CN113459202A - Pcb生产板自动压板装置、钻孔机及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种PCB生产板自动压板装置、钻孔机及方法，钻孔机包括自动压板装置，PCB生产板上设有定位销钉，自动压板装置包括升降机构和压板，压板设置在升降机构的执行端上，且沿第一方向延伸，用于压制PCB生产板；升降机构用于驱动压板在竖直方向上下运动，使压板靠近或远离PCB生产板；所述定位销钉在被钻孔机夹紧前，压板在预设时间内沿第一方向压制在PCB生产板上，钻孔机开始钻孔加工。通过控制压板装置上的压板运动和气夹开合，实现对板材的自动压平处理及固定，提高加工效率和钻孔品质。

Description

PCB生产板自动压板装置、钻孔机及方法

技术领域

本发明涉及PCB加工设备技术领域，特别是涉及一种PCB生产板自动压板装置、钻孔机及方法。

背景技术

在印制线路板的生产过程中，为了线路层之间的连接以及后期电子元器件的安装等，需要使用钻孔机在PCB生产板上钻孔，以及按照设计需求对PCB生产板铣边成型。钻孔过程是利用钻孔机上与主轴连接的钻咀，通过主轴的高速旋转，钻咀落钻在PCB生产板上钻出所需孔径的孔。铣边过程是利用铣边机与主轴连接的铣刀，通过主轴的高速旋转，铣刀在PCB生产板边缘铣削所需的外型。钻孔加工前需要对板材进行压平处理，防止板材变形突起。

随着社会的进步发展，对PCB钻孔加工提出了更高的要求。PCB钻孔前会将PCB生产板9放置在钻孔机的承载台面上，同时将PCB生产板9上的定位销钉置入气夹中。由于PCB生产板9的板材厚度较薄，厚度一般为0.1~5mm，长宽尺寸一般为400×370mm~660×760mm，受外力影响很容易变形，形成如图1和图2中所示的凸起凹陷处93，凸起凹陷93处钻孔易偏位，为减少板材变形对钻孔加工的影响，固定前操作员会使用工具对板面进行压平处理，在确认平整后再进行板材固定，气夹夹紧定位销钉，但是人工操作效率低下，只能一次处理一个方向的变形，同时受操作人员的经验和工作能力等主观因素影响较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种PCB生产板自动压板装置、钻孔机及方法，能够自动调整PCB生产板的凹凸变形，以保证钻孔的精度。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种PCB生产板自动压板装置，所述PCB生产板上沿第一方向设有至少两个定位销钉，所述定位销钉用于PCB生产板在钻孔机上钻孔时的夹紧定位；所述自动压板装置包括升降机构和压板，其中，压板设置在升降机构的执行端上，且沿第一方向延伸，用于压制PCB生产板；升降机构用于驱动压板在竖直方向上下运动，使压板靠近或远离PCB生产板；所述定位销钉在被钻孔机夹紧定位前，压板在预设时间内沿第一方向压制在PCB生产板上。

压板尽量压在PCB生产板容易产生变形的位置，因此，为了提高压板的压制效果，所述压板的压制位置位于定位销钉的一侧，并尽量靠近定位销钉，位于定位销钉的左侧或右侧。

作为优选方案，所述压板在第一方向的延伸长度大于等于任意两个定位销钉之间距离的最大值，以保证能够覆盖定位销钉所在的位置。

进一步，为了实现自动压板装置与钻孔机的安装，所述自动压板装置还包括安装板，所述安装板位于所述压板上方，用于安装和支撑升降机构，以及将自动压板装置安装在钻孔机上。

进一步，为了提高压板在压制过程中的稳定性，所述自动压板装置还包括连接在安装板和压板之间的至少一个导向机构，每个所述导向机构包括设于安装板和压板一者上的导向轴，以及设于安装板和压板另一者上且与导向轴匹配的导套，所述导套套设在导向轴上，且所述导向轴在导套内能够相对导套沿轴线方向往复运动。

