CN107838458B - 一种自动多头精确钻孔机及其钻孔工艺 - Google Patents

Abstract

本发明一种自动多头精确钻孔机，包含机架本体，所述机架本体内设有对位平台、输送滑台、多头钻孔装置和传送带；所述输送滑台两端分别延伸到所述对位平台和多头钻孔装置内，所述传送带设置在所述多头钻孔装置内且位于所述输送滑台前后两端；还包含控制所述对位平台、输送滑台、多头钻孔装置和传送带正常工作的控制箱；还包含观测多头钻孔装置位置调整的双向观测仪。本发明有益的效果：先通过双向观测仪的观察对钻头与待加工的定位孔进行精确调整定位。本发明的钻孔效率是现有钻孔设备的5倍以上，完全能跟上单面线路板自动线的行进速度，可彻底改变线路板原有的作业方式。

Description

一种自动多头精确钻孔机及其钻孔工艺

技术领域

本发明涉及PCB板定位孔加工设备，具体涉及一种可在电路板上实现多头精准钻孔的钻孔机及其钻孔工艺。

背景技术

在现有技术中，对于一些数码电子产品中的小电路板，通常是在一整张PCB板上设置分隔成多个相同的小电路板，在制好整张的电路板后，需要将这一整块电路板冲制成多个形状相同的小电路板，由于在冲制过程中需要重复的冲制，因此，需要在每一小块电路板的边缘对角或同侧钻上定位小孔，因此，在这整张电路板上会有多个定位小孔，便于冲床在每次冲制时，能准确的将电路板放置在冲模的定位销上。现有的半自动钻靶机需人工将电路板上的靶标手动移至钻靶机的工作视窗范围内才能自动钻靶，一人只能操作一机，效率低；现有的全自动钻靶机是在原有半自动钻靶机的基础上有所改良，全程虽可实现全自动，但只有一钻孔头，钻孔效率还是低下，而我们的多头钻孔设备其钻孔效率是他们的5倍以上，完全能跟上单面线路板自动线的行进速度，这将会彻底改变线路板原有的作业方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动位置调整、同时进行多头精确钻孔的全自动精确钻孔机及其钻孔工艺，以解决背景技术中的技术问题。

一种自动多头精确钻孔机，包含机架本体，所述机架本体内设有对位平台、输送滑台、多头钻孔装置和传送带；

所述对位平台可移动及转动的设置在所述机架本体内左侧，所述对位平台右侧设有多头钻孔装置，所述输送滑台两端分别延伸到所述对位平台和多头钻孔装置内，所述传送带设置在所述多头钻孔装置内且位于所述输送滑台前后两端；

还包含控制所述对位平台、输送滑台、多头钻孔装置和传送带正常工作的控制箱；

还包含观测多头钻孔装置位置调整的双向观测仪。

进一步的、所述对位平台包含平台本体，所述平台本体上方设有CCD相机，所述平台本体下方设有根据CCD相机采集信息自动移动及转动调整平台本体位置的调整马达，调整马达为伺服马达，所述平台本体中间设有容纳所述输送滑台和传送带的第一空位。

进一步的、所述输送滑台包含滑台底座和滑板，所述滑台底座上设有导轨，所述滑板沿所述导轨往复运动，所述滑板上设有升降输送台，所述升降输送台相对所述滑板垂直往复运动；所述升降输送台在垂直运动时的位置可分别到达高位、中位和低位，在升降输送台上有多个真空吸附孔，将PCB板吸附在升降输送台上进行输送。

进一步的、所述升降输送台包含限位块、滚轮、滑轨、滑块和驱动电机，所述驱动电机固定设定在所述滑板上，所述升降输送台上固设有限位块，所述限位块下端设有与所述滚轮上下对应的限位台阶，所述限位台阶包含高位限位、中位限位和低位限位，所述滑轨左右方向设置在所述滑板上，所述滚轮设置在所述滑块上，所述驱动电机带动所述滚轮沿所述滑轨左右运动时，所述限位台阶的高位限位、中位限位和低位限位与所述滚轮上下对应。

