CN116944709A - 一种基材激光钻孔装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基材激光钻孔装置及方法，涉及基材激光钻孔技术领域，装置包括激光钻孔设备、承载台、夹持机构，第一升降组件设于第一支撑架，其底部连接钻头调控箱，激光钻头顶部连接于钻头调控箱；承载台底部设有第一安装块、第二安装块、多个限位块；拉杆一端贯穿第一安装块后连接插块，另一端贯穿第二安装块后连接滑块，其余两滑块对称于拉杆两侧，滑块通过若干导向杆滑动配合于限位块，拉杆中段设有调节块，拉杆外周设有弹簧，弹簧两端连接调节块和第二安装块，调节块两侧各铰接一连板，连板另一端铰接滑块，三个夹板分别设于三个滑块顶部，其余一个夹板固定设于第一安装块顶部。本方案只需要一个动力源即可对基材四周进行固定。

Description

一种基材激光钻孔装置及方法

技术领域

本发明涉及基材激光钻孔技术领域，尤其涉及一种基材激光钻孔装置及方法。

背景技术

基材是印制电路板加工所用的基础材料，通常是由玻璃纤维、环氧树脂等材料组成。印制电路板加工流程一般包括开料、激光钻孔、沉铜、贴干膜、曝光、显影、蚀刻等步骤，其中激光钻孔是在基材预设位置上钻出孔洞，沉铜之后会在基材表面及孔壁镀一层铜，此时的孔洞称为“金属化孔”，用以连通不同层面的铜箔。现有技术中激光钻孔的具体方法是：激光钻孔设备设于平台上方，人工将一基材放置于平台上，基材四周各设置一个夹持机构，用于调整基材位置并固定基材；激光钻孔设备下移至基材处，开始钻孔；钻孔完成后，激光钻孔设备向上复位；人工取走基材。在上述钻孔过程中，存在以下几点问题：（1）基材每一侧的夹持机构由单独的动力源驱动，动力源数量较多；（2）需要人工放置或取走基材，效率低。

发明内容

为解决现有技术不足，本发明提供一种基材激光钻孔装置及方法，减少动力源的数量，也能对基材四周进行夹持固定。

为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：

一种基材激光钻孔装置，包括激光钻孔设备、承载台、夹持机构。

激光钻孔设备包括激光钻头、钻头调控箱、第一升降组件，第一升降组件设于第一支撑架，其底部连接钻头调控箱，激光钻头顶部连接于钻头调控箱；

承载台架设于激光钻头下方，承载台顶部用于放置基材，承载台底部一中轴线上设有第一安装块和第二安装块，承载台底部设有多个限位块；

夹持机构包括四个夹板、三个滑块、拉杆、两个连板，拉杆一端贯穿第一安装块，另一端贯穿第二安装块后连接一个滑块，其余两个滑块对称于拉杆两侧，三个滑块通过若干导向杆滑动配合于对应的限位块，拉杆中段固定设有调节块，拉杆外周设有弹簧，弹簧两端连接调节块和第二安装块，调节块两侧对称位置各铰接一个连板，连板另一端铰接对应的滑块，连板与调节块的夹角朝向第二安装块所在方向，其中三个夹板分别设于三个滑块顶部，其余一个夹板固定设于第一安装块顶部，当移动拉杆，使调节块朝第一安装块方向移动时，三个滑块及其上的夹板同时聚拢，进而夹持基材。

进一步的，激光钻孔设备还包括调控杆，调控杆顶部连接于钻头调控箱底部，调控杆底部远离承载台一侧设有第一斜面，拉杆一端贯穿第一安装块后连接有插块，插块设有贯穿其本身的通槽，通槽远离承载台一端设有第二斜面，当第一升降组件使钻头调控箱下降，调控杆会向下插入通槽，在第一斜面和第二斜面的配合下，调控杆朝远离第一安装块的方向移动插块。

