专利名称：Pcb板与菲林对位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种PCB板制造过程中用到的PCB板与菲林对位装置。
背景技术：
在PCB板制造过程中，曝光前需要对PCB板与菲林进行对位，然后将对位完成的PCB板与菲林放入曝光机进行曝光。现有技术中，一般通过销钉进行对位，在PCB板与菲林的相对应位置冲出对位孔，然后将两者通过将对位孔套在销钉上实现两者的对位操作。上述的对位结构，由于对位孔的孔径不可能完全等于销钉的外径，因此势必会造成两者对位精度偏低，而且需要通过人工对位，效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种PCB板与菲林对位装置，解决现有技术中对位精度低、对位效率低的问题。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:PCB板与菲林对位装置，包括机架，还包括安装于所述机架上的下述各部分:Χ-Υ-θ三自由度调整机构；固定于所述X-Y-Θ三自由度调整机构上用于吸附PCB板的矩形的真空吸附平台，所述X-Y- Θ三自由度调整机构控制所述真空吸附平台沿X、Y方向平移以及做旋转运动，在所述真空吸附平台的四个角上沿对角线延伸设有透光部；相对设置于所述真空吸附平台上方的两个两点压紧机构，所述两个两点压紧机构用于将菲林的四个角部压紧到PCB板的四个角部；安装于所述X-Y-Θ三自由度调整机构下方的通过所述透光部读取PCB板与菲林四个角上的对位标识的四个CXD镜头，所述四个CXD镜头呈矩形排列且安装于一个间距调整机构上，所述四个CXD镜头与控制器连接，所述控制器的控制端与所述X-Y-Θ三自由度调整机构连接；用于为四个C⑶镜头提供光照度条件的光源。 作为一种优选的技术方案，所述每个两点压紧机构包括:由第一动力装置驱动的X向移动板；安装于所述X向移动板上的由第二动力装置驱动的Z向移动板；安装于所述Z向移动板上的X向伸缩臂，在所述Z向移动板上设有用于调整X向伸缩臂伸缩长度的第一定位锁紧件；安装于所述X向伸缩臂端部上的两个Θ角旋转臂，在所述X向伸缩臂端部上设有用于调整所述Θ角旋转臂旋转角度的第二定位锁紧件；安装于所述两个Θ角旋转臂端部的压紧元件，所述压紧元件包括固定于所述Θ角旋转臂端部的弹性下压件，以及安装于所述弹性下压件底部的压头。其中，所述弹性下压件包括Z向延伸的固定套和滑动安装于所述固定套内的导向轴，所述导向轴的顶部具有凹台，所述固定套顶部的内壁上具有凸台，所述凹台与所述凸台之间形成环形间隙，所述环形间隙内安装有压缩弹簧，且所述导向轴的顶端上设有销轴，所述固定套的顶端设有供所述销轴穿过并移动的Z向长孔，所述压头与所述导向轴的底端固定连接；所述固定套分为上下两部分，所述固定套的上下两部分螺纹连接在一起，所述凸台和所述Z向长孔均设于所述固定套的上部分，所述固定套的下部分固定于所述θ角旋转臂的端部。所述压头包括固定连接在一起的上本体和下本体，所述上本体下表面内陷设有真空槽，在所述上本体上设有与所述真空槽连通的真空接头，所述下本体上设有与所述真空槽连通的真空孔。作为一种优选的技术方案，所述光源设有四个，分别安装于每个Θ角旋转臂的端部。作为一种优选的技术方案，所述X-Y- Θ三自由度调整机构包括安装于所述机架上的X向移动单元、安装于所述X向移动单元上的Y向移动单元以及安装于所述Y向移动单元上的θ角旋转单元，所述X向移动单元和所述Y向移动单元的结构相同，均包括:一个直线移动平台以及驱动所述直线移动平台运动的第三动力装置，所述直线移动平台的底部设有直线导轨，所述第三动力装置包括第一电机、安装于所述第一电机输出轴上的凸轮以及与所述直线移动平台连接且分别位于所述凸轮两侧的两个滚子从动件，所述第一电机输出轴的延伸方向垂直于所述直线移动平台的运动方向。其中，所述θ角旋转单元包括:旋转平台，所述旋转平台的中心通过转轴转动支撑于所述Y向移动单元的 直线移动平台上，所述旋转平台的边缘通过滚动摩擦支撑件支撑于所述Y向移动单元的直线移动平台上；驱动所述旋转平台绕所述转轴转动的第四动力装置，所述第四动力装置包括第二电机、由第二电机驱动的第三同步带以及安装于所述旋转平台底部且与第三同步带的两端固定连接的两个固定块，所述两个固定块在以转轴为中心的圆周上排列设置，所述第二电机设于所述两个固定块连线的中垂线上。作为一种优选的技术方案，在所述真空吸附平台的X向中心线上且位于中间区域的两侧分别设有滑槽，在所述滑槽内安装有滑块，在所述滑块上设有高出所述真空吸附平台上表面的定位销，且在所述滑块上设有锁紧件；在所述真空吸附平台的的Y向中心线上设有对准线。