CN106425001A - 轨道式焊接装置及led回流焊机 - Google Patents

轨道式焊接装置及led回流焊机 Download PDF

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CN106425001A CN201610800722.4A CN201610800722A CN106425001A CN 106425001 A CN106425001 A CN 106425001A CN 201610800722 A CN201610800722 A CN 201610800722A CN 106425001 A CN106425001 A CN 106425001A
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Abstract

本申请公开了一种轨道式焊接装置及LED回流焊机，其中，轨道式焊接装置包括：用于承载待加工件并具有焊接加工工位的轨道；用于运输所述待加工件至所述焊接加工工位的机械手；与所述焊接加工工位对应设置的、用于对所述焊接加工工位上的所述待加工件对应焊接位置进行焊接处理的压板机构；控制所述机械手及所述压板机构工作的控制系统；以及，承载所述轨道、所述机械手、所述压板机构及所述控制系统的机架，其中，所述压板机构包括：加热气体输送管道；压板；以及，用于驱动所述压板运动的压板运动驱动组件。这样，可实现一种结构简单、成本低廉、占地极小，而且非常容易与其它机台连线作业的焊接装置，极大地提高了生产效率并降低了成本。

Description

轨道式焊接装置及LED回流焊机
技术领域
本申请涉及LED加工领域，尤其涉及一种轨道式焊接装置及LED回流焊机。
背景技术
发光二极管（Light Emitting Diode，LED）是一种能将电能转换为光能的可发光元件。随着人类环保节能意识的逐渐提高，LED产品由于其节能、环保、寿命长、显色性好等优点，越来越受人们的喜爱。近几年来伴随着LED技术的不断成熟，LED产品更多地应用于照明、显示等领域，已经具备相当大的市场规模。
在应用方面，LED通常被做成一种标准的表面贴装器件（Surface MountedDevice，SMD）电子元器件，所以各生产厂商均采用电子组装行业里最流行的表面贴装技术（Surface Mount Technology，SMT）技术来生产。其工艺流程主要为：印刷－贴片－焊接－检修。
在焊接这一步骤，其利用的主流设备为全热风强制对流的回流焊炉，这是一种比较成熟的设备，适合同时焊接多种类型的电子元器件，通用性良好，但体积巨大，通常最小的设备也长达5米左右。耗能较高，而且不适宜与其它生产设备连线作业。
发明人研究发现：在LED照明应用产品上，其基板上往往只有单一类型的LED发光单元而没有其它类型的电子元器件（如电阻、电容、电感等）或其他类型的LED发光单元，这与传统的功能性基板包含多种类型的电子元器件不同，为了实现LED产品的批量和连线生产，因此完全可以开发一种新型的、针对LED产品的回流焊机。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
根据本申请的第一方面，本申请提供一种轨道式焊接装置，包括：
用于承载待加工件并具有焊接加工工位的轨道，所述待加工件包括：基板以及贴设于所述基板表面上的电子元件；
用于运输所述待加工件至所述焊接加工工位的机械手；
与所述焊接加工工位对应设置的、用于对所述焊接加工工位上的所述待加工件对应焊接位置进行焊接处理的压板机构；
控制所述机械手及所述压板机构工作的控制系统；以及，
承载所述轨道、所述机械手、所述压板机构及所述控制系统的机架，
其中，所述压板机构包括：
加热气体输送管道；
设置有气体流道以及用于与所述焊接位置对接以与所述待加工件之间在所述焊接位置形成相对密闭空间的对接部的压板，所述对接部设置有与所述加热气体输送管道通过所述气体流道相连通的气体出口以及用于在与所述焊接位置对接时避空所述焊接位置上的所述电子元件的避空槽，所述气体出口位于所述避空槽的与所述轨道相对的一面上；以及，
