CN108115293A - 一种pcb板切割系统 - Google Patents

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薛瑞华
李勇刚
杨天伟
裴华磊
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Tianjin Meisen Electronic Co Ltd
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    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment

Abstract

本发明创造提供了一种PCB板切割系统，包括能够旋转的旋转盘，旋转盘上方围绕着旋转盘顺时针均匀分布有拿料机械手、激光切割机、分料机械手和收料机械手，旋转盘下方设置有用于将PCB板旋转到指定加工位置的旋转装置。本发明创造采用了自动旋转盘配合，自动化程度高。

Description

一种PCB板切割系统
技术领域
本发明创造属于PCB板切割技术领域，尤其是涉及一种激光PCB板自动切割系统。
背景技术
电子产品的生产加工中，经常需要用到PCB板，现有技术中的PCB板是一整块传统的PCB板，PCB板一般的切割设备采用高压水或机械刀具(如砂轮)等接触式手段实现对基板的切割。一方面，由于采用接触式切割时需要使基板受到一定的切削力，进而导致对基板的夹紧力增大，容易使板内的微小电路损坏；另一方面，高压水切削和机械刀具切削还会造成基板带有水珠和切削粉末，需要附加的工序加以处理，这样就既增加了生产工序、降低生产效率，又提高了生产成本。此外，传统的PCB板切割设备，无论是用高压水冲还是用砂轮切割，其自动化程度比较低，受切削力的影响，PCB板的定位夹紧机构容易损坏板内电路，加工精度也不是很高。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种PCB板切割系统，以解决上述技术问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种PCB板切割系统，包括能够旋转的旋转盘，旋转盘上方围绕着旋转盘顺时针均匀分布有拿料机械手、激光切割机、分料机械手和收料机械手，旋转盘下方设置有用于将PCB板旋转到指定加工位置的旋转装置。
进一步的，所述旋转盘包括分别与拿料机械手、激光切割机、分料机械手、收料机械手相对应的磁盘，磁盘位于旋转盘的上方，旋转盘的下端中部通过连接法兰与直角电机连接。
进一步的，直角电机固定在安装座上，安装座的下端固定在支撑架上，支撑架的四个角通过直线轴承分别与四个竖直设置的导向杆连接，支撑架的中部固定有丝母块，丝杆穿过丝母块与丝母块配合，丝杠的另外一端与第三步进电机连接。
进一步的，激光切割机包括与可编程控制器电连接的激光切割头，激光切割头设置在三轴平移台上，激光切割头能在X、Y、Z轴三个方向上平移，与激光切割头对应的设置有用于对PCB板进行拍照、定位的CCD定位装置，CCD定位装置与可编程控制器连接。
进一步的，分料机械手包括设置在旋转盘一侧的滑台座，滑台座设置在分料直线电机上，滑台座的移动方向为旋转盘的径向方向，滑台座上设置有分料气缸，分料气缸通过气缸座固定在分料平移装置上，分料平移装置带动分料气缸平移，分料气缸的平移方向与滑台座的平移方向垂直，气缸座为L型，分料气缸的伸缩杆穿过气缸座的竖直板后与移动分料指的一端固接，气缸座的竖直板的外侧与固定分料指的一端固接，固定分料指位于移动分料指与气缸座之间，固定分料指与移动分料指相对应，两者相配合。
进一步的，PCB板的PIN针朝下，固定分料指与移动分料指贴合在一起时，固定分料指与移动分料指能够伸入到切割后的相邻的PCB板的PIN针之间。
进一步的，收料机械手包括一对能够夹取PCB板的夹板，夹板能够相对靠近或者远离，夹板设置在收料升降液压缸的伸缩杆的端部，收料升降液压缸通过连接板固定在收料滑座上，收料滑座通过其下方的丝母块与丝杠配合，丝杠与收料步进电机连接，收料滑座能够水平移动，收料步进电机固定在滑板上，滑板能够在垂直与收料滑座的移动方向的方向上移动。
进一步的，夹板的内侧壁设置有若干用于与PCB板的PIN针接触的针脚，夹板上的针脚与可编程控制器连接，夹板上的针脚用来对切割后的PCB板进行检测。
