CN106346138B - 一种激光加工设备及其双工位切换装置、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光加工设备及其双工位切换装置、方法，包括：驱动装置、分割器、转盘、第一传感器和第二传感器；所述转盘上部对称地设置有用于激光标刻的第一工位和第二工位；所述分割器包括垂直轴，所述垂直轴用于驱动转盘转动；所述第一传感器用于检测工位是否到位；所述第二传感器用于检测转盘的旋转位置以判定当前到位的是第一工位还是第二工位。通过实现双工位自动切换及加工文件自动调用，提高了生产效率。

Description

一种激光加工设备及其双工位切换装置、方法

技术领域

本发明涉及激光加工设备领域，特别涉及一种激光加工设备及其双工位切换装置、方法。

背景技术

激光标刻是利用激光束在各种不同的物质表面标刻。标刻实质上是通过表层物质的蒸发显示出内层物质，或者是通过光能使表层物质发生化学、物理变化留下痕迹，显出所需刻蚀的图案和文字等。

传统的标刻设备在完成一个标刻任务之后需要暂停，等待卸下已完成标刻的工件并装上新工件之后再重新启动。由于每次下料、上料过程中标刻设备必须暂停运行，影响生产效率。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种激光加工设备及其双工位切换装置、方法，通过设置两个工位，驱动装置驱动分割器，从而带动转盘转动，实现两个工位之间的切换，提高了生产效率。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种激光加工设备的双工位切换装置，包括：转盘，分别设置在所述转盘下部的分割器、用于驱动分割器的驱动装置、用于检测工位是否到位的第一传感器和用于检测转盘的旋转位置的第二传感器；所述转盘上部对称地设置有用于激光标刻的第一工位和第二工位；所述分割器包括垂直轴，所述分割器的垂直轴与转盘连接，所述垂直轴用于驱动转盘间歇式转动预设角度；通过所述第二传感器检测转盘的旋转位置以判定当前到位的是第一工位还是第二工位。

所述的激光加工设备的双工位切换装置，其中，所述分割器还包括水平轴，所述垂直轴转动预设角度则所述水平轴转动两倍预设角度。

所述的激光加工设备的双工位切换装置，其中，所述第一传感器为凹槽光电传感器；所述分割器的水平轴上固定有小圆板，所述小圆板伸入所述凹槽光电传感器的凹槽中，所述小圆板上开有一缺口。

所述的激光加工设备的双工位切换装置，其中，所述预设角度为180°。

所述的激光加工设备的双工位切换装置，其特征在于，所述小圆板的缺口对应的弧长为四分之一圆周；所述缺口经过在凹槽光电传感器的凹槽时，凹槽光电传感器发射器发出的信号能被接收器接收；所述小圆板的起始位置是固定在刚好遮挡到凹槽光电传感器发射器的位置；所述小圆板在水平轴的带动下朝远离缺口的方向转动，凹槽光电传感器检测到从无遮挡变为有遮挡时，输出工位到位信号。

所述的激光加工设备的双工位切换装置，其中，所述第二传感器为接近传感器，所述转盘底部对应第一工位的位置设置有凸块，所述第一工位到位时所述凸块正对着所述接近传感器。

所述的用于激光加工设备的双工位切换装置，其中，所述双工位切换装置还包括：

用于在工位到位且第一工位到位或者第二工位到位时，通过激光打标控制卡调取第一工位或者第二工位的加工文件，在延时预定时间后通过激光打标控制卡启动激光器打标的控制器；

用于调取第一工位和第二工位的加工文件，启动激光器进行打标的激光打标控制卡；

所述控制器与第一传感器、第二传感器以及激光打标控制卡连接。

所述的激光加工设备的双工位切换装置，其中，所述驱动装置包括电机和变频器，所述电机通过变频器与控制器连接。

一种激光加工设备，其特征在于，包括用于激光打标的激光器以及所述的激光加工设备的双工位切换装置。

一种激光加工设备的双工位切换方法，包括以下步骤：

A、第一传感器检测到工位到位时，输出工位到位的信号给所述控制器；第二传感器检测转盘的旋转位置以判定当前到位的是第一工位还是第二工位，并将判定结果输出给所述控制器；

B、所述控制器接收到工位到位的信号以及第二传感器输出的判定结果后，通过激光打标控制卡调取到位的第一工位或者到位的第二工位的加工文件，在延时预定时间后通过激光打标控制卡启动激光器进行激光打标。