进一步的、所述多头钻孔装置包含安装架，所述安装架上沿Y轴方向设有安装杆，所述安装杆上设有固定座；所述固定座包含固定台，所述固定台设置在所述安装杆上，所述固定台上设有Y轴调整板，所述Y轴调整板上设有X轴调整板，所述X轴调整板垂直方向设有钻孔夹头。

进一步的、所述固定台和Y轴调整板之间以及Y轴调整板和X轴调整板之间设有方便调整的交叉导轨；

所述Y轴调整板包含Y轴调整螺杆，所述X轴调整板包含X轴调整螺杆；

所述安装架内侧前后两端设有X轴导轨，所述安装杆沿所述X轴导轨移动；

所述安装杆上设有长条形的通孔，所述固定台通过所述通孔安装在所述安装杆上；

所述安装架设置在多根垂直设置的导柱上，所述导柱下端连接到机架本体上，所述安装架下方还设有控制所述安装架上下运动的驱动机构，驱动机构可以是电机或气缸；

所述驱动机构包含调整气缸和钻孔气缸，所述调整气缸和钻孔气缸背靠背方式固定设置，所述调整气缸的输出端与所述安装架固定设置，所述钻孔气缸的输出端固设在所述机架本体上。

进一步的、所述双向观测仪包含相机和镜头，所述镜头左侧设有水平方向同轴设置的棱镜组件，所述棱镜组件设置在棱镜座内，所述相机和镜头设置在相机座内。

进一步的、所述棱镜组件包含反光镜、下棱镜和上棱镜，所述下棱镜和上棱镜的垂直剖面为对称设置的直角等腰三角形，所述下棱镜和上棱镜的斜边接触设置形成正方体，所述下棱镜和上棱镜的斜边分别镀设有单向透视膜和半反半透膜；

在所述棱镜组件的上方和下方设有与所述棱镜组件垂直同轴的光源支架，所述光源支架上设有安装光源的安装孔；所述相机的另一端设有视频接口。

进一步的、所述传送带分别设置在所述对位平台和多头钻孔装置内，所述多头钻孔装置内设有固定PCB板的固定板，在固定板上有多个真空吸附孔，可以将PCB板吸附在固定板上进行钻孔，但固定方便，而且固定牢固，所述传送带设有第二空位，所述输送滑台设置在所述第二空位内，所述传送带外侧有多个带动所述传送带上下运动的上下气缸。

进一步的、一种钻孔工艺，其特征在于：包括如下步骤：

A)位置校正：在钻孔前将PCB板吸附在多头钻孔装置内的固定板上，先将固定座调整到大概位置，将双向观测仪放置在钻头与待加工的定位孔之间，先将双向观测仪对准待加工的定位孔，再通过固定座上的Y轴调整螺杆和X轴调整螺杆对钻头进行位置微调，可通过显示器观测，当定位孔与钻头同时位于十字中心架上，表示调整OK，将所有的钻头与待加工的定位孔全部进行调整；

B)送料：先将一整块大的PCB板使用传送带输送到对位平台；

C)定位：通过对位平台的CCD相机，使对位平台以移动和转动，由于PCB板输送到对位平台时会有位置误差，使PCB板调整到正确位置；

D)输送：通过输送滑台将一整块大的PCB板从对位平台输送到多头钻孔装置内的固定板上；

E)钻孔：多头钻孔装置同时对多个定位孔进行钻孔；

F)排料：通过传送带，将钻孔的PCB板排出。

本发明有益的效果：全自动钻孔，而且多个钻孔一次同时加工完成，在钻孔前还可以通过CCD相机进行精确定位，在全自动钻孔前，先通过双向观测仪的观察对钻头与待加工的定位孔进行精确调整定位。

