Вы здесь:
Главная » Все записи » Новый способ изготовления печатных плат с помощью инструментальной головки

Новый способ изготовления печатных плат с помощью инструментальной головки

Инструментальная головка и способ изготовления печатных  плат, реализуемый посредством головки

Новый способ изготовления печатных плат с помощью инструментальной головки«Инструментальная головка» рассчитана для электронщиков-разработчиков и для радиолюбителей-самодельщиков всех стран. Посредством «головки»  разработчики и самодельщики смогут на разрабатываемых или на самодельных печатных платах  выполнять токопроводящий рисунок проволокой из любого металла и сплава,  делать электропереходы в двухсторонних платах, выполнять платы на любой подложке, например, на подложке сворачиваемой или складываемой и условно целой с длиной до метров.

К тому же, используя «инструментальную головку»  можно более быстро, экономично, а главное —  более экологично изготавливать свои самодельные печатные платы, т.к. при таком изготовлении печатных плат электрохимические техпроцессы не применяются, а значит химические реагенты и промывная вода не задействованы.

Лучший вариант осуществления инструментальной головки для реализации нового способа изготовления печатных плат.

Описание устройства «инструментальной головки»

На рисунке, ниже изображены две фигуры:

  • на фигуре 1 изображён схематичный вариант инструментальной головки для выполнения нового способа изготовления печатных плат.
  • на фигуре 2 изображён фрагмент инструментальной головки, который вынесен с фигуры 1.

Новый способ изготовления печатных плат с помощью инструментальной головки

Инструментальная головка (см.фиг. 1, 2) рассчитана для её использования в паре со станком-ЧПУ (с числовым программным управлением) или в паре с 3Д-принтером. И для этого, она в корпусе 1 имеет посадочное гнездо (на фиг. не показано), которое выполнено под размер вала сверлильно-фрезерной головки, например, станка-ЧПУ. И поэтому, вал станка-ЧПУ для инструментальной головки является элементом её разворота на 360° в горизонтальной плоскости.

На корпусе имеется боковой проём, закрываемый створкой 2.

А снизу к корпусу, по оси разворота, закреплена вертикальная направляющая 3, квадратная в сечении, со сторонами в 1см. и длиной до 3см. На направляющей с тыльной стороны выполнены боковые полочки (см. фиг 2, они не обозначены), в которых установлен стальной ползун с наконечником 4. В самой направляющей выполнено центрально-осевое отверстие Ø 4 — 5мм., в котором установлен металлический стержень 5.

Новый способ изготовления печатных плат с помощью инструментальной головки

Этот стержень в верхней части имеет шайбу 6, в которую снизу упирается пружина 7, а сверху уложен наборный груз 8. Стержень снизу имеет продольный паз. В паз вставлен прижим 9 из жёсткой скользкой пластмассы (фторопласт и др.), который в пазу стержня закреплён булавкой через боковые вертикальные окна в направляющей (3).

Прижим ниже своей установочно-крепёжной части  выполнен прямоугольным в сечении и со сторонами 2х3мм. или меньше. А пяточка прижима с боковыми фасками или плоская, но приподнятая с передней стороны.

А как вариант, сменные прижимы вместо пяточки могут иметь жёсткопластмассовые:

а) узкий микроролик с кольцевой выемкой,

б) бочонко-образный микроролик.

Прижимы с той или иной пяточкой  являются для инструментальной головки сменным рабочим инструментом, рассчитанным для подбора лучшего режима работы самой головки, в зависимости от вводных данных.

К направляющей (3) со второй стороны плотно прилегает рычаг 10 (на фиг. 1 рычаг для наглядности показан не прилегающим), который сверху закреплён к корпусу (1). А снизу рычаг дополнен наклонным отверстием, направленным под прижим (9).

В само отверстие вставлена и зафиксирована сменная фильера 11 из жёсткой скользкой пластмассы, у которой снизу на  выходе приклеен стальной пятачок. Сменные фильеры и их стальные пятачки имеют осевое отверстие от 0,03 до 1мм. в диаметре.

