一种改进型PCBA通孔直插器件自动返修机的制作方法

本实用新型涉及电子线路板返修设备技术领域，特指一种改进PCBA通孔直插器件自动返修机。

背景技术：
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目前，国内电路板制造行业,针对成品线路板通孔器件(PCBA PTH)生产中发生的缺陷,以及研发时所需要的交叉验证,均需要对已经焊接好的通孔器件进行拆除与焊接的返修工艺。采用传统方法进行的返修，由于没有进行预热及防变形等技术而是直接用小锡炉进行浸锡拆焊，时间和精度均无法控制，只能靠操作者经验控制，由此导致大量PCBA报废或出现严重的品质隐患。其主要表现在：直接将电路板待更换器件放在小锡炉的锡波上(有的还没有锡波)，这样由于电路板整体与待换通孔器件之间的温差过大，由热膨胀系统的不同而产生的变形，线路板一旦变形，十分容易造成内部断路、通孔溶铜或者孔铜断裂等问题。

本实用新型人已研发了一种PCBA通孔直插器件自动返修机，其可以在一定程度对PCBA进行预热，部分解决上述问题，然而，仍然存在以下不足之处：其一，PCBA预热区域与浸锡区域是分开的，通过轨道连接，整机需要占用较长较大的空间；其二，这种结构布置决定其返修过程是先在预热区域进行预热，再传输到浸锡区域，中途需要消耗时间并且会有热量损失，需要延长浸锡时间来补偿热量损失，因此仍然会有内部断路、通孔溶铜或者孔铜断裂等风险，效率也高；其三，锡熔化后拆件、取件、插件均需要手动完成，由于PCBA处于高温，因此需要佩戴隔热手套，这就给操作带来不便，尤其对于小器件，容易造成插件不准等缺陷。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种改进型PCBA通孔直插器件自动返修机。

本实用新型采用的技术方案是：一种改进型PCBA通孔直插器件自动返修机，该自动返修机具有一主机架，其中：

于该主机架的中部安装有呈水平布置的第一x向导轨滑座组件以及第一x向伺服驱动组件，第一x向导轨滑座组件上安装有与第一x向伺服驱动组件连接的PCBA固定治具；

在主机架的中部、PCBA固定治具的下方安装有第二x向导轨滑座组件，第二x向导轨滑座组件的两端分别安装有一下加热组件，每个下加热组件的下部分别连接有下加热组件驱动气缸，且两个下加热组件驱动气缸的方向呈相对布置；

在主机架的中部、PCBA固定治具的上方架设有一对x向导槽，在x向导槽的两端上方分别设有一个上加热组件，且每个上加热组件的一边两角处分别与设置在两x向导槽上的导轮架活动连接；在每个上加热组件的两侧中部靠外活动连接有一摆动框，其中该摆动框的两个上端脚与上加热组件两侧活动枢接，两个下端脚通过y向转轴连接在轴承座上，且其中一y向转轴与第一y向伺服电机连接；

在主机架的底部、PCBA固定治具的下方区域安装有第一y向导轨滑座组件以及第一y向伺服驱动组件，在第一y向导轨滑座组件上安装有喷流式锡炉组件，该喷流式锡炉组件包括锡炉支架、升降台板、锡炉装置，其中，锡炉支架为长方体框架，其四侧面中的一对表面中部分别安装有一纵向丝杆，另一对表面中部分别安装纵向导杆，两条纵向丝杆、两条纵向导杆分别通过纵向丝母座、纵向导杆轴承座与一所述升降台板的四角处连接；所述纵向丝杆的底端设有同步轮，在锡炉支架的一侧还设有升降电机，升降电机的输出端通过同步带轮传动机构与纵向丝杆底端的同步轮连接；

在所述主机架的顶部、PCBA固定治具的上方区域安装有机械手装置，该机械手装置包括安装在主机架顶部的第二y向导轨滑座组件和第二y向伺服驱动组件、安装在第二y向导轨滑座组件上的z向安装板、安装z向安装板上的第一z向导轨滑座组件和与之连接的第一z向伺服驱动组件、安装在第一z向导轨滑座组件上的旋转电机和减速箱、与减速箱的输出端连接的z向气缸支架、安装在z向气缸支架内的z向气缸、以及安装在z向气缸支架两侧的夹爪支架板、安装在夹爪支架板内侧并与z向气缸连接的夹爪机构。

