CN112091438A - 一种镭射加工系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化设备技术领域，公开一种镭射加工系统及其工作方法。其中，镭射加工系统包括：供料下料柜，能够同时装载待加工及已加工的工件；至少两个镭射设备，用于对待加工的工件进行镭射加工；以及转运设备，用于搬运工件，转运设备的输出端设有手掌治具，手掌治具在同一时间内能够搬运的工件最大数量超过镭射设备的数量。本发明提供的镭射加工系统能够在镭射加工的同时，带动工件上料和下料，提高作业效率。

Description

一种镭射加工系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种镭射加工系统及其工作方法。

背景技术

镭射加工，又名激光加工，即利用高能量密度的光束，照射到材料表面，使材料汽化或发生颜色变化的加工过程。

生活用品和生产用品的标记和防伪是不可缺少的，镭射标记利用高密度能量的激光束，汇聚在工件表面对目标进行表面扫描，使材料表面发生物理或化学变化，导致目标表面的光反射特性发生改变，从而获得可见图案。

由于镭射标记需要较长的作业时间，而现有的镭射加工系统无法充分利用该时间执行其余动作，因此镭射作业成为提高镭射加工系统的效率的主要瓶颈。

因此，亟需一种镭射加工系统，以解决上述的技术问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种镭射加工系统及其工作方法，能够在镭射加工的同时，带动工件上料和下料，提高作业效率。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，提供一种镭射加工系统，包括：