К рычагу, со стороны направляющей (3) и тоже в боковых полочках (на фиг. не показаны) установлен нож 12.

Нож (12), ползун (4) и стержень (5), каждый из них имеет свой привод, например, магнитный пускатель (на фиг. не показаны), с вертикальным вектором своей работы. А для каждого электромагнитного пускателя  должна быть подведена своя линия управляющего электропитания, выполненная в виде скользящих круговых контактов и графитовых электрощёток 13 в корпусе головки.

Скользящие круговые контакты должны быть расположены снизу на платформе, закреплённой на станке-ЧПУ  вокруг его вала.  К низу корпуса (1) ещё закреплена горизонтальная полка 14, на которой снизу закреплён механизм протяжки проволоки с двумя близко-горизонтальными фрикционными барабанами 15 (механизм на фиг. 1 не показан, а барабаны для наглядности показаны в вертикальном положении).  Для механизма протяжки проволоки управляющее электропитание тоже должно быть подведено от электрощёток, но по другой электролинии.

К полке ещё закреплён кронштейн с устанавливаемой в него узкой катушкой 16, к которой прилегает регулируемый тормоз 17. На краях щёк катушки имеется по одному отверстию, которые расположены напротив друг друга. Отверстия являются ответными элементами для фотодатчика 18, у которого светодиод и фотоприёмник установлены по бокам кронштейна.

На саму катушку намотан мерный отрезок лужёной проволоки 19, медной или иной, с диаметром от 00,2 до 0,9мм., который покрыт эластичным скользким электротехническим лаком, с температурой плавления лака как у припоя.

Сама проволока, на выходе с катушки, должна быть и  пропущена сначала через ограничительное отверстие (для задержки скрутки или завитка на проволоке), которое выполнено на входе выпрямительной головки 20.

Сама выпрямительная головка подобна головкам для выпрямления, проволоки и металлических прутков посредством роликов, и она тоже закреплена к полке (14) (на фиг. крепление не показано). А сразу после ограничительного отверстия  проволока последовательно заправлена через ролики выпрямительной головки (20),  через фрикционные барабаны (15) и через фильеру (11).

К инструментальной головке могут быть или приложены те или иные нужные в работе элементы, например, лазерный или инфракрасный излучатель 21, а также лазерные трассировщик или прожигатель отверстий и/или элементы контроля разных параметров работы самой головки. Сама инструментальная головка является инструментом для изготовления токопроводящего рисунка печатных плат, а будущие платы, т.е. изначально заготовки плат 22, выполнены из подходящего диэлектрика. И они, заготовки, с одной или с двух сторон имеют клеевой слой 23, покрытый защитной бумагой.

Клей на заготовке является полимеризуемым или завариваемым от воздействия ультрафиолетового, лазерного или теплового излучения.

Примечание: инструментальная головка может быть адаптирована и запрограммирована для выполнения творческими людьми художественных и объёмных панно, узоров и надписей из проволоки и других мерных материалов с разными  диаметрами и цветовой окраской.

Использование «инструментальной головки» для изготовления печатных плат

Вышепоказанная инструментальная головка (см. ниже фиг. 1, 2)  является незаменимым элементом для реализации нового способа изготовления печатных плат  на его начальном  этапе. Этот этап включает в себя технологическую операцию  по  изготовлению на заготовке платы токопроводящего рисунка, состоящего из отдельных дорожек из проволоки, которая может быть выполнена из меди или из другого металла и сплава.

Новый способ изготовления печатных плат с помощью инструментальной головки

При возможном производства инструментальной головки, она на первоначальном этапе может быть продана-приложена в комплект к настольным 3 – 4х координатным станкам –ЧПУ, 3Д-принтерам и использована «радиолюбителями-самодельщиками» и разработчиками печатных плат для более простого и экологически чистого создания своих электронных схем к собственным разработкам, т.к. им не нужны жёсткие стандарты и согласования по своим электронным схемам. И она, головка, совмещённая, например, со станком-ЧПУ станет его рабочим инструментом. И тогда, она по командам станка и по заложенной в него программе выполнит токопроводящий рисунок на заготовке печатной платы.

