激光锡球焊接机的制作方法

本实用新型涉及锡球焊接领域，尤其涉及一种激光锡球焊接机。

背景技术：

目前，锡焊在工业生产中非常普及，随着技术的发展和人工成本的快速上升，锡球自动焊接设备已经代替传统的人工操作电烙铁的锡焊方式成为锡焊技术发展的主要方向。而激光锡球焊接是利用高能量密度的激光束作为热源照射锡盘中位于焊嘴内的锡球，使得锡球快速融化，然后在撤去激光照射，使得熔化后的锡球固化，进而完成焊接。而要使锡球融化，则激光束需正对锡球的上方，若激光束与锡球之间有偏差，激光束没有射到锡球上，则无法融化锡球，导致无法焊接。在现有的激光锡球焊接设备中，一般是手动调节xy滑动平台的微调螺杆来激光发射器的位置，以使激光发射器发射的激光束与锡球对中，从而融化锡球。但该方式存在以下问题：第一，手动微调的对中调节精度较低，操作麻烦，人工成本高；第二，存在锡球没有有效落入焊接通道内而被碟片带走的情况，球残留在碟片的分球孔里，造成锡球与基板、底板摩擦，摩擦增加扭矩，甚至卡死碟片，导致碟片无法继续转动，而摩坏的锡球会造成锡渣，造成污染，甚至残缺的锡球被再一次送入工球位进行焊接，造成焊接坏品，影响生产效率。

因此，急需一种可自动调节激光对中且自动化焊接的激光锡球焊接机。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可自动调节激光对中且自动化焊接的激光锡球焊接机。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种激光锡球焊接机，包括支撑平台、移动机构、激光焊接机构、第一视觉系统及产品放置台，所述移动机构设置于所述支撑平台上；所述激光焊接机构包括壳体、焊接盘组件、焊嘴、第一滑动机构、第一pzt驱动机构及激光发射器，所述壳体与所述移动机构连接，所述移动机构可驱动所述壳体移动，所述焊接盘组件安装于所述壳体内，所述焊接盘组件设有激光通道，所述焊嘴设置于所述焊接盘组件的底部并凸伸出所述壳体，所述焊嘴设有焊接通道，所述焊接通道与所述激光通道连通，所述第一滑动机构可滑动调节地设置于所述焊接盘组件的上部，所述第一pzt驱动机构包括第一电源组件及第一压电陶瓷，所述第一电源组件与所述第一压电陶瓷连接，所述第一压电陶瓷与所述第一滑动机构连接，所述激光发射器设置于所述第一滑动机构上并位于所述激光通道的上方，借由所述第一电源组件对所述第一压电陶瓷通电，以使所述第一压电陶瓷驱使所述第一滑动机构连同所述激光发射器一起滑动；所述第一视觉系统设置于所述支撑平台上，所述第一视觉系统用于观察所述激光发射器发射的激光的光斑与所述焊嘴的中心位置；所述产品放置台设置于所述支撑平台上并用于放置待焊接的产品。

较佳地，所述移动机构包括x轴移动组件、y轴移动组件及z轴移动组件，所述x轴移动组件设置于所述支撑平台上，所述y轴移动组件呈垂直地设置于所述x轴移动组件上，所述z轴移动组件呈垂直地设置于所述y轴移动组件上，所述壳体设置于所述z轴移动组件上。

较佳地，所述第一滑动机构包括第一座体及第一滑动件，所述第一座体设置于所述焊接盘组件上，所述第一滑动件可滑动地设置于所述第一座体上，所述第一压电陶瓷设置于所述第一座体上并与所述第一滑动件抵触连接，所述激光发射器与所述第一滑动件连接。

