[發明專利]一種用于PCB數控鉆孔的控制系統及方法

有效

• 申請號: 201310479814.3
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN103769943A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 劉樹成
• 申請（專利權）人: 深圳市強華科技發展有限公司
• 主分類號: B23Q15/00
• 分類號: B23Q15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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技術領域

本發明涉及數控領域，尤其涉及一種用于PCB數控鉆孔的控制系統及方法。

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背景技術

????隨著PCB向高密度、多層化發展，PCB孔徑越來越小，孔位越來越密集，對數控鉆孔效率提出更高要求。數控鉆孔加工費占PCB?制板費用的30%以上。提升數控鉆孔效率對于降低PCB生產成本，提高電子產品競爭力具有重要意義。而PCB鉆孔控制系統硬件結構及多軸協同運動鉆孔控制方法是影響PCB鉆孔效率的兩大重要因素。

首先從控制原理看，當前PC+運動控制卡構成的PCB數控鉆孔系統對于多工位、高速、高精技術要求難以滿足；其次在控制方法上，由于受工藝條件約束，PCB鉆床Z軸下鉆占用時間最長，常規控制方法只壓縮Z軸行程達到快速鉆孔目的，該常規方法無法很好的縮短鉆孔時間。

綜合上述的描述，現有市面上不論是用于PCB鉆孔的控制系統，還是控制方法，均在實時控制能力上存在很大的技術缺陷。

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發明內容

針對上述技術中存在的不足之處，本發明提供一種用于PCB數控鉆孔的控制系統及方法，為PCB鉆孔加工開發一種高效、可靠的控制系統及方法，滿足PCB對高效數控鉆孔的要求，提升PCB數控鉆孔效率，進一步降低PCB制造成本。

為實現上述目的，本發明提供一種用于PCB快速鉆孔的控制系統，包括用于位置信號管理及信號采集處理的控制器、用于鉆孔數據編輯并將鉆孔數據下載至控制器的工控計算機、伺服驅動器、XYZ軸電機和位置檢測器；所述控制器上設有輸入端、第一輸出端和通信端，所述控制器的通信端通過以太網與工控計算機交互通信連接；所述控制器通過其第一輸出端將下載的鉆孔數據傳輸給伺服驅動器，由所述伺服驅動器驅動XYZ軸電機上XY軸平移及Z軸上下運動，所述位置檢測器檢測XY軸平移定位并將定位信號通過控制器的輸入端傳輸至控制器，所述控制器在XY軸平移定位時，將Z軸壓腳與PCB板面之間的空行程分為起鉆位至快鉆位及快鉆位至終鉆位兩段行程。

其中，所述控制系統還包括用于控制Z軸轉速的變頻器，所述控制器上還設有第二輸出端，所述變頻器與控制器的第二輸出端電連接。

其中，所述控制系統還包括用于信號檢測的I/O信號模塊，所述控制器上還設有數字信號端，所述I/O信號模塊與控制器的數字信號端交互電連接。

其中，所述控制系統還包括操作模塊，所述操作模塊與工控計算機電連接。

其中，所述操作模塊包括人機交互單元、顯示單元和輸入單元；所述人機交互單元與工控計算機交互連接，所述輸入單元與工控計算機的輸入端電連接，所述顯示單元與工控計算機的輸出端電連接。

其中，所述控制器內置有DSP芯片和與DSP芯片電連接的FPGA芯片。

為實現上述目的，本發明還提供一種用于PCB快速鉆孔的控制方法，包括以下步驟：

步驟A、XY軸平移至PCB板的鉆孔位置，同時，Z軸由起鉆位開始向下運動至快鉆位，使得XY軸及Z軸協同運動；

步驟B、Z軸由快鉆位向終站位進行下鉆運動，使得下鉆的同時對PCB進行鉆孔處理；

步驟C、Z軸下鉆運動至終站位，Z軸開始沿著快鉆位的方向向上提起；步驟D、Z軸上提至快鉆位，步驟C中PCB的鉆孔完成；

步驟E、檢測PCB的鉆孔是否都完成，若檢測到PCB的鉆孔都已完成，則執行結束；若檢測到PCB的鉆孔未完成，則XY軸向PCB下一孔的位置移動；

步驟F、XY軸平移定位完成后，則跳轉步驟B。

其中，在所述步驟C與步驟D之間，若Z軸未上提至快鉆位時，則Z軸繼續上提，直至Z軸上提至快鉆位。

與現有技術相比，本發明提供的用于PCB數控鉆孔的控制系統及方法，具有以下有益效果：

1）該控制系統由工控計算機和控制器構成兩級控制中心，在結構上滿足系統對高實時性要求，鉆孔動作均在控制器中的控制下運行，實現精確可靠鉆孔；

2）工控計算機與控制器采用以太網通信，系統在鉆孔加工過程中具備脫機運行能力，提高系統運行可靠性；

3）在鉆孔時，將Z軸空行程分兩段處理，最大程度壓縮Z軸下鉆空行程，實現同時減少Z軸下鉆及上提兩個動作時間，較大提升系統鉆孔效率；

4）在滿足運動安全及加工工藝前提下，XY軸向PCB板的鉆孔位置平移的，同時Z軸由起鉆位開始向下運動至快鉆位，使得XY軸及Z軸協同運動，優化XYZ軸運動時序，實現XY軸平移及Z軸下鉆動作的提前，減小鉆孔動作所需時間；