一种带厚铜阶梯铜导柱PCB板的制作装置及方法与流程

一种带厚铜阶梯铜导柱pcb板的制作装置及方法
技术领域
1.本发明涉及电子元件组件生产的技术领域，特别是一种带厚铜阶梯铜导柱pcb板的制作装置及方法。


背景技术：

2.目前，随着消费电子产品向轻薄化、一体化、多功能化的方向发展，其对电子元件组件的制作工艺要求越来越高。电子元件组件包括单面电路板、双面电路板、pcb板、软硬结合板、多层印制电路板、印制电路板等，这些电子元件组件是机床、电子设备、通讯设备等中的核心组成部分，其能够发挥着重要作用，同时也应用于消费性电子产品、工业、医疗电子产品、军事设备等领域中。
3.某带厚铜阶梯铜导柱pcb板由多个电路板通过多根阶梯铜导柱固定于一体，因此这种带厚铜阶梯铜导柱pcb板能够搭载更多的线路，从而能够同时控制多个功能机构的平稳运行，这种带厚铜阶梯铜导柱pcb板的结构如图1~图4所示，它包括多个堆叠于一起的电路板1，每个电路板1内且绕其中心方向均匀开设有多个通孔2如图5~图6所示，通孔2的直径由下往上依次增大，各个电路板1中相连通的通孔2内均嵌装有与通孔2相连通的阶梯铜导柱3，阶梯铜导柱3的顶表面与最顶层的电路板1的顶表面平齐，阶梯铜导柱3的底表面与最底层的电路板1的底表面平齐，阶梯铜导柱3与最顶层的电路板1之间的接触处、且绕阶梯铜导柱3的圆周方向焊接有多个焊点4，从而将阶梯铜导柱3固定于通孔2内，其中阶梯铜导柱3起到了连通各个电路板1中线路层的作用。
4.这种带厚铜阶梯铜导柱pcb板的生产方法是：工人先将多个电路板1按照自带通孔2的大小依次堆叠在工作台上，然后由上往下向各个相互连通的通孔内嵌入一个阶梯铜导柱3，随后工人采用焊接机的焊头焊接阶梯铜导柱3与最顶层的电路板1之间的接触处，从而实现第一个阶梯铜导柱3的焊接，然后工人移动焊头以焊接另一个阶梯铜导柱3，如此重复操作，即可最终实现所有阶梯铜导柱3的焊接。
5.然而，这种原有生产带厚铜阶梯铜导柱pcb板虽然能够生产出成品pcb板，但是在生产的过程中仍然发现以下技术缺陷：i、单个的电路板1在成型后其顶表面若残留有毛刺42，则会将其上方的电路板1垫高如图7所示，从而导致焊接后，阶梯铜导柱3的顶表面与最顶层的电路板1的顶表面不平整，进而极大的降低了带厚铜阶梯铜导柱pcb板的生产质量，一旦将这种不合格产品输送到客户手中，将产生极大的不良影响。
6.ii、焊接机的焊头在焊接形成焊点4的过程中，在最顶层的电路板1的顶表面上产生大量的热量，热量大量堆积会造成最顶层电路板的顶表面拱翘，进而造成实际生产出的产品的顶表面拱翘而客户要求产品的顶表面平整，这无疑是进一步的降低了带厚铜阶梯铜导柱pcb板的生产质量。
7.iii、一个阶梯铜导柱3周围需要焊接多个焊点4，且阶梯铜导柱3的直径本来就小，造成操作空间有限，人工操作焊接机一个接一个的焊接，这无疑是增加了工人的工作强度，
同时降低了产品的生产效率。因此，亟需一种极大提高产品生产质量、减轻工人工作强度、极大提高产品生产效率的带厚铜阶梯铜导柱pcb板的制作装置。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、极大提高产品生产质量、减轻工人工作强度、极大提高产品生产效率的带厚铜阶梯铜导柱pcb板的制作装置及方法。
