PCBA浸锡式焊接机的系统电气设计

万学斌　贾顺飞　张应春

摘要：面对中小PCBA制造公司的实际需要，针对常用的波峰焊接机的不足，利用两轴控制器的成套系统，开发了一款PCBA浸锡式焊接机的电气控制系统。它具有劳动效率高，占地小，造价低，节省治具和使用成本，工作可靠，维修方便等优点。是中小PCBA制造公司的青睐神器，能够为公司带来更大的经济效益。

关键词：PCBA；波峰焊接机；浸锡焊接机；电气设计

中图分类号：TM383.6 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）09-0132-02

随着中国经济的不断发展，高质量的经济发展模式是中国经济的发展必然结果，特别是在大众创业、万众创新被视作中国经济发展的新常态下，需要公司不断的制造出各式各样的PCBA，PCBA是（Printed Circuit Board Assembly）的简称，也就是说PCB空板经过SMT上件回流焊，再经过DIP插件焊接的整个制程。

在DIP插件焊接中，常用使用的设备是波峰焊接机，它包括电路板的装夹进入——喷助焊剂——预热——波峰焊几个阶段。这种设备比较适用于大批量的PCBA在线制造。如果订单不大，使用波峰焊接机，需要两个人在入出口来操作它，占地大，造价高，至少需要八套以上的治具才能保证波峰焊接机正常运转，同时耗电量大，维修困难。针对常用的波峰焊接机的这些不足，为此我们利用两轴控制器的成套系统，开发了一款PCBA浸锡焊接机的电气控制系统[1]。

1 浸锡焊的结构和运动形式

浸锡焊接机几个阶段中，只是将波峰焊接机中的波峰焊接换成浸锡焊接而已，同时设备从卧式转换出立式，减少了设备的占地面积，同时也减少了设备的重量，浸锡焊接机的结构示意图如图1所示。[1]

X、Y轴步进电机：其中X轴步进电机拖动刮锡板和喷嘴在X1和X2之间运动；Y轴步进电机拖动治具架在BD之间运动。气缸1拖动治具在治具架上的AB之间运动；气缸2同时拖动喷嘴沿着AB方向振动，喷嘴打开给PCBA喷助焊剂；锡炉及其控制系统外协完成。实际使用的设备还有外壳，排气，照明，门开关，急停等。[2][3]

PCBA浸锡焊接机的运动形式为：初始状态是X轴步进电机拖动物在X1处，Y轴步进电机拖动物在B处，气缸1 将治具从治具架上推到A处，便于操作员装夹治具；①启动后，治具在治具架上被气缸1拉回B点②治具在B点等待喷助焊剂③X步进电机拖动刮锡板和喷嘴运动到X3处，打开喷嘴，气缸2振动，扫描喷助焊剂，到X4处关掉喷嘴，继续前進到X2处停下④Y轴步进电机拖动治具和治具架快速从B点运动到C点⑤喷有助焊剂的PCBA在此预热一段时间⑥ Y轴步进电机拖动治具和治具架慢速从C点运动到D点浸锡焊一段时间。然后治具架慢速到C处，再快速到B处，将治具通过气缸1推到A处，最后想步进电机拖动刮锡板和喷嘴回到X1处。

2 电气控制方式和系统电气控制电路

这个设备的控制方式很多，为了节约成本，充分地利用资源，保证设备运行可靠，适当留有升级空间，我们选择了触摸屏式两轴步进电机控制器控制系统工作。控制器的输入和输出的资源配置表如表1，硬件接线图如图2所示。[2]

为了节省文章篇幅，输入和输出的相同部分只画了一个。例如，X1、X2、X3、X4的4 个位置开关输入相同，只画了一个，实际中通常用NPN型接近开关，图中为了接线简单用的物理位置开关；气缸1和气缸2部分相同，也只画了一个。X、Y轴步进电机按总线方式画出，实际接线按成套系统说明书接线即可。

3 程序流程图

根据设备的运动形式和I/O资源表，我们可以叫为方便画出程序流程图，PCBA浸锡焊接机的程序流程图如图3所示。

编程过程中注意：（1）助焊剂系统打开是喷嘴打开，气缸2 振动，为此，气缸用继电器常开和常闭触点控制。（2）防止X步进电机返回时X=X3时间开喷助焊剂系统。

4 结语

对中小PCBA制造公司的实际需要的深入调研，针对常用的波峰焊接机在生产中小订单时的不足，公司利用两轴控制器的成套系统，开发了一款PCBA浸锡式焊接机。这种设备已经在公司使用，该设备已经注册了专利，第一、二代机已经被淘汰，第三、四代机已经在生产中使用了相当长的时间，它具有劳动效率高，占地面积小，造价低，节省治具和使用成本，工作可靠，维修方便等优点。是中小PCBA制造公司的青睐神器，能够为公司带来更大的经济效益。[1]

参考文献

[1]韩彬，史建卫，等.选择性波峰焊技术在SMT中的应用[J].电子工业专用设备，2014，（234）：35-41.

[2]敬岚，朱海君，张硕成，等.步进电机控制系统的设计及其应用[J].核技术，2005，（6）：479-482.

[3]黄赞.基于 AT89C51单片机的步进电机伺服系统设计[J] .机床与液压，2004，（3）：48-50.