CN110102899A - 筒状产品的处理装置和处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种筒状产品的处理装置，包括移动平台、测径机构、激光处理机构和控制模块，移动平台用于放置筒状产品；测径机构设置于移动平台的侧边，用于测量筒状产品的实际外径；激光处理机构设置于移动平台的上方，用于输出激光束至筒状产品的表面；控制模块分别与测径机构和激光处理机构信号连接，用于根据测径机构测得的实际外径计算出与该外径对应的实际应输出图案，并控制激光处理机构输出与实际应输出图案相对应的激光束。同时还公开了一种筒状产品的处理方法，包括以下步骤：测量筒状产品的实际外径；根据测得的实际外径得出实际应输出图案；激光发生器输出与实际应输出图案相对应的激光束至筒状产品的表面上。

Description

筒状产品的处理装置和处理方法

技术领域

本发明涉及筒状材料加工技术领域，尤其涉及一种筒状产品的处理装置和处理方法。

背景技术

在产品加工过程中，通常需要对筒状物的表面进行加工处理，例如在筒状物的表面加工出特定的图案。在现有技术中，筒状物的表面加工基本都是用CNC进行，但CNC加工具有如下缺点：

1、机械加工会产生很大的噪音；

2、CNC运行需要很大的能耗；

3、CNC接触式加工会使复合材料发生形变；

4、壁厚太薄、长度太长的产品不能在CNC上加工；

5、对于变外径的筒状物来说，在筒状物表面加工出的图案大小也需要跟随筒状物的外径发生相应变化，编程人员需要编写复杂的加工程序；

6、加工时间长、效率低；

因此，需要有一种新的筒状产品的处理装置和处理方法能够解决以上技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种筒状产品的处理装置以及处理方法，能够克服上述CNC加工的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案一为：

一种筒状产品的处理装置，包括：

移动平台，用于放置筒状产品并带动筒状产品进行轴向移动；

测径机构，设置于所述移动平台的侧边，用于测量筒状产品的实际外径；

激光处理机构，设置于所述移动平台的上方，用于输出激光束至筒状产品的表面；以及

控制模块，分别与所述测径机构和所述激光处理机构信号连接，用于根据所述测径机构测得的实际外径计算出与该外径对应的实际应输出图案，并控制所述激光处理机构输出与所述实际应输出图案相对应的激光束。

进一步的，所述测径机构还用于设置基准外径，所述控制模块用于设置基准图案，所述控制模块计算所述实际外径与所述基准外径之间的比值，并根据比值和基准图案得出实际应输出图案。

进一步的，所述控制模块还用于根据筒状产品的实际外径在轴向上的变化情况得到筒状产品的斜面位置，并根据斜面位置计算出筒状产品表面处理的开始位置。

进一步的，所述测径机构包括相对设置的发射感应器和接收感应器，所述发射感应器和接收感应器分别位于所述移动平台的相对两侧。

进一步的，所述发射感应器和所述接收感应器的数目均为两个；在垂直于筒状产品的轴线方向上，两个所述的发射感应器间隔设置，且筒状产品的中心轴位于两个所述的发射感应器之间。

进一步的，还包括上料支撑机构，所述上料支撑机构设置于所述移动平台的中部。

进一步的，所述上料支撑机构包括第一驱动件和两个支撑爪，所述第一驱动件与所述两个支撑爪连接，用于带动所述两个支撑爪相互靠近或远离。

进一步的，所述两个支撑爪的内侧均设有斜面或者弧面。

进一步的，还包括用于带动筒状产品进行周向转动的旋转机构，所述旋转机构设置于所述移动平台上，且所述旋转机构与所述控制模块相连。

进一步的，所述旋转机构包括主动组件和旋转驱动件，所述旋转驱动件连接于所述主动组件，所述主动组件用于夹紧筒状产品。

进一步的，所述主动组件包括卡盘和两个以上的手爪，所述手爪可移动的设置于所述卡盘上。

进一步的，所述旋转机构还包括从动组件，所述从动组件和所述主动组件分别设置于所述移动平台的相对两端，用于夹紧筒状产品的相对两端。

进一步的，所述激光处理机构包括激光发生器和升降调节组件，所述激光发生器连接于所述升降调节组件。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案二为：

