CN105195902B - Pcb干膜线路数字化割膜机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种PCB干膜线路数字化割膜机，包括固定平台、标记定位装置、X向移动机构、Y向移动机构、激光割膜装置以及纵向调节机构，固定平台沿X向移动机构往复运动，激光割膜装置安装在Y向移动机构上，纵向调节机构设置在激光割膜装置的底板上，激光割膜装置的下方设有悬垂支架，悬垂支架上固定安装有压板机构和标记定位装置，压板机构上设有割膜定位孔，激光割膜装置的激光头穿过所述割膜定位孔对被加工件进行加工。本发明实现在三个维度全方位的刻膜位置调整，极大提高了割膜的精确度，能更广泛地适应各种PCB板的加工；杜绝了在生产加工过程中有害性污水的产生，减少了有害性物质的排放。

Description

PCB干膜线路数字化割膜机
技术领域
本发明涉及PCB板制造领域。
背景技术
近几年，我国电子工业年增长率超过20%，PCB（印刷电路板）及相关产业发展迅速，其产值产量已占世界第三位。有资料表明：近20年来，我国的PCB行业一直保持着快速的增长趋势。
蚀刻是现代电子工业、装潢业、广告业等行业印制电路板、金属表面处理、标牌制作等工艺必不可少的工序，其功能是可快速、干净地去除被蚀刻的铜、铝、硅、铁等物质。当前PCB行业的蚀刻工序一般分为干处理和湿处理两大类，其中湿处理包括粗化、活化、敏化、氧化、蚀刻、电镀、退锡、沉镍金等二十多个工序，是PCB生存流程中比重最大的一部分，而且每个工序都会产生污染废液（浓度较高）和废水（洗涤水等，浓度交底），在产生的废水废液中，含有铅、镍等有剧毒性的污染物及酸/碱、化学需氧量（COD）、悬浮物（SS）、铜、氟化物、氰化物等污染物。
目前国内70%~80%的国有电镀厂虽然都建有污染控制设施（一般是用来回收蚀刻液中的铜），但大部分处理设施已经过期，不能正常运转，而且大多数乡镇电镀企业几乎没有采取任何污染控制措施。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种PCB干膜线路数字化割膜机，其结构精密、加工过程环保，能够解决背景技术中存在的问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：PCB干膜线路数字化割膜机，包括机架，所述割膜机包括固定平台、标记定位装置、X向移动机构、Y向移动机构、激光割膜装置以及纵向调节机构，所述固定平台安装在X向移动机构上，并能沿所述X向移动机构往复运动，所述Y向移动机构通过横跨所述X向移动机构的支架架设在所述X向移动机构上方，且与所述X向移动机构的方向相互垂直，所述激光割膜装置安装在所述Y向移动机构上，并能沿所述Y向移动机构往复运动，所述纵向调节机构设置在所述激光割膜装置的底板上，所述激光割膜装置的下方设有悬垂支架，所述悬垂支架上固定安装有压板机构和标记定位装置，所述悬垂支架、压板机构及标记定位装置与所述激光割膜装置联动，所述压板机构上设有割膜定位孔，所述激光割膜装置的激光头位于所述割膜定位孔的上方，其所发射激光穿过所述割膜定位孔对被加工件进行加工。
所述固定平台包括台板，所述台板的相邻两侧在靠近边缘的位置设有垂直相交的两条开槽，所述两条开槽内各自设有第一定位销，第一定位销通过安装滑块安装在开槽内，并能在安装滑块的带动下沿开槽移动，在两条开槽的交点处设有第二定位销，所述第二定位销安装在销钉安装块内，所述台板的下方设有销钉支撑座和微型控制气缸，所述销钉支撑座内设有U型滑槽，所述销钉安装块设置在所述U型滑槽内，所述微型控制气缸的前端连接有定位螺栓，所述微型控制气缸通过连接在定位螺栓上的气缸连接块，推动销钉安装块沿U型滑槽往复运动，从而调节第二定位销的位置，所述U型滑槽的运动方向与所述X向和Y向互成45°角。
所述标记定位装置采用Mark相机，所述Mark相机与被加工件上的Mark点配合对被加工件进行加工前的标记和定位。
所述X向移动机构包括两条相互平行的X向线性滑轨，所述固定平台通过滑块安装在两条X向线性滑轨上，所述X向移动机构安装在机架的台板上，所述X向移动机构上还设有固定平台的限位缓冲装置，所述固定平台的往复运动由X向直线电机驱动。