进一步的，旋转盘的侧部设置有与拿料机械手相对应的上料机，上料机包括上料机送料部分和上料机升降部分，上料机升降部分位于上料机送料部分与旋转盘之间，上料机送料部分包括两个竖直平行设置的侧箱板，侧箱板之间的上部设置用于运送装载有PCB板的料箱的上输送轨道，侧箱板之间的下部设置用于输送空料箱的下输送轨道，上输送轨道和下输送轨道之间的空间能够容纳空料箱，上料机升降部分包括与上输送轨道和下输送轨道相对应的升降平台，升降平台上同样设置有与上输送轨道和下输送轨道相对应的升降平台轨道。
进一步的，上输送轨道下方的一侧设置有用于将料箱内的PCB板顶出的顶杆装置，顶杆装置为与料箱内的PCB板相对应的直线机械手指，顶杆装置包括推杆，推杆的伸出方向与上输送轨道的输送方向相同，推杆的一端固定在滑动块上，滑动块套在两条平行的直线导轨上，滑动块能在直线导轨上滑动，滑动块与平板式直线电机连接，直线电机与控制器连接，料箱相对的两侧面设置成敞口，料箱的另外两侧壁的内壁上设置有若干对平行设置的滑槽；
升降平台的远离上料机送料部分一侧的机架上设置有与顶杆装置相对应的一对PCB导位块，PCB导位块相对的内侧壁上分别设置有PCB滑槽，PCB滑槽沿着PCB导位块的长度贯穿PCB导位块，推杆能够将料箱内的PCB板推到两个PCB导位块之间便于拿料机械手拿取。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种PCB板切割系统具有以下优势：
(1)本发明创造采用激光切割的方式减少了传统PCB连片结构的镂空槽边料，降低PCB原材料成本，激光切割切边光滑，可在降低成本的同时达到铣边的效果
(2)本发明创造采用旋转旋转盘，同时进行拿料、切割、分料和收料多种工序，与传统分板方式相比，可提高10倍以上分板效率；
(3)本发明创造采用分料机械手与PCB板上的PIN针配合，将切割后的PCB板进行分离，有效的防止了收料机械手破坏PCB板上的芯片；
(4)本发明创造采用了自动上料机与自动旋转盘配合，自动化程度高。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例的结构示意图；
图2为本发明创造实施例的主视图；
图3为本发明创造实施例所述的上料机去掉前侧箱板的结构示意图；
图4为本发明创造实施例所述的顶杆装置的结构示意图；
图5为本发明创造实施例所述的拿料机械手的竖直液压缸与夹取机械手的结构示意图；
图6为本发明创造实施例所述的激光切割机的结构示意图；
图7为本发明创造实施例所述的分料机械手的结构示意图；
图8为本发明创造实施例所述的收料机械手的结构示意图。
附图标记说明：
10、上料机送料部分；101、侧箱板；102、上输送轨道；1021、上传动链条；1022、上传动齿轮；1023、第一步进电机；103、下输送轨道；1031、下传动链条；104、顶杆装置；1041、推杆；1042、滑动块；20、上料机升降部分；201、升降平台；202、升降平台轨道；203、上料控制箱；204、PCB导位块；30、切割台；301、磁盘；302、旋转盘；303、直角电机；304、安装座；305、支撑架；306、第三步进电机；40、拿料机械手；401、夹取机械手；402、竖直液压缸；50、激光切割机；501、激光切割头；502、三轴平移台；60、分料机械手；601、滑台座；602、分料直线电机；603、分料气缸；604、气缸座；605、分料平移装置；606、固定分料指；607、移动分料指；70、收料机械手；701、夹板；7011、针脚；702、收料升降液压缸；703、收料滑座；704、收料步进电机；705、滑板；80、PCB板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1、2所示，一种PCB板切割系统，包括上料机、切割装置和下料机，上料机将PCB板80进行上料，从上料机抓取PCB板80到切割装置的工作台上进行切割，切割后的PCB板80抓取到下料机上。
如图3所示，上料机包括上料机送料部分10和上料机升降部分20。上料机升降部分20位于上料机送料部分10与切割装置之间。上料机送料部分10包括两个竖直平行设置的侧箱板101，侧箱板101之间的上部设置用于运送装载有PCB板80的料箱的上输送轨道102，侧箱板101之间的下部设置用于输送空料箱的下输送轨道103。上输送轨道102和下输送轨道103之间的空间能够容纳空料箱。
