专利名称：锡焊机器人——全自动锡焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锡焊机器人，特别涉及一种电路板焊接用的锡焊机器人。
背景技术：
常用的波峰焊机需要产生波峰来焊接，耗电大。半自动平面焊锡机需要人工操作。
实用新型内容
为了克服上述不足，本实用新型提供一种锡焊机器人。它由自动机械手、X方向运动系统， Y方向运动系统、运动控制系统、温度控制系统、焊锡自动添加系统、锡焊炉、供电电路和机 架组成。其特征在于
所述的自动机械手由步进电机C、可以张开闭合的爪子和把步进电机C的转动转换成爪子 的张开闭合的机械组成；所述的Y方向运动系统由步进电机B和把步进电机B的转动转换成机械 手沿Y方向运动的机械组成；所述的X方向运动系统由步进电机A和把步进电机A的转动转换成 机械手和Y方向运动的系统沿X方向运动的机械组成；所述的运动控制系统由单片机、步进电 机驱动电路和光电定位电路组成；所述的温度控制系统由温度传感器、温度信号放大电路、 温度预置电路和温度控制电路组成；所述的焊锡自动添加系统由锡量检测电路和自动供锡机 械组成；所述的锡焊炉由钢锅和电加热器组成。
所述的控制电路的U4和U6的D0、 Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6、 D7，——对应，分别与单片 机Ul的PO. 0、 PO.l、 PO. 2、 P0.3、 PO. 4、 PO. 5、 PO. 6、 PO. 7相连接，U4的Q0、 Ql、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5、 Q6，——对应分别与U2的D0、 Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6和电阻R1相连接，U2的Q0、 Ql、 Q2、 Q3——对应分别与步进电机A的引脚相连接，U4的Q7、 U1的P24、 P25、 P26、 P27， 一 一对应分别与U3的D0、 Dl、 D2、 D3、 D4和电阻R2相连接，U2的Q4、 Q5、 Q6、 U3的Q0，——对 应分别与步进电机B的引脚连接，U3的Q1、 Q2、 Q3、 Q4， 一一对应分别与步进电机C的引脚相 连接，U4的0E接地，U4的LE接U1的P15，数码管U5的A、 B、 C、 D、 E、 F、 G，——对应，分别 与U7的D0、 Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6和电阻R0相连接，U6的4脚和开关K相接，K的l端、C6 的一端和R14的一端相接，K的2端与W的中心抽头相接，W的一端、C6的另一端接地，W的另一 端接Vcc， R14的另一端接U6的19脚，U6的WR、 RD分别与U1的TO、 RD相接，U6的CS接U1的P23， U6的INT接U1的INT0， U6的VIN接U9的输出，U6的7、 8、 IO脚接地，Ul的lO、 11脚分别接U7的A、 B和CP脚，U7的MR接Vcc,R9、 R10和C4的一端接地，Tl的发射极、R9和C4的另一端接U1的T0， T1的基极接D2的阴极，Dl、 D2的阳极和Tl的集电极接Vcc，电路DG1、 DG1、 DG2、 DG3 、 DG4 的输出分别接U1的15、 13、 8和6脚，步进电机及其驱动电路D的D1、 D2分别接U1的1、 2脚，DG4 的R10和D1的连接处断开接两根铜线，T2的基极和R11的一端接U1的P16， Rll、 R12的另一端接 Vcc, R12的一端接D3的阳极，D3的阴极接T2的集电极，T2的发射极接地，T3的G接D4的阴极， D4的阳极、R13和RL的一端接T3的M2， C5的一端和T3的M1接交流220伏的一端，220伏的另一端 接RL的另一端，R13的另一端接C5的另一端，U2、 U3是步进电机驱动电路，P12经开关K2接地。
