CN109003533A - 一种线路板智能装配教学实训装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种线路板智能装配教学实训装置，包括控制机构、储料台、安全送料机构、直插式元器件储料盘、PCB板上料机构、输送带机构、视觉模块、焊枪机构、线路板翻转焊锡模块、工业机器人、通电测试模块、快换平行夹具、定位模块和托盘组，所述控制机构分别与所述工业机器人、安全送料机构、PCB板上料机构、输送带机构、视觉模块、线路板翻转焊锡模块、通电测试模块和定位模块连接，所述输送带机构设置在所述安全送料机构、视觉模块、线路板翻转焊锡模块、PCB板上料机构和所述工业机器人的端部或侧部。与现有技术相比，本发明结构简单紧凑、占地面积小、易于操作、安装调试方便，成本低。

Description

一种线路板智能装配教学实训装置

技术领域

本发明属教学实训设备制造领域，具体涉及一种线路板智能装配教学

实训装置。

背景技术

德国政府“工业4.0”战略的提出，在全球范围内引发了新一轮的工业转型竞赛，而“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统(Cyber-Physical System)相结合的手段，将制造业向智能化转型。

中国政府立足于国际产业变革大势，在新的国际国内环境下，借鉴德国工业4.0计划，也推出了“中国制造2025”这个既定方略。互联网+制造就是“工业4.0”，它的一个核心就是智能制造。“工业4.0”项目分为三大主题：一是智能工厂、二是智能生产、三是智能物流。很显然，要真正实现“工业4.0”，这一整套系统的设备是非常庞大的，现有设备多存在着以下缺点：1、专机专用，灵活性低，可拓展性小；2、结构复杂、体积庞大、安装运输调试困难、成本高等缺点，这不但不利于设备的批量生产，而且也难以在教学领域推广使用。

为此，如何提供一种符合工业4.0要求、占地面积小，结构设备简单、易于操作、安装调试方便，成本低，可根据需要进行模块组装的线路板智能装配教学实训装置，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种线路板智能装配教学实训装置，能够解决现有技术当中存在的缺陷，提供一种符合工业4.0要求、占地面积小，结构设备简单、易于操作、安装调试方便，成本低，可根据需要进行模块组装的智能装配教学实训装置，而该装置则属于微型“工业4.0”系统，涵盖“工业4.0”三大主题各方面的技术与应用点，可以为学校及企业展现一条工业4.0示范线及实训操作。

为解决现有技术当中存在的问题，本发明提供的一种线路板智能装配教学实训装置具体方案为：

一种线路板智能装配教学实训装置，包括控制机构、储料台、安全送料机构、直插式元器件储料盘、PCB板上料机构、输送带机构、视觉模块、焊枪机构、线路板翻转焊锡模块、工业机器人、通电测试模块、快换平行夹具、定位模块和托盘组，所述控制机构分别与所述工业机器人、安全送料机构、PCB板上料机构、输送带机构、视觉模块、线路板翻转焊锡模块、通电测试模块和定位模块连接，所述输送带机构设置在所述安全送料机构、视觉模块、线路板翻转焊锡模块、PCB板上料机构和所述工业机器人的端部或侧部。

优选地，所述控制机构、储料台、安全送料机构、PCB板上料机构、输送带机构、视觉模块、焊枪机构、线路板翻转焊锡模块、工业机器人和通电测试模块分别固定在桌体上。

优选地，所述所述桌体上还设有用于补充锡料的送锡机构、用于存放装配完成后的物料的仓库和用于放置焊枪机构和快换平行夹具的夹具座，所述仓库上还设置有线路板托架。

优选地，所述定位模块和托盘组分别设置在所述输送带机构上，所述输送带机构上还设置有用于检测物料是否流过的传感器。

优选地，所述焊枪机构设有快换头、夹具基板、安装板、焊枪夹头组和送锡嘴；

所述安装板设有第一安装板、第二安装板和第三安装板；

所述快换头与第一安装板分别安装在所述夹具基板的上下两侧；所述第二安装板角度可调地与所述第一安装板连接，所述第三安装板与所述第二安装板连接；

所述焊枪夹头组安装在所述第三安装板上，所述送锡嘴固定在所述焊枪夹头组上。

优选地，所述送锡机构设有支架底座、理线架、支架立柱、立柱封板、滑块、锁紧旋钮和送锡机；所述支架立柱底端与支架底座连接，立柱封板与支架立柱上端连接；

所述理线架与所述滑块设置在所述支架立柱上，所述送锡机通过所述滑块和所述锁紧旋钮与所述支架立柱高度可调地连接。

优选地，所述线路板翻转焊锡模块设有安装底板、轴承安装立板、翻转气缸安装立板、翻转气缸、翻盖气缸、压盖、翻转台、治具座、主动转轴、从动转轴、翻转轴承座、从动翻转轴和主动翻转轴；