较佳地，所述第一pzt驱动机构还包括第一放大器，所述第一放大器的中部枢接于所述第一座体，所述第一放大器位于所述第一压电陶瓷与所述第一滑动件之间，所述第一压电陶瓷与所述第一放大器的一端抵触连接，所述第一放大器的另一端与所述第一滑动件抵触连接，所述第一压电陶瓷作用于所述第一放大器的力臂比所述第一滑动件作用于所述第一放大器的力臂短。

较佳地，所述激光焊接机构还包括第二滑动机构及第二pzt驱动机构，所述第二滑动机构可滑动调节地设置于所述焊接盘组件的上部，所述第一滑动机构设置于所述第二滑动机构上，所述第二pzt驱动机构包括第二电源组件及第二压电陶瓷，所述第二电源组件与所述第二压电陶瓷连接，所述第二压电陶瓷与所述第二滑动机构连接，借由所述第二电源组件对所述第二压电陶瓷通电，以使所述第二压电陶瓷驱使所述第二滑动机构滑动。

较佳地，所述第二滑动机构包括第二座体及第二滑动件，所述第二座体设置于所述焊接盘组件上，所述第二滑动件可滑动地设置于所述第二座体上，所述第二压电陶瓷设置于所述第二座体上并与所述第二滑动件抵触连接，所述第一滑动机构设置于所述第二滑动件上。

较佳地，所述第二pzt驱动机构还包括第二放大器，所述第二放大器的中部枢接于所述第二座体，所述第二放大器位于所述第二压电陶瓷与所述第二滑动件之间，所述第二压电陶瓷与所述第二放大器的一端抵触连接，所述第二放大器的另一端与所述第二滑动件抵触连接，所述第二压电陶瓷作用于所述第二放大器的力臂比所述第二滑动件左右与所述第二放大器的力臂短。

较佳地，所述焊接盘组件包括下基板、分球碟片、上基板及转动驱动机构，所述下基板、所述分球碟片及所述上基板从下往上依次叠放，所述激光通道贯穿所述下基板和所述上基板，所述焊嘴安装于所述下基板的底部，所述下基板设有落料通道及排渣槽口，所述落料通道的一端于所述下基板的上表面形成落料口，所述落料通道的另一端与所述激光通道连通，所述排渣槽口位于所述下基板的上表面，所述分球碟片沿圆周方向设有若干个分球孔，所述上基板设有进料通道，所述进料通道于所述上基板的下表面形成进料出口，所述落料口、所述排渣槽口及所述进料出口分别正对所述分球孔所处的圆周线，所述转动驱动机构的输出端穿过所述上基板并与所述分球碟片连接，借由所述转动驱动机构驱动所述分球碟片转动，以使所述分球孔内的未落入所述落料口的锡球掉落至所述排渣槽口。

较佳地，还包括第二视觉系统，所述第二视觉系统与所述壳体连接，所述第二视觉系统用于对所述产品放置台上的产品进行拍照定位。

较佳地，还包括锡球收集箱，所述锡球收集箱设置于所述支撑平台上并用于收集锡球。

与现有技术相比，本实用新型的激光锡球焊接机的激光焊接机构设有第一视觉系统、第一滑动机构及第一pzt驱动机构，通过第一视觉系统观察并分析激光发射器发射的激光的光斑与所述焊嘴的中心位置，根据分析结果，利用第一电源组件对第一压电陶瓷进行通电，使得第一压电陶瓷将电信号转换成机械位移并驱使第一滑动机构滑动，从而使得第一滑动机构带动激光发射器一起滑动，进而对激光发射器发射的激光束的位置进行微调，使得激光束与焊嘴精确对中，实现自动调节激光对中，保证激光束可射到锡球上并融化锡球；本实用新型的激光锡球焊接机可通过移动机构驱动激光焊接机构移动，使得激光焊接机构的焊嘴移动至与该焊接的产品对应的位置处，实现对该产品进行自动化焊接，且焊接质量高。