上述自动返修机中：在所述机械手装置的两个夹爪支架板外侧还分别安装有一热风管，热风管的出风口朝向夹爪机构的底部。

上述自动返修机中：机械手装置的气缸支架背面还连接有震动电机。

上述自动返修机中：机械手装置的夹爪机构包括与z向气缸的输出端连接的第一横轴，第一横轴的两端垂直穿设在夹爪支架板上的条形孔中；在两块夹爪支架板之间、第一横轴的下方两侧还分别设有与之平行的第二横轴，每个第二横轴的两端分别枢接有一对相对于第一横轴呈对称布置的活动夹爪，同一第二横轴上的两个活动夹爪底部之间连接夹持板；同侧的活动夹爪的上部呈向外弯折且其上端部分别连接有第三横轴，两侧的第三横轴的两端分别通过一连接孔板与第一横轴的两端活动连接。

上述自动返修机中，在两夹爪支架板之间还连接有一水平连接板，该水平连接板位于两侧的活动夹爪之间，且水平连接板中部开设有通孔穿设有一朝下的十字激光对位灯，在水平连接板的下表面还安装有一针形气缸以及与之连接的激光灯挡板。

上述自动返修机中，夹持板与活动夹爪之间设有弹性缓冲垫。

上述自动返修机中，在z向安装板的背面还安装有摄像头。

上述自动返修机中，所述PCBA固定治具包括两条与第一x向导轨滑座组件的滑座连接的x向底边条、垂直架设在两x向底边条上的两条y向底边条；在y向底边条上还架设有两条带有调节槽的x向固定边条，该两条x向固定边条的端部之间还设有两条带有滑槽的y向固定边条；所述两条x向固定边条之间连接有一y向活动边条，两条y向固定边条之间连接有一x向活动边条；所述x向活动边条、y向活动边条以及其中一个x向固定边条、y向固定边条的内侧分别安装有PCBA夹持块；在所述两条x向底边条之间还设有数条支撑条，每条支撑条上具有数个支撑突柱；支撑条及支撑突柱的位置低于上方的x向活动边条和y向活动边条。

上述自动返修机中，在主机架的外围及顶部设有防护板，顶部的防护板开设有排风口；主机架内部一侧设有与所述第一x向导轨滑座组件、预热装置、喷流式锡炉装置、机械手装置隔离的控制区域，控制区域内布置有主控机箱、配电箱，且在表面设有显示屏、操作键鼠以及扫描枪；主机架内、喷流式锡炉装置的侧方设有变压器。

本实用新型中两个可活动的下加热组件、上加热组件构成本返修机的预热装置，对PCBA进行充分、均匀预热，使预热区域与拆焊、取件插件区域在同一位置，因此工作时不需要使线路板离开预热区域，减少热损失，节约能源，缩短浸锡时间，提高返修品质；而且预热的同时可以找准返修位置，不需要耗费移动时间，可以大幅缩短载板移动时间70％以上，提高作业效率；通过机械手装置进行自动拔件作业，可以避免用人工操作的高温安全隐患和操作的不便性，解放操作者双手，提高插件作业精确性；

本实用新型中，通过分别控制PCBA固定治具、锡炉装置分别沿x轴、y轴运动来实现加工位置的定位，配合机械手装置、锡炉装置的z向运动来进行作业，实现作业全范围覆盖，可以简化传动结构的布置，利于整机的组装；

此外，相对于需要从预热区域移动到加工区域的返修机，本实用新型无需移动空间，因此整机的体积和占用空间大大缩小，利于设备的布置以及包装运输等。

附图说明：

图1是本实用新型自动返修机的外部整体结构示意图；

图2、图3是本实用新型不同角度的内部结构示意图；

图4、图5是本实用新型中第一x向导轨滑座组件以及第一x向伺服驱动组件、PCBA固定治具的结构示意图；

图6、图7是本实用新型中下加热组件的结构示意图；

图8、图9是本实用新型中上加热组件的结构示意图；

图10是本实用新型中喷流式锡炉组件及其驱动机构的结构示意图；

图11、图12是本实用新型中机械手装置的结构示意图；

图13、图14是本实用新型中机械手装置的局部结构示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

如图1-图3所示，本实用新型所述的是一种改进型PCBA通孔直插器件自动返修机，该自动返修机具有一主机架1，其中：

于该主机架1的中部安装有呈水平布置的第一x向导轨滑座组件11以及第一x向伺服驱动组件111，第一x向导轨滑座组件11上安装有与第一x向伺服驱动组件111连接的PCBA固定治具2；

