一种圆形电路板及其自动裁线焊接设备和加工方法

摘要

本发明涉及一种圆形电路板自动裁线焊接设备。该设备包括机架以及安装在机架上的皮线裁切剥皮装置、圆形电路板上料装置、圆形电路板上料机械手、转动治具装置、焊接装置、圆形电路板下料机械手和产品下料装置；皮线裁切剥皮装置与转动治具装置相衔接，焊接装置位于转动治具装置的上方，圆形电路板上料装置和产品下料装置分别位于转动治具装置的侧方，圆形电路板上料机械手位于圆形电路板上料装置的上方，圆形电路板下料机械手位于产品下料装置的上方。本发明具有自动切线剥线、焊接效率高、导线分辨度高，便于后期接线的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及电路板生产制造技术领域，具体涉及一种圆形电路板自动裁线焊接设备和加工方法。

背景技术

现有技术中，电路板上需要焊接导线，一般焊接有三根导线，为火线、零线和接地线，电路板焊接皮线目前还是处在工人手工焊接或半自动焊接，经常会出焊点不牢靠、焊点大小不均匀、效率不高、品质不高的问题，焊接前需要提前把皮线切断剥皮处理好，并且锡烟本身对人体伤害也比较大，而操作人员长时间作业后所导致的身体、视觉疲劳等因数更会直接影响生产效益以及产品精度等。

中国国家知识产权局公开了公开号为CN208906337U，专利名称为一种电路板自动焊接机的专利，它包括固定机架，该固定机架上设有分度旋转机构，其还包括于该固定机架上绕所述分度旋转机构设置的电路板上料机构、取线放线机构、编织层焊接机构、内导体焊接机构和成品取出机构，所述分度旋转机构上按间隔距离环设有若干个电路板定位座。本发明适用于同轴线的焊接，无法用于对三相线的焊接；取线放线机构只能对现有处理好的的电线进行加工。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中圆形电路板焊接皮线自动化程度低，生产效率低，皮线需提前处理的不足，提供一种自动切线剥线、焊接效率高、导线分辨度高的圆形电路板自动裁线焊接设备和加工方法。

为本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种圆形电路板自动裁线焊接设备，该设备包括机架以及安装在机架上的皮线裁切剥皮装置、圆形电路板上料装置、圆形电路板上料机械手、转动治具装置、焊接装置、圆形电路板下料机械手和产品下料装置；皮线裁切剥皮装置与转动治具装置相衔接，焊接装置位于转动治具装置的上方，圆形电路板上料装置和产品下料装置分别位于转动治具装置的侧方，圆形电路板上料机械手位于圆形电路板上料装置的上方，圆形电路板下料机械手位于产品下料装置的上方。

所述的皮线裁切剥皮装置用于对皮线进行定长裁切，并对皮线的两端进行剥皮；圆形电路板上料机械手用于将圆形电路板上料装置中的圆形电路板进行搬运到转动治具装置中，所述的转动治具装置用于放置圆形电路板，并将圆形电路板转运到指定的工位进行相应的加工；焊接装置用于实现皮线端部和圆形电路板之间的焊接，圆形电路板下料机械手用于将焊接完成的圆形电路板进行搬运到产品下料装置中下料。

作为优选，所述的皮线裁切剥皮装置包括梳线组件、切线组件、夹线组件和绕线组件；所述的梳线组件、切线组件和绕线组件依次布置，并且处于一条直线上，所述的夹线组件安装在切线组件的侧方，夹线组件与绕线组件相对应；所述的梳线组件用于对上料的皮线进行梳理，所述的切线组件对皮线进行裁切和剥皮，夹线组件用于夹住皮线的一端，并将其进行移运，所述的绕线组件用于夹住皮线的另一端，并对其中两个皮线进行旋转缠绕。

作为优选，所述的梳线组件包括支架杆、进料导向杆、集线块、下导轮组、上导轮组和出料限位块；所述的进料导向杆设置有三个，进料导向杆安装在支架杆上，进料导向杆上设置有供皮线通过的圆孔；下导轮组固定设置在支架杆上，上导轮组通过滑轨移动连接在支架杆上，所述的下导轮组和上导轮组的导轮表面设置有环形沟槽，皮线位于该沟槽中，下导轮组和上导轮组的导轮之间错开布置；所述的出料限位块安装在支架杆上，出料限位块中设置有横线的细槽，皮线位于该细槽中。

