專利名稱：焊料－浮渣混合物分離方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的裝置總體上與從次級來源——例如浮渣——中回收金屬物質(zhì)——例如焊料——的設(shè)備、系統(tǒng)和方法有關(guān)。更直接地，本發(fā)明是關(guān)于波峰焊時從浮渣中回收焊料的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。
本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)多種熔融的金屬接觸空氣時，這些金屬的化合物會形成，主要是氧化物，也有氮化物和其它非金屬雜質(zhì)。當(dāng)這些熔融金屬流動起來時，金屬和金屬氧化物一起形成一種物質(zhì)叫做浮渣。浮渣含有小滴的熔融金屬，它的外面包著氧化物硬殼形成一種形似海綿的網(wǎng)。例如以錫為主的焊料的浮渣可以帶有塊狀顆粒的外觀。浮渣因為表面張力和/或浮力漂浮在熔融金屬的上面，或者沾在盛放金屬的容器上。有多種方法已經(jīng)被用于預(yù)防浮渣的形成，例如隔離(預(yù)防)空氣的方法，這是通過在焊料表面灌注一層油實現(xiàn)的。油的使用可能比較臟，而且可能降低焊料的質(zhì)量。
很多焊接方法，例如波峰焊，會造成浮渣(同時也是焊料-浮渣混合物)的形成。例如，在波峰焊機(jī)中，焊料池中的焊料被泵浦使得焊料表面形成一個穩(wěn)定的波峰，印刷電路板被輸送通過這個波峰的浪尖，于是焊料“親吻”了元器件的導(dǎo)線和電路板上的導(dǎo)線。如果存在浮渣，浮渣可能被帶到波峰中并對焊接質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，造成低成品率。同時，浮渣會自動從波峰中撇去并集中在波峰焊機(jī)的焊料池表面。當(dāng)浮渣通過焊料泵再循環(huán)時，它會成為波峰上不合格的情況。同時，浮渣留在焊料池中會對焊接質(zhì)量和焊料池的壽命造成問題。
頻繁地去除浮渣對焊料的正常使用是必需的，尤其是在波峰焊機(jī)上。用于波峰焊機(jī)上的去除浮渣的方法包括撇去浮渣，或用其它方法從表面去除浮渣，目的是避免浮渣再循環(huán)。一種從焊料中取出浮渣(漂浮著)的方法是用勺子舀出來。但是，很多(約有30-90％)焊料與浮渣一起損失掉了。進(jìn)而，去除未經(jīng)處理的浮渣并用“干凈的”金屬替換是很昂貴的。
據(jù)估計浮渣可以含有30-90％的好的焊料，這些焊料可以被回收。一種從浮渣中回收焊料的方法是加熱撇出/舀出的浮渣。但是，這種方法效率低而且不經(jīng)濟(jì)。因為浮渣由裝有好焊料的口袋組成，這些口袋被象面包殼一樣的錫和氧化物硬殼所包圍，有些焊料回收方法試圖壓榨浮渣，有時先加熱浮渣，直到氧化物破裂液體焊料能跑出來。
一種浮渣壓榨技術(shù)使用一對平行放置的軋輥，它們相向滾動，在它們之間形成對浮渣的“啃咬”。浮渣從軋輥間送進(jìn)去，液體焊料和壓成片的浮渣從軋輥的另一面出來。這種浮渣壓榨技術(shù)不是一直有效地從浮渣片中分離液體焊料，并且產(chǎn)生的液體焊料和/或浮渣片可能不純。進(jìn)一步地，浮渣片難以處理并且要求更頻繁地維護(hù)才能清除?？墒?，浮渣片可能仍然含有可用的焊料。為了將浮渣片分割成更容易處理的尺寸和將液體焊料從浮渣中引導(dǎo)出來，軋輥可能被壓花、開槽或鉆孔。
本發(fā)明的概述本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)沿著具有溝、齒、孔和其它非光滑表面的軋輥流動的焊料-浮渣混合物可以在孔、齒等處產(chǎn)生額外的浮渣。本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)使用設(shè)備回收焊料的方法(例如類似刀子的設(shè)備、螺旋和類似的)也在焊料-浮渣混合物中產(chǎn)生更多的浮渣，其中設(shè)備用于刺破漂浮在焊料(例如焊料池中的焊料)表面的浮渣。本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)一步確定提供至少一個帶有光滑表面的軋輥可以減少焊料-浮渣混合物通過軋輥對時產(chǎn)生的浮渣，這樣可以增加從焊料-浮渣混合物中回收的焊料。
更進(jìn)一步，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)通過軋輥對來壓榨浮渣時，軋輥間可以離開一段距離，這樣壓榨產(chǎn)生浮渣粉末和液體金屬，而不是浮渣片。本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，加熱軋輥對中的至少一個軋輥有助于焊料-浮渣混合物分離成液體焊料和浮渣粉末，因為軋輥的熱量和浮渣粉末固有的表面張力，浮渣粉末更傾向于沾在熱的軋輥上。這些沾在熱軋輥上的浮渣粉末可以從軋輥上取下來，例如敲下來或真空抽吸下來，使剩下的液體焊料能再利用。
