CN107597506A - 自动注墨设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动注墨设备，包括注墨系统和控制系统，其中注墨系统包括移动平台、产品固定座、注墨针、针筒、激光测高仪和摄像头，针筒、激光测高仪和摄像头均安装在移动平台上，移动平台可驱动针筒、激光测高仪和摄像头在X轴、Y轴和Z轴方向移动，注墨针朝向产品固定座，产品固定座上设置有产品安装位，摄像头和激光测高仪实时监测注墨针的针头与产品之间的距离；压力控制系统通过导管与针筒连接；控制系统向移动平台输出移动轨迹信号，控制系统向压力控制系统输出压力控制信号，激光测高仪向控制系统输出高度信号，摄像头向控制系统输出图像信号。本发明的自动注墨设备油墨的使用量仅为传统的喷涂方式的1%，注墨精度高，环境污染小。

Description

自动注墨设备

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，特别涉及一种自动注墨设备。

背景技术

在产品的表面刻字之后，为了使得字体容易显现出来，一般会在刻字的凹槽内涂上一层油墨，现有的涂油墨的方法都是通过喷枪进行喷涂，通过将产品放入遮蔽治具内，遮蔽治具将产品的外围遮蔽起来，只留有刻字部分，使用喷枪对着遮蔽治具喷涂油墨，取出产品后对治具进行清洗，产品流平干燥后对刻字部分以外的地方的表面飞油进行清除，最后放入烤箱内进行烘烤，使油墨固化。

现有工艺存在的缺陷是：喷涂过程除了刻字部分喷涂油墨外，大量的油墨喷涂到遮蔽治具上，油墨使用量大，浪费大量的油墨，喷涂后还需要对遮蔽治具用化学溶剂清洗，环境污染大，遮蔽治具的精度很难达到要求，喷涂质量往往较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少油墨浪费、环境污染小、注墨精度高的自动注墨设备。

为了实现上述目的，本发明提供一种自动注墨设备，包括注墨系统和控制系统，其中注墨系统包括移动平台、产品固定座、注墨针、针筒、激光测高仪和摄像头，针筒、激光测高仪和摄像头均安装在移动平台上，移动平台可驱动针筒、激光测高仪和摄像头在X轴、Y轴和Z轴方向移动，激光测高仪位于针筒相邻的一侧，注墨针设置在针筒的端部，注墨针朝向产品固定座，产品固定座上设置有产品安装位，摄像头正对产品安装位，摄像头和激光测高仪实时监测注墨针的针头与产品之间的距离；压力控制系统通过导管与针筒连接；控制系统向移动平台输出移动轨迹信号，控制系统向压力控制系统输出压力控制信号，激光测高仪向控制系统输出高度信号，摄像头向控制系统输出图像信号。

由上述技术方案可见，可以根据不同的产品的刻字凹槽形状预先编写相应的移动轨迹程序，将移动轨迹程序输入到控制系统中，控制系统向移动平台输出移动轨迹信号，移动平台沿着预设的移动轨迹移动，从而带动设置在移动平台上注墨针沿着预设的移动轨迹移动，通过压力控制系统控制针筒的注墨压力，将油墨涂覆到产品的刻字凹槽内，注墨针只在刻字凹槽内注墨，产品的其他位置没有多余的油墨，实现精准注墨，大大减少了油墨的浪费，使用本发明的自动注墨设备油墨的使用量仅为传统的喷涂方式的1%，环境污染大大降低。

进一步的方案是，压力控制系统包括气泵和调压阀，针筒与气泵之间连接有导管，调压阀设置在导管的管路上，调压阀用于调节气泵对针筒施加的压力。调压阀和针筒之间的导管上还设置有压力表。

可见，通过调压阀可以调节注墨压力，控制方法简单，通过压力表随时观察注墨压力，防止注墨压力过大或过小。

进一步的方案是，移动平台包括X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台，X轴移动平台与Y轴移动平台连接，Z轴移动平台与X轴移动平台连接，针筒、激光测高仪和摄像头均安装在Z轴移动平台上。

