旋转式自动热压焊接装置的制作方法

本发明涉及PCB板自动焊接领域，特别涉及一种旋转式自动热压焊接装置。

背景技术：

在PCBA生产过程中，经常会遇到软板、显示屏与硬板进行焊接结合的工艺，显示屏排线的焊接工艺需要平稳的热压焊接平台，焊接要求高。

现有技术中，如图8所示，操作人员需要将物料整齐安装在转动盘的周向上，此时，设备处于待机状态。待完全码放好后，机器才进行工作，上料与设备作业无法同步协调，生产效率低。通常为转动一次作业一次，工作人员的工件装卸也必须是转盘一次转动，装卸一次，工作人员容易手忙脚乱，出错率高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种旋转式自动热压焊接装置，转动盘和治具盘可多工位切换，除去了工作人员的等待时间，可不断进行生产和装卸，具有提高社会生产率的优势。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种旋转式自动热压焊接装置，包括工作台和转动连接于工作台的转动盘，还包括治具盘、焊接机构、主转动驱动机构，子转动驱动机构和离合机构；

所述治具盘，设于所述转动盘上表面且以转动盘圆心呈圆周分布，所述治具盘的圆周方向上分布有装夹工位；

所述焊接机构，包括移动装置与热压焊接头，所述升降控制控制热压焊接头下降与装夹工位上的工件接触；

所述主转动驱动机构，设于转动盘中心下方且与转动盘中心连接，驱动转动盘自转；

所述子转动驱动机构，设于转动盘下方且与转动盘转动后的治具盘中心对应；

所述离合机构，包括升降装置、第一连接头和第二连接头，所述第一连接头设置在治具盘与转动盘之间，所述第一连接头使治具盘与转动盘转动连接，所述子转动驱动机构驱动第二连接头转动，所述升降装置通过升降运动实现第一连接头和第二连接头连接和脱离，所述第一连接头与第二连接头连接时实现治具盘的转动，所述第一连接头与第二连接头脱离时治具盘可活动。

通过采用上述技术方案，操作者在罩体外，将初步固定在一起的PCB板与柔性电路板固定在装夹工位上，通过旋转治具盘，实现位于罩体外的治具盘上每一装夹工位的上料。与此同时，子转动驱动机构驱动治具盘转动，将PCB板转动至热压焊接头下方，热压焊接头在第一气缸的带动下向下移动，对PCB板和柔性电路板初步连接位置的焊锡进行熔化固定，实现PCB板和柔性电路板的连接；然后子转动驱动机构驱动治具盘转动，将该治具盘上下一装夹工位转动至热压焊接头下方，再次进行固定；当全部热压焊接固定后，离合机构脱离，主转动驱动机构转动，将位于罩体外的另一个治具盘转动至罩体内进行焊接，此时操作者对焊接完成后的治具盘上的PCB板进行拆卸，并安装上需要固定的PCB板，生产效率较高。

作为优选，所述离合机构包括与工作台连接的固定板和滑移连接在固定板上的升降板，所述子转动驱动机构设于所述升降板，所述升降装置的活动端与升降板连接，所述升降装置的固定端与固定板连接。

通过采用上述技术方案，升降板和固定板起到了支撑和定位的作用，减少升降装置动作过程中的振动，提高离合机构的定位精准度。

作为优选，所述第一连接头包括固定座和转动座，所述固定座与转动盘连接，所述转动座与固定座通过轴承连接，所述转动座的顶端与治具盘固定连接，所述转动座的底端与第二连接头的顶端配合。

通过采用上述技术方案，转动座和固定座起到了转动和支撑的作用，保证治具盘在转动盘上的转动，第二连接头与转动座的底部固定连接，在离合机构连接过程中，实现了子转动驱动机构控制治具盘转动。

作为优选，所述第二连接头上设置有联轴块，所述转动座的底端设置有与联轴块配合的联轴槽。

通过采用上述技术方案，联轴块与连轴槽在高度方向上相互配合，在第一连接头和第二连接头高度方向移动过程中，实现了第一连接头和第二连接头的连接与脱离；同时在第一连接头发生水平方向的转动后，通过联轴块和连轴槽传递扭力。