所述安装底板与轴承安装立板和翻转气缸安装立板连接；

所述翻转气缸与翻转气缸安装立板、主动转轴连接；

所述从动转轴与所述轴承安装立板通过轴承配合连接；

所述翻转台的下表面与主动转轴和从动转轴连接；

所述翻转台的上表面与治具座、翻转气缸和翻转轴座连接；

所述从动翻转轴与翻转轴承座通过轴承配合连接；

所述从动翻转轴通过螺钉与翻盖气缸连接；

所述压盖下表面与从动翻转轴和主动翻转轴通过螺钉连接。

优选地，所述通电测试模块设有底板、侧板、顶板、治具座、测试探针、控制电路和指示灯；所述底板与侧板和顶板连接；

所述控制电路置于侧板的内侧；

所述治具座置于所述顶板的上表面；

所述指示灯、测试探针分别嵌在所述顶板的内部。

优选地，所述托盘组设有PCB板治具、托盘底板和背挡板；

所述PCB板治具设在所述托盘底板的两端；

所述背挡板与所述托盘底板的上表面连接。

优选地，所述快换平行夹具设有快换头、夹具基板、气缸安装板、平行开闭气缸和夹爪；所述平行开闭气缸通过螺钉固定在所述气缸安装板上；

所述快换头与所述气缸安装板通过螺钉分别安装在所述夹具基板的上下两侧；

所述夹爪固定在所述平行开闭气缸的活塞杆上。

工业机器人分四轴工业机器人和六轴工业机器人。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：通过在一个很小的空间内设置储料台、安全送料机构、直插式元器件储料盘、PCB板上料机构、输送带机构、视觉模块、焊枪机构、线路板翻转焊锡模块、工业机器人、通电测试模块、快换平行夹具、定位模块和托盘组，并由控制机构控制前述各机构的运行，形成线路板上料、出料、装配、检测、入仓的整个流程。本发明中的系统占地面积小，结构设备简单、易于操作、安装调试方便，成本低，可根据需要进行模块组装和系统组装，为教学提供充足空间，能更好地在教室、实验室开展演示、教学与实训的目的。

附图说明

图1为本发明一种线路板智能装配教学实训装置的一个实施例结构俯视示意图；

图2为本发明一种线路板智能装配教学实训装置的一个实施例结构立体示意图；

图3为本发明一种线路板智能装配教学实训装置的一个实施例结构主视示意图；

图4为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中线路板托架的一个实施例结构主视示意图；

图5为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中线路板托架的一个实施例结构立体示意图；

图6为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中焊枪机构的一个实施例结构左视示意图；

图7为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中焊枪机构的一个实施例结构主视示意图；

图8为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中焊枪机构的一个实施例结构立体示意图；

图9为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中送锡机构的一个实施例结构主视示意图；

图10为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中送锡机构的一个实施例结构左视示意图；

图11为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中线路板翻转焊锡模块的一个实施例结构主视示意图；

图12为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中线路板翻转焊锡模块的一个实施例结构俯视示意图；

图13为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中线路板翻转焊锡模块的一个实施例结构立体示意图；

图14为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中托盘组的一个实施例结构立体示意图；

图15为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中通电测试模块的一个实施例结构主视示意图；

图16为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中通电测试模块的一个实施例结构左视示意图；

图17为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中通电测试模块的一个实施例结构俯视示意图；

图18为本发明一种线路板智能装配教学实训装置中通电测试模块的一个实施例结构立体示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种线路板智能装配教学实训装置，解决现有技术中的不足，提供一种占地面积小，结构设备简单、易于操作、安装调试方便，成本低，可根据需要进行模块组装，能更好地在教室、实验室开展演示、教学与实训的智能教学实训装置。

