CN105500922B - 一种自动喷墨和激光加工定位的工作台 - Google Patents

一种自动喷墨和激光加工定位的工作台 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种自动喷墨和激光加工定位的工作台，用于对物料进行喷码和激光标记，其包括：自动输送流水线，包括位于前端的输入装置和位于后端的输出装置；二维自动喷墨平台，位于所述自动输送流水线的输入装置上，其包括喷码主机定位加工平台，位于所述自动输送流水线的输出装置上，并支撑待标记的物料；激光加工系统，对定位加工平台上的物料进行激光标记。本发明自动喷墨和激光加工定位的工作台，采用自动输送流水线由上位系统通过运动控制卡控制实现喷印轨迹，如喷墨头移动速度、位置，喷印速度、喷印起止位置，参数可以灵活配置修改应对不同规格产品；本发明喷墨系统，通过串口与上位软件通讯，实现自定义的文本、图案、条码的编辑和喷印。

Description

一种自动喷墨和激光加工定位的工作台
技术领域
本发明涉及一种用于对玻璃进行自动喷墨和激光加工定位的工作台。
背景技术
喷码机广泛应用于食品、饮料、化妆品、电子、电缆、汽配、建材、化工等行业，喷码技术适用各种材料表面的喷印，例如金属，塑胶、橡胶、薄膜、纸、玻璃等材料，通过喷码技术在产品表面喷印生产日期、批号、保质期、型号、规格、及图形、文字等可变信息。
激光打标机是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。激光打标的原理是通过表层物质的蒸发露出深层物质，从而刻出精美的图案、商标和文字。目前激光打标机主要应用于电子元器件、集成电路(IC)、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材等行业。
现有太阳能电池钢化玻璃的表面，附着多种电子元器件，需要在其钢化玻璃表面进行精确定位。鉴于此种需求，现在一般在钢化玻璃表面制作三个定位参考点，由于钢化玻璃的脆性，不能在其表面进行CNC高精度的机械加工，使钢化玻璃表面产生裂纹，在自然环境下会出现破裂。
因此需要一种能够实现多种电子元器件在尺寸精度不高的钢化玻璃上精确定位工作机台，在大幅面的玻璃平板上利用喷印多个标记点，为后续工序的SMT自动设备提供高精度的定位点，并在每个产品上喷印指定格式的一维条码和可见文本。
发明内容
本发明的目的在于克服传统喷码设备的局限以及激光打标损坏基材的劣势，设计一种集成度高、模块化设计、调试和维护简单的自动喷墨和激光加工定位的工作台。
本发明提供一种自动喷墨和激光加工定位的工作台，用于对物料进行喷码和激光标记，其包括：自动输送流水线，包括位于前端的输入装置和位于后端的输出装置，所述输入装置作为前端的自动喷墨工位的载体，所述输出装置作为后端的自动激光标记工位的载体；二维自动喷墨平台，位于所述自动输送流水线的输入装置上，其包括喷码主机定位加工平台，位于所述自动输送流水线的输出装置上，并支撑待标记的物料；激光加工系统，对定位加工平台上的物料进行激光标记。
其中，所述输入装置包括平行间隔设置的第一长皮带轮和第二长皮带轮、位于第一长皮带轮外侧并与该第一长皮带轮相邻设置的第一长固定带、以及位于第二长皮带轮外侧并与该第二长皮带轮相邻设置的第二长固定带。
其中，所述输出装置包括：与所述第一长皮带轮相邻设置的第一短皮带轮、位于该第一短皮带轮平行前方的第二短皮带轮、与所述第二长皮带轮相邻设置的第三短皮带轮、位于该第三短皮带轮平行前方的第四短皮带轮、以及位于四个短皮带轮之间的第五固定座。
