CN112140228A

CN112140228A - 一种pcb板三维钻孔设备及其控制方法

Info

Publication number: CN112140228A
Application number: CN202010996785.8A
Authority: CN
Inventors: 王楚璞
Original assignee: Shaoyang Shi Rong Electronic LLC
Current assignee: Shaoyang Shi Rong Electronic LLC
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2020-12-29

Abstract

本发明提供了一种PCB板三维钻孔设备，包括：操作支撑架；支撑板，其支撑在所述操作支撑架上；钻孔机，其支撑在所述支撑板上，能够调节与所述支撑板的距离，实现钻孔操作；推架，其可滑动设置在所述支撑板一侧，能够推动并固定PCB板。本发明提供了一种PCB板三维钻孔设备，支撑板与钻孔机之间的距离可调，推架能够推动并固定PCB板，并能够调整钻孔机的钻孔角度，实现了PCB板钻孔的角度的三维调节，本发明还提供了一种PCB板三维钻孔设备的控制方法，将钻孔机的钻孔角度和支撑板与钻孔机之间的距离带入模糊控制器，能够精准调节钻孔速度，避免钻孔过快损伤PCB板，节约物料成本。

Description

一种PCB板三维钻孔设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及特种设备机械钻孔技术领域，尤其涉及一种PCB板三维钻孔设备和一种PCB板三维钻孔设备的控制方法。

背景技术

现有技术中，PCB，英文全称是Printed Circuit Board，中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为印刷电路板。在印制电路板出现之前，电子元件之间的互连都是依靠电线直接连接而组成完整的线路。现在，尽管PCB的制造技术已经发展了将近100 年了，PCB的制造品质以及效率依然严重地依靠制造设备和现场管理，特别是高密度的多层PCB板，加工难度大，在约60个制造工序中，每个工序可能出现不良品，所以产出率普遍不高，其中钻孔工序的生产成本约占全部工序的三成以上，钻孔工序中，PCB钻孔的钻刀由于损耗引起的外径变小，可能更换不及时，会导致成批的PCB加工出现孔径偏小而不合格；或者是钻刀刀头的X轴、Y轴坐标的坐标值异常，钻架上主钻刀的夹持出现倾斜、弯曲等异常形状，如果没有检测，会导致PCB孔径加工异常，甚至划伤、损坏PCB的现象；还有，PCB钻孔过程中，产生大量玻璃纤维材料、铜屑等的碎屑，出现碎屑塞孔、孔壁粗糙、偏孔等不良现象，甚至影响PCB后续的孔壁镀铜的成品率，降低产出率，浪费生产成本；除此之外，由于PCB的孔数量很多，孔径的大小由于设计需要种类繁多，钻孔过程中，钻刀需要频繁更换，因此需要一种切合PCB钻孔设备的换刀装置，目前市场上的自动换刀机是具有一可旋转的换刀臂，该换刀臂是在加工机与刀盘之间以换刀臂中心为轴而旋转，体积较大，结构复杂，价格昂贵，不适合于PCB钻孔设备，也不便于维护。

发明内容

本发明提供了一种PCB板三维钻孔设备，支撑板与钻孔机之间的距离可调，推架能够推动并固定PCB板，并能够调整钻孔机的钻孔角度，实现了PCB 板钻孔的角度的三维调节。

本发明还提供了一种PCB板三维钻孔设备的控制方法，将钻孔机的钻孔角度和支撑板与钻孔机之间的距离带入模糊控制器，能够精准调节钻孔速度，避免钻孔过快损伤PCB板，节约物料成本。

本发明提供的技术方案为：

一种PCB板三维钻孔设备，包括：

操作支撑架；

支撑板，其支撑在所述操作支撑架上；

钻孔机，其支撑在所述支撑板上，能够调节与所述支撑板的距离，实现钻孔操作；

推架，其可滑动设置在所述支撑板一侧，能够推动并固定PCB板。

优选的是，所述操作支撑架包括：

多个支撑脚；

隔板，其连接所述支撑脚，所述隔板与所述支撑板之间形成容置空间。

优选的是，还包括：配合桶，其设置在所述隔板上，并能够与所述钻孔机配合实现钻孔操作。

优选的是，所述钻孔机包括：

滑动杆，其支撑在所述支撑板上；

滑动架，其可滑动连接所述滑动杆；

钻孔架，其连接所述滑动架，能够随所述滑动架沿所述滑动杆滑动。

优选的是，还包括可调螺柱，其连接所述钻孔架，并能够与所述支撑板螺纹配合，以调节所述钻孔架与所述支撑板的距离。

优选的是，所述钻孔机由电机驱动。

优选的是，还包括PCB板固定座，其可滑动设置在所述支撑板上，并由推架推动。

优选的是，所述推架包括：

推柱，其一端连接所述PCB板固定座；

翻转推架，其设置在所述推柱另一端，能够推动所述推柱沿所述翻转推架滑动。

一种PCB板三维钻孔设备的控制方法，包括：

根据钻孔位置，调整支撑板与钻孔机之间的距离H，并检测钻孔机的钻孔角度α；

将钻孔机的钻孔角度α和支撑板与钻孔机之间的距离H带入模糊控制器，计算得到钻孔机的钻孔速度v。

优选的是，将钻孔机的钻孔角度α和支撑板与钻孔机之间的距离H的模糊集均为：{NB，NM，NS，ZR，PS，PM，PB}，NB表示负大，NM表示负中，NS表示负小，ZR表示零，PS表示正小，PM表示正中，PB表示正大，它们的论域为：{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}。

