一种锡基合金球形焊粉自动包装设备及包装方法与流程

本发明涉及金属粉末包装设备及包装方法技术领域，具体涉及锡基合金球形焊粉包装设备及包装方法。

背景技术：

焊锡材料是电子工业不可缺少的连接材料，以焊锡膏为主要连接材料的表面组装技术(stm)的应用，使得电子装联过程可以高效化、微型化，smt技术已经成为电子组装技术的主流。焊锡膏主要由焊锡粉和助焊膏组成，其中焊锡粉重量比占了88-90％左右，是制备焊锡膏的最主要材料之一。锡基球形焊粉是目前广泛使用的焊锡粉，由于球形焊粉产品的特殊性，所以其包装工艺较为复杂，首先在生产工艺中普遍使用到机械筛分及蝶阀装置，由于锡基合金粉体属于软金属，难免在生产过程中出现机械挤压粉体成“锡片”或者带入异物，这对于后端锡膏的使用是致命的；其次焊粉产品品质要求中有含氧量控制指标，所以包装需要对包装袋进行抽真空充惰性气体包装，同时在包装中还需添加辅剂(脱氧剂及干燥剂)以保证在运输及存储过程中其氧化程度可控，为确保产品质量包装工艺最优选择在低氧的环境；此外，锡基球形焊粉由于其密度较大、硬度较低且延展性较好，难以借鉴食品、煤粉、铁基粉体等包装工艺，同时由于其金属价格较高，为控制生产成本，对包装精度也要求较高。由于锡基球形焊粉属于小金属深加工，其市场用量相对较小，所以对焊粉产品自动包装的设备及方法研究得较少。目前包装方式普遍还是采用人工包装，而人工包装有以下缺陷：一是包装效率低且人工成本高，一人机械复筛(采用100目～200目筛网将焊粉产品中的锡片或异物去除)、一人舀粉计量、一人添加辅剂、一人热封复检，整个包装工序需3至4人；二是作业环境差，不利于职业健康，球形焊粉产品规格一般为400目～800目，粒径较小，在机械复筛及舀粉计量过程中会出现粉尘逸散，致使现场管理及职业健康难以管理；三是人工包装难以实现在低氧环境下操作，所以会对产品质量造成一定隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种可在低氧环境下全自动高效包装锡基球形焊粉的设备及方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种锡基合金球形焊粉自动包装设备，包含供料机构、辅剂自动投放装置、氮气保护包装舱、自动计量称重机构、自动供袋机构、上袋封口机构、氮气保护过渡舱、出袋皮带秤及充氮机构；

所述供料机构包括封闭的料斗、分别设置于料斗顶部和底部的投料蝶阀和给料蝶阀、连接于给料蝶阀出口端的主电磁给料器、连接主电磁给料器出口端的超声片料机、并排连接于超声片料机出口端的包装电磁粗给料器和包装电磁精给料器；

所述辅剂自动投放装置包含辅剂自动投放机及辅剂投放槽；所述辅剂自动投放机包含可由步进电机驱动绕中心轴转动的辅剂投放轮盘、设置于辅剂投放轮盘上的一圈辅剂存储槽、设置于辅剂存储槽旁的检测光电开关、开设于辅剂投放轮盘上并位于辅剂存储槽底部的辅剂投放孔；所述辅剂投放槽上端接在辅剂投放孔处；

所述自动计量称重机构包括设置于包装电磁粗给料器和包装电磁精给料器下方的计量集粉桶、活塞杆前端连接于计量集粉桶上的计量旋转气缸、设置于计量集粉桶下方的计量桶、设置于计量桶下方的包装集粉桶，所述辅剂投放槽下端位于包装集粉桶上方；

