CN101014228B - 采用非接触式冲击对线路板进行拆解的方法与设备 - Google Patents
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Abstract
采用非接触式冲击对线路板进行拆解的方法与设备，属于生产、维修及废品回收再利用技术领域。线路板预处理；采用带U型槽结构或卡槽结构的弹性固定装置固定线路板；加热线路板；通过点式、条形或面形冲击结构对线路板固定装置实施非接触式冲击；扫刮、分离、收集元器件和焊锡；冷却后，对线路板和元器件进行分类分拣。设备包括冲击杆、点式或条形或面形冲击结构、压缩弹簧、线路板弹性固定装置、吹扫器、弹性网带等，可以拆卸单面或双面带元器件的线路板。本发明可以提高元器件从废旧线路板上拆解的效率，并能保证拆卸元器件的功能完好性和外观尺寸完好性；实现元器件与焊锡的有效分离和收集；改善操作环境，防止线路板拆卸过程对环境造成的污染。
Description
技术领域
采用非接触式冲击对线路板进行拆解的方法与设备，涉及将元器件从印刷线路板上整体性的、基于功能回收的无损害拆卸(或摘除)的方法与实现装置，属于电路板拆解技术领域。
背景技术
印刷线路板(Printed Curcuit Board，简称PCB，或Printed Wiring Board，简称PWB)是电子信息产品、家用电器产品等的重要组成部分。我国是世界线路板生产大国，每年生产过程中有数万吨废线路板产生；随着电子电器产品的不断更新换代，大量的电子电器产品被淘汰，印刷线路板随之也被弃用。由于我国目前没有采用合适的回收处理技术，废旧印刷线路板给社会和环境造成了巨大的压力。分析表明，废旧印刷线路板虽然作为一个整体失去了其原有的功能，但其上的元器件绝大部分功能完好，其使用寿命远远没有终结。而且，元器件上含有各种有毒有害物质、贵重金属，为了提高分离这些物质的效率，降低印刷线路板后续处理中物质分离的技术难度，在印刷线路板后续处理之前进行元器件的拆卸或摘除也是有必要的。我国日益快速增长的废旧电子电器产品使得废旧线路板拆解的重要性凸显，原有的基于维修的单个元器件的拆解方法已经远远不能满足当前的需要。
电子信息产品、家用电器等产品中的印刷线路板通常是由一块单面或双面覆有铜箔的绝缘基板与若干元器件通过低温软钎焊方式焊接而成的部件。基板多为阻燃酚醛纸基覆铜板、非阻燃酚醛纸基覆铜板或环氧玻璃纤维布基芯板等，元器件通常有贴片元器件(SMD)和插装元器件(THD)两种，包括各种集成电路(IC)、二极管、三极管、光电器件、电容电阻及各种插槽接口等。
对印刷线路板上元器件的拆卸(或摘除)方法有多种分类方式。从一次拆卸的元器件数量上分，有选择性拆卸和整体性拆卸；从拆卸后元器件的用途分，有基于元器件功能回收的拆卸和基于材料回收的拆卸；从待拆卸元器件的类型上分，有针对贴片元器件的拆卸、针对插装元器件的拆卸和针对以上两种元器件的拆卸；从待拆卸线路板上元器件的布置形式上分，有针对单面带元器件线路板的拆卸、针对双面带元器件线路板的拆卸和针对以上两种线路板的拆卸。目前已有许多关于针对不同元器件类型、针对不同布置的线路板的整体性拆卸和基于元器件功能回收的拆卸方法。
中国发明专利CN1590032A提出了一种将电路板上的电子元件拆卸下来的电子元件载具，包含一个夹持器固定在固定框上，用于将电路板夹持在该固定框上，在回流焊炉内的温度高于预定温度时，用一个冲击器震落该电路板上的电子元件，承载器用于承载从该电路板上所震落到电子元件。其缺点是：电路板由于其材料特性(基材主要由环氧树脂、玻璃纤维等通过复合方法制成)，在焊锡熔化温度下变得较软，不能为电路板各部位提供均匀一致的回弹力；而且为了获得足够的回弹力，冲击器支架必须将线路板顶得很高，这对于较长的插装元器件就不能实现有效拆卸。
中国发明专利CN1600458A提出了一种从焊有电子元件的印刷电路板分拆和回收电子元件和焊料的方法。由装置上方的吹风口对电路板上表面吹高于焊料熔点的热空气，保持电路板上的焊料合金处于熔融状态。通过紧贴着待处理电路板下表面的机械滚刷沿印刷电路板运动反方向的滚动，借助滚刷上的刷毛的机械力把电路板的电子元件扫下并被滚刷旁边的强力吸头吸入松动和散落的电子和焊料合金。通过调节该吸气装置的功率，使得在电路板下表面产生足够大的负压，在机械滚刷的帮助下能够把电子元件和焊料从印刷电路板上拔下来。其缺点是：由于电路板在装置中安装时不可能很好地密封，加上其基板上本身带有许多安装孔、引脚插孔等通孔，在电路板上表面不断有热风吹入的情况下，电路板下表面不容易产生较大的负压，因此对于插装元器件的拆卸效果不佳。
日本专利JP10270841-A提出了一种拆卸线路板元器件的方法。首先对线路板进行加热，使其焊点熔化，然后将线路板通过一个基板夹持装置使其翻转，带元器件的一面朝下，再在线路板的另一面转动冲击零件实施冲击，使元器件拆卸下来。其缺点是：线路板需要通过夹持装置夹紧使其翻转，但线路板上一般没有足够空的部位可供夹持，这样就需要事先拔除较多的元器件，使得拆卸准备工作费时费力，或者需要占用夹持空间而损坏一些元器件；而且，由于线路板在高温下已经变软，采用转动冲击零件的方式实施冲击，冲击力较小，对元器件的拆卸效果不佳。
