一種激光標刻控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種激光標刻控制系統(tǒng)，包括工作臺，以及安裝在工作臺上的激光器、焦距調(diào)節(jié)模塊和工件調(diào)整構(gòu)件；焦距調(diào)節(jié)模塊的功能在于使激光器輸出的激光光束的焦點始終位于中空環(huán)狀工件的表面；工件調(diào)整構(gòu)件的功能在于裝夾工件和移動工件，使得激光光束能夠在環(huán)狀工件表面全范圍進行掃描。焦距調(diào)節(jié)模塊包括激光器支撐板、兩條物鏡導(dǎo)軌、物鏡架底座、物鏡支架、物鏡和反射鏡；工件調(diào)整構(gòu)件包括被動齒圈、主動齒輪、卡盤、活動卡爪、兩條滑動導(dǎo)軌、滑動板、被動齒圈支撐架和第二電機。該激光標刻控制系統(tǒng)采用動態(tài)前聚焦式光路原理，通過焦距調(diào)節(jié)模塊和工件調(diào)整構(gòu)件的組合，可以實現(xiàn)在具有自由曲面起伏狀態(tài)的中空環(huán)狀工件表面進行標刻加工。
【專利說明】一種激光標刻控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于激光加工領(lǐng)域，具體涉及一種激光標刻控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，產(chǎn)品的差異化設(shè)計是塑造高端品牌的重要手段。現(xiàn)代高端五金潔具，如高檔水龍頭、衛(wèi)浴配件等，為了追求功能和視覺美觀的雙重極致，越來越多地采用了自由曲面造型，極富藝術(shù)觀感的自由曲面元素給五金潔具的品牌設(shè)計帶來極大的附加價值，是傳統(tǒng)五金潔具業(yè)升級發(fā)展的潮流。但是，如何在自由曲面產(chǎn)品表面精確標刻與眾不同、精良美觀的logo標記卻已成為這類產(chǎn)品制造過程中的技術(shù)難題。
[0003]目前，市場上的激光標刻設(shè)備只適用于平面或規(guī)則圓柱面產(chǎn)品標刻，對于自由曲面造型的產(chǎn)品則無能為力，所以生產(chǎn)企業(yè)只能折衷地選擇產(chǎn)品邊角平面區(qū)域進行激光標亥|J，無法充分展現(xiàn)自由曲面產(chǎn)品設(shè)計的藝術(shù)美感。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種激光標刻控制系統(tǒng)；該激光標刻控制系統(tǒng)采用動態(tài)前聚焦式光路原理，通過焦距調(diào)節(jié)模塊和工件調(diào)整構(gòu)件的組合，可以實現(xiàn)在具有自由曲面起伏狀態(tài)的中空環(huán)狀工件表面進行標刻加工。
[0005]本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]一種激光標刻控制系統(tǒng)，包括工作臺，以及安裝在工作臺上的激光器、焦距調(diào)節(jié)模塊和工件調(diào)整構(gòu)件；
[0007]所述焦距調(diào)節(jié)模塊包括激光器支撐板、兩條物鏡導(dǎo)軌、物鏡架底座、物鏡支架、物鏡和反射鏡；
[0008]激光器支撐板通過四根立柱固定安裝在工作臺上，激光器和兩條物鏡導(dǎo)軌均固定安裝在激光器支撐板上，物鏡通過物鏡支架和物鏡架底座安裝在兩條物鏡導(dǎo)軌上，并可沿著兩條物鏡導(dǎo)軌水平滑移；反射鏡支撐安裝在工作臺上，與物鏡位置相對；所述物鏡的光軸方向與激光器輸出激光束的方向一致，激光器輸出的激光束經(jīng)物鏡后，再經(jīng)反射鏡反射到工件表面會聚成焦點；
[0009]所述工件調(diào)整構(gòu)件包括被動齒圈、主動齒輪、卡盤、活動卡爪、兩條滑動導(dǎo)軌、滑動板、被動齒圈支撐架和第二電機；
