一种高速激光打孔设备的制作方法

本实用新型属于自动化设备技术领域，尤其涉及一种高速激光打孔设备。

背景技术：

在声学元器件制造行业，随着微机电技术的发展，通常需要在小尺寸的壳体物料的表面加工出各种直径为几十微米级的任意微孔阵列(比如在麦克风的壳体打声孔)；传统的模具冲裁打孔方式由于模具和材料等因素的限制，加工工艺所限孔径无法小于直径0.1毫米；所以该打孔方式已被摒弃；取而代之的则是近几年逐渐兴起的新型打孔方式-激光打孔；激光束具有能量高、发散性小，且可形成各式各样的微小通孔阵列。

但是激光加工对加工工艺的要求比较高，目前用于激光打孔的设备存在上料不稳定、定位精度差、且一次只能针对单物料进行打孔，生产效率较低且产品兼容性差的问题。

鉴于此，亟需对现有技术进行改进，研发设计一种高速激光打孔设备，能实现自动稳定上料、高精度定位转移、还可充分利用激光束的特性同时对两个相同或不同物料进行精确打孔，以提高生产效率和产品的兼容性。

技术实现要素：

旨在克服上述现有技术中存在的不足，本实用新型解决的技术问题是，提供一种高速激光打孔设备，可自动稳定上料、高精度定位转移、还可同时对两个相同或不同物料进行精确打孔，提高了生产效率和产品的兼容性。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高速激光打孔设备，包括用于实现振动隔离的分离式架台、设置于所述分离式架台的多组上料定位装置、以及设置于所述分离式架台上的激光打孔装置；

多组所述上料定位装置分别用于向各自相应的上料位提供物料，并用于将位于所述上料位的待打孔物料定位转移至各自相应的打孔位，还用于将位于所述打孔位的已打孔物料定位转移至各自相应的卸料位后释放；

所述激光打孔装置用于同时对被多组所述上料定位装置定位转移至各自相应所述打孔位的多个所述物料进行打孔。

进一步，所述分离式架台包括上料架台和打孔架台；所述上料架台和所述打孔架台之间预留有用于实现振动隔离的间隙；所述激光打孔装置设置于所述打孔架台上。

进一步，所述分离式架台上设置有两组镜像对称分布的上料定位装置；

每组所述上料定位装置均包括振动上料单元和物料定位旋转转移单元；所述振动上料单元设置于所述上料架台上，所述物料定位旋转转移单元设置于所述打孔架台上。

进一步，所述振动上料单元包括用于将物料以相同姿态排列并持续输送的螺旋振动上料盘和用于接收所述螺旋振动上料盘输送的所述物料并以直线形式输送至所述上料位的直线送料器；

所述直线送料器上设置有沿所述物料输送方向延伸的通气槽；

所述上料架台还设有用于辅助所述直线送料器进行物料输送的吹气针组件；所述吹气针组件包括用于朝向所述通气槽吹气的吹气针，且所述吹气针的吹气方向与所述物料的输送方向一致。

进一步，所述物料定位旋转转移单元包括支架，所述支架上竖向浮动安装有多工位配气盘结构，所述支架的底部设置有旋转驱动件，所述旋转驱动件的动力输出部穿出所述多工位配气盘结构的中心孔与旋转工装可拆卸连接，且所述旋转工装与所述多工位配气盘结构转动密封连接；所述旋转工装与所述多工位配气盘结构配合用于对所述物料进行定位转移。

进一步，所述多工位配气盘结构的周围沿圆周方向等间距分布有所述上料位、所述打孔位、所述卸料位和残料检测位；两个所述多工位配气盘结构的转动方向相反且分布于周围的两个所述打孔位相邻近；

所述多工位配气盘结构的盘面上设置有与所述上料位、所述打孔位和所述卸料位分别对应的三个独立配气的弧形气道；所述多工位配气盘结构上设置有用于在打孔时进行避让的避让缺口；

所述支架上设置有与所述上料位对应的物料承接检测组件、与所述卸料位对应的排料组件和与所述残料检测位对应的残料检测件。

进一步，所述旋转工装的边缘设置有至少一个与所述物料相适配的定位槽，所述定位槽的一角部设置有角部定位吸气口，所述定位槽的槽底部设置有底部定位吸气口和用于在打孔时进行避让的避让口；

当所述定位槽转到与所述上料位相对应时，仅所述角部定位吸气口与一个所述弧形气道连通；当所述定位槽转到与所述打孔位相对应时，所述角部定位吸气口和所述底部定位吸气口均与另一个所述弧形气道连通；当所述定位槽转到与所述卸料位相对应时，仅所述角部定位吸气口与第三个所述弧形气道连通。

