CN1935398A - 一种线路板元器件热拆解设备以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种线路板元器件热拆解设备和方法。该设备包括：机架，用于提供工作平台；加热装置，设置在该机架内，具有容纳加热介质的容置空间，该加热介质用于加热线路板至元器件的焊点熔化；击打装置，固定在该机架上，用于击打加热后的线路板；线路板定位装置，固设在该机架上，可以固持线路板并进行垂直运动和偏转运动，当其垂直运动时，将该线路板置入该容置空间内；当其偏转运动时，可以先后相对该加热装置和击打装置定位；输送收集装置，固定在该机架上，相对该击打装置设置，用于输送和收集经该击打装置击打后脱落的元器件；电气控制装置，连接至前述加热装置、击打装置、线路板定位装置、输送收集装置，用于控制和协调各装置的运行。

Description

一种线路板元器件热拆解设备以及方法

技术领域

本发明涉及线路板处理技术，尤其是涉及一种线路板元器件热拆解设备以及方法。

背景技术

随着社会和科技的进展，电子电器产品的应用日益广泛，为人们的生活、工作和学习带来了极大的便利。与此同时，废弃电子产品也日益增多，据欧盟的数据，废弃电子产品的增长速度是其他垃圾平均增长速度的三倍。从而使得废旧产品的处理技术成为人们关注的课题，这是因为，如果处理不当，则会带来环境污染、资源浪费等问题。

废旧家电中的电子元器件是资源化价值最高而同时又是环境危害最大的一部分，如果将它们拆解下来后加以资源化利用就是一举两得的事情，并可扩大至线路板生产过程中产生的残次品等其它应用领域。对于拆解下来的电子元器件可以用在电动玩具上面，或者其它对性能要求不高的一般产品上。

传统的废旧家电处理过程中，整机和电子元器件的拆解一般是手工完成的。国内外也有人用焊锡炉来拆卸一些个别的元器件，然后再加以利用。随着废旧家电的增多，手工拆解带来的效率、二次污染及工人健康等问题日益突出，因此必须依靠机械方法来提高效率，即，有必要采取机械自动化的方式拆解废旧家电中的电子元器件。

现有技术中，存在一种日本学者提出过的电子元器件的无损自动拆解技术，但没有工业化应用的实例。该技术可以利用红外加热和两级的元器件去除方法将电路板上的穿孔元器件和表面元器件拆卸下来。该现有技术的具体方法是在加热和冲击力的作用下进行线路板的拆解。

该现有技术的缺陷在于：由于采用红外非接触加热的方式，其温度不易控制且难以长时间保持恒定的温度。

现有技术中，还存在一种德国人研究过的电路板的自动拆解法，其基本方法是先将废电路板放入加热的液体中融化焊料，再用一种机械装置根据构件的形状分检出可用的构件。该现有技术同样存在不足之处，例如高温下元器件的损坏及清洗问题等。

有鉴于此，需要研发一种新型的线路板元器件热拆解设备以及方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题在于一种线路板元器件热拆解设备以及方法，易于控制加热温度，拆解效率较高。

为此，本发明解决技术问题的技术方案是：提供一种线路板元器件热拆解设备，包括：

机架，用于提供工作平台；

加热装置，设置在该机架内，具有容纳加热介质的容置空间，该加热介质用于加热线路板至元器件焊点熔化；

击打装置，固定在该机架上，用于击打加热后的线路板；

线路板定位装置，固设在该机架上，可以固持线路板并进行垂直运动和偏转运动，当其垂直运动时，将该线路板置入该容置空间内；当其偏转运动时，可以先后相对该加热装置和击打装置定位；

