CN108971761A - 一种适用于立体加固的激光雕刻机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于立体加固的激光雕刻机，包括主体、控制器、激光器、平面移动装置、密封机构、密封板和若干支脚，主体上设有凹口，凹口内设有四个夹持装置，夹持装置包括升降机构、升降板和夹持机构，夹持机构包括第一电机、转动杆和若干夹持组件，升降机构包括第二电机、轴承、第二驱动轴和两个限位组件，该适用于立体加固的激光雕刻机通过夹持机构实现对工件的夹持，且方便带动工件在凹口内转动，便于调整雕刻面，实现设备对工件的多面加工，不仅如此，通过升降机构在调节工件角度时，带动工件升降，防止工件转动过程中触碰到凹口的内壁和激光器，从而保证了工件的顺利转动，便于进行雕刻，提高了设备的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及激光设备领域，特别涉及一种适用于立体加固的激光雕刻机。
背景技术
激光雕刻机是利用数控技术为基础，激光为加工媒介的设备，加工材料在激光照射下瞬间的熔化和气化的物理变性，能使激光雕刻达到加工的目的，激光雕刻就是运用激光技术在工件避免刻画文字或图案，利用激光刻出来的字没有划痕，且物体表面依然光滑，且字迹也不会磨损。
但是现有的激光雕刻机仅适用于与对工件的单一表面进行加工雕刻，当需要对工件其他侧面进行雕刻时，需要操作人员关闭激光雕刻机后，再重新放置工件，使得工件的待加工面针对激光器，由于现有的激光雕刻机无法同时对工件的多个表面进行加工，从而导致设备的实用性降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种适用于立体加固的激光雕刻机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于立体加固的激光雕刻机，包括主体、控制器、激光器、平面移动装置、密封机构、密封板和若干支脚，所述支脚固定在主体的下方，所述控制器固定在主体上，所述控制器内设有PLC，所述主体上设有凹口，所述密封板位于凹口的上方，所述密封机构与密封板传动连接，所述平面移动装置位于密封板的下方，所述平面移动装置与激光器传动连接，所述激光器和平面移动装置均与PLC电连接，所述凹口内设有四个夹持装置，四个夹持装置分别位于凹口的四侧的内壁上；
所述夹持装置包括升降机构、升降板和夹持机构，所述升降机构与升降板传动连接，所述夹持机构设置在升降板上，所述夹持机构包括第一电机、转动杆和若干夹持组件，所述第一电机固定在升降板上，所述第一电机与PLC电连接，所述第一电机与转动杆传动连接，所述夹持组件均匀分布在转动杆上；
所述夹持组件包括调向单元、气缸、气泵、活塞和夹持块，所述调向单元与气缸传动连接，所述气缸与转动杆铰接，所述气泵固定在气缸上，所述气泵与PLC电连接，所述气泵与气缸连通，所述活塞的一端设置在气缸内，所述活塞的另一端与夹持块固定连接；
所述升降机构包括第二电机、轴承、第二驱动轴和两个限位组件，所述第二电机和轴承均固定在凹口的内壁上，所述第二电机与PLC电连接，所述第二电机与第二驱动轴的顶端传动连接，所述第二驱动轴的底端设置在轴承内，所述升降板套设在第二驱动轴上，所述升降板的与第二驱动轴的连接处设有与第二驱动轴匹配的螺纹，两个限位组件分别位于第二驱动轴的两侧。
作为优选，为了调节夹持方向，所述调向单元包括第三电机、第一连杆和第二连杆，所述第三电机固定在转动杆上，所述第三电机与PLC电连接，所述第三电机与第一连杆传动连接，所述第一连杆通过第二连杆与气缸铰接。
作为优选，为了保证夹持效果，所述夹持块内设有压力传感器，所述压力传感器与PLC电连接。
作为优选，为了检测工件表面形状，所述气缸的远离调向单元的一侧设有支架和距离传感器，所述距离传感器通过支架与气缸固定连接，所述距离传感器与PLC电连接。
作为优选，为了精确控制转动杆的转动角度，所述第一电机为步进电机。