结合图6-图7所示，在主机架1的中部、PCBA固定治具的下方安装有第二x向导轨滑座组件12，第二x向导轨滑座组件12的两端分别安装有一下加热组件3，每个下加热组件3的下部分别连接有下加热组件驱动气缸31，且两个下加热组件驱动气缸31的方向呈相对布置；本实施例中，第二x向导轨滑座组件12从中间断开，分成两组第二x向导轨滑座组件12，省去中间部分，可节省材料节约成本；即两组第二x向导轨滑座组件12在同一水平面上且间隔布置，每个第二x向导轨滑座组件12上分别安装有一下加热组件3；下加热组件驱动气缸31分别驱动两个下加热组件3相向运动或背向运动，从而使两个下加热组件3呈分开或者靠近状态，当进行预热时，两个下加热组件3呈靠近状态，对上方的PCBA进行加热，当预热完成后，气缸驱动两个下加热组件3分开，使PCBA下表面与下方的锡炉组件相对，以进行拆焊等后续作业；

再结合图8、图9所示，在主机架1的中部、PCBA固定治具2的上方架设有一对x向导槽13，在x向导槽13的两端上方分别设有一个上加热组件4，且每个上加热组件4的一边两角处分别与设置在两x向导槽13上的导轮架131活动连接；在每个上加热组件4的两侧中部靠外活动连接有一摆动框41，摆动框41呈H形，其中呈H形的摆动框41的两个上端脚与上加热组件4两侧活动枢接，H形的两个下端脚通过y向转轴42连接在轴承座43上，且其中一y向转轴42与第一y向伺服电机44连接；

即通过第一y向伺服电机44驱动y向转轴42，y向转轴42旋转使摆动框41整体摆动，摆动框41向下摆动时，拉动上加热组件4向下，且上加热组件4的内端处的导轮架131向x向导槽13中部移动，最终使上加热组件4呈水平状态，而且两个上加热组件4呈靠近合拢状态；反之，当摆动框41向上摆动时，拉动上加热组件4向上，且上加热组件4的内端处的导轮架131向x向导槽13两端移动，最终使上加热组件4呈倾斜状态，中间则分开，使下方的PCBA上表面露出，这样，通过上加热组件4、下加热组件3的可活动性，在预热时形成相对封闭的预热空间对PCBA的上下表面同时加热，保证PCBA受热均匀，避免热冲击；而预热完成后可立刻分开呈打开状态，使PCBA上下表面同时露出，利用下侧的锡炉装置以及上方的机械手装置对其进行拆焊、取件处理；

第一x向导轨滑座组件11的位置相对于下加热组件3、上加热组件4靠外，即第一x向导轨滑座组件11位于加热区域的外部，避免不必要的受热而损坏；上加热组件4、下加热组件3采用红外加热装置，二者形成对线路板的红外预热区。

再结合图10所示，在主机架1的底部、PCBA固定治具2的下方区域安装有第一y向导轨滑座组件14以及第一y向伺服驱动组件141，在第一y向导轨滑座组件14上安装有喷流式锡炉组件5，该喷流式锡炉组件5包括锡炉支架51、升降台板52、锡炉装置53，其中，锡炉支架51为长方体框架，其四侧面中的一对表面中部分别安装有一纵向丝杆511，另一对表面中部分别安装纵向导杆512，两条纵向丝杆511、两条纵向导杆512分别通过纵向丝母座513、纵向导杆轴承座514与一所述升降台板52的四角处连接；所述纵向丝杆511的底端设有同步轮515，在锡炉支架51的一侧还设有升降电机54，升降电机54的输出端通过同步带轮传动机构541与纵向丝杆511底端的同步轮连接；

即通过升降电机54工作旋转，通过同步带轮传动机构541使两根纵向丝杆511同步旋转，进而通过纵向丝母座513使升降台板52产生升降运动，从而使升降台板52上的锡炉装置53共同升降；纵向导杆512起到分担支撑和稳定升降的作用；再通过第一y向伺服驱动组件141驱动整个喷流式锡炉装置5沿y轴方向移动，与PCBA固定治具2的x向移动相配合，实现PCBA在水平面内的全面移动，从而定位要进行拆焊、换件的位置；喷流式锡炉装置5本身可以沿其锡炉支架51在z向升降运动，从而实现锡炉装置53的喷流嘴与PCBA焊接位置的相对运动；