在一種實施方案中，本發(fā)明包括從焊料浮渣中分離焊料的裝置，包括第一和第二軋輥和支架。第一軋輥具有堅固的圓柱表面并且可以圍繞第一縱軸旋轉(zhuǎn)。第二軋輥具有堅固的圓柱表面并且可以圍繞第二縱軸旋轉(zhuǎn)，第二縱軸平行于第一縱軸。支架連接第一和第二軋輥，它使第一軋輥與第二軋輥相距第一距離，例如0.001到0.015英寸，當(dāng)?shù)谝缓偷诙堓佅嘞驖L動時，第一距離保證進(jìn)入第一軋輥和第二軋輥之間的焊料-浮渣混合物分離成液體焊料和浮渣粉末。
第一軋輥可以被建造和運行在某個溫度下，這個溫度保證浮渣粉末沾在第一軋輥表面上；第二軋輥可以被建造和運行在第二溫度上，這個溫度比第一溫度低。第一和第二軋輥表面可以是光滑堅硬的(即不比128μin.RMS更粗糙)。支架可以被建造和安排用于支撐和排列第一和第二軋輥，使第一和第二縱軸平行并且在一個公共平面上，這個平面與水平面間的夾角不超過45度。
在一個實施方案中，裝置進(jìn)一步包含一個浮渣去除器，它類似一個刮刀，被建造和應(yīng)用于從第一軋輥上除掉浮渣粉末。在一種實施方案中，裝置進(jìn)一步包含容器，它被建造和應(yīng)用于接收液體金屬和浮渣粉末。容器可以將收集到的液體金屬維持在液體狀態(tài)，并且可以被建造和應(yīng)用于允許接收到的液體金屬流到第一容器中，接收到的浮渣粉末導(dǎo)向到第二容器中。例如，容器可以是波峰焊機(jī)的焊料池。
在一種實施方案中，本發(fā)明提供了一個系統(tǒng)，它從盛放在第一容器中的焊料-浮渣混合物中分離焊料，第一容器是比如波峰焊機(jī)的焊料池。系統(tǒng)包括一個浮渣傳送器和一個焊料分離設(shè)備。浮渣傳送器——類似于搬運工，把焊料-浮渣混合物從波峰焊機(jī)運送到焊料分離設(shè)備處，焊料分離設(shè)備包含第一和第二軋輥和支架。第一軋輥被建造和控制在第一溫度下，它具有堅固的圓柱表面能圍繞第一縱軸旋轉(zhuǎn)。第二軋輥具有堅固的圓柱表面并且能圍繞與第一縱軸平行的第二縱軸旋轉(zhuǎn)。支架支撐第一和第二縱軸并將第二軋輥離開第一軋輥第一距離，當(dāng)?shù)谝缓偷诙堓佅嘞驖L動時，第一距離保證進(jìn)入第一軋輥和第二軋輥之間的焊料-浮渣混合物分離成液體焊料和浮渣粉末。
在另一種實施方案中，本發(fā)明提供一種方法從焊料-浮渣混合物中分離金屬，它提供一個帶有第一和第二平行圓柱軋輥的支架，這兩個軋輥離開一個固定的距離。焊料-浮渣混合物流被送到第一和第二平行圓柱軋輥之間。第一和第二軋輥相向轉(zhuǎn)動，把金屬-浮渣混合物拉到它們中間。第一和第二軋輥的轉(zhuǎn)動對焊料-浮渣混合物施加了壓力，它保證焊料-浮渣混合物分離成為液體焊料和浮渣粉末。第一軋輥可以被加熱到某個溫度使熔渣粉能沾在第一軋輥的表面。至少一部分在第一軋輥表面上的浮渣粉末能被取下來。
在另一種實施方案中，本發(fā)明提供了一個設(shè)備用于從金屬浮渣中分離金屬，它通過壓縮進(jìn)料來接收非固態(tài)的金屬浮渣，本發(fā)明還提供了多種方法連接輸入端，以便將金屬浮渣分離成為液體金屬和浮渣粉末。這種實施方案可以進(jìn)一步包含去除浮渣粉末的方法，以及引導(dǎo)液體金屬到能獨立于浮渣粉末被收集的地方的方法。
關(guān)于本發(fā)明的這種或那種實施方案的細(xì)節(jié)在這里更細(xì)致地描述。
附圖簡要說明聯(lián)系下面詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明的優(yōu)勢和內(nèi)容能夠更完整地理解，其中

圖1是焊料-浮渣混合物分離設(shè)備的透視圖，它是本發(fā)明的一種實施方案；圖2是圖1中焊料-浮渣混合物分離設(shè)備的剖面圖，沿著A-A線，它是本發(fā)明的一種實施方案；圖3是一種焊料-浮渣混合物分離設(shè)備的剖面圖，它是本發(fā)明的一種實施方案；
圖4是一種焊料-浮渣混合物分離系統(tǒng)的剖面圖，它是本發(fā)明的一種實施方案；圖5是從浮渣中回收焊料的方法的流程圖，它是本發(fā)明的一種實施方案；圖6是用于波峰焊機(jī)上的焊料-浮渣混合物分離系統(tǒng)的剖面圖，它是本發(fā)明的一種實施方案；附圖不必須按比例，重點是用圖展示本發(fā)明的原理。
本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明，在實施方案中，提供焊料-浮渣混合物分離裝置，它能夠以連續(xù)的流的方式從浮渣中分離焊料。這里所描述的裝置、系統(tǒng)和過程可以用作波峰焊系統(tǒng)的一部分，從焊料-浮渣混合物中回收的焊料可以返回到波峰焊系統(tǒng)的焊料池。這里所描述的系統(tǒng)、方法和裝置，在一些實施方案中，可以達(dá)到80-90％的回收率。
圖1是焊料-浮渣混合物分離裝置10的透視圖，它是本發(fā)明的一種實施方案，圖2是圖1中焊料-浮渣混合物分離裝置10的沿A-A線的剖面圖。裝置10包括第一軋輥15、第二軋輥20和支架23、浮渣去除器25和帶有擋板35的焊料容器30，其中支架23支撐第一和第二軋輥15、20。