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚和详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图18，分别为本发明中一种线路板智能装配教学实训装置整体或局部的实施例结构示意图，本实施例所提供的一种线路板智能装配教学实训装置，设有控制机构(图示未标出)、储料台2、安全送料机构3、直插式元器件储料盘4、PCB板上料机构6、输送带机构7、视觉模块8、焊枪机构10、线路板翻转焊锡模块11、工业机器人、通电测试模块13、快换平行夹具14、定位模块17和托盘组18，控制机构分别与工业机器人、安全送料机构3、PCB板上料机构6、输送带机构7、视觉模块8、线路板翻转焊锡模块11、通电测试模块13和定位模块17连接。工业机器人分四轴工业机器人5和六轴工业机器人12，本实施例中各选一个，其中，四轴工业机器人5主要用于直插式元器件的抓取、装配动作；六轴工业机器人12主要用于线路板的焊枪和装配后的入仓转移。为方便运输物流和操作，本实施例中输送带机构7设置在安全送料机构3、视觉模块8、线路板翻转焊锡模块11、PCB板上料机构6和工业机器人的端部或侧部。并且，控制机构、储料台2、安全送料机构3、PCB板上料机构6、输送带机构7、视觉模块8、焊枪机构10、线路板翻转焊锡模块11、工业机器人和通电测试模块13分别通过圆柱头内六角螺钉与T型螺母固定在桌体1上，为了更方便和更智能化，在桌体1上还设有用于补充锡料的送锡机构9、用于存放装配完成后的物料的仓库15和用于放置焊枪机构10和快换平行夹具14的夹具座，仓库15选取立体仓库，仓库15上还设置有线路板托架16。直插式元器件储料盘4置于储料台2上；焊枪机构10、快换平行夹具14放置于夹具座上；线路板托架16放置于立体仓库15上；托盘组18放置于输送带机构7上；根据设计要求可以有不同的组合方式来实现装配生产流程，例如“U型组合”，“L型组合”。

本实施例中，线路板托架16由脚板161、底板162、左侧板163、右侧板164、卡板165、背封板166组成；脚板161的上表面与底板162的下表面连接，用于支撑整个线路板托架16；左侧板163的下表面、右侧板164的下表面与底板162的上表面连接，背封板166正面与左侧板163后表面及右侧板164后表面连接，组成整个线路板托架16的框架；卡板165下表面与底板162上表面连接，卡板165后表面与背封板166正面连接，形成多个隔层，用于存放线路板。直插式元器件储料盘4材料是AL6063通过CNC加工再阳极氧化而成；该直插式元器件储料盘4底部设计3个锥形的定为脚，顶部设计有方形槽用于放置遥各类直插式元器件，根据直插式元器件形状大小设计，并且可根据直插式元器件的形状以及大小设计不同的排布方式。

本实施例中，定位模块17和托盘组18分别设置在输送带机构7上，输送带机构7上还设置有用于检测物料是否流过的传感器。

焊枪机构10与送锡机构9配合组成一个快换焊锡功能整体，其中焊枪机构10设有快换头101、夹具基板102、安装板、焊枪夹头组103、送锡嘴104；安装板设有第一安装板105、第二安装板106和第三安装板107，快换头101与第一安装板105分别安装在夹具基板102的上下两侧；第二安装板106安装在第一安装板105上，且第二安装板106通过第一安装板105上的螺钉抱紧锁死，且第二安装板106可以调整角度；第三安装板107与第二安装板106的螺纹孔通过螺钉连接；焊枪夹头组103安装在第三安装板107上，送锡嘴104固定在焊枪夹头组103上。其中送锡机构9设有支架底座901、理线架902、支架立柱903、立柱封板904、滑块905、锁紧旋钮906、送锡机907；支架立柱903底端与支架底座901连接，立柱封板904与支架立柱903上端连接，组成整个支撑支架；理线架902与滑块905置于支架立柱903上，可沿着支架立柱903上下移动调整高度，锁紧旋钮906与滑块905背面连接，用于锁紧滑块905；送锡机907与滑块905正面连接，随着滑块905一起可上下调整高度。

线路板翻转焊锡模块11安装底板110、轴承安装立板111、翻转气缸安装立板112、翻转气缸113、翻盖气缸114、压盖115、翻转台116、治具座117、主动转轴118、从动转轴119、翻转轴承座120、从动翻转轴121和主动翻转轴122。安装底板110通过螺钉与轴承安装立板111、翻转气缸安装立板112连接，形成整个线路板翻转焊锡模块11的支撑框架，翻转气缸113通过螺钉与翻转气缸安装立板112连接；主动转轴118与翻转气缸113通过螺钉连接；从动转轴119与轴承安装立板111通过轴承配合连接；翻转台116下表面与主动转轴118以及从动转轴119通过螺钉连接；治具座117与翻转台116的上表面通过螺钉连接；翻转气缸113通过螺钉固定在翻转台116的上表面；翻转轴承座120通过螺钉与翻转台116的上表面连接，置于翻盖气缸114的另一侧；从动翻转轴121与翻转轴承座120通过轴承配合连接；从动翻转轴121通过螺钉与翻盖气缸114连接；压盖115下表面与从动翻转轴121以及主动翻转轴122通过螺钉连接。

