CN105458514B - 一种圆柱天线螺旋镭射纹路装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆柱天线螺旋镭射纹路装置及其方法，包括原材卡位固定治具以及带伺服马达的镭射底盘机构，所述带伺服马达的镭射底盘机构，由底座、大转轴、大底盘、治具固定底座、摆臂伺服马达、旋转伺服马达组成；所述原材卡位固定治具，由固定原材仿形治具块、仿形治具治具块本体、仿形治具连接固定块组成，此设计解决了螺旋形天线设计的一体成型，减少了其它设计的繁琐步骤，节省了其它设计中造成的浪费，节约工艺流程的整体时间，大大提高了整体工艺成型的稳定性，大大提高了产品的效率和品质。

Description

一种圆柱天线螺旋镭射纹路装置及其方法

[技术领域]

本发明涉及圆柱天线螺旋镭射纹路工艺技术领域，具体的说是一种圆柱天线螺旋镭射纹路装置及其方法。

[背景技术]

在产线生产过程中，一般的LDS(Laser-Direct-Structuring通过激光直接成型加工，实现在模塑载体上有选择性的金属化)工艺制作只局限于在平面或类平面上进行分部式的各种小区域镭射雕刻，各种直线条纹，圆形条纹，正方形，平行四边形等图像只能在某个平面或类平面上形成固定图形镭射条纹。某些产品需要在圆柱形凸面上形成整体完美均匀的镭射纹路非常困难。

首先，镭射的焦距焦深有局限，实际操作中只能镭射雕刻到圆柱面凸起部分的一小块区域部分。由于焦距和焦深的影响，圆柱形凸起部分镭射雕刻的一小块部分也不均匀，尺寸外形不一，镭射雕刻效果也有差异。

其次，正常状态下，如果我们需要形成螺旋的镭射条纹，必须将圆柱形的螺旋条纹分段进行雕刻，将凸起部分雕刻小段后，将圆柱旋转小角度，然后再雕刻小部分，以此逐步完成整个螺旋条纹的雕刻，此种方式造成螺旋条纹有多个小段镭射条纹拼接完成，整体连贯性非常低，拼接部分会有明显接口，而且不能保证拼接部分各个小段之间完美的拼接，会出现拼接错位现象等问题。

最后，拼接的螺旋镭射条纹由于存在整体条纹的不连贯性，不均匀性以及镭射效果不统一等等弊端造成在化镀后同样会出现整体化镀面的不均匀性和拼接错位性等，造成螺旋化镀条纹不符合实际天线RF(无线射频)测试的要求，不能真正成为我们实际需要的天线成品。

综上所述，以目前的镭射雕刻方式基本不能完成圆柱天线螺旋形镭射条纹的实现，即便能做出来也是不符合产品实际要的不均匀条纹，拼接错位的条纹等等不符合外观及实际功能要求的圆柱天线产品。

[发明内容]

为了解决此类产品镭射条纹的现有问题，真正做到一体成型，并且保证产品的螺旋条纹真正均匀且镭射效果一致，产品性能功能真正符合天线RF(无线射频)测试的实际要求。

为实现上述目的，设计一种圆柱天线螺旋镭射纹路装置，其特征在于，包括原材卡位固定治具以及带伺服马达的镭射底盘机构，

所述带伺服马达的镭射底盘机构，由底座、大转轴、大底盘、治具固定底座、摆臂伺服马达、旋转伺服马达组成，所述大底盘采用T字形镂空结构，大底盘的上表面平台设有治具固定底座，所述治具固定底座通过连轴器安装原材卡位固定治具，并同时借由连轴器连接于旋转伺服马达，大底盘的底部中央通过大转轴与底座相连，所述大转轴由摆臂伺服马达控制连接，继而实现大底盘的摆臂转动；

所述原材卡位固定治具，由固定原材仿形治具块、仿形治具治具块本体、仿形治具连接固定块组成，所述仿形治具治具块本体的前端设有固定原材仿形治具块，所述仿形治具治具块本体的后端设有仿形治具连接固定块，所述固定原材仿形治具块采用与原材相适配的圆柱形结构，原材固定于固定原材仿形治具块上，所述圆柱形的末端沿圆周依次设有若干治具卡位凸口，所述若干治具卡位凸口与原材上的若干原材卡位凹口一一切合固定。

