CN107252979A - 一种复杂异形多位置激光打标设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光打标技术领域，尤其是涉及一种复杂异形多位置激光打标设备，包括底座，所述底座上设有控制主机、光纤打标机主机和立柱，其特征在于，所述底座上还设有平移机构，所述平移机构的上端连接有顶升机构，所述顶升机构的上端连接有安装座，所述安装座上端安装有三维工作台，所述三维工作台的操作台面上设有工件固定机构。本发明还涉及一种复杂异形多位置激光打标方法，其包括工件的上料、检测、定位、打标及下料等步骤。优点在于：不仅扩大了产品打标的范围，提高了产品打标的效率，同时还可满足复杂异形打标的需要，扩大了激光打标设备的适用范围。

Description

一种复杂异形多位置激光打标设备及方法

技术领域

本发明属于激光打标技术领域，尤其是涉及一种复杂异形多位置激光打标设备及使用方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步，激光加工技术得到迅猛发展，同时激光打标技术在激光加工领域作为一种新兴的先进制造技术。尤其是近年来计算机技术快速发展，光学器件逐步改进，激光器的可靠性和实用性不断提高等，都极快地促进了激光打标技术的发展，进一步扩大其在各行业领域的应用前景。激光打标技术是一种非接触、无污染、无损害的新型标记工艺，集激光技术、计算机技术和机电一体化技术为一身，也是目前激光加工技术应用最广泛的一项先进制造技术。

目前，传统激光打标设备在打标的过程中，待打标的产品及打标完成的产品无法完成自动化输送，极大的限制了产品打标的效率；同时现有的激光打标设备在配合三维工作台对产品进行打标作业时，需要人工去上下料，这样不仅操作难度高、危险性大，而且增加了打标作业的成本；此外，现有的三维工作台的只能进行角度调节和短程的上下平移，且无法对复杂异形工件进行打标作业，极大的限制打标设备的适用范围。

为此，我们提出一种复杂异形多位置激光打标设备及使用方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种可提高自动上下料，且可对复杂异形工件进行激光打标的设备及方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种复杂异形多位置激光打标设备，包括底座，所述底座上设有控制主机、光纤打标机主机和立柱，其特征在于，所述底座上还设有平移机构，所述平移机构的上端连接有顶升机构，所述顶升机构的上端连接有安装座，所述安装座上端安装有三维工作台，所述三维工作台的操作台面上设有工件固定机构；述立柱上端连接有横梁，所述横梁的前端连接有六轴机械手，所述六轴机械手与控制主机电性连接，所述所述横梁的前端下侧连接有振镜，所述振镜的下端连接有场镜，所述振镜通过光纤与光纤打标机主机连接；所述底座上还设有第一皮带机和第二皮带机，所述第一皮带机和第二皮带机分别设置在平移机构的左右两侧，所述第一皮带机的两侧设有光电门，所述光电门与控制主机电性连接。

在上述的复杂异形多位置激光打标设备中，所述平移机构包括与底座固定连接的方形框架，所述方形框架的前后两端的内壁上均安装有第一电动滑轨，所述方形框架的左右两端的内壁上均安装有第二电动滑轨，所述第一电动滑轨的两个滑块之间连接有第一滑杆，所述第二电动滑轨的两个滑块之间连接有第二滑杆，所述第一滑杆和第二滑杆上滑动连接同一个滑动件，所述第一电动滑轨和第二电动滑轨分别与控制主机电性连接。

在上述的复杂异形多位置激光打标设备中，所述滑动件的上端与顶升机构连接，所述顶升机构采用电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的驱动端竖直朝上设置，且电动伸缩杆与控制主机电性连接。

在上述的复杂异形多位置激光打标设备中，所述工件固定机构包括水平设置在三维工作台操作台上侧电动转盘，所述电动转盘的上端竖直连接有第一竖板和第二竖板，所述第一竖板与第二竖板平行设置，所述第一竖板靠近第二竖板的一侧设有转动电机和横杆，所述横杆远离第一竖板的一端连接有第一推力球轴承，所述第一推力球轴承的另一端连接有第一定位板，所述第一定位板通过传动机构与转动电机的驱动轴连接；所述第二竖板靠近第一竖板的一侧水平连接定位气缸，所述定位气缸的活塞杆上连接有第二推力球轴承、所述第二推力球轴承的另一端连接有第二定位板。

在上述的复杂异形多位置激光打标设备中，所述第一定位板的中部设有夹层，且夹层中安装有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与控制主机的信号输入端连接。

在上述的复杂异形多位置激光打标设备中，所述传动机构包括与第一定位板转动连接的转动杆，所述转动杆水平设置，且转动杆远离第一竖板的一端接连接有第一从动齿轮，所述第一推力球轴承靠近第一定位板一端的外壁上固定套有第二从动齿轮，所述第二从动齿轮与第一从动齿轮啮合，且第一从动齿轮与设置在转动电机驱动轴上的主动齿轮啮合。

