CN115121962B - 自动激光打标设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动激光打标设备，属于智能制造装备技术领域，自动激光打标设备包括机器主体、读码器以及至少两套上下料装置，机器主体包括机台和设于机台的主控器和激光打标机构，激光打标机构包括支撑架和固定在支撑架上的激光打标组件，激光打标组件和读码器位于机台的上方并均与主控器电连接；上下料装置包括安装框架、设置在安装框架上的工装治具、设置在安装框架上的升降机构和搬运机构。安装框架与机台可拆卸连接，至少两套上下料装置中的工装治具包括至少两种尺寸规格，至少两套上下料装置择其一安装于机台上，并位于激光打标组件的下方，且升降机构和搬运机构均与主控器电连接。本发明技术方案提高了激光打标生产过程中的生产效率。

Description

自动激光打标设备

技术领域

本发明涉及智能制造装备技术领域，特别涉及一种自动激光打标设备。

背景技术

铭牌又称标牌，用于固定在产品上向用户提供厂家商标识别、品牌区分，产品参数铭记等信息。制作铭牌的材料有金属类和非金属类之分别：金属类有锌合金、铜、铁、铝、不锈钢等，但是主要用铝生产比较多，因为加工出来的铭牌效果相对要高档，经久耐用，不生锈。

随着技术的发展，采用激光头对铭牌上的信息进行打印的激光打标（或打码）设备应运而生，激光打标机属于非接触加工，在打标或打码时不会接触物体表面即可打印，所以不会对工件造成损害；激光打标机可在金属、塑料、陶瓷等多种材料上打印，广泛应用到各行各业。

然而实际生产过程中，不同行业的不同产品的铭牌尺寸规格各不相同，因此激光打标机上在工作过程中对不同尺寸规格的铭牌的工装夹具也各不相同，并且激光打标机上用于固定铭牌的工装夹具通常会设置有多个，以实现不同工序状态下的铭牌进行周转。这样的情况下，在不同尺寸的铭牌打印生产进行切换时，就需要更换激光打印机上的多个工装治具，如此，耗费的时间较多，不利于生产效率的提升。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种自动激光打标设备，旨在提升激光打标生产过程中的生产效率。

为实现上述目的，本发明提出的自动激光打标设备，包括机器主体、读码器以及至少两套上下料装置，所述机器主体包括机台和设于所述机台的主控器和激光打标机构，所述读码器设于所述激光打标机构，所述激光打标机构包括支撑架和固定在所述支撑架上的激光打标组件，所述激光打标组件和所述读码器位于所述机台的上方并均与所述主控器电连接；

所述上下料装置包括朝上敞口的安装框架、设置在所述安装框架上的工装治具、设置在所述安装框架上的升降机构和搬运机构，所述工装治具包括待料治具以及分别位于所述待料治具相对两侧的良品治具以及废品治具，所述搬运机构用于将所述待料治具中的物料向所述良品治具或所述废品治具转移，所述升降机构用于驱动所述待料治具和所述良品治具中的物料进行升降；

其中，所述安装框架与所述机台可拆卸连接，所述至少两套上下料装置中的工装治具包括至少两种尺寸规格，所述至少两套上下料装置择其一可拆卸地安装于所述机台上，并位于所述激光打标组件的下方，且所述上下料装置中的升降机构和搬运机构均与所述主控器电连接。

在本发明一实施例中，所述安装框架包括朝上敞口的外框和安装板，所述外框包括底板以及连接在所述底板周缘的多个侧板，所述安装板与所述侧板固定连接，所述底板与所述机台之间设置有可拆卸连接结构；

所述良品治具、所述待料治具以及所述废品治具在所述安装板的长度方向上间隔排布。

在本发明一实施例中，所述侧板上还设置有提手部。

在本发明一实施例中，所述可拆卸连接结构包括设置在所述机台上的多个定位销以及对应设置在所述底板上的多个定位孔。

在本发明一实施例中，所述待料治具和所述良品治具的结构相同，所述待料治具包括与所述安装板活动连接的多个限位柱，多个所述限位柱间隔设置并呈环状排布以围合限定出放置物料的放置空间。

在本发明一实施例中，所述限位柱上还安装有来料检测传感器，所述来料检测传感器与所述主控器电连接，所述主控器在获取到所述来料检测传感器的检测信号时控制所述升降机构运行。