所述治具固定底座由治具固定底座固定端与治具固定底座自由端两部分组成，治具固定底座固定端与治具固定底座自由端之间的间距与原材卡位固定治具长度适配调整，并分别通过连轴器与治具固定，所述连轴器的底座上分别设有定位孔和螺丝孔，与治具上的定位孔和螺丝孔相适配，治具通过销子针定位通过螺丝紧固治具。

旋转伺服马达连接对应的连轴器固定在大底盘的上表面平台位置，伺服马达控制连轴器旋转，旋转角度360°。

摆臂伺服马达连接对应的连轴器固定在大底盘的T形中间底部位置，摆臂伺服马达控制整个底盘摆臂±45°，摆臂伺服马达的转动自然带动整体T形机构左右摆臂±45°，继而同样固定其上的原材卡位固定治具同步摆臂移动。

伺服马达内设有控制电路，主控开关QF1和QF2串联控制总电源，后面一路接入到P1电源变压，变压后接入到PLC控制器；另一路接入到伺服控制器，伺服控制器接入到伺服马达，PLC预先设置相应信号控制程序，以控制伺服器带动对应伺服马达以做到精确控制。

所述固定原材仿形治具块最前端还设有固定原材卡扣，所述固定原材卡扣由治具小按钮控制连接。

所述卡位治具可通过底座螺丝固定于各种镭射机台底座平台中。

上述圆柱天线螺旋镭射纹路装置的操作方法，其特征在于，

将原材固定于原材卡位固定治具上，安装时候轻轻按下小按钮，固定原材卡扣自动回缩，然后将原材安装在固定原材仿形治具块上，松开小按钮，固定原材卡扣弹回将原材固定，治具卡位凸口和原材卡位凹口完全切合，使原材在纵向旋转上直接依赖或同步于原材仿形治具的旋转；

将原材卡位固定治具通过底座螺丝，安装于治具固定底座连轴器上，通过摆臂伺服马达以及旋转伺服马达调整；

当产品完成雕刻后，同样按下按下小按钮，固定原材卡扣自动回缩，然后将原材从原材仿形治具上面拿开，然后安装下一个产品原材，同样松开小按钮，固定原材卡扣弹回将原材固定，如此反复，原材连续安装和卸装达到连续制造产品。

旋转伺服马达连接对应的连轴器固定在大底盘的上表面平台位置，伺服马达控制连轴器旋转，旋转角度360°。

摆臂伺服马达连接对应的连轴器固定在大底盘的T形中间底部位置，摆臂伺服马达控制整个底盘摆臂±45°，摆臂伺服马达的转动自然带动整体T形机构左右摆臂±45°，继而同样固定其上的原材卡位固定治具同步摆臂移动。

本发明其中原材卡位固定治具，可以灵活卸装，可根据不同原材外形尺寸制作不同尺寸卡位仿形固定治具，以匹配不同的原材的需求。而其应用的伺服马达精度非常高，可达到0.001mm，故整个底盘构精度也就非常高，这样能实现更加精密的LDS制作。带伺服马达的镭射底盘机构能实现摆臂、旋转等动作，使配套的夹具设计可不受镭射时角度等因素约束，脱离传统夹具设计的束缚，使夹具更加简单易操作。

[附图说明]

图1为圆柱形天线产品原材料塑壳外形示意图；

图2为圆柱形天线产品处理后塑壳外形示意图；

图3为原材卡位固定治具结构示意图；

图4为带伺服马达的镭射底盘机构主视图；

图5为带伺服马达的镭射底盘机构后视图；

图6为治具固定底座组件示意图；

图7为伺服马达控制电路图；

图8圆柱电线多组RF测试数据符合天线要求(要求测试数据小于-10DB)

图中标记说明

1圆柱形原材，2原材卡位凸口，3原材卡位凹口，4仿形治具连接固定块，5仿形治具治具块本体，6治具小按钮，7治具卡位凸口，8固定原材仿形治具块，9固定原材卡扣(由治具小按钮控制)，10马达旋转中轴线，11马达旋转方向示意，12镭射纹路。

