本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種焊接機(jī)器人，具體涉及一種新型的三維微焊接機(jī)器人。

背景技術(shù)：

焊接機(jī)器人就是在焊接生產(chǎn)領(lǐng)域代替焊工從事焊接任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人。早期的焊接機(jī)器人缺乏“柔性”，焊接路徑和焊接參數(shù)須根據(jù)實(shí)際作業(yè)條件預(yù)先設(shè)置，工作時(shí)存在明顯的缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)器人也由單一的單機(jī)示教再現(xiàn)型向以智能化為核心的多傳感、智能化的柔性加工單元（系統(tǒng)）方向發(fā)展。

焊接機(jī)器人具有焊接質(zhì)量穩(wěn)定、改善工人勞動(dòng)條件、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、工程機(jī)械、通用機(jī)械、金屬結(jié)構(gòu)和兵器工業(yè)等行業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界在役的工業(yè)機(jī)器人中大約有一半用于各種形式的焊接加工領(lǐng)域。一方面，隨著技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)器人的價(jià)格不斷下降，性能不斷提升；另一方面，勞動(dòng)力成本不斷上升，我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，由制造大國向制造強(qiáng)國邁進(jìn)，需要提升加工手段，提高產(chǎn)品質(zhì)量和增加企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，這一切預(yù)示著機(jī)器人應(yīng)用及發(fā)展前景空間巨大。

目前，我國現(xiàn)有的焊錫機(jī)器人還存在以下不足：焊接質(zhì)量有待提高；點(diǎn)膠、焊接的速度和精度都不夠；不能適應(yīng)不同規(guī)格的元器件PIN腳的焊接以及不同角度的復(fù)雜焊接環(huán)境，適應(yīng)性不強(qiáng)；不能夠完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，需要人工作業(yè)，生產(chǎn)效率有待提高；焊接合格率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種可以全面取代顯微鏡下的人工焊接工藝，適合于各種不同角度的高精密電子元件引腳與焊盤的焊接，包括高精密OIS手機(jī)鏡頭的焊接，具有焊接質(zhì)量高、焊接速度快、焊接精度高、焊接效率高的特點(diǎn)的新型的三維微焊接機(jī)器人。

為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本實(shí)用新型是采用以下技術(shù)方案：一種新型的三維微焊接機(jī)器人，它包含帶龍門機(jī)架的主機(jī)，龍門機(jī)架上設(shè)置有懸臂系統(tǒng)，懸臂系統(tǒng)下端連接有高性能石墨材料超導(dǎo)焊接系統(tǒng)、高精密超微點(diǎn)膠系統(tǒng)和高精密機(jī)器視覺定位系統(tǒng)；主機(jī)的工作區(qū)域設(shè)置有三維立體旋轉(zhuǎn)臺(tái)，懸臂系統(tǒng)、三維立體旋轉(zhuǎn)臺(tái)均與高精密直驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)連接，主機(jī)前側(cè)設(shè)置有HMI、按鈕及指示燈，主機(jī)內(nèi)部設(shè)置有相互連接的中央控制系統(tǒng)，且高性能石墨材料超導(dǎo)焊接系統(tǒng)、高精密超微點(diǎn)膠系統(tǒng)、高精密機(jī)器視覺定位系統(tǒng)、高精密直驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)、HMI、按鈕及指示燈均與中央控制系統(tǒng)連接。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)；所述的高性能石墨材料超導(dǎo)焊接系統(tǒng)采用高性能石墨材料制作成的多PIN腳集成型超導(dǎo)焊接頭。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)；所述的高精密超微點(diǎn)膠系統(tǒng)采用高強(qiáng)度不銹鋼合金材料制作成的單PIN腳及多PIN腳集成型點(diǎn)膠頭。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)；所述的中央控制系統(tǒng)采用PLC為主控元件。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)；所述的高精密直驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)由相互連接的五軸伺服驅(qū)動(dòng)和各軸伺服電機(jī)組成，伺服電機(jī)包含X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)、Z軸伺服電機(jī)、U軸伺服電機(jī)和W軸伺服電機(jī)，X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)連接懸臂系統(tǒng)，Z軸伺服電機(jī)、U軸伺服電機(jī)和W軸伺服電機(jī)分別設(shè)置在三維立體旋轉(zhuǎn)臺(tái)的Z軸方向、U軸方向和W軸方向。

本實(shí)用新型的原理為：高性能石墨材料超導(dǎo)焊接系統(tǒng)用于元器件PIN腳與PCB板或軟基板焊盤的焊接；高精密超微點(diǎn)膠系統(tǒng)用于點(diǎn)錫膏，將焊錫膏點(diǎn)在元器件PIN腳和PCB板或軟基板的焊盤上；高精密機(jī)器視覺定位系統(tǒng)用于對(duì)工件（元器件PIN腳與PCB板或軟基板的焊盤）的精準(zhǔn)定位與追蹤。