作为优选，为了保证升降板的平稳升降，所述限位组件包括滑块和滑槽，所述滑块固定在升降板上，所述滑槽固定在凹口的内壁上，所述滑块与滑槽滑动连接。
作为优选，为了保证滑块的平稳滑动，所述滑槽为燕尾槽。
作为优选，为了防止转动杆受力变形，所述第一电机的外周设有若干平衡组件，所述平衡组件周向均匀分布在第一电机的外周，所述平衡组件包括平衡块、滚珠和两个连接杆，所述平衡块的两侧分别通过两个连接杆与转动杆固定连接，所述平衡块的靠近升降板的一侧设有开口，所述滚珠与开口相匹配，所述滚珠的球心位于开口内，所述滚珠抵靠在升降板上。
作为优选，为了控制密封板的升降，所述密封机构包括顶板、第四电机、插管、第四驱动轴、线盘、吊线和两个支柱，所述顶板的两端分别通过两个支柱固定在主体的上方，所述第四电机和插管均固定在顶板的下方，所述密封板套设在支柱上，所述第四驱动轴位于第四电机和插管之间，所述第四电机与第四驱动轴传动连接，所述线盘套设在第四驱动轴上，所述吊线的一端设置在线盘上，所述吊线的另一端与密封板连接，所述第四电机与PLC电连接。
作为优选，为了保证吊线的强度和韧性，所述吊线为碳素线。
本发明的有益效果是，该适用于立体加固的激光雕刻机通过夹持机构实现对工件的夹持，且方便带动工件在凹口内转动，便于调整雕刻面，实现设备对工件的多面加工，与现有的夹持机构相比，该夹持机构结构灵活，通过扫描工件表面的形状保证了良好的夹持效果，不仅如此，通过升降机构在调节工件角度时，带动工件升降，防止工件转动过程中触碰到凹口的内壁和激光器，从而保证了工件的顺利转动，便于进行雕刻，提高了设备的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的适用于立体加固的激光雕刻机的结构示意图；
图2是本发明的适用于立体加固的激光雕刻机的凹口的内部的结构示意图；
图3是本发明的适用于立体加固的激光雕刻机的夹持装置的结构示意图；
图4是本发明的适用于立体加固的激光雕刻机的调向单元的结构示意图；
图5是本发明的适用于立体加固的激光雕刻机的升降机构的结构示意图；
图中：1.主体，2.控制器，3.激光器，4.平面移动装置，5.密封板，6.支脚，7.升降板，8.第一电机，9.转动杆，10.气缸，11.气泵，12.活塞，13.夹持块，14.第二电机，15.轴承，16.第二驱动轴，17.第三电机，18.第一连杆，19.第二连杆，20.压力传感器，21.支架，22.距离传感器，23.滑块，24.滑槽，25.平衡块，26.滚珠，27.连接杆，28.顶板，29.第四电机，30.插管，31.第四驱动轴，32.线盘，33.吊线，34.支柱。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-2所示，一种适用于立体加固的激光雕刻机，包括主体1、控制器2、激光器3、平面移动装置4、密封机构、密封板5和若干支脚6，所述支脚6固定在主体1的下方，所述控制器2固定在主体1上，所述控制器2内设有PLC，所述主体1上设有凹口，所述密封板5位于凹口的上方，所述密封机构与密封板5传动连接，所述平面移动装置4位于密封板5的下方，所述平面移动装置4与激光器3传动连接，所述激光器3和平面移动装置4均与PLC电连接，所述凹口内设有四个夹持装置，四个夹持装置分别位于凹口的四侧的内壁上；
该激光雕刻机中，由支脚6固定支撑，在使用时，将待雕刻的工件放置于凹口内，而后通过密封机构带动密封板5下降，堵住凹口后，凹口四周的内壁上的四个夹持装置运行，四个夹持装置中，凹口两侧的内壁上的夹持装置为一对，共分为两队，由其中一对对工件进行夹持，固定工件，当需要对工件的背面雕刻时，夹持装置带动工件翻转，当需要对夹持面雕刻时，原先的夹持装置松开，另一对夹持装置对工件夹持，带动工件旋转，从而使得夹持面正对激光器3，雕刻时，由PLC控制平面移动装置4带动激光器3在平面移动，对工件进行雕刻加工，从而实现了设备对工件各个表面位置进行雕刻。