附图说明

图1是本实用新型的激光锡球焊接机的立体结构示意图。

图2是本实用新型的激光锡球焊接机去掉机架后的结构示意图。

图3是本实用新型的激光锡球焊接机的激光焊接机构的结构示意图。

图4是本实用新型的激光焊接机构的焊接盘组件的结构示意图。

图5是本实用新型的激光焊接机构的焊接盘组件的爆炸图。

图6是本实用新型的激光焊接机构的焊接盘组件的剖面图。

图7是图6中a处的放大图。

图8是本实用新型的激光焊接机构的分球碟片的结构示意图。

图9是本实用新型的激光焊接机构的焊接盘组件的另一剖面图。

图10是图9中b处的放大图。

图11是本实用新型的激光焊接机构去掉壳体后的结构示意图。

图12是本实用新型的第一pzt驱动机构的原理框图。

图13是本实用新型的第二pzt驱动机构的原理框图。

图14是本实用新型的第一视觉系统、产品放置台及锡球收集箱三者的结构示意图。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。

请参阅图1至图3以及图11至图12，本实用新型的激光锡球焊接机100包括机架101、支撑平台1、移动机构2、激光焊接机构3、第一视觉系统4及产品放置台5。支撑平台1设置于机架101内；移动机构2设置于支撑平台1上；激光焊接机构3包括壳体31、焊接盘组件32、焊嘴33、第一滑动机构34、第一pzt驱动机构35(pzt，piezoelectricceramics，压电陶瓷)及激光发射器36，壳体31与移动机构2连接，移动机构2可驱动壳体31移动，焊接盘组件32安装于壳体31内，焊接盘组件32设有激光通道321，焊嘴33设置于焊接盘组件32的底部并凸伸出壳体31，焊嘴33设有焊接通道331，焊接通道331的上端与激光通道321连通，焊接通道331的下端形成锡球焊接出口，第一滑动机构34可滑动调节地设置于焊接盘组件32的上部，第一pzt驱动机构35包括第一电源组件351及第一压电陶瓷352，第一电源组件351与第一压电陶瓷352连接，第一压电陶瓷352与第一滑动机构34连接，激光发射器36设置于第一滑动机构34上并位于激光通道321的上方，借由第一电源组件351对第一压电陶瓷352通电，以使第一压电陶瓷352驱使第一滑动机构34连同激光发射器36一起滑动；第一视觉系统4设置于支撑平台1上，第一视觉系统4用于观察激光的光斑与焊嘴33的中心位置；产品放置台5设置于支撑平台1上并用于放置待焊接的产品。其中，第一视觉系统4可采用现有的ccd视觉系统等。

请参阅图1及图3，通过第一视觉系统4观察并分析激光的光斑与焊嘴33的中心位置，根据分析结果，利用第一电源组件351对第一压电陶瓷352进行通电，使得第一压电陶瓷352将电信号转换成机械位移并驱使第一滑动机构34滑动，从而使得第一滑动机构34带动激光发射器36一起滑动，进而对激光发射器36发射的激光束的位置进行微调，使得激光束与焊嘴33精确对中，实现自动调节激光对中，保证激光束可射到锡球上并融化锡球，可通过移动机构2驱动激光焊接机构3移动，使得激光焊接机构3的焊嘴33移动至与该焊接的产品对应的位置处，实现对该产品进行自动化焊接。具体地，机架101上设有显示操作机构8、控制器等等。

请参阅图2，在本实施例中，移动机构2包括x轴移动组件21、y轴移动组件22及z轴移动组件23，x轴移动组件21设置于支撑平台1上，y轴移动组件22呈垂直地设置于x轴移动组件21上，z轴移动组件23呈垂直地设置于y轴移动组件22上，壳体31设置于z轴移动组件23上。通过x轴移动组件21、y轴移动组件22和z轴移动组件23来驱动激光焊接机构3在三维空间内移动，以便于对产品放置台5的产品进行焊接。其中，x轴移动组件21、y轴移动组件22及z轴移动组件23三者形成现有的三轴机械手机构，但移动机构2的结构不以此为限，移动机构2也可采用现有的四轴机械手、六轴机械手等等。

