专利名称：一种pp片切割设备及其方法
一种PP片切割设备及其方法
技术领域：
本发明涉及一种切割设备及其方法，具体涉及一种PP片(prepreg胶片)的 切割设备。背景技术：
线路板是由多层铜箔线和铜箔线之间的绝缘载体共同构成的，这种载体就 是PP片(Prepreg胶片)。在制造线路板的过程中， 一般需要对PP片进行切割。
请参阅图1， PP片由玻璃纤维或其它纤维91和胶质(例如，树脂)92组合 而成。目前对PP片的切割方式主要是将成巻的PP片放置于专用设备上，再 用刀片将PP片切割成一定的形状。在切割过程中，PP片的切口位置会出现脱 粉(碎胶粉)和脱丝(纤维丝)现象。
请参阅图2，这些脱粉和脱丝往往会夹在线路板中，造成线路板层与层之间 的离缝。在制作多层线路板时，每层线路板之间的连接方式是先在线路板上 钻孔，然后在孔壁电镀上一层铜，通过铜层可实现上、下层印刷电路基板的铜 箔的电气连接。如图2所示，在正确情况下，铜箔72和铜箔73彼此电气连接， 但由于脱粉和/或脱丝所导致的离缝的存在，铜箔71和铜箔72之间无法实现电 气连接。
目前解决脱粉和脱丝的方法是将切割好的PP片叠放在一起，先用风枪吹干 净，再用一台专用红外线封边机，给切边加热封边。由于在切割的整个过程中， 都会有脱粉和脱丝现象，用风枪吹风进行清洁时， 一是有些比较隐蔽的地方可 能吹不到，二是在吹的过程中，粉尘会散布到空气中，有可能会重新附着在PP 片上，造成对PP片的二次污染。在封边前，即使用风枪吹干净了，粉也随时都 有脱落的可能， 一旦粉和/或丝进入线路板的夹层中，势必会造成线路板报废。 而且，在进行封边时对线路板的叠放要求较高，叠放的边要整齐，否则伸在外 面的边烤焦了，而缩在里面的边烤不到，达不到全部封边的要求。另外，在利 用红外线对叠放的PP片进行封边时，很容易把PP片的层与层之间胶结在一起， 如果强行分开，会造成边缘的厚薄不均。由此可见，目前解决脱粉和脱丝的方法不仅增加了一台设备，而且操作过 程繁瑣，造成生产成本的增加。随着线路板的精度、密度、层数的不断提高， 解决脱粉和脱丝的问题显得越来越紧迫。
发明内容
为了解决现有技术中由于PP片采用刀片切割会产生脱粉和脱丝现象，导致 需要增加后续封边工序以及封边设备，造成生产成本增加的技术问题，本发明 提供了 一种能够同时进行切割及封边并且可实现全自动生产的PP片切割设备。
本发明解决解决现有技术中由于PP片采用刀片切割会产生脱粉和脱丝现 象，导致需要增加后续封边工序以及封边设备，造成生产成本增加的技术问题
所采用的技术方案是提供一种PP片切割设备，该切割设备包括具有PP片 传动机构的主机架；设置在主机架上的工作台；设置在工作台上游的上料机构， 以及人机交互界面控制系统，该工作台包括激光器以及用于接收激光器输出的 激光光束并形成切割光束的切割头。
才艮据本发明一优选实施例，上料机构包括用于支撑预切割PP片料巻的上 料轴；设置为改变PP片传动方向的中继滚轮，以及用于调节PP片舒张程度的 舒张调节机构，舒张调节机构包括固定转轴；绕固定转轴转动的连杆，以及 设置在连杆上的活动转轴。
根据本发明一优选实施例，舒张调节机构进一步包括限制连杆的转动范围 的限位4几构。
根据本发明一优选实施例，主机架、工作台以及上料机构联结形成一体化 结构，切割设备进一步包括可相对主机架移动的下料机构。
冲艮据本发明一优选实施例，PP片传动机构为设置在工作台至少一侧的滚轮 传动机构，滚轮传动机构包括主动压紧轮、从动压紧轮以及用于调节主动压 紧轮和从动压紧轮之间的相对压力的压力调节机构，工作台进一步包括垂直于 PP片传动机构的传动方向传动切割头的切割头传动机构。
根据本发明一优选实施例，工作台进一步包括用于产生吹扫气流的空气压 缩装置，空气压缩装置与切割头连通，并由切割头将吹扫气流导引到PP片表面。
才艮据本发明 一优选实施例，工作台进一步包括负压式吸尘装置。