进一步的方案是，X轴移动平台包括第一驱动电机、第一丝杆和第一滑块，第一丝杆沿X轴方向设置，第一驱动电机驱动第一丝杆转动，第一滑块套设在第一丝杆上并与第一丝杆螺纹配合，第一滑块固定在Z轴移动平台上。

进一步的方案是，Y轴移动平台包括第二驱动电机、第二丝杆、第二滑块、第一连接板和第二连接板，第二丝杆沿Y轴方向设置，第二驱动电机驱动第二丝杆转动，第二滑块套设在第二丝杆上并与第二丝杆螺纹配合，第一连接板沿X轴方向与第二滑块固定连接，第一连接板的两端均连接有第二连接板，第二连接板沿Z轴方向设置，X轴移动平台固定在第二连接板上；第二丝杆的两侧对称设置有平行于第二丝杆的第一滑轨和第二滑轨，第一滑轨上设置有第三滑块，第二滑轨上设置有第四滑块，第三滑块和第四滑块均与第一连接板固定连接。

进一步的方案是，Z轴移动平台包括第三驱动电机、第三丝杆、第五滑块和安装板，第三丝杆沿Z轴方向设置，第三驱动电机驱动第三丝杆转动，第五滑块套设在第三丝杆上并与第三丝杆螺纹配合，安装板固定在第五滑块上，针筒和激光测高仪均安装在安装板上，摄像头安装在Z轴移动平台的侧壁上。

由此可见，通过X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台之间的配合，使得安装板可在X轴、Y轴和Z轴方向上移动，移动平台的结构简单，制造成本低，降低了自动注墨设备的整体成本。

进一步的方案是，第三丝杆的两侧对称设置有平行于第三丝杆的第三滑轨和第四滑轨，第三滑轨上设置有第六滑块，第四滑轨上设置有第七滑块，第六滑块和第七滑块均与安装板固定连接。

可见，通过第三滑轨与第六滑块配合、第四滑轨与第七滑块配合，使得安装板的移动过程更加稳定，提高注墨的稳定性。

更进一步的方案是，激光测高仪设置在针筒和摄像头之间，摄像头位于注墨针的移动方向的上游。

可见，摄像头可观察注墨针的注墨效果，及时发现异常。

进一步的方案是，Z轴移动平台的侧壁上安装有固定块，固定块上设置有沿Z轴方向延伸的滑槽，固定螺栓穿过滑槽将摄像头安装在固定块上。

由此可见，可以通过滑槽调整摄像头的高度，可以根据不同产品的产品固定座的高度调整摄像头的高度，使得摄像头能清晰的成像。

附图说明

图1是本发明自动注墨设备实施例的结构图。

图2是本发明自动注墨设备实施例的注墨系统的结构图。

图3是本发明自动注墨设备实施例的X轴移动平台的部分结构分解图。

图4是本发明自动注墨设备实施例的Y轴移动平台的部分结构分解图。

图5是本发明自动注墨设备实施例的Z轴移动平台的部分结构分解图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明提供的自动注墨设备包括注墨系统和控制系统，注墨系统包括移动平台、产品固定座、注墨针、针筒、激光测高仪和摄像头，针筒、激光测高仪和摄像头均安装在移动平台上，移动平台可驱动针筒、激光测高仪和摄像头在X轴、Y轴和Z轴方向移动，注墨针安装在针筒的端部，控制系统向移动平台输出移动轨迹信号，移动平台沿着预设的移动轨迹移动，从而驱动注墨针沿着预设的轨迹移动。针筒通过导管与压力控制系统连接，从而控制针筒的注墨压力，针筒内装有调配好的油墨。随着注墨针的移动，将针筒内的油墨注入产品上刻字的凹槽内，实现了精准的注墨，油墨只会注入凹槽内，而不会转移到产品上的其他地方，避免了浪费，油墨的使用量仅为传统的喷涂方式的1%，环境污染大大降低。

