焊接機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文的主題總體涉及焊接機(jī)和焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]許多電部件是通過將各種部件焊接到一起而制造的。例如，導(dǎo)線可被焊接至電路板上的導(dǎo)電跡線。焊接是通過焊接機(jī)構(gòu)進(jìn)行的，焊接機(jī)構(gòu)通過熔化焊料并且使焊料流動(dòng)進(jìn)入導(dǎo)線和導(dǎo)電跡線之間的連結(jié)處而將導(dǎo)線和導(dǎo)電跡線連結(jié)。焊接可手動(dòng)進(jìn)行或通過自動(dòng)處理進(jìn)行。手動(dòng)應(yīng)用是耗時(shí)的并且增加了電部件的費(fèi)用。焊接質(zhì)量是手動(dòng)焊接所具有的問題。自動(dòng)處理同樣具有劣勢(shì)。例如，自動(dòng)處理使用預(yù)編程序控制，而其不考慮部件的實(shí)際位置。此外，因?yàn)樽詣?dòng)處理在施加過程中不具有反饋，所以預(yù)編程序施加對(duì)焊接夾具尺寸的公差有嚴(yán)格的要求。焊接精度由于焊接夾具尺寸的公差而受限，這導(dǎo)致零件返工以通過質(zhì)量檢查。
[0003]存在對(duì)于一種不需要操作員干預(yù)的、具有成本效益的焊接自動(dòng)處理的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個(gè)實(shí)施例中，焊接機(jī)被設(shè)置為包括框架和由該框架支撐的夾具(fixture)。夾具被構(gòu)造成支撐基底和電纜，電纜具有被構(gòu)造成焊接至基底的導(dǎo)電跡線的個(gè)體導(dǎo)線。引導(dǎo)系統(tǒng)由框架支撐。引導(dǎo)系統(tǒng)具有觀察夾具的照相機(jī)，其相對(duì)于夾具是可移動(dòng)的。定位系統(tǒng)由框架支撐。定位系統(tǒng)具有照相機(jī)定位器和焊接機(jī)構(gòu)定位器。照相機(jī)被聯(lián)接至夾具，并且通過照相機(jī)定位器而相對(duì)于夾具是可移動(dòng)的。焊接機(jī)構(gòu)被聯(lián)接至焊接機(jī)構(gòu)定位器并且通過該焊接機(jī)構(gòu)定位器而相對(duì)于夾具移動(dòng)。焊接機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成將導(dǎo)線焊接至基底的導(dǎo)電跡線?？刂破髋c定位系統(tǒng)和引導(dǎo)系統(tǒng)通信。控制器操作定位系統(tǒng)以基于由照相機(jī)獲得的圖像來控制相對(duì)于夾具的照相機(jī)的位置和焊接機(jī)構(gòu)的位置。
[0005]在另一實(shí)施例中，一種將導(dǎo)線焊接至基底的導(dǎo)電跡線的方法包括將基底固持在夾具上、相對(duì)于基底固持導(dǎo)線、使用照相機(jī)捕獲導(dǎo)線和基底的圖像、使用控制器基于來自圖像的導(dǎo)線和基底的位置而建立運(yùn)動(dòng)方案(profile)、并且基于運(yùn)動(dòng)方案移動(dòng)焊接機(jī)構(gòu)以將導(dǎo)線焊接至基底上的導(dǎo)電跡線。
【附圖說明】
[0006]現(xiàn)將通過示例的方式參照附圖來描述本發(fā)明，所述附圖中:
[0007]圖1圖示了根據(jù)示例性實(shí)施例形成的焊接機(jī)。
[0008]圖2是焊接機(jī)的焊接機(jī)構(gòu)和焊接機(jī)構(gòu)定位器的放大視圖。
[0009]圖3是焊接機(jī)的焊絲傳送機(jī)構(gòu)的放大視圖。
[0010]圖4是照相機(jī)、照相機(jī)定位器的部分、固持器和固持器定位器的放大視圖，上述部件都是焊接機(jī)的。
[0011]圖5圖示了焊接機(jī)的夾具。
[0012]圖6是焊接機(jī)的部分的放大視圖，示出了將導(dǎo)線焊接至對(duì)應(yīng)基底的焊接機(jī)構(gòu)。