其中，所述定位加工平台包括：基板、位于该基板一端部的定位阻挡机构、多个定位销、以及多个驱动机构，所述基板上设有收容所述输出装置的短皮带轮对应的通槽。
其中，二维自动喷墨平台包括相互垂直的驱动X轴和驱动Y轴、以及检测所述喷码主机的检测码枪，所述喷码主机在所述驱动X轴和驱动Y轴上运动的喷码主机。
其中，二维自动喷墨平台还包括位于驱动X轴上的X横梁、位于驱动Y轴上的Y横梁、固定驱动X轴体的X轴固定板、以及与X轴固定板平行并与驱动Y轴连接的平行板。
其中，所述X轴固定板位于所述自动输送流水线的第二长固定带外侧，所述平行板位于所述自动输送流水线的第一长固定带外侧，所述驱动Y轴位于所述自动输送流水线的输入装置的上方。
其中，所述激光加工系统具有两个激光头，所述两个激光头分别位于所述定位加工平台的相对两侧。
其中，还包括位于所述自动输送流水线的输入装置周围的多个自动定位夹料装置，所述多个自动定位夹料装置对物料进行定位。
其中，还包括支撑所述自动输送流水线的输入装置、自动定位夹料装置和所述二维自动喷墨平台的支撑平台、以及支撑所述自动输送流水线的输出装置、定位加工平台和激光加工系统的整体机柜。
本发明自动喷墨和激光加工定位的工作台，本发明解决了在不规则的表面、以及脆性材质上提出了一种加工精密参考标记点的工艺。本发明针对钢化玻璃加工精确定位点，首先在钢化玻璃表面进行喷墨，然后在定位加工平台上使用激光进行无接触式加工，没有损伤玻璃的材质，也不对玻璃产生加工应力，对于后期太阳能板在自然界中寿命有很大提升；本发明不需要改进前道钢化玻璃生产工序，降低的改造成本，包括玻璃材质，工艺，以及相关设备改造费用的节省；本发明采用自动流水线应用通用的工业接口，实现与客户上位设备和下位设备的产品上下料接驳；本发明采用自动输送流水线由上位系统通过运动控制卡控制实现喷印轨迹，如喷墨头移动速度、位置，喷印速度、喷印起止位置，参数可以灵活配置修改应对不同规格产品；本发明喷墨系统，通过串口与上位软件通讯，实现自定义的文本、图案、条码的编辑和喷印；本发明上位软件系统通过软件界面实时监测喷墨设备的状态信息，系统集成度高。
附图说明
图1所示为本发明加工定位的工作台的立体结构示意图；
图2所示为图1所示加工定位的工作台的自动输送流水线的结构示意图；
图3所示为图1所示加工定位的工作台的自动定位夹料装置的结构示意图；
图4所示为图1所示加工定位的工作台的二维自动喷墨平台的结构示意图；
图5所示为图1所示加工定位的工作台的定位加工平台的结构示意图；
图6所示为图1所示加工定位的工作台的激光加工系统的结构示意图；
图7所示为图1所示加工定位的工作台的整体机柜和控制箱及人机界面的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明揭示一种自动喷墨和激光加工定位的工作台100，本工作台100用于对玻璃、大理石等物料200的自动喷雾和激光加工定位。本工作台100包括：输送物料的自动输送流水线10、自动定位夹料装置20、二维自动喷墨平台30；用于支撑物料200的定位加工平台40、激光加工系统50、支架平台60、整体机柜70、控制箱80、以及人机界面平台90。
如图2所示，所述自动输送流水线10为本工作台100的自动化输送部分、并作为本工作台100的前后两个工位的物料(如玻璃)输入和输出的机构。本自动输送流线10包括位于前端的输入装置11和位于后端的输出装置12，其中，所述输入装置11作为前端的自动喷墨工位的载体，输入装置11为物料进行定位和自动喷墨。所述输出装置12作为后端的自动激光标记工位的载体，输出装置12为物料进行精确定位和激光出光加工。通过本自动输送流水线的输入装置11和输出装置12输送，在提供精密定位平台的同时完成自动化的输送和加工流程，同时本自动输送流水10作为工厂流水线的一部分，同时也单独作为本工作台10的人工上下料部分，只需在人机界面程序上进行自动化连线运行或者单击运行的切换即可。
