CN204308419U - 一种自动激光打孔设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自动激光打孔设备，其中包括操作平台、供给定位装置、激光头组件以及控制器。所述操作平台包括用于设置运转参数的单片机控制盒和显示运转信息的显示器。所述供给定位装置用于对物料进行定位并运送加工位。所述激光头组件在加工位对物料进行加工。工作人员通过所述单片机控制盒设置设备的运转参数，所述控制器接收运转参数的信息后对所述供给定位装置和激光头组件发出动作指令，所述供给定位装置和激光头组件自动配合完成上料、加工以及卸料等工作。本实用新型提供的自动激光打孔设备能够精确的对物料进行打孔加工，并可以对打孔的大小、数量、阵列等进行快速设置，大幅提高了激光打孔的效率，节省了成本。

Description

一种自动激光打孔设备

技术领域

本实用新型属于自动化工业加工技术领域，具体涉及一种能够自动控制完成上料下料以及激光打孔的自动激光打孔设备。

背景技术

在工业加工技术领域中，通常会采用模具冲裁的方式在物料上形成通孔，但是，随着微机电技术的发展，生产加工的物料越来越小，需要加工的通孔直径也逐渐缩小。在微机电技术中，以硅麦克风金属外壳为例，为了提升产品各项性能，需在金属外壳上加工几十微米级的任意微孔矩阵。但是传统的冲裁技术由于模具、材料特性等因素的限制，加工工艺所限孔径无法小于直径0.1毫米。所以，传统加工方法已经不能满足某些工艺需求。

激光打孔是近些年逐渐兴起的新型通孔加工手段，由于激光束具有能量高、发散性小等优点，所以激光加工可以形成直径更小的通孔，更进一步的，可以形成密集的微小通孔阵列。

但是，激光加工也对加工工艺提出了更高要求。首先，激光束容易对工装、物料、特别是工作人员造成伤害。其次，激光加工属于精密加工方法，物料的定位、激光的控制等问题都无法简单的通过工作人员人工实现。

所以，有必要为激光打孔加工设计一种自动化设备。该设备能够自动将物料送入加工位并进行精确的定位，并且可以方便的对打孔的数量、位置、阵列等特征进行设置。实现高效、准确的在物料上加工微型通孔、通孔阵列的目的。

实用新型内容

本实用新型为至少解决上述技术问题之一，提供了一种自动激光打孔设备，其中包括：

操作平台，所述操作平台包括用于设置运转参数的单片机控制盒；

用于对物料进行定位并送入加工位的供给定位装置；

在所述加工位对物料进行打孔的激光头组件；

用于与所述操作平台进行通信并对所述供给定位装置和激光头组件进行控制的控制器。所述控制器根据所述单片机控制盒设置的运转参数，对所述供给定位装置和激光头组件发出动作指令，所述供给定位装置和激光头组件自动配合完成上料、加工以及卸料。

所述控制器可以包括用于存储动作指令程序的工控机，所述工控机根据单片机控制盒设置的运转参数向所述供给定位装置和激光头组件发出相应的动作指令。

所述控制器种还可以包括激光发生控制器和电磁阀气路。所述激光发生控制器接收所述工控机发出的动作指令，驱动所述激光头组件。所述电磁阀气路接收所述工控机发出动作指令，驱动所述供给定位装置。

所述供给定位装置可以包括旋转打孔定位组件，所述旋转打孔定位组件包括：

上料装置；

对准所述激光头组件的加工位；

卸料装置；以及

具有定位槽的转盘。所述转盘带动定位槽转动，所述定位槽依次经过上料装置、加工位和卸料装置，所述上料装置对定位槽进行上料，所述激光头组件在所述加工位对定位槽中的物料进行打孔作业，所述卸料装置将定位槽中的物料卸除。

所述供给定位装置还可以包括供给组件，所述供给组件包括螺旋震动上料盘和直线料道。所述螺旋震动上料盘将物料以相同的姿态排列输送，所述直线料道接收螺旋震动上料盘输送的物料，并以直线形式输送物料，所述直线料道的出口与所述供给定位装置对接。

另外，所述自动激光打孔设备还可以包括用于将所述激光头组件发出的激光束屏蔽在有限空间内的防护箱组件，所述防护箱组件包括箱门以及用于检测所述箱门是否关闭的门检测装置。