在上述的复杂异形多位置激光打标设备中，所述第一皮带机的驱动电机与转动电机均采用伺服电动机，且第一皮带机和转动电机均与控制主机电性连接。

本发明还提供一种复杂异形多位置激光打标方法，包括以下步骤：

步骤1：启动控制主机及与其电性连接的检测机构和执行机构，再启动六轴机械手。

步骤2：将待打标的工件由第一皮带机的输入端输入，当光电门检测到有工件经过时，将检测到的信号发送给控制主机，由控制主机控制第一皮带机停止运转，同时控制第一皮带机动作，将第一皮带机上的待打标工件转移至电动转盘的上方；

步骤3：待工件转移至电动转盘上方时，由控制主机控制定位气缸工作，将工件向第一定位板推动，当设置在第一定位板内的压力传感器检测到工件承受压力超过预定值得，定位气缸工作停止动作，同时六轴机械手松开对工件的夹持；

步骤4：工件固定完成后，控制主机控制光纤打标机主机工作，并通过振镜配合场镜对工件表面进行打标作业，在打标的过程中，控制主机根据设定的程序控制平移机构、三维工作台、电动转盘及转动电机协调配合运作，完成复杂异形工件的打标工序；

步骤5：工件打标完成后，控制主机控制六轴机械手夹紧工件，并控制定位气缸松开对工件的固定，然后由六轴机械手将工件转移至第二皮带机上，并由其将工件输送至下一加工工位。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：通过在机器人本体上设置平移机构，并将三维工作台与平移机构连接，其可带动三维工作台进行左右、上下以及前后平移，使得该设备可对较长的工件进行打标作业，扩大了产品打标的范围，避免在三维工作台对产品进行多次位置调整，有效的缩短了单个产品打标的周期，提高了产品打标的效率；通过在三维工作台的两侧分别设置第一皮带机和第二皮带机，并在第一皮带机两侧设置光电门，可完成产品的自动输送过程，避免产品在输送过程中发生拥挤和堵塞；通过在三维工作台上设置工件固定机构，可对工件进行夹紧定位，同时在对工件进行打标时，还可对工件进行旋转，从而使得设备可满足复杂异形打标的需要。

附图说明

图1是本发明提供的一种复杂异形多位置激光打标设备的正面结构示意图；

图2是本发明提供的一种复杂异形多位置激光打标设备的侧面结构示意图；

图3是本发明提供的一种复杂异形多位置激光打标设备中工件固定机构的俯视图；

图4是本发明提供的一种复杂异形多位置激光打标设备中平移机构的俯视图；

图5是图4中A处的局部放大图。

图中，1底座、2控制主机、3光纤打标机主机、4立柱、5顶升机构、6安装座、7三维工作台、8工件固定机构、9横梁、10振镜、 11场镜、12光纤、13第一皮带机、14第二皮带机、15光电门、16 方形框架、17第一电动滑轨、18第二电动滑轨、19第一滑杆、20第二滑杆、21滑动件、22电动转盘、23第一竖板、24第二竖板、25 转动电机、26横杆、27第一推力球轴承、28第一定位板、29定位气缸、30第二推力球轴承、31压力传感器、32转动杆、33第一从动齿轮、34第二从动齿轮、35六轴机械手、36第二定位板、37主动齿轮。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例

如图1-5所示，一种复杂异形多位置激光打标设备，包括底座1，底座1上设有控制主机2、光纤打标机主机3和立柱4，底座1上还设有平移机构，平移机构的上端连接有顶升机构5，顶升机构5的上端连接有安装座6，安装座6上端安装有三维工作台7，三维工作台 7的操作台面上设有工件固定机构8；述立柱4上端连接有横梁9，横梁9的前端连接有六轴机械手35，六轴机械手35与控制主机2电性连接，横梁9的前端下侧连接有振镜10，振镜10的下端连接有场镜11，振镜10通过光纤12与光纤打标机主机3连接；底座1上还设有第一皮带机13和第二皮带机14，第一皮带机13和第二皮带机 14分别设置在平移机构的左右两侧，第一皮带机13的两侧设有光电门15，光电门15与控制主机2电性连接。

其中，平移机构包括与底座1固定连接的方形框架16，方形框架16的前后两端的内壁上均安装有第一电动滑轨17，方形框架16 的左右两端的内壁上均安装有第二电动滑轨18，第一电动滑轨17的两个滑块之间连接有第一滑杆19，第二电动滑轨18的两个滑块之间连接有第二滑杆20，第一滑杆19和第二滑杆20上滑动连接同一个滑动件21，第一电动滑轨17和第二电动滑轨18分别与控制主机2 电性连接。

