CN111469207A - 一种pcb数控钻孔下钻过程的智能控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种PCBPCB数控钻孔下钻过程的智能控制方法，该方法通过控制系统同时驱动机械手做XY轴和Z轴的运动，使机械手达到断点的时间最短，提高了PCB打孔的效率，通过增设压力脚使刀具在打孔过程中，PCB板与盖板之间处于相对稳定的状态，避免发生以往刀具接触PCB板时产生的机床震动等不稳定情况，通过控制系统对刀具的运动速度进行控制，使刀具在接触PCB板时速度刚好为钻孔速度，节省掉以往刀具接触PCB板时速度由零进行提速的过程，大大的提高了打孔的效率，针对批量打孔生产来说，该过程具备较为明显的效率提升。

Description

一种PCB数控钻孔下钻过程的智能控制方法
技术领域
本发明属于数控钻孔技术领域，特别涉及一种PCB数控钻孔下钻过程的智能控制方法。
背景技术
随着电子技术的创新与发展，电子产品呈现小型化、复杂化趋势。印刷电路板(PCB)进入细线路、微孔时代。PCB孔径越来越小，孔位越来越密集，对数控钻孔提出更高要求。PCB数控钻孔机运动曲线规划设计是PCB数控钻孔机关键核心技术，通过对PCB数控钻孔机下钻过程运动控制曲线进行优化设计，可以减少运动时间，减小机床震动，提高PCB数控钻孔机微小孔加工能力及水平。满足电子产品对PCB制造技术需要。
在公告号为“CN103769943A”，名称为“一种用于PCB数控钻孔的控制系统及方法”的中国专利中，公开了一种用于PCB数控钻孔的控制系统及方法，该控制系统包括控制器、工控计算机、伺服驱动器、XYZ轴电机和位置检测器；控制器上设有输入端、第一输出端和通信端，控制器的通信端通过以太网与工控计算机交互通信连接；控制器通过其第一输出端将下载的钻孔数据传输给伺服驱动器，由伺服驱动器驱动XYZ轴电机上XY轴平移及Z轴上下运动，位置检测器检测XY轴平移定位并将定位信号通过控制器的输入端传输至控制器。本发明针对现有系统实时控制能力存在的技术缺陷，为PCB钻孔加工开发一种高效、可靠的控制系统与方法，满足PCB对高效数控钻孔的要求，提升PCB数控钻孔效率，进一步降低PCB制造成本。
以上专利中，由伺服驱动器驱动XYZ轴电机上XY轴平移的同时驱动Z轴上下运动，降低了刀具与PCB板之间的距离，节省了刀具下钻的时间，提高了PCB数控钻孔的效率，但是以上专利中刀具在接触PCB板时运动速度为零，在钻孔过程中需要重新提速然后达到匀速状态，进而进行PCB板的数控钻孔过程，该种方法仍存在速度提升的空间，而针对每次钻孔时间的缩短对整个大批量数据钻孔过程来说具有重要意义。另外，上述专利中刀具接触PCB进行钻孔过程中可能因缺少固定装置，导致PCB板在钻孔过程中可能发生移位，进而造成钻孔精度较差的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种PCB数控钻孔下钻过程的智能控制方法，该方法通过调整刀具的运动曲线，使钻孔刀具移动到PCB板上的时间较短，提高了工作效率。
本发明的另一个目的在于提供一种PCB数控钻孔下钻过程的智能控制方法、该方法通过增设压力脚，并调整了压力脚和刀具的运动速度曲面，使刀具在到达PCB板时的速度刚好为刀具的钻孔速度，节省掉刀具提速的过程，提高了数据钻孔的工作效率，压力脚使钻孔过程更稳定。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种PCB数控钻孔下钻过程的智能控制方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：
S1：由控制系统驱动设置有压力脚和刀具的机械手同时沿XY轴平移和Z轴上下运动，使机械手的压力脚由起钻位移动到与PCB板面接触为止，此时压力脚处于断点，机械手的刀具处于收缩位；
S2：当压力脚处于断点后，由控制系统驱动机械手的刀具沿Z轴进行下钻运动，当刀具与PCB板面接触，此时刀具处于变速点；
S3：当刀具处于变速点后，刀具继续进行下钻运动，直到刀具处于终点位，其中变速点与终点位的距离为该PCB的钻孔深度；
在刀具位于变速点与终点位之间时，刀具做匀速运动，且速度与刀具到达变速点的速度相同；
S4：当刀具到达终点位时，机械手带动刀具做向上的高加减速运动，直到机械手处于起钻位为止，期间刀具收缩到收缩位中；
S5：当机械手处于起钻位后，重复步骤S1-S4，直到PCB上所有钻孔工作完成。
