CN117001173A - 一种汽车车灯透镜激光切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车零件激光加工技术领域，公开了一种汽车车灯透镜激光切割装置，所述车灯透镜为球面透镜，且所述激光切割装置包括能够相对升降的安装平台与旋转支架，所述安装平台用于支撑所述球面透镜，所述旋转支架用于围绕所述球面透镜的球心旋转，且所述旋转支架上滑动安装有激光头，所述激光头用于向所述安装平台发射至少有一个截面为空心锥形的锥形激光束，且所述锥形激光束与所述球面透镜表面相切，以此利用锥形激光束围绕透镜球心的旋转能够一次性完成球面的精准切割，且切割效率高；另外，基于激光头在旋转支架上的滑动，还能够使锥形激光束有效相切于不同尺寸的球面透镜，进而灵活适用于不同尺寸透镜的球面切割。

Description

一种汽车车灯透镜激光切割装置

技术领域

本发明属于汽车零件激光加工技术领域，具体涉及一种汽车车灯透镜激光切割装置。

背景技术

如图1所示，现有车灯透镜通常采用注塑成型的方式制成球面结构，并且车灯透镜在通过注塑模具成型后主要由透镜a和连接杆b组成，以此使得该模具能够一次性成型多个透镜a，并且其连接杆b还用于取料，以方便实现成型后透镜a的脱模；然而在实际使用车灯透镜时，透镜表面的球面弧度会对透镜的光线透射作用产生一定影响，因此在使用透镜前还需将连接杆b从透镜a表面切除。

现有的切割方式主要包括机械切割和激光切割两种，其中激光切割如图2所示，由能够围绕透镜a旋转的激光头c发射用于切割的激光束d，且通过激光头c的旋转将连接杆b切除，但是由于透镜a的表面呈现为球面结构，因此在激光头c完成一次旋转切割后，透镜a表面仍残留有一部分的连接杆b，从而导致透镜切割加工精度不高。另外，若想尽可能的减少连接杆b的残留，则需要调整透镜a或者激光头c的旋转方向，并执行多次切割，由此又会造成透镜切割加工效率较低的问题。

综上可知，如何适应性的提高切割精度以及切割效率是执行车灯透镜激光切割处理中的重要问题。

发明内容

鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，本发明的目的在于提供一种汽车车灯透镜激光切割装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种汽车车灯透镜激光切割装置，所述车灯透镜为球面透镜，且所述激光切割装置包括能够相对升降的安装平台与旋转支架，所述安装平台用于支撑所述球面透镜，所述旋转支架用于围绕所述球面透镜的球心旋转，且所述旋转支架上滑动安装有激光头，所述激光头用于向所述安装平台发射至少有一个截面为空心锥形的锥形激光束，且所述锥形激光束与所述球面透镜表面相切。

优选的，所述安装平台的底部连接有液压升降机构，所述安装平台的两侧均设有固定支架，且所述旋转支架转动安装于所述固定支架上。

优选的，在所述旋转支架的一侧开设有滑槽，且所述滑槽内转动安装有螺纹杆；在所述激光头的一侧固定连接有滑块，且所述滑块旋合套设于所述螺纹杆上。

优选的，所述激光头包括安装有激光发射器的半环形基架，且所述滑块与所述半环形基架固定连接。

优选的，所述安装平台包括基座以及转动安装于所述基座上的负吸台，且所述车灯透镜负吸支撑于所述负吸台顶部。

优选的，在所述负吸台的外圆周边缘处固定有截面为三角形的密封条，在所述基座的内壁上开设有密封槽，且所述密封条卡合嵌入于所述密封槽内。

优选的，在所述负吸台顶部的中心处固定有中心台，且所述中心台的周围呈放射状的连接有多个校正伸缩杆。

优选的，所述校正伸缩杆包括滑动连接的固定杆和活动杆，所述活动杆的一端形成有抵触车灯透镜内壁的导向坡面，且所述活动杆的另一端连接有嵌入于固定杆内部的定位弹簧。

优选的，所述激光切割装置还包括自动送料机构，所述自动送料机构包括沿第一方向送料的传送带以及沿第二方向送料的机械手，且所述传送带与安装平台沿第二方向依次设置。

优选的，所述机械手包括：

共轴固定的中心柱与外筒，且所述中心柱与外筒之间呈放射状的均匀固定有N个限位杆；

共轴套设于中心柱与外筒之间的活动套，每个所述活动套的底部均固定有负吸环，且每个所述活动套上均匀的开设有N个能够穿过所述限位杆的限位槽；每个限位槽内均固定有滑动贯穿所述限位杆的导杆，且所述导杆外部套设有与所述限位杆相连的限位弹簧。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明设置能够发射锥形激光束的激光头，且通过激光头在旋转支架上的滑动保证该锥形激光束始终能够相切于球面车灯透镜的表面，由此方便根据透镜大小的不同在透镜表面形成一直径不同的环状或弧状切面，进而基于旋转支架的转动使得该环状或弧状切面逐渐接触并切除透镜上的连接柱，一次性完成球面的精准切割，切割效率高，并且能够灵活适用于不同尺寸的球面透镜。