[0010]所述工作臺的上表面設(shè)置有開槽，兩條滑動導(dǎo)軌分別設(shè)置在所述開槽的兩側(cè)，兩條滑動導(dǎo)軌與兩條物鏡導(dǎo)軌均相互平行；
[0011]所述滑動板的底部插入工作臺的開槽內(nèi)，兩側(cè)安裝在兩條滑動導(dǎo)軌上，能夠與兩條滑動導(dǎo)軌配合實現(xiàn)滑移；被動齒圈與主動齒輪相互嚙合，被動齒圈通過被動齒圈支撐架支撐安裝在滑動板的上端，主動齒輪通過軸承架安裝在滑動板的下端，滑動板可帶動被動齒圈和主動齒輪沿著兩條滑動導(dǎo)軌滑移；
[0012]所述卡盤安裝在被動齒圈的齒圈內(nèi)側(cè)，多個活動卡爪均勻設(shè)置在卡盤的內(nèi)圈，用于裝夾工件；所述主動齒輪通過聯(lián)軸器與第二電機的輸出軸相連，由第二電機驅(qū)動主動齒輪旋轉(zhuǎn)。
[0013]優(yōu)選的,所述激光標刻控制系統(tǒng)還包括第一電機,所述反射鏡通過聯(lián)軸器與第一電機的輸出軸連接，所述第一電機通過四根立柱和第一電機支撐板固定在工作臺上。
[0014]本實用新型提供的激光標刻控制系統(tǒng)具有以下有益效果:
[0015](I)本實用新型基于動態(tài)前聚焦式掃描光路加工原理，焦距調(diào)節(jié)模塊中的物鏡可以前后移動，從而根據(jù)中空環(huán)狀工件表面的曲面起伏狀態(tài)自由調(diào)整物鏡到工件表面加工位置的光程，使之始終保持與物鏡焦距相等，從而實現(xiàn)了動態(tài)聚焦標刻原理。因此，其激光標刻的加工點始終為激光焦點，由于激光焦點的能量密度最高，從而保證了激光標刻的高速、高質(zhì)量效果，使得標記更加精密、持久、美觀。
[0016](2)本實用新型通過帶有卡盤、轉(zhuǎn)動齒圈和滑動導(dǎo)軌的工件調(diào)整構(gòu)件，使得對于中空環(huán)狀工件，其旋轉(zhuǎn)加滑動位移的組合實現(xiàn)了激光標刻焦點在環(huán)狀工件表面全范圍掃描，配合上述的動態(tài)前聚焦式掃描光路，實現(xiàn)了在具有自由曲面起伏狀態(tài)的中空環(huán)狀工件表面進行標刻加工。
[0017](3)本實用新型采用了模塊化設(shè)計方案，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理緊湊，可靠性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型所述激光標刻控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖中各標號的含義如下:
[0020]工作臺1、激光器2、激光器支撐板3、物鏡導(dǎo)軌4、物鏡架底座5、物鏡支架6、物鏡7、反射鏡8、立柱9、第一電機10、第一電機支撐板11、被動齒圈12、主動齒輪13、卡盤14、活動卡爪15、滑動導(dǎo)軌16、滑動板17、被動齒圈支撐架18、第二電機19。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0022]如圖1所述，本實用新型提供了一種激光標刻控制系統(tǒng)，包括工作臺1，以及安裝在工作臺上的激光器2、焦距調(diào)節(jié)模塊和工件調(diào)整構(gòu)件；所述焦距調(diào)節(jié)模塊的功能在于使激光器2輸出的激光光束的焦點始終位于中空環(huán)狀工件的表面，而不論工件表面起伏情況是平面還是不規(guī)則曲面；所述工件調(diào)整構(gòu)件的功能在于裝夾工件和移動工件，從而使得激光器2輸出的激光光束能夠在環(huán)狀工件表面全范圍進行掃描。
