CN113727595B

CN113727595B - 一种pcb板自动化曝光设备及方法

Info

Publication number: CN113727595B
Application number: CN202111279880.7A
Authority: CN
Inventors: 王�华; 陈志特; 黄海浩
Original assignee: Guangdong Keshi Optical Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Keshi Optical Technology Co ltd
Priority date: 2021-11-01
Filing date: 2021-11-01
Publication date: 2022-02-15
Anticipated expiration: 2041-11-01
Also published as: CN113727595A

Abstract

本发明涉及一种PCB板自动化曝光设备及方法，其中一种PCB板自动化曝光设备及方法，包括机架、曝光架、往复直线运动装置、CCD相机、紫外线灯、上料机构和控制箱，所述机架的两侧内壁均设有滑轨，所述曝光架滑动连接在滑轨内，往复直线运动装置安装在机架上用于驱动曝光架沿着滑轨往复运动，CCD相机安装在机架上，所述CCD相机正对曝光架设置所述机架内设有曝光室，所述紫外线灯安装在曝光室内，上料机构设置在机架的一侧，所述上料机构包括料架和安装在料架底部的调节对位装置以及安装在料架上的机械手，该PCB板自动化曝光设备，使刮板自动化对菲林片与PCB基板刮平，避免菲林片与PCB基板之间存在气泡，与人工上料和刮平处理，曝光效率更高。

Description

一种PCB板自动化曝光设备及方法

技术领域

本发明及PCB板曝光技术领域，尤其涉及一种PCB板自动化曝光设备及方法。

背景技术

现有的PCB板曝光装置，大多采用人工将菲林片与PCB基板对其，人工用刮板对麦拉膜进行刮平，使菲林片与PCB基板很好的接触，避免菲林片与PCB基板的有气泡产生，人工上料和刮平效率比较低下。

因此，有必要提供一种新的PCB板自动化曝光设备及方法解决上述技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种PCB板自动化曝光设备及方法。

本发明提供的一种PCB板自动化曝光设备，包括：

机架；

曝光架，所述机架的两侧内壁均设有滑轨，所述曝光架滑动连接在滑轨内；

往复直线运动装置，安装在机架上用于驱动曝光架沿着滑轨往复运动；

CCD相机，安装在机架上，所述CCD相机正对曝光架设置；

紫外线灯，所述机架内设有曝光室，所述紫外线灯安装在曝光室内；

上料机构，设置在机架的一侧，所述上料机构包括料架和安装在料架底部的调节对位装置以及安装在料架上的机械手；

控制箱，安装在机架顶部，所述控制箱的内部安装电路板，所述CCD相机电性连接电路板，所述电路板上安装有控制器；

所述曝光架包括滑动连接在滑轨内的下框架，所述下框架的顶部中心安装有亚克力板，所述下框架的底部四角均安装有升降气缸，所述升降气缸的输出轴固定连接有与下框架配合的上框架，所述上框架和下框架配合后形成有真空室，且亚克力板位于真空室内，所述下框架内部安装有对真空室进行抽真空的真空泵，所述上框架的内部安装有麦拉膜，所述上框架顶部安装有用于刮麦拉膜的双向刮膜装置；

所述双向刮膜装置包括固定在上框架上的安装板，所述安装板的两端对称安装有刮膜气缸，所述刮膜气缸的输出轴固定有安装座，两个安装座之间转动连接有转轴，其中一个安装座一侧固定有步进电机，所述步进电机的输出轴与转轴的一端固定连接，所述转轴的外侧转动连接有刮板，所述转轴的外侧套设有双向扭力弹簧，所述双向扭力弹簧的两端分别于刮板和转轴卡接，所述刮板一端固定有挡板，所述转轴的外侧固定有弧形板，且弧形板与挡板相配合，所述弧形板包括第一接触面和第二接触面，所述上框架的顶部两端均安装有接触式开关，所述接触式开关、步进电机和刮膜气缸均与控制器电性连接。

优选的，所述调节对位装置包括X轴直线电机，所述X轴直线电机的输出端固定有Y轴直线电机，所述Y轴直线电机的输出轴固定有旋转电机，且X轴直线电机、Y轴直线电机和旋转电机均电性连接电路板。

