CN106514005A - 一种电连接器端子双面激光烧蚀建立镍屏障的方法及装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电连接器端子激光烧蚀后建立镍屏障阻止爬锡的方法和装备。装备包括送料机构、翻转机构、定位装置、激光烧蚀设备、端子料带、拉料机构、图像处理元件和控制系统。通过连续激光烧蚀电连接器金属端子正反两面特定位置，烧蚀去掉端子正反两面表面镀金层露出镍层，形成镍屏障从而在表面组装过程中防止锡膏随端子折弯处爬升，导致焊接不良。通过定长度控制料带移动实现批量处理；通过控制料带翻转实现双面建立镍屏障，从而大大加强爬锡现象的抑制效果；通过控制激光烧蚀设备调节激光扫描宽度从而控制镍屏障宽度，控制激光功率与激光频率从而控制镍屏障深度，从而在不破坏铜基材结构和保持其机械性能与电气性能前提下获得最佳工艺参数。

Description

一种电连接器端子双面激光烧蚀建立镍屏障的方法及装备

技术领域

本发明涉及一种电连接器制造方法和装备，特指一种利用激光双面烧蚀端子表面，建立镍屏障阻止爬锡的方法。及相应的自动化生产设备。

背景技术

目前电连接器业界所公知的端子是以金属弯折制成。一端以表面安装技术焊固至一电路板上，另一端利用接触端子本身弯折后所具有的弹性形成弹性接触臂，用以与其他电子元器件接触。但是，表面安装技术是以焊锡将端子焊接至电路板上，锡膏通常容易沿着弯折部位爬升，导致焊接不良。为改善这种爬锡现象，常用的方法有：改变端子结构阻止爬锡；在塑胶与端子装合出设计一集锡空阻止爬锡；利用激光技术，剥去表面金层露出镍层建立镍屏障从而阻止爬锡。

目前通常利用激光烧蚀形成镍屏障阻止爬锡，然而目前建立镍屏障的阻止爬锡方法很多时候抑制能力有限，若要提高抑制效果就要扩大镍屏障区域，这样势必会影响金属端子性能。而且目前利用激光烧蚀抑制爬锡的方法不能大量的应用于实际生产中。没有一套精密配合的设备不能快速、精确、高质量的完成镍屏障的建立。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种电连接器端子双面激光烧蚀的方法及装备。

对金属端子进行双面激光烧蚀，在同一平面上建立正反两块镍屏障区域，形成环形镍屏障区域，大大提高抑制爬锡的能力。并设计相配套的自动化生产装备，实现高速量产。

一种电连接器端子双面激光烧蚀建立镍屏障的装备，装备由送料机构、翻转机构、定位装置、激光烧蚀设备、拉料机构、图像处理元件和控制系统组成。

按照整个装备的工作顺序，机械部分机构依次为：送料机构、拉料机构、翻转机构与定位装置。

送料机构位于装备的前端，由送料电机、料带盘卡盘、料带盘轴与料带盘组成。料带盘卡盘固定在料带盘轴上，料带盘轴与送料电机转轴过盈配合，工作时料带盘柔性固定在料带盘轴上随着送料电机转动，送料电机由控制系统的PLC控制，工作时缓慢匀速旋转。

拉料机构由拉料气缸、卡圈、T形卡座、线轨、拨爪座、拨爪、拨爪轴、料带流道、防折弯压块、流道刹车与刹车弹簧座组成，其中线轨由滑块与导轨组成。拉料气缸固定在翻转机构的轴承支架上，卡圈固定在拉料气缸输出杆之上，T形卡座由螺丝固定在线轨的滑块之上，滑块可在导轨上线性移动。T性卡座的凸出端卡在卡圈上。拨爪座、拨爪轴与拨爪共同组成拉料拨爪，为通用设计不予赘述。流道刹车分前刹车与后刹车，两刹车之间固定有防止料带折弯的压块，压块与刹车都安装在料带流道之上，流道刹车与刹车弹簧座之间存在弹簧，由弹簧提供压力使刹车能压住料带并为料带提供摩擦。拉料气缸由控制系统的PLC控制。

