CN111730221A - 一种用于改变激光加工角度的夹具装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于改变激光加工角度的夹具装置。包括托台、用于承载工件并带动所述工件倾斜的倾斜机构和用于驱动所述倾斜机构旋转的转动机构，所述倾斜机构固定连接在所述转动机构上，所述转动机构转动设置在所述托台上。本发明的装置结构简单，通过倾斜机构和转动机构之间的相互配合，即可精确地控制工件倾斜和转动的角度，从而可以在工件表面进行精确地多角度的激光加工，本发明装置弥补了一些激光加工头无法偏转的激光打标器无法对工件进行精确地多角度加工的缺陷，适用于激光加工头无法偏转的激光打标机。

Description

一种用于改变激光加工角度的夹具装置

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种用于改变激光加工角度的夹具装置。

背景技术

摩擦磨损性能是固体表面的重要性质，经研究表明，某些特定形状的微型织构，能够有效地提升固体表面的减摩减阻性能。这些表面具有微结构的材料，其较好的减摩减阻性、疏水性、自清洁性等特性在生产和生活中有着广泛的应用前景。除了使用化学刻蚀等方法制备表面微织构，目前采用高激光加工法也是个不错的选择。随着短波长和短脉宽激光的发展，激光微纳加工技术已成为制备表面微纳织构的重要手段之一。

现有的激光毛化处理机只能通过改变扫描速度、扫描间距、激光功率等参数实现对平面工件进行竖直加工，再通过打磨抛光等后处理得到减摩耐磨的表面，但是目前的一些激光打标机如激光毛化处理机等无法轻松精确的实现对工件表面进行斜角度加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于改变激光加工角度的夹具装置，其结构简单，能够实现在工件表面进行多角度加工。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种用于改变激光加工角度的夹具装置，包括托台、用于承载工件并带动所述工件倾斜的倾斜机构和用于驱动所述倾斜机构旋转的转动机构，所述倾斜机构连接在所述转动机构上，所述转动机构转动设置在所述托台上。所述托台上方设有对所述工件进行激光加工的激光打标机，本发明的装置，可以适用于激光加工头无法偏转的激光打标机上(当然也适用于激光加工头可以偏转的激光加工机器)，弥补了一些激光加工头无法偏转的激光打标机无法对工件进行精确地多角度加工的缺陷，仅需通过驱动所述倾斜机构和所述转动机构，即可将待加工的工件进行多角度转换，从而在工件表面精确地加工出交叉型、斜槽型表面微型结构，提升工件表面的减磨减阻性能。具体地，所述倾斜机构通过螺钉固定连接在所述转动机构上，即方便倾斜机构安装又连接牢固，确保倾斜机构在转动机构上位置稳定。

进一步，所述倾斜机构：包括回形框体结构的底板、工作台、若干传动杆、连接轴和电动推杆；所述底板上设有滑槽，所述连接轴滑动连接在所述滑槽内，所述传动杆的两端分别转动连接在所述工作台和所述连接轴上，所述工作台转动连接在所述底板上，所述电动推杆用于驱动所述连接轴在所述滑槽内滑动，所述电动推杆的一端固定连接在所述连接轴上，另一端固定连接在所述底板上，所述工作台用于承载所述工件。将底板设计为回型框体结构，此设计方便将所述传动杆、所述连接轴和所述电动推杆安装在其内部。具体地，所述滑槽相对的设置在所述回形框体结构的底板的侧壁上，连接轴滑动连接在所述滑槽内，连接轴的两端具有限位结构，用于防止连接轴与滑槽脱离。优选地，传动杆为两个，两个传动杆分别转动连接在连接轴上，且位于回型框体结构的底板中，电动推杆固定焊接在连接轴上的中间位置，将电动推杆焊接在连接轴的中间可以稳定推动连接轴在所述滑槽内滑动，通过电动推杆可以精确地控制连接轴在滑槽内的滑动距离(即可以精确地控制工作台和工件的倾斜角度)。所述工作台上背离所述工件的一面上固定设置有两个凸筋，两个凸筋上均设置有连接孔，两个传动杆分别与两个凸筋(即工作台)转动连接，传动杆运动时带动工作台偏转(倾斜)，即可带动固定在工作台上的待加工的工件倾斜，由于激光加工头是固定不动的，所以工件倾斜后激光加工头即可在工件表面进行斜角加工。另外，还可根据实际加工需要，来调节倾斜机构的倾斜角度(即调节工件的倾斜角度)，以及通过转动机构可带动倾斜机构360度旋转，通过倾斜机构与转动机构的配合，可以实现对工作台(工件)进行多角度转动，即可实现对工件进行多角度激光加工，本发明的装置适用范围广，尤其适用于一些激光加工头不能偏转(即不能调节角度)的激光打标机。

