專利名稱：基于電路板焊接的焊接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及激光焊接領(lǐng)域，尤其涉及一種基于電路板焊接的焊接系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前電路板焊接普遍采用的焊接技術(shù)主要有，一熱風(fēng)回流焊，二波峰焊，三選擇性焊接，四手工焊接。一回流焊是通過提供一種加熱環(huán)境，使焊錫膏受熱融化從而讓表面貼裝元器件和PCB焊盤通過焊錫膏合金可靠地結(jié)合在一起的焊接技術(shù)。二 波峰焊是讓插件板的焊接面直接與高溫液態(tài)錫接觸達到焊接目的，其高溫液態(tài)錫保持一個斜面，并由特殊裝置使液態(tài)錫形成一道道類似波浪的現(xiàn)象，所以叫〃波峰焊"。三選擇性焊接可通過與波峰焊的比較來描述選擇性焊接的概念。兩者間最明顯的差異在于波峰焊中PCB的下部完全浸入液態(tài)焊料中，而在選擇性焊接中，僅有部分特定區(qū)域與焊料接觸。在焊接過程中，焊料頭的位置固定，通過機械手帶動PCB沿各個方向運動。在焊接前也必須預(yù)先涂敷助焊劑。但是熱風(fēng)回流焊涉及到溫度敏感器件時無法使用，而波峰焊需要電路板的下部需要完全浸入液態(tài)焊料中；選擇性焊接不適應(yīng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，工藝復(fù)雜。實際產(chǎn)品生產(chǎn)中遇到安裝有溫度敏感器件，同時又不容許讓零部件浸入液態(tài)焊料中的情況時，往往只能手工焊接。手工焊接又無法避免，漏焊、虛焊、焊接質(zhì)量不穩(wěn)定、一致性差的缺點。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實用新型提供了一種基于電路板焊接的焊接系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中質(zhì)量不穩(wěn)定、一致性差的問題。本實用新型提供了一種基于電路板焊接的焊接系統(tǒng)，包括焊接工作臺、激光光源、光纖、送絲機構(gòu)、圖像跟蹤系統(tǒng)、軌跡運行機構(gòu)以及夾持電路板的工裝模具；激光光源產(chǎn)生激光并通過光纖傳輸；軌跡運行機構(gòu)調(diào)節(jié)焊接工作臺上的水平工作臺的位置，水平工作臺固定在Y軸的絲杠上，Y軸絲杠固定在X軸的絲杠上，X軸絲杠固定在焊接工作臺上，X軸和Y軸的絲杠通過步進電機來控制運動；旋轉(zhuǎn)氣缸固定在水平工作臺上，工裝模具安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸上并隨著氣缸旋轉(zhuǎn)；圖像跟蹤系統(tǒng)和送絲機構(gòu)均固定在焊接工作臺上的垂直工作臺上，垂直工作臺固定在Z軸絲杠上，Z軸絲杠固定在焊接工作臺上。作為本實用新型的進一步改進，所述送絲機構(gòu)由夾緊齒輪、焊錫絲、步進電機以及送絲軌道組成，所述焊錫絲在所述送絲軌道上運動，所述步進電機控制夾緊齒輪的轉(zhuǎn)動并帶動焊錫絲運動。作為本實用新型的進一步改進，所述夾持電路板的工裝模具包括工裝模具底座、定位裝置以及電路板的定位夾具，電路板的定位夾具和定位裝置均固定在工裝模具底座上，定位裝置定位安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸上。作為本實用新型的進一步改進，所述圖像跟蹤系統(tǒng)、軌跡運行機構(gòu)和送絲機構(gòu)進行五軸聯(lián)動。本實用新型的有益效果是1、利用激光能量集中的特點，避免對溫度敏感器件性能的影響；2、利用激光非接觸焊接的特點，解決波峰焊中元器件必須浸入液態(tài)焊料中的劣勢；3、克服人工焊接中的漏焊、虛焊的現(xiàn)象，避免人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響；4、激光焊接簡化了工藝流程，適應(yīng)性較強；5、實現(xiàn)對單點的精確焊接；6、實現(xiàn)對同一空間內(nèi)的異面焊接；7、實現(xiàn)不同形狀點的一次性焊接。