所述的X、 Y方向运动系统和自动机械手的步进电机的转动到丝杆转轴的传动，可以采用 直接驱动式、齿轮传动或带式传动，所述的直接驱动式的实质是步进电机的转轴是丝杆，所 述的直接驱动式的X方向运动系统的步进电机A及转轴46，光杆7和光电定位器49都固定在金属 板40上，小金属板42有二个能让光杆7在其中滑动的圆孔41，在小金属板42上固定有档光板48、 具有螺母功能的卡子45和连杆1、 2的一端，连杆l、 2的另一端固定在金属板19上，金属板19 和金属板40的相互位置可以平行的，也可以是垂直固定的，卡子45可以是转轴46上的一个螺 母，卡子45卡在转轴46上。
所述的直接驱动式的Y方向运动系统的步进电机B及其转轴4，光杆12、 9，连杆l、 2和光 电定位器53都固定在金属板19上，小金属板15有二个能让光杆12在其中滑动的圆孔17，在小 金属板15上固定有档光板52、具有螺母功能的卡子5和连杆11的一端，连杆ll的另一端固定在金属板20上，卡子5可以是转轴4上的一个螺母，卡子5卡在转轴4上。
所述的直接驱动式的自动机械手的步进电机C及其转轴23，光杆36、 29，连杆ll、具有能 使光杆12、 9分别在38、 21的圆孔中自由滑动的金属件都固定在金属板20上，小金属板34有二 个能让光杆36在其中滑动的圆孔35,在小金属板34上固定有档光板50、具有螺母功能的卡子 24和连杆30的一端，连杆30的另一端固定在圆盘26上，圆盘26上有多个小孔，在爪子上固定 有一根铜导线，在步进电机正反向转动的作用下，爪子可以张开、闭合，卡子24可以是转轴 23上的一个螺母，卡子24卡在转轴23上。
所述的齿轮传动式的X方向运动系统的歩进电机A，光杆7，光电定位器49都固定在金属板 40上，丝杆64通过轴承固定在金属板40上，在步进电机的转轴46和丝杆64上分别固定有一个 齿轮63、 62，小金属板42有二个能让光杆7在其中滑动的圆孔41，在小金属板42上固定有档光 板48、具有螺母功能的卡子45和连杆1、 2的一端，连杆l、 2的另一端固定在金属板19上，金 属板19和金属板40的相互位置可以平行的，也可以是垂直固定的，卡子45可以是丝杆64上的 一个螺母，卡子45卡在丝杆64上。
所述的齿轮传动式的Y方向运动系统的步进电机B，光杆12、 9，连杆l、 2和光电定位器53 都固定在金属板19上，丝杆56通过轴承固定在金属板19上，在步进电机的转轴4和丝杆56上分 别固定有一个齿轮57、 55，小金属板15有二个能让光杆12在其中滑动的圆孔17，在小金属板 15上固定有档光板52、具有螺母功能的卡子5和连杆11的一端，连杆ll的另一端固定在金属板 20上，卡子5可以是丝杆56上的一个螺母，卡子5卡在丝杆56上。
所述的齿轮传动式的自动机械手的步进电机C，光杆36、 29，连杆ll、具有能使光杆12、 9分别在圆孔38、 21自由滑动的金属件都固定在金属板20上，丝杆24通过轴承同定在金属板20 上，在步进电机的转轴和丝杆上分别固定有一个齿轮59、 60，小金属板34有二个能让光杆36 在其中滑动的圆孔35，在小金属板34上固定有档光板50、具有螺母功能的卡子24和连杆30的 一端，连杆30的另一端固定在圆盘26上，圆盘26上有多个小孔，在爪子上固定有一根铜导线， 在步进电机正反向转动的作用下，爪子可以张开、闭合，卡子24可以是转轴23上的个螺母， 卡子24卡在转轴23上。
所述的自动供锡机械由转轴上固定有齿轮的步进电机、滚筒和焊锡丝或锡条导槽组成， 齿轮和滚筒合成的孔与锡丝或锡条的横切面相同。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是在单片计算机的控制下，能自动完成抓起 待焊电路板、进行涂敷助焊剂、红外预热烘干、焊锡、卸板、锡炉温度控制、焊锡自动添加 等工作。能精确保证锡焊时间和焊接点离开锡面的角度。与人工相比，锡焊机器人的焊点精 美可靠，成本最低，不仅能提高焊接质量，同时大大提高了工作效率，价廉物美，是中小型 电子企业的理想和实用的机器之一，适用于K插或短插工艺焊锡，可直接与流水线相接。
