具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工工艺

摘要

本发明公开一种具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工设备，包括设备本体、工业电脑、运动控制卡、PLC、X轴移动平台、Y轴移动平台、Z轴移动平台、X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置，所述Z轴移动平台上分别设有电主轴、刀库机械手、自动打销钉机构和自动拔销钉机构，所述工作台靠近X轴移动平台的一端设有销钉库和刀库，所述工业电脑与运动控制卡连接，所述PLC与运动控制卡连接，所述PLC与自动打销钉机构、自动拔销钉机构和刀库机械手连接，所述电主轴与运动控制卡连接。本发明实现打拔销钉的全过程自动化和精准化，可大大提高PCB加工设备的自动化程度。

权利要求

1.一种具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工工艺，包括具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工设备，所述的具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工设备包括设备本体、工业电脑、运动控制卡、PLC、设置于设备本体上其中一端且沿水平方向设置的X轴移动平台、设置于X轴移动平台下方且与X轴移动平台垂直的Y轴移动平台、延竖直方向设置于X轴移动平台上且与Y轴移动平台垂直设置的Z轴移动平台、与X轴移动平台连接且驱动X轴移动平台移动的X轴伺服驱动装置、与Y轴移动平台连接且驱动Y轴移动平台移动的Y轴伺服驱动装置和与Z轴移动平台连接且驱动Z轴移动平台移动的Z轴伺服驱动装置，所述Y轴移动平台上设有可沿其移动的工作台，所述工作台上设有电木板，所述Z轴移动平台上分别设有电主轴、刀库机械手、自动打销钉机构和自动拔销钉机构，所述工作台靠近X轴移动平台的一端设有销钉库和刀库，所述工业电脑与运动控制卡连接，所述PLC与运动控制卡连接，所述PLC分别通过打销钉控制元件、拔销钉控制元件和机械手控制元件与自动打销钉机构、自动拔销钉机构和刀库机械手连接，所述运动控制卡分别通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置与X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台连接，所述电主轴与运动控制卡连接，所述X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台上分别设有X轴位移传感器、Y轴位移传感器和Z轴位移传感器，所述X轴位移传感器、Y轴位移传感器和Z轴位移传感器均与运动控制卡连接，所述自动打销钉机构、自动拔销钉机构和刀库机械手上分别设有打销钉位置传感器、拔销钉位置传感器和刀库机械手位置传感器，所述打销钉位置传感器、拔销钉位置传感器和刀库机械手位置传感器均与PLC连接，其特征在于，包括以下步骤：步骤10、工业电脑根据需加工的PCB上的销钉孔位置调取对应的钻销钉孔指令，并通过运动控制卡和PLC将钻销钉孔指令分别输出至电主轴和刀库机械手，电主轴和刀库机械手移动至刀库上方，刀库机械手抓取所需的钻刀，电主轴完成对钻刀的装夹并移动至待钻销钉孔的电木板上方，完成对电木板的钻销钉孔作业；

步骤20、工业电脑调取与钻销钉孔指令对应的打销钉指令，并通过PLC将打销钉指令输出至自动打销钉机构，自动打销钉机构移动至销钉库上方，抓取销钉并移动至步骤10中完成钻销钉孔作业的电木板上方，完成打销钉作业；

步骤30、将PCB与电木板上的销钉套合，装配PCB并固定，工业电脑调取对应的PCB加工指令，并通过运动控制卡和PLC将PCB加工指令分别输出至电主轴和刀库机械手，电主轴和刀库机械手移动至刀库上方，刀库机械手抓取所需的加工刀具，电主轴完成对加工刀具的装夹并移动至待加工的PCB上方，完成PCB加工作业并取下PCB；

步骤40、工业电脑调取与打销钉指令对应的拔销钉指令，并通过PLC将拔销钉指令输出至自动拔销钉机构，自动拔销钉机构移动至打有销钉的电木板上方，拔取销钉并将拔取的销钉放入销钉库，完成拔销钉作业，加工结束。

2.根据权利要求1所述的具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工工艺，其特征在于，所述的步骤10，具体如下：