[0013]圖7圖示了將導(dǎo)線焊接至基底的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0014]圖1圖示了根據(jù)示例性實(shí)施例形成的焊接機(jī)100。焊接機(jī)100被用于將導(dǎo)線103焊接至基底104的對(duì)應(yīng)導(dǎo)電跡線上。基底104可以是電路板或其上具有導(dǎo)電跡線的其他類型的電部件。焊接機(jī)100通過使用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)處理將導(dǎo)線103自動(dòng)地焊接至基底104。
[0015]焊接機(jī)100使用光學(xué)圖像傳感器(本文所述的傳感器指的是照相機(jī)102)提供視覺(vis1n)引導(dǎo)以收集關(guān)于導(dǎo)線103、基底104、基底104的任何部件(例如，導(dǎo)電跡線)、基底104上的任何分配流體(dispensed fluid)、焊接機(jī)構(gòu)的位置等的圖像和數(shù)據(jù)。焊接機(jī)100基于所述圖像動(dòng)態(tài)地改變參數(shù)和對(duì)焊接機(jī)100的部件的控制。例如，所述參數(shù)和控制可以是基于幾何特性數(shù)據(jù)的，所述幾何特性數(shù)據(jù)基于由照相機(jī)102捕獲的圖像而獲得。呈現(xiàn)至焊接機(jī)100的任何導(dǎo)線103或基底104可具有不同特性，諸如導(dǎo)線相對(duì)于導(dǎo)電跡線的不同位置、導(dǎo)電跡線的不同布局、相對(duì)于焊接機(jī)構(gòu)的不同定位、或可被識(shí)別和容納用于使用視覺引導(dǎo)的其他特性。焊接機(jī)100識(shí)別導(dǎo)線103和基底104的特定特性，并且將焊接機(jī)構(gòu)相對(duì)于導(dǎo)線103和基底104正確地定位用于進(jìn)行焊接操作。
[0016]在圖示的實(shí)施例中，焊接機(jī)100處理多個(gè)基底104。基底104被固持在夾具106上并且導(dǎo)線103被固持在夾具106的托盤108上。托盤108可以是從夾具106可移除的。例如，電纜和導(dǎo)線103在單獨(dú)的制造處理中可被定位在托盤108上，諸如在不同工作站(stat1n)處使用不同機(jī)器，所述不同機(jī)器諸如將導(dǎo)線自動(dòng)地定位在用于焊接至基底104的正確位置而不需要進(jìn)一步的人類干預(yù)的導(dǎo)線分揀(sorting)機(jī)器。繼而，托盤108被聯(lián)接至夾具106以將導(dǎo)線103相對(duì)于基底104定位?？蛇x地，基底104在單獨(dú)的制造處理中可被預(yù)處理，諸如在不同工作站處使用不同機(jī)器，所述不同機(jī)器諸如流體分配機(jī)器，在其中工程流體(例如，焊料)被分配在導(dǎo)電跡線上使得基底104為焊接做好準(zhǔn)備。任何數(shù)量的導(dǎo)線103和基底104可由夾具106固持并且成批地(as a batch)呈現(xiàn)至焊接機(jī)100。可替代地，基底104和對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線103可單個(gè)地呈現(xiàn)至焊接機(jī)100，而不是作為夾具106的部分成批地呈現(xiàn)。
[0017]焊接機(jī)100包括框架110，其支撐焊接機(jī)100的各種部件?？蚣?10可以是固定的?？蚣?10可以是更大機(jī)器的部分，諸如定位在其他工作站之前或之后的工作站處。在示例性實(shí)施例中，框架110包括軌道112。夾具106可沿著軌道112被傳送?？蛇x地，一旦夾具106被定位在焊接機(jī)100的工作區(qū)域114中，夾具106可被固持就位并且被約束而不能沿著軌道112移動(dòng)。