如图3所示，所述夹持装置包括升降机构、升降板7和夹持机构，所述升降机构与升降板7传动连接，所述夹持机构设置在升降板7上，所述夹持机构包括第一电机8、转动杆9和若干夹持组件，所述第一电机8固定在升降板7上，所述第一电机8与PLC电连接，所述第一电机8与转动杆9传动连接，所述夹持组件均匀分布在转动杆9上；
夹持装置运行时，转动杆9上，通过多个夹持组件作用在工件表面，实现对工件的夹持，当需要对其他面进行雕刻加工时，PLC控制第一电机8启动，带动转动杆9旋转，从而调整工件的角度，由于工件具有一定的尺寸，为了保证工件在凹口内顺利的转动，通过升降机构带动升降板7在竖直方向上进行升降，从而保证了工件的顺利转动，避免工件转动过程中触碰到凹口内的底部或激光器3。
如图4所示，所述夹持组件包括调向单元、气缸10、气泵11、活塞12和夹持块13，所述调向单元与气缸10传动连接，所述气缸10与转动杆9铰接，所述气泵11固定在气缸10上，所述气泵11与PLC电连接，所述气泵11与气缸10连通，所述活塞12的一端设置在气缸10内，所述活塞12的另一端与夹持块13固定连接；
夹持组件中，通过调向单元可带动气缸10摆动，调节气缸10的角度，而后PLC控制气泵11运行，增加气缸10中的气压，使得活塞12向气缸10的外部移动，推动夹持块13抵靠在工件的表面，从而完成对工件的夹持和固定。
如图5所示，所述升降机构包括第二电机14、轴承15、第二驱动轴16和两个限位组件，所述第二电机14和轴承15均固定在凹口的内壁上，所述第二电机14与PLC电连接，所述第二电机14与第二驱动轴16的顶端传动连接，所述第二驱动轴16的底端设置在轴承15内，所述升降板7套设在第二驱动轴16上，所述升降板7的与第二驱动轴16的连接处设有与第二驱动轴16匹配的螺纹，两个限位组件分别位于第二驱动轴16的两侧。
PLC控制第二电机14启动，带动第二驱动轴16旋转，第二驱动轴16通过螺纹作用在升降板7上，使得升降板7在限位组件的作用下，沿着第二驱动轴16的轴线进行升降。
如图4所示，所述调向单元包括第三电机17、第一连杆18和第二连杆19，所述第三电机17固定在转动杆9上，所述第三电机17与PLC电连接，所述第三电机17与第一连杆18传动连接，所述第一连杆18通过第二连杆19与气缸10铰接。
PLC控制第三电机17启动，带动第一连杆18转动，第一连杆18通过第二连杆19作用在气缸10上，从而实现了气缸10的角度调节。
作为优选，为了保证夹持效果，所述夹持块13内设有压力传感器20，所述压力传感器20与PLC电连接。当夹持块13抵靠在工件表面后，工件对夹持块13产生反作用力，使得夹持块13内的压力传感器20接收到压力数据，并将压力数据反馈给PLC，PLC根据压力数据可确定夹持块13与工件之间的作用力，而后根据作用力的大小控制夹持块13的移动，实现对工件的稳固夹持。
作为优选，为了检测工件表面形状，所述气缸10的远离调向单元的一侧设有支架21和距离传感器22，所述距离传感器22通过支架21与气缸10固定连接，所述距离传感器22与PLC电连接。利用支架21固定距离传感器22，在气缸10转动过程中，由距离传感器22检测工件表面与气缸10的距离，并将距离数据反馈给PLC，PLC根据距离数据的变化，确定工件的表面形状，从而控制气缸10转动至合适的角度，对工件进行夹持。
作为优选，利用步进电机驱动精度高的特点，为了精确控制转动杆9的转动角度，所述第一电机8为步进电机。
作为优选，为了保证升降板7的平稳升降，所述限位组件包括滑块23和滑槽24，所述滑块23固定在升降板7上，所述滑槽24固定在凹口的内壁上，所述滑块23与滑槽24滑动连接。当第二驱动轴16旋转作用在升降板7上后，滑块23沿着固定位置的滑槽24移动，防止升降板7随第二驱动轴16的旋转而转动，实现了升降板7的平稳升降。