再结合图11、图12所示，在所述主机架1的顶部、PCBA固定治具2的上方区域安装有机械手装置6，该机械手装置6包括安装在主机架1顶部的第二y向导轨滑座组件15和第二y向伺服驱动组件151、安装在第二y向导轨滑座组件15上的z向安装板61、安装z向安装板61上的第一z向导轨滑座组件611和与之连接的第一z向伺服驱动组件612、安装在第一z向导轨滑座组件611上的旋转电机62和减速箱63、与减速箱63的输出端连接的z向气缸支架64、安装在z向气缸支架64内的z向气缸641、以及安装在z向气缸支架64两侧的夹爪支架板65、安装在夹爪支架板64内侧并与z向气缸641连接的夹爪机构66；第二y向伺服驱动组件151驱动第二y向导轨滑座组件15的滑座沿y向运动；z向气缸641控制夹爪机构66的松开与夹紧，旋转电机62和减速箱63控制整个z向气缸641及其z向气缸支架64和整个夹爪机构66的旋转和角度，从而根据PCBA上插接件的角度和位置转动到最合适夹持的角度，确保拔件的准确和稳定。

进一步而言，在所述机械手装置6的两个夹爪支架板65外侧还分别安装有一热风管67，热风管67的出风口朝向夹爪机构66的底部。通过两侧的热风管67对线路板上表面进行辅助加热，根据需要在拆焊时对线路板进行热补偿，防止因热量散失过快而造成锡熔化不彻底而导致拔件困难，适合线路板厚度较大、焊孔较深、以及电子器件上带有散热模块等结构时进行拆焊作业的场合；对于正常或者较薄的PCBA，通过热风管67的辅助加热可以减少浸锡时间，避免因浸锡时间过长而导致的熔铜等现象，从而进一步提升返修焊接品质。

上述自动返修机中：机械手装置6的z向气缸支架64背面还连接有震动电机642，通过震动电机642工作可以产生震动，使气缸支架64及其下部的夹爪机构66产生震动，其作用是当线路板浸锡除锡后，夹爪机构66夹住待取器件时，利用震动电机642产生的震动施加给器件，使器件与线路板更容易分离，而且对线路板和器件均可以起到保护作用，避免强硬拔件造成的线路板损坏。

再结合图11-图14所示，上述自动返修机中：机械手装置6的夹爪机构66包括与z向气缸641的输出端连接的第一横轴661，第一横轴661的两端垂直穿设在夹爪支架板65上的条形孔651中，条形孔651为第一横轴661升降提供活动空间并限位第一横轴661；在两块夹爪支架板65之间、第一横轴661的下方两侧还分别设有与之平行的第二横轴662，每个第二横轴662的两端分别枢接有一对相对于第一横轴661呈对称布置的活动夹爪663，同一第二横轴662上的两个活动夹爪663底部之间连接夹持板664，两侧夹持板664呈相对布置形成对器件的夹持；同侧的活动夹爪663的上部呈向外弯折且其上端部分别连接有第三横轴665，两侧的第三横轴665的两端分别通过一连接孔板666与第一横轴661的两端活动连接；当z向气缸641向下运动时，推动第一横轴661向下运动，第一横轴661通过连接孔板666带动第三横轴665摆动，由于第三横轴665与活动夹爪663上端部连接，活动夹爪663中部又枢接在第二横轴662上，因此第三横轴665将绕第二横轴662向外摆动，进而带动活动夹爪663的上端部向外摆动，第二横轴662起到支点作用，活动夹爪663的下端部向内侧摆动，两侧的活动夹爪663形成夹紧动作；反之，z向气缸641向上时活动夹爪663形成分开动作。

上述自动返修机中，在两夹爪支架板65之间还连接有一水平连接板652，该水平连接板652位于两侧的活动夹爪663之间，且水平连接板652中部开设有通孔穿设有一朝下的十字激光对位灯653，在水平连接板652的下表面还安装有一针形气缸654以及与之连接的激光灯挡板655，当针形气缸654推杆伸出时，激光灯挡板655挡住水平连接板652中部通孔的底部，遮住十字激光对位灯653，其作用是避免工作过程中产生的锡蒸汽附着在十字激光对位灯653表面而影响其使用，对十字激光对位灯653起到保护作用，即定位完成时就可以遮住，要定位就打开。夹持板664与活动夹爪663之间设有弹性缓冲垫667，弹性缓冲垫667的作用是，当出现熔锡不彻底，器件有部分插脚仍与线路板连接时，若夹持板664和活动夹爪663为硬性连接，则会对器件夹持过紧夹持力过大，从而造成强制拔件，容易导致器件或者线路板受损；通过弹性缓冲垫667，遇到上述情况时，夹持板664会松开器件，避免损害线路板和器件。