作为优选，所述的切线组件包括安装板、第一电机、丝杠部件、传动杆、切断刀、刻印刀、刀座、侧板、压紧气缸、压紧块、出料板、第二电机和第一齿轮齿条部件；安装板设置在机架上，第一电机设置在安装板上，丝杠部件连接在安装板上，所述的丝杠部件包括丝杠和配合在丝杠上的两个丝杆螺母，所述的丝杠两端的旋向相反；第一电机与丝杠轴相连接，传动杆安装在丝杆螺母上；所述的刀座固定在传动杆上，刀座通过滑轨移动配合在安装板上，切断刀和刻印刀安装在刀座中，刻印刀位于切断刀的两侧，留有一定的空隙，所述的切断刀刃口高于刻印刀的刃口，切断刀的刃口为直线形，刻印刀的刃口为V形；所述的侧板通过水平的滑轨连接在安装板上，侧板的侧方设置有水平的横板，压紧气缸竖直安装在横板上，压紧块设置在压紧气缸的伸缩端上，压紧块位于导线的上方，出料板安装在横板上，出料板上设置有供皮线经过的圆孔；第二电机设置在安装板上，第一齿轮齿条部件连接第二电机的输出轴和侧板。

作为优选，所述的夹线组件包括滑台、横移气缸、纵移气缸、步进电机、第一手指气缸和第一夹指；滑台安装在机架上，横移气缸通过连接件水平安装在滑台的移动部上，纵移气缸竖直安装，步进电机设置在纵移气缸的移动端，第一手指气缸安装在步进电机的输出端，第一夹指安装在第一手指气缸的两移动部。

作为优选，所述的绕线组件包括立板、第三电机、第二齿轮齿条部件、移动安装板、第二手指气缸、第二夹指、第一气缸、第四电机、带轮部件、夹座、第二气缸、驱动杆、第三夹指和连杆；移动安装板通过滑轨移动连接在立板上，第三电机安装在立板上，第三电机的输出轴通过第二齿轮齿条部件与移动安装板相连接；第二手指气缸通过滑轨移动连接在移动安装板上，第一气缸设置在移动安装板上，第一气缸的伸缩端与第二手指气缸相连接，第二夹指安装在第二手指气缸的移动端；第四电机安装在移动安装板上，夹座转动配合在移动安装板上，第二气缸设置在移动安装板上，驱动杆安装在第二气缸的伸缩端，驱动杆的截面为矩形，驱动杆移动配合在移动安装板上，驱动杆通过带轮部件与第四电机的输出轴相连接；所述的带轮部件包括主动轮、从动轮和同步带；主动轮与第四电机的输出轴固定连接，从动轮与驱动杆移动连接，从动轮与夹座相固定；所述的第三夹指上设置有两个圆孔，中部的圆孔与夹座相铰接，端部的圆孔与连杆一端相铰接，两个连杆的另一端相铰接，并且和驱动杆的端部形成复合铰链；所述的第二夹指处于第三夹指的侧方。

作为优选，所述的圆形电路板上料机械手包括支座、移动板、升降气缸、吸引机、第三气缸、摄像头和光源；支座固定在机架上，移动板通过滑轨移动连接在支座上，升降气缸安装在移动板上，吸引机安装在升降气缸的伸缩端上，所述的吸引机下端设置有吸盘，吸盘可以由吸引机控制实现转动；光源安装在支座上，摄像头安装在支座上，摄像头位于光源的上方，光源形状为矩形，中部留空。

作为优选，所述的转动治具装置包括马达、分割器、转盘和置线板；分割器安装在机架上，马达的输出轴与分割器的输入轴相连接，转盘安装在分割器的输出轴上，所述的转盘成十字形，转盘上设置有圆孔用于放置圆形电路板，所述的置线板设置在转盘的侧端，置线板的顶端设置有三个凹槽。

作为优选，所述的焊接装置包括横纵两个维度的移动自由度，以及安装在在执行末端的一个焊锡器，焊锡器的上方设置有锡丝送入组件，焊锡器的下端对应焊接的部位。

一种圆形电路板的生产方法，依次通过以下步骤进行加工：

（一）皮线预处理：主要包括皮线的裁切、剥皮和旋绕；首先皮线从进料导向杆中穿过，依次经过集线块、下导轮组、上导轮组、料限位块和出料板；而后第二夹指夹住一根皮线，第三夹指夹住另两根皮线，由第三电机和第一气缸共同控制将皮线拉出一定距离，使第三夹指拉出的距离大于第二夹指拉出的距离；而后、第一手指气缸带动第一夹指夹住电线；而后第一电机转动，将相对的切断刀和刻印刀相向运动，将皮线切断，并在断口的两端将绝缘皮质层切断，而后第三电机继续带动移动安装板移动，将皮质层剥离；而后压紧气缸将压紧块下压夹住皮线，第二电机带动侧板移出，将绝缘皮质层剥离；而后第四电机带动转动夹座转动，将两根皮线拧成一股，在拧的过程中移动安装板缓慢移动进行长度补偿；而后步进电机将夹住的皮线翻转，由滑台移动到指定位置；

