專利名稱：氮?dú)忾]環(huán)控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及回流焊接爐領(lǐng)域，特別是控制回流焊接爐中需要氮?dú)獗Ｗo(hù) 的各單元的氧氣濃度值的一種方法，具體地說是一種氮?dú)忾]環(huán)控制方法及 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，回流焊爐用于印刷電路板的表面焊接。在生產(chǎn)過程中，電子元 件被壓入到」種由焊劑、黏性物、粘合劑和其它組分混合而成的軟膏中。 焊料膏中的粘合劑將此元件保持在印刷線路板上。在回流焊接爐通路中一 個(gè)傳送裝置攜帶印刷線路板和所述電子元件通過回流爐中具有不同溫度 的區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域執(zhí)行回流處理中的一個(gè)特定步驟，包括預(yù)熱、保溫、 回流和冷卻區(qū)域，焊料膏從熔融到凝固，形成一個(gè)成品電子線路。歐盟兩
個(gè)指令WEEE和RoHS的正式頒發(fā)使焊料膏由有鉛轉(zhuǎn)向無鉛。無鉛焊料的 熔點(diǎn)一般高出有鉛焊料30~40°C，焊接時(shí)整體溫度相應(yīng)提高；電子產(chǎn)品的 小型、輕型、高密度化，使得焊接工藝更為復(fù)雜。為減少焊盤和引腳的高 溫氧化及焊接缺陷，防止印刷線路板被灼傷，就必須使用氮?dú)獗Ｗo(hù)的回流 焊接爐。而氧氣濃度的高低直接決定氮?dú)獾南牧?，從而影響整個(gè)設(shè)備的 加工生產(chǎn)成本。
現(xiàn)有的回流焊接爐中需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元的氧氣濃度控制方法主 要采用氮?dú)忾_環(huán)控制法和氮?dú)獍腴]環(huán)控制法。然而，氮?dú)忾_環(huán)控制法的各 溫區(qū)流量計(jì)的開閉度按照預(yù)先設(shè)定好的滿足最佳回流溫度曲線的最大值 設(shè)定。如果情況變化，不能調(diào)整需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元溫區(qū)的氧氣濃度， 所以該方案氮?dú)夂馁M(fèi)量很大。氮?dú)獍腴]環(huán)控制方法，增加了一個(gè)在線檢測 爐內(nèi)環(huán)境的氧氣分析儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測回流區(qū)的氧氣濃度，通過反饋，手動(dòng)調(diào)
整各溫區(qū)氮?dú)饬髁?，及時(shí)校正氧氣濃度值。但是，手動(dòng)調(diào)整的可靠性差， 不能及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)氧氣濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此，現(xiàn)有的氧氣濃度控制方 法不能滿足生產(chǎn)工藝的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有回流焊接爐中需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元氧氣 濃度控制方法中存在的氮?dú)夂馁M(fèi)量很大、生產(chǎn)成本高、氧氣濃度調(diào)整的可 靠性差的問題，提供了一種利用氧氣分析儀對(duì)爐內(nèi)回流區(qū)氧氣濃度進(jìn)行周
期性采樣，通過比例、積分、微分調(diào)節(jié)器進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)控制各溫區(qū) 內(nèi)的氧氣濃度的氮?dú)忾]環(huán)控制方法及系統(tǒng)，以達(dá)到實(shí)際產(chǎn)品所需要的溫度 曲線和滿意的焊接效果。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
1、 一種氮?dú)忾]環(huán)控制方法，其特征是它包括以下步驟
(a) .在回流焊接爐剛剛啟動(dòng)時(shí)，使流量比例閥調(diào)整至最大流量，氮 氣以最大流量進(jìn)入回流焊接爐中需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元，快速達(dá)到設(shè)定的 氧氣濃度值；