本发明的钻孔效率是现有钻孔设备的5倍以上，完全能跟上单面线路板自动线的行进速度，可彻底改变线路板原有的作业方式。

附图说明

图1：一种自动多头精确钻孔机的立体图。

图2：一种自动多头精确钻孔机的内部结构立体图。

图3：一种自动多头精确钻孔机的对位平台结构图。

图4：一种自动多头精确钻孔机的输送滑台结构图。

图5：一种自动多头精确钻孔机的输送滑台前视图。

图6：一种自动多头精确钻孔机的图5中A处放大图。

图7：一种自动多头精确钻孔机的多头钻孔装置结构图。

图8：一种自动多头精确钻孔机的固定座结构图。

图9：一种自动多头精确钻孔机的多头钻孔装置前视图。

图10：一种自动多头精确钻孔机的双向观测仪立体图。

图11：一种自动多头精确钻孔机的双向观测仪内部结构及使用示意图。

图12：一种自动多头精确钻孔机的棱镜组件工作原理图。

图13：一种自动多头精确钻孔机的传送带及输送滑台安装示意图。

图14：一种自动多头精确钻孔机的传送带结构图。

图15：一种自动多头精确钻孔机的多头钻孔装置加工示意图。

图16：一种自动多头精确钻孔机加工的PCB板上定位孔位置图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明实施例中，图1-2，一种自动多头精确钻孔机，包含机架本体1，所述机架本体1内设有对位平台3、输送滑台4、多头钻孔装置5和传送带6；

所述对位平台3可移动及转动的设置在所述机架本体1内左侧，所述对位平台3右侧设有多头钻孔装置5，所述输送滑台4两端分别延伸到所述对位平台3和多头钻孔装置5内，所述传送带6设置在所述多头钻孔装置5内且位于所述输送滑台4前后两端；

还包含控制所述对位平台3、输送滑台4、多头钻孔装置5和传送带6正常工作的控制箱2；还包含观测多头钻孔装置5位置调整的双向观测仪7。

图2-3，所述对位平台3包含平台本体31，所述平台本体31上方设有CCD相机7232，所述平台本体31下方设有根据CCD相机7232采集信息自动移动及转动调整平台本体31位置的调整马达33，调整马达33为伺服马达，所述平台本体31中间设有容纳所述输送滑台4和传送带6的第一空位34，平台本体31上还安装有固定PCB板的固定气缸35。

图4-6、所述输送滑台4包含滑台底座41和滑板42，所述滑台底座41上设有导轨411，所述滑板42沿所述导轨411往复运动，所述滑板42上设有升降输送台44，所述升降输送台44相对所述滑板42垂直往复运动；所述升降输送台44在垂直运动时的位置可分别到达高位、中位和低位，在升降输送台44上有多个真空吸附孔，将PCB板吸附在升降输送台44上进行输送)。

所述升降输送台44包含限位块441、滚轮442、滑轨443、滑块444和驱动电机445，所述驱动电机445固定设定在所述滑板42上，所述升降输送台44内固设有限位块441，所述限位块441下端设有与所述滚轮442上下对应的限位台阶，所述限位台阶包含高位限位、中位限位和低位限位，所述滑轨443左右方向设置在所述滑板42上，所述滚轮442设置在所述滑块444上，所述驱动电机445带动所述滚轮442沿所述滑轨443左右运动时，所述限位台阶的高位限位、中位限位和低位限位与所述滚轮442上下对应。

升降输送台44将对位平台3上定位完成的PCB板直接输送到多头钻孔装置5内进行钻孔，输送效率高。在使用时，输送滑台4位于对位平台3和多头钻孔装置5内部中心，所以可以输送远大于升降输送台44面积的PCB板。

驱动电机445带动所述滚轮442沿所述限位台阶左右运动，当滚轮442分别与高位限位、中位限位和低位限位上下对应时，来实现升降输送台44的高位、中位和低位的变换，而且位置控制稳定；高位时升降输送台44高于对位平台3和多头钻孔装置5，使PCB板举起，方便输送PCB板，中位时与对位平台3和多头钻孔装置5在同一水平面上，实现平稳的将PCB板从对位平台3固定到升降输送台44或从升降输送台44固定到多头钻孔装置5上，防止出现PCB位置偏移，低位时低于对位平台3和多头钻孔装置5，方便升降输送台44从多头钻孔装置5正面返回到对位平台3的下面。