在本发明一实施例中，所述升降机构包括升降板、导杆、升降电机，所述升降板位于所述放置空间内，所述升降电机固定于所述安装板，所述升降电机的电机轴穿设所述安装板并与所述升降板连接，所述导杆滑动穿设所述安装板并与所述升降板固定连接。

在本发明一实施例中，所述搬运机构包括移动架、导轨、直线驱动模组以及拾取组件，所述导轨固定安装于所述安装板并在所述工装治具的一侧延伸，所述直线驱动模组安装于所述侧板并驱动所述移动架沿所述导轨往复滑动，所述拾取组件安装于所述移动架用于拾取所述放置空间中的物料。

在本发明一实施例中，所述拾取组件包括驱动气缸、弹性件以及真空吸盘，所述驱动气缸固定于所述移动架，所述真空吸盘活动安装于所述驱动气缸的输出端，所述弹性件支撑在所述输出端和所述真空吸盘之间。

在本发明一实施例中，所述支撑架上还设置有用于对所述激光打标组件进行位置调节的调节组件。

本发明技术方案通过将升降机构、工装治具以及搬运机构集成安装在安装框架内，以形成上下料装置这样一个功能模块，并且将安装框架设计为与机台可拆卸连接，这样的设计，通过该上下料装置配合激光打标机构可以实现快速打标生产，并且，在需要切换不同规格尺寸的铭牌进行打标生产时，可以将整个上下料装置拆卸下来，再将具有适配尺寸的工装治具的上下料装置整体安装至机台即可，如此可以不用像传统方案那样，需要拆装多个治具，从而可以减少更换时间，进而提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明自动激光打标设备一实施例的结构示意图；

图2为图1中上下料装置一视角的立体结构示意图，图中去除部分侧板；

图3为图1中上下料装置另一视角的立体结构示意图，图中去除部分侧板。

附图标号说明：

100、自动激光打标设备；110、机器主体；111、显示器；112、键盘；113、操控按钮；120、机台；121、工作台面；130、激光打标机构；131、支撑架；132、激光打标组件；133、光学主梁；134、振镜方头；135、聚焦镜；136、调节组件；140、上下料装置；150、安装框架；151、外框；152、底板；153、侧板；154、安装板；155、提手部；156、定位孔；160、工装治具；160a、待料治具；160b、良品治具；160c、废品治具；161、限位柱；162、来料检测传感器；163、导向面；164、长形孔；170、升降机构；171、升降板；172、导杆；173、升降电机；180、搬运机构；181、移动架；182、导轨；183、直线驱动模组；184、拾取组件；185、驱动气缸；186、弹性件；187、真空吸盘；190、读码器；W、物料。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种自动激光打标设备100。

请参照图1至图3，在本发明实施例中，自动激光打标设备100包括机器主体110、至少两套上下料装置140以及读码器190。机器主体110包括机台120和设于机台120的主控器（未示出）和激光打标机构130，读码器190设于激光打标机构130。激光打标机构130包括支撑架131和固定在支撑架131上的激光打标组件132，读码器190可以固定在支撑架131上或者是固定在激光打标组件132上，激光打标组件132和读码器190位于机台120的上方并均与主控器电连接。

上下料装置140包括朝上敞口的安装框架150、设置在安装框架150上的工装治具160、设置在安装框架150上的升降机构170和搬运机构180，工装治具160包括待料治具160a以及分别位于待料治具160a相对两侧的良品治具160b以及废品治具160c，搬运机构180用于将待料治具160a中的物料W向良品治具160b或废品治具160c转移，升降机构170用于驱动待料治具160a和良品治具160b中的物料W进行升降。

其中，安装框架150与机台120可拆卸连接，至少两套上下料装置140中的工装治具160包括至少两种尺寸规格，至少两套上下料装置140择其一可拆卸地安装于机台120上，并位于激光打标组件132的下方，且上下料装置140中的升降机构170和搬运机构180均与主控器电连接。

机台120可以为金属框架结构，其包括形成于机台120上部的工作台面121，本实施机器主体110还包括有与主控器电连接的显示器111、键盘112、操控按钮113等结构。通过显示器111可以对机器的运行参数进行直观地查看，而通过键盘112和操控按钮113可以对机器进行控制，在使用过程中进行参数调节。为了方便使用，显示器111可以通过转动支架安装于机台120的侧部。支撑架131固定在工作台面121上，以将激光打标组件132支撑在工作台面121上方，上下料装置140也设置在工作台面121上，并与工作台面121可拆卸连接且位于激光打标组件132下方。