输送收集装置，固定在该机架上，相对该击打装置设置，用于输送和收集经该击打装置击打后脱落的元器件；

电气控制装置，连接至该加热装置、击打装置、线路板定位装置、输送收集装置，用于控制和协调各装置的运行。

优选地，该加热装置包括恒温加热箱，该恒温加热箱具有加热管和精确自动控温装置。

优选地，该恒温加热箱是加热槽，其边缘与机架的台面齐平；该加热介质为液体；该自动控温装置包括设置在加热槽内的温度传感器，该温度传感器连接至电气控制装置。

优选地，该线路板定位装置包括线路板夹紧装置、线路板升降装置和线路板偏摆装置。

优选地，该线路板夹紧装置包括装料框、定位压脚和固定板；该线路板升降装置包括垂直支架、垂直气缸、垂直导轨、垂直大溜板；该线路板偏摆装置包括旋转气缸支架、旋转气缸、限位块、旋转轴、旋转限位块。

优选地，该击打装置为气动间歇运动机构，在电气控制装置的控制下，击打力度、频率连续可调，用于将元器件打落。

优选地，该击打装置包括打击针、锁紧手柄、打击机构和打击支架；该打击机构包括电机和旋转偏心机构。

优选地，进一步包括排烟装置和防溅装置。

本发明还提供一种线路板元器件热拆解方法，包括步骤：

1)启动电气控制装置，使加热装置进行加热；

2)夹持待拆解的线路板；

3)将夹持后的线路板置入加热介质内，加热待拆解的线路板；

4)击打加热后的线路板，收集脱落的元器件。

优选地，该步骤2)中，还包括带动线路板偏摆至相对击打装置的第一位置；该步骤3)中，还包括带动线路板偏摆至相对加热装置的第二位置，由第二位置开始运行至加热介质内；该步骤4)中，还包括带动线路板运行至第二位置，并偏摆至第一位置。

优选地，该步骤3)中，加热的温度控制在不大于220度至260度之间的范围内，且加热时间不大于2～5秒。

优选地，所述步骤4)中，还包括通过调节转速来调节击打速度，调节偏心距离来调节击打力度。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：由于本发明的设备和方法采用加热介质来加热线路板，因此温度易控且能长时间保持恒定。

由于线路板定位装置夹持线路板，具有适应不同板面的压紧校平装置(线路板夹紧装置)，解决了变形板面焊点的均匀受热问题。

此外，本发明的设备和方法由于可以通过调节转速来调节击打速度，调节偏心距离来调节击打力度，因此使这两个参数有较大的调节范围，满足了使用上的需求。

附图说明

图1是本发明的线路板元器件热拆解设备的示意图；

图2是本发明的线路板元器件热拆解设备的一个实施例的处于加热位置的示意图；

图3是本发明的线路板元器件热拆解设备的一个实施例的处于击打位置的示意图；

图4是本发明线路板元器件热拆解方法的流程图。

具体实施方式

请参阅图1，是本发明的线路板元器件热拆解设备的示意图。

线路板元器件热拆解设备包括机架29、加热装置100、击打装置200、线路板定位装置300、输送收集装置400和电气控制装置500。

该机架29用于提供工作平台，支撑固定线路板元器件热拆解设备的其他装置，具有一定的高度。

加热装置100设置在机架29的上表面内，具有容纳加热介质的容置空间，用于熔化线路板(图未示)上的元器件的焊点。

击打装置200固定在机架29上，用于击打加热后的线路板，使得线路板产生振动并脱落元器件。

该线路板定位装置300固设在机架上，可以固持线路板并进行垂直运动和偏转运动，当其垂直运动时，该加热装置100位于其运动轨迹上；当其偏转运动时，可以先后相对加热装置100和击打装置200定位。