在PCB板打孔过程中，通过增加压力脚，保证了每次打孔时PCB板与盖板之间相对的稳定性，避免刀具在打孔时产生的振动造成打孔位置精度较差的情况，通过光栅检测装置检测压力脚是否与PCB板接触，同时由控制系统调节压力脚的运动速度，当压力脚与PCB板接触时，将压力脚的运动速度设置为零，此时有控制系统控制刀具进行下钻运动，刀具在下钻过程中通过控制器控制刀具的运动速度，使刀具在接触PCB板时，刀具的运动速度刚好为刀具钻孔时的钻孔速度，该种方式的下钻过程，在增加压力脚保证钻孔过程稳定性的同时，通过调节刀具的旋转速度，使刀具在接触PCB板时，速度并非从零开始，而是刚好调节为PCB板的钻孔速度，该种方式节省掉刀具接触PCB板时需要提速的过程，并且压力脚又能保证钻孔的稳定性，针对批量打孔过程，该种方式明显了提高了PCB板的打孔速度，提高工作效率。在机械手由起钻位运动到断点的过程中，机械手并非传统的先进行XY轴的定位运动，然后在进行下钻过程，而是XY轴运动的同时进行Z轴的运动，该种方式打量了节省了机械手摆动的时间，减少机床震动，提高了PCB板的打孔的工作效率。
进一步地，所述控制系统包括用于控制机械手及刀具在X轴、Y轴和Z轴方向的运动速度的变频器。
进一步地，所述机械手在起钻位和断点之间运动时，机械手处于变速运动，且断点处机械手的运动速度为零；所述刀具在处于变速点之前为变速运动，且刀具在变速点的速度不为零。机械手在起钻位和断点之间运动的变速运动优选为先加速后匀速，最后减速，这样最大限度的保证机械手到达断点时的时间最短，且速度变化较为稳定。刀具在变速点之前的变速运动也为先加速后减速，依然保证刀具到达变速点的时间最短。
进一步地，所述控制系统包括伺服驱动器、XYZ电机、检测器、用于位置信号管理及信号采集处理的控制器和用于钻孔数据编辑并将钻孔数据下载至控制器的工控机；所述控制器与工控机通过以太网实现数据传输，所述伺服驱动器、XYZ电机和检测器均与控制器电连接；所述XYZ电机设置在机械手上，用于实现机械手的X轴、Y轴和Z轴的移动。
进一步地，所述检测器包括光栅检测装置，用于检测压力脚和刀具是否与PCB板接触。
进一步地，所述检测器还包括孔位检测装置，用于检测该PCB板上是否还有孔位需要打孔。
进一步地，在完成一个下钻任务后，机械手到达的新的起钻位的位置由控制器控制完成，即压力脚由断点提高的高度。
本发明通过控制系统同时控制机械手做XY轴和Z轴的运动，使机械手达到断点的时间最短，提高了PCB打孔的效率，通过增设压力脚使刀具在打孔过程中，PCB板与盖板之间处于相对稳定的状态，避免发生以往刀具接触PCB板时产生的机床震动等不稳定情况，通过控制系统对刀具的运动速度进行控制，使刀具在接触PCB板时速度刚好为钻孔速度，节省掉以往刀具接触PCB板时速度由零进行提速的过程，大大的提高了打孔的效率，针对批量打孔生产来说，该过程具备较为明显的效率提升。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是本发明带有压力脚和刀具的机械手在Z轴方向的运动示意图。
图3是本发明的控制系统的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种PCB数控钻孔下钻过程的智能控制方法，该方法的具体步骤如下：
S1：由控制系统驱动设置有压力脚和刀具的机械手同时沿XY轴平移和Z轴上下运动，使机械手的压力脚由起钻位1移动到与PCB板面接触为止，此时压力脚处于断点2，机械手的刀具处于收缩位；
S2：当压力脚处于断点2后，由控制系统驱动机械手的刀具沿Z轴进行下钻运动，当刀具与PCB板面接触，此时刀具处于变速点3；
S3：当刀具处于变速点3后，刀具继续进行下钻运动，直到刀具处于终点位4，其中变速点3与终点位4的距离为该PCB的钻孔深度；
在刀具位于变速点3与终点位4之间时，刀具做匀速运动，且速度与刀具到达变速点3的速度相同；
S4：当刀具到达终点位4时，机械手带动刀具做向上的高加减速运动，直到机械手处于起钻位1为止，期间刀具收缩到收缩位中；
S5：当机械手处于起钻位1后，重复步骤S1-S4，直到PCB上所有钻孔工作完成。