本发明不对升降机构与压板在第一方向上的位置关系进行限制，因此，升降机构可以位于压板的中间位置，也可以偏向一侧，因此，当只有一组导向机构时，可以与升降机构共同作用保证压板压制时的稳定性。

但是，升降机构中采用了浮动接头，因此，其导向和定位的作用有限，因此，为了进一步提高压板压制时的稳定性，所述导向机构优选至少为两个，并且分布于安装板的两端，使得压板在升降时两端能保持水平，不会一边倾斜。

当导向机构为两个或以上时，所有导向轴可以设置在安装板和压板其中之一上，所有导向机构均同向设置；导向轴也可以部分设置在安装板上，部分设置在压板上，此时与安装板上导向轴匹配的导套设置在压板上，与压板上导向轴匹配的导套设置在安装板上，导向机构存在反向设置。

升降机构的可以有多种实现方式，可以采用电机、螺杆和螺套来实现直线运动，电机带动螺杆和螺套中的其一旋转，就可以实现螺杆在螺套中的直线运动，也可以直接采用电机和直线轴承来实现，本发明中为了说明升降机构的动作过程给出一种具体的实现方式，所述升降机构包括驱动器和连杆，所述驱动器与钻孔机相对固定，其中，驱动器包括但不限于气缸、电缸、液压缸，驱动器的输出端通过连杆连接压板。

进一步，所述升降机构还包括设置在连杆和压板之间的浮动接头，所述连杆通过浮动接头与压板连接。在升降过程中通过浮动接头的缓冲，可以改善轴向运动过程中由于同轴度误差等导致的运动不畅。

一种PCB生产板的钻孔机，包括至少一组上述的自动压板装置，还包括床身、工作台和横梁，所述工作台设置在床身上表面，横梁横跨在工作台上方且两端分别支撑在床身上，所述工作台上设有销钉定位装置，所述销钉定位装置用于安装PCB生产板上的定位销钉，并对定位销钉进行夹紧固定，从而实现PCB生产板的定位和固定；每组所述自动压板装置均通过其安装板安装于横梁的下端，所述定位销钉在被销钉定位装置夹紧前，压板在预设时间内沿第一方向压制在PCB生产板上，所述压板的压制位置位于所述定位销钉的一侧，并靠近所述定位销钉。

一种PCB生产板自动压板方法，包括上述的钻孔机，还包括以下步骤：

S1：松开销钉定位装置，将待加工PCB生产板放置于工作台的台面上，使定位销钉放置于销钉定位装置内，且使定位销钉处于未夹紧状态；

S2：移动工作台，调整PCB生产板的位置，使PCB生产板位于压板的正下方；作为优选，压板位于PCB生产板上定位销钉的一侧，使定位销钉在压板的左侧或右侧；

S3：通过驱动器控制压板下降，与PCB生产板的板面接触后，对PCB生产板进行预压，使压板在预设时间内压制在待加工PCB生产板上，使待加工PCB生产板趋于平整，所述压板的压制位置位于所述定位销钉的一侧，并靠近所述定位销钉；

S4：预设时间到，控制销钉定位装置夹紧待加工PCB生产板下方的定位销钉，然后，通过驱动器控制压板上升，压板上升到位后，钻孔机开始钻孔加工。

在压板上升和下降过程中均检测压板的位置，判断压板上升或下降是否到位，如果到位则进行相应的后续动作，如果检测到压板未到位，则通过钻孔机的控制系统发出报警，提示操作员，操作员检查排除问题后，取消报警，再由钻孔机的控制系统控制压板继续上升或下降，直到传感器检测压板到位为止。