作为一种优选的技术方案，所述真空吸附平台包括:位于上方的吸板，在所述吸板上开设有用于吸附PCB板的若干真空孔；位于下方且与所述吸板贴合固定在一起的底板，在所述吸板与所述底板之间由中心向四周依次排列设有若干级真空腔；所述若干真空孔设置在所述吸板上与所述若干级真空腔对应的位置，所述每一级真空腔所对应的底板上开设有抽气孔，所述抽气孔通过真空管与真空发生装置连接，在所述真空管上安装有控制阀。作为一种优选的技术方案，所述间距调整机构包括X向间距调整单元和Y向间距调整单元；所述X向间距调整单元包括:两个X向导向元件，在每个X向导向元件上顺序滑动安装有第一安装架和第二安装架，四个安装架呈矩形排列，所述4个CCD镜头分别安装于所述四个安装架上，在每个X向导向元件的第一端上安装有第一从动带轮；转动安装于所述机架上的Y向延伸的第一传动轴，在所述第一传动轴上套设有两个第一主动带轮且滑键连接有两个滑动套，两个第一主动带轮与两个滑动套一一对应且固定连接，两个滑动套分别周向转动且轴向固定连接于两个X向导向元件的第二端上，环绕每个X向导向元件两端的第一主动带轮和第一从动带轮设有第一同步带；两个第一同步带均包括第一半段和第二半段，两个第一安装架分别与两个第一同步带的第一半段连接，两个第二安装架分别与两个第一同步带的第二半段连接；
所述Y向间距调整单元包括:固定安装于所述机架上的至少一个Y向导向元件，所述两个X向导向元件滑动安装于所述Y向导向元件上；安装于底座上的沿Y向排列的第二主动带轮和第二从动带轮，所述第二主动带轮通过第二传动轴进行传动，环绕所述第二主动带轮和第二从动带轮设有第二同步带，所述第二同步带包括第一半段和第二半段，两个X向导向元件分别与第二同步带的第一半段和第二半段连接。采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是:本发明的使用过程中，分别在PCB板与菲林的四个角上设置4个对位标识，首先将PCB板放置于真空吸附平台上进行初步的定位，再将菲林放置于PCB板上进行初步的定位，然后开启真空吸附平台将PCB板吸附固定，再通过两个两点压紧机构将菲林的四个角部压紧到PCB板的四个角部，四个压紧元件将菲林定位使菲林不会产生平移，然后用四个CCD镜头透过真空吸附平台上的四个透光部采集PCB板与菲林四个角部上的对位标识的位置偏差，将采集到的信息输入到控制器，然后通过控制器控制X-Y- Θ三自由度调整机构动作，带动真空吸附平台动作，进而带动被其吸附固定的PCB板进行Χ、Υ、Θ三个自由度上的补正调节，最终使PCB板与菲林的四个对位标识对准，完成对位工作。综上，本发明对PCB板与菲林进行自动化对位，提高了对位效率，对位一张菲林和PCB板吻合用时只需8秒左右；且通过对PCB板与菲林的四个角上的四个对位标识进行分析指挥对位，均分了 PCB板的误差实现高精度对位；且使用两个两点压紧机构对菲林的四个角部进行压紧，菲林不会出现翘曲，且对菲林的定位更加稳固，不会随PCB板的移动而移动，综上进一步保证了对位精度。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明实施例的整体结构示意图。图2是本发明实施例中X-Y- Θ三自由度调整机构的结构示意图。
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图3是将图2仰视产生的结构示意图。图4是本发明实施例中X-Y-Θ三自由度调整机构的第三动力装置的结构示意图。图5是本发明实施例中X-Y-Θ三自由度调整机构的Θ角旋转单元的结构示意图。图6是本发明实施例中真空吸附平台的结构示意图。图7是本发明实施例中真空吸附平台的底板的结构示意图。图8是本发明实施例中真空吸附平台的侧视图。图9是本发明实施例中两点压紧机构的结构示意图。图10是本发明实施例中两点压紧机构的压紧元件的结构示意图。图11是本发明实施例中间距调整机构的结构示意图。图12是本发明实施例中间距调整机构的第一传动轴部分的剖视图。图13是本发明实施例中间距调整机构的俯视图。图中:1000.Χ-Υ-Θ三自由度调整机构，1011.直线移动平台，1012.直线导轨，1013.第一电机，1014.凸轮，1015.滚子从动件，1016.连接板，1017.立板，1011’.直线移动平台，1013’.第一电机，1014’.凸轮，1015’.滚子从动件，1016’.连接板，1017’.立板，1021.旋转平台，1022.转轴，1023.第二电机，1024.第三同步带，1025.固定块，1026.