(b) .回流焊接爐中需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元達(dá)到理想的氧氣濃度值 后，流量比例閥將自動(dòng)減少氮?dú)饬髁浚S持設(shè)定的氧氣濃度值；
(c) .回流焊接爐正常運(yùn)行時(shí)，氧分析儀對(duì)爐內(nèi)回流區(qū)的氧氣濃度進(jìn) 行實(shí)時(shí)采樣，與設(shè)定的氧氣濃度值進(jìn)行比較，通過比例、積分、微分調(diào)節(jié) 器即PID調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)流量比例閥的開度，控制氮?dú)獾妮敵鼍S持設(shè)定的氧 氣濃度值。
一種氮?dú)忾]環(huán)控制系統(tǒng)，其特征是它包括各溫區(qū)氮?dú)饬髁坑?jì)、需要氮 氣保護(hù)的各單元、比例、積分、微分調(diào)節(jié)器即PID調(diào)節(jié)器、流量比例閥、 氧氣分析儀、空氣單向閥、空氣開關(guān)閥、氮?dú)鈫蜗蜷y和氮?dú)忾_關(guān)閥，需要 氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元與各溫區(qū)氮?dú)饬髁坑?jì)相連，各溫區(qū)氮?dú)饬髁坑?jì)與空氣單 向閥連接，空氣單向閥的進(jìn)氣口與空氣開關(guān)閥的出氣口連接，在氮?dú)饣芈?br> 的進(jìn)氣口總管上設(shè)有流量比例閥，流量比例閥上設(shè)有PID調(diào)節(jié)器，流量比
例閥與各溫區(qū)氮?dú)饬髁坑?jì)相連，流量比例閥的控制端與氧氣分析儀連接， 氧氣分析儀采樣信號(hào)從回流焊接爐需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元中的回流區(qū)引 入，氮?dú)鈫蜗蜷y的出氣口與流量比例閥的進(jìn)氣口連接，氮?dú)忾_關(guān)閥的出氣 口與氮?dú)鈫蜗蜷y的進(jìn)氣口連接。
本發(fā)明的有益效果
1、 本發(fā)明采用氧分析儀實(shí)時(shí)采樣，通過比例、積分、微分調(diào)節(jié)器即 PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行周期性控制，可以實(shí)時(shí)調(diào)整氮?dú)獗Ｗo(hù)溫區(qū)的氧氣濃度，從 而保證適當(dāng)?shù)牡獨(dú)庀?，降低生產(chǎn)成本。
2、 本發(fā)明可以自動(dòng)檢測回流爐內(nèi)的氣體環(huán)境狀況，自動(dòng)調(diào)整爐內(nèi)需
要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元溫區(qū)的氧氣濃度，盡快達(dá)到理想的氧氣設(shè)定濃度值，
并通過PID調(diào)整維持此設(shè)定值，以保證焊接過程中環(huán)境穩(wěn)定，確保焊接質(zhì)
量，從而節(jié)約氮?dú)獾南牧?，降低生產(chǎn)成本。


圖l是氮?dú)忾]環(huán)控制系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖1和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明的氮?dú)忾]環(huán)控制方法，其系統(tǒng)如圖l所示，它包括以下步驟
(a) .回流焊接爐剛剛啟動(dòng)時(shí)，流量比例閥將自動(dòng)調(diào)整至最大流量，
氮?dú)庖宰畲罅髁窟M(jìn)入回流焊接爐中需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元，快速達(dá)到設(shè)定
的氧氣濃度值；
(b) .回流焊接爐中需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元達(dá)到理想的氧氣濃度值 后，流量比例閥將自動(dòng)減少氮?dú)饬髁?，維持設(shè)定的氧氣濃度值-，
(c) .回流焊接爐正常運(yùn)行時(shí)，氧分析儀對(duì)爐內(nèi)回流區(qū)的氧氣濃度進(jìn) 行實(shí)時(shí)采樣，與設(shè)定的氧氣濃度值進(jìn)行比較，通過比例、積分、微分調(diào)節(jié)
器即PID調(diào)節(jié)器，周期性調(diào)節(jié)流量比例閥的開度，控制氮?dú)獾妮敵鼍S持設(shè) 定的氧氣濃度值。
