CN105291588A - 双工作平台的高速印刷线路板字符喷印机及其运行方法 - Google Patents

双工作平台的高速印刷线路板字符喷印机及其运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开基于双工作平台的印刷线路板字符喷印机及其运行方法，包括机架、喷射系统、墨水即时固化系统、双工作平台系统、双CCD自动对位系统以及供墨系统和控制系统，每个工作平台都对应各自独立的CCD组件。工作人员可根据需要在两个平台上同时进行操作，或者在两个平台上交替进行打印，从而更加自由的利用空闲时间，进一步提高工作效率。

Description

双工作平台的高速印刷线路板字符喷印机及其运行方法
技术领域
本发明属于喷印机技术领域，更加具体地说，涉及具有双工作平台的喷印机。
背景技术
印制电子(PrintedElectronics)是近几年兴起的一种电子制造技术,是指利用各种印制方法形成电子元器件和电路的一种技术。其中发展最快的，也是已经受到部分印制电路板厂认可采用的，是采用压电式喷头在印刷电路板(PCB)上喷印字符标示，取代传统的丝网印刷工艺。这种方法的优点是：(1)属于非接触式生产，与采用丝网印刷的接触式印刷相比，喷印字符的品质更好。(2)无需繁琐的曝光、制作菲林，制作网板工序，根据用户提供的数字化字符文件可以实现直接在PCB板上喷印，缩短生产周期，提高生产效率，节省中间工序成本。(3)节省所需要墨水用量，降低生产成本。(4)不产生污染，有利于环保。现在市场上销售字符喷印机，都是单工作平台的字符喷印机，因此在工作时操作员只能等待该工作平台上的打印任务完成以后才能继续工作，造成生产效率低下和人力资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过一种双工作平台的印刷电路板字符喷印机，来提高生产效率和充分利用劳动力。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：
双工作平台的高速印刷线路板字符喷印机，包括机架、喷射系统、墨水即时固化系统、双工作平台系统、双CCD自动对位系统、以及供墨系统和控制系统。
在机架上设置横梁，所述横梁的长度与X方向一致。
喷射系统由喷头组件组成，喷头组件设置在机架的横梁上并可沿着横梁长度方向进行运动(即沿X轴运动)；
墨水即时固化系统设置在喷头组件上且能够随着喷头组件一起在横梁长度方向上进行运动；
双工作平台系统设置在机架上，位于横梁的下方，包括两个协同工作的工作平台，两个平台分别沿着垂直于横梁长度的方向(即沿Y轴运动)上进行运动，并能够沿着竖直方向(即沿Z轴运动)进行调整；
双CCD自动对位系统，包括两套CCD组件，即第一CCD组件和第二CCD组件，CCD组件和喷头组件设置在横梁的两侧，即沿与横梁长度垂直的方向上(即沿Y轴方向)两套CCD组件安置于横梁的一侧且喷射系统的喷头组件安置于横梁的另一侧；
供墨系统包括主墨瓶、二级墨瓶、墨囊，用以和喷射系统的喷头组件连接，向喷射系统提供墨水；
控制系统用于控制基于双工作平台的印刷线路板字符喷印机的整体运动和工作。
在本发明的技术方案中，喷射系统可以选用一套喷头组件或选用两套喷头组件。
在本发明的技术方案中，墨水即时固化子系统选择UV-LED、汞灯、红外灯中的任意一种，或者是三者的任意组合，墨水即时固化系统由墨水即时固化子系统组成，墨水即时固化子系统的数量为一个或者两个，其数量与喷头组件的套数相同，即每个墨水即时固化子系统设置在一个喷头组件上。
相比单台面的喷印机，本发明将可以通过不同的装机模式和运动方式，实现高效率的喷墨打印工作，可以有效利用一块PCB板的喷墨打印时间，在此期间在另一工作平台上进行另一块PCB板的打印准备工作，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的三维结构示意图。