翻转机构起到翻转料带的作用，由电机支架、轴承支架、底板、翻转电机、同步带、同步轮、过料带轴与滚珠轴承组成。电机支架与轴承支架用螺丝固定在底板之上，两个滚珠轴承分别内嵌在两个轴承支架上，两个过料带轴分别内嵌在两个滚珠轴承之内，拉料机构中的料带流道固定在过料带轴之间，这样过料带轴与料带流道可同时360度旋转。翻转电机横向固定在电机支架之上，反转电机转轴与一只同步轮楔形固定，两只同步轮之间由同步带连接，另一只同步轮固定在一只过料带轴之上，工作时反转电机的旋转就能带动过料带轴与料带流道翻转从而使料带与端子翻转。翻转电机由控制系统的PLC控制。

定位装置由定位气缸与气缸支撑座组成，定位气缸由PLC控制。定位气缸固定于料带流道正下方。

激光烧蚀设备包括激光器。

图像处理元件安装在整个系统的最后方，位于完成烧蚀的料带的正上方与正下方，用于将拍摄烧蚀处的图像并将图像传送到控制系统，由控制系统进行判定是否为良品，图像处理元件由上位机控制。

控制系统由触摸屏、PLC与上位机组成，触摸屏为人机交互界面，方便控制，上位机与PLC电气连接，由控制系统的PLC给上位机提供开始烧蚀与停止烧蚀的信号从而完成烧蚀动作，PLC控制各个气缸与电机，上位机控制激光器与图像处理元件并进行图像处理。

具体方法步骤如下：

端子位于端子料带之上，端子料带初始是盘在料带盘之上，送料电机缓慢匀速旋转，带动料带盘缓缓旋转送出料带。料带通过滚珠轴承中间，由流道刹车提供摩擦力柔性固定在料带流道之上。此时由激光烧蚀设备进行第一次激光烧蚀，特定地点烧蚀完成后由控制系统控制翻转电机翻转180度，完成翻转后，控制系统控制定位气缸推出使料带流道固定，此时再进行第二次激光烧蚀。烧蚀完成后拉料气缸缩回，实现拉料，完成第一组双面烧蚀动作。当拉料气缸推动拨爪伸出后，这时激光烧蚀设备开始进行第二组动作的第一次烧蚀。烧蚀完成后的端子将由图像检测元件采集图像上传给控制系统进行良品判定。

鉴于首先先一次性正面烧蚀，然后再一次性反面烧蚀的处理方法，前后两次烧蚀区域的差异十分巨大，所以只能烧蚀完一组端子的正面后，直接在确保烧蚀区域在同一空间轴的情况下旋转料带，进行端子反面的激光烧蚀。一组端子的数量视端子大小与激光设备照射区域大小确定。从而形成烧蚀-翻转-烧蚀-拉料-继续烧蚀的工作顺序。

由于烧蚀-翻转-拉料-继续烧蚀的工作顺序，就要确保正反两面的烧蚀区域基本处于同一空间轴上，所以端子料带必须从滚珠轴承正中间通过。这样才能保证正反两面的镍屏障处于同一平面，而且这样在翻转料带时才能最小程度的减少翻转动作对料带所带来的机械形变影响。

