CN109848571A - 全自动双工位激光标刻装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动双工位激光标刻装置及方法，标刻装置包括振动筛选装置、上料装置、自动标刻组件、监控装置、物理换向机构、下料工装盘；所述自动标刻组件包括激光标刻机、分料装置和左右两个分步装置，分料装置用于将物料交替推入左右两个分步装置中，分步装置的排料气缸杆将物料直线排出进入物理换向机构，所述物理换向机构使物料以水平状态送入下料工装盘。本发明将手动单工位的设备组合成为一台同时工作的双工位机台；振动筛选物料摆放，激光标刻与智能识别检测并行；气缸带动导杆顶块将物料沿直线方向上顶，从而获得需要的固定焦距，也保证了标记生产的效果，提升了二维码读取的识别率。

Description

全自动双工位激光标刻装置及方法

技术领域

本发明涉及一种全自动双工位激光标刻装置及方法。

背景技术

随处可见的二维码，用于信息传播和工业信息控制领域中，一方面方便用户溯源产品的流程，另一方面实现企业内部质量控制追溯。在光器件封装生产过程中，具体操作流程是对生产物料外表面进行激光标记，根据物料的特性与尺寸设置相匹配的标记内容；再通过智能识别系统进入数据库系统，监控到物料的详细状态，与外部追溯系统相结合。生产过程中，操作员需要将物料摆放在一定高度的工装上，通过感官定位，进行激光标刻；而后抽检激光标刻的清晰度、完成度及美观性。由于不同的设备及人员操作差异，要做到完全的一致性是不可能的，且放置同一高度无法消除物料自身的尺寸差异，从而萌生激光标刻自动化的需求。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种全自动双工位激光标刻装置及方法。

本发明所采用的技术方案是：一种全自动双工位激光标刻装置，包括振动筛选装置、上料装置、自动标刻组件、监控装置、物理换向机构、下料工装盘；所述自动标刻组件包括激光标刻机、分料装置和左右两个分步装置，所述振动筛选装置的出料口与上料装置入口对接，上料装置的出口与分料装置的进料口对接；所述分料装置用于将物料交替推入左右两个分步装置中；所述分步装置包括由圆筒工件和盖板工件搭建的分步装置座，在分步装置座内设置有伺服电机，在盖板工件上设置分度盘，所述伺服电机与分度盘通过联轴器进行链接，在盖板工件下底面外侧固定有顶料气缸，所述顶料气缸通过顶料导杆与顶料块连接，在盖板工件上设置有旋转限位槽，在盖板工件上表面固定有焦距限位盖板，在分步装置座顶端设置有与焦距限位盖板接触的排料气缸杆，所述排料气缸杆将物料直线排出进入物理换向机构，所述物理换向机构使物料以水平状态送入下料工装盘。

本发明还提供了一种全自动双工位激光标刻方法，包括如下步骤：

步骤一、上料：

将一定数量的物料倒入振动筛选装置的振动盘，经过振动器的振动筛选，使物料按照设定方向排出进入上料装置，使物料沿一段倾斜角为35°的轨道至上料装置出口，然后物料通过少量压缩空气动力进入分料装置进料口，物料在无杆气缸推动下沿线性滑轨交替推入左右两个分步装置中；

步骤二、物料在分步装置中依次经过标刻、等待、检测、排料四个工位：

由激光标刻机产生的激光经激光标刻机镜头对物料进行标记，对称安装的激光标刻机镜头则对双工位另一侧标记；监控装置对完成激光标记的物料做标记效果识别、记录，并与生产数据库比对；完成记录的物料直线排出进入物理换向机构；

步骤三、物理换向机构调整物料摆放方向，将物料依次摆入放置在工装盘水平台的矩阵工装内：

旋转工件由旋转气缸带动旋转，使物料依靠自身重力下落，通过两个气缸接头挡块对物料自由度的限制，将物料以水平状态通过下料气缸送入20*10矩阵下料工装盘，待物料装满后，将满载的下料工装整盘下传至后续工位。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

将手动单工位的设备组合成为一台同时工作的双工位机台；振动筛选物料摆放，由伺服电机驱动的精确旋转，实现激光标刻与智能识别检测并行；气缸带动导杆顶块将物料沿直线方向上顶，从而获得需要的固定焦距，也保证了标记生产的效果，提升了二维码读取的识别率；通过这种自动标刻装置可以在较少人的直接参与下生产，实现减员增效、生产效率倍增。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本全自动双工位激光标刻装置的侧视图；

