激光打标设备的制作方法

本发明涉及一种打标设备，尤其是一种激光打标设备，属于激光打标的技术领域。

背景技术：

激光打标是用激光束在各种不同的物质表面上打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而“刻”出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。激光打标具有标记速度快、连续工作稳定性好、定位精度等优点，被广泛应用于电子、五金、航空器件、汽车零件等各种领域的图形和文字的标刻。

激光打标设备一般由工作台、激光器和控制系统组成。铅封电路等工件用激光进行表面打标时，需将其固定放置在工作台上进行手动作业。人工手动作业都是先将一个工件放在夹持装置上，等待激光在工件表面标刻完成后，再人工取下工件，然后放置下一个工件。这样上料后需要等待激光打标完成(一般在4秒钟左右)后才能下料。人工上料大概需要2秒钟，下料大概需要2秒钟再加上激光打标需要的时间4秒钟，相当于完成一个工件加工的时间为8秒钟(如果需要红外读码确定打标效果需要的时间更长)。因此目前的激光设备人工成本高，作业时间长，生产效率低，满足不了市场需求。

因此，提供一种激光打标设备如何使人工上料、激光打标和人工抓取下料同时进行并同步完成已成为业界亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种激光打标设备，其结构紧凑，能极大地降低下料时间和等待激光打标的时间，简化了打标流程，大大提高了产能，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述激光打标设备，包括机架；在所述机架的面板上设置用于实现工件上料的送料机构以及用于夹持并传送工件的旋转机构，沿旋转机构的转动方向上依次设置取料机构、激光打标机构、读码机构以及排料机构，所述取料机构、激光打标机构、读码机构以排料机构在面板上位于旋转机构的外侧；在所述面板的下方设置与排料机构配合的分料收料机构；

取料机构能将送料机构传送的工件放置于旋转机构上，旋转机构能将工件旋转至激光打标机构的正下方，利用激光打标机构能对正下方的工件进行所需的激光打标；激光打标后的工件由旋转机构传送至读码机构，以通过读码机构对工件上的打标信息进行读取；在读码机构读取打标信息后，旋转机构将工件传送至排料机构，排料机构将打标后的工件从旋转机构上取出，并送至分料收料机构进行分料与收料。

在所述面板上还设有工件检测机构、RFID写机构以及RFID读机构，所述工件检测机构邻近取料机构，RFID写机构位于工件检测机构与激光打标机构间，RFID读机构位于激光打标机构与读码机构间。

所述送料机构包括安装于面板上的振动盘以及位于所述振动盘外侧的直线振动轨道，所述直线振动轨道安装于直线振动发生器上，直线振动轨道的工件入口与振动盘的工件出口相连，直线振动轨道的工件出口邻近取料机构。

所述旋转机构包括转盘以及位于所述转盘中心区的转盘中心轴，在所述转盘中心轴安装有轴承座，转盘通过轴承座安装于面板上，转盘位于面板上方，在面板的下方还设有用于驱动转盘转动的转盘驱动装置；在所述转盘上设置若干用于夹持工件的夹爪机构，所述夹爪机构在转盘上呈均匀分布；转盘的下方设有用于打开夹爪机构的取料顶升机构，所述取料顶升机构在面板上与取料机构位置对应。

所述夹爪机构包括用于支撑工件的工件支撑座以及位于工件支撑座外侧的夹爪，所述夹爪安装于夹爪支撑块的上端，所述夹爪支撑块的下端与转盘下方的夹爪连接块连接，所述夹爪连接块安装于转盘下表面的夹爪导轨上，夹爪连接块能在夹爪导轨上移动，取料顶升机构驱动夹爪连接块在夹爪导轨上移动时，能使得夹爪打开或关闭。

所述转盘驱动装置通过联轴器与转盘中心轴连接，在轴承座上还设有原点检知传感器，在转盘中心轴上设有与原点检知传感器配合的原点检知片。

所述排料机构包括竖直分布在面板上的排料支撑杆，所述排料支撑杆上设有排料管固定块，排料管固定块上设有排料管，在排料管固定块的外侧设置用于将工件吹入排料管的吹气头，所述吹气头安装于吹气头固定块上。

