CN112518134A - 治具和激光打标设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种治具和激光打标设备。前述治具包括：底板；基准块，设于所述底板上；及夹紧组件，包括夹持块和动力元件，所述夹持块设于所述底板的一侧，并与所述基准块相对，所述底板、所述基准块及所述夹持块能够围合形成夹持位，所述动力元件设于所述底板的另一侧，用于驱动所述夹持块靠近或远离所述基准块。上述治具，布局更合理，结构更紧凑，占用空间小。

Description

治具和激光打标设备

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种治具和激光打标设备。

背景技术

随着现代工业的高速发展，越来越多的设备实现了标准化。与此同时，行业内对标准化产品的可追溯性也提出了更高的要求，需要对每一件标准化零件实时监控，即监控零件的每一个加工环节。在前期，行业内多采用贴标的方式进行追溯，然而在长时间使用过程中，标签会发生老化或损坏而导致了零件的不可追溯。采用激光在零件表面进行标识可达到永久追溯的效果。

在对零件进行激光打标时，采用夹具固定零件的位置。现有夹具占用的空间较大，易与其他部件产生干涉。

发明内容

基于此，有必要针对现有夹具占用的空间较大，易与其他部件产生干涉的问题，提供一种激光打标设备。

一种治具，包括：

底板；

基准块，设于所述底板上；及

夹紧组件，包括夹持块和动力元件，所述夹持块设于所述底板的一侧，并与所述基准块相对，所述底板、所述基准块及所述夹持块能够围合形成夹持位，所述动力元件设于所述底板的另一侧，用于驱动所述夹持块靠近或远离所述基准块。

上述治具，将动力元件和夹持块分别设于底板的两侧，当治具水平放置时，动力元件位于底板的下方。通常来说，动力元件占用的空间较大，通过将动力元件设置于底板的下方，转移机构将工件运送至底板上方的过程中，不会与动力元件产生干涉，因此，转移机构可下降至与治具距离较小的位置处，将工件放置于夹持位内，避免工件由转移机构落入夹持位的位移过大而在下降过程中相对夹持位发生偏移。

在其中一个实施例中，所述夹紧组件还包括传动件，所述传动件能够相对所述底板发生转动，所述传动件包括呈夹角设置的配合端和按压端，所述配合端与所述夹持块相连接，所述动力元件能够驱动所述按压端转动，以驱使所述夹持块靠近或远离所述基准块。

在其中一个实施例中，所述配合端与所述夹持块转动连接，所述夹紧组件还包括座体，所述座体固定于所述底板上，所述座体开设有导向槽，所述夹持块设于所述导向槽内。

在其中一个实施例中，所述夹持块开设有通孔，所述配合端容纳于所述通孔内，所述配合端与所述通孔内壁相抵接的表面为球面。

在其中一个实施例中，所述夹紧组件还包括弹性件，所述弹性件设于所述座体和所述夹持块之间。

在其中一个实施例中，所述夹持块滑动连接于所述底板，所述夹持块形成有导向面，所述动力元件的输出端抵接于所述导向面，所述动力元件能够沿垂直于所述底板的方向运动，并推动所述夹持块沿水平方向靠近或远离所述基准块。

在其中一个实施例中，所述夹持块穿过所述底板并与所述动力元件的输出端相连接，所述动力元件能够沿平行于所述底板的方向推动所述夹持块移动。

在其中一个实施例中，所述夹持块包括夹持块本体和缓冲部，所述缓冲部设于所述夹持块本体的末端。

一种激光打标设备，包括打标机构和所述的治具，所述打标机构用于对放置于所述治具的工件进行打标。

在其中一个实施例中，所述治具的个数为多个，所述激光打标设备还包括转盘，多个所述治具设于所述转盘上，所述转盘能够带动所述治具在上料位和打标位之间往复运动。

附图说明

图1为一实施例中激光打标设备的整体结构图；

图2为图1所示激光打标设备中治具的结构示意图；

图3为第一实施例中治具的侧视图；

图4为第二或三实施例中治具的侧视图；

图5为第二实施例中夹紧组件的***图；

图6为图5所示夹紧组件的剖视图；

图7为第三实施例中夹紧组件的侧视图；

图8为图7沿C-C线的剖视图；

图9为图1所示打标设备中转盘和多个治具的示意图；

图10为图1所示打标设备中转移机构的局部结构示意图。

如下具体实施方法将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，图1示出了本发明一实施例中的激光打标设备100的整体结构示意图，激光打标设备100包括打标机构20和治具10。治具10位于打标机构20的下方，用于固定工件的位置，打标机构20用于对放置于治具10的工件进行打标。工件被夹持固定于治具10内，避免其在打标过程中发生偏移，可提高打标精度。