安装框架150呈上部开口的立方体结构，良品治具160b、待料治具160a以及废品治具160c均位于安装框架150内,并在安装框架150的长度方向上间隔排列。运行过程中，工人将待打标加工的物料W（即铭牌）放入到待料治具160a中，此时待料治具160a中的物料W为层叠放置，在通过操控按钮113或者键盘112开机启动后，主控器控制激光打标组件132对待料治具160a中处于最上层的物料W进行打标加工，打标加工结束后，读码器190读取物料W上打印的码图案并将该信息反馈至主控器，在主控器判断该加工出来的码图案符合要求时，控制搬运机构180将该物料W从待料治具160a转移至良品治具160b中，若主控器判断该加工出来的码图案不符合要求时，则控制搬运机构180将该物料W从待料治具160a转移至废品治具160c中。

本发明在待料治具160a和良品治具160b上均安装有来料检测传感器162，来料检测传感器162与主控器电连接，来料检测传感器162的类型可以是光纤传感器、微动开关等形式，本发明对此不做限制。来料检测传感器162用于检测待料治具160a和良品治具160b中的物料W的高度。在运行过程中，搬运机构180将待料治具160a中的一物料W转移至良品治具160b中以后，待料治具160a中的物料W的整体高度下降，使得待料治具160a上的来料检测传感器162产生信号变化，而良品治具160b因为增加了一个物料W导致物料W高度增加，这也导致良品治具160b中的来料检测传感器162产生了信号变化。在此过程中，主控器在获取到两处来料检测传感器162的检测信号时控制升降机构170运行，升降机构170运行时，驱动待料治具160a中物料W进行抬升，以及驱动良品治具160b中的物料W下降，从而使得待料治具160a和良品治具160b中的物料W保持设定的高度，确保搬运机构180在转移物料W的过程中，运动行程大致相当，如此，搬运机构180放置物料W进入良品治具160b时，物料W降落的高度相当，从而物料W放置过程中可以保持平稳的姿态。在待料治具160a中的物料W加工完毕之后，可以是采用人工或者机械臂将良品治具160b和废品治具160c中的物料W取出。

本实施例多套上下料装置140可以根据需要，可替换的安装至机台120上。具体而言，上下料装置140能整体从机台120上拆装下来，其中机台120上设置有数据接口或者气路、油路接口，也即当上下料装置140中的搬运机构180、升降机构170以电机、气缸或者液压缸作为动力时，则机台120上分别对应设置有能够与上下料装置140上的接口进行拔插的数据接口、气路接口、油路接口。本实施例具体是通过将安装框架150设置为与机台120的工作台面121可拆卸连接，具体而言可以是在安装框架150和机台120之间设置有可拆卸连接结构，在一种设置形式中，可拆卸连接结构可以是设置在安装框架150底部的多个定位孔156以及设置在工作台面121上的多个定位销。这样在使用过程中，可以将上下料装置140整体下放至工作台面121，使得定位销插入到定位孔156内从而就实现了上下料装置140的安装定位，然后再将接口进行对接好即可，如此可以实现上下料装置140的快速更换。

可以理解的，可拆卸连接结构的具体形式还可以是例如卡接、螺钉连接等其他方式。

本发明技术方案通过将升降机构170、工装治具160以及搬运机构180集成安装在安装框架150内，以形成上下料装置140这样一个功能模块，并且将安装框架150设计为与机台120可拆卸连接，这样的设计，通过该上下料装置140配合激光打标机构130可以实现快速打标生产，并且，在需要切换不同规格尺寸的铭牌进行打标生产时，可以将整个上下料装置140拆卸下来，再将具有适配尺寸的工装治具160的上下料装置140整体安装至机台120即可，如此可以不用像传统方案那样，需要拆装多个治具，从而可以减少更换时间，进而提高生产效率。

