CN112846433A - 点焊机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种点焊机，包括烙铁以及测温系统；所述烙铁具有用于焊接焊点的烙铁头，所述测温系统包括用于发出测温红外线的红外测温组件；所述点焊机具有虚拟工作平面，所述烙铁头在所述虚拟工作平面内具有焊接位置，所述测温系统具有测温位置，在所述测温位置处所述红外测温组件所发出的所述测温红外线在所述虚拟工作平面内具有投射范围；所述焊接位置与所述投射范围之间具有间距。本申请实施例所提供的点焊机能够更为准确地判断焊点是否到达焊接温度，大幅减小误差，提高焊接效果。

Description

点焊机

技术领域

本申请涉及电路板焊接技术领域，尤其涉及一种点焊机。

背景技术

随着社会的发展，电路板已经普遍应用于各种设备。电路板内部集成有电 路结构，同时在电路板上设置有各种电气元件，这些电气元件通过引脚等结构 接入电路中，点焊机则是固定引脚的一种焊接设备。

焊接温度的对于焊接效果有着非常重要的影响。因此相关技术中的点焊机 在焊接前通常需要先对焊接位置进行加热，使其达到合适的焊接温度。而当前 的点焊机一般通过计时的方式来判断是否到达焊接温度，即按照预先的试验或 者经验、计算等得到烙铁将焊点加热至焊接温度所需时间，然后在每次焊接时 测量烙铁在焊点处的停留时间，一旦停留时间达到所需时间便认为焊点已被加 热至焊接温度。

这种判断方式虽然较为简便，但由于热量的传递会受到烙铁自身温度、电 路板的导热效率以及烙铁与电路板的接触紧密程度等因素影响，十分不稳定， 因此会造成较大的结果误差，严重影响焊接效果。

发明内容

本申请实施例提供一种点焊机，以解决上述问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

本申请实施例提供了一种点焊机，包括烙铁以及测温系统；

所述烙铁具有用于焊接焊点的烙铁头，所述测温系统包括用于发出测温红 外线的红外测温组件；

所述点焊机具有虚拟工作平面，所述烙铁头在所述虚拟工作平面内具有焊 接位置，所述测温系统具有测温位置，在所述测温位置处所述红外测温组件所 发出的所述测温红外线在所述虚拟工作平面内具有投射范围；

所述焊接位置与所述投射范围之间具有间距。

可选地，上述的点焊机中，所述投射范围具有投射中心，所述焊接位置与 所述投射中心的之间的距离不超过50mm。

可选地，上述的点焊机中，所述测温系统还包括用于发出可视激光的激光 校准组件，所述可视激光在所述虚拟工作平面内具有投影点，所述投影点与所 述投射中心重合。

可选地，上述的点焊机中，还包括第一Z轴移动系统以及第二Z轴移动系 统；

所述第一Z轴移动系统与所述烙铁连接，所述第一Z轴移动系统带动所述 烙铁移动并使所述烙铁头处于/脱离所述焊接位置；

所述第二Z轴移动系统与所述测温系统连接，所述第二Z轴移动系统带动 所述测温系统移动并使所述测温系统处于/脱离所述测温位置。

可选地，上述的点焊机中，所述第二Z轴移动系统为所述第一Z轴移动系 统，或，所述第二Z轴移动系统与所述第一Z轴移动系统固定连接。

可选地，上述的点焊机中，所述第二Z轴移动系统为所述烙铁。

可选地，上述的点焊机中，所述第二Z轴移动系统相对于所述第一Z轴移 动系统独立设置。

可选地，上述的点焊机中，还包括送锡系统，所述第二Z轴移动系统同时 带动所述送锡系统以及所述测温系统移动。

可选地，上述的点焊机中，还包括姿态调节机构，所述测温系统通过所述 姿态调节机构与所述第二Z轴移动系统保持相对固定，所述测温系统能够通过 所述姿态调节机构调整所述测温位置以及所述投射范围的位置。

可选地，上述的点焊机中，所述姿态调节机构能够在三维直角坐标系内调 节所述测温位置，以及，所述姿态调节机构能够调节所述测温红外线相对于所 述虚拟工作平面的照射角度。

可选地，上述的点焊机中，所述虚拟工作平面为水平面。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例公开的点焊机通过测温红外线进行温度测量的方式能够获 得精确的温度数据，从而更为准确地判断焊点是否到达焊接温度，大幅减小误 差，提高焊接效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部 分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不 当限定。在附图中：