进一步的，通槽纵截面为倒立的直角梯形，该直角梯形的上底宽度与调控杆宽度一致，当调控杆向下插入通槽且第一斜面完全脱离第二斜面时，夹板恰好夹持基材。

进一步的，还包括转移机构，用于将基材放置于承载台或取走钻孔后的基材，转移机构包括两个对称设置的转移件，其对称轴与拉杆垂直，每个转移件包括直线行程组件、第二升降组件、伸缩组件和L型夹具，直线行程组件设于第二支撑架，第二升降组件底部连接于直线行程组件，顶部设有伸缩箱，伸缩组件设于伸缩箱内，伸缩组件活动端连接L型夹具纵段，L型夹具设有避让槽，当两个L型夹具将基材放置于承载台时，避让槽用于避让夹板。

进一步的，还包括输送机构，输送机构包括输送台、转盘、电机、支撑台，电机设于第三支撑架，其底部的输出轴通过竖杆连接转盘中心，输送台用于输送基材，其输送方向与直线行程组件垂直，输送台中段两侧设有缺口，转盘设于缺口处，支撑台设于承载台与输送台之间，支撑台内设有升降台，支撑台顶面与输送台台面齐平，转盘外周对称位置设有两个接板槽，接板槽用于接收输送台输送来的基材，当转盘转动90°时，用于将接板槽的基材移动至升降台上方，升降台用于升起基材，以适配L型夹具。

一种基材激光钻孔方法，采用所述的基材激光钻孔装置，包括以下步骤：

S101、放置基材：利用转移机构将基材放置于承载台；

S102、激光钻孔：利用第一升降组件使钻头调控箱及激光钻头下降；朝远离第一安装块的方向移动插块，使三个滑块及其上的夹板同时聚拢，进而夹持基材；钻头调控箱控制激光钻头开始对基材进行钻孔；

S103、取走基材：钻孔完成后，钻头调控箱及激光钻头升起复位，插块失去动力源的限制后在弹簧作用下复位，进而使夹板松开基材；利用转移机构取走承载台上的基材。

进一步的，步骤S101，放置基材的方法是：利用伸缩组件使两个L型夹具聚拢并夹持一个基材；利用直线行程组件将该基材移动至承载台上方；利用第二升降组件使该基材下放至承载台上；然后L型夹具松开基材，第二升降组件升起，利用直线行程组件使L型夹具复位。

进一步的，步骤S101之前，还包括：

S100、输送基材：其中一个接板槽对着输送台输送上游方向，启动输送台使一个基材输送至该接板槽内；启动电机使转盘转动90°，此时该接板槽内的基材移动至升降台上方；升降台升起基材，基材的高度适配L型夹具。

进一步的，步骤S103中，利用转移机构取走承载台上的基材，并将该基材放置于升降台；L型夹具松开基材后，升降台下降至原位，基材随之落至接板槽内；启动电机再使转盘转动90°，此时接板槽内的基材对着输送台输送下游方向。

进一步的，步骤S102中，当钻头调控箱下降时，调控杆会向下插入通槽，在第一斜面和第二斜面的配合下，调控杆朝远离第一安装块的方向移动插块。

本发明的有益效果在于：

1、在夹持机构中，一个夹板固定设置，另三个夹板设置为可移动，当朝远离第一安装块的方向移动插块时，三个夹板逐渐聚拢并夹持固定基材。夹持机构结构巧妙，只需要一个动力源即可从四个方位对基材进行固定。

2、在移动插块时，本发明并没有额外增设动力源，而是利用调控杆和插块的巧妙配合，从而达到移动插块的目的；插块失去调控杆的限制后，在弹簧作用下自动复位，进而使夹板松开基材。

3、通过输送机构自动将输送台上的基材递送给转移机构，转移机构可以将基材进一步放置于承载台上；完成激光钻孔后，转移机构将基材重新转移至输送机构，解决了人工将基材放置于钻孔处或从钻孔处取走基材的技术问题。

