CN110076463B - 一种电路板激光切割机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电路板激光切割机，该切割机辅助自动控制系统和电路板定位识别系统，所述切割机的机架底部为箱体结构，设有电源连接电路及其调压配电组件，在机架上还设有排烟口，切割装置通过三维定位的方式实现切割头的三维定位和电路板的平面定位，激光发生器产生激光通过光纤到达切割头，电路板固定于定位夹板上，辅助定高跟随系统实现精准快的切割操作。本发明达到了对于电路板切割的高精度要求，并且具有精准的控制和操作特点。

Description

一种电路板激光切割机

技术领域

本发明属于激光切割技术，具体涉及一种电路板激光切割机。

背景技术

激光切割技术作为一种新兴的加工方法，由于其具有加工灵活性和高效率、高质量的特性，在金属加工领域被广泛采用。最初激光切割只应用于中小批量的生产，现在用于一些大批量生产线。目前光纤激光切割机用得也比较广泛，凡是金属薄板都基本上选用光纤激光切割机来进行分割，其速度和效率都比较高，在激光切割行业中占有很重要的地位，直接把CO₂激光切割在金属加工领域的市场基本上全部替换掉了。

但是，上述现有的激光切割机存在一些不足的地方，具体如下：

1、没有视觉定位系统；

2、没有做切割支撑台面切割自动避让系统；

3、线路板行业没有大板(1300mmX1300mm)使用的激光切割机；

4、不能形成全自动生产产线。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术不足，本发明提供一种电路板激光切割机，能够在实现自动化的同时提高切割精度和提高切割质量。

技术方案：本发明所提供的是一种电路板激光切割机，包括机架、切割装置、定位夹板、激光发生装置、定高跟随系统控制器、显示器、顶面、排烟口、钣金防护壳和切割平台，所述的切割机的机架底部为箱体结构，中部为切割空间，设有定位夹板和切割装置，切割装置通过激光发生装置产生激光并于切割头射出用于切割定位夹板上的电路板，所述定位夹板辅助定高跟随系统进行定位，所述的切割装置还设有视觉定位系统辅助切割头的三维空间定位。

进一步的，所述的切割装置包括Z轴拖链、固定装置、横向移动轴、切割头、相机、切割支撑平台、高度调节装置、纵向调节装置和紧固装置，所述的切割装置通过Z轴拖链和高度调节装置实现Z轴方向的高度调节，横向移动轴和纵向调节装置控制切割头在平面内的移动，包括辅助驱动设备，所述的辅助驱动设备包括驱动电机及控制电路和机架上的滑轨。

进一步的，所述的定位夹板包括安装组件、底架、限位杆、滚动槽、转轴和链条，所述的定位夹板通过安装组件安装在机架上，安装组件位于底架上，所述的底架两侧设有滚动槽，前端设有限位杆，滚动槽通过链条驱动转轴。

更进一步的，所述的相机与显示器连接，所述显示器显示相机拍摄的切割头切割实时画面；

所述的定高跟随系统包括定高跟随系统控制器和驱动装置，调节定位夹板与机架的安装高度，同时调节切割头与定位夹板之间的距离；

所述的激光发生装置通过光纤将激光束传输到切割头；

更进一步的，所述的机架在定位夹板的下层设有空腔室，用于收集激光切割电路板时产生的烟气，所述的烟气通过机架上的排烟口排除；

所述的排烟口处包括设置烟气净化装置或烟气收集装置。

所述的定位夹板由若干个转轴组成切割平台，所述的转轴之间协同控制切割平台；

所述的切割机包括搭载视觉系统，对切割平台上待切割的电路板进行MARK点扫描。

有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的切割机实现全自动切割产线设计的一款光纤激光切割机，既可以用于单机人工操作，也可以用于全自动产线流水线。其次，本发明的视觉定位系统精度高，对放入的产品进行精准定位和精准切割；切割时能自动避让支撑点，使用支撑点不被切割损伤，既保护了支撑台面，又极大减少了切割返渣返火花对电路板表面的损伤；最后，大幅面的电路板切割一定要有支撑来保证板面的平整和切割的稳定，就一定要做切割支撑台面，并且要做支撑点避让功能。

