一种开放式光纤激光深雕机的制作方法

本实用新型涉及激光加工设备技术领域，具体涉及为一种开放式光纤激光深雕机。

背景技术：

目前，市场上深雕机大多采用机械接触式加工，其原理是采用高速电机来带动雕刻刀具，在xy移动平台上进行加工产品。但是，在该现有的加工方式种，刀具容易磨损或断裂，属于消耗品；采用该刀具在产品表面上加工，产品表面有加工的痕迹(刀痕)，在加工完成后，产品还需要进行表面处理。如此，刀具加工精度取决于xy移动平台和刀具的磨损情况，这就导致产品的产量太低、成本高、合格率低等问题出现。同时，每过一段时间都要修复刀具或者更换刀具，并保养xy移动平台，以确保加工精度。每次保养xy移动平台和更换刀具都会对床身结构造成一定的影响，久而久之，床身的精度也会变差，最终导致产品加工精度达不到客户需要，这对客户造成经济损失。

因此，需要寻求一种加工效率高、成本低、精度高、无刀痕的装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种利用六轴机器人驱动的开放式光纤激光深雕机，通过激光束对产品表面材料进行重复性打标，使材料表面的图案逐渐成型，以解决上述刀具加工产品成本低、加工效率低、加工精度低、产品表面有刀痕的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：

一种开放式光纤激光深雕机，包括机柜、电控箱和显示器操作台，所述机柜包括工作台和位于工作台上的四个防护侧壁，所述电控箱和所述显示器操作台设在所述防护侧壁上，所述工作台上设置有六轴机器人和送料移动平台，所述送料移动平台将待加工的工件送入至所述机柜内或送出至所述机柜外，所述六轴机器人连接有光纤激光深雕装置，所述显示器操作台、所述六轴机器人、所述送料移动平台、所述光纤激光深雕装置分别连接所述电控箱。

进一步，所述光纤激光深雕装置包括固定座和光纤激光器，所述光纤激光器包括激光发生器、激光输出头和光纤，所述激光发生器设置在所述工作台上，所述激光输出头设置在所述固定座上，所述光纤的两端分别连接所述激光发生器和所述激光输出头。将光纤激光器设置在固定座上，以便六轴机器人可以精准地控制驱动光纤激光器移动至指定位置对产品表面进行打标雕刻操作。激光发生器用于产生具有一定能量的激光束；激光输出头用于将激光束输出并对产品表面打标雕刻；光纤作为导波介质，拥有极好的柔绕性，用于连接激光发生器和激光输出头，使得构成的光纤激光器具有高转换效率、高增益、输出光束质量好、灵活加工产品的特点。

优选的，所述光纤激光深雕装置还包括红光辅助定位器和ccd定位装置，所述红光辅助定位器通过角度调节组件设置在所述固定座的下部，所述ccd定位装置设置在所述固定座的上部。红光辅助定位器用于产生红光对激光打标雕刻图案位置进行初步定位；角度调节组件用于调整红光辅助定位器的安装角度；ccd定位装置用于检测该初步定位的位置，以保证激光加工图形与加工轮廓的相对位置。

优选的，所述固定座的上表面设有ccd微调机构，所述ccd定位装置匹配安装在所述ccd微调机构上。ccd微调机构用于微调ccd定位装置的位置，以便ccd定位装置可以做精确定位。

具体的，所述角度调节组件包括固定件和转动件，所述固定件的一端设置在所述固定座的侧壁，所述转动件包括u形锁紧端和旋转端，所述旋转端铰接连接所述固定件的另一端，所述u形锁紧端安装所述红光辅助定位器。通过利用转动件的u形锁紧端来锁紧固定红光辅助定位器，并调节旋转端的角度以进一步调整红光辅助定位器的最佳位置。

优选的，所述光纤激光深雕装置还包括激光测距仪和z轴升降模组，所述激光测距仪通过支架安装在所述固定座的上表面，所述z轴升降模组的一端连接所述固定座的侧壁，所述z轴升降模组的另一端连接所述六轴机器人。激光测距仪用于检测产品需要加工的位置高度，z轴升降模组用于根据激光测距仪提供的高度来调整光纤激光深雕装置的高度差。

