CN114179163A - 一种pcb的开孔装置及开孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种PCB的开孔装置及开孔方法，PCB的开孔装置包括底板及控制器，所述底板的顶部设置有用于PCB定位夹紧固定的夹持机构，所述夹持机构的上方设置安装板，所述安装板上固定设置有钻头组件及激光灯，所述安装板上设置有驱动其沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向移动的X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构；所述底板的顶部可拆卸固定设置有与PCB孔位一一对应的光敏组件，所述光敏组件均与所述控制器的输入端连接，所述控制器的输出端连接有报警装置；本发明中开孔装置每次开孔之后都会通过激光灯配合光敏组件对孔位进行检测，在孔位异常时能够及时发现，并通过控制器输出信号启动报警装置提醒相关人员排查，减小因孔位异常而造成的损失。
Description
技术领域
本发明属于PCB加工技术领域，具体涉及一种PCB的开孔装置及开孔方法。
背景技术
过孔是PCB设计的一部分，过孔的作用是将电气相连、固定和元件定位。一个过孔由三部分组成：孔、孔周围的焊盘区、POWER层隔离区。PCB上的过孔，主要有机械孔和激光孔两种。其中机械孔是用钻头钻出来的孔，孔的内部直径在0.2mm以上。目前的PCB开孔设备能够完成对PCB的开孔工艺，但是无法对孔位准确性进行检测。
现有技术中，如授权公告号为CN214604788U的中国实用新型专利文献，公开了一种PCB电路板生产用打孔设备，授权公告号为CN214604776U的中国实用新型专利文献，公开了一种机械电子用电路板打孔装置，其均能够完成对PCB的开孔工艺，但是无法对孔位是否正确进行检测。授权公告号为CN213195712U的中国实用新型专利文献，公开了一种用于PCB电路板的打孔装置，其虽然通过激光定位器能够提升打孔的精度，但是仍无法对打孔后的PCB孔位进行检测，当其驱动机构或激光定位器的支撑结构发生变形等产生偏移后，会造成PCB板的孔位偏移，而这种孔位偏移不易及时发现，往往转交下移工序时才会发现，会造成批量的PCB报废，损失较大。
因此，需要设计一种能够在开孔时对孔位进行检测，及时方向孔位异常，减小损失PCB的开孔装置及开孔方法来解决目前所面临的技术问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种能够在开孔时对孔位进行检测，及时发现孔位异常，减小损失PCB的开孔装置及开孔方法。
本发明的技术方案为：PCB的开孔装置，包括底板及控制器，所述底板的顶部设置有用于PCB定位夹紧固定的夹持机构，所述夹持机构的上方设置安装板，所述安装板上固定设置有钻头组件及激光灯，所述安装板上设置有驱动其沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向移动的X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构；所述底板的顶部可拆卸固定设置有与PCB孔位一一对应的光敏组件，所述光敏组件均与所述控制器的输入端连接，所述控制器的输出端连接有报警装置。
所述光敏组件具有机壳，所述机壳的顶部设置有内凹部，所述内凹部的中心开设有进光孔，所述机壳的内部设置有与所述进光孔相对应的光敏传感器。
所述机壳的底部设置螺杆连接头，所述底板上设置有与PCB孔位相对应的螺纹孔，该螺纹孔与所述螺杆连接头相匹配。
所述夹持机构具有对称设置在所述底板顶部的支撑管，所述支撑管的顶部架设有压管，所述压管的顶部设置有驱动所述压管上下移动以夹紧或释放PCB的压紧气缸。
所述底板上对称设置有定支架与动支架，所述定支架固定在所述底板的顶部，所述动支架上与所述定支架相背离的一侧固定设置有第一导杆，所述第一导杆上滑动设置有支板，所述支板固定在所述底板的顶部，所述动支架上转动设置有与所述支板螺纹连接的螺杆。
