CN109093746B - 一种电路板自定位柔性钻孔装置 - Google Patents

一种电路板自定位柔性钻孔装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电路板自定位柔性钻孔装置。该电路板自定位柔性钻孔装置包括两轴移动平台、定位夹具和钻孔机构。所述的两轴移动平台包括底板、第一动力滑台、辅助滑台、第二动力滑台、L形支架和工作台。定位夹具包括底板、第三丝杆、第三电机、第一压板、第二压板、光轴、电动推杆和基准固定件。钻孔机构包括液压缸、安装盒、主轴电机和钻头组件。钻头组件包括转轴、套筒、弹簧、环形电磁铁和麻花钻。本发明能够在电路板上打出多个通孔，且打出孔的数量可以自由控制。

Description

一种电路板自定位柔性钻孔装置
技术领域
本发明属于电路板加工技术领域，具体涉及一种电路板自定位柔性钻孔装置。
背景技术
印制电路板打孔机(又称穿孔机或冲孔机)，制造电路板过程中必不可少的加工设备，其工作效率的高低和加工精度直接影响到整个制造电路板的工序。为提高打孔效率，国外有许多生产厂家积极研究全自动定位冲孔机。尤以日本雅麻 哈为代表的系列产品，该产品加工速度快，为0.4秒/孔，生产效率高，加工面积大，但由于采用被冲物不动，整个机头做大幅度的前后左右上下运动来实现自动寻找目标及冲孔的目的，所以存在整个运动机构惯量很大，能耗大，而且制造昂贵，维护成本高的缺点。所以国内很少有厂家使用，即使使用的也是大规模的企业，大量的中小规模企业基 本没有能力使用该款设备。
此外，现有打孔机仅能实现一次操作打出固定数量的孔，不能根据实际需求进行调节，大大降低了生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电路板自定位柔性钻孔装置。
本发明包括两轴移动平台、定位夹具和钻孔机构。所述的两轴移动平台包括移动平台底板、第一动力滑台、辅助滑台、第二动力滑台、L形支架和工作台。所述的第一动力滑台包括第一滑轨、第一滑块、第一丝杠和第一电机。所述的第一滑轨固定在移动平台底板上。第一丝杠支承在第一滑轨上，并与固定在第一滑块上的第一螺母构成螺旋副。第一滑块与第一滑轨构成了滑动副。第一丝杠由第一电机驱动。所述的辅助滑台包括辅助滑轨和辅助滑块。辅助滑轨固定在移动平台底板上。辅助滑块与辅助滑轨构成滑动副。第一滑块的顶面与辅助滑块的顶面平齐设置。所述的第二动力滑台包括第二滑轨、第二滑块、第二丝杠和第二电机。所述的第二滑轨固定在第一滑块及辅助滑块的顶面上。第二丝杠支承在第二滑轨上，并与固定在第二滑块上的第二螺母构成螺旋副。第二滑块与第二滑轨构成了滑动副。第二丝杠由第二电机驱动。工作台固定在第二滑块上。L形支架由横支架和竖支架组成。竖支架的底端与移动平台底板固定，顶端与横支架的内端固定。横支架的外端位于工作台的上方。
所述的定位夹具包括定位夹具底板、第三丝杆、第三电机、第一压板、第二压板、光轴、电动推杆和基准固定件。基准固定件由一体成型的固定板和两块第一垫块组成。两块第一垫块均设置在固定板的内侧。两块第一垫块上下间隔排列，且内侧面均倾斜设置。两块第一垫块中位置较低的第一垫块内侧面倾斜朝向上方。两块第一垫块中位置较高的第一垫块内侧面倾斜朝向下方。基准固定件共有两个。