一种筒状产品的处理方法，包括以下步骤：

测量筒状产品的实际外径；

根据测得的实际外径得出实际应输出图案；

激光发生器输出与实际应输出图案相对应的激光束至筒状产品的表面上。

进一步的，测量筒状产品的实际外径的步骤之前，还包括步骤：

设定基准外径和基准图案。

进一步的，根据测得的实际外径得出实际应输出图案的步骤，具体包括：

计算筒状产品的实际外径与设定的基准外径之间的比值，根据比值和基准图案，得出实际应输出图案。

进一步的，设定基准外径的步骤，具体包括：

设置两组发射感应器和接收感应器，两组发射感应器和接收感应器间隔设置，两组发射感应器和接收感应器发出的信号束之间的距离即为基准外径。

进一步的，测量筒状产品的实际外径的步骤，具体包括：

沿筒状产品的轴向方向测量筒状产品多个部位的外径。

进一步的，测量筒状产品的实际外径的步骤之后，还包括：

根据筒状产品的实际外径在轴向上的变化情况得到筒状产品的斜面位置，并根据斜面位置计算出筒状产品表面处理的开始位置；

沿轴向移动筒状产品，使筒状产品表面处理的开始位置正对激光发生器。

进一步的，激光发生器按照实际应输出图案输出激光束至筒状产品的表面上的步骤，具体包括：

沿周向逐步转动筒状产品，使激光发生器在筒状产品的表面上加工出连续的图案。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

本发明在加工的过程中基本无噪音产生，需要的能耗较小，而且采用非接触式加工，在加工过程中不会使产品发生形变，可较好的适用于各种壁厚、各种长度的产品，尤其对于变外径的筒状产品来说，激光发生器能够根据测径机构测出的实际外径等比缩放输出图案的大小，实现变外径筒状产品的自动化加工；加工效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为本发明实施例一的筒状产品的处理装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一的筒状产品的处理装置的部分结构示意图；

图3为本发明实施例一的测径机构的结构示意图；

图4为本发明实施例一的主动组件的结构示意图；

图5为本发明实施例一的从动组件的结构示意图；

图6为本发明实施例一的上料支撑机构的结构示意图；

图7为本发明实施例一的激光处理机构结构示意图；

图8为本发明实施例二的筒状产品的处理方法的流程图；

标号说明：

100、机架；

200、移动平台；

300、旋转机构；310、旋转驱动件；320、主动组件；322、电机底座；324、第一轴承；326、卡盘；328、手爪；330、从动组件；332、第二驱动件；334、支撑座；336、支撑卡盘；338、支撑手爪；

400、测径机构；410、发射感应器；420、接收感应器；430、发射端安装板；440、接收端安装板；450、发射端立柱；460、接收端立柱；470、加强筋；

500、上料支撑机构；510、第一驱动件；520、支撑爪；

600、激光处理机构；610、激光发生器；620、升降调节组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果所述特定姿态发生改变时，则所述方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一

请参照图1和图2，本发明的实施例一为：一种筒状产品的处理装置，可对筒状产品的表面进行加工处理。其包括机架100、移动平台200、旋转机构300、测径机构400、控制模块(图中未示)和激光处理机构600，移动平台200水平设置于机架100上，且移动平台200在机架100上面能够进行平移，当筒状产品放置于移动平台200上时，移动平台200能够带着筒状产品进行轴向移动。旋转机构300设置于移动平台200上，用于带动筒状产品进行周向转动，方便筒状产品的圆周面的各个角度都能被加工到。测径机构400固定于机架100上，且位于移动平台200的侧边，测径机构400能够测量移动平台200上的筒状产品的外径，当移动平台200带着筒状产品进行轴向移动时，测径机构400能够对筒状产品的各个部位进行测量。激光处理机构600设置于移动平台200的上方，用于输出激光束至筒状产品的表面。控制模块分别与所述测径机构400和所述激光处理机构600信号连接，用于根据所述测径机构400测得的实际外径计算出与该外径对应的实际应输出图案，并控制所述激光处理机构600输出与所述实际应输出图案相对应的激光束。

移动平台200通过滑轨设置于机架100上，移动平台200连接于驱动机构，驱动机构可带动移动平台200沿一直线方向进行移动。移动平台200上设置有产品放置位，筒状产品可放置于产品放置位上，并跟随移动平台200一起进行轴向移动。

测径机构400不仅能够用于测量筒状产品的外径，还能够设定基准外径。测径机构400包括相对设置的发射感应器410和接收感应器420，发射感应器410和接收感应器420分别位于移动平台200的相对两侧，发射感应器410发出的信号束能够直接进入接收感应器420中。发射感应器410和接收感应器420之间的连接于筒状产品的轴向相垂直。移动平台200上的筒状产品移动到测径机构400处时，发射感应器410发出的信号束会有部分被筒状产品挡住，以使接收感应器420接收不到这部分信号束。发射感应器410将接收到的信号传输至控制模块，控制模块根据信号束被挡住的区域大小计算得出筒状产品被测位置处的外径。