请再次参照图2和图3，在一实施例中，安装框架150包括朝上敞口的外框151和安装板154，外框151包括底板152以及连接在底板152周缘的多个侧板153，安装板154与侧板153固定连接，底板152与机台120之间设置有可拆卸连接结构。良品治具160b、待料治具160a以及废品治具160c在安装板154的长度方向上间隔排布。本实施例通过将安装框架150设置为外框151和安装板154的结构形式，可以对升降机构170、搬运机构180以及工装治具160进行较好的保护以及安装，如此在上下料装置140搬运过程中，不易因为磕碰造成这些机构出现损坏的现象。同时外框151形成朝上的敞口，在实际生产过程中，也便于机械臂或者工人将物料W放置到工装治具160中。从而提升使用的便利性。

为了提升在拆装更换上下料装置140的便利性，侧板153上还设置有提手部155。其中，提手部155可以是开设在两个相对设置的侧板153上的缺口，也可以是连接在两个相对侧板153上并且凸出于侧板153的外壁面上的把手结构，通过提手部155的设置，便于将上下料装置140整体从机台120上拆卸下来。

由于在实际生产过程中，需要在更换上下料装置140将其从机台120上搬运下来，为了提升操作的便利性，待料治具160a和良品治具160b的结构相同，且待料治具160a包括与安装板154活动连接的多个限位柱161，多个限位柱161间隔设置并呈环状排布以围合限定出放置物料W的放置空间。本实施例待料治具160a、良品治具160b以及废品治具160c三者的主体结构均相同，均是由多个限位柱161围合形成，这样的结构形式，使得三个治具都形成有朝上的敞口，并且相邻的限位柱161之间还形成有操作空间，如此便于人手或者机械臂从该操作空间进行操作以将片状的铭牌物料W取出。操作较为方便。同时三个治具的结构形式，其自身的重量也相对较轻，对于生产过程中需要经常更换、搬运上下料装置140的情形，本发明的方案可以较大程度上减轻操作者的体力消耗，搬运起来更为轻便。

本实施例限位柱161的上端内侧设置有弧形的导向面163，通过导向面163以便于放料，并且不易对物料W的边缘造成损坏。而限位柱161与安装板154活动连接的好处在于，通过将限位柱161相对于安装板154进行活动调节，以进行放置空间的小幅度的缩放，使得本发明的上下料装置140能对一规格区间内的物料W都支持，使得其应用范围更广。在一种可实现的方式中，可以在限位柱161的下部设置有长形孔164，在安装板154上设置有安装孔，限位柱161通过螺纹件连接长形孔164和安装孔进行固定，从而通过调节螺纹件锁紧长形孔164时所处的位置可以实现微调的目的。

在一实施例中，升降机构170包括升降板171、导杆172、升降电机173，升降板171位于放置空间内，升降电机173固定于安装板154的下方，升降电机173的电机轴穿设安装板154并与升降板171连接，导杆172滑动穿设安装板154并与升降板171固定连接。本实施例升降电机173采用贯穿式步进电机，升降电机173运行时，通过电机轴的正转和反转以进行向上伸出或者向下缩回，从而带动升降板171在放置空间内进行抬升或者下降，其中，待料治具160a和良品治具160b均设置有一升降机构170。以上结构形式，使得整个上下料装置140具有结构简洁的特点。

在一实施例中，搬运机构180包括移动架181、导轨182、直线驱动模组183以及拾取组件184，导轨182固定安装于安装板154并在工装治具160的一侧延伸，直线驱动模组183安装于侧板153并驱动移动架181沿导轨182往复滑动，拾取组件184安装于移动架181用于拾取放置空间中的物料W。作为一种可行的实现方式，拾取组件184包括驱动气缸185、弹性件186以及真空吸盘187，驱动气缸185固定于移动架181，真空吸盘187活动安装于驱动气缸185的输出端，弹性件186支撑在输出端和真空吸盘187之间。本实施例驱动气缸185的输出端安装有呈L形设置的支架体，真空吸盘187的部分结构活动穿射该支架体，而弹性件186可以是弹簧结构，该弹簧套设在真空吸盘187上并且两端分别抵接该支架体和真空吸盘187。

运行过程中，驱动气缸185驱使真空吸盘187下压以接触并吸附物料W，在此过程中，通过弹性件186的缓冲，使得真空吸盘187与物料W之间为柔性接触并且具有预压效果，使得真空吸盘187不会对物料W的表面造成损坏并且吸附更为稳定，在转移过程中不易出现掉落现象。

