CN107335888A - 波峰焊波峰高度校正装置及校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波峰焊波峰高度校正装置以及校正方法。该校正装置包括：测量单元、升降单元以及控制单元，测量单元包括激光发生器以及与激光发生器相对设置的激光接收器，激光发生器用于产生一水平方向的激光线束，升降单元用于调整激光线束与波峰焊的焊液喷嘴之间的竖直距离，控制单元与激光接收器信号连接，控制单元用于控制升降单元的开启与关闭。本发明采用非接触的方式对焊峰高度进行测量以及校正，避免了现有技术中存在的缺陷，提高了检测的稳定性。

Description

波峰焊波峰高度校正装置及校正方法

技术领域

本发明涉及电路板加工制造设备领域，尤其涉及一种波峰焊波峰高度校正装置及校正方法。

背景技术

PCB在焊接制造中，高端应用领域的产品会使用选择性波峰焊的方式做焊接加工。在选择性波峰焊的设备中，焊峰高度的控制非常重要，因此对波峰高度的检测也显得尤为重要。

现有技术中检测的方式主要是用探针或探头接触波峰顶部，并在波峰与探针上加一直流电压，当探针接触到波峰顶部时，产生一接通信号，通过这种方式来检测波峰高度。

但是，现有技术存在以下缺陷：(1)探针使用过程中容易变形；(2)探针顶部易粘锡或者其他异物，导致高度检测不稳定；(3)炉胆与探针间要加电极，高温使用中线路走线不方便。这些缺陷会导致所测的波峰高度不稳定，从而影响焊接品质。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种波峰焊波峰高度校正装置，其采用非接触的方式对焊峰高度进行测量以及校正，避免了现有技术中存在的缺陷，提高了检测的稳定性。

本发明的目的之二在于提高一种波峰焊波峰高度校正方法，通过该方法可以更稳定、更精确地测量并校正焊峰的高度。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种波峰焊波峰高度校正装置，包括：测量单元、升降单元以及控制单元，所述测量单元包括激光发生器以及与所述激光发生器相对设置的激光接收器，所述激光发生器用于产生一水平方向的激光线束，所述升降单元用于调整所述激光线束与波峰焊的焊液喷嘴之间的竖直距离，所述控制单元与所述激光接收器和所述升降单元信号连接，从而所述控制单元可控制所述升降单元的开启与关闭。

进一步地，所述校正装置还包括所述喷锡单元，所述喷锡单元设于所述测量单元下方，所述喷锡单元包括：上端开口的加热室，所述加热室用于熔融金属焊材；设置在所述加热室开口处的喷嘴；与所述加热室连通的泵连接室；围绕设置在所述泵连接室外的磁力泵；以及导流管，所述导流管一端与所述喷嘴连通，另一端设置在所述泵连接室内，以使得所述泵连接室内的焊液进入所述导流管，所述磁力泵产生的磁场对所述导流管内的熔融金属产生作用，使所述导流管内的熔融金属从所述喷嘴喷出，所述控制单元与所述磁力泵信号连接，从而所述控制单元可以控制所述磁力泵产生的磁场的强度。

进一步地，所述喷锡单元还包括设置在所述加热室开口处的盖体以及设置在盖体上的喷嘴底座，所述盖体中部形成通孔，所述盖体在所述通孔处设有连接件，所述喷嘴底座通过所述连接件保持在所述通孔处，所述喷嘴底座内具有一焊液通道，所述喷嘴底座的底部与所述导流管接合，以使得所述导流管与所述焊液通道连通，所述喷嘴设置在所述喷嘴底座的上端，以使得所述喷嘴与所述焊液通道连通。