21治具固定底座固定端，22伺服马达带动夹具旋转方向示意，23夹具固定底座自由端24底盘摆臂方向示意，25摆臂伺服马达，26旋转伺服马达，27底座上固定夹具的定位孔，28底座上固定夹具的螺丝孔，29大底盘，210大转轴。

[具体实施方式]

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，结合附图对本发明进行进一步详细说明。申请中的生产设备都是本领域的常用设备，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种圆柱天线螺旋镭射纹路装置，包括原材卡位固定治具以及带伺服马达的镭射底盘机构，

如图4-5所示，所述带伺服马达的镭射底盘机构，由底座、大转轴、大底盘、治具固定底座、摆臂伺服马达、旋转伺服马达组成，所述大底盘采用T字形镂空结构，大底盘的上表面平台设有治具固定底座，所述治具固定底座通过连轴器安装原材卡位固定治具，并同时借由连轴器连接于旋转伺服马达，大底盘的底部中央通过大转轴与底座相连，所述大转轴由摆臂伺服马达控制连接，继而实现大底盘的摆臂转动；

如图3所示，所述原材卡位固定治具，由固定原材仿形治具块、仿形治具治具块本体、仿形治具连接固定块组成，所述仿形治具治具块本体的前端设有固定原材仿形治具块，所述仿形治具治具块本体的后端设有仿形治具连接固定块，所述固定原材仿形治具块采用与原材相适配的圆柱形结构，原材固定于固定原材仿形治具块上，所述圆柱形的末端沿圆周依次设有若干治具卡位凸口，所述若干治具卡位凸口与原材上的若干原材卡位凹口一一切合固定。

如图6所示，所述治具固定底座由治具固定底座固定端与治具固定底座自由端两部分组成，治具固定底座固定端与治具固定底座自由端之间的间距与原材卡位固定治具长度适配调整，并分别通过连轴器与治具固定，所述连轴器的底座上分别设有定位孔和螺丝孔，与治具上的定位孔和螺丝孔相适配，治具通过销子针定位通过螺丝紧固治具。所述固定原材仿形治具块最前端还设有固定原材卡扣，所述固定原材卡扣由治具小按钮控制连接。所述卡位治具可通过底座螺丝固定于各种镭射机台底座平台中。

旋转伺服马达连接对应的连轴器固定在大底盘的上表面平台位置，伺服马达控制连轴器旋转，旋转角度纵向360°。

摆臂伺服马达连接对应的连轴器固定在大底盘的T形中间底部位置，底盘伺服马达控制整个底盘摆臂±45°，伺服马达的转动自然带动整体T形机构左右摆臂±45°，继而同样固定其上的夹具同步摆臂移动。

如图7所示，伺服马达内设有控制电路，主控开关QF1和QF2串联控制总电源，后面一路接入到P1电源变压，变压后接入到PLC控制器；另一路接入到伺服控制器，伺服控制器接入到伺服电机马达M，PLC预先设置相应信号控制程序，以控制伺服器带动对应伺服电机马达以做到精确控制。

上述圆柱天线螺旋镭射纹路装置的操作方法，其特征在于，

本原材材质设计为PC/ABS(聚碳酸酯/丙烯腈/丁二烯/苯乙烯，内含有机金属复合物的改性塑胶)材质，所述的原材设计可根据各个不同圆柱形天线要求灵活设计外形尺寸，并符合LDS(Laser-Direct-Structuring通过激光直接成型加工，实现在模塑载体上有选择性的金属化)标准工艺要求。以及对应镭射程序，同步控制马达匹配镭射程序以完成所需求螺旋镭射纹路。

将原材固定于原材卡位固定治具上，仿形设计使治具完全匹配原材，完全固定住原材，固定原材卡扣设计使原材牢牢的固定在仿形治具上面，避免旋转运动中原材移动或脱离仿形治具，确保工作的正常进行；安装时候轻轻按下小按钮，固定原材卡扣自动回缩，然后将原材安装在固定原材仿形治具块上，松开小按钮，固定原材卡扣弹回将原材固定，卡位治具凸口和原材凹口完全切合，使原材在纵向旋转上直接依赖或同步于仿形治具的旋转；

将原材卡位固定治具通过底座螺丝，该治具的设计可以完全固定住原材产品，尤其在底盘平台可以移动或旋转等各种运动的前提下确保原才纹丝不动，以满足该产品各种镭射图形的需求。安装于治具固定底座连轴器上，通过摆臂伺服马达以及旋转伺服马达调整；