日本专利JP10209634-A、JP2000151094A、JP9083129A均对元器件与线路板基板结合的引脚根部进行铲切、挤、刮等操作，使其引脚受挤切脱开基板，从而实现元器件的整体性拆卸，但这样会使元器件引脚受严重变形或损伤而失去再使用功能。
美国专利US5927591A提出了一种整体性拆卸贴片元器件的方法。将仅焊接有贴片元器件的组件子板的装有元器件的一面朝下，或将组件子板悬挂，在加热环境中焊锡熔化后，采用振动的方式将贴片元器件震落，元器件盛接器距离组件子板很近，使脱落的元器件不致弹起翻转。但是由于振动能量不够，这种方法不能对焊有插装元器件的线路板进行整体性拆卸。
日本专利JP3243412-B2提出了一种回收焊料的方法。将线路板带元器件的一面朝上，另一面(下面)加热至焊锡熔化，再采用两个金属丝制作的滚刷将液态焊锡从线路板和插装元器件的引脚上刷下，依靠焊锡的重力落入回收容器中。但由于插装元器件没有被事先取下，在其引脚还在线路板的插孔中的状态下进行去焊锡操作，效果会受很大影响；而且，该方法没有、也不能对线路板上表面的焊锡和元器件进行收集。
德国专利DE19525116-A1提出了一种采用压缩热空气拆卸线路板上贴片元器件的方法。将线路板上带贴片元器件的一面朝下，压缩热空气通过带状喷嘴喷到线路板贴片元器件上。当焊剂熔化后，贴片元器件落到下面的过滤带上，焊剂通过过滤带落入下面熔化的焊池中。其缺点是：不能拆卸插装元器件；由于带状喷嘴加热的区域有限，如果贴片元器件面积较大，将会影响拆卸效果；后落下的焊剂会粘在先落下的元器件上，使元器件和焊剂没有实现分离。
日本专利JP11314084-A设计了一种采用振动方式实现元器件整体拆卸的装置，采用曲柄摇杆机构让线路板在自由状态下受振动，脱落下来的焊料、元器件和基板在振动力的推送下分别通过尺寸不同的孔洞落出收集。但是采用这种自由振动的方法，如果振动过大，会因元器件、线路板之间的强烈碰撞致使元器件及引脚受损伤；如果减小振动，又常常不足以使插装元器件的引脚从线路板的插孔中脱出；而且，较长插装元器件的引脚在这种自由振动作用下，很难同时脱离线路板上的插孔，导致这些插装元器件不能有效拆卸。
论文“The printed circuit board-A challenge for automated disassembly and forthe design of recyclable interconnect devices”(K.Feldmann and H.Scheller，inConcept-Conf.Clean Electronic Products and Technol.，1995，IEE Conf.Publicationno.415，pp.186-190.)提出了另一种采用振动方式实现元器件整体拆卸的方法，将线路板夹持住再施加振动。论文作者还认为通过改变振幅和频率来获得不同的力和加速度，将其作用在线路板上可以将元器件拆卸下来。但是采用振动的方法，虽然可以拆卸较大的贴片元器件，但是对于一些插装元器件和质量体积都很小的贴片元器件，由于拆卸能量不够大，使其拆卸效果不佳。
发明内容
本发明的一个目的就是提供无损害地、整体性拆卸(或摘除)废旧印刷线路板(以下简称线路板)上插装元器件和贴片元器件的方法和装置，使拆卸下来的元器件原有功能和性能基本不受损害，便于其后的功能重用。
本发明的另一个目的是在印刷线路板材料回收之前拆解其上的元器件，降低印刷线路板基板和元器件材料回收中物质分离的技术难度，提高分离有毒有害物质、贵重金属的效率。
本发明的又一个目的是消除废旧印刷线路板拆解过程中的自然环境污染，改善废旧线路板拆卸操作的工作环境，降低劳动强度。
本发明的又一个目的是适应我国废旧线路板快速增长的形势，实现的废旧印刷线路板的快速拆解，满足废旧线路板回收处理的需要。
本发明提供一种非接触式冲击对线路板进行拆解的方法，该方法包括以下步骤：
1)去除扣接、直插、螺纹连接等非焊接方式连接的元器件；将线路板上待摘除的插装元器件引脚尽可能导直，使之基本垂直于线路板基板；根据线路板基板的类型、元器件的型号等大致判别线路板所用焊锡(焊膏)的熔点温度；对线路板上个别影响线路板固定的元器件解焊摘除，使得线路板有两对边每边至少有2-3mm宽的无元器件的空白边缘；
所述对线路板上个别元器件解焊摘除，最好是，取线路板上对边距最短的两对边，使其每边有2mm以上宽的无元器件的空白边缘。
2)线路板采用带U型槽结构或卡槽结构的弹性固定装置固定；
所述采用带U型槽结构或卡槽结构的弹性固定装置，是设置一个中间区域为空的基座，两个相互平行、间距可调、具有开口相对的U型槽结构或卡槽结构的固定机构通过弹性结构与基座连接，固定机构上U型槽或卡槽的宽度根据线路板基板的厚度可调并可锁紧；
所述带U型槽结构或卡槽结构的固定块一端设置线路板阻挡结构，用于阻止线路板沿U型槽或卡槽方向滑动；
所述带U型槽结构或卡槽结构的弹性固定装置的上表面水平，或者两个带U型槽结构或卡槽结构的固定块的上表面在同一水平面上，或两个带U型槽结构或卡槽结构的固定结构的上表面在同一水平面上；
将线路板的两空白边缘插入U型槽或卡槽结构中，带插装元器件的一面朝下；