具体请参考图3，测径机构400还包括发射端安装板430、接收端安装板440、发射端立柱450、接收端立柱460和两个加强筋470，发射端安装板430和接收端安装板440均固定于机架100上，且发射端安装板430和接收端安装板440分别位于移动平台200的相对两侧。发射端立柱450的底端固定于发射端安装板430上，接收端立柱460固定于接收端安装板440上。发射感应器410设置于发射端立柱450，接收感应器420设置于接收端立柱460。

在本实施例中，发射感应器410和接收感应器420的数目均为两个，两个发射感应器410沿高度方向间隔设置于发射端立柱450上，两个接收感应器420均设置于接收端立柱460上，且两个接收感应器420的高度分别与两个发射感应器410的高度一一对应。两个发射感应器410发出的信号束之间的距离即为该装置初始设定的基准外径。工作过程中，筒状产品从上下两个信号束之间穿过，筒状产品的上侧和/或下侧会有部分挡住信号束，控制模块会综合两个接收感应器420的反馈信号计算得出筒状产品的外径。

在其他实施方式中，发射感应器410和接收感应器420分别在发射端立柱450和接收端立柱460上的位置可调节，通过调节两组发射感应器410和接收感应器420之间的间距，可以改变该装置的基准外径，使该装置能够更好的适用于不同大小的筒状产品。可选的，本实施例中的发射感应器410为激光发生器610，发出的信号束为激光束。

旋转机构300包括主动组件320和旋转驱动件310，旋转驱动件310设置于移动平台200上，旋转驱动件310的动力输出端连接于主动组件320，主动组件320可夹紧筒状产品，并在旋转驱动件310的驱动作用下进行旋转。激光处理机构600对筒状产品的表面进行加工时，旋转驱动件310带动筒状产品逐步旋转，以使激光处理机构600能够处理到筒状产品各个角度的表面。在本实施例中，旋转驱动件310为伺服电机。

具体的，如图4所示，主动组件320包括电机底座322、第一轴承324、卡盘326和两个以上的手爪328，爪盘与电机底座322之间通过第一轴承324连接，卡盘326连接于旋转驱动件310的动力输出轴，手爪328通过气动件可移动的设置于卡盘326上，在气动件的带动下，手爪328可以相互靠近或者相互远离。在本实施例中，手爪328的数目为四个，且四个手爪328均匀分布于同一圆周上。在初始状态下，四个手爪328处于相互靠近的状态，并一起***筒状产品的端口内，然后气动件带动手爪328沿径向向外移动，直至四个手爪328均与筒状产品的内侧壁紧密接触，如此可将筒状产品牢固地定位在主动组件320上。

进一步的，旋转机构300还包括从动组件330，从动组件330和主动组件320分别设置于移动平台200的相对两端，用于夹紧筒状产品的相对两端。对于长度较长的筒状产品来说，从动组件330可对筒状产品起到较好的支撑作用。

请结合参考图2和图5，从动组件330包括第二驱动件332、支撑座334、支撑卡盘336和支撑手爪338，第二驱动件332固定于移动平台200上，支撑座334连接于第二驱动件332的动力输出端，支撑卡盘336通过轴承连接于支撑座334，支撑手爪338通过气动件可移动的设置于支撑卡盘336上。第二驱动件332带动支撑座334远离主动组件320时，可在移动平台200上上下料；在移动平台200上放置筒状产品后，第二驱动件332带动支撑座334靠近主动组件320，主动组件320和从动组件330可共同夹紧筒状产品。旋转驱动件310带动主动组件320转动时，筒状产品和从动组件330会跟随着主动组件320一起进行旋转。

值得一提的是，该筒状产品的处理装置还包括上料支撑机构500，上料支撑机构500设置于移动平台200的中部，在旋转机构300夹紧筒状产品之前，上料支撑机构500可对筒状产品起到良好的支撑作用，便于主动组件320和从动组件330***筒状产品的端口。