При этом, вся механическая работа электромеханизированных элементов в инструментальной головке  будет выполнена этими элементами при подаче на них управляющего электропитания и ответных сигналов, через скользящие контакты на станке-ЧПУ и через электрощётки 13 в самой инструментальной головке. Но перед началом работы инструментальной головки, надо в кронштейн на полке 14 установить катушку 16 с проволокой 19. Затем, надо проволоку пропустить через ограничительное отверстие, которое имеется на входе выпрямительной головки 20, и которое при работе инструментальной головки не допустит брак – оно задержит возможные скрутки, сплавления, наплывы или завитки на проволоке.

А сразу после ограничительного отверстия  проволока должна быть последовательно заправлена через ролики выпрямительной головки,  через фрикционные барабаны 15,   (и возможно, через протирочное устройство)  и в конце через второпласт/капролоновую фильеру 11 с отверстием «под проволоку».

После этого, надо по рекомендации тестовой таблицы, на шайбу 6 положить или с неё снять наборные груза 8 —  (зачем это надо, понятно из последующего описания),  что можно сделать через открываемую створку 2 на корпусе 1. Потом, надо на столешнице станка-ЧПУ закрепить заготовку печатной платы 22, и снять с неё защитную силикон-бумагу и сразу включить станок.

Включенный станок подъедет к запрограммированной реперной точке, а затем начнёт выделывать «кренделя» по заложенной в него программе. Т.е. он начнёт проволокой 19 рисовать на заготовке платы токопроводящий рисунок, состоящий из отдельных токопроводящих проволочных дорожек.

И сначала он даст команду механизму протяжки и тот протянет проволоку двумя фрикционными барабанами 15 и этим протолкнёт её через отверстие фильеры 11 и выпустит на 2, 3мм. за прижим 9.

А далее, по команде или по команде от фото или другого датчика, магнитный пускатель опустит на конец выпущенной проволоки прижим 9 и его связку – стержень 5, шайбу 6, пружину 7 и груза 8. Прижим, опущенный на конец проволоки придавит-приклеит конец проволоки  клеевым слоем 23 к заготовке печатной платы 22, до упора в основу, что важно для качественного приклеивания проволоки  и для укладки последующих параллельных дорожек из проволоки.

При этом, он будет приклеивать с расчетной силой, для которой вводными данными будут: сечение проволоки, вязкость и толщина клея, а также противодействие пружины и вес грузов на шайбе стержня — (7, 8, 5). После того, как конец выпущенной проволоки, примерно, в 2 – 5мм. придавится и приклеится к заготовке платы, станок-ЧПУ включит на 1 -2 секунды, например, инфракрасный  источник излучения 21, направленный точкой на конец проволоки. При этом, клей на заготовке платы заполимеризуется, а конец проволоки ещё сильнее зафиксируется в своём положении. Затем, станок-ЧПУ, зная, что он зафиксировал конец проволоки, даст команду на разведение фрикционных барабанов 15.

Освободив проволоку от барабанов, станок начнёт двигать инструментальную головку полкой 14 вперёд, по траектории, заложенной в его программу-память. А при движении головки, проволока будет вытягиваться с катушки 16, которую от свободного раскручивания удержит регулируемый тормоз 17.

К тому же, проволока по ходу своего движения будет выпрямляться микророликами выпрямительной головки 20. Кроме того, по пути движения инструментальной головки, прижим 9 будет скользить по вытягиваемой проволоке и её прижимать-приклеивать к заготовке печатной платы. При своём скольжении по проволоке, скользючий  прижим  (а также фильера 11) не будут замыкать токопроводящий рисунок будущей платы своей случайно отставшей чешуйкой, т.к. они не металлические, а из пластмассы. Дойдя до места поворота, инструментальная головка будет развёрнута валом станка-ЧПУ и двинется к конечной точке своей первой – сотой токопроводящей дорожки из проволоки.

При повороте, осью разворота инструментальной головки будет векторная связка: стержень 5, шайба 6, пружина 7, груза 8,  прижим 9, а также проволока 19 и заготовка печатной платы 22 под прижимом. Во время разворота инструментальной головки, её «хозяйство» и рычаг 10 с фильерой 11 тоже развернутся и своим разворотом загнут проволоку на нужное направление.