优选的，所述固定座上设有粉尘清除装置，所述粉尘清除装置包括将工件表面粉尘吹起的出风组件和吸附收集粉尘的吸尘组件。激光加工产品的时候，产品表面会残留一些粉尘，利用粉尘清除装置，将产品表面的粉尘及时清除掉，起到保护产品表面的作用。

具体的，所述出风组件包括吹尘风刀和粉尘吹气筒，所述粉尘吹气筒的一端设有第一出风口，所述吹尘风刀的一端设有第二出风口，所述吹尘风刀的另一端和所述粉尘吹气筒的另一端连有出风管道；所述吸尘组件包括吸尘扁嘴，所述吸尘扁嘴的一端设有吸尘口，所述吸尘扁嘴的另一端连有吸尘管道，所述第二出风口与所述吸尘口正对着分布。粉尘吹气筒用于将产品表面的粉尘吹起来，吹尘风刀用于将吹起来的粉尘吹到吸尘扁嘴的吸尘口处，进而由吸尘口吸走粉尘，保护产品表面。

进一步，所述防护侧壁上设有便于将工件置入至所述送料移动平台的活动门。通过打开活动门，便于工人手动将产品放置在送料移动平台，或将已加工好的产品取出。

或者，所述防护侧壁上设有工件置入口，所述工作台上还设有对工件自动上料或下料的抓取机构。在防护侧壁上设置敞开的工件置入口，便于与流水线作业的传送带衔接。通过设置抓取机构自动抓取产品，实现自动上料和下料，提高加工效率，降低人工成本。

相对现有技术而言，本实用新型的有益效果是：本实用新型设置送料移动平台用于将待加工的工件定位及送料和出料，利用六轴机器人驱动光纤激光深雕装置运动，通过激光束对工件产品表面的材料进行重复性打标雕刻，使材料表面的图案逐渐成型。由于采用光纤激光束方式来实现产品打标雕刻加工，一来，不存在刀具磨损和更换，所加工产品表面无刀痕，无需进行后续的表面处理；二来，光纤激光加工的精度高，可加工任意形状的图形。此外，采用六轴机器人作为运动驱动机构，加工自由度大，各关节运动机构运动响应快，能实现精准位置的定位；在六轴机器人的自动驱动作用下，光纤激光深雕装置在不影响加工精度的同时能加工不同的平面和曲面，加工速度快、效率高且产量也提高。