9.本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种带厚铜阶梯铜导柱pcb板的制作装置，它包括工作台、固设于工作台顶表面上的动力单元和压紧装置，动力单元的输出轴上安装有分度盘，分度盘的顶表面上固设有两根定位柱，所述压紧装置设置于分度盘的右侧，压紧装置包括固设于工作台上的底座、固设于底座上的压紧油缸，压紧油缸活塞杆的作用端上固设有安装板，安装板的顶表面上固设有液压马达，液压马达的输出轴垂向设置，且其上安装有转动臂，转动臂向右延伸且延伸端上焊接有水平设置的压框，压框内沿着长度方向开设有环形流道，压框的左右侧设置有进水接头和出水接头，进水接头和出水接头均与环形流道连通；所述分度盘的上方设置有环周焊接装置，所述环周焊接装置包括龙门架、升降油缸、焊接机和凸轮机构，所述龙门架固设于工作台的台面上且架设于分度盘的正上方，所述升降油缸的缸筒固设于龙门架的横梁上，升降油缸的活塞杆向下贯穿横梁设置，且延伸端上安装有升降板，所述凸轮机构设置于升降板的顶表面上，凸轮机构包括固设于升降板上的机架和旋转安装于机架上的凸轮，转轴的后端部连接有步进电机a，所述升降板的顶表面上固设有位于凸轮左侧的方杆，方杆上滑动套设有浮动板，方杆上套设有固设于浮动板和升降板之间的弹簧，在弹簧的弹力作用下，浮动板抵压于凸轮的底部，所述浮动板的左端部焊接有立板，立板向下延伸于升降板的下方，且延伸端上固设有固定板，固定板上安装有步进电机b，步进电机b的输出轴贯穿固定板设置且延伸端上安装有旋转板，旋转板的右延伸端上焊接有焊头，焊头与焊接机经电线连接。
10.所述动力单元包括固设于工作台顶表面上的减速器和步进电机c，所述步进电机c的输出轴与减速器的输入轴连接，减速器的输出轴朝上设置，所述分度盘安装于减速器的输出轴上。
11.所述转动臂的右延伸端上焊接有固定座，所述压框焊接于固定座的右端面上。
12.所述机架上固设有支架，所述凸轮经转轴旋转安装于支架上，支架的后端部固定安装有步进电机a，步进电机a的输出轴与转轴连接。
13.所述立板的右端面上固设有垂向设置的导轨，所述升降板的左端部固设有滑块，所述导轨滑动安装于滑块内。
14.所述浮动板上开设有与方杆外轮廓相配合的方孔，浮动板经方孔滑动安装于方杆上。
15.所述弹簧的底端固设于升降板的顶表面上，顶端固设于浮动板的底表面上。
16.所述分度盘的底表面上固设有多根立柱，每根立柱的下端部均旋转安装有车轮，车轮支撑于工作台的顶表面上。
17.该制作装置还包括控制器，所述控制器与液压马达的电磁阀、升降油缸的电磁阀、
压紧油缸的电磁阀、步进电机a、步进电机b和步进电机c电连接。
18.一种带厚铜阶梯铜导柱pcb板的制作方法，它包括以下步骤：s1、工人预先在组成产品的各个电路板上均钻出两个定位孔，同时确保两个定位孔之间的间距等于两根定位柱之间的间距，同时确保定位孔的直径等于定位柱的直径；s2、电路板的定位工装，工人将第一个电路板的两个定位孔分别套设在两根定位柱上，且将电路板支撑于分度盘的顶表面上，如此操作，将多个电路板堆叠在分度盘上，同时确保电路板中的通孔由下往上依次增大，当堆叠完电路板后，即可实现电路板的定位工装，此时最顶层的电路板的通孔的一边缘刚好处于焊头的正下方，且步进电机b的输出轴刚好与通孔同轴；s3、工人由上往下从最顶层电路板的通孔内嵌装一个阶梯铜导柱，并且确保阶梯铜导柱的顶表面与最顶层的电路板的顶表面平齐，阶梯铜导柱的底表面与最底层的电路板的底表面平齐；s4、工人控制液压马达的输出轴旋转，输出轴带动转动臂同步旋转，转动臂带动压框同步旋转，当转动臂旋转180度后，控制器控制液压马达关闭，此时压框刚好处于最右端的阶梯铜导柱的正上方；s5、工人控制压紧油缸的活塞杆向下缩回，活塞杆带动安装板向下运动，安装板带动液压马达同步向下运动，进而带动压框向下同步运动，