由于端子的类型不同，每一次烧蚀的端子数量不定，所以就必须利用端子料带上的小孔进行拉料，通过控制每一次拉料间隔的小孔数量控制每一次激光烧蚀的端子数量。

为了保证翻转的准确度，在料带流道下添加了一个定位装置，由一个每次推出定长度的气缸组成，这样能最大限度的提高准确度。

这样就能保证快速、精确、高质量地形成镍屏障，实现批量生产。

附图说明

下面结合附图具体说明本发明涉及的激光双面烧蚀形成镍屏障的方法。

图1是激光正面烧蚀的原理图。

图2是图1的局部放大示意图。

图3是激光反面烧蚀的原理图。

图4是图3的局部放大示意图。

图5是整个自动设备的工作原理图。

图6是拉料机构的工作原理图。

图7是翻转机构的工作原理图。

图8是所述双面激光烧蚀抑制爬锡方法及其装备的工作原理图。

图1、2、3、4中，1-料带，2-激光器，3-激光束，4-端子，5-端子正面烧蚀区域，6-端子反面烧蚀区域。

图1、2、3、4中，激光器的位置在工作过程中始终保持不变；激光束始终由上至下扫描，且扫描速度可调，扫描宽度可调，激光频率、功率可调；端子线性排列在端子料带上，随着料带的移动而移动；实际生产中，当端子正面烧蚀区域烧蚀完成后，料带翻转，露出反面烧蚀区域进行反面激光烧蚀，这里要保证正面烧蚀区域与反面烧蚀区域处于同一空间轴之上。

图5中，9-送料电机，8-料带盘卡盘，7-料带盘轴，11-激光烧蚀设备，10-料带，12-拉料机构，15-翻转机构，14-定位装置，13-图像处理元件(组)。

图5中料带条起初卷在料带盘之上，料带盘挂靠在料带盘轴之上，由料带盘卡盘提供一定的摩擦力，使其能够固定在料带盘轴之上，然后再随着送料电机的旋转从而完成送料。但这种送料不能精确送料，精确送料由后续的拉料机构完成，所以送料电机每间隔一段时间旋转一定圈数，送出料带条长度大致与拉料机构在此时间内所拉料带条长度相同。当料带条上的端子到达指定位置后，激光烧蚀设备发出激光完成一次烧蚀，随后控制系统控制翻转机构配合定位装置将料带翻转，然后完成第二次烧蚀，正反面皆完成后，控制系统控制拉料机构将已完成烧蚀的端子拉出烧蚀区域，露出下一批未烧蚀端子。已烧蚀的端子将在后续的过程中经过图像处理元件(组)进行双面检测，检测未达标时，控制系统将发出警报并标记，最后包装时会按照标记将未达标端子剔除。

图6中，16-拉料气缸，24-卡圈，25-T型卡座，17-拨爪座，27-拨爪，26-拨爪轴，23-线轨(组)，22-料带流道，21-流道前刹车，18-流道后刹车，20-料带防弯压块，19-刹车弹簧座。

图6中卡圈为圆形是为了让料带流道能够无障碍旋转，实现双面烧蚀；刹车弹簧座与流道前、后刹车之间嵌有弹簧，利用弹簧的弹性给料带条提供一定摩擦力，使其在烧蚀与翻转时位置不变；料带防弯折压块的作用是当料带条移动时，保证其不起翘、弯曲，保证其不发生巨大形变从而影响端子性能；线轨的作用拉料时保证线性移动；拨爪座与拨爪之间亦内嵌有弹簧，利用弹簧的弹性使拨爪下部尖端能够在拉料时卡住料带条上的小圆孔。图3下半部分中，拉料气缸向左推出时，由于流道刹车所提供的摩擦力远远大于拨爪斜坡面对料带条推力，所以拨爪与拨爪座之间的内嵌弹簧压缩，拨爪在料带条不移动的情况下向左移动；当拉料气缸向左推出到适当位置时(拨爪下尖端处于料带条小圆孔之中)停止，这时当正反面烧蚀完成后，需开始拉料，拉料气缸需向右拉回，此时，由于拨爪下部尖端卡住料带条，拉料气缸克服刹车所产生的摩擦力拉动拨爪带动料带条右移，从而完成一次拉料。

图7中，28-翻转电机，38-电机支架，10-料带，29、31-同步轮(组)，37-同步带(37)，30、34-过料带轴(组)，32、35-滚珠轴承(组)，33、36-轴承支架(组)，39-底板。