附图说明

图1为本实用新型立体结构示意图；

图2为图1中a处细节放大示意图；

图3为本实用新型另一视角的立体结构示意图；

图4为光纤激光深雕装置的立体结构示意图；

图5为光纤激光深雕装置的另一视角的立体结构示意图；

图6为图5中b处细节放大示意图。

附图标记：1、机柜；11、工作台；12、防护侧壁；13、活动门；14、波纹管支撑架；2、电控箱；3、显示器操作台；4、六轴机器人；5、送料移动平台；6、光纤激光深雕装置；61、固定座；611、支架；62、ccd定位装置；63、光纤激光器；631、激光发生器；632、激光输出头；633、光纤；64、ccd微调机构；65、红光辅助定位器；66、激光测距仪；67、z轴升降模组；7、角度调节组件；71、固定件；72、转动件；721、u形锁紧端；722、旋转端；8、粉尘清除装置；81、出风组件；811、吹尘风刀；812、第二出风口；813、出风管道；814、粉尘吹气筒；815、第一出风口；82、吸尘组件；821、吸尘扁嘴；822、吸尘口；823、吸尘管道；9、工件。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1至图6，示出了一个实施例中一种开放式光纤激光深雕机，包括机柜1、电控箱2和显示器操作台3，显示器操作台3用于操作激光加工，电控箱2内置plc控制器来总控各电器设备的运作。所述机柜1包括工作台11和位于工作台11上的四个防护侧壁12，所述电控箱2和所述显示器操作台3设在所述防护侧壁12上，所述工作台11上设置有六轴机器人4和送料移动平台5，所述防护侧壁12上设有便于工人将工件9置入至所述送料移动平台5上的活动门13。通过打开活动门13，工人可以方便手动地将工件9放置在送料移动平台5上并固定定位好，或将已加工好的工件9从送料移动平台5上取下。通过所述送料移动平台5的前进或后退运动，可以将待加工的工件9送入至所述机柜1内或送出至所述机柜1外。所述六轴机器人4连接有光纤激光深雕装置6，所述光纤激光深雕装置6包括固定座61和光纤激光器63，所述光纤激光器63包括激光发生器631、激光输出头632和光纤633，所述激光发生器631设置在所述工作台11上，所述激光输出头632设置在所述固定座61上，所述光纤633的两端分别连接所述激光发生器631和所述激光输出头632。所述显示器操作台3、所述六轴机器人4、所述送料移动平台5、所述光纤激光深雕装置6分别连接所述电控箱2。通过将光纤激光器63设置在固定座61上，以便六轴机器人4可以精准地控制驱动光纤激光器63移动至指定位置对工件9的产品表面进行打标雕刻操作，所加工的产品表面无刀痕，无需后续表面处理。激光发生器631用于产生具有一定能量的激光束；激光输出头632用于将激光束输出并对产品表面打标雕刻；光纤633作为导波介质，拥有极好的柔绕性，用于连接激光发生器和激光输出头，使得构成的光纤激光器具有高转换效率、高增益、输出光束质量好、灵活加工产品的特点。

参考图4和图5，所述固定座61上设有粉尘清除装置8，所述粉尘清除装置8包括将工件9表面粉尘吹起的出风组件81和吸附收集粉尘的吸尘组件82。激光加工产品的时候，产品表面会残留一些粉尘，利用粉尘清除装置，将产品表面的粉尘及时清除掉，起到保护产品表面的作用。

具体的，所述出风组件81包括吹尘风刀811和粉尘吹气筒814，所述粉尘吹气筒814的一端设有第一出风口815，所述吹尘风刀811的一端设有第二出风口812，所述吹尘风刀811的另一端和所述粉尘吹气筒814的另一端连有出风管道813；所述吸尘组件82包括吸尘扁嘴821，所述吸尘扁嘴821的一端设有吸尘口822，所述吸尘扁嘴821的另一端连有吸尘管道823，所述第二出风口812与所述吸尘口822正对着分布。粉尘吹气筒用于将产品表面的粉尘吹起来，吹尘风刀用于将吹起来的粉尘吹到吸尘扁嘴的吸尘口处，进而由吸尘口吸走粉尘，保护产品表面。为达到最佳粉尘清除和工件表面保护效果，将第一出风口与第二出风口的出风方向呈垂直分布。

作为优选的实施方式，所述光纤激光深雕装置6还包括红光辅助定位器65和ccd定位装置62，所述红光辅助定位器65通过角度调节组件7设置在所述固定座61的下部，所述ccd定位装置62设置在所述固定座61的上部。红光辅助定位器65用于产生红光对激光打标雕刻图案位置进行初步定位；角度调节组件7用于调整红光辅助定位器65的安装角度；ccd定位装置62用于检测该初步定位的位置，以保证激光加工图形与加工轮廓的相对位置，具体的，可采用ccd摄像头来作为ccd定位装置。

参考图6，其中，所述角度调节组件7包括固定件71和转动件72，所述固定件71的一端设置在所述固定座61的侧壁，所述转动件72包括u形锁紧端721和旋转端722，所述旋转端722铰接连接所述固定件71的另一端，所述u形锁紧端721安装所述红光辅助定位器65。通过利用转动件的u形锁紧端配合螺栓等紧固件来锁紧固定红光辅助定位器，并调节旋转端的角度以进一步调整红光辅助定位器的最佳位置。