图l为本实用新型的锡焊机器人的电路原理图。
图2A、 2B、 2C为本实用新型的第一个实施例。 图3A、 3B、 3C为本实用新型的第二个实施例。 图4为本实用新型的外形图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细说明。 本实用新型的第一个实施例。
在图2中，A、 B、 C 步进电机，4、 23、 46步进电机转轴，7、 9、 12、 29、 36光杆，15、 34、 42小金属板，17、 35、 41、 21、 38圆孔，1、 2、 11、 30连杆，48、 50、 52挡光板， 26圆盘，27固定环，28爪子，49、 51、 53光敏器件，10、 31、 47轴承，6、 8、 13、 18、 25、 32、 37、 39、 43固定件，19、 20、 40金属板。
直接驱动式的锡焊机器人在单片机的控制下，在X方向上，步进电机A转动，使Y方向的运 动系统移动到A点，在步进电机B和C的作用下，机械手抓起待焊电路板；步进电机A再运转，使Y方向的运动系统移动到B点、在步进电机B和C的作用下，机械手抓住待焊电路板涂敷助焊 剂；步进电机A再运转，使Y方向的运动系统移动到C点，使待焊电路板进行定时红外预热烘干； 步进电机A再运转，使Y方向的运动系统移动到D点、在步进电机B和C的作用下，机械手抓住待 焊电路板进行定时焊锡，步进电机A再运转，使Y方向的运动系统移动到E点、在步进电机B和C 的作用下，机械手放下焊好的电路板。步进电机A反向运转，使Y方向的运动系统移动回到A 点，重复上述工作。
'、本实用新型的第二个实施例齿轮传动式的锡焊机器人。
在图2中，A、 B、 C 步进电机，4、 23、 46歩进电机转轴，7、 9、 12、 29、 36光杆，15、 34、 42小金属板，17、 35、 41、 21、 38圆孔，1、 2、 11、 30连杆，48、 50、 52挡光板， 26圆盘，27固定环，28爪子，49、 51、 53光敏器件，10、 31、 47、 54、 58、 61轴承，6、 8、 13、 18、 25、 32、 37、 39、 43固定件，19、 20、 40金属板，55、 57、 59、 60、 62、 63齿 轮。
如图3所示，把直接驱动改为齿轮传动，就得到了齿轮传动式的锡焊机器人。其工作原 理和工作过程与直接驱动式的锡焊机器人一样。
本实用新型的第三个实施例带式传动的锡焊机器人。把齿轮传动改为带式传动，就得 到了带式传动的锡焊机器人。其工作原理和工作过程与直接驱动式的锡焊机器人一样。
权利要求1、一种锡焊机器人，其特征在于，所述的自动机械手由步进电机C、可以张开闭合的爪子和把步进电机C的转动转换成爪子的张开闭合的机械组成；所述的Y方向运动系统由步进电机B和把步进电机B的转动转换成机械手沿Y方向运动的机械组成；所述的X方向运动系统由步进电机A和把步进电机A的转动转换成机械手和Y方向运动的系统沿X方向运动的机械组成；所述的运动控制系统由单片机、步进电机驱动电路和光电定位电路组成；所述的温度控制系统由温度传感器、温度信号放大电路、温度预置电路和温度控制电路组成；所述的焊锡自动添加系统由锡量检测电路和自动供锡机械组成；所述的锡焊炉由钢锅和电加热器组成。