当产品完成雕刻后，同样按下按下小按钮，固定原材卡扣自动回缩，然后将原材从仿形治具上面拿开，然后安装下一个产品原材，同样松开小按钮，固定卡扣弹回将原材固定，如此反复，原材连续安装和卸装达到连续制造产品。

纵向方面：旋转伺服马达连接对应的连轴器固定在大底盘的上表面平台位置，伺服马达控制连轴器旋转，旋转角度纵向360°。产品上表面完成镭射雕刻后，为了实现产品下表面镭射雕刻，控制伺服马达将伺服马达旋转180度，随即产品也旋转180°度，产品的下表面就朝向上面，正好做到产品上表面和下表面对调，此时就可以完成产品下表面部分的镭射雕刻了。

摆臂方面，摆臂伺服马达连接对应的连轴器固定在大底盘的T形中间底部位置，底盘伺服马达控制整个底盘摆臂±45°，伺服马达的转动自然带动整体T形机构左右摆臂±45°，继而同样固定其上的夹具同步摆臂移动。产品上表面完成镭射雕刻后，为了实现产品左侧面的镭射雕刻，控制底盘底部的伺服马达旋转一定角度，将整个T形机构向右边倾斜(摆臂示意4)，自然产品也随之移动，这样正好产品左侧面部分就朝向上表面方向，正好符合镭射雕刻的需求，同样需要雕刻产品右侧面的时候，控制底部伺服马达旋转一定角度，将T形机构向左边倾斜，自然产品右侧面的部分同样朝向上表面方向，正好符合镭射雕刻的需求；±45°

实施案例：

如图1～3所示，将将原材固定于仿形治具上，仿形设计使治具完全匹配原材，完全固定住原材，卡位设计设计的治具凸口和原材凹口完美切合，使原材在纵向旋转上直接依赖或同步于仿形治具的旋转，固定原材卡扣设计是原材牢牢的固定在仿形治具上面，避免旋转运动中原材移动或脱离仿形治具，确保工作的正常进行。将仿形治具通过连接固定块固定于马达治具大底盘上面，确保仿形治具连轴于私服马达且达到同心轴旋转。正常工作前，我们以横向圆柱形上表面凸起部分作为镭射焦距的平面点，制作设计对应的镭射雕刻程序，包括相关程序的图形尺寸，镭射雕刻速度，镭射雕刻的功率等相关参数调整到合适的范围。正常工作时，通过电脑控制以及相关的启动按钮激活镭射雕刻，镭射雕刻的同时也激活对应的私服马达，私服马达带动仿形治具同轴转动，仿形治具固定原材同轴转动，而且转动均匀度，速度等完全配合镭射雕刻的需求。镭射从圆柱的底端一直雕刻到圆柱的上端，通过马达的旋转和镭射雕刻的图形共同形成了一条我们需要的螺旋形镭射纹路，此纹路圆柱天线所需要的螺旋形纹路。根据不同圆柱天线的设计要求，我们需要再圆柱原材上雕刻多条纹路以满足不同天线的RF的要求。所以，仿形治具上卡位设计确保了我们可以通过控制私服马达的转动旧可以自由选取圆柱原材底端的起始位置，以同样的方式镭射雕刻出多条螺旋镭射条纹。完成一个产品后，可以通过直接小按钮松口固定原材卡扣，取下工作完成产品然后安装下一个原材产品，以此达到量产的目的。

经过镭射雕刻加工的产品，再经过化镀，使螺旋纹路形成金属层，产品连接对应PCB之后进行RF测试，针对天线RF的要求1618MHZ到1638MHZ之间的测试结果顺利达到-10dB以下，多组数据结果(图8)符合实际要求，产品即是符合我们需求的最终天线产品。

所述的镭射程序根据螺旋纹路的要求，设计成既定形状，当私服马达带动原材匀速转动的同时，镭射雕刻程序的图形同步镭射雕刻在原材上，当马达结束的同时，镭射也完成雕刻，并在原材上形成我们需要的螺旋纹路。

Claims (8)