当活塞杆完全缩回后，压框刚好压在最顶层电路板的顶表面上，从而实现了电路板的压紧，此时阶梯铜导柱刚好处于压框的中心区域内；s6、第一个阶梯铜导柱的焊接，其具体操作步骤为：s61、工人控制升降油缸的活塞杆向下伸出，活塞杆带动升降板向下做直线运动，升降带动凸轮机构和方杆同步的向下做直线运动，当活塞杆完全伸出后，阶梯铜导柱刚好处于焊接工位；s62、工人将进水接头经管道连接到水泵的出水口处，将出水接头经管道连接到回收水槽内，启动水泵，水泵将冷却水抽出并泵入到进水接头处，在泵压下，冷却水顺次经进水接头、环形流道、出水接头最后进入到回收水槽内；s63、工人控制步进电机a启动，步进电机a带动转轴旋转，转轴带动凸轮转动，当凸轮的凸起部向下压浮动板时，浮动板沿着方杆的轴向向下做直线运动，浮动板向下压缩弹簧，同时浮动板带动立板和固定板同步向下做直线运动，进而带动步进电机b和焊头同步向下做直线运动，当浮动板被凸轮的凸起部压到下极限状态时，焊头刚好触碰到阶梯铜导柱与最顶层电路板的接触处；当凸轮的凸起部远离浮动板时，在弹簧的恢复力下，浮动板沿着方杆的轴向向上做直线运动，此时焊头与阶梯铜导柱分离，从而在阶梯铜导柱与最顶层电路板之间形成第一个焊点；s64、工人控制步进电机b启动，步进电机b带动旋转板绕着步进电机b输出轴的轴线转动，旋转板带动焊头同步旋转，焊头绕着步进电机b输出轴的轴线转动，当焊头旋转到另一个焊接工位时，控制器立即控制步进电机b关闭，当凸轮的凸起部继续将浮动板下压到极限状态时，即可在阶梯铜导柱与最顶层电路板之间形成第二个焊点；s65、如此重复步骤s64的操作，即可在阶梯铜导柱与最顶层的电路板之间的接触处、且绕阶梯铜导柱的圆周方向均匀的焊接出多个焊点，从而最终实现了第一个阶梯铜导
柱的焊接；s7、第二个阶梯铜导柱的焊接，其具体操作步骤为：s71、工人控制步进电机a和步进电机b关闭，随后工人控制升降油缸的活塞杆向上缩回，活塞杆带动升降板向上缩回复位，升降板带动凸轮机构和焊头复位，最后工人控制压紧油缸的活塞杆向上伸出，活塞杆带动压框向上运动，以使压框与电路板分离；s72、工人控制步进电机c启动，步进电机c的转矩经减速器减速后带动分度盘旋转，分度盘带动电路板旋转，当电路板中的第二个阶梯铜导柱转运到焊接工位时，重复步骤s4~s6的操作，即可实现了第二个阶梯铜导柱的焊接；如此重复步骤s7的操作，即可对电路板中所有的阶梯铜导柱进行焊接，从而最终生产出成品带厚铜阶梯铜导柱pcb板； s8、控制步进电机a和步进电机b关闭，随后工人控制升降油缸的活塞杆向上缩回，活塞杆带动升降板向上缩回复位，升降板带动凸轮机构和焊头复位，最后工人控制压紧油缸的活塞杆向上伸出，活塞杆带动压框向上运动，以使压框与电路板分离，分离后，工人将产品从两根定位柱上取下，如此重复操作，即可实现多个产品的生产。
19.本发明具有以下优点：本发明结构紧凑、极大提高产品生产质量、减轻工人工作强度、极大提高产品生产效率。
附图说明
20.图1 为带厚铜阶梯铜导柱pcb板的结构示意图;图2 为图1的i部局部放大示意图；图3 为图1的俯视图；图4 为图3的ii部局部放大示意图；图5 为电路板的结构示意图；图6 为图5的俯视图；图7 为上方电路板被毛刺垫高的示意图；图8 为本发明的结构示意图；图9 为图8的iii部局部放大示意图；图10为图8的iv部局部放大示意图；图11为图10的a向示意图；图12 为在电路板上开设两个定位孔的示意图；图13 为本发明定位工装多个电路板的示意图；图14 为向电路板的通孔内嵌装阶梯铜导柱的示意图；图15为压框转动180度的示意图；图16 为压框压紧电路板的示意图；图17为图16的b向视图；图18为阶梯铜导柱处于焊接工位的示意图；图19 为图18的v部局部放大示意图；图20 为生产出的成品带厚铜阶梯铜导柱pcb板的结构示意图；图21 为图20的俯视图；图中，1-电路板，2-通孔，3-阶梯铜导柱，4-焊点，5-工作台，6-压紧装置，7-分度