图7-9，进一步的、所述多头钻孔装置5包含安装架51，所述安装架51上沿Y轴方向设有安装杆52，所述安装杆52上设有固定座53；所述固定座53包含固定台531，所述固定台531设置在所述安装杆52上，所述固定台531上设有Y轴调整板532，所述Y轴调整板532上设有X轴调整板533，所述X轴调整板533垂直方向设有用于固定钻头的钻孔夹头534。

进一步的、所述固定台531和Y轴调整板532之间以及Y轴调整板532和X轴调整板533之间设有方便调整的交叉导轨535；

所述Y轴调整板532包含Y轴调整螺杆5321，所述X轴调整板533包含X轴调整螺杆5331；

所述安装架51内侧前后两端设有X轴导轨411，所述安装杆52沿所述X轴导轨411移动；

所述安装杆52上设有长条形的通孔522，所述固定台531通过所述通孔522安装在所述安装杆52上，并通过通孔522来调整固定座53在Y轴方向的基本位置；

所述安装架51设置在多根垂直设置的导柱55上，所述导柱55下端连接到机架本体1上，所述安装架51下方还设有控制所述安装架51上下运动的驱动机构54，驱动机构54可以是电机或气缸)；

所述驱动机构54包含调整气缸541和钻孔气缸542，所述调整气缸541和钻孔气缸542背靠背方式固定设置，所述调整气缸541的输出端与所述安装架51固定设置，所述钻孔气缸542的输出端固设在所述机架本体1上。

图7-9、在使用时，先进行固定座53基本位置调整：固定座53X轴方向调整时，调整安装杆52的位置，Y轴方向调整时，调整固定座53在安装杆52上的位置；

再进行精确位置调整，通过固定座53的Y轴调整板532和X轴调整板533进行Y轴和X轴的精确微调不但调整方便，而且位置精准。

在安装架51上可以设置多个安装杆52，每个安装杆52上可以设置多个固定座53，固定座53上安装钻孔的钻头，一次可以同时钻多个定位孔，加工效率大大提高。

每块大的PCB板8上一般需要加工成多个需要的小PCB板81，在每个小PCB板81的对角上需要加工定位孔82，多个小PCB板81的定位孔82成对角排列，形成两个小PCB板81的定位孔82相邻(如图16)，而相邻的定位孔82可以使用固定在一个安装杆52上的不同固定座53进行钻孔，在加工固定座53时延长固定台531的长度可加工距安装杆52较远的定位孔82(相邻的两个定位孔之一)，而距安装杆52较近的定位孔82使用标准尺寸的固定台531，从而实现在一个安装杆52上的不同固定座53可以加工两个不在同一Y轴方向的定位孔82，从而减少了安装杆52的数量，结构更加简单。

图10-12，进一步的、所述双向观测仪7包含相机72和镜头71，所述镜头71左侧设有水平方向同轴设置的棱镜组件73，所述棱镜组件73设置在棱镜座74内，所述相机72和镜头71设置在相机座75内。

进一步的、所述棱镜组件73包含反光镜731、下棱镜732和上棱镜734，所述下棱镜732和上棱镜734的垂直剖面为对称设置的直角等腰三角形，所述下棱镜732和上棱镜734的斜边接触设置形成正方体，所述下棱镜732和上棱镜734的斜边分别镀设有半反半透膜733和单向透视膜735；

在所述棱镜组件73的上方和下方设有与所述棱镜组件73垂直同轴的光源支架76，所述光源支架76上设有安装光源的安装孔761，在光源支架76的外侧还设有环形的LED灯77，光源可以照亮定位孔或钻头的正面，而LED灯77可以照亮定位孔或钻头的侧面；

所述相机72的另一端设有视频接口721。

在正常使用时，将观测仪放置在钻头与PCB板上的待加工的定位孔之间，先对准定位孔的位置，再调整钻头的位置，定位孔的图像传送到下棱镜732上通过半反半透膜733反射到反光镜731上再通过反光镜731的反射，图像穿过下棱镜732和上棱镜734再经过镜头71传送到相机72内最终在显示器上显示出来。