支架，1027.滚轮，1028.涨紧轮。2000.真空吸附平台，2001.吸板，2011.真空孔，2012.对准线，2002.底板，2021.第一级真空腔，2022.第二级真空腔，2023.第三级真空腔，2024.第四级真空腔，2025.第五级真空腔，2026.抽气孔，2027.真空接头，2028.控制阀，2031.滑槽，2032.滑块，2033.定位销，2034.锁紧件，2004.透光孔，2005.玻璃板。3000.两点压紧机构，6011.挡墙，3002.X向移动板，3021.第一动力装置，3003.Z向移动板，3031.支撑板，3032.第二动力装置，3033.Z向导杆，3034.压缩弹簧，3004.X向伸缩臂，3041.X向滑槽，3042.垫板，3043.第一定位锁紧件，3005.Θ角旋转臂，3051.第二定位锁紧件，3006.弹性下压件，3061.固定套，3611.固定套的上部分，3612.固定套的下部分，3062.导向轴，3063.压缩弹簧，3064.销轴，3065.Z向长孔，3066.锁紧螺母，3007.压头，3071.上本体，3711.真空槽，3712.真空接头，3072.下本体，3721.真空孔。4000.间距调整机构，4001.CCD镜头，4021.X向导向元件，4221.第一安装架，4222.第二安装架，4023.第一传动轴，4241.第一主动带轮，4242.第一从动带轮，4025.滑动套，4026.第一同步带，4261.第一同步带的第一半段，4262.第一同步带的第二半段，4031.Y向导向元件，4321.第二主动带轮，4322.第二从动带轮，4033.第二同步带，4034.第二传动轴，4004.手轮，4005.锁紧手柄。5000.光源，6000.机架。
具体实施例方式如图1所示，一种PCB板与菲林对位装置。三维坐标系中X、Y、Ζ、Θ方向见图1，其中X方向和Y方向为水平面内相互垂直的两个方向，Z方向为垂直于水平面的方向，θ角旋转方向为绕Z方向转动的方向。PCB板与菲林对位装置包括机架，以及安装于机架上的下述各部分:Χ-Υ- Θ三自由度调整机构1000 ;固定于X-Y-Θ三自由度调整机构1000上用于吸附PCB板的矩形的真空吸附平台2000，X-Y- Θ三自由度调整机构1000控制真空吸附平台2000沿Χ、Υ方向平移以及做旋转运动，在真空吸附平台2000的四个角上沿对角线延伸设有透光部；相对设置于真空吸附平台2000上方的两个两点压紧机构3000，两个两点压紧机构3000用于将菲林的四个角部压紧到PCB板的四个角部；安装于X-Y- Θ三自由度调整机构1000下方的通过透光部读取PCB板与菲林四个角上的对位标识的四个CCD镜头4001，四个CCD镜头4001呈矩形排列且安装于一个间距调整机构4000上，四个CXD镜头4001与控制器连接，控制器的控制端与X-Y- Θ三自由度调整机构1000连接；最后还包括用于为四个CXD镜头4001提供光照度条件的光源5000。本发明的工作原理:分别在PCB板与菲林的四个角上设置4个对位标识，首先将PCB板放置于真空吸附平台2000上进行初步的定位，再将菲林放置于PCB板上进行初步的定位，然后开启真空吸附平台2000将PCB板吸附固定，再通过两个两点压紧机构3000将菲林的四个角部压紧到PCB板的四个角部，四个压紧元件将菲林定位使菲林不会产生平移，然后用四个CXD镜头4001透过真空吸附平台2000上的四个透光部采集PCB板与菲林四个角部上的对位标识 的位置偏差，将采集到的信息输入到控制器，然后通过控制器控制X-Y- Θ三自由度调整机构1000动作，带动真空吸附平台2000动作，进而带动被其吸附固定的PCB板进行X、Y、Θ三个自由度上的补正调节，最终使PCB板与菲林的四个对位标识对准，完成对位工作。综上，本发明对PCB板与菲林进行自动化对位，提高了对位效率，对位一张菲林和PCB板吻合用时只需8秒左右；且通过对PCB板与菲林的四个角上的四个对位标识进行分析指挥对位，均分了 PCB板的误差实现高精度对位；且使用两个两点压紧机构3000对菲林的四个角部进行压紧，菲林不会出现翘曲，且对菲林的定位更加稳固，不会随PCB板的移动而移动，综上进一步保证了对位精度。具体的，如图2至图5所示，X-Y-Θ三自由度调整机构1000包括安装于机架6000上的X向移动单元、安装于X向移动单元上的Y向移动单元以及安装于Y向移动单元上的θ角旋转单元。