请参阅图11及图12，第一滑动机构34包括第一座体341及第一滑动件342，第一座体341设置于焊接盘组件32上，第一滑动件342可滑动地设置于第一座体341上，第一压电陶瓷352设置于第一座体341上并与第一滑动件342抵触连接，激光发射器36与第一滑动件342连接。其中，第一电源组件351可设置于第一座体341内，但不以此为限，第一电源组件351也可外置。较佳者，第一pzt驱动机构35还包括第一放大器353，第一放大器353的中部枢接于第一座体341，第一放大器353位于第一压电陶瓷352与第一滑动件342之间，第一压电陶瓷352与第一放大器353的一端抵触连接，第一放大器353的另一端与第一滑动件342抵触连接，第一压电陶瓷352作用于第一放大器353的力臂比第一滑动件342作用于第一放大器353的力臂短。在本实施例中，第一滑动件342恒具有一滑动复位至初始位置的复位力，第一放大器353及第一压电陶瓷352对第一滑动件342复位至初始位置起阻挡作用，通过第一电源组件351对第一压电陶瓷352通电，使得第一压电陶瓷352顶推第一放大器353转动，第一放大器353释放第一滑动件342，第一滑动件342在复位力的作用下沿第一座体341滑动，并带动激光发射器36一起滑动，从而对激光发射器36的位置进行微调。第一滑动件342恒具有一滑动复位至初始位置的复位力的方式可采用现有的拉伸弹簧，拉伸弹簧设置于第一座体341与第一滑动件342之间，拉伸弹簧呈拉伸状态，从而对第一滑动件342施加一滑动复位至初始位置的复位力，但不以此为限。值得注意的是，在其他实施例中，可通过第一电源组件351对第一压电陶瓷352通电，使得第一压电陶瓷352顶推第一放大器353转动，第一放大器353转动直接顶推第一滑动件342滑动，使得第一滑动件342带动激光发射器36一起滑动。其中，第一放大器353可以在增大行程的同时保护第一压电陶瓷352免受离轴力(侧向力和扭矩)的破坏。

请参阅图11至图13，激光焊接机构3还包括第二滑动机构37及第二pzt驱动机构38，第二滑动机构37可滑动调节地设置于焊接盘组件32的上部，第一滑动机构34设置于第二滑动机构37上，第二pzt驱动机构38包括第二电源组件381及第二压电陶瓷382，第二电源组件381与第二压电陶瓷382连接，第二压电陶瓷382与第二滑动机构37连接，借由第二电源组件381对第二压电陶瓷382通电，以使第二压电陶瓷382驱使第二滑动机构37滑动。具体地，第二滑动机构37包括第二座体371及第二滑动件372，第二座体371设置于焊接盘组件32上，第二滑动件372可滑动地设置于第二座体371上，第二压电陶瓷382设置于第二座体371上并与第二滑动件372抵触连接，第一滑动机构34设置于第二滑动件372上。其中，第二电源组件381可设置于第二座体371内，但不以此为限，第二电源组件381也可外置。较佳者，第二pzt驱动机构38还包括第二放大器383，第二放大器383的中部枢接于第二座体371，第二放大器383位于第二压电陶瓷382与第二滑动件372之间，第二压电陶瓷382与第二放大器383的一端抵触连接，第二放大器383的另一端与第二滑动件372抵触连接，第二压电陶瓷382作用于第二放大器383的力臂比第二滑动件372左右与第二放大器383的力臂短。在本实施例中，第二滑动件372恒具有一滑动复位至初始位置的复位力，第二放大器383及第二压电陶瓷382对第二滑动件372复位至初始位置起阻挡作用，通过第二电源组件381对第二压电陶瓷382通电，使得第二压电陶瓷382顶推第二放大器383，第二放大器383转动释放第二滑动件372，第二滑动件372在复位力的作用下沿第二座体371滑动，并带动第一滑动机构34滑动。更具体地，第一滑动件342的滑动方向与第二滑动件372的滑动方向垂直。第一滑动机构34和第二滑动机构37可采用现有的xy滑动平台的方式，但不以此为限。第二放大器383可以在增大行程的同时保护第二压电陶瓷382免受离轴力(侧向力和扭矩)的破坏。