供料下料柜，能够同时装载待加工及已加工的工件；

至少两个镭射设备，用于对待加工的工件进行镭射加工；以及

转运设备，用于搬运工件，所述转运设备的输出端设有手掌治具，所述手掌治具在同一时间内能够搬运的工件最大数量超过所述镭射设备的数量。

作为镭射加工系统的一个可选方案，所述镭射设备加工工件所需的第一时长，等于所述转运设备从所述供料下料柜取放工件及将工件逐个转运至所述镭射设备上所需的第二时长。

作为镭射加工系统的一个可选方案，所述手掌治具包括：

中心基板，设置为等边多边形结构；

安装板，与所述中心基板连接于所述中心基板的边缘，所述安装板的数量等于所述手掌治具在同一时间内能够搬运的工件最大数量；以及

真空吸盘，设于所述安装板上，用于吸取工件。

作为镭射加工系统的一个可选方案，所述转运设备还包括：

转运机械臂，其输出端能够在空间中转动及移动；以及

输出旋转电机，设于所述转运机械臂的输出端，所述输出旋转电机与所述中心基板的几何中心传动连接。

作为镭射加工系统的一个可选方案，所述镭射设备的数量为四个，所述中心基板设置为等边五边形结构，所述中心基板的任一边缘上均连接有一个所述安装板。

作为镭射加工系统的一个可选方案，所述镭射设备包括镭射机座和双轴镭射装置，所述双轴镭射装置包括：

第一升降机构，安装于所述镭射机座上；

平移机构，安装于所述第一升降机构的输出端，所述第一升降机构能够驱动所述平移机构沿竖直方向升降；以及

镭射打标头，安装于所述平移机构的输出端，所述平移机构能够驱动所述镭射打标头沿水平方向移动。

作为镭射加工系统的一个可选方案，所述镭射设备还包括双轴打标装置，所述双轴打标装置包括：

第二升降机构，安装于所述镭射机座上；以及

旋转组件，安装于所述第二升降机构的输出端，所述第二升降机构能够驱动所述旋转组件升降，所述旋转组件的输出端能够容纳工件，且带动工件绕水平轴线转动。

作为镭射加工系统的一个可选方案，所述供料下料柜包括：

柜体；

上料板，绕竖直轴线转动连接于所述柜体，用于放置待加工的工件；以及

下料板，绕竖直轴线转动连接于所述柜体，用于放置已加工的工件。

作为镭射加工系统的一个可选方案，所述供料下料柜还包括：

供料传感器，用于检测所述供料下料柜上的待加工的工件数量；和/或

下料传感器，用于检测所述供料下料柜上的已加工的工件数量。

第二方面，还提供一种如上所述的镭射加工系统的工作方法，具体步骤如下：

S1、所述转运设备上从所述供料下料柜上搬起与所述镭射设备的数量相同的待加工的工件，各个所述镭射设备处于对置于其上的待加工的工件进行镭射加工的作业状态；

S2、其中一个所述镭射设备镭射加工完成，切换至替换状态，此时所述转运设备将其输出端移动至其中一个所述镭射设备处；

S3、所述转运设备将该镭射设备上的已加工的工件取下，并将一个待加工的工件放置于所述镭射设备上，所述镭射设备切换至作业状态；

S4、重复执行S2-S3，直至所述手掌治具上的工件均为已加工的工件；

S5、所述转运设备将已加工的工件放置于所述供料下料柜上，重复执行S1-S4，直至所述供料下料柜上的待加工的工件的数量不足。

本发明的有益效果为：

本发明提供的镭射加工系统通过转运设备将待加工的工件从供料下料柜的供料工位上搬运至镭射设备上进行加工，并将已完成加工的工件搬回至供料下料柜的下料工位上。转运设备每次从供料下料柜上搬起与镭射设备的数量相同的待加工的工件，在任一镭射设备对工件进行加工的过程中，其余镭射设备上的工件将逐一完成加工，由于转运设备上的手掌治具在同一时间内能够搬运的工件最大数量超过镭射设备的数量，因此在此期间转运设备可以依次到达各个完成加工的镭射设备上，先取下其上已完成加工的工件，然后将待加工的工件放置于镭射设备上加工，随后移动至供料下料柜进行取放工件，充分利用了镭射加工的时间进行工件的转运，避免镭射加工时间成为缩短整体作业时间的瓶颈，提高了镭射加工系统的作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的镭射加工系统的结构示意图；

图2是本发明提供的镭射加工系统的俯视图；

图3是本发明提供的转运设备的结构示意图；

图4是本发明提供的手掌治具的结构示意图；

图5是本发明提供的镭射设备的结构示意图。

图中：

100、工件；

1、转运设备；101、手掌治具；1011、中心基板；1012、安装板；1013、真空吸盘；1014、传动轴杆；102、转运机械臂；103、输出旋转电机；104、安装机架；105、转运控制箱；

2、镭射设备；201、镭射机座；202、第一升降机构；203、平移机构；204、镭射打标头；205、第二升降架；206、第二升降电机；207、固定支架；208、旋转驱动电机；209、旋转支架；

3、供料下料柜；301、柜体；302、上料板；303、下料板；304、防护网板；305、警示灯柱；

4、限位治具。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。基于本发明中的实施例，本领域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。

如图1-图5所示，本实施例提供一种镭射加工系统，用于对工件进行镭射加工，在本实施例中，镭射加工具体为镭射打标，镭射加工系统包括供料下料、转运设备1以及至少两个镭射设备2。其中，供料下料柜3能够同时装载待加工及已加工的工件100，镭射设备2用于对待加工的工件100进行镭射加工，转运设备1用于搬运工件100，转运设备1的输出端设有手掌治具101，手掌治具101在同一时间内能够搬运的工件100最大数量超过镭射设备2的数量。

具体而言，本实施例提供的镭射加工系统通过转运设备1将待加工的工件100从供料下料柜3的供料工位上搬运至镭射设备2上进行加工，并将已完成加工的工件100搬回至供料下料柜3的下料工位上。转运设备1每次从供料下料柜3上搬起与镭射设备2的数量相同的待加工的工件100，在任一镭射设备2对工件100进行加工的过程中，其余镭射设备2上的工件100将逐一完成加工，由于转运设备1上的手掌治具101在同一时间内能够搬运的工件100最大数量超过镭射设备2的数量，因此在此期间转运设备1可以依次到达各个完成加工的镭射设备2上，先取下其上已完成加工的工件100，然后将待加工的工件100放置于镭射设备2上加工，随后移动至供料下料柜3进行取放工件100，充分利用了镭射加工的时间进行工件100的转运，避免镭射加工时间成为缩短整体作业时间的瓶颈，提高了镭射加工系统的作业效率。