Доведя инструментальную головку до конечной точки токопроводящей дорожки, станок-ЧПУ даст команду приводному механизму ножа   – «Отрубить проволоку»,  и тогда приводной механизм  опустит вниз нож 12. А нож, при взаимодействии со стальным пятачком на конце фильеры 11, своим наконечником как у ползуна с наконечником 4 (см. фиг. 2),  перерубит-перекусит проволоку и её отрубленный конец сразу придавит-приклеит к заготовке платы низом наконечника.

На этом, если с токопроводящей дорожкой из проволоки не предполагается иных действий, то станок-ЧПУ выключится или в соответствии с заложенной программой отведёт инструментальную головку на новую позицию для проведения новой дорожки по вышепоказанной схеме работы. Перед проведением токопроводящих дорожек, на заготовке платы могут быть выполнены сквозные переходные отверстия. Или отверстия могут быть проделаны в процессе проведения дорожек, например, прожжены комплектным лазером или просверлены сверлильной головкой с пылесосом, расположенными под заготовкой платы.

Новый способ изготовления печатных плат с помощью инструментальной головки

И если отверстия будут проделаны в заготовке так или по другому, и если в «голове» станка-ЧПУ  будут запрограммированы соответствующие команды, то тогда станок даст команду исполнительному механизму ползуна с наконечником.  А исполнительный механизм – электромагнитный пускатель или что другое опустит ползун 4 вниз и он своим наконечником (см фиг. 2) загнёт в отверстие первый и/или второй конец выклеенной проволоки, с учётом толщины заготовки платы, и этим образует переходы токопроводящей дорожки на другую сторону платы.

Нож 12, когда это нужно, тоже может быть запрограммирован на образование  электропереходов через загибание концов отрубленной проволоки в отверстия  заготовки платы.

В процессе выполнения токопроводящего рисунка на заготовке печатной платы посредством инструментальной головки, проволочные дорожки могут быть уложены плотно друг к другу, например, как в катушке индуктивности. При этом, придавливая и приклеивая вторую и последующие параллельные проволочные дорожки, прижим 9, а он в сечении 2х3мм. или меньше, будет боками своей пяточки поневоле нависать над  ранее приклеенной параллельной дорожкой и одновременно будет вторую дорожку утапливать в слой клея на высоту первой или условно первой приклеенной дорожки.

А для того, чтобы первая или условно первая дорожка из проволоки теоретически и практически не сдвинулась в сторону при возможном наезде на неё боковых сторон прижима, то для исключения этого могут быть применены разные меры и средства, например:

— а)  Боковины прижима должны иметь микрофаску (см. фиг. 2) под углом 10 — 25°.

— б)  Пяточка прижима при появлении выемки, протёртой проволокой, должна быть выровнена –подточена или может быть заменён сам прижим.

— в)  К пяточке прижима, чтоб меньше истиралась, может быть подведена смазка из жидкого и такого же электротехнического лака, что и на приклеиваемой проволоке.

— г)  При продвижении к конечной точке проволочной дорожки, (лазерный) ультрафиолетовый излучатель 21, при соответствующей настройке, может периодически включаться и дополнительно и точечно фиксировать проволоку по всей её длине к заготовке платы, посредством (заваривания) полимеризации клея на заготовке.

— д)  Прижим с пяточкой может быть заменён на прижим с плоским минироликом, имеющим   фаски,  или заменён прижимом с микророликом, имеющим кольцевую выемку.

Проделанная работа по выполнению токопроводящего рисунка на одной стороне заготовки платы, при необходимости, может быть продолжена на другой её стороне.

В процессе выполнения токопроводящего рисунка на заготовке печатной платы посредством инструментальной головки, станок-ЧПУ сам контролирует и следует своей программе. А дополнительной вводной для его программы явится наличие и метраж проволоки на катушке 16. А для того, чтобы станок-ЧПУ знал – сколько проволоки на катушке, на сколько её хватит и когда нужно остановиться  — перед или после окончания проволоки, то для этого. А для этого, фотодатчик 18 на кронштейне, при взаимодействии с отверстиями на щеках катушки, будет сигнализировать станку о количестве оборотов катушки и метраже на ней проволоки.