圖1為本實用新型基于電路板焊接的焊接方法步驟示意圖。圖2為本實用新型基于電路板的焊接系統(tǒng)的示意框圖。圖3為本實用新型基于電路板的焊接系統(tǒng)的送絲機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型基于電路板的焊接系統(tǒng)的工裝模具結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明及具體實施方式
對本實用新型進一步說明。一種基于電路板焊接的焊接方法，包括如下步驟(A)圖像跟蹤系統(tǒng)調(diào)節(jié)軌跡運行機構(gòu)的運動方向；(B)激光光源進行預(yù)熱處理；(C)送絲機構(gòu)進行送絲處理；(D)激光焊接。所述步驟(A)中，所述圖像跟蹤系統(tǒng)調(diào)節(jié)并定位軌跡運行機構(gòu)的X、Y、A三個方向，所述軌跡運行機構(gòu)運行至激光焊接點；所述軌跡運行機構(gòu)上固定待焊接電路板。所述步驟(B)中，調(diào)節(jié)和控制待焊接電路板焊接點激光光源功率和時間。
所述步驟(C)中，送絲機構(gòu)調(diào)節(jié)待焊接電路板焊接點的焊錫量，保持焊接點的焊錫
量一致。所述步驟(D)中，調(diào)節(jié)激光點上下高度的調(diào)節(jié)，對同一空間內(nèi)不同待焊接電路板焊接高度點進行焊接。所述基于電路板焊接的焊接方法還包括保溫處理步驟。所述圖像跟蹤系統(tǒng)、軌跡運行機構(gòu)和送絲機構(gòu)進行五軸聯(lián)動。一種實施例中，電路板組裝在工裝模具上，工裝模具安裝在旋轉(zhuǎn)軸上。旋轉(zhuǎn)氣缸，固定在Y軸絲杠上，Y軸絲杠固定在X軸絲桿上。當(dāng)X軸運動時，帶動電路板沿X軸運動，當(dāng)Y軸運動時帶動電路板沿Y軸運動，當(dāng)A軸旋轉(zhuǎn)時,帶動電路板沿旋轉(zhuǎn)軸運動。光纖及送絲機構(gòu)固定在Z軸絲桿上，焊錫絲的送出位置與激光的焦點重合，當(dāng)Z軸運動時帶動兩者同時運動。圖像跟蹤系統(tǒng)確定好電路板與預(yù)先設(shè)定的定位點之間的差異，系統(tǒng)輸出控制信號，控制X、Y、A三軸，進行運動，使電路板到達指定焊接位置。送絲機構(gòu)，直接控制每個焊接點的送錫量的大小。其每次焊接送錫量可固定不變。確保焊接的一致性。本實用新型同時提供了一種基于電路板焊接的焊接系統(tǒng)，包括焊接工作臺、激光光源、光纖、送絲機構(gòu)、圖像跟蹤系統(tǒng)、軌跡運行機構(gòu)以及夾持電路板的工裝模具；激光光源產(chǎn)生激光并通過光纖傳輸；軌跡運行機構(gòu)調(diào)節(jié)焊接工作臺上的水平工作臺的位置，水平工作臺固定在Y軸的絲杠上，Y軸絲杠固定在X軸的絲杠上，X軸絲杠固定在焊接工作臺上，X軸和Y軸的絲杠通過步進電機來控制運動；旋轉(zhuǎn)氣缸固定在水平工作臺上，工裝模具安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸上并隨著氣缸旋轉(zhuǎn)；圖像跟蹤系統(tǒng)和送絲機構(gòu)均固定在焊接工作臺上的垂直工作臺上，垂直工作臺固定在Z軸絲杠上，Z軸絲杠固定在焊接工作臺上；所述送絲機構(gòu)由夾緊齒輪、焊錫絲、步進電機以及送絲軌道組成，所述焊錫絲在所述送絲軌道上運動，所述步進電機控制夾緊齒輪的轉(zhuǎn)動并帶動焊錫絲運動。所述夾持電路板的工裝模具包括工裝模具底座、定位裝置以及電路板的定位夾具，電路板的定位夾具和定位裝置均固定在工裝模具底座上，定位裝置定位安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸上。