(2)设置能够升降的安装平台用于支撑透镜，以此有效保证旋转支架与激光头均围绕透镜的球心进行旋转，进而使锥形激光束旋转至任意角度时均能与透镜表面相切，并由此提升球面切割精度。

(3)安装平台包括能够旋转的负吸台，由此方便调整透镜上连接柱的定位位置，从而便于实现各连接柱的完整切割。

(4)设置能够形成内凹槽的机械手来实现球面透镜的自动送料，以此进一步提升切割效率，并且该机械手的内凹槽由多个可独立升降的活动套配合构成，每个活动套底部均固定有负吸环，负吸取料稳定、结构灵活、能够有效适用于不同尺寸透镜的自动取料。

附图说明

图1为现有车灯透镜注塑成型后的立体结构图；

图2为现有车灯透镜激光切割的原理图；

图3为本发明的结构示意图；

图4-图6为本发明中安装平台与激光头装配的结构示意图；

图7为本发明中安装平台与激光头装配的剖视图；

图8为图4中的A处放大图；

图9为图7中的B处放大图；

图10为本发明中校正伸缩杆的剖视图；

图11为本发明中激光头所发射的锥形激光束与球面相切的原理图；

图12为本发明中激光头旋切切割的原理图；

图13为本发明中机械手的剖视图；

图14为图13中的C处放大图；

图15为本发明中导杆、限位杆与中心柱装配的结构示意图；

图16为本发明中活动套的结构示意图；

图中：安装平台-10；基座-11；负吸台-12；中心台-13；校正伸缩杆-14；固定杆-141；活动杆-142；定位弹簧-143；旋转支架-20；螺纹杆-21；激光头-30；自动送料机构-40；传送带-41；机械手-42；中心柱-43；外筒-44；限位杆-45；活动套-46；负吸环-47；限位槽-48；导杆-49；限位弹簧-410。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明所提供的汽车车灯透镜激光切割装置主要用于球面透镜上连接柱的切割，且如图3所示，该激光切割装置具体包括安装平台10、旋转支架20、激光头30和自动送料机构40。

其中安装平台10用于支撑待切割的球面透镜，且安装平台10的底部连接有液压升降机构；另外安装平台10的两侧均设有固定支架，且所述旋转支架20转动安装于固定支架上，激光头30滑动连接于旋转支架20上，以此保证旋转支架20能够始终围绕所述球面透镜的球心进行旋转。

由上，在具体执行车灯(球面)透镜的切割时，以图1所示的一次性成型6个透镜为例，首先利用现有的激光切割或者机械切割的方式将6各相互连接的透镜分割成6个独立的透镜，此时每个透镜上均残留有一部分的连接柱；然后通过自动送料机构40将各个独立的透镜送料至安装平台10上；接着利用液压升降机构调节透镜(安装平台10)与旋转支架20在竖直方向上的相对位置，并保证透镜的球心位于旋转支架20的旋转轴上；再通过激光头30在旋转支架20上的滑动来调整激光头30所发射的锥形激光束与透镜的相对位置，该锥形激光束如图4及图6所示至少有一个截面为空心锥形(即完整空心圆锥状或者部分空心圆锥状)，且该锥形激光束能够与透镜球面相切，具体呈现为图11所示的相切状态；最后通过安装于固定支架上的电机驱动旋转支架20以及激光头30围绕球面透镜的球心进行旋转，进而利用锥形激光束在透镜表面所形成的环状或弧状切面来完成连接柱的完整切割，并有效保证透镜球面的精准。

上述关于旋转支架20与激光头30的旋转切割，具体参考图5、图7及图12所示原理：激光头30发射出能够相切于透镜表面的激光束i，并且随着旋转支架20与激光头30的旋转，激光束i始终相切于透镜表面、并逐渐靠近与透镜相连的连接柱，直至激光束i与连接柱接触后执行切割。另外，图12还表述了激光头30发射出部分(1/2)锥形激光束时，通过移动激光头30能够使该部分(1/2)锥形激光束相切于不同尺寸的透镜表面。再另外，如图11所示，图中虚线示出了完整锥形激光束的截面状态，且图中的实线圆表示为(球面)透镜。锥形激光束的光路相切于透镜表面，并且根据激光头30(发射源)与透镜之间距离的不同，能够使锥形激光束有效相切于不同尺寸的(球面)透镜。综上可知，本发明基于旋转支架20与激光头30的配合能够灵活适用于不同尺寸透镜的精准切割。