在PCB板打孔过程中，通过增加压力脚，保证了每次打孔时PCB板与盖板之间相对的稳定性，避免刀具在打孔时产生的振动造成打孔位置精度较差的情况，通过光栅检测装置检测压力脚是否与PCB板接触，同时由控制系统调节压力脚的运动速度，当压力脚与PCB板接触时，将压力脚的运动速度设置为零，此时有控制系统控制刀具进行下钻运动，刀具在下钻过程中通过控制器控制刀具的运动速度，使刀具在接触PCB板时，刀具的运动速度刚好为刀具钻孔时的钻孔速度，该种方式的下钻过程，在增加压力脚保证钻孔过程稳定性的同时，通过调节刀具的旋转速度，使刀具在接触PCB板时，速度并非从零开始，而是刚好调节为PCB板的钻孔速度，该种方式节省掉刀具接触PCB板时需要提速的过程，并且压力脚又能保证钻孔的稳定性，针对批量打孔过程，该种方式明显了提高了PCB板的打孔速度，提高工作效率。在机械手由起钻位运动到断点的过程中，机械手并非传统的先进行XY轴的定位运动，然后在进行下钻过程，而是XY轴运动的同时进行Z轴的运动，该种方式打量了节省了机械手摆动的时间，减少机床震动，提高了PCB板的打孔的工作效率。
在本实施例中，控制系统包括用于控制机械手及刀具在X轴、Y轴和Z轴方向的运动速度的变频器。
在本实施例中，机械手在起钻位1和断点2之间运动时，机械手处于变速运动，且断点处机械手的运动速度为零；刀具在处于变速点3之前为变速运动，且刀具在变速点的速度不为零。机械手在起钻位和断点之间运动的变速运动优选为先加速后匀速，最后减速，这样最大限度的保证机械手到达断点时的时间最短，且速度变化较为稳定。刀具在变速点之前的变速运动也为先加速后减速，依然保证刀具到达变速点的时间最短。
在本实施例中，控制系统包括伺服驱动器、XYZ电机、检测器、用于位置信号管理及信号采集处理的控制器和用于钻孔数据编辑并将钻孔数据下载至控制器的工控机；控制器与工控机通过以太网实现数据传输，伺服驱动器、XYZ电机和检测器均与控制器电连接；XYZ电机设置在机械手上，用于实现机械手的X轴、Y轴和Z轴的移动。
在本实施例中，检测器包括光栅检测装置，用于检测压力脚和刀具是否与PCB板接触。
在本实施例中，检测器还包括孔位检测装置，用于检测该PCB板上是否还有孔位需要打孔。
在本实施例中，在完成一个下钻任务后，机械手到达的新的起钻位1的位置由控制器控制完成，即压力脚由断点提高的高度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种PCB数控钻孔下钻过程的智能控制方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：
S1：由控制系统驱动设置有压力脚和刀具的机械手同时沿XY轴平移和Z轴上下运动，使机械手的压力脚由起钻位移动到与PCB板面接触为止，此时压力脚处于断点，机械手的刀具处于收缩位；
S2：当压力脚处于断点后，由控制系统驱动机械手的刀具沿Z轴进行下钻运动，当刀具与PCB板面接触，此时刀具处于变速点；
S3：当刀具处于变速点后，刀具继续进行下钻运动，直到刀具处于终点位，其中变速点与终点位的距离为该PCB的钻孔深度；
在刀具位于变速点与终点位之间时，刀具做匀速运动，且速度与刀具到达变速点的速度相同；
S4：当刀具到达终点位时，机械手带动刀具做向上的高加减速运动，直到机械手处于起钻位为止，期间刀具收缩到收缩位中；
S5：当机械手处于起钻位后，重复步骤S1-S4，直到PCB上所有钻孔工作完成。
2.如权利要求1所述的PCB数控钻孔下钻过程的智能控制方法，其特征在于，所述控制系统包括用于控制机械手及刀具在X轴、Y轴和Z轴方向的运动速度的变频器。
3.如权利要求2所述的PCB数控钻孔下钻过程的智能控制方法，其特征在于，所述机械手在起钻位和断点之间运动时，机械手处于变速运动，且断点处机械手的运动速度为零；所述刀具在处于变速点之前为变速运动，且刀具在变速点的速度不为零。
4.如权利要求3所述的PCB数控钻孔下钻过程的智能控制方法，其特征在于，所述控制系统包括伺服驱动器、XYZ电机、检测器、用于位置信号管理及信号采集处理的控制器和用于钻孔数据编辑并将钻孔数据下载至控制器的工控机；所述控制器与工控机通过以太网实现数据传输，所述伺服驱动器、XYZ电机和检测器均与控制器电连接；所述XYZ电机设置在机械手上，用于实现机械手的X轴、Y轴和Z轴的移动。
5.如权利要求4所述的PCB数控钻孔下钻过程的智能控制方法，其特征在于，所述检测器包括光栅检测装置，用于检测压力脚和刀具是否与PCB板接触。
6.如权利要求5所述的PCB数控钻孔下钻过程的智能控制方法，其特征在于，所述检测器还包括孔位检测装置，用于检测该PCB板上是否还有孔位需要打孔。
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