根据本发明一优选实施例，负压式吸尘装置设置在切割头的正下方并具有与切割头的传动方向一致的长条形吸尘口 。根据本发明一优选实施例，人机交互界面控制系统包括人机交互界面， 与人机交互界面连接的控制器以及分别与控制器连接的伺服控制系统和激光控 制系统。根据本发明一优选实施例，工作台上包括至少两个切割头，至少两个切割 头设置在垂直于PP片传动机构的传动方向的同一直线上或对应平行直线上。本发明解决解决现有技术中由于PP片采用刀片切割会产生脱粉和脱丝现 象，导致需要增加后续封边工序以及封边设备，造成生产成本增加的技术问题 所采用的另一技术方案是提供一种PP片切割方法，该切割方法包括以下步骤 a.给入预切割PP片并进行舒张度调节；b.在第一方向上传动预切割PP片；c.导 引激光束作用并切割预切割PP片；d.在垂直第一方向的第二方向上传动激光束 以获取条形切割PP片。根据本发明一优选实施例，在步骤b中，导引多束激光束作用并切割预切 割PP片以实现预切割PP片的多条切割。根据本发明一优选实施例，多束激光束通过分光装置或多个对应激光器获4曰付。根据本发明一优选实施例，切割方法进一步包括通过人机交互界面获取切 割参数。通过上述结构和方法，提供一种一体化PP片激光切割设备及切割方法，不 仅避免了 PP片切割过程中的脱粉和脱丝现象，并实现了自动化切割，降低了生 产成本。
图1是现有PP片的结构示意图；图2是由现有方式切割的PP片所构成的电路板的结构示意图；图3是本发明的PP片切割设备一实施例的结构示意图；图4是本发明的工作台的结构示意图；图5是图4中I部分的局部放大图；图6是本发明的PP片切割设备另 一实施例的结构示意图；图7是本发明的人机交互界面控制系统的示意框图；图8是本发明的PP片切割设备的工作流程图。具体实施方式
如图3所示，本发明的PP片切割设备包括主机架2、设置在主机架2上的 工作台1、设置在工作台l上游的上料机构3。工作台1、主机架2、上料机构3 联结形成一体化结构。此外，该切割设备还进一步包括人机交互界面控制系统， 以便根据用户设定参数控制并协调各部件的动作，以实现PP片的自动化切割。主机架2上装有PP片传动机构。在本实施例中，PP片传动机构为设置在 工作台1至少一侧的滚轮传动机构，该滚轮传动机构包括主动压紧轮23、从 动压紧轮22以及用于调节主动压紧轮23和从动压紧轮22之间的相对压力的压 力调节机构21。主动压紧滚轮23通过皮带或类似传动机构与伺服电机相连。工作台1包括用于产生适当波长以及能量密度的激光器11;用于接收激光 器11输出的激光光束并形成切割光束的切割头12;以及垂直于PP片传动机构 的传动方向传动切割头12的切割头传动机构(未图示)。在本实施例中，切割 头12通过伺服电机带动可以沿水平(或竖直)导轨作直线运动，由此实现PP 片的横向切割。在本实施例中，激光器11采用C02激光器，并优选采用波长9.4 jum的激光。上料机构3包括用于支撑预切割PP片料巻4的上料轴30;设置为改变PP 片传动方向的适当数量的中继滚轮31 ，以及用于调节PP片舒张程度的舒张调节 机构32。舒张调节机构32包括位置固定的固定转轴321;绕固定转轴321转 动的连杆322;以及设置在连杆322上的活动转轴323。上料轴30可通过适当 制动机构控制其阻尼。此外，舒张调节机构32进一步包括限制连杆322的转动 范围的限位机构324。在PP片的上料过程中，首先把PP片料巻4装在上料轴30上，PP片经过 上料机构3上的中继滚轮31以及舒张调节机构32的活动转轴323传送到主机 架2上的滚轮传动机构，由此保证PP片的及时供给。通过压力调节机构21调节主动压紧轮23和从动压紧轮22之间的压力，使 得主动压紧轮23、从动压紧轮22和PP片之间产生足够的摩擦力。主动压紧轮 23和从动压紧轮22之间的压力还可以限制PP片的左右摆动，以便在主动压紧轮23的带动下实现PP片的稳定进给。PP片在传送过程中到达工作台1的切割 位置，由切割头12输出的切割光束进行纵向切割。切下的PP片材料落在下料 机构(未图示)上面。下料机构是可以相对主机架2移动的，以便于将切好的 PP片材料运走。如图4和图5进一步显示的，切割头12内部设置有内腔121,内腔121内 设置有聚焦镜122，经适当导引机构或直接输入到切割头12的激光经过聚焦镜 122的聚焦后聚焦在工作台1的切割位置，由此对经过的PP片的进行切割。在 切割头12的内腔121的一侧设置有吹气管123,并且吹气管123位于聚焦镜122 与切割头12的激光束出口之间。该吹气管123与空气压缩装置(未图示)相连 通。空气压缩装置产生的吹扫气流通过吹气管123吹向切割头12的激光束的焦 点，也就是PP片的切口。吹气管123上还设置有气流调节阀124用来调节气流 的大小。