PCB电路板的钻孔制备工艺系统及工艺方法与流程

本发明属于pcb板工艺领域。

背景技术：

打孔工艺是电路板制备过程的重要工序，环状led吸顶灯、无线充电器等产品内的pcb板成圆环形，因此需要专门设计一套针对圆环状pcb毛坯板精确打孔的工艺系统。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能针对环状pcb精确打孔的pcb电路板的钻孔制备工艺系统及工艺方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的pcb电路板的钻孔制备工艺系统，包括底座，所述底座上设置有底座轴承孔，所述底座轴承孔内通过轴承转动设置有竖向回转柱，所述竖向回转柱的上端同轴心固定有刹车圆盘；所述底座上固定安装有刹车器，所述刹车器的刹车钳与所述刹车圆盘的轮廓边缘对应，所述刹车钳能钳住所述刹车圆盘的轮廓边缘，使刹车圆盘无法回转；

所述刹车圆盘的上方通过三根连接柱支撑连接有三组pcb放置工位；三组pcb放置工位沿所述刹车圆盘轴线呈圆周阵列分布，且三组所述pcb放置工位能沿所述刹车圆盘轴线回转；还包括能升降的钻孔器，所述钻孔器的下端为竖向的钻头，三组所述pcb放置工位沿所述刹车圆盘轴线的回转能使三组所述pcb放置工位逐次对应于所述钻头的正下方。

进一步的，三组所述pcb放置工位的结构完全相同，刚好对应在钻头的正下方的pcb放置工位记为钻孔工位.，其余两组pcb放置工位分别记为上料工位.和下料工位.；

所述钻孔器的钻头能对钻孔工位.上放置的环状pcb板进行钻孔，还包括夹取装置，夹取装置能将等待钻孔的环状pcb板放置在上料工位.上，夹取装置还能将下料工位.上放置的已经钻孔完成的环状pcb板取走。

进一步的，所述pcb放置工位包括竖向的行星齿轮电机，所述行星齿轮电机的输出转轴上端同轴心一体化固定连接有行星齿轮，所述行星齿轮的上方同轴心设置有圆盘状钻孔平台，所述圆盘状钻孔平台与行星齿轮之间呈圆周阵列分布有若干平台支撑杆，各所述平台支撑杆的下端均固定连接所述行星齿轮上表面，各所述平台支撑杆的上端均固定连接在所述圆盘状钻孔平台的下表面轮廓边缘；从而使圆盘状钻孔平台与行星齿轮同步；

所述圆盘状钻孔平台的上表面轮廓边缘同轴心设置有环状限位围台，所述环状限位围台的围合范围内为pcb放置槽，环状pcb板能同轴心限位放置于所述pcb放置槽内；

所述pcb放置槽的轴心处有镂空圆口；环状pcb板同轴心限位放置于所述pcb放置槽内时，所述环状pcb板的中心孔与所述镂空圆口重合。

进一步的，pcb放置槽内的底面镂空有若干钻头穿过孔；所述钻头向下钻穿pcb放置槽内放置的环状pcb板后能继续向下穿过对对应的钻头穿过孔；

pcb放置槽上的若干钻头穿过孔向上投影到环状pcb板上的孔位即为环状pcb板上即将要钻出的孔位；

环状pcb板的外缘设置有一处限位槽；所述环状限位围台的内侧一体化设置有与限位槽对应的限位块，所述限位块限位于pcb放置槽内放置的环状pcb板上的限位槽中，限位块制止所述环状pcb板在pcb放置槽内回转。

进一步的，还包括行星轮架，所述行星轮架的中心处设置有行星架轴承孔，所述行星架轴承孔与所述刹车圆盘同轴心，所述行星轮架包括三个沿刹车圆盘径向方向延伸的三个呈圆周阵列分布的支架臂，三所述支架臂分别为第一支架臂.、第二支架臂.和第三支架臂.；第一支架臂.、第二支架臂.和第三支架臂.的末端均设置有竖向的轴承孔；三所述行星齿轮电机的输出转轴分别通过三轴承与第一支架臂.、第二支架臂.和第三支架臂.末端的轴承孔转动配合；第一支架臂.、第二支架臂.和第三支架臂.的下侧分别固定安装有三个电机支架，三所述行星齿轮电机分别固定安装于三所述电机支架上；三所述电机支架分别通过三所述连接柱固定连接所述刹车圆盘；