X向移动单元和Y向移动单元的结构相同，具体的，X向移动单元包括一个直线移动平台1011以及驱动直线移动平台1011运动的第三动力装置，直线移动平台1011的底部设有直线导轨1012,其第三动力装置包括第一电机1013、安装于第一电机1013输出轴上的凸轮1014以及与直线移动平台1011连接且分别位于凸轮1014两侧的两个滚子从动件1015,第一电机1013输出轴的延伸方向垂直于直线移动平台1011的运动方向。Y向移动单元包括一个直线移动平台1011’以及驱动直线移动平台1011’运动的第三动力装置，直线移动平台1011’的底部设有直线导轨(图中未示出)，其第三动力装置包括第一电机1013’、安装于第一电机1013’输出轴上的凸轮1014’以及与直线移动平台1011’连接且分别位于凸轮1014’两侧的两个滚子从动件1015’，第一电机1013’输出轴的延伸方向垂直于直线移动平台1011’的运动方向。在直线移动平台1011的边缘伸出有连接板1016，在连接板1016上设有立板1017，X向移动单元的第三动力装置的两个滚子从动件1015安装于立板1017上。在直线移动平台1011’的边缘伸出有连接板1016’，在连接板1016’上设有立板1017’，Y向移动单元的第三动力装置的两个滚子从动件1015’安装于立板1017’上
X向移动单元和Y向移动单元中，用于驱动两个直线移动平台运动的第三动力装置均是采用第一电机驱动的凸轮+双滚子从动件的凸轮机构，凸轮向一侧转动碰到其中一个滚子从动件，则该滚子从动件带动直线移动平台沿直线导轨正向运动，凸轮向另一侧转动碰到另一个滚子从动件，则该滚子从动`件带动直线移动平台沿直线导轨反向运动，上述设计，采用凸轮机构可以实现短距离内调整速度快、调整精度高的优点。Θ角旋转单元包括旋转平台1021，旋转平台1021的中心通过转轴1022转动支撑于Y向移动单元的直线移动平台1011’上，还包括驱动旋转平台1021绕转轴1022转动的第四动力装置，第四动力装置包括第二电机1023、由第二电机1023驱动的第三同步带1024以及安装于旋转平台1021底部且与第三同步带1024的两端固定连接的两个固定块1025，两个固定块1025在以转轴1022为中心的圆周上排列设置，第二电机1023设于两个固定块1025连线的中垂线上。由第二电机1023驱动的第三同步带1024带动旋转平台1021上的两个固定块1025来实现旋转平台1021绕转轴1022的转动，结构简单，比较容易实现，降低了生产成本。旋转平台1021的边缘通过滚动摩擦支撑件支撑于Y向移动单元的直线移动平台1011’上，滚动摩擦支撑件包括设于Y向移动单元的直线移动平台1011’上的支架1026，支架1026上设有上下滚轮1027，旋转平台1021的边缘伸入上下滚轮1027之间的间隙内。上述结构，不仅可以保证旋转平台1021与直线移动平台1011的平行度，提高调整精度，且旋转平台1021的边缘与滚动摩擦支撑件之间为滚动摩擦，降低了旋转平台1021的转动负荷，进一步提闻了调整精度。第三同步带1024的传动路线上设有涨紧轮1028，用于实现第三同步带1024的平稳运行以及进一步提高旋转平台1021的调整精度。如图6至图8所示，真空吸附平台2000包括位于上方的吸板2001以及位于下方且与吸板2001贴合固定在一起的底板2002，两者具体是通过若干个螺纹锁固件进行锁紧固定。吸板2001与底板2002均为矩形，在吸板2001与底板2002的X向中心线上且位于中间区域的两侧分别设有滑槽2031，在滑槽2031内安装有滑块2032，在滑块2032上设有高出吸板2001上表面的定位销2033，且在滑块2032上设有锁紧件2034。在吸板2001的纵向中心线上设有对准线2012。在PCB板的两侧边缘设置定位孔，在PCB板上设置中心定位线，根据PCB板的大小，移动滑块2032的位置，将PCB板通过定位孔固定在定位销2033上，移动PCB板使其中心定位线与吸板2001上的对准线2012对齐，然后用锁紧件2034锁紧滑块2032于滑槽2031内，实现PCB板在真空吸附平台上初定位。在菲林的两侧边缘也设有两个定位孔，与PCB板上的定位孔相对应，将菲林通过定位孔固定在定位销2033上，实现菲林的初定位，并且菲林上的定位孔略大，保证可以实现两者相对微动。在吸板2001与底板2002之间由中心向四周依次排列设有若干级真空腔，本实施过程中，真空腔设置有五级，由内到外分别是:第一级真空腔2021、第二级真空腔2022、第三级真空腔2023、第四级真空腔2024和第五级真空腔2025，且这些真空腔均为由底板2002上表面下陷形成的凹槽构成。在吸板2001上开设有用于吸附PCB板的若干真空孔2011，该若干真空孔2011设置在吸板2001上与五个级别的真空腔对应的位置。