CN104741982A - 全自动pcb钻针研磨机 - Google Patents

Abstract

本发明属于研磨机技术领域，尤其涉及一种全自动PCB钻针研磨机，包括机架和分别设置于机架上的料盘、取刀平台、机械手、倒刀机构、压刀机构、磨削进给机构、自动对刀角度补偿装置、刃面检测CCD、清洁机构、对刀CCD、研磨装置、砂轮调节机构和控制***，相对于现有技术，本发明能够实现PCB钻针的自动上料、对刀补偿、角度补偿、研磨、清洁、检测和下料，即能够实现PCB钻针研磨的全程自动化，避免了半自动钻针加工的人为误差，提高了钻针良率和研磨效率。而且，本发明单取刀平台，给双研磨机构上下料，效率匹配合理，从而能够提高产能，而且本发明能够一次性大量上料，因此能够提高上料效率。

Description

全自动PCB钻针研磨机

技术领域

本发明属于研磨机技术领域，尤其涉及一种全自动PCB钻针研磨机。

背景技术

电路板(PCB板)在进行电子元件配置之前，需在其板体上的适当位置间隔设置多个穿孔，以供各电子元件穿设定位之用，其中，用以在电路板上钻设穿孔的钻针，是一种直径比一般铣刀微小的PCB板钻孔专用的微细钻头，其***还设置有间距为0.2mm左右的细微螺纹，并且该钻针上还设置有导角，其端部在经过多次的使用后会逐渐钝化甚至切削部会断裂，造成加工的不便及误差，此时，加工者会将钻针取下，研磨其端部，使钻针端部恢复至可顺畅地在电路板上钻孔的状态。

随着电子工业的不断发展，PCB板的需求量不断增大，这必然使PCB板的加工工作需求加大，这就对加工工具生产、修复的效率提出了更高的要求。

但是，目前的钻针研磨多采用手工操作模式，或者采用半手工半机械加工的模式，较为浪费人力，且人工操作容易产生人为误差，导致钻针加工不良，使得钻针良率低。即便市场上有一些半自动化的研磨装置销售，但是其研磨效率低，精度差，导致研磨后的钻针废品率高，造成浪费，进而使得研磨成本较高。

而且，现有技术中对研磨后的PCB钻针不能做到百分之百的检查，而只能做到抽检，如此就不能保证研磨质量。

有鉴于此，确有必要提供一种全自动PCB钻针研磨机，其能有效提高上料效率、下料效率、研磨效率和研磨精度，降低研磨成本。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种全自动PCB钻针研磨机，其能有效提高上料效率、下料效率、研磨效率和研磨精度，降低研磨成本。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

全自动PCB钻针研磨机，包括机架和分别设置于所述机架上的料盘、取刀平台、机械手、倒刀机构、压刀机构、磨削进给机构、自动对刀角度补偿装置、刃面检测CCD、清洁机构、对刀CCD、研磨装置、砂轮调节机构和控制***，所述机械手设置于所述取刀平台上，所述取刀平台设置于所述料盘的侧边，所述倒刀机构设置于所述料盘的一侧，所述磨削进给机构和所述自动对刀角度补偿装置均与所述倒刀机构连接，所述刃面检测CCD、所述清洁机构、所述对刀CCD和所述研磨装置均设置于所述倒刀机构的侧边，所述砂轮调节机构与所述研磨装置连接，所述对刀CCD位于所述自动对刀角度补偿装置的上方，所述取刀平台、所述机械手、所述倒刀机构、所述压刀机构、所述磨削进给机构、所述自动对刀角度补偿装置、所述刃面检测CCD、清洁机构、所述对刀CCD、所述研磨装置和所述砂轮调节机构均与所述控制***连接。

作为本发明全自动PCB钻针研磨机的一种改进，所述倒刀机构、所述压刀机构、所述磨削进给机构、所述自动对刀角度补偿装置、所述刃面检测CCD、所述清洁机构、所述对刀CCD、所述研磨装置和所述砂轮调节机构均设置为两个。