所述行星轮架的上方设置有固定安装的中心电机，所述中心电机的中心输出轴竖向朝下，所述中心输出轴的下端通过轴承与所述行星轮架中心处的行星架轴承孔转动配合，所述中心输出轴的外周还同轴心设置有外齿圈，所述外齿圈的内圈通过齿圈支架固定在所述中心输出轴上，所述外齿圈同时与三所述行星齿轮啮合。

进一步的，设一个水平的虚拟圆，所述虚拟圆的圆心与中心输出轴轴线重合；满足三组pcb放置工位上的三所述圆盘状钻孔平台的圆心均在所述虚拟圆上，且所述钻头的轴线也与所述虚拟圆垂直相交；设任意一个钻头穿过孔沿圆盘状钻孔平台轴线的回转路径均记为轨迹圆，任意轨迹圆与所述虚拟圆相交的两个交点之一记为参考点；行星齿轮沿自身的轴线自转的同时还绕中心输出轴的轴线周转时，参考点会沿虚拟圆的路径位移，行星齿轮只沿自身的轴线自转时，任意一个钻头穿过孔均沿轨迹圆的路径位移。

进一步的，所述底座上方通过支撑柱固定连接有悬臂梁，所述悬臂梁的末端设置有固定座，所述中心电机的机壳固定在所述固定座上；所述固定座的下方通过电动升降杆固定连接有钻孔器升降支架，从而使钻孔器升降支架能上下升降，所述钻孔器的机壳固定在所述钻孔器升降支架上。

进一步的，中心电机和行星齿轮电机均为刹车式的步进电机或伺服电机。

进一步的，pcb电路板的钻孔制备工艺系统的钻孔方法：

三组pcb放置工位的结构完全相同，为了更好的说明，在后续过程中，将刚好对应在钻头的正下方的pcb放置工位记为钻孔工位.，其余两组pcb放置工位分别记为上料工位.和下料工位.；钻孔器的钻头能对钻孔工位.上放置的环状pcb板进行钻孔，夹取装置能将等待钻孔的环状pcb板放置在上料工位.上，夹取装置还能将下料工位.上放置的已经钻孔完成的环状pcb板取走；

具体的操作过程如下：

初始状态下刹车器的刹车钳为释放状态，从而使刹车圆盘能自由回转，进而使行星轮架整体能沿刹车圆盘的轴线自由回转；与此同时控制中心电机刹车，使中心输出轴无法旋转，进而使外齿圈为无法旋转的制动状态；

这时夹取装置或人工将还没有钻孔的环状pcb板水平同轴心放置于上料工位.的圆盘状钻孔平台上的pcb放置槽内，并且使环状pcb板

外缘限位槽与环状限位围台内侧的限位块对应，从而使限位块制止后续钻孔过程中环状pcb板在pcb放置槽内回转，进而实现对pcb放置槽内的环状pcb板的完全定位；而pcb放置槽上的若干钻头穿过孔向上投影到环状pcb板上的孔位即为环状pcb板上即将要钻出的孔位；

这时控制行星齿轮电机，使三个行星齿轮均沿自身的轴线自转，在制动状态的外齿圈的啮合传动下，三个行星齿轮沿自身的轴线自转的同时还会在行星轮架的约束下绕中心输出轴的轴线周转，从而使上料工位.上的圆盘状钻孔平台也沿自身的轴线自转的同时还绕中心输出轴的轴线周转；从而使参考点沿虚拟圆的路径位移，直至钻头的轴线与所述参考点相交时，说明上料工位.已经运动到了钻头正下方，这时上料工位.转变为钻孔工位.，等待钻孔；