作为优选，为了保证滑块23的平稳滑动，所述滑槽24为燕尾槽。通过将滑槽24设计为燕尾槽，可防止滑块23脱离燕尾槽，进而保证了滑块23在滑槽24中的平稳滑动。
作为优选，为了防止转动杆9受力变形，所述第一电机8的外周设有若干平衡组件，所述平衡组件周向均匀分布在第一电机8的外周，所述平衡组件包括平衡块25、滚珠26和两个连接杆27，所述平衡块25的两侧分别通过两个连接杆27与转动杆9固定连接，所述平衡块25的靠近升降板7的一侧设有开口，所述滚珠26与开口相匹配，所述滚珠26的球心位于开口内，所述滚珠26抵靠在升降板7上。利用连接杆27将平衡块25与转动杆9固定连接，平衡块25的开口中，滚珠26抵靠在升降板7上，通过滚珠26、平衡块25和连接杆27对转动杆9进行辅助支撑，防止转动杆9受力变形，同时滚珠26可在升降板7的表面滚动，方便了转动杆9的转动。
如图1所示，所述密封机构包括顶板28、第四电机29、插管30、第四驱动轴31、线盘32、吊线33和两个支柱34，所述顶板28的两端分别通过两个支柱34固定在主体1的上方，所述第四电机29和插管30均固定在顶板28的下方，所述密封板5套设在支柱34上，所述第四驱动轴31位于第四电机29和插管30之间，所述第四电机29与第四驱动轴31传动连接，所述线盘32套设在第四驱动轴31上，所述吊线33的一端设置在线盘32上，所述吊线33的另一端与密封板5连接，所述第四电机29与PLC电连接。
通过两个支柱34将顶板28固定在主体1的上方，当需要控制密封板5移动时，PLC控制第四电机29启动，带动第四驱动轴31旋转，第四驱动轴31带动线盘32转动，使得吊线33收紧或者放松，从而带动密封板5升降。
作为优选，利用碳素线强度高和耐拉的特点，为了保证吊线33的强度和韧性，所述吊线33为碳素线。
该激光雕刻机运行时，通过转动杆9上的多个夹持组件对工件表面进行夹持，使得工件固定，便于激光器3在工件表面进行雕刻加工，当需要对工件多个面进行加工处理时，第一电机8带动转动杆9转动，可将工件的背面正对激光器3，同时还可通过其他夹持装置对工件进行夹持，便于原先的夹持面正对激光器3，从而方便设备对工件的多个面进行雕刻加工，在工件调整雕刻面的同时，第二电机14运行，带动第二驱动轴16旋转，使得升降板7和工件发生升降，便于工件在凹口内顺利的转动，防止调整工件角度时，工件触碰到凹口的内壁和激光器3，进一步保证了雕刻处理的顺利进行。
与现有技术相比，该适用于立体加固的激光雕刻机通过夹持机构实现对工件的夹持，且方便带动工件在凹口内转动，便于调整雕刻面，实现设备对工件的多面加工，与现有的夹持机构相比，该夹持机构结构灵活，通过扫描工件表面的形状保证了良好的夹持效果，不仅如此，通过升降机构在调节工件角度时，带动工件升降，防止工件转动过程中触碰到凹口的内壁和激光器3，从而保证了工件的顺利转动，便于进行雕刻，提高了设备的实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种适用于立体加固的激光雕刻机，其特征在于，包括主体(1)、控制器(2)、激光器(3)、平面移动装置(4)、密封机构、密封板(5)和若干支脚(6)，所述支脚(6)固定在主体(1)的下方，所述控制器(2)固定在主体(1)上，所述控制器(2)内设有PLC，所述主体(1)上设有凹口，所述密封板(5)位于凹口的上方，所述密封机构与密封板(5)传动连接，所述平面移动装置(4)位于密封板(5)的下方，所述平面移动装置(4)与激光器(3)传动连接，所述激光器(3)和平面移动装置(4)均与PLC电连接，所述凹口内设有四个夹持装置，四个夹持装置分别位于凹口的四侧的内壁上；
所述夹持装置包括升降机构、升降板(7)和夹持机构，所述升降机构与升降板(7)传动连接，所述夹持机构设置在升降板(7)上，所述夹持机构包括第一电机(8)、转动杆(9)和若干夹持组件，所述第一电机(8)固定在升降板(7)上，所述第一电机(8)与PLC电连接，所述第一电机(8)与转动杆(9)传动连接，所述夹持组件均匀分布在转动杆(9)上；