所述定位夹具底板的顶面开设有调整槽，调整槽内支承有第三丝杆。第一压板与调整槽构成滑动副。第三丝杆与固定在第一压板底部的第三螺母构成螺旋副。第三丝杠由第三电机驱动。第一压板的内侧面固定有两块第二垫块。两块第二垫块上下间隔排列，且内侧面均倾斜设置。两块第二垫块中位置较低的第二垫块内侧面倾斜朝向上方。两块第二垫块中位置较高的第二垫块内侧面倾斜朝向下方。
所述定位夹具底板的顶面上固定有滑座。电动推杆的外壳与滑座的外侧面固定。电动推杆的推出杆穿过滑座，并与第二压板固定。第二压板的外侧面与光轴的一端固定。光轴与滑座构成滑动副。第二压板的内侧面固定有两块第三垫块。两块第三垫块上下间隔排列，且内侧面均倾斜设置。两块第三垫块中位置较低的第三垫块内侧面倾斜朝向上方。两块第三垫块中位置较高的第三垫块内侧面倾斜朝向下方。
所述的钻孔机构包括液压缸、安装盒、主轴电机和钻头组件。液压缸与L形支架内横支架的外端固定，且活塞杆竖直朝下设置。液压缸的活塞杆与安装盒的顶部固定。钻头组件包括转轴、套筒、弹簧、环形电磁铁和麻花钻。转轴的顶端支承在安装盒内，底端与套筒的顶端构成滑动副。弹簧设置在套筒内，且两端与转轴、套筒分别固定。麻花钻的顶端与套筒的底端构成转动副。套筒的外侧套置有环形电磁铁。转轴、套筒及麻花钻均采用磁性材料。钻头组件共有m×n个，1≤m≤10，1≤n≤10。m×n个钻头组件排列成m行n列。
m×n个钻头组件依次排序并编号。第一个及最后一个钻头组件内的转轴上均固定有一个带轮。其余m×n-2个钻头组件内的转轴上均固定有两个带轮。m×n个钻头组件按照编号顺序依次通过传动带连接。主轴电机固定在安装盒上，且主轴电机的输出轴与其中一根转轴固定。
进一步地，每行钻头组件中相邻的两根麻花钻轴线的间距等于2.54mm。每列钻头组件中相邻的两根麻花钻轴线的间距等于2.54mm。
进一步地，所述的环形电磁铁通过电刷的方式在转动中供电。
进一步地，所述第一压板的内侧面垂直于第三丝杆的轴线。
进一步地，两块第二垫块之间设置有橡胶条。两块第三垫块之间设置有橡胶条。
进一步地，所述第三丝杆的轴线与其中一个基准固定件内固定板的内侧面垂直。第三电机固定在底板上。第三电机的输出轴与第三丝杆的一端固定。
进一步地，两个基准固定件分别位于定位夹具底板的两条邻边上，且均靠近定位夹具底板同一个角点设置。两个基准固定件内固定板的内侧面互相垂直。
进一步地，所述第一丝杆的轴线与辅助滑轨的轴线方向平行，与第二丝杆的轴线垂直。第一丝杆及第二丝杆的轴线均水平设置。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明能够通过在电路板上打出多个通孔，且打出孔的数量可以自由控制；
2、本发明一次操作打出的孔的间距为2.54mm或2.54mm的倍数。在需要打与排针对应的孔时十分方便；
3、本发明通过橡胶条来提供夹紧力，保证装夹的稳定可靠；
4、本发明在夹持时能够自动引导电路板的中部悬空，避免在打孔过程中损坏钻头或设备；
5、本发明通过相对的两块垫板夹住电路板，使得打孔的过程更加稳定可靠。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中定位夹具的立体图。
图3为本发明中钻孔机构的立体图。