步骤101、工业电脑根据需加工的PCB上的销钉孔位置调取对应的钻销钉孔指令，并通过运动控制卡和PLC将钻销钉孔指令分别输出至电主轴和刀库机械手；

步骤102、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动刀库机械手和电主轴移动至刀库上方，PLC通过机械手控制元件控制刀库机械手抓取所需的钻刀，运动控制卡控制电主轴完成对该钻刀的装夹；

步骤103、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动电主轴移动至待钻销钉孔的电木板上方，运动控制卡控制电主轴开始钻销钉孔作业；

步骤104、重复步骤102和步骤103，待电木板上所有钻销钉孔作业完成后，运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动刀库机械手和电主轴移动至刀库上方，运动控制卡控制电主轴打开，PLC通过机械手控制元件控制刀库机械手取下钻刀并将取下的钻刀放置到刀库，然后带动X轴移动平台和Z轴移动平台移动到初始位置，进入步骤20。

3.根据权利要求2所述的具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工工艺，其特征在于，所述的步骤20，具体如下：

步骤201、工业电脑调取与钻销钉孔指令对应的打销钉指令，并通过PLC将打销钉指令输出至自动打销钉机构；

步骤202、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动自动打销钉机构移动至销钉库上方，PLC通过打销钉控制元件控制自动打销钉机构抓取销钉；

步骤203、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动自动打销钉机构移动至步骤10中完成钻销钉孔作业的电木板上方，PLC通过打销钉控制元件控制自动打销钉机构将抓取的销钉打入销钉孔；

步骤204、重复步骤202和步骤203，待电木板上钻有销钉孔的位置均打进销钉，运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动X轴移动平台和Z轴移动平台移动到初始位置，进入步骤30。

4.根据权利要求3所述的具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工工艺，其特征在于，所述的步骤30，具体如下：

步骤301、将PCB与电木板上的销钉套合，装配PCB并固定，工业电脑调取对应的PCB加工指令，并通过运动控制卡和PLC将钻销钉孔指令分别输出至电主轴和刀库机械手；

步骤302、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动刀库机械手和电主轴移动至刀库上方，PLC通过机械手控制元件控制刀库机械手抓取所需的加工刀具，运动控制卡控制电主轴完成对该所需的加工刀具的装夹；

步骤303、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动电主轴移动至待加工PCB上方，运动控制卡控制电主轴开始PCB加工作业；

步骤304、重复步骤302和步骤303，待PCB加工作业完成后，运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动刀库机械手和电主轴移动至刀库上方，运动控制卡控制电主轴打开，PLC通过机械手控制元件控制刀库机械手取下加工刀具并将取下的加工刀具放置到刀库，然后带动X轴移动平台和Z轴移动平台移动到初始位置，进入步骤40。

5.根据权利要求4所述的具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工工艺，其特征在于，所述的步骤40，具体如下：

步骤401、工业电脑调取与打销钉指令对应的拔销钉指令，并通过PLC将拔销钉指令输出至自动拔销钉机构；

步骤402、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动自动拔销钉机构移动至打有销钉的电木板上方，PLC通过拔销钉控制元件控制自动拔销钉机构拔取销钉；

步骤403、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动自动拔销钉机构移动至销钉库上方，PLC通过拔销钉控制元件控制自动拔销钉机构将拔取的销钉放入销钉库；

步骤404、重复步骤402和步骤403，待将电木板上所有的销钉全部拔取后，运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动到初始位置，加工结束。

6.根据权利要求5所述的具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工工艺，其特征在于，所述步骤10‑步骤40中，所述的自动打销钉机构、自动拔销钉机构和刀库机械手分别通过打销钉位置传感器、拔销钉位置传感器和刀库机械手位置传感器感应移动位置并将感应到的移动位置信息输出至PLC。

7.根据权利要求6所述的具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工工艺，其特征在于，所述的步骤102‑步骤104中、步骤202‑步骤204中、步骤302‑步骤304中和步骤402‑步骤404中，所述的X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台分别通过X轴位移传感器、Y轴位移传感器和Z轴位移传感器感应其移动位置并将感应到的移动位置信息输出至运动控制卡。

说明书

具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工工艺

技术领域

[0001] 本发明属于PCB加工领域，具体涉及一种具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工工艺。