有益效果：

本发明提供的一种激光加工设备的双工位切换装置、方法，所述双工位切换装置包括：驱动装置、分割器、转盘、第一传感器和第二传感器；所述转盘上部对称地设置有用于激光标刻的第一工位和第二工位；所述分割器包括垂直轴，所述垂直轴用于驱动转盘转动；所述第一传感器用于检测工位是否到位；所述第二传感器用于检测转盘的旋转位置以判定当前到位的是第一工位还是第二工位。由此，实现了一个工位进行标刻与另一个工位进行下料、上料同时进行，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明提供的激光加工设备的双工位切换装置的立体图。

图2为本发明提供的激光加工设备的双工位切换装置的后视图。

图3为本发明提供的激光加工设备的双工位切换装置的结构框图。

图4为本发明提供的激光加工设备的立体图

图5为本发明提供的激光加工设备中，控制器的电路示意图。

图6为本发明提供的激光加工设备的双工位切换方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种激光加工设备及其双工位切换装置、方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1和图2，本发明提供一种激光加工设备的双工位切换装置，包括：转盘3，分别设置在所述转盘3下部的分割器2、用于驱动分割器2的驱动装置1、用于检测工位是否到位的第一传感器6和用于检测转盘3的旋转位置的第二传感器7；所述转盘3上部对称地设置有用于激光标刻的第一工位4和第二工位5；所述分割器包括垂直轴22，所述分割器的垂直轴22与转盘3连接，所述垂直轴22用于驱动转盘3间歇式转动预设角度；所述双工位切换装置通过所述第二传感器7检测转盘3的旋转位置以判定当前到位的是第一工位还是第二工位。所述到位，指的是到达加工工位。

具体地，所述驱动装置1的主轴与分割器2连接，当进行工位切换时，所述驱动装置1转动并驱动分割器2，所述分割器垂直轴22进一步驱动转盘3转动；当所述转盘3转动预设角度时第一传感器6检测到工位到位信号，驱动装置1停止转动，相应地转盘3停止转动，工位旋转到位。第二传感器7检测转盘3的旋转位置以判定当前到位的工位是第一工位4或第二工位5。所述激光加工设备的双工位切换装置通过驱动装置1驱动，分割器垂直轴22驱动转盘3旋转，第一传感器6和第二传感器7的信号检测，实现了对双工位自动切换，可以满足一个工位进行激光标刻，另一个工位进行下料、上料，实现了激光标刻连续生产，提高了生产效率。

进一步的，所述的激光加工设备的双工位切换装置中，所述分割器2还包括水平轴21，所述垂直轴22转动预设角度则所述水平轴21转动两倍预设角度。即：分割器水平轴21的转速与垂直轴22的转速成2倍关系，便于第一传感器6检测工位是否到位。

本实施例中，所述第一传感器6为凹槽光电传感器；所述分割器的水平轴21上固定有小圆板8，所述小圆板8伸入所述凹槽光电传感器的凹槽中，所述小圆板8上开有一缺口。根据小圆板8随分割器水平轴21同轴旋转的特点，采用凹槽光电传感器检测所述小圆板8的遮挡信号，从而判断工位是否到位，结构简单易实现，降低了制造成本。

进一步的，所述的激光加工设备的双工位切换装置中，所述预设角度为180°。即：凹槽光电传感器每检测到小圆板8随分割器水平轴21旋转一周，则分割器垂直轴22驱动转盘3相应地转动预设角180°，双工位进行一次切换。由于预设角设为180°，不仅简化了双工位切换装置的机械结构，并且简化了信号检测及处理过程，降低了系统控制成本。

进一步的，所述的激光加工设备的双工位切换装置中，所述小圆板8的缺口对应的弧长为四分之一圆周；所述缺口经过在凹槽光电传感器6的凹槽时，凹槽光电传感器发射器发出的信号能被接收器接收；所述小圆板8的起始位置是固定在刚好遮挡到凹槽光电传感器发射器的位置；所述小圆板8在分割器水平轴21的带动下朝远离缺口的方向转动，凹槽光电传感器检测到从无遮挡变为有遮挡时，输出工位到位信号。如图1所示，设水平方向为0°，小圆板8的缺口对应的角度为270°-360°，小圆板8顺时针转动。即：所述小圆板8与分割器水平轴21同轴转动，每旋转一周，凹槽光电传感器检测到的信号是从有遮挡变为无遮挡最后变为有遮挡，信号检测精准，工位到位准确。