盘，8-定位柱，9-底座，10-压紧油缸，11-安装板，12-液压马达，13-转动臂，14-压框，15-环形流道，16-进水接头，17-出水接头，18-环周焊接装置，19-龙门架，20-升降油缸，21-焊接机，22-升降板，23-机架，24-凸轮，25-方杆，26-浮动板，27-弹簧，28-立板，29-固定板，30-步进电机b，31-旋转板，32-焊头，33-电线，34-步进电机c，35-支架，36-转轴，37-导轨，38-滑块，39-立柱，40-车轮，41-定位孔，42-毛刺。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：如图8~图11所示，一种带厚铜阶梯铜导柱pcb板的制作装置，它包括工作台5、固设于工作台5顶表面上的动力单元和压紧装置6，动力单元的输出轴上安装有分度盘7，分度盘7的顶表面上固设有两根定位柱8，所述压紧装置6设置于分度盘7的右侧，压紧装置包括固设于工作台5上的底座9、固设于底座9上的压紧油缸10，压紧油缸10活塞杆的作用端上固设有安装板11，安装板11的顶表面上固设有液压马达12，液压马达12的输出轴垂向设置，且其上安装有转动臂13，转动臂13向右延伸且延伸端上焊接有水平设置的压框14，所述转动臂13的右延伸端上焊接有固定座，所述压框14焊接于固定座的右端面上，压框14内沿着长度方向开设有环形流道15，压框14的左右侧设置有进水接头16和出水接头17，进水接头16和出水接头17均与环形流道15连通；所述动力单元包括固设于工作台5顶表面上的减速器和步进电机c34，所述步进电机c34的输出轴与减速器的输入轴连接，减速器的输出轴朝上设置，所述分度盘7安装于减速器的输出轴上。
22.所述分度盘7的上方设置有环周焊接装置18，所述环周焊接装置18包括龙门架19、升降油缸20、焊接机21和凸轮机构，所述龙门架19固设于工作台5的台面上且架设于分度盘7的正上方，所述升降油缸20的缸筒固设于龙门架19的横梁上，升降油缸20的活塞杆向下贯穿横梁设置，且延伸端上安装有升降板22，所述凸轮机构设置于升降板22的顶表面上，凸轮机构包括固设于升降板22上的机架23和旋转安装于机架23上的凸轮24，转轴36的后端部连接有步进电机a，所述升降板22的顶表面上固设有位于凸轮24左侧的方杆25，方杆25上滑动套设有浮动板26，方杆25上套设有固设于浮动板26和升降板22之间的弹簧27，所述弹簧27的底端固设于升降板22的顶表面上，顶端固设于浮动板26的底表面上，在弹簧27的弹力作用下，浮动板26抵压于凸轮24的底部，所述浮动板26的左端部焊接有立板28，立板28向下延伸于升降板22的下方，且延伸端上固设有固定板29，固定板29上安装有步进电机b30，步进电机b30的输出轴贯穿固定板29设置且延伸端上安装有旋转板31，旋转板31的右延伸端上焊接有焊头32，焊头32与焊接机21经电线33连接。
