在线式XYZ三轴自动纠偏焊锡机
技术领域
本实用新型涉及焊锡机技术领域,特别涉及一种在线式XYZ三轴自动纠偏焊锡机。
背景技术
自动焊锡机,也称自动焊锡机器人,自动焊接机器人等,是一种代替人手工焊接的机器,其起源于1969年的日本,后来扩展到欧美韩台等电子产业比较发达的国家,后来随着中国的改革开放,越来越多的电子厂都相继迁入到中国,因此自动焊锡机也开始被越来越多的带入到中国大陆地区。
自1969年由日本生产出来第一台自动焊锡机开始,首先是在日本得到大力的推广和发展。由于二战后第三次工业革命浪潮的发展主要是以电子产业和计算机为主的革命,因此推动了在电子领域的一场革命革新浪潮。日本由于电子产业的发达和劳动力的短缺,迫使企业不得不找一种替代人工的焊接工具,因此代替人工焊接的自动焊锡机就在此背景下诞生的。但是在1980年至2000年之间,由于中国庞大的人口基数,造就了充足的廉价劳动力,因此这种取代人工的焊接的机器并未在中国大陆铺展开来。转折点出现在2000年以后,由于中国人口红利接近尾声,企业的用工成本开始节节攀升,因此这种取代人工的焊接工具才越来越被国内企业所接受,自动焊锡机在国内得到长足的发展。
专利号为CN 108202176 A的实用新型专利公开了一种自动焊锡机,包括多个焊锡机主体、用于传输带焊接对象的自动化传输系统;自动化传输系统包括上支撑板、下支撑板、移栽组件、治具、若干定位组件以及控制系统。上述专利通过各个模块或机构而实现了自动焊锡的功能,实现自动化生产,提高了生产效率;但是,它还存在着以下缺陷:由于没有纠偏功能或只有平面纠偏功能(XY轴纠偏),在生产时,对产品的定位要求极高,故而需要高精度的产品夹具,产品定位夹具成本高,设备兼容性也较差。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供了一种设计合理、自动化程度高、兼容性较好的具备XYZ三轴自动纠偏功能的在线式XYZ三轴自动纠偏焊锡机。
本实用新型所采用的技术方案是:本实用新型包括三轴运动机构,所述三轴运动机构上设置有相配合的烙铁头和送锡机构,所述三轴运动机构的下方设置有输送机构,所述输送机构的两侧均设置有至少一个夹紧机构,所述三轴运动机构上还设置有CCD模组和位移传感器,所述CCD模组和所述位移传感器位于所述烙铁头的侧上方,所述CCD模组和所述位移传感器均位于所述输送机构的上方并均与所述输送机构相配合,所述夹紧机构上设置有与所述位移传感器相配合的水平板,所述水平板位于所述输送机构的上方,所述水平板上设有若干个焊锡口。
进一步,所述输送机构的下方设置有顶升机构,所述顶升机构位于所述水平板的下方,所述顶升机构与所述夹紧机构相配合,所述顶升机构的右侧设置有阻挡机构,所述阻挡机构与所述顶升机构相配合。
进一步,所述输送机构包括左输送模块和右输送模块,所述左输送模块和所述右输送模块的内侧均设置有输送皮带及带轮组,所述输送皮带与所述带轮组传动配合,所述左输送模块和所述右输送模块之间设置有输送电机,所述输送电机与所述带轮组传动配合,所述左输送模块和所述右输送模块上分别设置有至少一个距离传感器,所述顶升机构和所述阻挡机构设置在所述左输送模块和所述右输送模块之间。
进一步,它还包括安装柜,所述安装柜的中部设置有安装板,所述三轴运动机构、所述输送机构、所述夹紧机构、所述顶升机构和所述阻挡机构均设置在所述安装板上,所述输送机构的左右两端分别与设在所述安装柜左右两端的通道口相配合。
