CN111545923A - 一种非规则曲面工件激光标刻装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种非规则曲面工件激光标刻装置，包括工作台、双轴旋转组件、升降丝杠导轨组件、激光头组件，双轴旋转组件设置在工作台中间，激光头组件固定在升降丝杠导轨组件一侧，并位于双轴旋转组件上方；所述双轴旋转组件包括双耳支架、第一旋转组件、第二旋转组件、非规则曲面工件，第一旋转组件通过对称设置的轴承座固定在双耳支架上，第二旋转组件通过对称设置的转轴与连接板安装在第一旋转组件上，非规则曲面工件可通过三组球形手指进行内撑夹持。非规则曲面工件在升降丝杠导轨组件与双轴旋转组件协同作用下，实现了在线高精度自动化激光标刻，大大提高了生产效率。

Description

一种非规则曲面工件激光标刻装置
技术领域
本发明属于激光加工领域，具体涉及一种非规则曲面工件激光标刻装置。
背景技术
随着激光技术的不断进步，激光标刻机产业也得到了快速的发展。激光标刻技术广泛应用于各行各业，随着市场需求的不断扩大，各行业对激光标刻设备的功能需求也越来也多，这就迫使激光标刻设备不断更新以满足人们的需要，尤其是针对一些非规则曲面产品的激光标刻提出了更高要求，目前不仅局限于设备成本过于昂贵，而且产品自身结构的复杂性，难以保证设备生产工艺一致性。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种非规则曲面工件激光标刻装置。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种非规则曲面工件激光标刻装置，包括工作台、双轴旋转组件、升降丝杠导轨组件、激光头组件；双轴旋转组件设置在工作台中间，激光头组件固定在升降丝杠导轨组件一侧，并位于双轴旋转组件上方；
所述双轴旋转组件包括双耳支架、第一旋转组件、第二旋转组件、非规则曲面工件，第一旋转组件通过对称设置的轴承座固定在双耳支架上，第二旋转组件通过对称设置的转轴与连接板安装在第一旋转组件上，非规则曲面工件可通过三组球形手指进行夹持；
所述第一旋转组件包括第一步进电机、减速器、第一膜片联轴器、减速电机安装板、右轴承座、右侧转轴、右侧连接板、左侧连接板、左侧转轴、左轴承座，第一步进电机与减速器组成减速电机装置，并通过减速电机安装板安装在双耳支架上，第一膜片联轴器一端与减速器的输出轴同轴配合安装，另一端与右侧转轴连接，右轴承座与左轴承座对称设置在双耳支架上，右侧转轴与右轴承座同轴安装，右侧连接板与右侧转轴固定连接，同样的左侧转轴与左轴承座同轴安装，左侧连接板与左侧转轴固定连接；
所述第二旋转组件包括第二步进电机、框形电机支架、U形连接块、第二膜片联轴器、三爪气缸安装板、三爪气缸、球形手指、Z形手指、气爪、L形安装板，第二步进电机与U形连接块分别安装在框形电机支架左侧和下方，第二膜片联轴器一端与第二步进电机输出轴连接，另一端与三爪气缸安装板的圆轴连接，三爪气缸与三爪气缸安装板同轴配合安装，球形手指共三组呈T形，其平行端与三爪气缸的移动滑块通过孔配合连接，垂直端为球形结构，可通过面接触将非规则曲面工件内撑夹持，Z形手指为一对安装在气爪上，气爪固定在L形安装板的一端面上，L形安装板通过U形连接块安装在框形电机支架上。
所述升降丝杠导轨组件包括丝杠导轨、伺服电机支架、伺服电机，丝杠导轨安装在工作台上，伺服电机通过伺服电机支架安装在丝杠导轨上。
所述激光头组件包括场镜、激光测距仪、激光头；场镜设置在激光头居中下方，激光测距仪居中安装在激光头一侧端面上。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明根据非规则曲面工件结构特殊性及激光标刻的工艺要求，设计了交替复合夹具装置，即由Z形手指、气爪组成的双指夹具组件和由三爪气缸、球形手指组成的三指夹具组件，首先通过双指夹具组件夹取非规则曲面工件顶部的圆柱外端，然后三指夹具组件通过三个球形手指的球面与工件弧形内表面接触实现内撑夹紧，接着双指夹具组件脱离工件，有效解决了单一夹具存在的缺陷与不足：1)由于工件结构特殊性，双指夹具与工件被夹持部分接触面积不够、受力不均匀等因素导致加工过程中工件出现偏斜、脱落或破损；2)三指夹具组件