[0023]所述焦距調(diào)節(jié)模塊包括激光器支撐板3、兩條物鏡導(dǎo)軌4、物鏡架底座5、物鏡支架6、物鏡7和反射鏡8 ;激光器支撐板3通過四根立柱9固定安裝在工作臺I上，激光器2和兩條物鏡導(dǎo)軌4均固定安裝在激光器支撐板3上，物鏡7通過物鏡支架6和物鏡架底座5安裝在兩條物鏡導(dǎo)軌4上，并可沿著兩條物鏡導(dǎo)軌4水平滑移；反射鏡8支撐安裝在工作臺I上，與物鏡7位置相對；所述物鏡7的光軸方向與激光器2輸出激光束的方向一致，激光器2輸出的激光束經(jīng)物鏡7后，再經(jīng)反射鏡8反射到工件表面會聚成焦點；當工件表面呈曲面起伏時，物鏡7通過沿物鏡導(dǎo)軌4水平滑移來對應(yīng)調(diào)整其與反射鏡8的距離，使其與曲面起伏量一致，從而保證激光束從物鏡7透射出來經(jīng)過反射鏡8反射至工件表面所經(jīng)歷的光程與物鏡7的焦距相等。
[0024]優(yōu)選的，所述反射鏡8還可以旋轉(zhuǎn)，即反射鏡8通過聯(lián)軸器與第一電機10的輸出軸連接，所述第一電機10通過四根立柱9和第一電機支撐板11固定在工作臺I上。所述反射鏡8由第一電機10驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)，這樣可以方便的調(diào)整反射激光束的出射方向。
[0025]所述工件調(diào)整構(gòu)件包括被動齒圈12、主動齒輪13、卡盤14、活動卡爪15、兩條滑動導(dǎo)軌16、滑動板17、被動齒圈支撐架18和第二電機19 ；
[0026]所述工作臺I的上表面設(shè)置有開槽，兩條滑動導(dǎo)軌16分別設(shè)置在所述開槽的兩側(cè)，兩條滑動導(dǎo)軌16與兩條物鏡導(dǎo)軌4均相互平行；
[0027]所述滑動板17的底部插入工作臺I的開槽內(nèi)，兩側(cè)安裝在兩條滑動導(dǎo)軌16上，能夠與兩條滑動導(dǎo)軌16配合實現(xiàn)滑移；
[0028]被動齒圈12與主動齒輪13相互嚙合，被動齒圈12通過被動齒圈支撐架18支撐安裝在滑動板17的上端，主動齒輪13通過軸承架安裝在滑動板17的下端，滑動板17可帶動被動齒圈12和主動齒輪13沿著兩條滑動導(dǎo)軌16滑移；
[0029]所述卡盤14安裝在被動齒圈12的齒圈內(nèi)側(cè)，多個活動卡爪15均勻設(shè)置在卡盤14的內(nèi)圈，用于裝夾工件。所述主動齒輪13通過聯(lián)軸器與第二電機19的輸出軸相連，由第二電機19驅(qū)動主動齒輪13旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動被動齒圈12和裝夾在被動齒圈12上的工件旋轉(zhuǎn)，從而將工件上需要激光標刻的位置調(diào)節(jié)至激光焦點位置。
[0030]上述激光標刻控制系統(tǒng)的工作原理為:
[0031]首先，將需要激光標刻的工件通過活動卡爪15和卡盤14裝夾在被動齒圈12的內(nèi)圈。特別指出的是，本實用新型只能針對內(nèi)部中空環(huán)狀工件的內(nèi)表面進行激光標刻。
[0032]之后，(手動或自動)調(diào)節(jié)物鏡7的位置，使得物鏡7的幾何中心到反射鏡8上反射點之間的距離，與反射鏡8上反射點到工件上加工點之間的距離之和恰好等于經(jīng)物鏡7聚焦后的激光束的焦距；
[0033]然后，開啟激光器2，使得激光器2輸出的激光束經(jīng)物鏡7聚焦后，經(jīng)反射鏡8反射到工件表面的加工點，而該加工點恰好為激光焦點，由于激光焦點的能量最高，從而保證了激光標刻的效果。
[0034]在保證加工點恰好為激光焦點的前提下，可以通過(手動或自動)調(diào)節(jié)滑動板17的位置，使滑動板17帶動被動齒圈12和裝夾在被動齒圈12上的工件平移，從而實現(xiàn)直線激光標刻。
[0035]還可以同時通過第二電機19驅(qū)動主動齒輪13旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動被動齒圈12和裝夾在被動齒圈12上的工件旋轉(zhuǎn)，將工件上需要激光標刻的位置調(diào)節(jié)至反射鏡8反射到工件表面的加工點，從而實現(xiàn)平面或曲面標刻。