3)确定线路板拆解设备的加热方式和加热区，根据预先判断的焊锡(焊膏)熔点温度设定加热区的加热温度，实施加热；
所述加热方式采用气体介质热对流方式加热或者采用红外辐射与热对流并用方式加热；
采用所述气体介质的热对流方式加热时，设置1个或1个以上热风进口，或并在热风进口的下方和线路板上方之间的空间再增加一块匀热板，使线路板受热均匀；
所述匀热板是一块带有许多通孔结构的金属板。
所述加热区设置为预加热区和焊锡熔化加热区两个区；或者所述加热区只设置一个加热保温区；
在所述预加热区，对线路板实施加热，线路板在2～3分钟的时间内从室温逐渐升至140～160℃并保温；
在所述焊锡熔化加热区，对线路板实施加热，线路板在0.5～2分钟的时间内温度迅速从140～160℃升至195～240℃并保温；线路板在焊锡熔化加热区内保持超过焊锡熔点温度的时间为0.5～3分钟，使焊锡充分熔化；
或者在所述加热保温区，对线路板实施加热，线路板在2.5～4分钟的时间内温度从室温升至195～240℃并保温；线路板在加热保温区内超过焊锡熔点温度的时间为0.5～3分钟，使焊锡充分熔化。
4)采用弹簧压缩方式为冲击杆蓄能，冲击杆通过与其连接的点式冲击结构或条形冲击结构或面形冲击结构对线路板实施非接触式冲击；
所述弹簧压缩方式蓄能，采用转动凸轮的方式通过圆柱销推动冲击杆运动，使弹簧压缩而蓄能；
采用所述转动凸轮的方式时，可以采用两种形式的凸轮，第一种采用单升距凸轮，凸轮每转动一周，弹簧被压缩一次，且每次压缩量相同；第二种采用多升距凸轮，凸轮每转动一周，弹簧将被压缩两次以上，且每次压缩量依次增大，从而实现依次增大的冲击能量。
采用所述转动凸轮的方式时，将两个凸轮分布在装有弹簧的冲击杆两侧，使冲击杆受力均衡；
所述点式冲击结构，是指由些各种截面的杆状物体的端部构成冲击点的冲击结构；
所述条形冲击结构，是由一个以上长条形面构成冲击面的冲击结构；
或者所述面形冲击结构，是指由一个或一个以上大面积区域的平面构成冲击面的冲击结构；
所述非接触式冲击是所述点式冲击结构或所述条形冲击结构、或所述面形冲击结构在冲击杆的推动下，冲击到带U型槽结构或卡槽结构的弹性固定装置上，不与线路板直接接触；在冲击作用和弹性固定装置的振动作用下，线路板下表面的元器件和焊锡从线路板上脱落，线路板上表面的元器件和焊锡与线路板基板分离。
5)采用吹扫器或扫刮器扫刮线路板上表面的元器件和焊锡
所述吹扫器安装在线路板前行或取出方向的上方，从吹扫器风嘴吹出的热空气将线路板上表面的元器件和焊锡向线路板移动方向的反方向吹扫，使元器件和焊锡从线路板基板上脱落下来；
所述扫刮器安装在线路板前行或取出方向的上方，所述扫刮器上装有具有一定弹性的扫刮针、扫刮条或扫刮片。扫刮器转动，其上的扫刮针、扫刮条或扫刮片将线路板上表面的元器件和焊锡向线路板移动方向的反方向扫刮，使元器件和焊锡从线路板基板上脱落下来；
所述吹扫器风嘴是一个具有与线路板前行方向横截面宽度尺寸相当的长窄缝隙结构，或者由一排圆管并排组成，其宽度与线路板前行方向横截面宽度尺寸相当，便于形成足够的风压或风速。
采用通过振动器激振的弹性网带盛接脱落下来的元器件和焊锡，焊锡在振动的弹性网带上实现富集和从元器件上脱落，并通过网带孔落入弹性网带下面的盛接盘中，元器件则保留在弹性网带上；
所述弹性网带布置有许多细小的通孔结构，液态焊锡珠或固态焊锡小颗粒可通过这些通孔，而元器件不能通过；
所述弹性网带的上表面平滑，有利于元器件在其上无障碍滑动；
所述弹性网带运动或固定不动；
6)采用排风或真空抽吸装置收集在步骤3)～5)过程中产生的烟气，经集中无害化处理后排放；线路板基板及其固定装置随传输机构移出加热区，或者通过人工控制的取出机构取出，或人工直接取出；经自然冷却或吹送冷风，分离的线路板基板和元器件逐渐降至120～80℃；对线路板基板和元器件进行分类分拣。
依据上述方法，本发明还提供了采用非接触式冲击对线路板进行拆解的设备。
采用非接触式冲击对线路板进行拆解的设备，该设备包括：冲击杆2；压缩弹簧3；销4；凸轮5；转动轴7；传输链11；弹性网带13；吹扫器15；激振器17；电加热管18；焊锡收集盘19；阻挡器20；预加热区21；焊锡熔化加热区22；风扇23；隔热帘布25；顶板26；支撑导轨27；墙体28；卡槽方式的固定装置31；条形冲击结构47。
冲击杆2由1段或1段以上连接而成；冲击杆2上安装有压缩弹簧3、销4，其下端和条形冲击结构47或面形冲击结构49或点式冲击结构44装配在一起，冲击杆2通过装配在线路板拆解设备顶板26上的轴套结构导向；凸轮5安装在转动轴7上，转动轴7通过可控制电机驱动；吹扫器15安装在焊锡熔化加热区22的右侧墙体28上；采用卡槽方式的线路板固定装置31随传送链11沿支撑导轨27滑动进入和穿过预加热区21和焊锡熔化加热区22；
预加热区21和焊锡熔化加热区22，在两个加热区顶板26上或侧面安装有风扇23加强热对流，在两个加热区内传输链11的上下部布置有电加热管18，其中焊锡熔化加热区22的右下部电加热管18沿传输链11方向布置，其它位置的电加热管18沿与传输链11水平垂直方向布置。
在焊锡熔化加热区22的下部布置弹性网带13，弹性网带13的下部设置焊锡收集盘19，弹性网带13的上侧或下侧设置激振器17，用以激励弹性网带13振动。