2、本发明通过对工件进行双轴协同旋转、微调等动作，并结合激光测距仪与电动升降丝杠导轨组件快速实现动态对焦、调焦等，使得被加工区域在激光加工焦距内近似于平面，夹具辅助装置与激光加工模块之间的协同配合可以实现对不同曲率跨尺寸曲面工件的高精度激光加工，从而获得最佳的加工质量。
附图说明
图1为本发明所述的非规则曲面工件激光标刻装置的结构图；
图2为双轴旋转组件的结构图；
图3为第一旋转组件的结构图；
图4为第二旋转组件的结构图；
图5为升降丝杠导轨组件和激光头组件的结构图；
图6为球形手指的结构图。
图中的标号含义如下：
工作台1、双轴旋转组件2、升降丝杠导轨组件3、激光头组件4、双耳支架201、第一旋转组件202、第二旋转组件203、非规则曲面工件204、第一步进电机20201、减速器20202、第一膜片联轴器20203、减速电机安装板20204、右轴承座20205、右侧转轴20206、右侧连接板20207、左侧连接板20208、左侧转轴20209、左轴承座20210、第二步进电机20301、框形电机支架20302、U形连接块20303、第二膜片联轴器20304、三爪气缸安装板20305、三爪气缸20306、球形手指20307、Z形手指20308、气爪20309、L形安装板20310、丝杠导轨301、伺服电机支架302、伺服电机303、场镜401、激光测距仪402、激光头403
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，本发明所提供的一种非规则曲面工件激光标刻装置，具体包括包括工作台1、双轴旋转组件2、升降丝杠导轨组件3、激光头组件4，双轴旋转组件2设置在工作台1中间，激光头组件4固定在升降丝杠导轨组件3一侧，并位于双轴旋转组件2上方。
所述双轴旋转组件2包括双耳支架201、第一旋转组件202、第二旋转组件203、非规则曲面工件204，第一旋转组件202通过对称设置的轴承座固定在双耳支架201上，第二旋转组件203通过对称设置的转轴与连接板安装在第一旋转组件202上，非规则曲面工件204可通过三组球形手指20307进行夹持；
所述第一旋转组件202包括第一步进电机20201、减速器20202、第一膜片联轴器20203、减速电机安装板20204、右轴承座20205、右侧转轴20206、右侧连接板20207、左侧连接板20208、左侧转轴20209、左轴承座20210，第一步进电机20201与减速器20202组成减速电机装置，并通过减速电机安装板20204安装在双耳支架201上，第一膜片联轴器20203一端与减速器20202的输出轴同轴配合安装，另一端与右侧转轴20206连接，右轴承座20205与左轴承座20210对称设置在双耳支架201上，右侧转轴20206与右轴承座20205同轴安装，右侧连接板20207与右侧转轴20206固定连接，同样的左侧转轴20209与左轴承座20210同轴安装，左侧连接板20208与左侧转轴20209固定连接；
所述第二旋转组件203包括第二步进电机20301、框形电机支架20302、U形连接块20303、第二膜片联轴器20304、三爪气缸安装板20305、三爪气缸20306、球形手指20307、Z形手指20308、气爪20309、L形安装板20310，第二步进电机20301与U形连接块20303分别安装在框形电机支架20302左侧和下方，第二膜片联轴器20304一端与第二步进电机20301输出轴连接，另一端与三爪气缸安装板20305的圆轴连接，三爪气缸20306与三爪气缸安装板20305同轴配合安装，球形手指20307共三组呈T形，其平行端与三爪气缸20306的移动滑块通过孔配合连接，垂直端为球形结构，可通过面接触将非规则曲面工件204内撑夹持，Z形手指20308为一对安装在气爪20309上，气爪20309固定在L形安装板20310的一端面上，L形安装板20310通过U形连接块20303安装在框形电机支架20302上；
所述升降丝杠导轨组件3包括丝杠导轨301、伺服电机支架302、伺服电机303，丝杠导轨301安装在工作台1上，伺服电机303通过伺服电机支架302安装在丝杠导轨301上；
所述激光头组件4包括场镜401、激光测距仪402、激光头403；场镜401设置在激光头403居中下方，激光测距仪402居中安装在激光头403一侧端面上。
上述非规则曲面工件激光标刻装置的工作过程为：