为了避免搬运机构180在从待料治具160a中吸附物料W过程中，出现同时将两张铭牌托起的情况，本发明可以在程序上设置为主控器控制驱动气缸185在转移之前，在待料治具160a上方进行抖动一两次，以使得粘连的物料W自然掉落到待料治具160a中。

在一实施例中，所述支撑架131上还设置有用于对激光打标组件132进行位置调节的调节组件136。本发明激光打标组件132包括依次相连的光学主梁133、振镜方头134以及聚焦镜135。为了达到较佳的加工效果，振镜方头134优选为1064nm波长的高速振镜系统，这样可以在加工运行过程中，可以保证信息标记过程中内容稳定不失真。其中，调节组件136可以是手动调节的调节手柄形式，也可以是电动调节的电机形式。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动激光打标设备，其特征在于，包括机器主体、读码器以及至少两套上下料装置，所述机器主体包括机台和设于所述机台的主控器和激光打标机构，所述读码器设于所述激光打标机构，所述激光打标机构包括支撑架和固定在所述支撑架上的激光打标组件，所述激光打标组件和所述读码器位于所述机台的上方并均与所述主控器电连接；

所述上下料装置包括朝上敞口的安装框架、设置在所述安装框架上的工装治具、设置在所述安装框架上的升降机构和搬运机构，所述工装治具包括待料治具以及分别位于所述待料治具相对两侧的良品治具以及废品治具，所述搬运机构用于将所述待料治具中的物料向所述良品治具或所述废品治具转移，所述升降机构用于驱动所述待料治具和所述良品治具中的物料进行升降；

其中，所述安装框架与所述机台可拆卸连接，所述至少两套上下料装置中的工装治具包括至少两种尺寸规格，所述至少两套上下料装置择其一可拆卸地安装于所述机台上，并位于所述激光打标组件的下方，且所述上下料装置中的升降机构和搬运机构均与所述主控器电连接。

2.如权利要求1所述的自动激光打标设备，其特征在于，所述安装框架包括朝上敞口的外框和安装板，所述外框包括底板以及连接在所述底板周缘的多个侧板，所述安装板与所述侧板固定连接，所述底板与所述机台之间设置有可拆卸连接结构；

所述良品治具、所述待料治具以及所述废品治具在所述安装板的长度方向上间隔排布。

3.如权利要求2所述的自动激光打标设备，其特征在于，所述侧板上还设置有提手部。

4.如权利要求2所述的自动激光打标设备，其特征在于，所述可拆卸连接结构包括设置在所述机台上的多个定位销以及对应设置在所述底板上的多个定位孔。

5.如权利要求2至4中任意一项所述的自动激光打标设备，其特征在于，所述待料治具和所述良品治具的结构相同，所述待料治具包括与所述安装板活动连接的多个限位柱，多个所述限位柱间隔设置并呈环状排布以围合限定出放置物料的放置空间。

6.如权利要求5所述的自动激光打标设备，其特征在于，所述限位柱上还安装有来料检测传感器，所述来料检测传感器与所述主控器电连接，所述主控器在获取到所述来料检测传感器的检测信号时控制所述升降机构运行。

7.如权利要求5所述的自动激光打标设备，其特征在于，所述升降机构包括升降板、导杆、升降电机，所述升降板位于所述放置空间内，所述升降电机固定于所述安装板，所述升降电机的电机轴穿设所述安装板并与所述升降板连接，所述导杆滑动穿设所述安装板并与所述升降板固定连接。

8.如权利要求5所述的自动激光打标设备，其特征在于，所述搬运机构包括移动架、导轨、直线驱动模组以及拾取组件，所述导轨固定安装于所述安装板并在所述工装治具的一侧延伸，所述直线驱动模组安装于所述侧板并驱动所述移动架沿所述导轨往复滑动，所述拾取组件安装于所述移动架用于拾取所述放置空间中的物料。

9.如权利要求8所述的自动激光打标设备，其特征在于，所述拾取组件包括驱动气缸、弹性件以及真空吸盘，所述驱动气缸固定于所述移动架，所述真空吸盘活动安装于所述驱动气缸的输出端，所述弹性件支撑在所述输出端和所述真空吸盘之间。

10.如权利要求1所述的自动激光打标设备，其特征在于，所述支撑架上还设置有用于对所述激光打标组件进行位置调节的调节组件。

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