钻头的图像经过上棱镜734再经过单向透视膜735直接反射到镜头71内，最终在显示器上显示出来。

显示器上显示出来的钻头图像与定位孔图像重叠，由于定位孔图像到达镜头71前要经过半反半透膜733和单向透视膜735的衰减，所以定位孔图像的清晰度低于钻头图像且容易区分两者之间，通过镜头71中心十字架，可以分辨两都是否调整在上下对应对应。

图13-14、进一步的、所述传送带6分别设置在所述对位平台3和多头钻孔装置5内，所述多头钻孔装置5内设有固定PCB板的固定板56，在固定板56上有多个真空吸附孔，可以将PCB板吸附在固定板56上进行钻孔，不但固定方便，而且固定牢固，所述传送带6设有第二空位61，所述输送滑台4设置在所述第二空位61内，所述传送带6外侧有多个带动所述传送带6上下运动的上下气缸62，当需要传送PCB板时，上下气缸62带动传送带6上升，使传送带6与PCB板接触同时带动PCB板运动，当传送完成后，上下气缸62带动传送带6下降，使传送带6与PCB板分离，防止传送带6与PCB板相互干涉。

一种钻孔工艺，包括如下步骤：

A)位置校正：在钻孔前将PCB板吸附在多头钻孔装置5内的固定板56上，先将固定座53调整到大概位置，将双向观测仪7放置在钻头与待加工的定位孔之间，先将双向观测仪7对准待加工的定位孔，再通过固定座53上的Y轴调整螺杆5321和X轴调整螺杆5331对钻头进行位置微调，可通过显示器观测，当定位孔与钻头同时位于十字中心架上，表示调整OK，将所有的钻头与待加工的定位孔全部进行调整；

B)送料：先将一整块大的PCB板使用传送带6输送到对位平台3上；

C)定位：通过对位平台3的CCD相机32，使对位平台3以移动和转动，由于PCB板输送到对位平台3时会有位置误差，需要使PCB板调整到正确位置；

D)输送：通过输送滑台4将一整块大的PCB板从对位平台3输送到多头钻孔装置5内的固定板56上；

E)钻孔：多头钻孔装置5同时对多个定位孔进行钻孔；

F)排料：通过传送带6，将钻孔的PCB板排出。

本发明有益的效果：全自动钻孔，而且多个钻孔一次同时加工完成，在钻孔前还可以通过CCD相机32进行精确定位，在全自动钻孔前，先通过双向观测仪7的观察对钻头与待加工的定位孔进行精确调整定位。

本发明的钻孔效率是现有钻孔设备的5倍以上，完全能跟上单面线路板自动线的行进速度，可彻底改变线路板原有的作业方式。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于前述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是前述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种自动多头精确钻孔机的钻孔工艺，包含机架本体，其特征在于：所述机架本体内设有对位平台、输送滑台、多头钻孔装置和传送带；

所述对位平台可移动及转动的设置在所述机架本体内左侧，所述对位平台右侧设有多头钻孔装置，所述输送滑台两端分别延伸到所述对位平台和多头钻孔装置内，所述传送带设置在所述多头钻孔装置内且位于所述输送滑台前后两端；

还包含控制所述对位平台、输送滑台、多头钻孔装置和传送带正常工作的控制箱；

还包含观测多头钻孔装置位置调整的双向观测仪；

所述输送滑台包含滑台底座和滑板，所述滑台底座上设有导轨，所述滑板沿所述导轨往复运动，所述滑板上设有升降输送台，所述升降输送台相对所述滑板垂直往复运动；所述升降输送台在垂直运动时的位置可分别到达高位、中位和低位；