所述分料收料机构包括分料收料架以及位于所述分料收料架上的分料面板，在所述分料面板的上方设置用于与排料机构连通的分料管，在所述分料面板的下方设有若干分料收料盒，在所述分料收料盒与分料面板上的落料孔对应；

在所述分料面板设置用于承接分料管落料的分料头，分料面板上设置用于驱动分料头移动的分料头驱动机构，分料头在分料头驱动机构作用下移动到落料孔正上方时，分料头上的工件能通过落料孔进入分料收料盒内。

所述分料头驱动机构包括安装于分料面板一端的分料电机以及安装于分料面板另一端的从动同步带轮，所述从动同步带轮通过同步带轮安装座安装于分料面板上，分料电机的输出轴上安装有主动同步带轮，所述主动同步带轮、从动同步带轮间通过分料面板上的同步带连接，在所述同步带的外侧设置分料头线性滑轨，分料头在分料头线性滑轨上能跟随同步带同步运动；在分料头线性滑轨的外侧设有若干分料计数传感器，所述分料计数传感器在分料面板上与落料孔一一正对应。

所述分料头上设有贯通分料头的分料孔，在所述分料头内设有分料片，分料头上的分料气缸能推动分料片在分料头内伸缩，当分料片在分料头内伸缩时，能封堵或打开分料孔；分料孔打开时，进入分料孔内的工件能通过落料孔进入分料收料盒内。

本发明的优点：通过取料机构将工件放置于旋转机构的夹爪机构上，旋转机构带动工件移动至所述激光打标机构进行打标，所述工件随所述旋转机构移动至所述排料机构，并利用排料顶升机构以及排料机构配合，将所述工件从夹爪机构上吹入排料管内，进入排料管内的工件通过分料收料机构进行分料与收料，从而实现工件上料、所述激光头打标和下料的同步完成，大大降低了下料时间和等待激光打标的时间，简化了作业流程，大大提高了产能。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明俯视图。

图3为本发明面板上的放大图。

图4为本发明旋转机构的示意图。

图5为本发明旋转机构的夹爪机构与取料顶升机构的配合示意图。

图6为本发明转盘上夹爪机构的放大图。

图7为本发明取料机构的结构示意图。

图8为本发明取料顶升机构的结构示意图。

图9为本发明排料机构的结构示意图。

图10为本发明排料机构的放大图。

图11为本发明分料收料机构的结构示意图。

图12为本发明分料头与分料气缸的配合示意图。

图13为本发明旋转机构、取料机构配合的放大图。

附图标记说明：1-机架、2-送料机构、3-旋转机构、4-取料机构、5-工件检测机构、6-RFID写机构、7-激光打标机构、8-RFID读机构、9-读码机构、10-排料机构、11-分料取料机构、12-取料顶升机构、13-排料顶升机构、101-面板、102-框架、103-地脚、104-脚轮、201-振动盘、202-直线振动轨道、203-直线振动发生器、204-供料安装板、301-夹爪机构、302-转盘、303-转盘驱动装置、304-联轴器、305-轴承座、306-原点检知传感器、307-原点检知片、308-转盘孔、3011-夹爪、3012-夹爪连接块、3013-绝缘片、3014-夹爪滑轨、3015-拉伸弹簧、3016-滚动轴承、3017-工件支撑座、3018-夹爪支撑块、401-吸头、402-取料臂、403-直线滑轨模块、404-取料电机、405-取料支撑座、406-取料直线滑轨、501-工件检测传感器、502-检测固定块、503-检测支撑杆、601-RFID读写器、602-读写器支撑座、701-激光器、702-升降台、901-红外读码器、902-调节头、903-读码支撑杆、1001-排料支撑杆、1002-排料管、1003-排料管固定块、1004-吹气头、1005-吹气头固定块、1006-排料传感器、1007-传感器固定块、1008-排料传感器安装架、1009-排料支撑杆底座、1101-分料管安装块、1102-分料管、1103-分料面板、1104-分料电机、1105-主动同步带轮、1106-同步带、1107-分料头、1108-分料气缸、1109-分料头线性滑轨、1110-分料计数传感器、1111-同步带轮安装座、1112-从动同步带轮、1113-落料孔、1114-分料收料架、1115-分料片、1116-分料收料盒、1117-分料孔、1201-顶升头、1202-直线气缸以及1203-气缸固定座。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，为了能极大地降低下料时间和等待激光打标的时间，简化了打标流程，大大提高产能，本发明包括机架1；在所述机架1的面板101上设置用于实现工件上料的送料机构2以及用于夹持并传送工件的旋转机构3，沿旋转机构3的转动方向上依次设置取料机构4、激光打标机构7、读码机构9以及排料机构10，所述取料机构4、激光打标机构7、读码机构9以排料机构10在面板101上位于旋转机构3的外侧；在所述面板101的下方设置与排料机构10配合的分料收料机构11；