本发明还提供一种采用非接触式冲击对线路板进行拆解的设备，其特征在于，该设备包括冲击杆2；压缩弹簧3；销4；多升距凸轮6；转动轴7；导轨12；弹性网带14；扫刮器16；激振器17；焊锡收集盘19；高温风管24；隔热帘布25；顶板26；加热保温区29；温度传感器30；卡槽方式的固定装置31；多进口加热盒39；热风进口40；面形冲击结构49；元器件收集箱56。
冲击杆2由1段或1段以上连接而成；冲击杆2上安装有压缩弹簧3、销4，并竖向穿过多进口加热盒39；冲击杆2和点式冲击结构42或条形冲击结构47或面形冲击结构49连接；冲击杆2通过装配在线路板拆解装备顶板26和多进口加热盒39上的轴套结构导向；推动冲击杆2上的销4运动的多升距凸轮6安装在转动轴7上，转动轴7通过人工或电机驱动；线路板固定装置31沿导轨12滑动进入或穿过加热保温区29；加热保温区29的一侧或两侧，设置隔热帘布25；在本设备的右侧出口附近，设置扫刮器16或吹扫器15。
在加热保温区29内线路板固定装置附近位置设置温度传感器30；加热保温区29将外部热风通过高温风管24，从多进口加热盒39顶面设置的热风进口40引入，对线路板1及其固定装置31采取从上向下吹送热风加热。高温风管24与热风源相连，热风源可以设在线路板拆解装备上或者单独设置；
在本设备上、加热保温区29的下部，布置弹性网带14，弹性网带14的下部设置焊锡收集盘19，弹性网带14的上侧或下侧设置激振器17，用以激励弹性网带14振动；弹性网带14的右侧末端设置元器件收集箱56。
本发明可以拆卸单面或双面带元器件的线路板。
本发明可以提高插装元器件和贴片元器件从线路板上拆卸(或摘除)的效率，并能够保证所拆卸元器件的功能完好性和外观尺寸完好性，实现元器件与焊锡的有效分离和收集，改善操作环境条件，有效防止线路板拆卸过程可能对环境造成的污染。
附图说明
图1：本发明方法流程图；
图2：本发明一种拆解设备示意图；
图3：本发明另一种拆解设备示意图；
图4：固定线路板的方式之四——卡槽方式固定线路板示意图；
图5：线路板加热盒示意图；
图6：带匀热板的线路板加热盒示意图；
图7：采用弹簧压缩方式蓄能原理结构示意图；
图8：点式冲击结构示意图；
图9：条形冲击结构示意图；
图10：面形冲击结构示意图；
图11：吹扫器工作示意图；
图12：吹扫器外形结构轴测示意图；
图13：金属网带结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例来说明本发明。
实施例1依据方法，对双面带元器件的废旧线路板进行拆解
图1：本发明方法流程图。一种非接触式冲击对线路板进行拆解的方法，该方法包括以下步骤：
1)取一块双面带元器件的废旧线路板(以下简称线路板)，对线路板进行除尘、去污垢等清洁工作；去除扣接、直插、螺纹连接等非焊接方式连接的元器件；将线路板上待摘除的插装元器件引脚导直，使之基本垂直于线路板基板；根据线路板基板的类型、元器件的型号等大致判别线路板所用焊锡(焊膏)的熔点温度；取线路板上对边距最短的两对边，对线路板上个别元器件解焊摘除，使其每边有2mm以上宽的无元器件的空白边缘；
2)采用带U型槽结构或卡槽结构的弹性固定装置固定线路板：设置一个中间区域为空的基座，两个相互平行、间距可调、具有开口相对的U型槽结构或卡槽结构的固定块通过弹性结构与基座连接，带U型槽结构或卡槽结构的固定块一端设置线路板阻挡结构，用于阻止线路板沿U型槽或卡槽方向滑动，两个带U型槽结构或卡槽结构的固定块的上表面在同一水平面上；将线路板的两空白边缘插入U型槽或卡槽结构中，带插装元器件的一面朝下；
3)线路板拆解设备的加热方式采用红外辐射与热对流并用方式加热；设置为预加热区和焊锡熔化加热区两个区；根据预先判断的焊锡(焊膏)熔点温度设定加热区的加热温度；在所述预加热区，对线路板实施加热，线路板在2～3分钟的时间内从室温逐渐升至140～160℃并保温；在所述焊锡熔化加热区，对线路板实施加热，线路板在0.5～2分钟的时间内温度迅速从140～160℃升至195～240℃并保温；线路板在焊锡熔化加热区内保持超过焊锡熔点温度的时间为0.5～3分钟，使焊锡充分熔化；
4)当焊锡充分熔化后，采用转动多升距凸轮的方式，通过圆柱销推动冲击杆运动，使弹簧压缩而蓄能；多升距凸轮每转动一周，弹簧将被压缩3次，且每次压缩量依次增大，从而实现依次增大的冲击能量；冲击杆为条形冲击结构提供足够且适当的冲击能量，对带U型槽结构或卡槽结构的弹性固定装置实施冲击，在冲击作用和弹性固定装置的振动作用下，线路板下表面的元器件和焊锡从线路板上脱落，线路板上表面的元器件和焊锡与线路板基板分离；所述条形冲击结构是由一个以上长条形面构成对线路板的冲击面；
5)采用吹扫器吹扫线路板上表面的焊锡
在线路板前行或取出方向的上方，安装有吹扫器，吹扫器吹出的热空气将线路板上表面的焊锡向线路板移动方向的反方向吹扫，使元器件和焊锡从线路板基板上脱落下来；