[0036]本實用新型中物鏡7和滑動板17的位置調(diào)節(jié)均可通過自動控制來實現(xiàn)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)整個激光標刻過程的全自動化。本實用新型并未對物鏡7和滑動板17的位置調(diào)節(jié)裝置進行限定和說明，事實上采用現(xiàn)有技術(shù)中的任何一種自動位置調(diào)節(jié)裝置來實現(xiàn)均可。
[0037]本實用新型可改變?yōu)槎喾N方式對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，這樣的改變不認為脫離本實用新型的范圍。所有這樣的對所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的修改，將包括在本權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光標刻控制系統(tǒng)，其特征在于，包括工作臺(I)，以及安裝在工作臺上的激光器(2)、焦距調(diào)節(jié)模塊和工件調(diào)整構(gòu)件； 所述焦距調(diào)節(jié)模塊包括激光器支撐板(3)、兩條物鏡導(dǎo)軌(4)、物鏡架底座(5)、物鏡支架(6)、物鏡(7)和反射鏡⑶； 激光器支撐板(3)通過四根立柱(9)固定安裝在工作臺(I)上，激光器(2)和兩條物鏡導(dǎo)軌(4)均固定安裝在激光器支撐板(3)上，物鏡(7)通過物鏡支架(6)和物鏡架底座(5)安裝在兩條物鏡導(dǎo)軌(4)上，并可沿著兩條物鏡導(dǎo)軌(4)水平滑移；反射鏡(8)支撐安裝在工作臺⑴上，與物鏡⑵位置相對；所述物鏡(7)的光軸方向與激光器(2)輸出激光束的方向一致，激光器(2)輸出的激光束經(jīng)物鏡(7)后，再經(jīng)反射鏡(8)反射到工件表面會聚成焦點； 所述工件調(diào)整構(gòu)件包括被動齒圈(12)、主動齒輪(13)、卡盤(14)、活動卡爪(15)、兩條滑動導(dǎo)軌(16)、滑動板(17)、被動齒圈支撐架(18)和第二電機(19)； 所述工作臺(I)的上表面設(shè)置有開槽，兩條滑動導(dǎo)軌(16)分別設(shè)置在所述開槽的兩側(cè)，兩條滑動導(dǎo)軌(16)與兩條物鏡導(dǎo)軌(4)均相互平行； 所述滑動板(17)的底部插入工作臺(I)的開槽內(nèi)，兩側(cè)安裝在兩條滑動導(dǎo)軌(16)上，能夠與兩條滑動導(dǎo)軌(16)配合實現(xiàn)滑移；被動齒圈(12)與主動齒輪(13)相互嚙合，被動齒圈(12)通過被動齒圈支撐架(18)支撐安裝在滑動板(17)的上端，主動齒輪(13)通過軸承架安裝在滑動板(17)的下端，滑動板(17)可帶動被動齒圈(12)和主動齒輪(13)沿著兩條滑動導(dǎo)軌(16)滑移； 所述卡盤(14)安裝在被動齒圈(12)的齒圈內(nèi)側(cè)，多個活動卡爪(15)均勻設(shè)置在卡盤(14)的內(nèi)圈，用于裝夾工件；所述主動齒輪(13)通過聯(lián)軸器與第二電機(19)的輸出軸相連，由第二電機(19)驅(qū)動主動齒輪(13)旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光標刻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述激光標刻控制系統(tǒng)還包括第一電機(10)，所述反射鏡(8)通過聯(lián)軸器與第一電機(10)的輸出軸連接，所述第一電機(10)通過四根立柱(9)和第一電機支撐板(11)固定在工作臺⑴上。
【文檔編號】B23K26/70GK204122926SQ201420581101
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】余德格, 曹宇, 王朝相, 余婷婷, 鐘蓉, 朱德華 申請人:溫州大學(xué)