作为优选，所述转动盘的底部设置有位移传感器，所述位移传感器通过光线反射检测治具盘的转动量。

通过采用上述技术方案，治具盘在转动更换装夹工位的过程中，通过位移传感器控制子转动驱动机构的转动量，形成负反馈调节，使治具盘上装夹工位的位置定位精准。

作为优选，所述治具盘的圆周方向上分布有定位柱，所述转动座的周向上分布有与定位柱配合的定位槽。

通过采用上述技术方案，定位柱与定位槽的配合，减少盘体工作过程中，在圆周方向上的晃动；在盘体套设安装过程中，盘体上第一容纳槽的位置，可以参照定位柱进行定位，减少了安装的误差，提高加工精度。

作为优选，所述治具盘的数量为两个，所述治具盘在转动盘上呈对称设置。

通过采用上述技术方案，其中一治具盘在热压焊接的过程中，操作者对另一治具盘进行装夹上料，提高了生产效率，同时可根据装配的时间长短，选择增加治具盘和/或焊接机构的数量，进一步提高容错率与生产效率。

作为优选，所述转动盘底部的径向对应治具盘的位置设置有标识贴，所述工作台上设置有用于识别标识贴的检测装置。

通过采用上述技术方案，对转动盘上相对标识贴的设置的治具盘的位置进行定位，提高主转动驱动机构的转动精度。

作为优选，所述移动装置包括固定台、第一气缸和升降导杆，所述第一气缸固定在固定台上，所述第一气缸的活塞杆与热压焊接头连接，所述升降导杆设置在固定台与热压焊接头之间。

通过采用上述技术方案，第一气缸动作，热压焊接头实现焊接，升降导杆进行升降过程中的纠偏。

作为优选，所述装夹工位包括设于治具盘且用于容纳PCB板的第一容纳槽、设于容纳槽内用于容纳芯片的第二容纳槽、水平转动连接于治具盘上的弹性压块和竖直转动连接于治具盘上的卡合机构。

通过采用上述技术方案，提高了对PCB板的定位精度和装夹牢固度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：对一治具盘上的装夹工位进行自动切换和作业的过程中，操作人员可以在另一治具盘上进行工件装夹，一次装夹4个工位，效率高；一治具盘完成作业时，可以与另一治具盘切换，工作人员在一治具盘进行自动作业时，可以同样装夹另一治具盘上的工位，工件装夹启停频率低，操作简便、高效。

附图说明

图1是旋转热压设备的整体结构示意图；

图2是旋转式自动热压焊接装置的结构示意图；

图3是图2所示A部放大示意图

图4是主转动驱动机构的位置和结构示意图；

图5是焊接机构的位置和结构示意图；

图6是治具盘的结构示意图；

图7是图6所示B部放大示意图；

图8是背景技术的转动盘结构示意图；

图中，1、工作台；11、转动盘；12、罩体；13、位移传感器；14、转动孔；15、标识贴；16、检测装置；2、治具盘；21、盘体；22、装夹工位；23、定位柱；24、定位槽；25、挡板；251、通气孔；3、焊接机构；31、移动装置；311、固定台；312、第一气缸；313、升降导杆；32、热压焊接头；33、第一容纳槽；34、第二容纳槽；35、弹性压块；36、卡合机构；361、转动台；362、转动板；363、扣合板；364、卡接柱；365、卡接槽；366、第三容纳槽；37、卡板；38、第四容纳槽；4、主转动驱动机构；5、子转动驱动机构；6、离合机构；61、升降装置；62、第一连接头；621、固定座；622、转动座；623、联轴块；624、联轴槽；63、第二连接头；64、升降板；65、固定板；66、固定端；67、活动端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例：一种旋转热压设备，包括机架、设置在机架上的工作台1、设置在机架上的旋转式自动热压焊接装置(旋转式自动热压焊接装置的整体结构如图2所示)，机架上设置有罩体12，罩体12主要起到了防尘和保障使用者安全的作用，旋转式自动热压焊接装置的一部分位于工作台1下方，旋转式自动热压焊接装置的另一部分位于工作台1上方且在旋转过程中出入于罩体12内外。