用于驱动所述压板运动的压板运动驱动组件。
进一步的，所述轨道包括：
与所述机架相装配的基座，以及，装配于所述基座上的沿所述待加工件运输方向设置的若干加热单元，其中，一部分所述加热单元被设置在所述基座上的用于对所述焊接位置进行焊接前预加热的预加热工位，另一部分所述加热单元被设置在所述基座上的用于对所述焊接位置进行焊接的所述焊接加工工位。
进一步的，还有一部分所述加热单元被设置在所述基座上的用于对所述焊接位置进行预加热后、焊接前的保温处理的保温工位。
进一步的，所述轨道还包括：
装配于所述基座上的沿所述待加工件运输方向、位于所述焊接加工工位的与所述预加热工位相对一侧的、用于对焊接完成后的所述待加工件进行冷却处理的冷却装置。
进一步的，所述冷却装置为风扇或水冷装置。
进一步的，所述轨道还包括：
活动式或固定式装配于所述基座的位于所述待加工件运输方向一侧或两侧的、用于对所述待加工件进行限位的挡条。
进一步的，所述挡条上设置有用于对所述待加工件进行弹性抵接的弹簧压轮。
进一步的，所述机械手包括：
与所述机架相装配的第一动力源安装座、安装于所述第一动力源安装座上的第一动力源、设置于所述第一动力源输出轴上的同步带组件、导轨、夹持或释放所述待加工件并由所述同步带组件带动在所述导轨上运动的送料夹、对所述送料夹的运动行程进行感应的第一光电传感组件，以及对所述送料夹的运动进行限位的限位组件。
进一步的，所述压板运动驱动组件包括：
与所述机架相装配的安装架、与所述安装架相装配的第二动力源安装座、安装于所述第二动力源安装座上的第二动力源、设置于所述第二动力源输出轴上的偏心轮、设置于所述偏心轮输出轴上的轴承、固定于所述安装架上的滑轨、滑块座、通过所述滑块座与所述压板相装配的偏心轮座，以及，对所述压板的运动行程进行感应的第二光电传感组件，所述偏心轮座具有：与所述轨道相垂直的且与所述滑轨相适配并可与所述滑轨相对滑动的滑槽，以及用于容置所述轴承且垂直于所述滑槽的导槽。
根据本申请的第二方面，本申请提供一种LED回流焊机，包括：如上述的轨道式焊接装置，所述电子元件为LED发光单元，所述轨道式焊接装置包括：分别位于所述轨道的进料工位以及出料工位的所述机械手。
本申请的有益效果是：
通过提供一种轨道式焊接装置及LED回流焊机，其中，轨道式焊接装置包括：用于承载待加工件并具有焊接加工工位的轨道；用于运输所述待加工件至所述焊接加工工位的机械手；与所述焊接加工工位对应设置的、用于对所述焊接加工工位上的所述待加工件对应焊接位置进行焊接处理的压板机构；控制所述机械手及所述压板机构工作的控制系统；以及，承载所述轨道、所述机械手、所述压板机构及所述控制系统的机架，其中，所述压板机构包括：加热气体输送管道；压板；以及，用于驱动所述压板运动的压板运动驱动组件。这样，可实现一种结构简单、成本低廉、占地极小，而且非常容易与其它机台连线作业的焊接装置，极大地提高了生产效率并降低了成本。另外，通过控制系统进行控制，使得操作自动化程度得以提高。
附图说明
图1为本申请实施例的LED回流焊机的立体图。
图2为本申请实施例的LED回流焊机的分解图。
图3为本申请实施例的轨道式焊接装置的立体图。
图4为本申请实施例的轨道式焊接装置的分解图。
图5为本申请实施例中压板机构的分解图。
图6为本申请实施例中压板的立体图。
图7为本申请实施例中压板的第一剖面图。
图8为本申请实施例中压板的第二剖面图。
图9为本申请实施例中轨道的分解图。
图10为本申请实施例中机械手的分解图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。
本实施例提供了一种LED回流焊机，如图1-2所示，包括：进料组件1、轨道式焊接装置2、机架平台3以及保护罩4，LED回流焊机用于将电子元件焊接在基板上，电子元件为LED发光单元。进料组件1将待加工件5送入轨道式焊接装置2后，在轨道式焊接装置2对应位置完成焊接后送出，机架平台3可提供对其它部件的支承作用，保护罩4罩设于轨道式焊接装置2上方，用以保温以及防止人员因高温而烫伤。当然，在其他实施例中，进料组件1、保护罩4等均可根据实际情况选择性设置。