所述螺杆的端部设置有摇柄。
所述动支架及定支架的顶部均设置有所述压紧气缸，所述动支架及定支架上均滑动设置有第二导杆，所述第二导杆与相应的所述压管固定连接。
所述压管及支撑管靠近所述光敏组件的一侧均匀开设有吸尘孔。
所述Y轴移动机构固定在所述底板的顶部，所述Z轴移动机构垂直装配在所述Y轴移动机构上，所述X轴移动机构垂直装配在所述Z轴移动机构上。
PCB的开孔方法，包括以下步骤：
采用如权利要求1至9任一项所述的PCB的开孔装置；
通过夹持机构定位夹紧PCB；
根据孔位坐标，启动X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构驱动钻头组件移动至PCB孔位完成开孔；
开孔后Z轴移动机构驱动钻头组件竖直提升至钻头组件与PCB分离；
X轴移动机构驱动激光灯移动至开孔时钻头组件在X轴方向的位置；
激光灯发送光信号，光信号通过PCB的孔洞向下传递；
相应的光敏组件接收到光信号，孔位正确，光敏组件向控制器输出信号，开始下一孔位的开孔动作，或者相应的光敏组件未接收到光信号，孔位错误，控制器输出信号，启动报警装置。
本发明的有益效果：本发明中开孔装置每次开孔之后都会通过激光灯配合光敏组件对孔位进行检测，在孔位异常时能够及时发现，并通过控制器输出信号启动报警装置提醒相关人员排查，减小因孔位异常而造成的损失。
附图说明
图1为本发明中PCB的开孔装置的结构示意图。
图2为本发明中光敏组件的外部结构示意图。
图3为本发明中光敏组件的内部结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。本发明可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本发明透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本发明的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1所示，PCB的开孔装置，包括底板1及控制器(控制器图中未示出)，底板1作为本装置的承载件，控制器1作为本装置的控制中心，底板1顶部设置有用于PCB定位夹紧固定的夹持机构，夹持机构的上方设置安装板8，安装板8上固定设置有钻头组件16及激光灯17，钻头组件16用于在PCB的开孔，激光灯17用于向底板1垂直发射激光光束，安装板8上设置有驱动其沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向移动的X轴移动机构5、Y轴移动机构6、Z轴移动机构7；底板1的顶部可拆卸固定设置有与PCB孔位一一对应的光敏组件18，光敏组件18均与控制器的输入端连接，控制器的输出端连接有报警装置(报警装置图纸未示出)；在本实施例中，PCB通过夹持机构定位固定在底板1的上方，X轴移动机构5、Y轴移动机构6、Z轴移动机构7驱动安装板8带动钻头组件16按照预设孔位移动，钻头组件16移动到孔位上方时，Z轴移动机构7驱动钻头组件16缓慢下移，作用于PCB完成开孔工艺，开孔完毕后Z轴移动机构7驱动钻头组件16上移复位，然后X轴移动机构5驱动安装板8移动与钻头组件16的钻头处与激光灯17的出射光束之间在X轴方向上的长度相同的距离，使激光灯17移动至钻头组件16开孔时在X轴方向上的位置，到达该位置后，激光灯17向下发射光束，由于PCB上开设有孔，光线会穿过该孔继续向下照射，光敏组件18与PCB的孔位一一对应，如果该孔位准确的话，相应的光敏组件18会接收到激光灯17发射出的光信号，光敏组件18接收到光信号后发送电信号给控制器，控制器接收到电信号后发出控制指令，X轴移动机构5、Y轴移动机构6、Z轴移动机构7继续动作，开始下一孔位的开设，相反的，如果由于X轴移动机构5、Y轴移动机构6、Z轴移动机构7之间产生移位等影响精度的故障，激光灯17发射出的光信号无法照射至相应的光敏组件18处，在激光灯17发射出的光信号后控制器开始计时，在一定时间范围内未接收到光敏组件18发送的电信号时，控制器输出信号启动报警装置提醒相关人员排查，这样在PCB开孔的过程中，有一个孔位异常就能够及时发现提醒处理，减小因孔位异常而造成的损失。