图2是本发明的正视图。
图3是本发明的俯视图。
图4是本发明的侧视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
参见附图1-4，本发明所涉及的基于双工作平台的印刷线路板字符喷印机，包括机架a、喷射系统1、墨水即时固化系统2、双工作平台系统3、双CCD自动对位系统4、以及供墨系统和控制系统(图中未标出)。
在机架a上设置横梁a—1，所述横梁的长度与X方向一致。
喷射系统1由喷头组件组成，喷头组件设置在机架a的横梁a-1上并可沿着横梁长度方向进行运动(即沿X轴运动)；喷射系统1可以选用一套喷头组件或选用两套喷头组件。当使用者通常采用双工作平台同步打印的工作方式时，选用两套喷头组件的设计，两套喷头组件的运动方式为相向运动且两套喷头组件各自覆盖横梁a-1长度方向上的一半运动距离，这样可以高效的各自负责一个工作平台上的打印任务，相比一套喷头组件负责两个工作平台上的打印工作量时可以提高一倍的工作效率；当使用者通常采用双工作平台交替打印的工作方式时，适合选用一套喷头组件的设计，其覆盖整个横梁a-1长度方向上(即X轴方向)的扫描需求，虽然两套喷头组件负责各自的工作平台上的打印任务仍然是效率最高的，但是由于交替放板对位的工作方式，使得采用一套喷头组件设计的效率下降不会超过20％，但是相对两套喷头组件可以节省较多的成本，因为每一套喷头组件需配备各自独立的固化系统，运动控制系统。
墨水即时固化系统2设置在喷头组件上且能够随着喷头组件一起在横梁a—1长度方向上进行运动，选择UV-LED、汞灯、红外灯中的任意一种，或者是三者的任意组合，UV-LED的优点是单一波长效率高，寿命长，用于对墨水的即时预固化；而红外灯的进一步照射提供的热量能够有效去除现在UV墨水喷墨打印预固化后表面仍容易存在浮油的问题，使得PCB板在双面连续喷墨打印时，翻到底面的字符上的浮油不会被抹开。如前段所述的喷头组件的数量和使用方式，墨水即时固化系统由墨水即时固化子系统组成，墨水即时固化子系统的数量为一个或者两个，其数量与喷头组件的套数相同，即每个墨水即时固化子系统设置在一个喷头组件上。
双工作平台系统3设置在机架上，位于横梁的下方，包括两个协同工作的工作平台，即第一工作平台3-1和第二工作平台3-2，两个平台分别沿着垂直于横梁长度的方向(即沿Y轴运动)上进行运动，并能够沿着竖直方向(即沿Z轴运动)进行调整，用以应对不同厚度的印刷电路板，保证喷头和被打印的印刷电路板之间始终保持固定间距，结合喷射系统的喷头组件沿X轴扫描运动和工作平台的Y轴运动，就可以实现对印刷电路板的整幅面覆盖打印。两个工作平台可彼此独立运动并控制。工作平台3-1和工作平台3-2可实现同步打印或是交替打印，有利于提高生产效率，减少操作员闲置等待时间。同步打印：在两个工作平台上分别放置一块PCB板，通过控制系统控制工作平台3-1和工作平台3-2一起运动，配合喷射系统和墨水即时固化系统的工作，能够一次性对两块PCB板进行喷印；交替打印：首先在一个工作平台上放置PCB板并进行对位和喷印，并利用这一时间完成另一个工作平台的上料和对位的准备工作，以使两个工作平台能够交替进行打印，即在对完成准备工作的工作平台上的PCB板进行喷印时，在另一个工作平台上做准备工作，从而大幅提高设备的生产效率。
双CCD自动对位系统4，包括两套CCD组件，即第一CCD组件4-1和第二CCD组件4-2，两个CCD组件分别独立负责对工作平台3-1和工作平台3-2上的待打印印刷电路板(PCB板)进行多点对位并计算出相对偏差，以便进行校准，将计算机中的设计图纸精确的打印到PCB板上，或者两个CCD组件同时对一个工作平台进行多点对位和校准，以使单一工作平台的对位时间提高一倍。双CCD自动对位系统(即两套CCD组件)设置在横梁上。与现有的单台面的字符喷印机中喷头组件和CCD组件位于横梁的同一侧不同，CCD组件和喷头组件设置在横梁的两侧，即沿与横梁长度垂直的方向上(即沿Y轴方向)两套CCD组件安置于横梁的一侧且喷射系统的喷头组件安置于横梁的另一侧。CCD组件和喷头组件位于横梁两侧的设计，保证了两套CCD组件和喷头组件在对不同工作平台上的待打印印刷电路板进行工作时，CCD组件和喷头组件的相互运动不受到干扰，即CCD组件在一个工作平台上进行对位工作时，喷头组件可以不受影响的在另一个工作平台上进行喷墨打印工作。