通电测试模块13设有底板131、侧板132、顶板133、治具座134、测试探针135、控制电路136、指示灯137；底板131与侧板132以及顶板133连接，组成整个通电测试模块13的支撑架；控制电路136置于侧板132的内侧；治具座134置于顶板133的上表面；指示灯137、测试探针135分别嵌在顶板133内部。

托盘组18设有PCB板治具181、托盘底板182、背挡板183；其中PCB板治具181与托盘底板182的两侧连接；背挡板183与托盘底板182的上表面连接；其主要作用是负责完成线路板再输送带之间的输送。线路板由PCB板、直插式元器件类型A、直插式元器件类型B通过焊接组成；这是该设备加工的对象。

快换平行夹具14设有快换头、夹具基板、气缸安装板、平行开闭气缸和夹爪；平行开闭气缸通过螺钉固定在气缸安装板上；快换头与气缸安装板通过螺钉分别安装在夹具基板的上下两侧；夹爪固定在平行开闭气缸的活塞杆上。

本发明实施例中的线路板焊接智能生产装配的工作流程如下：

设备上电，按桌体1上的控制机构的复位按钮，所有模块回复初始状态；然后人工手动把线路板的直插式元器件摆放于直插式元器件储料盘4上，把一盘摆满直插式元器件的直插式元器件储料盘4放置于安全送料机构3的滑块上，多余的直插式元器件储料盘4放置于储料台2内；把PCB板按照指示统一方向摆放于PCB板上料机构6的料槽内；准备工作完成后按安全送料机构3的启动按钮，安全送料机构3上的无杆气缸开始动作，气缸滑块带动直插式元器件储料盘4从安全送料机构3的一端送到另一端；同时输送带机构7开始运作，把输送带机构7上的托盘组18运送到指定位置等待，PCB板上料机构6的无杆气缸开始动作，气缸滑块带动推板把PCB板从料槽底部推一个到输送带机构7上的托盘机构上，同时PCB板上料机构6的无杆气缸开始动作回到初始状态准备，等待信号推出下一个PCB板；与此同时四轴工业机器人5开始动作，利用夹具依次把直插式元器件从直插式元器件储料盘4夹取相应元器件到视觉模块8上检测合格后再依次插装到托盘组18上的PCB板上，重复此直插式元器件的装配动作直至把PCB板上的直插式元器件装配完成；接着输送带机构7开始运作，把载有装配好的线路板的托盘组18输送到下一个工序，直至输送带机构7上的传感器检测到有物料流过，输送带机构7停止工作，装在输送带机构7上的定位模块17动作，定位夹爪把托盘组18固定；然后六轴工业机器人12开始动作，吸取快换平行夹具14把定位在输送带机构7上已经装配好的线路板夹取到线路板翻转焊锡模块11的治具座上，然后六轴工业机器人12把快换平行夹具14放回夹具座，然后六轴工业机器人12准备下一步动作，去吸取焊枪机构10，与此同时，线路板翻转焊锡模块11上的翻转气缸动作，带动压盖翻转压紧PCB板上的未焊锡的直插式元器件，防止未焊接的直插式元器件在线路板翻转过程中掉落，当压盖压紧后旋转气缸开始动作，带动线路板进行180度的翻转，然后等待六轴工业机器人12吸取焊枪机构10，对翻转焊接模块上已完成翻转动作的线路板上的直插式元器件的引脚进行焊锡动作，直至把线路板上的所有直插式元器件的引脚焊接完成后，六轴工业机器人12把焊枪机构10放回原来的夹具座中，然后再次吸取快换平行夹具14，与此同时线路板翻转焊锡模块11中的旋转气缸动作，把焊接好的线路板翻转至原来的状态，然后翻转气缸复位，压盖板回到初始状态，紧接着六轴工业机器人12通过吸取快换平行夹具14夹取线路板翻转焊锡模块11中已焊接好的线路板放置到通电测试模块13中的治具座上，通电测试模块13对焊接好的线路板进行测试，然后六轴工业机器人12把通电测试模块13上的线路板夹取到立体仓库15上的线路板托架16上；这样就形成了线路板的直插式元器件上料、PCB板上料、直插式元器件与PCB板装配、线路板翻转焊接、线路板通电测试、入仓的整个流程。