所述自动供袋机构包括设置于包装集粉桶侧下方的包装袋存储盒、设置于包装袋存储盒上方且活塞杆竖直朝下的供袋伸缩气缸、设置于供袋伸缩气缸侧上方且活塞杆前端连接于供袋伸缩气缸的缸体尾部的供袋旋转气缸；在供袋伸缩气缸的活塞杆前端安装有供袋吸盘，所述供袋伸缩气缸的缸体安装于支座上并可绕支座转动；

所述上袋封口机构包含对称设置的两个竖直上袋气缸、对称设置于两个上袋气缸之间的横向开袋气缸、对称设置并位于横向开袋气缸下方的两个横向封口气缸，在所述两个横向开袋气缸的相对的活塞杆前端装有开袋吸盘，在两个横向封口气缸的相对的活塞杆前端装有封口加热板；

所述包装电磁粗给料器和包装电磁精给料器、自动计量称重机构、自动供袋机构、上袋封口机构均设置于氮气保护包装舱内；

所述氮气保护过渡舱设置于氮气保护包装舱的出口下方，通过过渡舱上蝶阀与氮气保护包装舱连接，在氮气保护过渡舱底部出口设置有过渡舱下蝶阀，氮气保护过渡舱还连接有过渡舱真空泵；

所述出袋皮带秤设置于氮气保护过渡舱的下蝶阀下方；

所述充氮机构包括分别连接氮气保护过渡舱、料斗、氮气保护包装舱的过渡舱充氮气路、料斗充氮气路、包装舱充氮气路，在过渡舱充氮气路、料斗充氮气路、包装舱充氮气路上分别设置有过渡舱充氮电磁阀、料斗充氮电磁阀、包装舱充氮电磁阀；

所述投料蝶阀、给料蝶阀、主电磁给料器、超声片料机、包装电磁粗给料器、包装电磁精给料器、步进电机、检测光电开关、计量旋转气缸、供袋伸缩气缸、供袋旋转气缸、上袋气缸、开袋气缸、封口加热板、过渡舱上蝶阀、过渡舱下蝶阀、过渡舱真空泵、出袋皮带秤、过渡舱充氮电磁阀、料斗充氮电磁阀、包装舱充氮电磁阀均与设备的控制系统连接。

本发明所述锡基合金球形焊粉自动包装设备的包装方法，方法如下：

a、关闭投料蝶阀、打开给料蝶阀，同时打开料斗充氮电磁阀及包装舱充氮电磁阀，使料斗及氮气保护包装舱内处于低氧氮气保护气氛；充氮完成后，打开投料蝶阀、关闭给料蝶阀，将需包装的锡基合金球形焊粉投入料斗内，然后关闭投料蝶阀、打开给料蝶阀；主电磁给料器开始运行，将料斗内的焊粉输送至超声片料机内，超声片料机的超声波筛网开始工作，将焊粉产品中可能夹带的锡片及异物去除，复筛合格产品进入包装电磁粗给料器及包装电磁精给料器；

b、在控制系统内设定需定量包装的锡基合金球形焊粉重量值，包装电磁粗给料器及包装电磁精给料器开始给料，焊粉先进入计量集粉桶后进入计量桶开始计量，先由包装电磁粗给料器快速给料至包装定量的90％，包装电磁粗给料器停止，再由包装电磁精给料器给完剩余的10％；定量给料的同时，辅剂自动投放机构开始运行，辅剂投放轮盘开始旋转，当检测光电开关检测辅剂存储槽中已存储辅剂，同时计量桶内焊粉已经达到包装定量要求，辅剂投放轮盘继续旋转至辅剂投放孔位置，将辅剂投放至辅剂投放槽进入计量桶；