进一步,所述三轴运动机构包括X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构,所述Y轴运动机构位于所述输送机构的上方,所述X轴运动机构设置在所述Y轴运动机构上,所述Z轴运动机构设置在所述X轴运动机构上,所述烙铁头、所述送锡机构、所述CCD模组和所述位移传感器均设置在所述Z轴运动机构上。
进一步,所述Z轴运动机构包括设置在所述X轴运动机构上的安装竖板,所述安装竖板的上端设置有伺服电机,所述安装竖板的前端设置有与所述伺服电机传动配合的丝杆传动组件,所述丝杆传动组件的左侧设置有滑轨,所述滑轨固定设置在所述安装竖板的前端,所述滑轨上滑动配合有与所述丝杆传动组件相配合的滑块,所述滑块的下端转动设置有齿轮轴,所述齿轮轴的下端穿过设置在所述安装竖板下端的电机座,所述烙铁头设置在所述齿轮轴的下端,所述电机座的右端设置有R轴电机,所述电机座的左端设置有配合轴承,所述配合轴承的转子的下端设置有与所述R轴电机的输出轴传动配合的配合齿轮,所述配合轴承和所述配合齿轮均与所述齿轮轴相配合,所述送锡机构设置在所述安装竖板的右侧上端,所述CCD模组和所述位移传感器设置在所述安装竖板的右侧下端。
进一步,所述Z轴运动机构上设置有安装件,所述安装件上设置有排烟管,所述排烟管与所述烙铁头相配合。
进一步,所述夹紧机构包括设置在所述安装板上的安装架,所述安装架上设置有夹紧气缸,所述夹紧气缸的输出端设置有夹紧块,所述夹紧块朝向所述输送机构。
进一步,所述顶升机构包括设置在所述安装板上的支撑架,所述支撑架位于所述左输送模块和所述右输送模块之间,所述支撑架上设置有支撑板,所述支撑板的上端活动设置有顶升板,所述支撑板的下端设置有顶升气缸,所述顶升气缸的输出轴穿过所述支撑板并与所述顶升板相连接,所述阻挡机构包括设置在所述支撑板下端的阻挡气缸,所述阻挡气缸位于所述顶升气缸的右侧,所述阻挡气缸的输出端穿过所述支撑板,所述阻挡气缸的输出端上设置有阻挡件。
进一步,所述配合轴承的转子的上端设置有感应片,所述安装竖板上设置有与所述感应片相配合的角度传感器。
本实用新型的有益效果是:本实用新型通过所述三轴运动机构带动所述烙铁头进行空间移动进行焊锡工作,由所述送锡机构自动送锡至所述烙铁头实现连续焊锡工作;通过所述输送机构将装载产品的定位夹具进行入料、出料,再由所述夹紧机构对产品进行固定以进行焊锡,所述输送机构与生产线连接可实现在线式生产;所述CCD模组用于焊锡工作时进行XY轴纠偏,在焊锡时,所述CCD模组对夹紧在所述夹紧机构上的产品进行拍照,获得产品焊锡位置信息,然后所述三轴运动机构将所述烙铁头移动至相应位置,XY轴纠偏完成;所述位移传感器与所述水平板配合用于焊锡工作的Z轴纠偏,所述水平板为基准板,纠偏时,测出所述位移传感器测出与所述水平板的距离H1,移动所述烙铁头使其与所述水平板表面贴合,测出所述烙铁头的基础指标Z1,所述位移传感器Z轴方向保持不动将再测出所述位移传感器与产品焊锡位置的距离H2,可得出Z轴实际焊接坐标信息:Z=Z1+(H2-H1),然后所述三轴运动机构将所述烙铁头移动至相应位置,Z轴纠偏完成;因此,本实用新型可实现XYZ三轴自动纠偏,故而能够提高兼容性,从而降低对产品定位夹具的精度依赖,降低成本;由此可见,本实用新型整体结构设计合理、自动化程度高、具备XYZ三轴自动纠偏的功能,兼容性好。
附图说明
图1是本实用新型的立体结构示意图;
图2是本实用新型去除所述安装柜后的立体结构示意图;
图3是本实用新型去除所述安装柜、所述安装件和所述排烟管后的立体结构示意图;
图4是所述输送机构、所述夹紧机构、所述顶升机构及所述阻挡机构相配合的立体结构示意图;