作为本发明全自动PCB钻针研磨机的一种改进，所述料盘包括基板和设置于所述基板上的若干个用于容置PCB钻针的容置槽，所述基板的两侧设置有定位滑轨，所述基板的另一侧设置有锥形定位块；所述基板上设置有至少一个容置块，所述容置槽为从所述容置块的上表面垂直向下延伸的圆柱形孔，并且所述圆柱形孔的下端与所述基板接触。

作为本发明全自动PCB钻针研磨机的一种改进，所述倒刀机构包括基座、倒刀马达、同步带、转动轮、松钻头机构、松钻头气缸、抱紧机构、钻针夹持装置和顶杆，所述顶杆设置于所述基座上，所述同步带的一端绕设于所述倒刀马达的输出轴上，所述同步带的另一端绕设于所述转动轮的***，所述抱紧机构与所述转动轮连接，所述松钻头机构位于所述抱紧机构的上方，所述松钻头气缸与所述松钻头机构连接，所述钻针夹持装置的底部与所述基座通过万向节连接。

作为本发明全自动PCB钻针研磨机的一种改进，所述钻针夹持装置包括夹头和连接杆，所述连接杆的一端通过万向节与所述基座连接，所述夹头套设于所述连接杆的另一端上，PCB钻针夹持于所述夹头内，所述连接杆的***围设有弹簧。

作为本发明全自动PCB钻针研磨机的一种改进，所述压刀机构包括压板、固定座、四连杆机构、用于放置PCB钻针的V槽、支撑座、支撑柱和支撑臂，所述固定座设置于所述支撑座上，所述支撑柱设置于所述固定座上，所述四连杆机构设置于所述支撑臂的下方，所述V槽设置于所述支撑臂的上端，所述压板的一端位于所述V槽的上方，所述压板的另一端与所述支撑柱连接。

作为本发明全自动PCB钻针研磨机的一种改进，所述压板的位于所述V槽的上方的一端的下表面上设置有钨钢片。

作为本发明全自动PCB钻针研磨机的一种改进，所述磨削进给机构包括基座和滑轨，所述基座滑动设置于所述滑轨上，所述基座上还连接有可推动所述基座在所述滑轨上滑动的第一气缸，所述基座还连接有用于调节进给量的第二气缸。

作为本发明全自动PCB钻针研磨机的一种改进，所述清洁机构安装在一滑动导轨上，所述滑动导轨设置于所述刃面检测CCD和PCB钻针之间，所述清洁机构在所述滑动导轨上往复移动。

作为本发明全自动PCB钻针研磨机的一种改进，所述研磨装置包括砂轮，所述砂轮调整机构包括主轴、主轴固定座、固定座、直线调节机构和微分头，所述主轴和所述直线调节机构均设置于所述主轴固定座内，所述砂轮设置于所述主轴的一端，所述主轴固定座通过所述固定座设置于所述机架上，所述微分头设置于所述直线调节机构的一端。

工作前，可以先在料盘上设定NG区域，方便不同客户不同来料的灵活设置。工作开始后，机械手通过取刀平台抓取待研磨的钻针，放入倒刀机构中，然后倒刀机构旋转90度达到对刀位置，自动对刀角度补偿装置通过对刀CCD自动计算出针的角度和坐标，然后再自动调整到待研磨的角度和坐标，对刀动作完成后研磨装置对钻针进行自动研磨，其中，砂轮调节机构可以根据需要调整研磨装置的位置，研磨完成后钻针运动到清洁机构进行自动清洁，清洁完成后钻针再被运到刃面检测CCD下方，经过刃面检测CCD对其进行刃面检测，OK则机械手将其取回到料盘中的OK区，NG则根据需要进行自动再研或由机械手取回到料盘中的NG区。

相对于现有技术，本发明能够实现PCB钻针的自动上料、对刀补偿、角度补偿、研磨、清洁、检测和下料，即能够实现PCB钻针研磨的全程自动化，避免了半自动钻针加工的人为误差，提高了钻针良率和研磨效率。而且，本发明单取刀平台，给双研磨机构上下料，效率匹配合理，从而能够提高产能，而且本发明能够一次性大量上料，因此能够提高上料效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的俯视结构示意图。