进一步地，所述喷锡单元还包括设置在所述盖体的通孔上方的罩体，所述罩体具有一喷嘴口，所述喷嘴的上端从所述喷嘴口延伸出。

进一步，所述升降单元包括：固定底座；设置在所述固定底座上的导杆；可上下移动地设置在所述导杆上的升降底座，所述升降底座适于与所述测量单元或所述喷锡单元连接；与所述升降底座连接的滚珠丝杆螺杆；与所述滚珠丝杆螺杆配合的滚珠丝杆螺母；以及用于驱动所述滚珠丝杆螺母转动的马达，所述马达与所述控制单元信号连接，从而所述控制单元可控制所述马达的开启与关闭。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种波峰焊波峰高度校正方法，用于校正一喷锡单元的喷嘴喷出焊液的高度，所述校正方法利用测量单元以及升降单元进行校正，所述测量单元包括激光发生器以及与所述激光发生器相对设置的激光接收器，所述激光发生器用于产生一水平方向的激光线束，所述升降单元用于调整所述激光线束与波峰焊的焊液喷嘴之间的竖直距离，其特征在于，所述校正方法包括以下步骤：

S1：将喷锡单元的喷嘴设置在激光发生器与激光接收器之间，并使所述喷嘴与所述激光发生器产生的激光线束处于同一高度；

S2：移动喷锡单元或测量单元，使所述喷嘴与所述激光线束之间的垂直距离为h；

S3：使焊液从所述喷嘴喷出并逐渐升高，当焊液的顶端到达所述激光线束的高度时，所述激光接收器无法接收到所述激光线束，此时所述激光接收器发出信号使喷锡单元的焊液停止上升；

S4：记录使焊液停止上升前喷锡单元的各项数据。

进一步地，步骤S1包括以下步骤：

S11：将喷锡单元的喷嘴设置在激光发生器与激光接收器之间，移动喷锡单元或测量单元，使所述喷嘴处于激光发生器产生的所述激光线束的下方；

S12：移动喷锡单元或测量单元使所述喷嘴与所述激光线束靠近，当所述喷嘴到达所述激光线束的高度时，激光接收器无法接收到所述激光线束，此时所述激光接收器发出信号使喷锡单元或测量单元停止移动。

进一步地，在步骤S3中，使焊液处于一磁场中，通过磁力作用使焊液发生移动进而从所述喷嘴喷出，通过改变所述磁场的强度控制焊液喷出的高度。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)利用本发明的校正装置以及校正方法，可以将波峰焊波峰高度的误差控制在±0.2mm，且数次校正的一致性较好；

(2)测量单元与锡液不直接接触，因此测量结果的稳定性和可靠性都有大幅的提升，而且测量单元的使用寿命也大幅提升，不必经常更换。

(3)在实际生产中，因为锡被焊接在产品上带走，炉胆内的锡会逐渐减少，在不改变参数情况下，喷嘴上的波峰高度会逐步降低；有此装置可用程序可实现自动校正功能，从而减少人为对设备波峰的干预或调整，对生产效率和品质有提升。

附图说明

图1为本发明的波峰焊波峰高度校正装置的一个优选实施例的主视图，局部显示了剖视图；

图2为本发明的波峰焊波峰高度校正装置的一个优选实施例的侧视图，局部显示了剖视图。

图3为本发明的波峰焊波峰高度校正装置进行测量或校正时的示意图，局部显示了剖视图。

图4为本发明的喷锡单元的一个优选实施例的剖视图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-4所示，本发明的波峰焊波峰高度校正装置包括喷锡单元100、测量单元200、升降单元300以及控制单元。

喷锡单元100用于喷出一定高度的锡液，并且喷锡单元100可以控制喷出锡液的高度。测量单元200用于测量喷锡单元100喷出的锡液的高度。升降单元300用于调整测量单元200与喷锡单元100之间的距离，从而实现对波峰高度的校正。控制单元与喷锡单元100、测量单元200和升降单元300信号连接，以根据其接收到的信息，控制各单元完成相应的动作。