图4为本发明中钻头组件的剖面图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，一种电路板自定位柔性钻孔装置，包括两轴移动平台、定位夹具1和钻孔机构2。两轴移动平台包括移动平台底板3、第一动力滑台4、辅助滑台5、第二动力滑台6、L形支架7和工作台8。第一动力滑台4包括第一滑轨、第一滑块、第一丝杠和第一电机。第一滑轨固定在移动平台底板3上。第一丝杠支承在第一滑轨上，并与固定在第一滑块上的第一螺母构成螺旋副。第一滑块与第一滑轨构成了滑动副。第一丝杠由第一电机驱动。辅助滑台5包括辅助滑轨和辅助滑块。辅助滑轨固定在移动平台底板3上。辅助滑块与辅助滑轨构成滑动副。第一滑块的顶面与辅助滑块的顶面平齐设置。第二动力滑台6包括第二滑轨、第二滑块、第二丝杠和第二电机。第二滑轨固定在第一滑块及辅助滑块的顶面上。第二丝杠支承在第二滑轨上，并与固定在第二滑块上的第二螺母构成螺旋副。第二滑块与第二滑轨构成了滑动副。第二丝杠由第二电机驱动。第一丝杆的轴线与辅助滑轨的轴线方向平行，与第二丝杆的轴线垂直。第一丝杆及第二丝杆的轴线均水平设置。工作台8固定在第二滑块上。L形支架7横支架和竖支架组成。竖支架的底端与移动平台底板3固定，顶端与横支架的内端固定。横支架的外端位于工作台8的上方。
定位夹具1包括定位夹具底板9、第三丝杆10、第三电机11、第一压板12、第二压板13、光轴14、电动推杆15和基准固定件16。基准固定件16由一体成型的固定板和两块第一垫块组成。两块第一垫块均设置在固定板的内侧。两块第一垫块上下间隔排列，且内侧面均倾斜设置。两块第一垫块中位置较低的第一垫块内侧面倾斜朝向上方。两块第一垫块中位置较高的第一垫块内侧面倾斜朝向下方。进而使得基准固定件16形成一个开口大，内部小的凹槽。第一垫块倾斜的内侧面能够引导电路板的边缘进入该凹槽。基准固定件16共有两个。两个基准固定件16分别位于定位夹具底板9的两条邻边上，且均靠近定位夹具底板9同一个角点设置。两个基准固定件16内固定板的内侧面互相垂直。
定位夹具底板9的顶面开设有调整槽，调整槽内支承有第三丝杆10。第三丝杆10的轴线与其中一个基准固定件16内固定板的内侧面垂直。第三电机11固定在底板9上。第三电机11的输出轴与第三丝杆10的一端固定。第一压板12与调整槽构成滑动副。第三丝杆10与固定在第一压板12底部的第三螺母构成螺旋副。第三丝杠10由第三电机11驱动。第一压板12的内侧面垂直于第三丝杆10的轴线。第一压板12的内侧面固定有两块第二垫块。两块第二垫块上下间隔排列，且内侧面均倾斜设置。两块第二垫块中位置较低的第二垫块内侧面倾斜朝向上方。两块第二垫块中位置较高的第二垫块内侧面倾斜朝向下方。两块第二垫块之间设置有橡胶条。橡胶条能够在装夹过程中提供压紧力。
定位夹具底板9的顶面上固定有滑座17。电动推杆15的外壳与滑座17的外侧面固定。电动推杆15的推出杆穿过滑座17，并与第二压板13固定。第二压板13的外侧面与光轴14的一端固定。光轴14与滑座17构成滑动副。第二压板13的内侧面固定有两块第三垫块。两块第三垫块上下间隔排列，且内侧面均倾斜设置。两块第三垫块中位置较低的第三垫块内侧面倾斜朝向上方。两块第三垫块中位置较高的第三垫块内侧面倾斜朝向下方。两块第三垫块之间设置有橡胶条。