背景技术

[0002] 目前，PCB在加工前期需要对其进行定位再加工，定位的方式是通过销钉定位，一般会根据PCB的设计工艺情况使用几种直径的销钉，这样确保在加工过程中，PCB不会发生
偏移。

[0003] 常规的PCB上销钉的方式为人工打销钉，其主要方式为：先利用电主轴在工作台顶面的电木板上钻销钉孔，操作人员再用锤子，一个一个将销钉打进销钉孔内，然后用PCB上
的定位孔位去套合电木板上的销钉，确保PCB在销钉的套合下固定不动，之后进行PCB的钻
铣工艺加工；若是多轴的PCB加工设备，则有多个加工单元，则每个加工单元都需要以上的
套合工作。

[0004] PCB加工完毕后，操作人员将每个加工单元区域加工完毕的PCB取下。电木板上保留的销钉需要人工一个一个的拔掉，这样费时费工。同时，随着电木板上加工PCB种类的增
加，电木板上的累计销钉孔会越来越多，这就会造成操作人员很难或找不到打过的销钉孔。
另外，也会存在打错销钉孔位置的情况，这会造成销钉上错销钉孔的情况，从而导致PCB套
合不上去，很大的影响加工效率。

[0005] 拔销钉后还需要将不同种类的销钉再做分类管理，这样就对工作效率造成的很大的影响。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种PCB加工自动设备及自动加工工艺，在PCB加工设备软硬件的基础上增加机械机构和控制软硬件，实现
打拔销钉的全过程自动化和精准化，可大大提高PCB加工设备的自动化程度，从而提高生产
效率和成功率。

[0007] 本发明所采用的技术方案是：一种具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工设备，包括设备本体、工业电脑、运动控制卡、PLC、设置于设备本体上其中一端且沿水平方向设置的
X轴移动平台、设置于X轴移动平台下方且与X轴移动平台垂直的Y轴移动平台、延竖直方向
设置于X轴移动平台上且与Y轴移动平台垂直设置的Z轴移动平台、与X轴移动平台连接且驱
动X轴移动平台移动的X轴伺服驱动装置、与Y轴移动平台连接且驱动Y轴移动平台移动的Y
轴伺服驱动装置和与Z轴移动平台连接且驱动Z轴移动平台移动的Z轴伺服驱动装置，所述Y
轴移动平台上设有可沿其移动的工作台，所述工作台上设有电木板，所述Z轴移动平台上分
别设有电主轴、刀库机械手、自动打销钉机构和自动拔销钉机构，所述工作台靠近X轴移动
平台的一端设有销钉库和刀库，所述工业电脑与运动控制卡连接，所述PLC与运动控制卡连
接，所述PLC分别通过打销钉控制元件、拔销钉控制元件和机械手控制元件与自动打销钉机
构、自动拔销钉机构和刀库机械手连接，所述运动控制卡分别通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺
服驱动装置和Z轴伺服驱动装置与X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台连接，所述电
主轴与运动控制卡连接。

[0008] 其中一个实施例中，所述X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台上分别设有X轴位移传感器、Y轴位移传感器和Z轴位移传感器，所述X轴位移传感器、Y轴位移传感器和Z
轴位移传感器均与运动控制卡连接。

[0009] 其中一个实施例中，所述自动打销钉机构、自动拔销钉机构和刀库机械手上分别设有打销钉位置传感器、拔销钉位置传感器和刀库机械手位置传感器，所述打销钉位置传
感器、拔销钉位置传感器和刀库机械手位置传感器均与PLC连接。

[0010] 本发明还公开了一种具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工工艺，包括以下步骤：

[0011] 步骤10、工业电脑根据需加工的PCB上的销钉孔位置调取对应的钻销钉孔指令，并通过运动控制卡和PLC将钻销钉孔指令分别输出至电主轴和刀库机械手，电主轴和刀库机
械手移动至刀库上方，刀库机械手抓取所需的钻刀，电主轴完成对钻刀的装夹并移动至待
钻销钉孔的电木板上方，完成对电木板的钻销钉孔作业；