图3为本发明中料盘的俯视结构示意图。

图4为本发明中倒刀机构的立体结构示意图。

图5为本发明中抱紧机构的立体结构示意图。

图6为本发明中压刀机构的立体结构示意图。

图7为本发明中砂轮调整机构的结构示意图。

图8为图7中A-A剖面的结构示意图。

图9为本发明的部分结构示意图。

其中：

1-机架；

2-料盘；

21-基板，22-PCB钻针，23-容置槽，24-定位滑轨，25-锥形定位块，26-容置块；

3-取刀平台；

4-机械手；

5-倒刀机构；

51-基座，52-倒刀马达，53-同步带，54-转动轮，55-松钻头机构，56-松钻头气缸，57-抱紧机构，571-固定块，572-转轴，573-摆离臂，574-夹持块，575-拉簧，576-立板，58-钻针夹持装置，581-夹头，582-连接杆，583-弹簧，59-顶杆，510-有刀传感器；

6-压刀机构；

61-压板，62-固定座，63-四连杆机构，64-V槽，65-支撑座，66-支撑柱，67-支撑臂，68-钨钢片；

7-磨削进给机构；

71-基座，72-滑轨，73-第一气缸，74-第二气缸；

8-自动对刀角度补偿装置；

9-刃面检测CCD；

10-清洁机构；

11-对刀CCD；

12-研磨装置；

121-砂轮；

13-砂轮调节机构；

131-主轴，132-主轴固定座，133-固定座，134-直线调节机构，135-微分头。

具体实施方式

如图1至图9所示，本发明提供的一种全自动PCB钻针研磨机，包括机架1和分别设置于机架1上的料盘2、取刀平台3、机械手4、倒刀机构5、压刀机构6、磨削进给机构7、自动对刀角度补偿装置8、刃面检测CCD 9、清洁机构10、对刀CCD 11、研磨装置12、砂轮调节机构13和控制***，机械手4设置于取刀平台3上，取刀平台3设置于料盘2的侧边，倒刀机构5设置于料盘2的一侧，磨削进给机构7和自动对刀角度补偿装置8均与倒刀机构5连接，刃面检测CCD 9、清洁机构10、对刀CCD 11和研磨装置12均设置于倒刀机构5的侧边，砂轮调节机构13与研磨装置12连接，对刀CCD 11位于自动对刀角度补偿装置8的上方，取刀平台3、机械手4、倒刀机构5、压刀机构6、磨削进给机构7、自动对刀角度补偿装置8、刃面检测CCD 9、清洁机构10、对刀CCD11、研磨装置12和砂轮调节机构13均与控制***连接。通过控制***的控制，各工作单元能够进行有效的配合，实现高效、精确的研磨操作。取刀平台3为X平台，其X、Y的行程为650mm×650mm。

工作前，可以先在料盘2上设定NG区域，方便不同客户不同来料的灵活设置。工作开始后，机械手4通过取刀平台3抓取待研磨的PCB钻针22，并放入倒刀机构5中，然后倒刀机构5旋转90度达到对刀位置，自动对刀角度补偿装置8通过对刀CCD自动计算出PCB钻针22的角度和坐标，然后再自动调整到待研磨的角度(25°-30°)和坐标，对刀动作完成后研磨装置12对PCB钻针22进行自动研磨，其中，砂轮调节机构13可以根据需要调整研磨装置12的位置，研磨完成后PCB钻针22运动到清洁机构10进行自动清洁，清洁完成后PCB钻针22再被运到刃面检测CCD 9下方，经过刃面检测CCD 9对其进行刃面检测，OK则机械手4将其取回到料盘2中的OK区，NG则根据需要进行自动再研或由机械手4取回到料盘2中的NG区。