作为光敏组件具体的一种实施方式，如图2和3所示，光敏组件18具有机壳1801，机壳1801的顶部设置有内凹部1802，内凹部1802的中心开设有进光孔1803，机壳1801的内部设置有与进光孔1803相对应的光敏传感器1804，激光灯17竖直向下发射光束，光束透过进光孔1803进入机壳1801内部照射在光敏传感器1804上，使得光敏传感器1804输出的电信号产生突变，通过控制器采集光敏传感器1804输出的电信号，即可得知是否有激光光束照射在光敏组件上；其中内凹部1802能够对外部自然光形成遮挡，避免外部光线作用于光敏传感器1804而造成误报。
进一步的，机壳1801的底部设置螺杆连接头1805，底板1上设置有与PCB孔位相对应的螺纹孔，该螺纹孔与螺杆连接头1805相匹配，螺杆连接头1805与机壳1801为一体结构，底板1上开设有与PCB孔位相对应的螺纹孔，光敏组件18通过螺杆连接头1805固定在底板1顶部，底板1顶部可开设多组与不同规格螺纹板相匹配的螺纹孔，在开孔时，根据加工PCB规格，安装布置光敏组件18的位置。
作为夹持机构具体的一种实施方式，夹持机构具有对称设置在底板1顶部的支撑管2，支撑管2的顶部架设有压管3，压管3的顶部设置有驱动压管3上下移动以夹紧或释放PCB的压紧气缸14，PCB在打孔前放置于支撑管2顶部，通过压紧气缸14驱动压管3下移，压管3与支撑管2相配合将PCB压紧固定。
进一步的，底板1上对称设置有定支架4与动支架15，定支架4固定在底板1的顶部，动支架15上与定支架4相背离的一侧固定设置有第一导杆11，第一导杆11上滑动设置有支板9，支板9固定在底板1的顶部，动支架15上转动设置有与支板9螺纹连接的螺杆10，通过转动螺杆10能够调节动支架15与支板9之间的距离，进而调节两个压管3之间的距离，定支架4一侧的支撑管2外侧设置有定限位板21，动支架15的底部设置有动限位板20，通过调节动支架15的位置，能够调节动限位板20与定限位板21之间的距离，适用于不同规格的PCB左右定位，定限位板21上靠近Y轴移动机构6的一端内侧，垂直设置有板体，用于PCB前后位置的定位，PCB放置时其前后左右均准确定位后，压管3下压对PCB进行固定即可进行开孔工艺；为了便于转动螺杆10，螺杆10的端部设置有摇柄13。
进一步，动支架15及定支架4的顶部均设置有压紧气缸14，动支架15及定支架4上均滑动设置有第二导杆12，第二导杆12与相应的压管3固定连接，通过第二导杆12能够提高压管3上下移动的稳定性。
为了避免开孔产生的粉尘沉积在光敏组件18上端，影响采集激光灯17发出的光信号，压管3及支撑管2靠近光敏组件的一侧均匀开设有吸尘孔19，压管3及支撑管2内部中空，两者的一端均设置有管接口，用于连接除尘设备，通过除尘设备不断的抽气，将开孔过程中产生的粉尘由吸尘孔19吸走，避免粉尘沉积在光敏组件18上端，同时能够避免粉尘污染车间环境。
作为X轴移动机构5、Y轴移动机构6、Z轴移动机构7具体的一种安装方式，Y轴移动机构6固定在底板1的顶部，Z轴移动机构7垂直装配在Y轴移动机构6上，X轴移动机构5垂直装配在Z轴移动机构7上。
本实施例中还公开了一种PCB的开孔方法，包括以下步骤：
采用上述实施例中的PCB的开孔装置；
通过夹持机构定位夹紧PCB；
根据孔位坐标，启动X轴移动机构5、Y轴移动机构6、Z轴移动机构7驱动钻头组件16移动至PCB孔位完成开孔；
开孔后Z轴移动机构7驱动钻头组件16竖直提升至钻头组件16与PCB分离；
X轴移动机构驱动激光灯17移动至开孔时钻头组件16在X轴方向的位置；