（二）圆形电路板上料：圆形电路板上料装置的输送带上设置有圆形电路板，输送带将其输送到端部，而后由由摄像头对下方的圆形电路板进行照相，获取焊接部位的位置，而后在第三气缸和升降气缸的作用下实现竖直平面的二维移动，而后吸引机将圆形电路板吸住，根据照相的结果，将圆形电路板转动一定角度，使焊接极朝向特点方位，放入转动治具装置；

（三）皮线焊接：分割器带动转盘转动九十度，而后皮线被滑台移运过来，放置到圆形电路板上方，而后焊接装置将下降，对准焊锡的部位，将锡液落下；

（四）产品下料：圆形电路板下料机械手将产品夹住，而后将其搬运到产品下料装置的输送带上完成下料。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：1.皮线裁切剥皮装置通过设置不同刃形的一把切断刀和两把刻印刀，进行裁切和剥离单次完成两端的剥皮，效率更高；皮线的上料精确限位，并进行校直，避免进料缠绕和皮线弯曲的问题；绕线组件对三根电线其中的两根进行旋绕，方便对火线、零线和地线三者之间的辨认，便于接线，对地线进行单独夹持，考虑旋绕会缩短皮线的长度，保持三根导线长度的一致性。2.焊接装置能够自动对皮线和电路板进行焊接，提高焊接的精度和效率。3.自动化上料运输和上料搬运，生产自动化，效率更高，圆形电路板上料机械手设置有摄像头，对圆形电路板进行姿态调整，对上料的要求降低，提高焊接的精准度。

附图说明

图1为本发明实施例的爆炸结构图。

图2为皮线裁切剥皮装置的爆炸结构图。

图3为梳线组件和切线组件的爆炸结构图。

图4为夹线组件和绕线组件的爆炸结构图。

图5为圆形电路板上料机械手的爆炸结构图。

图6为转动治具装置的爆炸结构图。

具体实施方式 如图1所示，一种圆形电路板自动裁线焊接设备包括机架1以及安装在机架1上的皮线裁切剥皮装置2、圆形电路板上料装置3、圆形电路板上料机械手4、转动治具装置5、焊接装置6、圆形电路板下料机械手7和产品下料装置8；皮线裁切剥皮装置2与转动治具装置5相衔接，焊接装置6位于转动治具装置5的上方，圆形电路板上料装置3和产品下料装置8分别位于转动治具装置5的侧方，圆形电路板上料机械手4位于圆形电路板上料装置3的上方，圆形电路板下料机械手7位于产品下料装置8的上方。

所述的皮线裁切剥皮装置2用于对皮线进行定长裁切，并对皮线的两端进行剥皮；圆形电路板上料机械手4用于将圆形电路板上料装置3中的圆形电路板进行搬运到转动治具装置5中，所述的转动治具装置5用于放置圆形电路板，并将圆形电路板转运到指定的工位进行相应的加工；焊接装置6用于实现皮线端部和圆形电路板之间的焊接，圆形电路板下料机械手7用于将焊接完成的圆形电路板进行搬运到产品下料装置8中下料。

如图2所示，所述的皮线裁切剥皮装置2包括梳线组件21、切线组件22、夹线组件23和绕线组件24；所述的梳线组件21、切线组件22和绕线组件24依次布置，并且处于一条直线上，所述的夹线组件23安装在切线组件22的侧方，夹线组件23与绕线组件24相对应；所述的梳线组件21用于对上料的皮线进行梳理，所述的切线组件22对皮线进行裁切和剥皮，夹线组件23用于夹住皮线的一端，并将其进行移运，所述的绕线组件24用于夹住皮线的另一端，并对其中两个皮线进行旋转缠绕。

如图3所示，所述的梳线组件21包括支架杆211、进料导向杆212、集线块213、下导轮组214、上导轮组215和出料限位块216；所述的进料导向杆212设置有三个，进料导向杆212安装在支架杆211上，进料导向杆212上设置有供皮线通过的圆孔；下导轮组214固定设置在支架杆211上，上导轮组215通过滑轨移动连接在支架杆211上，所述的下导轮组214和上导轮组215的导轮表面设置有环形沟槽，皮线位于该沟槽中，下导轮组214和上导轮组215的导轮之间错开布置；所述的出料限位块216安装在支架杆211上，出料限位块216中设置有横线的细槽，皮线位于该细槽中。

