CN107764180A - 一种检测平行度的装置及应用该装置的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测平行度的装置，属于钻孔机领域，用于检测PCB钻孔机的压力脚与工作台是否平行，包括工作台、位置传感器、压力脚、二维运动模块、驱动装置和位置测量装置。本发明还提供了一种应用该装置的检测方法，与以往直接用肉眼观察油印纸的压痕的方法相比，直接用数据显示压力脚是否与工作台平行，更直观；而且也避免了传统测量方式中因垫板不平而产生的误差，磁性传感器的精度更是达到了微米级别的效果，数据更加精确可靠；整个过程由系统控制，全自动化的实现方式不仅能够减少人为因素的误差，更提高了检测效率。

Description

一种检测平行度的装置及应用该装置的检测方法

技术领域

本发明涉及钻孔机技术领域，尤其涉及一种检测平行度的装置及应用该装置的检测方法。

背景技术

在目前的PCB机械钻孔机行业里，普遍采用吸屑罩加压力脚的机械结构。加工时，压力脚通过吸屑罩气缸压紧板材，以保证钻刃切入板材时板材表面平整，刀具不出现滑动，使刀具垂直切入板材，保证加工精度。

从原理上讲，压力脚应该与板材表面平行，这样才能压紧板材。但是由于机械结构之间的误差的因素，压力脚往往是与板材表面不平行的；当压力脚平面倾斜过大，不仅会影响压合板材，导致刀具切入板材时受力不均产生滑动，影响加工精度；而且会造成吸尘漏风，影响吸尘效果，使机器不稳定并且影响加工精度。这就需要对压力脚的平行度进行检测。

传统检测压力脚平行度的方法如下：工作台上放一张油印纸，模拟钻孔，使压力脚压在油印纸上，通过观察油印纸上的压痕的轻重判断压力脚与工作台的平行度。如果压痕是呈现均匀的圆形则代表较为平行，如果压痕一侧重、一侧轻或者不是完整的圆形则代表有高低差。但是该测量方法不仅测量过程中误差太大，受主观因素影响较大，而且只能定性分析，不能定量的显示出平行度，而且操作复杂、麻烦，不太适合用于日常检验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于日常检测，操作方便，误差小的检测平行度的装置及应用该装置的检测方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种检测平行度的装置，包括：

工作台；

位置传感器，其设置在所述工作台的台面上；

压力脚，其设置在所述工作台上方，并由吸屑罩支撑；

二维运动模块，用于在水平方向调整压力脚与位置传感器之间的相对位置；

驱动装置，用于在竖直方向驱动所述压力脚靠近或远离所述位置传感器；

位置测量装置，用于测量和反馈压力脚的实际位置；

所述位置传感器、驱动装置和位置测量装置均与控制系统电连接。

作为优选，所述驱动装置包括：

主轴及固定所述主轴的主轴夹；

气缸，其设置在所述主轴夹上，该气缸的活塞杆自由端与所述吸屑罩相连。

作为优选，所述主轴夹的两侧面上对称设置有两个气缸，所述两个气缸的活塞杆自由端均与所述吸屑罩相连。

作为优选，所述二维运动模块包括：

Y轴导轨，其水平设置，所述工作台可滑动的设置在所述Y轴导轨上；

X轴导轨，其位于所述Y轴导轨上方，且垂直于所述Y轴导轨布置，所述驱动装置可滑动的设置在所述X轴导轨上。

作为优选，所述位置传感器为磁性传感器。

作为优选，所述位置测量装置为光栅尺和读数头。

一种应用检测平行度的装置的检测方法，包括以下步骤：

一)调整二维运动模块，使压力脚下端面的左侧一个点对准位置传感器，将该点定义为A点；

二)驱动装置驱动压力脚下降，直至A点触发位置传感器，驱动装置停止驱动并输出一个信号给控制系统，控制系统接收到信号后读取位置测量装置的数据并记录；

三)驱动装置驱动压力脚抬起至起始位置；

四)重新调整二维运动模块，使压力脚的下端面的右侧、前侧和后侧的三个点分别对准位置传感器，将该三个点定义为B点、C点和D点，然后以与步骤二)同样的方法测量B点、C点和D点的数据；

五)最后，对比A点、B点、C点和D点的四个数据，若这四个数据最大值和最小值的误差超过1mm则输出警报，提醒操作员检查压力脚的装配是否有问题，若误差不超过1mm，则系统提示测量完成。

作为优选，在步骤二)和步骤三)之间还包括如下步骤：

步骤二′)驱动装置驱动压力脚抬起，然后二维运动模块在水平方向上对位置传感器相对于A点的位置进行微调，使位置传感器向A点的前、后、左、右分别偏移0.5mm，然后以与步骤二)同样的方法测量该四点的数据，得到包括A点的五组数据后，除去最大值和最小值后取平均值，得到A点的最终数据。