有益效果

附图说明

图1为本发明所述的PCB板三维钻孔设备的结构示意图。

图2为本发明所述的操作支撑架的结构示意图。

图3为本发明所述的钻孔机的结构示意图。

图4为本发明所述的推架的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“横”、“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供的PCB板三维钻孔设备，包括：操作支撑架110、支撑板120、钻孔机130和推架140。

其中，支撑板120支撑在操作支撑架110上；钻孔机130支撑在支撑板 120上，能够调节与支撑板120的距离，实现钻孔操作；推架140可滑动设置在支撑板120一侧，能够推动并固定PCB板。

如图2所示，操作支撑架110包括：多个支撑脚111和隔板112；隔板 112连接支撑脚111，隔板112与支撑板120之间形成容置空间。配合桶113 设置在隔板112上，并能够与钻孔机130配合实现钻孔操作，配合桶113可以设置为通型结构，用于承接物料，或在顶部设置具有凹槽的托架，容纳钻孔机130的钻头，起到保护作用，防止物料飞溅。。

如图3所示，钻孔机130包括：滑动杆131、滑动架132、钻孔架133和可调螺母134。滑动杆131支撑在支撑板120上；滑动架132可滑动连接滑动杆131；钻孔架133连接滑动架132，能够随滑动架132沿滑动杆131滑动。

作为一种优选，可调螺柱134连接钻孔架133，并能够与支撑板120螺纹配合，以调节钻孔架133与支撑板120的距离。优作为一种优选，钻孔机由电机驱动。

如图4所示，PCB板固定座141，可滑动设置在支撑板120上，并由推架 140推动。作为一种优选，推架140包括：推柱141和翻转推架142，推柱141 一端连接PCB板固定座141；翻转推架142设置在所述推柱另一端，能够推动推柱沿翻转推架142滑动。本发明提供了一种PCB板三维钻孔设备，支撑板与钻孔机之间的距离可调，推架能够推动并固定PCB板，并能够调整钻孔机的钻孔角度，实现了PCB板钻孔的角度的三维调节。

本发明还提供了一种PCB板三维钻孔设备的控制方法，包括：

其中，H、α的实际变化范围分别为[-0.5,0.5]，[-30,30]，它们的离散论域均为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}

则比例因子k₂＝6/0.5，k₁＝6/30，

定义模糊子集及隶属函数

如图4所示，撑板与钻孔机之间的距离H分为3个模糊状态：PB(正大)， PM(正中)，PS(正小)，结合经验得H的隶属度函数表。

钻孔机的钻孔角度α分为七个模糊状态：PB(正大)，PM(正中)，PS (正小)，0(零)，NS(负小)，NM(负中)，NB(负大)，结合经验得出隶属度函数表，如表1所示。

表1夹角α的隶属度函数表

θ	-6	-5	-4	-3	-2	-1	-0	+1	+2	+3	+4	+5	+6
														PB	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0.2	0.7	1.0
PM	0	0	0	0	0	0	0	0	0.2	0.8	1.0	0.8	0.2
														PS	0	0	0	0	0	0	0	0.8	1.0	0.8	0.2	0	0
0	0	0	0	0	0	0.5	1.0	0.5	0	0	0	0	0
														NB	0	0	0.2	0.8	1.0	0.8	0	0	0	0	0	0	0
NM	0.2	0.8	1.0	0.8	0.2	0	0	0	0	0	0	0	0
														NS	1.0	0.7	0.2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0

模糊推理过程必须执行复杂的矩阵运算，计算量非常大，在线实施推理很难满足控制系统实时性的要求，本发明采用查表法进行模糊推理运算，模糊推理决策采用三输入单输出的方式。

通过经验可以总结出模糊控制器的初步控制规则，控制规则见表3。

表3为模糊控制规则表

模糊控制器根据得出的模糊值对输出信号进行解模糊化，得到第二研磨机的研磨时间，求模糊控制查询表，由于论域是离散的，模糊控制规则及可以表示为一个模糊矩阵，采用单点模糊化，求出模糊控制查询表。

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

1.一种PCB板三维钻孔设备，其特征在于，包括：

操作支撑架；

支撑板，其支撑在所述操作支撑架上；

2.根据权利要求1所述的PCB板三维钻孔设备，其特征在于，所述操作支撑架包括：

多个支撑脚；

3.根据权利要求2所述的PCB板三维钻孔设备，其特征在于，还包括：配合桶，其设置在所述隔板上，并能够与所述钻孔机配合实现钻孔操作。

4.根据权利要求3所述的PCB板三维钻孔设备，其特征在于，所述钻孔机包括：

滑动杆，其支撑在所述支撑板上；

滑动架，其可滑动连接所述滑动杆；

5.根据权利要求4所述的PCB板三维钻孔设备，其特征在于，还包括可调螺柱，其连接所述钻孔架，并能够与所述支撑板螺纹配合，以调节所述钻孔架与所述支撑板的距离。

6.根据权利要求4或5所述的PCB板三维钻孔设备，其特征在于，所述钻孔机由电机驱动。

7.根据权利要求6所述的PCB板三维钻孔设备，其特征在于，还包括PCB板固定座，其可滑动设置在所述支撑板上，并由推架推动。

8.根据权利要求7所述的PCB板三维钻孔设备，其特征在于，所述推架包括：

推柱，其一端连接所述PCB板固定座；

9.一种PCB板三维钻孔设备的控制方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的PCB板三维钻孔设备的控制方法，其特征在于，将钻孔机的钻孔角度α和支撑板与钻孔机之间的距离H的模糊集均为：{NB，NM，NS，ZR，PS，PM，PB}，NB表示负大，NM表示负中，NS表示负小，ZR表示零，PS表示正小，PM表示正中，PB表示正大，它们的论域为：{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}。