图1为本申请实施例公开的测温系统与烙铁采用程序控制方案的结构视 图；

图2为本申请实施例公开的测温系统与烙铁采用机械联动方案的结构视 图；

图3为本申请实施例公开的点焊机的测温原理视图。

附图标记说明：

1-烙铁、10-烙铁头、2-姿态调节机构、3-测温系统、30-红外测温组件、32- 激光校准组件、4-第一Z轴移动系统、5-第二Z轴移动系统。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实 施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的 实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施 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他实施 例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

本申请实施例公开了一种点焊机，如图1至图3所示，通常包括用于加热 焊接的烙铁1以及用于固定电路板的焊接固定台(图中未示出)。在焊接时将 电路板固定在焊接固定台上，通过螺丝或其它方式锁紧。再由烙铁1对电路板 上的焊点进行焊接操作。

烙铁1具有烙铁头10，在进行焊接操作前需要将烙铁头10通电加热，使 其自身成为加热源。在进行焊接操作时，首先将烙铁头10移动至电路板所要 焊接的焊点位置，并对该位置进行加热。为了获知焊点位置的准确温度，本实 施例所提供的点焊机中还具有测温系统3。测温系统3包括用于发出测温红外 线b的红外测温组件30。红外测温组件30利用所发出的测温红外线b对电路 板的温度进行测量，从而获知准确的温度。

由于在加热过程中焊点位置会被烙铁头10覆盖，因此红外测温组件30无 法对焊点位置的温度进行直接测量，只能够通过测量焊点位置附近区域的温 度，并根据该区域距离焊点位置的距离以及电路板的导热特性计算出焊点位置 的实际温度，因此如何保证焊点位置与测量位置之间的准确间距是所面临的问 题。

如图1所示，在本实施例中，针对所要进行焊接的电路板的固定方式、厚 度等可以构建出烙铁头10在焊接时所处的一个虚拟工作平面a，该虚拟工作平 面a在实际焊接时即为电路板的焊接面。由于电路板通常平放在焊接固定台上， 因此焊接面以及虚拟工作平面a通常情况下为水平面，下面在未特别指明的情 况下均默认与你工作平面a为水平面，但本实施例也并不排除虚拟工作平面为 非水平面(例如为竖直面、倾斜面等)的情况。

烙铁头10在该虚拟工作平面a内会具有一个焊接位置c，即实际焊接时的 焊点位置。而通过调整测温系统，可以使其具有一测温位置，当测温系统处于 该测温位置时，红外测温组件30所发出的测温红外线b在该虚拟工作平面a 内可以具有一投射范围d。通过调节该投射范围d，便可以保证焊接位置c与 投射范围d之间形成一定间距。之后只要保证每次焊接时烙铁头10处于焊接 位置c，红外测温组件30处于测温位置，便可确保焊接位置c与所述投射范围 d之间的间距，进而保证焊点位置与测温红外线投射至电路板焊接面上的测量位置之间始终保持相同的设定距离，而不会随意变动。从而可以使用户通过对 电路板上该位置的温度测量计算出焊点位置的温度，当焊点位置的温度达到所 需的焊接温度时，点焊机便可以进行焊接操作。

本实施例中的红外测温组件30之所以会在虚拟工作平面a内形成投射范 围d是由于红外测温组件通常所发出的红外线是一组具有一定出射角度的散射 红外线束。为了准确的界定投射范围d，本实施例中选取投射范围d的投射中 心d1作为基准点。通常情况下，焊接位置c与投射范围d的间距越小则由测 量温度计算得到的焊点温度的准确性也就越高，因此焊接位置c与投射中心d1 的之间的距离不能太远，通常可以控制在50mm的范围内，同时还要注意保证 焊接位置c与投射范围d之间需要存在间距。

由于红外线肉眼不可见，因此操作人员很难直观的确定投射中心d1的准 确位置，这会为焊接位置c与投射范围d的位置确定工作带来困扰。为此，本 实施例在测温系统3内部还可增设用于发出可视激光的激光校准组件32。激光 校准组件32可以与红外测温组件30独立设置或者集成设置。激光校准组件32 所发出的可视激光e在虚拟工作平面a内具有投影点，而该投影点与投射中心 d1重合。操作人员在调整投射范围d的位置时可以依照可视激光e的投射点来 确定投射范围d的位置，从而获得更为直观、准确的结果。

通常情况下，不同种类的电路板上焊点的位置会各不相同，并且一块电路 板上会同时存在多个焊点，每个焊点的位置也都不同，因此点焊机需要能够调 整烙铁1的位置，以适应不同位置的焊点焊接需求。该过程通常通过点焊机的 X轴移动系统以及Y轴移动系统(上述两移动系统均为现有技术，因此本实施 例附图中均未示出)来实现。X轴和Y轴通常情况下与电路板焊接面以及虚拟 工作平面a处于平行状态。