c、定量给料的同时，自动供袋机构开始运行，供袋伸缩气缸活塞杆伸长至包装袋存储盒内，供袋吸盘真空抓取包装袋后，供袋伸缩气缸活塞杆回缩复位；供袋旋转气缸活塞杆伸长带动供袋伸缩气缸旋转90度，供袋伸缩气缸活塞杆伸长，将包装袋送至上袋封口机构的两个横向开袋气缸之间，完成供袋工作；包装袋送到指定位置后，上袋封口机构开始运行，两个横向开袋气缸的活塞杆相对伸长，开袋吸盘真空吸稳包装袋的两侧后，开袋气缸活塞杆回缩，将包装袋袋口打开，之后，两个竖直上袋气缸的活塞杆同步伸长将打开袋口的包装袋送入包装集粉桶的出料口，包装袋到位后，计量旋转气缸的活塞杆前推，带动计量桶旋转，将计量桶内定量的焊粉及辅剂倒入包装集粉桶后进入包装袋，随后两个横向封口气缸的活塞杆伸长，两块封口加热板相对将包装袋袋口进行热封；

d、定量包装的同时，过渡舱真空泵开始工作，对氮气保护过渡舱抽真空，达到设定真空度后过渡舱真空泵停止，过渡舱充氮电磁阀打开向氮气保护过渡舱充氮，使过氮气保护渡舱内达到与氮气保护包装舱内一致的低氧氮气保护气氛；然后打开过渡舱上蝶阀，封口气缸的活塞杆回缩，包装好的焊粉产品落入氮气保护过渡舱，之后关闭过渡舱上蝶阀，打开过渡舱下蝶阀，焊粉产品落到出袋皮带秤上，出袋皮带秤在输送焊粉产品的过程中复检焊粉产品的包装重量。

本发明将待包装的锡基球形焊粉投入供料机构，由超声片料机将需计量包装的球形焊粉产品中可能夹带的锡片及异物筛分去除，由包装电磁粗给料器及包装电磁精给料器共同协调运行实现高效准确的定量给料。辅剂自动投放机构完成向计量好的焊粉产品自动投放辅剂。自动计量称重机构根据系统设定需定量包装值，通过计量桶实时反馈计量值控制包装电磁粗给料器及包装电磁精给料器的启停，实现整个包装工艺中的高精度定量。自动供袋机构及上袋封口机构完成外包装袋的自动供袋操作及定量包装完后的热封工作。设备出料口设置的皮带秤可在输送过程中，对一个单位的焊粉产品包装重量进行复检，确保出货产品重量在标准以内。充氮机构可实现整个包装工序在氮气低氧的环境中运行，确保焊粉产品品质。本发明设备及方法包装的产品外观质量、重量精度、氧化程度、包装合格率均具有较高的指标。超声过筛、给料计量、添加辅剂、取袋上袋、热封复称等包装流程均实现自动化，整台设备仅需一人操作即可，可以极大的降低包装工序的人工作业成本。本发明采用全密封式的包装工艺，改善了包装环境，降低了员工接触粉体的职业危害。由于在氮气低氧的气氛中完成整个包装工序，可以确保产品在运输及存储中的品质。

附图说明

图1是本发明锡基球形焊粉自动包装设备的示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是辅剂自动投放装置的示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是供袋旋转气缸与供袋伸缩气缸连接示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是计量旋转气缸与计量桶连接示意图；

图8是上袋封口机构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图进一步阐述本发明的内容。

如图1、图2所示的锡基合金球形焊粉自动包装设备，包含供料机构、辅剂自动投放装置、氮气保护包装舱27、自动计量称重机构、自动供袋机构、上袋封口机构17、氮气保护过渡舱18、出袋皮带秤21及充氮机构。

所述供料机构包括封闭的料斗1、分别设置于料斗顶部和底部的投料蝶阀2和给料蝶阀3、连接于给料蝶阀出口端的主电磁给料器4、连接主电磁给料器出口端的超声片料机5、并排连接于超声片料机出口端的包装电磁粗给料器6和包装电磁精给料器7。投料蝶阀负责投料启停及料斗内的氮气保护气氛，给料蝶阀负责给料启停。超声片料机内部设置有超声波筛网，用于将需计量包装的球形焊粉产品中可能夹带的锡片及异物筛分去除，筛网孔径规格一般选择200目至300目。包装电磁粗给料器及包装电磁精给料器在超声片料机的底部出料口平行并排布置，包装电磁粗给料器负责快速、粗略给料，包装电磁精给料器负责慢速、精确给料，包装电磁粗给料器和包装电磁慢给料器协同工作，实现高效准确的定量给料。