所述输入装置11包括平行间隔设置的第一长皮带轮111和第二长皮带轮112、位于第一长皮带轮111外侧并与该第一长皮带轮111相邻设置的第一长固定带113、以及位于第二长皮带轮112外侧并与该第二长皮带轮112相邻设置的第二长固定带114，其中，所述第一长皮带轮111和第二长皮带轮112均为纵长的皮带轮，所述第一长皮带轮111上设有第一长流水线1111，所述第一长固定带113上设有由多个板体相互连接设置的第一长固定板1131，所述第一长流水线1111和所述第一长固定板1131相邻设置；所述第二长皮带轮112上设有第二长流水线1121，所述第二长固定带114上设有由多个板体相互连接设置的第二长固定板1141，所述第二长流水线1121和所述第二长固定板1141相邻设置。
所述第一长流水线1111、第一长固定板1131、第二长流水线1121、以及第二长固定板1141的长度均相同。通过第一长固定带113和第二长固定带114防止在第一长皮带轮111和第二长皮带轮112输送的物料200往两边偏移。
所述输出装置12包括：与所述第一长皮带轮111相邻设置的第一短皮带轮121、位于该第一短皮带轮121平行前方的第二短皮带轮122、与所述第二长皮带轮112相邻设置的第三短皮带轮123、位于该第三短皮带轮123平行前方的第四短皮带轮124、以及位于该四个短皮带轮之间的第五固定座125。
如图3所示为自动定位夹料装置20的结构示意图，本工作台100上设有三个本自动定位夹料装置20，该三个自动定位夹料装置20位于所述自动输送流水线10的输入装置11周围，通过该多个自动定位夹料装置20对物料200进行定位。
当物料200输送至所述自动输送流水线10的输入装置11到位后、并在进行物料喷墨前，通过本自动定位夹料装置20物料进行初步定位的一个执行机构，通过三个自动定位夹料装置20的保证程序设定的3个喷墨点坐标位置，以使得在不同的物料上保证一致性。
如图4所示为二维自动喷墨平台的结构示意图，本二维自动喷墨平台30为本工作台100的核心部件之一，本二维自动喷墨平台30位于所述自动输送流水线10的输入装置11上，二维自动喷墨平台30和所述自动输送流水线10的输入装置11均位于所述支架平台60支撑。
二维自动喷墨平台30包括：相互垂直的驱动X轴31和驱动Y轴32、在该驱动X轴31和驱动Y轴32上运动的喷码主机33、检测喷码主机33的检测码枪34、位于驱动X轴31上的X横梁35、位于驱动Y轴32上的Y横梁36、固定驱动X轴体31的X轴固定板37、以及与X轴固定板37平行并与驱动Y轴32连接的平行板38，所述喷码主机33在X横梁35和Y横梁36上运动时，完成对物料的喷码。
其中，所述X轴固定板37位于所述自动输送流水线10的第二长固定带114外侧，所述平行板38位于所述自动输送流水线10的第一长固定带113外侧，所述驱动Y轴32位于所述自动输送流水线10的输入装置11的上方。
二维自动喷墨平台30由两个精密伺服模组(驱动X轴31和驱动Y轴32)的驱动下，自带反馈的检测码枪34，完成上述喷印要求，在喷印同时还兼容条码的喷涂，并可选配码枪，进行条码读取和检测。
所述喷码主机33具备喷涂一维码、二维码和软件自定义图案的功能，墨水从喷码主机33的喷嘴喷出油墨均匀平铺在物料的喷涂面。其中，油墨为黑色或者其他深颜色，这种颜色的油墨在物料上附着力强。当出现喷印异常则报警。所述喷码主机33的油墨的喷涂的中心点元力激光打标的中心点。本二维自动喷墨平台30是一个集成运动控制、精密机械机构，二维自动喷墨平台30自动反馈喷印系统以及视觉或码枪检测系统综合性自动喷码平台。