优选的，所述料架的四角均设有截面呈L形的围板，且四个围板之间形成有PCB板放置槽，所述PCB板放置槽内部滑动连接有承载盘，所述承载盘的底部安装有承载弹簧，所述承载弹簧的底端与料架底部固定连接。

优选的，所述机械手包括固定在料架一侧的L形安装架，所述L形安装架的一端固定有上料气缸，所述上料气缸的输出轴固定有连接板，所述连接板的顶部固定有取放气缸，所述取放气缸的输出轴固定有底板，所述底板的底部均匀安装有电动真空吸盘。

优选的，所述往复直线运动装置包括固定在机架内壁上的齿条，所述下框架的底部固定有电动机，所述电动机的输出轴固定有齿轮，且齿轮与齿条啮合连接。

优选的，所述亚克力板凸出下框架。

优选的，所述底板的顶部四角均固定有立杆，且立杆穿过连接板并与其滑动连接。

优选的，所述刮板远离转轴的一端呈对称结构。

优选的，所述刮板的宽度小于麦拉膜的宽度。

本发明还提供一种PCB板自动化曝光方法，并包括以下步骤：

S1:对PCB板放置槽添加PCB基板；

S2:将菲林片通过透明胶带粘接固定在麦拉膜内侧；

S3：基于CCD相机对麦拉膜上的菲林片进行定位，通过控制器控制X轴直线电机、Y轴直线电机和旋转电机，使料架与底板位置对应；

S4：控制上料气缸伸缩和取放气缸伸缩以及电动真空吸盘的配合，将料架顶层的PCB基板放置到亚克力板上；

S5：控制升降气缸带动上框架与下框架结合；

S6：控制真空泵对真空室进行抽真空，使麦拉膜挤压菲林片，使得菲林片与待曝光PCB基板紧密接触；

S7：通过双向刮膜装置对麦拉膜和菲林片进行刮压，将菲林片与PCB基板之间的空气排出；

S8：通过往复直线运动装置带动曝光架，向曝光室内移动，通过紫外线灯对菲林片进行照射，进而完成PCB基板的曝光。

有益效果：本发明通过上料机构的设置，对PCB基板进行自动化上料，具体通过承载弹簧的设置，使最上层的PCB基板位置保持不变，使机械手结构变得简单，降低的结构和成本，通过双向刮膜装置的设置，使刮板自动化对菲林片与PCB基板刮平，避免菲林片与PCB基板之间存在气泡，与人工上料和刮平处理相比，曝光效率更高。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的往复直线运动装置的结构示意图；

图3为本发明的滑轨位置示意图；

图4为本发明的的双向刮膜装置结构示意图；

图5为本发明的上料机构的结构示意图；

图6为本发明的上料机构的右视图；

图7为本发明的刮板结构的示意图。

图中标号：1、机架；11、滑轨；12、曝光室；2、曝光架；21、下框架；22、亚克力板；23、升降气缸；24、上框架；25、真空泵；26、麦拉膜；27、双向刮膜装置；271、安装板；272、刮膜气缸；273、安装座；274、转轴；2741、弧形板；27411、第一接触面；27412、第二接触面；275、步进电机；276、刮板；2761、挡板；277、双向扭力弹簧；3、往复直线运动装置；31、齿条；32、电动机；33、齿轮；4、CCD相机；5、紫外线灯；6、上料机构；61、料架；611、围板；612、承载盘；613、承载弹簧；62、调节对位装置；621、X轴直线电机；622、Y轴直线电机；623、旋转电机；63、机械手；631、L形安装架；632、上料气缸；633、连接板；634、取放气缸；635、底板；6351、立杆；636、电动真空吸盘；7、控制箱；71、电路板；72、控制器；A、PCB板放置槽。

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。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

请参阅图1至图7，本发明实施例提供的一种PCB板自动化曝光设备，包括机架1、曝光架2、往复直线运动装置3、往复直线运动装置3、CCD相机4、紫外线灯5、上料机构6和控制箱7，