参见图1，图1是本发明自动注墨设备实施例的结构图。在本实施例中，自动注墨设备包括支架1和设置在支架内的注墨系统2和控制系统，支架1具有上下两层，上层用于安装注墨系统2，下层设置有输入设备3、操作面板4、主机箱5等，主机放置在主机箱5内。支架1上还设置有显示设备6。

参见图2，图2是本发明自动注墨设备实施例的注墨系统的结构图。注墨系统2包括移动平台、产品固定座20、工作台30和注墨组件40，移动平台包括X轴移动平台100、Y轴移动平台200和Z轴移动平台300，X轴移动平台100与Y轴移动平台200连接，Z轴移动平台300与X轴移动平台100连接。注墨组件40安装在Z轴移动平台300上，产品固定座20设置在工作台30上，产品固定座20上设置有产品安装位21，产品22安装在产品安装位21上。

参见图3，图3是本发明自动注墨设备实施例的X轴移动平台的部分结构分解图。在本实施例中，X轴移动平台100包括第一驱动电机101、第一丝杆102和第一滑块103，第一丝杆102沿X轴方向设置，第一滑块103套设在第一丝杆102上并与第一丝杆102螺纹配合，第一驱动电机101驱动第一丝杆102转动时，套设在第一丝杆102上的第一滑块103沿着第一丝杆102在X轴方向往复移动。第一驱动电机101、第一丝杆102和第一滑块103设置在一端开口的长方体形的盒体110内，盒体110的开口端设置有盖板111，盖板111固定在第一丝杆102两端的轴承112和轴承113上，盖板111与盒体110之间留有间隙，第一滑块103上设置有固定部1030，固定部1030从盖板111与盒体110之间间隙穿出并固定在Z轴移动平台300上，第一滑块103带动Z轴移动平台300在X轴方向移动。

参见图4，图4是本发明自动注墨设备实施例的Y轴移动平台的部分结构分解图。在本实施例中，Y轴移动平台200包括第二驱动电机201、第二丝杆202、第二滑块203、第一连接板204和第二连接板205，第二丝杆202沿Y轴方向设置，第二滑块203套设在第二丝杆202上并与第二丝杆202螺纹配合，第一连接板204沿X轴方向与第二滑块203固定连接，第一连接板204的两端均连接有第二连接板205，第二连接板205沿Z轴方向设置，X轴移动平台100固定在第二连接板205上。第二驱动电机201驱动第二丝杆202转动时，第二滑块203沿着第二丝杆202在Y轴方向往复移动，第二滑块203带动第一连接板204和第二连接板205移动，从而带动X轴移动平台100在Y轴方向移动，X轴移动平台100的移动带动Z轴移动平台300跟着移动。

第二丝杆202的两侧对称设置有平行于第二丝杆202的第一滑轨206和第二滑轨207，第一滑轨206有第三滑块208，第二滑轨207上设置有第四滑块209，第三滑块208和第四滑块209均与第一连接板204固定连接，这样设置的好处是提高了第一连接板204移动的稳定性。

参见图5，图5是本发明自动注墨设备实施例的Z轴移动平台的部分结构分解图。在本实施例中，Z轴移动平台300包括第三驱动电机301、第三丝杆302、第五滑块303和安装板304，第三丝杆302沿Z轴方向设置，第三驱动电机301驱动第三丝杆302转动，第五滑块303套设在第三丝杆302上并与第三丝杆302螺纹配合，安装板304固定在第五滑块303上。第三驱动电机301驱动第三丝杆302转动时，第五滑块303沿着第三丝杆302在Z轴方向往复移动，第五滑块303移动的同时带动安装板304在Z轴方向往复移动。第三丝杆302的两侧对称设置有平行于第三丝杆302的第三滑轨305和第四滑轨306，第三滑轨305上设置有第六滑块307，第四滑轨306上设置有第七滑块308，第六滑块307和第七滑块308均与安装板304固定连接，这样设置的好处是提高了安装板304移动的稳定性。第三驱动电机301、第三丝杆302、第五滑块303、安装板304、第三滑轨305、第四滑轨306、第六滑块307和第七滑块308设置在一端开口的长方体形的盒体310内，盒体310的开口端设置有盖板311，盖板311固定在第三丝杆302两端的轴承312和轴承313上，盖板311与盒体310之间留有间隙，安装板304套设在盖板311上，安装板304的内侧设置有与第五滑块303固定安装的安装部（图5中未示出）。