图5所示为定位加工平台的结构示意图，定位加工平台40作为物料200的进行激光标记的支撑平台，本定位加工平台40位于所述本自动输送流线10的输出装置12上。
定位加工平台40包括：定位加工平台的基板41、位于该基板41一端部的定位阻挡机构42、多个定位销43、以及多个驱动机构44，其中，所述基板41由大理石或钢板等材料制成，该基板41具有很高的平面度，且基板41的上任三个点之间位置公差要求≤±0.02mm，基板41自身的形状公差要求≤±0.02mm，在该基板41上开设有第一至第四通槽411、412、413、414四个通槽，所述本自动输送流线10的第一短皮带轮121收容在所述第一通槽411内，所述本自动输送流线10的第二短皮带轮122收容在所述第二通槽412内，所述本自动输送流线10的第三短皮带轮123收容在所述第三通槽413内，所述本自动输送流线10的第四短皮带轮124收容在所述第四通槽414内，且所述本自动输送流线10的第五固定座125支撑在所述基板41的底部。
所述定位阻挡机构42防止物料在X方向的移动、并作为加工来料的初定位；所述定位销43为旋转定位销钉，最好采用精密深沟球轴承为主要零件，其作为本工作台100的精密定位基准，以确保物料在定位加工平台40上加工的一致性；所述驱动机构44设有3套，为气缸驱动机构。
图6所示为激光加工系统的结构示意图，本激光加工系统50具有三激光头51、52、53，其中，2个激光头、和另一激光头分别位于所述定位加工平台40的基板41相对两侧。
每个激光头均由各自的打标机横梁54支撑，每个打标机横梁54均由各自的升降台55固定，通过升降台55调节对于的激光头与物料之间的焦点。
本激光加工系统50还包括第一定位板56和第二定位板57，其中两个激光头位于第一定位板56上，另一激光头位于第二定位板57上。
本激光加工系统50采用风冷端泵红外激光器，该激光器稳定型号，连续工作时间长，调试频率10～200KHZ，脉宽10～80ns，加工精细。本激光器能够完成标记点的形位公差皆≤±0.02mm的要求。
图7所示为支架平台60、整体机柜70、控制箱80、以及人机界面平台90整理的结构示意图，支架平台60支撑所述自动输送流水线10的输入装置11、自动定位夹料装置20和所述二维自动喷墨平台30，整体机柜70支撑所述自动输送流水线10的输出装置12、定位加工平台40和激光加工系统50，所述控制箱80和人机界面平台90均位于整体机柜70上。
其中，支架平台60、整体机柜70、控制箱80、以及人机界面平台90本工作台100的载体，支架平台60和整体机柜70对本工作台100的承载以及运行时的机构刚性和稳定性发挥基础的作用，确保本工作台100在运输和运行过程中对上述机构起到支撑，确保其稳定的发挥性能。
控制箱80由多个部分组成，其包括包含自动输送流水线10的控制箱、二维自动喷墨平台30的控制箱、激光加工系统50的控制箱以及本工作台的自动化控制箱四大部分，控制箱80对各个模块单独运行以及整机各个组件联机运行的作用。
人机界面平台90包括两大部分：一部分为键盘鼠标显示器操作部分，此部分控制核心为工控机，另外一部分为触摸屏和PLC控制器。上述两部分中包含专用控制器和通用控制器，分别对应不同的模块和整理控制。触摸屏和显示界面操作简单，且带异常错误报警提示，方便产线工人轻松操作。