优选的，镭射设备2加工工件100所需的第一时长，等于转运设备1从供料下料柜3取放工件100及将工件100逐个转运至镭射设备2上所需的第二时长，即镭射加工的制程时间等于转运时间。在该设定下，转运设备1能够充分利用镭射设备2的加工时间转运工件100，且在任一镭射设备2完成加工时能够马上替换工件100，紧接着对下一个工件100进行镭射加工，进一步提高镭射加工系统的作业效率。

可选的，如图3和图4所示，手掌治具101包括中心基板1011、安装板1012和真空吸盘1013，其中中心基板1011设置为等边多边形结构，安装板1012与中心基板1011连接于中心基板1011的边缘，安装板1012的数量等于手掌治具101在同一时间内能够搬运的工件100最大数量，真空吸盘1013设于安装板1012上，每个安装板1012的四个角落处分别设有一个真空吸盘1013，真空吸盘1013与外置的真空泵连接，用于吸取工件100，即每个安装板1012可以对应吸取一个工件100。

可选的，转运设备1还包括安装机架104、转运机械臂102和输出旋转电机103，转运机械臂102安装于安装机架104上，转运机械臂102的输出端能够在空间中转动及移动，输出旋转电机103设于所述转运机械臂102的输出端，手掌治具101还包括传动轴杆1014，传动轴杆1014垂直于中心基板1011设置，其一端与中心基板1011的几何中心连接，另一端与输出旋转电机103的输出轴传动连接。具体而言，当手掌治具101移动至镭射设备2上替换工件100时，手掌治具101上至少留有一个空载的安装板1012，首先输出旋转电机103带动手掌治具101转动，使得空载的安装板1012正对镭射设备2上已完成加工的工件100，并通过真空吸盘1013将其吸起，手掌治具101上升一定高度，随后输出旋转电机103再次带动手掌治具101转动，使其中一个安装板1012上的待加工的工件100正对镭射设备2上用于放置工件100的工位，手掌治具101下降一定高度后，令与之对应的真空吸盘1013破真空，将该待加工的工件100置于工位上，即完成镭射设备2上的工件100的替换作业。

优选的，转运机械臂102选用六轴机械臂。

可选的，转运设备1还包括转运控制箱105，转运控制箱105安装于安装机架104的侧壁上，其内设有转运控制模块，转运控制模块包括电连接的单片机和可编程逻辑控制器，单片机能够装载控制程序，用以控制与其电连接的转运机械臂102和输出旋转电机103动作。

在本实施例中，如图1和图2所示，镭射设备2的数量为四个，如图4所示，中心基板1011设置为等边五边形结构，中心基板1011的任一边缘上均连接有一个安装板1012。在本发明的其它实施例中，根据镭射加工的实际时长，镭射设备2的数量也可以设置为两个、三个或超过四个，使制程时间等于转运时间，同时需保证安装板1012的数量比镭射设备2的数量多。

可选的，镭射设备2包括镭射机座201和双轴镭射装置，双轴镭射装置包括第一升降机构202、平移机构203和镭射打标头204，第一升降机构202安装于镭射机座201上，平移机构203安装于第一升降机构202的输出端，第一升降机构202能够驱动平移机构203沿竖直方向升降，镭射打标头204安装于平移机构203的输出端，平移机构203能够驱动镭射打标头204沿水平方向移动。

具体的，第一升降机构202包括第一升降架和第一升降电机，平移机构203包括平移电推杆，第一升降架设于镭射机座201上，第一升降电机安装于镭射机座201上，其输出端与平移电推杆传动连接，平移电推杆沿竖直方向滑动设置于第一升降架上，第一升降电机能够驱动平移电推杆升降，同时镭射打标头204安装于平移电推杆的输出端，平移电推杆能够驱动镭射打标头204沿水平方向移动，以此实现镭射打标头204在竖直和水平方向上的移动。