请参阅图2，治具10包括底板11、基准块12及夹紧组件13。基准块12和夹紧组件13均设于底板11上，夹紧组件13和基准块12的定位面正对设置。工件被放置于治具10内时，在夹紧组件13的抵持作用下，工件的侧面贴合于基准块12的定位面，从而实现对工件的夹持定位。在一些实施例中，工件的外部轮廓为方形。为便于对方形工件进行夹持，基准块12的个数为2个，2个基准块12呈直角设置，具体的，其中一个基准块12的定位面与另一个基准块12的定位面形成90°夹角。

进一步地，为增强治具10的适用性，满足不同尺寸的工件的夹持，基准块12在底板11上的安装位置可调。基准块12上开设有贯通孔，底板11上开设有多个安装孔，一调节螺钉穿设于基准块12的贯通孔和底板11的安装孔，用于固定基准块12和底板11的相对位置。当待打标的工件尺寸较大时，需要增大基准块12和夹紧组件13的间距。具体操作为：拧松调节螺钉，将基准块12朝背离夹紧组件13的方向移动至适宜位置，并使基准块12的贯通孔与底板11上另一安装孔对准，而后拧紧调节螺钉。

需要说明的是，本发明治具10适用工件的形状并不局限于方形，还可以是六边形、八边形等。

请参阅图2和图3，夹紧组件13包括夹持块131和动力元件132。夹持块131设于底板11的一侧，并与基准块12相对，底板11、基准块12及夹持块131围合形成夹持位。动力元件132设于底板11的另一侧，用于驱动夹持块131靠近或远离基准块12。本发明治具10中，将动力元件132和夹持块131分别设于底板11的两侧，当治具10水平放置时，动力元件132位于底板11的下方。通常来说，动力元件132占用的空间较大，本发明通过将动力元件132设置于底板11的下方，转移机构将工件运送至底板11上方的过程中，不会与动力元件132产生干涉，因此，转移机构可下降至与治具10距离较小的位置处，将工件放置于夹持位内，避免工件由转移机构落入夹持位的位移过大而在下降过程中相对夹持位发生偏移。

动力元件132为气缸或电缸，能够做直线运动，其具体设置方式有多种。在第一实施例中，请参阅图3，动力元件132的运动方向A和夹持块131的运动方向B平行。动力元件132的缸体平行于底板11设置，动力元件132的输出端与夹持块131相连接，动力元件132沿平行于底板11的方向做直线运动，带动夹持块131靠近或远离基准块12。

请参阅图4，动力元件132的运动方向和夹持块131的运动方向还可以相互垂直，其具体实现方式如第二实施例和第三实施例所示。

在第二实施例中，请参阅图5和图6，夹持块131滑动连接于底板11，夹持块131形成有导向面131e，动力元件132的输出端穿过底板11并抵接于导向面131e，动力元件132能够沿垂直于底板11的方向运动，并推动夹持块131沿水平方向靠近或远离基准块12。具体的，底板11包括主体部、第一挡板11a、第二挡板11b及第三挡板11c。第一挡板11a设于主体部的上方，第二挡板11b和第三挡板11c设于主体部的两侧。主体部开设有滑槽11d，夹持块131设有滑动部131f，滑动部131f容纳于主体部的滑槽11d内，第一挡板11a、第二挡板11b及第三挡板11c对滑动部131f形成遮挡，以防止夹持块131由底板11滑落。第三挡板11c和夹持块131之间设有弹性件，动力元件132推动夹持块131远离基准块12的过程中，弹性件被压缩。动力元件132松开时，弹性件推动夹持块131复位，在弹性力作用下，夹持块131和基准块12对工件形成夹持作用。

在第三实施例中，请参阅图6和图7，夹紧组件13还包括传动件133，传动件133能够相对底板11发生转动。动力元件132的输出端在竖直方向运动，通过传动件133推动夹持块131在水平方向移动。

夹紧组件13还包括座体134，座体134固定于底板11上，传动件133的中部转动连接于座体134。座体134开设有导向槽134a，夹持块131设于导向槽134a内。传动件133包括呈夹角设置的配合端133a和按压端133b，配合端133a与夹持块131转动连接。传动件133在动力元件132的驱动下发生转动时，由于导向槽134a对夹持块131的限位作用，夹持块131在水平方向移动。

治具10的工作流程如下：动力元件132向上运动，能够驱动按压端133b沿逆时针方向(图7中D所示方向)转动，配合端133a随之转动，使得与配合端133a相连接的夹持块131朝远离基准块12的方向做直线运动，此时治具10呈打开状态。将工件放入夹持位，动力元件132向下运动，按压端133b沿顺时针方向(图7中与D所示相反的方向)转动，与配合端133a相连接的夹持块131朝靠近基准块12的方向做直线运动，放置于夹持位的工件被夹紧。

