一种自动对位的激光钻孔装置

    技术2024-11-11  9


    本发明属于激光加工设备,具体涉及一种自动对位的激光钻孔装置。


    背景技术:

    1、激光钻孔装置是一种利用激光技术对各种材料进行精密钻孔的高科技设备。它广泛应用于电子电路行业、半导体行业以及新能源行业等多个领域,特别是在印制电路板(pcb)制造中,激光钻孔技术已成为不可或缺的工艺手段。

    2、激光钻孔装置一般由以下几个部分组成:

    3、激光器:激光器类型:是激光钻孔机的核心部件,常用的有co2激光器和uv固态nd:yag激光器,通过激发产生强力光束,用于对工件进行热烧蚀或光化学烧蚀成孔。

    4、光路传输系统,光路系统用于传输和调整激光束的直径和方向,确保激光精准照射到工件表面。

    5、激光钻头:包括镜片、透镜和光圈等,这些元件共同作用,控制光束质量和聚焦效果,以及设置其内部的振镜扫描系统,振镜扫描系统利用电流计驱动的反射镜,快速、精准地引导激光束在工件上移动。

    6、运动平台:负责工件的定位和移动,与振镜扫描系统配合实现复杂路径的精确加工,同时运动平台上会设置吸附平台,用于放置待加工工件,并利用负压吸附技术将工件进行吸附固定。

    7、高精度ccd相机:用于捕捉工件的精确位置和状态,支持视觉定位和实时监控,并根据相机获取的图像数据经过处理,用于指导激光钻孔的路径和精度控制。

    8、智能控制系统:与整个激光钻孔机系统的智能控制无缝对接,实现全自动化操作,控制系统通过专业软件进行操作设置,包括钻孔参数、路径规划和工艺选择,系统具备实时反馈功能,能够根据加工情况调整参数,确保钻孔质量。

    9、冷却系统:冷却系统用于激光器和其他热敏感部件的冷却,确保设备稳定运行,通常采用水冷机,通过循环冷却水有效降低关键部件的温度。

    10、上述的激光钻孔装置在使用时,仍然存在以下缺陷:

    11、1、单纯地利用振镜扫描系统与高精度ccd相机进行钻孔的定位,二者通常都是相对于工件垂直设置,仅从垂直一个方向进行钻洞定位,很容易在激光钻头出现倾斜偏角时产生误差,由于二者相互平行且垂直设置,因此很难监测出误差。

    12、2、吸附平台一把通过抽风机抽离空气所产生的负压对工件进行位置固定,但在钻孔的过程中,会不断地产生碎屑,这些碎屑由于抽风机产生的负压吸力会不断地通过抽气通孔向吸附平台内部移动,不仅会堵塞抽气通孔,而且在抽气平台内部也难以清理,抽气通孔被堵塞之后,抽气机所产生的负压吸力会大大减弱,从而使得待加工工作固定稳定性降低,影响加工精度。

    13、3、激光钻孔过程中会产生大量的不纯净气体,其内部可能包含油、水、粉尘以及、切割碎屑以及有害气体等各种物质,如果任由其挥散不仅污染空气,还有可能附着在激光钻头的镜片上,造成激光钻头的污染,导致焦散,不仅使用寿命较低,而且影响加工精度。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供一种自动对位的激光钻孔装置,能够利用倾斜设置的激光校准器,与振镜扫描系统、ccd相机相配合对钻孔位置进行定位校准,同时对加工过程中产生的不纯净气体进行吸收,避免其污染镜头和空气,并在钻孔间隙中对吸附平台进行清理,避免抽气通孔堵塞,保证工件固定稳定性,从而保障加工精度。

    2、本发明采取的技术方案具体如下:

    3、一种自动对位的激光钻孔装置,包括:

    4、机柜,其顶面平台上固定安装有内支架;

    5、激光切割组件,包括安装于所述内支架上的激光器、光路传输系统以及激光钻头;

    6、运动平台组件,包括垂直固定安装于所述内支架上的z轴直线驱动器以及十字交叉安装于所述机柜顶面平台上的x轴水冷移动平台与y轴水冷移动平台,所述z轴直线驱动器的滑座上固定安装有l型支座,所述激光钻头固定安装于所述l型支座上;

    7、抽尘组件,包括一体成型的抽尘罩、滑动套接于所述抽尘罩底部的密封罩以及设置于所述密封罩顶端与所述抽尘罩底端之间的波纹橡胶套,所述密封罩与所述抽尘罩之间的设置有用于进行所述密封罩限位的支撑机构,所述抽尘罩其中一侧一体成型有固定安装于所述l型支座上的支撑板,且远离所述支撑板一侧固定安装有侧封板;

    8、吸附平台组件,包括依次层叠固定安装于所述x轴水冷移动平台顶面中心的下固定支板、中部支撑框以及上固定框,所述上固定框顶面中心固定安装有顶平台板,且在所述顶平台板底面与之相贴合活动安装有辅助平台支板,所述中部支撑框内部活动安装有气流分散板,所述辅助平台支板与所述气流分散板间隙之间活动设置有软毛刷辊;