在定位销钉的夹紧过程中，也设置有检测功能，通过判断销钉定位装置的气夹动作是否到位，判断定位销钉是否夹紧或松开到位，以保证设备钻孔过程的正常进行。

在连续加工过程中，操作人员负责将工作台上加工完成的PCB生产板取下，再将未加工的新PCB生产板放置到工作台上去，当工作台上可以放置多块PCB生产板时，将所有区域的板料全部更换完成后，才能输入压板功能指令，系统会按照设置的程序，控制主轴、工作台等部件运动到指定位置，然后系统控制压板装置的电磁阀进行压板装置上气缸的气路切换，推动压板向下运动，与板面接触后，对板材预压，板材受外力影响舒展平整，随后控制气夹夹紧板材上的定位销钉，完成板材固定后，控制压板装置的电磁阀切换气路，压板的位置可以通过气缸上的磁性开关进行判断，气缸回缩至安全位置后，即可进行钻孔加工。此发明装置，可以实现自动压板，多轴同步，大大提高工作效率，节省人工成本，同时减少人为影响，提高钻孔品质。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种PCB生产板自动压板装置、钻孔机及方法，主要针对目前广泛研究的PCB加工系统，通过控制压板装置上的压板运动和气夹开合，实现对板材的自动压平处理及固定，提高加工效率和钻孔品质。

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是PCB生产板的结构示意图。

图2是PCB生产板放置在销钉定位装置上的结构示意图。

图3是本发明自动压板钻孔机的结构示意图。

图4是本发明自动压板钻孔机的结构示意图。

图5是本发明销钉定位装置的结构示意图。

图6是销钉定位装置的俯视结构示意图。

图7是图6中A处的销钉定位装置的结构示意图。

图8是两组自动压板装置的装配结构示意。

图9是自动压板装置的结构示意图。

图10是安装板的结构示意图。

图11是PCB生产板自动压板方法的流程示意图。

图12是PCB生产板自动压板过程示意图。

图中：1、床身，2、工作台，3、横梁，4、销钉定位装置，41、条形气夹安装板，42、固定条形夹块，43、活动条形夹块，44、粘接条，45、V型气夹安装板，46、固定夹块，47、V型夹块，48、夹块滑动座，5、底座，6、Z轴部分，7、面板，8、自动压板装置，81、升降机构，811、驱动器，812、磁性开关，813、支架，8131、支撑板，8132、连接板，8133、侧板，814、连杆，815、浮动接头，82、压板，83、导向机构，831、导向轴，832、导套，84、安装板，841、安装孔，842、过孔，9、PCB生产板，91、第一定位销钉，92、第二定位销钉，93、凸起凹陷处。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、前、后等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

PCB生产板9上的定位销钉数量和排布位置是根据PCB生产板9的尺寸以及钻孔机的结构进行设置，为了能够说明本发明技术方案，本实施例中以两个定位销钉为例进行说明，并定义“第一方向”和“第二方向”，其中，第一方向指PCB生产板9上定位销钉分布方向，第二方向指在PCB生产板9的板面上与第一方向垂直的方向。

如图1所示，PCB生产板9上沿第一方向设有用于PCB生产板9在钻孔机上钻孔时的夹紧定位的第一定位销钉91和第二定位销钉92，第一定位销钉91和第二定位销钉92的上下两端均贯穿PCB生产板9，图中箭头所指的方向表示第一方向，并且PCB生产板9的第一定位销钉91和第二定位销钉92在第二方向上的位置靠近PCB生产板9的中部。当将PCB生产板9放置在销钉定位装置4上时，由于PCB生产板9较薄，受外力影响容易变形，可能存在由于定位销钉插入而使PCB生产板9受力凸起，在定位销钉的周围形成凸起部如图2所示，从而使PCB生产板9的板面不平，影响钻孔机的钻孔精度。