孔位寻找方法：这立即控制刹车器，这时刹车钳钳住刹车圆盘的轮廓边缘，使刹车圆盘立即无法回转，从而使行星轮架无法绕中心输出轴的轴线回转，从而使行星齿轮无法沿中心输出轴的轴线周转，进而使所述参考点的位置被暂时固定；与此同时，使各行星齿轮电机断电，并且使各行星齿轮电机处于非刹车状态，从而使行星齿轮的沿自身轴线的旋转不受约束；这时控制中心电机，使中心输出轴旋转，从而使外齿圈开始旋转，进而外齿圈带动行星齿轮沿自身的轴线自转，进而使钻头下方的pcb放置槽以及pcb放置槽内放置的环状pcb板沿自身轴线自转，从而使任意一个钻头穿过孔沿轨迹圆的路径位移，直至这一个钻头穿过孔沿轨迹圆的路径位移到与所述参考点重合时，说明这个钻头穿过孔的轴线已经与钻头的轴线重合了，这种方法可以使钻头的轴线与任意一个钻头穿过孔的轴线重合；钻头的轴线与某一个钻头穿过孔的轴线重合时说明钻头已经找到了一个准备钻孔的孔位，按照上述方法，钻头的轴线能重合到任意一个钻头穿过孔的轴线，从而使钻头能寻找到pcb放置槽内放置的环状pcb板上的任意一个孔位；

钻孔方法：孔位找到后，通过电动升降杆控制钻头向下运动，并向下钻穿pcb放置槽内放置的环状pcb板后，钻头末端继续向下穿过同轴心对应的钻头穿过孔，使环状pcb板上形成一个完整的通孔。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

有益效果：本发明的结构简单，该装置能实现对圆环状pcb毛坯板精确打孔，在本装置的传动分析中，本实施例的钻头的轴线能重合到任意一个钻头穿过孔的轴线，从而使钻头能寻找到pcb放置槽内放置的环状pcb板上的任意一个孔位。

附图说明

附图1为本装置的整体正视图；

附图2为本装置的立体示意图；

附图3为本装置的立体剖视图；

附图4为行星轮架、三组pcb放置工位以及刹车圆盘示意图；

附图5为附图4的俯视图；

附图6为单个pcb放置工位的结构示意图；

附图7为附图6上部分放大示意图；

附图8为还没有钻孔的环状pcb板示意图；

附图9为圆盘状钻孔平台结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至9的pcb电路板的钻孔制备工艺系统，包括底座20，底座20上设置有底座轴承孔70，底座轴承孔70内通过轴承转动设置有竖向回转柱19，竖向回转柱19的上端同轴心固定有刹车圆盘18；底座20上固定安装有刹车器21，刹车器21的刹车钳22与刹车圆盘18的轮廓边缘对应，刹车钳22能钳住刹车圆盘18的轮廓边缘，使刹车圆盘18无法回转；

刹车圆盘18的上方通过三根连接柱16支撑连接有三组pcb放置工位24；三组pcb放置工位24沿刹车圆盘18轴线呈圆周阵列分布，且三组pcb放置工位24能沿刹车圆盘18轴线回转；还包括能升降的钻孔器7，钻孔器7的下端为竖向的钻头8，三组pcb放置工位24沿刹车圆盘18轴线的回转能使三组pcb放置工位24逐次对应于钻头8的正下方。

三组pcb放置工位24的结构完全相同，刚好对应在钻头8的正下方的pcb放置工位24记为钻孔工位24.1，其余两组pcb放置工位24分别记为上料工位24.2和下料工位24.3；