如图3所示，所述的切线组件22包括安装板221、第一电机222、丝杠部件223、传动杆224、切断刀225、刻印刀226、刀座227、侧板228、压紧气缸229、压紧块2210、出料板2211、第二电机2212和第一齿轮齿条部件2213；安装板221设置在机架上，第一电机222设置在安装板221上，丝杠部件223连接在安装板221上，所述的丝杠部件223包括丝杠和配合在丝杠上的两个丝杆螺母，所述的丝杠两端的旋向相反；第一电机222与丝杠轴相连接，传动杆224安装在丝杆螺母上；所述的刀座227固定在传动杆224上，刀座227通过滑轨移动配合在安装板221上，切断刀225和刻印刀226安装在刀座227中，刻印刀226位于切断刀225的两侧，留有一定的空隙，所述的切断刀225刃口高于刻印刀226的刃口，切断刀225的刃口为直线形，刻印刀226的刃口为V形；所述的侧板228通过水平的滑轨连接在安装板221上，侧板228的侧方设置有水平的横板，压紧气缸229竖直安装在横板上，压紧块2210设置在压紧气缸229的伸缩端上，压紧块2210位于导线的上方，出料板2211安装在横板上，出料板2211上设置有供皮线经过的圆孔；第二电机2212设置在安装板221上，第一齿轮齿条部件2213连接第二电机2212的输出轴和侧板228，实现侧板228的水平移动。

如图4所示，所述的夹线组件23包括滑台231、横移气缸232、纵移气缸233、步进电机234、第一手指气缸235和第一夹指236；滑台231安装在机架上，横移气缸232通过连接件水平安装在滑台231的移动部上，纵移气缸233竖直安装，步进电机234设置在纵移气缸233的移动端，第一手指气缸235安装在步进电机234的输出端，第一夹指236安装在第一手指气缸235的两移动部。

如图4所示，所述的绕线组件24包括立板241、第三电机242、第二齿轮齿条部件243、移动安装板244、第二手指气缸245、第二夹指2451、第一气缸246、第四电机247、带轮部件248、夹座249、第二气缸2410、驱动杆2411、第三夹指2412和连杆2413；移动安装板244通过滑轨移动连接在立板241上，第三电机242安装在立板241上，第三电机242的输出轴通过第二齿轮齿条部件243与移动安装板244相连接；第二手指气缸245通过滑轨移动连接在移动安装板244上，第一气缸246设置在移动安装板244上，第一气缸246的伸缩端与第二手指气缸245相连接，第二夹指2451安装在第二手指气缸245的移动端；第四电机247安装在移动安装板244上，夹座249转动配合在移动安装板244上，第二气缸2410设置在移动安装板244上，驱动杆2411安装在第二气缸2410的伸缩端，驱动杆2411的截面为矩形，驱动杆2411移动配合在移动安装板244上，驱动杆2411通过带轮部件248与第四电机247的输出轴相连接；所述的带轮部件248包括主动轮、从动轮和同步带；主动轮与第四电机247的输出轴固定连接，从动轮与驱动杆2411移动连接，从动轮与夹座249相固定；所述的第三夹指2412上设置有两个圆孔，中部的圆孔与夹座249相铰接，端部的圆孔与连杆2413一端相铰接，两个连杆2413的另一端相铰接，并且和驱动杆2411的端部形成复合铰链；所述的第二夹指2451处于第三夹指2412的侧方。

所述的皮线裁切剥皮装置2在工作时，皮线从进料导向杆212中穿过，依次经过集线块213、下导轮组214、上导轮组215、料限位块216和出料板2211；而后第二夹指2451夹住一根皮线，第三夹指2412夹住另两根皮线，由第三电机242和第一气缸246共同控制将皮线拉出一定距离，使第三夹指2412拉出的距离大于第二夹指2451拉出的距离；而后、第一手指气缸235带动第一夹指236夹住电线；而后第一电机222转动，将相对的切断刀225和刻印刀226相向运动，将皮线切断，并在断口的两端将绝缘皮质层切断，而后第三电机242继续带动移动安装板244移动，将皮质层剥离；而后压紧气缸229将压紧块2210下压夹住皮线，第二电机2212带动侧板228移出，将绝缘皮质层剥离；而后第四电机247带动转动夹座249转动，将两根皮线拧成一股，在拧的过程中移动安装板244缓慢移动进行长度补偿；而后步进电机234将夹住的皮线翻转，由滑台231移动到指定位置进行焊接。