取料机构4能将送料机构2传送的工件放置于旋转机构3上，旋转机构3能将工件旋转至激光打标机构7的正下方，利用激光打标机构7能对正下方的工件进行所需的激光打标；激光打标后的工件由旋转机构3传送至读码机构9，以通过读码机构9对工件上的打标信息进行读取；在读码机构9读取打标信息后，旋转机构3将工件传送至排料机构10，排料机构10将打标后的工件从旋转机构3上取出，并送至分料收料机构11进行分料与收料。

具体地，机架1包括框架102以及位于所述框架102顶端的面板101，在所述框架102的底端设有地脚103以及脚轮104，通过地脚103能够支撑固定整个框架102以及面板101，通过脚轮104能够方便将整个机架1移动到所需的位置，从而将本发明的打标设备移动到所需的位置。

进一步地，在所述面板101上还设有工件检测机构5、RFID写机构6以及RFID读机构8，所述工件检测机构5邻近取料机构4，RFID写机构6位于工件检测机构5与激光打标机构7间，RFID读机构8位于激光打标机构7与读码机构9间。

本发明实施例中，工件可以为任何所需打标的形式，当工件为铅封电路时，可以利用RFID写机构6向铅封电路内写入所需的信息，通过RFID读机构8来读取铅封电路内的写入内容，从而判断铅封电路内写入的信息等是否正确。一般地，RFID写机构6包括RFID读写器601以及用于支撑所述RFID读写器601的读写器支撑座602，读写器支撑座602安装于面板101上。具体实施时，利用RFID读写器601对铅封电路内进行信息读写的过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。此外，RFID读机构8的具体实现可以参照RFID写机构6的说明，主要能实现铅封电路内的信息读取即可，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

所述送料机构2包括安装于面板101上的振动盘201以及位于所述振动盘201外侧的直线振动轨道202，所述直线振动轨道202安装于直线振动发生器203上，直线振动轨道202的工件入口与振动盘201的工件出口相连，直线振动轨道202的工件出口邻近取料机构4。

本发明实施例中，振动盘201呈圆盘状，振动盘201的出料口和直线振动轨道202的入口相连。振动盘201内部有振动发生器，工件放置在振动盘201内后，利用振动盘201内的振动发生器能使工件在振动盘201内振动至振动盘201的出料口，直线振动发生器203使工件在直线振动轨道202内振动至末端。通过调节振动盘201内振动发生器的振动电压、频率、以及直线振动轨道203的振动电压和频率，从而控制送料机构2的供料的速度。直线振动轨道202固定在直线振动发生器203上，振动盘201和直线振动发生器203安装在供料安装板204上，供料安装板204通过螺栓连接到面板101上。振动盘201内振动发生器以及直线振动发生器203振动送料的具体结构形式为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。当工件被振动至直线振动轨道202的末端后，利用取料机构4能将工件取至旋转机构3上。

