CN102151875B - 直线伺服一体化pcb钻孔装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直线伺服一体化PCB钻孔装置，包括钻头更换装置、直线电机、旋转电机、支撑轴承、机架和光栅尺。所述的PCB钻孔装置的直线电机的动子和旋转电机的转子采用一体化设计，大大减轻了PCB钻孔装置中可动部分的质量，不仅有利于提高整个钻孔装置的Z轴钻孔频率，同时有利于提高X、Y轴的效率和定位精度，降低整个装置的功耗。

Description

直线伺服一体化PCB钻孔装置
技术领域
本发明涉及PCB电路板打孔加工技术领域，特别涉及一种直线伺服一体化PCB钻孔装置。
背景技术
PCB板是电子行业的基础件，在其加工过程中，PCB钻孔是及其重要的工序，目前PCB钻孔的方法有两种：一种是利用交流伺服电机加滚珠丝杆驱动，这种方法虽然结构简单，但是响应频率、生产效率与精度都比较低，同时，滚珠丝杆磨损快（一年必须更换），无法满足日前PCB钻孔领域精度、效率的要求。第二种方法是利用直线电机伺服驱动，这种做法的好处是减少了传动环节，能够在一定程度上满足响应频率及生产效率的要求，然而其仍然存在一定不足：可动部分质量重，标准直线电机引起的法向力给可动部件支撑带来了额外负担（是电机推力的5~8倍），加剧了支撑导轨的磨损（一年必须更换）。
因此，现有技术存在不足之处在于：滚珠丝杆、导轨的磨损；可动部件重影响响应频率；钻孔头整体质量总，影响钻孔头的移动频率。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种直线伺服一体化PCB钻孔装置，以解决现有技术中的PCB钻孔装置的响应频率、生产效率与精度低，可动部分质量过重，支撑部件受力过大等问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种直线伺服一体化PCB钻孔装置，其特征在于，包括：
钻头更换辅助装置；
用于驱动中心空心轴的轴向往复运动的直线电机；
用于驱动中心空心轴的圆周旋转运动的旋转电机；
支撑轴承；
用于支撑所述直线伺服一体化PCB钻孔装置的机架；
用于位置反馈的光栅尺；
所述直线电机的动子和旋转电机的转子为一体化设置，所述直线电机、旋转电机安装在支撑轴承上，所述钻头更换辅助装置、支撑轴承和光栅尺均安装在机架上。
所述的直线伺服一体化PCB钻孔装置，其中，还包括一数字控制系统，其进一步包括连接光栅尺的数控计算机、伺服驱动器和变频器；所述数控计算机通过伺服驱动器连接直线电机；所述数控计算机通过变频器连接旋转电机。
所述的直线伺服一体化PCB钻孔装置，其中，所述钻头更换装置为气动装置。
所述的直线伺服一体化PCB钻孔装置，其中，所述支撑轴承为磁力支撑轴承，其进一步包括径向均布的4个直线轴承。
所述的直线伺服一体化PCB钻孔装置，其中，所述直线电机为动磁式音圈直线电机。
本发明提供的直线伺服一体化PCB钻孔装置，包括钻头更换装置、直线电机、旋转电机、支撑轴承、机架和光栅尺。所述的PCB钻孔装置的直线电机的动子和旋转电机的转子采用一体化设计，大大减轻了PCB钻孔装置中可动部分的质量，也减轻了整体部件的质量，这样不仅有利于提高整个钻孔装置的Z轴钻孔频率，同时有利于提高X、Y轴的效率和定位精度，降低整个装置的功耗。
附图说明
图1为本发明实施例的直线伺服一体化PCB钻孔装置的整体结构示意图。
图2为本发明实施例的数字控制系统的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种直线伺服一体化PCB钻孔装置。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明实施例的直线伺服一体化PCB钻孔装置的整体结构示意图。如图所示，所述PCB钻孔装置包括钻头更换装置100、直线电机200、旋转电机300、支撑轴承400、机架500和光栅尺600，所述直线电机200和旋转电机300为一体化设置，安装在支撑轴承400上，所述钻头更换装置100、直线电机200、旋转电机300、支撑轴承400和光栅尺600均安装在机架上。