图7中料带自过料带轴(组)之中通过，因为只有这样料带才能随着料带流道翻转而不产生大的机械形变；利用翻转电机、同步轮(组)、与同步带的相互配合提供翻转所需动力。图7中，上同步轮与左过料带轴之间为过盈配合，即上同步轮与左过料带轴之间在设备工作时不会发生相对移动，它们之间亦用螺丝锁死；左滚珠轴承与左支架之间亦为过盈配合，且用螺丝锁死；右滚珠轴承与右支架之间也是过盈配合，螺丝锁死；流道与过料带轴(组)之间用定位销固定，螺丝锁死。整个翻转过程中，翻转电机转动，从而下同步轮转动，通过同步带的传动，上同步轮与其相互锁死的左过料带轴随之转动，料带流道随着翻转，则料带流道上的料带完成翻转动作。控制电机从而控制翻转角度。

图8中，41-送料机构，15-翻转机构，40-控制系统，13-图像处理元件(组)，12-拉料机构，11-激光烧蚀设备，14-定位装置，42-料带刹车。

图8中，所述双面激光烧蚀方法结合其设备工作流程说明如下：送料机构在控制系统控制下开始送料；拉料机构开始工作，将料带拖动至开始位置；此时激光烧蚀设备开始工作，完成正面烧蚀；一次完成后，控制系统控制停止烧蚀，同时控制翻转机构翻转料带；翻转完成后，控制系统定位装置完成定位，使料带条反面与正面处于相同位置；定位完成后，控制系统控制激光烧蚀设备进行第二次烧蚀；反面烧蚀完成后，停止烧蚀，控制系统控制拉料机构开始拉料，将已完成双面烧蚀的端子拖离烧蚀区域，露出未烧蚀端子；已完成烧蚀的端子将被图像传感元件进行检测，检测结果传送给控制系统，未达标的端子将被标记，被标记的端子将不会进入到最后的包装阶段。

通过本专利方法和配套装备，实现了端子双面激光烧蚀形成镍屏障从而提升抑制爬锡的能力，具有高效、精密、高质量等特点，并且能广泛应用于各类型电连接器端子。远远优于现有的抑制爬锡的方法与装备。

具体实施方式

以RF板端一款金属折弯端子为例，端子4线性排列在料带1上，阴影区域5为第一次烧蚀区域，阴影区域6为第二次烧蚀区域，要求烧蚀区域宽度为0.1mm。料带10绕在料带盘之上，料带盘由料带盘轴7与料带盘卡盘8柔性固定。

开始工作之前，人为手动将料带10插入过料带轴30与过料带轴34，使其通过料带流道22，此时料带流道22与水平方向夹角22.5度，并将料带之上的圆孔卡住拨爪27，此时拉料气缸16处于伸出状态，料带10由刹车18、21提供摩擦柔性固定在料带流道22上。

开始工作时，接通电源，运行PLC程序，PLC控制激光烧蚀设备11发射激光3进行第一次烧蚀，激光频率30kHz，激光扫描线速5000mm/s，激光功率30W，激光宽度0.1mm，扫描长度为4pcs(1个端子为1pcs)。一次烧蚀完成后，PLC控制激光烧蚀设备停止发射激光与此同时控制翻转电机28翻转180度，通过同步带37与同步轮29、31，过料带轴30、34与料带流道22与料带10亦翻转180度，透过料带流道22上的预留通孔将二次烧蚀区域6置于激光烧蚀设备11下方。翻转完成后PLC通过电磁阀控制定位装置推出，完成定位。定位完成后，PLC控制激光烧蚀设备11进行第二次烧蚀。第二次烧蚀完成后PLC通过控制电磁阀控制拉料气缸16缩回，拉料气缸16通过拨爪27卡住料带10拖动料带10实现拉料，拉料距离为4pcs。此时完成一组烧蚀动作，RF板端的4pcs端子完成双面烧蚀并将进行第二组烧蚀动作。

烧蚀完成后的金属端子将被图像传感元件13采集烧蚀图像进行视觉检测，烧蚀不良的端子将不会被包装。

Claims (9)