可选的，镭射设备2还包括双轴打标装置，双轴打标装置包括第二升降机构和旋转组件，第二升降机构安装于镭射机座201上，旋转组件安装于第二升降机构的输出端，第二升降机构能够驱动旋转组件升降，旋转组件的输出端能够容纳工件100，且带动工件100绕水平轴线转动。具体的，第二升降机构安装包括第二升降架205和第二升降电机206，旋转组件包括固定支架207、旋转驱动电机208和旋转支架209，固定支架207沿竖直方向滑动设置于第二升降架205，第二升降电机206安装于第二升降架205的顶部，旋转驱动电机208安装于固定支架207上，旋转支架209与旋转驱动电机208的输出端传动连接，旋转支架209上设有用于容纳工件100的限位治具4，旋转驱动电机208能够驱动旋转支架209绕水平轴线转动，以此实现工件100在竖直方向上的移动及绕水平轴线的转动，以调整工件100与镭射打标头204的距离及打标的角度。

可选的，供料下料柜3包括柜体301、上料板302和下料板303，上料板302和下料板303分别绕不同的竖直轴线转动连接于所述柜体301，上料板302用于放置待加工的工件100，下料板303用于放置已加工的工件100，上料板302与下料板303并排设置，上料板302与下料板303均设有用于放置工件100的限位治具4。进一步的，柜体301中设有上料旋转电机和下料旋转电机，上料旋转电机与上料板302的几何中心传动连接，下料旋转电机与下料板303的几何中心传动连接，上料板302和下料板303上各放置四排限位治具4。

具体的，当上料板302上靠近转运设备1的两排限位治具4中的工件100被全部取走后，上料旋转电机驱动上料板302沿竖直轴线转动180度，使载有工件100的两排限位治具4转动至靠近转运设备1的一侧，缩短转运设备1的取料行程；同理，当下料板303上靠近转运设备1的两排限位治具4中装满工件100后，下料旋转电机驱动下料板303沿竖直轴线转动180度，使空载的两排限位治具4转动至靠近转运设备1的一侧，缩短转运设备1的放料行程。

可选的，供料下料柜3还包括供料传感器，用于检测供料下料柜3上的待加工的工件100数量。优选的，供料传感器采用红外传感器。

可选的，供料下料柜3还包括下料传感器，用于检测供料下料柜3上的已加工的工件100数量。优选的，下料传感器采用红外传感器。

可选的，供料下料柜3还包括防护网板304，防护网板304设于柜体301的上方，用于围蔽供料下料柜3上的供料工位和下料工位。

可选的，供料下料柜3还包括警示灯柱305，警示灯柱305设于防护网板304上，当镭射加工系统报错、供料工位上的工件100不足或者下料工位上的工位已满时，警示灯柱305发出红灯警报。

本实施例还提供一种上述的镭射加工系统的工作方法，具体步骤如下：

S1、转运设备1上从供料下料柜3上搬起与镭射设备2的数量相同的待加工的工件100，各个镭射设备2处于对置于其上的待加工的工件100进行镭射加工的作业状态；

S2、其中一个镭射设备2镭射加工完成，切换至替换状态，此时转运设备1将其输出端移动至其中一个镭射设备2处；

S3、转运设备1将该镭射设备2上的已加工的工件100取下，并将一个待加工的工件100放置于镭射设备2上，镭射设备2切换至作业状态；

S4、重复执行S2-S3，直至手掌治具101上的工件100均为已加工的工件100；

S5、转运设备1将已加工的工件100放置于供料下料柜3上，重复执行S1-S4，直至供料下料柜3上的待加工的工件100的数量不足；

S6、人工向供料下料柜3添加待加工的工件100，重复执行S1-S5。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种镭射加工系统，其特征在于，包括：

供料下料柜(3)，能够同时装载待加工及已加工的工件(100)；

至少两个镭射设备(2)，用于对待加工的工件(100)进行镭射加工；以及

转运设备(1)，用于搬运工件(100)，所述转运设备(1)的输出端设有手掌治具(101)，所述手掌治具(101)在同一时间内能够搬运的工件(100)最大数量超过所述镭射设备(2)的数量。