[0012] 步骤20、工业电脑调取与钻销钉孔指令对应的打销钉指令，并通过PLC将打销钉指令输出至自动打销钉机构，自动打销钉机构移动至销钉库上方，抓取销钉并移动至步骤10
中完成钻销钉孔作业的电木板上方，完成打销钉作业；

[0013] 步骤30、将PCB与电木板上的销钉套合，装配PCB并固定，工业电脑调取对应的PCB加工指令，并通过运动控制卡和PLC将PCB加工指令分别输出至电主轴和刀库机械手，电主
轴和刀库机械手移动至刀库上方，刀库机械手抓取所需的加工刀具，电主轴完成对加工刀
具的装夹并移动至待加工的PCB上方，完成PCB加工作业并取下PCB；

[0014] 步骤40、工业电脑调取与打销钉指令对应的拔销钉指令，并通过PLC将拔销钉指令输出至自动拔销钉机构，自动拔销钉机构移动至打有销钉的电木板上方，拔取销钉并将拔
取的销钉放入销钉库，完成拔销钉作业，加工结束。

[0015] 其中一个实施例中，所述的步骤10，具体如下：

[0016] 步骤101、工业电脑根据需加工的PCB上的销钉孔位置调取对应的钻销钉孔指令，并通过运动控制卡和PLC将钻销钉孔指令分别输出至电主轴和刀库机械手；

[0017] 步骤102、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动刀库机械手和电主轴移动
至刀库上方，PLC通过机械手控制元件控制刀库机械手抓取所需的钻刀，运动控制卡控制电
主轴完成对该钻刀的装夹；

[0018] 步骤103、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动电主轴移动至待钻销钉孔
的电木板上方，运动控制卡控制电主轴开始钻销钉孔作业；

[0019] 步骤104、重复步骤102和步骤103，待电木板上所有钻销钉孔作业完成后，运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y
轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动刀库机械手和电主轴移动至刀库上方，运动控制卡控
制电主轴打开，PLC通过机械手控制元件控制刀库机械手取下钻刀并将取下的钻刀放置到
刀库，然后带动X轴移动平台和Z轴移动平台移动到初始位置，进入步骤20。

[0020] 其中一个实施例中，所述的步骤20，具体如下：

[0021] 步骤201、工业电脑调取与钻销钉孔指令对应的打销钉指令，并通过PLC将打销钉指令输出至自动打销钉机构；

[0022] 步骤202、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动自动打销钉机构移动至销
钉库上方，PLC通过打销钉控制元件控制自动打销钉机构抓取销钉；

[0023] 步骤203、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动自动打销钉机构移动至步
骤10中完成钻销钉孔作业的电木板上方，PLC通过打销钉控制元件控制自动打销钉机构将
抓取的销钉打入销钉孔；

[0024] 步骤204、重复步骤202和步骤203，待电木板上钻有销钉孔的位置均打进销钉，运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平
台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动X轴移动平台和Z轴移动平台移动到初始位置，进
入步骤30。

[0025] 其中一个实施例中，所述的步骤30，具体如下：

[0026] 步骤301、将PCB与电木板上的销钉套合，装配PCB并固定，工业电脑调取对应的PCB加工指令，并通过运动控制卡和PLC将钻销钉孔指令分别输出至电主轴和刀库机械手；

[0027] 步骤302、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动刀库机械手和电主轴移动
至刀库上方，PLC通过机械手控制元件控制刀库机械手抓取所需的加工刀具，运动控制卡控
制电主轴完成对该所需的加工刀具的装夹；

[0028] 步骤303、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动电主轴移动至待加工PCB
上方，运动控制卡控制电主轴开始PCB加工作业；

[0029] 步骤304、重复步骤302和步骤303，待PCB加工作业完成后，运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z
轴移动平台移动，带动刀库机械手和电主轴移动至刀库上方，运动控制卡控制电主轴打开，
PLC通过机械手控制元件控制刀库机械手取下加工刀具并将取下的加工刀具放置到刀库，
然后带动X轴移动平台和Z轴移动平台移动到初始位置，进入步骤40。

