蒙貴添

摘 要：本文闡述一種Tray裝產(chǎn)品鐳雕Logo的設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，Logo鐳雕是一種加工方式，將汽車企業(yè)的標(biāo)志、名稱、圖案、產(chǎn)品信息等，通過激光鐳射技術(shù)刻在產(chǎn)品的外形上，達(dá)到立體浮雕的效果。鐳雕技術(shù)在汽車行業(yè)內(nèi)應(yīng)用廣泛，如：安全帶、車鑰匙、汽車燈具、汽車音箱、攝像頭、行車記錄儀、蓄電池等。本設(shè)計(jì)的核心結(jié)構(gòu)包括：前/后Tray盤上下料結(jié)構(gòu)、整Tray產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、Tray盤定位/移動(dòng)結(jié)構(gòu)、鐳雕機(jī)結(jié)構(gòu)、CCD檢測(cè)結(jié)構(gòu)等。該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)Tray裝產(chǎn)品自動(dòng)上下料、自動(dòng)翻轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品正反面鐳雕、CCD對(duì)單個(gè)產(chǎn)品自動(dòng)補(bǔ)償定位、CCD目檢的功能，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，更換產(chǎn)品方便，適應(yīng)性強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：Tray 鐳雕 Logo 鐳射

1 引言

隨著汽車普及率的快速增加，中國(guó)家庭人均汽車數(shù)量越來越高，消費(fèi)者對(duì)汽車的品質(zhì)、外觀要求越來越高，汽車制造企業(yè)想要在自己的業(yè)務(wù)脫穎而出并保持有效的競(jìng)爭(zhēng)力，就需要具備高度的敏捷性和靈活性。汽車零配件的Logo工藝、制程，傳統(tǒng)的機(jī)械雕刻、化學(xué)腐蝕、絲網(wǎng)印刷、油墨打印等工藝已經(jīng)不能滿足客戶的需求。在標(biāo)記印刷行業(yè)中，鐳雕技術(shù)的應(yīng)用越來越多，具有成本低、靈活性高、可以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制、可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。鐳射激光作用于工件表面所產(chǎn)生的標(biāo)記牢固、美觀、精度高。

本文將設(shè)計(jì)一種自動(dòng)鐳雕設(shè)備，適用于各種汽車產(chǎn)品的生產(chǎn)，產(chǎn)品由Tray裝的方式，整盤產(chǎn)品進(jìn)入設(shè)備作業(yè)，設(shè)備能夠?qū)Ξa(chǎn)品的正反兩面進(jìn)行鐳雕，鐳雕內(nèi)容根據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)定模板實(shí)現(xiàn)激光打印輸出，并可隨時(shí)變換打印設(shè)計(jì)。作業(yè)員只需要將Tray堆疊放入Tray盤分/收料機(jī)構(gòu)，并從Tray盤收料機(jī)構(gòu)將鐳雕好的Tray裝產(chǎn)品取走即可。鐳雕機(jī)雕刻精度高，可以精確打印復(fù)雜的文字、圖案、條碼；使用壽命長(zhǎng)，不易磨損，經(jīng)久耐用；適應(yīng)性廣，可以對(duì)多種金屬、非金屬材料進(jìn)行加工。

2 Tray裝產(chǎn)品鐳雕Logo功能需求

（1）設(shè)備功能是要將產(chǎn)品的S/N碼、MDL碼和二維碼鐳雕于產(chǎn)品的外形表面（如圖1所示）；

（2）待鐳雕產(chǎn)品為Tray盤流動(dòng)（如圖2所示），設(shè)備具有Tray盤分料/收料功能，可將Tray逐個(gè)分離/堆疊，設(shè)備可以獨(dú)立單機(jī)作業(yè)，也可以連接自動(dòng)化線作業(yè)；

（3）產(chǎn)品需要鐳雕的面（如圖3所示）與產(chǎn)品來料的方向相反，設(shè)備需要將產(chǎn)品Tray翻轉(zhuǎn)180°存放；

（4）鐳雕范圍為300x150mm，Tray盤尺寸為300x300mm；同時(shí)需要CCD對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行拍照定位、補(bǔ)償；因此，鐳雕工作區(qū)域需要伺服滑臺(tái)對(duì)Tray盤進(jìn)行移動(dòng)、定位；

（5）要對(duì)鐳雕后產(chǎn)品鐳雕的效果進(jìn)行CCD檢查，并將不良品剔除。

3 設(shè)備動(dòng)作流程

Tray盤采用雙邊皮帶線傳輸?shù)妮斔头绞?，由三段皮帶線組成，分別為：Tray入料皮帶線、鐳雕作業(yè)皮帶線、Tray出料皮帶線。

（1）設(shè)備分/收料結(jié)構(gòu)：①設(shè)備可連接上游設(shè)備，Tray盤來料可以直接輸送到設(shè)備內(nèi)作業(yè)，當(dāng)上游來料過剩時(shí)，分/收料結(jié)構(gòu)可將多余Tray收起堆疊，待設(shè)備要料時(shí)再逐個(gè)分料進(jìn)入設(shè)備；②作業(yè)員可以將Tray堆疊放入Tray盤分/收料機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)自動(dòng)逐個(gè)分料進(jìn)入設(shè)備。