第一和第二軋輥15、20都具有堅硬的圓柱形狀，第一軋輥15的旋轉(zhuǎn)軸(B-B)平行于第二軋輥的旋轉(zhuǎn)軸20(C-C)。驅(qū)動馬達(dá)(未畫出)驅(qū)動第一和第二軋輥15、20沿著各自的軸17、21轉(zhuǎn)動，這兩個軋輥沿相反方向轉(zhuǎn)動。在一種實施方案中，第一軋輥15順時針轉(zhuǎn)動而第二軋輥20逆時針轉(zhuǎn)動。在一種實施方案中，第一和第二軋輥15、20是光滑的壓榨軋輥，它們帶有非常光滑的表面。例如，在至少一種實施方案中，第一和第二軋輥15、20具有象玻璃一樣平滑的表面。在一種實施方案中，第一和第二軋輥15、20中的至少一個具有磨光表面，磨光到128μin.RMS/RMF或者更低(也就是說，大約4-128μin.RMS(根均方粗糙度)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用帶有光滑和/或磨光表面的軋輥有助于減少額外浮渣的產(chǎn)生，它在這里描述的浮渣壓榨過程中起作用。但是，不平滑和/或具有壓痕、溝、洞、開口和類似東西的軋輥也可以用在本發(fā)明中，只是會造成低效率的浮渣/焊料分離。
在圖1的裝置10中，支架23支撐第一和第二軋輥15、20，它握持軋輥15、20的至少一端使它們之間保持固定的間距，并沿著軋輥15、20的邊緣給它們壓力，這個壓力足以使第一和第二軋輥15、20形成對焊料-浮渣混合物55的“啃咬”，“啃咬”的方向是在第一和第二軋輥15、20之間。例如，在一種實施方案中，第一軋輥15和第二軋輥20之間的固定間隙為大約.001英寸到.015英寸之間。維持固定間隙也是重要的，防止反向轉(zhuǎn)動的軋輥離得太近，減少擠壓出的焊料片而不是擠壓出液體焊料60。當(dāng)然，其它間距也可以采用。舉例來說，如果裝置10被用于一些金屬-浮渣混合物，例如所謂的“生鐵”產(chǎn)生的浮渣，第一和第二軋輥15、20之間可能會要求更大的間隙。
在裝置10這樣的實施方案中，如圖2所示，支架23(為了更準(zhǔn)確，在圖2中沒有畫出來)將第一和第二軋輥15、20保持固定，這樣第一和第二縱軸是平行的并處在同一個平面(D-D)上，平面(D-D)與水平面(用線E-E顯示)間的夾角不超過45度。不超過45度的角度有助于第一和第二軋輥15、20更有效地“啃咬”焊料-浮渣混合物55。注意，與水平面間0度的角度(即第一軋輥15和第二軋輥20處在幾乎相同的高度上)被用于本發(fā)明的至少一種實施方案上，如圖6所示的裝置250(下面將討論得更完整)。
盡管沒有在圖1中圖示出來，在一種實施方案中，支架23可以被建造為連接第一和第二軋輥15、20的另外一面，而不是或不僅是連接到第一和第二軋輥15、20的這一面，如圖1所示。本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員能理解，對支架23有多種不同的設(shè)計和安排可以用于適當(dāng)?shù)刂蔚谝缓偷诙堓?5、20。
在一種實施方案中，當(dāng)?shù)谝缓偷诙堓?5、20相向滾動時，第一和第二軋輥15、20施加在焊料-浮渣混合物55上的壓力在第一和第二軋輥15、20的表面大約有50-75磅每平方英寸(PSI)。這會造成很大的壓力從第一和第二軋輥15、20的表面壓向焊料-浮渣混合物，這些焊料-浮渣混合物處在第一和第二軋輥之間。在一種實施方案中，相應(yīng)的壓力約有84,750PSI。在一種實施方案中，第一和第二軋輥15、20旋轉(zhuǎn)，速度小于或等于20轉(zhuǎn)每分鐘(RPM)。在一種實施方案中，如果第一和第二軋輥15、20的直徑增加，則轉(zhuǎn)速可以減小。更低的轉(zhuǎn)速可以為“含在”焊料-浮渣混合物中的焊料提供更多的時間來擠壓并從第一和第二軋輥15、20間流出來。
第一軋輥15被定義為“熱”軋輥，因為第一軋輥15被加熱了，這是因為它部分地浸沒于盛放于焊料池30中的焊料中(在一種實施方案中，第一軋輥15至少40％被浸沒)。在一種實施方案中(如下面所解釋)，焊料池30用焊料預(yù)裝滿并被加熱到工作溫度，這樣焊料充分液化。注意，第一軋輥15也可以用其它技術(shù)加熱，例如安放加熱元件(未畫出)把第一軋輥帶到適當(dāng)?shù)臏囟?，加熱元件可以安放在第一軋?5中、沿第一軋輥15的表面、或與第一軋輥15足夠接近的地方。當(dāng)加熱到工作溫度后，第一軋輥15的溫度可以在375-575華氏度之間(比如，如果盛放在焊料容器30中的液體焊料大約為375-575華氏度，與這些液體焊料相接觸的第一軋輥15也會被帶到與液體焊料相同的溫度)。工作溫度依賴于所回收金屬的種類。舉例來說，為了回收以鉛為主的焊料，在一種實施方案中，工作溫度是大約450到500華氏度。在另一個例子中，為了回收一些非鉛焊料，第一軋輥15的工作溫度可以是575華氏度。
第二軋輥20被定義為“冷”軋輥，因為第二軋輥20的溫度低于第一軋輥15的溫度。第一和第二軋輥15、20間的這種溫度差可以有助于焊料-浮渣混合物55更有效地分離為液體焊料60和浮渣粉末65，如下面所介紹。此外，液體焊料60和浮渣粉末65本身的表面張力有助于分離過程，如下所述。