因此，如图3-图4所示，本发明提供一种PCB生产板9的钻孔机，包括床身1、工作台2、横梁3和设于横梁3上的Z轴部分6，工作台2设置在床身1上表面，横梁3横跨在工作台2上方且两端分别通过底座5支撑在床身1上，横梁3下方设有至少一组自动压板装置8，自动压板装置8用于压制PCB生产板9，每个Z轴部分6对应至少一组自动压板装置8。本实施例中Z轴部分6和自动压板装置8均设置为两组，两组自动压板装置8并行设置在横梁3下方，可以同时实现两块PCB生产板9的压制，提高了效率；工作台2上设有销钉定位装置4，销钉定位装置4用于安装PCB生产板9上的定位销钉，并对定位销钉进行夹紧固定，从而实现PCB生产板9的定位和固定。钻孔机具有三维运动机构，可以实现三维坐标系中X轴方向、Y轴方向、Z轴方向调整，本实施例中，工作台2所在平面为XY平面，且与横梁3平行的方向为X轴方向，销钉定位装置4前后运动的方向为Y轴方向，与XY平面垂直的为Z轴方向，横梁3上的Z轴部分6为钻孔机的主轴模块，能够实现Z轴方向的上下运动，PCB生产板9放置在销钉定位装置4上后，其第一方向与Y轴方向平行，第二方向与X轴方向平行。

如图5-图7所示，销钉定位装置4包括条形气夹安装板41、固定条形夹块42、活动条形夹块43、粘接条44、V型气夹安装板45、固定夹块46、V型夹块47以及夹块滑动座48，工作台2上安装面板7用于承载PCB生产板9，固定条形夹块42和活动条形夹块43安装在条形气夹安装板41上，活动条形夹块43可以通过气缸等驱动方式进行左右运动，实现对定位销钉的定位夹紧，定位销钉放置位置可以上下调整，粘接条44用于支撑和固定上述承载定位部件。V型气夹组件是PCB生产板9定位的关键部件，如图6所示，固定夹块46安装在V型气夹安装板45的矩形槽内，在固定夹块46上有矩形定位槽，使用时可以对定位销钉进行粗定位，V型夹块47上的V型槽能够保证定位销钉定位的精度，V型夹块47也通过气缸等驱动方式进行左右运动，实现对定位销钉的定位夹紧。销钉定位装置4的结构在此不做限定，示例性的详细结构和工作原理可参见公布号为CN111571696A的发明专利申请，此处不再对其详细赘述。

如图8-图10所示，每组自动压板装置8均包括安装板84、压板82、升降机构81以及导向机构83，其中，安装板84位于压板82上方，用于安装和支撑升降机构81，以及将自动压板装置8安装在钻孔机的横梁3上。安装板84上设有用于通过浮动接头815的过孔842，以及用于与横梁3实现连接的安装孔841。为便于调节自动压板装置8的安装位置，多组安装孔841沿第一方向间隔设于安装板上。压板82设置在升降机构81的执行端上，且沿第一方向延伸，用于压制PCB生产板9。升降机构81设置在安装板84上，用于实现压板82在Z轴方向的上下运动，使压板82靠近或远离PCB生产板9；定位销钉在被钻孔机夹紧前，压板82在预设时间内沿第一方向压制在PCB生产板9上。压板82尽量压在PCB生产板9容易产生变形的位置，因此，为了提高压板82的压制效果，压板82的压制位置位于定位销钉的一侧，并尽量靠近定位销钉，位于定位销钉沿第二方向的左侧或右侧。压板82在第一方向的延伸长度大于等于第一定位销钉91和第二定位销钉92之间距离，以保证能够覆盖定位销钉所在的位置。