本发明实施例提供的智能装配系统，结构简单、体积小、安装运输调试容易、成本低；模块化处理，组装灵活，可拓展性强；结构灵活，根据实际应用实现不同布局；用途广泛：因其具有“模块化”的特点和“结构灵活性”的优点，使之扩大了命题范围，更有利于作为教学设备中的“实训”、“考核”、“鉴定”、“大赛”；使之在工业应用中更加广泛和灵活。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种线路板智能装配教学实训装置，其特征在于，包括控制机构、储料台、安全送料机构、直插式元器件储料盘、PCB板上料机构、输送带机构、视觉模块、焊枪机构、线路板翻转焊锡模块、工业机器人、通电测试模块、快换平行夹具、定位模块和托盘组，所述控制机构分别与所述工业机器人、安全送料机构、PCB板上料机构、输送带机构、视觉模块、线路板翻转焊锡模块、通电测试模块和定位模块连接，所述输送带机构设置在所述安全送料机构、视觉模块、线路板翻转焊锡模块、PCB板上料机构和所述工业机器人的端部或侧部。

2.根据权利要求1所述的一种线路板智能装配教学实训装置，其特征在于，所述控制机构、储料台、安全送料机构、PCB板上料机构、输送带机构、视觉模块、焊枪机构、线路板翻转焊锡模块、工业机器人和通电测试模块分别固定在桌体上。

3.根据权利要求2所述的一种线路板智能装配教学实训装置，其特征在于，所述所述桌体上还设有用于补充锡料的送锡机构、用于存放装配完成后的物料的仓库和用于放置焊枪机构和快换平行夹具的夹具座，所述仓库上还设置有线路板托架。

4.根据权利要求1所述的一种线路板智能装配教学实训装置，其特征在于，所述定位模块和托盘组分别设置在所述输送带机构上，所述输送带机构上还设置有用于检测物料是否流过的传感器。

5.根据权利要求1所述的一种线路板智能装配教学实训装置，其特征在于，所述焊枪机构设有快换头、夹具基板、安装板、焊枪夹头组和送锡嘴；

所述安装板设有第一安装板、第二安装板和第三安装板；

所述快换头与第一安装板分别安装在所述夹具基板的上下两侧；所述第二安装板角度可调地与所述第一安装板连接，所述第三安装板与所述第二安装板连接；

所述焊枪夹头组安装在所述第三安装板上，所述送锡嘴固定在所述焊枪夹头组上。

6.根据权利要求1所述的一种线路板智能装配教学实训装置，其特征在于，所述送锡机构设有支架底座、理线架、支架立柱、立柱封板、滑块、锁紧旋钮和送锡机；所述支架立柱底端与支架底座连接，立柱封板与支架立柱上端连接；

所述理线架与所述滑块设置在所述支架立柱上，所述送锡机通过所述滑块和所述锁紧旋钮与所述支架立柱高度可调地连接。

7.根据权利要求1所述的一种线路板智能装配教学实训装置，其特征在于，所述线路板翻转焊锡模块设有安装底板、轴承安装立板、翻转气缸安装立板、翻转气缸、翻盖气缸、压盖、翻转台、治具座、主动转轴、从动转轴、翻转轴承座、从动翻转轴和主动翻转轴；

所述安装底板与轴承安装立板和翻转气缸安装立板连接；

所述翻转气缸与翻转气缸安装立板、主动转轴连接；

所述从动转轴与所述轴承安装立板通过轴承配合连接；

所述翻转台的下表面与主动转轴和从动转轴连接；

所述翻转台的上表面与治具座、翻转气缸和翻转轴座连接；

所述从动翻转轴与翻转轴承座通过轴承配合连接；

所述从动翻转轴通过螺钉与翻盖气缸连接；

所述压盖下表面与从动翻转轴和主动翻转轴通过螺钉连接。

8.根据权利要求1所述的一种线路板智能装配教学实训装置，其特征在于，所述通电测试模块设有底板、侧板、顶板、治具座、测试探针、控制电路和指示灯；所述底板与侧板和顶板连接；

所述控制电路置于侧板的内侧；

所述治具座置于所述顶板的上表面；

所述指示灯、测试探针分别嵌在所述顶板的内部。

9.根据权利要求1所述的一种线路板智能装配教学实训装置，其特征在于，所述托盘组设有PCB板治具、托盘底板和背挡板；

所述PCB板治具设在所述托盘底板的两端；

所述背挡板与所述托盘底板的上表面连接。

10.根据权利要求1所述的一种线路板智能装配教学实训装置，其特征在于，所述快换平行夹具设有快换头、夹具基板、气缸安装板、平行开闭气缸和夹爪；所述平行开闭气缸通过螺钉固定在所述气缸安装板上；

所述快换头与所述气缸安装板通过螺钉分别安装在所述夹具基板的上下两侧；

所述夹爪固定在所述平行开闭气缸的活塞杆上。