第一和第二軋輥15、20可以用任何金屬材料制作，只要金屬材料足夠硬，硬到在焊料-浮渣物質(zhì)上保持所需的壓力，這些焊料-浮渣物質(zhì)流入軋輥15、20之間，軋輥15、20相向旋轉(zhuǎn)。第一軋輥15可以用任何材料制成，只要材料能經(jīng)受住第一軋輥15可能達(dá)到的工作溫度(舉例來說，高達(dá)五百七十五(575)華氏度，根據(jù)焊料和被回收的金屬種類的不同而不同)。在一種實施方案中，可用于第一和第二軋輥15、20的材料是金屬，例如鋼。
焊料容器30是一個能接受液體焊料60的容器，并且能將液體焊料保持在液體狀態(tài)。例如，焊料容器30可以是個焊料池(舉例來說，所謂的“小池子”)。在一種實施方案中，焊料容器30被建造和應(yīng)用于預(yù)填充一定量的焊料，這些焊料被設(shè)定到適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟?比如使焊料成為液體)，這樣有助于分離過程順利進(jìn)行(如下所述)。在一種實施方案中，焊料容器30帶有一個隔板35，它將焊料池分隔成至少兩部分，如圖1中的第一小室62和第二小室64。小室62和64是焊料容器30中開放的或封閉的腔。第一小室62被用于接收所產(chǎn)生的東西(也就是液體焊料60和浮渣粉末65)，此時第一和第二軋輥15、20相向旋轉(zhuǎn)。
隔板35可以是任何結(jié)構(gòu)(或結(jié)構(gòu)組)，它允許流體從它上面或下面流過，比如一個堰(或堰板)。舉例來說，隔板35可以是焊料容器30的結(jié)構(gòu)的一部分。圖1中裝置的隔板35適應(yīng)于焊料容器30，使得在第一小室62表面流動的浮渣不能接觸到第二小室64，此時第二小室64可以接收液體焊料60，液體焊料60不是在隔板35下面流動(例如經(jīng)過通道37)就是通過一些隔板35上的其它開口流動。隔板35有助于避免任何漂浮在液體焊料60頂上的浮渣粉末65進(jìn)入第二小室64(注意浮渣粉末65是漂浮在液體焊料60頂上的)。在一種實施方案中，隔板35是堰板。在一種實施方案中，隔板35被放得與第一和第二軋輥15、20輸出到焊料容器30的地方足夠遠(yuǎn)，這樣浮渣粉末65就不會接觸和/或堆積在隔板35上。
但是，在至少一種實施方案中，焊料容器30不需要隔板35。例如，在圖3的實施方案中，焊料容器30被設(shè)計為液體焊料60可以流到通道39中，通道39引導(dǎo)液體焊料60經(jīng)過管道42通向罐子46，罐子46可以接收液體焊料。這樣，熟悉流體靜力學(xué)和動力學(xué)的人就會明白，選擇罐子46的尺寸、深度和壓力以及管道42可以使得液體焊料60從焊料容器30流向罐子46。與圖1和圖2中焊料模具45一樣，傳感器(未畫出)和其它監(jiān)測裝置可以用于確定罐子46何時需要被清空。
在一種實施方案中，焊料容器30可以包含凹槽53，它把浮渣粉末65從第一軋輥15上(以及/或漂浮在焊料60頂部并靠近第一軋輥15)去除，并把浮渣粉末65送到浮渣槽50里。在至少一種實施方案中，焊料容器30被設(shè)計使浮渣粉末65“溢出”焊料容器30的邊緣到浮渣槽50中。
在一種實施方案中，焊料容器30被建造和應(yīng)用于允許第二小室64中的液體焊料60流出焊料容器30，以便再利用。如上面所述，在圖3中，罐子46接收到的液體焊料60可以被再利用。在另一種實施方案中，焊料容器包括一個溢出板37(在一個實施方案中是堰板)，它被建造和應(yīng)用于允許液體焊料60從焊料容器30的第二小室64中流到焊料模具45中。在一個例子中，焊料容器30被建造為使液體焊料60可以從容器邊緣溢出到焊料模具45中。在一種實施方案中，焊料容器30還含有一個控制閥39，它負(fù)責(zé)模具中液體焊料60的量，當(dāng)焊料模具45充滿了的時候阻止液體焊料60流入焊料模具45。在一種實施方案中，焊料模具45具有傳感器(未畫出)來探測“充滿”狀態(tài)以及/或溝通關(guān)閉控制閥39的信息(例如，與用戶、操作員或其他實體比如計算機(jī)溝通)。這樣，專家們能發(fā)現(xiàn)，這個關(guān)閉過程可以是自動的和/或人工實現(xiàn)的。
再次察看圖1、2和3，裝置10還可以包含一個浮渣去除器25。浮渣去除器25從第一軋輥15上去除浮渣粉末65，這樣浮渣粉末65可以被除去和/或收集，例如收集到浮渣槽50中。浮渣去除器25在這個實施方案中是一個用于從第一軋輥15上刮下浮渣粉末65的刮刀，于是浮渣粉末65可以被槽50所接收。刮刀可以具有任何配置和/或表面，能夠刮下第一軋輥15上的浮渣粉末65。在一種實施方案中，刮刀用足夠硬的材料制成，例如金屬或塑料，它們能刮下第一軋輥15上的浮渣粉末65。刮刀可以具有光滑的表面、鋸齒狀的的表面、光滑和鋸齒狀表面的混合、一系列的“齒”等等。