所述自动激光打孔设备还可以包括用于收集完成打孔加工的物料的回收料盒组件，所述回收料盒组件与所述供给定位装置的出口对接。

所述自动激光打孔设备还可以包括用于承载所述操作平台、控制器、供给定位装置以及激光头组件的架台机柜。

本实用新型提供的自动激光打孔设备能够方便的对打孔的各项参数进行控制，工作人员只需将物料放入供给定位装置，并设置好所需要的参数，该设备就能够自动完成打孔加工。相较于现有技术的半自动化生产以及冲裁打孔工艺，这种设备大幅提高了微型通孔、通孔阵列的加工效率和产品质量。本实用新型的自动激光打孔设备适合用于现代工业生产。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例中旋转打孔定位组件的立体示意图；

图2为本实用新型具体实施例中旋转打孔定位组件的俯视图；

图3为本实用新型具体实施例中供给组件的俯视图；

图4为本实用新型具体实施例中防护箱组件的立体示意图；

图5为本实用新型具体实施例中激光头组件的侧视图；

图6为本实用新型具体实施例提供的自动激光打孔设备的主视图；

图7为本实用新型具体实施例提供的自动激光打孔设备的俯视图；

图8为本实用新型具体实施例中物料在加工位中完成打孔加工后的俯视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的组件或具有相同或类似功能的组件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本实用新型提供了一种新型的自动激光打孔设备，其中包括操作平台1、供给定位装置2、激光头组件3以及控制器。所述操作平台1包括用于设置设备运转参数的单片机控制盒和现实设备运转信息的显示器。在使用所述自动激光打孔设备时，工作人员可以根据实际应用情况通过单片机控制盒对供给定位装置2和激光头组件3的运转参数进行选择，挑选所需的运输动作、加工动作以及激光束阵型。所述显示器会显示工作人员选择的运转参数以及所述设备的实际工作情况。更进一步的，工作人员可以在单片机控制盒上自由编辑、存入新的运输动作和激光束阵型等运转参数，以适应不同物料的加工需求。所述供给定位装置2用于对物料进行定位并送入加工位213。首先，供给定位装置2自动将物料整齐排列，然后，通过定位槽2111等方式将物料准确定位，再逐一或按批将物料送入与所述激光头组件3配合的加工位213完成加工，最后，所述供给定位装置2将已加工完的物料卸下或送入下一个工序。所述激光头组件3是所述设备中的加工单元，当物料进入加工位213后，所述激光头组件3对物料射出激光束，完成打孔加工。工作人员可以对激光束的阵型进行参数设置，使一台激光头组件3形成多束、排列阵型不同的激光束，从而实现在物料上形成微米级任意孔阵列的目的。特别的，所述控制器是所述自动激光打孔设备中的控制单元其用于与所述操作平台1进行通信，并对供给定位装置2和激光头组件3发出动作指令。所述控制器可以根据工作人员在操作平台1上选择的运转参数和模式调用预先存储的程序，分别对所述供给定位装置2和激光头组件3发出相应的动作指令，所述动作指令中包括运输动作、加工动作、激光束阵型等运转参数，使各装置配合完成上料、加工、卸料等动作。特别的，当工作人员编辑了新的运转参数时，所述控制器可以存储这些新的参数以供以后使用。另外，所述自动激光打孔设备中可以设置反馈传感器，用以监控所述设备的运转状况。所述控制器收集这些反馈信息，并将信息发送回操作平台1，在显示器中显示设备的运转状况。

在具体实施例中，所述控制器中可以包括工控机，所述工控机中存储有所述供给定位装置2和激光头组件3的动作指令和运转程序。当接收到所述单片机控制盒设定的运转参数后，工控机调用与运转参数匹配的程序，并向供给定位装置2和激光头分别发出动作指令。

特别的，所述控制器中可以包括激光发生控制器，所述激光发生控制器接收所述工控机发出的针对激光头组件3的动作指令，对所述激光头组件3的照射位置进行修正，调整激光头的形态以形成所需的激光束阵型，并驱动激光头组件3的启动和停止。所述控制器中还可以包括电磁阀气路，所述电磁阀气路接收所述工控机发出的针对供给定位装置2的动作指令，对供给定位装置2中的例如送料喷气口、定位吸气口、卸料喷气口等气路进行控制，驱动所述供给定位装置2准确完成送料工作。