输送收集装置400固定在机架29上，相对该击打装置200设置，用于输送和收集该击打装置200击打后脱落的元器件。

电气控制装置500连接至加热装置100、击打装置200、线路板定位装置300、输送收集装置400，控制和协调各装置的运行。

请参阅图2至图3，分别是本发明的线路板元器件热拆解设备的一个实施例的处于加热位置的示意图和处于击打位置的示意图。

线路板元器件热拆解设备包括机架29、加热装置100、击打装置200、线路板定位装置300、输送收集装置400和电气控制装置。

机架29可以采用型钢、钢板拼焊，经去应力和机加工而成，具有足够的强度、刚度，不会因机构动作的冲击而影响整机工作的稳定性。

该加热装置100包括恒温加热箱，该恒温加热箱具有加热管1和自动控温装置(图未示)。

其中，恒温加热箱可以是加热槽，例如50cm×50cm正方形，当然也可以是其他尺寸的任意形状。加热槽相当于一个池子，边缘与机架29的台面齐平。

加热槽内容纳有加热介质，该加热介质的选取根据实际情况和需要进行

加热管1可以选取蛇形加热管，当然也可以是其他形式的加热管，用于对加热槽内的加热介质进行加热。加热介质一般的特性包括耐300度左右的高温、不起火、无毒、易流动、价格不高等。

自动控温装置包括设置在加热槽内的温度传感器(图未示)，该温度传感器连接至电气控制装置，实现温度的控制。

线路板定位装置300包括线路板夹紧装置、线路板升降装置和线路板偏摆装置(未标示)。

线路板夹紧装置包括装料框3、定位压脚4和固定板5；线路板升降装置包括垂直支架10、垂直气缸11、垂直导轨12、垂直大溜板13；线路板偏摆装置包括旋转气缸支架6、旋转气缸7、限位块8、旋转轴9、旋转限位块14。

线路板夹紧装置用来强制压紧、校平各种大小不一变形的线路板。本实施例中，线路板夹紧装置可以四点压紧线路板，由人工调节压紧位置点适应不同的板面。

其中，装料框3是长方体形状，当然也可以是其他合适的形状。

定位压脚4的位置是可通过长槽调节的，用来确定2线路板的固定位置。

固定板5相当于连接件，用于连接定位压脚4和机架29，每个定位压脚4与一个弹簧固定在一起，弹簧压紧线路板2。

也就是说，线路板2放置在装料框3中，线路板的上面(元器件面)用弹簧压紧，另一面靠在装料框3的底部。在加热时不去除装料框3。

线路板升降装置则用来将已夹紧的线路板2下落至加热介质中，至焊点熔化后，再快速提出加热槽。其中，线路板升降装置可以采用气缸伸缩调节升降的方式，由电气控制装置进行控制。

其中，垂直气缸11的伸缩是通过压缩空气来实现的，一端通入高压压缩空气，则活塞及连杆就向这个方向运动。垂直气缸11的运动就会带动固定板5，进而装料框3以及线路板2的运动。

垂直支架10用来支撑固定垂直导轨12，垂直导轨12则用来限制垂直大溜板13只能沿导轨方向运动，垂直大溜板13的作用则在于带动线路板2的运动。

也就是说，固定板5、装料框3与线路板升降装置连接在一起，共同在气缸活塞的带动下运动。

线路板偏摆装置用于将线路板2偏转送至击打位置200。其中旋转气缸7伸缩调节偏摆，与线路板升降装置协调工作，升起的过程中开始偏摆。

其中，本实施例中分别各有一个限位块8和旋转限位块14，都设置在垂直支架10上。

限位块8的作用主要是保证线路板2处于水平位置，以使得液体(加热介质)可以加热到每一个焊脚。旋转限位块14的作用则在于限制旋转气缸7的旋转角度。此外，本实施例中线路板元器件热拆解设备中，旋转限位块14的位置是可变的，用于调节旋转角度。

旋转气缸支架6用于支撑固定旋转气缸7。

旋转气缸7与垂直气缸11是相对独立的运动，二者之间又是有配合运动的。具体地说，装上线路板2准备加热时，旋转气缸7使得线路板2由倾斜位置转到竖直位置，之后垂直气缸11使得线路板2下移，直至焊脚浸入到液体中加热。此时，旋转气缸7与垂直气缸11是相对独立的运动。线路板2加热后准备拆解时，垂直气缸11使得线路板快速上移约30-50cm，在上移的过程中，旋转气缸7使得线路板2开始旋转直到倾斜位置，之后开始击打线路板2，元器件脱落。此时，旋转气缸7与垂直气缸11之间是有配合运动的。