与此同时，为了防止烙铁1破坏电路板结构，烙铁1每次焊接完成后均需 要先远离电路板，待移动至对准下一个焊点后再移动至焊接面，在不考虑焊点 位置变化的前提下，上述过程可以简化为烙铁1的烙铁头10脱离焊接位置c 后又回到焊接位置c。而这一过程可通过第一Z轴移动系统4实现。第一Z轴 移动系统4与烙铁1连接，并且第一Z轴移动系统4会带动烙铁1沿Z方向(垂 直于电路板的方向)移动。

对于同一种类的电路板而言，可能每次烙铁1在Z方向均会回到同一位置 或高度，这也就意味着每一次焊接作业的虚拟工作平面a均相同，因此在条件 允许的情况下，测温系统3可以不进行Z方向的移动，而仅根据新的焊点位置 变化进行X轴以及Y轴方向的位移。该位移过程可以通过独立的移动系统进 行，但通常被设计为与烙铁1一同随X轴移动系统以及Y轴移动系统移动的 形式更为简便。

对于不同类型的电路板而言，由于电路板自身的厚度或者形状差异，所需 焊接的焊点在焊接固定台上的高度可能并不一致，此时会导致虚拟工作平面a 在Z方向上也出现变化。此时如果测温系统3在Z方向的位置不变则会造成测 温系统3与虚拟工作平面a的距离发生变化，造成投射范围d的大小变化。如 果测温红外线b以倾斜方式照射虚拟工作平面a，则还会造成投射范围d的位 置发生变化。这些变化均会导致测温精度降低，因此需要予以修正。

在本实施例中将设置第二Z轴移动系统与测温系统3进行连接，第二Z轴 移动系统可以带动测温系统3移动并使测温系统3处于/脱离测温位置。通过机 械联动或程序控制，可以使第一Z轴移动系统与第二Z轴移动系统的Z方向 的最终移动量保持一致，确保烙铁头10与投射范围d始终处于同一虚拟工作 平面a。

如图2所示，对于程序控制方案，可以设置一个独立于第一Z轴移动系统 4的第二Z轴移动系统5，测温系统3可以直接与第二Z轴移动系统5固定连 接，或者通过姿态调节机构7与第二Z轴移动系统5连接。通过第二Z轴移动 系统5可以使测温系统3在Z方向上相对于烙铁1独立进行移动。通过程序控 制的方式规划第一Z轴移动系统4以及第二Z轴移动系统5的行走路径，以确 保最终移动量保持一致。

本实施例中的第二Z轴移动系统5可以仅用于移动测温系统3，也可以同 时负责多个部件的移动。例如，相关技术在焊接过程中通常需要通过送锡系统 (图中未示出)对焊点进行送锡操作，送锡系统也需要保证与烙铁头10的相 对位置，因此可以将第二Z轴移动系统5同时带动送锡系统以及测温系统3进 行移动，以简化设备复杂度。

如图3所示，对于机械联动方案，可以将第一Z轴移动系统(图中未示出) 直接作为第二Z轴移动系统，将测温系统3以及烙铁1同时与第一Z轴移动系 统连接，或者也可以将第二Z轴移动系统5作为一个间接连接件，测温系统3 通过第二Z轴移动系统5与第一Z轴移动系统4进行连接，例如将测温系统3 固定连接在烙铁1上，或者还可以通过姿态调节机构2连接在烙铁1上。这几 种连接方式的本质都是只有第一Z轴移动系统这一个受到控制程序控制的移 动部件，测温系统3以及烙铁1在Z方向的移动均由第一Z轴移动系统所确定， 从而确保最终移动量保持一致。

本实施例中的第一Z轴移动系统4、第二Z轴移动系统5、X轴移动系统 以及Y轴移动系统可以采用包括且不限于滑轨、皮带、推杆、滚轮在内的各种 可行的移动配合方式以及采用包括且不限于气动、液压传动、电动在内的各种 动力源。

由于每个电路板通常均具有许多焊点，而由于每个焊点所处的位置、周围 电路以及电气元件排布情况均有所不同，因此通常需要选择一个对所有焊点均 适用的位置设置投射范围d。而对于每一个电路板而言，由于其形状、电路排 布以及电气元件分布情况等均存在差异，因此对于不同的电路板而言，其上的 投射范围d的位置均不尽相同。例如，对于电路板A而言，可能将投射范围d 调整至投射中心d1处于焊接位置c的正右侧30mm位置能够满足其上所有焊 点的焊接需求，而对于电路板B而言，则可能需要将投射范围d调整至投射中 心d1处于焊接位置c的正左侧20mm位置才能够满足其上所有焊点的需求。 并且，如果存在遮挡物，还需要调整测温系统3由不同位置以不同角度发射测 温红外线b以规避遮挡物。这就导致操作人员希望测温系统3能够尽可能地自 由调节自身姿态，以满足不同的焊接需求。

