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焊锡机的构成及设计方案

文章出处:自动焊锡机人气:-发表时间:2017-02-08 00:00:00【
摘要 : 自动焊锡机在生产活动中的应用早已屡见不鲜,波峰焊和回流焊,以及现在广泛用于后焊工序的自动焊锡机器人,是人们常用的自动化焊锡设备。

焊锡机在生产活动中的应用早已屡见不鲜,波峰焊和回流焊,以及现在广泛用于后焊工序的自动焊锡机器人,是人们常用的自动化焊锡设备。目前这些焊锡设备有个共同的特点,一款产品中的电子零件,在同一时间所使用的焊锡参数相同:焊锡机通常只有一个锡槽和一个温度控制装置,焊锡槽温度只能设定为一个。然而,随着很多电子产品焊接质量要求的提高,同一产品上的不同电子元件焊接可能需要不同的温度,一个焊锡槽和一个温度控制装置不能兼顾,只能采用两个或多个焊锡设备分别、分时进行焊接,或者一些零件由机器焊接完成后,另一些零件再用人工进行补焊。焊接效率低下,焊接质量也不稳定。


为此,介绍一种新的自动焊锡机或焊锡方法,在一个焊锡槽内使用一个温度控制装置,对不同器件以不同温度分别进行焊接,以满足不同器件对焊接温度差异的要求。

 

1 焊接方案

焊锡设备如波峰焊中设置有一个焊锡槽,使用加热装置,将放入焊锡槽内的焊料加热熔化,使用温度控制装置实时地将焊锡槽内焊料的温度控制在设定范围内,焊锡槽内各处的温度相等,这样的焊锡机只能用设定的温度对所有器件进行焊接作业。

对波峰焊机器的焊锡槽内的焊料进行温度检测,会发现即使使用非常精密的温度控制装置,在焊锡槽内不同处的温度是有一定差异的,焊锡槽内离加热装置越近的焊料温度稍高些,而离加热装置远的位置温度稍低些,离温度传感器位置近的地方的焊料温度得到有效的控制; 焊料波峰的温度与焊锡槽内的温度也不一样,波峰越高,峰顶的温度也越高。

由此,可以在焊锡槽内再设置锡槽来获得不同的温度。把原来的焊锡槽称为外锡槽, 将设置在其内的锡槽称为内锡槽。焊锡机的加热装置对外锡槽内的焊料进行加热,温度控制器对外锡槽内的焊料进行温度控制;一个或多个内锡槽设置在外锡槽的焊料中,由外锡槽内的焊料对内锡槽中的焊料进行加热。内锡槽在外锡槽中可以上下、左右调节移动,将内锡槽调节在适当位置来获得不同的温度,这样,在同一焊锡机中可以获得多温度的焊料,可以实现分别对不同的器件进行焊接。

 

2 焊锡机的构成及作业流程

2.1 作业流程 

2.2 手工治具

手工治具可以盛放多个产品, 产品间呈矩形排列。在胶合板上制作与产品形状相一致的定位装置,产品放置在其上面后能够有效地被定位,有利于机械手抓取和回放作业。手工治具可以设置多个,在生产作业时交替使用,以提高生产效率。

2.3 机械手

机械手由3个伺服马达驱动,可以在XYZ 三个维度运动,其运行空间距离根据手工治具工位、助焊剂

工位、焊锡槽工位所在位置设计;抓取装置使用气动手指,通过控制电磁阀的动作完成抓取任务。机械手的运

动轨迹、速度、运动节奏由PLC控制。不同的产品使用不同形状的治具,可通过触摸屏设置参数,通过不同的运动轨迹和焊接参数,达到最佳的焊接要求。

2.4 助焊剂供应装置

助焊剂盛放在一个密封容器中,由PLC控制马达将助焊剂泵到助焊剂作业工位,在助焊剂工位还设置回收槽并与密封容器相连接,当马达泵出的助焊剂多余时,能自动回流到密封容器中。每当作业完毕,助焊剂也能自动回流到密封容器中,保证助焊剂不会在停工期间挥发掉。助焊剂作业工位的装置依据产品的形状进行设计,能有效地控制每个产品涂覆的助焊剂量相同,保证焊接的一致性。

2.5 预热装置

预热装置由焊锡槽的一部分构成,以精简设备结构,由机械手控制产品接近但不接触焊锡面,停留一定的时间,使助焊剂能有效发生反应,将焊接点的氧化物或杂质清除,有利于焊接作业。

2.6 焊锡炉

由通用的温度控制装置控制焊锡炉中外锡槽内焊料的温度,温度控制精度在±2℃内,外锡槽固定在机架上不动。在外锡槽中再设置内锡槽,内锡槽通过一连接柄与气缸连接,可通过调节气缸的行程来调节内锡槽相对于外锡槽的位置高度。内锡槽的焊料由外锡槽的焊料加热,温度由内锡槽入浸外锡槽的位置和深度控制,内锡槽相对于外锡槽焊料液面越高,其中的焊料温度就越低。外锡槽和内锡槽也可以使用不同熔点的焊料,满足不同电子零件的焊接要求。