中央控制系統(tǒng)采用PLC控制，獨(dú)立設(shè)計(jì)人性化的作業(yè)界面，對(duì)整機(jī)及各個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)和管理，通過對(duì)X軸、Y軸、Z軸、U軸、W軸的聯(lián)動(dòng)控制和其他系統(tǒng)整合控制，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)智能化控制目的。通過中央控制系統(tǒng)控制五軸伺服驅(qū)動(dòng)，五軸伺服驅(qū)動(dòng)控制伺服電機(jī)，伺服電機(jī)帶動(dòng)X、Y、Z、U、W五軸的運(yùn)行，使高性能石墨材料超導(dǎo)焊接系統(tǒng)、高精密超微點(diǎn)膠系統(tǒng)、高精密機(jī)器視覺定位系統(tǒng)、三維立體旋轉(zhuǎn)臺(tái)等設(shè)備協(xié)調(diào)運(yùn)行，協(xié)作完成工件焊接的整個(gè)過程。高精密直驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)能精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過程的反饋控制，使被控制物件的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化，使驅(qū)動(dòng)裝置輸出速度和位置控制非常靈活方便。

三維立體旋轉(zhuǎn)臺(tái)用于安裝加工工件，整個(gè)平臺(tái)可以通過獨(dú)立的伺服直驅(qū)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行水平Y(jié)軸前后方向的運(yùn)動(dòng)。為了能適應(yīng)不同角度的元器件PIN腳與PCB板或軟基板焊盤之間的精密焊接，整個(gè)平臺(tái)還可以通過獨(dú)立的伺服直驅(qū)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行水平W軸方向的360度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和垂直U軸方向的360度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得元器件PIN腳與PCB板或軟基板焊盤（焊接點(diǎn)）與點(diǎn)膠系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)始終處于最佳的接觸平面，及大地提高了點(diǎn)膠、焊接的速度與精度。

采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

1、高性能石墨材料超導(dǎo)焊接系統(tǒng)優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，配合溫度與時(shí)間的精密控制，可以使得一次性焊接合格率高達(dá)95%以上，與其他50%的焊接合格率的設(shè)備相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)；

2、高精密超微點(diǎn)膠系統(tǒng)優(yōu)異的導(dǎo)流性能，配合壓力與時(shí)間的精密控制，可以使得一次性點(diǎn)錫膏合格率超過98%以上，及大地提高了點(diǎn)錫膏效率與點(diǎn)錫膏質(zhì)量，與石墨材料集成型超導(dǎo)焊接頭配合使用，可以達(dá)到理想的焊接效率與焊接效果；

3、三維立體旋轉(zhuǎn)臺(tái)可以對(duì)焊接平臺(tái)及焊接工件進(jìn)行三維360度旋轉(zhuǎn)和定位，把待焊接元器件PIN腳的角度與點(diǎn)膠頭、焊接頭的位置調(diào)準(zhǔn)到最佳狀態(tài)，從而獲得最佳的點(diǎn)錫膏與焊接效果；

4、高精密機(jī)器視覺定位系統(tǒng)可以對(duì)工件進(jìn)行全自動(dòng)高精度光學(xué)定位，并通過中央中央控制系統(tǒng)進(jìn)行全程自動(dòng)定位跟蹤與精密調(diào)準(zhǔn)，并在監(jiān)視器中進(jìn)行清晰的顯示，以方便作業(yè)人員監(jiān)視與檢查。整個(gè)焊接過程無需人工參與及干涉，極大地提高了焊接效率與焊接效果；

5、高精密伺服直驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)可以讓設(shè)備運(yùn)行過程中的定位精度、穩(wěn)定性、可靠性和及時(shí)性都得到大大的提高，使得焊接質(zhì)量和焊接效率變得更高；

6、中央控制系統(tǒng)采用PLC控制，因此具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、重量輕、能耗低、造價(jià)低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有兼容性強(qiáng)、易升級(jí)、易改造等優(yōu)點(diǎn)；

7、設(shè)備采用全自動(dòng)化控制，不僅可以取代顯微鏡下的人工焊接、人工補(bǔ)焊等工藝，而且可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)24小時(shí)不間斷作業(yè)，是取代特殊微焊接領(lǐng)域中人工和普通焊接機(jī)器人的最佳選擇。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例中PLC的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例中的控制原理圖；