进一步，其中一个所述物料定位旋转转移单元中的所述支架上设置有底部吸废渣结构，两个所述物料定位旋转转移单元共用一个所述底部吸废渣结构；所述底部吸废渣结构用于同时收集两个所述物料在相应所述打孔位打孔时掉落的废渣；

或者，每个所述物料定位旋转转移单元中的所述支架上均设置有底部吸废渣结构，两个所述底部吸废渣结构分别用于收集各自相应所述物料在相应所述打孔位打孔时掉落的废渣。

进一步，其中一个所述物料定位旋转转移单元中的所述支架上设置有用于同时对两个所述物料定位旋转转移单元进行辅助卸料、对卸完料的相应所述定位槽进行清理、以及在打孔时进行辅助排烟的主动吹烟管组件。

进一步，所述打孔架台上设置有防护罩，所述防护罩盖设在两个所述物料定位旋转转移单元的外部；

所述防护罩的顶部设置有供激光通过的通孔；

所述防护罩上设置有吸烟筒，所述吸烟筒与所述主动吹烟管组件配合，用于将排烟导出所述防护罩。

由于采用了上述技术方案，取得的有益效果如下：

本实用新型的高速激光打孔设备，主要包括用于实现振动隔离的分离式架台、设置于分离式架台上的多组上料定位装置、以及设置于分离式架台上的激光打孔装置；多组上料定位装置分别用于向各自相应的上料位提供物料，并用于将位于上料位的待打孔物料定位转移至各自相应的打孔位，还用于将位于打孔位的已打孔物料定位转移至各自相应的卸料位后释放；激光打孔装置用于同时对被多组上料定位装置定位转移至各自相应打孔位(多个个打位孔位于同一激光视野内)的多个物料进行打孔。

综上，本实用新型通过上料定位装置可以达到自动稳定上料和高精度定位转移的目的；且同一个激光打孔装置可同时对各自打孔位上的多个相同或不同物料进行隔离振动的精确打孔；在保证打孔精度的同时也提高了生产效率和产品的兼容性。

附图说明

图1是本实用新型高速激光打孔设备的结构示意图；

图2是图1的部分结构示意图；

图3是图2中上料定位装置的结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是图4的局部放大示意图；

图6是图3中振动上料单元的结构示意图；

图7是图3中物料定位旋转转移单元的结构示意图；

图8是图7中一个物料定位旋转转移单元的结构分解图；

图9是多工位配气盘结构和旋转工装的安装结构示意图；

图10是旋转工装中定位槽的结构示意图(打孔位)；

图11是定位槽与物料的配合状态图(上料位)；

图12是图1中a处结构的放大示意图；

图中：1-分离式架台，11-上料架台，12-打孔架台，2-上料定位装置，21-振动上料单元，211-螺旋振动上料盘，212-直线送料器，2121-通气槽，213-吹气针组件，2131-吹气针，214-配气安装座，22-物料定位旋转转移单元，221-支架，2211-立板，2212-上横板，2213-下横板，222-多工位配气盘结构，2221-第一弧形气道，2222-第二弧形气道，2223-第三弧形气道，2224-避让缺口，223-旋转驱动件，224-旋转工装，2241-定位槽，2242-角部定位吸气口，2243-底部定位吸气口，2244-避让口，225-物料承接检测组件，2250-支撑座，2251-料道对接结构，2252-上料检测件，2253-定位吸口，226-排料组件，2261-排料管，2262-接料盒，227-浮动连接结构，2271-浮动弹簧，2272-导向轴，228-残料检测件，3-激光打孔装置，31-安装架，32-激光器，4-底部吸废渣结构，5-主动吹烟管组件，51-扁嘴吹烟管，52-尖嘴吹烟管，6-防护罩，61-通孔，62-通道，63-吸烟筒，a1-上料位，b1-打孔位，c1-卸料位，d1-残料检测位，a2-上料位，b2-打孔位，c2-卸料位，d2-残料检测位，e-物料。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，本实用新型实施例仅仅是为了便于简化描述，不能理解为对本实用新型的限制。