具体的，关于激光头30在旋转支架20上的移动，结合图8可知，在所述旋转支架20的一侧开设有滑槽，且所述滑槽内转动安装有螺纹杆21；在所述激光头30的一侧固定连接有滑块，且所述滑块旋合套设于所述螺纹杆21上。基于此利用安装在旋转支架20上的电机驱使螺纹杆21转动，在基于螺纹杆21与滑块之间的螺旋传动即可驱使滑块沿滑槽移动，而述激光头30包括安装有激光发射器的半环形基架，且所述滑块与所述半环形基架固定连接，进而即可驱使激光头30产生移动，并借此保证激光头30所发射的激光束有效相切于不同尺寸的透镜。在图4中，激光发射器与半环形基架的形状相同，且该激光发射器向半环形基架的中心轴处发射收敛的部分(1/2)锥形激光束；在图6中，激光发射器安装于半环形基架的中间处，且该激光发射器向半环形基架的中心轴处发射外散的完整锥形激光束。

在本发明的一具体实施方式中，关于上述自动送料机构40的自动送料，结合图3可知，自动送料机构40包括沿第一方向送料的传送带41以及沿第二方向送料的机械手42，且所述传送带41与安装平台10沿第二方向依次设置。其中，传送带41用于传送分切后并残留有连接柱的单个透镜，机械手42用于将透镜从传送带41上转送至安装平台10上(还用于将切割后的透镜返送至传送带41上)。

进一步参考图13-图16所示，所述机械手42包括：

共轴固定的中心柱43与外筒44，且所述中心柱43与外筒44之间呈放射状的均匀固定有N个限位杆45；

共轴套设于中心柱43与外筒44之间的多个活动套46，每个所述活动套46的底部均固定有负吸环47，且每个所述活动套46上均匀的开设有N个能够穿过所述限位杆45的限位槽48；每个限位槽48内均固定有滑动贯穿所述限位杆45的导杆49，且所述导杆49外部套设有与所述限位杆45相连的限位弹簧410。

由上可知，在利用机械手42进行待切割(球面)透镜的取料时，首先可利用电推杆、液压升降杆等设备驱使机械手42下降并向透镜靠近，透镜以球面朝上的方式放置于传送带41上，因此当机械手42下移靠近透镜时，基于透镜球面的抵触限定会使得部分活动套46相对于中心柱43、外筒44及限位杆45产生轴向上移，并由此使得限位弹簧410变形。具体机械手42在初始状态下各活动套46均定位于图13中最外侧活动套46所示的位置，而随着部分活动套46与透镜的抵触，则使得位于内部的部分活动套46独立移动而形成图13中间位置所示的内凹槽，透镜球面限定于该内凹槽内，并且各活动套46的底部均固定有负吸环47，负吸环47与透镜表面直接抵触，由此即可利用负吸环47的负吸作用使得透镜负吸固定于该内凹槽中，以此实现取料；在取料后，通过移动机械手42在第二方向上的移动即可实现送料。而在放料时，通过负吸环47释放负吸即可。具体该负吸环47通过连接电磁阀构成电驱动的负吸取料结构，从而方便控制负吸的形成与释放。

在本发明的一具体实施方式中，关于上述安装平台10对待切割(球面)透镜的支撑，具体参考图7所示：在所述安装平台10顶部的中心处固定有中心台13，且所述中心台13的周围呈放射状的连接有多个校正伸缩杆14。结合图10可知，校正伸缩杆14包括滑动连接的固定杆141和活动杆142，所述活动杆142的一端形成有抵触车灯透镜内壁的导向坡面，且所述活动杆142的另一端连接有嵌入于固定杆141内部的定位弹簧143。基于此，机械手42在将待切割的透镜释放于负吸台12上时，保证中心台13能够容纳于透镜内部，并且通过活动杆142导向坡面与透镜内壁之间的抵触，还使得多个校正伸缩杆14也收缩于透镜内部；在机械手42完全释放透镜后，机械手42对透镜的限制作用消失，此时基于多个校正伸缩杆14(定位弹簧143)的回弹对透镜的定位位置进行校正，即保证透镜中心与中心台13的中心轴位于同一直线上，进而也保证了透镜中心与安装平台10的中心轴位于同一直线上，并由此提高透镜与旋转支架20、激光头30等配合定位的精准性。