如图1、3和4所示，钻孔机构2包括液压缸18、安装盒19、主轴电机20和钻头组件。液压缸18与L形支架7内横支架的外端固定，且活塞杆竖直朝下设置。液压缸18的活塞杆与安装盒19的顶部固定。钻头组件包括转轴21、套筒22、弹簧23、环形电磁铁24和麻花钻25。转轴21的顶端支承在安装盒19内，底端与套筒22的顶端构成滑动副。弹簧23设置在套筒22内，且两端与转轴21、套筒22分别固定。麻花钻25的顶端与套筒22的底端构成转动副。套筒22的外侧套置有环形电磁铁24。转轴21、套筒22及麻花钻25均采用磁性材料（本实施例中均采用铁合金）。当环形电磁铁24通电时，转轴21、套筒22及麻花钻25在磁力的作用下被固定在一起。环形电磁铁24通过电刷的方式在转动中供电。
钻头组件共有十六个。十六个钻头组件排列成四行四列的方阵状。每行钻头组件中相邻的两根麻花钻25轴线的间距等于2.54mm。每列钻头组件中相邻的两根麻花钻25轴线的间距等于2.54mm。2.54mm的间距为电路板通用排针的间距，使得钻孔机构2能够在需要时同时钻出多个孔，以提高排针孔的钻孔效率。
十六个钻头组件依次排序并编号。第一个及最后一个钻头组件内的转轴21上均固定有一个带轮。其余十四个钻头组件内的转轴21上均固定有两个带轮。十六个钻头组件按照编号顺序依次通过传动带连接。（即第i个钻头组件上的其中一个带轮与第i-1个钻头组件上的一个带轮通过传动带连接，另一个带轮与第i+1个钻头组件上的一个带轮通过传动带连接，i=1,2,…,14。）主轴电机20固定在安装盒19上，且主轴电机20的输出轴与其中一根转轴21固定。
本发明的工作原理如下：
将电路板放置到两个基准固定件16、第一压板12及第二压板13之间。第三电机11及电动推杆15运动。第一压板12及第二压板13将电路板推向两个基准固定件16，使得电路板的两条侧边分别卡入两个基准固定件16，另两条侧边分别卡入第一压板12、第二压板13。橡胶条为电路板提供夹紧力。装夹完成。
之后，第一电机及第二电机转动，使得钻孔机构2对准待钻孔的位置。钻孔机构2能够最多同时钻出十六个孔。电路板需要钻孔的位置对应的钻头组件内环形电磁铁24通电，其余环形电磁铁24断电。环形电磁铁24断电的麻花钻25在于电路板接触时只会挤压弹簧23，产生收缩，不会损伤电路板。
钻孔完成后，第三电机11及电动推杆15运动，使得第一压板12、第二压板13复位。钻孔完成。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种电路板自定位柔性钻孔装置，包括两轴移动平台、定位夹具和钻孔机构；其特征在于：
所述的两轴移动平台包括移动平台底板、第一动力滑台、辅助滑台、第二动力滑台、L形支架和工作台；所述的第一动力滑台包括第一滑轨、第一滑块、第一丝杠和第一电机；所述的第一滑轨固定在移动平台底板上；第一丝杠支承在第一滑轨上，并与固定在第一滑块上的第一螺母构成螺旋副；第一滑块与第一滑轨构成了滑动副；第一丝杠由第一电机驱动；所述的辅助滑台包括辅助滑轨和辅助滑块；辅助滑轨固定在移动平台底板上；辅助滑块与辅助滑轨构成滑动副；第一滑块的顶面与辅助滑块的顶面平齐设置；所述的第二动力滑台包括第二滑轨、第二滑块、第二丝杠和第二电机；所述的第二滑轨固定在第一滑块及辅助滑块的顶面上；第二丝杠支承在第二滑轨上，并与固定在第二滑块上的第二螺母构成螺旋副；第二滑块与第二滑轨构成了滑动副；第二丝杠由第二电机驱动；工作台固定在第二滑块上；L形支架由横支架和竖支架组成；竖支架的底端与移动平台底板固定，顶端与横支架的内端固定；横支架的外端位于工作台的上方；