进一步，所述工作台上设置有用于固定所述工件的三爪卡盘。具体地，工作台为方形的工作台，工作台上设置有螺纹连接孔，三爪卡盘通过螺栓固定连接在工作台上。因为，通过激光在工件的表面加工微型结构时，需要严格控制激光加工的角度，才能保证在工件表面加工出特定形状的微型结构，特定的微型结构能够提升工件的减摩减阻性、疏水性以及自清洁性等。因此，本申请通过在工作台上固定设置了三爪卡盘，对待激光加工的工件进行固定，防止激光加工时因工件位置不稳，而造成加工角度误差，从而影响加工结果，继而影响工件表面的摩擦磨损性能。

进一步，所述工作台通过铰链转动连接在所述底板上。此设计的目的在于便于调节工作台使其倾斜，工作台带动承载于其上的工件一起倾斜，从而实现对工件进行斜角激光加工，适用于激光加工头无法偏转的激光打标机上，同时铰链也便于工作台和底板之间的转动连接。

进一步，所述传动杆的一端安装有滚轮，所述滚轮转动连接在所述连接轴上。所述滚轮转动连接在所述传动杆与所述连接轴连接的一端。具体地，所述滚轮包括外轮和内轮，所述内轮的外表面与所述外轮的内表面滚动连接，所述内轮的中间具有圆形的安装孔，所述连接轴固定连接在所述安装孔内。此设计的目的在于，使传动杆与连接轴之间转动顺畅，便于带动工作台(工件)倾斜。当电动推杆工作时，电动推杆做直线的伸缩运动，电动推杆推动连接轴在滑槽内前后滑动，连接轴带动传动杆一起运动，传动杆则推动工作台发生倾斜，工作台带动固定在其上的三爪卡盘(工件)一起倾斜，由于激光打标机的激光加工头是不能转动的，所以工件倾斜后即可在工件的表面进行多角度加工。

进一步，所述转动机构：包括转盘、转轴和用于驱动所述转轴旋转的转动装置；所述倾斜机构固定连接在所述转盘上，所述转轴转动连接在所述托台上，所述转轴的一端固定连接在所述转盘上，另一端与所述转动装置传动连接，所述转动装置连接在所述托台上。所述倾斜机构包括回形框体结构的底板、工作台、传动杆、连接轴和电动推杆，所述倾斜机构中的回形框体结构的底板固定连接在所述转盘上。具体地，所述转轴为圆柱体状结构，所述转盘为圆形转盘，所述回形框体结构的底板上沿其周向上设置有螺纹孔，所述转盘上与所述回形框体结构底板上相对应的位置处同样设置有相同的螺纹孔，通过在螺纹孔中连接螺钉将所述底板与所述转盘固定连接。具体地，所述托台上设置有直径略大于所述转轴直径的圆孔，圆孔贯穿所述托台，所述转轴转动连接在所述圆孔内，所述转轴沿其周向上设置有直径略大于所述圆孔直径的限位环，限位环用于防止转轴与圆孔脱离。所述转轴的一端固定连接在所述转盘上并能够带动所述转盘在所述托台上转动，所述转轴的另一端穿过所述圆孔延伸至背离所述转盘的一面并与所述转动装置固定连接，所述转动装置通过螺钉固定连接在所述托台上背离所述转盘的一面，所述转动装置用于驱动所述转轴在圆孔中旋转，转轴带动转盘和固定于其上的底板(倾斜机构)一起转动，即实现了调节工件角度的目的。此设计的目的在于，使一些激光加工头无法转动的激光加工装置能够实现对工件进行多角度微型结构加工，通过转动机构来精确调节倾斜机构整体的旋转角度，即相当于调节工件的旋转角度，再通过倾斜机构来调节工作台(即工件)的倾斜角度，通过转动机构与倾斜机构的相互配合，使得待激光加工的工件能够多角度转动和倾斜，由于激光打标机的激光加工头是不能偏转的，所以工件倾斜和转动后，通过激光加工头即可在工件的表面进行多角度加工，适用于一些激光加工头无法转动的激光打标机，当然同时也适用于激光加工头可以偏转的激光加工机器。

进一步，所述转动装置为伺服电机。转轴固定连接在伺服电机的转动部上，伺服电机驱动转轴在托台上转动。通过伺服电机可以精确控制其转动速度和转动角度，从而精确控制转盘和固定于转盘上的倾斜机构的转动角度，即便于控制固定于倾斜机构上的工件的转动角度，方便对工件进行多角度激光加工。