在一實施例中，如圖1所示，利用圖像跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)精確定位當(dāng)電路板運行到指定位置后，利用攝像技術(shù)進行拍照，通過與預(yù)先設(shè)定的圖像樣本進行對比，計算兩個圖像之間的差異，控制電機運動到焊接位置。其定位公差，可達到±0. 05mm;當(dāng)電路板運行到指定位置后，圖像識別系統(tǒng)對電路板上的定位點進行拍照，通過與預(yù)先設(shè)定的圖像樣本進行對比。計算出兩者之間的位置差異，控制電機在X、Y、A三個方向上進行移動，使電路板的焊接位置與之前設(shè)定的焊接位置保持高度一致，其定位公差可達到±0. 05_。通過對光源功率和時間的控制，實現(xiàn)焊接點質(zhì)量的一致性提供的焊接功率最大為130W，時間可以任意設(shè)定。在下次修改前，每個波形的輸出能量恒定一致。通過對送絲機構(gòu)的精確控制，實現(xiàn)焊點焊錫量的精確控制焊接機控制電機的旋轉(zhuǎn)，來控制焊錫絲前進的長度。其單次送絲量的長度，理論上可無限長。利用激光光斑小，非接觸的特點，實現(xiàn)狹小空間內(nèi)的焊接激光光斑在焦點位置上的大小約為直徑為0.1mm的一個圓，理論上可以焊接的最小焊盤為直徑為0.1mm的一個圓盤。通過對激光點上下高度的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)同一空間內(nèi)，不同焊接高度點的焊接激光焊接的能量集中在焦點位置上。通過對Z軸上下位置的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對焊接焦點位置的調(diào)節(jié)。當(dāng)在同一空間內(nèi)時，調(diào)節(jié)Z軸，即可實現(xiàn)不同高度點的焊接。Z軸可以調(diào)節(jié)的范圍為0到200mm ；利用激光能量集中的特點，避免對溫度敏感器件性能的影響激光的能量主要在焦點位置，在其他位置時，光是發(fā)散狀態(tài)，能量忽略不計。利用激光非接觸焊接的特點，解決波峰焊中元器件必須浸入液態(tài)焊料中的劣勢激光焊接是通過聚集光的能量，當(dāng)焊錫絲運行到焊接點時，融化焊錫，實現(xiàn)焊接，這個焊接過程中，僅是焊盤與焊錫絲進行接觸。整套設(shè)備實行五軸聯(lián)動，具有極大的適用范圍，工藝簡單X、Y、Z、A、E五個軸相互配合，可實現(xiàn)對工件全方位的焊接。X、Y、Z三個軸的運動范圍為0到200mm，A軸的旋轉(zhuǎn)范圍為0到360°，E軸送絲長度可無限長。一實施例中，一種基于電路板焊接的焊接系統(tǒng)由焊接工作臺3、激光光源1、光纖2、送絲機構(gòu)4、圖像跟蹤系統(tǒng)5、軌跡運行機構(gòu)、顯示器6組成。激光光源產(chǎn)I生激光，利用光纖2將激光傳輸?shù)街付ǖ暮附游恢?，通過特殊的光學(xué)元件，將激光聚焦，從而將激光的能量集中在很小的區(qū)域內(nèi)，產(chǎn)生極高的溫度。軌跡運行機構(gòu)能夠調(diào)節(jié)水平工作臺的位置，從而調(diào)整焊接位置。水平工作臺32剛性固定在Y軸絲杠35上，Y軸絲杠35剛性固定在X軸絲杠34上，X軸絲杠34固定在焊接工作臺上。X軸和Y軸的絲杠通過步進電機來控制運動。水平工作臺可隨著X軸和Y軸在進行X和Y兩個方向進行移動。水平工作臺32即可在單一方向上運行，也可在兩個方向上進行兩軸聯(lián)動。旋轉(zhuǎn)氣缸31固定在水平工作臺32上，工裝模具通過特殊的定位裝置，安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸31上，氣缸旋轉(zhuǎn)時，帶動工裝模具一起轉(zhuǎn)動，工作模具可進行360°的旋轉(zhuǎn)。圖像跟蹤系統(tǒng)和送絲機構(gòu)均固定在垂直工作臺33上，垂直工作臺33固定在Z軸絲杠36上，Z軸絲杠36固定在焊接工作臺上，當(dāng)Z軸絲杠36隨著電機的旋轉(zhuǎn)進行Z方向的運動時，垂直工作臺33也隨著Z軸絲杠進行Z方向的運動。