吹扫器吹出热空气的方向与线路板前行或取出方向相对，成150°～170°的夹角。吹扫器的风嘴是一个具有2～10mm高、宽度与线路板前行方向横截面尺寸相当的缝隙的结构。吹扫器风嘴出口到线路板上表面的垂直距离为20～80mm。热空气吹送到线路板表面时的温度在195～240℃，其风压或风速足够将上表面粘附的焊锡和已脱开的元器件吹离线路板表面，并从线路板基板上脱落下来；
6)线路板在实施冲击和吹扫焊锡的过程中，元器件和焊锡脱落，落到下面一个具有一定弹性网带上。弹性网带通过振动器激振，使焊锡在振动中实现富集和脱落，液态焊锡珠或固态焊锡小颗粒通过网带孔落入弹性网带下面的盛接盘，元器件则保留在弹性网带上，实现元器件和焊锡分离；弹性网带的运动方向与线路板移动方向相同，弹性网带的上表面保持水平；弹性网带具有与线路板移动方向一致的运动；
7)采用排风装置收集在步骤3)～5)过程中产生的烟气，经集中无害化处理后排放；线路板及其固定装置随传输机构移出加热区；通过吹送冷风，分离的线路板基板和元器件逐渐降至120～80℃；将线路板基板从固定装置上取下，对元器件进行分类分拣，进行焊锡收集，完成线路板上元器件的整体性拆解和摘除。
实施例2和3是以设备为中心说明本发明。
实施例2
图2是本发明一种拆解设备示意图。该拆解设备采用卡槽方式固定装置固定线路板，加热区分为预加热区和焊锡熔化加热区两个区，采用凸轮机构和弹簧蓄能方式为冲击杆蓄能，冲击杆通过与其连接的条形冲击结构对线路板实施非接触式冲击，采用吹扫器进行元器件和焊锡的吹扫，采用水平运动的金属网带进行元器件和焊锡的分离与收集，从而实现线路板上插装元器件和贴片元器件基于功能的整体性摘除。该拆解设备可以拆卸单面或双面带元器件的线路板。
为了叙述的方便，下面按照线路板拆解处理的方法步骤进行描述拆解设备的方法与基本结构。
1)线路板预处理
首先对线路板进行除尘、去污垢等清洁工作，并去除扣接、直插、螺纹连接等非焊接方式连接的元器件，然后将个别元器件解焊摘除(如果有的话)，使得线路板上对边距最短的两对边每边有2mm以上宽的无元器件的空白边缘；将线路板上待摘除的插装元器件引脚导直，使之基本垂直于线路板基板；根据线路板基板的类型、元器件的型号等大致判别线路板所用焊锡(焊膏)的熔点温度。
2)固定线路板
采用带卡槽的固定装置31固定线路板。图4是固定线路板的方式——卡槽方式固定线路板示意图。固定装置31的结构示意图参见图4。
设置一个基座32，基座32上平行放置两个滑动块33，每个滑动块33上各开有一个滑动槽34。滑动块33上再平行放置两个固定块36，两固定块36的上表面平齐，每个固定块36上各具有一个U型槽37，U型槽37相对设置，用以插入线路板1。U型槽37的槽深至少2-3mm。为了防止线路板基板在后续方法步骤“元器件与焊锡扫刮”中跟随扫刮动作向后运动，在固定块36运行方向的后端，U型槽37不贯通，形成线路板阻挡结构38。两个固定块36通过螺栓、蝶形螺母35和两个滑动块33连接，并可以在滑动槽34上滑动以调整间距，适应装入不同尺寸的线路板。将线路板1插入固定块36的U型槽37中，带插装元器件的一面朝下。
3)实施加热
设置预加热区21和焊锡熔化加热区22两个区。在两个加热区均采用红外辐射与热对流并用方式加热。热对流的介质采用空气。红外辐射采用石英电加热管18，热对流采用石英电加热管18与风扇23。设置温度传感器对以下温度进行控制。
(1)预加热
线路板固定装置31随传输链11进入预加热区21，边行进边加热，在3分钟的时间内从室温逐渐升至140～160℃并保温。
(2)焊锡熔化加热
根据“线路板预处理”中判断的焊锡(焊膏)熔点温度事先设定焊锡熔化加热区的加热温度。
线路板固定装置31随传输链11进入焊锡熔化加热区22，边行进边加热，在实施冲击位置被阻挡器20挡住停下并继续加热，在2分钟的时间内温度从140～160℃升至195～240℃并保温。线路板在焊锡熔化加热区内保持超过焊锡熔点温度的时间为1分钟，使焊锡充分熔化。
4)实施冲击
当焊锡充分熔化后，采用凸轮5——弹簧3机构蓄能和实施冲击。转动轴7带着凸轮5顺时针转动，凸轮5作用于冲击杆2的销4上，使冲击杆2和销4上升，压缩弹簧3而蓄能。当凸轮5转过其凸起部分时，在弹簧3的作用下，冲击杆2为条形冲击结构47提供适当的冲量。条形冲击结构47如图9所示。
图7是采用弹簧压缩方式蓄能原理结构示意图。图8是点式冲击结构示意图。图9是条形冲击结构示意图。图10是面形冲击结构示意图。
条形冲击结构47是由一些长条形矩形块48所构成的结构。对线路板实施冲击时，条形冲击结构47的底面作用在线路板固定装置31的固定块36上。由于条形冲击结构47没有直接作用在固定装置31的线路板上，对线路板实施的是非接触式冲击，在冲击作用和固定装置31自身的弹性振动作用下，线路板下表面的元器件和焊锡从线路板上脱落，线路板上表面的元器件和焊锡与线路板基板分离。条形冲击结构47既可以实现对线路板1的冲击，又不妨碍线路板的加热。
对线路板实施冲击的次数可以是一次，也可以是连续多次。
5)元器件和焊锡扫刮、分离与收集