图5是所述Z轴运动机构的立体结构示意图;
图6是所述三轴运动机构的立体结构示意图;
图7是所述顶升机构及所述阻挡机构的立体结构示意图;
图8是所述夹紧机构的立体结构示意图;
图9是图5中A部分的放大图。
具体实施方式
如图1至图9所示,在本实施例中,本实用新型包括三轴运动机构,所述三轴运动机构上设置有相配合的烙铁头1和送锡机构2,所述三轴运动机构的下方设置有输送机构3,所述输送机构3的两侧均设置有至少一个夹紧机构4,所述三轴运动机构上还设置有CCD模组5和位移传感器6,所述CCD模组5和所述位移传感器6位于所述烙铁头1的侧上方,所述CCD模组5和所述位移传感器6均位于所述输送机构3的上方并均与所述输送机构3相配合,所述夹紧机构4上设置有与所述位移传感器6相配合的水平板7,所述水平板7位于所述输送机构3的上方,所述水平板7上设有若干个焊锡口8。所述三轴运动机构用于带动所述烙铁头1和所述送锡机构2进行空间移动,所述烙铁头1与所述送锡机构2配合实现可持续的自动焊锡;所述输送机构3用于产品定位夹具的输送,通过接入生产线实现在线式生产,在实际生产过程中将夹装有产品的产品定位夹具输送进来,然后与其他机构配合完成自动焊锡,再将产品定位夹具输送出去,完成整个焊锡工作;所述夹紧机构4用于对产品定位夹具进行夹紧,所述夹紧机构4成双设置,分别设置在所述输送机构3的两侧,当所述输送机构3将产品定位夹具输送进来时,两侧的所述夹紧机构4协同动作将产品定位夹具夹紧固定,随后对产品进行焊锡;所述CCD模组5用于对产品的焊锡位置进行定位,即XY轴纠偏;所述位移传感器6用于对产品的焊锡位置高度进行定位,即Z轴纠偏;所述水平板7作为Z轴纠偏的辅助件使用,在进行Z轴纠偏时起定位基准作用;所述焊锡口8用于焊锡工作的让位,避免干涉所述烙铁头1的焊锡。由上述可见,本实用新型通过所述三轴运动机构带动所述烙铁头1进行空间移动进行焊锡工作,由所述送锡机构2自动送锡至所述烙铁头1实现连续焊锡工作;通过所述输送机构3将装载产品的产品定位夹具实现入料、出料,再由所述夹紧机构4对产品定位夹具进行固定以进行焊锡,所述输送机构3与生产线连接可实现在线式生产;所述CCD模组5用于焊锡工作时进行XY轴纠偏,在焊锡时,所述CCD模组5对夹紧在所述夹紧机构4上的产品进行拍照,获得产品焊锡位置信息,然后所述三轴运动机构将所述烙铁头1移动至相应位置,XY轴纠偏完成;所述位移传感器6与所述水平板7配合用于焊锡工作的Z轴纠偏,所述水平板7为基准板,纠偏时,测出所述位移传感器6测出与所述水平板7的距离H1,移动所述烙铁头1使其与所述水平板7表面贴合,测出所述烙铁头1的基础指标Z1,所述位移传感器6Z轴方向保持不动将再测出所述位移传感器6与产品焊锡位置的距离H2,可得出Z轴实际焊接坐标信息:Z=Z1+(H1-H1),然后所述三轴运动机构将所述烙铁头1移动至相应位置,Z轴纠偏完成;因此,本实用新型可实现XYZ三轴自动纠偏,故而能够提高兼容性,从而降低对产品定位夹具的精度依赖,降低成本;故而本实用新型具有设计合理、自动化程度高、具备XYZ三轴自动纠偏的功能和兼容性好的优点。
在本实施例中,所述输送机构3的下方设置有顶升机构9,所述顶升机构9位于所述水平板7的下方,所述顶升机构9与所述夹紧机构4相配合,所述顶升机构9的右侧设置有阻挡机构10,所述阻挡机构10与所述顶升机构9相配合。所述顶升机构9与所述夹紧机构4协同工作,当所述输送机构3将装夹有产品的产品定位夹具输送至所述顶升机构9的工作位置时,所述顶升机构9将产品定位夹具顶起,随后所述夹紧机构4将产品定位夹具夹紧,通过所述顶升机构9可以防止所述夹紧机构4在对产品定位夹具进行夹紧时由于产品定位夹具移动而引起夹紧效果不好的情况;所述阻挡机构10与所述顶升机构9协同工作,用于对产品定位夹具进行阻挡,便于所述顶升机构9将产品定位夹具顶起,进而便于所述夹紧机构4进行夹紧。