注意，并沒有要求用浮渣去除器25從第一軋輥15上去除浮渣粉末65，并使浮渣粉末65能被收集到槽50中。能從第一軋輥15上去除浮渣粉末65并將浮渣粉末65送到其它地方去的浮渣去除器在本發(fā)明的實施方案中也是可用的。舉例來說，在一個實施方案中，浮渣去除器25是一個設(shè)備，例如真空吸塵器，它可以把浮渣粉末65(或其它東西)從第一軋輥15上拉和/或“吸”下來。任何可以從第一軋輥15上去除浮渣粉末65的設(shè)備都像浮渣去除器一樣在本發(fā)明中可用，包括具有例如多個齒的設(shè)備，它把浮渣粉末65從第一軋輥15上“抓”下來；包括具有能沾住浮渣粉末65的表面的設(shè)備(例如，具有“粘性”表面的另一根軋輥或轉(zhuǎn)運器，它靠近第一軋輥15，捕獲第一軋輥15表面上或附近的浮渣粉末65)；包括能用氣體和/或液體把浮渣粉末65“洗下來”的設(shè)備；包括能把浮渣粉末65從第一軋輥15表面上“燒”下來的設(shè)備(比如激光)。
在一個實施方案中，裝置10可以包含焊料去除器27，見圖2。在某些情況下，液體焊料60可能會凝固并/或以一種“濕”的狀態(tài)“沾”在第二軋輥20上，焊料去除器27可以用于從第二軋輥20表面去除焊料。在一種實施方案中，除下來的焊料60掉落和/或流到焊料容器30中的第一小室62中。焊料去除器27可以是任何能從第二軋輥20上去除焊料的設(shè)備。舉例來說，至少一些用作浮渣去除器25的設(shè)備和/或機(jī)械能用作焊料去除器27。
焊料-浮渣混合物分離裝置10可以用于熱的或冷的焊料-浮渣混合物，焊料-浮渣混合物55可以用任何方式送到第一軋輥15和第二軋輥20之間，包括使用機(jī)械運送機(jī)構(gòu)(它的一個例子在下面結(jié)合圖4介紹)或手工方式(通過長柄勺)。例如，裝置10可以包含一個漏斗80(圖1)來接收焊料-浮渣混合物55并將它們送到軋輥15、20之間。圖4是焊料-浮渣混合物分離系統(tǒng)70的剖面圖，它對應(yīng)于本發(fā)明的一種實施方案。圖4闡明了機(jī)械運送機(jī)構(gòu)的使用，它還闡明了本發(fā)明在波峰焊機(jī)72上的一種實施方案。波峰焊機(jī)72(在圖4中被表示成極簡單的形式)的操作在這里不做討論，因為這種機(jī)器在業(yè)內(nèi)已經(jīng)很常見?？梢詰?yīng)用本發(fā)明的波峰焊機(jī)包括Electrovert VECTRATM波峰焊機(jī)和/或Electrovert ELECTRATM波峰焊機(jī)，它們由位于密蘇里州坎登頓市的Electrovert USA公司(Electrovert USA in Camdendon，Missouri)提供。
參考圖4，系統(tǒng)70包括圖1-2中的焊料-浮渣混合物分離裝置10，連同焊料-浮渣混合物傳送器75。焊料-浮渣傳送器75從波峰焊機(jī)72的焊料池77中運送焊料-浮渣混合物55到漏斗80。在一種實施方案中，焊料-浮渣混合物傳送器75包括很多突出部分87，這些突出部分87從波峰焊機(jī)72的焊料池77中捕獲焊料-浮渣混合物55并把它們運送到漏斗80。在一種實施方案中，漏斗80有一個坡道82，坡道82把焊料-浮渣混合物55引導(dǎo)到焊料-浮渣混合物分離裝置10中。在一種實施方案中，焊料-浮渣混合物傳送器75包括傳送器加熱器85，它使焊料-浮渣混合物在傳送過程中不會凝固。在一種實施方案中，傳送器加熱器85將焊料-浮渣混合物維持在某個溫度上，這個溫度足以使焊料-浮渣混合物保持至少是半流體狀態(tài)(例如大約450到500華氏度)。在一種實施方案中，漏斗80包括一個漏斗加熱器90(它可以放在例如接近坡道82的地方)，它將焊料-浮渣混合物55保持在非固體狀態(tài)。
焊料-浮渣去除裝置10(以及焊料-浮渣去除系統(tǒng)70，它的操作類似)的操作結(jié)合圖5來描述，圖5是從焊料-浮渣混合物中回收焊料的方法的流程圖。圖5中的步驟120到220用于圖1和3中的焊料-浮渣混合物分離裝置10，步驟100和110應(yīng)用于圖4中的焊料-浮渣混合物分離系統(tǒng)70。
對于圖1-3中的焊料-浮渣分離裝置，圖5的方法用于當(dāng)焊料容器70有一些液體焊料盛放于其中時，它工作在適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟认?在一種實施方案中，這個溫度是大約375到575華氏度，這取決于所用焊料的類型)，這個溫度足以通過接觸第一軋輥15來加熱第一軋輥60。在本發(fā)明的至少一種實施方案中，如果第一軋輥15不是通過接觸焊料容器30中的液體焊料來加熱，而是通過其他機(jī)構(gòu)加熱的，那么焊料容器30中的液體焊料的數(shù)量就是可變的，它不需要足以接觸到第一軋輥15那么多的數(shù)量。對于圖4中的焊料-浮渣混合物分離系統(tǒng)70，圖5中的方法用于當(dāng)圖4中的連接和準(zhǔn)備都已經(jīng)完成，波峰焊機(jī)72的焊料池77和焊料容器30至少達(dá)到工作溫度，并且焊料容器30具有足夠多的液體焊料60，使得它能加熱第一軋輥60。同時注意，焊料池77和焊料容器30不需要在同一個溫度上。