在具体实施例中，如图1所示，所述供给定位装置2可以包括旋转打孔定位组件21。其中包括上料装置212、加工位213、卸料装置214以及具有定位槽2111的转盘211。所述旋转打孔定位组件21根据控制器发出的动作指令进行工作。所述转盘211带动定位槽2111转动，所述定位槽2111依次经过上料装置212、加工位213和卸料装置214，所述上料装置212对定位槽2111进行上料，所述激光头组件3在所述加工位213对定位槽2111中的物料进行打孔作业，所述卸料装置214将定位槽2111中的物料卸除。所述转盘211可以由步进电机或其他装置驱动旋转。

如图2所示，所述定位槽2111设置在所述转盘211的边缘，其内部可以设置有定位吸气口2112，当所述定位槽2111中具有物料时，所述定位吸气口2112能够对物料产生吸力，将物料牢固的吸附在所述定位槽2111内。所述上料装置212可以具有用于输送物料的上料通道2121，所述上料通道2121对准所述转盘211的边缘。当转盘211旋转时，所述定位槽2111能够恰好与上料通道2121对接，上料通道2121能够将物料送入所述定位槽2111内。所述激光头组件3设置在所述加工位213的上方，当载有物料的定位槽2111移动到加工位213时，所述激光头组件3对定位槽2111内的物料进行激光打孔加工。在该实施例中，激光头组件3设置在所述加工位213的上方(图中未示出)，激光束向下射出。所述卸料装置214可以具有用于卸下物料的卸料通道2141，所述卸料通道2141对准所述转盘211的边缘。当载有已完成打孔的物料的定位槽2111移动到卸料位时，所述定位槽2111恰好与所述卸料通道2141对接，卸料装置214驱动所述定位槽2111内的物料，使之滑入卸料通道2141，脱离定位槽2111。所述上料装置212、加工位213以及卸料装置214可以沿所述转盘211的圆周方向相互间隔90度均匀分布，以方便所述转盘211上的多个定位槽2111同时分别与各个装置配合工作，提高工作效率。所述上料装置212和卸料装置214均可以使用气动系统完成上料下料工作，所述上料通道2121和卸料通道2141中安装有喷气口、节气阀等装置，可以通过喷射方式使物料喷射进入或脱离定位槽2111。本领域技术人员可以针对实际情况采用适合的气动布局，所述电磁阀气路用于对这些气动装置进行控制并提供气流。

特别的，如图1、2所示，可以在所述加工位213上安装真空除尘装置215，所述真空除尘装置215对准位于加工位213的定位槽2111。在所述激光头组件3对物料完成打孔作业后，所述真空除尘装置215将残留在物料上的加工碎屑、熔渣等杂质清除掉。

优选的，所述旋转定位组件还可以包括空位检测装置216，所述空位检测装置216安装在所述转盘211的周围。所述定位槽2111在所述卸料装置214处完成卸料后，随所述转盘211旋转与所述空位检测装置216对接。所述空位检测装置216对定位槽2111进行将检测，可以通过激光检测等方法查看定位槽2111中是否还有物料。如果定位槽2111中的物料没有在卸料位被移除，则空位检测装置216可以发出警报或停止所述工装定位组件的工作。本实用新型不对所述检测装置的检测方法以及反应动作进行具体的限定。所述上料装置212、加工位213、卸料装置214以及空位检测装置216可以沿所述转盘211的圆周方向相互间隔90度均匀分布，以方便所述转盘211上的多个定位槽2111同时分别与各个装置配合工作，所述定位槽2111可以在各个装置间定位周转。

为了配合外形是矩形的物料，本领域技术人员可以将定位槽2111设计成矩形或方形的形状。所述定位吸气口2112可以位于矩形定位槽2111的两个侧面的夹角位置。在所述矩形定位槽2111的夹角处，所述定位吸气口2112可以同时向物料的两个表面施加吸力，物料会向定位吸气口2112所在的夹角位置靠拢，从而紧贴所述矩形定位槽2111的两个表面，实现准确、牢固的定位。另外，为了配合激光打通加工，所述定位槽2111内可以具有避让槽。在本实施例中，所述激光头组件3从上方向下照射激光，则所述定位槽2111的底面具有避让槽，将激光经过的路径让开，防止激光束对定位槽2111和转盘211造成伤害。完成打孔后，物料上的熔渣、碎屑也可以从所述避让槽处脱落，不会留在定位槽2111内。