由于吹气管123位于聚焦镜122与切割头12的激光束出口之间，在空 气压缩装置产生的吹扫气流通过吹气管123吹入切割头12的内腔121后，只能 流向切割头12的激光束出口的位置，由于该气流的高压作用，使得PP片的切 口处产生的灰尘不会逆着高压气流的流向而进入切割头12的内腔121，从而保 证了聚焦镜122不会被污染。此外，空气压缩装置还可以以其它适当方式设置 在工作台l的其它位置，以便对切口处产生的烟尘、碳黑进行吹扫。工作台1中还进一步设置有负压式吸尘装置13。在本实施例中，负压式吸 尘装置13设置在切割头12的正下方并具有与切割头传动方向一致的长条形吸 尘口 131。吸尘口 131的相对侧-没置有吸尘管132。在切割过程中，吸尘口 131 将PP片切口处产生的烟尘、碳黑吸走。此外，在切割头12的横向切割过程中， 吸尘口 131还可以将要进行切割的PP片固定到适当位置，确保横向切割过程中 PP片的位置不会发生变化。如图6所示，工作台1上设置有至少两个切割头12。在本实施例中，该多 个切割头12设置在垂直于PP片传动方向的同一条直线上，通过分光机构从一 个激光器或通过导光^U勾接收各自激光器输出的激光光束，由此实现PP片的多 条切割。然而，该多个切割头12还可以分别设置在垂直于PP片传动方向的不 同对应平行直线上，并从各自对应的激光器接收激光光束。这种结构的优点在 于避免使用了更高功率的激光器以及复杂的分光机构，保证了各切割头的切割强度，同时便于不同切割头的横向切割。在将PP片切割成矩形时，可以根据PP片的原材料的宽度以及所需PP片的宽度设置切割头12的位置以及间距。由于多个切割头12同时工作，从而保证 了在进行大量切割时具有较高的效率。采用本发明的切割设备在对PP片进行切割加工时，由于激光束高温作用使 PP片切口自动封上边，并彻底杜绝切口脱粉和脱丝。另外，由于激光束很细， 能量集中，对PP片切口周围的破坏很小。此外，由于采用空气压缩装置，在激光束进行切割时，该装置产生的吹扫 气流冲向PP片的切口 ，该气流可以^f吏PP片切口在离开激光束的瞬间，由高温 迅速冷却，这一过程使棵露在外的玻璃丝淬火，变脆。然后，利用气流的所产 生的力量使变脆的玻璃丝断裂并脱落，达到强化分离作用。除此之外，气流将 切口处热熔的树脂吹掉，防止其冷却后重新粘连，气流还可以防止PP片在激光 束中发生燃烧，使切口变大。在激光束进行切割时，吸尘装置可以将切口的烟尘、碳黑吸走，避免污染 PP片，同时，也不会污染环境。另外，吸尘口产生的负压可以在横向切割过程 中将PP片固定于吸尘口的位置，可以保证在切割时，PP片位置不会发生变化， 便于将激光束的焦点固定于PP片的切割位置。如图7所示，图7是本发明的人机交互界面控制系统的示意框图。在本发 明的PP片切割装置中的人机交互界面控制系统包括人机交互界面(HMI)、 控制器、伺服控制系统以及激光控制系统。在本实施例中，人机交互界面采用 触摸屏，控制器则采用可编程逻辑控制器(PLC)。伺服控制系统可通过伺服放 大器以及脉冲发生器控制相关伺服电机(例如，主动压紧轮伺服电机、切割头 传动伺服电机)的开关、转动方向、转速以及位移量，由此实现各种部件的传 动。激光控制系统则可以通过激光器通信I/O板将控制信号传递到相应激光器， 并控制激光器的开关以及功率(能量控制)。激光控制系统还可以进一步包括激 光器冷却系统。人机交互界面控制系统还可以包括报警、急停控制系统。图8是本发明的PP片切割设备的工作流程图。在切割过程中，用户通过人 机交互界面控制系统对整个切割过程进行控制，首先，在确保没有任何报警信号发生的前提下，通过人机交互界面设置各种切割参数，例如切割头U的间距(横向切割宽度)以及纵向切割长度、相应PP料号、实际切割速度、巻料速度、 激光功率、激光器工作温度。其中与激光器相关的参数通过激光器通信I/0板传 递给相应的激光器或者直接传递给激光器冷却系统。而与间距、长度、速度等相关的伺服参数则通过伺服控制系统传送给相应的伺服电机。然后，启动PLC 回零按键，PLC即按照对应的切割参数初始定位各个切割头的起始位置。随后， 在启动PLC自动切割按键之后，PP片传动机构推进PP片，同时所有切割头12 在程序的控制下一起工作，完成对PP片的纵向切割，随后PP片传动机构停止 传动。所有切割头12或者其中预定数量的切割头12在切割头传动机构的带动 下横向运动，完成对PP片的横向切割，由此将PP片切割成预定长度和宽度的 条形材料。在切割完成后进行零点复位，以此反复。此外，控制系统还可以统 计激光器的累计工作时间，单切一次功能，对激光器进行调试，每组工作过程 时间统计，对水温、水压、气压、伺服等的不正常状态报警，对设备进行急停 控制。在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在 不脱离本发明所保护的范围和精神的情况下，可根据不同的实际需要设计出各 种实施方式。
