[发明专利]双层重叠式的PCB开孔工艺设备及其工艺方法

权利要求书

1.双层重叠式的PCB开孔工艺设备，其特征在于：包括设备平台(1)，所述设备平台(1)的上方重叠设置有轮廓呈方形的第一待开孔pcb板(19.1)和第二待开孔pcb板(19.2)；

还包括两组pcb板定位机构，每组所述pcb板定位机构均包括四个呈垂直三角形结构的包角件(9)，各所述包角件(9)的侧部均设置有包角口(60)；所述第一待开孔pcb板(19.1)和第二待开孔pcb板(19.2)的四个顶角分别对应活动插入四个包角件(9)的包角口(60)中；

所述第一待开孔pcb板(19.1)的上方还设置有开孔机构，所述开孔机构能同时对下方的第一待开孔pcb板(19.1)和第二待开孔pcb板(19.2)进行开孔；

各所述包角件(9)分别包括第一活动上包角件(9.1)、第二活动上包角件(9.2)、第一固定上包角件(9.3)、第二固定上包角件(9.4)、第一活动下包角件(100.1)、第二活动下包角件(100.2)、第一固定下包角件(100.3)、第二固定下包角件(100.4)；

所述第一待开孔pcb板(19.1)的四个顶角分别对应插入第一活动上包角件(9.1)、第二活动上包角件(9.2)、第一固定上包角件(9.3)和第二固定上包角件(9.4)的包角口(60)中；所述第二待开孔pcb板(19.2)的四个顶角分别对应插入第一活动下包角件(100.1)、第二活动下包角件(100.2)、第一固定下包角件(100.3)和第二固定下包角件(100.4)的包角口(60)中；

所述第一活动上包角件(9.1)、第二活动上包角件(9.2)、第一活动下包角件(100.1)、第二活动下包角件(100.2)能同步做逐渐靠近或同步做逐渐远离第一固定上包角件(9.3)、第二固定上包角件(9.4)、第一固定下包角件(100.3)和第二固定下包角件(100.4)的水平运动；

所述第一固定上包角件(9.3)和第一固定下包角件(100.3)通过两第一固定悬臂梁(12.1)固定在第一固定桩(13.1)上；所述第二固定上包角件(9.4)和第二固定下包角件(100.4)通过两第二固定悬臂梁固定在第二固定桩(13.2)上；所述第一固定桩(13.1)和第二固定桩(13.2)均固定在所述设备平台(1)上；

所述第一活动上包角件(9.1)和第一活动下包角件(100.1)通过两第一活动悬臂梁(7.1)固定在第一活动桩(5.1)上；所述第二活动上包角件(9.2)和第二活动下包角件(100.2)通过两第二活动悬臂梁(7.2)固定在第二活动桩(5.2)上；所述第一活动桩(5.1)的底端设置有第一滑块(6.1)，所述第二活动桩(5.2)的底端设置有第二滑块(6.2)；

所述设备平台(1)上还水平并列设置有第一导轨(2.1)和第二导轨(2.2)，所述第一滑块(6.1)和第二滑块(6.2)分别活动设置在所述第一导轨(2.1)和第二导轨(2.2)中；所述第一滑块(6.1)和第二滑块(6.2)分别沿第一导轨(2.1)和第二导轨(2.2)的长度方向滑动；

所述第一活动桩(5.1)和第二活动桩(5.2)通过水平的连接梁(8)固定连接；所述连接梁(8)与所述第一导轨(2.1)和第二导轨(2.2)垂直设置；所述设备平台(1)上还设置有直线推杆电机(3)，所述直线推杆电机(3)的推杆(4)末端垂直固定连接所述连接梁(8)；所述推杆(4)能带动所述连接梁(8)水平位移；