所述升降输送台包含限位块、滚轮、滑轨、滑块和驱动电机，所述驱动电机固定设定在所述滑板上，所述升降输送台上固设有限位块，所述限位块下端设有与所述滚轮上下对应的限位台阶，所述限位台阶包含高位限位、中位限位和低位限位，所述滑轨左右方向设置在所述滑板上，所述滚轮设置在所述滑块上，所述驱动电机带动所述滚轮沿所述滑轨左右运动时，所述限位台阶的高位限位、中位限位和低位限位与所述滚轮上下对应；

所述双向观测仪包含相机和镜头，所述镜头左侧设有水平方向同轴设置的棱镜组件，所述棱镜组件设置在棱镜座内，所述相机和镜头设置在相机座内；

所述棱镜组件包含反光镜、下棱镜和上棱镜，所述下棱镜和上棱镜的垂直剖面为对称设置的直角等腰三角形，所述下棱镜和上棱镜的斜边接触设置形成正方体，所述下棱镜和上棱镜的斜边分别镀设有单向透视膜和半反半透膜；

在所述棱镜组件的上方和下方设有与所述棱镜组件垂直同轴的光源支架，所述光源支架上设有安装光源的安装孔；所述相机的另一端设有视频接口；

所述多头钻孔装置包含安装架，所述安装架上沿Y轴方向设有安装杆，所述安装杆上设有固定座；所述固定座包含固定台，所述固定台设置在所述安装杆上，所述固定台上设有Y轴调整板，所述Y轴调整板上设有X轴调整板，所述X轴调整板垂直方向设有钻孔夹头；

所述自动多头精确钻孔机的钻孔工艺，包括如下步骤：

A）位置校正：在钻孔前将PCB板吸附在多头钻孔装置内的固定板上，先将固定座调整到大概位置，将双向观测仪放置在钻头与待加工的定位孔之间，先将双向观测仪对准待加工的定位孔，再通过固定座上的Y轴调整螺杆和X轴调整螺杆对钻头进行位置微调，可通过显示器观测，当定位孔与钻头同时位于十字中心架上，表示调整OK，将所有的钻头与待加工的定位孔全部进行调整；

B）送料：先将一整块大的PCB板使用传送带输送到对位平台；

C）定位：通过对位平台的CCD相机，使对位平台以移动和转动，使PCB板调整到正确位置；

D）输送：通过输送滑台将一整块大的PCB板从对位平台输送到多头钻孔装置内的固定板上；

E）钻孔：多头钻孔装置同时对多个定位孔进行钻孔；

F）排料：通过传送带，将钻孔的PCB板排出。

2.根据权利要求1所述的一种自动多头精确钻孔机的钻孔工艺，其特征在于：所述对位平台包含平台本体，所述平台本体上方设有CCD相机，所述平台本体下方设有根据CCD相机采集信息自动移动及转动调整平台本体位置的调整马达，所述平台本体中间设有容纳所述输送滑台和传送带的第一空位。

3.根据权利要求1所述的一种自动多头精确钻孔机的钻孔工艺，其特征在于：所述固定台和Y轴调整板之间以及Y轴调整板和X轴调整板之间设有方便调整的交叉导轨；

所述Y轴调整板包含Y轴调整螺杆，所述X轴调整板包含X轴调整螺杆；

所述安装架内侧前后两端设有X轴导轨，所述安装杆沿所述X轴导轨移动；

所述安装杆上设有长条形的通孔，所述固定台通过所述通孔安装在所述安装杆上；

所述安装架设置在多根垂直设置的导柱上，所述导柱下端连接到机架本体上，所述安装架下方还设有控制所述安装架上下运动的驱动机构；

所述驱动机构包含调整气缸和钻孔气缸，所述调整气缸和钻孔气缸背靠背方式固定设置，所述调整气缸的输出端与所述安装架固定设置，所述钻孔气缸的输出端固设在所述机架本体上。

4.根据权利要求1所述的一种自动多头精确钻孔机的钻孔工艺，其特征在于：所述传送带分别设置在所述对位平台和多头钻孔装置内，所述多头钻孔装置内设有固定PCB板的固定板，所述传送带设有第二空位，所述输送滑台设置在所述第二空位内，所述传送带外侧有多个带动所述传送带上下运动的上下气缸。