每一级真空腔所对应的底板2002上开设有抽气孔2026，在底板2002的底部安装有与抽气孔2026连通的真空接头2027，真空接头2027上 连接有真空管，真空管与真空发生装置连接，在每一级真空腔所对应的真空管上安装有控制阀2028。上述设计，通过控制控制阀2028，可以实现单独控制每一级真空腔的真空气路的开合，因此，使用真空吸附平台吸附固定PCB板时，根据PCB板的大小，最少可以只开启位于中心部的第一级真空腔2021，随着PCB板的增大，选择开启外围的真空腔的级数，PCB板足够大时，开启全部级数的真空腔。综上，本发明可以根据PCB板面积的大小，选择开启真空腔的级数，使没有被PCB板覆盖的外围真空孔不工作，由于这些外围真空孔与内侧已开启的真空腔不连通，因此这些不工作真空孔不会泄掉真空腔内的真空负压，不仅能够避免能源的浪费，节约能源；而且已开启的真空腔能够保证稳定的真空负压，使真空吸附平台2000不受PCB板面积的影响，牢固吸附住PCB板。此外，在真空吸附平台2000的四个角上沿对角线延伸设有透光部，具体为，在吸板2001与底板2002的四个角上分别开设有沿对角线延伸的透光孔2004，吸板2001上的透光孔2004内嵌设有玻璃板2005。当将PCB板与菲林依次放置在真空吸附平台2000上且压紧后，在透光部的一侧加光源5000，另一侧设置CXD镜头4001对PCB板与菲林上的对位标识进行检测识别。如图9和图10所示，每个两点压紧机构3000包括:由第一动力装置3021驱动的X向移动板3002，第一动力装置3021采用气缸，X向移动板3002与机架6000之间安装有直线导轨，第一动力装置3021固定于X向移动板3002上，第一动力装置3021的推动杆的端部固定于机架6000凸出的挡墙6011上。在X向移动板3002上安装由第二动力装置3032驱动的Z向移动板3003，第二动力装置3032也采用气缸，在X向移动板3002的上方安装有支撑板3031，第二动力装置3032固定于支撑板3031上，支撑板3031与X向移动板3002之间设有Z向导杆3033，Z向移动板3003滑动套设在Z向导杆3033上，第二动力装置3032的推动杆的端部与Z向移动板3003固定连接。Z向移动板3003与X向移动板3002之间的Z向导杆3033上套设有压缩弹簧3034用于缓冲下压力。在Z向移动板3003上安装X向伸缩臂3004，且在Z向移动板3003上设有用于调整X向伸缩臂3004伸缩长度的第一定位锁紧件3043。X向伸缩臂3004上设有X向滑槽3041，X向滑槽3041上方设有垫板3042，第一定位锁紧件3043依次穿过垫板3042和X向滑槽3041后锁紧于Z向移动板3003上。在X向伸缩臂3004端部上安装两个Θ角旋转臂3005，且在X向伸缩臂3004端部上设有用于调整Θ角旋转臂3005旋转角度的第二定位锁紧件3051。在Θ角旋转臂3005端部安装压紧元件。
上述结构，通过第一动力装置3021自动控制X向移动板3002的往复运动以及通过第二动力装置3032控制Z向移动板3003的往复运动，调整压紧元件上升且缩回至工作面之外，取走对位后的PCB板与菲林以及放置待对位的PCB板与菲林；调整压紧元件伸出至工作面上的菲林压紧点位置并下压，将菲林压紧到PCB板上，循环操作。通过第一动力装置3021和第二动力装置3032的自动化操作，提高了操作速度，提高了生产效率。X向伸缩臂3004的设计，在一批PCB板与菲林的大小发生变化后，手动调节第一定位锁紧件3043，使X向伸缩臂3004伸出的长度符合需要后锁紧即可，能够适用于对不同大小的PCB板与菲林的压紧操作。两个Θ角旋转臂3005的设计，可以根据菲林的大小调整两个Θ角旋转臂3005之间张开的角度，每一个两点压紧机构的两个压紧元件对菲林同侧的两个角部进行下压，两个两点压紧机构实现菲林四个角部的下压。上述结构可以使压紧机构适用于不同大小的菲林，保证对位时菲林与PCB板紧密贴合。具体的，压紧元件包括固定于Θ角旋转臂3005端部的弹性下压件3006，以及安装于弹性下压件3006底部的压头3007。压紧元件中的压头3007安装于弹性下压件3006的底部，使得压紧元件下压到菲林上时具有缓冲，不会造成刚性冲击，避免损坏装置本身以及菲林，也可以保证下压力不会过大，PCB板能够相对菲林微动调节。弹性下压件3006包括Z向延伸的固定套3061和滑动安装于固定套3061内的导向轴3062，导向轴3062的顶部具有凹台，固定套3061顶部的内壁上具有凸台，凹台与凸台之间形成环形间隙，环形间隙内安装有压缩弹簧3063，且导向轴3062的顶端上设有销轴3064，固定套3061的顶端设有供销轴3064穿过并移动的Z向长孔3065，压头3007与导向轴3062的底端固定连接。