喷锡单元可以是现有技术中在波峰焊时使用的喷锡装置，也可以是本发明的提供的一种利用磁力泵控制锡液高度的喷锡装置。对于现有的喷锡装置本发明不再详述，大部分是通过控制叶轮的转速来改变喷出锡液的高度。本发明提供的喷锡单元100在下文中进行了详细的描述。

本发明提供的喷锡单元100包括：内胆101、加热元件102、外胆103、磁力泵104、导流管105、盖体106、喷嘴底座107、喷嘴108、罩体109以及弹簧压扣110。

内胆101包括加热室1011以及泵连接室1012。加热室1011的上端形成开口，加热室1011的下端与泵连接室1012连通。加热室1011内用于容纳锡液5，锡液5可以从加热室1011流入泵连接室1012。

加热元件102围绕设置在加热室1011的外壁，从而可以对容纳在加热室1011内的锡液5进行加热。

外胆103设置在加热元件102外，对加热元件102进行保护，并且减少热量的浪费。优选地，在外胆103与加热元件102之间还设有保温材料111，进一步避免加热元件102产生的热量浪费。

磁力泵104围绕设置在泵连接室1012外，当磁力泵104开启时，泵连接室1012处于电磁场中。

导流管105设于内胆101中，导流管105的下端延伸到泵连接室1012靠近底端的位置，导流管105的上端延伸到加热室1011的开口处，导流管105的外径稍微小于泵连接室1012的内径，从而允许加热室1011内的锡液沿着导流管105与泵连接室1012之间的间隙流到泵连接室1012的底部，进而进入到导流管105内。优选地，导流管105的上端形成一扩大端，一弹簧1051套设在导流管105外，弹簧1051被保持在导流管105的扩大端与加热室1011底面之间，弹簧1051可以保证导流管105的底端不与泵连接室1012的底面接触。

盖体106可开合地设置在加热室1011的开口上，盖体106中部形成通孔，盖体106在通孔处设有连接件1061。喷嘴底座107与连接件1061连接，从而保持在盖体106的通孔处。喷嘴底座107内具有一焊液通道1071，喷嘴底座107的底部与导流管105接合，以使得导流管105与焊液通道1071连通。值得一提的是，喷嘴底座107与导流管105通过弹簧1051保持接合，这样在既方便整个装置的安装，而且在清洁以及维修时也十分方便。

喷嘴108设置在喷嘴底座107的上端，喷嘴108与焊液通道1071连通。

当磁力泵104开启时，磁力泵104产生的磁场对导流管1051内的锡液5产生作用，使得导流管1051内的锡液5沿着导流管105向上移动，进而锡液5通过焊液通道1071从喷嘴108喷出。通过改变磁力泵104产生的磁场的强度可以改变导流管105中锡液5流动的速度，从而可以改变喷嘴108喷出的锡液5的高度。利用电磁场对熔融金属进行非接触性传输的原理为现有技术，本发明不再详述。本发明提供的利用磁力泵进行锡液控制的方法，完全避免了现有技术中使用叶轮驱动高温液态锡时产生锡渣的问题；此外，由于不需要机械传动结构，本发明的装置更加稳定，不容易出现机械故障，其保养、维修也更加方便。

值得一提的是，喷嘴底座107与连接件1061之间为非密封连接，因此从喷嘴108喷出的锡液5可以通过喷嘴底座107与连接件1061之间的间隙流回到加热室1011中。由于喷嘴底座107以及喷嘴108就设置在加热室1011的锡液5的上方，因此喷嘴108流出的锡与加热室1011内锡液的落差很小，因此大大减小了高温液体锡的氧化。

罩体109设置在盖体106的通孔上方，罩体109具有一喷嘴口1091，喷嘴108的上端从喷嘴口1091延伸出，罩体109起到保护作用，防止外部异物进入加热室1011内。