附圖標(biāo)記：

1—Z軸伺服電機(jī)；2—懸臂系統(tǒng)；3—龍門機(jī)架；4—高精密機(jī)器視覺定位系統(tǒng)；5—高性能石墨材料超導(dǎo)焊接系統(tǒng)；6—高精密超微點(diǎn)膠系統(tǒng)；7—U軸伺服電機(jī)；8—HMI；9—按鈕及指示燈；10—PLC；11—五軸伺服驅(qū)動(dòng)；12—主機(jī)；13—Y軸伺服電機(jī)；14—W軸伺服電機(jī)；15—三維立體旋轉(zhuǎn)臺(tái)；16—X軸伺服電機(jī)。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

請(qǐng)參閱圖1-圖2，本具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案：一種新型的三維微焊接機(jī)器人，它包含Z軸伺服電機(jī)1、懸臂系統(tǒng)2、龍門機(jī)架3、高精密機(jī)器視覺定位系統(tǒng)4、高性能石墨材料超導(dǎo)焊接系統(tǒng)5、高精密超微點(diǎn)膠系統(tǒng)6、U軸伺服電機(jī)7、HMI 8、按鈕及指示燈9、PLC 10、五軸伺服驅(qū)動(dòng)11、主機(jī)12、Y軸伺服電機(jī)13、W軸伺服電機(jī)14、三維立體旋轉(zhuǎn)臺(tái)15、X軸伺服電機(jī)16，主機(jī)12的上端安裝有龍門機(jī)架3，龍門機(jī)架3上安裝有懸臂系統(tǒng)2，懸臂系統(tǒng)2的上端連接有Z軸伺服電機(jī)1，懸臂系統(tǒng)2的下端設(shè)置有高精密機(jī)器視覺定位系統(tǒng)4、高性能石墨材料超導(dǎo)焊接系統(tǒng)5和高精密超微點(diǎn)膠系統(tǒng)6，龍門機(jī)架3上設(shè)置有與懸臂系統(tǒng)2連接的X軸伺服電機(jī)16；主機(jī)12的工作區(qū)域設(shè)置有三維立體旋轉(zhuǎn)臺(tái)15，三維立體旋轉(zhuǎn)臺(tái)15的U軸方向、Y軸方向、W軸方向分別連接有U軸伺服電機(jī)7、Y軸伺服電機(jī)13、W軸伺服電機(jī)14，主機(jī)12的內(nèi)部設(shè)置有相互連接的PLC 10和五軸伺服驅(qū)動(dòng)11，五軸伺服驅(qū)動(dòng)11分別與Z軸伺服電機(jī)1、X軸伺服電機(jī)16 、U軸伺服電機(jī)7、Y軸伺服電機(jī)13、W軸伺服電機(jī)14連接；主機(jī)12的前側(cè)設(shè)置有與PLC 10連接的HMI 8和按鈕及指示燈9。

請(qǐng)參閱圖3，采用PLC 10為主控制器，獨(dú)立設(shè)計(jì)人性化的作業(yè)界面，對(duì)整機(jī)及各個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)和管理，通過對(duì)X軸、Y軸、Z軸、U軸、W軸的聯(lián)動(dòng)控制和其他系統(tǒng)整合控制，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)智能化控制目的。通過PLC 10控制五軸伺服驅(qū)動(dòng)，五軸伺服驅(qū)動(dòng)控制伺服電機(jī)，伺服電機(jī)帶動(dòng)X、Y、Z、U、W五軸的運(yùn)行，使高性能石墨材料超導(dǎo)焊接系統(tǒng)5、高精密超微點(diǎn)膠系統(tǒng)6、高精密機(jī)器視覺定位系統(tǒng)7、三維立體旋轉(zhuǎn)臺(tái)15等設(shè)備協(xié)調(diào)運(yùn)行，協(xié)作完成工件焊接的整個(gè)過程。PLC 10的主要作用是對(duì)機(jī)器人運(yùn)行動(dòng)作及過程的智能控制、監(jiān)視、調(diào)試等，對(duì)機(jī)器人的高性能石墨材料超導(dǎo)焊接系統(tǒng)5、高精密超微點(diǎn)膠系統(tǒng)6、高精密機(jī)器視覺定位系統(tǒng)7、三維立體旋轉(zhuǎn)臺(tái)15、五軸伺服驅(qū)動(dòng)11、五軸伺服電機(jī)等完成高智能化的協(xié)調(diào)控制。

在PLC 10中寫入需要執(zhí)行的程序，機(jī)器人按照PLC 10中的程序指令來完成運(yùn)行動(dòng)作，HMI 8人機(jī)界面采用觸摸屏控制，可以清晰地顯示、監(jiān)控機(jī)器的各部分參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)具體情況來自動(dòng)調(diào)節(jié)相應(yīng)的參數(shù)，通過一系列的智能調(diào)試與控制，使得機(jī)器人在運(yùn)行過程中始終處于最佳狀態(tài)，從而滿足高精度、高效率、高質(zhì)量、高可靠性的微焊接環(huán)境要求。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下， 能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。