本实施例中的轨道式焊接装置2主要包括如图3-10所示的结构，下面对本实施例中的轨道式焊接装置2进行详细说明。
上述所提及的轨道式焊接装置2主要包括：
用于承载待加工件5并具有焊接加工工位的轨道21，待加工件5包括如图7中所示的结构：基板51以及贴设于基板51表面上的电子元件52，在LED回流焊机中应用时，电子元件52为LED发光单元，基板51上布有电子线路以实现LED发光单元的电联通状态，当然，电子元件52也可以为其他类型器件，而不单单为LED发光单元，但是在后续所提相关结构需要相应根据电子元件52的尺寸、形状等有相关设计的考虑；
用于运输待加工件5至焊接加工工位的机械手22，机械手22可以是各种形式可用于运输待加工件5的结构，例如：夹持式结构、吸附式结构等，也可以是仿生式结构（例如：爪型机械手）或者非仿生式结构（夹板机械手）等，在本实施例中，轨道式焊接装置包括：分别位于轨道的进料工位以及出料工位的机械手22，如图3所示，当然也可以统一采用一个机械手来实现运输，或者采用两个或更多的机械手来实现运输；
与焊接加工工位对应设置的、用于对焊接加工工位上的待加工件5对应焊接位置进行焊接处理的压板机构23，压板机构23在进行焊接处理时，需要处于焊接加工工位；
控制机械手22及压板机构23工作的控制系统，控制系统主要是指实现控制作用的功能结构，例如：具有操作输入输出设备，以及承载控制芯片的控制电路板等的主机等，控制芯片可采用PLC或者MCU等，控制系统中还含有软件，软件可预先设置并且根据实时的外部感应器件的反馈，实现对轨道式焊接装置2整体的控制，控制系统可置于一钣金壳体内，在控制系统控制下，轨道式焊接装置2可以对待加工件5进行连续不断的焊接操作；以及，
承载轨道21、机械手22、压板机构23及控制系统的机架，机架可直接采用LED回流焊机的机架平台3，起到对上述部件的承载作用。
本实施例的压板机构23包括：
加热气体输送管道231，加热气体输送管道231可以产生并运输加热气体，例如：加热空气或氮气等惰性气体，加热方式有多种，可采用现有技术，此处不再赘述；
设置有气体流道2322以及用于与焊接位置对接以与待加工件5之间在焊接位置形成相对密闭空间的对接部2321的压板232，对接部2321设置有与加热气体输送管道231通过气体流道2322相连通的气体出口23211以及用于在与焊接位置对接时避空焊接位置上的电子元件52的避空槽23212，气体出口23211位于避空槽23212的与轨道21相对的一面上，压板232的结构可如图6-8所示；以及，
用于驱动压板232运动的压板运动驱动组件，压板运动驱动组件可通过不同形式的驱动结构实现，例如：气缸或电机驱动的一维/二维/三维位移平台、气缸或电机驱动的偏心轮位移平台等，本实施例中描述的是电机驱动的偏心轮位移平台。
这样，可实现一种结构简单、成本低廉、占地极小，而且非常容易与其它机台连线作业的焊接装置，极大地提高了生产效率并降低了成本。另外，通过控制系统进行控制，使得操作自动化程度得以提高。
下面对本实施例中各组成部件进行具体说明。
如图8-9所示，轨道21具体包括：
与机架相装配的基座211，以及，装配于基座211上的沿待加工件5运输方向设置的若干加热单元212。其中，一部分加热单元212被设置在基座211上的用于对焊接位置进行焊接前预加热的预加热工位，另一部分加热单元212被设置在基座211上的用于对焊接位置进行焊接的焊接加工工位。这样，在进行焊接加工工位处的焊接作业前，待加工工件5上由于已经贴合了电子元件52，如果直接在焊接加工工位处高温加热焊接，有可能会产生剧烈的热胀冷缩作用，导致焊接位置品质下降。通过预加热的方式，可减少因温度骤变带来的品质下降的几率，保证了良品率。另外，基座211上还可以设置基座隔热块216。
在本实施例中，还有一部分加热单元212被设置在基座211上的用于对焊接位置进行预加热后、焊接前的保温处理的保温工位。这样，可进一步减少因温度骤变带来的品质下降的几率，进一步保证良品率，同时，如果预加热工位与焊接加工工位之间距离较远时，采用保温工位可有效维持预加热效果。当然，在其他实施例中，也可以不进行保温工位的加热单元212的设置。