上述自动返修机中，在z向安装板61的背面还安装有摄像头613，摄像头613对准夹爪机构66底部的操作区域，可以摄像并实时传输设备工作情况，在显示屏中显示，方便操作者进行观测。

再结合图4-图5所示，上述自动返修机中，所述PCBA固定治具2包括两条与第一x向导轨滑座组件11的滑座连接的x向底边条21、垂直架设在两x向底边条21上的两条y向底边条22；在y向底边条22上还架设有两条带有调节槽的x向固定边条23，该两条x向固定边条23的端部之间还设有两条带有滑槽的y向固定边条24；所述两条x向固定边条23之间连接有一y向活动边条25，两条y向固定边条24之间连接有一x向活动边条26；所述x向活动边条26、y向活动边条25以及其中一个x向固定边条23、y向固定边条24的内侧分别安装有PCBA夹持块27；

y向活动边条25朝y向布置，沿x向固定边条23的调节槽在x轴方向移动，从而调节x方向的定位距离，匹配PCBA的长度；x向活动边条26朝x向布置，沿y向固定边条24的滑槽在y轴方向移动，从而调节y轴方向的定位距离，匹配PCBA的宽度，因此该PCBA固定治具可以满足任意尺寸的线路板的固定需求；活动边条上设有锁紧扣或者通过螺丝锁定；

在所述两条x向底边条21之间还设有数条支撑条28，每条支撑条28上具有数个支撑突柱281；支撑条28及支撑突柱281的位置低于上方的x向活动边条26和y向活动边条25，每条支撑条28的位置可以根据需要调节，其作用是对PCBA实现多点支撑，避免PCBA在返修过程中局部变形，提高返修品质；

上述自动返修机中，在主机架1的外围及顶部设有防护板101，正面设有操作门102；顶部的防护板开设有排风口103；主机架1内部一侧设有与所述第一x向导轨滑座组件11、预热装置、喷流式锡炉装置5、机械手装置6(所在的工作区域)隔离的控制区域，控制区域内布置有主控机箱104、配电箱105，且在表面设有显示屏106、操作键鼠107以及扫描枪108等外设；主机架1内、喷流式锡炉装置5的侧方设有变压器109。控制区域与工作区域通过隔热密封材料(图中未标识)隔离，以免工作区域的高温影响控制区域的电气零部件。

本实用新型中，第一x向导轨滑座组件11、第二x向导轨滑座组件12、第一y向导轨滑座组件14、第二y向导轨滑座组件15等都是采用直线轨道加滑块或滑座方式结构，伺服驱动组件则都是采用伺服电机加丝杆、丝母的方式，这些是常规技术，因此不再赘述。

本实用新型设备运行时，先通过软件界面，选择需要进行返修拆焊的通孔器件名，系统将自动调出相关参数(温度、时间、定位)，按下开始按钮，红外预热区会自动对电路板进行预热(150℃)，预热完成后预热区的上下加热组件会自动打开，喷流式锡炉组件自动起波并上升到待拆焊返修的通孔器件引脚下方，此时锡波连同锡炉会自动升起将待换器件引脚浸锡加热，并同时根据程序设定启动自动拆除器件的机械手装装置，自动将器件取下，操作人员此时只需将新器件装上即可，锡波连同锡炉会自动下降，完成拆焊返修。

本实用新型中两个可活动的下加热组件、上加热组件构成本返修机的预热装置，对PCBA进行充分、均匀预热，使预热区域与拆焊、取件插件区域在同一位置，因此工作时不需要使线路板离开预热区域，减少热损失，节约能源，缩短浸锡时间，提高返修品质；而且预热的同时可以找准返修位置，不需要耗费移动时间，可以大幅缩短载板移动时间70％以上，提高作业效率；通过机械手装置进行自动拔件作业，可以避免用人工操作的高温安全隐患和操作的不便性，解放操作者双手，提高插件作业精确性；

本实用新型中，通过分别控制PCBA固定治具、锡炉装置分别沿x轴、y轴运动来实现加工位置的定位，配合机械手装置、锡炉装置的z向运动来进行作业，实现作业全范围覆盖，可以简化传动结构的布置，利于整机的组装；

此外，相对于需要从预热区域移动到加工区域的返修机，本实用新型无需移动空间，因此整机的体积和占用空间大大缩小，利于设备的布置以及包装运输等。