Устройство для сверления печатных плат

ай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ САНИЕ ИЗОБ Н д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Тбилисский научно-исследотельский институт приборостроеи средств автоматизации Научноиизнодственного объединения Эл(56) Авторское свидетельство СУ 221463, кл. В 23 ( 35/22, 19(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЕРЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цельизобретения - повышение надежностибыстродействия устройства. Устройством с помощью программного шаблона(эталонного образца 12) осуществляется автоматическое сверление отверстий в печатных платах 13. Этовыполняется путем считывания с помощью оптической считывающей голов1339006 ки отверстий в эталонной печатнойплате по строкам и столбцам с помощьюприводов продольного и поперечногоперемещений кассет 1 О и 11 с установленными на их эталонной 12 и обрабатываемыми 13 печатными платами,Управление приводами перемещений исверлильной головкой 21, перемещаемой посредством соленоидного привода 26, осуществляется посредствомтриггера 69, элементов памяти 52 изадержки 41, формирователей 37,39,50,51,55,61 и 73 ключевых усилителей42,67 и 72 и логических элементов Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах программного управления сверлильными станками.Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности устройствадля сверления печатных плат.На чертеже показана функциональ Оная схема устройства,Устройство содержит основание 1,электродвигатель 2, муфту 3, ходовойвинт 4, диск 5 с отверстием, фотодатчик 6, гайку 7, направляющую 8, 15шторку 9, кассеты 10 и 11, программный шаблон (предварительно просверленную эталонную печатную плату) 12,просверливаемую печатную плату (пакет печатных плат) 13, гайку 14, хо пдовой винт 15, муфту 16, электродвигатель 17, основание 18, диск 19 сотверстием, фотодатчик 20, сверлильную головку 21 с патроном 22 и сверлом 23, рычаг 24, пружину 25, привод 2526 сверлильной головки ( соленоидный),шторку 27 с отверстием, фотодатчик28, кронштейн 29, фотодиод 30, осветитель 31, фотодатчики 32 и 33, шторку 34, фотодатчики 35 и 36, формиро- ЗОватель 37, первый элемент И 38, формирователь 39, шину 40 питания, элемент 41 задержки (одновибратор)ключевой усилитель 42, установочныйэлемент (кнопку) 43, второй 44 итретий 45 элементы И, тумблер 46,элемент 47 индикации, первый 48 и И 38 э 44 э 45 э 48 э 49 э 53 э 54 э 57 э 58 в 62 и 64,осуществляющих подключение входовпрямого и реверсного вращений приводов каретки через ключи 48,49, 65и 71 к питающей шине 40, При этомисходные сигналы управления приводами генерируются позиционными датчиками 9 и 32 - 35, установленными всоответствующих местах траекторийперемещений сверлильной головки 21и каретки, и путевыми датчиками 5,6,19 и 20, кинематическими связаннымис приводами перемещений каретки.1 ил. 2второй 49 ключи, формирователи 50 и51, элемент 52 памяти (триггер),четвертый 53 и пятый 54 элементы И,формирователь 55, направляющую 56,седьмой 57 и шестой 58 элементы И,формирователь 59, тумблер 60, формирователь 61, восьмой элемент И 62,инвертор 63, девятый элемент И 64,третий ключ 65, кнопку 66, ключевойусилитель 67, дифференцирующий элемент 68, триггер 69, элемент 70 индикации, четвертый ключ 71, ключевойусилитель 72 и формирователь 73.Электродвигатели 2 и 17,установленные на основаниях соответственнои18 и кинематически связанные посредством муфт 3 и 16 соответственно ходовых винтов 4 и 15 с гайками 7 и 14,перемещающихся по направляющим 8 и56 соответственно, образуют приводысоответственно продольного и поперечного перемещений каретки, образованной кассетами 1 О и 11, Осветитель 3и фотодиод 30, установленные накронштейне 29, образуют считывающуюголовку. Фотодатчики 32 и 33, взаимодействующие со шторкой, установленной на гайке 7, образуют позиционные датчики соответственно второй итретий, а фотодатчики 35 и 36, взаимодействующие со шторкой, установленной