參考圖4和5，波峰焊機(jī)72在工作中，焊料-浮渣混合物55被引導(dǎo)到焊料池60的背面。因為焊料-浮渣混合物55輕于焊料60，焊料-浮渣混合物55漂浮在焊料池77的表面。運送器75從焊料池77中帶走焊料-浮渣混合物55(步驟100)，在運送器75傳送焊料-浮渣混合物55到漏斗80的過程中焊料-浮渣混合物55保持溫度(步驟110)，漏斗80上的坡道82把焊料-浮渣混合物55堆放到第一和第二壓榨軋輥15、20之間(步驟120)。見圖1到3，焊料-浮渣混合物可以用任何合適的方法引導(dǎo)到第一和第二軋輥15、20之間。
在圖1-4所示的實施方案中，第一軋輥15處于比第二軋輥20高的溫度上，因為第一軋輥15通過與焊料容器30中的液體焊料60接觸而被加熱。這就造成了第一和第二軋輥15、20之間的溫度差(第一軋輥作為“熱”軋輥，第二軋輥作為“冷”軋輥)。再次參見圖1-5，第一和第二軋輥15、20反向轉(zhuǎn)動來“咬住”焊料-浮渣混合物55(步驟130)。第一和第二軋輥15、20反向轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的壓力使焊料-浮渣混合物55被壓榨和/或擠壓，并且破裂成為液體焊料60(步驟140)和浮渣粉末65。浮渣粉末65可以有各種結(jié)構(gòu)。在一種實施方案中，浮渣粉末65具有相對細(xì)小的顆粒，它的結(jié)構(gòu)非常類似于糖或面粉。在一種實施方案中，浮渣粉末65處于非常小的壓扁的形狀，它的厚度和大小類似于麥片，比如玉米片。這些小片可以比麥片厚四到五倍。
與結(jié)構(gòu)和顆粒尺寸無關(guān)，浮渣粉末65漂浮在液體焊料60的表面并被第一軋輥15拾起。此外，浮渣粉末65本身的表面張力使浮渣粉末65沾在它自身上(以及第一軋輥15上)。類似地，液體焊料60的固有表面張力使液體焊料60流向焊料容器30中的液體焊料60。流出的液體焊料60可能形成液體焊料60的小滴或蒸汽，它能穿過所有的浮渣粉末65，浮渣粉末65漂浮在容器30中的液體焊料的表面上。浮渣粉末65被拉向第一軋輥15，而浮渣去除器25可以從第一軋輥15上去除浮渣粉末65(借助于第一軋輥15的轉(zhuǎn)動)。
浮渣去除器25將浮渣粉末65從第一軋輥15上除掉(步驟150)。依據(jù)所用浮渣去除器25的類型，浮渣粉末65可以從系統(tǒng)70中被除去，或者被引導(dǎo)到槽65(步驟160)。第一和第二軋輥15、20反向旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的液體焊料60流向焊料容器30的第一小室62，然后流到第二小室64。隔板35有助于避免飄在焊料頂上的浮渣粉末65接觸到第二小室64。在圖1、2和4中，液體焊料60流向焊料容器30，它是從隔板35下面從第一小室62流到第二小室64的，如圖2所示。在圖3中，液體焊料60流到焊料容器30中，然后流到罐子46中。
在一種實施方案中，如果焊料模具45不滿(步驟170)，液體焊料60流過通道37，從隔板35下面流到第二小室64中，然后液體焊料60溢出到焊料模具45中(步驟180)(圖1、2和4)。這個過程可以持續(xù)進(jìn)行直到檢測到(例如用傳感器)焊料模具滿了。在一種實施方案中(圖3)，進(jìn)入第二小室64以后，液體焊料60通過孔43流到罐子60中。這個過程一直進(jìn)行直到檢測到(例如用傳感器)罐子60已經(jīng)充滿(步驟170)。
在一種實施方案中，當(dāng)焊料模具45和/或罐子70滿了的時候(步驟170)，控制閥門39(或圖3中用于罐子70的控制閥門44)阻止更多的液體焊料60溢出到焊料模具45/罐子60中(步驟190)。在一種實施方案中，當(dāng)焊料模具45和/或罐子60滿了的時候(步驟170)，傳感器(圖4中未示出)檢測到裝滿的狀態(tài)并使傳送裝置75停止將更多的焊料-浮渣混合物55輸送到軋輥15，20。當(dāng)焊料模具45/罐子60滿了時，模具45/罐子60可以被拿走(步驟200)，其中盛放的焊料60可以再利用。在一種實施方案中，焊料模具45/罐子60可以自動移動到不同的地方，用來人工或自動取出盛放于其中的焊料(例如變硬的焊料“錠”)。在一種實施方案中，產(chǎn)生一種告警(步驟210)被用于提示清空模具45/罐子60。收集到焊料模具45/罐子60中的液體焊料60可以被——例如——返回到波峰焊機(jī)72的焊料池77中再利用(步驟220)。當(dāng)波峰焊機(jī)72上正在進(jìn)行波峰焊時，圖5中的流程可以重復(fù)進(jìn)行。
在一種實施方案中，當(dāng)模具45/罐子60已經(jīng)充滿并且正在清空的時候，第一和第二軋輥15、20停止一小會兒，這樣允許注入模具的液體焊料60從焊料模具45/罐子60中取出來前冷卻下來。變硬后形成的焊料60可以從焊料模具45/罐子60中取出。軋輥15、20自動重新開始，然后是傳送器75。
在一種實施方案中，焊料-浮渣混合物分離裝置10可以設(shè)計成直接用在圖4中波峰焊機(jī)72的焊料池77上。圖6是焊料-浮渣混合物分離系統(tǒng)250的剖面圖，這種系統(tǒng)依據(jù)本發(fā)明的一種實施方案。在這個系統(tǒng)250中，焊料-浮渣混合物的分離在波峰焊機(jī)72的焊料池77中直接進(jìn)行(如圖4)，焊料容器30和焊料模具45不再需要了。在一種實施方案中，裝置10被放在焊料池77中，這樣第一軋輥15的轉(zhuǎn)動可以將漂浮著的焊料-浮渣混合物55拉進(jìn)第一和第二軋輥15、20之間。