1.一种电连接器端子双面激光烧蚀建立镍屏障的装备，其特征在于：装备由送料机构、翻转机构、定位装置、激光烧蚀设备、拉料机构、图像处理元件和控制系统组成；

按照整个装备的工作顺序，机械部分机构依次为：送料机构、拉料机构、翻转机构与定位装置。

送料机构位于装备的前端，由送料电机、料带盘卡盘、料带盘轴与料带盘组成，料带盘卡盘固定在料带盘轴上，料带盘轴与送料电机转轴过盈配合，工作时料带盘柔性固定在料带盘轴上随着送料电机转动，送料电机由控制系统的PLC控制，工作时缓慢匀速旋转；

拉料机构由拉料气缸、卡圈、T形卡座、线轨、拨爪座、拨爪、拨爪轴、料带流道、防折弯压块、流道刹车与刹车弹簧座组成，其中线轨由滑块与导轨组成；拉料气缸固定在翻转机构的轴承支架上，卡圈固定在拉料气缸输出杆之上，T形卡座由螺丝固定在线轨的滑块之上，滑块可在导轨上线性移动；T性卡座的凸出端卡在卡圈上；拨爪座、拨爪轴与拨爪共同组成拉料拨爪；流道刹车分前刹车与后刹车，两刹车之间固定有防止料带折弯的压块，压块与刹车都安装在料带流道之上，流道刹车与刹车弹簧座之间存在弹簧，由弹簧提供压力使刹车能压住料带并为料带提供摩擦，拉料气缸由控制系统的PLC控制。

翻转机构起到翻转料带的作用，由电机支架、轴承支架、底板、翻转电机、同步带、同步轮、过料带轴与滚珠轴承组成；电机支架与轴承支架用螺丝固定在底板之上，两个滚珠轴承分别内嵌在两个轴承支架上，两个过料带轴分别内嵌在两个滚珠轴承之内，拉料机构中的料带流道固定在过料带轴之间，这样过料带轴与料带流道可同时360度旋转；翻转电机横向固定在电机支架之上，反转电机转轴与一只同步轮楔形固定，两只同步轮之间由同步带连接，另一只同步轮固定在一只过料带轴之上，工作时反转电机的旋转就能带动过料带轴与料带流道翻转从而使料带与端子翻转。翻转电机由控制系统的PLC控制；

定位装置由定位气缸与气缸支撑座组成，定位气缸由PLC控制，定位气缸固定于料带流道正下方；

激光烧蚀设备包括激光器；

图像处理元件安装在整个系统的最后方，位于完成烧蚀的料带的正上方与正下方，用于将拍摄烧蚀处的图像并将图像传送到控制系统，由控制系统进行判定是否为良品，图像处理元件由控制系统的上位机控制；

控制系统由触摸屏、PLC与上位机组成，触摸屏为人机交互界面，方便控制，上位机与PLC电气连接，由控制系统的PLC给上位机提供开始烧蚀与停止烧蚀的信号从而完成烧蚀动作，PLC控制各个气缸与电机，上位机控制激光器与图像处理元件并进行图像处理。

2.如权利要求1所述的一种电连接器端子双面激光烧蚀建立镍屏障的装备，其特征在于：卡圈为圆形，是为了让料带流道能够无障碍旋转，实现双面烧蚀；刹车弹簧座与流道前、后刹车之间嵌有弹簧，利用弹簧的弹性给料带条提供一定摩擦力，使其在烧蚀与翻转时位置不变；料带防弯折压块的作用是当料带条移动时，保证其不起翘、弯曲，保证其不发生巨大形变从而影响端子性能；线轨的作用拉料时保证线性移动；拨爪座与拨爪之间亦内嵌有弹簧，利用弹簧的弹性使拨爪下部尖端能够在拉料时卡住料带条上的小圆孔。