具体说来，所述钻头更换装置100用于安装和更换PCB微孔钻头，所述直线电机200用于驱动轴向往复运动（本发明中所说的轴为PCB的中心空心轴，里面可以安装PCB微孔钻头），所述旋转电机300用于驱动中心空心轴的圆周旋转运动，所述支撑轴承400用于限制PCB钻孔装置的可动部分的径向和轴向自由度，所述机架500用于用于支撑所述PCB钻孔装置，所述光栅尺600用于位置反馈。
本发明的直线伺服一体化PCB钻孔装置将直线电机200的动子和旋转电机300的转子采用一体化设计，这样一来大大减轻了PCB钻孔装置中可动部分的质量，不仅有利于提高整个钻孔装置的Z轴（即PCB的中心空心轴的轴向方向）钻孔频率，同时有利于提高X、Y轴的效率和定位精度，降低整个装置的功耗。
,进一步地，所述直线伺服一体化PCB钻孔装置还包括一数字控制系统，如图2所示。所述数字控制系统进一步包括连接光栅尺的数控计算机、伺服驱动器和变频器；所述数控计算机通过伺服驱动器连接直线电机；所述数控计算机通过变频器连接旋转电机。在实际操作中，直线电机由数控计算机经由伺服驱动器控制，高速旋转电机由数控计算机经由变频器控制，由直线电机推动钻孔装置上下移动，其移动的确切位置由用于位置反馈的光栅尺栅尺反馈给数控计算机和直线电机的伺服驱动器，以修正其误差，从而保证了在频响范围内误差小于0.003mm。
所述钻头更换装置可以为气动更换装置，更换钻头时由气动更换装置的顶部气缸动作，气缸杆将微孔钻头夹头松开。其结构简单，更换方便。
进一步地，所述支撑轴承可以为磁力支撑轴承，其进一步包括径向均布的4个直线轴承。磁力支撑轴承巧妙的利用旋转电机的两端部，采用永磁体同极相互排斥和高速旋转物体自动定心的原理对钻头拉杆基础部分进行径向支撑；同时在竖直方向同样利用永磁体同极相互排斥的原理作为钻头拉杆部分的限位止推轴承，实现对轴向进行支撑。这样一来，大大减小了整个运动系统的摩擦阻力，从而大幅度增加装置的寿命和可靠性。直线电机采用动磁式音圈直线电机结构，其频响高、结构简单。
本发明提供的PCB钻孔装置，包括钻头更换装置、直线电机、旋转电机、支撑轴承、机架和光栅尺。所述的PCB钻孔装置的直线电机和旋转电机采用一体化设计，大大减轻了PCB钻孔装置中可动部分的质量，不仅有利于提高整个钻孔装置的Z轴钻孔频率，同时有利于提高X、Y轴的效率和定位精度，降低整个装置的功耗。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种直线伺服一体化PCB钻孔装置，其特征在于，包括：
钻头更换辅助装置；
用于驱动中心空心轴的轴向往复运动的直线电机；
用于驱动中心空心轴的圆周旋转运动的旋转电机；
支撑轴承；
用于支撑所述直线伺服一体化PCB钻孔装置的机架；
用于位置反馈的光栅尺；
所述直线电机的动子和旋转电机的转子为一体化设置，所述直线电机、旋转电机安装在支撑轴承上，所述钻头更换辅助装置、支撑轴承和光栅尺均安装在机架上；
所述支撑轴承为磁力支撑轴承，其进一步包括径向均布的4个直线轴承，用于限制PCB钻孔装置的可动部分的径向和轴向自由度；
所述钻头更换辅助装置为气动装置；
磁力支撑轴承利用旋转电机的两端部，采用永磁体同极相互排斥和高速旋转物体自动定心的原理对钻头拉杆基础部分进行径向支撑；同时在竖直方向同样利用永磁体同极相互排斥的原理作为钻头拉杆部分的限位止推轴承，实现对轴向进行支撑。
2.根据权利要求1所述的直线伺服一体化PCB钻孔装置，其特征在于：还包括一数字控制系统，其进一步包括连接光栅尺的数控计算机、伺服驱动器和变频器；所述数控计算机通过伺服驱动器连接直线电机；所述数控计算机通过变频器连接旋转电机。
3.根据权利要求1所述的直线伺服一体化PCB钻孔装置，其特征在于：所述直线电机为动磁式音圈直线电机。
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