    9、其中,所述中部支撑框侧边开设有边槽,其内安装有用于驱动所述辅助平台支板以及所述软毛刷辊的往复驱动构件,所述软毛刷辊与所述边槽之间还设置有用于驱动所述软毛刷辊转动的翻转机构,所述气流分散板底面四角固定安装有阻尼弹簧支脚,且侧边固定安装有微型振动电机;

    10、对位组件,包括垂直固定安装于所述l型支座上的ccd相机以及设置于所述抽尘罩内的激光校准器,所述ccd相机上固定安装有相机镜头以及与之匹配的环形光源;

    11、在钻孔时,利用激光钻头、激光校准器的交叉激光进行钻孔位置定位,并利用ccd相机进行辅助校正,同时气流分散板在微型振动电机的作用下持续振动,使得金属碎屑沿其表面通孔下落;

    12、在清洁时,利用往复驱动构件驱动辅助平台支板相对于所述顶平台板进行交错运动,使其相对密封表面上的通孔,同时利用另一组往复驱动构件与翻转机构相配合驱动软毛刷辊在辅助平台支板与气流分散板之间往复运动,对其表面的通孔进行清理。

    13、作为一种优选方案,所述支撑机构包括固定安装于所述密封罩四角的弹簧杆以及侧限位滚轮,所述弹簧杆顶端固定安装于所述抽尘罩底部,所述侧限位滚轮在所述密封罩的每个对角对称设置有两组,且贴合于所述抽尘罩外表面上。

    14、作为一种优选方案,所述抽尘组件还包括固定安装于所述抽尘罩两侧的侧支臂、固定安装于所述侧支臂端部的处置支板、转动安装于所述处置支板之间的活动调节框以及嵌入安装于所述活动调节框中心的反光镜,所述活动调节框顶部两侧一体成型有挂耳,所述侧支臂上固定安装有微型电动伸缩杆,所述微型电动伸缩杆动力输出端滑动安装于所述挂耳内。

    15、作为一种优选方案,所述抽尘罩在靠近所述支撑板一侧一体成型有抽尘管口,并在所述抽尘管口上安装有用于连接抽风机的抽气管道,所述侧封板为透明材料制成。

    16、作为一种优选方案,所述上固定框与所述辅助平台支板开设有垂直相对且直径相同的通孔,且相邻所述通孔之间至少间隔一个单位直径的间隙。

    17、作为一种优选方案,所述下固定支板底面一侧开设有用于抽气的通槽,并连接有与抽风机进行连接的抽气端头。

    18、作为一种优选方案,所述往复驱动构件包括固定安装于所述中部支撑框外侧壁的微型伺服电机、转动安装于所述边槽内的丝杆以及滑动安装于所述边槽内的螺母座,所述微型伺服电机动力输出端通过联轴器与所述丝杆传动连接,所述螺母座螺纹连接于所述丝杆上。

    19、作为一种优选方案,所述翻转机构包括固定套接于所述软毛刷辊驱动轴上的齿轮以及平行固定安装于所述边槽底面的齿条,所述齿轮啮合于所述齿条上,所述软毛刷辊的驱动轴转动连接于其中一组所述螺母座的侧面。

    20、作为一种优选方案,所述抽尘组件在所述气流分散板与所述下固定支板之间还固定安装有滤网,所述气流分散板与所述滤网之间活动嵌入有平板软毛刷,所述平板软毛刷刷毛面贴合于所述滤网的上表面,所述平板软毛刷两端通过一组贯穿所述气流分散板的l型支架固定安装于其中一组所述螺母座上。

    21、作为一种优选方案,所述激光校准器倾斜设置于所述抽尘罩的内角处,且最少设置有两组,所述密封罩内角处垂直固定安装有垂直支柱,所述垂直支柱顶端固定安装有用于安装所述激光校准器的斜撑座。

    22、本发明取得的技术效果为:

    23、本发明通过设置倾斜相对的激光校准器与ccd相机以及振镜扫描系统相配合,可在传统利用传统定位方式进行定位之后,再利用两组激光校准器与激光钻头内的激光聚焦定位,使其三条激光线路聚焦于钻孔圆心位置,对激光钻头与钻孔的相对位置进行校准,在激光钻头出现倾斜偏角时也能及时检测偏离误差,方便及时矫正,从而提高激光钻孔精度。

    24、本发明通过设置抽尘罩与密封罩相配合,在加工过程中,可利用抽尘罩与密封罩将加工工件进行包裹,避免钻孔产生的不纯净气体向外扩散,同时利用钻孔产生的不纯净气体,避免其污染激光钻头的镜头和加工车间空气,保证加工精度;同时设置有反光镜,可根据需要调节反光角度,将光线穿过侧封板聚集在工件上,方便加工过程中的定位与识别,提高识别清晰度。