优选地，盖体106与外胆103采用弹簧压扣110可分离地连接。

测量单元200包括激光发生器201以及与激光发生器201相对设置的激光接收器202，激光发生器201和激光接收器202与控制单元400信号连接，通过控制单元400可以控制激光发生器201与激光接收器202的开启与关闭。当有障碍物处于激光发生器201与激光接收器202之间，导致激光接收器202无法接收到激光发生器201产生的激光线束203时，激光接收器202向控制单元发出一信号。

测量单元200设置在喷锡单元100的上方，且激光发生器201和激光接收器202位于喷嘴108的两侧，从而当喷嘴108在升降装置300的驱动下移动时，喷嘴108可以阻挡激光接收器202接收到激光线束203，或者当喷嘴108内有锡液喷出时，锡液可以阻挡激光接收器202接收到激光线束203。

在一个实施例中升降单元用于驱动喷锡单元100进行位移，当然，在其他的一些实施例中升降单元也可以用于驱动测量单元200进行位移。

在升降单元用于驱动喷锡单元100进行位移的实施例中，升降单元300包括：固定底座301、升降底座302、滚珠丝杆螺杆303、滚珠丝杆螺母304、导杆305、马达306。

导杆305以及马达306设置在固定底座301上，升降底座302通过轴承设置在导杆305上，从而升降底座302可沿着导杆305上下移动。滚珠丝杆螺杆303与滚珠丝杆螺母304配合，马达306用于驱动滚珠丝杆螺母304转动，当滚珠丝杆螺母304转动时，滚珠丝杆螺杆303上下移动。滚珠丝杆螺杆303与升降底座302连接，从而滚珠丝杆螺杆303带动升降底座302上下移动。喷锡单元100设置在升降底座302上。

优选地，升降单元300还包括同步带307、主动轮308以及从动轮309，马达306用于驱动主动轮308转动，从动轮309固定在滚珠丝杆螺母304上，同步带307将主动轮308的动力传递到从动轮309，再通过从动轮309带动滚珠丝杆螺母304转动。

优选地，升降单元300还包括固定法兰盘310、固定键311以及固定螺母312。固定法兰盘310安装在升降底座302上，并与滚珠丝杆螺杆303通过固定键311和固定螺母312连接。

图1的部分剖视图中显示了喷锡单元100与升降底座302的连接结构。

控制单元包括信号接收部、喷锡单元控制部、升降单元控制部。信号接收部与激光接收器202信号连接。喷锡单元控制部与喷锡单元100的磁力泵104信号连接，通过控制磁力泵104产生的磁场的强弱来改变喷出的锡液的高度。升降单元控制部与升降单元300的马达306信号连接，通过控制马达306的启闭，来控制升降底座302移动的距离。

本发明提供的波峰焊波峰高度校正装置进行校正的方法如下：

步骤S1：使喷锡单元100的喷嘴108与激光发生器201产生的激光线束203处于同一高度。由于在整个喷锡单元100中，喷嘴108的位置处于最上端，因此步骤一可以利用测量单元200、升降单元300和控制单元的配合实现，使得喷嘴108与激光线束203之间的高度误差保持在非常小的范围内。具体方法如下：S11.通过升降单元300使喷锡单元100向下移动，使得喷嘴108处于激光线束203的下方；S12.通过升降单元300使喷锡单元100向上移动，当喷嘴108到达激光线束203的高度时，激光接收器202无法接收到激光线束203，向控制单元发出信号；S13.控制单元根据接收到的信号，控制升降单元300停止移动，从而将喷嘴108保持在与激光线束203相同的高度。