如图4、图5和图6所示，所述旋转机构3包括转盘302以及位于所述转盘302中心区的转盘中心轴，在所述转盘中心轴安装有轴承座305，转盘302通过轴承座305安装于面板101上，转盘302位于面板101上方，在面板101的下方还设有用于驱动转盘302转动的转盘驱动装置303；在所述转盘302上设置若干用于夹持工件的夹爪机构301，所述夹爪机构301在转盘302上呈均匀分布；转盘302的下方设有用于打开夹爪机构301的取料顶升机构12，所述取料顶升机构12在面板101上与取料机构4位置对应。

本发明实施例中，转盘驱动装置303的输出轴通过联轴器304与转盘中心轴连接，转盘驱动装置303可以采用现有常用的电机等形式，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。具体实施时，转盘302上设置八个夹爪机构301。取料顶升机构12在转盘302的下方，取料顶升机构12在面板101上与取料机构4位置对应，具体是指，当转盘302上的夹爪机构301转动至取料机构4所在的位置时，取料顶升机构12恰好能对当前将要夹持工件的夹爪机构301进行顶升，以打开夹爪机构301。当夹爪机构301处于打开状态时取料机构4能将工件放置于夹爪机构301上，工件放置夹爪机构301上后，取料顶升机构12缩回，使得夹爪机构301对工件夹紧，便于将工件跟随转盘302输送至后续的工位。

此外，所述转盘驱动装置303通过联轴器304与转盘中心轴连接，在轴承座305上还设有原点检知传感器306，在转盘中心轴上设有与原点检知传感器306配合的原点检知片307。

本发明实施例中，轴承座305安装在机架面板101，以用于支撑转盘302做旋转运动，转盘302上设置若干转盘孔308，通过转盘孔308能减轻转动惯量。转盘302可以相对于轴承座305转动，因此，在转盘302的转盘中心轴上安装原点检知片307，在轴承座305外侧安装原点检知传感器306，以保证旋转机构3的原点位置。激光打标机开始工作时，转盘302通过原点检知传感器306旋转到原点位置，之后转盘302在转盘驱动装置303的驱动下，以45°为一格做间歇性转动。原点检知传感器306为马蹄形传感器。

具体实施时，原点检知传感器306、原点检知片307间可以采用本技术领域常用的配合形式，通过原点检知传感器306、原点检知片307的具体配合，能实现转盘302的转动原点位置进行确定。转盘302在转盘驱动装置303作用下转动的位置，可以根据取料机构4、工件检测机构5、RFID写机构6、激光打标机构7、RFID读机构8、读码机构9以及排料机构10间的位置状态进行设定，只要能将转盘302稳定转动至所需的位置区域即可。

进一步地，所述夹爪机构301包括用于支撑工件的工件支撑座3017以及位于工件支撑座3017外侧的夹爪3011，所述夹爪3011安装于夹爪支撑块3018的上端，所述夹爪支撑块3018的下端与转盘302下方的夹爪连接块3012连接，所述夹爪连接块3012安装于转盘3012下表面的夹爪导轨3014上，夹爪连接块3012能在夹爪导轨3014上移动，取料顶升机构12驱动夹爪连接块3012在夹爪导轨3014上移动时，能使得夹爪3011打开或关闭。

本发明实施例中，八组夹爪机构301圆周均布在转盘302上，所述夹爪机构301为左右对称的开闭机构，通过夹爪3011能实现对工件的夹持，通过工件支撑座3017能实现工件的放置与支撑，通过绝缘片3013能起电磁屏蔽作用的绝缘片3013。夹爪导轨304安装在转盘302的底面，夹爪连接块3012能在夹爪导轨3014上移动，夹爪连接块3012通过夹爪支撑块3018与夹爪3011连接，一般地，夹爪3011的一端与夹爪支撑块3018铰接，当夹爪连接块3012在夹爪导轨3014上移动后，能通过夹爪支撑块3018实现两夹爪3011间的打开或关闭。

具体实施时，一组夹爪机构301包括两个夹爪导轨3014，在每个夹爪导轨3014上均设置一个夹爪连接块3012。在两夹爪连接块3012间设置拉伸弹簧3015，拉伸弹簧3015的两端分别与夹爪连接块3012连接，通过拉伸弹簧3015能保持夹持机构处于常闭状态，夹爪连接块3012与顶升机构12的顶升头1201碰撞的地方安装有滚动轴承3016。