附图说明

图1为实施例的激光钻孔装置结构图一；

图2为实施例的激光钻孔装置正视图；

图3为实施例的承载台底部夹持机构上视图；

图4为实施例的调控杆与通槽的示意图；

图5为实施例的转移机构左视图；

图6为实施例的转移机构正视图；

图7为实施例的激光钻孔装置结构图二；

图8为实施例的输送机构结构图；

图9为实施例的转移机构与输送机构结构图；

图10为实施例的激光钻孔方法流程图；

附图标记：激光钻孔设备-1、激光钻头-11、钻头调控箱-12、第一升降组件-13、调控杆-14、承载台-2、第一安装块-21、第二安装块-22、限位块-23、夹持机构-3、夹板-31、滑块-32、插块-33、通槽-331、拉杆-34、调节块-35、连板-36、转移机构-4、直线行程组件-41、第二升降组件-42、伸缩箱-421、伸缩组件-43、L型夹具-44、避让槽-441、输送机构-5、输送台-51、缺口-511、转盘-52、接板槽-521、电机-53、竖杆-531、支撑台-54、升降台-541。

实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种基材激光钻孔装置，包括激光钻孔设备1、承载台2和夹持机构3。

具体的，如图2所示，激光钻孔设备1包括激光钻头11、钻头调控箱12、第一升降组件13，第一升降组件13设于第一支撑架，第一升降组件13的动力源可以是气缸、油缸或液压，第一升降组件13底部连接钻头调控箱12，第一升降组件13用于控制钻头调控箱12的高度，为了增加钻头调控箱12上下移动过程中的稳定性，钻头调控箱12顶部设有两个竖向导向杆，竖向导向杆滑动配合于第一支撑架，激光钻头11顶部连接于钻头调控箱12，钻头调控箱12用于控制激光钻头11的位置，激光钻头11对基板进行钻孔。

具体的，如图2、图3所示，承载台2架设于激光钻头11下方，承载台2顶部用于放置基材，承载台2底部一中轴线上设有第一安装块21和第二安装块22，承载台2底部设有六个限位块23，两个限位块23为一组，在图3视角中，第一安装块21位于承载台2右方位处，三组限位块23分别位于承载台2上、下、左三个方位处。

具体的，如图1、图3所示，夹持机构3包括四个夹板31、三个滑块32、插块33、拉杆34和两个连板36，拉杆34一端贯穿第一安装块21后连接插块33，拉杆34另一端贯穿第二安装块22后连接一个滑块32，其余两个滑块32对称于拉杆34两侧，每个滑块32通过两个横向导向杆滑动配合于对应的限位块23，拉杆34中段固定设有调节块35，所谓中段并非指拉杆34中心，而是相对于拉杆34两端的中间段，调节块35与第一安装块21之间具有预设间距，拉杆34外周设有弹簧，弹簧两端分别连接调节块35和第二安装块22，调节块35两侧对称位置各铰接一个连板36，连板36另一端铰接对应的滑块32，连板36与调节块35的夹角朝向第二安装块22所在方向，其中三个夹板31分别设于三个滑块32顶部，其余一个夹板31固定设于第一安装块21顶部。

当插块33没有受到外力时，插块33在弹簧作用下紧贴第一安装块21；当朝远离第一安装块21的方向移动插块33时，在图3视角中，也就是朝右移动插块33时，拉杆34及其上的调节块35会朝右移动，一方面位于左方位的滑块32随拉杆34朝右移动，另一方面位于上方位的滑块32在连板36作用下朝下移动，位于下方位的滑块32在连板36作用下朝上移动，三个滑块32逐渐聚拢，也意味着三个夹板31逐渐聚拢；当调节块35接触第一安装块21时，恰好夹板31夹持固定承载台2上的基材。

上述方案中，夹持机构3只需要一个动力源即可从四个方位对基材进行固定，该动力源可以选择人工，人工朝远离第一安装块21的方向移动插块33后，利用插销固定插块33；动力源也可以选择由气缸、油缸或液压驱动的伸缩杆，利用水平设置的伸缩杆自动移动插块33。

