自由旋转组件及应用于该组件的焊锡机器人 |
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| 申请号 | CN201610278941.0 | 申请日 | 2016-04-28 | 公开(公告)号 | CN105773016A | 公开(公告)日 | 2016-07-20 |
| 申请人 | 迈力(北京)机器人科技有限公司; | 发明人 | 尹斌杰; 王华锋; 刘志雄; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了自由旋转组件及应用于该组件的焊 锡 机器人 ，其中，所述组件包括：第一旋转组件，第二旋转组件，以及连接所述第一旋转组件和所述第二旋转组件的连接件，其中，所述第一旋转组件中包括第一 转轴 ，和驱动所述第一转轴转动的第一驱动 电机 ；所述第二旋转组件中包括第二转轴，和驱动所述第二转轴转动的第二 驱动电机 ；所述第一转轴与所述第二转轴通过所述连接件垂直连接。通过第一转轴和第二转轴实现了与该组件连接的焊锡烙 铁 头沿固定轴线方向的自由旋转，解决了焊锡烙铁头大范围移动而导致焊锡 精度 难以控制的问题，提高了焊锡组件的灵活性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种自由旋转组件，其特征在于，所述组件包括：第一旋转组件，第二旋转组件，以及连接所述第一旋转组件和所述第二旋转组件的连接件，其中， |
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| 说明书全文 | 自由旋转组件及应用于该组件的焊锡机器人技术领域[0001] 本发明涉及工业焊锡技术领域，具体涉及一种自由旋转组件及应用于该组件的自动机器人。 背景技术[0002] 在焊锡工艺生产和加工的过程中，往往需要对电路板或电路元件进行焊接加工。尤其对于复杂精细的电子电路，例如芯片上的CPU，需要焊锡烙铁头在小范围局部进行焊锡作业。现有的焊锡组件或者设备一般包括3个轴，分别为可以水平方向移动的X轴，垂直于X轴并且水平方向移动的Y轴，竖直方向移动的Z轴，焊锡烙铁头连接于Z轴的末端，并通过X、Y和Z轴的活动带动焊锡烙铁头活动。 [0003] 但是采用X、Y和Z轴带动焊锡烙铁头活动的机器人在实际焊锡过程中，带动烙铁头移动的位移较大，摆动的幅度较大，因此，不方便对精密零件进行小范围，局部的焊锡操作，并且，由于摆动幅度较大，所以不易控制焊锡烙铁头的位置，进而影响焊锡精度。 发明内容[0004] 本申请公开了一种自由旋转组件及应用于该组件的焊锡机器人，以解决现有的焊锡机器人由于带动焊锡烙铁头移动位移较大，所以导致焊锡不方便，精度难以控制的问题。 [0005] 第一方面，本申请提供了一种自由旋转组件，所述组件包括：第一旋转组件，第二旋转组件，以及连接所述第一旋转组件和所述第二旋转组件的连接件，其中，所述第一旋转组件中包括第一转轴，和驱动所述第一转轴转动的第一驱动电机；所述第二旋转组件中包括第二转轴，和驱动所述第二转轴转动的第二驱动电机；所述第一转轴与所述第二转轴通过所述连接件垂直连接。 [0006] 本申请提供了的自由旋转组件，通过第一旋转组件中的第一转轴和第二旋转组件中的第二转轴实现了与该组件连接的焊锡烙铁头沿固定轴线方向的自由旋转，解决了焊锡烙铁头大范围移动而导致焊锡精度难以控制的问题，提高了焊锡组件的灵活性。 [0007] 可选的，所述第一旋转组件还包括：第一壳体，设置在所述第一壳体内的第一蜗轮和第一蜗杆，其中，所述第一蜗轮与所述第一蜗杆齿合相接，所述第一转轴设置在所述第一蜗轮的中心，且与所述第一蜗杆相垂直；所述第一驱动电机与所述第一蜗杆相连接，并通过驱动所述第一蜗杆带动所述第一蜗轮转动，当所述第一蜗轮转动时，带动所述第一转轴转动；所述第二旋转组件还包括：第二壳体，设置在所述第二壳体内的第二蜗轮和第二蜗杆，其中，所述连接件设置在所述第二壳体的上端，且与所述第一转轴的一端固定连接；所述第二蜗轮与所述第二蜗杆齿合相接，所述第二转轴设置在所述第二蜗轮的中心，且与所述第二蜗杆相垂直，所述第二驱动电机与所述第二蜗杆相连接，并通过驱动所述第二蜗杆带动所述第二蜗轮转动，当所述第二蜗轮转动时，带动所述第二转轴转动。 [0008] 可选的，所述连接件包括：第一凹形槽和第二凹形槽，所述第一凹形槽与所述第二凹形槽通过螺钉连接，连接形成一个中心为一个圆柱形的空腔，所述空腔的直径与所述第一转轴的直径相匹配。 [0009] 可选的，所述第一旋转组件还包括：与所述第一驱动电机相连接的第一减速器，所述第一减速器包括：第一输入轴和第一输出轴，所述第一驱动电机与所述第一输入轴相连接，带动所述第一输入轴转动；所述第一输出轴为所述第一转轴；所述第二旋转组件还包括：与所述第二驱动电机相连接的第二减速器，所述第二减速器包括：第二输入轴和第二输出轴，所述第二驱动电机与所述第二输入轴相连接，带动所述第二输入轴转动；所述第二输出轴为所述第二转轴。 [0010] 可选的，还包括第一同步带和第二同步带，其中，所述第一驱动电机通过所述第一同步带与所述第一减速器相连接，所述第二驱动电机通过所述第二同步带与所述第二减速器相连接。 [0011] 可选的，还包括与所述第一旋转组件相连接的固定件，用于连接外设设备。 [0012] 第二方面，提供了一种焊锡机器人，应用于第一方面中的自由旋转组件，所述焊锡机器人包括：焊锡烙铁头组件，水平方向移动的X轴组件，垂直于所述X轴组件并且水平方向移动的Y轴组件，竖直方向移动的Z轴组件，其中，所述Z轴组件中的活动轴Z轴的底端通过固定件与所述自由旋转组件相连接；所述焊锡烙铁头组件与所述自由旋转组件中的第二转轴相连接，使所述自由旋转组件带动所述焊锡烙铁头组件活动。 [0013] 本方面通过将所述自由旋转组件应用在3个轴的焊锡机器人上，实现了焊锡机器人在5个轴的方向上的自由焊锡，并且通过所述自由焊锡组件，使焊锡烙铁头能够在小范围自由旋转，避免大幅度地移动焊锡烙铁头的位置，提高了焊锡机器人的灵活性。此外，由于焊锡烙铁头小范围内活动，因此控制其活动位置的准确性，较3个轴的大范围活动而言更容易，进而还提高了焊锡精度。 [0014] 第三方面，提供了一种焊锡机器人，应用于第一方面中的自由旋转组件，所述焊锡机器人包括：焊锡烙铁头组件，水平方向移动的X轴组件，垂直于所述X轴组件并且水平方向移动的Y轴组件，竖直方向移动的Z轴组件，其中，所述Z轴组件上设置有同步带轮和R轴，所述同步带轮带动所述R轴旋转；所述R轴的底端通过固定件与所述自由旋转组件相连接；所述焊锡烙铁头组件与所述自由旋转组件中的第二转轴相连接，使所述自由旋转组件带动所述焊锡烙铁头组件活动。通过在4个轴的焊锡机器人上设置该自由旋转组件，以实现焊锡烙铁头的6轴的活动，进一步提高了焊锡机器人的灵活性和应用性。 [0015] 可选的，还包括至少一个感应片，至少一个感应开关，温控组件，送锡组件，电控箱和连接线，其中，所述感应片和感应开关设置在所述自由旋转组件上，用于控制所述第一转轴和所述第二转轴的转动角度；所述电控箱通过所述连接线分别与所述自由旋转组件，所述焊锡烙铁头组件，所述温控组件和送锡组件相连接，用于控制焊锡温度和送锡量。通过电控箱控制所述焊锡机器人，进而实现了对焊锡机器人的自动控制，避免了人工手动调节烙铁头姿态进行焊锡所造成的误差，提高了焊接的准确性以及生产效率。 [0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0018] 图1是本申请提供的一种自由旋转组件的结构示意图； [0019] 图2是本申请提供的自由旋转组件中第一旋转组件的一个结构示意图； [0020] 图3是本申请提供的自由旋转组件中第一旋转组件的另一个结构示意图； [0021] 图4是本申请提供的自由旋转组件中第一旋转组件的另一个结构示意图； [0022] 图5是本申请提供的自由旋转组件中第一旋转组件的另一个结构示意图； [0023] 图6是本申请提供的自由旋转组件中第二旋转组件的一个结构示意图； [0024] 图7是本申请提供的自由旋转组件中第二旋转组件的另一个结构示意图； [0025] 图8是本申请提供的自由旋转组件中第二旋转组件的另一个结构示意图； [0026] 图9是本申请提供的自由旋转组件的一个结构示意图； [0027] 图10是本申请提供的自由旋转组件的另一个结构示意图； [0028] 图11是本申请提供的又一种自由旋转组件中第一旋转组件的结构示意图； [0029] 图12是本申请提供的一种焊锡机器人的结构示意图； [0030] 图13为本申请提供的一种焊锡机器人的局部放大的结构示意图； [0031] 图14是本申请提供的另一种焊锡机器人的结构示意图。 具体实施方式[0032] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的自由旋转装置或焊锡机器人的例子。 [0033] 下面结合图1-14对本发明提供的一种自由旋转组件及应用于该组件的焊锡机器人进行详细的描述。 [0034] 如图1所述，为本实施例提供的一种自由旋转组件，包括：第一旋转组件110，第二旋转组件120，以及连接所述第一旋转组件110和所述第二旋转组件120的连接件130，其中，[0035] 所述第一旋转组件110中包括第一转轴1102，和驱动所述第一转轴1102转动的第一驱动电机1101；所述第二旋转组件120中包括第二转轴1202，和驱动所述第二转轴1202转动的第二驱动电机1201；所述第一转轴1102与所述第二转轴1202通过所述连接件130垂直连接。 [0036] 其中，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机可以为直驱电机，也可以为步进电机。如果所述驱动电机为直驱电机，则所述第一旋转组件110中的直驱电机中的输出轴，相当于所述第一转轴1102，直接与所述连接件130相接，进而与所述第二旋转组件120相连接。 [0037] 当所述第一驱动电机1101驱动所述第一转轴1102转动时，所述第一转轴1102通过所述连接件130带动所述第二旋转组件120转动；此外，所述第二驱动电机1201驱动所述第二转轴1202转动时，由于所述第二转轴1202的一端与焊锡烙铁头相连接，进而能够带动焊锡烙铁头转动。 [0038] 本实施例提供了的自由旋转组件，通过第一旋转组件中的第一转轴和第二旋转组件转轴实现了与该组件连接的焊锡烙铁头沿固定轴线方向的自由旋转，使得焊锡烙铁头在局部自由旋转，避免了X轴、Y轴或Z轴方向的大幅度移动。此外，烙铁头在小范围局部活动相比于大幅度移动来说烙铁头的位置更容易控制，进而还提高了焊锡的精确度。 [0039] 在一可选的实施例中，如图2-5所示为本申请实施例提供的一种所述第一旋转组件的结构图，所述第一旋转组件还包括：第一壳体4，设置在所述第一壳体4内的第一蜗轮1和第一蜗杆2，其中， [0040] 所述第一蜗轮1与所述第一蜗杆2齿合相接，所述第一转轴3(相当于附图1中的第一转轴1102)设置在所述第一蜗轮1的中心，且与所述第一蜗杆2相垂直； [0041] 所述第一驱动电机6与所述第一蜗杆2相连接，并通过驱动所述第一蜗杆2带动所述第一蜗轮1转动，当所述第一蜗轮1转动时，带动所述第一转轴3转动。 [0042] 图6至图8是本实施例提供的一种所述第二旋转组件的结构图，所述第二旋转组件还包括：第二壳体4-1，设置在所述第二壳体4-1内的第二蜗轮1-1和第二蜗杆2-1，其中，[0043] 所述连接件11设置在所述第二壳体4-1的上端，且与所述第一转轴3的一端固定连接；所述第二蜗轮1-1与所述第二蜗杆2-1齿合相接，所述第二转轴3-1(相当于附图1中的第二转轴1202)设置在所述第二蜗轮1-1的中心，且与所述第二蜗杆2-1相垂直。 [0044] 所述第二驱动电机6-1与所述第二蜗杆2-1相连接，并通过驱动所述第二蜗杆2-1带动所述第二蜗轮1-1转动，当所述第二蜗轮1-1转动时，带动所述第二转轴3-1转动。 [0045] 此外，在上述第一旋转组件中，第一蜗杆2上有旋转的螺纹，该螺纹与蜗轮1齿动相接，当第一蜗杆2转动时带动第一蜗轮1转动。第一蜗轮1的中心固定有第一转轴3，该第一转轴3与第一蜗杆2相垂直，并且两端穿出包裹于第一蜗轮1和第一蜗杆2的第一壳体4，使得所述第一转轴3的两端中的任意一端能够与外设组件相连接，例如与焊锡烙铁头相连接，进而带动该焊锡烙铁头旋转运动。 [0046] 同理地，所述第二旋转组件中的结构与所述第一旋转组件相同。 [0047] 如图6-8所示，第二旋转组件包括：第二蜗轮1-1、第二蜗杆2-1、第二转轴3-1、第二壳体4-1和第二驱动电机6-1。其中，第二蜗轮1-1与第二蜗杆2-1齿合相接，第二蜗杆2-1与第二驱动电机6-1相连接，在第二蜗轮1-1的中心设置有第二转轴3-1，第二转轴3-1的两端穿出第二外壳4-1，第二外壳4-1包裹第二蜗轮1-1和第二蜗杆2-1。 [0048] 当第二驱动电机6-1驱动第二蜗杆2-1转动，第二蜗杆2-1带动第二蜗轮1-1转动，进而使第二蜗轮1-1带动第二转轴3-1旋转。其中，第二转轴3-1垂直于第二蜗轮1-1，所以第二转轴3-1旋转带动与其相连接的焊锡烙铁头移动。 [0049] 可选的，所述第一驱动电机6和所述第二驱动电机6-1均为步进电机。 [0050] 进一步地，如图6所示，所述连接件11包括：第一凹形槽11-1和第二凹形槽11-2，所述第一凹形槽11-1与所述第二凹形槽11-2通过螺钉连接，两个凹形槽连接形成一个中心为一个圆柱形的空腔，所述空腔的直径与所述第一转轴3的直径相匹配。或者，该圆柱形空腔的直径与待连接的组件直径大小相匹配，以使得所述自由旋转组件通过所述连接件与其它设备相连接。 [0051] 图9和图10为所述第一旋转组件和所述第二旋转组件通过连接件11相连接后的结构示意图。 [0052] 本实施例提供的自由旋转组件，通过所述连接件使两个第一旋转组件和第二旋转组件连接在一起，使得连接后的自由旋转组件能够驱动焊锡烙铁头在第一转轴和第二转轴的轴线位置自由旋转，进而实现了小范围空间内两个轴的自由旋转，提高了焊锡烙铁头活动的灵活性。 [0053] 进一步地，为使所述自由旋转组件与其它外设设备相连接，如图2-5所示，所述第一旋转组件还包括设置在所述第一外壳4上端的固定件5，所述固定件5的中心为一个圆柱形的空腔，该空腔的直径与待连接的轴的直径相匹配。 [0054] 可选的，所述固定件5包括两个凹形槽，并且这两个凹形槽的大小相匹配，所述大小相匹配是指，两个凹形槽中的凹形部分的直径相同。通过调节螺钉能够调节该固定件的空腔大小，进而控制该固定件与外设设备连接的松紧。 [0055] 进一步地，如图2-5所示，所述第一旋转组件还包括设置在所述第一壳体3上的感应支架7和感应片10，其中，感应支架7上设有感应开关8，在感应开关8的同侧还设有感应片10，感应片10通过固定套9设置在转轴3的一端；当第一转轴3旋转到预设位置时，感应片10遮挡感应开关8的感应信号。 [0056] 其中，在第一转轴3的两端还设置有轴套11，用于保护第一转轴3，防止其直接与第一壳体4相连接。感应片10通过固定套9设置在第一转轴3的一端，第一转轴的另一端与焊接烙铁头相连接，在感应片10的同侧设置有感应开关8，感应开关8实时地发出光信号，所述感应开关8的中间呈凹形形状，当转轴3选择至预设位置时，即感应片10移动至感应开关8的凹形位置时，感应片10遮挡住感应开关8，此时，感应开关8接收不到反馈信号，使第一转轴3停止转动，进而防止第一转轴3带动焊接烙铁头旋转一圈使连接该焊接烙铁头上的连接线缠绕进而影响组件的灵活旋转。 [0057] 同理地，如图8所示，所述第二旋转组件还包括第二感应支架7-1、第二感应开关8-1、第二固定套9-1和第二感应片10-1。并且以上这些组件的连接关系与第一旋转组件相同，通过在第二转轴3-1上设置第二固定套9-1和第二感应片10-1，并且在于第二感应片10-1同侧外壳4-1上设置第二感应支架7-1和第二感应开关8-1，使的连接在第二转轴3-1的另一端的焊锡烙铁头组件12能够停止在第二感应开关8-1的预设位置处，防止第二转轴3-1旋转一圈导致焊锡烙铁头组件12的接线缠绕进而影响焊锡。 [0058] 在另一个可选的实施例中，如图11所示，所述第一旋转组件还包括：与所述第一驱动电机相连接的第一减速器1103，所述第一减速器1103包括：第一输入轴11031和第一输出轴11032， [0059] 所述第一驱动电机与所述第一输入轴11031相连接，带动所述第一输入轴11031转动；所述第一输入轴11031转动带动所述第一输出轴11032转动，所述第一输出轴11032相当于附图1所述第一转轴1102；且所述第一输出轴1102通过所述连接件与第二旋转组件相连接。 [0060] 相应地，所述第二旋转组件还包括：与所述第二驱动电机相连接的第二减速器，所述第二减速器包括：第二输入轴和第二输出轴，所述第二驱动电机与所述第二输入轴相连接，带动所述第二输入轴转动；所述第二输出轴相当于图1所述的第二转轴。所述第二转轴与焊锡烙铁头相连接。 [0061] 此外，可选的，本实施例中，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均可通过同步带与减速器相连接。 [0062] 如图11所示，还包括第一同步带，且所述第一驱动电机1101通过所述第一同步带1104与所述第一减速器1103相连接；同理地，第二驱动电机通过第二同步带与第二减速器相连接。 [0063] 进一步地，所述驱动电机为伺服电机或者步进电机。 [0064] 本实施例中，通过设置同步带和减速器，使得驱动电机带动减速器中的输出轴转动，也实现了两个轴方向的自由旋转。 [0065] 本申请中通过驱动电机带动转轴，进而实现转轴转动的其它可实现方式也属于本申请所保护的范围内。 [0066] 本申请还提供了一种焊锡机器人，应用于上述实施例所述的自由旋转组件，如图12所示，所述焊锡机器人包括：焊锡烙铁头组件，水平方向移动的X轴组件，垂直于所述X轴组件并且水平方向移动的Y轴组件，竖直方向移动的Z轴组件，其中，所述Z轴组件中的活动轴Z轴的底端通过固定件与所述自由旋转组件相连接；所述焊锡烙铁头组件与所述自由旋转组件中的第二转轴相连接，使所述自由旋转组件带动所述焊锡烙铁头组件活动。 [0067] 所述X轴组件13、Y轴组件14和Z轴组件15为现有技术中能够在X、Y和Z三个轴向移动的活动组件，并且，所述Y轴组件可以设置在所述X轴组件上，还可以设置在操作台上。 [0068] 本实施例提供的焊锡机器人，通过将所述自由旋转组件应用在3个轴的焊锡机器人上，实现了焊锡机器人在5个轴的方向上的自由焊锡，并且通过所述自由焊锡组件，使焊锡烙铁头能够在小范围自由旋转，避免大幅度地移动焊锡烙铁头的位置，提高了焊锡机器人的灵活性。此外，由于焊锡烙铁头小范围内活动，因此控制其活动位置的准确性，较3个轴的大范围活动而言更容易，进而还提高了焊锡精度。 [0069] 在另一个可选的实施例中还提供了一种6轴焊锡机器人，包括：焊锡烙铁头组件，水平方向移动的X轴组件，垂直于所述X轴组件并且水平方向移动的Y轴组件，竖直方向移动的Z轴组件，其中，所述Z轴组件上设置有同步带轮和R轴，所述同步带轮带动所述R轴旋转；所述R轴的底端通过固定件与所述自由旋转组件相连接；所述焊锡烙铁头组件与所述自由旋转组件中的第二转轴相连接，使所述自由旋转组件带动所述焊锡烙铁头组件活动。 [0070] 其中，如图12和13所示，X轴组件13通过连接支架17与Y轴组件14连接，Y轴组件14通过其连接支架与Z轴组件15相连接，Z轴组件15上设置有能够垂直于操作台上下移动的活动机构，和与该活动机构相平行的R轴16，该R轴的直径大小与所述自由旋转组件通过所述固定件相连接。 [0071] 本实施例提供的焊锡机器人，在4个轴的焊锡机器人的基础上安装2个自由旋转组件，实现了焊锡机器人在6个轴的方向上的自由旋转，进一步地提高了焊锡机器人的灵活性和应用性，此外，该焊锡机器人还能够满足多种不同的焊接要求，克服了由于焊接的产品不同而不适用的问题。 [0072] 如图14所示，还包括温控组件18，送锡组件19，电控箱20，显示屏21和摄像头22，其中，X轴组件13设置在支撑架17上，Y轴组件14设置在X轴组件13上，Z轴组件15与Y轴组件14相连接，控制器20分别与X轴组件13、Y轴组件14、Z轴组件15、自由旋转组件、温控组件18、送锡组件19、显示器21、摄像头22电连接和连接线。 [0074] 优选的，在上述焊锡机器人中，所述电控箱还包括电控开关、电源线和存储器，其中，电控箱通过电源线供电，电控开关用于控制控制器开启和关断，存储器存储不同焊接物的焊接程序，焊接参数以及焊接指令，使机器人具有记忆功能。 [0075] 电控箱中可存储不同的待焊接产品的焊接流程，再通过显示器输入指令，控制焊锡机器人能够根据选择的焊接流程对不同的产品进行自动焊接，克服了人工手动调节烙铁头姿态进行焊锡所造成的误差，提高了焊接的准确性以及生产效率。 [0076] 存储器用于存储不同的待焊接产品的焊接流程，再通过输入指令，控制器能够对不同的焊接产品的焊接流程进行选择，克服了人工手动操作所造成的误差，提高了焊接的准确性以及生产效率。 [0077] 优选的，该自动焊锡机器人还包括摄像头组件，其中，所述摄像头通过摄像头连接架固定在操作台上端，用于对焊接产品或者电路板进行检测和观察，以便获取焊接情况。该摄像头能够时刻监控焊接点，起到校准焊接位置的作用，进一步地增加了焊接精度，提高了焊接效率，所述显示器用于输入焊锡参数以及显示所述摄像头拍摄的焊锡画面。 [0078] 进一步地，所述焊锡机器人还包括与所述电控箱相连接的操作键，其中，所述操作键包括启动键和复位键，所述控制器通过所述启动键控制焊锡机器人启动，并通过所述复位键控制所述焊锡烙铁头回到初始位置。 [0079] 其中，所述初始位置是电控箱设置的起始位置，即每次焊锡机器人完成焊接过程后都通过该复位键回到起始位置，以便于焊接下一个电路板。此外，所述操作键还包括停止键，用于随时停止焊锡机器人焊锡的作用。所述优选的，所述操作键设置在操作台上便于技术人员焊锡作业。 |
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