2.7 刮锡机构

锡槽中的焊料经加温一段时间后,其表层的焊料与空气中的氧气接触并产生氧化作用,会在其表面上形成一层薄的氧化层,该氧化层的存在会阻碍电子零件的有效焊接,产生虚焊、假焊现象,因此,在焊接作业前应将该氧化层除去掉。为此,焊锡机需设计相应的刮锡机构, 该机构由2个气缸和1个刮锡板构成,设置在外锡槽的边缘,用PLC控制气缸运动,驱动刮锡板前后、上下移动,将锡槽中焊接部位的氧化层刮到锡槽的边缘。刮锡板形状的大小和前后移动距离应合理设计, 除保证能有效除掉焊接位置的氧化层外,应尽量减少将不作业位置的氧化层除掉。

2.8 循环作业要求

当一个产品的所有零件都焊接完成后,机械手将产品放回原抓取位置上, 为一个正常的焊接周期;当这个周期结束后,机械手自动移动到治具上的下个位置上抓取下一个产品,执行相应的焊接任务;当一个治具上的所有产品都焊接完成后,焊锡机给出作业完成信号,操作者将该治具取出,装上未焊接的治具重新进行新的作业。如果治具上某个位置上缺产品,机械手能自动识别并移动到下一位置执行,直到将治具上所有位置都检查完毕,给出焊接完毕的信号。

 

3 焊锡机具体方案

一种全自动焊锡机,包括机架、PLC控制器、触摸屏、机械手、温度控制器、外锡槽和内锡槽。外锡槽设置在机架上,外锡槽处设有由温度控制器控制的加热装置,内锡槽设置在外锡槽内,通过外锡槽内的锡给内锡槽内的锡加热;内锡槽和外锡槽之间设有可用于调节内锡槽和外锡槽相对高度和位置的控制装置。内锡槽内设有第一锡杯, 第一锡杯与第一升降装置连接,第一升降装置能够带动第一锡杯升降,使第一锡杯伸出内锡槽上方或收入内锡槽内。第一锡杯伸出内锡槽上方时与机械手抓取的产品的零件焊点接触并完成焊接作业,当第一锡杯收入内锡槽内时,给第一锡杯加满锡,使每次焊接的焊锡量相同。

内锡槽上方设有第一刮锡板,与第一伸缩装置连接。伸缩装置由两个气缸带动,一个气缸控制上升,另一气缸控制前后移动。PLC控制这两个气缸的运动轨迹,可将内锡槽上被氧化的锡刮除。

外锡槽内还设有第二锡杯,与第二升降装置连接。第二升降装置能够带动第二锡杯升降,使第二锡杯伸出外锡槽上方或收入外锡槽内。第二杯伸出内锡槽上方时与机械手抓取的产品的零件焊点接触并完成焊接作业,当第二锡杯收入内锡槽内时,给第二锡杯加满锡,使每次焊接的焊锡量相同。

相应地,在锡槽上方设有第二刮锡板,与第二伸缩装置连接。伸缩装置由两个气缸带动,一个气缸控制上升,另一气缸控制前后移动。PLC控制这两个气缸的运动轨迹,可将内锡槽上被氧化的锡刮除。

第一升降装置带动第一锡杯进行焊接的时间与第二升降装置带动第二锡杯进行焊接的时间能够分别控制,实现两个锡杯的焊接时间不同,可满足不同产品的焊接时间要求。

机架上安装有助焊剂杯,与助焊剂泵连通,可通过助焊剂泵将设置在机架下方的助焊剂容器中的助焊剂供应给助焊剂杯。助焊剂杯下方设有助焊剂回收槽,与助焊剂容器相连通。助焊剂杯与助焊剂泵之间有连通过度机构,过度机构内的助焊剂液面与助焊剂杯内的助焊剂液面相同或略高于助焊剂杯内的助焊剂液面,助焊剂泵将助焊剂泵入过度机构中,过度机构将助焊剂传入助焊剂杯内。过度机构能平缓地将助焊剂供应到助焊剂杯中;当助焊剂杯的助焊剂满出时,流入助焊剂回收槽内,再自动回到助焊剂容器中。助焊剂容器为一个密封型容器,能防止助焊剂的挥发。

 

4 应用效果

该焊锡机在同一锡槽内可以实现两种不同温度控制,可以对产品上两种部件采用不同的温度进行焊接,耐温较高的器件使用温度高的焊锡进行作业,耐温较低的器件使用低温进行焊接,解决了两种不同耐温等级的器件同时在一锡炉中进行焊接作业的技术难题,提高了生产效率和焊接的可靠性。

该技术方案还可以对两个焊锡杯的焊锡时间分别控制, 实现同一产品上两种器件按不同时间焊接,满足不同器件不同的焊接质量要求。

该技术方案在两个锡槽上分别设有刮锡装置,每次在焊接前,将焊锡面的氧化层刮掉,可使焊接的质量更可靠。

通过助焊剂回收装置,多出的助焊剂被助焊剂回收装置回收,避免了助焊剂的浪费;同时,由于连通过度机构的低端面处的助焊剂液面高度一致,产品每次沾的助焊剂量均一致,能保证焊接的质量一致。


5 结语

按该技术方案制作的自动焊锡机,在防雷器的生产实践中得到运用,验证了该技术方案的可行性。从实施一段时间后的效果来看,基本达到预期的目标。该自动焊锡机在作业时,低温焊料的氧化较多,需进一步改进。


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