击打装置200包括打击针16、锁紧手柄17、打击机构18和打击支架19。击打装置200为一气动间歇运动机构，在电气控制装置的控制下，击打力度、频率连续可调，由其将元器件打落。

其中，打击支架19安装在机架29上，用于固设该打击针16、锁紧手柄17和打击机构18。

打击机构18由电机和旋转偏心机构组成。

本实施例中，打击针16的数目为四个，其状要求前端较尖，以尽量防止打击到焊脚，其位置大致与四个定位压脚4的位置相对应。

输送收集装置400包括集料漏斗21、输送带27和集油盘28。集料漏斗21设置在击打位置下方，用于收集脱落的元器件，使其集中在集料漏斗21下放的输送带27上，通过输送带27的运行，将元器件送进收集箱(图未示)中。

减速器23和电机24连接至输送收集装置400，带动其运行。

电气控制装置可以是PLC(或单片机)控制系统。整个拆解过程，由控制系统按事先预置的程序控制气动、电动系统有条不紊的进行。

此外，该线路板元器件热拆解设备中，还可以进一步设置排烟装置和防溅装置等安全保护装置。

排烟装置(图未示)类似排烟罩，可以装设在线路板元器件热拆解设备的上方，用于将拆除过程中产生的烟雾排离操作现场。

防溅装置可为一可开启的钢化玻璃罩，通过此罩可观察拆解的全过程，又可屏蔽操作中偶然溅起的过热物料。本实施例中，防溅装置包括防护玻璃门上滑轨15、防护玻璃门支架20、防护玻璃门22、防护玻璃门下滑轨25和防护玻璃门控制箱26。

请参阅图4，是本发明线路板元器件热拆解方法的流程图。

步骤S410，启动电气控制装置，使加热装置进行加热。

一个实施例中，启动PLC系统后将加热介质加热至230℃左右的温度，并处恒温状态。

步骤S420，夹持待拆解的线路板。

系统将线路板夹紧、升降、偏摆装置处于击打位置(第一位置)，人工将欲拆的线路板，置于夹紧机构上。

步骤S430，通过加热介质加热待拆解的线路板。

偏摆装置将线路板摆至加热箱上部(第二位置)，并由升降装置将其置于加热介质中，并达到预先调好的浸没深度，按锁定的加热时间，使焊点熔化。

其中，升降的位置要求线路板焊锡面能够润入液体中，根据液体的液面可调升降位置，

一个实施例中，据时间判定焊点是否熔化，模拟分析的结果为大致2-3s可脱落。

步骤S440，击打加热后的线路板，收集元器件。

然后提起，偏摆至击打位置，击打，通过输送带将掉落的元器件，送入收集箱。

步骤S450，人工取下已拆解过的线路板，至此一块线路板的拆解过程结束。

综上所述，本发明提供了一种新型的线路板元器件热拆解设备及方法。

其中，拆解器件以再利用为主要目的，而大部分器件耐受温度能力都较低，因此拆解的原则是，在温度允许的情况下，时间越短越好，因而对加热介质温度及线路板浸没时间的控制要求极为严格，优选温度控制在220度至260度之间的范围，且时间控制在2～5S之间。

此外，线路板由于元器件排列的密度差别，焊接时，整个板面产生的热应力将不均匀，多有不同程度的变形。拆解时，如不采取压紧校平措施，浸没深度难免深浅不一，深则没过焊点，使元件本体受热而致损坏，浅则焊点外露于热介质之外，焊点不熔化，元件无法拆解。本发明设计了适应不同板面的压紧校平装置(线路板夹紧装置)，解决了变形板面焊点的均匀受热问题。