如图3所示，上料机升降部分20包括与上输送轨道102和下输送轨道103相对应的升降平台201，升降平台201上同样设置有与上输送轨道102和下输送轨道103相对应的升降平台轨道202，升降平台201能够上升到上输送轨道102的延长线上且能与上输送轨道102位于同一平面内，升降平台201还能够下降到下输送轨道103的延长线上且能与下输送轨道103位于同一平面内。上输送轨道102包括两条平行设置的上传动链条1021，上传动链条1021的两端分别套在上传动齿轮1022上，上传动齿轮1022固定在转轴上，转轴上设置有从动轮与第一步进电机1023上的主动轮啮合。第一步进电机1023为上传动链条1021提供动力。下输送轨道103包括两条平行设置的下传动链条1031，下传动链条1031的两端分别套在下传动齿轮上，下传动齿轮固定在转轴上。下输送轨道103为从动轨道。
如图3所示，升降平台201的四个角分别通过直线轴承套在相对应的导向柱上，升降平台201能够相对于导向柱滑动。升降平台201轨道两侧的升降平台201套在丝杠上，丝杠与升降平台201之间通过丝母块连接，丝母块固定在升降平台201上。丝杠与电机连接，电机与上料控制箱203连接，上料控制箱203控制电机工作，电机带动丝杠转动，丝杠的转动转变成升降平台201的直线运动，从而实现升降平台201的升降。升降平台轨道202包括两条平行设置的承接传动链条，承接传动链条的两端分别套在承接传动齿轮上，承接传动齿轮固定在转轴上，转轴上设置有从动轮与第二步进电机上的主动轮通过链条传动。
如图1、4所示，上输送轨道102下方的一侧设置有用于将料箱内的PCB板80顶出的顶杆装置104，顶杆装置104为直线机械手指。料箱位于升降平台201上时，顶杆装置104与料箱内的PCB板80相对应。为了便于顶杆装置104将PCB板80顶出，料箱相对的两侧面设置成敞口，料箱的另外两侧壁的内壁上设置有若干对平行设置的滑槽。顶杆装置104包括推杆1041，推杆1041的伸出方向与上输送轨道102的输送方向相同，推杆1041的一端固定在滑动块1042上，滑动块1042套在两条平行的直线导轨上，滑动块1042能在直线导轨上滑动。滑动块1042与平板式直线电机连接，直线电机与控制器连接，直线电机为推杆1041提供动力。
如图3所示，升降平台201的远离上料机送料部分10一侧的机架上设置有与顶杆装置104相对应的一对PCB导位块204，PCB导位块204相对的内侧壁上分别设置有PCB滑槽，PCB滑槽沿着PCB导位块204的长度贯穿PCB导位块204，推杆1041能够将料箱内的PCB板80推到两个PCB导位块204之间，此时PCB板80的两侧位于PCB滑槽内。随着料箱内PCB板80的减少，料箱随着升降平台201逐渐下降，当料箱内PCB板80出板完成后，空料箱通过升降平台201轨道回到下输送轨道103上。
如图1、2所示，切割装置包括切割平台、拿料机械手40、激光切割机50、分料机械手60和收料机械手70。拿料机械手40、激光切割机50、分料机械手60和收料机械手70分别位于切割平台的上方围绕着切割平台均匀分布，围绕着切割平台顺时针方向依次分布拿料机械手40、激光切割机50、分料机械手60和收料机械手70。切割平台包括四个具有磁性的磁盘301，磁盘301位于旋转盘302的上方分别与拿料机械手40、激光切割机50、分料机械手60、收料机械手70相对应。磁盘301为了固定PCB板80。PCB板80是跳压PIN之后的，PIN是金属材质，所以选择磁性磁盘301可以起到固定PCB板80位置的作用，保证切割平台旋转到下一位置的精准性。旋转盘302的下端中部通过连接法兰与直角电机303连接。旋转盘302能够升降，直角电机303固定在安装座304上，安装座304的下端固定在支撑架305上，支撑架305的四个角通过直线轴承分别与四个竖直设置的导向杆连接，支撑架305的中部固定有丝母块，丝杆穿过丝母块与丝母块配合，丝杠的另外一端与第三步进电机306连接，第三步进电机306通过带动丝杠转动从而实现旋转台的升降。
如图1、5所示，拿料机械手40能够将位于两个PCB导位块204之间的PCB板80拿到其下方的磁盘301上。拿料机械手40包括水平液压缸和竖直液压缸402，竖直液压缸402的下部设置有夹取机械手401，夹取机械手401对PCB板80进行前后夹持将其从PCB导位块204上移出后，放置到磁盘301上。拿料机械手40与可编程控制器连接，可编程控制器控制拿料机械手40。