所述Y向移动机构包括安装在所述支架上表面的Y向线性滑轨，所述激光割膜装置的底板安装在所述Y向线性滑轨上，所述激光割膜装置的往复运动由Y向直线电机驱动。
所述激光割膜装置包括作为底板的Y向移动板，所述Y向移动板安装在Y向移动机构上，并能在所述Y向移动机构的驱动下往复运动，所述Y向移动板上设有激光器安装板，所述激光器安装板上固定安装有激光器，所述激光器的前端固定连接振镜，所述Y向移动板的下表面设有滑杆组，所述滑杆组穿过所述Y向移动板与所述激光器安装板固定连接，所述纵向调节机构安装在所述激光器的上方，所述激光器安装板能够在所述纵向调节机构的驱动下沿所述滑杆组移动。
所述振镜的扫描方向向下。
所述纵向调节机构包括纵向轴承座，所述纵向轴承座跨设在所述激光器上方，纵向轴承座上设有纵向驱动电机，所述纵向驱动电机的输出端连接有驱动螺杆，所述驱动螺杆通过设置在所述激光器外围的激光器驱动支架带动所述激光器沿纵向移动。
所述悬垂支架包括连接部位和安装部位，所述连接部位呈半工字型，所述连接部位包括用于与所述激光刻膜机连接的上顶板和用于与所述压板机构连接的下底板，所述上顶板和所述下底板之间设有纵向加强板，所述纵向加强板上设有减重孔，所述安装部位固定连接在所述下底板的下方，所述标记定位装置固定安装在所述安装部位上。
所述压板机构包括盖板和气缸组，所述盖板固定连接在所述悬垂支架上，所述割膜定位孔设置在所述盖板的中部，所述气缸组均布在所述盖板的下表面，所述气缸组能够向下压紧被加工元件。
本发明的有益效果是：本发明通过Mark相机和被加工元件上Mark点的配合来定位被加工元件，使得被加工元件的被加工位置更为精确，通过X方向的移动机构带动线路板运动来调节被加工元件在横向的X方向的位置，通过Y方向和Z方向的移动机构来调节激光刻膜装置在横向的Y方向和纵向的位置，从而实现在三个维度全方位的刻膜位置调整，采用激光的方式进行割膜，从工艺上来说，极大提高了割膜的精确度，能更广泛地适应各种PCB板的加工；被加工元件采用底部气缸吸附和顶部气缸按压的双重固定模式，在固定时不采用硬质部件就不会挤压到被加工元件本身而使得板子的边缘产生磨损，并且固定更加牢固，有利于割膜；通过激光的方式进行刻膜，不会产生边角废料，也不会产生污染，更适合于工业化生产，本发明取代原有加工工艺，杜绝了在生产加工过程中有害性污水的产生，减少了有害性物质的排放。
附图说明
图1是本发明的整体结构图。
图2是固定平台的结构示意图。
图3是图2的A部位放大图。
图4是图2的B部位放大图。
图5是固定平台的背部示意图。
图6是固定平台的正面示意图。
图7是图6的C部位放大图。
图8是图6的D部位放大图。
图9是第二定位销及其周边部件的结构图。
图10是Mark相机的结构示意图。
图11是悬垂支架的结构示意图。
图12是激光割膜装置处于纵向最下方的结构示意图。
图13是激光割膜装置处于纵向最上方的结构示意图，从图12到图13可以看出激光割膜装置在纵向的高度调节。
具体实施方式
参照附图。
本发明的PCB干膜线路数字化割膜机包括固定平台1、标记定位装置2、X向移动机构3、Y向移动机构4、激光割膜装置5以及纵向调节机构6，固定平台1安装在X向移动机构3上，并能沿X向移动机构3往复运动，Y向移动机构4通过横跨X向移动机构3的支架10架设在X向移动机构3的上方，激光割膜装置5安装在Y向移动机构4上，并能沿Y向移动机构4往复运动，纵向调节机构6设置设置在激光割模装置5的底板上，激光割膜装置5的下方设有悬垂支架7，悬垂支架7上固定安装有压板机构8和标记定位装置2，悬垂支架7、压板机构8和标记定位装置2与激光割膜装置5联动，压板机构8上设有割膜定位孔9，激光割膜装置5的激光头51位于割膜定位孔9上方，其所发射的激光穿过割膜定位孔9对被加工元件进行加工。
