CN203063476U

CN203063476U - 一种适合大曲率曲面的激光打标机

Info

Publication number: CN203063476U
Application number: CN 201220637515
Authority: CN
Inventors: 马春宇; 王昶; 袁军平; 吴海超; 薄海瑞; 陈德东
Original assignee: Guangzhou Panyu Polytechnic
Current assignee: Guangzhou Panyu Polytechnic
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2022-11-28

Abstract

本实用新型公开了一种适合大曲率曲面的激光打标机，包括设置于控制柜上的工控机，通过控制总线与上述控制柜和工控机连接的激光器和X、Y、Z三轴联动工作台，所述X、Y、Z三轴联动工作台由通用数控系统驱动。本实用新型的激光打标机能解决现有振镜式激光打标机的不能对大曲率表面连续打标、雕刻幅面受限、雕刻深度波动、制造成本偏高、使用寿命偏低等问题。

Description

一种适合大曲率曲面的激光打标机

技术领域

本实用新型涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种适合大曲率曲面的激光打标机。

背景技术

目前，激光打标机广泛应用于首饰表面雕刻和模具型腔雕刻等领域。现有的激光打标机主要采用振镜及其控制系统来驱动光束沿设定路径移动，最终完成雕刻。

然而，现有的激光打标机存在如下的一些技术问题未能有效解决：1.对大曲率表面无法实现连续、稳定的打标；2.雕刻幅面尺寸受限；3.雕刻深度波动严重；4.设备制造成本偏高；5.设备的使用寿命偏低。

针对上述问题，本领域的技术人员也进行了大量的有益探索，提出了不少的技术方案。例如：专利号为92200956的中国实用新型专利公开了一种“微机控制高速激光打标机”，专利号为200420111479的中国实用新型专利公开了一种“多维度激光打标机”；专利号为200820088743的中国实用新型专利公开了“一种激光打标机”；专利号为201020641119的中国实用新型专利公开了一种“用于戒指打标的可调旋转激光打标机”等。

但是，现有技术所公开的激光打标机，仍然未能有效解决针对大曲率曲面进行激光打标时存在的打标过程不连续、幅面尺寸小、雕刻精度低、设备成本高和使用寿命短等问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种适合大曲率曲面的激光打标机，该激光打标机能解决现有振镜式激光打标机的不能对大曲率表面连续打标、雕刻幅面受限、雕刻深度波动、制造成本偏高、使用寿命偏低等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种适合大曲率曲面的激光打标机，包括设置于控制柜上的工控机，通过控制总线与上述控制柜和工控机连接的激光器和X、Y、Z三轴联动工作台，所述X、Y、Z三轴联动工作台由通用数控系统驱动。

优选的技术方案是所述X、Y、Z三轴联动工作台包括Z轴工作台、以及与所述Z轴工作台垂直且层叠设置的X轴工作台和Y轴工作台。所述X、Y、Z三个工作台分别设置有X轴驱动电机、Y轴驱动电机、以及X轴驱动电机。所述Z轴工作台还设置有Z轴可拆卸手柄。所述X或Y轴工作台包括导轨、以及设置于所述底座上的工作台底座和丝杆。所述Z轴工作台包括设置有蜗轮的丝杆、以及与所述蜗轮啮合的蜗杆。所述蜗杆的一端连接有Z轴驱动电机、另一端连接有Z轴可拆卸手柄。

更进一步优选的技术方案是所述控制总线包括电源线、信号线以及控制线。所述激光器垂直发射到所述工作台上。

本实用新型由于采用通用三轴联动数控系统，因此具有以下的有益效果：1、能实现承印材料表面与激光固定焦点在X、Y、Z三个轴向上连续的相对移动，因此不会因为曲面高度波动而偏离激光焦点导致的打标失败，因而能对大曲率表面实现连续、稳定的打标；2、可以较方便的将三轴联动扩展为四轴联动，对回转体表面进行打标时，扩展性好；3、因未通过振镜改变激光束的轴向，激光束始终保持在竖直方向，因而在雕刻过程中可以使焦点与承印材料表面时刻保持重合，雕刻功率恒定，最终保证雕刻精度；4、可以根据实际应用的场合、产品市场细分策略等因素对工作台的尺寸及行程在较大范围内进行调整，从而获得较大的雕刻幅面；5、采用通用数控系统驱动工作台代替振镜，通用性更强，价格大幅度降低；6、对环境的适应性强，不容易受灰尘、电压波动、环境湿度等因素的影响，设备故障率低、使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型一种适合大曲率曲面的激光打标机的整体结构示意图；

图2是图1所示工作台在X/Y轴方向的驱动机构示意图；

图3是图1所示工作台在Z轴方向的驱动机构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施方式进行详细说明。

如图1所示，本实用新型是一种适合大曲率曲面的激光打标机，包括：设置于控制柜1上的工控机2，通过控制总线3与上述控制柜1和工控机2连接的激光器4和X、Y、Z三轴联动工作台5，上述工作台5由通用三轴联动数控系统驱动工作。其中，激光器4、工作台5分别通过控制总线3和控制柜1、工控机2相连接。上述控制总线3包括：电源线、信号线、以及控制线等。