具体如图6所示，上料支撑机构500包括第一驱动件510和两个支撑爪520，第一驱动件510与两个支撑爪520连接，用于带动两个支撑爪520相互靠近或远离。在本实施例中，第一驱动件510为手指气缸，两个支撑爪520分别连接于手指气缸的两个手指。支撑爪520的长度与筒状产品的轴向相平行，两个支撑爪520的内侧均设有斜面或者弧面。在上料时，可先将筒状产品放置于两个支撑爪520之间，通过调节两个支撑爪520之间的距离，可以使其承接不同大小的筒状产品。

如图7所示，激光处理机构600包括激光发生器610和升降调节组件620，升降调节组件620固定于机架100上，激光发生器610连接于升降调节组件620。加工不同粗细的筒状产品时，升降调节组件620可以调节激光发生器610的高度，使激光发生器610和筒状产品的顶面之间保持合适的间距。

在本实施例中，所述控制模块用于设置基准图案，所述控制模块计算所述实际外径与所述基准外径之间的比值，并根据比值和基准图案得出实际应输出图案。

在其他实施例中，该装置在加工变外径筒状产品时，控制模块还可根据筒状产品的实际外径在轴向上的变化情况得到筒状产品的斜面位置，并根据斜面位置计算出筒状产品表面处理的开始位置。

实施例二：

如图8所示，本实施例提供一种筒状产品的处理方法，主要包括以下步骤：

步骤S100，设定基准外径和基准图案。设定测径机构的状态，使其具有基准外径，测径机构包括两组发射感应器和接收感应器，两组发射感应器间隔设置，接收感应器和发射感应器一一对应设置，用于接收发射感应器发出的信号束。两组发射感应器发出的信号束之间的距离即为基准外径。基准图案与基准外径相对应。

在本实施例中，筒状产品被加工时是处水平状态，两组发射感应器沿竖直方向间隔设置。

步骤S200、测量筒状产品的实际外径。使筒状产品穿过两组发射感应器之间，并沿轴向逐步移动筒状产品，使测径机构测量到筒状产品多个部位的外径。并将筒状产品的外径与位置的对应关系进行存储。

步骤S300、计算筒状产品的实际外径与设定的基准外径的比值，根据比值和基准图案，得出实际应输出图案。

在一实施例中，步骤S300具体包括以下步骤：

步骤S310、根据筒状产品的实际外径的变化情况得到筒状产品的斜面位置，并根据斜面位置计算出筒状产品表面处理的开始位置；

对于特殊的变外径的筒状产品来说，大径和小径之间通常具有过渡的斜面，表面处理的图案需要与斜面之间具有特定的对应关系，因此需要根据测得的外径情况准确找出斜面在轴向上的位置，并确定出筒状产品表面处理的开始位置。

步骤S320、沿轴向移动筒状产品，使筒状产品表面处理的开始位置正对激光发生器。

步骤S400、激光发生器输出与实际应输出图案相对应的激光束至筒状产品的表面上。

在一实施例中，步骤S400具体包括以下步骤：

步骤S410、先使筒状产品表面处理的开始位置正对激光发生器，激光发生器发出激光束在筒状产品上，从而在筒状产品的表面上打出一个对应图案；然后将筒状产品旋转一个角度，激光发生器再次发出激光束在筒状产品上，从而在筒状产品的表面上再打出一个对应图案，相邻两次打出的图案相连接。继续旋转筒状产品并打图案，直至该位置打满完整的一圈。

在本实施例中，筒状产品每次旋转的角度为5°。

步骤S420、开始位置的图案加工完成后，将筒状产品沿轴向移动一段距离，使第二位置正对激光发生器。根据步骤S200所测得的第二位置处的外径与基准外径的比值，使激光发生器发出与该比值相对应的图案，将该图案打在筒状产品的第二位置处，这里的具体操作同步骤S410，这里不再赘述。

综上所述，本发明提供的筒状产品的处理装置以及处理方法在加工的过程中基本无噪音产生，需要的能耗较小，而且采用非接触式加工，在加工过程中不会使产品发生形变，可较好的适用于各种壁厚各种长度的产品，尤其对于变外径的筒状产品来说，激光发生器能够根据测径机构测出的实际外径等比缩放输出图案的大小，实现变外径筒状产品的自动化加工；加工效率较高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (20)

1.一种筒状产品的处理装置，其特征在于，包括：

移动平台，用于放置筒状产品并带动筒状产品进行轴向移动；

测径机构，设置于所述移动平台的侧边，用于测量筒状产品的实际外径；

激光处理机构，设置于所述移动平台的上方，用于输出激光束至筒状产品的表面；以及

控制模块，分别与所述测径机构和所述激光处理机构信号连接，用于根据所述测径机构测得的实际外径计算出与该外径对应的实际应输出图案，并控制所述激光处理机构输出与所述实际应输出图案相对应的激光束。