[0030] 其中一个实施例中，所述的步骤40，具体如下：

[0031] 步骤401、工业电脑调取与打销钉指令对应的拔销钉指令，并通过PLC将拔销钉指令输出至自动拔销钉机构；

[0032] 步骤402、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动自动拔销钉机构移动至打
有销钉的电木板上方，PLC通过拔销钉控制元件控制自动拔销钉机构拔取销钉；

[0033] 步骤403、运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动自动拔销钉机构移动至销
钉库上方，PLC通过拔销钉控制元件控制自动拔销钉机构将拔取的销钉放入销钉库；

[0034] 步骤404、重复步骤402和步骤403，待将电木板上所有的销钉全部拔取后，运动控制卡通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置分别驱动X轴移动平台、Y
轴移动平台和Z轴移动平台移动，带动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台移动到初
始位置，加工结束。

[0035] 其中一个实施例中，所述步骤10‑步骤40中，所述的自动打销钉机构、自动拔销钉机构和刀库机械手分别通过打销钉位置传感器、拔销钉位置传感器和刀库机械手位置传感
器感应移动位置并将感应到的移动位置信息输出至PLC。

[0036] 其中一个实施例中，所述的步骤102‑步骤104中、步骤202‑步骤204中、步骤302‑步骤304中和步骤402‑步骤404中，所述的X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台分别通过
X轴位移传感器、Y轴位移传感器和Z轴位移传感器感应其移动位置并将感应到的移动位置
信息输出至运动控制卡。

[0037] 本发明的有益效果在于：

[0038] 1、X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台分别通过X轴伺服驱动装置、Y轴伺服驱动装置和Z轴伺服驱动装置驱动，实现三轴联动，同时通过X轴位移传感器、Y轴位移传感
器和Z轴位移传感器实时感知移动的位置，可保证电主轴、刀库机械手、自动打销钉机构和
自动拔销钉机构移动位置的精准；

[0039] 2、自动打销钉机构、自动拔销钉机构和刀库机械手通过PLC控制，并分别通过打销钉位置传感器、拔销钉位置传感器和刀库机械手位置传感器实时感知移动的位置，可保证
自动打销钉机构、自动拔销钉机构和刀库机械手的加工及装夹精度；

[0040] 3、整个设备通过运动控制卡和PLC控制，控制精度高，可大大提高PCB加工设备的自动化程度，从而提高生产效率和成功率。

附图说明

[0041] 图1为本发明结构示意图；

[0042] 图2为本发明图1中A处放大图；

[0043] 图3为本发明逻辑控制框图；

[0044] 图4为本发明刀库机械手结构示意图；

[0045] 图5为本发明自动打销钉机构结构示意图；

[0046] 图6为本发明自动拔销钉机构结构示意图。

[0047] 图中：1、设备本体；2、工业电脑；3、PLC；4、运动控制卡；5、X轴移动平台；6、Y轴移动平台；7、Z轴移动平台；8、X轴伺服驱动装置；9、Y轴伺服驱动装置；10、Z轴伺服驱动装置；11、
工作台；12、电木板；13、电主轴；14、刀库机械手；15、自动打销钉机构；16、自动拔销钉机构；
17、销钉库；18、刀库；19、X轴位移传感器；20、Y轴位移传感器；21、Z轴位移传感器；22、打销
钉位置传感器；23、拔销钉位置传感器；24、刀库机械手位置传感器；25、打销钉控制元件；
26、拔销钉控制元件；27、机械手控制元件；141、机械手本体；142、机械手夹头；143、机械手
上下驱动部件；151、打销钉机械手；152、打销钉夹头；153、打销钉机构上下驱动部件；154、
打销钉下压驱动部件；155、打销钉机构导向部件；156、打销钉下压机构；161、拔销钉机械
手；162、拔销钉夹头；163、拔销钉机构上下驱动部件；164、拔销钉机构导向部件。