进一步，所述转动机构：还包括减速箱和联轴器，所述减速箱连接在所述托台上背离所述转盘的一面，所述联轴器的一端固定连接在所述转动装置上，另一端连接在所述减速箱上，所述减速箱的另一端与所述转轴连接。具体地，所述联轴器的一端与所述转动装置(伺服电机)的转动部分固定连接，转动装置驱动联轴器转动，联轴器的另一端插入减速箱中并作为减速箱的输入轴，转轴的一端固定连接在所述圆形转盘上，另一端插入减速箱中并作为减速箱的输出轴。转轴(输出轴)带动转盘在托台上转动，通过减速箱实现了工件水平方向上的转动，减速箱便于精确控制转动装置的转动速度，即控制转盘及倾斜机构和待加工工件的转动角度。

进一步，所述减速箱通过螺栓固定连接在所述托台上。具体地，在托台上背离转盘的一面开设有螺纹孔，减速箱上设有相同的螺纹孔，在螺纹孔中螺纹连接螺栓可将减速箱固定连接在托台上，作为优选，通过螺栓将减速箱固定在托台上，连接牢靠，同时便于减速箱的安装，也方便后期维护。

本发明的有益效果：

本发明的装置结构简单，通过倾斜机构和转动机构之间的相互配合，即可精确地控制工件的倾斜和转动的角度，弥补了一些激光加工头无法偏转的激光打标器无法对工件进行精确地多角度加工的缺陷，适用于激光加工头无法偏转的激光打标机；例如激光毛化处理机，只需提前设定好电动推杆和伺服电机分别控制工作台倾斜的角度和转盘偏转的角度，然后通过激光加工头在工件表面进行横向或纵向的激光标刻，就能在工件表面上进行斜角度加工，加工出斜槽型的表面微型结构，以方便后续的处理与研究。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明装置的主视图；

图2为本发明装置中倾斜机构的结构示意图；

图3为本发明装置的后视图。

图中：1转动装置、2联轴器、3减速箱、4转轴、5转盘、6托台、7底板、8工作台、9传动杆、10连接轴、11电动推杆、12工件、13三爪卡盘、14滚轮、15激光打标机、71滑槽、81凸筋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种用于改变激光加工角度的夹具装置，包括用于承载工件12并带动工件12倾斜的倾斜机构、用于驱动倾斜机构旋转的转动机构和托台6。托台6上方设置有用于对工件12进行激光加工的激光打标机15。

如图2所示，所述倾斜机构：包括回形框体结构的底板7、工作台8、两个传动杆9、连接轴10和电动推杆11；回形框体结构的底板7相对的两个侧壁上设置有滑槽71，连接轴10滑动连接在滑槽71内，连接轴10的两端具有限位结构(图中未示出)，用于防止连接轴10滑动过程中脱离滑槽71，工作台8的一面上平行设置有两个凸筋81，两个凸筋81上均设置有连接孔(图中未示出)，传动杆9的一端转动连接在凸筋81上的连接孔内(即工作台8)，另一端转动连接在连接轴10上，工作台8通过铰链转动连接在回形框体结构的底板7上(通过铰链连接使工作台8相对于底板7能够自由偏转)，底板7通过螺栓固定连接在转动机构上。电动推杆11的一端固定焊接在连接轴10的中间位置上，电动推杆11的另一端固定连接在底板7上，电动推杆11用于推动连接轴10在滑槽71内往返滑动，连接轴10在滑槽71内往返运动可带动工作台8在底板7上自由偏转(倾斜)，工件12固定在工作台8上。

作为优选，在上述传动杆9的一端还转动安装有滚轮14，滚轮14包括外轮和内轮，内轮的外表面与外轮的内表面滚动连接，内轮的中间具有圆形的安装孔，连接轴10固定连接在安装孔内，使得传动杆9与连接轴10之间转动顺畅，便于带动工作台8(工件12)倾斜。作为优选，上述工作台8上还固定连接有三爪卡盘13，三爪卡盘13用于固定工件12，从而方便对工件12进行表面微型结构加工，提升工件的减摩减阻性、疏水性以及自清洁性等。具体地，工作台8为方形的工作台，工作台8上设置有螺纹连接孔，三爪卡盘13上设有与工作台8相匹配的螺纹连接孔，三爪卡盘13通过螺栓固定连接在工作台8上，通过三爪卡盘13可以保证激光加工时工件12位置稳定，避免激光加工时因工件12位置不稳定，而造成加工角度的误差。