传动件133的配合端133a与夹持块131转动连接的实现方式有多种。例如，夹持块131开设有通孔131d，配合端133a容纳于通孔131d内，配合端133a与通孔131d内壁相抵接的表面为球面。或者，采用连接件将传动件133与夹持块131铰接到一起。

夹紧组件13还包括弹性件135，弹性件135设于座体134和夹持块131之间。治具10打开的过程中，动力元件132向上运动，驱动夹持块131相对座体134发生运动，弹性件135发生形变，储存弹性势能。工件放置到位后，动力元件132向下运动，传动件133被松开，夹持块131在弹性力的作用下复位而将工件夹紧。弹性件135的设置，一方面能够实现夹持块131的自动复位，另一方面，有效避免夹持块131与工件发生刚性碰撞。

弹性件135具体可以是弹簧。夹持块131外壁形成阶梯部131c，座体134的内壁形成台阶134b，弹簧套设于夹持块131上，弹簧的两端抵接于夹持块131的阶梯部131c和座体134的台阶134b。在其他实施例中，座体134内开设的座体134为半封闭结构，弹簧设置于夹持块131的端部与座体134的底壁之间。

夹持块131包括夹持本体131a和缓冲部131b，缓冲部131b设于夹持本体131a的末端。缓冲部131b的材质可以是橡胶、塑料等可发生弹性变形的材料，夹持块131与工件接触时，缓冲部131b能够发生变形，避免夹持块131与工件发生刚性碰撞。为方便组装，缓冲部131b可为塑料螺钉，夹持本体131a设置有内螺纹孔，塑料螺钉上的外螺纹与内螺纹孔相匹配，在进行装配时，将塑料螺钉旋入夹持本体131a即可。或者，缓冲部131b还可以采用注塑成型的方式，与夹持本体131a成为一体结构。

请再次参阅图1，打标机构20包括摄像组件21和激光加工组件22。摄像组件21包括光源211、相机212及控制器(图未示)，光源211发出的可见光经由工件表面反射至相机212，从而相机212能够获取工件表面的图像信息，控制器对图形信息进行分析计算，得出打标路径。激光加工组件22包括激光器221和振镜222，激光器221发射的激光通过振镜222引导至工件表面，控制振镜222在不同时刻的偏转角度可使激光沿打标路径移动，从而在工件表面形成预设的标记图案。此外，打标结束后，摄像组件21获取工件上的打标图像，并将之与标准图像进行对比，以检测打标图像是否合格。

打标机构20还包括基座23和Z轴升降单元24，摄像组件21和激光加工组件22均设于基座23上，Z轴升降单元24通过基座23带动摄像组件21和激光加工组件22升降，以调节摄像组件21和激光加工组件22至工件表面的距离。激光加工组件22还包括合束镜223，相机212和激光器221垂直设置于基座23的上方，激光器221发射的激光可透过合束镜并经由振镜222射向工件，工件反射的可见光经合束镜反射至相机212。该种设置方式，使得激光和可见光的传输路径部分重合，有利于提高空间利用率，从而使打标机构20的整体结构更紧凑。

请参阅1和图8，激光打标设备100还包括料盒30和转盘40。治具10的个数为多个，多个治具10设于转盘40上，转盘40转动过程中，能够带动治具10在上料位和打标位之间往复运动。上料位是指转盘40靠近料盒30的位置。转移机构50可运动至上料位，将待打标的工件放入治具10内。需要说明的是，打标完成后，转移机构50运动至上料位将工件运走。也就是说，上料位同时也是下料位。打标位是指激光加工组件22的加工区域和摄像组件21的拍摄范围相重叠的部分。当工件放置于打标位时，摄像组件21先获取工件的图像信息，而后激光加工组件22对工件进行打标操作。当转盘40带动其中一个治具10运动至打标位时，另一个治具10同步运动至上料位，从而打标机构20对放置于其中一个治具10的工件进行打标时，另一个治具10可进行上料，即上料动作和打标动作同时进行，提高生产效率。

请参阅图1，激光打标设备100还包括转移机构50，转移机构50在料盒30和上料位之间往复运动，以便运送工件。转移机构50将待打标的工件由料盒30转移至治具10，打标完毕后，转移机构50再将工件运回至料盒30内。具体的，转移机构50包括X轴运动单元51、Y轴运动单元52、Z轴运动单元53及抓取单元54，Y轴运动单元52设于X轴运动单元51上，Z轴运动单元53设于Y轴运动单元52上，抓取单元54设于Z轴运动单元53上。X轴运动单元51用于驱动抓取单元54沿X方向移动，Y轴运动单元52用于驱动抓取单元54沿Y方向移动，Z轴运动单元53用于驱动抓取单元54沿Z方向移动。