（2）Tray盤翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)：產(chǎn)品的上游來料方向?yàn)楫a(chǎn)品的上表面，產(chǎn)品需要鐳雕的面為產(chǎn)品的下表面，因此需要將產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)才能進(jìn)入鐳雕區(qū)域；

（3）Tray定位/移動(dòng)結(jié)構(gòu)：Tray進(jìn)入鐳雕區(qū)域，絲桿滑臺(tái)模組將Tray盤定位，并用上蓋壓緊產(chǎn)品，通過CCD視覺拍照定位得出每一個(gè)產(chǎn)品XY偏移的方向和θ旋轉(zhuǎn)的方向，并計(jì)算出于模板相應(yīng)的補(bǔ)償值；

（4）鐳雕結(jié)構(gòu)：Tray盤內(nèi)所有產(chǎn)品完成拍照定位后，由絲桿滑臺(tái)模組移動(dòng)至鐳雕頭下，鐳雕頭對(duì)應(yīng)每一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行位置補(bǔ)償、鐳雕相關(guān)產(chǎn)品信息；

（5）視覺檢測(cè)機(jī)構(gòu)：XY同步帶滑臺(tái)模組帶動(dòng)CCD逐個(gè)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行拍照，并與系統(tǒng)模板對(duì)比檢查產(chǎn)品信息、鐳雕品質(zhì)，判斷出是否為良品，并將不良品用真空吸嘴吸取至不良品存放盤內(nèi)；

（6）Tray盤收料機(jī)構(gòu)：Tray裝產(chǎn)品鐳雕完成后，沿皮帶線流出到位，有收料機(jī)構(gòu)逐個(gè)堆疊收料，并由作業(yè)員整疊取走。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 整體結(jié)構(gòu)

設(shè)備整體結(jié)構(gòu)（如圖4所示）：設(shè)備機(jī)架1由下層40x40 T4方通和鈑金封板焊接設(shè)計(jì)，上層機(jī)架由40x40 T3鋁型材和茶色防靜電PVC板組裝而成，茶色材質(zhì)有效降低激光光線和CCD光源光線；輸送線2由三段皮帶線組成，皮帶線由電相異步電機(jī)控制；頂升機(jī)構(gòu)3將滿裝產(chǎn)品Tray盤頂升至翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)夾緊位置；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4可將下方滿裝產(chǎn)品和上方空Tray盤夾緊、旋轉(zhuǎn)180°，將兩個(gè)Tray盤互換、產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)180°；分/收Tray機(jī)構(gòu)5，具備Tray盤收料和Tray盤分料的功能；空Tray夾緊機(jī)構(gòu)6，保持將一個(gè)空Tray盤夾緊與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上方，等待下一次產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)交換；鐳雕前CCD機(jī)構(gòu)7，對(duì)待鐳雕產(chǎn)品進(jìn)行這個(gè)拍照定位，并將補(bǔ)償數(shù)值反饋到鐳雕機(jī)；鐳雕機(jī)8，根據(jù)鐳雕前CCD計(jì)算的補(bǔ)償值，校正鐳雕模板與產(chǎn)品相符，利用鐳射光束在產(chǎn)品表面雕刻出設(shè)定好的模板信息；鐳雕后CCD機(jī)構(gòu)9，同步帶滑臺(tái)模組搭配的XY軸，帶動(dòng)CCD、光源組件移動(dòng)，對(duì)每一個(gè)鐳雕后產(chǎn)品進(jìn)行拍照，確認(rèn)鐳雕的信息、位置、痕跡、品質(zhì)進(jìn)行對(duì)比確認(rèn)；Tray移載機(jī)構(gòu)10，由絲桿滑臺(tái)帶動(dòng)Tray盤定位結(jié)構(gòu)移動(dòng)，保證產(chǎn)品的位置準(zhǔn)確；NG收料結(jié)構(gòu)11，檢查NG的產(chǎn)品，由Tray移載模組上真空吸嘴將產(chǎn)品取放置NG收料Tray中；收Tray機(jī)構(gòu)12，將鐳雕完成后Tray逐個(gè)收起堆疊；物料存放機(jī)構(gòu)13，可以存放空Tray盤和NG品Tray盤；電控箱14，用以按照電控元器件；操作面板15，安裝顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸屏、按鈕等。

