焊接机的制作方法
【技术领域】
[0001]本文的主题总体涉及焊接机和焊接方法。
【背景技术】
[0002]许多电部件是通过将各种部件焊接到一起而制造的。例如，导线可被焊接至电路板上的导电迹线。焊接是通过焊接机构进行的，焊接机构通过熔化焊料并且使焊料流动进入导线和导电迹线之间的连结处而将导线和导电迹线连结。焊接可手动进行或通过自动处理进行。手动应用是耗时的并且增加了电部件的费用。焊接质量是手动焊接所具有的问题。自动处理同样具有劣势。例如，自动处理使用预编程序控制，而其不考虑部件的实际位置。此外，因为自动处理在施加过程中不具有反馈，所以预编程序施加对焊接夹具尺寸的公差有严格的要求。焊接精度由于焊接夹具尺寸的公差而受限，这导致零件返工以通过质量检查。
[0003]存在对于一种不需要操作员干预的、具有成本效益的焊接自动处理的需求。
【发明内容】
[0004]在一个实施例中，焊接机被设置为包括框架和由该框架支撑的夹具(fixture)。夹具被构造成支撑基底和电缆，电缆具有被构造成焊接至基底的导电迹线的个体导线。引导系统由框架支撑。引导系统具有观察夹具的照相机，其相对于夹具是可移动的。定位系统由框架支撑。定位系统具有照相机定位器和焊接机构定位器。照相机被联接至夹具，并且通过照相机定位器而相对于夹具是可移动的。焊接机构被联接至焊接机构定位器并且通过该焊接机构定位器而相对于夹具移动。焊接机构被构造成将导线焊接至基底的导电迹线。控制器与定位系统和引导系统通信。控制器操作定位系统以基于由照相机获得的图像来控制相对于夹具的照相机的位置和焊接机构的位置。
[0005]在另一实施例中，一种将导线焊接至基底的导电迹线的方法包括将基底固持在夹具上、相对于基底固持导线、使用照相机捕获导线和基底的图像、使用控制器基于来自图像的导线和基底的位置而建立运动方案(profile)、并且基于运动方案移动焊接机构以将导线焊接至基底上的导电迹线。
【附图说明】
[0006]现将通过示例的方式参照附图来描述本发明，所述附图中:
[0007]图1图示了根据示例性实施例形成的焊接机。
[0008]图2是焊接机的焊接机构和焊接机构定位器的放大视图。
[0009]图3是焊接机的焊丝传送机构的放大视图。
[0010]图4是照相机、照相机定位器的部分、固持器和固持器定位器的放大视图，上述部件都是焊接机的。
[0011]图5图示了焊接机的夹具。
[0012]图6是焊接机的部分的放大视图，示出了将导线焊接至对应基底的焊接机构。
[0013]图7图示了将导线焊接至基底的方法。
【具体实施方式】
[0014]图1图示了根据示例性实施例形成的焊接机100。焊接机100被用于将导线103焊接至基底104的对应导电迹线上。基底104可以是电路板或其上具有导电迹线的其他类型的电部件。焊接机100通过使用计算机控制的自动处理将导线103自动地焊接至基底104。
[0015]焊接机100使用光学图像传感器(本文所述的传感器指的是照相机102)提供视觉(vis1n)引导以收集关于导线103、基底104、基底104的任何部件(例如，导电迹线)、基底104上的任何分配流体(dispensed fluid)、焊接机构的位置等的图像和数据。焊接机100基于所述图像动态地改变参数和对焊接机100的部件的控制。例如，所述参数和控制可以是基于几何特性数据的，所述几何特性数据基于由照相机102捕获的图像而获得。呈现至焊接机100的任何导线103或基底104可具有不同特性，诸如导线相对于导电迹线的不同位置、导电迹线的不同布局、相对于焊接机构的不同定位、或可被识别和容纳用于使用视觉引导的其他特性。焊接机100识别导线103和基底104的特定特性，并且将焊接机构相对于导线103和基底104正确地定位用于进行焊接操作。