为了满足上述要求，本实施例中的点焊机内设置了姿态调节机构2，测温 系统3通过姿态调节机构2与第二Z轴移动系统5保持相对固定。测温系统3 能够通过姿态调节机构2调整测温位置以及投射范围d的位置。最基本的姿态 调节机构2可以仅具有一个维度的位移调节能力，或者在一个平面内一定范围 内调节测温红外线相对于虚拟工作平面a的照射角度的能力(参见图2)。而在 更为优选的方案中，姿态调节机构2可以拥有两个甚至三个维度的位置调节能 力，以及在锥形甚至球形等大范围内调节测温红外线相对于虚拟工作平面a的 照射角度的能力(参见图3)。

姿态调节机构2可以通过多维移动以及转动结构实现上述能力，相关技术 中已经存在的多维移动以及转动的结构以及本领域技术人员能够利用现有知 识设计出的实现多维移动以及转动的结构均可以用于该姿态调节机构2。同时 该姿态调节机构2的调节能力的选择还可以根据设备体积、成本等因素进行综 合考虑，本实施例中不做限制。此外，根据姿态调节机构2所要连接的部件结 构不同，姿态调节机构2也可以采用不同的结构形式。例如图2和图3所示出 的针对测温系统3与烙铁1采用机械联动方案以及程序控制方案的不同，姿态 调节机构2的自身结构也不相同。

在本实施例中，调节投射范围d的位置时可以通过观察可视激光e的位置 来确定投射范围d是否符合要求。

综上所述，本申请实施例所提供的点焊机能够更为准确地判断焊点是否到 达焊接温度，大幅减小误差，提高焊接效果。

本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之 间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简 洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技 术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所 作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种点焊机，其特征在于，包括烙铁以及测温系统；

所述烙铁具有用于焊接焊点的烙铁头，所述测温系统包括用于发出测温红外线的红外测温组件；

所述点焊机具有虚拟工作平面，所述烙铁头在所述虚拟工作平面内具有焊接位置，所述测温系统具有测温位置，在所述测温位置处所述红外测温组件所发出的所述测温红外线在所述虚拟工作平面内具有投射范围；

所述焊接位置与所述投射范围之间具有间距。

2.根据权利要求1所述的点焊机，其特征在于，所述投射范围具有投射中心，所述焊接位置与所述投射中心的之间的距离不超过50mm。

3.根据权利要求2所述的点焊机，其特征在于，所述测温系统还包括用于发出可视激光的激光校准组件，所述可视激光在所述虚拟工作平面内具有投影点，所述投影点与所述投射中心重合。

4.根据权利要求1至3任一项所述的点焊机，其特征在于，还包括第一Z轴移动系统以及第二Z轴移动系统；

所述第一Z轴移动系统与所述烙铁连接，所述第一Z轴移动系统带动所述烙铁移动并使所述烙铁头处于/脱离所述焊接位置；

所述第二Z轴移动系统与所述测温系统连接，所述第二Z轴移动系统带动所述测温系统移动并使所述测温系统处于/脱离所述测温位置。

5.根据权利要求4所述的点焊机，其特征在于，所述第二Z轴移动系统为所述第一Z轴移动系统，或，所述第二Z轴移动系统与所述第一Z轴移动系统固定连接。

6.根据权利要求5所述的点焊机，其特征在于，所述第二Z轴移动系统为所述烙铁。

7.根据权利要求4所述的点焊机，其特征在于，所述第二Z轴移动系统相对于所述第一Z轴移动系统独立设置。

8.根据权利要求7所述的点焊机，其特征在于，还包括送锡系统，所述第二Z轴移动系统同时带动所述送锡系统以及所述测温系统移动。

9.根据权利要求5至8任一项所述的点焊机，其特征在于，还包括姿态调节机构，所述测温系统通过所述姿态调节机构与所述第二Z轴移动系统保持相对固定，所述测温系统能够通过所述姿态调节机构调整所述测温位置以及所述投射范围的位置。

10.根据权利要求9所述的点焊机，其特征在于，所述姿态调节机构能够在三维直角坐标系内调节所述测温位置，以及，所述姿态调节机构能够调节所述测温红外线相对于所述虚拟工作平面的照射角度。

11.根据权利要求1至3任一项所述的点焊机，其特征在于，所述虚拟工作平面为水平面。

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