на гайке 14, - позиционныедатчики соответственно четвертый ипятый,Фотодатчик 28, взаимодействующийсо шторкой 27 с отверстием, кинема 1339006тически свинаой с соленоидным ривопом 26, образует первый позиционный датчик. Первый и второй путевые датчики образованы соответственно5 фотодатчиками 6 и 20, взаимодействующими с дисками 5 и 19 с отверстиями соответственно, кицематически связанными с ходовыми винтами 4 и 15 соответственно, Шаг обоих ходовых винтов 4 и 15 равен шагу координатной сетки, на которой располагаются все отверстия по ТУ (за исключением немногочисленных отверстий для установки элементов некоторых типов) Соленоидный привод 26 снабжен демпферным механизмом (не показан), смягчающим первое касание сверла 23 платы 13,Устройство работает следующим образом.Для производства автоматического сверления партии единичных печатных плат в качестве программного шаблона может быть использована предварительно просверленная одна из плат, установленная точно по технологическим Отверстиям в кассету 1 О, Далее берут группу плат, укладывают соосно друг за другом, по технологическим отверстиям точно устанавливают в кассету 11 и устройствоготово к пуску.Платы 12 и 13, установленные в кассетах 10 и 11, расположены по отношению кронштейна 29 и сверлильной головки 21 так, что фотодиод 30 с осветителем 31 и патрон 22 со сверлом 23 установлены строго соосно с отверстиями печатных плат 12 и 13 соответственно,В начальной позиции фотодиод 30 исверло 23 установлены со смещениемна один шаг в нерабочее поле печатных плат 12 и 13, После включенияпитания устройства и электродвигателя сверлильной головки, (це показан)при отключенных тумблерах 46 и 60 вуказанном начальном состоянии шторкой 9 перекрыт световой поток кфотодатчцку 32, шторкой 34 - световой поток к фотодатчику 35 и отверстие диска 19 установлено сооснофотодатчику 20,При включении питания триггер 69может оказаться в любом из двухсостояниях, а триггер 52 только внулевом, так как на фотодатчик 32це попадает световой поток и на выходе формирователя 50 и следователь 202540455055 цоВ-ходе триггера 52 ет ег- ла, Это е отранот яработе электродвигателей 2 ц 17, так как тумблеры 46 и 60 выключены. С фотодатчцков 20 и 36 через формиротели 55 и 61 соответственно и ( выхода элемента И 53 поступают сигналы, проходящие на выход элемента И 54. Во время включения питая сигнал ца выходе диффереццирующего элемецта 68 может перебросить триггер 69 в единичное состояние, цо это це отразится на работе электроднигателей 2, 17, так как тумблеры 46 и 60 выключены.Для производства пуска устройства устацавливают триггер 69 в нуль с помощью кнопки 43 и включают тумблеры 46 и 60.При этом сигналы с инверсного выхода триггера 69, с фотодатчика 36 и элемента И 57 проходят через элемент И 64 на ключ 71. Электродвигатель 7 подключается к питающей шине 40 и начинает вращаться в прямом направлении. Гайка 14 перемещается вправо. Потенциал с прямого выхода триггера 69 на вход элемента И 62 создает несовпадение на элементах И 44 и 45. На соответствующие аналоговые ключи 48 и 49 поступают запирающие сигналы. Электродвигатель 2 выключен. После трогания электродвигателя 17, когда отверстие диска 19 получает малейшее угловое смещение, фотодагчик 20 через формирователь 55 производит несовпадение на элементе И 54, чем входная цепь триггера 69 подготавливается к переключению.