本发明自动喷墨和激光加工定位的工作台，本发明解决了在不规则的表面、以及脆性材质上提出了一种加工精密参考标记点的工艺。本发明针对钢化玻璃加工精确定位点，首先在钢化玻璃表面进行喷墨，然后在定位加工平台上使用激光进行无接触式加工，没有损伤玻璃的材质，也不对玻璃产生加工应力，对于后期太阳能板在自然界中寿命有很大提升；本发明不需要改进前道钢化玻璃生产工序，降低的改造成本，包括玻璃材质，工艺，以及相关设备改造费用的节省；本发明采用自动流水线应用通用的工业接口，实现与客户上位设备和下位设备的产品上下料接驳；本发明采用自动输送流水线由上位系统通过运动控制卡控制实现喷印轨迹，如喷墨头移动速度、位置，喷印速度、喷印起止位置，参数可以灵活配置修改应对不同规格产品；本发明喷墨系统，通过串口与上位软件通讯，实现自定义的文本、图案、条码的编辑和喷印；本发明上位软件系统通过软件界面实时监测喷墨设备的状态信息，系统集成度高。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (8)

1.一种自动喷墨和激光加工定位的工作台，用于对物料进行喷码和激光标记，其特征在于，其包括：
自动输送流水线，包括位于前端的输入装置和位于后端的输出装置，所述输入装置作为前端的自动喷墨工位的载体，所述输出装置作为后端的自动激光标记工位的载体；
二维自动喷墨平台，位于所述自动输送流水线的输入装置上，其包括喷码主机；
定位加工平台，位于所述自动输送流水线的输出装置上，并支撑待标记的物料；以及
激光加工系统，对定位加工平台上的物料进行激光标记；其中，
所述输入装置包括平行间隔设置的第一长皮带轮和第二长皮带轮、位于第一长皮带轮外侧并与该第一长皮带轮相邻设置的第一长固定带、以及位于第二长皮带轮外侧并与该第二长皮带轮相邻设置的第二长固定带；所述输出装置包括：与所述第一长皮带轮相邻设置的第一短皮带轮、位于该第一短皮带轮平行前方的第二短皮带轮、与所述第二长皮带轮相邻设置的第三短皮带轮、位于该第三短皮带轮平行前方的第四短皮带轮、以及位于四个短皮带轮之间的第五固定座。
2.根据权利要求1所述的自动喷墨和激光加工定位的工作台，其特征在于：所述定位加工平台包括：基板、位于该基板一端部的定位阻挡机构、多个定位销、以及多个驱动机构，所述基板上设有收容所述输出装置的短皮带轮对应的通槽。
3.根据权利要求1所述的自动喷墨和激光加工定位的工作台，其特征在于：二维自动喷墨平台包括相互垂直的驱动X轴和驱动Y轴、以及检测所述喷码主机的检测码枪，所述喷码主机在所述驱动X轴和驱动Y轴上运动。
4.根据权利要求3所述的自动喷墨和激光加工定位的工作台，其特征在于：二维自动喷墨平台还包括位于驱动X轴上的X横梁、位于驱动Y轴上的Y横梁、固定驱动X轴体的X轴固定板、以及与X轴固定板平行并与驱动Y轴连接的平行板。
5.根据权利要求4所述的自动喷墨和激光加工定位的工作台，其特征在于：所述X轴固定板位于所述自动输送流水线的第二长固定带外侧，所述平行板位于所述自动输送流水线的第一长固定带外侧，所述驱动Y轴位于所述自动输送流水线的输入装置的上方。
6.根据权利要求1所述的自动喷墨和激光加工定位的工作台，其特征在于：所述激光加工系统具有两个激光头，所述两个激光头分别位于所述定位加工平台的相对两侧。
7.根据权利要求1所述的自动喷墨和激光加工定位的工作台，其特征在于：还包括位于所述自动输送流水线的输入装置周围的多个自动定位夹料装置，所述多个自动定位夹料装置对物料进行定位。
8.根据权利要求7所述的自动喷墨和激光加工定位的工作台，其特征在于：还包括支撑所述自动输送流水线的输入装置、自动定位夹料装置和所述二维自动喷墨平台的支架平台、以及支撑所述自动输送流水线的输出装置、定位加工平台和激光加工系统的整体机柜。
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