如图6所示，激光切割机50包括与可编程控制器电连接的激光切割头501，激光切割头501设置在一三轴平移台502上，激光切割头501能在X、Y、Z轴三个方向上平移。与激光切割头501对应的设置有CCD定位装置，CCD定位装置与可编程控制器连接，CCD定位装置对PCB板80进行拍照、定位，发送切割位置给激光切割机50，激光切割机50开始切割。激光切割机50切割完成后，旋转台旋转90度角使得切割后的PCB板80旋转到分料机械手60的下方。
如图7所示，分料机械手60包括设置在旋转台一侧的滑台座601，滑台座601设置在分料直线电机602上，分料直线电机602带动滑台座601做平移运动，滑台座601的移动方向为旋转盘302的径向方向。滑台座601上设置有分料气缸603，分料气缸603通过气缸座604固定在分料平移装置605上，分料平移装置605带动分料气缸603平移，分料气缸603的平移方向与滑台座601的平移方向垂直，也就是说分料气缸603的平移方向与PCB板80的长度方向平行，分料气缸603的平移方向与PCB板80的切割线垂直。气缸座604为L型，分料气缸603的伸缩杆穿过气缸座604的竖直板后与移动分料指607的一端固接，气缸座604的竖直板的外侧与固定分料指606的一端固接，固定分料指606与移动分料指607相对应，两者相配合。固定分料指606与移动分料指607两者平行且位于同一平面内。
如图7所示，为了提高分料效率，分料气缸603设置有两个且相对设置，相应的分料平移装置605也设置有两个。分料气缸603、分料平移装置605和分料直线电机602分别与可编程控制器连接。PCB板80的PIN针朝下，初始状态，固定分料指606与移动分料指607贴合在一起，分料时，固定分料指606与移动分料指607伸入到切割后的相邻的PCB板80的PIN针之间，然后分料气缸603的伸缩杆伸出带动移动分料指607朝向远离固定分料指606的方向移动，从而实现将切割后的PCB板80分离。分离后的PCB板80为后续的收料机械手70做好准备，分离完毕后，旋转台旋转90度角，使得分离后的PCB板80旋转到收料机械手70的下方。
如图8所示，收料机械手70包括一对能够夹取PCB板80的夹板701，夹板701能够相对靠近或者远离，夹板701的内侧壁设置有若干与PCB板80的PIN针接触的针脚7011，夹板701上的针脚7011与可编程控制器连接，夹板701上的针脚7011用来对切割后的PCB板80进行检测。夹板701设置在收料升降液压缸702的伸缩杆的端部，收料升降液压缸702通过连接板固定在收料滑座703上，收料滑座703通过其下方的丝母块与丝杠配合，丝杠与收料步进电机704连接，收料滑座703能够水平移动，收料滑座703的移动方向与切割后的PCB板80的长度方向相同。收料步进电机704固定在滑板705上，滑板705能够在与收料滑座703的移动方向垂直的方向上移动。为了提高效率，收料机械手70设置有两个。
收料机械手70将切割后的PCB板80移到下料机(图中未示)上，收料机械手70夹取切割后的PCB板80后先进行检测，然后再将检测后的PCB板80进行分类摆放到下料机中。
优选的，旋转台应该接吸尘设备，吸尘设备应用鼓风机吸气的原理，采用小型大功率静音鼓风机，通过金属软管与旋转台的作业区域的吸尘口相连，并在排风出口加装粉尘过滤与收集装置，便于定期清理。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PCB板切割系统，其特征在于：包括能够旋转的旋转盘(302)，旋转盘(302)上方围绕着旋转盘(302)顺时针均匀分布有拿料机械手(40)、激光切割机(50)、分料机械手(60)和收料机械手(70)，旋转盘(302)下方设置有用于将PCB板(80)旋转到指定加工位置的旋转装置，旋转盘(302)的侧部设置有与拿料机械手(40)相对应的上料机。
2.根据权利要求1所述的PCB板切割系统，其特征在于：所述旋转盘(302)包括分别与拿料机械手(40)、激光切割机(50)、分料机械手(60)、收料机械手(70)相对应的磁盘(301)，磁盘(301)位于旋转盘(302)的上方，旋转装置包括直角电机(303)，旋转盘(302)的下端中部通过连接法兰与直角电机(303)连接。
3.根据权利要求2所述的PCB板切割系统，其特征在于：直角电机(303)固定在安装座(304)上，安装座(304)的下端固定在支撑架(305)上，支撑架(305)的四个角通过直线轴承分别与四个竖直设置的导向杆连接，支撑架(305)的中部固定有丝母块，丝杆穿过丝母块与丝母块配合，丝杠的另外一端与第三步进电机(306)连接。