更优选的方式如下：如图2、图3所示，激光钻孔设备1还包括调控杆14，调控杆14顶部连接于钻头调控箱12底部，调控杆14底部远离承载台2一侧设有第一斜面，插块33设有上下贯穿其本身的通槽331，通槽331远离承载台2一端设有第二斜面，如图4所示，通槽331纵截面为倒立的直角梯形，该直角梯形的上底宽度与调控杆14宽度一致，当第一升降组件13使钻头调控箱12下降，调控杆14会向下插入通槽331，在第一斜面和第二斜面的配合下，调控杆14朝远离第一安装块21的方向移动插块33；当调控杆14向下插入通槽331且第一斜面完全脱离第二斜面时，夹板31恰好夹持基材。此处说明一点，现有技术在开始激光钻孔之前，需要先将钻头调控箱12和激光钻头11下移至基材处，所以本方案并没有额外增设动力源，而是利用钻头调控箱12的下移过程，再通过调控杆14和插块33的相互配合，从而达到移动插块33的目的。

更具体的，如图2、图5、图6所示，本实施例利用转移机构4将基材放置于承载台2或取走钻孔后的基材，具体实现方式如下：转移机构4包括两个对称设置的转移件，其对称轴与拉杆34垂直，每个转移件包括直线行程组件41、第二升降组件42、伸缩组件43和L型夹具44，直线行程组件41设于第二支撑架，第二升降组件42底部连接于直线行程组件41，直线行程组件41的实现方式有很多，此处不再赘述其具体结构，直线行程组件41用于水平移动第二升降组件42，第二升降组件42的动力源可以是气缸、油缸或液压，第二升降组件42顶部设有伸缩箱421，伸缩组件43设于伸缩箱421内，伸缩组件43的动力源可以是气缸、油缸或液压，伸缩组件43活动端连接L型夹具44纵段，L型夹具44设有避让槽441，L型夹具44用于夹持基材，当两个L型夹具44将基材放置于承载台2时，避让槽441用于避让夹板31。

更具体的，如图7~图9所示，本实施例利用输送机构5将输送台51上的基材递送给转移机构4，具体实现方式如下：输送机构5包括输送台51、转盘52、电机53、支撑台54，电机53设于第三支撑架，电机53底部的输出轴通过竖杆531连接转盘52中心，输送台51用于输送基材，其输送方向与直线行程组件41垂直，输送台51中段两侧设有缺口511，转盘52设于缺口511处，支撑台54设于承载台2与输送台51之间，支撑台54内设有升降台541，支撑台54顶面与输送台51台面齐平，转盘52外周对称位置设有两个接板槽521，接板槽521用于接收输送台51输送来的基材，当转盘52转动90°时，用于将接板槽521内的基材移动至升降台541上方，升降台541用于升起基材，以适配L型夹具44。

使用时，其中一个接板槽521对着输送台51输送上游方向，启动输送台51使一个基材输送至该接板槽521内；启动电机53使转盘52转动90°，此时该接板槽521内的基材移动至升降台541上方；升降台541升起基材，基材的高度适配L型夹具44；利用转移机构4取走升降台541上的基材并将基材放置于承载台2；转移机构4复位后，利用夹持机构3固定承载台2上的基材；利用激光钻孔设备1对基材进行激光钻孔；钻孔完成后，L型夹具44夹持基材并将基材转移至升降台541上；L型夹具44松开基材后，升降台541下降至原位，基材随之落至接板槽521内，可以选择在升降台541顶面设置真空吸附孔，从而增加基板升起或下降过程中的稳定性；基材落至接板槽521后，启动电机53再使转盘52转动90°，此时接板槽521内的基材对着输送台51输送下游方向，也意味着另一个接板槽521正对着输送台51输送上游方向，启动输送台51使钻孔完成的基材脱离转盘52，同时使下一个待钻孔的基材输送至转盘52内。

实施例2

如图10所示，本实施例提供了一种基材激光钻孔方法，采用实施例1中的基材激光钻孔装置，包括以下步骤：

S100、输送基材：其中一个接板槽521对着输送台51输送上游方向，启动输送台51使一个基材输送至该接板槽521内；启动电机53使转盘52转动90°，此时该接板槽521内的基材移动至升降台541上方；升降台541升起基材，基材的高度适配L型夹具44。