本设备的工作原理为，通过加热的方式，将PCB板与柔性电路板通过热压的方式焊接固定，其中焊接二字应理解为一种使两者连接的方式，并非局限于使金属熔化的这种焊接方式。

如图1和图2所示，旋转式自动热压焊接装置的主体为转动盘11，转动盘11转动连接在工作台1上方，且通过位于工作台1下方的主转动驱动机构4实现转动；如图2和图4所示，其中主转动驱动机构4为电机，电机的电机轴通过轴承等（用于确定旋转轴与其他零件相对运动位置，起支撑或导向作用）元件连接在转动盘11的中心，驱动转动盘11在水平方向上发生转动。

如图2所示，转动盘11的圆周方向上转动连接有两个治具盘2，每个治具盘2上设置有用于装夹PCB板的装夹工位22，本实施例中，装夹工位22有四个且绕治具盘2的圆周方向分布，装夹工位22的具体装夹结构与装夹方式在下文件会阐述清楚。

如图2所示，转动盘11的上方设置有焊接机构3，焊接机构3包括一个呈倒U形的固定台311，固定台311上倒设有一个第一气缸312（即移动装置31），第一气缸312的外壳连接在固定台311上；如图3所示，第一气缸312的活塞杆穿设过固定台311后与热压焊接头32连接，在空间关系上，热压焊接头32所处的位置与治具盘2上装夹工位22内的PCB板上的焊接点相对应，通过第一气缸312的升降，实现热压焊接头32与PCB板的接触。

如图3所示，同时为了提高第一气缸312的导向稳定性和热压焊接头32的热压准确性，固定台311上滑移连接有升降导杆313，升降导杆313的底端固定连接在热压焊接头32上，升降导杆313的顶端不固定。

如图4和图5所示，工作台1的下表面，位于焊接机构3正下方设置有子转动驱动机构5和离合机构6，两者用于实现锁合后控制治具盘2的自动转动和脱离后治具盘2的自动转动。

子转动驱动机构5为电机，电机的电机轴通过离合机构6实现与治具盘2的锁定和脱离。

如图4所示，在离合机构6锁合后，子转动驱动机构5（即电机）与治具盘2的中心连接，控制治具盘2转动，从而将治具盘2上每个装置工位依次旋转入焊接头下方；在离合结构脱离锁合后，治具盘2可自由转动，操作者可对治具盘2上的PCB板进行卸装。

该实施例的主要工作原理为：操作者在罩体12外，将初步固定在一起的PCB板与柔性电路板固定在装夹工位22上，通过旋转治具盘2，实现位于罩体12外的治具盘2上每一装夹工位22的上料。与此同时，在罩体12内，子转动驱动机构5驱动治具盘2转动，将PCB板转动至热压焊接头32下方，热压焊接头32在第一气缸312的带动下向下移动，对PCB板和柔性电路板初步连接位置的焊锡进行熔化固定，实现PCB板和柔性电路板的连接；然后子转动驱动机构5驱动治具盘2转动，将该治具盘2上下一装夹工位22转动至热压焊接头32下方，再次进行固定；当全部热压焊接固定后，离合机构6脱离，主转动驱动机构4转动，将位于罩体12外的另一个治具盘2转动至罩体12内进行焊接，此时操作者对焊接完成后的治具盘2上的PCB板进行拆卸，并安装上需要固定的PCB板。