2.如权利要求1所述的筒状产品的处理装置，其特征在于，所述测径机构还用于设置基准外径，所述控制模块用于设置基准图案，所述控制模块计算所述实际外径与所述基准外径之间的比值，并根据比值和基准图案得出实际应输出图案。

3.如权利要求1所述的筒状产品的处理装置，其特征在于，所述控制模块还用于根据筒状产品的实际外径在轴向上的变化情况得到筒状产品的斜面位置，并根据斜面位置计算出筒状产品表面处理的开始位置。

4.如权利要求1所述的筒状产品的处理装置，其特征在于，所述测径机构包括相对设置的发射感应器和接收感应器，所述发射感应器和接收感应器分别位于所述移动平台的相对两侧。

5.如权利要求4所述的筒状产品的处理装置，其特征在于，所述发射感应器和所述接收感应器的数目均为两个；在垂直于筒状产品的轴线方向上，两个所述的发射感应器间隔设置，且筒状产品的中心轴位于两个所述的发射感应器之间。

6.如权利要求1所述的筒状产品的处理装置，其特征在于，还包括上料支撑机构，所述上料支撑机构设置于所述移动平台的中部。

7.如权利要求6所述的筒状产品的处理装置，其特征在于，所述上料支撑机构包括第一驱动件和两个支撑爪，所述第一驱动件与所述两个支撑爪连接，用于带动所述两个支撑爪相互靠近或远离。

8.如权利要求7所述的筒状产品的处理装置，其特征在于，所述两个支撑爪的内侧均设有斜面或者弧面。

9.如权利要求1所述的筒状产品的处理装置，其特征在于，还包括用于带动筒状产品进行周向转动的旋转机构，所述旋转机构设置于所述移动平台上，且所述旋转机构与所述控制模块相连。

10.如权利要求9所述的筒状产品的处理装置，其特征在于，所述旋转机构包括主动组件和旋转驱动件，所述旋转驱动件连接于所述主动组件，所述主动组件用于夹紧筒状产品。

11.如权利要求10所述的筒状产品的处理装置，其特征在于，所述主动组件包括卡盘和手爪，所述手爪的数目为两个以上，且所述手爪可移动的设置于所述卡盘上。

12.如权利要求10所述的筒状产品的处理装置，其特征在于，所述旋转机构还包括从动组件，所述从动组件和所述主动组件分别设置于所述移动平台的相对两端，用于夹紧筒状产品的相对两端。

13.如权利要求1所述的筒状产品的处理装置，其特征在于，所述激光处理机构包括激光发生器和升降调节组件，所述激光发生器连接于所述升降调节组件。

14.一种筒状产品的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

测量筒状产品的实际外径；

根据测得的实际外径得出实际应输出图案；

激光发生器输出与实际应输出图案相对应的激光束至筒状产品的表面上。

15.如权利要求14所述的筒状产品的处理方法，其特征在于，测量筒状产品的实际外径的步骤之前，还包括步骤：

设定基准外径和基准图案。

16.如权利要求15所述的筒状产品的处理方法，其特征在于，根据测得的实际外径得出实际应输出图案的步骤，具体包括：

计算筒状产品的实际外径与设定的基准外径之间的比值，根据比值和基准图案，得出实际应输出图案。

17.如权利要求15所述的筒状产品的处理方法，其特征在于，设定基准外径的步骤，具体包括：

设置两组发射感应器和接收感应器，两组发射感应器和接收感应器间隔设置，两组发射感应器和接收感应器发出的信号束之间的距离即为基准外径。

18.如权利要求14所述的筒状产品的处理方法，其特征在于，测量筒状产品的实际外径的步骤，具体包括：

沿筒状产品的轴向方向测量筒状产品多个部位的外径。

19.如权利要求18所述的筒状产品的处理方法，其特征在于，测量筒状产品的实际外径的步骤之后，还包括：

根据筒状产品的实际外径在轴向上的变化情况得到筒状产品的斜面位置，并根据斜面位置计算出筒状产品表面处理的开始位置；

沿轴向移动筒状产品，使筒状产品表面处理的开始位置正对激光发生器。

20.如权利要求14所述的筒状产品的处理方法，其特征在于，激光发生器按照实际应输出图案输出激光束至筒状产品的表面上的步骤，具体包括：

沿周向逐步转动筒状产品，使激光发生器在筒状产品的表面上加工出连续的图案。