本实施例中，所述第二传感器7为接近传感器，所述转盘3底部对应第一工位4的位置设置有凸块，所述第一工位4到位时所述凸块正对着所述接近传感器。即：第一工位4到位时，所述接近传感器可以检测到凸块并输出信号；第二工位5到位时，所述接近传感器检测不到所述凸块，无信号输出。通过接近传感器检测对应第一工位的凸块，系统可以很方便地判定当前到位的工位是第一工位或第二工位，方便准确进行下一步的加工。

请参阅图3，所述的用于激光加工设备的双工位切换装置中，所述双工位切换装置还包括控制器9和激光打标控制卡90，所述控制器9与第一传感器6、第二传感器7以及激光打标控制卡90连接。

所述控制器9，用于在工位到位且第一工位4到位或者第二工位5到位时，通过激光打标控制卡调取第一工位或者第二工位的加工文件，在延时预定时间后通过激光打标控制卡启动激光器打标。

所述激光打标控制卡90，用于调取第一工位和第二工位的加工文件，在所述控制器9的控制下启动激光器进行打标。

具体地，所述第一传感器6检测到工位到位后反馈信号至所述控制器9，同时，如果所述的第二传感器7检测到“第一工位到位”信号并反馈给控制器9，控制器9判定当前到位的工位是第一工位并输出“第一工位到位”信号至激光打标控制卡，激光打标控制卡读取控制器9输出的“第一工位到位”信号，调用第一工位加工文件；如果所述第二传感器7没有检测到第一工位到位信号，则控制器9判定当前到位工位是第二工位并输出“第二工位到位”信号至激光打标控制卡90，激光打标控制卡90读取控制器9输出的“第二工位到位”信号，调用第二工位加工文件。所述控制器通过分析、判断所述第一传感器及第二传感器的信号并反馈结果至激光打标控制卡，实现了激光打标的双工位自动切换并自动地调用正确的加工文件，提高了生产效率，避免了因人工调用加工文件导致的错误调用等问题。

进一步的，所述的激光加工设备的双工位切换装置中，所述驱动装置为电机，所述电机通过变频器91与控制器9连接，所述电机的主轴与分割器的输入轴通过皮带连接，分割器的输出轴为水平轴21和垂直轴22。由于所述电机是通过变频器91与控制器9连接，因此，系统可以对电机转速进行精确控制，进一步提高了工位到位的精确性。此外，变频器9可以对电机进行过载等保护，提高了电机运转过程中的安全性和可靠性。

请参阅图4，所述双工位切换装置还包括安全光栅92，所述安全光栅92设置在到位的所述第一工位或第二工位的外围。所述转盘3在旋转的过程中，如果操作人员不小心将手伸进进工位区域，则所述安全光栅92被手遮挡并输出信号到所述控制器9，控制器9经过逻辑处理，停止“电机旋转”信号的输出，电机停止转动，从而转盘3停止旋转；当操作者将手移开，不再遮挡所述安全光栅92时，则控制器继续输出“电机旋转”信号，转盘继续旋转完成工位切换。由于安全光栅92的应用，提高了双工位切换过程中的安全性，有效地保护了操作人员的人身安全。优选的，所述双工位切换装置中，安全光栅92设置有两个，一个沿水平方向设置，另一个沿竖直方向设置。

基于上述实施例提供的双工位切换装置，本发明还提供一种激光加工设备，如图4所示，包括用于激光打标的激光器93以及如上所述的激光加工设备的双工位切换装置。所述激光器93由激光打标控制卡驱动。

所述激光加工设备还包括手动/自动模式切换开关，换而言之，所述的激光加工设备具备手动模式和自动模式。

手动模式工作流程为：将手动/自动模式切换开关切换到手动档位，当第一工位上/下料完成，按启动按钮95，第一工位旋进到加工位，第二工位旋出到上/下料位，手动点按打标按钮，第一工位进行激光标刻，第二工位进行上/下料；当第一工位激光标刻完成且第二工位上/下料完成，按启动按钮95，第二工位旋进到加工位，第一工位旋出到上/下料位，手动点按打标按钮，第二工位进行激光标刻，第一工位进行上/下料；第一、二工位以此循环工作。所述激光加工设备正面的左右两侧各设置一个启动按钮95，便于不同用手习惯的操作人员使用。