进一步优选的，所述固定座61的上表面设有ccd微调机构64，所述ccd定位装置62匹配安装在所述ccd微调机构64上。ccd微调机构64用于微调ccd定位装置62的位置，以便ccd定位装置可以做精确定位。具体的，ccd微调机构可以是由步进电机、螺杆和升降架等组成的升降机构，对ccd定位装置实现包括但不限于高度方向上的位置调节。

在其他实施方式中，所述光纤激光深雕装置6还包括激光测距仪66和z轴升降模组67，所述激光测距仪66通过支架611安装在所述固定座61的上表面，所述z轴升降模组67的一端连接所述固定座61的侧壁，所述z轴升降模组67的另一端连接所述六轴机器人4。激光测距仪66用于检测工件9需要加工的位置高度，z轴升降模组67用于根据激光测距仪66提供的高度来调整光纤激光深雕装置6的高度差，其结构只需能实现可控升降即可。例如，z轴升降模组的结构可以是由步进电机、齿轮、带齿条结构的安装座、电机安装架共同组成的升降组件，通过将电机安装架一侧连接固定座，将带齿条结构的安装座的一侧连接六轴机器人，利用步进电机驱动齿轮沿齿条结构移动实现调整光纤激光深雕装置的高度差。

为了将不干扰六轴机器人的运动，使用波纹管将光纤、ccd定位装置的数据线和电源线等线缆以及吸尘管道和出风管道汇聚收纳，并在防滑侧壁12上安装一个波纹管支撑架14来加以固定。

当然，除了采用人工手动上料和下料方式外，本实用新型在上述各种实施方式中还可以结合流水线作业，在所述防护侧壁12上设有敞开的工件置入口，与流水线作业的传送带进行衔接，同时，在所述工作台11上还设有对工件9自动上料或下料的抓取机构。通过设置抓取机构自动抓取产品，实现自动上料和下料，提高加工效率，降低人工成本。抓取机构的具体结构，可以是采用气动的吸盘或者机械手抓取机构，均可对工件进行自动抓取上料和下料。

本实用新型中一种开放式光纤激光深雕机的工作说明为：工人将工件9放置在送料移动平台5上定位后，通过在显示器操作台3上进行操作，送料移动平台5把工件9移动至指定位置，固定在六轴机器人4上的光纤激光深雕装置6按照设定好的加工程序进行激光加工。在加工过程中，光纤激光深雕装置6的运动由六轴机器人4驱动。初始时，固定座61上的激光测距仪66先检测工件9需要加工的位置高度，z轴升降模组67再根据激光测距仪66提供的高度调整光纤激光深雕装置6的高度差。之后，由红光辅助定位器65发出红光进行初步定位，然后由ccd定位装置62去检测该初步定位的位置，并在做精确定位后由激光输出头632射出激光束在相对应位置进行打标雕刻。激光加工工件产品的时候，产品表面上会残留一些粉尘，粉尘吹气筒814将产品表面的粉尘吹起来，吹尘风刀811再将被吹起来的粉尘吹到吸尘扁嘴821处，由吸尘扁嘴821的吸尘口822吸走粉尘，保护工件的产品表面。加工完成后，工件9由送料移动平台5送出来，之后人工取出下料。

本实用新型的有益效果是：本实用新型设置送料移动平台用于将待加工的工件定位及送料和出料，利用六轴机器人驱动光纤激光深雕装置运动，通过激光束对工件产品表面的材料进行重复性打标雕刻，使材料表面的图案逐渐成型。由于采用光纤激光束方式来实现产品打标雕刻加工，一来，不存在刀具磨损和更换，所加工产品表面无刀痕，无需进行后续的表面处理；二来，光纤激光加工的精度高，可加工任意形状的图形。此外，采用六轴机器人作为运动驱动机构，加工自由度大，各关节运动机构运动响应快，能实现精准位置的定位；在六轴机器人的自动驱动作用下，光纤激光深雕装置在不影响加工精度的同时能加工不同的平面和曲面，加工速度快、效率高且产量也提高。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。