如图8所示，取料顶升机构12包括气缸固定座1203以及安装于所述气缸固定座1203上的直线气缸1202，所述直线气缸1202的活塞杆上设有顶升头1201，通过气缸固定座1203能安装于面板101上，直线气缸1202能驱动顶升头1201在转盘302的下方升降。当直线气缸1202驱动顶升头1201上升，并与夹爪连接块3012的滚动轴承3016接触，通过顶升头1201与滚动轴承3016的接触，能实现夹爪连接块3012在夹爪导轨3014上的移动，进而能实现夹爪3011的打开。当顶升头1201在直线气缸1202作用下缩回时，在拉伸弹簧3015作用下，能使得夹爪3011保持关闭状态，确保对工件的夹持效果。

如图7和图13所示，所述取料机构4由真空吸嘴401、取料电机404、连接真空吸嘴401和取料电机404输出轴的取料臂402、保证真空吸嘴401运动轨道的直性滑轨模块403、以及将取料电机404固定在面板101上的取料支撑座405。取料支撑座405上设有与直线滑轨模块403配合的取料直线滑轨406。

取料机构4工作时，取料电机404从原点位置带动取料臂402上的真空吸嘴401吸取直线振动导轨202末端的工件，同时取件顶升机构12将旋转机构3的夹爪机构301打开，真空吸嘴401吸取直线振动导轨202上的工件后，将工件放在夹爪机构301上，之后取料顶升机构12的直线气缸1202缩回，夹爪机构301闭合。

如图3所示，工件检测机构5由工件检测传感器501、检测固定块502和检测支撑杆503组成。工件检测机构5的工件检测传感器501安装于检测固定块502上，用于检测工件是否被取料机构4从送料机构2的直线振动导轨202的末端取出并放置到夹爪机构301上。当工件检测机构5连续若干次检测不到工件后，机器报警提示取料出错。工件检测传感器501为反射式传感器，可以为接近感应器、光纤感应器或者光电感应器。

激光打标机构7包括激光器701及升降台702。升降台702安装于面板101上。激光器701安装在升降台702上，可操纵的升降台702来调节激光器701的高度。激光器701发射激光对工件进行激光刻印，当工件被旋转机构3的夹爪机构301定位至激光器701下方时，激光器701发射激光在工件的上表面刻印标识。具体实施时，升降台702可以采用现有常用的结构形式，激光器701进行激光打标的具体过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

如图3所示，读码机构9由红外读码器901和调节头902组成，红外读码器901安装在调节头902上，读码机构9通过支撑架903固定在面板101上。激光打标机工作时，工件经激光打标机构7对其上表面打标后，转动到读码机构9，红外读码器901读取工件上表面的标识，判断激光打标机构7打印的标识是否符合质量要求。

如图9和图10所示，所述排料机构10包括竖直分布在面板101上的排料支撑杆1001，所述排料支撑杆1001上设有排料管固定块1003，排料管固定块1003上设有排料管1002，在排料管固定块1003的外侧设置用于将工件吹入排料管1002的吹气头1004，所述吹气头1004安装于吹气头固定块1005上。

本发明实施例中，排料支撑杆1001的底端设有排料支撑杆底座1009，通过排料支撑杆底座1009能将整个排料机构10安装于面板101上。排料管固定块1003位于排料支撑杆1001的上端，排料管1002的一端穿过排料管固定块1003，并通过排料管固定块1003实现排料管1002的安装固定。吹气头固定块1005固定在排料管固定块1003上。此外，还包括排料传感器1006，排料传感器1006通过排料传感器安装架1008安装于传感器固定块1007上，传感器固定块1007固定在排料支撑杆1001上，传感器固定块1007位于排料管固定块1003的下方。

具体实施时，转盘302的下方还设有排料顶升机构13，所述排料顶升机构13与排料机构10对应，以便将与排料机构10对应位置的夹爪机构301打开。排料定顶升机构13的工作过程以及具体结构均与取料顶升机构12相同，具体可以参考取料顶升机构12的说明，此处不再赘述。

