一种Tray装产品镭雕Logo的设备设计

蒙贵添

摘 要：本文阐述一种Tray装产品镭雕Logo的设备结构设计，Logo镭雕是一种加工方式，将汽车企业的标志、名称、图案、产品信息等，通过激光镭射技术刻在产品的外形上，达到立体浮雕的效果。镭雕技术在汽车行业内应用广泛，如：安全带、车钥匙、汽车灯具、汽车音箱、摄像头、行车记录仪、蓄电池等。本设计的核心结构包括：前/后Tray盘上下料结构、整Tray产品翻转结构、Tray盘定位/移动结构、镭雕机结构、CCD检测结构等。该设备可实现Tray装产品自动上下料、自动翻转以实现产品正反面镭雕、CCD对单个产品自动补偿定位、CCD目检的功能，生产效率高，质量好，更换产品方便，适应性强。

关键词：Tray 镭雕 Logo 镭射

1 引言

随着汽车普及率的快速增加，中国家庭人均汽车数量越来越高，消费者对汽车的品质、外观要求越来越高，汽车制造企业想要在自己的业务脱颖而出并保持有效的竞争力，就需要具备高度的敏捷性和灵活性。汽车零配件的Logo工艺、制程，传统的机械雕刻、化学腐蚀、丝网印刷、油墨打印等工艺已经不能满足客户的需求。在标记印刷行业中，镭雕技术的应用越来越多，具有成本低、灵活性高、可以计算机系统控制、可以实现全自动化等优点。镭射激光作用于工件表面所产生的标记牢固、美观、精度高。

本文将设计一种自动镭雕设备，适用于各种汽车产品的生产，产品由Tray装的方式，整盘产品进入设备作业，设备能够对产品的正反两面进行镭雕，镭雕内容根据计算机内设定模板实现激光打印输出，并可随时变换打印设计。作业员只需要将Tray堆叠放入Tray盘分/收料机构，并从Tray盘收料机构将镭雕好的Tray装产品取走即可。镭雕机雕刻精度高，可以精确打印复杂的文字、图案、条码；使用寿命长，不易磨损，经久耐用；适应性广，可以对多种金属、非金属材料进行加工。

2 Tray装产品镭雕Logo功能需求

（1）设备功能是要将产品的S/N码、MDL码和二维码镭雕于产品的外形表面（如图1所示）；

（2）待镭雕产品为Tray盘流动（如图2所示），设备具有Tray盘分料/收料功能，可将Tray逐个分离/堆叠，设备可以独立单机作业，也可以连接自动化线作业；

（3）产品需要镭雕的面（如图3所示）与产品来料的方向相反，设备需要将产品Tray翻轉180°存放；

（4）镭雕范围为300x150mm，Tray盘尺寸为300x300mm；同时需要CCD对每一个产品进行拍照定位、补偿；因此，镭雕工作区域需要伺服滑台对Tray盘进行移动、定位；

（5）要对镭雕后产品镭雕的效果进行CCD检查，并将不良品剔除。

3 设备动作流程

Tray盘采用双边皮带线传输的输送方式，由三段皮带线组成，分别为：Tray入料皮带线、镭雕作业皮带线、Tray出料皮带线。

（1）设备分/收料结构：①设备可连接上游设备，Tray盘来料可以直接输送到设备内作业，当上游来料过剩时，分/收料结构可将多余Tray收起堆叠，待设备要料时再逐个分料进入设备；②作业员可以将Tray堆叠放入Tray盘分/收料机构，机构自动逐个分料进入设备。

（2）Tray盘翻转结构：产品的上游来料方向为产品的上表面，产品需要镭雕的面为产品的下表面，因此需要将产品翻转才能进入镭雕区域；

（3）Tray定位/移动结构：Tray进入镭雕区域，丝杆滑台模组将Tray盘定位，并用上盖压紧产品，通过CCD视觉拍照定位得出每一个产品XY偏移的方向和θ旋转的方向，并计算出于模板相应的补偿值；

（4）镭雕结构：Tray盘内所有产品完成拍照定位后，由丝杆滑台模组移动至镭雕头下，镭雕头对应每一个产品进行位置补偿、镭雕相关产品信息；

（5）视觉检测机构：XY同步带滑台模组带动CCD逐个对产品进行拍照，并与系统模板对比检查产品信息、镭雕品质，判断出是否为良品，并将不良品用真空吸嘴吸取至不良品存放盘内；