2、 根据权利要求1所述的一种锡焊机器人，其特征在于，所述的控制电路的U4和U6 的D0、 Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6、 D7，——对应，分别与单片机U1的PO.O、 PO.l、 P0. 2、 P0.3、 P0.4、 P0.5、 P0.6、 P0.7相连接，U4的QO、 Ql、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5、 Q6，——对应 分别与U2的D0、 Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6和电阻R1相连接，U2的QO、 Ql、 Q2、 Q3 一一对应分别与步进电机A的引脚相连接，U4的Q7、 U1的P24、 P25、 P26、 P27， 一一对 应分别与U3的D0、 Dl、 D2、 D3、 D4和电阻R2相连接，U2的Q4、 Q5、 Q6、 U3的QO， 一一对应分别与步进电机B的引脚连接，U3的Q1、 Q2、 Q3、 Q4， 一一对应分别与步进电 机C的引脚相连接，U4的OE接地，U4的LE接Ul的P15，数码管U5的A、 B、 C、 D、 E、 F、 G，——对应，分别与U7的DO、 Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6和电阻RO相连接，U6 的4脚和开关K相接，K的l端、C6的一端和R14的一端相接，K的2端与W的中心抽头 相接，W的一端、C6的另一端接地，W的另一端接Vcc， R14的另一端接U6的19脚，U6 的WR、 RD分别与Ul的WR、 RD相接，U6的CS接Ul的P23， U6的INT接Ul的INT0， U6的VIN接U9的输出，U6的7、 8、 IO脚接地，Ul的10、 11脚分别接U7的A、 B禾卩CP 脚，U7的MR接Vcc,R9、 R10和C4的一端接地，Tl的发射极、R9禾卩C4的另一端接U1 的T0，T1的基极接D2的阴极，D1、D2的阳极和T1的集电极接Vcc，电路DG1、DG1、 DG2、 DG3 、 DG4的输出分别接U1的15、 13、 8禾卩6脚，步进电机及其驱动电路D的Dl、 D2分 别接Ul的1、 2脚，DG4的R10和Dl的连接处断开接两根铜线，T2的基极和Rll的一端 接U1的P16， Rll、 R12的另一端接Vcc，R12的一端接D3的阳极，D3的阴极接T2的集电 极，T2的发射极接地，T3的G接D4的阴极，D4的阳极、R13和RL的一端接T3的M2， C5的一端和T3的Ml接交流220伏的一端，220伏的另一端接RL的另一端，R13的另一端 接C5的另一端，U2、 U3是步进电机驱动电路，P12经开关K2接地。
3、 根据权利要求1所述的一种锡焊机器人，其特征在于，所述的X、 Y方向运动系统和 自动机械手的步进电机的转动到丝杆转轴的传动，可以采用直接驱动式、齿轮传动或带式传 动，所述的直接驱动式的实质是步进电机的转轴是丝杆，所述的直接驱动式的X方向运动系 统的步进电机A及转轴(46)，光杆(7)和光电定位器(49)都固定在金属板(40)上，小金属板(42) 有二个能让光杆(7)在其中滑动的圆孔(41)，在小金属板(42)上固定有档光板(48)、具有螺母功 能的卡子(45)和连杆(1)、 (2)的一端，连杆(l)、 (2)的另一端固定在金属板(19)上，金属板(19) 和金属板(40)的相互位置可以平行的，也可以是垂直固定的，卡子(45)可以是转轴(46)上的一 个螺母，卡子(45)卡在转轴(46)上。
4、 根据权利要求1所述的一种锡焊机器人，其特征在于，所述的直接驱动式的Y方向 运动系统的步进电机B及其转轴(4)，光杆(12)、 (9)，连杆(l)、 (2)和光电定位器(53)都固定在 金属板(19)上，小金属板(15)有二个能让光杆(12)在其中滑动的圆孔(17),在小金属板(15)上固 定有档光板(52)、具有螺母功能的卡子(5)和连杆(11)的一端，连杆(ll)的另一端固定在金属板(20) 上，卡子(5)可以是转轴(4)上的一个螺母，卡子(5)卡在转轴(4)上。