3.如权利要求1所述的一种电连接器端子双面激光烧蚀建立镍屏障的装备，其特征在于：料带自过料带轴之中通过，因为只有这样料带才能随着料带流道翻转而不产生大的机械形变；利用翻转电机、同步轮与同步带的相互配合提供翻转所需动力；上同步轮与左过料带轴之间为过盈配合，即上同步轮与左过料带轴之间在设备工作时不会发生相对移动，它们之间亦用螺丝锁死；左滚珠轴承与左支架之间亦为过盈配合，且用螺丝锁死；右滚珠轴承与右支架之间也是过盈配合，螺丝锁死；流道与过料带轴之间用定位销固定，螺丝锁死；整个翻转过程中，翻转电机转动，从而下同步轮转动，通过同步带的传动，上同步轮与其相互锁死的左过料带轴随之转动，料带流道随着翻转，则料带流道上的料带完成翻转动作。控制电机从而控制翻转角度。

4.利用如权利要求1所述的装备实施电连接器端子双面激光烧蚀建立镍屏障的方法，对金属端子进行双面激光烧蚀，在同一平面上建立正反两块镍屏障区域，形成环形镍屏障区域，大大提高抑制爬锡的能力，其特征在于：送料机构在控制系统控制下开始送料；拉料机构开始工作，将料带拖动至开始位置；此时激光烧蚀设备开始工作，完成正面烧蚀；一次完成后，控制系统控制停止烧蚀，同时控制翻转机构翻转料带；翻转完成后，控制系统定位装置完成定位，使料带条反面与正面处于相同位置；定位完成后，控制系统控制激光烧蚀设备进行第二次烧蚀；反面烧蚀完成后，停止烧蚀，控制系统控制拉料机构开始拉料，将已完成双面烧蚀的端子拖离烧蚀区域，露出未烧蚀端子；已完成烧蚀的端子将被图像传感元件进行检测，检测结果传送给控制系统，未达标的端子将被标记，被标记的端子将不会进入到最后的包装阶段。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：端子位于端子料带之上，端子料带初始是盘在料带盘之上，料带盘挂靠在料带盘轴之上，由料带盘卡盘提供一定的摩擦力，使其能够固定在料带盘轴之上，送料电机缓慢匀速旋转，带动料带盘缓缓旋转送出料带，料带通过滚珠轴承中间，由流道刹车提供摩擦力柔性固定在料带流道之上，此时由激光烧蚀设备进行第一次激光烧蚀，特定地点烧蚀完成后由控制系统控制翻转电机翻转180度，完成翻转后，控制系统控制定位气缸推出使料带流道固定，此时再进行第二次激光烧蚀，烧蚀完成后拉料气缸缩回，实现拉料，完成第一组双面烧蚀动作，当拉料气缸推动拨爪伸出后，这时激光烧蚀设备开始进行第二组动作的第一次烧蚀，烧蚀完成后的端子将由图像检测元件采集图像上传给控制系统进行良品判定。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：鉴于首先先一次性正面烧蚀，然后再一次性反面烧蚀的处理方法，前后两次烧蚀区域的差异十分巨大，所以只能烧蚀完一组端子的正面后，直接在确保烧蚀区域在同一空间轴的情况下旋转料带，进行端子反面的激光烧蚀，一组端子的数量视端子大小与激光设备照射区域大小确定。从而形成烧蚀-翻转-烧蚀-拉料-继续烧蚀的工作顺序。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：由于烧蚀-翻转-拉料-继续烧蚀的工作顺序，就要确保正反两面的烧蚀区域基本处于同一空间轴上，所以端子料带必须从滚珠轴承正中间通过，这样才能保证正反两面的镍屏障处于同一平面，而且这样在翻转料带时才能最小程度的减少翻转动作对料带所带来的机械形变影响。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：由于端子的类型不同，每一次烧蚀的端子数量不定，所以就必须利用端子料带上的小孔进行拉料，通过控制每一次拉料间隔的小孔数量控制每一次激光烧蚀的端子数量。

9.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于：激光烧蚀设备的位置在工作过程中始终保持不变；激光束始终由上至下扫描，且扫描速度可调，扫描宽度可调，激光频率、功率可调；端子线性排列在端子料带上，随着料带的移动而移动。