PCBA浸錫式焊接機(jī)的系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)

萬學(xué)斌　賈順飛　張應(yīng)春

摘要：面對(duì)中小PCBA制造公司的實(shí)際需要，針對(duì)常用的波峰焊接機(jī)的不足，利用兩軸控制器的成套系統(tǒng)，開發(fā)了一款PCBA浸錫式焊接機(jī)的電氣控制系統(tǒng)。它具有勞動(dòng)效率高，占地小，造價(jià)低，節(jié)省治具和使用成本，工作可靠，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。是中小PCBA制造公司的青睞神器，能夠?yàn)楣編砀蟮慕?jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：PCBA；波峰焊接機(jī)；浸錫焊接機(jī)；電氣設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM383.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）09-0132-02

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高質(zhì)量的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式是中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然結(jié)果，特別是在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新被視作中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新常態(tài)下，需要公司不斷的制造出各式各樣的PCBA，PCBA是（Printed Circuit Board Assembly）的簡(jiǎn)稱，也就是說PCB空板經(jīng)過SMT上件回流焊，再經(jīng)過DIP插件焊接的整個(gè)制程。

在DIP插件焊接中，常用使用的設(shè)備是波峰焊接機(jī)，它包括電路板的裝夾進(jìn)入——噴助焊劑——預(yù)熱——波峰焊幾個(gè)階段。這種設(shè)備比較適用于大批量的PCBA在線制造。如果訂單不大，使用波峰焊接機(jī)，需要兩個(gè)人在入出口來操作它，占地大，造價(jià)高，至少需要八套以上的治具才能保證波峰焊接機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)耗電量大，維修困難。針對(duì)常用的波峰焊接機(jī)的這些不足，為此我們利用兩軸控制器的成套系統(tǒng)，開發(fā)了一款PCBA浸錫焊接機(jī)的電氣控制系統(tǒng)[1]。

1 浸錫焊的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式

浸錫焊接機(jī)幾個(gè)階段中，只是將波峰焊接機(jī)中的波峰焊接換成浸錫焊接而已，同時(shí)設(shè)備從臥式轉(zhuǎn)換出立式，減少了設(shè)備的占地面積，同時(shí)也減少了設(shè)備的重量，浸錫焊接機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。[1]

X、Y軸步進(jìn)電機(jī)：其中X軸步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)刮錫板和噴嘴在X1和X2之間運(yùn)動(dòng)；Y軸步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)治具架在BD之間運(yùn)動(dòng)。氣缸1拖動(dòng)治具在治具架上的AB之間運(yùn)動(dòng)；氣缸2同時(shí)拖動(dòng)噴嘴沿著AB方向振動(dòng)，噴嘴打開給PCBA噴助焊劑；錫爐及其控制系統(tǒng)外協(xié)完成。實(shí)際使用的設(shè)備還有外殼，排氣，照明，門開關(guān)，急停等。[2][3]

PCBA浸錫焊接機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式為：初始狀態(tài)是X軸步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)物在X1處，Y軸步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)物在B處，氣缸1 將治具從治具架上推到A處，便于操作員裝夾治具；①啟動(dòng)后，治具在治具架上被氣缸1拉回B點(diǎn)②治具在B點(diǎn)等待噴助焊劑③X步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)刮錫板和噴嘴運(yùn)動(dòng)到X3處，打開噴嘴，氣缸2振動(dòng)，掃描噴助焊劑，到X4處關(guān)掉噴嘴，繼續(xù)前進(jìn)到X2處停下④Y軸步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)治具和治具架快速?gòu)腂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)⑤噴有助焊劑的PCBA在此預(yù)熱一段時(shí)間⑥ Y軸步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)治具和治具架慢速?gòu)腃點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)浸錫焊一段時(shí)間。然后治具架慢速到C處，再快速到B處，將治具通過氣缸1推到A處，最后想步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)刮錫板和噴嘴回到X1處。

2 電氣控制方式和系統(tǒng)電氣控制電路

這個(gè)設(shè)備的控制方式很多，為了節(jié)約成本，充分地利用資源，保證設(shè)備運(yùn)行可靠，適當(dāng)留有升級(jí)空間，我們選擇了觸摸屏式兩軸步進(jìn)電機(jī)控制器控制系統(tǒng)工作?？刂破鞯妮斎牒洼敵龅馁Y源配置表如表1，硬件接線圖如圖2所示。[2]

為了節(jié)省文章篇幅，輸入和輸出的相同部分只畫了一個(gè)。例如，X1、X2、X3、X4的4 個(gè)位置開關(guān)輸入相同，只畫了一個(gè)，實(shí)際中通常用NPN型接近開關(guān)，圖中為了接線簡(jiǎn)單用的物理位置開關(guān)；氣缸1和氣缸2部分相同，也只畫了一個(gè)。X、Y軸步進(jìn)電機(jī)按總線方式畫出，實(shí)際接線按成套系統(tǒng)說明書接線即可。

3 程序流程圖

根據(jù)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)形式和I/O資源表，我們可以叫為方便畫出程序流程圖，PCBA浸錫焊接機(jī)的程序流程圖如圖3所示。

編程過程中注意：（1）助焊劑系統(tǒng)打開是噴嘴打開，氣缸2 振動(dòng)，為此，氣缸用繼電器常開和常閉觸點(diǎn)控制。（2）防止X步進(jìn)電機(jī)返回時(shí)X=X3時(shí)間開噴助焊劑系統(tǒng)。

4 結(jié)語

對(duì)中小PCBA制造公司的實(shí)際需要的深入調(diào)研，針對(duì)常用的波峰焊接機(jī)在生產(chǎn)中小訂單時(shí)的不足，公司利用兩軸控制器的成套系統(tǒng)，開發(fā)了一款PCBA浸錫式焊接機(jī)。這種設(shè)備已經(jīng)在公司使用，該設(shè)備已經(jīng)注冊(cè)了專利，第一、二代機(jī)已經(jīng)被淘汰，第三、四代機(jī)已經(jīng)在生產(chǎn)中使用了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，它具有勞動(dòng)效率高，占地面積小，造價(jià)低，節(jié)省治具和使用成本，工作可靠，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。是中小PCBA制造公司的青睞神器，能夠?yàn)楣編砀蟮慕?jīng)濟(jì)效益。[1]

參考文獻(xiàn)

[1]韓彬，史建衛(wèi)，等.選擇性波峰焊技術(shù)在SMT中的應(yīng)用[J].電子工業(yè)專用設(shè)備，2014，（234）：35-41.

[2]敬嵐，朱海君，張碩成，等.步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J].核技術(shù)，2005，（6）：479-482.

[3]黃贊.基于 AT89C51單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J] .機(jī)床與液壓，2004，（3）：48-50.