所述辅剂自动投放装置如图1、图2、图3、图4所示，包含辅剂自动投放机11及辅剂投放槽12；所述辅剂自动投放机包含有中心安装在中心轴11-5上的辅剂投放轮盘11-1，中心轴与步进电机的输出轴联结，由步进电机11-6驱动中心轴，进而带动辅剂投放轮盘转动。辅剂自动投放机还有设置于辅剂投放轮盘上的一圈辅剂存储槽11-2、设置于辅剂存储槽旁的检测光电开关11-3、开设于辅剂投放轮盘上并位于辅剂存储槽底部的辅剂投放孔11-4。所述辅剂存储槽11-2为环形布置的一圈等尺寸的储料格。所述辅剂投放槽上端接在辅剂投放孔处，将辅剂投放至包装集粉桶中。辅剂投放轮盘上设置的辅剂存储槽用于存储锡基球形焊粉包装中需添加的辅剂(如脱氧剂及干燥剂)。包装过程中辅剂投放轮盘逆时针旋转，当检测光电开关检测到辅剂存储槽中已存储辅剂时，轮盘便带动此存储槽转动至辅剂投放孔位置，将一个储料格中的辅剂投放至辅剂投放槽。如检测光电开关未检测到辅剂存储槽中的辅剂，则系统报警提示需添加辅剂。

如图1、图7所示，所述自动计量称重机构包括设置于包装电磁粗给料器6和包装电磁精给料器7下方的计量集粉桶8、活塞杆前端连接于计量集粉桶上的计量旋转气缸9、设置于计量集粉桶下方的计量桶10、设置于计量桶下方的包装集粉桶13，所述辅剂投放槽下端位于包装集粉桶上方。所述计量桶10上安装有提手10-1、提手上端安装于计量集粉桶8外侧，计量旋转气缸9的活塞杆前端通过连杆30与提手连接，计量旋转气缸通过活塞杆伸缩带动计量桶转动，将其定量计量的粉料倒入包装集粉桶内。计量集粉桶收集包装电磁精给料器和包装电磁粗给料器的给料，焊粉先进入计量集粉桶8后进入计量桶10开始计量，先由包装电磁粗给料器快速给料至包装定量的90％，包装电磁粗给料器停止，再由包装电磁精给料器给完剩余的10％，这样不但可以确保包装精度同时提高包装效率。计量桶10上装有称重传感器，可以计量包装电磁精给料器和包装电磁粗给料器的出料，并将计量值反馈至控制系统，与需包装的定量设定值进行比较，控制包装电磁精给料器和包装电磁粗给料器的启停。

如图1、图5、图6所示，所述自动供袋机构包括设置于包装集粉桶13侧下方的包装袋存储盒26、设置于包装袋存储盒上方且活塞杆竖直朝下的供袋伸缩气缸15、设置于供袋伸缩气缸侧上方且活塞杆前端连接于供袋伸缩气缸的缸体尾部的供袋旋转气缸14；在供袋伸缩气缸的活塞杆前端安装有供袋吸盘16，所述供袋伸缩气缸的缸体安装于支座29上并可绕支座转动。包装袋存储盒用于存放包装铝膜袋，供袋吸盘用于真空取袋；供袋旋转气缸通过其活塞杆伸缩带动供袋伸缩气缸旋转，供袋伸缩气缸通过其活塞杆伸缩向上袋封口机构供袋。