自动模式工作流程为：将手动/自动模式切换开关切换到自动档位，当第一工位上/下料完成，按启动按钮95，第一工位旋进到加工位，第二工位旋出到上/下料位，自动启动加工程序在第一工位进行激光标刻，第二工位进行上/下料；当第一工位激光标刻完成且第二工位上/下料完成，按启动按钮95，第二工位旋进到加工位，第一工位旋出到上/下料位，自动启动加工程序在第二工位进行激光标刻，第一工位进行上/下料；第一、二工位以此循环工作。

更进一步地，所述的激光加工设备的双工位切换装置中，所述控制器包括可编程逻辑控制器（以下简称PLC）、第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器。所述控制器的控制原理图如图5所示。

所述PLC的I0.7端连接接近传感器，即接收接近传感器的输出信号；所述I0.6端连接激光打标控制卡的反馈端，接收激光打标控制卡反馈的状态信号；所述I0.5端和I0.4端分别连接两个安全光栅，接收安全光栅的输出信号；所述I0.3端连接凹槽光电传感器，接收凹槽光电传感器的输出信号；所述I0.1端连接手动/自动模式切换开关，接收手动/自动模式切换开关输出的档位信号；所述I0.0端连接启动按钮，接收启动按钮发出的电机旋转指令信号，所述启动按钮为双瞬动按钮。所述I0.0-I0.7端均为PLC的输入端，所述Q0.0-Q0.7端均为PLC的输出端。所述PLC的Q0.1端通过第一继电器的线圈KA1接地；所述PLC的Q0.2端通过第二继电器的线圈KA2接地；所述PLC的Q0.3端通过第三继电器的线圈KA3接地；所述PLC的Q0.4端通过第四继电器的线圈KA4接地。所述变频器的电源通过第一继电器的触点开关K1连接变频器，即，所述第一继电器控制变频器的供电。所述变频器的电源提供24V的电压供电。所述激光打标控制卡的第一输入端通过第二继电器的触点开关K2接地，所述激光打标控制卡的第二输入端通过第三继电器的触点开关K3接地，所述激光打标控制卡的第三输入端通过第四继电器的触点开关K4接地。

以下进一步阐述所述PLC对信号的处理：

当按下启动按钮，在两个安全光栅不被遮挡的情况下，输出“电机旋转”信号，使第一继电器KA1的线圈吸合，K1的常开触点闭合，所述变频器启动，所述电机转动，并驱动所述转盘旋转180度；

当所述PLC输出“第一工位到位”信号时，第三继电器KA3的线圈吸合，K3的常开触点闭合，所述激光打标控制卡的对应输入端口有低电平信号输入，从而触发对第一工位加工文件的调用；

当所述PLC输出“第二工位到位”信号时，第四继电器KA4的线圈吸合，K4的常开触点闭合，所述激光打标控制卡的对应输入端口有低电平信号输入，从而触发对第二工位加工文件的调用；

当工位到位后，经过所述PLC的延时处理（优选的延时时间为500ms），输出“启动打标”信号（启动打标信号输出的持续时间优选为300ms），第二继电器KA2的线圈吸合，K2的常开触点闭合，所述激光打标控制卡的对应输入端口有低电平信号输入，从而启动打标；在打标的过程中，所述激光打标控制卡输出“标刻中”的状态信号到PLC，故在此过程中旋转启动按钮不起作用。

综上所述，本发明所述的一种激光加工设备及其双工位切换装置，通过实现双工位自动切换及加工文件自动调用，提高了生产效率，避免了人工操作导致的错误调用；通过利用变频器对驱动装置平滑地、准确地调速，保证了双工位切换过程中工位到位精准，提高了激光标刻质量；通过采取一系列安全保护措施，提高了操作安全性，保障了操作人员的人身安全。

基于上述实施例提供的激光加工设备，本发明还提供一种激光加工设备的双工位切换方法，请参阅图6，所述双工位切换方法包括如下步骤：

S10、在启动按钮按下、两个安全光栅不被遮挡时，所述控制器启动变频器；

S20、所述变频器驱动电机旋转180度；从而转盘旋转180度，小圆板旋转360°；

S30、所述第一传感器检测到工位到位时，输出工位到位的信号给所述控制器；第二传感器检测转盘的旋转位置以判定当前到位的是第一工位还是第二工位，并将判定结果输出给所述控制器；