工作时，旋转机构3夹持工件旋转到排料机构10，排料传感器1006检测到夹爪机构301有工件后，排料顶升机构12将夹爪机构301顶开，然后吹气头1004吹气，将工件吹入排料管1002并进入分料收料机构11内。如果排料传感器1006检测不到工件，机器报警。排料传感器6为对射式传感器。

如图11和图12所示，所述分料收料机构11包括分料收料架1114以及位于所述分料收料架1114上的分料面板1103，在所述分料面板1103的上方设置用于与排料机构10连通的分料管1102，在所述分料面板1103的下方设有若干分料收料盒1116，在所述分料收料盒1116与分料面板1103上的落料孔1113对应；

在所述分料面板1103设置用于承接分料管1102落料的分料头1107，分料面板1103上设置用于驱动分料头1107移动的分料头驱动机构，分料头1107在分料头驱动机构作用下移动到落料孔1113正上方时，分料头1107上的工件能通过落料孔1113进入分料收料盒1116内。

本发明实施例中，通过分料收料架1114能将整个分料收料机构11安装于面板101下方。分料管1102的上端设有分料管安装块1101，分料管安装块1101固定在面板101的底面，分料管1102与排料管1102相连通。分料收料盒1116与落料孔1113对应，即通过落料孔1113能将工件分料进入分料收料盒1116内，分料收料盒1116安装于分料收料架1114内。具体实施时，分料面板1103上设置六个落料孔1113，因此，分料收料架1114内设置六个分料收料盒1116，分料收料盒1116与落料孔1113间呈一一正对应的分布关系。

通过分料管1102分料的工件能支撑在分料头1107上，当分料头1107在分料面板1103上运动到预定的落料孔1113正上方时，工件通过落料孔1113对应的分料收料盒1116内。

进一步地，所述分料头驱动机构包括安装于分料面板1103一端的分料电机1104以及安装于分料面板1103另一端的从动同步带轮1112，所述从动同步带轮1112通过同步带轮安装座1111安装于分料面板1103上，分料电机1104的输出轴上安装有主动同步带轮1105，所述主动同步带轮1105、从动同步带轮1112间通过分料面板1103上的同步带1106连接，在所述同步带1106的外侧设置分料头线性滑轨1109，分料头1107在分料头线性滑轨1109上能跟随同步带1106同步运动；在分料头线性滑轨1109的外侧设有若干分料计数传感器1110，所述分料计数传感器1110在分料面板1103上与落料孔1113一一正对应。

本发明实施例中，分料头1107安装于分料头线性滑轨1109上，当同步带1106运动时，分料头1107能在分料头线性滑轨1109的导向作用下运动，以便将分料头1107运动至所需的位置。分料计数传感器1110的数量为六个，当分料头1107位于落料孔1113正上方时，对应的分料计数传感器1110进行累加计数，以确定每个分料落料盒1116内工件的数量。当分料头1107上的工件落入对应的分料收料盒1116内后，同步带1106将分料头1107带动至分料管1102的正下方。

具体实施时，所述分料头1107上设有贯通分料头1107的分料孔1117，在所述分料头1107内设有分料片1115，分料头1107上的分料气缸1108能推动分料片1115在分料头1107内伸缩，当分料片1115在分料头1107内伸缩时，能封堵或打开分料孔1117；分料孔1117打开时，进入分料孔1117内的工件能通过落料孔1113进入分料收料盒1116内。

本发明通过取料机构4将工件放置于旋转机构3的夹爪机构301上，旋转机构3带动工件移动至所述激光打标机构7进行打标，所述工件随所述旋转机构3移动至所述排料机构10，并利用排料顶升机构13以及排料机构10配合，将所述工件从夹爪机构301上吹入排料管1002内，进入排料管1002内的工件通过分料收料机构11进行分料与收料，从而实现工件上料、所述激光头打标和下料的同步完成，大大降低了下料时间和等待激光打标的时间，简化了作业流程，大大提高了产能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。