具体实施方式

[0048] 下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

[0049] 如图1‑图3所示，一种具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工设备，包括设备本体1、工业电脑2、运动控制卡4、PLC3、设置于设备本体1上其中一端且沿水平方向设置的X轴移
动平台5、设置于X轴移动平台5下方且与X轴移动平台5垂直的Y轴移动平台6、延竖直方向设
置于X轴移动平台5上且与Y轴移动平台6垂直设置的Z轴移动平台7、与X轴移动平台5连接且
驱动X轴移动平台5移动的X轴伺服驱动装置8、与Y轴移动平台6连接且驱动Y轴移动平台6移
动的Y轴伺服驱动装置9和与Z轴移动平台7连接且驱动Z轴移动平台7移动的Z轴伺服驱动装
置10，所述Y轴移动平台6上设有可沿其移动的工作台11，所述工作台11上设有电木板12，所
述Z轴移动平台7上分别设有电主轴13、刀库机械手14、自动打销钉机构15和自动拔销钉机
构16，所述工作台11靠近X轴移动平台5的一端设有销钉库17和刀库18，所述工业电脑2与运
动控制卡4连接，所述PLC3与运动控制卡4连接，所述PLC3分别通过打销钉控制元件25、拔销
钉控制元件26和机械手控制元件27与自动打销钉机构15、自动拔销钉机构16和刀库机械手
14连接，所述运动控制卡4分别通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动
装置10与X轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7连接，所述电主轴13与运动控制卡4
连接。

[0050] 本实施例中，所述X轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7上分别设有X轴位移传感器19、Y轴位移传感器20和Z轴位移传感器21，所述X轴位移传感器19、Y轴位移传感器
20和Z轴位移传感器21均与运动控制卡4连接。

[0051] 本实施例中，所述自动打销钉机构15、自动拔销钉机构16和刀库机械手14上分别设有打销钉位置传感器22、拔销钉位置传感器23和刀库机械手位置传感器24，所述打销钉
位置传感器22、拔销钉位置传感器23和刀库机械手位置传感器24均与PLC3连接。

[0052] 本发明还公开了一种具有自动打拔销钉功能的PCB自动加工工艺，包括以下步骤：

[0053] 步骤10、工业电脑2根据需加工的PCB上的销钉孔位置调取对应的钻销钉孔指令，并通过运动控制卡4和PLC3将钻销钉孔指令分别输出至电主轴13和刀库机械手14，电主轴
13和刀库机械手14移动至刀库18上方，刀库机械手14抓取所需的钻刀，电主轴13完成对钻
刀的装夹并移动至待钻销钉孔的电木板12上方，完成对电木板12的钻销钉孔作业；

[0054] 步骤20、工业电脑2调取与钻销钉孔指令对应的打销钉指令，并通过PLC3将打销钉指令输出至自动打销钉机构15，自动打销钉机构15移动至销钉库17上方，抓取销钉并移动
至步骤10中完成钻销钉孔作业的电木板12上方，完成打销钉作业；

[0055] 步骤30、将PCB与电木板12上的销钉套合，装配PCB并固定，工业电脑2调取对应的PCB加工指令，并通过运动控制卡4和PLC3将PCB加工指令分别输出至电主轴13和刀库机械
手14，电主轴13和刀库机械手14移动至刀库18上方，刀库机械手14抓取所需的加工刀具，电
主轴13完成对加工刀具的装夹并移动至待加工的PCB上方，完成PCB加工作业并取下PCB；

[0056] 步骤40、工业电脑2调取与打销钉指令对应的拔销钉指令，并通过PLC3将拔销钉指令输出至自动拔销钉机构16，自动拔销钉机构16移动至打有销钉的电木板12上方，拔取销
钉并将拔取的销钉放入销钉库17，完成拔销钉作业，加工结束。

[0057] 本实施例中，所述的步骤10，具体如下：

[0058] 步骤101、工业电脑2根据需加工的PCB上的销钉孔位置调取对应的钻销钉孔指令，并通过运动控制卡4和PLC3将钻销钉孔指令分别输出至电主轴13和刀库机械手14；

[0059] 步骤102、运动控制卡4通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动装置10分别驱动X轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7移动，带动刀库机械手14和
电主轴13移动至刀库18上方，PLC3通过机械手控制元件27控制刀库机械手14抓取所需的钻
刀，运动控制卡4控制电主轴13完成对该钻刀的装夹；

[0060] 步骤103、运动控制卡4通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动装置10分别驱动X轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7移动，带动电主轴13移动至
待钻销钉孔的电木板12上方，运动控制卡4控制电主轴13开始钻销钉孔作业；