所述开孔机构包括水平的第三导轨(16)，所述第三导轨(16)的下侧沿长度方向设置有滑道(28)，所述滑道(28)内滑动设置有第三滑块(18)，所述第三滑块(18)的下侧通过若干连接柱(31)固定连接有钻孔机(29)，所述钻孔机(29)的旋转钻头(15)朝下设置，所述旋转钻头(15)的延伸线能向下穿过第一待开孔pcb板(19.1)和第二待开孔pcb板(19.2)；所述第三导轨(16)的一端连接有第二直线推杆电机(30)，所述第二直线推杆电机(30)的第二直线推杆(17)末端固定连接所述第三滑块(18)，所述第二直线推杆电机(30)通过第二直线推杆(17)带动所述第三滑块(18)沿所述滑道(28)方向位移；所述第三导轨(16)和第二直线推杆电机(30)的上方还设置有两竖向的升降气缸(23)，两所述升降气缸(23)的两升降推杆(24)的末端分别固定连接所述第三导轨(16)和第二直线推杆电机(30)；所两所述升降气缸(23)通过两升降推杆(24)带动所述第三导轨(16)和第二直线推杆电机(30)同步上下升降；

所述第一待开孔pcb板(19.1)和第二待开孔pcb板(19.2)之间的间距形成切削碎屑排出层(22)，所述切削碎屑排出层(22)内水平设置有第一旋转支撑盘(20.1)，所述第二待开孔pcb板(19.2)的下侧水平设置有第二旋转支撑盘(20.2)，所述第一旋转支撑盘(20.1)与第二旋转支撑盘(20.2)同轴心设置；所述第一旋转支撑盘(20.1)的下侧面与所述第二待开孔pcb板(19.2)的上表面保持间距设置；

所述第一旋转支撑盘(20.1)和第二旋转支撑盘(20.2)均包括外齿圈(33)，所述外齿圈(33)环体内侧沿直径方向延伸设置有活动支撑梁(32)，所述活动支撑梁(32)的上表面所在高度高出所述外齿圈(33)的环体结构的上表面高度；所述活动支撑梁(32)的两端固定连接所述外齿圈(33)的内侧壁体；所述活动支撑梁(32)上沿长度方向镂空设置有长条形的钻头穿过槽(34)，所述钻头穿过槽(34)的槽宽大于所述旋转钻头(15)外径；所述活动支撑梁(32)的下部分侧部呈直线阵列镂空设置有若干排屑口(35)；

所述第一旋转支撑盘(20.1)上的活动支撑梁(32)的上侧面滑动接触所述第一待开孔pcb板(19.1)的下表面；所述第二旋转支撑盘(20.2)上的活动支撑梁(32)的上侧面滑动接触所述第二待开孔pcb板(19.2)的下表面；

还包括第二外齿圈(10)，所述第二外齿圈(10)与第一旋转支撑盘(20.1)和第二旋转支撑盘(20.2)的外齿圈(33)同轴心设置，且第二外齿圈(10)的分度圆直径与第一旋转支撑盘(20.1)和第二旋转支撑盘(20.2)的外齿圈(33)的分度圆直径相等；

所述第二外齿圈(10)的内侧沿直径方向固定设置有支撑梁(71)，两所述升降气缸(23)固定安装在所述支撑梁(71)上；

所述第二外齿圈(10)、第一旋转支撑盘(20.1)和第二旋转支撑盘(20.2)的外周上呈圆周阵列分别设置有齿圈驱动机构(14)、第一齿圈约束机构(11.1)和第二齿圈约束机构(11.2)；所述齿圈驱动机构(14)位于所述第一固定桩(13.1)与第二固定桩(13.2)之间；