如图1、图8所示，所述上袋封口机构17包含对称设置的两个竖直上袋气缸17-1、对称设置于两个上袋气缸之间的横向开袋气缸17-2、对称设置并位于横向开袋气缸下方的两个横向封口气缸17-3，在所述两个横向开袋气缸的相对的活塞杆前端装有开袋吸盘17-4，在两个横向封口气缸的相对的活塞杆前端装有封口加热板17-5。开袋吸盘用于真空吸稳包装袋32的两侧，自动供袋机构提供的铝膜袋先由开袋吸盘进行吸稳，再由开袋气缸活塞杆回缩实现开袋。封口加热板安装在封口气缸活塞杆顶端，用于热封定量包装好的包装袋(铝膜袋)；开袋气缸的缸体和封口气缸的缸体都安装在上袋气缸的活塞杆上，由上袋气缸活塞杠的伸长将打开袋口的包装袋送至包装集粉桶13的出料口。

所述包装电磁粗给料器6和包装电磁精给料器7、自动计量称重机构、自动供袋机构、上袋封口机构17均设置于氮气保护包装舱27内，以实现锡基球形焊粉在氮气保护低氧环境中包装。氮气保护过渡舱18设置于氮气保护包装舱27的出口下方，通过过渡舱上蝶阀19与氮气保护包装舱连接，以实现包装好的焊粉产品从低氧到常氧环境的过渡。在氮气保护过渡舱底部出口设置有过渡舱下蝶阀20，氮气保护过渡舱18还连接有过渡舱真空泵25。

所述出袋皮带秤21设置于氮气保护过渡舱的下蝶阀20下方，出袋皮带秤安装有称重传感器，用于输送定量包装好的焊粉产品及重量复检，当检测的重量值与系统设定的定量包装值有偏差时，自动报警提醒包装人员。

所述充氮机构包括氮气气源和分别连接到氮气保护过渡舱18、料斗1、氮气保护包装舱27的过渡舱充氮气路28-1、料斗充氮气路28-2、包装舱充氮气路28-3，在过渡舱充氮气路28-1、料斗充氮气路28-2、包装舱充氮气路28-3上分别设置有过渡舱充氮电磁阀24、料斗充氮电磁阀22、包装舱充氮电磁阀23，三个电磁阀分别控制各自气路的氮气通断。过渡舱真空泵抽气管道31安装于氮气保护过渡舱，配合过渡舱充氮电磁阀用于实现氮气保护过渡舱的氮气低氧环境。

本发明设备设置有控制系统，所述投料蝶阀2、给料蝶阀3、主电磁给料器4、超声片料机5、包装电磁粗给料器6、包装电磁精给料器7、步进电机11-6、检测光电开关11-3、计量旋转气缸9、供袋伸缩气缸15、供袋旋转气缸14、上袋气缸17-1、开袋气缸17-2、封口加热板17-5、过渡舱上蝶阀19、过渡舱下蝶阀20、过渡舱真空泵25、出袋皮带秤21、过渡舱充氮电磁阀24、料斗充氮电磁阀22、包装舱充氮电磁阀23均与设备的控制系统连接，由控制系统控制各部件的动作。

本发明所述设备和装置如主电磁给料器4、超声片料机5、包装电磁粗给料器6、包装电磁精给料器7、计量集粉桶8、计量桶10、出袋皮带秤21、过渡舱真空泵25等均可采用现有技术设备，所述投料蝶阀2、给料蝶阀3、过渡舱上蝶阀19、过渡舱下蝶阀20、过渡舱充氮电磁阀24、料斗充氮电磁阀22、包装舱充氮电磁阀23等均可采用现有技术的电磁阀。所述的各种气缸均为现有技术结构的气缸。上述设备、装置和部件均可市购。