所述机架1的两侧内壁均设有滑轨11，所述曝光架2滑动连接在滑轨11内；

往复直线运动装置3安装在机架1上用于驱动曝光架2沿着滑轨11往复运动；

CCD相机4安装在机架1上，所述CCD相机4正对曝光架2设置；

所述机架1内设有曝光室12，所述紫外线灯5安装在曝光室12内；

上料机构6设置在机架1的一侧，所述上料机构6包括料架61和安装在料架61底部的调节对位装置62以及安装在料架61上的机械手63；

需要说明的是，通过上料机构6的设置，对PCB基板进行自动化上料，进而与人工上料相比，曝光效率更高。

控制箱7，安装在机架1顶部，所述控制箱7的内部安装电路板71，所述CCD相机4电性连接电路板71，所述电路板71上安装有控制器72；

所述曝光架2包括滑动连接在滑轨11内的下框架21，所述下框架21的顶部中心安装有亚克力板22，所述下框架21的底部四角均安装有升降气缸23，所述升降气缸23的输出轴固定连接有与下框架21配合的上框架24，所述上框架24和下框架21配合后形成有真空室，且亚克力板22位于真空室内，所述下框架21内部安装有对真空室进行抽真空的真空泵25，所述上框架24的内部安装有麦拉膜26，所述上框架24顶部安装有用于刮麦拉膜26的双向刮膜装置27；

所述双向刮膜装置27包括固定在上框架24上的安装板271，所述安装板271的两端对称安装有刮膜气缸272，所述刮膜气缸272的输出轴固定有安装座273，两个安装座273之间转动连接有转轴274，其中一个安装座273一侧固定有步进电机275，所述步进电机275的输出轴与转轴274的一端固定连接，所述转轴274的外侧转动连接有刮板276，所述转轴274的外侧套设有双向扭力弹簧277，所述双向扭力弹簧277的两端分别于刮板276和转轴274卡接，所述刮板276一端固定有挡板2761，所述转轴274的外侧固定有弧形板2741，且弧形板2741与挡板2761相配合，所述弧形板2741包括第一接触面27411和第二接触面27412，所述上框架24的顶部两端均安装有接触式开关，所述接触式开关、步进电机275和刮膜气缸272均与控制器72电性连接。

需要说明的是，通过双向刮膜装置27的设置，使刮板自动化对菲林片与PCB基板刮平，避免菲林片与PCB基板之间存在气泡，与人工上料和刮平处理相比，曝光效率更高。

所述调节对位装置62包括X轴直线电机621，所述X轴直线电机621的输出端固定有Y轴直线电机622，所述Y轴直线电机622的输出轴固定有旋转电机623，且X轴直线电机621、Y轴直线电机622和旋转电机623均电性连接电路板71。

所述料架61的四角均设有截面呈L形的围板611，且四个围板611之间形成有PCB板放置槽A，所述PCB板放置槽A内部滑动连接有承载盘612，所述承载盘612的底部安装有承载弹簧613，所述承载弹簧613的底端与料架61底部固定连接。

需要说明的是，通过承载弹簧613的设置，使最上层的PCB基板位置保持不变，使机械手结构变得简单，降低的结构和成本

所述机械手63包括固定在料架61一侧的L形安装架631，所述L形安装架631的一端固定有上料气缸632，所述上料气缸632的输出轴固定有连接板633，所述连接板633的顶部固定有取放气缸634，所述取放气缸634的输出轴固定有底板635，所述底板635的底部均匀安装有电动真空吸盘636。

所述往复直线运动装置3包括固定在机架1内壁上的齿条31，所述下框架21的底部固定有电动机32，所述电动机32的输出轴固定有齿轮33，且齿轮33与齿条31啮合连接，通过电动机32带动齿轮33转动，由于齿轮33与齿条31啮合连接，所以曝光架2能够沿着滑轨11滑动。