4.根据权利要求1所述的PCB板切割系统，其特征在于：激光切割机(50)包括与可编程控制器电连接的激光切割头(501)，激光切割头(501)设置在三轴平移台(502)上，激光切割头(501)能在X、Y、Z轴三个方向上平移，与激光切割头(501)对应的设置有用于对PCB板(80)进行拍照、定位的CCD定位装置，CCD定位装置与可编程控制器连接。
5.根据权利要求1所述的PCB板切割系统，其特征在于：分料机械手(60)包括设置在旋转盘(302)一侧的滑台座(601)，滑台座(601)设置在分料直线电机(602)上，滑台座(601)的移动方向为旋转盘(302)的径向方向，滑台座(601)上设置有分料气缸(603)，分料气缸(603)通过气缸座(604)固定在分料平移装置(605)上，分料平移装置(605)带动分料气缸(603)平移，分料气缸(603)的平移方向与滑台座(601)的平移方向垂直，气缸座(604)为L型，分料气缸(603)的伸缩杆穿过气缸座(604)的竖直板后与移动分料指(607)的一端固接，气缸座(604)的竖直板的外侧与固定分料指(606)的一端固接，固定分料指(606)位于移动分料指(607)与气缸座(604)之间，固定分料指(606)与移动分料指(607)相对应，两者相配合。
6.根据权利要求5所述的PCB板切割系统，其特征在于：PCB板(80)的PIN针朝下，固定分料指(606)与移动分料指(607)贴合在一起时，固定分料指(606)与移动分料指(607)能够伸入到切割后的相邻的PCB板(80)的PIN针之间。
7.根据权利要求1所述的PCB板切割系统，其特征在于：收料机械手(70)包括一对能够夹取PCB板(80)的夹板(701)，夹板(701)能够相对靠近或者远离，夹板(701)设置在收料升降液压缸(702)的伸缩杆的端部，收料升降液压缸(702)通过连接板固定在收料滑座(703)上，收料滑座(703)通过其下方的丝母块与丝杠配合，丝杠与收料步进电机(704)连接，收料滑座(703)能够水平移动，收料步进电机(704)固定在滑板(705)上，滑板(705)能够在垂直与收料滑座(703)的移动方向的方向上移动。
8.根据权利要求7所述的PCB板切割系统，其特征在于：夹板(701)的内侧壁设置有若干用于与PCB板(80)的PIN针接触的针脚(7011)，夹板(701)上的针脚(7011)与可编程控制器连接，夹板(701)上的针脚(7011)用来对切割后的PCB板(80)进行检测。
9.根据权利要求1所述的PCB板切割系统，其特征在于：上料机包括上料机送料部分(10)和上料机升降部分(20)，上料机升降部分(20)位于上料机送料部分(10)与旋转盘(302)之间，上料机送料部分(10)包括两个竖直平行设置的侧箱板(101)，侧箱板(101)之间的上部设置用于运送装载有PCB板(80)的料箱的上输送轨道(102)，侧箱板(101)之间的下部设置用于输送空料箱的下输送轨道(103)，上输送轨道(102)和下输送轨道(103)之间的空间能够容纳空料箱，上料机升降部分(20)包括与上输送轨道(102)和下输送轨道(103)相对应的升降平台(201)，升降平台(201)上同样设置有与上输送轨道(102)和下输送轨道(103)相对应的升降平台(201)轨道。
10.根据权利要求9所述的PCB板切割系统，其特征在于：上输送轨道(102)下方的一侧设置有用于将料箱内的PCB板(80)顶出的顶杆装置(104)，顶杆装置(104)为与料箱内的PCB板(80)相对应的直线机械手指，顶杆装置(104)包括推杆(1041)，推杆(1041)的伸出方向与上输送轨道(102)的输送方向相同，推杆(1041)的一端固定在滑动块(1042)上，滑动块(1042)套在两条平行的直线导轨上，滑动块(1042)能在直线导轨上滑动，滑动块(1042)与平板式直线电机连接，直线电机与控制器连接，料箱相对的两侧面设置成敞口，料箱的另外两侧壁的内壁上设置有若干对平行设置的滑槽；
升降平台(201)的远离上料机送料部分(10)一侧的机架上设置有与顶杆装置(104)相对应的一对PCB导位块(204)，PCB导位块(204)相对的内侧壁上分别设置有PCB滑槽，PCB滑槽沿着PCB导位块(204)的长度贯穿PCB导位块(204)，推杆(1041)能够将料箱内的PCB板(80)推到两个PCB导位块(204)之间便于拿料机械手(40)拿取。
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