上述的X、Y、Z三轴联动工作台5包括：X轴驱动电机51、Y轴驱动电机52、Z轴驱动电机53、以及Z轴可拆卸手柄54。与驱动电机相匹配，工作台5在每个轴向都包括分工作台，包括：X轴向工作台501、Y轴向工作台502、Z轴向工作台503。

本实用新型在工作状态下，通过控制柜1对激光器4的激光功率等基本参数进行设定之后，激光器4便产生一定功率的参数，激光束通过扩束镜扩束后，再经反光镜反射，呈竖直方向发射到工作台5上，其焦点在X、Y、Z三个轴向的坐标均保持不变。通过MasterCAM、UG等软件对打标图案进行路径编程，经过G代码转换之后，工控机2在通用控制系统的控制下驱动工作台5的在X、Y、Z三轴轴向进行联动，从而实现工作台5与激光束之间相对位置的移动，最终实现在大曲率曲面上对各种图案的雕刻。

图2是图1所示的工作台5在X、Y轴向的驱动机构示意图，如图2所示，工作台5在X、Y轴向的移动是通过丝杆机构来实现的。由于X轴向和Y轴向工作台垂直层叠布置，图2 仅对X轴向进行描述。X轴驱动电机510带动X轴丝杆511高速旋转，进而驱动X轴向工作台底座501在X轴导轨512上精确移动，丝杆511的旋转方向决定了工作台的移动方向，丝杆511的旋转速度决定了X轴向工作台501底座的移动速度。Y轴向工作台的工作情况与X轴向一致。

图3是图1所示的工作台5在Z轴方向的驱动机构示意图，如图3所示，工作台5在Z轴向的移动放弃采取简单的丝杆驱动的方式，而是通过蜗轮蜗杆机构来实现。图3中，Z轴驱动电机53带动Z轴蜗杆531高速旋转，进而驱动Z轴蜗轮532以一定比例的转速低速转动，进而通过Z轴丝杆533带动Z轴向工作台503实现Z轴方向的移动。此外，Z轴方向还配备可拆卸手柄54，方便在离线打标或者装夹复杂工件时进行手动微调，而在数控系统驱动打标时，可将其拆卸下来以确保安全。

本实用新型不再通过振镜及其控制系统来驱动激光的移动路径，而是通过通用三轴联动数控系统驱动工作台移动来遍历三维雕刻路径，避免振镜使激光束偏离竖直方向而导致的激光束焦点偏离承印材料表面。

三轴联动工作台在X、Y轴向的移动采用丝杆机构来驱动，具有移动速度快的特点；三轴联动工作台在Z轴向的移动采用蜗轮蜗杆机构来驱动，具有控制精确、反向自锁等特点。因激光焦点范围较窄，Z轴的位置波动会显著影响到打标的效果和效率，因此采用蜗轮蜗杆机构进行驱动，能大幅度提高Z轴向的控制精度，提高打标质量。

最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，而不是对本实用新型技术方案的限定，任何对本实用新型技术特征所做的等同替换或相应改进，仍在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种适合大曲率曲面的激光打标机，包括设置于控制柜上的工控机，通过控制总线与上述控制柜和工控机连接的激光器和X、Y、Z三轴联动工作台，其特征在于，所述X、Y、Z三轴联动工作台由通用数控系统驱动。

2.如权利要求1所述的一种适合大曲率曲面的激光打标机，其特征在于，所述X、Y、Z三轴联动工作台包括Z轴工作台、以及与所述Z轴工作台垂直且层叠设置的X轴工作台和Y轴工作台。

3.如权利要求2所述的一种适合大曲率曲面的激光打标机，其特征在于，所述X、Y、Z三个工作台分别设置有X轴驱动电机、Y轴驱动电机、以及X轴驱动电机。

4.如权利要求2所述的一种适合大曲率曲面的激光打标机，其特征在于，所述Z轴工作台还设置有Z轴可拆卸手柄。

5.如权利要求2所述的一种适合大曲率曲面的激光打标机，其特征在于，所述X或Y轴工作台包括导轨、以及设置于底座上的工作台底座和丝杆。

6.如权利要求2所述的一种适合大曲率曲面的激光打标机，其特征在于，所述Z轴工作台包括设置有蜗轮的丝杆、以及与所述蜗轮啮合的蜗杆。

7.如权利要求6所述的一种适合大曲率曲面的激光打标机，其特征在于，所述蜗杆的一端连接有Z轴驱动电机、另一端连接有Z轴可拆卸手柄。

8.如权利要求1所述的一种适合大曲率曲面的激光打标机，其特征在于，所述控制总线包括电源线、信号线以及控制线。

9.如权利要求1所述的一种适合大曲率曲面的激光打标机，其特征在于，所述激光器垂直发射到所述工作台上。