1.一种圆柱天线螺旋镭射纹路装置，其特征在于，包括原材卡位固定治具以及带伺服马达的镭射底盘机构，

所述带伺服马达的镭射底盘机构，由底座、大转轴、大底盘、治具固定底座、摆臂伺服马达、旋转伺服马达组成，所述大底盘采用T字形镂空结构，大底盘的上表面平台设有治具固定底座，所述治具固定底座通过连轴器安装原材卡位固定治具，并同时借由连轴器连接于旋转伺服马达，大底盘的底部中央通过大转轴与底座相连，所述大转轴由摆臂伺服马达控制连接，继而实现大底盘的摆臂转动；

所述原材卡位固定治具，由固定原材仿形治具块、仿形治具治具块本体、仿形治具连接固定块组成，所述仿形治具治具块本体的前端设有固定原材仿形治具块，所述仿形治具治具块本体的后端设有仿形治具连接固定块，所述固定原材仿形治具块采用与原材相适配的圆柱形结构，原材固定于固定原材仿形治具块上，所述圆柱形结构的末端沿圆周依次设有若干治具卡位凸口，所述若干治具卡位凸口与原材上的若干原材卡位凹口一一切合固定。

2.如权利要求1所述的一种圆柱天线螺旋镭射纹路装置，其特征在于，所述治具固定底座由治具固定底座固定端与治具固定底座自由端两部分组成，治具固定底座固定端与治具固定底座自由端之间的间距与原材卡位固定治具长度适配调整，并分别通过连轴器与治具固定，所述连轴器的底座上分别设有定位孔和螺丝孔，与治具上的定位孔和螺丝孔相适配，治具通过销子针定位通过螺丝紧固治具。

3.如权利要求1所述的一种圆柱天线螺旋镭射纹路装置，其特征在于，摆臂伺服马达连接对应的连轴器固定在大底盘的T字形镂空结构中间底部位置，摆臂伺服马达控制整个底盘摆臂±45°，摆臂伺服马达的转动自然带动整体T字形镂空结构左右摆臂±45°，继而同样固定其上的原材卡位固定治具同步摆臂移动。

4.如权利要求1所述的一种圆柱天线螺旋镭射纹路装置，其特征在于，伺服马达内设有控制电路，主控开关QF1和QF2串联控制总电源，后面一路接入到P1电源变压，变压后接入到PLC控制器；另一路接入到伺服控制器，伺服控制器接入到伺服马达，PLC预先设置相应信号控制程序，以控制伺服器带动对应伺服马达以做到精确控制。

5.如权利要求1所述的一种圆柱天线螺旋镭射纹路装置，其特征在于，所述固定原材仿形治具块最前端还设有固定原材卡扣，所述固定原材卡扣由治具小按钮控制连接。

6.如权利要求1所述的一种圆柱天线螺旋镭射纹路装置，其特征在于，所述原材卡位固定治具可通过底座螺丝固定于各种镭射机台底座平台中。

7.一种如权利要求1所述圆柱天线螺旋镭射纹路装置的操作方法，其特征在于，

将原材固定于原材卡位固定治具上，安装时候轻轻按下小按钮，固定原材卡扣自动回缩，然后将原材安装在固定原材仿形治具块上，松开小按钮，固定原材卡扣弹回将原材固定，治具卡位凸口和原材卡位凹口完全切合，使原材在纵向旋转上直接依赖或同步于原材仿形治具块的旋转；

将原材卡位固定治具通过底座螺丝，安装于治具固定底座连轴器上，通过摆臂伺服马达以及旋转伺服马达调整；

当产品完成雕刻后，同样按下按下小按钮，固定原材卡扣自动回缩，然后将原材从原材仿形治具块上面拿开，然后安装下一个产品原材，同样松开小按钮，固定原材卡扣弹回将原材固定，如此反复，原材连续安装和卸装达到连续制造产品。

8.如权利要求7所述的圆柱天线螺旋镭射纹路装置的操作方法，其特征在于，摆臂伺服马达连接对应的连轴器固定在大底盘的T字形镂空结构中间底部位置，摆臂伺服马达控制整个底盘摆臂±45°，摆臂伺服马达的转动自然带动整体T字形镂空结构左右摆臂±45°，继而同样固定其上的原材卡位固定治具同步摆臂移动。