图2为本全自动双工位激光标刻装置的主视图；

图3为自动标刻组件的俯视图；

图4为右工位分步装置的剖面图；

图5为物理换向机构两种状态的剖面图：左为换向前，右为换向后。

具体实施方式

一种全自动双工位激光标刻装置，如图1和图2所示，包括：振动筛选装置1、上料装置2、激光标刻机镜头3、激光标刻机4、自动标刻组件5、焦距调节工装6、监控装置7、物理换向机构8、下料工装盘固定装置9、工装盘水平台10等，其中：

振动筛选装置1内安装了一套振动器与振动盘，将一定数量的物料倒入振动盘；经过振动筛选物料按照设定方向排出，经过上料装置2将物料传递至自动标刻组件5，物料在自动标刻组件内分为左右两个工位交替运转；由激光标刻机4产生的激光经激光标刻机镜头3对物料进行标记，对称安装的激光标刻机镜头则对双工位另一侧标记，提高了激光标刻机利用率；监控装置7为一组装在有3自由度的调节架上的程控扫描枪，对完成激光标记的物料做标记效果识别、记录，并与生产数据库比对；完成记录的产品经物理换向机构8调整物料摆放方向，将物料依次摆入放置在工装盘水平台10的矩阵工装内。

激光标刻机镜头3安装在焦距调节工装6上用于调整标记位置优化标记效果，振动筛选装置1出料口与上料装置2入口对接，通过一段倾斜角为35°的轨道至装置出口，物料通过少量压缩空气动力进入自动标刻组件5进料口；在自动标刻组件进料口处通过一组光纤传感器与接近传感器的组合判断物料方向，如遇物料方向异常，将报警停机，手动将错误物料取出确认。

图3为自动标刻组件俯视图，如图所示，物料进入自动标刻机构的分料装置12，分料装置12由一个无杆气缸和一组线性滑轨组成，将轨道内的物料交替推入左右两个分步装置11内；如图4所示，图4为右工位分步装置剖面图，左工位结构与之镜像分布，如图3和图4所示，分步装置包括：焦距限位盖板17、分度盘18、顶料块19、顶料导杆20、双轴承21、顶料气缸22、轴承锁紧块23、联轴器24、圆筒工件25、伺服电机26、排料气缸杆27、旋转限位槽28、盖板工件29和原点位置传感器30等，其中：分度盘18由两个轴承21上下过度配合，分别敲入盖板工件29内；盖板工件下底面，左边安装的是原点位置传感器30，用于伺服电机26断电复位，右边固定的是顶料气缸22，此处既要保证与气缸连接的顶料块19可以在盖板工件内上下滑动，又要调整气缸完全伸出后能够将旋转限位槽28内的物料与固定在盖板工件上表面的焦距限位盖板17接触；排料气缸杆27则锁在该装置最顶端与限位盖板接触。分步装置11的工作原理是：依靠圆筒工件25与盖板工件29搭建的分步装置座内由联轴器24连接伺服电机26与分度盘18链接，传递伺服电机提供的动力，轴承锁紧块23预紧双轴承21以消除轴承间隙，精准平稳旋转指定角度(该结构共分配四个工位，分别为：标刻、等待、检测、排料)，顶料导杆20连接在顶料气缸22上，并与顶料块19间隙配合，使物料在分度盘中直线运动，并通过焦距限位盖板17始终顶紧在固定的平面下，消除物料自身的尺寸差异对标刻效果的影响；完成监控与数据记录；完成统计后再旋转90°通过排料气缸杆27将物料直线排出进入物理换向机构8。该视图标注均为自动标刻组件右工位，左工位与之对称排布。

物料进入物理换向机构8，图5为该机构的剖面图，如图3和图5所示，物理换向机构包括：旋转工件13、旋转气缸15、下料工装盘16、气缸接头挡块32和34、下料气缸33、旋转面板35、旋转轨道36等，其中：旋转工件13两端敲入法兰轴承与旋转气缸15、旋转轨道36锁紧在旋转面板35上，固定在旋转轨道内的气缸接头挡块32和34要保证可在轨道内滑动。物理换向机构8的工作原理为：旋转工件13由旋转气缸15带动旋转，使物料依靠自身重力下落，由气缸接头挡块32、34对物料自由度的限制，将物料以水平状态通过下料气缸33送入20*10矩阵下料工装盘16，待物料装满后，将满载的下料工装整盘下传至后续工位。