所述亚克力板22凸出下框架21，便于清理亚克力板22表面的灰尘。

所述底板635的顶部四角均固定有立杆6351，且立杆6351穿过连接板633并与其滑动连接，使底板635上下移动更稳定。

所述刮板276远离转轴274的一端呈对称结构，保证刮板276前后刮得力度相同。

所述刮板276的宽度小于麦拉膜26的宽度。

一种PCB板自动化曝光方法，并包括以下步骤：

S1:对PCB板放置槽添加PCB基板；

需要强调的是：由于承载弹簧613满足胡克定律△F=k·Δx，得到k=△F/Δx,k为承载弹簧613的弹性系数，一块PCB基板的质量m，△F为一块PCB基板的重力，即△F=mg，Δx为一块PCB基板的厚度，此承载弹簧613的弹性系数根据PCB基板的质量m和厚度决定的，保证无论承载盘612上放置多少块PCB基板，最上层的PCB基板位置保持不变（在承载弹簧613的形变内，以及满足围板611的限制）；

S2:将菲林片通过透明胶带粘接固定在麦拉膜26内侧；

S3：基于CCD相机4对麦拉膜26上的菲林片进行定位，通过控制器72控制X轴直线电机621、Y轴直线电机622和旋转电机623，使料架61与底板635位置对应，通过CCD相机4对菲林片进行拍照识别位置；

S4：控制上料气缸632伸缩和取放气缸634伸缩以及电动真空吸盘636的配合，将料架61顶层的PCB基板放置到亚克力板22上，通过上料气缸632收缩到最短位置处时，底板635正对料架61，取放气缸634上下移动结合电动真空吸盘636吸取待曝光PCB基板，通过取放气缸634伸长到最大位置处时，结合取放气缸634上下移动结合电动真空吸盘636将待曝光PCB基板放置在亚克力板22上；

S5：控制升降气缸23带动上框架24与下框架21结合使，使真空室进行密封；

S6：控制真空泵25对真空室进行抽真空，使麦拉膜26挤压菲林片，使得菲林片与待曝光PCB基板紧密接触；

S7：通过双向刮膜装置27对麦拉膜26和菲林片进行刮压，将菲林片与PCB基板之间的空气排出，刮膜气缸272伸长时，步进电机275正向转动，使挡板2761与第一接触面27411接触，此时双向扭力弹簧277正向蓄能，当刮膜气缸272收缩时，步进电机275反向转动，使挡板2761与第二接触面27412接触，此时双向扭力弹簧277反向蓄能，步进电机275正反转由接触式开关控制；

S8：通过往复直线运动装置3带动曝光架2，向曝光室12内移动，通过紫外线灯5对菲林片进行照射，进而完成PCB基板的曝光。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种PCB板自动化曝光设备，其特征在于，包括：

机架（1）；

曝光架（2），所述机架（1）的两侧内壁均设有滑轨（11），所述曝光架（2）滑动连接在滑轨（11）内；

往复直线运动装置（3），安装在机架（1）上用于驱动曝光架（2）沿着滑轨（11）往复运动；

CCD相机（4），安装在机架（1）上，所述CCD相机（4）正对曝光架（2）设置；

紫外线灯（5），所述机架（1）内设有曝光室（12），所述紫外线灯（5）安装在曝光室（12）内；

上料机构（6），设置在机架（1）的一侧，所述上料机构（6）包括料架（61）和安装在料架（61）底部的调节对位装置（62）以及安装在料架（61）上的机械手（63）；

控制箱（7），安装在机架（1）顶部，所述控制箱（7）的内部安装电路板（71），所述CCD相机（4）电性连接电路板（71），所述电路板（71）上安装有控制器（72）；

所述曝光架（2）包括滑动连接在滑轨（11）内的下框架（21），所述下框架（21）的顶部中心安装有亚克力板（22），所述下框架（21）的底部四角均安装有升降气缸（23），所述升降气缸（23）的输出轴固定连接有与下框架（21）配合的上框架（24），所述上框架（24）和下框架（21）配合后形成有真空室，且亚克力板（22）位于真空室内，所述下框架（21）内部安装有对真空室进行抽真空的真空泵（25），所述上框架（24）的内部安装有麦拉膜（26），所述上框架（24）顶部安装有用于刮麦拉膜（26）的双向刮膜装置（27），所述双向刮膜装置（27）包括固定在上框架（24）上的安装板（271），所述安装板（271）的两端对称安装有刮膜气缸（272），所述刮膜气缸（272）的输出轴固定有安装座（273），两个安装座（273）之间转动连接有转轴（274），其中一个安装座（273）一侧固定有步进电机（275），所述步进电机（275）的输出轴与转轴（274）的一端固定连接，所述转轴（274）的外侧转动连接有刮板（276），所述转轴（274）的外侧套设有双向扭力弹簧（277），所述双向扭力弹簧（277）的两端分别于刮板（276）和转轴（274）卡接，所述刮板（276）一端固定有挡板（2761），所述转轴（274）的外侧固定有弧形板（2741），且弧形板（2741）与挡板（2761）相配合，所述弧形板（2741）包括第一接触面（27411）和第二接触面（27412），所述上框架（24）的顶部两端均安装有接触式开关，所述接触式开关、步进电机（275）和刮膜气缸（272）均与控制器（72）电性连接。