所述转动机构：包括圆形的转盘5、圆柱体状的转轴4和用于驱动转轴4旋转的转动装置1(优选地，转动装置1为伺服电机)；所述回形框体结构的底板7通过螺钉固定连接在圆形的转盘5上，转轴4转动连接在托台6上。具体地，托台6上设置有直径略大于转轴4直径的圆孔，该圆孔贯穿托台6，圆孔中转动连接转轴4，转轴4沿其周向上设置有直径略大于圆孔直径的限位环(图中未示出)，限位环用于防止转轴4与圆孔脱离。转轴4的一端固定连接在圆形转盘5上，另一端穿过圆孔延伸至背离圆形转盘5的一面并与转动装置1(伺服电机)传动连接，转动装置1(伺服电机)驱动转轴4在圆孔内旋转，转轴4带动圆形转盘5在托台6上转动，圆形转盘5则带动固定于其上的底板7(倾斜机构)一起转动，通过控制转动装置1可调节倾斜机构360度转动，即调节工件转动角度。

作为优选，上述转动机构：还包括减速箱3和联轴器2，减速箱3通过螺栓固定连接在托台6上背离圆形转盘5的一面(如图3所示)，联轴器2的一端与转动装置1(伺服电机)的转动部固定连接，联轴器2的另一端插入减速箱3中并作为减速箱3的输入轴，转轴4的一端固定连接在圆形转盘5上，另一端插入减速箱3中并作为减速箱3的输出轴,转动装置1驱动联轴器2转动，再通过减速箱3驱动转轴4转动，转轴4带动圆形转盘5在托台6上转动，转盘5则带动固定于其上的底板7(倾斜机构)一起转动，再通过电动推杆11控制工作台8的倾斜角度，即可大头调节工件12激光加工角度的目的。通过倾斜机构与转动机构的相互配合使得工件12能够多角度调节，从而在工件12表面进行斜角加工，本装置可应用于一些激光加工头无法偏转的激光打标机上(当然也适用于激光加工头可以偏转的激光加工机器)，弥补了一些激光加工头无法偏转的激光打标机无法对工件进行精确地多角度加工的缺陷。

上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种用于改变激光加工角度的夹具装置，其特征在于，包括托台(6)、用于承载工件(12)并带动所述工件(12)倾斜的倾斜机构和用于驱动所述倾斜机构旋转的转动机构，所述倾斜机构连接在所述转动机构上，所述转动机构转动设置在所述托台(6)上。

2.根据权利要求1所述的一种用于改变激光加工角度的夹具装置，其特征在于，所述倾斜机构：包括回形框体结构的底板(7)、工作台(8)、若干传动杆(9)、连接轴(10)和电动推杆(11)；所述底板(7)上设有滑槽(71)，所述连接轴(10)滑动连接在所述滑槽(71)内，所述传动杆(9)的两端分别转动连接在所述工作台(8)和所述连接轴(10)上，所述工作台(8)转动连接在所述底板(7)上，所述电动推杆(11)用于驱动所述连接轴(10)在所述滑槽(71)内滑动，所述电动推杆(11)的一端固定连接在所述连接轴(10)上，另一端固定连接在所述底板(7)上，所述工作台(8)用于承载所述工件(12)。

3.根据权利要求2所述的一种用于改变激光加工角度的夹具装置，其特征在于，所述工作台(8)上设置有用于固定所述工件(12)的三爪卡盘(13)。

4.根据权利要求2所述的一种用于改变激光加工角度的夹具装置，其特征在于，所述工作台(8)通过铰链转动连接在所述底板(7)上。

5.根据权利要求2所述的一种用于改变激光加工角度的夹具装置，其特征在于，所述传动杆(9)的一端安装有滚轮(14)，所述滚轮(14)转动连接在所述连接轴(10)上。

6.根据权利要求1所述的一种用于改变激光加工角度的夹具装置，其特征在于，所述转动机构：包括转盘(5)、转轴(4)和用于驱动所述转轴(4)旋转的转动装置(1)；所述倾斜机构固定连接在所述转盘(5)上，所述转轴(4)转动连接在所述托台(6)上，所述转轴(4)的一端固定连接在所述转盘(5)上，另一端与所述转动装置(1)传动连接，所述转动装置(1)连接在所述托台(6)上。

7.根据权利要求6所述的一种用于改变激光加工角度的夹具装置，其特征在于，所述转动装置(1)为伺服电机。

8.根据权利要求6所述的一种用于改变激光加工角度的夹具装置，其特征在于，所述转动机构：还包括减速箱(3)和联轴器(2)，所述减速箱(3)连接在所述托台(6)上背离所述转盘(5)的一面，所述联轴器(2)的一端固定连接在所述转动装置(1)上，另一端连接在所述减速箱(3)上，所述减速箱(3)的另一端与所述转轴(4)连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于改变激光加工角度的夹具装置，其特征在于，所述减速箱(3)通过螺栓固定连接在所述托台(6)上。

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