倒刀机构5、压刀机构6、磨削进给机构7、自动对刀角度补偿装置8、刃面检测CCD 9、清洁机构10、对刀CCD 11、研磨装置12和砂轮调节机构13均设置为两个。即本实施例中，CCD总共为四个，其中两个对刀CCD 11用于计算PCB钻针22的角度和坐标，另外两个刃面检测CCD 9用于实现百分之百的品检，从而防止不合格品被当作合格品使用。而且，本实施例中，研磨装置12设置为两个，即本实施例中是采用双头研磨，因此能够提高产能。

如图3所示，料盘2包括基板21和设置于基板21上的若干个用于容置PCB钻针22的容置槽23，基板21的两侧设置有定位滑轨24，基板21的另一侧设置有锥形定位块25；基板21上设置有至少一个容置块26，容置槽23为从容置块26的上表面垂直向下延伸的圆柱形孔，并且圆柱形孔的下端与基板21接触。本实施例中，料盘可以一次性上1250只PCB钻针22，从而可以节省人力。具体而言，本实施例中，容置块26的数量为25个，每个容置块26上设置的容置槽23为50个，这样，整个料盘的容量达到1250支，即一次上料可以让机器工作1.5小时，从而可以大大节约操作人员的时间。在锥形定位块25和定位滑轨24的共同定位作用下，可以实现整个料盘2的精确定位、准确摆放，从而提高研磨精度，同时防止由于料盘2位置偏移而引起的钻针废品率的提高，进而降低了研磨成本。

如图4所示，倒刀机构5包括基座51、倒刀马达52、同步带53、转动轮54、松钻头机构55、松钻头气缸56、抱紧机构57、钻针夹持装置58和顶杆59，顶杆59设置于基座51上，同步带53的一端绕设于倒刀马达52的输出轴上，同步带53的另一端绕设于转动轮54的***，抱紧机构57与转动轮54连接，松钻头机构55位于抱紧机构57的上方，松钻头气缸56与松钻头机构55连接，钻针夹持装置58的底部与基座51通过万向节连接。

使用时，在松钻头气缸56的作用下，松钻头机构55开始运动，松开钻针夹持装置58，由于钻针夹持装置58的底部与基座51通过万向节连接，此时，钻针夹持装置58会向前倒下，此时，倒刀马达52开始动作，带动同步带53运动，进而带动转动轮54和抱紧机构57动作，当钻针夹持装置58倒下的角度接近90°时，抱紧机构57被顶杆59顶开，从而使钻针夹持装置58和钻嘴处于相对自由的状态，进而可以提高钻嘴的动态稳定性。松钻头机构55的顶部设置有有刀传感器510，其可以感应松钻头机构55旁是否有直立的PCB钻针22。

转动轮54安装于固定板511上，固定板511上还设置有平衡块512，平衡块512和转动轮54分设于固定板511的两侧，平衡块512是用于平衡倒刀马达52的力矩，防止倒刀马达52过早受损。

如图5所示，抱紧机构57包括固定块571、转轴572、摆离臂573、夹持块574、拉簧575和立板576，固定块571的一端固定于转动块上，固定块571的另一端通过转轴572与摆离臂573的一端连接，摆离臂573的另一端位于顶杆579的上方，摆离臂573上设置有第一凸起柱，立板576上设置有第二凸起柱，拉簧575的一端钩在第一凸起柱上，拉簧575的另一端钩在第二凸起柱上。转动块转动时，固定块571跟着转动，从而带着摆离臂573一起转动，使拉簧575的另一端钩在第二凸起柱上，实现抱紧动作，在钻针夹持装置58倒下90度时，仅抱紧万向节前端，从而可减轻旋转机构的重量。在此之前，当钻针夹持装置58倒下的角度接近90°时，抱紧机构57被顶杆59顶开，从而使钻针夹持装置58和钻嘴处于相对自由的状态，进而可以提高钻嘴的动态稳定性。

钻针夹持装置58包括夹头581和连接杆582，连接杆582的一端通过万向节与基座51连接，夹头581套设于连接杆582的另一端上，PCB钻针22夹持于夹头581内，连接杆582的***围设有弹簧583。弹簧583的设置可以起到防震的作用，以防止在研磨过程中PCB钻针22的震动而引起的研磨精度的下降。