23.所述机架23上固设有支架35，所述凸轮24经转轴36旋转安装于支架35上，支架35的后端部固定安装有步进电机a，步进电机a的输出轴与转轴36连接。所述立板28的右端面上固设有垂向设置的导轨37，所述升降板22的左端部固设有滑块38，所述导轨37滑动安装于滑块38内。所述浮动板26上开设有与方杆25外轮廓相配合的方孔，浮动板26经方孔滑动安装于方杆25上。所述分度盘7的底表面上固设有多根立柱39，每根立柱39的下端部均旋转安装有车轮40，车轮40支撑于工作台5的顶表面上，车轮40起到了支撑分度盘7的作用。
24.该制作装置还包括控制器，所述控制器与液压马达12的电磁阀、升降油缸20的电磁阀、压紧油缸10的电磁阀、步进电机a、步进电机b30和步进电机c34电连接，工人可通过控
制器控制升降油缸20和压紧油缸10活塞杆的伸出或缩回，同时还能控制步进电机a、步进电机b30和步进电机c34的启动或关闭，还能控制液压马达12的旋转和关闭，从而极大的方便了工人的操作，具有自动化程度高的特点。
25.一种带厚铜阶梯铜导柱pcb板的制作方法，它包括以下步骤：s1、工人预先在组成产品的各个电路板1上均钻出两个定位孔41，电路板1钻定位孔41后的结构如图12所示，同时确保两个定位孔41之间的间距等于两根定位柱8之间的间距，同时确保定位孔41的直径等于定位柱8的直径；s2、电路板的定位工装，工人将第一个电路板1的两个定位孔41分别套设在两根定位柱8上，且将电路板1支撑于分度盘7的顶表面上，如此操作，将多个电路板1堆叠在分度盘7上，同时确保电路板1中的通孔2由下往上依次增大，当堆叠完电路板1后，即可实现电路板1的定位工装如图13所示，此时最顶层的电路板1的通孔2的一边缘刚好处于焊头32的正下方，且步进电机b30的输出轴刚好与通孔2同轴如图13所示；s3、工人由上往下从最顶层电路板1的通孔2内嵌装一个阶梯铜导柱3，并且确保阶梯铜导柱3的顶表面与最顶层的电路板1的顶表面平齐，阶梯铜导柱3的底表面与最底层的电路板1的底表面平齐如图14所示；s4、工人控制液压马达12的输出轴旋转，输出轴带动转动臂13同步旋转，转动臂13带动压框14同步旋转，当转动臂13旋转180度后，控制器控制液压马达12关闭，此时压框14刚好处于最右端的阶梯铜导柱3的正上方如图15所示；s5、工人控制压紧油缸10的活塞杆向下缩回，活塞杆带动安装板11向下运动，安装板11带动液压马达12同步向下运动，进而带动压框14向下同步运动，当活塞杆完全缩回后，压框14刚好压在最顶层电路板1的顶表面上，从而实现了电路板1的压紧如图16~图17所示，此时阶梯铜导柱3刚好处于压框14的中心区域内；在步骤s5中，由于各层电路板1被压框14压紧，在压力作用下，将电路板1之间的毛刺42压扁，从而避免了位于毛刺42上方的电路板1被垫起来，进而确保了在后续焊接生产出的产品中，阶梯铜导柱3的顶表面与最顶层的电路板1的顶表面平齐，阶梯铜导柱3的底表面与最底层的电路板1的底表面平齐，从而极大的提高了产品的生产质量，满足了客户的需求。
26.s6、第一个阶梯铜导柱的焊接，其具体操作步骤为：s61、工人控制升降油缸20的活塞杆向下伸出，活塞杆带动升降板22向下做直线运动，升降带动凸轮机构和方杆25同步的向下做直线运动，当活塞杆完全伸出后，阶梯铜导柱3刚好处于焊接工位如图18~图19所示；s62、工人将进水接头16经管道连接到水泵的出水口处，将出水接头17经管道连接到回收水槽内，启动水泵，水泵将冷却水抽出并泵入到进水接头16处，在泵压下，冷却水顺次经进水接头16、环形流道15、出水接头17最后进入到回收水槽内；s63、工人控制步进电机a启动，步进电机a带动转轴36旋转，其旋转方向如图18中实心箭头所示，转轴36带动凸轮24转动，当凸轮24的凸起部向下压浮动板26时，浮动板26沿着方杆25的轴向向下做直线运动，浮动板26向下压缩弹簧27，同时浮动板26带动立板28和固定板29同步向下做直线运动，进而带动步进电机b30和焊头32同步向下做直线运动，当浮动板26被凸轮24的凸起部压到下极限状态时，焊头32刚好触碰到阶梯铜导柱3与最顶层电路板1的接触处；当凸轮24的凸起部远离浮动板26时，在弹簧27的恢复力下，浮动板26沿着