附图说明

图1是本发明的结构整体结构示意图；

图2是本发明所述切割机的正视图；

图3是本发明所述切割装置的结构示意图；

图4是本发明所述定位夹板的结构示意图。

具体实施方式

为了详细的说明本发明所公开的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例做进一步的阐述。

一种电路板激光切割机，如图1-图4所示，包括机架1、切割装置2、定位夹板3、激光发生装置4、定高跟随系统控制器5、显示器6、顶面7、排烟口8、钣金防护壳9和切割平台10。通过图1和图2，切割机的机架1可以将其分为三层，底部为箱体结构，中部为切割空间，上层为切割装置2的安装部位和控制部分。在中间的切割空间上，设有定位夹板3和切割装置2，切割装置2采用的是激光切割技术，通过光纤传输激光，激光切割技术在金属板或复合板的切割已经应用比较常见，对于现有技术在此不做赘述。本发明中，切割装置2通过激光发生装置4产生激光，然后通过激光传输管或光纤传输到切割头204上，切割头204聚光后射出激光束，用于切割定位夹板3上的PCB板或电路板，定位夹板3辅助定高跟随系统进行定位，切割装置2还设有视觉定位系统辅助切割头204的三维空间定位。

在本发明所述的电路板激光切割机中，机架1的底部箱体内，在定位夹板3的下层设有空腔室，用于收集激光切割电路板时产生的烟气。对于现有的装置，均没有对此设计有烟气的处理，这样在切割一些金属板材或电路板时高温产生的气体是没有进行处理或收集的，虽然所产生的烟气较少，但是部分材料因为激光产生的高温等碎屑，均会有一定的烟气产生。本发明中，烟气通过机架1上的排烟口8排除，为了进一步的提高效果，空腔内可以设有排气扇，产生气流和降低压强，使得收集和排放的效果更好，排烟口8处包括设置烟气净化装置或烟气收集装置，所述的净化装置包括溶液或经过水箱过滤。

切割装置2的结构如图3所示，包括Z轴拖链201、固定装置202、横向移动轴203、切割头204、相机205、切割支撑平台206、高度调节装置207、纵向调节装置208和紧固装置209。具体的说，其安装方式参见图2所示的结构，在机架1中部的切割空间部分，机架1左右和后面三侧设有护板，整个机架1可以采用钣金防护壳9进行外部保护，在三侧的护板上，安装切割装置2，包括通过调节各部分结构实现切割装置2的空间定位，所述的切割装置2通过Z轴拖链201和高度调节装置207实现Z轴方向的高度调节，高度调节装置207设置在Z轴拖链201所处的接机械臂上，起到固定Z轴的高度，拖动Z轴拖链201及其内部的电路组件。横向移动轴203和纵向调节装置208控制切割头204在平面内的移动，包括辅助驱动设备，所述的辅助驱动设备包括驱动电机及控制电路和机架1上的滑轨。具体的说，横向移动轴203可以独立一根滑轨，也可以通过机架1设置相应的滑道，实现切割装置2及其切割头204的左右移动。纵向调节装置208实现的是切割装置2及其切割头204的前后移动。对于切割头204在平面内的移动，通过设立X轴和Y轴的移动套杆不难实现，通过现有的激光切割技术上容易实现。

如图4所示的是本发明所述的定位夹板3及其切割平台10的构成结构，所述的定位夹板3包括安装组件301、底架302、限位杆303、滚动槽304、转轴305和链条306，定位夹板3通过安装组件301安装在机架1上，安装组件301位于底架302上，底架302两侧设有滚动槽304，前端设有限位杆303，用于避免PCB板在转轴305所构成的切割平台上随着转动而出现的滑动，滚动槽304可以在转轴305的轴承两端设置齿轮或驱动轮，转轴305的轴承两端分别设置在滚动槽304，具有一定的前后移动空间，移动距小于等于转轴305的直径，然后通过链条306驱动所有的转轴305运作工作，辅助视觉定位系统和控制软件进行切割时转轴305自身的规避，激光不会切割到转轴305上。

本发明所述的电路板激光切割装置中，切割头204的旁边设有相机205，相机205用户获取切割的实时画图，并且对此进行监控，同时也可以用切割过程的质量保证，为后续质量问题提供必要的证据。相机205的数据传到显示器5上，包括通过必要的组件实现数据的处理和存储。同时，显示器5也是视觉定位系统的显示装置。