在本实施例中,所述输送机构3包括左输送模块31和右输送模块32,所述左输送模块31和所述右输送模块32的内侧均设置有输送皮带33及带轮组34,所述输送皮带33与所述带轮组34传动配合,所述左输送模块31和所述右输送模块32之间设置有输送电机35,所述输送电机35与所述带轮组34传动配合,所述左输送模块31和所述右输送模块32上分别设置有至少一个距离传感器36,所述顶升机构9和所述阻挡机构10设置在所述左输送模块31和所述右输送模块32之间。所述输送电机35通过所述带轮组34与所述输送皮带33传动配合使所述左输送模块31、所述右输送模块32实现输送功能,所述距离传感器36用于感应产品定位夹具的位置,在工作时,所述距离传感器36感应到产品定位夹具后,确定产品定位夹具的位置信息,随后所述阻挡机构10、所述顶升机构9和所述夹紧机构4先后动作将产品定位夹具阻挡、顶起及固定;所述阻挡机构10和所述顶升机构9均设置在所述左输送模块31和所述右输送模块32之间,整体结构更为紧凑。
在本实施例中,它还包括安装柜11,所述安装柜11的中部设置有安装板12,所述三轴运动机构、所述输送机构3、所述夹紧机构4、所述顶升机构9和所述阻挡机构10均设置在所述安装板12上,所述输送机构3的左右两端分别与设在所述安装柜11左右两端的通道口13相配合。所述三轴运动机构、所述输送机构3、所述夹紧机构4、所述顶升机构9和所述阻挡机构10均通过所述安装板12设置在所述安装柜11上,所述通道口13用于所述输送机构3外接生产线,各个机构均在所述安装柜11内完成工作,因此在自动焊锡时,能够减少外界因素的干扰,保证工作稳定进行,同时焊锡产生烟雾及难闻的气味也便于收集处理。此外,所述安装柜11上设置有开关柜门及覆盖有防护玻璃的观察口,便于实时观察焊锡的工作状况及便于维护。
在本实施例中,所述三轴运动机构包括X轴运动机构14、Y轴运动机构15和Z轴运动机构16,所述Y轴运动机构15位于所述输送机构3的上方,所述X轴运动机构14设置在所述Y轴运动机构15上,所述Z轴运动机构16设置在所述X轴运动机构14上,所述烙铁头1、所述送锡机构2、所述CCD模组5和所述位移传感器6均设置在所述Z轴运动机构16上。
在本实施例中,所述Z轴运动机构16包括设置在所述X轴运动机构14上的安装竖板160,所述安装竖板160的上端设置有伺服电机161,所述安装竖板160的前端设置有与所述伺服电机161传动配合的丝杆传动组件162,所述丝杆传动组件162的左侧设置有滑轨163,所述滑轨163固定设置在所述安装竖板160的前端,所述滑轨163上滑动配合有与所述丝杆传动组件162相配合的滑块164,所述滑块164的下端转动设置有齿轮轴165,所述齿轮轴165的下端穿过设置在所述安装竖板160下端的电机座166,所述烙铁头1设置在所述齿轮轴165的下端,所述电机座166的右端设置有R轴电机167,所述电机座166的左端设置有配合轴承168,所述配合轴承168的转子的下端设置有与所述R轴电机167的输出轴传动配合的配合齿轮169,所述配合轴承168和所述配合齿轮169均与所述齿轮轴165相配合,所述送锡机构2设置在所述安装竖板160的右侧上端,所述CCD模组5和所述位移传感器6设置在所述安装竖板160的右侧下端。