方杆25的轴向向上做直线运动，此时焊头32与阶梯铜导柱3分离，从而在阶梯铜导柱3与最顶层电路板1之间形成第一个焊点4；其中，在焊接过程中产出的热量传递给压框14，压框14再将热量传递给其内流动的冷却水，冷却液将热量带走，从而实现了对最顶层电路板1进行冷却，因此避免了最顶层电路板因焊接温度过高而拱翘，确保了后续生产出的产品的顶表面处于平整状态，从而极大的提高了焊接质量，进而极大的提高了产品的生产质量。
27.s64、工人控制步进电机b30启动，步进电机b30带动旋转板31绕着步进电机b30输出轴的轴线转动，旋转板31带动焊头32同步旋转，焊头32绕着步进电机b30输出轴的轴线转动，当焊头32旋转到另一个焊接工位时，控制器立即控制步进电机b30关闭，当凸轮24的凸起部继续将浮动板26下压到极限状态时，即可在阶梯铜导柱3与最顶层电路板1之间形成第二个焊点4；s65、如此重复步骤s64的操作，即可在阶梯铜导柱3与最顶层的电路板1之间的接触处、且绕阶梯铜导柱3的圆周方向均匀的焊接出多个焊点4，从而最终实现了第一个阶梯铜导柱3的焊接；其中，在步骤s6对阶梯铜导柱3的焊接过程中，无需人工采用焊接机沿着阶梯铜导柱3的圆周方向上进行点焊，而是通过步进电机a驱动凸轮24转动，同时步进电机b30驱动焊头32转动，以在阶梯铜导柱3与最顶层的电路板1之间的接触处、且绕阶梯铜导柱3的圆周方向均匀的焊接出多个焊点4，从而极大的减轻了工人的工作强度，同时极大的提高了产品的生产效率。
28.s7、第二个阶梯铜导柱的焊接，其具体操作步骤为：s71、工人控制步进电机a和步进电机b30关闭，随后工人控制升降油缸20的活塞杆向上缩回，活塞杆带动升降板22向上缩回复位，升降板22带动凸轮机构和焊头32复位，最后工人控制压紧油缸10的活塞杆向上伸出，活塞杆带动压框14向上运动，以使压框14与电路板1分离；s72、工人控制步进电机c34启动，步进电机c34的转矩经减速器减速后带动分度盘7旋转，分度盘7带动电路板1旋转，当电路板1中的第二个阶梯铜导柱转运到焊接工位时，重复步骤s4~s6的操作，即可实现了第二个阶梯铜导柱3的焊接；如此重复步骤s7的操作，即可对电路板1中所有的阶梯铜导柱3进行焊接，从而最终生产出成品带厚铜阶梯铜导柱pcb板，生产出的成品带厚铜阶梯铜导柱pcb板的结构如图20~图21所示；在步骤s7中，无需人工对多个阶梯铜导柱3进行焊接，而是通过步进电机c34将各个阶梯铜导柱3依次的输送到焊接工位，相比传统的手动式的焊接，无需工人的身体移动位置，从而进一步的减轻了工人的工作强度，进一步的极大的提高了产品的生产效率。
29.s8、控制步进电机a和步进电机b30关闭，随后工人控制升降油缸20的活塞杆向上缩回，活塞杆带动升降板22向上缩回复位，升降板22带动凸轮机构和焊头32复位，最后工人控制压紧油缸10的活塞杆向上伸出，活塞杆带动压框14向上运动，以使压框14与电路板1分离，分离后，工人将产品从两根定位柱8上取下，如此重复操作，即可实现多个产品的生产。
30.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。