激光灯17发送光信号，光信号通过PCB的孔洞向下传递；
相应的光敏组件18接收到光信号，孔位正确，光敏组件18向控制器输出信号，开始下一孔位的开孔动作，或者相应的光敏组件未接收到光信号，孔位错误，控制器输出信号，启动报警装置。
在上述实施例中，报警装置为声光报警器，声光报警器通过中间继电器控制器通断，控制器为PLC控制器，控制器的输出端连接中间继电器，通过控制器的输出信号控制声光报警器通断。
至此，已经详细描述了本发明的各实施例。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种PCB的开孔装置，其特征在于，包括底板及控制器，所述底板的顶部设置有用于PCB定位夹紧固定的夹持机构，所述夹持机构的上方设置安装板，所述安装板上固定设置有钻头组件及激光灯，所述安装板上设置有驱动其沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向移动的X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构；所述底板的顶部可拆卸固定设置有与PCB孔位一一对应的光敏组件，所述光敏组件均与所述控制器的输入端连接，所述控制器的输出端连接有报警装置。
2.根据权利要求1所述的PCB的开孔装置，其特征在于：所述光敏组件具有机壳，所述机壳的顶部设置有内凹部，所述内凹部的中心开设有进光孔，所述机壳的内部设置有与所述进光孔相对应的光敏传感器。
3.根据权利要求2所述的PCB的开孔装置，其特征在于：所述机壳的底部设置螺杆连接头，所述底板上设置有与PCB孔位相对应的螺纹孔，该螺纹孔与所述螺杆连接头相匹配。
4.根据权利要求1所述的PCB的开孔装置，其特征在于：所述夹持机构具有对称设置在所述底板顶部的支撑管，所述支撑管的顶部架设有压管，所述压管的顶部设置有驱动所述压管上下移动以夹紧或释放PCB的压紧气缸。
5.根据权利要求4所述的PCB的开孔装置，其特征在于：所述底板上对称设置有定支架与动支架，所述定支架固定在所述底板的顶部，所述动支架上与所述定支架相背离的一侧固定设置有第一导杆，所述第一导杆上滑动设置有支板，所述支板固定在所述底板的顶部，所述动支架上转动设置有与所述支板螺纹连接的螺杆。
6.根据权利要求4所述的PCB的开孔装置，其特征在于：所述螺杆的端部设置有摇柄。
7.根据权利要求4所述的PCB的开孔装置，其特征在于：所述动支架及定支架的顶部均设置有所述压紧气缸，所述动支架及定支架上均滑动设置有第二导杆，所述第二导杆与相应的所述压管固定连接。
8.根据权利要求4所述的PCB的开孔装置，其特征在于：所述压管及支撑管靠近所述光敏组件的一侧均匀开设有吸尘孔。
9.根据权利要求1所述的PCB的开孔装置，其特征在于：所述Y轴移动机构固定在所述底板的顶部，所述Z轴移动机构垂直装配在所述Y轴移动机构上，所述X轴移动机构垂直装配在所述Z轴移动机构上。
10.一种PCB的开孔方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用如权利要求1至9任一项所述的PCB的开孔装置；
通过夹持机构定位夹紧PCB；
根据孔位坐标，启动X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构驱动钻头组件移动至PCB孔位完成开孔；
开孔后Z轴移动机构驱动钻头组件竖直提升至钻头组件与PCB分离；
X轴移动机构驱动激光灯移动至开孔时钻头组件在X轴方向的位置；
激光灯发送光信号，光信号通过PCB的孔洞向下传递；
相应的光敏组件接收到光信号，孔位正确，光敏组件向控制器输出信号，开始下一孔位的开孔动作，或者相应的光敏组件未接收到光信号，孔位错误，控制器输出信号，启动报警装置。
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