进一步参考图7所示，所述安装平台10包括基座11以及转动安装于所述基座11上的负吸台12，所述中心台13固定安装于负吸台12顶部，且所述车灯透镜负吸支撑于所述负吸台12顶部。由此在通过机械手42将待切割的透镜释放于负吸台12上后，可基于基座11底部安装的电机驱动负吸台12及其上的透镜进行旋转，以此调整透镜的支撑方位，并保证透镜上的连接柱能准确位于旋转支架20与激光头30旋转时锥形激光束的移动路径上，进而保证切割的精准性及完整性。另外，对于图1中所示的位于中间处的一个透镜而言，其上残留有多个连接柱，由此可基于负吸台12及透镜的旋转将多个连接柱完整切除。

更进一步参考图9所示，在所述负吸台12的外圆周边缘处固定有截面为三角形的密封条，在所述基座11的内壁上开设有密封槽，且所述密封条卡合嵌入于所述密封槽内。具体的，在图7及图9所示结构中，基座11内部形成有与负吸台12配合的负吸空腔，负吸发生器(图中未示出)可安装于该负吸空腔内，而负吸台12则可设为与负吸空腔连通的多孔平台，由此有效实现透镜在负吸台12顶部的负吸固定，在此结构下，密封条与密封槽的配合则能有效实现基座11与负吸台12连接处的密封，并且将密封条与密封槽的截面设为三角形，由此还能有效为负吸台12的边缘提供支撑，进而提高负吸台12装配的稳定性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种汽车车灯透镜激光切割装置，其特征在于：所述车灯透镜为球面透镜，且所述激光切割装置包括能够相对升降的安装平台(10)与旋转支架(20)，所述安装平台(10)用于支撑所述球面透镜，所述旋转支架(20)用于围绕所述球面透镜的球心旋转，且所述旋转支架(20)上滑动安装有激光头(30)，所述激光头(30)用于向所述安装平台(10)发射至少有一个截面为空心锥形的锥形激光束，且所述锥形激光束与所述球面透镜表面相切。

2.根据权利要求1所述的汽车车灯透镜激光切割装置，其特征在于：所述安装平台(10)的底部连接有液压升降机构，所述安装平台(10)的两侧均设有固定支架，且所述旋转支架(20)转动安装于所述固定支架上。

3.根据权利要求1所述的汽车车灯透镜激光切割装置，其特征在于：在所述旋转支架(20)的一侧开设有滑槽，且所述滑槽内转动安装有螺纹杆(21)；在所述激光头(30)的一侧固定连接有滑块，且所述滑块旋合套设于所述螺纹杆(21)上。

4.根据权利要求3所述的汽车车灯透镜激光切割装置，其特征在于：所述激光头(30)包括安装有激光发射器的半环形基架，且所述滑块与所述半环形基架固定连接。

5.根据权利要求1所述的汽车车灯透镜激光切割装置，其特征在于：所述安装平台(10)包括基座(11)以及转动安装于所述基座(11)上的负吸台(12)，且所述车灯透镜负吸支撑于所述负吸台(12)顶部。

6.根据权利要求5所述的汽车车灯透镜激光切割装置，其特征在于：在所述负吸台(12)的外圆周边缘处固定有截面为三角形的密封条，在所述基座(11)的内壁上开设有密封槽，且所述密封条卡合嵌入于所述密封槽内。

7.根据权利要求5所述的汽车车灯透镜激光切割装置，其特征在于：在所述负吸台(12)顶部的中心处固定有中心台(13)，且所述中心台(13)的周围呈放射状的连接有多个校正伸缩杆(14)。

8.根据权利要求7所述的汽车车灯透镜激光切割装置，其特征在于：所述校正伸缩杆(14)包括滑动连接的固定杆(141)和活动杆(142)，所述活动杆(142)的一端形成有抵触车灯透镜内壁的导向坡面，且所述活动杆(142)的另一端连接有嵌入于固定杆(141)内部的定位弹簧(143)。

9.根据权利要求1所述的汽车车灯透镜激光切割装置，其特征在于：所述激光切割装置还包括自动送料机构(40)，所述自动送料机构(40)包括沿第一方向送料的传送带(41)以及沿第二方向送料的机械手(42)，且所述传送带(41)与安装平台(10)沿第二方向依次设置。

10.根据权利要求9所述的汽车车灯透镜激光切割装置，其特征在于，所述机械手(42)包括：

共轴固定的中心柱(43)与外筒(44)，且所述中心柱(43)与外筒(44)之间呈放射状的均匀固定有N个限位杆(45)；

共轴套设于中心柱(43)与外筒(44)之间的多个活动套(46)，每个所述活动套(46)的底部均固定有负吸环(47)，且每个所述活动套(46)上均匀的开设有N个能够穿过所述限位杆(45)的限位槽(48)；每个限位槽(48)内均固定有滑动贯穿所述限位杆(45)的导杆(49)，且所述导杆(49)外部套设有与所述限位杆(45)相连的限位弹簧(410)。