[0061] 步骤104、重复步骤102和步骤103，待电木板12上所有钻销钉孔作业完成后，运动控制卡4通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动装置10分别驱动X轴移
动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7移动，带动刀库机械手14和电主轴13移动至刀库18
上方，运动控制卡4控制电主轴13打开，PLC3通过机械手控制元件27控制刀库机械手14取下
钻刀并将取下的钻刀放置到刀库18，然后带动X轴移动平台5和Z轴移动平台7移动到初始位
置，进入步骤20。

[0062] 本实施例中，所述的步骤20，具体如下：

[0063] 步骤201、工业电脑2调取与钻销钉孔指令对应的打销钉指令，并通过PLC3将打销钉指令输出至自动打销钉机构15；

[0064] 步骤202、运动控制卡4通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动装置10分别驱动X轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7移动，带动自动打销钉机构
15移动至销钉库17上方，PLC3通过打销钉控制元件25控制自动打销钉机构15抓取销钉；

[0065] 步骤203、运动控制卡4通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动装置10分别驱动X轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7移动，带动自动打销钉机构
15移动至步骤10中完成钻销钉孔作业的电木板12上方，PLC3通过打销钉控制元件25控制自
动打销钉机构15将抓取的销钉打入销钉孔；

[0066] 步骤204、重复步骤202和步骤203，待电木板12上钻有销钉孔的位置均打进销钉，运动控制卡4通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动装置10分别驱动X
轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7移动，带动X轴移动平台5和Z轴移动平台7移动
到初始位置，进入步骤30。

[0067] 本实施例中，所述的步骤30，具体如下：

[0068] 步骤301、将PCB与电木板12上的销钉套合，装配PCB并固定，工业电脑2调取对应的PCB加工指令，并通过运动控制卡4和PLC3将钻销钉孔指令分别输出至电主轴13和刀库机械
手14；

[0069] 步骤302、运动控制卡4通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动装置10分别驱动X轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7移动，带动刀库机械手14和
电主轴13移动至刀库18上方，PLC3通过机械手控制元件27控制刀库机械手14抓取所需的加
工刀具，运动控制卡4控制电主轴13完成对该所需的加工刀具的装夹；

[0070] 步骤303、运动控制卡4通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动装置10分别驱动X轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7移动，带动电主轴13移动至
待加工PCB上方，运动控制卡4控制电主轴13开始PCB加工作业；

[0071] 步骤304、重复步骤302和步骤303，待PCB加工作业完成后，运动控制卡4通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动装置10分别驱动X轴移动平台5、Y轴移动平
台6和Z轴移动平台7移动，带动刀库机械手14和电主轴13移动至刀库18上方，运动控制卡4
控制电主轴13打开，PLC3通过机械手控制元件27控制刀库机械手14取下加工刀具并将取下
的加工刀具放置到刀库18，然后带动X轴移动平台5和Z轴移动平台7移动到初始位置，进入
步骤40。

[0072] 本实施例中，所述的步骤40，具体如下：

[0073] 步骤401、工业电脑2调取与打销钉指令对应的拔销钉指令，并通过PLC3将拔销钉指令输出至自动拔销钉机构16；

[0074] 步骤402、运动控制卡4通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动装置10分别驱动X轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7移动，带动自动拔销钉机构
16移动至打有销钉的电木板12上方，PLC3通过拔销钉控制元件26控制自动拔销钉机构16拔
取销钉；

[0075] 步骤403、运动控制卡4通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动装置10分别驱动X轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7移动，带动自动拔销钉机构
16移动至销钉库17上方，PLC3通过拔销钉控制元件26控制自动拔销钉机构16将拔取的销钉
放入销钉库17；

[0076] 步骤404、重复步骤402和步骤403，待将电木板12上所有的销钉全部拔取后，运动控制卡4通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动装置10分别驱动X轴移
动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7移动，带动X轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动
平台7移动到初始位置，加工结束。

[0077] 本实施例中，所述步骤10‑步骤40中，所述的自动打销钉机构15、自动拔销钉机构16和刀库机械手14分别通过打销钉位置传感器22、拔销钉位置传感器23和刀库机械手位置
传感器24感应移动位置并将感应到的移动位置信息输出至PLC3。