本发明的工作原理是：

本发明包括：振动上料装置、激光标刻机构、分料机构、监控装置、物理换向机构、排料摆放机构；所述振动上料装置为振动筛选所需物料方向，使物料通过由直线送料器出口链接一个与水平面呈35°夹角的轨道装置传递至分料机构；分料机构负责检测物料方向后将物料分别送入左右两个激光标刻机构；所述激光标刻与实时监控机构，包括伺服电机驱动的精准分工步工装，利用激光标记时长进行标记后产品的检测，标刻与监控并行；顶块及导向机构运动使物料接触顶紧，消除物料外形尺寸±0.1mm的加工公差、保证标记焦距；所述物理换向机构是通过一个行程为0°～92°的双作用旋转气缸改变物料方向，而后依靠自身重力向下位移再通过排料摆放机构中的直线运动机械手臂水平推送，阵列排放。

Claims (10)

1.一种全自动双工位激光标刻装置，其特征在于：包括振动筛选装置、上料装置、自动标刻组件、监控装置、物理换向机构、下料工装盘；所述自动标刻组件包括激光标刻机、分料装置和左右两个分步装置，所述振动筛选装置的出料口与上料装置入口对接，上料装置的出口与分料装置的进料口对接；所述分料装置用于将物料交替推入左右两个分步装置中；所述分步装置包括由圆筒工件和盖板工件搭建的分步装置座，在分步装置座内设置有伺服电机，在盖板工件上设置分度盘，所述伺服电机与分度盘通过联轴器进行链接，在盖板工件下底面外侧固定有顶料气缸，所述顶料气缸通过顶料导杆与顶料块连接，在盖板工件上设置有旋转限位槽，在盖板工件上表面固定有焦距限位盖板，在分步装置座顶端设置有与焦距限位盖板接触的排料气缸杆，所述排料气缸杆将物料直线排出进入物理换向机构，所述物理换向机构使物料以水平状态送入下料工装盘。

2.根据权利要求1所述的全自动双工位激光标刻装置，其特征在于：上料装置的入口与出口之间为一段倾斜角为35°的轨道。

3.根据权利要求1所述的全自动双工位激光标刻装置，其特征在于：所述分料装置由一个无杆气缸和一组线性滑轨组成。

4.根据权利要求1所述的全自动双工位激光标刻装置，其特征在于：在所述盖板工件下底面内侧安装有原点位置传感器。

5.根据权利要求1所述的全自动双工位激光标刻装置，其特征在于：所述分度盘由两个轴承上下过度配合，分别敲入盖板工件内，两个轴承通过轴承锁紧块预紧。

6.根据权利要求1所述的全自动双工位激光标刻装置，其特征在于：所述激光标刻机的镜头安装在焦距调节工装上。

7.根据权利要求1所述的全自动双工位激光标刻装置，其特征在于：所述物理换向机构包括旋转工件、旋转气缸、下料气缸、旋转面板和旋转轨道，所述旋转工件两端敲入法兰轴承与旋转气缸、旋转轨道锁紧在旋转面板上，在旋转轨道内设置有两个可滑动的气缸接头挡块。

8.根据权利要求1所述的全自动双工位激光标刻装置，其特征在于：所述下料工装盘通过固定装置安装在工装盘水平台上。

9.一种全自动双工位激光标刻方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、上料：

将一定数量的物料倒入振动筛选装置的振动盘，经过振动器的振动筛选，使物料按照设定方向排出进入上料装置，使物料沿一段倾斜角为35°的轨道至上料装置出口，然后物料通过少量压缩空气动力进入分料装置进料口，物料在无杆气缸推动下沿线性滑轨交替推入左右两个分步装置中；

步骤二、物料在分步装置中依次经过标刻、等待、检测、排料四个工位：

由激光标刻机产生的激光经激光标刻机镜头对物料进行标记，对称安装的激光标刻机镜头则对双工位另一侧标记；监控装置对完成激光标记的物料做标记效果识别、记录，并与生产数据库比对；完成记录的物料直线排出进入物理换向机构；

步骤三、物理换向机构调整物料摆放方向，将物料依次摆入放置在工装盘水平台的矩阵工装内：

旋转工件由旋转气缸带动旋转，使物料依靠自身重力下落，通过两个气缸接头挡块对物料自由度的限制，将物料以水平状态通过下料气缸送入20*10矩阵下料工装盘，待物料装满后，将满载的下料工装整盘下传至后续工位。

10.根据权利要求9所述的全自动双工位激光标刻方法，其特征在于：在分料装置进料口处通过一组光纤传感器与接近传感器的组合判断物料方向，如遇物料方向异常，则报警停机，将错误物料取出确认。