升降机构81包括驱动器811、磁性开关812、支架813、连杆814以及浮动接头815，本实施例中驱动器811包括但不限于气缸、电缸、液压缸，本实施例中驱动器811采用笔形气缸，驱动器811通过支架813固定在安装板84上；磁性开关812通过环形抱箍固定在驱动器811的壳体，磁性开关812用于判断并反馈压板82所在位置；支架813包括一体连接的支撑板8131、连接板8132和侧板8133，侧板8133位于连接板8132的两侧。可选地，支撑板8131和连接板8132呈倒置的“L”型，侧板8133的上端与支撑板8131形成“7”型槽口。驱动器811的输出端通过连杆814连接压板82，浮动接头815设置在连杆814和压板82之间，连杆814通过浮动接头815与压板82连接，在升降过程中通过浮动接头815的缓冲，可以改善轴向运动过程中由于同轴度误差等导致的运动不畅。本实施例中优选安装板84位于驱动器811的下方，安装板84上设有用于避让浮动接头815的过孔842，驱动器811端部的连杆814连接浮动接头815后穿过过孔842与压板82连接，从而使安装板84和压板82之间具有相对小的距离，提高升降过程中的稳定性，降低成本。

导向机构83包括导向轴831以及与导向轴831匹配的导套832，导套832套设在导向轴831上，且导向轴831在导套832内能够相对导套832沿轴线方向往复运动。本实施例中，升降机构81位于压板82的中部，导向机构83为三组，沿压板82的第一方向间隔分布，且为了简化结构，导向轴831均设置在压板82上，导套832均设置在安装板84上，导向轴831向上延伸穿过导套832。作为优选可以采用直线轴承作为导向机构83。

如图11和图12所示，一种PCB生产板9自动压板82方法，包括上述的钻孔机，还包括以下步骤：

S1：当开始对PCB生产板9钻孔加工时，首先，松开销钉定位装置4，系统控制V型气夹打开，使V型夹块47远离固定夹块46，为了提高可靠性，在此过程中通过传感器检测V型气夹是否打开到位，当检测到V型气夹未打开到位时，系统报警，操作人员检测后排除故障取消报警，系统重新控制V型气夹执行打开的命令；当检测到V型气夹打开到位后，操作员放置PCB生产板9（加工第一块）或者更换PCB生产板9（加工第二块及以上），将待加工PCB生产板9放置于工作台2的台面上，且使第一定位销钉91和第二定位销钉92均插入销钉定位装置4的V型气夹内，且使第一定位销钉91和第二定位销钉92处于未夹紧状态；

S2：开启自动压板82功能，控制主轴模块回到初始位置，移动X轴、Y轴使工作台2到达预设位置，工作台2带动PCB生产板9移动，调整PCB生产板9的位置，使PCB生产板9位于压板82的正下方；本实施例中优选，压板82位于PCB生产板9上定位销钉的一侧，使定位销钉在压板82沿第二方向的左侧或右侧；

S3：当工作台2到达预设位置后，系统控制压板装置的气缸动作，通过气缸控制压板82下降，为了提高可靠性，在此过程中通过磁性开关812检测压板82的位置，并将位置反馈指控制系统，从而判断气缸是否到位，当检测到气缸在一定时间内未到位，系统报警，操作人员检测后排除故障取消报警，系统重新控制气缸执行下降的动作；当气缸下降到位后，压板82与PCB生产板9的板面接触，对PCB生产板9进行预压，使压板82在预设时间内压制在待加工PCB生产板9上，等待一定时间，使待加工PCB生产板9趋于平整；等待时间的长短根据实际情况进行设置，一般为几秒即可。

S4：预设时间到，控制销钉定位装置4的V型气夹关闭夹紧待加工PCB生产板9下方的第一定位销钉91和第二定位销钉92，为了提高可靠性，在此过程中，传感器检测V型气夹是否关闭到位，当检测到V型气夹未关闭到位时，系统报警，操作人员检测后排除故障取消报警，系统重新控制V型气夹执行关闭的动作；

