，所述升降平台与所述第一气缸连接，第一气缸上配有磁性开关，所述第三输送装置设置在升降平台上；所述第一传感器设置在所述支架内；所述限位装置设置在所述支架上下两端，包括液压缓冲器及限位块，所述液压缓冲器用于对升降平台进行缓冲，所述限位块用于对升降平台两端行程进行限位。

9.如权利要求7所述的PCBA智能烧录设备，其特征在于：所述定位装置包括第二气缸、提升机构、限位挡板和第二传感器；所述第二气缸固定在流水线上，第二气缸沿竖直方向移动，以将置于流水线上的载具阻挡在水平方向的目标位置，所述提升机构包括升降板、固定支座、第三气缸、直线轴承、导杆和定位销，直线轴承安装在升降板上，导杆滑动安装在直线轴承上；所述第三气缸的缸体安装在固定支座上，第三气缸的活塞杆端与升降板连接，第三气缸带动升降板上下移动；升降板上设置有定位销，置于升降板上的载具设有与定位销相适配的通孔；所述第二传感器和限位挡板均固定在流水线的两侧。

10.如权利要求1所述的PCBA智能烧录设备，其特征在于：所述控制系统为MES。