请参阅图4至图8，焊接盘组件32包括下基板322、分球碟片323、上基板324及转动驱动机构325，下基板322、分球碟片323及上基板324从下往上依次叠放，具体地，下基板322与上基板324之间设有垫片327及密封环329，垫片327围绕分球碟片323设置，密封环329围绕垫片327设置，但不以此为限；激光通道321贯穿下基板322和上基板324，焊嘴33安装于下基板322的底部；下基板322设有落料通道322a及排渣槽口322b，落料通道322a的一端于下基板322的上表面形成落料口322a1，落料通道322a的另一端与激光通道321连通，排渣槽口322b位于下基板322的上表面；分球碟片323沿圆周方向设有若干个分球孔323a；上基板324设有进料通道324a，进料通道324a于上基板324的下表面形成进料出口324a1，落料口322a1、排渣槽口322b及进料出口324a1分别正对分球孔323a所处的圆周线，进料通道324a于上基板324的下表面形成进料出口324a1，进料通道324a于上基板324的上表面形成进料入口，锡球可从进料入口进入进料通道324a，并从进料出口324a1掉出，但不以此为限，进料入口也可形成于上基板324的侧壁；转动驱动机构325的输出端穿过上基板324并与分球碟片323连接，转动驱动机构325可驱动分球碟片323转动，使得从进料出口324a1掉出的锡球通过分球碟片323的分球孔323a落入落料口322a1，锡球再经落料通道322a进入激光通道321并落入焊嘴的焊接通道331，当锡球未有效落入落料口322a1而被分球碟片323带走时，借由转动驱动机构325继续驱动分球碟片323转动，以使分球孔323a内的未落入落料口322a1的锡球掉落至排渣槽口322b，从而自动清理残留锡球。其中，转动驱动机构325可采用现有的旋转电机，但不以此为限。

请参阅图9至图10，在本实施例中，下基板322设有排渣通道322c，排渣通道322c的一端与排渣槽口322b连通，使得落入排渣槽口322b可掉落至排渣通道322c。具体地，排渣通道322c的另一端于下基板322的侧壁形成排渣出口，使得位于排渣通道322c的锡球可从该排渣出口排出。更具体地，排渣槽口322b为弧形槽，该弧形槽也正对分球孔323a所处的圆周线，充分保证分球孔323a内的未落入落料口322a1的锡球均可掉落至排渣槽口322b，以及从排渣槽口322b掉落至排渣通道322c内。但不以此为限，举例而言，下基板322可仅设置排渣槽口322b，排渣槽口322b的深度大于锡球的直径，以保证锡球不与上基板324、下基板322发生摩擦，通过该排渣槽口322b将残留的锡球储存起来，排渣槽口322b的形状可为长槽形，以便于存储更多的锡球。

请参阅图3至图5，焊接盘组件32还包括进料管326及加压气体供应机构328，进料管326安装于上基板324上并与进料入口连通。进料管326用于储存锡球并向进料入口供料，进料管326内的锡球可经进料入口进入进料通道324a，再从进料通道324a经进料出口324a1落入至分球碟片323的分球孔323a内，从而实现供球；加压气体供应机构328与下基板322连接并用于对激光通道321及焊接通道331提供加压气体，锡球对焊接通道331的出口有一定的封堵作用，引起持续通入加压气体的激光通道321及焊接通道331内的气压增大，检测到气压增大的气压检测机构触发激光发射器36，使得激光发射器36发射激光，锡球被激光命中而迅速液化，熔融的锡液脱离焊接通道331的出口并直接来到与之抵接的产品的待焊接部位处，从而实现焊接。在本实施例中，加压气体为氮气，但不以此为限。