[0078] 本实施例中，所述的步骤102‑步骤104中、步骤202‑步骤204中、步骤302‑步骤304中和步骤402‑步骤404中，所述的X轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7分别通过X
轴位移传感器19、Y轴位移传感器20和Z轴位移传感器21感应其移动位置并将感应到的移动
位置信息输出至运动控制卡4。

[0079] 本发明所述的打销钉控制元件25、拔销钉控制元件26和机械手控制元件27可为电磁阀、液压站等多种控制元件，依据不同的情况设置。

[0080] 如图4所示，本发明所述的刀库机械手14包括机械手本体141、机械手夹头142和机械手上下驱动部件143。机械手本体141接收PLC3发给机械手控制元件27的命令，控制机械
手夹头142的张开和闭合；机械手夹头142用于夹持刀库18中的刀具；机械手上下驱动部件
143接收PLC3发给机械手控制元件27的指令，带动机械手本体141和机械手夹头142下移。

[0081] 如图5所示，本发明所述的自动打销钉机构15包括打销钉机械手151、打销钉夹头152、打销钉机构上下驱动部件153、打销钉下压驱动部件154、打销钉机构导向部件155和打
销钉下压机构156。打销钉机械手151接收PLC3发给打销钉控制元件25的命令，控制打销钉
夹头152的张开和闭合；打销钉机械手151可设置电动、液压或气动等多种动力源，依据不同
的动力源配套对应的控制和执行电器部件；打销钉夹头152用于夹持销钉库17中的销钉；打
销钉机构上下驱动部件153接收PLC3发给打销钉控制元件25的指令并沿打销钉机构导向部
件155上下移动，并通过设置的打销钉位置传感器22判断其上下移动是否到位；打销钉下压
驱动部件154接收PLC3发给打销钉控制元件25的命令，带动打销钉下压机构156做敲压运
动，进行完成打销钉作业。整个自动打销钉机构15依据从工业电脑2发出的控制指令，通过
PLC3和打销钉控制元件25实现打销钉作业，并且在打销钉位置传感器22的辅助下实现整个
机构的工作。

[0082] 如图6所示，本发明所述的自动拔销钉机构16包括拔销钉机械手161、拔销钉夹头162、拔销钉机构上下驱动部件163和拔销钉机构导向部件164。拔销钉机械手161接收PLC3
发给拔销钉控制元件26的指令，控制拔销钉夹头162的张开和闭合；拔销钉机械手161驱动
部件可为电动、液压或气动等多种动力源，依据不同的动力源配套对应的控制和执行电器
部件；拔销钉夹头162用于夹持电木板12上的销钉；拔销钉机构上下驱动部件163接收PLC3
发给拔销钉控制元件26的指令并沿打销钉机构导向部件155上下移动，并通过设置的拔销
钉位置传感器23判断其上下移动是否到位。整个自动拔销钉机构16依据从工业电脑2发出
的控制指令，通过PLC3和拔销钉控制元件26实现拔销钉作业，并且在拔销钉位置传感器23
的辅助下实现整个机构的工作。

[0083] 本发明X轴移动平台5、Y轴移动平台6和Z轴移动平台7分别通过X轴伺服驱动装置8、Y轴伺服驱动装置9和Z轴伺服驱动装置10驱动，实现三轴联动，同时通过X轴位移传感器
19、Y轴位移传感器20和Z轴位移传感器21实时感知移动的位置，可保证电主轴13、刀库机械
手14、自动打销钉机构15和自动拔销钉机构16移动位置的精准；自动打销钉机构15、自动拔
销钉机构16和刀库机械手14通过PLC3控制，并分别通过打销钉位置传感器22、拔销钉位置
传感器23和刀库机械手位置传感器24实时感知移动的位置，可保证自动打销钉机构15、自
动拔销钉机构16和刀库机械手14的加工及装夹精度；整个设备通过运动控制卡4和PLC3控
制，控制精度高，可大大提高PCB加工设备的自动化程度，从而提高生产效率和成功率。

[0084] 以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员
来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保
护范围。