CN216914135U - 一种高精度pcb数控钻孔机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高精度PCB数控钻孔机，其包括机架、设置于机架的Y轴运动模组以及用于驱动钻头上下移动的Z轴运动模组，Y轴运动模组包括两个Y轴直线电机以及两个工作台，两个Y轴直线电机与两个工作台一一对应，两个Y轴直线电机并排设置于机架上，且每个所述工作台连接于对应的Y轴直线电机的顶部，每个Y轴直线电机驱动对应的工作台沿Y轴移动。本申请具有提高PCB数控钻孔机钻孔精度的效果。

Description

一种高精度PCB数控钻孔机

技术领域

本申请涉及数控机床技术领域，尤其是涉及一种高精度PCB数控钻孔机。

背景技术

PCB数控钻孔机是生产PCB（印制电路板） 的专用机床设备，随着PCB制造水平的提高，PCB板面尺寸越来越大，PCB钻孔数量越来越多，孔径越来越小，对PCB数控钻孔机的加工尺寸、钻孔精度和效率要求越来越高。

目前，多头PCB数控钻孔机是PCB批量数控钻孔加工的主流机型，该机型的钻孔机在减少运动轴数、提高加工效率方面等起到重要作用。工作时，PCB固定放置于工作台上，驱动件驱动工作台运动，以改变PCB的位置，从而使钻头对PCB的不同位置进行钻孔。由于多头PCB数控钻孔机钻头数量较多，工作台的台面较大，从而导致工作台运动时惯性较大，以使得驱动件难以精准控制工作台的移动，从而难以满足PCB高速、高精度以及高可靠性的数控钻孔技术要求。

针对上述中的相关技术，PCB数控钻孔机存在有钻孔精度不高的缺陷。

实用新型内容

为了提高PCB数控钻孔机的钻孔精度，本申请提供一种高精度PCB数控钻孔机。

本申请提供的一种高精度PCB数控钻孔机采用如下的技术方案：

一种高精度PCB数控钻孔机，包括：

机架；

Y轴运动模组，设置于所述机架，所述Y轴运动模组包括两个Y轴直线电机以及两个工作台，两个所述Y轴直线电机与两个工作台一一对应，两个所述Y轴直线电机并排设置于所述机架上，且每个所述工作台连接于对应的所述Y轴直线电机的顶部，每个所述Y轴直线电机驱动对应的工作台沿Y轴移动；

Z轴运动模组，用于驱动钻头上下移动。

通过采用上述技术方案，PCB固定在两个工作台上，两个Y轴直线电机驱动两个工作台分别沿Y轴移动，从而将钻头与PCB移动至相对应的位置。钻头到达指定位置后，进行钻孔动作。在工作台总面积相等的条件下，相比于设置一个工作台，本申请技术方案通过设置两个工作台，减小了单个工作台的台面，以使得单个工作台的运动惯性减小，且由两个Y轴直线电机分别控制两个工作台，两个工作台在Y轴方向的运动不易相互影响，从而提高了PCB数控钻孔机的钻孔精度。

可选的，每个所述Y轴直线电机包括Y轴定子、Y轴动子和两条Y轴直线导轨，所述Y轴定子与所述Y轴直线导轨均设置于所述机架，两条所述Y轴直线导轨平行设置于所述Y轴定子的两侧，所述Y轴动子设置于对应的所述工作台下表面，且所述Y轴动子滑动连接于两条所述Y轴直线导轨上。

通过采用上述技术方案，每个Y轴直线电机对应设置有两条Y轴直线导轨，Y轴直线导轨能够对Y轴直线电机进行导向和支撑，Y轴动子能够带动工作台在Y轴直线导轨上沿Y轴直线导轨的长度方向滑动，本技术方案通过设置Y轴定子、Y轴动子和Y轴直线导轨，提高了工作台在Y轴方向滑移的稳定性，从而提高了该PCB数控钻孔机的钻孔精度。

可选的，所述机架还设置有用于支撑所述工作台的支撑导轨。

通过采用上述技术方案，支撑导轨能配合Y轴直线导轨对工作台起支撑和导向作用，减小Y轴直线电机的承受的载荷，使Y轴直线电机不易因载荷过大而损坏，从而进一步提高工作台在Y轴方向滑移的稳定性。

可选的，该高精度PCB数控钻孔机还包括设置于所述机架的X轴运动模组，所述X轴运动模组包括X轴直线电机和设置于所述X轴直线电机的X轴滑板，所述X轴直线电机驱动X轴滑板沿X轴方向移动，所述Z轴运动模组设置于所述X轴滑板，所述Z轴运动模组包括Z轴直线电机和用于安装钻头的Z轴底板，所述Z轴底板设置于所述Z轴直线电机，所述Z轴直线电机驱动Z轴底板上下移动。