在实施冲击完成之后，在人工控制下，阻挡器20移开，线路板1及其固定装置31随传输链11继续右行。在焊锡熔化加热区22右边出口附近，线路板移动方向的正上方有一个吹扫器15，吹扫器15与线路板1及其固定装置31的位置关系参见图11。吹扫器15吹出热空气的吹出方向与线路板1前行或取出方向成165°的夹角，吹扫器15的风嘴52出口到线路板基板8上表面的垂直距离为20mm。吹扫器15的外形结构如图12所示，吹扫器风嘴52是一个具有4mm高、300mm宽缝隙的结构，为便于吹扫器15在隔热墙体51上的安装定位，吹扫器15的延伸部分53的外形做成矩形截面结构。
吹扫器吹出210～220℃的热空气，将线路板基板8上表面粘附的焊锡10和已脱开的元器件9向线路板1运动的反方向吹扫，并从线路板基板8上脱落下来。
在对线路板1实施冲击、元器件和焊锡扫刮两个方法步骤中，都有元器件9和焊锡10脱落。脱落下来的元器件9和焊锡10落到焊锡熔化加热区22下部一个具有一定弹性的金属网带13上。金属网带13通过振动装置17激振，使焊锡10在振动中实现富集和脱落，液态焊锡珠或固态焊锡小颗粒10通过网带孔落入金属网带下面的盛接盘19，元器件9则保留在金属网带13上，实现元器件和焊锡分离。
图11是吹扫器结构示意图。(图12是吹扫器外形结构轴测示意图。)图13是金属网带表面形状示意图，如图13所示，在一块宽度为500mm的金属薄板54上打有许多直径φ2～10mm左右的通孔55，金属薄板厚度在1～2mm。
6)后处理
采用排风装置收集在以上过程中产生的烟气，经集中无害化处理后排放。
线路板1及其固定装置31随传送链11继续前行，穿过隔热帘布25离开焊锡熔化加热区22。通过吹送冷风和自然冷却，分离的线路板基板和元器件逐渐降至120～80℃。将线路板基板从固定装置上取下，对元器件进行分类分拣，进行焊锡收集，完成线路板上元器件的整体拆解和摘除。
实施例3
图3是本发明另一种拆解设备示意图。该拆解装置采用卡槽方式固定线路板，设置一个加热保温区，采用凸轮机构和弹簧蓄能方式为冲击杆蓄能，冲击杆通过与其连接的条形冲击结构对线路板实施非接触式冲击，采用扫刮器进行元器件和焊锡的扫刮，采用倾斜设置的金属网带进行元器件和焊锡的分离与收集，实现线路板上插装元器件和贴片元器件基于功能的整体性摘除。该拆解装置既可以拆卸单面带元器件的线路板，也可以拆卸双面带元器件的线路板。
为了叙述的方便，下面按照线路板拆解处理的方法步骤进行描述拆解装置的方法与基本结构。
1)线路板预处理
首先对线路板进行除尘、去污垢等清洁工作，然后去除扣接、直插、螺纹连接等非焊接方式连接的元器件，将个别元器件解焊摘除，使得线路板有两对边每边有2mm以上宽的无元器件的空白边缘；将线路板上待摘除的插装元器件引脚导直，使之基本垂直于线路板基板；根据线路板基板的类型、元器件的型号等大致判别线路板所用焊锡(焊膏)的熔点温度。
2)固定线路板
采用固定装置31固定线路板。固定装置31的结构示意图参见图4。固定装置31采用卡槽方式固定线路板。
设置一个基座32，基座32上平行放置两个滑动块33，每个滑动块33上各开有一个滑动槽34。滑动块33上再平行放置两个固定块36，两固定块36的上表面平齐，每个固定块36上各具有一个U型槽37，U型槽37相对设置，用以插入线路板1。U型槽37的槽深至少2mm。为了防止线路板基板在后续方法步骤“元器件与焊锡扫刮”中跟随扫刮动作向后运动，在固定块36运行方向的后端，U型槽37不贯通，形成线路板阻挡结构38。两个固定块36通过螺栓、蝶形螺母35和两个滑动块33连接，并可以在滑动槽34上滑动以调整间距，适应装入不同尺寸的线路板。将线路板1插入固定块36的U型槽37中，带插装元器件的一面朝下。
3)实施加热
设置一个加热保温区29。采用热对流方式加热。热对流的介质采用空气，热空气通过高温风管24从热风机(图3中未示出)经热风进口40引入。设置温度传感器30对加热保温区29的温度进行控制。加热保温区29是拆卸装置上上至多进口加热盒39，下到金属网带14和焊锡收集盘19之间的受热区域。
根据“线路板预处理”中判断的焊锡(焊膏)熔点温度事先设定焊锡熔化加热区的加热温度。
将线路板1及其固定装置31沿导轨12推入加热保温区29进行加热，线路板在2.5～4分钟的时间内温度从室温升至195～240℃并保温。线路板在加热保温区内超过焊锡熔点温度的时间为1～2分钟，使焊锡充分熔化。
所述多进口加热盒39的结构如图5所示。(图5是线路板加热盒示意图。图6是带匀热板的线路板加热盒示意图。)在多进口加热盒39上设置2个或2个以上热风进口40。冲击杆2穿过多进口加热盒39的顶面并和冲击结构47相连接。
4)实施冲击
当焊锡充分熔化后，采用多升距凸轮6——弹簧3机构蓄能和实施冲击。转动轴7带着多升距凸轮6顺时针转动，多升距凸轮6作用于冲击杆2的销4上，使冲击杆2和销4上升，压缩弹簧3而蓄能。当多升距凸轮6转过一个凸起部分时，在弹簧3的作用下，冲击杆2迅速向下运动，为面形冲击结构49提供冲量。由于多升距凸轮6上三个凸起部分的高度不一样，在转动轴7转动一周过程中，弹簧3的三次压缩量依次增大，从而实现依次增大的冲击力。
条形冲击结构47是由一些长条形矩形块48所构成的结构。对线路板实施冲击时，条形冲击结构47的底面作用在线路板固定装置31的固定块36上。由于条形冲击结构47没有直接作用在固定装置31的线路板上，对线路板实施的是非接触式冲击，在冲击作用和固定装置31自身的弹性振动作用下，线路板下表面的元器件和焊锡从线路板上脱落，线路板上表面的元器件和焊锡与线路板基板分离。条形冲击结构47既可以实现对线路板1的冲击，又不妨碍线路板的加热。