上述为实施例的大致工作原理，下述介绍各组成部分的具体结构。

如图6所示，为了实现对PCB板的固定，特别是在一个治具盘2上固定多个PCB板且满足热压焊接的要求。

治具盘2包括盘体21，盘体21上设置有四个装夹工位22，四个装夹工位22以盘体21的中心呈圆周分布，每个装夹工位22上可装夹有PCB板。

装夹工位22包括设于盘体21上用于容纳PCB板的第一容纳槽33，由于本实施例中PCB板呈类圆形，因此第一容纳槽33的形状也呈类圆形；由于PCB板上一般装载有电子元器件或芯片，为了在装夹过程中容纳上述芯片，并提供更多的接触面积，提高固定效果，在第一容纳槽33内设置有第二容纳槽34，第二容纳槽34的形状和深度根据芯片而定。

为了减少转动盘11和治具盘2转动过程中对盘体21装夹精度的影响。PCB板在固定过程中，PCB板的一侧与第一容纳槽33的中心抵紧，PCB板的另一侧设置有卡合机构36，实现了对PCB板的固定。

卡合机构36包括设置在盘体21上的转动台361，转动台361上转动连接有转动板362，如图6和图7所示，转动板362的另一端设置有第三容纳槽366，第三容纳槽366的相对两侧连接有横设的卡接柱364。盘体21上设置有扣合板363，扣合板363朝外一侧的水平方向上设置有容纳卡接柱364的半圆形的卡接槽365。转动板362转动至压紧PCB板后，扣合板363位于第三容纳槽366内，卡接柱364卡嵌在卡接槽365内，实现了转动板362与盘体21的固定，将扣合板363向外施力变形后，向上转动转动板362，卡接柱364与卡接槽365脱离，实现转动板362与盘体21的脱离。

转动板362在向下转动至卡合位置后，转动板362在形状上，向第一容纳槽33上方延伸有卡板37，卡板37起到了增加转动板362与PCB板之间接触面积的作用，提高固定效果。卡板37的上表面呈倾斜设置，减少安装过程中的磕碰与磨损。

为了进一步地提高转动板362对PCB板的固定效果，第一容纳槽33延伸至转动板362的下方。

在柔性电路板与PCB板固定的过程中，柔性电路板上延伸出引脚，为了避免盘体21转动过程中引脚移动影响焊接，如图7所示，盘体21上设置有用于容纳部分柔性电路板或者说柔性电路板引脚的第四容纳槽38。

如图6所示，盘体21上还转动连接有弹性压块35，弹性压块35通过轴孔连接转动连接在盘体21上，弹性压块35由橡胶材料制成，当引脚放置在第四容纳槽38内时，将弹性压块35转动至第四容纳槽38上方，对引脚进行固定，避免盘体21转动过程中，引脚发生移动；在手工拆卸PCB板时，将弹性压块35向侧面移动，使引脚脱离固定即可。

在自动热压焊接的过程中，最重要的是热压的精度，稍有误差，即会导致柔性电路板与PCB板焊接不良。

为了提高盘体21的定位精度，盘体21上表面的中心附近，与子转动驱动机构5连接的位置设置有定位柱23，转动座622上设置有与定位柱23配合的定位槽24，定位柱23与定位槽24的配合，减少盘体21工作过程中，在圆周方向上的晃动；在盘体21套设安装过程中，盘体21上第一容纳槽33的位置，可以参照定位柱23进行定位，减少了安装的误差，提高加工精度。

盘体21的工作原理为：在安装PCB板的过程中，将弹性压块35转出第四容纳槽38上方，将转动板362向上转动，然后放入PCB板和柔性电路板，旋转转动板362，并向下压紧转动板362，使卡接柱364嵌入卡接槽365内，将PCB板固定在第一容纳槽33内，其次旋转弹性压块35，将柔性电路板的引脚压合至第四容纳槽38内，实现PCB板的固定，然后转动盘11体，对下一装夹工位22进行操作。

如图4和图5所示，为了实现对PCB板的自动热压焊接，盘体21需要实现可控的转动，故离合机构6包括升降装置61、第一连接头62和第二连接头63，第一连接头62包括固定座621和转动座622，固定座621与转动盘11固定连接，固定座621主要起到对治具盘2中心定位的作用，确定治具盘2在转动盘11上的位置。