压刀机构6包括压板61、固定座62、四连杆机构63、用于放置PCB钻针22的V槽64、支撑座65、支撑柱66和支撑臂67，固定座62设置于支撑座65上，支撑柱66设置于固定座62上，四连杆机构63设置于支撑臂67的下方，V槽64设置于支撑臂67的上端，压板61的一端位于V槽64的上方，压板61的另一端与支撑柱66连接。整个压刀结构安装调节方便，空间紧凑，反应快速。

压板61的位于V槽64的上方的一端的下表面上设置有钨钢片68。钨钢片68具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。

四连杆机构63连接有气缸69，在气缸69的作用下，四连杆机构63可以带着支撑臂68及其上的V槽65和PCB钻针22向上或向下运动，从而使得PCB钻针22靠近或远离压板61。在压刀过程中，气缸69向上顶住四连杆机构63，四连杆机构63则向上托住V槽65，钨钢片68则在压板61的压力作用下压向V槽65，V槽65与钨钢片68的配合使得PCB钻针22的钻嘴在V槽65中的位置固定，从而可以提高固定精度，降低研磨成本。气缸69加上四连杆机构63的缓冲作用可以减少整个压刀机构的震动，提高固定精度。

磨削进给机构7包括基座71和滑轨72，基座71滑动设置于滑轨72上，基座71上还连接有可推动基座71在滑轨72上滑动的第一气缸73，基座71还连接有用于调节进给量的第二气缸74。在第一气缸73和第二气缸74的共同作用下，整个基座71可以沿着滑轨72滑动，并调节到合适的进给量，以将PCB钻针22送至砂轮处进行研磨或将研磨完毕的PCB钻针22从砂轮处移开。

清洁机构10安装在一滑动导轨上，滑动导轨设置于刃面检测CCD 9和PCB钻针22之间，清洁机构10在滑动导轨上往复移动。

研磨装置12包括砂轮121，砂轮调整机构13包括主轴131、主轴固定座132、固定座133、直线调节机构134和微分头135，主轴131和直线调节机构134均设置于主轴固定座132内，砂轮121设置于主轴131的一端，主轴固定座132通过固定座设133置于机架1上，微分头135设置于直线调节机构134的一端。主轴131由变频器控制，变频器与控制***连接，变频器向主轴131发送变频信号，使主轴131带动砂轮121旋转，实现对PCB钻针22的研磨。微分头135利用螺旋副原理，对测微螺杆轴向移动量进行读数，通过调节微分头135，可以调节直线调节机构134的位置，使得主轴固定座132在直线调节机构134上发生相应的移动，从而调节主轴131的位置，进而调节砂轮121所在位置，因此，本发明可以实现砂轮121位置的精确调整，从而提高研磨精度，降低研磨成本。

总之，本发明能够实现PCB钻针22的自动上料、对刀补偿、角度补偿、研磨、清洁、检测和下料，即能够实现PCB钻针研磨的全程自动化，避免了半自动钻针加工的人为误差，提高了钻针良率和研磨效率。而且，本发明单取刀平台，给双研磨机构上下料，效率匹配合理，从而能够提高产能，而且本发明能够一次性大量上料，因此能够提高上料效率。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.全自动PCB钻针研磨机，其特征在于：包括机架和分别设置于所述机架上的料盘、取刀平台、机械手、倒刀机构、压刀机构、磨削进给机构、自动对刀角度补偿装置、刃面检测CCD、清洁机构、对刀CCD、研磨装置、砂轮调节机构和控制***，所述机械手设置于所述取刀平台上，所述取刀平台设置于所述料盘的侧边，所述倒刀机构设置于所述料盘的一侧，所述磨削进给机构和所述自动对刀角度补偿装置均与所述倒刀机构连接，所述刃面检测CCD、所述清洁机构、所述对刀CCD和所述研磨装置均设置于所述倒刀机构的侧边，所述砂轮调节机构与所述研磨装置连接，所述对刀CCD位于所述自动对刀角度补偿装置的上方，所述取刀平台、所述机械手、所述倒刀机构、所述压刀机构、所述磨削进给机构、所述自动对刀角度补偿装置、所述刃面检测CCD、清洁机构、所述对刀CCD、所述研磨装置和所述砂轮调节机构均与所述控制***连接。