在一種實施方案中，傳送器75(未畫出)用于將焊料-浮渣混合物55送到軋輥15、20之間。如果從波峰焊機(jī)72的焊料池77出來后傳送器75所傳送的距離很短，加熱傳送器75和/漏斗82可能不需要了，因為焊料-浮渣混合物會保持足夠高的溫度使軋輥15、20有效地分離液體焊料和浮渣粉末。在一種實施方案中，第一和第二軋輥15、20可以被放在能夠直接從焊料池77的表面引入焊料-浮渣混合物55的地方，來生產(chǎn)焊料60和浮渣粉末65。浮渣粉末65可以從第一軋輥15上去除掉，如前面所描述，參見圖1-5。
雖然這里公開的裝置、方法和系統(tǒng)是作為從焊料-浮渣混合物中提取焊料來說明的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能理解，本發(fā)明有應(yīng)用于其它類型熔渣或氧化物上形成熔化金屬的可能性，以及實際上應(yīng)用于所有從非金屬物質(zhì)中回收金屬的可能性，比如金屬氧化物和/或氮化物。
以上描述中的不同方案、修改和其他應(yīng)用對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，都不偏離本發(fā)明的原理和范圍。而且，這里描述的發(fā)明的實施方案的很多方面(包括但不限于這里描述的控制和/或傳感器)可以用軟件、硬件或軟硬件的結(jié)合來實現(xiàn)。
在描述圖中所示的本發(fā)明的實施方案時，為了表達(dá)清楚使用了精確的術(shù)語。但是，本發(fā)明不局限于所選的明確的術(shù)語，并且每個術(shù)語至少包含所有技術(shù)上和功能上的等同，這些等同在類似的條件下實現(xiàn)類似的目的。此外，應(yīng)該理解，在本申請的圖中，在一些情況下，一些系統(tǒng)元素或方法步驟被作為一個特殊系統(tǒng)元素來描述，單個的系統(tǒng)元素或方法步驟被分為多個系統(tǒng)元素和方法步驟來描述。應(yīng)該理解，展示多個特殊元素或步驟不表示按照本發(fā)明實現(xiàn)的系統(tǒng)、裝置或方法必須包含一個以上的那樣的元素或步驟；闡述單一的元素或步驟也不表示本發(fā)明僅限于含有單一元素或步驟的實施方案。此外，用于解釋特定系統(tǒng)元素或方法的元素或步驟的總數(shù)不做限制；這樣，本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員能理解，特定系統(tǒng)元素和方法步驟的數(shù)量——在一些情況下——可以被選擇來適應(yīng)特殊的用戶要求。
盡管本發(fā)明用帶有確定程度特性的最佳方式被說明和圖示，應(yīng)該明白，這里最佳描述方式只是舉例說明，結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)、各部分的聯(lián)合和排列方式的大量變化也是可能的，它不偏離本發(fā)明的原理和范圍。
權(quán)利要求
1.一種從焊料浮渣中分離焊料的裝置，包括第一軋輥，具有實體圓柱表面并可以圍繞第一縱軸旋轉(zhuǎn)；第二軋輥，具有實體圓柱表面并可以圍繞第二縱軸旋轉(zhuǎn)，第二縱軸平行于第一縱軸；和支架，支撐第一和第二軋輥，將第二軋輥與第一軋輥隔開第一間距，第一間距保證進(jìn)入第一軋輥和第二軋輥間的焊料-浮渣混合物分離成為液體焊料和浮渣粉末，第一軋輥和第二軋輥向相反方向旋轉(zhuǎn)。
2.權(quán)利要求1的裝置，第一間距為0.001到0.015英寸。
3.權(quán)利要求1的裝置，第一軋輥被建造和設(shè)置為工作在第一溫度上，這個溫度保證浮渣粉末被沾到第一軋輥的表面上。
4.權(quán)利要求3的裝置，其中第二軋輥被建造和配置為工作在第二溫度上，這個溫度低于第一溫度。
5.權(quán)利要求1的裝置，其中第一和第二軋輥中的至少一個具有圓滑的表面。
6.權(quán)利要求4的裝置，第一和第二軋輥中的至少一個具有不粗糙于128μin.RMS的磨光表面。
7.權(quán)利要求1的裝置，其中支架被建造和配置為支撐第一和第二軋輥的排列，使第一和第二縱軸平行并處在公共平面上，公共平面與水平面間的夾角不超過四十五(45)度。
8.權(quán)利要求1的裝置，還包含浮渣去除器，它被建造并配置為從第一軋輥上去除浮渣粉末。
9.權(quán)利要求8的裝置，其中浮渣去除器包括一個刮刀，刮刀從第一軋輥的表面刮下浮渣粉末。
10.權(quán)利要求1的裝置，還包含容器，容器被建造和配置為接收液體焊料和浮渣粉末。
11.權(quán)利要求10的裝置，其中容器是波峰焊機(jī)的焊料池。
12.權(quán)利要求10的裝置，其中容器被建造和配置為將這里接收的液體焊料保持在液體狀態(tài)。
13.權(quán)利要求12的裝置，其中容器被建造和配置為允許所接收的液體焊料被送到第一槽中。
14.權(quán)利要求10的裝置，其中容器被建造和配置為允許所接收到的浮渣粉末被送到第二槽中。