所述第一齿圈约束机构(11.1)和第二齿圈约束机构(11.2)均包括固定设置在设备平台(1)上的支撑立柱(58)，所述支撑立柱(58)的一侧分别设置有上轴承座(57)和下轴承座(59)，所述上轴承座(57)内通过轴承转动设置有竖向的上转轴(41)，所述下轴承座(59)内通过轴承转动设置有下转轴(56)，所述下转轴(56)与所述上转轴(41)同轴心设置；所述下转轴(56)的上端同轴心设置有第一圆形托盘(55)，所述第一圆形托盘(55)的上侧同轴心一体化设置有第一齿轮(42)，所述第一圆形托盘(55)的外径大于所述第一齿轮(42)的分度圆直径；所述上转轴(41)的下端同轴心设置有第二齿轮(43)，所述第二齿轮(43)下侧同轴心一体化设置有第二圆形托盘(54)，所述第二圆形托盘(54)的外径大于所述第二齿轮(43)的分度圆直径；所述第二圆形托盘(54)的下侧面与所述第一齿轮(42)上侧面之间的间距大于所述第一待开孔pcb板(19.1)的板厚；所述上转轴(41)的上端同轴心连接有第三圆形托盘(53)，所述第三圆形托盘(53)的上侧同轴心一体化设置有第三齿轮(52)，所述第三齿轮(52)上侧同轴心一体化设置有第四圆形托盘(37)；所述第三圆形托盘(53)和第四圆形托盘(37)的外径大于所述第三齿轮(52)的分度圆直径；各所述第一齿轮(42)与所述第二旋转支撑盘(20.2)的外齿圈(33)啮合连接，各所述第二齿轮(43)与第一旋转支撑盘(20.1)的外齿圈(33)啮合连接；各所述第三齿轮(52)与所述第二外齿圈(10)啮合连接；

所述齿圈驱动机构(14)包括固定安装在设备平台(1)上的电机(45)，所述电机(45)的输出轴(46)竖向朝上设置；所述输出轴(46)的上端同轴心一体化连接有第五圆形托盘(47)，所述第五圆形托盘(47)的上侧一体化同轴心设置有第四齿轮(40)，所述第四齿轮(40)的分度圆直径小于所述第五圆形托盘(47)，所述第四齿轮(40)的上侧同轴心一体化设置有第一联动轴(51)，所述第一联动轴(51)上端一体化同轴心连接有第六圆形托盘(48)，所述第六圆形托盘(48)的上侧同轴心一体化设置有第五齿轮(39)，所述第五齿轮(39)的分度圆直径小于所述第六圆形托盘(48)的外径；所述第五齿轮(39)的上侧同轴心设置有第二联动轴(38)，所述第二联动轴(38)的上端同轴心连接有第七圆形托盘(50)，所述第七圆形托盘(50)的上侧同轴心一体化设置有第六齿轮(49)，所述第六齿轮(49)的上侧同轴心设置有第八圆形托盘(36)；所述第七圆形托盘(50)和第八圆形托盘(36)的外径大于所述第六齿轮(49)的分度圆直径；所述第四齿轮(40)与所述第二旋转支撑盘(20.2)的外齿圈(33)啮合连接；第五齿轮(39)与第一旋转支撑盘(20.1)的外齿圈(33)啮合连接；第六齿轮(49) 与所述第二外齿圈(10)啮合连接；

所述第三导轨(16)、第一旋转支撑盘(20.1)上的活动支撑梁(32)、第二旋转支撑盘(20.2)上的活动支撑梁(32)相互平行，所述钻孔机(29)的旋转钻头(15)的延伸线向下垂直穿过各活动支撑梁(32)上镂空的钻头穿过槽(34)。

2.根据权利要求1所述的双层重叠式的PCB开孔工艺设备的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，安装第一待开孔pcb板(19.1)和第二待开孔pcb板(19.2)；使第一待开孔pcb板(19.1)的四个顶角分别对应插入第一活动上包角件(9.1)、第二活动上包角件(9.2)、第一固定上包角件(9.3)和第二固定上包角件(9.4)的包角口(60)中；第二待开孔pcb板(19.2)的四个顶角分别对应插入第一活动下包角件(100.1)、第二活动下包角件(100.2)、第一固定下包角件(100.3)和第二固定下包角件(100.4)的包角口(60)中；实现了对第一待开孔pcb板(19.1)和第二待开孔pcb板(19.2)的定位，此时第一待开孔pcb板(19.1)的轮廓线和第二待开孔pcb板(19.2)的轮廓线在俯视状态下重合；