通过采用上述技术方案，Z轴直线电机通过X轴滑板连接于X轴直线电机，以使得Z轴直线电机能够随X轴滑板沿X轴方向滑动；钻头通过Z轴底板连接于Z轴直线电机，以使得Z轴直线电机能够带动钻头进行上下移动。本申请技术方案中X轴滑板与Z轴底板的设置，提高了X轴直线电机与Z轴直线电机的连接稳定性，以使得X轴直线电机与Z轴直线电机能够稳定驱动钻头运动，从而进一步提高了该PCB数控钻孔机的钻孔精度。

可选的，X轴直线电机包括X轴定子、X轴动子和两条X轴直线导轨，所述X轴定子与所述X轴直线导轨均设置于所述机架，两条所述X轴直线导轨平行设置于所述X轴定子的两侧，所述X轴动子设置于所述X轴滑板远离所述Z轴直线电机的一面，且X轴动子滑动连接于两条所述X轴直线导轨上。

通过采用上述技术方案，X轴直线电机通过两条X轴直线导轨进行导向，通过X轴动子带动X轴滑板在X轴直线导轨上沿X轴方向滑动。X轴定子、X轴动子以及X轴直线导轨的设置，能够改善X轴直线电机运动的稳定性，以便于钻头能够沿X轴方向平稳移动，从而提高该PCB数控钻孔机的钻孔精度。

可选的，所述Z轴直线电机包括Z轴定子、Z轴动子和两条Z轴直线导轨，所述Z轴直线导轨与所述Z轴动子均固定于所述X轴滑板，两条所述Z轴直线导轨平行设置于所述Z轴动子的两侧，所述Z轴底板滑动连接于两条所述Z轴直线导轨上，所述Z轴定子固定于所述Z轴底板靠近所述X轴滑板的一面，且所述Z轴定子位于所述Z轴动子远离所述X轴滑板的一面。

通过采用上述技术方案，两条Z轴直线导轨能够对Z轴底板起到支撑和导向作用，Z轴动子带动Z轴底板在Z轴直线导轨上上下移动，从而使钻头随Z轴底板上下移动。Z轴定子、Z轴动子和Z轴直线导轨的设置，使得钻头能够更加稳定的进行上下运动，以便该PCB数控钻孔机能够更好的实现高精度的钻孔工作。

可选的，所述Z轴底板上设置有用于驱动钻头高速旋转的主轴，所述Z轴直线电机和所述主轴的数量均为六个且一一对应，六个所述Z轴直线电机和六个所述主轴同步运动。

通过采用上述技术方案，六个Z轴直线电机和六个主轴同步工作，使得该PCB数控钻孔机能够同时对六个PCB进行钻孔加工，从而提高该PCB数控钻孔机的工作效率。

可选的，所述工作台的材料为铝制蜂窝板。

通过采用上述技术方案，铝制蜂窝板材料重量轻，因此能够减小工作台在运动时产生的惯性，减轻Y轴直线电机的载荷，使Y轴直线电机易于控制工作台的移动，从而进一步提高该PCB数控钻孔机的钻孔精度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.相比于设置一个工作台，本申请技术方案通过设置两个工作台，减小了单个工作台的台面，以使得单个工作台的运动惯性减小，且由两个Y轴直线电机分别控制两个工作台，两个工作台在Y轴方向的运动不易相互影响，从而提高了PCB数控钻孔机的钻孔精度；

2.通过设置Y轴定子、Y轴动子和Y轴直线导轨，提高了工作台在Y轴方向滑移的稳定性，从而提高了该PCB数控钻孔机的钻孔精度；

3.支撑导轨能配合Y轴直线导轨对工作台起支撑和导向作用，减小Y轴直线电机的承受的载荷，使Y轴直线电机不易因载荷过大而损坏，从而进一步提高工作台在Y轴方向滑移的稳定性。