所述的定位夹具包括定位夹具底板、第三丝杆、第三电机、第一压板、第二压板、光轴、电动推杆和基准固定件；基准固定件由一体成型的固定板和两块第一垫块组成；两块第一垫块均设置在固定板的内侧；两块第一垫块上下间隔排列，且内侧面均倾斜设置；两块第一垫块中位置较低的第一垫块内侧面倾斜朝向上方；两块第一垫块中位置较高的第一垫块内侧面倾斜朝向下方；基准固定件共有两个；
所述定位夹具底板的顶面开设有调整槽，调整槽内支承有第三丝杆；第一压板与调整槽构成滑动副；第三丝杆与固定在第一压板底部的第三螺母构成螺旋副；第三丝杠由第三电机驱动；第一压板的内侧面固定有两块第二垫块；两块第二垫块上下间隔排列，且内侧面均倾斜设置；两块第二垫块中位置较低的第二垫块内侧面倾斜朝向上方；两块第二垫块中位置较高的第二垫块内侧面倾斜朝向下方；
所述定位夹具底板的顶面上固定有滑座；电动推杆的外壳与滑座的外侧面固定；电动推杆的推出杆穿过滑座，并与第二压板固定；第二压板的外侧面与光轴的一端固定；光轴与滑座构成滑动副；第二压板的内侧面固定有两块第三垫块；两块第三垫块上下间隔排列，且内侧面均倾斜设置；两块第三垫块中位置较低的第三垫块内侧面倾斜朝向上方；两块第三垫块中位置较高的第三垫块内侧面倾斜朝向下方；
所述的钻孔机构包括液压缸、安装盒、主轴电机和钻头组件；液压缸与L形支架内横支架的外端固定，且活塞杆竖直朝下设置；液压缸的活塞杆与安装盒的顶部固定；钻头组件包括转轴、套筒、弹簧、环形电磁铁和麻花钻；转轴的顶端支承在安装盒内，底端与套筒的顶端构成滑动副；弹簧设置在套筒内，且两端与转轴、套筒分别固定；麻花钻的顶端与套筒的底端构成转动副；套筒的外侧套置有环形电磁铁；转轴、套筒及麻花钻均采用磁性材料；钻头组件共有m×n个，1≤m≤10，1≤n≤10；m×n个钻头组件排列成m行n列；
m×n个钻头组件依次排序并编号；第一个及最后一个钻头组件内的转轴上均固定有一个带轮；其余m×n-2个钻头组件内的转轴上均固定有两个带轮；m×n个钻头组件按照编号顺序依次通过传动带连接；主轴电机固定在安装盒上，且主轴电机的输出轴与其中一根转轴固定。
2.根据权利要求1所述的一种电路板自定位柔性钻孔装置，其特征在于：每行钻头组件中相邻的两根麻花钻轴线的间距等于2.54mm；每列钻头组件中相邻的两根麻花钻轴线的间距等于2.54mm。
3.根据权利要求1所述的一种电路板自定位柔性钻孔装置，其特征在于：所述的环形电磁铁通过电刷的方式在转动中供电。
4.根据权利要求1所述的一种电路板自定位柔性钻孔装置，其特征在于：所述第一压板的内侧面垂直于第三丝杆的轴线。
5.根据权利要求1所述的一种电路板自定位柔性钻孔装置，其特征在于：两块第二垫块之间设置有橡胶条；两块第三垫块之间设置有橡胶条。
6.根据权利要求1所述的一种电路板自定位柔性钻孔装置，其特征在于：所述第三丝杆的轴线与其中一个基准固定件内固定板的内侧面垂直；第三电机固定在底板上；第三电机的输出轴与第三丝杆的一端固定。
7.根据权利要求1所述的一种电路板自定位柔性钻孔装置，其特征在于：两个基准固定件分别位于定位夹具底板的两条邻边上，且均靠近定位夹具底板同一个角点设置；两个基准固定件内固定板的内侧面互相垂直。
8.根据权利要求1所述的一种电路板自定位柔性钻孔装置，其特征在于：所述第一丝杆的轴线与辅助滑轨的轴线方向平行，与第二丝杆的轴线垂直；第一丝杆及第二丝杆的轴线均水平设置。
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