    25、本发明通过设置顶平台板、辅助平台支板与软毛刷辊相配合,可在加工间隙中,利用往复驱动构件驱动辅助平台支板相较于顶平台板进行交错位移,从而相对密封辅助平台支板与顶平台板表面的通孔,利用往复驱动构件驱动软毛刷辊在气流分散板与辅助平台支板之间往复移动,同时利用齿轮与齿条相啮合来相对驱动软毛刷辊进行转动,从而可利用将软毛嵌入到通孔内对其内部的钻孔碎屑进行彻底的清理,避免碎屑堵塞通孔,影响工件的固定吸附,使得工件在加工过程中固定更加稳定,避免加工时发生相对移动,进而提高加工精度。


    技术特征:

    1.一种自动对位的激光钻孔装置,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种自动对位的激光钻孔装置,其特征在于:所述支撑机构包括固定安装于所述密封罩(42)四角的弹簧杆(49)以及侧限位滚轮(410),所述弹簧杆(49)顶端固定安装于所述抽尘罩(41)底部,所述侧限位滚轮(410)在所述密封罩(42)的每个对角对称设置有两组,且贴合于所述抽尘罩(41)外表面上。

    3.根据权利要求1所述的一种自动对位的激光钻孔装置,其特征在于:所述抽尘组件(4)还包括固定安装于所述抽尘罩(41)两侧的侧支臂(411)、固定安装于所述侧支臂(411)端部的处置支板(416)、转动安装于所述处置支板(416)之间的活动调节框(412)以及嵌入安装于所述活动调节框(412)中心的反光镜(413),所述活动调节框(412)顶部两侧一体成型有挂耳(414),所述侧支臂(411)上固定安装有微型电动伸缩杆(415),所述微型电动伸缩杆(415)动力输出端滑动安装于所述挂耳(414)内。

    4.根据权利要求1所述的一种自动对位的激光钻孔装置,其特征在于:所述抽尘罩(41)在靠近所述支撑板(44)一侧一体成型有抽尘管口(46),并在所述抽尘管口(46)上安装有用于连接抽风机的抽气管道,所述侧封板(45)为透明材料制成。

    5.根据权利要求1所述的一种自动对位的激光钻孔装置,其特征在于:所述上固定框(51)与所述辅助平台支板(53)开设有垂直相对且直径相同的通孔,且相邻所述通孔之间至少间隔一个单位直径的间隙。

    6.根据权利要求1所述的一种自动对位的激光钻孔装置,其特征在于:所述下固定支板(57)底面一侧开设有用于抽气的通槽,并连接有与抽风机进行连接的抽气端头(513)。

    7.根据权利要求1所述的一种自动对位的激光钻孔装置,其特征在于:所述往复驱动构件(58)包括固定安装于所述中部支撑框(54)外侧壁的微型伺服电机(581)、转动安装于所述边槽(541)内的丝杆(582)以及滑动安装于所述边槽(541)内的螺母座(583),所述微型伺服电机(581)动力输出端通过联轴器与所述丝杆(582)传动连接,所述螺母座(583)螺纹连接于所述丝杆(582)上。

    8.根据权利要求7所述的一种自动对位的激光钻孔装置,其特征在于:所述翻转机构包括固定套接于所述软毛刷辊(59)驱动轴上的齿轮(511)以及平行固定安装于所述边槽(541)底面的齿条(512),所述齿轮(511)啮合于所述齿条(512)上,所述软毛刷辊(59)的驱动轴转动连接于其中一组所述螺母座(583)的侧面。

    9.根据权利要求7所述的一种自动对位的激光钻孔装置,其特征在于:所述抽尘组件(4)在所述气流分散板(55)与所述下固定支板(57)之间还固定安装有滤网(56),所述气流分散板(55)与所述滤网(56)之间活动嵌入有平板软毛刷(510),所述平板软毛刷(510)刷毛面贴合于所述滤网(56)的上表面,所述平板软毛刷(510)两端通过一组贯穿所述气流分散板(55)的l型支架固定安装于其中一组所述螺母座(583)上。

    10.根据权利要求1所述的一种自动对位的激光钻孔装置,其特征在于:所述激光校准器(62)倾斜设置于所述抽尘罩(41)的内角处,且最少设置有两组,所述密封罩(42)内角处垂直固定安装有垂直支柱(47),所述垂直支柱(47)顶端固定安装有用于安装所述激光校准器(62)的斜撑座(48)。


    技术总结
    本发明属于激光加工设备技术领域,具体涉及一种自动对位的激光钻孔装置,包括机柜;激光切割组件;运动平台组件;抽尘组件,包括一体成型的抽尘罩、滑动套接于所述抽尘罩底部的密封罩以及设置于所述密封罩顶端与所述抽尘罩底端之间的波纹橡胶套;吸附平台组件,包括依次层叠固定安装于所述X轴水冷移动平台顶面中心的下固定支板、中部支撑框以及上固定框;对位组件,包括垂直固定安装于所述L型支座上的CCD相机以及设置于所述抽尘罩内的激光校准器。本发明能够利用倾斜设置的激光校准器,进行定位校准,同时避免其污染镜头和空气,并在钻孔间隙中对吸附平台进行清理,保证工件固定稳定性,从而保障加工精度。

    技术研发人员:张瑞,许瑶瑶,刘强,陈乐意,黎曦,杨明杰,张余豪,张靖宇,陈航
    受保护的技术使用者:南昌工学院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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