本發(fā)明的氮?dú)忾]環(huán)控制方法，回流焊接爐的氮?dú)忾]環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)定了 備用模式standby,當(dāng)回流焊接爐的入口傳感器檢測到無印刷電路板進(jìn)入爐 內(nèi)時(shí)，氮?dú)忾]環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)入備用模式standby,回流焊接爐中需要氮?dú)獗?護(hù)的各單元的氮?dú)夤┤肓拷档汀?br> 本發(fā)明的氮?dú)忾]環(huán)控制方法，當(dāng)回流焊接爐生產(chǎn)批次更改時(shí)，回流焊 接爐的氮?dú)忾]環(huán)控制裝置實(shí)時(shí)快速調(diào)整氧氣濃度，并將氧氣濃度參數(shù)存入 回流焊接爐的配方程序中，以備調(diào)用。
本發(fā)明的氮?dú)忾]環(huán)控制系統(tǒng)，其特征是它包括各溫區(qū)氮?dú)饬髁坑?jì)、需 要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元、流量比例閥、氧氣分析儀、空氣單向閥、空氣開關(guān) 閥、氮?dú)鈫蜗蜷y和氮?dú)忾_關(guān)閥，需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元與各溫區(qū)氮?dú)饬髁?計(jì)相連，各溫區(qū)氮?dú)饬髁坑?jì)與空氣單向閥連接，空氣單向閥的進(jìn)氣口與空 氣開關(guān)閥的出氣口連接，在氮?dú)饣芈返倪M(jìn)氣口總管上設(shè)有流量比例閥，流 量比例閥與各溫區(qū)氮?dú)饬髁坑?jì)相連，流量比例閥的控制端與氧氣分析儀連 接，氧氣分析儀采樣信號(hào)從回流焊接爐需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元中的回流區(qū) 引入，氮?dú)鈫蜗蜷y的出氣口與流量比例閥的進(jìn)氣口連接，氮?dú)忾_關(guān)閥的出 氣口與氮?dú)鈫蜗蜷y的進(jìn)氣口連接。
具體實(shí)施時(shí)
氮?dú)忾]環(huán)控制方法是當(dāng)機(jī)器剛剛啟動(dòng)時(shí)，由于爐內(nèi)氧氣含量比較高， 回流焊接爐中氮?dú)饪偣苌涎b有的流量比例閥將自動(dòng)調(diào)整至最大流量，氮?dú)?以最大流量進(jìn)入回流焊接爐中需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元，快速達(dá)到設(shè)定的氧 氣含量值。接著氮?dú)忾]環(huán)控制系統(tǒng)將自動(dòng)減少氮?dú)饬髁?，以?jīng)濟(jì)省氮?dú)獾?方式維持理想的設(shè)定氧氣濃度值。每個(gè)批次調(diào)整好后，可以將氧氣濃度參 數(shù)存入氮?dú)忾]環(huán)控制系統(tǒng)的配方程序中，以利氮?dú)忾]環(huán)控制系統(tǒng)快速調(diào) 用，提高設(shè)備的運(yùn)行效率。另外，設(shè)備也設(shè)定了備用模式standby,如果回
流焊接爐入口傳感器檢測到無印刷線路板進(jìn)入爐內(nèi)，系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用此模
式，自動(dòng)降低氮?dú)夤┤肓?，提高氧氣濃度?500 2000PPM，并維持此濃 度值，這樣就可以有效節(jié)約氮?dú)獾南摹?br> 在回流焊接爐正常運(yùn)行時(shí)，利用氧分析儀對(duì)爐內(nèi)回流區(qū)的氧氣濃度進(jìn) 行實(shí)時(shí)采樣，與設(shè)定的氧濃度值進(jìn)行比較。通過比例、積分、微分調(diào)節(jié)器 即PID調(diào)節(jié)器，周期性調(diào)節(jié)流量比例閥開度，控制氮?dú)獾妮敵?，形成全閉 環(huán)控制；如果更改生產(chǎn)印刷電路板的批次，重新設(shè)定氧氣濃度值，新的氧 濃度值遠(yuǎn)高于目前的設(shè)定值，那么打開空氣開關(guān)閥注入空氣，快速提高爐 內(nèi)氧濃度，以減少調(diào)試時(shí)間。