作为优选，在步骤四)与步骤五)之间还包括如下步骤：

步骤四′)B点、C点和D点也同样采取步骤二′)的方法得到B点、C点和D点的最终数据。

作为优选，所述驱动装置驱动压力脚下降的速度为1m/min。

本发明的有益效果：

本发明提供一种检测平行度的装置，用于检测PCB钻孔机的压力脚与工作台是否平行，本发明还提供了一种应用该装置的检测方法，与以往直接用肉眼观察油印纸的压痕的方法相比，直接用数据显示压力脚是否与工作台平行，更直观；而且也避免了传统测量方式中因垫板不平而产生的误差，磁性传感器的精度更是达到了微米级别的效果，数据更加精确可靠；整个过程由系统控制，全自动化的实现方式不仅能够减少人为因素的误差，更提高了检测效率。

附图说明

图1是本发明所述的检测平行度的装置的结构示意图；

图2是本发明所述的检测平行度的装置的部分结构的主视图。

图中：

1-工作台；2-位置传感器；3-压力脚；4-吸屑罩；5-气缸；6-主轴夹；7-主轴；8-光栅尺；9-读数头；10-Y轴导轨；11-X轴导轨。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

如图1和2所示，本发明提供一种检测平行度的装置，适用于检测PCB钻孔机压力脚与工作台的平行度，本发明主要包括工作台1、位置传感器2、压力脚3、二维运动模块、驱动装置和位置测量装置。其中，位置传感器2设置在工作台1的台面上；压力脚3设置在工作台1上方，并由吸屑罩4支撑；二维运动模块用于在水平方向调整压力脚3与位置传感器2之间的相对位置；驱动装置用于在竖直方向驱动所述压力脚3靠近或远离所述位置传感器2；位置测量装置用于测量和反馈压力脚3的实际位置；所述位置传感器、驱动装置和位置测量装置均与控制系统电连接。

本发明还提供了一种应用检测平行度的装置的检测方法，用于检测钻孔机压力脚3与工作台1的平行度，因为工作台1本身平面度有精度要求，所以，只需要测量压力脚3的平面度即可，主要包括以下步骤：

一)调整二维运动模块，使压力脚3下端面的左侧一个点对准位置传感器2，将该点定义为A点，将二维运动模块的调整方向定义为X轴和Y轴；

二)驱动装置驱动压力脚3下降，直至A点触发位置传感器2，驱动装置停止驱动并输出一个信号给控制系统，控制系统接收到信号后读取位置测量装置的数据并记录，将驱动装置驱动压力脚3升降的方向定义为Z轴，即得到了A点相对于Z轴的位置数据；

步骤二′)为确保A点数据的准确性，故增加该步骤，驱动装置驱动压力脚3抬起，然后二维运动模块在水平方向上(即X轴和Y轴方向上)对位置传感器2相对于A点的位置进行微调，使位置传感器2向A点的前、后、左、右分别偏移0.5mm，然后以与步骤二)同样的方法测量该四点的数据，得到包括A点的五组数据后，除去最大值和最小值后取平均值，得到A点的最终数据；

三)驱动装置驱动压力脚3抬起至起始位置；

四)重新在水平方向上(即X轴和Y轴方向上)调整二维运动模块，使压力脚3的下端面的右侧、前侧和后侧的三个点分别对准位置传感器2，将该三个点定义为B点、C点和D点，然后以与步骤二)同样的方法测量B点、C点和D点的数据；

步骤四′)同样为确保B点、C点和D点数据的准确性，将B点、C点和D点也同样采取步骤二′)的方法得到B点、C点和D点的最终数据；

五)最后，对比A点、B点、C点和D点的四个数据，若这四个数据最大值和最小值的误差超过1mm则输出警报，提醒操作员检查压力脚的装配是否有问题，若误差不超过1mm，则系统提示测量完成。

进一步的，所述驱动装置驱动压力脚3下降的速度为1m/min。

实施例二

如图1和2所示，本发明提供一种检测平行度的装置，在实施例1的基础上，所述驱动装置包括主轴7及固定所述主轴7的主轴夹6、气缸5，所述气缸5设置在所述主轴夹6上，该气缸5的活塞杆自由端与所述吸屑罩4相连，活塞杆可带动所述吸屑罩4作上下运动。进一步的，为保证吸屑罩4上下运动的平稳性，所述主轴夹6的两侧面上对称设置有两个气缸5，所述两个气缸5的活塞杆自由端均与所述吸屑罩4相连。所述二维运动模块包括Y轴导轨10和X轴导轨11，所述Y轴导轨10水平设置，所述工作台1可滑动的设置在所述Y轴导轨上，所述X轴导轨11位于所述Y轴导轨10上方，且垂直于所述Y轴导轨10布置，所述驱动装置可滑动的设置在所述X轴导轨上。

