一种激光标刻控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种激光标刻控制系统，包括工作台，以及安装在工作台上的激光器、焦距调节模块和工件调整构件；焦距调节模块的功能在于使激光器输出的激光光束的焦点始终位于中空环状工件的表面；工件调整构件的功能在于装夹工件和移动工件，使得激光光束能够在环状工件表面全范围进行扫描。焦距调节模块包括激光器支撑板、两条物镜导轨、物镜架底座、物镜支架、物镜和反射镜；工件调整构件包括被动齿圈、主动齿轮、卡盘、活动卡爪、两条滑动导轨、滑动板、被动齿圈支撑架和第二电机。该激光标刻控制系统采用动态前聚焦式光路原理，通过焦距调节模块和工件调整构件的组合，可以实现在具有自由曲面起伏状态的中空环状工件表面进行标刻加工。
【专利说明】一种激光标刻控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于激光加工领域，具体涉及一种激光标刻控制系统。
【背景技术】
[0002]众所周知，产品的差异化设计是塑造高端品牌的重要手段。现代高端五金洁具，如高档水龙头、卫浴配件等，为了追求功能和视觉美观的双重极致，越来越多地采用了自由曲面造型，极富艺术观感的自由曲面元素给五金洁具的品牌设计带来极大的附加价值，是传统五金洁具业升级发展的潮流。但是，如何在自由曲面产品表面精确标刻与众不同、精良美观的logo标记却已成为这类产品制造过程中的技术难题。
[0003]目前，市场上的激光标刻设备只适用于平面或规则圆柱面产品标刻，对于自由曲面造型的产品则无能为力，所以生产企业只能折衷地选择产品边角平面区域进行激光标亥|J，无法充分展现自由曲面产品设计的艺术美感。
实用新型内容
[0004]本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种激光标刻控制系统；该激光标刻控制系统采用动态前聚焦式光路原理，通过焦距调节模块和工件调整构件的组合，可以实现在具有自由曲面起伏状态的中空环状工件表面进行标刻加工。
[0005]本实用新型是通过如下技术方案实现的:
[0006]一种激光标刻控制系统，包括工作台，以及安装在工作台上的激光器、焦距调节模块和工件调整构件；
[0007]所述焦距调节模块包括激光器支撑板、两条物镜导轨、物镜架底座、物镜支架、物镜和反射镜；
[0008]激光器支撑板通过四根立柱固定安装在工作台上，激光器和两条物镜导轨均固定安装在激光器支撑板上，物镜通过物镜支架和物镜架底座安装在两条物镜导轨上，并可沿着两条物镜导轨水平滑移；反射镜支撑安装在工作台上，与物镜位置相对；所述物镜的光轴方向与激光器输出激光束的方向一致，激光器输出的激光束经物镜后，再经反射镜反射到工件表面会聚成焦点；
[0009]所述工件调整构件包括被动齿圈、主动齿轮、卡盘、活动卡爪、两条滑动导轨、滑动板、被动齿圈支撑架和第二电机；
[0010]所述工作台的上表面设置有开槽，两条滑动导轨分别设置在所述开槽的两侧，两条滑动导轨与两条物镜导轨均相互平行；
[0011]所述滑动板的底部插入工作台的开槽内，两侧安装在两条滑动导轨上，能够与两条滑动导轨配合实现滑移；被动齿圈与主动齿轮相互啮合，被动齿圈通过被动齿圈支撑架支撑安装在滑动板的上端，主动齿轮通过轴承架安装在滑动板的下端，滑动板可带动被动齿圈和主动齿轮沿着两条滑动导轨滑移；
[0012]所述卡盘安装在被动齿圈的齿圈内侧，多个活动卡爪均匀设置在卡盘的内圈，用于装夹工件；所述主动齿轮通过联轴器与第二电机的输出轴相连，由第二电机驱动主动齿轮旋转。
[0013]优选的,所述激光标刻控制系统还包括第一电机,所述反射镜通过联轴器与第一电机的输出轴连接，所述第一电机通过四根立柱和第一电机支撑板固定在工作台上。
[0014]本实用新型提供的激光标刻控制系统具有以下有益效果:
[0015](I)本实用新型基于动态前聚焦式扫描光路加工原理，焦距调节模块中的物镜可以前后移动，从而根据中空环状工件表面的曲面起伏状态自由调整物镜到工件表面加工位置的光程，使之始终保持与物镜焦距相等，从而实现了动态聚焦标刻原理。因此，其激光标刻的加工点始终为激光焦点，由于激光焦点的能量密度最高，从而保证了激光标刻的高速、高质量效果，使得标记更加精密、持久、美观。
[0016](2)本实用新型通过带有卡盘、转动齿圈和滑动导轨的工件调整构件，使得对于中空环状工件，其旋转加滑动位移的组合实现了激光标刻焦点在环状工件表面全范围扫描，配合上述的动态前聚焦式扫描光路，实现了在具有自由曲面起伏状态的中空环状工件表面进行标刻加工。
[0017](3)本实用新型采用了模块化设计方案，结构设计合理紧凑，可靠性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型所述激光标刻控制系统的结构图；
[0019]图中各标号的含义如下:
[0020]工作台1、激光器2、激光器支撑板3、物镜导轨4、物镜架底座5、物镜支架6、物镜7、反射镜8、立柱9、第一电机10、第一电机支撑板11、被动齿圈12、主动齿轮13、卡盘14、活动卡爪15、滑动导轨16、滑动板17、被动齿圈支撑架18、第二电机19。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步详细的说明。
[0022]如图1所述，本实用新型提供了一种激光标刻控制系统，包括工作台1，以及安装在工作台上的激光器2、焦距调节模块和工件调整构件；所述焦距调节模块的功能在于使激光器2输出的激光光束的焦点始终位于中空环状工件的表面，而不论工件表面起伏情况是平面还是不规则曲面；所述工件调整构件的功能在于装夹工件和移动工件，从而使得激光器2输出的激光光束能够在环状工件表面全范围进行扫描。
[0023]所述焦距调节模块包括激光器支撑板3、两条物镜导轨4、物镜架底座5、物镜支架6、物镜7和反射镜8 ;激光器支撑板3通过四根立柱9固定安装在工作台I上，激光器2和两条物镜导轨4均固定安装在激光器支撑板3上，物镜7通过物镜支架6和物镜架底座5安装在两条物镜导轨4上，并可沿着两条物镜导轨4水平滑移；反射镜8支撑安装在工作台I上，与物镜7位置相对；所述物镜7的光轴方向与激光器2输出激光束的方向一致，激光器2输出的激光束经物镜7后，再经反射镜8反射到工件表面会聚成焦点；当工件表面呈曲面起伏时，物镜7通过沿物镜导轨4水平滑移来对应调整其与反射镜8的距离，使其与曲面起伏量一致，从而保证激光束从物镜7透射出来经过反射镜8反射至工件表面所经历的光程与物镜7的焦距相等。
[0024]优选的，所述反射镜8还可以旋转，即反射镜8通过联轴器与第一电机10的输出轴连接，所述第一电机10通过四根立柱9和第一电机支撑板11固定在工作台I上。所述反射镜8由第一电机10驱动其旋转，这样可以方便的调整反射激光束的出射方向。
[0025]所述工件调整构件包括被动齿圈12、主动齿轮13、卡盘14、活动卡爪15、两条滑动导轨16、滑动板17、被动齿圈支撑架18和第二电机19 ；
[0026]所述工作台I的上表面设置有开槽，两条滑动导轨16分别设置在所述开槽的两侧，两条滑动导轨16与两条物镜导轨4均相互平行；
[0027]所述滑动板17的底部插入工作台I的开槽内，两侧安装在两条滑动导轨16上，能够与两条滑动导轨16配合实现滑移；
[0028]被动齿圈12与主动齿轮13相互啮合，被动齿圈12通过被动齿圈支撑架18支撑安装在滑动板17的上端，主动齿轮13通过轴承架安装在滑动板17的下端，滑动板17可带动被动齿圈12和主动齿轮13沿着两条滑动导轨16滑移；
[0029]所述卡盘14安装在被动齿圈12的齿圈内侧，多个活动卡爪15均匀设置在卡盘14的内圈，用于装夹工件。所述主动齿轮13通过联轴器与第二电机19的输出轴相连，由第二电机19驱动主动齿轮13旋转，进而驱动被动齿圈12和装夹在被动齿圈12上的工件旋转，从而将工件上需要激光标刻的位置调节至激光焦点位置。
[0030]上述激光标刻控制系统的工作原理为:
[0031]首先，将需要激光标刻的工件通过活动卡爪15和卡盘14装夹在被动齿圈12的内圈。特别指出的是，本实用新型只能针对内部中空环状工件的内表面进行激光标刻。
[0032]之后，(手动或自动)调节物镜7的位置，使得物镜7的几何中心到反射镜8上反射点之间的距离，与反射镜8上反射点到工件上加工点之间的距离之和恰好等于经物镜7聚焦后的激光束的焦距；
[0033]然后，开启激光器2，使得激光器2输出的激光束经物镜7聚焦后，经反射镜8反射到工件表面的加工点，而该加工点恰好为激光焦点，由于激光焦点的能量最高，从而保证了激光标刻的效果。
[0034]在保证加工点恰好为激光焦点的前提下，可以通过(手动或自动)调节滑动板17的位置，使滑动板17带动被动齿圈12和装夹在被动齿圈12上的工件平移，从而实现直线激光标刻。
[0035]还可以同时通过第二电机19驱动主动齿轮13旋转，进而驱动被动齿圈12和装夹在被动齿圈12上的工件旋转，将工件上需要激光标刻的位置调节至反射镜8反射到工件表面的加工点，从而实现平面或曲面标刻。
[0036]本实用新型中物镜7和滑动板17的位置调节均可通过自动控制来实现，这样能够实现整个激光标刻过程的全自动化。本实用新型并未对物镜7和滑动板17的位置调节装置进行限定和说明，事实上采用现有技术中的任何一种自动位置调节装置来实现均可。
[0037]本实用新型可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本实用新型的范围。所有这样的对所述领域的技术人员显而易见的修改，将包括在本权利要求的范围之内。
【权利要求】
1.一种激光标刻控制系统，其特征在于，包括工作台(I)，以及安装在工作台上的激光器(2)、焦距调节模块和工件调整构件； 所述焦距调节模块包括激光器支撑板(3)、两条物镜导轨(4)、物镜架底座(5)、物镜支架(6)、物镜(7)和反射镜⑶； 激光器支撑板(3)通过四根立柱(9)固定安装在工作台(I)上，激光器(2)和两条物镜导轨(4)均固定安装在激光器支撑板(3)上，物镜(7)通过物镜支架(6)和物镜架底座(5)安装在两条物镜导轨(4)上，并可沿着两条物镜导轨(4)水平滑移；反射镜(8)支撑安装在工作台⑴上，与物镜⑵位置相对；所述物镜(7)的光轴方向与激光器(2)输出激光束的方向一致，激光器(2)输出的激光束经物镜(7)后，再经反射镜(8)反射到工件表面会聚成焦点； 所述工件调整构件包括被动齿圈(12)、主动齿轮(13)、卡盘(14)、活动卡爪(15)、两条滑动导轨(16)、滑动板(17)、被动齿圈支撑架(18)和第二电机(19)； 所述工作台(I)的上表面设置有开槽，两条滑动导轨(16)分别设置在所述开槽的两侧，两条滑动导轨(16)与两条物镜导轨(4)均相互平行； 所述滑动板(17)的底部插入工作台(I)的开槽内，两侧安装在两条滑动导轨(16)上，能够与两条滑动导轨(16)配合实现滑移；被动齿圈(12)与主动齿轮(13)相互啮合，被动齿圈(12)通过被动齿圈支撑架(18)支撑安装在滑动板(17)的上端，主动齿轮(13)通过轴承架安装在滑动板(17)的下端，滑动板(17)可带动被动齿圈(12)和主动齿轮(13)沿着两条滑动导轨(16)滑移； 所述卡盘(14)安装在被动齿圈(12)的齿圈内侧，多个活动卡爪(15)均匀设置在卡盘(14)的内圈，用于装夹工件；所述主动齿轮(13)通过联轴器与第二电机(19)的输出轴相连，由第二电机(19)驱动主动齿轮(13)旋转。
2.根据权利要求1所述的激光标刻控制系统，其特征在于，所述激光标刻控制系统还包括第一电机(10)，所述反射镜(8)通过联轴器与第一电机(10)的输出轴连接，所述第一电机(10)通过四根立柱(9)和第一电机支撑板(11)固定在工作台⑴上。
【文档编号】B23K26/70GK204122926SQ201420581101
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】余德格, 曹宇, 王朝相, 余婷婷, 钟蓉, 朱德华 申请人:温州大学