对线路板实施冲击的次数可以是一次，也可以是连续多次。
5)元器件和焊锡扫刮
在实施冲击完成之后，在人工操作下，将线路板固定装置31沿导轨向右拉出。在加热保温区29出口附近，线路板移动方向的正上方有一个扫刮器16，扫刮器16顺时针转动，其上所带扫刮针将线路板上表面的元器件9和焊锡10向线路板移动反方向扫刮，并从线路板基板8上脱落下来。
6)元器件和焊锡的分离与收集
在对线路板1实施冲击、元器件和焊锡扫刮两个方法步骤中，都有元器件9和焊锡10脱落。脱落下来的元器件9和焊锡10落到加热保温区22下部一个具有一定弹性的金属网带14上。金属网带14通过振动装置17激振，使焊锡10在振动中实现富集和脱落，液态焊锡珠或固态焊锡小颗粒10通过网带孔落入金属网带下面的焊锡收集盘19，元器件9则保留在金属网带14上，在激振器17的作用下逐渐移向元器件收集箱51，实现元器件和焊锡分离。
金属网带14的上表面沿线路板移动或取出方向逐渐向下倾斜。金属网带14的表面形状如图13所示，在一块宽度为500mm的金属薄板54上打有许多直径φ2-10mm左右的通孔55，金属薄板厚度在2～3mm。
7)后处理
采用排风装置收集在以上过程中产生的烟气，经集中无害化处理后排放。
线路板1及其固定装置31由人工通过拉取装置取出，穿过隔热帘布25离开加热保温区29。线路板取出后经吹送冷风和自然冷却，分离的线路板基板和元器件逐渐降至120～80℃。将线路板基板从固定装置上取下，对元器件进行分类分拣，进行焊锡收集，完成线路板上元器件的整体拆解和摘除。
Claims (5)
1.采用非接触式冲击对线路板进行拆解的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)线路板预处理
去除以非焊接方式与线路板基板连接的元器件；
将线路板2mm以上宽的边缘部分的个别元器件解焊摘除，方便固定；
将线路板上待摘除的插装元器件引脚导直，使之基本垂直于线路板基板；
根据线路板基板的类型、元器件的型号大致判别线路板所用焊锡/焊膏的熔点温度；
2)固定步骤1)预处理后的线路板
线路板采用带U型槽结构或卡槽结构的弹性固定装置固定；
所述采用带U型槽结构或卡槽结构的弹性固定装置为：设置一个中间区域为空的基座，两个相互平行、间距可调、具有开口相对的U型槽结构或卡槽结构的固定机构通过弹性结构与基座连接，固定机构上U型槽或卡槽的宽度根据线路板基板的厚度调并可锁紧；
该带U型槽结构或卡槽结构的弹性固定装置一端设置线路板阻挡结构，用于阻止线路板沿U型槽或卡槽方向滑动；
所述带U型槽结构或卡槽结构的弹性固定装置的上表面水平，或者两个带U型槽结构或卡槽结构的固定块的上表面在同一水平面上，或两个带U型槽结构或卡槽结构的固定结构的上表面在同一水平面上；
将线路板的两空白边缘插入U型槽或卡槽结构中，带插装元器件的一面朝下；
3)对步骤2)固定后的线路板实施加热
根据预先判断的焊锡/焊膏熔点温度设定加热温度，对线路板实施采用气体介质的热对流方式加热或者采用红外辐射与热对流并用方式加热；使线路板在2.5～4分钟的时间内温度从室温升至195～240℃并保温；线路板受热超过焊锡熔点温度的时间为0.5～3分钟，使焊锡充分熔化；
本步骤设置两种加热形式：预加热和焊锡熔化加热；或者只设置一种形式：加热保温；
所述预加热，指对线路板实施加热，线路板在2～3分钟的时间内从室温逐渐升至140～160℃并保温；
所述焊锡熔化加热，是对线路板实施加热，线路板在0.5～2分钟的时间内温度迅速从140～160℃升至195～240℃并保温；线路板在焊锡熔化加热区内保持超过焊锡熔点温度的时间为0.5～3分钟，使焊锡充分熔化；
所述加热保温，是对线路板实施加热，线路板在2.5～4分钟的时间内温度从室温升至195～240℃并保温；线路板在加热保温区内超过焊锡熔点温度的时间为0.5～3分钟，使焊锡充分熔化；
4)对步骤3)固定的加热的线路板实施冲击
采用弹簧压缩方式为冲击杆蓄能，冲击杆通过与其连接的点式冲击结构或条形冲击结构
或面形冲击结构对线路板实施非接触式冲击；
所述弹簧压缩方式蓄能，指转动轴带着凸轮转动，凸轮作用于冲击杆的销上，使冲击杆和销上升，压缩弹簧而蓄能；
所述点式冲击结构，是指由一些各种截面的杆状物体的端部构成冲击点的冲击结构；
所述条形冲击结构，是指由一个以上长条形面构成冲击面的冲击结构；
所述面形冲击结构，是指由一个或一个以上大面积区域的平面构成冲击面的冲击结构；
所述非接触式冲击是所述点式冲击结构或所述条形冲击结构或所述面形冲击结构在冲击杆的推动下，冲击到带U型槽结构或卡槽结构的弹性固定装置上，不与线路板直接接触；在冲击作用和弹性固定装置的振动作用下，线路板下表面的元器件和焊锡从线路板上脱落；
5)线路板上表面元器件和焊锡的扫刮、分离与收集
采用吹扫器或扫刮器吹扫或扫刮线路板上表面的元器件和焊锡；