定高跟随系统包括定高跟随系统控制器5和驱动装置，调节定位夹板3与机架1的安装高度，同时调节切割头204与定位夹板3之间的距离，可以通过微型的马达或液压装置控制升降。定位夹板3由若干个转轴305组成切割平台10，转轴305之间协同控制切割平台。

本发明包括辅助视觉系统，其工作原理是首先是视觉系统进行MARK点扫描，根据加工文件确定支撑平台的支撑点与加工产品的位置关系来确定可能会被切割到的支撑点，通过平台前后左右的运动来达到避让的目的。同时，另一方面，本发明在实际切割操作中，待切割的大幅面电路板放到切割支撑台面后，定位夹板固定住电路板，相机对电路板的Mark点进行拍照，计算出精准的电路板位置，然后进行激光切割加工，加工的过程中，台面支撑点自动避让功能开启，确保激光切割时切割头正下方是空的，不会有支撑点去阻碍切割火花的向下排放，这样就避免了返渣返火花，既保护了切割支撑台面，又保护了电路板不被损伤。切割完成后，定位夹板松开，取出切割好的电路板。

Claims (5)

1.一种电路板激光切割机，包括机架(1)、切割装置(2)、定位夹板(3)、激光发生装置(4)、定高跟随系统控制器(5)、显示器(6)、顶面(7)、排烟口(8)、钣金防护壳(9)和切割平台(10)，其特征在于：所述的切割机的机架(1)底部为箱体结构，中部为切割空间，设有定位夹板(3)和切割装置(2)，切割装置(2)通过激光发生装置(4)产生激光并于切割头(204)射出用于切割定位夹板(3)上的电路板，所述定位夹板(3)辅助定高跟随系统进行定位，所述的切割装置(2)还设有视觉定位系统辅助切割头(204)进行三维空间定位；

所述视觉定位系统对切割平台上待切割的电路板进行MARK点扫描，根据加工文件确定切割平台的支撑点与加工产品的位置关系来确定可能会被切割到的支撑点，通过平台的运动来达到避让的目的；

所述的切割装置(2)包括Z轴拖链(201)、固定装置(202)、横向移动轴(203)、切割头(204)、相机(205)、切割支撑平台(206)、高度调节装置(207)、纵向调节装置(208)和紧固装置(209)，所述的切割装置(2)通过Z轴拖链(201)和高度调节装置(207)实现Z轴方向的高度调节，横向移动轴(203)和纵向调节装置(208)控制切割头(204)在平面内的移动，包括辅助驱动设备，所述的辅助驱动设备包括驱动电机及控制电路和机架(1)上的滑轨；

所述的定高跟随系统包括定高跟随系统控制器(5)和驱动装置，调节定位夹板(3)与机架(1)的安装高度，同时实时调节切割头(204)与定位夹板(3)之间的距离；

所述的定位夹板(3)包括安装组件(301)、底架(302)、限位杆(303)、滚动槽(304)、转轴(305)和链条(306)，所述的定位夹板(3)通过安装组件(301)安装在机架(1)上，安装组件(301)位于底架(302)上，所述的底架(302)两侧设有滚动槽(304)，前端设有限位杆(303)，滚动槽(304)通过链条(306)驱动转轴(305)；

所述的定位夹板(3)由若干个转轴(305)组成切割平台(10)，所述的转轴(305)之间协同控制切割平台；

所述转轴(305)的轴承两端分别设置在滚动槽(304)内，具有一定的前后移动空间，移动距离小于等于转轴(305)的直径。

2.根据权利要求1所述的一种电路板激光切割机，其特征在于：所述的相机(205)与显示器(6)连接，所述显示器(6)显示相机(205)拍摄的切割头(204)切割实时画面。

3.根据权利要求1所述的一种电路板激光切割机，其特征在于：所述的激光发生装置(4)通过光纤将激光束传输到切割头(204)。

4.根据权利要求1所述的一种电路板激光切割机，其特征在于：所述的机架(1)在定位夹板(3)的下层设有空腔室，用于收集激光切割电路板时产生的烟气和废料，所述的烟气通过机架(1)上的排烟口(8)排除。

5.根据权利要求4所述的一种电路板激光切割机，其特征在于：所述的排烟口(8)处包括设置烟气净化装置或烟气收集装置。

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