由图1和图2共同所示，本实施例公开了一种高速激光打孔设备，包括分离式架台1、两组镜像对称设置于分离式架台1的上料定位装置2(两组上料定位装置2的转动方向相反，两个打孔位b1、b2相邻近，便于激光打孔，参见图5)、以及设置于分离式架台1上的激光打孔装置3。两组上料定位装置2分别用于向各自相应的上料位a1、a2提供物料e(参见图6)，并用于将位于上料位a1、a2的待打孔物料定位转移至各自相应的打孔位b1、b2，还用于将位于打孔位b1、b2的已打孔物料定位转移至各自相应的卸料位c1、c2后释放。激光打孔装置3用于同时对被两组上料定位装置2定位转移至各自相应打孔位b1、b2的两个物料e进行打孔。

在对安装空间允许的情况下，也可将上料定位装置2设置为呈三角形排布的三组；甚至是呈四边形排布或圆形排布的多组；在此不做赘述。

本实施例中，为了避免振动上料影响激光打孔的精度；分离式架台1的结构具体包括上料架台11和打孔架台12；上料架台11和打孔架台12之间预留有用于实现振动隔离的间隙。激光打孔装置3包括设置于打孔架台12上的安装架31、安装架31上设置有50w的激光器32；可实现高精度、高质量、高速度的打孔作业。

由图3、图4和图6共同所示，本实施例中，每组上料定位装置2均包括振动上料单元21和物料定位旋转转移单元22；振动上料单元21设置于上料架台11上，物料定位旋转转移单元22设置于打孔架台12上。激光打孔过程易受到外界振动干扰导致打孔质量、精度不高，通过隔离振动上料，可避免振动对打孔作业的影响，确保了打孔精度和打孔效果。

其中：振动上料单元21包括用于将物料e以相同姿态排列并持续输送的螺旋振动上料盘211和用于接收螺旋振动上料盘211输送的物料e并以直线形式输送至上料位a1、a2的直线送料器212；直线送料器212上设置有沿物料e输送方向延伸的通气槽2121(便于吹气以辅助物料e输送)。上料架台11还设有用于辅助直线送料器212进行物料e输送的吹气针组件213；吹气针组件213包括用于朝向通气槽2121吹气的吹气针2131，且吹气针2131的吹气方向与物料e的输送方向一致。

本实施例中，两个螺旋振动上料盘211内的螺旋上料通道(图中未全部示出，省略与直线送料器212对接的那一部分通道)的旋向相反，即物料e在螺旋振动上料盘211上的输送方向相反；两个吹气针组件213共用一个配气安装座214。附图中所示的吹气针2131为直管状结构，在吹气针2131的周部设有朝向通气槽212吹气的吹气孔；但在实际应用过程中，也可采用波纹管状结构的吹气针2131，经过弯折后确保端部出气口朝向通气槽212吹气。上述振动上料单元21可实现尺寸小、重量轻的物料e的稳定上料。

由图3至图12共同所示，物料定位旋转转移单元22包括支架221，该支架221包括立板2211，竖向间隔设置于立板2211上的上横板2212和下横板2213。

支架221的上横板2212上竖向浮动安装有多工位配气盘结构222，下横板2213上安装有旋转驱动件223，旋转驱动件223的动力输出部穿出多工位配气盘结构222的中心孔与旋转工装224可拆卸连接，且旋转工装224与多工位配气盘结构222转动密封连接；旋转工装224与多工位配气盘结构222配合用于对物料e进行定位转移。本实施例中的多工位配气盘结构222为四工位配气盘结构。

其中，竖向浮动安装是通过浮动连接结构227实现的，浮动连接结构227包括设置于上横板2212和多工位配气盘结构222之间的四个浮动弹簧2271；上横板2212上设置于用于对多工位配气盘结构222进行限位导向的导向轴2272，多工位配气盘结构222上设置有供导向轴2272穿过的通孔。上述安装方式借助浮动弹簧2271的弹力可以确保旋转工装224与多工位配气盘结构222始终转动密封连接；确保定位转移的精确性和有效性。

本实施例中，一个多工位配气盘结构222的周围沿圆周方向等间距分布有上述的上料位a1，打孔位b1，卸料位c1和残料检测位d1；另一个多工位配气盘结构222的周围沿圆周方向等间距分布有上述的上料位a2，打孔位b2，卸料位c2和残料检测位d2；两个多工位配气盘结构222的转动方向相反且分布于周围的两个打孔位b1、b2相邻近(以便于同时打孔)，这样可使设备布局紧凑，保证了在同一激光视野下高精度打孔，且提高了打孔的效率。

每个多工位配气盘结构222的盘面上设置有与相应上料位a1、a2，打孔位b1、b2，卸料位c1、c2分别对应的三个独立配气(配气接头)的弧形气道；为了便于描述分别记为第一弧形气道2221、第二弧形气道2222和第三弧形气道2223；多工位配气盘结构222上设置有用于在打孔时进行避让的避让缺口2224，以防激光束对多工位配气盘结构222造成损坏。