[0016]在图示的实施例中，焊接机100处理多个基底104。基底104被固持在夹具106上并且导线103被固持在夹具106的托盘108上。托盘108可以是从夹具106可移除的。例如，电缆和导线103在单独的制造处理中可被定位在托盘108上，诸如在不同工作站(stat1n)处使用不同机器，所述不同机器诸如将导线自动地定位在用于焊接至基底104的正确位置而不需要进一步的人类干预的导线分拣(sorting)机器。继而，托盘108被联接至夹具106以将导线103相对于基底104定位。可选地，基底104在单独的制造处理中可被预处理，诸如在不同工作站处使用不同机器，所述不同机器诸如流体分配机器，在其中工程流体(例如，焊料)被分配在导电迹线上使得基底104为焊接做好准备。任何数量的导线103和基底104可由夹具106固持并且成批地(as a batch)呈现至焊接机100。可替代地，基底104和对应的导线103可单个地呈现至焊接机100，而不是作为夹具106的部分成批地呈现。
[0017]焊接机100包括框架110，其支撑焊接机100的各种部件。框架110可以是固定的。框架110可以是更大机器的部分，诸如定位在其他工作站之前或之后的工作站处。在示例性实施例中，框架110包括轨道112。夹具106可沿着轨道112被传送。可选地，一旦夹具106被定位在焊接机100的工作区域114中，夹具106可被固持就位并且被约束而不能沿着轨道112移动。
[0018]焊接机100包括由框架110支撑的定位系统120。定位系统120被用于在焊接机100的操作过程中将照相机102相对于夹具106定位。定位系统120被用于在焊接机100的操作过程中将焊接机构122相对于夹具106定位。在示例性实施例中，定位系统120是具有旋转轴线的笛卡尔(Cartesian)运动机器人。在其他实施例中可使用其他类型的系统，诸如选择性顺应组件机器人臂(selective compliance assembly robot arm，SCARA)或其他机器人运动系统。
[0019]焊接机构122被用于在基底104和对应的导线103之间回流(reflow)焊料。焊接机构122根据由焊接机100基于导线103和基底104的特定布置而确定的处理参数以及特定运动方案(profile)在三个维度中是可移动的。可选地，焊接机构122的末端124邻近于导线103和基底104移动以在其间回流焊料。可选地，焊接机构122可在焊接处理中在导线103和基底104之间分配焊料。在示例性实施例中，传感器可设置在焊接机构122上或其中用于测量力，诸如当焊接机构122被压入焊料、基底、和/或导线内时。力测量可被用于验证焊接机构的定位。定位系统120可使用力测量来控制焊接机构122的定位。例如，加热可基于力测量来控制(例如，更大的力可对应于更好的热传导以及传递至焊料、基底和/或导线的更多热量)。力传感器可以是应变计或其他类型的力传感器。力传感器可以是内部或外部安装的。力传感器可被设置为靠近末端124或远离末端124。
[0020]可选地，焊接机构122可被定位在框架110上独立于照相机102，诸如使用不同的定位器。根据由焊接机100基于导线103和基底104的特定布置确定的特定运动方案，照相机102可独立于焊接机构122是可移动的。可选地，照相机102可以是在两个维度中可移动的，诸如沿着水平面。可替代地，照相机102可以是在三个维度中可移动的。可选地，可提供多个照相机用于从不同角度观察焊接区域。例如，一个照相机可从竖直上方观察所述区域，而另一照相机可从侧面观察所述区域。
[0021]图1中图示了坐标系统，其示出了相互垂直的X、Y和Z轴线。在示例性实施例中，定位系统120包括焊接机构定位器130，其控制焊接机构122的X位置、Y位置和Z位置。在图示的实施例中，焊接机构定位器130包括控制焊接机构122的X和Y位置的旋转臂132以及控制焊接机构122的Z位置的Z定位器134。在其他实施例中可使用其他类型的定位器。可选地，焊接机构定位器130可包括至少一个角度定位器以允许焊接机100的部件在三维空间中的角运动。
[0022]在示例性实施例中，定位系