固定平台1包括台板11，台板11的相邻两侧在靠近边缘的位置设有垂直相交的两条开槽12，两条开槽12内各自设有第一定位销13，第一定位销13分别通过安装滑块112安装在开槽内，安装滑块112的底部向外凸出，使其被限位在开槽12内，只能沿开槽12滑动，而不能被拔出开槽12之外，当第一定位销13抬起时，待加工的PCB板能够在台板11上移动，当移动到被加工工位时，将第一定位销13向下插入待加工PCB板的预制孔内，将其定位，需要切换加工工位时，向上抬起第一定位销13即可。
在两条开槽12的交点处设有第二定位销14，第二定位销14安装在销钉安装块17内，台板11的下方设有销钉支撑座18和微型控制气缸15，销钉支撑座18内设有U型滑槽19，销钉安装块17设置在U型滑槽19内，微型控制气缸15的前端连接有定位螺栓110，微型控制气缸15通过连接在定位螺栓上110的气缸连接块111，推动销钉安装块17沿U型滑槽19运动，从而调节第二定位销14的位置，U型滑槽19的运动方向与X向和Y向互成45°角，也就是说，第二定位销14运动时，可以带动待加工的PCB板沿斜45°方向移动。
标记定位装置2采用Mark相机，如图4所示，Mark相机与被加工件上的Mark点配合对被加工件进行加工前的标记和定位。
X向移动机构3包括两条相互平行的X向线性滑轨31，固定平台1通过滑块安装在两条X向线性滑轨31上，X向移动机构3安装在机架100的台板101上，X向移动机构3上还设有固定平台1的限位缓冲装置16，固定平台1的往复运动由X向直线电机32驱动。
Y向移动机构4包括安装在支架10上表面的Y向线性滑轨41，激光割膜装置5的底板安装在Y向线性滑轨41上，激光割膜装置5的往复运动由Y向直线电机42驱动。
激光割膜装置5包括作为底板的Y向移动板51，Y向移动板51安装在Y向移动机构4上，并能在Y向移动机构5的驱动下往复运动，Y向移动板51上设有激光器安装板52，激光器安装板52上固定安装有激光器53，激光器53的前端固定连接振镜54，Y向移动板51的下表面设有滑杆组55，滑杆组55穿过Y向移动板51与激光器安装板52固定连接，纵向调节机构6安装在激光器53的上方，激光器安装板52能够在纵向调节机构6的驱动下沿滑杆组55移动。振镜54的扫描方向向下。
纵向调节机构6用于调节激光割膜装置5在Z轴即纵向的高度，在被加工元件存在厚度不一致或有所起伏的时候调整激光头的位置。纵向调节机构6包括纵向轴承座61，纵向轴承座61跨设在激光器53上方，纵向轴承座61上设有纵向驱动电机62，纵向驱动电机62的输出端连接有驱动螺杆63，驱动螺杆63通过设置在激光器53外围的激光器驱动支架56带动激光器53沿纵向移动。
悬垂支架7包括连接部位71和安装部位72，连接部位71呈半工字型，连接部位71包括用于与激光刻膜装置5连接的上顶板73和用于与压板机构8连接的下底板74，上顶板73和下底板74之间设有纵向加强板75，纵向加强板75上设有减重孔76，安装部位72固定连接在下底板74的下方，标记定位装置2固定安装在安装部位72上。
压板机构8包括盖板81和气缸组82，盖板81固定连接在悬垂支架7上，割膜定位孔9设置在盖板81的中部，气缸组82均布在盖板81的下表面，气缸组82能够向下压紧被加工元件，在割膜的时候，从上部起到按压作用。
本发明的操作过程如下：
1、将待加工的PCB板放在固定平台上，PCB板上有3个预制孔，然后将3根销钉分别对准3个预制孔并安装进去，位于侧边的2个销钉可沿开槽12移动；位于角部的销钉由微型控制气缸15控制，微型控制气缸15进气可以将自由状态的销钉强行固定于左下角的位置，如图2所示，图3为销钉的俯视图。当刻好一个区域后，松开气缸，将两个销钉沿开槽滑动，调整下一次割膜的位置。
2、固定好线路板之后再用mark相机寻找mark点确认板子的方向以及位置。
3、用mark相机确认好mark点后，放下气缸，固定好线路板确保相机线路板不会移动，再进行刻膜，一次刻的最大范围为200mm×200mm，刻好一个区域之后气缸上升，再移动XY轴，到达下一个区域之后再放下气缸，然后刻第二块区域，以此类推。
4、在刻膜之后可以根据输入的板厚的不同来调节激光器的高度，通过M20螺杆的旋转来升高橙色的板子的高度，从而升高激光器的高度，导向使用直线轴承与光轴的组合。

Claims (9)