所述吹扫器安装在线路板前行或取出方向的上方，从吹扫器风嘴吹出的热空气将线路板上表面的贴装元器件和焊锡向线路板移动方向的反方向吹扫，使贴装元器件和焊锡从线路板基板上脱落下来；所述吹扫器风嘴是一个具有与线路板前行方向横截面宽度尺寸相当的长窄缝隙结构，或者由一排圆管并排组成，其宽度与线路板前行方向横截面宽度尺寸相当，便于形成足够的风压或风速；所述扫刮器安装在线路板前行或取出方向的上方，所述扫刮器上装有具有一定弹性的扫刮针、扫刮条或扫刮片；扫刮器转动，其上的扫刮针、扫刮条或扫刮片将线路板上表面的贴装元器件和焊锡向线路板移动方向的反方向扫刮，使贴装元器件和焊锡从线路板基板上脱落下来；
采用通过振动器激振的弹性网带盛接脱落下来的元器件和焊锡，焊锡在振动的弹性网带上实现富集和从元器件上脱落，并通过网带孔落入弹性网带下面的盛接盘中，元器件则保留在弹性网带上；
所述弹性网带布置有许多细小的通孔结构，液态焊锡珠或固态焊锡小颗粒可通过这些通孔，而元器件不能通过；
6)后处理
采用排风或真空抽吸装置收集在步骤3)～5)过程中产生的烟气，经集中无害化处理后排放；取出线路板基板及其固定装置，冷却，对线路板基板和元器件进行分类分拣。
2.根据权利要求1所述采用非接触式冲击对线路板进行拆解的方法，其特征在于，采用所述弹簧压缩方式时，将两个凸轮分布在装有弹簧的冲击杆两侧，使冲击杆受力均衡。
3.根据权利要求1所述的采用非接触式冲击对线路板进行拆解的方法，其特征在于，采用所述弹簧压缩方式时，可以采用两种形式的凸轮，第一种采用单升距凸轮，凸轮每转动一周，弹簧被压缩一次，且每次压缩量相同；第二种采用多升距凸轮，凸轮每转动一周，弹簧将被压缩1次以上，且每次压缩量依次增大，从而实现依次增大的冲击能量。
4.采用非接触式冲击对线路板进行拆解的设备，其特征在于，该设备包括：冲击杆(2)；压缩弹簧(3)；销(4)；凸轮(5)；转动轴(7)；传输链(11)；弹性网带(13)；吹扫器(15)；激振器(17)；电加热管(18)；焊锡收集盘(19)；阻挡器(20)；预加热区(21)；焊锡熔化加热区(22)；风扇(23)；隔热帘布(25)；顶板(26)；支撑导轨(27)；墙体(28)；卡槽方式的固定装置(31)；条形冲击结构(47)；
冲击杆(2)由1段或1段以上连接而成；冲击杆(2)上安装有压缩弹簧(3)、销(4)，其下端和条形冲击结构(47)或面形冲击结构(49)或点式冲击结构(42)装配在一起，冲击杆(2)通过装配在线路板拆解系统顶板(26)上的轴套结构导向；凸轮(5)安装在转动轴(7)上，转动轴(7)通过可控制电机驱动；吹扫器(15)安装在焊锡熔化加热区(22)的右侧墙体(28)上；采用卡槽方式的线路板固定装置(31)随传输链(11)沿支撑导轨(27)滑动进入和穿过预加热区(21)和焊锡熔化加热区(22)；
预加热区(21)和焊锡熔化加热区(22)，在两个加热区顶板(26)上或侧面安装有风扇(23)加强热对流，在两个加热区内传输链(11)的上下部布置有电加热管(18)，其中焊锡熔化加热区(22)的右下部电加热管(18)沿传输链(11)方向布置，其它位置的电加热管(18)沿与传输链(11)水平垂直方向布置；
在焊锡熔化加热区(22)的下部布置弹性网带(13)，弹性网带(13)的下部设置焊锡收集盘(19)，弹性网带(13)的上侧或下侧设置激振器(17)，用以激励弹性网带(13)振动。
5.采用非接触式冲击对线路板进行拆解的设备，其特征在于，该设备包括冲击杆(2)；压缩弹簧(3)；销(4)；多升距凸轮(6)；转动轴(7)；元器件(9)；焊锡(10)；导轨(12)；弹性网带(14)；扫刮器(16)；激振器(17)；焊锡收集盘(19)；高温风管(24)；隔热帘布(25)；顶板(26)；加热保温区(29)；温度传感器(30)；卡槽方式的固定装置(31)；多进口加热盒(39)；热风进口(40)；面形冲击结构(49)；元器件收集箱(56)；
冲击杆(2)由1段或1段以上连接而成；冲击杆(2)上安装有压缩弹簧(3)、销(4)，并竖向穿过多进口加热盒(39)；冲击杆(2)和点式冲击结构(44)或条形冲击结构(47)或面形冲击结构(49)连接；冲击杆(2)通过装配在线路板拆解装备顶板(26)和多进口加热盒(39)上的轴套结构导向；推动冲击杆(2)上的销(4)运动的多升距凸轮(6)安装在转动轴(7)上，转动轴(7)通过人工或电机驱动；线路板固定装置(31)沿导轨(12)滑动进入或穿过加热保温区(29)；加热保温区(29)的一侧或两侧，设置隔热帘布(25)；在本设备的右侧出口附近，设置扫刮器(16)或吹扫器(15)；
在加热保温区(29)内线路板固定装置附近位置设置温度传感器(30)；加热保温区(29)将外部热风通过高温风管(24)，从多进口加热盒(39)顶面设置的热风进口(40)引入，对线路板(1)及其固定装置(31)采取从上向下吹送热风加热；高温风管(24)与热风源相连，热风源设在线路板拆解装备上或者单独设置；
在加热保温区(29)的下部，布置弹性网带(14)，弹性网带(14)的下部设置焊锡收集盘(19)，弹性网带(14)的上侧或下侧设置激振器(17)，用以激励弹性网带(14)振动；弹性网带(14)的右侧末端设置元器件收集箱(56)。
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