其中，滑动件21的上端与顶升机构5连接，顶升机构5采用电动伸缩杆，电动伸缩杆的驱动端竖直朝上设置，且电动伸缩杆与控制主机2电性连接，由电动伸缩杆带动三维工作台7在竖直方向做大距离的位移。

其中，工件固定机构8包括水平设置在三维工作台7操作台上侧电动转盘22，电动转盘22的上端竖直连接有第一竖板23和第二竖板24，第一竖板23与第二竖板24平行设置，第一竖板23靠近第二竖板24的一侧设有转动电机25和横杆26，横杆26远离第一竖板23 的一端连接有第一推力球轴承27，第一推力球轴承27的另一端连接有第一定位板28，第一定位板28通过传动机构与转动电机25的驱动轴连接；第二竖板24靠近第一竖板23的一侧水平连接定位气缸 29，定位气缸29的活塞杆上连接有第二推力球轴承30、第二推力球轴承30的另一端连接有第二定位板36)，工件固定后可由转动电机 25带动其进行转动，可对工件上下前后四个面进行打标作业。

更具体的，传动机构包括与第一定位板28转动连接的转动杆32，转动杆32水平设置，且转动杆32远离第一竖板23的一端接连接有第一从动齿轮33，第一推力球轴承27靠近第一定位板28一端的外壁上固定套有第二从动齿轮34，第二从动齿轮34与第一从动齿轮33啮合，且第一从动齿轮33与设置在转动电机25驱动轴上的主动齿轮 37啮合。

作为一种改进，本实施例中第一定位板28的中部设有夹层，且夹层中安装有压力传感器31，压力传感器31的信号输出端与控制主机2的信号输入端连接，压力传感器31用于检测固定过程中工件表面承受的压力，避免工件被压变形，影响工件质量。

其中，第一皮带机13的驱动电机与转动电机25均采用伺服电动机，且第一皮带机13和转动电机25均与控制主机2电性连接，由控制主机2控制伺服电动机精确运转，以保证工件的加工精度。

本发明还提供一种复杂异形多位置激光打标方法，包括以下步骤：

步骤1：启动控制主机2及与其电性连接的检测机构和执行机构，再启动六轴机械手35。

步骤2：将待打标的工件由第一皮带机13的输入端输入，当光电门15检测到有工件经过时，将检测到的信号发送给控制主机2，由控制主机2控制第一皮带机13停止运转，同时控制第一皮带机13 动作，将第一皮带机13上的待打标工件转移至电动转盘22的上方；

步骤3：待工件转移至电动转盘22上方时，由控制主机2控制定位气缸29工作，将工件向第一定位板28推动，当设置在第一定位板28内的压力传感器31检测到工件承受压力超过预定值得，定位气缸29工作停止动作，同时六轴机械手35松开对工件的夹持；

步骤4：工件固定完成后，控制主机2控制光纤打标机主机3工作，并通过振镜10配合场镜11对工件表面进行打标作业，在打标的过程中，控制主机2根据设定的程序控制平移机构、三维工作台7、电动转盘22及转动电机25协调配合运作，完成复杂异形工件的打标工序；

步骤5：工件打标完成后，控制主机2控制六轴机械手35夹紧工件，并控制定位气缸29松开对工件的固定，然后由六轴机械手35 将工件转移至第二皮带机14上，并由其将工件输送至下一加工工位。

尽管本文较多地使用了底座1、控制主机2、光纤打标机主机3、立柱4、顶升机构5、安装座6、三维工作台7、工件固定机构8、横梁9、振镜10、场镜11、光纤12、第一皮带机13、第二皮带机14、光电门15、方形框架16、第一电动滑轨17、第二电动滑轨18、第一滑杆19、第二滑杆20、滑动件21、电动转盘22、第一竖板23、第二竖板24、转动电机25、横杆26、第一推力球轴承27、第一定位板 28、定位气缸29、第二推力球轴承30、压力传感器31、转动杆32、第一从动齿轮33、第二从动齿轮34、六轴机械手35、第二定位板36 和主动齿轮37术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种复杂异形多位置激光打标设备，包括底座(1)，所述底座(1)上设有控制主机(2)、光纤打标机主机(3)和立柱(4)，其特征在于，所述底座(1)上还设有平移机构，所述平移机构的上端连接有顶升机构(5)，所述顶升机构(5)的上端连接有安装座(6)，所述安装座(6)上端安装有三维工作台(7)，所述三维工作台(7)的操作台面上设有工件固定机构(8)；述立柱(4)上端连接有横梁(9)，所述横梁(9)的前端连接有六轴机械手(35)，所述六轴机械手(35)与控制主机(2)电性连接，所述所述横梁(9)的前端下侧连接有振镜(10)，所述振镜(10)的下端连接有场镜(11)，所述振镜(10)通过光纤(12)与光纤打标机主机(3)连接；所述底座(1)上还设有第一皮带机(13)和第二皮带机(14)，所述第一皮带机(13)和第二皮带机(14)分别设置在平移机构的左右两侧，所述第一皮带机(13)的两侧设有光电门(15)，所述光电门(15)与控制主机(2)电性连接。