1.PCB干膜线路数字化割膜机，包括机架，其特征在于：所述割膜机包括固定平台、标记定位装置、X向移动机构、Y向移动机构、激光割膜装置以及纵向调节机构，所述固定平台安装在X向移动机构上，并能沿所述X向移动机构往复运动，所述Y向移动机构通过横跨所述X向移动机构的支架架设在所述X向移动机构上方，且与所述X向移动机构的方向相互垂直，所述激光割膜装置安装在所述Y向移动机构上，并能沿所述Y向移动机构往复运动，所述纵向调节机构设置在所述激光割膜装置的底板上，所述激光割膜装置的下方设有悬垂支架，所述悬垂支架上固定安装有压板机构和标记定位装置，所述悬垂支架、压板机构及标记定位装置与所述激光割膜装置联动，所述压板机构上设有割膜定位孔，所述激光割膜装置的激光头位于所述割膜定位孔的上方，其所发射激光穿过所述割膜定位孔对被加工件进行加工；
所述固定平台包括台板，所述台板的相邻两侧在靠近边缘的位置设有垂直相交的两条开槽，所述两条开槽内各自设有第一定位销，第一定位销通过安装滑块安装在开槽内，并能在安装滑块的带动下沿开槽移动，在两条开槽的交点处设有第二定位销，所述第二定位销安装在销钉安装块内，所述台板的下方设有销钉支撑座和微型控制气缸，所述销钉支撑座内设有U型滑槽，所述销钉安装块设置在所述U型滑槽内，所述微型控制气缸的前端连接有定位螺栓，所述微型控制气缸通过连接在定位螺栓上的气缸连接块，推动销钉安装块沿U型滑槽往复运动，从而调节第二定位销的位置，所述销钉安装块在U型滑槽内的运动方向与所述X向和Y向互成45°角。
2.如权利要求1所述的PCB干膜线路数字化割膜机，其特征在于：所述标记定位装置采用Mark相机，所述Mark相机与被加工件上的Mark点配合对被加工件进行加工前的标记和定位。
3.如权利要求1所述的PCB干膜线路数字化割膜机，其特征在于：所述X向移动机构包括两条相互平行的X向线性滑轨，所述固定平台通过滑块安装在两条X向线性滑轨上，所述X向移动机构安装在机架的台板上，所述X向移动机构上还设有固定平台的限位缓冲装置，所述固定平台的往复运动由X向直线电机驱动。
4.如权利要求1所述的PCB干膜线路数字化割膜机，其特征在于：所述Y向移动机构包括安装在所述支架上表面的Y向线性滑轨，所述激光割膜装置的底板安装在所述Y向线性滑轨上，所述激光割膜装置的往复运动由Y向直线电机驱动。
5.如权利要求1所述的PCB干膜线路数字化割膜机，其特征在于：所述激光割膜装置包括作为底板的Y向移动板，所述Y向移动板安装在Y向移动机构上，并能在所述Y向移动机构的驱动下往复运动，所述Y向移动板上设有激光器安装板，所述激光器安装板上固定安装有激光器，所述激光器的前端固定连接振镜，所述Y向移动板的下表面设有滑杆组，所述滑杆组穿过所述Y向移动板与所述激光器安装板固定连接，所述纵向调节机构安装在所述激光器的上方，所述激光器安装板能够在所述纵向调节机构的驱动下沿所述滑杆组移动。
6.如权利要求5所述的PCB干膜线路数字化割膜机，其特征在于：所述振镜的扫描方向向下。
7.如权利要求5所述的PCB干膜线路数字化割膜机，其特征在于：所述纵向调节机构包括纵向轴承座，所述纵向轴承座跨设在所述激光器上方，纵向轴承座上设有纵向驱动电机，所述纵向驱动电机的输出端连接有驱动螺杆，所述驱动螺杆通过设置在所述激光器外围的激光器驱动支架带动所述激光器沿纵向移动。
8.如权利要求1所述的PCB干膜线路数字化割膜机，其特征在于：所述悬垂支架包括连接部位和安装部位，所述连接部位呈半工字型，所述连接部位包括用于与所述激光割膜装置连接的上顶板和用于与所述压板机构连接的下底板，所述上顶板和所述下底板之间设有纵向加强板，所述纵向加强板上设有减重孔，所述安装部位固定连接在所述下底板的下方，所述标记定位装置固定安装在所述安装部位上。
9.如权利要求1所述的PCB干膜线路数字化割膜机，其特征在于：所述压板机构包括盖板和气缸组，所述盖板固定连接在所述悬垂支架上，所述割膜定位孔设置在所述盖板的中部，所述气缸组均布在所述盖板的下表面，所述气缸组能够向下压紧被加工元件。
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