15.權(quán)利要求10的裝置，其中容器被建造和配置為使第一軋輥的至少一部分浸入液體焊料。
16.權(quán)利要求10的裝置，其中容器被分隔為第一和第二次小室。
17.權(quán)利要求16的裝置，其中第一小室被建造和配置為接收液體焊料和浮渣粉末。
18.權(quán)利要求17的裝置，其中容器還包含第一和第二小室間的通道，第一小室接收到的液體焊料通過它運送到第二小室。
19.權(quán)利要求18的裝置，其中第二小室被建造和配置為允許所接收到的液體焊料被運送到第一槽中。
20.權(quán)利要求1的裝置，還包含焊料去除器，它被建造和配置為從第一軋輥上去除焊料。
21.一種從盛放在第一容器中的焊料-浮渣混合物中分離焊料的系統(tǒng)，包括浮渣運送器，它從第一容器運送焊料-浮渣混合物到焊料分離裝置；焊料分離裝置，它從浮渣運送器接收焊料-浮渣混合物，焊料分離裝置包括第一軋輥，它被建造和配置為控制在第一溫度上，第一軋輥具有實體圓柱表面并且能夠圍繞第一縱軸旋轉(zhuǎn)；第二軋輥，它具有實體圓柱表面并能夠圍繞第二縱軸向第二方向旋轉(zhuǎn)，第二縱軸平行與第一縱軸；以及支架，與第一和第二軋輥連接，將第二軋輥與第一軋輥隔開第一間距，當(dāng)?shù)谝卉堓伜偷诙堓佅蛳喾捶较蛐D(zhuǎn)，第一間距保證進(jìn)入第一軋輥和第二軋輥間的焊料-浮渣混合物分離成為液體焊料和浮渣粉末。
22.權(quán)利要求21的系統(tǒng)，還包含浮渣去除器，它被建造和配置為從第一軋輥上去除浮渣。
23.權(quán)利要求21的系統(tǒng)，還包含第二容器，它被建造和配置為接收液體焊料和浮渣粉末。
24.權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中支架被建造和配置為允許第一軋輥接觸到第二容器所接收到的浮渣粉末。
25.權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中第二容器被建造和配置為將其中盛放的焊料保持在液體狀態(tài)。
26.權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中支架支撐第一軋輥處于某個位置，在這個位置上第一軋輥表面的至少一部分能接觸到第二容器中接收到的液體焊料。
27.權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中第一軋輥通過接觸液體焊料被控制在第一溫度上。
28.權(quán)利要求21的系統(tǒng)，還包括加熱器，它在從第一容器運送到焊料分離裝置的過程中將焊料-浮渣混合物保持在非固體狀態(tài)。
29.一種從焊料-浮渣混合物中分離焊料的方法，在具有第一和第二平行圓柱軋輥的支架，且第一和第二軋輥間隔一個固定的距離，此方法包括焊料-浮渣混合物流的運送，它們被送到第一和第二平行圓柱軋輥之間；以及第一和第二軋輥沿相反方向的旋轉(zhuǎn)，它們的旋轉(zhuǎn)將金屬-浮渣混合物拉到軋輥之間；由此第一和第二軋輥的旋轉(zhuǎn)對焊料-浮渣混合物造成了壓力，這個壓力足夠?qū)⒑噶?浮渣混合物分離成為液體焊料和浮渣粉末。
30.權(quán)利要求29的方法，其中支架將第一和第二軋輥隔開0.001到0.015英寸。
31.權(quán)利要求29的方法，還包括對第一軋輥的加熱，加熱達(dá)到的溫度能使浮渣粉末被沾在第一軋輥的表面。
32.權(quán)利要求29的方法，還包括去除第一軋輥表面上的至少一部分浮渣粉末。
33.權(quán)利要求29的方法，其中對焊料浮渣混合物的流的運送還包括從波峰焊機(jī)的焊料池中取出浮渣。
34.一種用于從焊料浮渣中分體焊料的設(shè)備，包括入口，它以非固體形態(tài)接收焊料浮渣；以及連接在入口上的方法，它將焊料浮渣分離成為液體焊料和浮渣粉末。
35.權(quán)利要求34的裝置，還包含用于去除浮渣粉末的方法。
36.權(quán)利要求34的裝置，還包含將液體金屬引導(dǎo)至某處的方法，在那里液體金屬可以被收集起來而與浮渣粉末獨立。
全文摘要
本發(fā)明提供從焊料浮渣(65)中分離焊料的裝置(10)，包括第一和第二軋輥(15、20)和支架(23)。第一軋輥具有實體圓柱表面，能圍繞第一縱軸旋轉(zhuǎn)。第二軋輥(20)具有實體圓柱表面，能圍繞第二縱軸旋轉(zhuǎn)，第二縱軸與第一縱軸平行。支架(23)連接在第一和第二軋輥(15、20)上，將第二軋輥與第一軋輥保持第一間隔的間隙，第一間隔是例如0.001到0.015英寸，第一間隔保證引入第一軋輥(15)和第二軋輥(20)之間的焊料－浮渣混合物(55)能被分離成液體焊料(60)和浮渣粉末(65)，第一和第二軋輥(15、20)向相反方向旋轉(zhuǎn)。
文檔編號B23K1/08GK1780711SQ03802455
公開日2006年5月31日 申請日期2003年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月18日
發(fā)明者戴維德·M·邁克唐納 申請人:斯皮德萊技術(shù)公司