CN110064933A - 一种圆周式高效紧凑型pcb钻铣一体机及操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机及操作方法，它包括主体安装机架，所述主体安装机架采用多边形结构，在每个边都设置有用于PCB板加工的工位；所述工位包括用于PCB板上料的加料口，多个用于PCB板铣削加工的多自由度铣床和用于PCB板出料的出料口；在主体安装机架的中心位置安装有用于PCB板吸附固定以及转动的吸盘系统。整套设备圆周转动，缩减了产线所占空间，结构更加紧凑；加入了整列式吸盘，吸附力更大，吸附位置更加灵活，加入了红外相机组件，可以在暗光下完成PCB板定位位置搜索，为PCB板定位提供准确信息；加入了多自由度铣床系统，可以更加灵活的完成不同位置的加工。

Description

一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机及操作方法
技术领域
本发明涉及一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机，属于PCB板加工设备领域。
背景技术
目前PCB板的钻孔、铣削和边缘去毛刺主流的设备采用一字型或者L型直线排列式加工机床，其占用的面积较大，而且此类机床的功能单一，布置分散，不同的工序需要在不同的设备上加工完成，每次加工过程中，需要重新依托机械结构完成定位，其重复定位精度无法达到保证，而且定位效率低，且无法形成闭环控制，加工误差及错误只能靠后期检测完成。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机及操作方法，此一体机能够用于PCB板的铣削、钻孔及去除表面材质加工；整套设备圆周转动，缩减了产线所占空间，结构更加紧凑；加入了整列式吸盘，吸附力更大，吸附位置更加灵活，加入了红外相机组件，可以在暗光下完成PCB板定位位置搜索，为PCB板定位提供准确信息；加入了多自由度铣床系统，可以更加灵活的完成不同位置的加工。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机，它包括主体安装机架，所述主体安装机架采用多边形结构，在每个边都设置有用于PCB板加工的工位；所述工位包括用于PCB板上料的加料口，多个用于PCB板铣削加工的多自由度铣床和用于PCB板出料的出料口；在主体安装机架的中心位置安装有用于PCB板吸附固定以及转动的吸盘系统。
所述主体安装机架包括下端板，所述下端板的顶部通过多根支撑立柱支撑安装有中间安装板，所述中间安装板的顶部通过多块均布的加固立板支撑安装有上端板，所述下端板、中间安装板和上端板都采用正多边形结构。
所述中间安装板上并位于多自由度铣床所在的工位加工有下料槽，在下料槽的底部固定安装有废料出口，所述废料出口的底部连接有废料回收箱。
所述多自由度铣床包括铣刀安装架组件，所述铣刀安装架组件的立柱上对称安装有Z轴运动导轨组件，所述Z轴运动导轨组件之间安装有X轴运动导轨组件，所述X轴运动导轨组件上安装有Y轴运动导轨组件，所述Y轴运动导轨组件上安装有用于铣削加工的铣刀组件。
所述Z轴运动导轨组件、X轴运动导轨组件和Y轴运动导轨组件都采用丝杆导轨传动机构，都包括导轨、丝杆、螺母和用于驱动丝杆的伺服电机。
所述铣刀安装架组件上安装有用于对PCB板进行机械视觉定位识别的工业相机组件。
所述吸盘系统包括电机减速器组件，所述电机减速器组件通过电机减速器安装架固定安装在主体安装机架的中间安装板下端面，所述电机减速器组件的输出轴安装有转轴总成，所述转轴总成上支撑安装有用于对PCB板吸附固定的多个均布的吸盘总成；多个所述吸盘总成组装之后形成正多变形结构。
所述转轴总成包括与花键轴，所述花键轴通过法兰盘与电机减速器组件的输出轴相连，所述花键轴上通过花键配合有用于安装吸盘总成的六面体限位块，所述六面体限位块的上、下端面都设置有推力球轴承。
所述吸盘总成包括吸附器安装架，所述吸附器安装架的下端面配合安装在转轴总成的六面体限位块的外壁上，所述吸附器安装架的大端面上通过下连接件和上连接件固定安装有平面安装板，所述平面安装板上均布安装有多个用于吸附PCB板的吸附器总成；
每个所述吸附器总成均由吸嘴、电磁控制气动开关阀和双向气缸组成。
采用任意一项所述圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机进行PCB板加工的方法，其特征在于他包括以下步骤：
Step1：启动电机减速器，动力依次经法兰盘、花键轴、六面体限位块传递到吸盘总成，驱动吸盘总成圆周转动；