所述夹持组件包括调向单元、气缸(10)、气泵(11)、活塞(12)和夹持块(13)，所述调向单元与气缸(10)传动连接，所述气缸(10)与转动杆(9)铰接，所述气泵(11)固定在气缸(10)上，所述气泵(11)与PLC电连接，所述气泵(11)与气缸(10)连通，所述活塞(12)的一端设置在气缸(10)内，所述活塞(12)的另一端与夹持块(13)固定连接；
所述升降机构包括第二电机(14)、轴承(15)、第二驱动轴(16)和两个限位组件，所述第二电机(14)和轴承(15)均固定在凹口的内壁上，所述第二电机(14)与PLC电连接，所述第二电机(14)与第二驱动轴(16)的顶端传动连接，所述第二驱动轴(16)的底端设置在轴承(15)内，所述升降板(7)套设在第二驱动轴(16)上，所述升降板(7)的与第二驱动轴(16)的连接处设有与第二驱动轴(16)匹配的螺纹，两个限位组件分别位于第二驱动轴(16)的两侧。
2.如权利要求1所述的适用于立体加固的激光雕刻机，其特征在于，所述调向单元包括第三电机(17)、第一连杆(18)和第二连杆(19)，所述第三电机(17)固定在转动杆(9)上，所述第三电机(17)与PLC电连接，所述第三电机(17)与第一连杆(18)传动连接，所述第一连杆(18)通过第二连杆(19)与气缸(10)铰接。
3.如权利要求1所述的适用于立体加固的激光雕刻机，其特征在于，所述夹持块(13)内设有压力传感器(20)，所述压力传感器(20)与PLC电连接。
4.如权利要求1所述的适用于立体加固的激光雕刻机，其特征在于，所述气缸(10)的远离调向单元的一侧设有支架(21)和距离传感器(22)，所述距离传感器(22)通过支架(21)与气缸(10)固定连接，所述距离传感器(22)与PLC电连接。
5.如权利要求1所述的适用于立体加固的激光雕刻机，其特征在于，所述第一电机(8)为步进电机。
6.如权利要求1所述的适用于立体加固的激光雕刻机，其特征在于，所述限位组件包括滑块(23)和滑槽(24)，所述滑块(23)固定在升降板(7)上，所述滑槽(24)固定在凹口的内壁上，所述滑块(23)与滑槽(24)滑动连接。
7.如权利要求6所述的适用于立体加固的激光雕刻机，其特征在于，所述滑槽(24)为燕尾槽。
8.如权利要求1所述的适用于立体加固的激光雕刻机，其特征在于，所述第一电机(8)的外周设有若干平衡组件，所述平衡组件周向均匀分布在第一电机(8)的外周，所述平衡组件包括平衡块(25)、滚珠(26)和两个连接杆(27)，所述平衡块(25)的两侧分别通过两个连接杆(27)与转动杆(9)固定连接，所述平衡块(25)的靠近升降板(7)的一侧设有开口，所述滚珠(26)与开口相匹配，所述滚珠(26)的球心位于开口内，所述滚珠(26)抵靠在升降板(7)上。
9.如权利要求1所述的适用于立体加固的激光雕刻机，其特征在于，所述密封机构包括顶板(28)、第四电机(29)、插管(30)、第四驱动轴(31)、线盘(32)、吊线(33)和两个支柱(34)，所述顶板(28)的两端分别通过两个支柱(34)固定在主体(1)的上方，所述第四电机(29)和插管(30)均固定在顶板(28)的下方，所述密封板(5)套设在支柱(34)上，所述第四驱动轴(31)位于第四电机(29)和插管(30)之间，所述第四电机(29)与第四驱动轴(31)传动连接，所述线盘(32)套设在第四驱动轴(31)上，所述吊线(33)的一端设置在线盘(32)上，所述吊线(33)的另一端与密封板(5)连接，所述第四电机(29)与PLC电连接。
10.如权利要求9所述的适用于立体加固的激光雕刻机，其特征在于，所述吊线(33)为碳素线。
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2018
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