供墨系统包括主墨瓶、二级墨瓶、墨囊，用以和喷射系统的喷头组件连接，向喷射系统提供墨水。
控制系统用于控制基于双工作平台的印刷线路板字符喷印机的整体运动和工作。
本发明中机架、喷射系统、墨水即时固化系统、工作平台、CCD组件、供墨系统和控制系统及供墨、控制和CCD校准方法参照中国发明专利“一种印刷电路板字符喷印机”，申请号为2010105715248，申请日为2010年12月3日，授权公告日为2012年12月12日。
本发明的基于双工作平台的印刷线路板字符喷印机的运行方法，基于双工作平台的同步打印方式和交替打印方式：
(1)在由一套喷头组件组成的喷射系统和与其对应的由一个墨水即时固化子系统组成的墨水即时固化系统的装机方式下，本发明分为同步打印方式和交替打印方式：
同步打印方式：将两块待打印的PCB板分别放置在双工作平台系统的两个工作平台上；然后双CCD自动对位系统的两套CCD组件(CCD组件4-1和CCD组件4-2)分别独立地对两个工作平台(工作平台3-1和工作平台3-2)上的待打印PCB板进行对位工作，即CCD组件4-1对工作平台3-1上的待打印PCB板进行对位，同时CCD组件4-2对工作平台3-2上的待打印PCB板进行对位，对位完成后两个工作平台上的待打印PCB板沿X轴方向处于并排正对位置；之后两个工作平台(工作平台3-1和工作平台3-2)沿Y轴进行同步的步进运动，同时墨水即时固化系统配合喷射系统控制的喷头组件在X轴上运动一次对两块待打印PCB板同时进行喷墨打印；打印完成后再替换上两块新的PCB板按上述方式再次进行生产打印；
交替打印方式：在两个工作平台的任意一个工作平台上，本实施例选用工作平台3-1上，放置好一块待打印PCB板后进行CCD对位时，工作人员再在另一个工作平台上，本实施例选用工作平台3-2上，放置另一块待打印PCB板；前一工作平台(工作平台3-1)完成CCD对位后开始由墨水即时固化系统配合喷射系统对该台面上的PCB板进行喷墨打印，此时后一工作平台(工作平台3-2)开始CCD对位工作；前一工作平台(工作平台3-1)完成喷墨打印后，此时后一工作平台(工作平台3-2)完成CCD的对位工作并开始进行喷墨打印；然后重复以上步骤在已完成喷墨打印的前一工作平台(工作平台3-1)上重新放置待打印PCB板开始进行CCD对位，此时后一工作平台(工作平台3-2)完成喷墨打印并开始重新放置待打印PCB。即两个工作平台上先后交替完成放板、CCD对位、喷墨打印的工作步骤，工作人员就可以轮流在两个工作平台上替换下打印完成的PCB板并放置新的待打印PCB板来进行生产打印，由此工作人员等待喷墨打印的时间内也能进行工作，从而实现高效的连续作业。
在只需要对一块待打印PCB板进行打印时，可以将其放置在两个工作平台的任意一个工作平台上，然后双CCD自动对位系统的两套CCD组件同时对此工作平台上的待打印PCB板进行对位，然后墨水即时固化系统配合喷射系统完成最终的喷墨打印工作。
(二)在由两套喷头组件组成的喷射系统和与其对应的由两个墨水即时固化子系统组成的墨水即时固化系统的装机方式下，本发明分为同步打印方式和交替打印方式：