为了提高所述工装定位组件的工作效率，本领域技术人员可以对所述定位槽2111的数量、位置进行调整，也可以对所述上料位、加工位213、卸料位、检测位的布局进行调整，本实用新型并不对这些特征进行限制。

在具体实施例中，所述供给定位装置2还可以包括供给组件22，如图3所示，其中包括螺旋震动上料盘221和直线料道222。所述螺旋震动上料盘221将物料以统一的姿态排列输送，所述直线料道222接收螺旋震动上料盘221输送的物料，并以直线形式输送物料，所述直线料道222的出口与所述旋转打孔定位组件21对接。

所述螺旋震动上料盘221内具有与物料结构对应的特殊轨道，物料能够在轨道中被自动区分正反面，并以统一的姿态排列。工作人员只需要将物料倒入圆盘，上料盘就能够自动开始排列、输送物料。所述直线料道222与所述螺旋震动上料盘221对接，将输送的物料以直线形式继续输送，并最终送入所述上料装置212。所述供给组件22中可以包括料满检测装置223，当料满检测装置223检测到物料排满直线震动料道时，可控制旋转震动上料盘暂停震动以节省能源，反之则启动。

在更优的实施例中，所述激光打孔设备还可以包括防护箱组件4。由于所述激光头组件3射出的激光对人体有害，所以为了保护工作人员，所述激光打孔设备上安装有有黑色金属屏蔽板制成的防护箱组件4。如图4所示，所述防护箱组件4用于将所述激光头组件3射出的激光屏蔽在有限的空间内。一般的，防护箱需要将激光头到加工位213这段空间包围起来，在本实施例中，所述旋转打孔组件完全安装在所述防护箱内部，所述激光头组件3射出激光的部分也完全设置在防护箱内。但是本实用新型并不限制防护箱只能屏蔽本实施例中示出的空间，本领域技术人员可以根据实际情况对防护箱中包含的设备及空间大小进行调整。所述防护箱组件4还可以包括箱门41和门检测装置42。工作人员可以通过箱门41单开防护箱，方便更换、维护防护箱内部的装置。为了确保设备在工作时防护箱的箱门41是关闭的，所述防护箱组件4上可以安装有用于检测箱门41是否关闭的门检测装置42。如果箱门41未关闭，所述门检测装置42可以发出警报或阻止激光头组件3工作。

如图5所示，所述激光头组件3可以包括激光头31和激光头支架32。所述激光头31安装在激光头支架32上，并与电源、控制器相连。在本实用新型的实施例中，所述激光头31位于所述加工位213的上方，激光头31向位于其下方的定位槽2111中的物料照射激光。所述支架用于调整激光头31的姿态和位置，工作人员可以通过操作平台1控制支架移动，从而调整激光头31的照射位置。

特别的，所述自动激光打孔设备还可以包括用于回收物料的回收料盒组件5。所述回收料盒组件5与卸料装置214的出口对接，收集已完成打孔加工的物料。所述回收料盒组件5可以安装在所述防护箱组件4中，如图4所示。

在本实用新型的实施例中，所述自动激光打孔设备还包括用于承载所述操作平台1、控制器、供给定位装置2以及激光头组件3的架台机柜6。图6和7分别是具体实施例中所述自动激光打孔设备的整体主视图和俯视图，如图6、7所示，所述操作平台1和供给定位装置2可以安装在所述架台机柜6之上，所述控制器、电源等装置可以安装在架台机柜6的内部，所述激光头组件3安装在所述供给定位装置2和操作平台1的旁边，其中激光头位于所述加工位213的上方。所述防护箱组件4将所述旋转打孔定位组件21和激光头31收容在其内部，以防止激光射出。特别的，为了方便示出本实施例的结构特征，所述防护箱组件4在图6、7中以透明的箱体出现。在实际生产中，防护箱组件4通常由非透明材料制成。所述架台机柜6将设备中的各个装置集合在一个紧凑的空间内，并为它们提供支撑，提高了所述自动激光打孔设备的空间利用率，便于工作人员的操作和维护。