S101、放置基材：利用伸缩组件43使两个L型夹具44聚拢并夹持升降台541上的基材；利用直线行程组件41将该基材移动至承载台2上方；利用第二升降组件42使该基材下放至承载台2上；然后L型夹具44松开基材，第二升降组件42升起，利用直线行程组件41使L型夹具44复位。

S102、激光钻孔：利用第一升降组件13使钻头调控箱12及激光钻头11下降，当钻头调控箱12下降时，调控杆14会向下插入通槽331，在第一斜面和第二斜面的配合下，调控杆14朝远离第一安装块21的方向移动插块33，使三个滑块32及其上的夹板31同时聚拢，进而夹持基材；钻头调控箱12控制激光钻头11开始对基材进行钻孔。

S103、取走基材：钻孔完成后，钻头调控箱12及激光钻头11升起复位，插块33失去调控杆14的限制后在弹簧作用下复位，进而使夹板31松开基材；利用转移机构4取走承载台2上的基材，并将该基材放置于升降台541；L型夹具44松开基材后，升降台541下降至原位，基材随之落至接板槽521内；启动电机53再使转盘52转动90°，启动输送台51使钻孔完成的基材脱离转盘52，同时使下一个待钻孔的基材输送至转盘52内。

以上实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种基材激光钻孔装置，其特征在于，包括：

激光钻孔设备（1），包括激光钻头（11）、钻头调控箱（12）、第一升降组件（13），第一升降组件（13）设于第一支撑架，其底部连接钻头调控箱（12），激光钻头（11）顶部连接于钻头调控箱（12）；

承载台（2），其架设于激光钻头（11）下方，承载台（2）顶部用于放置基材，承载台（2）底部一中轴线上设有第一安装块（21）和第二安装块（22），承载台（2）底部设有多个限位块（23）；

夹持机构（3），包括四个夹板（31）、三个滑块（32）、拉杆（34）、两个连板（36），拉杆（34）一端贯穿第一安装块（21），另一端贯穿第二安装块（22）后连接一个滑块（32），其余两个滑块（32）对称于拉杆（34）两侧，三个滑块（32）通过若干导向杆滑动配合于对应的限位块（23），拉杆（34）中段固定设有调节块（35），拉杆（34）外周设有弹簧，弹簧两端分别连接调节块（35）和第二安装块（22），调节块（35）两侧对称位置各铰接一个连板（36），连板（36）另一端铰接对应的滑块（32），连板（36）与调节块（35）的夹角朝向第二安装块（22）所在方向，其中三个夹板（31）分别设于三个滑块（32）顶部，其余一个夹板（31）固定设于第一安装块（21）顶部，当移动拉杆（34），使调节块（35）朝第一安装块（21）方向移动时，三个滑块（32）及其上的夹板（31）同时聚拢，进而夹持基材。

2.根据权利要求1所述的基材激光钻孔装置，其特征在于，激光钻孔设备（1）还包括调控杆（14），调控杆（14）顶部连接于钻头调控箱（12）底部，调控杆（14）底部远离承载台（2）一侧设有第一斜面，拉杆（34）一端贯穿第一安装块（21）后连接有插块（33），插块（33）设有贯穿其本身的通槽（331），通槽（331）远离承载台（2）一端设有第二斜面，当第一升降组件（13）使钻头调控箱（12）下降，调控杆（14）会向下插入通槽（331），在第一斜面和第二斜面的配合下，调控杆（14）朝远离第一安装块（21）的方向移动插块（33）。

3.根据权利要求2所述的基材激光钻孔装置，其特征在于，通槽（331）纵截面为倒立的直角梯形，该直角梯形的上底宽度与调控杆（14）宽度一致，当调控杆（14）向下插入通槽（331）且第一斜面完全脱离第二斜面时，夹板（31）恰好夹持基材。