同步打印方式：将两块待打印的PCB板分别放置在双工作平台系统的两个工作平台上；然后双CCD自动对位系统的两套CCD组件(CCD组件4-1和CCD组件4-2)分别独立地对两个工作平台(工作平台3-1和工作平台3-2)上的待打印PCB板进行对位工作，即CCD组件4-1对工作平台3-1上的待打印PCB板进行对位，同时CCD组件4-2对工作平台3-2上的待打印PCB板进行对位。在完成对位之后，每个喷头组件带着一个墨水即时固化子系统对相应工作平台上设置的待打印PCB板进行喷墨打印，同时两个工作平台沿Y轴进行同步的步进运动；打印完成后再替换上两块新的PCB板按上述方式再次进行生产打印；
交替打印方式：在两个工作平台的任意一个工作平台上，本实施例选用工作平台3-1上，放置好一块待打印PCB板后进行CCD对位时，工作人员再在另一个工作平台上，本实施例选用工作平台3-2上，放置另一块待打印PCB板；前一工作平台(工作平台3-1)完成CCD对位后，由位于该平台上方的喷头组件带着一个墨水即时固化子系统，对该台面上的PCB板进行喷墨打印，此时后一工作平台(工作平台3-2)开始CCD对位工作；前一工作平台(工作平台3-1)完成喷墨打印后，此时后一工作平台(工作平台3-2)完成CCD的对位工作并开始进行喷墨打印，由工作平台3-2上方的喷头组件带着一个墨水即时固化子系统记性喷墨打印；然后重复以上步骤在已完成喷墨打印的前一工作平台(工作平台3-1)上重新放置待打印PCB板开始进行CCD对位，此时后一工作平台(工作平台3-2)完成喷墨打印并开始重新放置待打印PCB。即两个工作平台上先后交替完成放板、CCD对位、喷墨打印的工作步骤，工作人员就可以轮流在两个工作平台上替换下打印完成的PCB板并放置新的待打印PCB板来进行生产打印，由此工作人员等待喷墨打印的时间内也能进行工作，从而实现高效的连续作业。
在这一方案中，本发明的每个工作平台都对应各自独立的CCD组件、喷头组件和墨水即时固化子系统，相当于两套独立的可以完成所有工序的子系统，不管两个工作平台如何运动，其对应的CCD组件和喷头组件和墨水即时固化子系统均会相继完成各自的对位和喷墨打印工作，因此工作人员可以根据需要任意地分别在两个工作平台进行操作，从而更加自由的利用空闲时间，进一步提高工作效率。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.双工作平台的高速印刷线路板字符喷印机，其特征在于，包括机架、喷射系统、墨水即时固化系统、双工作平台系统、双CCD自动对位系统、以及供墨系统和控制系统；
在机架上设置横梁，所述横梁的长度与X方向一致；
喷射系统由喷头组件组成，喷头组件设置在机架的横梁上并可沿着横梁长度方向进行运动；
墨水即时固化系统设置在喷头组件上且能够随着喷头组件一起在横梁长度方向上进行运动；
双工作平台系统设置在机架上，位于横梁的下方，包括两个协同工作的工作平台，两个平台分别沿着垂直于横梁长度的方向(即沿Y轴运动)上进行运动，并能够沿着竖直方向(即沿Z轴运动)进行调整；
双CCD自动对位系统，包括两套CCD组件，即第一CCD组件和第二CCD组件，CCD组件和喷头组件设置在横梁的两侧，即沿与横梁长度垂直的方向上(即沿Y轴方向)两套CCD组件安置于横梁的一侧且喷射系统的喷头组件安置于横梁的另一侧；
供墨系统，用以和喷射系统的喷头组件连接，向喷射系统提供墨水；
控制系统，用于控制基于双工作平台的印刷线路板字符喷印机的整体运动和工作。
2.根据权利要求1所述的双工作平台的高速印刷线路板字符喷印机，其特征在于，墨水即时固化系统由墨水即时固化子系统组成，墨水即时固化子系统选择UV-LED、汞灯、红外灯中的任意一种，或者是三者的任意组合。
3.根据权利要求1或者2所述的双工作平台的高速印刷线路板字符喷印机，其特征在于，喷射系统选用一套喷头组件或选用两套喷头组件。
4.根据权利要求3所述的双工作平台的高速印刷线路板字符喷印机，其特征在于，墨水即时固化子系统的数量为一个或者两个，其数量与喷头组件的套数相同，即每个墨水即时固化子系统设置在一个喷头组件上。
5.基于双工作平台的印刷线路板字符喷印机的运行方法，其特征在于，采用以下几种模式之一：