旋转工装224的边缘设置有至少一个与物料e相适配的定位槽2241，定位槽2241呈矩形结构，其一角部设置有角部定位吸气口2242，定位槽2241的槽底部设置有底部定位吸气口2243和用于在打孔时进行避让的避让口2244；以防激光束对旋转工装224造成损坏。本实施例为了进一步实现激光连续打孔，以缩短打孔周期，提高生产效率。旋转工装224的边缘沿圆周方向等间距设置有四个定位槽2241，四个定位槽2241上的四个物料e处于不同工位进行不同的加工工序。

图9示出了在四个定位槽2241四个对应工位下的的配气状态；同样可毫无疑义地的推断出一个定位槽2241转动到四个工位下的配气状态；下面以一个旋转工装224的一个定位槽2241为例，对其在不同工位下的定位方式进行阐述：

当定位槽2241转到与上料位a2相对应时，仅角部定位吸气口2242与第一弧形气道2221连通，吸气对物料e进行角部定位。当该定位槽2241转到与打孔位b2相对应时，角部定位吸气口2242和底部定位吸气口2243均与第二述弧形气道2222连通，吸气对物料e进行底部和角度的精定位，以防打孔过程中因物料e振动而引起精度和质量的下降。当该定位槽2241转到与卸料位c2相对应时，仅角部定位吸气口2242与第三弧形气道2223连通(向卸料位c2转动的过程中进行吸气定位，到位之后变为吹气以辅助卸料)。第一弧形气道2221和第二弧形气道2222始终是吸气状态，第三弧形气道2223由转动过程中的吸气状态变为到位后的吹气状态。

以一个物料定位旋转转移单元22为例进行下面结构的描述：

本实施例中，支架221上设置有与上料位a2对应的物料承接检测组件225、与卸料位c2对应的排料组件226、以及与残料检测位d2对应的残料检测件228。

其中，物料承接检测组件225包括设置于支架221的下横板2213上的支撑座2250，设置于支撑座2250上的料道对接结构2251，该料道对接结构2251与直线送料器212对接；料道对接结构2251包括本体和盖板，本体上设置有与物料e相适配的凹槽，盖板和本体的凹槽之间形成过料通道，凹槽的底部设置有定位吸气口2253，料道对接结构2251的本体的上方设置有用于检测物料e是否到位的上料检测件2252(光纤检测器)；当上料检测件2252检测到位于上料位a2的定位槽2241内有物料e后，利用料道对接结构2251的定位吸气口2253吸住其上的最下游的一个物料e，对物料e的输送进行暂时的阻断，当空的定位槽2241转至上料位a2后断气，物料e继续输送。

其中，排料组件226包括设置于支架221的上横板2212上的排料管2261和位于排料管2261下方的接料盒2262。第三弧形气道2223由吸气状态变为吹气状态，物料e被吹入排料管2261内并进入接料盒2262中。

其中，残料检测件228(光纤检测器)设置于支架221的立板2211顶部，当检测到定位槽2241残留有物料e时，报警进行人工清理,以防影响后续工序的进行。

为了实现打孔废烟、废渣的收集以及顺利进行清理和卸料的目的，本实施例在上述方案基础上进行继续改进：

1)、每个物料定位旋转转移单元22中的支架221上均设置有底部吸废渣结构4，两个底部吸废渣结构4分别用于收集各自相应物料e在相应打孔位b1、b2打孔时掉落的废渣。

为了使布局紧凑，节省空间；可在一个物料定位旋转转移单元22中的支架221(下横板2213)上设置有底部吸废渣结构4，两个物料定位旋转转移单元22共用一个底部吸废渣结构4；该底部吸废渣结构4用于同时收集两个物料e在相应打孔位b1、b2打孔时掉落的废渣；详见本实施例附图所示的结构。

2)、在一个物料定位旋转转移单元22中的支架221上设置用于同时对两个物料定位旋转转移单元22进行辅助卸料、对卸完料的相应定位槽2241进行清理、以及在打孔时进行辅助排烟的主动吹烟管组件5。主动吹烟管组件5包括并排设置的两组吹烟管；一组吹烟管包括四个呈直线排布的扁嘴吹烟管51，另一组吹烟管包括四个呈直线排布的尖嘴吹烟管52。