При совершении ходовым винтом 15 полного оборота гайка 14 и кассеты 1 О и 11 перемещаются поперек ца один рабочий шаг, шторка 34 удаляется от фотодатчика 35 и отверстие диска 19 устанавливается напротив фотодатчцка 20, обеспечивая через формирователь 55 совпадение на элементе И 54, Сигнал через дифференцирующий элемент 68 подается на счетный вход триггера 69 и перебрасывает его в единичное состояние, при этом ца элементе И 65 создается несовпадение, запирающий сигнал поступает на вход ключа 71 и электродвигатель 17 ныключается,Одновременно сигнал с прямого выхода триггера 69 производит совпадение на элементах И 62 и 45, включаяпрямом направлении,При трогации электродвигателя 2по мере удаления шторки 9 от фотодатчика 32 происходит совпадение на элементе И 53 и несовпадение на элементе И 54 и конденсатор дифференцирующего элемента 68 разряжается. Присовершении диском 5 полного оборота(что соответствует продольному перемещению кассет 10 и 11 на один шаг),если на данном шаге в плате 12 нетотверстия, электродвигатель 2 начинает совершать следующий оборот (шаг)При совершении следующего полногооборота продольного шага, если наэтой координате в плате есть 12отверстие, фотодиод 30 засвечивается, сигнал через формирователь 37 подается на вход элемента И 38 и одновременно через фотодатчик 6 и формирователь 39 на другом входе элементаИ 38 обеспечивается совпадение.Запускается одновибратор 41, включая усилитель 42, включает соленоидный привод 26 и, создавая несовпадение на элементе И 45, электродвигатель 2 выключается. При включениисоленоидного привода 27 рычаг 24 поворачивается и патрон 22 со сверлом23 опускается вниз, Производят сверление. При движении шторки 27 рычага24 фотодатчик 28 через формирователь73 подает сигнал на вход элементаИ 45, По истечении времени 7 действия импульса одновибратора 41 совпадение ца элементе И 45 не происходитдо тех пор, пока шторка 27 рычага 24обесточенного соленоидного привода26 с помощью возвратной пружины 25не возвратится в исходную позицию,как и патрон 22 со сверлом 23. Приэтом фотодатчик 28, засвечиваясь, через формирователь 73 создает совпадение на элементе И 45, электродвигатель 2 включается,Все повторяется, пока по продольной линии плат не будут просверленывсе отверстия. В конце рабочего прохода шторка 9 перекрывает световойпоток фотодатчику 33 и сигнал черезформирователь 51 переводит триггер52 в единичное состояние. Одновременно создается несовпадение на элементе И 53, сигнал с выхода которогосоздает совпадение на элементеИ 54, триггер 69 переводится внулевое состояние, на элементах 5 1015 через ключ 49 электродвигатель 2 в 20 25 30 35 40 45 50 55 о и 44создаются несовпадения и электродвигатель 2 выключается. Одновременно сигналом с инверсного выхода триггера 69 ца элементе И 64 создается совпадение, включающее электродвигатель 17 в прямом направлении, ходовой винт 5 с диском 19 совершает полный оборот и кассеты 10 и 11 с платами 12 и 13 перемещаются в поперечном направлениина один шаг.При совершении полного оборота, когда отверстие диска 19 устанавливается против фотодатчика 20, происходит совпадение на элементе И 54, триггер 69 переводится в единичноесостояние, происходят совпадения наэлементах И 62 и 44, электродвигатель 2 включается в обратную сторонуи кассеты 10 и 11 перемещаются справа налево (фиг,1). Таким образом,просверливаются все отверстия, находящиеся на координаторной сетке.В конце цикла (в конце последнейпродольной линии), когда последнийраз шторка 9 перекрывает световой поток на фотодатчике 33, на элементеИ 53 создается несовпадение,на элементе И 54 - совпадение, триггер 69 устанавливается в нуль, электродвигатель 2 выключается, электродвигатель17 включается в последний раз в прямом направлении. При совершении ходовым винтом 15 и диском 19 полногооборота наступает конец цикла. Платы12 и 13 устанавливаются в нерабочемполе,Шторкой 34 перекрывается световойпоток к фотодатчику 36, а отверстиядиска 19 устанавливаются против фотодатчика 20. Сигнал через формирователь 55 подается на один вход элемента И 57, а на сигналом другой входс формирователя 6 через инвертор 63обеспечиваются совпадение на элементе И 57 и несовпадение на элементеИ 64 и электродвигатель 17 отключается. Через ключевой усилитель 72 включается элемент 70 сигнализации (светодиод, звуковой сигнал или световоетабло с надписью "Окончание процесса ).