Ну а станок-ЧПУ либо продолжит работу, или при оставшейся проволоке, например, длиной 100 метров, пошлёт своему оператору sms-ку по этому факту, а после её окончания выключится и об этом тоже оповестит своего оператора sms-кой, что позволяет «интернет вещей». Но перед тем, как продолжить работу или оповестить оператора или остановиться и выключиться, то перед этим станок-ЧПУ сверится с заложенной в его «голову» таблицей от российского программиста Петра Иванова, а у него голова «варит».  Таблица от программиста  должна быть и будет понятна станку и в ней будут написаны ответы на вопросы станка, и, следуя ответам, станок сделает всё как надо. А вводными данными для ответов в таблице будут следующие вопросы:

— На катушке 16 мерный отрезок проволоки, с диаметром, с длиной и с количеством витков – А, В, С?

— При таком-то количестве оборотов катушки на ней осталось столько-то метров?

— На сколько заготовок плат хватит проволоки на катушке при длине токопроводящих дорожек на одной заготовке печатной платы столько-то метров, сантиметров?

— На каком обороте катушки отсылаем оператору sms-оповещение и включаем светофор на станке, который например, через каждый метр  сигнализирует о том, сколько проволоки остаётся на катушке и её хватит на столько-то плат?

— Сколько заготовок плат сделать и выключиться?

После того, как токопроводящий рисунок будет выполнен на заготовке печатной платы, то после этого «радиолюбитель-самодельщик» или разработчик печатных плат должен с требуемой последовательностью сделать следующее: просверлить недостающие посадочные и монтажные отверстия, нанести в нужных местах паяльную пасту для контактов, установить радиоэлементы, пропаять контактные места вручную или на специальной печке с регулируемой температурой, проверить работоспособность уже платы, а затем нанести защитную маску. А после высыхания или полимеризации маски заготовка платы станет полноценной печатной платой, годной к работе в устройстве, для которого она задумывалась.

Примечание: Контактные пятачки и площадки, выполненные из припойной пасты,  в местах их нанесения приплавятся к концам токопроводящих дорожек из проволоки без снятого с них электротехнического лака. И это будет  так в результате того, что лак на проволоке должен быть и будет выполнен, подобран таким, что он кроме изоляционных свойств будет иметь  температуру плавления пасты-припоя.

Вывод

Из выше показанного описания видно, что инструментальная головка для реализации способа по выполнению проволочного  токопроводящего рисунка на заготовке платы не сложная с конструктивной точки зрения. Из описания  также понятно —  новый способ выполнения печатных плат сильно опережает другие способы по экономическим параметрам — в вопросах рационального использования меди, по затратам труда, времени, оборудования

и электроэнергии. Но больше всего новый способ выполнения печатных плат опережает другие способы по экологическим параметрам. Как мы знаем, или догадываемся, что в настоящее время самодеятельные радиолюбители- электронщики при изготовлении своих плат не могут и не очищают промывные воды  от соединений меди и других химических элементов, они их  сливают в канализацию или куда вздумается и этим наносят вред природе. А применение инструментальной головки и реализуемого ею способа изготовления самодельных плат позволит указанным лицам полностью исключить загрязнение почвы и воды промывными ядовитыми водами, т.к. новый способ не предполагает использование химических и электрохимических технологических операций.

Кроме  того, новый способ и инструментальная головка для его реализации позволяют вести монтаж токопроводящих дорожек проволокой из других металлов и сплавов, да ещё и плотно друг к другу, как в катушке индуктивности, что обеспечивает возможность минимизировать размеры печатных плат, а значит и уменьшить их вес.