2.根据权利要求1所述的镭射加工系统，其特征在于，所述镭射设备(2)加工工件(100)所需的第一时长，等于所述转运设备(1)从所述供料下料柜(3)取放工件(100)及将工件(100)逐个转运至所述镭射设备(2)上所需的第二时长。

3.根据权利要求1所述的镭射加工系统，其特征在于，所述手掌治具(101)包括：

中心基板(1011)，设置为等边多边形结构；

安装板(1012)，与所述中心基板(1011)连接于所述中心基板(1011)的边缘，所述安装板(1012)的数量等于所述手掌治具(101)在同一时间内能够搬运的工件(100)最大数量；以及

真空吸盘(1013)，设于所述安装板(1012)上，用于吸取工件(100)。

4.根据权利要求3所述的镭射加工系统，其特征在于，所述转运设备(1)还包括：

转运机械臂(102)，其输出端能够在空间中转动及移动；以及

输出旋转电机(103)，设于所述转运机械臂(102)的输出端，所述输出旋转电机(103)与所述中心基板(1011)的几何中心传动连接。

5.根据权利要求3所述的镭射加工系统，其特征在于，所述镭射设备(2)的数量为四个，所述中心基板(1011)设置为等边五边形结构，所述中心基板(1011)的任一边缘上均连接有一个所述安装板(1012)。

6.根据权利要求1所述的镭射加工系统，其特征在于，所述镭射设备(2)包括镭射机座(201)和双轴镭射装置，所述双轴镭射装置包括：

第一升降机构(202)，安装于所述镭射机座(201)上；

平移机构(203)，安装于所述第一升降机构(202)的输出端，所述第一升降机构(202)能够驱动所述平移机构(203)沿竖直方向升降；以及

镭射打标头(204)，安装于所述平移机构(203)的输出端，所述平移机构(203)能够驱动所述镭射打标头(204)沿水平方向移动。

7.根据权利要求6所述的镭射加工系统，其特征在于，所述镭射设备(2)还包括双轴打标装置，所述双轴打标装置包括：

第二升降机构，安装于所述镭射机座(201)上；以及

旋转组件，安装于所述第二升降机构的输出端，所述第二升降机构能够驱动所述旋转组件升降，所述旋转组件的输出端能够容纳工件(100)，且带动工件(100)绕水平轴线转动。

8.根据权利要求1-7任一项所述的镭射加工系统，其特征在于，所述供料下料柜(3)包括：

柜体(301)；

上料板(302)，绕竖直轴线转动连接于所述柜体(301)，用于放置待加工的工件(100)；以及

下料板(303)，绕竖直轴线转动连接于所述柜体(301)，用于放置已加工的工件(100)。

9.根据权利要求8所述的镭射加工系统，其特征在于，所述供料下料柜(3)还包括：

供料传感器，用于检测所述供料下料柜(3)上的待加工的工件(100)数量；和/或

下料传感器，用于检测所述供料下料柜(3)上的已加工的工件(100)数量。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的镭射加工系统的工作方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1、所述转运设备(1)上从所述供料下料柜(3)上搬起与所述镭射设备(2)的数量相同的待加工的工件(100)，各个所述镭射设备(2)处于对置于其上的待加工的工件(100)进行镭射加工的作业状态；

S2、其中一个所述镭射设备(2)镭射加工完成，切换至替换状态，此时所述转运设备(1)将其输出端移动至其中一个所述镭射设备(2)处；

S3、所述转运设备(1)将该镭射设备(2)上的已加工的工件(100)取下，并将一个待加工的工件(100)放置于所述镭射设备(2)上，所述镭射设备(2)切换至作业状态；

S4、重复执行S2-S3，直至所述手掌治具(101)上的工件(100)均为已加工的工件(100)；

S5、所述转运设备(1)将已加工的工件(100)放置于所述供料下料柜(3)上，重复执行S1-S4，直至所述供料下料柜(3)上的待加工的工件(100)的数量不足。

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