4.2 主要結(jié)構(gòu)組件和動(dòng)作

Tray盤分/收料結(jié)構(gòu)（如圖5所示）：雙行程頂升機(jī)構(gòu)21，該結(jié)構(gòu)由兩個(gè)頂升氣缸結(jié)合，實(shí)現(xiàn)頂升板分別處于低位、分/收料位、高位；Tray盤檢測(cè)機(jī)構(gòu)22，設(shè)計(jì)滿料和缺料兩組感應(yīng)器；Tray限位機(jī)構(gòu)23，由L型零部件限位Tray四邊，結(jié)構(gòu)可調(diào)；分Tray盤氣缸機(jī)構(gòu)24，常態(tài)下卡住所有Tray盤，分/收料時(shí)用于分離下層的兩個(gè)Tray盤；收料卡扣25，收料過程中通過Tray盤推力將其推開，收料完成后靠重力恢復(fù)，卡住所有Tray下落；收料頂升氣缸機(jī)構(gòu)26，由一個(gè)頂升氣缸推動(dòng)實(shí)現(xiàn)；皮帶線27，皮帶線輸送Tray盤；阻擋機(jī)構(gòu)28，在各個(gè)工站位置定位Tray盤后進(jìn)行各項(xiàng)作業(yè)。

Tray盤翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)（如圖6所示）：Tray裝產(chǎn)品31輸送至翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，此時(shí)產(chǎn)品方向與需要鐳雕方向相反；阻擋氣缸機(jī)構(gòu)32，雙桿氣缸帶動(dòng)阻擋塊對(duì)Tray盤進(jìn)行阻擋、放行；頂升氣缸機(jī)構(gòu)33，機(jī)構(gòu)將待翻轉(zhuǎn)Tray盤頂升至旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位，并將翻轉(zhuǎn)好Tray盤取放回皮帶線；翻轉(zhuǎn)從動(dòng)軸機(jī)構(gòu)34；空Tray夾緊機(jī)構(gòu)35，機(jī)構(gòu)保持夾持有一個(gè)空Tray盤，Tray盤來料需要翻轉(zhuǎn)時(shí)，將空Tray盤放置翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，翻轉(zhuǎn)完成后夾取空Tray盤上升等待；翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)36，翻轉(zhuǎn)180°的動(dòng)作由旋轉(zhuǎn)氣缸作為動(dòng)力完成；上/下Tray盤夾緊結(jié)構(gòu)37，上/下Tray盤到位后，該結(jié)構(gòu)將兩個(gè)Tray盤夾緊、翻轉(zhuǎn)，從而達(dá)到產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)180°的目的，翻轉(zhuǎn)完成后，頂升氣缸機(jī)構(gòu)33和空Tray盤夾緊機(jī)構(gòu)分別取回Tray盤，翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)位；側(cè)定位機(jī)構(gòu)38，將皮帶線上來料Tray盤居中定位。

鐳雕結(jié)構(gòu)（如圖7所示）：伺服絲桿滑臺(tái)結(jié)構(gòu)41，實(shí)現(xiàn)精確移動(dòng)、拍照、定位；下定位機(jī)構(gòu)42，對(duì)Tray盤夾緊定位，放置移位；產(chǎn)品蓋板機(jī)構(gòu)43，對(duì)產(chǎn)品壓平、壓緊、定位，機(jī)構(gòu)安裝于伺服絲桿滑臺(tái)上與下定位機(jī)構(gòu)同步移動(dòng)；鐳雕頭44結(jié)構(gòu)，該儀器可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行各項(xiàng)信息的鐳射、刻??；鐳雕頭安裝調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)45；抽風(fēng)管46，對(duì)產(chǎn)品鐳射后產(chǎn)生的氣體粉塵進(jìn)行抽除、處理。

產(chǎn)品目檢結(jié)構(gòu)（如圖8所示）：同步帶結(jié)構(gòu)51，XY移載機(jī)構(gòu)均由步進(jìn)電機(jī)搭配動(dòng)同步帶機(jī)構(gòu)進(jìn)行移動(dòng)、定位；NG品收料機(jī)構(gòu)52，NG收料機(jī)構(gòu)由空Tray盤收料，滿盤后移載氣缸將Tray盤送出設(shè)備外；NG品取料機(jī)構(gòu)53，氣缸帶動(dòng)真空吸盤，將NG品取出放置NG盤；CCD目檢機(jī)構(gòu)54，CCD目檢機(jī)構(gòu)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行逐個(gè)檢查。

5 設(shè)計(jì)總結(jié)

本文設(shè)計(jì)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)分/收Tray盤，將整個(gè)TRAY盤產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)，可以對(duì)Tray盤內(nèi)所有產(chǎn)品進(jìn)行拍照、定位、補(bǔ)償、鐳雕，并目檢產(chǎn)品、剔除NG產(chǎn)品，設(shè)備取代的傳統(tǒng)單個(gè)產(chǎn)品取放料、鐳雕的作業(yè)方式。該設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，功能齊全，設(shè)備作業(yè)效率高，生產(chǎn)穩(wěn)定，生產(chǎn)良率高，活得了巨大的生產(chǎn)效益，在汽車制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，得要了客戶的認(rèn)可。

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