所述烙铁头1通过设置在所述安装竖板160上的所述伺服电机161、所述丝杆传动组件162、所述滑轨163、所述滑块164和所述齿轮轴165实现Z轴方向的移动,所述齿轮轴165与所述配合轴承168滑动配合,所述齿轮轴165与所述配合齿轮168即轴向滑动配合又可以径向传动配合,即当所述伺服电机161启动时,所述滑块164受所述丝杆传动组件162的带动在所述滑轨163上滑动,所述齿轮轴165在所述配合轴承168和所述配合齿轮169内滑动;当所述R轴电机167启动时,所述配合齿轮169转动并带动所述齿轮轴165转动,因此所述R轴电机167可调整所述烙铁头1的角度。
在本实施例中,所述Z轴运动机构16上设置有安装件17,所述安装件17上设置有排烟管18,所述排烟管18与所述烙铁头1相配合。所述排烟管18的入烟口正对所述烙铁头1并且所述排烟管18外接抽烟机及过滤器,在工作时,所述排烟管18将焊锡产生的烟雾及气味吸走,再通过过滤器进行过滤,实现环保作业。
在本实施例中,所述夹紧机构4包括设置在所述安装板12上的安装架41,所述安装架41上设置有夹紧气缸42,所述夹紧气缸42的输出端设置有夹紧块43,所述夹紧块43朝向所述输送机构3。
在本实施例中,所述顶升机构9包括设置在所述安装板12上的支撑架93,所述支撑架93位于所述左输送模块31和所述右输送模块32之间,所述支撑架93上设置有支撑板94,所述支撑板94的上端活动设置有顶升板95,所述支撑板94的下端设置有顶升气缸96,所述顶升气缸96的输出轴穿过所述支撑板94并与所述顶升板95相连接,所述阻挡机构10包括设置在所述支撑板94下端的阻挡气缸101,所述阻挡气缸101位于所述顶升气缸96的右侧,所述阻挡气缸101的输出端穿过所述支撑板94,所述阻挡气缸101的输出端上设置有阻挡件102。
在本实施例中,所述配合轴承168的转子的上端设置有感应片170,所述安装竖板160上设置有与所述感应片170相配合的角度传感器171。通过所述角度传感器171和所述感应片170的配合,可以实时检测所述齿轮轴165的转动信息,从而掌握所述烙铁头1的位置信息。
本实用新型的工作过程是:产品定位夹具通过所述输送机构入料,所述距离传感器感应到产品定位夹具的位置信息后,所述阻挡机构率先动作预防产品定位夹具失位,随后所述顶升机构将产品定位夹具顶起,接着所述夹紧机构将产品定位夹具夹紧,所述CCD模组随所述三轴运动机构动作移动进行拍照测算出焊锡位置的XY轴坐标,所述位移传感器随所述三轴运动机构动作移动测算焊点位置的Z轴坐标,然后所述烙铁头根据测算出的坐标移动到焊点位置进行焊锡;焊锡完成后,所述烙铁头已开,所述夹紧机构和所述顶升机构先后动作,松开、放下产品定位夹具,所述输送机构将产品定位夹具送出,即出料,整个工作完成。
XYZ三轴纠偏原理:
XY轴:所述CCD模组对夹紧在所述夹紧机构上的产品进行拍照,获得产品焊锡位置信息,然后所述三轴运动机构将所述烙铁头移动至相应位置,XY轴纠偏完成。
Z轴:所述位移传感器与所述水平板配合,以所述水平板为基准板,纠偏时,测出所述位移传感器测出与所述水平板的距离H1,移动所述烙铁头使其与所述水平板表面贴合,测出所述烙铁头的基础指标Z1,所述位移传感器Z轴方向保持不动将再测出所述位移传感器与产品焊锡位置的距离H2,可得出Z轴实际焊接坐标信息:Z=Z1+(H2-H1),然后所述三轴运动机构将所述烙铁头移动至相应位置,Z轴纠偏完成。