如圖1所示，是可控制的氮?dú)饬髁康牡獨(dú)忾]環(huán)控制系統(tǒng)圖。氮?dú)馔ㄟ^ 開關(guān)閥控制其通斷，各溫區(qū)流量計(jì)的開閉度按照預(yù)先設(shè)定好的滿足最佳回 流溫度曲線的最大值設(shè)定。在氮?dú)饣芈啡肟诳偣苌显O(shè)有一種可連續(xù)控制閥 口開度的流量比例閥。通過氧氣分析儀在線檢測回流焊接爐內(nèi)回流區(qū)的氧 氣濃度，由比例、積分、微分調(diào)節(jié)器即PID調(diào)節(jié)器周期性調(diào)節(jié)比例，利用 流量比例閥的開度變化控制氮?dú)獾妮敵?。同時(shí)，增加一路空氣開關(guān)閥控制 回路，用于印刷電路板組件生產(chǎn)批次改變時(shí)，如果所需氧氣的濃度值遠(yuǎn)高 于目前爐內(nèi)檢測值時(shí)，快速提高氧氣濃度，減少調(diào)試時(shí)間。
本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1、一種氮?dú)忾]環(huán)控制方法，其特征是它包括以下步驟(a).在回流焊接爐剛剛啟動(dòng)時(shí)，使流量比例閥調(diào)整至最大流量，氮?dú)庖宰畲罅髁窟M(jìn)入回流焊接爐中需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元，快速達(dá)到設(shè)定的氧氣濃度值；(b).回流焊接爐中需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元達(dá)到理想的氧氣濃度值后，流量比例閥將自動(dòng)減少氮?dú)饬髁?，維持設(shè)定的氧氣濃度值；(c).回流焊接爐正常運(yùn)行時(shí)，氧分析儀對(duì)回流爐需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元的回流區(qū)中的氧氣濃度值進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，與設(shè)定的氧氣濃度值進(jìn)行比較，通過比例、積分、微分調(diào)節(jié)器即PID調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)流量比例閥的開度，控制氮?dú)獾妮敵鼍S持設(shè)定的氧氣濃度值。
2、 一種氮?dú)忾]環(huán)控制系統(tǒng)，其特征是它包括各溫區(qū)氮?dú)饬髁坑?jì)、需要氮 氣保護(hù)的各單元、比例、積分、微分調(diào)節(jié)器即PID調(diào)節(jié)器、流量比例閥、 氧氣分析儀、空氣單向閥、空氣開關(guān)閥、氮?dú)鈫蜗蜷y和氮?dú)忾_關(guān)闊，需要 氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元與各溫區(qū)氮?dú)饬髁坑?jì)相連，各溫區(qū)氮?dú)饬髁坑?jì)與空氣單 向閥連接，空氣單向閥的進(jìn)氣口與空氣開關(guān)閥的出氣口連接，在氮?dú)饣芈?的進(jìn)氣口總管上設(shè)有流量比例閥，流量比例閥上設(shè)有PID調(diào)節(jié)器，流量比 例閥與各溫區(qū)氮?dú)饬髁坑?jì)相連，流量比例閥的控制端與氧氣分析儀連接， 氧氣分析儀采樣信號(hào)從回流焊接爐需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元中的回流區(qū)引 入，氮?dú)鈫蜗蜷y的出氣口與流量比例閥的進(jìn)氣口連接，氮?dú)忾_關(guān)闊的出氣 口與氮?dú)鈫蜗蜷y的進(jìn)氣口連接。
全文摘要
一種氮?dú)忾]環(huán)控制方法及系統(tǒng)，用于回流焊接爐需要氮?dú)獗Ｗo(hù)的各單元溫區(qū)的氧氣濃度調(diào)整，利用氧氣含量分析儀在線檢測回流焊接爐內(nèi)氣體的氧含量，通過閉環(huán)反饋，PID調(diào)節(jié)器周期調(diào)整比例控制閥的開度，控制氮?dú)饬髁?。本發(fā)明可以自動(dòng)檢測回流爐內(nèi)的氣體環(huán)境狀況，自動(dòng)調(diào)整回流焊接爐內(nèi)各溫區(qū)的氧氣濃度，盡快達(dá)到理想的設(shè)定氧氣濃度值，并維持此設(shè)定值，本發(fā)明具有保證焊接環(huán)境穩(wěn)定，確保焊接質(zhì)量，節(jié)約氮?dú)獾南牧?，降低生產(chǎn)成本的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05D11/13GK101364115SQ20081015705
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者何杏興, 安晨霞, 楊定香, 潘紅斌, 石寶錢, 陸小軍 申請(qǐng)人:熊貓電子集團(tuán)有限公司;南京熊貓電子股份有限公司