步骤S2：通过升降单元300使喷锡单元100下降高度h。此步骤主要通过控制单元实现，控制单元可以通过控制马达306启动的时长来控制升降的高度。

步骤S3：开启磁力泵104，磁力泵104使导流管105内锡液的高度不断升高，并从喷嘴108喷出，如图3所示，当锡液的顶端到达激光线束203的高度时，激光接收器202无法接收到激光线束203，从而向控制单元发出信号，控制单元向磁力泵104发出信号，磁力泵104通过改变磁场强度使锡液停止上升，锡液的波峰高度被校正为h，记录磁力泵104在锡液高度到达h的时间以及磁场强度，从而保证在实际加工过程中，也可以使锡液的波峰高度保持为h。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种波峰焊波峰高度校正装置，其特征在于，包括：测量单元、升降单元以及控制单元，所述测量单元包括激光发生器以及与所述激光发生器相对设置的激光接收器，所述激光发生器用于产生一水平方向的激光线束，所述升降单元用于调整所述激光线束与波峰焊的焊液喷嘴之间的竖直距离，所述控制单元与所述激光接收器和所述升降单元信号连接，从而所述控制单元可控制所述升降单元的开启与关闭。

2.根据权利要求1所述的波峰焊波峰高度校正装置，其特征在于，还包括所述喷锡单元，所述喷锡单元设于所述测量单元下方，所述喷锡单元包括：上端开口的加热室，所述加热室用于熔融金属焊材；设置在所述加热室开口处的喷嘴；与所述加热室连通的泵连接室；围绕设置在所述泵连接室外的磁力泵；以及导流管，所述导流管一端与所述喷嘴连通，另一端设置在所述泵连接室内，以使得所述泵连接室内的焊液进入所述导流管，所述磁力泵产生的磁场对所述导流管内的熔融金属产生作用，使所述导流管内的熔融金属从所述喷嘴喷出，所述控制单元与所述磁力泵信号连接，从而所述控制单元可以控制所述磁力泵产生的磁场的强度。

3.根据权利要求2所述的波峰焊波峰高度校正装置，其特征在于，所述升降单元包括：固定底座；设置在所述固定底座上的导杆；可上下移动地设置在所述导杆上的升降底座，所述喷锡单元安装在所述升降底座上；与所述升降底座连接的滚珠丝杆螺杆；与所述滚珠丝杆螺杆配合的滚珠丝杆螺母；以及用于驱动所述滚珠丝杆螺母转动的马达，所述马达与所述控制单元信号连接，从而所述控制单元可控制所述马达的开启与关闭。

4.一种波峰焊波峰高度校正方法，用于校正一喷锡单元的喷嘴喷出焊液的高度，所述校正方法利用测量单元以及升降单元进行校正，所述测量单元包括激光发生器以及与所述激光发生器相对设置的激光接收器，所述激光发生器用于产生一水平方向的激光线束，所述升降单元用于调整所述激光线束与波峰焊的焊液喷嘴之间的竖直距离，其特征在于，所述校正方法包括以下步骤：

S1：将喷锡单元的喷嘴设置在激光发生器与激光接收器之间，并使所述喷嘴与所述激光发生器产生的激光线束处于同一高度；

S2：移动喷锡单元或测量单元，使所述喷嘴与所述激光线束之间的垂直距离为h；

S3：使焊液从所述喷嘴喷出并逐渐升高，当焊液的顶端到达所述激光线束的高度时，所述激光接收器无法接收到所述激光线束，此时所述激光接收器发出信号使喷锡单元的焊液停止上升；

S4：记录使焊液停止上升前喷锡单元的各项数据。

5.根据权利要求4所述的波峰焊波峰高度校正方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：

S11：将喷锡单元的喷嘴设置在激光发生器与激光接收器之间，移动喷锡单元或测量单元，使所述喷嘴处于激光发生器产生的所述激光线束的下方；

S12：移动喷锡单元或测量单元使所述喷嘴与所述激光线束靠近，当所述喷嘴到达所述激光线束的高度时，所述激光接收器无法接收到所述激光线束，此时所述激光接收器发出信号使喷锡单元或测量单元停止移动。

6.根据权利要求5所述的波峰焊波峰高度校正方法，其特征在于，在步骤S3中，使焊液处于一磁场中，通过磁力作用使焊液发生移动进而从所述喷嘴喷出，通过改变所述磁场的强度控制焊液喷出的高度。