Step2：将待加工PCB板投入加料口，此时开启气动系统，使得吸盘总成上的吸附器总成具有吸附力，抓取一块PCB板投入到加料口，吸盘系统继续转动到下一个工位；
Step3：多自由度铣床上的工业相机组件采集整个PCB板场景图，分析并找出定位孔，根据定位孔确定待钻孔及铣削区域，并启动多自由度铣床控制铣刀组件完成此工位的加工；
Step4：每个工位完成一个工序，然后进入下一个工位，下一个工位上依然进行一次相机定位矫正，直到最后加工完成从出料口送出加工好的PCB板，废料通过废料出口落入废料回收箱中，整个执行过程完成。
本发明有如下有益效果：
1、本发明通过采用正多边形的圆周式结构，有效的减少了整个设备所占用的空间，使得设备的工位布置更加的紧凑，而且其操作灵活，工作效率高。
2、通过在多自由度铣床上安装机器视觉系统，增加了系统柔性，进而保证了在多道工序加工中重复定位精度，进而保证了加工质量和加工精度。
3、通过上述的主体安装机架能够对整个设备进行支撑。
4、通过上述的多自由度铣床其主要实现铣刀组件的三个方向的运动，进而实现PCB板的自动加工。
5、通过上述的转轴总成用于将电机减速器组件的圆周力传递到沿圆周布置的6个吸盘总成上，驱动吸盘总成切换工位
6、通过上述的吸盘总成用于吸附PCB板，并且进行转运。
7、通过上述的吸附器总成用于吸附PCB板。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的第一视角三维图。
图2为本发明的第二视角三维图。
图3为本发明的第三视角三维图。
图4为本发明的整体结构的爆炸结构图。
图5为本发明的主体安装机架的爆炸结构图。
图6为本发明的多自由度铣床整体结构图。
图7为本发明的吸盘系统的整体结构图。
图8为本发明的吸盘系统的爆炸结构图。
图9为本发明的转轴总成爆炸结构图。
图10为本发明的吸盘总成的整体结构图。
图中：1-主体安装机架，2-多自由度铣床，3-吸盘系统，4-加料口，5-出料口；
1.1-上端板，1.2-中间安装板，1.3-下端板，1.4-支撑立柱，1.5-加固立板，1.6-废料出口，1.7-废料回收箱；
2.1-铣刀安装架组件，2.2-Z轴运动导轨组件，2.3-X轴运动导轨组件，2.4-Y轴运动导轨组件，2.5-铣刀组件，2.6-工业相机组件；
3.1-电机减速器安装架，3.2-电机减速器组件，3.3-转轴总成，3.4-吸盘总成；
3.3.1-法兰盘，3.3.2-花键轴，3.3.3-六面体限位块，3.3.4-推力球轴承；
3.4.1-吸附器安装架，3.4.2-下连接件，3.4.3-平面安装板，3.4.4-吸附器总成，3.4.5-上连接件；
3.4.4.1-吸嘴，3.4.4.2-电磁控制气动开关阀，3.4.4.3-双向气缸。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-10，一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机，它包括主体安装机架1，所述主体安装机架1采用多边形结构，在每个边都设置有用于PCB板加工的工位；所述工位包括用于PCB板上料的加料口4，多个用于PCB板铣削加工的多自由度铣床2和用于PCB板出料的出料口5；在主体安装机架1的中心位置安装有用于PCB板吸附固定以及转动的吸盘系统3。通过上述的钻铣一体机，能够用于PCB板的自动化加工，其在工作过程中，首先通过加料口4实现PCB板的上料，再由吸盘系统3将其进行吸附之后转动，进而使其移动到多自由度铣床2所在工位，再由多自由度铣床2对其进行加工，最终完成加工的PCB板由出料口5实现下料。
进一步的，所述主体安装机架1包括下端板1.3，所述下端板1.3的顶部通过多根支撑立柱1.4支撑安装有中间安装板1.2，所述中间安装板1.2的顶部通过多块均布的加固立板1.5支撑安装有上端板1.1，所述下端板1.3、中间安装板1.2和上端板1.1都采用正多边形结构。通过上述的主体安装机架1主要用于对整个设备进行有效的支撑，通过中间安装板1.2对多个工位上的多自由度铣床2以及加料口4和出料口5进行支撑和固定。
进一步的，所述中间安装板1.2上并位于多自由度铣床2所在的工位加工有下料槽，在下料槽的底部固定安装有废料出口1.6，所述废料出口1.6的底部连接有废料回收箱1.7。通过上述的废料回收箱1.7用于铣削过程中废料的回收。
进一步的，所述多自由度铣床2包括铣刀安装架组件2.1，所述铣刀安装架组件2.1的立柱上对称安装有Z轴运动导轨组件2.2，所述Z轴运动导轨组件2.2之间安装有X轴运动导轨组件2.3，所述X轴运动导轨组件2.3上安装有Y轴运动导轨组件2.4，所述Y轴运动导轨组件2.4上安装有用于铣削加工的铣刀组件2.5。通过上述的多自由度铣床2主要用于PCB板的自动加工。