请参阅图2及图3，本实用新型的激光锡球焊接机100还包括第二视觉系统6，第二视觉系统6与壳体31连接，第二视觉系统6用于对产品放置台5上的产品进行拍照定位。通过移动机构2驱使第二视觉系统6先移动至与产品放置台5对应的位置处，使得第二视觉系统6对产品放置台5上的产品进行拍照定位，以得到产品的焊接位的位置信息，移动机构2再根据该位置信息来驱使激光焊接机构3移动，使得焊嘴33移动至对应的位置处并对产品进行焊接。其中，第二视觉系统6可采用现有的ccd视觉系统等。

请参阅图2及图14，本实用新型的激光锡球焊接机100还包括锡球收集箱7，锡球收集箱7设置于支撑平台1上并用于收集锡球。通过氮气对激光通道321及焊接通道331进行清理，从焊嘴33排出的锡球可落入锡球收集箱7，从而收集起来。

结合图1至图14，本实用新型的激光锡球焊接机100的具体工作原理如下：

利用第二视觉系统6进行对位校验；开启激光发射器36，使得激光发射器36发射激光导向光，第一视觉系统4的相机抓拍照片，工控机分析激光发射器36的光纤出射头与焊嘴33的同心度，根据工控机计算结果，通过第二电源组件381对第二压电陶瓷382通电，使得第二压电陶瓷382顶推第二放大器383，第二放大器383转动释放第二滑动件372，第二滑动件372在复位力的作用下沿第二座体371滑动，并带动第一滑动机构34滑动；通过第一电源组件351对第一压电陶瓷352通电，使得第一压电陶瓷352顶推第一放大器353转动，第一放大器353释放第一滑动件342，第一滑动件342在复位力的作用下沿第一座体341滑动，并带动激光发射器36一起滑动，从而对激光发射器36的位置进行微调，从而完成自动对中调节；对激光焊接机构3的焊接盘组件32及焊嘴33进行排球调试，并通过氮气对激光通道321及焊接通道331进行清理，从焊嘴33排出的锡球可落入锡球收集箱7；向进料管326上料锡球，以及将待焊接的产品放置于产品放置台5，通过移动机构2驱使第二视觉系统6先移动至与产品放置台5对应的位置处，使得第二视觉系统6对产品放置台5上的产品进行拍照定位，以得到产品的焊接位的位置信息，通过第一视觉系统4对焊嘴33进行拍照，以获取焊嘴33的位置信息，移动机构2再根据焊接位的位置信息以及焊嘴33的位置信息来驱使激光焊接机构3移动，使得焊嘴33移动至对应的位置处并对产品进行焊接。

综上，本实用新型的激光锡球焊接机100的激光焊接机构3设有第一视觉系统4、第一滑动机构34及第一pzt驱动机构35，通过第一视觉系统4观察并分析激光发射器36发射的激光的光斑与焊嘴33的中心位置，根据分析结果，利用第一电源组件351对第一压电陶瓷352进行通电，使得第一压电陶瓷352将电信号转换成机械位移并驱使第一滑动机构34滑动，从而使得第一滑动机构34带动激光发射器36一起滑动，进而对激光发射器36发射的激光束的位置进行微调，使得激光束与焊嘴33精确对中，实现自动调节激光对中，保证激光束可射到锡球上并融化锡球；本实用新型的激光锡球焊接机100可通过移动机构2驱动激光焊接机构3移动，使得激光焊接机构3的焊嘴33移动至与该焊接的产品对应的位置处，实现对该产品进行自动化焊接，且焊接质量高。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，均属于本实用新型所涵盖的范围。