S40、所述控制器接收到工位到位的信号以及第二传感器输出的判定结果后，通过激光打标控制卡调取到位的第一工位或者到位的第二工位的加工文件，在延时预定时间后通过激光打标控制卡启动激光器进行激光打标。

具体的，所述控制器在手动/自动模式切换开关切换到手动档位、且接收到工位到位的信号以及第一工位或第二工位到位的结果后，等待打标按钮被按下，在打标按钮被按后，输出第一调取指令或第二调取指令给激光打标控制卡；在手动/自动模式切换开关切换到自动档位、且接收到工位到位的信号以及第二工位到位的结果后，直接输出第一调取指令或第二调取指令给激光打标控制卡；

所述激光打标控制卡在收到第一调取指令后，调取第一工位的加工文件，在延时预定时间后启动激光器进行激光打标；在收到第二调取指令后，调取第二工位的加工文件，在延时预定时间后启动激光器进行激光打标。

当然，在生产过程中，所述步骤S40之后，还包括步骤：激光器进行激光打标，在激光打标完成后，返回步骤S10，进入下一个加工循环。

由于所述激光加工设备的双工位切换方法在原理在上述实施例中已详细阐述，在此不再赘述。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种激光加工设备的双工位切换装置，其特征在于，包括：转盘，分别设置在所述转盘下部的分割器、用于驱动分割器的驱动装置、用于检测工位是否到位的第一传感器和用于检测转盘的旋转位置的第二传感器；所述转盘上部对称地设置有用于激光标刻的第一工位和第二工位；所述分割器包括垂直轴，所述分割器的垂直轴与转盘连接，所述垂直轴用于驱动转盘间歇式转动预设角度；通过所述第二传感器检测转盘的旋转位置以判定当前到位的是第一工位还是第二工位；

所述分割器还包括水平轴，所述垂直轴转动预设角度则所述水平轴转动两倍预设角度；

所述第一传感器为凹槽光电传感器；所述分割器的水平轴上固定有小圆板，所述小圆板伸入所述凹槽光电传感器的凹槽中，所述小圆板上开有一缺口。

2.根据权利要求1所述的激光加工设备的双工位切换装置，其特征在于，所述预设角度为180°。

3.根据权利要求2所述的激光加工设备的双工位切换装置，其特征在于，所述小圆板的缺口对应的弧长为四分之一圆周；所述缺口经过在凹槽光电传感器的凹槽时，凹槽光电传感器发射器发出的信号能被接收器接收；所述小圆板的起始位置是固定在刚好遮挡到凹槽光电传感器发射器的位置；所述小圆板在水平轴的带动下朝远离缺口的方向转动，凹槽光电传感器检测到从无遮挡变为有遮挡时，输出工位到位信号。

4.根据权利要求1所述的激光加工设备的双工位切换装置，其特征在于，所述第二传感器为接近传感器，所述转盘底部对应第一工位的位置设置有凸块，所述第一工位到位时所述凸块正对着所述接近传感器。

5.根据权利要求1所述的激光加工设备的双工位切换装置，其特征在于，所述双工位装置还包括：

用于在工位到位且第一工位到位或者第二工位到位时，通过激光打标控制卡调取第一工位或者第二工位的加工文件，在延时预定时间后通过激光打标控制卡启动激光器打标的控制器；

用于调取第一工位和第二工位的加工文件，启动激光器进行打标的激光打标控制卡；

所述控制器与第一传感器、第二传感器以及激光打标控制卡连接。

6.根据权利要求5所述的激光加工设备的双工位切换装置，其特征在于，所述驱动装置包括电机和变频器，所述电机通过变频器与控制器连接。

7.一种激光加工设备，其特征在于，包括用于激光打标的激光器以及如权利要求1-6任一项所述的激光加工设备的双工位切换装置。

8.一种基于权利要求5所述的激光加工设备的双工位切换装置的双工位切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、第一传感器检测到工位到位时，输出工位到位的信号给所述控制器；第二传感器检测转盘的旋转位置以判定当前到位的是第一工位还是第二工位，并将判定结果输出给所述控制器；

B、所述控制器接收到工位到位的信号以及第二传感器输出的判定结果后，通过激光打标控制卡调取到位的第一工位或者到位的第二工位的加工文件，在延时预定时间后通过激光打标控制卡启动激光器进行激光打标。