4.根据权利要求2或3所述的基材激光钻孔装置，其特征在于，还包括转移机构（4），用于将基材放置于承载台（2）或取走钻孔后的基材，转移机构（4）包括两个对称设置的转移件，其对称轴与拉杆（34）垂直，每个转移件包括直线行程组件（41）、第二升降组件（42）、伸缩组件（43）和L型夹具（44），直线行程组件（41）设于第二支撑架，第二升降组件（42）底部连接于直线行程组件（41），顶部设有伸缩箱（421），伸缩组件（43）设于伸缩箱（421）内，伸缩组件（43）活动端连接L型夹具（44）纵段，L型夹具（44）设有避让槽（441），当两个L型夹具（44）将基材放置于承载台（2）时，避让槽（441）用于避让夹板（31）。

5.根据权利要求4所述的基材激光钻孔装置，其特征在于，还包括输送机构（5），输送机构（5）包括输送台（51）、转盘（52）、电机（53）、支撑台（54），电机（53）设于第三支撑架，其底部的输出轴通过竖杆（531）连接转盘（52）中心，输送台（51）用于输送基材，其输送方向与直线行程组件（41）垂直，输送台（51）中段两侧设有缺口（511），转盘（52）设于缺口（511）处，支撑台（54）设于承载台（2）与输送台（51）之间，支撑台（54）内设有升降台（541），支撑台（54）顶面与输送台（51）台面齐平，转盘（52）外周对称位置设有两个接板槽（521），接板槽（521）用于接收输送台（51）输送来的基材，当转盘（52）转动90°时，用于将接板槽（521）内的基材移动至升降台（541）上方，升降台（541）用于升起基材，以适配L型夹具（44）。

6.一种基材激光钻孔方法，其特征在于，采用如权利要求5所述的基材激光钻孔装置，包括以下步骤：

S101、放置基材：利用转移机构（4）将基材放置于承载台（2）；

S102、激光钻孔：利用第一升降组件（13）使钻头调控箱（12）及激光钻头（11）下降；朝远离第一安装块（21）的方向移动插块（33），使三个滑块（32）及其上的夹板（31）同时聚拢，进而夹持基材；钻头调控箱（12）控制激光钻头（11）开始对基材进行钻孔；

S103、取走基材：钻孔完成后，钻头调控箱（12）及激光钻头（11）升起复位，插块（33）失去动力源的限制后在弹簧作用下复位，进而使夹板（31）松开基材；利用转移机构（4）取走承载台（2）上的基材。

7.根据权利要求6所述的基材激光钻孔方法，其特征在于，步骤S101，放置基材的方法是：利用伸缩组件（43）使两个L型夹具（44）聚拢并夹持一个基材；利用直线行程组件（41）将该基材移动至承载台（2）上方；利用第二升降组件（42）使该基材下放至承载台（2）上；然后L型夹具（44）松开基材，第二升降组件（42）升起，利用直线行程组件（41）使L型夹具（44）复位。

8.根据权利要求7所述的基材激光钻孔方法，其特征在于，步骤S101之前，还包括：

S100、输送基材：其中一个接板槽（521）对着输送台（51）输送上游方向，启动输送台（51）使一个基材输送至该接板槽（521）内；启动电机（53）使转盘（52）转动90°，此时该接板槽（521）内的基材移动至升降台（541）上方；升降台（541）升起基材，基材的高度适配L型夹具（44）。

9.根据权利要求8所述的基材激光钻孔方法，其特征在于，步骤S103中，利用转移机构（4）取走承载台（2）上的基材，并将该基材放置于升降台（541）；L型夹具（44）松开基材后，升降台（541）下降至原位，基材随之落至接板槽（521）内；启动电机（53）再使转盘（52）转动90°，此时接板槽（521）内的基材对着输送台（51）输送下游方向。

10.根据权利要求6所述的基材激光钻孔方法，其特征在于，步骤S102中，当钻头调控箱（12）下降时，调控杆（14）会向下插入通槽（331），在第一斜面和第二斜面的配合下，调控杆（14）朝远离第一安装块（21）的方向移动插块（33）。