上述结构，压紧元件下压过程中，导向轴3062与固定套3061之间形成弹性挤压力，保证压头3007对菲林弹性下压。固定套3061分为上下两部分，固定套3061的上下两部分螺纹连接在一起，两者螺纹连接处设有用于防松的锁紧螺母3066，凸台和Z向长孔3065均设于固定套的上部分3611，固定套的下部分3012固定于Θ角旋转臂3005的端部。采用上述设计，固定套的上部分3611可以相对于下部分3612升降，因此可以带动安装于固定套3061内的导向轴3062升降，进而可以带动安装于导向轴3062底端的压头3007升降，因此，在PCB板与菲林的厚度发生变化时，可以微调压紧元件的下压距离，保证压紧元件的下压力适中。压头3007包括固定连接在一起的上本体3071和下本体3072，下本体3072为聚氨酯橡胶材料制成，可以增大压头3007与菲林之间的摩擦力，保证菲林可靠定位不会随PCB板移动而移动。此外，作为一种优选实施方式，上本体3071下表面内陷设有真空槽3711，在上本体3071上设有与真空槽3711连通的真空3712接头，下本体3072上设有与真空槽3711连通的真空孔3721。通过真空发生装置对真空槽3711抽真空时，真空槽3711内部产生负压，并通过真空孔3721传递到下本体3072的下表面，进一步增大压头3007与菲林之间的粘接力，保证压紧后的对位操作顺利进行。光源5000设有四个，分别安装于每个Θ角旋转臂3005的端部，具体安装于每个压紧元件上。如图11至图13所示，间距调整机构包括X向间距调整单元和Y向间距调整单元。X向间距调整单元包括两个X向导向元件4021，本实施例中,X向导向元件4021采用了直线导轨，但是不局限于采用直线导轨，还可以是导向杆或者是其它公知的导向元件。在每个X向导向元件4021上顺序滑动安装有第一安装架4221和第二安装架4222，四个安装架呈矩形排列，4个CCD镜头4001分别安装于四个安装架上。在每个X向导向元件4021的第一端上安装有第一从动带轮4242。在机架6000上转动安装有Y向延伸的第一传动轴4023。在第一传动轴4023上套设有两个第一主动带轮4241且滑键连接有两个滑动套4025，两个第一主动带轮4241与两个滑动套4025 —一对应且固定连接，两个滑动套4025分别周向转动且轴向固定连接于两个X向导向元件4021的第二端上，具体可以通过轴承进行周向转动且轴向固定连接，其中，本实施例中，相对应的第一主动带轮4241与滑动套4025为分体结构，通过锁紧件锁紧固定在一起，两者也可以是一体加工件。环绕每个X向导向元件4021两端的第一主动带轮4241和第一从动带轮4242设有第一同步带4026，两个第一同步带4026均包括第一半段和第二半段，两个第一安装架4221分别与两个第一同步带的第一半段4261连接，两个第二安装架4222分别与两个第一同步带的第二半段4262连接。Y向间距调整单元包括固定安装于机架6000上的至少一个Y向导向元件4031，本实施过程中，采用了两个Y向导向元件4031，Y向导向元件4031采用了直线导轨，但是不局限于采用直线导轨，还可以是导向杆或者是其它公知的导向元件。两个X向导向元件4021滑动安装于Y向导向元件4031上。在机架6000上安装有沿Y向排列的第二主动带轮4321和第二从动带轮4322，第二主动带轮4321通过第二传动轴4034进行传动，环绕第二主动带轮4321和第二从动带轮4322设有第二同步带4033，第二同步带4033包括第一半段和第二半段，两个X向导向元件4021分别与第二同步带4033的第一半段和第二半段连接。本实施过程中，第一传动轴4023和第二传动轴4034均通过手轮4004手动驱动，并且通过锁紧手柄4005进行锁紧固定。当然，为了进一步提高效率，第一传动轴4023和第二传动轴4034也可以是通过动力装置来进行驱动。上述间距调整机构的工作原理:由于两个第一安装架4221分别滑动安装于两个X向导向元件4021上且分别与两个X向延伸的第一同步带的第一半段4261连接，两个第二安装架4222分别滑动安 装于两个X向导向元件4021上且分别与两个第一同步带的第二半段4262连接，又由于驱动第一传动轴4023转动，则第一传动轴4023通过第一主动带轮4241带动第一同步带4026运转，第一同步带的第一半段4261与第二半段4262总是做相反方向的运动，因此，当第一同步带4026正向运转时，可以使两个第一安装架4221与两个第二安装架4222相向移动，上述两对安装架之间的距离缩小，当第一同步带4026反向运转时，可以使上述两对安装架背向移动，上述两对安装架之间的距离增大，综上，实现了上述两对安装架X向的间距调整，进而实现了安装在安装架上的四个CCD镜头4001在X向的间距调整。