附图说明

图1是本申请实施例一种高精度PCB数控钻孔机的整体结构示意图；

图2是图1中A部分的放大图；

图3是本申请实施例一种高精度PCB数控钻孔机为展示Z轴直线电机的结构示意图；

图4是本申请实施例一种高精度PCB数控钻孔机为展示Y轴直线电机的结构示意图。

附图标记说明：

1、机架；11、床身；12、龙门横梁；121、基座；122、梁体；2、X轴运动模组；21、X轴直线电机；211、X轴定子；212、X轴动子；213、X轴直线导轨；22、X轴滑板；3、Y轴运动模组；31、Y轴直线电机；311、Y轴定子；312、Y轴动子；313、Y轴直线导轨；32、第一工作台；33、第二工作台；4、Z轴运动模组；41、Z轴直线电机；411、Z轴定子；412、Z轴动子；413、Z轴直线导轨；42、Z轴底板；5、主轴；6、钻头。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种高精度PCB数控钻孔机。参照图1，该高精度PCB数控钻孔机包括：机架1、X轴运动模组2、Y轴运动模组3、Z轴运动模组4以及设置于Z轴运动模组4的主轴5，主轴5的下方设置有钻头6，主轴5驱动钻头6高速旋转，以使得钻头6对PCB进行钻孔。X轴运动模组2与Y轴运动模组3安装于机架1，Z轴运动模组4安装于X轴运动模组2，Z轴运动模组4通过带动主轴5使钻头6上下移动，X轴运动模组2通过驱动Z轴运动模组4以使钻头6沿x轴运动，Y轴运动模组3用于调整PCB在Y轴上的位置。X轴运动模组2、Y轴运动模组3、Z轴运动模组4能够调整钻头6与PCB的相对位置，从而便于钻头6对PCB进行钻孔。

参照图1，机架1包括床身11和设置于床身11的龙门横梁12，床身11呈长方体水平设置，龙门横梁12包括两个基座121和一个梁体122，两个基座121固定于床身11上表面，且靠近床身11上表面长边的一侧设置，两个基座121分布于床身11上表面长度方向的两端，梁体122的两端对应于两个基座121，梁体122的两端分别固定连接于对应基座121的上表面，以使得龙门横梁12与床身11之间形成有供工作台通过的运动空间。

在本实施例中，床身11的长度方向为X轴方向，床身11的宽度方向为Y轴方向，龙门横梁12的高度方向为Z轴方向。

参照图1，X轴运动模组2包括X轴直线电机21，Y轴运动模组3包括两个Y轴直线电机31和两个工作台，Z轴运动模组4包括Z轴直线电机41，X轴直线电机21设置于龙门横梁12的梁体122上，且位于梁体122长度方向的竖直侧面上。两个Y轴直线电机31分别为Y1轴直线电机与Y2轴直线电机，Y1轴直线电机与Y2轴直线电机沿床身11的长度方向并排设置于床身11的上方。两个工作台分别为第一工作台32和第二工作台33，第一工作台32与第二工作台33滑移设置于床身11与龙门横梁12之间，且第一工作台32连接于Y1轴直线电机的顶部，第二工作台33连接于Y2轴直线电机的顶部。Y1轴直线电机驱动第一工作台32沿Y1轴移动，Y2轴直线电机驱动第二工作台33沿Y2轴移动。X轴直线电机21驱动Z轴直线电机41沿X轴移动，Z轴直线电机41驱动主轴5上下移动。

参照图2，工作台上表面固定设置有用于固定PCB的夹紧装置（图中未示出），在实际工作过程中，主轴5一般通过气动机械手以及自身夹头抓取钻头6，主轴5通过变频器驱动，带动钻头6高速旋转以对PCB进行钻孔。两个Y轴直线电机31与两个工作台一一对应，即通过两个Y轴直线电机31以调节两个工作台在Y轴方向上的位置，通过X轴直线电机21和Z轴直线电机41调节主轴5的位置，两个Y轴直线电机31分别控制两个工作台，两个工作台在Y轴方向的运动不易相互影响，从而能够便于工作台上的PCB与主轴5上的钻头6精准对位，以提高钻孔的精确度。当主轴5和工作台运动到预设位置后，Z轴直线电机41带动高速旋转的主轴5进行向下匀速钻孔，到达孔底后高速上提脱离PCB，由此完成一个钻孔动作。

参照图2，X轴运动模组2还包括X轴滑板22，X轴滑板22设置于X轴直线电机21远离梁体122的一侧，Z轴运动模组4设置于X轴滑板22，Z轴运动模组4还包括用于安装钻头6的Z轴底板42，其中Z轴直线电机41设置于X轴滑板22远离X轴直线电机21的一侧，Z轴底板42设置于Z轴直线电机41远离X轴滑板22的一侧，主轴5设置于Z轴底板42。X轴直线电机21能够通过驱动X轴滑板22带动Z轴直线电机41沿X轴方向移动，从而使主轴5沿X轴移动；Z轴直线电机41上通过驱动Z轴底板42带动主轴5上下移动，从而使安装于主轴5的钻头6沿Z轴移动。