注墨组件40包括注墨针41、针筒42、激光测高仪43和摄像头44，注墨针41设置在针筒42的端部，针筒42和激光测高仪43均安装在安装板304上，摄像头44安装在Z轴移动平台300的盒体310的侧壁上。激光测高仪43设置在针筒42和摄像头44之间，摄像头44位于注墨针41的移动方向的上游，在本申请中，当注墨针41从左向右移动时，上游是指注墨针41的左侧；当注墨针41从右向左移动时，上游是指注墨针41的右侧。在本实施例中，注墨针41从右向左移动，因此摄像头44位于注墨针41的右侧。Z轴移动平台300的盒体310的侧壁上安装有固定块320，固定块320上设置有沿Z轴方向延伸的滑槽321，固定螺栓穿过滑槽321将摄像头44安装在固定块320上，通过滑槽321可以调整摄像头44的高度。注墨针41朝向产品固定座20（参见图2），摄像头44正对产品安装位21，摄像头44和激光测高仪43实时监测注墨针41的针头与产品之间的距离。

压力控制系统50通过导管51与针筒42连接，压力控制系统50包括气泵和调压阀52，针筒42与气泵之间连接有导管51，调压阀52设置在导管51的管路上，调压阀52用于调节气泵对针筒42施加的压力，从而控制注墨量。调压阀52和针筒42之间的导管51上还设置有压力表53，通过压力表53实时监测注墨压力。

下面结合图1至图5详细说明本发明自动注墨设备的工作过程。

在注墨前，首先要确定注墨针的起始注墨位置，即对注墨针进行对针，对针方法如下：1、预定位设置区域，在自动对针过程中，对X轴时针头会先向X轴负方向运动，对Y轴时针头会先向Y轴负方向运动，连续两次扫描到信号后停止。2、快速设置预定位 ，在进入设置预定位界面后，针头第一次触碰X、Y轴方向的激光束时，对应的轴均会停止运动，将Z轴下移确保针头低于XOY平面的激光束，控制X轴向X轴负方向点动，触碰激光束后X轴会自动停止，此时朝X轴正方向移动动1mm至2mm即可，再控制Y轴向Y轴负方向点动，触碰激光束后Y轴会自动停止，此时朝Y轴正方向点动1 mm至2mm即可。 3、针头倾斜度，自动对针过程中，对完Z轴后，Z轴会下移0.5mm后再去对X、Y轴，如果针头未垂直于XOY平面，则会产生较大误差。

确定好注墨针41的起始注墨位置后，通过控制系统向X轴移动平台100、Y轴移动平台200和Z轴移动平台300输出移动轨迹信号，注墨针41根据移动轨迹移动，控制系统向压力控制系统50输出压力控制信号，压力控制系统50控制针筒42的注墨压力，油墨通过注墨针41涂覆在产品22的刻字的凹槽内，激光测高仪43向控制系统输出高度信号，摄像头44向控制系统输出图像信号，通过显示设备6随时观察注墨的效果，及时发现异常。

注墨完成后，将产品从产品固定座上取下，转移至烘箱中进行烘干，油墨牢固的附着在产品的刻字凹槽中。

当然，上述实施例仅是本发明较佳的实施方案，实际应用时还可以有更多的变化，例如，移动平台结构及位置简单的变化等。这些改变同样可以实现本发明的目的，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.自动注墨设备，其特征在于，包括：