5、 根据权利要求1所述的一种锡焊机器人，其特征在于，所述的直接驱动式的自动机械 手的步进电机C及其转轴(23)，光杆(36)、 (29)，连杆(ll)、具有能使光杆(12)、 (9)分别在(38)、(21) 的圆孔中自由滑动的金属件都固定在金属板(20)上，小金属板(34)有二个能让光杆(36)在 其中滑动的圆孔(35)，在小金属板(34)上固定有档光板(50)、具有螺母功能的卡子(24)和连杆(30)的一端，连杆(30)的另一端固定在圆盘(26)上，圆盘(26)上有多个小孔，在爪子上固定有一根 铜导线，在步进电机正反向转动的作用下，爪子可以张开、闭合，卡子(24)可以是转轴(23)上 的一个螺母，卡子(24)卡在转轴(23)上。
6、根据权利要求1所述的一种锡焊机器人，其特征在于，所述的齿轮传动式的X方向 运动系统的步进电机A，光杆(7)，光电定位器(49)都固定在金属板(40)上，丝杆(64)通过轴承 固定在金属板(40)上，在步进电机的转轴(46)和丝杆(64)上分别固定有一个齿轮(63)、 (62)，小 金属板(42)有二个能让光杆(7)在其中滑动的圆孔(41)，在小金属板(42)上固定有档光板(48)、 具有螺母功能的卡子(45)和连杆(1)、 (2)的一端，连杆(l)、 (2)的另一端固定在金属板(19)上， 金属板(19)和金属板(40)的相互位置可以平行的，也可以是垂直固定的，卡子(45)可以是丝杆 (64)上的一个螺母，卡子(45)卡在丝杆(64)上。
7、 根据权利要求1所述的一种锡焊机器人，其特征在于，所述的齿轮传动式的Y方向运 动系统的步进电机B，光杆(12)、 (9)，连杆(l)、 (2)和光电定位器(53)都固定在金属板(19)上， 丝杆(56)通过轴承固定在金属板(19)上，在步进电机的转轴(4)和丝杆(56)上分别固定有一个齿 轮(57)、 (55)，小金属板(15)有二个能让光杆(12)在其中滑动的圆孔(17)，在小金属板(15)上固 定有档光板(52)、具有螺母功能的卡子(5)和连杆(11)的一端，连杆(ll)的另一端固定在金属板 (20)上，卡子(5)可以是丝杆(56)上的一个螺母，卡子(5)卡在丝杆(56)上。
8、 根据权利要求1所述的一种锡焊机器人，其特征在于，所述的齿轮传动式的自动机械 手的步进电机C，光杆(36)、 (29)，连杆(ll)、具有能使光杆(12)、 (9)分别在圆孔(38)、 (21)自 由滑动的金属件都固定在金属板(20)上，丝杆(24)通过轴承固定在金属板(20)上，在歩进电机 的转轴和丝杆上分别固定有一个齿轮(59)、 (60)，小金属板(34)有二个能让光杆(36)在其中滑 动的圆孔(35)，在小金属板(34)上固定有档光板(50)、具有螺母功能的卡子(24)和连杆(30)的一 端，连杆(30)的另一端固定在圆盘(26)上，圆盘(26)上有多个小孔，在爪子上固定有一根铜导 线，在步进电机正反向转动的作用下，爪子可以张开、闭合，卡子(24)可以是转轴(23)上的一 个螺母，卡子(24)卡在转轴(23)上。
9、 根据权利要求1所述的一种锡焊机器人，其特征在于，所述的自动供锡机械由转轴上 固定有齿轮的步进电机、滚筒和焊锡丝或锡条导槽组成，齿轮和滚筒合成的孔与锡丝或锡条 的横切面相同。
专利摘要本实用新型提供一种锡焊机器人。属于机器人在锡焊技术领域的应用。它由自动机械手、X方向运动系统，Y方向运动系统、运动控制系统、温度控制系统、焊锡自动添加系统、锡焊炉、供电电路和机架组成。在单片计算机的控制下，能自动完成抓起待焊电路板、进行涂敷助焊剂、红外预热烘干、焊锡、卸板、锡炉温度控制、焊锡自动添加等工作。能精确保证锡焊时间和焊接点离开锡面的角度。与人工相比，锡焊机器人的焊点精美可靠，成本最低，不仅能提高焊接质量，同时大大提高了工作效率，价廉物美，是中小型电子企业的理想和实用的机器之一，适用于长插或短插工艺焊锡，可直接与流水线相接。
文档编号B23K3/00GK201371299SQ200920079840
公开日2009年12月30日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者刘世安 申请人:刘世安