Новая инструментальная головка и реализуемый головкой способ изготовления печатных плат позволяют снизить  размер → вес плат не только при выполнении  плотного монтажа токопроводящих дорожек, но и при  выполнении плат на гибкой основе. Т.е. на тонких среднежёстких подложках или на однослойных листах стекло/текстолита с эластичной пропиткой и с длиной от сантиметров до метров, которые позволяют:

— Собрать все платы, например, от связанных блоков или от блока управления»Х» на один цельный или на условно цельный, но разделяемый лист.

— Придать всем платам, размещённым на цельном или на условно цельном, но разделяемом листе вид мехов гармони, неплотно-свернутого листа бумаги, а если плат много, то придать вид неплотного рулона, при необходимости дополненного изолирующими проставками и/или вентилятором.

— Разделять, менять, соединять отдельные листы-платы в один условно цельный, но разделяемый и тоже сворачиваемый лист, у которого элементы разъединения и соединения могут быть, например, одёжными кнопками, спицами, магнитными фиксирующими контактами и др…

И при таком выполнении плат – в свёрнутом виде, придающем жёсткость гибким материалам, дополнительное уменьшение веса для машин, для летательных аппаратов, для военной техники и для гражданских изделий и устройств будет из-за того, что:

—  Из-за того, что основание плат тонкое и/или из лёгкого материала.

—  Из-за того, что корпусов и крепёжных элементов для свёрнутых плат нужно будет меньше, а сами корпуса уменьшатся в размерах до тубуса.

—  Из-за того, что бОльшее количество соединений между отдельными, но связанными платами на цельных и на условно цельных, но разделяемых листах будут выполнены токопроводящими дорожками из проволоки, а не штекерами.

—  Из-за того, что нужно будет меньше вентиляторов, если они нужны были для охлаждения печатных плат в нескольких приборах, в устройствах, связанных между собой.

Ещё используя «инструментальную головку», самодельщики, которым не нужны ГОСТы и согласования смогут свои самодельные печатные платы изготавливать в автоматизированном режиме и тиражировать. В этом им может помочь мой партнёр российский программист Пётр Иванов.

Объявление. Ищу партнёра  – российское производственное  предприятие, для которого через краудфандинг  соберу нужные суммы денег для разработки и производства «Инструментальной головки»  для комплектации станка-ЧПУ или 3Д-принтера настольного формата.

Автор: Коробицин Иван, г. Чусовой, Пермский кр., т: 8950-460-78-25,    IvanKor59@mail.ru



ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ



П О П У Л Я Р Н О Е:

  • Как сделать межкомнатную дверь?
  • Как сделать межкомнатную дверь?Конструкция такого типа сдвижной двери выбрана в связи с тем, что  распашную дверь «некуда было девать», т.е. открывать. Решено было сдвигать в открытом состоянии внутрь шкафа-купе. Основное положение двери «открытое» и она никому не мешает.

    Дверь собрана по технологии сборки шкафов-купе из алюминиевого профиля.

    Подробнее…

  • Мелодичный звонок для стационарного телефона
  • phoneЗвонок на MC34017 для телефона, двери, устройств…

    Далеко не во всех стационарных телефонных аппаратах бывают красивые и мелодичные звонки. Если в вашем телефоне резкий и громкий звонок, а в некоторых экземплярах остались ещё и механические с чашечками, то можно это дело исправить. По приведённой ниже простой схеме собрать на одной МС34017 красивый мелодичный звонок.

    Подробнее…

  • Болезнь стиральных машин или как почистить стиральную машину автомат.
  • Болезнь стиральных машин или как почистить стиральную машину автомат.

    К сожалению, ничто не вечно, и стиральные машины не являются исключением. В большинстве случаев они ломаются по причине образования накипи. Это самая большая болезнь стиральных машин. Однако, как и все, эта проблема также имеет своё решение, и если вы задаетесь вопросом о том, как почистить стиральную машину автомат, то данная статья для Вас. Подробнее…


Популярность: 906 просм.
Вы можете следить за комментариями к этой записи через RSS 2.0. Вы можете оставить комментарий:.

Ваш комментарий


- НАВИГАТОР -




Прислать свою поделку!

А ТАКЖЕ ЕЩЁ ИНТЕРЕСНОЕ:



MasterVintik