（6）Tray盘收料机构：Tray装产品镭雕完成后，沿皮带线流出到位，有收料机构逐个堆叠收料，并由作业员整叠取走。

4 结构设计

4.1 整体结构

设备整体结构（如图4所示）：设备机架1由下层40x40 T4方通和钣金封板焊接设计，上层机架由40x40 T3铝型材和茶色防静电PVC板组装而成，茶色材质有效降低激光光线和CCD光源光线；输送线2由三段皮带线组成，皮带线由电相异步电机控制；顶升机构3将满装产品Tray盘顶升至翻转机构夹紧位置；旋转机构4可将下方满装产品和上方空Tray盘夹紧、旋转180°，将两个Tray盘互换、产品旋转180°；分/收Tray机构5，具备Tray盘收料和Tray盘分料的功能；空Tray夹紧机构6，保持将一个空Tray盘夹紧与旋转机构上方，等待下一次产品翻转交换；镭雕前CCD机构7，对待镭雕产品进行这个拍照定位，并将补偿数值反馈到镭雕机；镭雕机8，根据镭雕前CCD计算的补偿值，校正镭雕模板与产品相符，利用镭射光束在产品表面雕刻出设定好的模板信息；镭雕后CCD机构9，同步带滑台模组搭配的XY轴，带动CCD、光源组件移动，对每一个镭雕后产品进行拍照，确认镭雕的信息、位置、痕迹、品质进行对比确认；Tray移载机构10，由丝杆滑台带动Tray盘定位结构移动，保证产品的位置准确；NG收料结构11，检查NG的产品，由Tray移载模组上真空吸嘴将产品取放置NG收料Tray中；收Tray机构12，将镭雕完成后Tray逐个收起堆叠；物料存放机构13，可以存放空Tray盘和NG品Tray盘；电控箱14，用以按照电控元器件；操作面板15，安装显示器、鼠标、键盘、触摸屏、按钮等。

4.2 主要结构组件和动作

Tray盘分/收料结构（如图5所示）：双行程顶升机构21，该结构由两个顶升气缸结合，实现顶升板分别处于低位、分/收料位、高位；Tray盘检测机构22，设计满料和缺料两组感应器；Tray限位机构23，由L型零部件限位Tray四边，结构可调；分Tray盘气缸机构24，常态下卡住所有Tray盘，分/收料时用于分离下层的两个Tray盘；收料卡扣25，收料过程中通过Tray盘推力将其推开，收料完成后靠重力恢复，卡住所有Tray下落；收料顶升气缸机构26，由一个顶升气缸推动实现；皮带线27，皮带线输送Tray盘；阻挡机构28，在各个工站位置定位Tray盘后进行各项作业。

Tray盘翻转结构（如图6所示）：Tray装产品31输送至翻转机构，此时产品方向与需要镭雕方向相反；阻挡气缸机构32，双杆气缸带动阻挡块对Tray盘进行阻挡、放行；顶升气缸机构33，机构将待翻转Tray盘顶升至旋转机构位，并将翻转好Tray盘取放回皮带线；翻转从动轴机构34；空Tray夹紧机构35，机构保持夹持有一个空Tray盘，Tray盘来料需要翻转时，将空Tray盘放置翻转机构上，翻转完成后夹取空Tray盘上升等待；翻转结构36，翻转180°的动作由旋转气缸作为动力完成；上/下Tray盘夹紧结构37，上/下Tray盘到位后，该结构将两个Tray盘夹紧、翻转，从而达到产品翻转180°的目的，翻转完成后，顶升气缸机构33和空Tray盘夹紧机构分别取回Tray盘，翻转结构复位；侧定位机构38，将皮带线上来料Tray盘居中定位。

镭雕结构（如图7所示）：伺服丝杆滑台结构41，实现精确移动、拍照、定位；下定位机构42，对Tray盘夹紧定位，放置移位；產品盖板机构43，对产品压平、压紧、定位，机构安装于伺服丝杆滑台上与下定位机构同步移动；镭雕头44结构，该仪器可对产品进行各项信息的镭射、刻印；镭雕头安装调节机构45；抽风管46，对产品镭射后产生的气体粉尘进行抽除、处理。

产品目检结构（如图8所示）：同步带结构51，XY移载机构均由步进电机搭配动同步带机构进行移动、定位；NG品收料机构52，NG收料机构由空Tray盘收料，满盘后移载气缸将Tray盘送出设备外；NG品取料机构53，气缸带动真空吸盘，将NG品取出放置NG盘；CCD目检机构54，CCD目检机构对产品进行逐个检查。

5 设计总结

本文设计设备能够实现自动分/收Tray盘，将整个TRAY盘产品翻转，可以对Tray盘内所有产品进行拍照、定位、补偿、镭雕，并目检产品、剔除NG产品，设备取代的传统单个产品取放料、镭雕的作业方式。该设备结构设计合理，功能齐全，设备作业效率高，生产稳定，生产良率高，活得了巨大的生产效益，在汽车制造领域应用广泛，得要了客户的认可。

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