步骤二，启动电机(45)，使第四齿轮(40)、第五齿轮(39)和第六齿轮(49)同步旋转，进而使第二外齿圈(10)、第一旋转支撑盘(20.1)、第二旋转支撑盘(20.2)同步旋转；与此同时启动第二直线推杆电机(30)，使第二直线推杆电机(30)的第二直线推杆(17)带动第三滑块(18)沿滑道(28)方向滑动；第二外齿圈(10)的旋转运动配合第三滑块(18)沿滑道(28)的滑动使钻孔机(29)的旋转钻头(15)能对应到第一待开孔pcb板(19.1)上的任意预定开孔位置；当旋转钻头(15)对应到第一待开孔pcb板(19.1)上的任意预定开孔位置后暂停电机(45)和第二直线推杆电机(30)；

第二外齿圈(10)在旋转的同时，第一旋转支撑盘(20.1)和第二旋转支撑盘(20.2)也会跟着同步旋转，进而使第一旋转支撑盘(20.1)和第二旋转支撑盘(20.2)上的活动支撑梁(32)也跟着同步旋转；而第一待开孔pcb板(19.1)和第二待开孔pcb板(19.2)正处于被完全定位的状态，进而使第一旋转支撑盘(20.1)上的活动支撑梁(32)的上侧面与第一待开孔pcb板(19.1)的下表面相对滑移；所述第二旋转支撑盘(20.2)上的活动支撑梁(32)的上侧面与第二待开孔pcb板(19.2)的下表面相对滑移；使钻孔机(29)的旋转钻头(15)的延伸线始终向下垂直穿过各活动支撑梁(32)上镂空的钻头穿过槽(34)

步骤三，启动钻孔机(29)，使旋转钻头(15)处于持续旋转状态；与此同时，控制升降气缸(23)，使钻孔机(29)的旋转钻头(15)逐渐下降，直至旋转钻头(15)下降至对第一待开孔pcb板(19.1)进行钻孔，旋转钻头(15)对第一待开孔pcb板(19.1)进行钻孔的过程中，旋转钻头(15)会对第一待开孔pcb板(19.1)产生一个向下的顶压力，进而容易使第一待开孔pcb板(19.1)发生形变造成钻孔精度不高的问题；此时由于第一旋转支撑盘(20.1)上的活动支撑梁(32)的上侧面始终刚好对应在旋转钻头(15)的正下方，进而使活动支撑梁(32)对第一待开孔pcb板(19.1)的钻孔部位起到托起支撑的作用；有效第一待开孔pcb板(19.1)因旋转钻头(15)的顶压力而发生弯曲的现象；当第一待开孔pcb板(19.1)上的通孔被旋转钻头(15)钻开后，旋转钻头(15)下端穿过钻头穿过槽(34)，此时旋转钻头(15)穿过第一待开孔pcb板(19.1)后产生的切削碎屑累积在钻头穿过槽(34)中，避免旋转钻头(15)钻开第一待开孔pcb板(19.1)后不排出碎屑直接继续钻开第二待开孔pcb板(19.2)，避免了碎屑对第二待开孔pcb板(19.2)的钻孔造成产生大量毛刺的现象；

随着旋转钻头(15)的继续向下进给，旋转钻头(15)穿过第一旋转支撑盘(20.1)上的钻头穿过槽(34)后继续对第二待开孔pcb板(19.2)进行钻孔，直至第二待开孔pcb板(19.2)被钻开；

步骤四，启动控制升降气缸(23)，使钻孔机(29)的旋转钻头(15)逐渐上升，直至完成旋转钻头(15)的退刀；然后根据步骤二的方法使旋转钻头(15)对应到另外一个预定开孔位置，此时各活动支撑梁(32)也会跟着发生旋转位移，此时排屑口(35)使上一次旋转钻头(15)钻开第一待开孔pcb板(19.1)后产生的碎屑不会始终累积在钻头穿过槽(34)中，钻头穿过槽(34)中累积的碎屑随着活动支撑梁(32)的实时移动通过各排屑口(35)排出到切削碎屑排出层(22)的其他位置，有效避免钻头穿过槽(34)中过量累积碎屑的现象。