进一步的，所述Z轴运动导轨组件2.2、X轴运动导轨组件2.3和Y轴运动导轨组件2.4都采用丝杆导轨传动机构，都包括导轨、丝杆、螺母和用于驱动丝杆的伺服电机。通过上述的机构能够保证足够的传动精度。
进一步的，所述铣刀安装架组件2.1上安装有用于对PCB板进行机械视觉定位识别的工业相机组件2.6。通过工业相机组件2.6能够保证PCB板在加工过程中的重复定位精度。
进一步的，所述吸盘系统3包括电机减速器组件3.2，所述电机减速器组件3.2通过电机减速器安装架3.1固定安装在主体安装机架1的中间安装板1.2下端面，所述电机减速器组件3.2的输出轴安装有转轴总成3.3，所述转轴总成3.3上支撑安装有用于对PCB板吸附固定的多个均布的吸盘总成3.4；多个所述吸盘总成3.4组装之后形成正多变形结构。通过上述的吸盘系统3能够在加工过程中，实现PCB板的吸附固定。而且带动起转动，移动到不同的加工工位。
进一步的，所述转轴总成3.3包括与花键轴3.3.2，所述花键轴3.3.2通过法兰盘3.3.1与电机减速器组件3.2的输出轴相连，所述花键轴3.3.2上通过花键配合有用于安装吸盘总成3.4的六面体限位块3.3.3，所述六面体限位块3.3.3的上、下端面都设置有推力球轴承3.3.4。转轴总成3.3用于将电机减速器组件3.2的圆周力传递到沿圆周布置的6个吸盘总成上，驱动吸盘总成切换工位。
进一步的，所述吸盘总成3.4包括吸附器安装架3.4.1，所述吸附器安装架3.4.1的下端面配合安装在转轴总成3.3的六面体限位块3.3.3的外壁上，所述吸附器安装架3.4.1的大端面上通过下连接件3.4.2和上连接件3.4.5固定安装有平面安装板3.4.3，所述平面安装板3.4.3上均布安装有多个用于吸附PCB板的吸附器总成3.4.4；每个所述吸附器总成3.4.4均由吸嘴3.4.4.1、电磁控制气动开关阀3.4.4.2和双向气缸3.4.4.3组成。吸盘总成3.4用于吸附PCB板，并且进行转运。
实施例2：
在本实施例中，一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机，其中带有视觉控制系统的多自由度铣床2，吸盘系统3，加料口4和出料口5全部安装于主体安装机架1上；吸盘系统3安装于主体安装机架1中心位置；带有视觉控制系统的多自由度铣床2共四套，按间隔60°同轴分布，占据整套六边形设备的四个位置；加料口4和出料口5安装位置相互间隔60°，与带有视觉控制系统的多自由度铣床2也各自间隔60°，分布于六边形的另外两个位置。
实施例3：
采用任意一项所述圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机进行PCB板加工的方法，其特征在于他包括以下步骤：
Step1：启动电机减速器，动力依次经法兰盘3.3.1、花键轴3.3.2、六面体限位块3.3.3传递到吸盘总成3.4，驱动吸盘总成3.4圆周转动；
Step2：将待加工PCB板投入加料口，此时开启气动系统，使得吸盘总成3.4上的吸附器总成3.4.4具有吸附力，抓取一块PCB板投入到加料口4，吸盘系统3继续转动到下一个工位；
Step3：多自由度铣床2上的工业相机组件2.6采集整个PCB板场景图，分析并找出定位孔，根据定位孔确定待钻孔及铣削区域，并启动多自由度铣床2控制铣刀组件2.5完成此工位的加工；
Step4：每个工位完成一个工序，然后进入下一个工位，下一个工位上依然进行一次相机定位矫正，直到最后加工完成从出料口5送出加工好的PCB板，废料通过废料出口落入废料回收箱中，整个执行过程完成。

Claims (10)

1.一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机，其特征在于：它包括主体安装机架（1），所述主体安装机架（1）采用多边形结构，在每个边都设置有用于PCB板加工的工位；所述工位包括用于PCB板上料的加料口（4），多个用于PCB板铣削加工的多自由度铣床（2）和用于PCB板出料的出料口（5）；在主体安装机架（1）的中心位置安装有用于PCB板吸附固定以及转动的吸盘系统（3）。
2.根据权利要求1所述一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机，其特征在于：所述主体安装机架（1）包括下端板（1.3），所述下端板（1.3）的顶部通过多根支撑立柱（1.4）支撑安装有中间安装板（1.2），所述中间安装板（1.2）的顶部通过多块均布的加固立板（1.5）支撑安装有上端板（1.1），所述下端板（1.3）、中间安装板（1.2）和上端板（1.1）都采用正多边形结构。