(1)在由一套喷头组件组成的喷射系统和与其对应的由一个墨水即时固化子系统组成的墨水即时固化系统的装机方式下：
同步打印方式：将两块待打印的PCB板分别放置在双工作平台系统的两个工作平台上；然后双CCD自动对位系统的两套CCD组件(CCD组件4-1和CCD组件4-2)分别独立地对两个工作平台(工作平台3-1和工作平台3-2)上的待打印PCB板进行对位工作，即CCD组件4-1对工作平台3-1上的待打印PCB板进行对位，同时CCD组件4-2对工作平台3-2上的待打印PCB板进行对位，对位完成后两个工作平台上的待打印PCB板沿X轴方向处于并排正对位置；之后两个工作平台(工作平台3-1和工作平台3-2)沿Y轴进行同步的步进运动，同时墨水即时固化系统配合喷射系统控制的喷头组件在X轴上运动一次对两块待打印PCB板同时进行喷墨打印；打印完成后再替换上两块新的PCB板按上述方式再次进行生产打印；
交替打印方式：在两个工作平台的任意一个工作平台上，放置好一块待打印PCB板后进行CCD对位时，在另一个工作平台上，放置另一块待打印PCB板；前一工作平台(工作平台3-1)完成CCD对位后开始由墨水即时固化系统配合喷射系统对该台面上的PCB板进行喷墨打印，此时后一工作平台(工作平台3-2)开始CCD对位工作；前一工作平台(工作平台3-1)完成喷墨打印后，此时后一工作平台(工作平台3-2)完成CCD的对位工作并开始进行喷墨打印；然后重复以上步骤在已完成喷墨打印的前一工作平台(工作平台3-1)上重新放置待打印PCB板开始进行CCD对位，此时后一工作平台(工作平台3-2)完成喷墨打印并开始重新放置待打印PCB，即两个工作平台上先后交替完成放板、CCD对位、喷墨打印的工作步骤，工作人员就可以轮流在两个工作平台上替换下打印完成的PCB板并放置新的待打印PCB板来进行生产打印，由此工作人员等待喷墨打印的时间内也能进行工作，从而实现高效的连续作业；
(2)在由两套喷头组件组成的喷射系统和与其对应的由两个墨水即时固化子系统组成的墨水即时固化系统的装机方式下：
同步打印方式：将两块待打印的PCB板分别放置在双工作平台系统的两个工作平台上；然后双CCD自动对位系统的两套CCD组件(CCD组件4-1和CCD组件4-2)分别独立地对两个工作平台(工作平台3-1和工作平台3-2)上的待打印PCB板进行对位工作，即CCD组件4-1对工作平台3-1上的待打印PCB板进行对位，同时CCD组件4-2对工作平台3-2上的待打印PCB板进行对位；在完成对位之后，每个喷头组件带着一个墨水即时固化子系统对相应工作平台上设置的待打印PCB板进行喷墨打印，同时两个工作平台沿Y轴进行同步的步进运动；打印完成后再替换上两块新的PCB板按上述方式再次进行生产打印；
交替打印方式：在两个工作平台的任意一个工作平台上，放置好一块待打印PCB板后进行CCD对位时，在另一个工作平台上，放置另一块待打印PCB板；前一工作平台(工作平台3-1)完成CCD对位后，由位于该平台上方的喷头组件带着一个墨水即时固化子系统，对该台面上的PCB板进行喷墨打印，此时后一工作平台(工作平台3-2)开始CCD对位工作；前一工作平台(工作平台3-1)完成喷墨打印后，此时后一工作平台(工作平台3-2)完成CCD的对位工作并开始进行喷墨打印，由工作平台3-2上方的喷头组件带着一个墨水即时固化子系统记性喷墨打印；然后重复以上步骤在已完成喷墨打印的前一工作平台(工作平台3-1)上重新放置待打印PCB板开始进行CCD对位，此时后一工作平台(工作平台3-2)完成喷墨打印并开始重新放置待打印PCB，即两个工作平台上先后交替完成放板、CCD对位、喷墨打印的工作步骤，工作人员就可以轮流在两个工作平台上替换下打印完成的PCB板并放置新的待打印PCB板来进行生产打印，由此工作人员等待喷墨打印的时间内也能进行工作，从而实现高效的连续作业。
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