[0018]焊接機(jī)100包括由框架110支撐的定位系統(tǒng)120。定位系統(tǒng)120被用于在焊接機(jī)100的操作過程中將照相機(jī)102相對(duì)于夾具106定位。定位系統(tǒng)120被用于在焊接機(jī)100的操作過程中將焊接機(jī)構(gòu)122相對(duì)于夾具106定位。在示例性實(shí)施例中，定位系統(tǒng)120是具有旋轉(zhuǎn)軸線的笛卡爾(Cartesian)運(yùn)動(dòng)機(jī)器人。在其他實(shí)施例中可使用其他類型的系統(tǒng)，諸如選擇性順應(yīng)組件機(jī)器人臂(selective compliance assembly robot arm，SCARA)或其他機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。
[0019]焊接機(jī)構(gòu)122被用于在基底104和對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線103之間回流(reflow)焊料。焊接機(jī)構(gòu)122根據(jù)由焊接機(jī)100基于導(dǎo)線103和基底104的特定布置而確定的處理參數(shù)以及特定運(yùn)動(dòng)方案(profile)在三個(gè)維度中是可移動(dòng)的。可選地，焊接機(jī)構(gòu)122的末端124鄰近于導(dǎo)線103和基底104移動(dòng)以在其間回流焊料?？蛇x地，焊接機(jī)構(gòu)122可在焊接處理中在導(dǎo)線103和基底104之間分配焊料。在示例性實(shí)施例中，傳感器可設(shè)置在焊接機(jī)構(gòu)122上或其中用于測(cè)量力，諸如當(dāng)焊接機(jī)構(gòu)122被壓入焊料、基底、和/或?qū)Ь€內(nèi)時(shí)。力測(cè)量可被用于驗(yàn)證焊接機(jī)構(gòu)的定位。定位系統(tǒng)120可使用力測(cè)量來控制焊接機(jī)構(gòu)122的定位。例如，加熱可基于力測(cè)量來控制(例如，更大的力可對(duì)應(yīng)于更好的熱傳導(dǎo)以及傳遞至焊料、基底和/或?qū)Ь€的更多熱量)。力傳感器可以是應(yīng)變計(jì)或其他類型的力傳感器。力傳感器可以是內(nèi)部或外部安裝的。力傳感器可被設(shè)置為靠近末端124或遠(yuǎn)離末端124。
[0020]可選地，焊接機(jī)構(gòu)122可被定位在框架110上獨(dú)立于照相機(jī)102，諸如使用不同的定位器。根據(jù)由焊接機(jī)100基于導(dǎo)線103和基底104的特定布置確定的特定運(yùn)動(dòng)方案，照相機(jī)102可獨(dú)立于焊接機(jī)構(gòu)122是可移動(dòng)的?？蛇x地，照相機(jī)102可以是在兩個(gè)維度中可移動(dòng)的，諸如沿著水平面。可替代地，照相機(jī)102可以是在三個(gè)維度中可移動(dòng)的?？蛇x地，可提供多個(gè)照相機(jī)用于從不同角度觀察焊接區(qū)域。例如，一個(gè)照相機(jī)可從豎直上方觀察所述區(qū)域，而另一照相機(jī)可從側(cè)面觀察所述區(qū)域。
[0021]圖1中圖示了坐標(biāo)系統(tǒng)，其示出了相互垂直的X、Y和Z軸線。在示例性實(shí)施例中，定位系統(tǒng)120包括焊接機(jī)構(gòu)定位器130，其控制焊接機(jī)構(gòu)122的X位置、Y位置和Z位置。在圖示的實(shí)施例中，焊接機(jī)構(gòu)定位器130包括控制焊接機(jī)構(gòu)122的X和Y位置的旋轉(zhuǎn)臂132以及控制焊接機(jī)構(gòu)122的Z位置的Z定位器134。在其他實(shí)施例中可使用其他類型的定位器。可選地，焊接機(jī)構(gòu)定位器130可包括至少一個(gè)角度定位器以允許焊接機(jī)100的部件在三維空間中的角運(yùn)動(dòng)。
[0022]在示例性實(shí)施例中，定位系