皮线裁切剥皮装置2解决了皮线裁切剥皮困难的问题，通过设置不同刃形的一把切断刀225和两把刻印刀226，进行裁切和剥离单次完成两端的剥皮，效率更高；皮线的上料精确限位，并进行校直，避免进料缠绕和皮线弯曲的问题；对三根电线其中的两根进行旋绕，方便对火线、零线和地线三者之间的辨认，对地线进行单独夹持，考虑旋绕会缩短皮线的长度，保持三根导线长度的一致性。

如图5所示，所述的圆形电路板上料机械手4包括支座41、移动板42、升降气缸43、吸引机44、第三气缸45、摄像头46和光源47；支座41固定在机架上，移动板42通过滑轨移动连接在支座41上，升降气缸43安装在移动板42上，吸引机44安装在升降气缸43的伸缩端上，所述的吸引机44下端设置有吸盘，吸盘可以由吸引机44控制实现转动；光源47安装在支座41上，摄像头46安装在支座41上，摄像头46位于光源47的上方，光源47形状为矩形，中部留空，以供摄像头46获取视野。

所述的圆形电路板上料机械手4在工作时，首先由摄像头46对下方的圆形电路板进行照相，获取焊接部位的位置，而后在第三气缸45和升降气缸43的作用下实现竖直平面的二维移动，而后吸引机44将圆形电路板吸住，根据照相的结果，将圆形电路板转动一定角度，使焊接极朝向特点方位，放入转动治具装置5。

如图6所示，所述的转动治具装置5包括马达51、分割器52、转盘53和置线板54；分割器52安装在机架上，马达51的输出轴与分割器52的输入轴相连接，转盘53安装在分割器52的输出轴上，所述的转盘53成十字形，转盘53上设置有圆孔用于放置圆形电路板，所述的置线板54设置在转盘53的侧端，置线板54的顶端设置有三个凹槽，用于放置皮线。

所述的焊接装置6包括横纵两个维度的移动自由度，以及安装在在执行末端的一个焊锡器，焊锡器的上方设置有锡丝送入组件，焊锡器的下端对应焊接的部位。

所述的圆形电路板下料机械手7包括横向和纵向的两个气缸，已经安装在执行末端的手指气缸，通过夹取式的搬运方式将焊接成品进行搬运下料。

所述的圆形电路板上料装置3和产品下料装置8为输送带方式进行上下料。

一种圆形电路板，通过下述方法得到。圆形电路板的生产方法，依次通过以下步骤进行加工：

（一）皮线预处理：主要包括皮线的裁切、剥皮和旋绕；首先皮线从进料导向杆212中穿过，依次经过集线块213、下导轮组214、上导轮组215、料限位块216和出料板2211；而后第二夹指2451夹住一根皮线，第三夹指2412夹住另两根皮线，由第三电机242和第一气缸246共同控制将皮线拉出一定距离，使第三夹指2412拉出的距离大于第二夹指2451拉出的距离；而后、第一手指气缸235带动第一夹指236夹住电线；而后第一电机222转动，将相对的切断刀225和刻印刀226相向运动，将皮线切断，并在断口的两端将绝缘皮质层切断，而后第三电机242继续带动移动安装板244移动，将皮质层剥离；而后压紧气缸229将压紧块2210下压夹住皮线，第二电机2212带动侧板228移出，将绝缘皮质层剥离；而后第四电机247带动转动夹座249转动，将两根皮线拧成一股，在拧的过程中移动安装板244缓慢移动进行长度补偿；而后步进电机234将夹住的皮线翻转，由滑台231移动到指定位置；

（二）圆形电路板上料：圆形电路板上料装置3的输送带上设置有圆形电路板，输送带将其输送到端部，而后由由摄像头46对下方的圆形电路板进行照相，获取焊接部位的位置，而后在第三气缸45和升降气缸43的作用下实现竖直平面的二维移动，而后吸引机44将圆形电路板吸住，根据照相的结果，将圆形电路板转动一定角度，使焊接极朝向特点方位，放入转动治具装置5；

（三）皮线焊接：分割器52带动转盘53转动九十度，而后皮线被滑台231移运过来，放置到圆形电路板上方，而后焊接装置6将下降，对准焊锡的部位，将锡液落下；

（四）产品下料：圆形电路板下料机械手7将产品夹住，而后将其搬运到产品下料装置8的输送带上完成下料。