2.根据权利要求1所述的PCB板自动化曝光设备，其特征在于，所述调节对位装置（62）包括X轴直线电机（621），所述X轴直线电机（621）的输出端固定有Y轴直线电机（622），所述Y轴直线电机（622）的输出轴固定有旋转电机（623），且X轴直线电机（621）、Y轴直线电机（622）和旋转电机（623）均电性连接电路板（71），所述料架（61）的四角均设有截面呈L形的围板（611），且四个围板（611）之间形成有PCB板放置槽（A），所述PCB板放置槽（A）内部滑动连接有承载盘（612），所述承载盘（612）的底部安装有承载弹簧（613），所述承载弹簧（613）的底端与料架（61）底部固定连接。

3.根据权利要求1所述的PCB板自动化曝光设备，其特征在于，所述机械手（63）包括固定在料架（61）一侧的L形安装架（631），所述L形安装架（631）的一端固定有上料气缸（632），所述上料气缸（632）的输出轴固定有连接板（633），所述连接板（633）的顶部固定有取放气缸（634），所述取放气缸（634）的输出轴固定有底板（635），所述底板（635）的底部均匀安装有电动真空吸盘（636）。

4.根据权利要求1所述的PCB板自动化曝光设备，其特征在于，所述往复直线运动装置（3）包括固定在机架（1）内壁上的齿条（31），所述下框架（21）的底部固定有电动机（32），所述电动机（32）的输出轴固定有齿轮（33），且齿轮（33）与齿条（31）啮合连接。

5.根据权利要求1所述的PCB板自动化曝光设备，其特征在于，所述亚克力板（22）凸出下框架（21）。

6.根据权利要求3所述的PCB板自动化曝光设备，其特征在于，所述底板（635）的顶部四角均固定有立杆（6351），且立杆（6351）穿过连接板（633）并与其滑动连接。

7.根据权利要求1所述的PCB板自动化曝光设备，其特征在于，所述刮板（276）远离转轴（274）的一端呈对称结构。

8.根据权利要求2所述的PCB板自动化曝光设备，其特征在于，所述刮板（276）的宽度小于麦拉膜（26）的宽度。

9.一种PCB板自动化曝光方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任一项所述的PCB板自动化曝光设备，并包括以下步骤：

S1:对PCB板放置槽添加PCB基板；

S2:将菲林片通过透明胶带粘接固定在麦拉膜（26）内侧；

S3：基于CCD相机（4）对麦拉膜（26）上的菲林片进行定位，通过控制器（72）控制X轴直线电机（621）、Y轴直线电机（622）和旋转电机（623），使料架（61）与底板（635）位置对应；

S4：控制上料气缸（632）伸缩和取放气缸（634）伸缩以及电动真空吸盘（636）的配合，将料架（61）顶层的PCB基板放置到亚克力板（22）上；

S5：控制升降气缸（23）带动上框架（24）与下框架（21）结合；

S6：控制真空泵（25）对真空室进行抽真空，使麦拉膜（26）挤压菲林片，使得菲林片与待曝光PCB基板紧密接触；

S7：通过双向刮膜装置（27）对麦拉膜（26）和菲林片进行刮压，将菲林片与PCB基板之间的空气排出；

S8：通过往复直线运动装置（3）带动曝光架（2），向曝光室（12）内移动，通过紫外线灯（5）对菲林片进行照射，进而完成PCB基板的曝光。