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焊錫機的構成及設計方案

文章出處:自動焊錫機人氣:-發表時間:2017-02-08 00:00:00【
摘要 : 自動焊錫機在生產活動中的應用早已屢見不鮮,波峰焊和回流焊,以及現在廣泛用於後焊工序的自動焊錫機器人,是人們常用的自動化焊錫設備。

焊錫機在生產活動中的應用早已屢見不鮮,波峰焊和回流焊,以及現在廣泛用於後焊工序的自動焊錫機器人,是人們常用的自動化焊錫設備。目前這些焊錫設備有個共同的特點,一款產品中的電子零件,在同一時間所使用的焊錫參數相同:焊錫機通常隻有一個錫槽和一個溫度控製裝置,焊錫槽溫度隻能設定為一個。然而,隨著很多電子產品焊接質量要求的提高,同一產品上的不同電子元件焊接可能需要不同的溫度,一個焊錫槽和一個溫度控製裝置不能兼顧,隻能采用兩個或多個焊錫設備分別、分時進行焊接,或者一些零件由機器焊接完成後,另一些零件再用人工進行補焊。焊接效率低下,焊接質量也不穩定。


為此,介紹一種新的自動焊錫機焊錫方法,在一個焊錫槽內使用一個溫度控製裝置,對不同器件以不同溫度分別進行焊接,以滿足不同器件對焊接溫度差異的要求。

 

1 焊接方案

焊錫設備如波峰焊中設置有一個焊錫槽,使用加熱裝置,將放入焊錫槽內的焊料加熱熔化,使用溫度控製裝置實時地將焊錫槽內焊料的溫度控製在設定範圍內,焊錫槽內各處的溫度相等,這樣的焊錫機隻能用設定的溫度對所有器件進行焊接作業。

對波峰焊機器的焊錫槽內的焊料進行溫度檢測,會發現即使使用非常精密的溫度控製裝置,在焊錫槽內不同處的溫度是有一定差異的,焊錫槽內離加熱裝置越近的焊料溫度稍高些,而離加熱裝置遠的位置溫度稍低些,離溫度傳感器位置近的地方的焊料溫度得到有效的控製; 焊料波峰的溫度與焊錫槽內的溫度也不一樣,波峰越高,峰頂的溫度也越高。

由此,可以在焊錫槽內再設置錫槽來獲得不同的溫度。把原來的焊錫槽稱為外錫槽, 將設置在其內的錫槽稱為內錫槽。焊錫機的加熱裝置對外錫槽內的焊料進行加熱,溫度控製器對外錫槽內的焊料進行溫度控製;一個或多個內錫槽設置在外錫槽的焊料中,由外錫槽內的焊料對內錫槽中的焊料進行加熱。內錫槽在外錫槽中可以上下、左右調節移動,將內錫槽調節在適當位置來獲得不同的溫度,這樣,在同一焊錫機中可以獲得多溫度的焊料,可以實現分別對不同的器件進行焊接。

 

2 焊錫機的構成及作業流程

2.1 作業流程 

2.2 手工治具

手工治具可以盛放多個產品, 產品間呈矩形排列。在膠合板上製作與產品形狀相一致的定位裝置,產品放置在其上麵後能夠有效地被定位,有利於機械手抓取和回放作業。手工治具可以設置多個,在生產作業時交替使用,以提高生產效率。

2.3 機械手

機械手由3個伺服馬達驅動,可以在XYZ 三個維度運動,其運行空間距離根據手工治具工位、助焊劑

工位、焊錫槽工位所在位置設計;抓取裝置使用氣動手指,通過控製電磁閥的動作完成抓取任務。機械手的運

動軌跡、速度、運動節奏由PLC控製。不同的產品使用不同形狀的治具,可通過觸摸屏設置參數,通過不同的運動軌跡和焊接參數,達到最佳的焊接要求。

2.4 助焊劑供應裝置

助焊劑盛放在一個密封容器中,由PLC控製馬達將助焊劑泵到助焊劑作業工位,在助焊劑工位還設置回收槽並與密封容器相連接,當馬達泵出的助焊劑多餘時,能自動回流到密封容器中。每當作業完畢,助焊劑也能自動回流到密封容器中,保證助焊劑不會在停工期間揮發掉。助焊劑作業工位的裝置依據產品的形狀進行設計,能有效地控製每個產品塗覆的助焊劑量相同,保證焊接的一致性。

2.5 預熱裝置

預熱裝置由焊錫槽的一部分構成,以精簡設備結構,由機械手控製產品接近但不接觸焊錫麵,停留一定的時間,使助焊劑能有效發生反應,將焊接點的氧化物或雜質清除,有利於焊接作業。

2.6 焊錫爐

由通用的溫度控製裝置控製焊錫爐中外錫槽內焊料的溫度,溫度控製精度在±2℃內,外錫槽固定在機架上不動。在外錫槽中再設置內錫槽,內錫槽通過一連接柄與氣缸連接,可通過調節氣缸的行程來調節內錫槽相對於外錫槽的位置高度。內錫槽的焊料由外錫槽的焊料加熱,溫度由內錫槽入浸外錫槽的位置和深度控製,內錫槽相對於外錫槽焊料液麵越高,其中的焊料溫度就越低。外錫槽和內錫槽也可以使用不同熔點的焊料,滿足不同電子零件的焊接要求。