2.根据权利要求1所述的复杂异形多位置激光打标设备，其特征在于，所述平移机构包括与底座(1)固定连接的方形框架(16)，所述方形框架(16)的前后两端的内壁上均安装有第一电动滑轨(17)，所述方形框架(16)的左右两端的内壁上均安装有第二电动滑轨(18)，所述第一电动滑轨(17)的两个滑块之间连接有第一滑杆(19)，所述第二电动滑轨(18)的两个滑块之间连接有第二滑杆(20)，所述第一滑杆(19)和第二滑杆(20)上滑动连接同一个滑动件(21)，所述第一电动滑轨(17)和第二电动滑轨(18)分别与控制主机(2)电性连接。

3.根据权利要求2所述的复杂异形多位置激光打标设备，其特征在于，所述滑动件(21)的上端与顶升机构(5)连接，所述顶升机构(5)采用电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的驱动端竖直朝上设置，且电动伸缩杆与控制主机(2)电性连接。

4.根据权利要求1所述的复杂异形多位置激光打标设备，其特征在于，所述工件固定机构(8)包括水平设置在三维工作台(7)操作台上侧电动转盘(22)，所述电动转盘(22)的上端竖直连接有第一竖板(23)和第二竖板(24)，所述第一竖板(23)与第二竖板(24)平行设置，所述第一竖板(23)靠近第二竖板(24)的一侧设有转动电机(25)和横杆(26)，所述横杆(26)远离第一竖板(23)的一端连接有第一推力球轴承(27)，所述第一推力球轴承(27)的另一端连接有第一定位板(28)，所述第一定位板(28)通过传动机构与转动电机(25)的驱动轴连接；所述第二竖板(24)靠近第一竖板(23)的一侧水平连接定位气缸(29)，所述定位气缸(29)的活塞杆上连接有第二推力球轴承(30)、所述第二推力球轴承(30)的另一端连接有第二定位板(36)。

5.根据权利要求4所述的复杂异形多位置激光打标设备，其特征在于，所述第一定位板(28)的中部设有夹层，且夹层中安装有压力传感器(31)，所述压力传感器(31)的信号输出端与控制主机(2)的信号输入端连接。

6.根据权利要求4所述的复杂异形多位置激光打标设备，其特征在于，所述传动机构包括与第一定位板(28)转动连接的转动杆(32)，所述转动杆(32)水平设置，且转动杆(32)远离第一竖板(23)的一端接连接有第一从动齿轮(33)，所述第一推力球轴承(27)靠近第一定位板(28)一端的外壁上固定套有第二从动齿轮(34)，所述第二从动齿轮(34)与第一从动齿轮(33)啮合，且第一从动齿轮(33)与设置在转动电机(25)驱动轴上的主动齿轮(37)啮合。

7.根据权利要求6所述的复杂异形多位置激光打标设备，其特征在于，所述第一皮带机(13)的驱动电机与转动电机(25)均采用伺服电动机，且第一皮带机(13)和转动电机(25)均与控制主机(2)电性连接。

8.一种复杂异形多位置激光打标方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：启动控制主机(2)及与其电性连接的检测机构和执行机构，再启动六轴机械手(35)。

步骤2：将待打标的工件由第一皮带机(13)的输入端输入，当光电门(15)检测到有工件经过时，将检测到的信号发送给控制主机(2)，由控制主机(2)控制第一皮带机(13)停止运转，同时控制第一皮带机(13)动作，将第一皮带机(13)上的待打标工件转移至电动转盘(22)的上方；

步骤3：待工件转移至电动转盘(22)上方时，由控制主机(2)控制定位气缸(29)工作，将工件向第一定位板(28)推动，当设置在第一定位板(28)内的压力传感器31检测到工件承受压力超过预定值得，定位气缸(29)工作停止动作，同时六轴机械手(35)松开对工件的夹持；

步骤4：工件固定完成后，控制主机(2)控制光纤打标机主机(3)工作，并通过振镜(10)配合场镜(11)对工件表面进行打标作业，在打标的过程中，控制主机(2)根据设定的程序控制平移机构、三维工作台(7)、电动转盘(22)及转动电机(25)协调配合运作，完成复杂异形工件的打标工序；

步骤5：工件打标完成后，控制主机(2)控制六轴机械手(35)夹紧工件，并控制定位气缸(29)松开对工件的固定，然后由六轴机械手(35)将工件转移至第二皮带机(14)上，并由其将工件输送至下一加工工位。