轨道21还包括：
装配于基座211上的沿待加工件5运输方向、位于焊接加工工位的与预加热工位相对一侧的、用于对焊接完成后的待加工件5进行冷却处理的冷却装置213。冷却装置213可为风扇或水冷装置等。这样，可保证焊接加工完成后的待加工件5可被冷却到合适温度以供后续连续作业或取放等，后续连续作业或取放的操作人员不至于因高温而烫伤。当然，在其他实施例中，也可以放置待加工件5使其自然冷却，而不用特别设计冷却装置213。
轨道21还包括：
活动式或固定式装配于基座211的位于待加工件5运输方向一侧或两侧的、用于对待加工件5进行限位的挡条214。当两侧设置的挡条214与基座211固定式装配时，轨道21的宽度可适用于一类宽度尺寸的待加工件5，当基座211仅一侧设置挡条214或者挡条214与基座211活动式装配以调节限位的宽度的时候，轨道21的宽度则可调以适用于不同宽度尺寸的待加工件5。当然，在其他实施例中，轨道21并不是一定需要设置挡条214。
挡条214上设置有用于对待加工件5进行弹性抵接的弹簧压轮217。弹簧压轮217可包括：提供伸缩性弹力的弹簧（当然也可以采用其他弹性件替代，例如弹力胶条等），以及对待加工件5在弹簧作用下进行弹性抵接的压轮等。当然，在其他实施例中，弹簧压轮217或者其他形式的对待加工件5进行刚性或弹性抵接的结构可以不通过挡条214来设置，也可以不设置该弹簧压轮217或类似作用结构。
另外，为实现出料控制，在轨道21的出料一侧端部还可以设置相应的、用于对待加工件5进行感应的出料光电传感器215。出料光电传感器215通过信号及电源线连接到控制系统。
如图10所示，机械手22具体包括：
与机架相装配的第一动力源安装座221、安装于第一动力源安装座221上的第一动力源222、设置于第一动力源222输出轴上的同步带组件、导轨223、夹持或释放待加工件5并由同步带组件带动在导轨223上运动的送料夹224、对送料夹224的运动行程进行感应的第一光电传感组件，以及对送料夹224的运动进行限位的限位组件225。其中，第一动力源222可以是马达或者其他可提供动力的器件。同步带组件包括：设置于第一动力源222输出轴上的主动轮226、从动轮227、套设于主动轮226与从动轮227上的同步带228，以及固定于同步带228上的活动块229。从动轮227主体可通过一支撑轮座2210支承。送料夹224可通过夹持方式携带待加工件5。第一光电传感组件可包括第一光电传感器2211及第一光电片2212。限位组件225上可设置于机架上，在控制系统控制下通过限位胶头2251来抵接限位同步带组件的运动。
在本实施例中，压板运动驱动组件包括：
如图5所示，与机架相装配的安装架233、与安装架233相装配的第二动力源安装座234、安装于第二动力源安装座234上的第二动力源235、设置于第二动力源235输出轴上的偏心轮236、设置于偏心轮236输出轴上的轴承237、固定于安装架233上的滑轨238、滑块座239、通过滑块座239与压板232相装配的偏心轮座2310，以及，对压板232的运动行程进行感应的第二光电传感组件，偏心轮座2310具有：与轨道21相垂直的且与滑轨238相适配并可与滑轨238相对滑动的滑槽23101，以及用于容置轴承237且垂直于滑槽23101的导槽23102。第二光电传感组件可包括：固定于安装架233上的第二光电传感器2311及固定于滑块座239上的第二光电片2312。另外，还可以包括滑块隔热块2313以装配于滑块座239与压板232之间以产生隔热作用。
下面对本实施例的轨道式焊接装置2的工作过程进行大致说明：
通过进料侧的机械手将待加工件沿轨道匀速间歇性运动，使待加工件紧贴加热单元，依次经过预热区、保温区、焊接区，在焊接区，压板机构下降，使压板紧贴待加工件表面，在加热充氮气的作用下，使待焊的电子元件在充氮空间进行焊接，焊接完毕后，压板机构上升，机械手继续夹持待加工件匀速间歇性前进，再经过保温区和冷却区，循环动作直致整个待加工件完全焊接完成，然后由收料侧的机械手送出轨道。