由于两个X向导向元件4021滑动安装于Y向导向元件4031上，两个X向导向元件4021的第二端分别与第一传动轴4023上的滑动套4025周向转动且轴向固定连接，且两个第一主动带轮4241与对应的滑动套4025固定连接在一起，因此每个X向导向元件4021和对应的第一同步带4026机构的组合是滑动设置在Y向导向元件4031与第一传动轴4023上的。在上述结构的基础上，由于两个X向导向元件4021分别与Y向延伸的第二同步带4033的第一半段和第二半段连接，又由于驱动第二传动轴4034转动，则第二传动轴4034通过第二主动带轮4321带动第二同步带4033运转，第二同步带4033的第一半段与第二半段总是做相反方向的运动，因此，当第二同步带4033正向转动时，可以使安装于同一个X向导向元件4021上的第一安装架4221、第二安装架4222与安装于另一 X向导向元件4021上的第一安装架4221、第二安装架4222相向移动，上述两对安装架之间的距离缩小，当第二同步带4033反向运转时，可以使上述两对安装架相背移动，上述两对安装架之间的距离增大，综上，实现了上述两对安装架Y向的间距调整，进而实现了安装于安装架上的四个CCD镜头4001在Y向的间距调整。上述结构非常简单，制作容易，降低了生产成本，而且只需要手动驱动或者是通过动力装置驱动第一传动轴4023与第二传动轴4034即可快速实现呈矩形排列的四个CXD镜头4001的间距调整，以对应于不同大小的PCB板与菲林上的对位标识，提高了操作效率，而且通过驱动同步带进行调节，四个安装架的运动步调完全一致，调整精度比较高。上述实施例仅仅是本发明具体实施方式
的举例，本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于 本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.PCB板与菲林对位装置，包括机架，其特征在于，还包括安装于所述机架上的下述各部分: X-Y-Θ三自由度调整机构； 固定于所述X-Y-Θ三自由度调整机构上用于吸附PCB板的矩形的真空吸附平台，所述X-Y-Θ三自由度调整机构控制所述真空吸附平台沿X、Y方向平移以及做旋转运动，在所述真空吸附平台的四个角上沿对角线延伸设有透光部； 相对设置于所述真空吸附平台上方的两个两点压紧机构，所述两个两点压紧机构用于将菲林的四个角部压紧到PCB板的四个角部； 安装于所述X-Y- Θ三自由度调整机构下方的通过所述透光部读取PCB板与菲林四个角上的对位标识的四个CXD镜头，所述四个CXD镜头呈矩形排列且安装于一个间距调整机构上，所述四个CCD镜头与控制器连接，所述控制器的控制端与所述X-Y- Θ三自由度调整机构连接； 用于为四个CCD镜头提供光照度条件的光源。
2.如权利要求1所述的PCB板与菲林对位装置，其特征在于，所述每个两点压紧机构包括: 由第一动力装置驱动的X向移动板； 安装于所述X向移动板上的由第二动力装置驱动的Z向移动板； 安装于所述Z向移动板上的X向伸缩臂，在所述Z向移动板上设有用于调整X向伸缩臂伸缩长度的第一定位锁紧件； 安装于所述X向伸缩臂端部上的两个Θ角旋转臂，在所述X向伸缩臂端部上设有用于调整所述Θ角旋转臂旋转角度的第二定位锁紧件； 安装于所述两个Θ角旋转臂端部的压紧元件，所述压紧元件包括固定于所述Θ角旋转臂端部的弹性下压件，以及安装于所述弹性下压件底部的压头。
3.如权利要求2所述的PCB板与菲林对位装置，其特征在于，所述弹性下压件包括Z向延伸的固定套和滑动安装于所述固定套内的导向轴，所述导向轴的顶部具有凹台，所述固定套顶部的内壁上具有凸台，所述凹台与所述凸台之间形成环形间隙，所述环形间隙内安装有压缩弹簧，且所述导向轴的顶端上设有销轴，所述固定套的顶端设有供所述销轴穿过并移动的Z向长孔，所述压头与所述导向轴的底端固定连接； 所述固定套分为上下两部分，所述固定套的上下两部分螺纹连接在一起，所述凸台和所述Z向长孔均设于所述固定套的上部分，所述固定套的下部分固定于所述θ角旋转臂的端部。
4.如权利要求2所述的PCB板与菲林对位装置，其特征在于，所述压头包括固定连接在一起的上本体和下本体，所述上本体下表面内陷设有真空槽，在所述上本体上设有与所述真空槽连通的真空接头，所述下本体上设有与所述真空槽连通的真空孔。