钻孔器7的钻头8能对钻孔工位24.1上放置的环状pcb板25进行钻孔，还包括夹取装置，夹取装置能将等待钻孔的环状pcb板25放置在上料工位24.2上，夹取装置还能将下料工位24.3上放置的已经钻孔完成的环状pcb板25取走。

pcb放置工位24包括竖向的行星齿轮电机15，行星齿轮电机15的输出转轴14上端同轴心一体化固定连接有行星齿轮12，行星齿轮12的上方同轴心设置有圆盘状钻孔平台9，圆盘状钻孔平台9与行星齿轮12之间呈圆周阵列分布有若干平台支撑杆11，各平台支撑杆11的下端均固定连接行星齿轮12上表面，各平台支撑杆11的上端均固定连接在圆盘状钻孔平台9的下表面轮廓边缘；从而使圆盘状钻孔平台9与行星齿轮12同步；

圆盘状钻孔平台9的上表面轮廓边缘同轴心设置有环状限位围台10，环状限位围台10的围合范围内为pcb放置槽33，环状pcb板25能同轴心限位放置于pcb放置槽33内；

pcb放置槽33的轴心处有镂空圆口30；环状pcb板25同轴心限位放置于pcb放置槽33内时，环状pcb板25的中心孔27与镂空圆口30重合。

pcb放置槽33内的底面镂空有若干钻头穿过孔29；钻头8向下钻穿pcb放置槽33内放置的环状pcb板25后能继续向下穿过对对应的钻头穿过孔29；

pcb放置槽33上的若干钻头穿过孔29向上投影到环状pcb板25上的孔位即为环状pcb板25上即将要钻出的孔位；

为了保证精确钻孔，环状pcb板在毛坯制作时，环状pcb板25的外缘已经设置有一处限位槽26；环状限位围台10的内侧一体化设置有与限位槽26对应的限位块30，限位块30限位于pcb放置槽33内放置的环状pcb板25上的限位槽26中，限位块30制止环状pcb板25在pcb放置槽33内回转。

还包括行星轮架23，行星轮架23的中心处设置有行星架轴承孔28，行星架轴承孔28与刹车圆盘18同轴心，行星轮架23包括三个沿刹车圆盘18径向方向延伸的三个呈圆周阵列分布的支架臂，三支架臂分别为第一支架臂23.1、第二支架臂23.2和第三支架臂23.3；第一支架臂23.1、第二支架臂23.2和第三支架臂23.3的末端均设置有竖向的轴承孔；三行星齿轮电机15的输出转轴14分别通过三轴承与第一支架臂23.1、第二支架臂23.2和第三支架臂23.3末端的轴承孔转动配合；第一支架臂23.1、第二支架臂23.2和第三支架臂23.3的下侧分别固定安装有三个电机支架17，三行星齿轮电机15分别固定安装于三电机支架17上；三电机支架17分别通过三连接柱16固定连接刹车圆盘18；

行星轮架23的上方设置有固定安装的中心电机3，中心电机3的中心输出轴2竖向朝下，中心输出轴2的下端通过轴承与行星轮架23中心处的行星架轴承孔28转动配合，中心输出轴2的外周还同轴心设置有外齿圈100，外齿圈100的内圈通过齿圈支架50固定在中心输出轴2上，外齿圈100同时与三行星齿轮12啮合。

如图5，设一个水平的虚拟圆35，虚拟圆35的圆心与中心输出轴2轴线重合；满足三组pcb放置工位24上的三圆盘状钻孔平台9的圆心均在虚拟圆35上，且钻头8的轴线也与虚拟圆35垂直相交；设任意一个钻头穿过孔29沿圆盘状钻孔平台9轴线的回转路径均记为轨迹圆36，任意轨迹圆36与虚拟圆35相交的两个交点之一记为参考点37；行星齿轮12沿自身的轴线自转的同时还绕中心输出轴2的轴线周转时，参考点37会沿虚拟圆35的路径位移，行星齿轮12只沿自身的轴线自转时，任意一个钻头穿过孔29均沿轨迹圆36的路径位移。

,底座20上方通过支撑柱固定连接有悬臂梁1，悬臂梁1的末端设置有固定座4，中心电机3的机壳固定在固定座4上；固定座4的下方通过电动升降杆5固定连接有钻孔器升降支架6，从而使钻孔器升降支架6能上下升降，钻孔器7的机壳固定在钻孔器升降支架6上。