在具体应用时，可根据设计模拟以及样品制作，整个轨道式焊接装置的尺寸可仅为：600mm×400mm×230mm，相对于传统回流焊机动辄5米左右甚至10几米的长度，这种极小的尺寸非常节省空间，而且可以很灵活地和其它工位连线作业。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种轨道式焊接装置，其特征在于，包括：
用于承载待加工件并具有焊接加工工位的轨道，所述待加工件包括：基板以及贴设于所述基板表面上的电子元件；
用于运输所述待加工件至所述焊接加工工位的机械手；
与所述焊接加工工位对应设置的、用于对所述焊接加工工位上的所述待加工件对应焊接位置进行焊接处理的压板机构；
控制所述机械手及所述压板机构工作的控制系统；以及，
承载所述轨道、所述机械手、所述压板机构及所述控制系统的机架，
其中，所述压板机构包括：
加热气体输送管道；
设置有气体流道以及用于与所述焊接位置对接以与所述待加工件之间在所述焊接位置形成相对密闭空间的对接部的压板，所述对接部设置有与所述加热气体输送管道通过所述气体流道相连通的气体出口以及用于在与所述焊接位置对接时避空所述焊接位置上的所述电子元件的避空槽，所述气体出口位于所述避空槽的与所述轨道相对的一面上；以及，
用于驱动所述压板运动的压板运动驱动组件。
2.如权利要求1所述的轨道式焊接装置，其特征在于，所述轨道包括：
与所述机架相装配的基座，以及，装配于所述基座上的沿所述待加工件运输方向设置的若干加热单元，其中，一部分所述加热单元被设置在所述基座上的用于对所述焊接位置进行焊接前预加热的预加热工位，另一部分所述加热单元被设置在所述基座上的用于对所述焊接位置进行焊接的所述焊接加工工位。
3.如权利要求2所述的轨道式焊接装置，其特征在于，还有一部分所述加热单元被设置在所述基座上的用于对所述焊接位置进行预加热后、焊接前的保温处理的保温工位。
4.如权利要求2所述的轨道式焊接装置，其特征在于，所述轨道还包括：
装配于所述基座上的沿所述待加工件运输方向、位于所述焊接加工工位的与所述预加热工位相对一侧的、用于对焊接完成后的所述待加工件进行冷却处理的冷却装置。
5.如权利要求4所述的轨道式焊接装置，其特征在于，所述冷却装置为风扇或水冷装置。
6.如权利要求2所述的轨道式焊接装置，其特征在于，所述轨道还包括：
活动式或固定式装配于所述基座的位于所述待加工件运输方向一侧或两侧的、用于对所述待加工件进行限位的挡条。
7.如权利要求6所述的轨道式焊接装置，其特征在于，所述挡条上设置有用于对所述待加工件进行弹性抵接的弹簧压轮。
8.如权利要求1所述的轨道式焊接装置，其特征在于，所述机械手包括：
与所述机架相装配的第一动力源安装座、安装于所述第一动力源安装座上的第一动力源、设置于所述第一动力源输出轴上的同步带组件、导轨、夹持或释放所述待加工件并由所述同步带组件带动在所述导轨上运动的送料夹、对所述送料夹的运动行程进行感应的第一光电传感组件，以及对所述送料夹的运动进行限位的限位组件。
9.如权利要求1所述的轨道式焊接装置，其特征在于，所述压板运动驱动组件包括：
与所述机架相装配的安装架、与所述安装架相装配的第二动力源安装座、安装于所述第二动力源安装座上的第二动力源、设置于所述第二动力源输出轴上的偏心轮、设置于所述偏心轮输出轴上的轴承、固定于所述安装架上的滑轨、滑块座、通过所述滑块座与所述压板相装配的偏心轮座，以及，对所述压板的运动行程进行感应的第二光电传感组件，所述偏心轮座具有：与所述轨道相垂直的且与所述滑轨相适配并可与所述滑轨相对滑动的滑槽，以及用于容置所述轴承且垂直于所述滑槽的导槽。
10.一种LED回流焊机，其特征在于，包括：如权利要求1-9中任一项所述的轨道式焊接装置，所述电子元件为LED发光单元，所述轨道式焊接装置包括：分别位于所述轨道的进料工位以及出料工位的所述机械手。
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