2.7 刮錫機構

錫槽中的焊料經加溫一段時間後,其表層的焊料與空氣中的氧氣接觸並產生氧化作用,會在其表麵上形成一層薄的氧化層,該氧化層的存在會阻礙電子零件的有效焊接,產生虛焊、假焊現象,因此,在焊接作業前應將該氧化層除去掉。為此,焊錫機需設計相應的刮錫機構, 該機構由2個氣缸和1個刮錫板構成,設置在外錫槽的邊緣,用PLC控製氣缸運動,驅動刮錫板前後、上下移動,將錫槽中焊接部位的氧化層刮到錫槽的邊緣。刮錫板形狀的大小和前後移動距離應合理設計, 除保證能有效除掉焊接位置的氧化層外,應盡量減少將不作業位置的氧化層除掉。

2.8 循環作業要求

當一個產品的所有零件都焊接完成後,機械手將產品放回原抓取位置上, 為一個正常的焊接周期;當這個周期結束後,機械手自動移動到治具上的下個位置上抓取下一個產品,執行相應的焊接任務;當一個治具上的所有產品都焊接完成後,焊錫機給出作業完成信號,操作者將該治具取出,裝上未焊接的治具重新進行新的作業。如果治具上某個位置上缺產品,機械手能自動識別並移動到下一位置執行,直到將治具上所有位置都檢查完畢,給出焊接完畢的信號。

 

3 焊錫機具體方案

一種全自動焊錫機,包括機架、PLC控製器、觸摸屏、機械手、溫度控製器、外錫槽和內錫槽。外錫槽設置在機架上,外錫槽處設有由溫度控製器控製的加熱裝置,內錫槽設置在外錫槽內,通過外錫槽內的錫給內錫槽內的錫加熱;內錫槽和外錫槽之間設有可用於調節內錫槽和外錫槽相對高度和位置的控製裝置。內錫槽內設有第一錫杯, 第一錫杯與第一升降裝置連接,第一升降裝置能夠帶動第一錫杯升降,使第一錫杯伸出內錫槽上方或收入內錫槽內。第一錫杯伸出內錫槽上方時與機械手抓取的產品的零件焊點接觸並完成焊接作業,當第一錫杯收入內錫槽內時,給第一錫杯加滿錫,使每次焊接的焊錫量相同。

內錫槽上方設有第一刮錫板,與第一伸縮裝置連接。伸縮裝置由兩個氣缸帶動,一個氣缸控製上升,另一氣缸控製前後移動。PLC控製這兩個氣缸的運動軌跡,可將內錫槽上被氧化的錫刮除。

外錫槽內還設有第二錫杯,與第二升降裝置連接。第二升降裝置能夠帶動第二錫杯升降,使第二錫杯伸出外錫槽上方或收入外錫槽內。第二杯伸出內錫槽上方時與機械手抓取的產品的零件焊點接觸並完成焊接作業,當第二錫杯收入內錫槽內時,給第二錫杯加滿錫,使每次焊接的焊錫量相同。

相應地,在錫槽上方設有第二刮錫板,與第二伸縮裝置連接。伸縮裝置由兩個氣缸帶動,一個氣缸控製上升,另一氣缸控製前後移動。PLC控製這兩個氣缸的運動軌跡,可將內錫槽上被氧化的錫刮除。

第一升降裝置帶動第一錫杯進行焊接的時間與第二升降裝置帶動第二錫杯進行焊接的時間能夠分別控製,實現兩個錫杯的焊接時間不同,可滿足不同產品的焊接時間要求。

機架上安裝有助焊劑杯,與助焊劑泵連通,可通過助焊劑泵將設置在機架下方的助焊劑容器中的助焊劑供應給助焊劑杯。助焊劑杯下方設有助焊劑回收槽,與助焊劑容器相連通。助焊劑杯與助焊劑泵之間有連通過度機構,過度機構內的助焊劑液麵與助焊劑杯內的助焊劑液麵相同或略高於助焊劑杯內的助焊劑液麵,助焊劑泵將助焊劑泵入過度機構中,過度機構將助焊劑傳入助焊劑杯內。過度機構能平緩地將助焊劑供應到助焊劑杯中;當助焊劑杯的助焊劑滿出時,流入助焊劑回收槽內,再自動回到助焊劑容器中。助焊劑容器為一個密封型容器,能防止助焊劑的揮發。

 

4 應用效果

該焊錫機在同一錫槽內可以實現兩種不同溫度控製,可以對產品上兩種部件采用不同的溫度進行焊接,耐溫較高的器件使用溫度高的焊錫進行作業,耐溫較低的器件使用低溫進行焊接,解決了兩種不同耐溫等級的器件同時在一錫爐中進行焊接作業的技術難題,提高了生產效率和焊接的可靠性。

該技術方案還可以對兩個焊錫杯的焊錫時間分別控製, 實現同一產品上兩種器件按不同時間焊接,滿足不同器件不同的焊接質量要求。

該技術方案在兩個錫槽上分別設有刮錫裝置,每次在焊接前,將焊錫麵的氧化層刮掉,可使焊接的質量更可靠。

通過助焊劑回收裝置,多出的助焊劑被助焊劑回收裝置回收,避免了助焊劑的浪費;同時,由於連通過度機構的低端麵處的助焊劑液麵高度一致,產品每次沾的助焊劑量均一致,能保證焊接的質量一致。


5 結語

按該技術方案製作的自動焊錫機,在防雷器的生產實踐中得到運用,驗證了該技術方案的可行性。從實施一段時間後的效果來看,基本達到預期的目標。該自動焊錫機在作業時,低溫焊料的氧化較多,需進一步改進。


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