Нажимом на кнопку 66 обеспечиваютсрабатывание элемента 47 индикацииначального состояния, При этом однимнормально замкнутым контактом копки66 разрывается цепь прямого вращенияэлектродвигателя 2 и одним цсрмальцо1339006 30 Ти аж 785 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 разомкнутым контактом включается цепь обратного вращения электродви-гателя 2. Одновременно другим нормально замкнутым контактом кнопки 66 разрывается цепь прямого вращения5 электродвигателя 17, а другим нормально разомкнутым контактом включается цепь обратного вращения электродвигателя 17. Электродвигатели 2 и 7 начинают вращаться в обратную сторону, при этом электродвигатель 17 включается через ключ 65 сигналом с фотодатчика 35 через формирователь 59 и элемент И 58.15Электродвигатели работают, пока шторка 34 не перекроет световой поток на фотодатчике 35 и отверстие диска 19 не установится напротив фотодатчика 20, При этом осуществляется совпадение на элементе И 58 и через ключ 65 выключается электродвигатель 17. Одновременно через ключевой усилитель 67 включается элемент 47 индикации (начальное состояние), 25 после чего отпускают кнопку 66 и выключают тумблеры 46 и 60. Формула изобретения Устройство для сверления печатных плат, содержащее сверлильную головку, кинематически связанную с соответствующим приводом, в одном из концов траектории движения которой установлен первый позиционный датчик, каретку для установки обрабатываемых печатных плат с укрепленным на ней программным шаблоном, над которым установлена считывающая головка, при воды продольного и поперечного перемещений каретки, второй и третий позиционные датчики, установленные соответственно в начале и конце траектории продольного перемещения карет ки, четвертый и пятый позиционные датчики, установленные соответственно в начале и конце траектории поперечного перемещения каретки, элемент памяти, соединенный входами с вторым и третьим позиционными датчиками, и элемент задержки, подключенный выходом к входу привода сверлильной головки, отличающее с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности устройства, оно содержит первый и второй путевые датВНИИПИ Заказ 4172/11 чики, кицематическц связанные с приводами соответственно продольного ипоперечного перемещений каретки,ключи, соединенные входами с шинойпитания, причем выходы первого и второго ключей соединены с входамц соответственно прямого и обратногохода привода продольцого перемещениякаретки, а выходы третьего и четвертого ключей - с соответствующими входами привода поперечного перемещениякаретки, элементы индикации, триггер,дифференцирующий элемент, ицвертор,установочный элемент, подключенныйвыходом к соответствующему входутриггера, первый элемент И, соединенный входами с выходамц считывающейголовки и первого путевого датчика,а выходом - с входом элемента задержки, второй и третий элементы И, подключенные первыми входами соответственно к прямому и инверсному выходамэлемента памяти, вторыми входами - квыходу элемента задержки, третьимивходами - к выходу первого позиционного датчика, а выходами - к управляющим входам соответственно первогои второго ключей, четвертый элементИ, входы которого соединены с входами элем та памяти, пятый элемент И,подключенный выходом через дифференцирующий элемент к счетному входутриггера, а входами - к выходамчетвертого элемента И, второго путевого и пятого позиционного датчиков,шестой элемент И, входы которого соединены с выходами второго путевого ичетвертого позиционного датчиков, авыход - с входом первого элементаиндикации и управляющим входомтретьего ключа, седьмой элемент И,подключенный входами к выходам второго ходового и пятого позиционногодатчиков соответственно непосредственно и через инвертор, а выходомк входу второго элемента индикации,восьмой элемент И, выход которогосоединен с четвертыми входами второгои третьего элементов И, а входы - спрямым выходом триггера и выходомпятого позиционного датчика, и девятый элемент И, подключенный входамик инверсному выходу триггера и выходу седьмого элемента И, а выходом -к управляющему входу четвертого ключа.