采用本发明所述自动包装设备包装锡基合金球形焊粉的方法如下：

a、关闭投料蝶阀3、打开给料蝶阀2，同时打开料斗充氮电磁阀22及包装舱充氮电磁阀23，使料斗1及氮气保护包装舱27内处于低氧氮气保护气氛；充氮完成后，打开投料蝶阀3、关闭给料蝶阀2，将需包装的锡基合金球形焊粉投入料斗1内，然后关闭投料蝶阀3、打开给料蝶阀2；主电磁给料器4开始运行，将料斗内的焊粉输送至超声片料机5内，超声片料机的超声波筛网开始工作，将焊粉产品中可能夹带的锡片及异物去除，复筛合格产品进入包装电磁粗给料器6及包装电磁精给料器7；

b、在控制系统内设定需定量包装的锡基合金球形焊粉重量值，包装电磁粗给料器6及包装电磁精给料器7开始给料，焊粉先进入计量集粉桶8后进入计量桶10开始计量，先由包装电磁粗给料器快速给料至包装定量的90％，包装电磁粗给料器停止，再由包装电磁精给料器给完剩余的10％，这样不但可以确保包装精度同时提高包装效率。例如包装5.0kg/袋一个单位产品，设定粗给料器给料计量值为4.5kg，给定4.5kg粗给料器停止工作，由精给料器给完0.5kg。包装10.0kg/袋一个单位产品，设定粗给料器给料计量值为9.0kg，由精给料器给完1.0kg。定量给料的同时，辅剂自动投放机构11开始运行，辅剂投放轮盘11-1开始旋转，当检测光电开关11-3检测辅剂存储槽11-2中已存储辅剂，同时计量桶内焊粉已经达到包装定量要求，辅剂投放轮盘继续旋转至辅剂投放孔11-4位置，将辅剂投放至辅剂投放槽再进入计量桶。

c、定量给料的同时，自动供袋机构开始运行，供袋伸缩气缸15活塞杆伸长至包装袋存储盒26内，供袋吸盘16真空抓取包装袋后，供袋伸缩气缸活塞杆回缩复位；供袋旋转气缸14活塞杆伸长带动供袋伸缩气缸旋转90度，供袋伸缩气缸活塞杆伸长，将包装袋送至上袋封口机构17的两个横向开袋气缸17-2之间，完成供袋工作；包装袋送到指定位置后，上袋封口机构开始运行，两个横向开袋气缸17-2的活塞杆相对伸长，开袋吸盘17-4真空吸稳包装袋的两侧后，开袋气缸活塞杆回缩，将包装袋袋口打开，之后，两个竖直上袋气缸17-1的活塞杆同步伸长将打开袋口的包装袋送入包装集粉桶13的出料口，包装袋到位后，计量旋转气缸9的活塞杆前推，带动计量桶10旋转，将计量桶内定量的焊粉及辅剂倒入包装集粉桶13后进入包装袋，随后两个横向封口气缸17-3的活塞杆伸长，两块封口加热板17-5相对将包装袋袋口进行热封；

d、定量包装的同时，过渡舱真空泵25开始工作，对氮气保护过渡舱18抽真空，达到设定真空度后过渡舱真空泵停止，过渡舱充氮电磁阀24打开向氮气保护过渡舱充氮，使过氮气保护渡舱内达到与氮气保护包装舱内一致的低氧氮气保护气氛；然后打开过渡舱上蝶阀19，封口气缸的活塞杆回缩，包装好的焊粉产品落入氮气保护过渡舱，之后关闭过渡舱上蝶阀19，打开过渡舱下蝶阀20，焊粉产品落到出袋皮带秤21上，出袋皮带秤在输送焊粉产品的过程中复检焊粉产品的包装重量。

本发明设备和方法不仅适用于锡基合金球形焊粉的包装，还适用于高密度、低硬度的其他金属粉末包装，尤其适用于需防氧化的金属粉末包装。所包装的产品外观质量好、重量精度高、氧化程度低、包装合格率高，且采用全密封式的包装工艺，改善了包装环境，降低了员工接触粉体的职业危害。