固定座621内通过轴承转动连接有转动座622，转动座622的上端固定在治具盘2底部的中心，转动座622的底部朝向第二连接头63且设置有联轴槽624，联轴槽624设置有四个，且绕转动座622的中心对称设置，第二连接头63上对应设置有与联轴槽624配合的联轴块623。

离合装置还包括固定板65和升降板64，固定板65设置在工作台1的下表面，固定板65内还滑移连接有升降板64，固定板65和升降板64可通过滑轨结构进行滑移，升降板64的一面上设置有子转动驱动机构5，子转动驱动机构5为电机，电机的电机轴上连接有第二连接头63，同时第二连接头63穿设过工作台1设置。

如图5所示，升降板64上连接有升降装置61的活动端67，升降装置61为气缸，即气缸的活塞杆（即活动端67）连接在升降板64的另一面上，为了实现气缸与升降板64的连接，固定板65上贯穿设置有供气缸的活塞杆与升降板64连接的孔，同时该孔沿活塞杆的伸缩方向延伸。气缸的外壳（即固定端66）连接在固定板65上，进而气缸通过活塞杆的伸缩，实现第一连接头62和第二连接头63的连接和脱离。

如图4所示，在转动盘11的底部设置有位移传感器13，位移传感器13对准治具盘2位于转动盘11下方且与治具盘2连接同步转动的一部分。当治具盘2转动后，位移传感器13通过光线的反射检测出治具盘2转动的距离，进而计算出治具盘2的转动角度，最终确定治具盘2内装夹工位22是否对准（位于热压焊接头32的下方）。

为了提高转动盘11的转动精度，使第一连接头62和第二连接头63能够更好的对准，转动盘11底部的径向对应治具盘2的位置设置有标识贴15（标识贴15例如反光片等），工作台1（图4中未示意出）上设置有用于识别标识贴15的检测装置16，检测装置16可采用红外线传感器等，标识贴15的位置满足于一个治具盘2正好位于热压焊接头32下方的位置，当红外线传感器检测到标识贴15时，主转动驱动机构4停止动作。

离合机构6的工作原理为：在热压焊接头32焊接过程中，气缸的活塞杆保持第一连接头62与第二连接头63锁定的状态，然后子转动驱动机构5动作，当热压焊接头32热压完一个装夹工位22后，子转动驱动机构5转动，将下一装夹工位22移动至热压焊接头32的正下方；当治具盘2上的PCB板焊接结束后，气缸的活塞杆回缩，控制第二连接头63与第一连接头62脱离，随后，主转动驱动机构4控制转动盘11转动，将下一治具盘2转动至焊接机构3下方，气缸伸出，控制第二连接头63与第一连接头62连接，当热压焊接头32热压完一个装夹工位22后，子转动驱动机构5转动，将下一装夹工位22移动至热压焊接头32的正下方。

PCB板与柔性电路板的热压焊接过程的要求较高，灰尘和毛屑会极大的影响热压焊接的质量，为了提高焊接的质量要求，特别是焊接过程中、转动盘11转动过程中的无尘要求。

采用以下措施：

如图1和图2所示，为了避免大部分的灰尘和毛屑进入工作区域，焊接机构3位于罩体12内，主转动驱动机构4和子转动驱动机构5位于工作台1的下方，罩体12上开设有供转动盘11和其上装载的PCB板经过的转动孔14。

为了减少灰尘从转动孔14位置进入罩体12内，在转动盘11上的两个治具盘2的镜像分界位置(即两个治具盘2在转动盘11上呈对称设置)设置有挡板25，挡板25位于两个治具盘2之间，且挡板25的形状与转动孔14的形状相适配，在焊接机构3的工作状态下，挡板25挡住了从转动孔14进入罩体12内的灰尘。

为了避免转动板362转动过程中造成的罩体12内气体的剧烈流动，在挡板25上分布有若干个供空气流动的通气孔251。