扁嘴吹烟管51、尖嘴吹烟管52均为波纹管结构，可进行任意折弯(图中所示为未弯折状态下的结构)。四个扁嘴吹烟管51经弯折后使吹气口在打孔位b1、b2上方并朝向吸烟筒63方向吹气，用于在打孔时进行辅助排烟；其中两个尖嘴吹烟管52经弯折后使吹气口分别朝向两个排料管2261吹气以进行辅助卸料，将经第三弧形气道2223吹出的物料e吹至相应排料管226内，双重吹气提高卸料的成功率。另两个尖嘴吹烟管52经弯折后使吹气口分别朝向两个残料检测位d1、d2吹气，进行空定位槽的清理。

由于激光束对人体有一定的损害，需要增加防护措施；因此在打孔架台12上设置带有开关门的防护罩6，防护罩6盖设在两个物料定位旋转转移单元22的外部；且防护罩6的侧部设有供直线送料器212穿过的通道，防护罩6的顶部设置有供激光通过的通孔61；防护罩6的侧部上设置有吸烟筒63，该吸烟筒63与主动吹烟管组件5配合将排烟导出防护罩6外。

需要说明的时，通过更换不同的旋转工装224和料道对接结构2251，可实现不同物料e的打孔，产品兼容性高，通用性强、实现快速换产。还可充分利用激光束的特性(可形成各式各样的微小通孔阵列)同时对两个相同或不同物料e进行打孔。

基于上文内容，下面对高速激光打孔设备的工作原理进行概括性阐述；以四个定位槽2241为例进行说明：

小尺寸的物料e通过螺旋振动上料盘211和直线送料器212，以及吹气针组件21的吹气辅助上料，使物料e经物料定位旋转转移单元22的料道对接结构2251上输送至旋转工装224上与上料位a1、a2对应的定位槽2241内，角部定位吸气口2242与第一弧形气道2221连通，吸气对物料e进行一角定位(相当于对打孔位置设定了基准，确保了打孔位置的一致性)；上料检测件2252检测到物料e到达定位槽2241内后，料道对接结构2251上的定位吸气口2253吸住其上的最下游的一个物料e，对物料e的输送进行暂时的阻断，防止物料e在上料位a1、a2发生堆叠。

旋转工装224在旋转驱动件223正转或反转的带动下转动一个工位(90度)，此时上完料的定位槽2241转动至打孔工b1、b2，此时角部定位吸气口2242和底部定位吸气口224均与第二弧形气道2222连通，吸气对物料e进行底部和角部的精确定位，防止打孔过程因物料e振动引起的精度和质量下降。

激光器32对位于两个相近打孔位c1、c2上的两个物料e同时进行激光打孔；同时，底部吸废渣结构4收集两个物料e在相应打孔位b1、b2打孔时掉落的废渣；四个扁嘴吹烟管51在打孔时进行辅助排烟，使排烟通过吸烟筒63排出防护罩6外。

旋转工装224在旋转驱动件223正转或反转的带动下转动一个工位(90度)，此时打完孔的定位槽2241转动至卸料位c1、c2，此时角部定位吸气口2242与第三弧形气道2223连通，一角吸气变吹气，物料e被吹起；同时尖嘴吹烟管52将经第三弧形气道2223吹起的物料e吹至相应排料管226内，最后落至接料盒2262中。

旋转工装224在旋转驱动件223正转或反转的带动下转动一个工位(90度)，此时排料完毕后的定位槽2241转动至残料检测位d1、d2进行残料检测；同时，尖嘴吹烟管52朝向残料检测位d1、d2，进行空定位槽的清理。

其它定位槽2241同上，在此不做赘述。

本实用新型的高速激光打孔设备，两组镜像对称的上料定位装置2实现了激光连续打孔作业，提高生产效率。且利用分离式架台1实现了打孔与振动上料的隔离，提高激光打孔精度。打孔作业采用四工位配气盘结构使打孔结构布局紧凑且反应迅速，同时两个四工位配气盘结构双转盘镜像布局采用一正一逆转动使两个打孔位b1、b2距离较近，保证在同一激光视野内高精度打孔。通过四工位配气盘结构可保证打孔时物料e的定位精度，防止打孔过程因物料e振动引起的精度和质量下降。同时排烟效果较好。另，通过更换不同的旋转工装224和料道对接结构2251可实现快速换产。

综上，本实用新型通过上料定位装置2可以达到自动稳定上料和高精度定位转移的目的；且同一个激光打孔装置3可同时对各自打孔位b1、b2上的两个相同或不同物料e进行打孔；在保证打孔精度的同时也提高了生产效率和产品的兼容性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。