2.根据权利要求1所述的全自动PCB钻针研磨机，其特征在于：所述倒刀机构、所述压刀机构、所述磨削进给机构、所述自动对刀角度补偿装置、所述刃面检测CCD、所述清洁机构、所述对刀CCD、所述研磨装置和所述砂轮调节机构均设置为两个。

3.根据权利要求1或2所述的全自动PCB钻针研磨机的研磨结构，其特征在于：所述料盘包括基板和设置于所述基板上的若干个用于容置PCB钻针的容置槽，所述基板的两侧设置有定位滑轨，所述基板的另一侧设置有锥形定位块；所述基板上设置有至少一个容置块，所述容置槽为从所述容置块的上表面垂直向下延伸的圆柱形孔，并且所述圆柱形孔的下端与所述基板接触。

4.根据权利要求1或2所述的全自动PCB钻针研磨机的研磨结构，其特征在于：所述倒刀机构包括基座、倒刀马达、同步带、转动轮、松钻头机构、松钻头气缸、抱紧机构、钻针夹持装置和顶杆，所述顶杆设置于所述基座上，所述同步带的一端绕设于所述倒刀马达的输出轴上，所述同步带的另一端绕设于所述转动轮的***，所述抱紧机构与所述转动轮连接，所述松钻头机构位于所述抱紧机构的上方，所述松钻头气缸与所述松钻头机构连接，所述钻针夹持装置的底部与所述基座通过万向节连接。

5.根据权利要求4所述的全自动PCB钻针研磨机的研磨结构，其特征在于：所述钻针夹持装置包括夹头和连接杆，所述连接杆的一端通过万向节与所述基座连接，所述夹头套设于所述连接杆的另一端上，PCB钻针夹持于所述夹头内，所述连接杆的***围设有弹簧。

6.根据权利要求1或2所述的全自动PCB钻针研磨机的研磨结构，其特征在于：所述压刀机构包括压板、固定座、四连杆机构、用于放置PCB钻针的V槽、支撑座、支撑柱和支撑臂，所述固定座设置于所述支撑座上，所述支撑柱设置于所述固定座上，所述四连杆机构设置于所述支撑臂的下方，所述V槽设置于所述支撑臂的上端，所述压板的一端位于所述V槽的上方，所述压板的另一端与所述支撑柱连接。

7.根据权利要求6所述的全自动PCB钻针研磨机的研磨结构，其特征在于：所述压板的位于所述V槽的上方的一端的下表面上设置有钨钢片。

8.根据权利要求1或2所述的全自动PCB钻针研磨机的研磨结构，其特征在于：所述磨削进给机构包括基座和滑轨，所述基座滑动设置于所述滑轨上，所述基座上还连接有可推动所述基座在所述滑轨上滑动的第一气缸，所述基座还连接有用于调节进给量的第二气缸。

9.根据权利要求1或2所述的全自动PCB钻针研磨机的研磨结构，其特征在于：所述清洁机构安装在一滑动导轨上，所述滑动导轨设置于所述刃面检测CCD和PCB钻针之间，所述清洁机构在所述滑动导轨上往复移动。

10.根据权利要求1所述的全自动PCB钻针研磨机的研磨结构，其特征在于：所述研磨装置包括砂轮，所述砂轮调整机构包括主轴、主轴固定座、固定座、直线调节机构和微分头，所述主轴和所述直线调节机构均设置于所述主轴固定座内，所述砂轮设置于所述主轴的一端，所述主轴固定座通过所述固定座设置于所述机架上，所述微分头设置于所述直线调节机构的一端。