中心电机3和行星齿轮电机15均为刹车式的步进电机或伺服电机。

pcb电路板的钻孔制备工艺系统的钻孔方法：

三组pcb放置工位24的结构完全相同，为了更好的说明，在后续过程中，将刚好对应在钻头8的正下方的pcb放置工位24记为钻孔工位24.1，其余两组pcb放置工位24分别记为上料工位24.2和下料工位24.3；钻孔器7的钻头8能对钻孔工位24.1上放置的环状pcb板25进行钻孔，夹取装置能将等待钻孔的环状pcb板25放置在上料工位24.2上，夹取装置还能将下料工位24.3上放置的已经钻孔完成的环状pcb板25取走；

具体的操作过程如下：

初始状态下刹车器21的刹车钳22为释放状态，从而使刹车圆盘18能自由回转，进而使行星轮架23整体能沿刹车圆盘18的轴线自由回转；与此同时控制中心电机3刹车，使中心输出轴2无法旋转，进而使外齿圈100为无法旋转的制动状态；

这时夹取装置或人工将还没有钻孔的环状pcb板25水平同轴心放置于上料工位24.2的圆盘状钻孔平台9上的pcb放置槽33内，并且使环状pcb板25

外缘限位槽26与环状限位围台10内侧的限位块30对应，从而使限位块30制止后续钻孔过程中环状pcb板25在pcb放置槽33内回转，进而实现对pcb放置槽33内的环状pcb板25的完全定位；而pcb放置槽33上的若干钻头穿过孔29向上投影到环状pcb板25上的孔位即为环状pcb板25上即将要钻出的孔位；

这时控制行星齿轮电机15，使三个行星齿轮12均沿自身的轴线自转，在制动状态的外齿圈100的啮合传动下，三个行星齿轮12沿自身的轴线自转的同时还会在行星轮架23的约束下绕中心输出轴2的轴线周转，从而使上料工位24.2上的圆盘状钻孔平台9也沿自身的轴线自转的同时还绕中心输出轴2的轴线周转；从而使参考点37沿虚拟圆35的路径位移，直至钻头8的轴线与参考点37相交时，说明上料工位24.2已经运动到了钻头8正下方，这时上料工位24.2转变为钻孔工位24.1，等待钻孔；

孔位寻找方法：这立即控制刹车器21，这时刹车钳22钳住刹车圆盘18的轮廓边缘，使刹车圆盘18立即无法回转，从而使行星轮架23无法绕中心输出轴2的轴线回转，从而使行星齿轮12无法沿中心输出轴2的轴线周转，进而使参考点37的位置被暂时固定；与此同时，使各行星齿轮电机15断电，并且使各行星齿轮电机15处于非刹车状态，从而使行星齿轮12的沿自身轴线的旋转不受约束；这时控制中心电机3，使中心输出轴2旋转，从而使外齿圈100开始旋转，进而外齿圈100带动行星齿轮12沿自身的轴线自转，进而使钻头8下方的pcb放置槽33以及pcb放置槽33内放置的环状pcb板25沿自身轴线自转，从而使任意一个钻头穿过孔29沿轨迹圆36的路径位移，直至这一个钻头穿过孔29沿轨迹圆36的路径位移到与参考点37重合时，说明这个钻头穿过孔29的轴线已经与钻头8的轴线重合了，这种方法可以使钻头8的轴线与任意一个钻头穿过孔29的轴线重合；钻头8的轴线与某一个钻头穿过孔29的轴线重合时说明钻头8已经找到了一个准备钻孔的孔位，按照上述方法，钻头8的轴线能重合到任意一个钻头穿过孔29的轴线，从而使钻头8能寻找到pcb放置槽33内放置的环状pcb板25上的任意一个孔位；

钻孔方法：孔位找到后，通过电动升降杆5控制钻头8向下运动，并向下钻穿pcb放置槽33内放置的环状pcb板25后，钻头8末端继续向下穿过同轴心对应的钻头穿过孔29，使环状pcb板25上形成一个完整的通孔。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。