注墨系统，所述注墨系统包括移动平台、产品固定座、注墨针、针筒、激光测高仪和摄像头，所述针筒、所述激光测高仪和所述摄像头均安装在所述移动平台上，所述移动平台可驱动所述针筒、所述激光测高仪和所述摄像头在X轴、Y轴和Z轴方向移动，所述激光测高仪位于所述针筒相邻的一侧，所述注墨针设置在所述针筒的端部，所述注墨针朝向所述产品固定座，所述产品固定座上设置有产品安装位，所述摄像头正对所述产品安装位，所述摄像头和所述激光测高仪实时监测所述注墨针的针头与产品之间的距离；

压力控制系统，所述压力控制系统通过导管与所述针筒连接；

控制系统，所述控制系统向所述移动平台输出移动轨迹信号，所述控制系统向所述压力控制系统输出压力控制信号，所述激光测高仪向所述控制系统输出高度信号，所述摄像头向所述控制系统输出图像信号。

2.根据权利要求1所述的自动注墨设备，其特征在于：

所述压力控制系统包括气泵和调压阀，所述针筒与所述气泵之间连接有所述导管，所述调压阀设置在所述导管的管路上，所述调压阀用于调节所述气泵对所述针筒施加的压力。

3.根据权利要求2所述的自动注墨设备，其特征在于：

所述调压阀和所述针筒之间的所述导管上还设置有压力表。

4.根据权利要求1所述的自动注墨设备，其特征在于：

所述移动平台包括X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台，所述X轴移动平台与所述Y轴移动平台连接，所述Z轴移动平台与所述X轴移动平台连接，所述针筒、所述激光测高仪和所述摄像头均安装在所述Z轴移动平台上。

5.根据权利要求4所述的自动注墨设备，其特征在于：

所述X轴移动平台包括第一驱动电机、第一丝杆和第一滑块，所述第一丝杆沿X轴方向设置，所述第一驱动电机驱动所述第一丝杆转动，所述第一滑块套设在所述第一丝杆上并与所述第一丝杆螺纹配合，所述第一滑块固定在所述Z轴移动平台上。

6.根据权利要求5所述的自动注墨设备，其特征在于：

所述Y轴移动平台包括第二驱动电机、第二丝杆、第二滑块、第一连接板和第二连接板，所述第二丝杆沿Y轴方向设置，所述第二驱动电机驱动所述第二丝杆转动，所述第二滑块套设在所述第二丝杆上并与所述第二丝杆螺纹配合，所述第一连接板沿X轴方向与所述第二滑块固定连接，所述第一连接板的两端均连接有所述第二连接板，所述第二连接板沿Z轴方向设置，所述X轴移动平台固定在所述第二连接板上；

所述第二丝杆的两侧对称设置有平行于所述第二丝杆的第一滑轨和第二滑轨，所述第一滑轨上设置有第三滑块，所述第二滑轨上设置有第四滑块，所述第三滑块和所述第四滑块均与所述第一连接板固定连接。

7.根据权利要求5所述的自动注墨设备，其特征在于：

所述Z轴移动平台包括第三驱动电机、第三丝杆、第五滑块和安装板，所述第三丝杆沿Z轴方向设置，所述第三驱动电机驱动所述第三丝杆转动，所述第五滑块套设在所述第三丝杆上并与所述第三丝杆螺纹配合，所述安装板固定在所述第五滑块上，所述针筒和所述激光测高仪均安装在所述安装板上，所述摄像头安装在所述Z轴移动平台的侧壁上。

8.根据权利要求7所述的自动注墨设备，其特征在于：

所述第三丝杆的两侧对称设置有平行于所述第三丝杆的第三滑轨和第四滑轨，所述第三滑轨上设置有第六滑块，所述第四滑轨上设置有第七滑块，所述第六滑块和所述第七滑块均与所述安装板固定连接。

9.根据权利要求7所述的自动注墨设备，其特征在于：

所述激光测高仪设置在所述针筒和所述摄像头之间，所述摄像头位于所述注墨针的移动方向的上游。

10.根据权利要求9所述的自动注墨设备，其特征在于：

所述Z轴移动平台的侧壁上安装有固定块，所述固定块上设置有沿Z轴方向延伸的滑槽，固定螺栓穿过所述滑槽将所述摄像头安装在所述固定块上。