5.如权利要求2所述的PCB板与菲林对位装置，其特征在于，所述光源设有四个，分别安装于每个Θ角旋转臂的端部。
6.如权利要求1所述的PCB板与菲林对位装置，其特征在于，所述X-Y-Θ三自由度调整机构包括安装于所述机架上的X向移动单元、安装于所述X向移动单元上的Y向移动单元以及安装于所述Y向移动单元上的θ角旋转单元，所述X向移动单元和所述Y向移动单元的结构相同，均包括:一个直线移动平台以及驱动所述直线移动平台运动的第三动力装置，所述直线移动平台的底部设有直线导轨，所述第三动力装置包括第一电机、安装于所述第一电机输出轴上的凸轮以及与所述直线移动平台连接且分别位于所述凸轮两侧的两个滚子从动件，所述第一电机输出轴的延伸方向垂直于所述直线移动平台的运动方向。
7.如权利要求6所述的PCB板与菲林对位装置，其特征在于，所述Θ角旋转单元包括: 旋转平台，所述旋转平台的中心通过转轴转动支撑于所述Y向移动单元的直线移动平台上，所述旋转平台的边缘通过滚动摩擦支撑件支撑于所述Y向移动单元的直线移动平台上； 驱动所述旋转平台绕所述转轴转动的第四动力装置，所述第四动力装置包括第二电机、由第二电机驱动的第三同步带以及安装于所述旋转平台底部且与第三同步带的两端固定连接的两个固定块，所述两个固定块在以转轴为中心的圆周上排列设置，所述第二电机设于所述两个固定块连线的中垂线上。
8.如权利要求1所述的PCB板与菲林对位装置，其特征在于，在所述真空吸附平台的X向中心线上且位于中间区域的两侧分别设有滑槽，在所述滑槽内安装有滑块，在所述滑块上设有高出所述真空吸附平台上表面的定位销，且在所述滑块上设有锁紧件； 在所述真空吸附平台的的Y向中心线上设有对准线。
9.如权利要求1所述的PCB板与菲林对位装置，其特征在于，所述真空吸附平台包括: 位于上方的吸板，在所述吸板上开设有用于吸附PCB板的若干真空孔； 位于下方且与所述吸板贴合固定在一起的底板，在所述吸板与所述底板之间由中心向四周依次排列设有若干级真空腔； 所述若干真空孔设置在所述吸板上与所述若干级真空腔对应的位置，所述每一级真空腔所对应的底板上开设有抽气孔，所述抽气孔通过真空管与真空发生装置连接，在所述真空管上安装有控制阀。
10.如权利要求1所述的PCB板与菲林对位装置，其特征在于，所述间距调整机构包括X向间距调整单元和Y向间距调整单元； 所述X向间距调整单元包括: 两个X向导向元件，在每个X向导向元件上顺序滑动安装有第一安装架和第二安装架，四个安装架呈矩形排列，所述4个CCD镜头分别安装于所述四个安装架上，在每个X向导向元件的第一端上安装有第一从动带轮； 转动安装于所述机架上的Y向延伸的第一传动轴，在所述第一传动轴上套设有两个第一主动带轮且滑键连接有两个滑动套，两个第一主动带轮与两个滑动套一一对应且固定连接，两个滑动套分别周向转动且轴向固定连接于两个X向导向元件的第二端上，环绕每个X向导向元件两端的第一主动带轮和第一从动带轮设有第一同步带； 两个第一同步带均包括第一半段和第二半段，两个第一安装架分别与两个第一同步带的第一半段连接，两个第二安装架分别与两个第一同步带的第二半段连接； 所述Y向间距调整单 元包括: 固定安装于所述机架上的至少一个Y向导向元件，所述两个X向导向元件滑动安装于所述Y向导向元件上； 安装于底座上的沿Y向排列的第二主动带轮和第二从动带轮，所述第二主动带轮通过第二传动轴进行传动，环绕所述第二主动带轮和第二从动带轮设有第二同步带，所述第二同步带包括第一半段和第二半段，两个X向导向元件分别与第二同步带的第一半段和第二 半段连接。
全文摘要
本发明公开了一种PCB板与菲林对位装置，包括机架及安装于机架上的下述各部分X-Y-θ三自由度调整机构；固定于X-Y-θ三自由度调整机构上用于吸附PCB板的矩形的真空吸附平台，在真空吸附平台的四个角上沿对角线延伸设有透光部；相对设置于真空吸附平台上方的两个两点压紧机构；安装于X-Y-θ三自由度调整机构下方的通过透光部读取PCB板与菲林四个角上的对位标识的四个CCD镜头，四个CCD镜头呈矩形排列且安装于一个间距调整机构上，四个CCD镜头与控制器连接，控制器的控制端与X-Y-θ三自由度调整机构连接；用于为四个CCD镜头提供光照度条件的光源。本发明提高了对位精度及对位效率。
文档编号G03F9/00GK103235492SQ20131010964
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月30日 优先权日2013年3月30日
发明者苏斌, 贺文佳, 于浩, 于涛, 徐友瑞, 王克生 申请人:歌尔声学股份有限公司