优选的，所述位置传感器2为磁性传感器。所述位置测量装置为光栅尺8和读数头9。

本发明提供一种应用检测平行度的装置的检测方法，首先进行准备工作，将主轴7里的刀具退出，防止刀具干涉，并且将吸屑罩4置于气缸5行程的下端位置。然后移动工作台1和吸屑罩4分别在Y轴导轨10和X轴导轨11上的位置，使压力脚3下端面左侧一点对准磁性传感器，将该点定义为A点。然后气缸5驱动压力脚3以1m/min的速度沿Z轴缓慢下降，直至A点触发磁性传感器，气缸5停止驱动并输出一个信号给控制系统。控制系统接收到该信号，读取光栅尺9的读数，记录下此时压力脚3相对于Z轴的位置，并抬起Z轴至起始位置。为了保证测量数据的准确性，使磁性传感器的水平位置(即在X轴和Y轴方向上)相对A点向前后左右分别偏移0.5mm，分别重复上述测量A点数据的步骤，得到包括A点在内的5组数据，剔除最大值和最小值后取平均值，得到压力脚3左侧A点的最终数据。

然后在X轴和Y轴方向重新定位压力脚，使压力脚3的下端面的右侧、前侧、后侧的三个点分别对准磁性传感器，将该三点分别定义为B点、C点、D点。以与测量A点的最终数据同样的方法测量压力脚B点、C点、D点的最终数据。

最后，对比A点、B点、C点、D点的这四个数据，若这四个数据最大值和最小值误差值超过1mm则输出报警，提醒操作员检查压力脚的装配是否有问题。若没有误差则系统提示测量完成。

上述光栅尺8和读数头9也可由其他位置反馈单元实现，比如伺服电机的编码器，磁栅尺等。上述磁性传感器也可以由其他位置传感器实现，比如接近开关、近铁传感器等。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测平行度的装置，其特征在于，包括：

工作台；

位置传感器，其设置在所述工作台的台面上；

压力脚，其设置在所述工作台上方，并由吸屑罩支撑；

二维运动模块，用于在水平方向调整压力脚与位置传感器之间的相对位置；

驱动装置，用于在竖直方向驱动所述压力脚靠近或远离所述位置传感器；

位置测量装置，用于测量和反馈压力脚的实际位置；

所述位置传感器、驱动装置和位置测量装置均与控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的检测平行度的装置，其特征在于，所述驱动装置包括：

主轴及固定所述主轴的主轴夹；

气缸，其设置在所述主轴夹上，该气缸的活塞杆自由端与所述吸屑罩相连。

3.根据权利要求2所述的检测平行度的装置，其特征在于，所述主轴夹的两侧面上对称设置有两个气缸，所述两个气缸的活塞杆自由端均与所述吸屑罩相连。

4.根据权利要求1所述的检测平行度的装置，其特征在于，所述二维运动模块包括：

Y轴导轨，其水平设置，所述工作台可滑动的设置在所述Y轴导轨上；

X轴导轨，其位于所述Y轴导轨上方，且垂直于所述Y轴导轨布置，所述驱动装置可滑动的设置在所述X轴导轨上。

5.根据权利要求1所述的检测平行度的装置，其特征在于，所述位置传感器为磁性传感器。

6.根据权利要求1所述的检测平行度的装置，其特征在于，所述位置测量装置为光栅尺和读数头。

7.一种应用检测平行度的装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

一)调整二维运动模块，使压力脚下端面的左侧一个点对准位置传感器，将该点定义为A点；

二)驱动装置驱动压力脚下降，直至A点触发位置传感器，驱动装置停止驱动并输出一个信号给控制系统，控制系统接收到信号后读取位置测量装置的数据并记录；

三)驱动装置驱动压力脚抬起至起始位置；

四)重新调整二维运动模块，使压力脚的下端面的右侧、前侧和后侧的三个点分别对准位置传感器，将该三个点定义为B点、C点和D点，然后以与步骤二)同样的方法测量B点、C点和D点的数据；

五)最后，对比A点、B点、C点和D点的四个数据，若这四个数据最大值和最小值的误差超过1mm则输出警报，提醒操作员检查压力脚的装配是否有问题，若误差不超过1mm，则系统提示测量完成。

8.根据权利要求7所述的应用检测平行度的装置的检测方法，其特征在于，在步骤二)和步骤三)之间还包括如下步骤：

步骤二′)驱动装置驱动压力脚抬起，然后二维运动模块在水平方向上对位置传感器相对于A点的位置进行微调，使位置传感器向A点的前、后、左、右分别偏移0.5mm，然后以与步骤二)同样的方法测量该四点的数据，得到包括A点的五组数据后，除去最大值和最小值后取平均值，得到A点的最终数据。

9.根据权利要求8所述的应用检测平行度的装置的检测方法，其特征在于，在步骤四)与步骤五)之间还包括如下步骤：

步骤四′)B点、C点和D点也同样采取步骤二′)的方法得到B点、C点和D点的最终数据。

10.根据权利要求7或8或9所述的应用检测平行度的装置的检测方法，其特征在于，所述驱动装置驱动压力脚下降的速度为1m/min。