以上是本实用新型提供的自动激光打孔设备，该设备可以对多种物料进行激光打孔作业。针对不同规格的物料，工作人员只需要更换相应的工装和输送料道即可，例如更换螺旋震动上料盘、转盘和定位槽等配件。另一方面，该设备可通过特定的编程操控软件对打孔大小、数量、排布、位置等进行快速设置。图8是物料在加工位完成激光打孔后的俯视放大图，如图8所示，经过激光加工后，物料9上具有通孔阵列91。所述自动激光打孔设备极大的提高了激光加工的精度，并且改善了生产效率，减少了人工干预环节，降低了人工成本。

本实用新型的应用范围不局限于以上描述的特定实施例，本领域技术人员可以根据实际应用以及本领域的常用手段对供给定位装置的结构、激光头组件的类型、控制器中的程序等特征进行修改。对于本领域的普通技术人员而言，可以在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型所附权利要求旨在将这些变型、替换等结构包含在其保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动激光打孔设备，其特征在于，包括：

操作平台(1)，所述操作平台(1)包括用于设置运转参数的单片机控制盒；

用于对物料进行定位并送入加工位(213)的供给定位装置(2)；

在所述加工位(213)对物料进行打孔的激光头组件(3)；

用于与所述操作平台(1)进行通信并对所述供给定位装置(2)和激光头组件(3)进行控制的控制器；

所述控制器根据所述单片机控制盒设置的运转参数，对所述供给定位装置(2)和激光头组件(3)发出动作指令，所述供给定位装置(2)和激光头组件(3)自动配合完成上料、加工以及卸料。

2.根据权利要求1所述的自动激光打孔设备，其特征在于，所述控制器包括用于存储动作指令程序的工控机，所述工控机根据单片机控制盒设置的运转参数向所述供给定位装置(2)和激光头组件(3)发出相应的动作指令。

3.根据权利要求2所述的自动激光打孔设备，其特征在于，所述控制器包括激光发生控制器，所述激光发生控制器接收所述工控机发出的动作指令，驱动所述激光头组件(3)。

4.根据权利要求2所述的自动激光打孔设备，其特征在于，所述控制器包括电磁阀气路，所述电磁阀气路接收所述工控机发出动作指令，驱动所述供给定位装置(2)。

5.根据权利要求1所述的自动激光打孔设备，其特征在于，所述供给定位装置(2)包括旋转打孔定位组件(21)，所述旋转打孔定位组件(21)包括：

上料装置(212)；

对准所述激光头组件(3)的加工位(213)；

卸料装置(214)；以及

具有定位槽(2111)的转盘(211)；

所述转盘(211)带动定位槽(2111)转动，所述定位槽(2111)依次经过上料装置(212)、加工位(213)和卸料装置(214)，所述上料装置(212)对定位槽(2111)进行上料，所述激光头组件(3)在所述加工位(213)对定位槽(2111)中的物料进行打孔作业，所述卸料装置(214)将定位槽(2111)中的物料卸除。

6.根据权利要求1所述的自动激光打孔设备，其特征在于，所述供给定位装置(2)包括供给组件(22)，所述供给组件(22)包括：

螺旋震动上料盘(221)；

直线料道(222)；

所述螺旋震动上料盘(221)将物料以相同的姿态排列输送，所述直线料道(222)接收螺旋震动上料盘(221)输送的物料，并以直线形式输送物料，所述直线料道(222)的出口与所述供给定位装置(2)对接。

7.根据权利要求1所述的自动激光打孔设备，其特征在于，包括用于将所述激光头组件(3)发出的激光束屏蔽在有限空间内的防护箱组件(4)。

8.根据权利要求7所述的自动激光打孔设备，其特征在于，所述防护箱组件(4)包括箱门(41)以及用于检测所述箱门(41)是否关闭的门检测装置(42)。

9.根据权利要求1所述的自动激光打孔设备，其特征在于，包括用于收集完成打孔加工的物料的回收料盒组件(5)，所述回收料盒组件(5)与所述供给定位装置(2)的出口对接。

10.根据权利要求1-9任意之一所述的自动激光打孔设备，其特征在于，包括用于承载所述操作平台(1)、控制器、供给定位装置(2)以及激光头组件(3)的架台机柜(6)。