参照2和图3，具体地，X轴直线电机21包括X轴定子211、X轴动子212和两条X轴直线导轨213，X轴定子211与X轴直线导轨213均设置于龙门横梁12的梁体122上，两条X轴直线导轨213沿X轴方向平行设置于X轴定子211的上下两侧，X轴动子212设置于X轴滑板22远离Z轴直线电机41的一面，且X轴动子212滑动连接于两条X轴直线导轨213上。X轴直线电机21工作时，X轴动子212通过带动X轴滑板22在X轴直线导轨213上沿X轴方向滑动，以实现Z轴直线电机41在X轴方向上的滑动。

参照图3，Z轴直线电机41包括Z轴定子411、Z轴动子412和两条Z轴直线导轨413，Z轴直线导轨413与Z轴动子412均固定于X轴滑板22，两条Z轴直线导轨413竖直平行设置于Z轴动子412的两侧，Z轴底板42滑动连接于两条Z轴直线导轨413上，Z轴定子411固定于Z轴底板42靠近X轴滑板22的一面，且Z轴定子411位于Z轴动子412远离X轴滑板22的一面。Z轴直线导轨413能够为Z轴底板42提供导向，以便于位于Z轴底板42的主轴5在Z轴上滑移，提高主轴5上下滑移的稳定性。

本实施例中，Z轴直线电机41、主轴5、X轴滑板22以及Z轴底板42沿X轴方向均设置有六个且一一对应，第一工作台32对应三个主轴5，第二工作台33对应三个主轴5。第一工作台32与第二工作台33能够单独工作，不易相互影响。

为了便于批量加工，进一步提高生产效率，在另一实施例中，六个Z轴直线电机41同步运动，六个主轴5同步运动，即六个X轴滑板22同步运动，六个Z轴底板42同步运动。该高精度PCB数控钻孔机工作时，第一工作台32和第二工作台33上均能够放置三个PCB，即该高精度PCB数控钻孔机能够同时对六块PCB进行钻孔加工，有效提高了PCB数控钻孔机的工作效率。

参照图4，每个Y轴直线电机31均包括Y轴定子311、Y轴动子312和两条Y轴直线导轨313，Y轴定子311设置于床身11的上表面，两条Y轴直线导轨313位于床身11的上表面，且沿Y轴方向平行设置于Y轴定子311的两侧，Y轴动子312设置于对应的工作台下表面，且Y轴动子312的两侧滑动连接于两条Y轴直线导轨313上。具体地，本实施例中，Y1轴直线电机包括Y1轴定子、Y1轴动子和两条Y1轴直线导轨，Y2轴直线电机包括Y2轴定子、Y2轴动子和两条Y2轴直线导轨。

在另一实施例中，为了减小Y轴直线电机31所承受的载荷，每个Y轴直线电机31对应设置有两个支撑导轨，支撑导轨设置于床身11的上表面，且沿Y轴方向设置。具体地，其中两个支撑导轨分别位于Y轴直线电机31的两侧，另外两个支撑导轨分别位于Y2轴直线电机的两侧。支撑导轨能够与对应的Y轴直线电机31共同支撑工作台，并且能够为对应的Y轴直线电机31提供导向，从而提高第一工作台32和第二工作台33在Y轴方向运动的稳定性。

值得一提的是，本实施例中，X轴直线电机21和Y轴直线电机31由于行程较大，采用长次级结构平板电机，Z轴直线电机41由于行程较小，采用短次级结构平板电机，从而保证该高精度PCB数控钻孔机整体的高动态性能及经济性；床身11、龙门横梁12等大型基础结构件为花岗石材料，此种材料受环境影响变形小，几何精度高；梁体122通过基座121与床身11刚性连接，构成该高精度PCB数控钻孔机的主体结构，从而减小龙门横梁12以及床身11变形而导致的钻孔误差。第一工作台32和第二工作台33的材料均为铝制蜂窝板，铝制蜂窝板重量轻，能够减小第一工作台32和第二工作台33在运动时产生的惯性，从而使Y轴直线电机31易于控制工作台的运动，从而提高钻孔精度。