另外，元器件管脚焊点受热熔化后，在外力击打下，能否顺利脱落，击打力度、速度是两个须仔细选取的参数，否则将会因击打力度小于元件管脚与线路板孔的摩擦力，以及击打速度大于元件的自由落体速度，而使元件无法脱落。本发明的设备由于可以通过调节转速来调节击打速度，调节偏心距离来调节击打力度，因此使这两个参数有较大的调节范围，满足了使用上的需求。其中，击打频率在1-20Hz之间，力度可使得击打到线路板并产生振动并脱落元器件为准。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种线路板元器件热拆解设备，其特征在于，包括：

机架，用于提供工作平台；

加热装置，设置在该机架内，具有容纳加热介质的容置空间，该加热介质用于加热线路板至元器件焊点熔化；

击打装置，固定在该机架上，用于击打加热后的线路板；

线路板定位装置，固设在该机架上，可以固持线路板并进行垂直运动和偏转运动，当其垂直运动时，将该线路板置入该容置空间内；当其偏转运动时，可以先后相对该加热装置和击打装置定位；

输送收集装置，固定在该机架上，相对该击打装置设置，用于输送和收集经该击打装置击打后脱落的元器件；

电气控制装置，连接至该加热装置、击打装置、线路板定位装置、输送收集装置，用于控制和协调各装置的运行。

2.根据权利要求1所述的线路板元器件热拆解设备，其特征在于，该加热装置包括恒温加热箱，该恒温加热箱具有加热管和精确自动控温装置。

3.根据权利要求2所述的线路板元器件热拆解设备，其特征在于，该恒温加热箱是加热槽，其边缘与机架的台面齐平；该加热介质为液体；该自动控温装置包括设置在加热槽内的温度传感器，该温度传感器连接至电气控制装置。

4.根据权利要求1所述的线路板元器件热拆解设备，其特征在于，该线路板定位装置包括线路板夹紧装置、线路板升降装置和线路板偏摆装置。

5.根据权利要求4所述的线路板元器件热拆解设备，其特征在于，该线路板夹紧装置包括装料框、定位压脚和固定板；该线路板升降装置包括垂直支架、垂直气缸、垂直导轨、垂直大溜板；该线路板偏摆装置包括旋转气缸支架、旋转气缸、限位块、旋转轴、旋转限位块。

6.根据权利要求1所述的线路板元器件热拆解设备，其特征在于，该击打装置为气动间歇运动机构，在电气控制装置的控制下，击打力度、频率连续可调，用于将元器件打落。

7.根据权利要求6所述的线路板元器件热拆解设备，其特征在于，该击打装置包括打击针、锁紧手柄、打击机构和打击支架；该打击机构包括电机和旋转偏心机构。

8.根据权利要求1所述的线路板元器件热拆解设备，其特征在于，进一步包括排烟装置和防溅装置。

9.一种线路板元器件热拆解方法，其特征在于，包括步骤：

1)启动电气控制装置，使加热装置进行加热；

2)夹持待拆解的线路板；

3)将夹持后的线路板置入加热介质内，加热待拆解的线路板；

4)击打加热后的线路板，收集脱落的元器件。

10.根据权利要求9所述的线路板元器件热拆解方法，其特征在于：该步骤2)中，还包括带动线路板偏摆至相对击打装置的第一位置；该步骤3)中，还包括带动线路板偏摆至相对加热装置的第二位置，由第二位置开始运行至加热介质内；该步骤4)中，还包括带动线路板运行至第一位置，并偏摆至第一位置。

11.根据权利要求10所述的线路板元器件热拆解方法，其特征在于：该步骤3)中，加热的温度控制在220度至260度之间的范围内，且加热时间位于2～5秒之间的范围内。

12.根据权利要求11所述的线路板元器件热拆解方法，其特征在于：所述步骤4)中，还包括通过调节转速来调节击打速度，调节偏心距离来调节击打力度。

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