3.根据权利要求2所述一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机，其特征在于：所述中间安装板（1.2）上并位于多自由度铣床（2）所在的工位加工有下料槽，在下料槽的底部固定安装有废料出口（1.6），所述废料出口（1.6）的底部连接有废料回收箱（1.7）。
4.根据权利要求1所述一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机，其特征在于：所述多自由度铣床（2）包括铣刀安装架组件（2.1），所述铣刀安装架组件（2.1）的立柱上对称安装有Z轴运动导轨组件（2.2），所述Z轴运动导轨组件（2.2）之间安装有X轴运动导轨组件（2.3），所述X轴运动导轨组件（2.3）上安装有Y轴运动导轨组件（2.4），所述Y轴运动导轨组件（2.4）上安装有用于铣削加工的铣刀组件（2.5）。
5.根据权利要求4所述一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机，其特征在于：所述Z轴运动导轨组件（2.2）、X轴运动导轨组件（2.3）和Y轴运动导轨组件（2.4）都采用丝杆导轨传动机构，都包括导轨、丝杆、螺母和用于驱动丝杆的伺服电机。
6.根据权利要求4所述一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机，其特征在于：所述铣刀安装架组件（2.1）上安装有用于对PCB板进行机械视觉定位识别的工业相机组件（2.6）。
7.根据权利要求1所述一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机，其特征在于：所述吸盘系统（3）包括电机减速器组件（3.2），所述电机减速器组件（3.2）通过电机减速器安装架（3.1）固定安装在主体安装机架（1）的中间安装板（1.2）下端面，所述电机减速器组件（3.2）的输出轴安装有转轴总成（3.3），所述转轴总成（3.3）上支撑安装有用于对PCB板吸附固定的多个均布的吸盘总成（3.4）；多个所述吸盘总成（3.4）组装之后形成正多变形结构。
8.根据权利要求7所述一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机，其特征在于：所述转轴总成（3.3）包括与花键轴（3.3.2），所述花键轴（3.3.2）通过法兰盘（3.3.1）与电机减速器组件（3.2）的输出轴相连，所述花键轴（3.3.2）上通过花键配合有用于安装吸盘总成（3.4）的六面体限位块（3.3.3），所述六面体限位块（3.3.3）的上、下端面都设置有推力球轴承（3.3.4）。
9.根据权利要求7所述一种圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机，其特征在于：所述吸盘总成（3.4）包括吸附器安装架（3.4.1），所述吸附器安装架（3.4.1）的下端面配合安装在转轴总成（3.3）的六面体限位块（3.3.3）的外壁上，所述吸附器安装架（3.4.1）的大端面上通过下连接件（3.4.2）和上连接件（3.4.5）固定安装有平面安装板（3.4.3），所述平面安装板（3.4.3）上均布安装有多个用于吸附PCB板的吸附器总成（3.4.4）；
每个所述吸附器总成（3.4.4）均由吸嘴（3.4.4.1）、电磁控制气动开关阀（3.4.4.2）和双向气缸（3.4.4.3）组成。
10.采用权利要求1-9任意一项所述圆周式高效紧凑型PCB钻铣一体机进行PCB板加工的操作方法，其特征在于他包括以下步骤：
Step1：启动电机减速器，动力依次经法兰盘（3.3.1）、花键轴（3.3.2）、六面体限位块（3.3.3）传递到吸盘总成（3.4），驱动吸盘总成（3.4）圆周转动；
Step2：将待加工PCB板投入加料口，此时开启气动系统，使得吸盘总成（3.4）上的吸附器总成（3.4.4）具有吸附力，抓取一块PCB板投入到加料口（4），吸盘系统（3）继续转动到下一个工位；
Step3：多自由度铣床（2）上的工业相机组件（2.6）采集整个PCB板场景图，分析并找出定位孔，根据定位孔确定待钻孔及铣削区域，并启动多自由度铣床（2）控制铣刀组件（2.5）完成此工位的加工；
Step4：每个工位完成一个工序，然后进入下一个工位，下一个工位上依然进行一次相机定位矫正，直到最后加工完成从出料口（5）送出加工好的PCB板，废料通过废料出口落入废料回收箱中，整个执行过程完成。
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