权利要求
1.一种PP片切割设备，其特征在于所述切割设备包括具有PP片传动机构的主机架；设置在所述主机架上的工作台，所述工作台包括激光器；用于接收所述激光器输出的激光光束并形成切割光束的切割头；以及设置在所述工作台上游的上料机构，以及人机交互界面控制系统。
2. 根据权利要求1所述的切割设备，其特征在于所述上料机构包括 用于支撑预切割PP片料巻的上料轴； 设置为改变PP片传动方向的中继滚轮，以及用于调节PP片舒张程度的舒张调节机构，所述舒张调节机构包括固定转 轴；绕所述固定转轴转动的连杆；以及设置在所述连杆上的活动转轴。
3. 根据权利要求2所述的切割设备，其特征在于所述舒张调节机构进一 步包括限制所述连杆的转动范围的限位机构。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的切割i殳备，其特征在于所述主机架、 所述工作台以及所述上料机构联结形成一体化结构，所述切割设备进一步包括 可相对所述主机架移动的下料积4勾。
5. 根据权利要求1所述的切割设备，其特征在于所述PP片传动机构为 设置在所述工作台至少一侧的滚轮传动机构，所述滚轮传动机构包括主动压 紧轮、从动压紧轮以及用于调节所述主动压紧轮和所述从动压紧轮之间的相对 压力的压力调节机构，所迷工作台进一步包括垂直于所述PP片传动冲凡构的传动 方向传动所述切割头的切割头传动机构。
6. 根据权利要求5所述的切割设备，其特征在于所述工作台进一步包括 用于产生吹扫气流的空气压缩装置，所述空气压缩装置与所述切割头连通，并 由所述切割头将所述吹扫气流导引到PP片表面。
7. 根据权利要求5所述的切割设备，其特征在于所述工作台进一步包括 负压式吸尘装置。
8. 根据权利要求7所述的切割设备，其特征在于所述负压式吸尘装置设 置在所述切割头的正下方并具有与所述切割头的传动方向一致的长条形吸尘C7 。
9. 根据权利要求1所述的切割设备，其特征在于所述人机交互界面控制 系统包括人机交互界面，与所述人机交互界面连接的控制器以及分别与所述 控制器连接的伺服控制系统和激光控制系统。
10. 根据权利要求1所述的切割设备，其特征在于所述工作台上包括至 少两个切割头，所述至少两个切割头设置在垂直于所述PP片传动机构的传动方 向的同一直线上或对应平行直线上。
11. 一种PP片切割方法，其特征在于所述切割方法包括以下步骤a. 给入预切割PP片并进行舒张度调节；b. 在第一方向上传动所述预切割PP片；c. 导引激光束作用并切割所述预切割PP片；d. 在垂直所述第一方向的第二方向上传动所述激光束以获取条形切割PP片。
12. 根据权利要求ll所述的切割方法，其特征在于在所述步骤b中，导 引多束激光束作用并切割所述预切割PP片以实现所述预切割PP片的多条切割。
13. 根据权利要求12所述的切割方法，其特征在于所述多束激光束通过 分光装置或多个对应激光器获得。
14. 根据权利要求ll所述的切割方法，其特征在于所述切割方法进一步 包括通过人机交互界面获取切割参数。
全文摘要
本发明涉及一种PP片(prepreg胶片)的切割设备及其方法，该切割设备包括具有PP片传动机构的主机架、设置在主机架上的工作台、设置在工作台上游的上料机构以及人机交互界面控制系统。该工作台包括激光器、用于接收激光器输出的激光光束并形成切割光束的切割头。通过上述结构，提供一种一体化PP片激光切割设备，不仅避免了PP片切割过程中的脱粉和脱丝现象，并实现了自动化切割，降低了生产成本。
文档编号B23K26/08GK101314194SQ20071007471
公开日2008年12月3日 申请日期2007年6月1日 优先权日2007年6月1日
发明者超 严, 张兴泉, 曾庆碑, 陈国栋, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司;深圳市大族数控科技有限公司