首先，气爪20309驱动一对Z形手指20308夹取非规则曲面工件204的圆柱外端，然后三爪气缸20306驱动三组球形手指20307同时外移，三个球面与非规则曲面工件204的内表面通过面接触实现内撑夹紧，双指夹具组件脱离工件，接着第一旋转组件202启动，将非规则曲面工件204及第二旋转组件203绕其中心轴旋转至预定角度，通过激光测距仪402的反馈信号，伺服电机303驱动丝杠导轨301旋转，进而带动激光头组件4进行快速升降，到达激光测距仪402预先设置的焦距位置，激光出光，根据激光标刻的内容与幅面，加工过程中第二旋转组件203带动非规则曲面工件204旋转，第一旋转组件202对第二旋转组件203和非规则曲面工件204进行微调，与此同时，在激光测距仪402的辅助下，升降丝杠导轨组件3驱动激光头组件4进行相对高度调整，时刻保持动态聚焦，加工完毕后，双轴旋转组件2、升降丝杠导轨组件3、激光头组件4复位，人工从三指夹具组件上取下已加工好的非规则曲面工件204。
本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域的技术人员显而易见的修改，将包括在本权利要求的范围之内。

Claims (1)

1.一种非规则曲面工件激光标刻装置，其特征在于，包括工作台(1)、双轴旋转组件(2)、升降丝杠导轨组件(3)、激光头组件(4)；双轴旋转组件(2)设置在工作台(1)中间，激光头组件(4)固定在升降丝杠导轨组件(3)一侧，并位于双轴旋转组件(2)上方；
所述双轴旋转组件(2)包括双耳支架(201)、第一旋转组件(202)、第二旋转组件(203)、非规则曲面工件(204)，第一旋转组件(202)通过对称设置的轴承座固定在双耳支架(201)上，第二旋转组件(203)通过对称设置的转轴与连接板安装在第一旋转组件(202)上，非规则曲面工件(204)可通过三组球形手指(20307)进行夹持；
所述第一旋转组件(202)包括第一步进电机(20201)、减速器(20202)、第一膜片联轴器(20203)、减速电机安装板(20204)、右轴承座(20205)、右侧转轴(20206)、右侧连接板(20207)、左侧连接板(20208)、左侧转轴(20209)、左轴承座(20210)，第一步进电机(20201)与减速器(20202)组成减速电机装置，并通过减速电机安装板(20204)安装在双耳支架(201)上，第一膜片联轴器(20203)一端与减速器(20202)的输出轴同轴配合安装，另一端与右侧转轴(20206)连接，右轴承座(20205)与左轴承座(20210)对称设置在双耳支架(201)上，右侧转轴(20206)与右轴承座(20205)同轴安装，右侧连接板(20207)与右侧转轴(20206)固定连接，同样的左侧转轴(20209)与左轴承座(20210)同轴安装，左侧连接板(20208)与左侧转轴(20209)固定连接；
所述第二旋转组件(203)包括第二步进电机(20301)、框形电机支架(20302)、U形连接块(20303)、第二膜片联轴器(20304)、三爪气缸安装板(20305)、三爪气缸(20306)、球形手指(20307)、Z形手指(20308)、气爪(20309)、L形安装板(20310)，第二步进电机(20301)与U形连接块(20303)分别安装在框形电机支架(20302)左侧和下方，第二膜片联轴器(20304)一端与第二步进电机(20301)输出轴连接，另一端与三爪气缸安装板(20305)的圆轴连接，三爪气缸(20306)与三爪气缸安装板(20305)同轴配合安装，球形手指(20307)共三组呈T形，其平行端与三爪气缸(20306)的移动滑块通过孔配合连接，垂直端为球形结构，可通过面接触将非规则曲面工件(204)内撑夹持，Z形手指(20308)为一对安装在气爪(20309)上，气爪(20309)固定在L形安装板(20310)的一端面上，L形安装板(20310)通过U形连接块(20303)安装在框形电机支架(20302)上；
所述升降丝杠导轨组件(3)包括丝杠导轨(301)、伺服电机支架(302)、伺服电机(303)，丝杠导轨(301)安装在工作台(1)上，伺服电机(303)通过伺服电机支架(302)安装在丝杠导轨(301)上；
所述激光头组件(4)包括场镜(401)、激光测距仪(402)、激光头(403)；场镜(401)设置在激光头(403)居中下方，激光测距仪(402)居中安装在激光头(403)一侧端面上。
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