本申请实施例一种高精度PCB数控钻孔机的实施原理为：PCB通过工作台表面的夹紧装置固定在第一工作台32和第二工作台33上，主轴5带动钻头6高速旋转，Y1轴直线电机和Y2轴直线电机驱动第一工作台32和第二工作台33沿Y轴运动，X轴直线电机21带动主轴5沿X轴运动，主轴5带动钻头6到达指定位置后，Z轴直线电机41带动高速旋转的主轴5进行向下匀速钻孔，到达孔底后高速上提脱离PCB，由此完成一个钻孔动作，循环往复以完成PCB全部孔位的加工。本申请实施例一种高精度PCB数控钻孔机采用双工作台分体结构设计，能够减轻单个Y轴直线电机31的载荷，从而减轻单个工作台的运动惯性，提高整体的动态性能，从而提高PCB数控钻孔机的钻孔精度。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示，需要说明的是，上面描述中使用的词语“上”和“下”指的是附图中的方向。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高精度PCB数控钻孔机，其特征在于，包括：

机架(1)；

Y轴运动模组(3)，设置于所述机架(1)，所述Y轴运动模组(3)包括两个Y轴直线电机(31)以及两个工作台，两个所述Y轴直线电机(31)与两个工作台一一对应，两个所述Y轴直线电机(31)并排设置于所述机架(1)上，且每个所述工作台连接于对应的所述Y轴直线电机(31)的顶部，每个所述Y轴直线电机(31)驱动对应的工作台沿Y轴移动；

Z轴运动模组(4)，用于驱动钻头(6)上下移动。

2.根据权利要求1所述的一种高精度PCB数控钻孔机，其特征在于，每个所述Y轴直线电机(31)包括Y轴定子(311)、Y轴动子(312)和两条Y轴直线导轨(313)，所述Y轴定子(311)与所述Y轴直线导轨(313)均设置于所述机架(1)，两条所述Y轴直线导轨(313)平行设置于所述Y轴定子(311)的两侧，所述Y轴动子(312)设置于对应的所述工作台下表面，且所述Y轴动子(312)滑动连接于两条所述Y轴直线导轨(313)上。

3.根据权利要求2所述的一种高精度PCB数控钻孔机，其特征在于，所述机架(1)还设置有用于支撑所述工作台的支撑导轨。

4.根据权利要求1所述的一种高精度PCB数控钻孔机，其特征在于，该高精度PCB数控钻孔机还包括设置于所述机架(1)的X轴运动模组(2)，所述X轴运动模组(2)包括X轴直线电机(21)和设置于所述X轴直线电机(21)的X轴滑板(22)，所述X轴直线电机(21)驱动X轴滑板(22)沿X轴方向移动，所述Z轴运动模组(4)设置于所述X轴滑板(22)，所述Z轴运动模组(4)包括Z轴直线电机(41)和用于安装钻头(6)的Z轴底板(42)，所述Z轴底板(42)设置于所述Z轴直线电机(41)，所述Z轴直线电机(41)驱动Z轴底板(42)上下移动。

5.根据权利要求4所述的一种高精度PCB数控钻孔机，其特征在于，X轴直线电机(21)包括X轴定子(211)、X轴动子(212)和两条X轴直线导轨(213)，所述X轴定子(211)与所述X轴直线导轨(213)均设置于所述机架(1)，两条所述X轴直线导轨(213)平行设置于所述X轴定子(211)的两侧，所述X轴动子(212)设置于所述X轴滑板(22)远离所述Z轴直线电机(41)的一面，且X轴动子(212)滑动连接于两条所述X轴直线导轨(213)上。

6.根据权利要求4所述的一种高精度PCB数控钻孔机，其特征在于，所述Z轴直线电机(41)包括Z轴定子(411)、Z轴动子(412)和两条Z轴直线导轨(413)，所述Z轴直线导轨(413)与所述Z轴动子(412)均固定于所述X轴滑板(22)，两条所述Z轴直线导轨(413)平行设置于所述Z轴动子(412)的两侧，所述Z轴底板(42)滑动连接于两条所述Z轴直线导轨(413)上，所述Z轴定子(411)固定于所述Z轴底板(42)靠近所述X轴滑板(22)的一面，且所述Z轴定子(411)位于所述Z轴动子(412)远离所述X轴滑板(22)的一面。

7.根据权利要求4所述的一种高精度PCB数控钻孔机，其特征在于，所述Z轴底板(42)上设置有用于驱动钻头(6)高速旋转的主轴(5)，所述Z轴直线电机(41)和所述主轴(5)的数量均为六个且一一对应，六个所述Z轴直线电机(41)和六个所述主轴(5)同步运动。

8.根据权利要求1所述的一种高精度PCB数控钻孔机，其特征在于，所述工作台的材料为铝制蜂窝板。

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