送絲機構(gòu)的主要功能是將焊錫送到指定的焊機位置，送絲機構(gòu)內(nèi)部，利用一對齒輪42夾緊焊錫絲41，電機43控制齒輪的轉(zhuǎn)動，當(dāng)齒輪42轉(zhuǎn)動時，帶動焊錫絲41向前運動，焊錫絲41進入送絲軌道44，將焊錫絲41送到指定的焊機位置。通過齒輪42的旋轉(zhuǎn)周數(shù)來控制焊錫前進的距離，進而控制單次焊接的焊錫量的大小。工裝模具37的主要功能是定位需要焊接的元器件(如電路板38)的位置，根據(jù)元器件的外形，元器件定位夾具52加工成特殊的外形尺寸，滿足元氣器的精確定位安裝，定位夾具52和下部定位裝置51均固定在模具的底座53上。下部定位裝置51定位安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸上。利用軸套同心的原理，保證不同的工裝夾具安裝在同一個旋轉(zhuǎn)氣缸上時，位置的精確。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種基于電路板焊接的焊接系統(tǒng)，其特征在于包括焊接工作臺、激光光源、光纖、送絲機構(gòu)、圖像跟蹤系統(tǒng)、軌跡運行機構(gòu)以及夾持電路板的工裝模具；激光光源產(chǎn)生激光并通過光纖傳輸；軌跡運行機構(gòu)調(diào)節(jié)焊接工作臺上的水平工作臺的位置，水平工作臺固定在Y軸的絲杠上，Y軸絲杠固定在X軸的絲杠上，X軸絲杠固定在焊接工作臺上，X軸和Y軸的絲杠通過步進電機來控制運動；旋轉(zhuǎn)氣缸固定在水平工作臺上，工裝模具安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸上并隨著氣缸旋轉(zhuǎn)；圖像跟蹤系統(tǒng)和送絲機構(gòu)均固定在焊接工作臺上的垂直工作臺上，垂直工作臺固定在Z軸絲杠上，Z軸絲杠固定在焊接工作臺上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板焊接的焊接系統(tǒng)，其特征在于所述送絲機構(gòu)由夾緊 齒輪、焊錫絲、步進電機以及送絲軌道組成，所述焊錫絲在所述送絲軌道上運動，所述步進電機控制夾緊齒輪的轉(zhuǎn)動并帶動焊錫絲運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板焊接的焊接系統(tǒng)，其特征在于所述夾持電路板的工裝模具包括工裝模具底座、定位裝置以及電路板的定位夾具，電路板的定位夾具和定位裝置均固定在工裝模具底座上，定位裝置定位安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板焊接的焊接系統(tǒng)，其特征在于所述圖像跟蹤系統(tǒng)、軌跡運行機構(gòu)和送絲機構(gòu)進行五軸聯(lián)動。
專利摘要本實用新型涉及激光焊接領(lǐng)域，其公開了一種基于電路板焊接的焊接系統(tǒng)，包括焊接工作臺、激光光源、光纖、送絲機構(gòu)、圖像跟蹤系統(tǒng)、軌跡運行機構(gòu)以及夾持電路板的工裝模具；激光光源產(chǎn)生激光并通過光纖傳輸；軌跡運行機構(gòu)調(diào)節(jié)焊接工作臺上的水平工作臺的位置，水平工作臺固定在Y軸的絲杠上，Y軸絲杠固定在X軸的絲杠上，X軸絲杠固定在焊接工作臺上。本實用新型的有益效果是1、利用激光能量集中的特點，避免對溫度敏感器件性能的影響；2、利用激光非接觸焊接的特點，解決波峰焊中元器件必須浸入液態(tài)焊料中的劣勢；3.利用激光非接觸焊接的特點,解決焊接空間狹窄電烙鐵(接觸焊接)無法觸及的劣勢。
文檔編號B23K1/005GK202861569SQ20122016516
公開日2013年4月10日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者趙圖良, 暢曉鵬, 喻文伯, 楊華明, 廖春生, 黃偉, 葉偉 申請人:深圳市恒毅興實業(yè)有限公司