当定位销钉被夹紧后，系统控制气缸回缩，从而带动压板82上升，为了提高可靠性，在此过程中通过磁性开关812检测压板82的位置，并将位置反馈指控制系统，从而判断气缸回缩是否到位，当检测到气缸在一定时间内未回缩到位，系统报警，操作人员检测后排除故障取消报警，系统重新控制气缸执行回缩的动作；当气缸回缩到位后，即压板82上升到位，钻孔机控制Z轴部分6的主轴模块开始钻孔加工。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种PCB生产板自动压板装置，所述PCB生产板上沿第一方向设有至少两个定位销钉，所述定位销钉用于PCB生产板在钻孔机上钻孔时的夹紧定位；其特征在于：所述自动压板装置包括升降机构和压板，其中，

所述压板设置在所述升降机构的执行端上，所述压板沿第一方向延伸，用于压制PCB生产板；所述升降机构用于驱动所述压板在竖直方向上下运动，使所述压板靠近或远离所述PCB生产板；所述定位销钉在被夹紧定位前，所述压板在预设时间内沿第一方向压制在PCB生产板上，所述压板的压制位置位于所述定位销钉的一侧，并靠近所述定位销钉。

2.如权利要求1所述的PCB生产板自动压板装置，其特征在于：所述压板在第一方向的延伸长度大于等于任意两个定位销钉之间距离的最大值。

3.如权利要求1所述的PCB生产板自动压板装置，其特征在于：所述自动压板装置还包括安装板，所述安装板位于所述压板上方，用于安装和支撑所述升降机构，以及将所述自动压板装置安装在所述钻孔机上。

4.如权利要求1所述的PCB生产板自动压板装置，其特征在于：所述自动压板装置还包括连接在安装板和压板之间的至少一个导向机构，每个所述导向机构包括设于所述安装板和所述压板一者上的导向轴，以及设于所述安装板和所述压板另一者上且与所述导向轴匹配的导套，所述导套套设在所述导向轴上，且所述导向轴在所述导套内能够相对所述导套沿轴线方向往复运动。

5.如权利要求4所述的PCB生产板自动压板装置，其特征在于：所述导向机构至少为两个，分布于所述安装板的两端。

6.如权利要求1-5任意一项所述的PCB生产板自动压板装置，其特征在于：所述升降机构包括驱动器和连杆，所述驱动器与所述钻孔机相对固定，所述驱动器的输出端通过所述连杆连接所述压板。

7.如权利要求6所述的PCB生产板自动压板装置，其特征在于：所述升降机构还包括设置在所述连杆和所述压板之间的浮动接头，所述连杆通过所述浮动接头与所述压板连接。

8.一种PCB生产板的钻孔机，其特征在于：包括至少一组如权利要求1-7中任一项所述的自动压板装置，还包括床身、工作台和横梁，所述工作台设置在所述床身上表面，所述横梁横跨在所述工作台上方且两端分别支撑在所述床身上，所述工作台上设有销钉定位装置，所述销钉定位装置用于安装PCB生产板上的定位销钉，并对所述定位销钉进行夹紧固定；所述自动压板装置安装于所述横梁的下端，所述定位销钉在被所述销钉定位装置夹紧前，所述压板在预设时间内沿第一方向压制在PCB生产板上，所述压板的压制位置位于所述定位销钉的一侧，并靠近所述定位销钉。

9.一种PCB生产板自动压板方法，其特征在于：包括如权利要求8所述的钻孔机，还包括以下步骤：

S1：松开销钉定位装置，将待加工PCB生产板放置于工作台的台面上，使定位销钉置于销钉定位装置内，且使定位销钉处于未夹紧状态；

S2：移动工作台，调整PCB生产板的位置，使PCB生产板位于压板的正下方；

S3：通过驱动器控制压板下降，所述压板与所述PCB生产板的板面接触后，对所述PCB生产板进行预压，使所述压板在预设时间内压制在待加工PCB生产板上，所述压板的压制位置位于所述定位销钉的一侧，并靠近所述定位销钉；

S4：预设时间到，控制所述销钉定位装置夹紧待加工PCB生产板下方的定位销钉，然后，通过驱动器控制压板上升，压板上升到位后，钻孔机开始钻孔加工。

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