进一步的，X轴运动单元51包括第一直线运动模组511和导轨512，第一直线运动模组511和导轨512间隔设置且均沿X方向延伸。Y轴运动单元52包括第二直线运动模组521和滑座522，第二直线运动模组521沿Y方向延伸。第二直线运动模组521的一端滑动连接于第一直线运动模组511，另一端通过滑座522与导轨512滑动配合。

请结合图9，Z轴运动单元53包括安装板531和升降气缸532，安装板531滑动连接于第二直线运动模组521，升降气缸532设于安装板531上。抓取单元54连接于升降气缸532的推杆，可随升降气缸532的活塞上升或下降。第一直线运动模组511和第二直线运动模组521均包括旋转电机和丝杆螺母副，丝杆螺母副可实现旋转运动和直线运动的转换。

抓取单元54包括若干真空吸盘541，真空吸盘541与抽真空装置相连通。抽真空装置启动时，真空吸盘541具有吸附力，能够吸取工件。抽真空装置关闭时，真空吸盘541解吸附，工件被释放。应当理解，抓取单元54还可以采用夹爪结构。

请再次参阅图1，激光打标设备100还包括废料盒70和机台60，废料盒70用于承装打标图案不合格的工件。打标机构20、治具10、料盒30、转盘40、转移机构50及废料盒70均安装于机台60表面。

在准备阶段，将盛满工件的料盒30放置于机台60上。上述激光打标设备100的工作流程如下：

转移机构50移动至料盒30的上方抓取工件，将工件转移至上料位；

治具10打开，转移机构50带动工件下降至适宜位置，抓取单元53松开工件，工件在重力作用下落入治具10的夹持位，治具10将工件夹紧；

转盘40旋转，将工件转移至打标位，与此同时，另一治具10到达上料位，转移机构50进行上料动作；

打标机构20对工件进行打标操作；

打标结束后，摄像组件21获取工件上的打标图像，检测判断是否为合格品；

转盘40转动，将完成打标的工件转移至上料位，与此同时，另一治具10上的工件到达打标位，并开始打标；

转移机构50将检测为合格品的工件转移至料盒30，将检测为不合格品的工件转移至废料盒70；

上述动作依次重复进行，直至料盒30内的所有工件全部打标完毕。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种治具，其特征在于，包括：

底板；

基准块，设于所述底板上；及

夹紧组件，包括夹持块和动力元件，所述夹持块设于所述底板的一侧，并与所述基准块相对，所述底板、所述基准块及所述夹持块能够围合形成夹持位，所述动力元件设于所述底板的另一侧，用于驱动所述夹持块靠近或远离所述基准块。

2.根据权利要求1所述的治具，其特征在于，所述夹紧组件还包括传动件，所述传动件能够相对所述底板发生转动，所述传动件包括呈夹角设置的配合端和按压端，所述配合端与所述夹持块相连接，所述动力元件能够驱动所述按压端转动，以驱使所述夹持块靠近或远离所述基准块。

3.根据权利要求2所述的治具，其特征在于，所述配合端与所述夹持块转动连接，所述夹紧组件还包括座体，所述座体固定于所述底板上，所述座体开设有导向槽，所述夹持块设于所述导向槽内。

4.根据权利要求3所述的治具，其特征在于，所述夹持块开设有通孔，所述配合端容纳于所述通孔内，所述配合端与所述通孔内壁相抵接的表面为球面。

5.根据权利要求4所述的治具，其特征在于，所述夹紧组件还包括弹性件，所述弹性件设于所述座体和所述夹持块之间。

6.根据权利要求1所述的治具，其特征在于，所述夹持块滑动连接于所述底板，所述夹持块形成有导向面，所述动力元件的输出端抵接于所述导向面，所述动力元件能够沿垂直于所述底板的方向运动，并推动所述夹持块沿水平方向靠近或远离所述基准块。

7.根据权利要求1所述的治具，其特征在于，所述夹持块穿过所述底板并与所述动力元件的输出端相连接，所述动力元件能够沿平行于所述底板的方向推动所述夹持块移动。

8.根据权利要求1-7任一项所述的治具，其特征在于，所述夹持块包括夹持块本体和缓冲部，所述缓冲部设于所述夹持块本体的末端。

9.一种激光打标设备，其特征在于，包括打标机构和如权利要求1-8任一项所述的治具，所述打标机构用于对放置于所述治具的工件进行打标。

10.根据权利要求9所述的激光打标设备，其特征在于，所述治具的个数为多个，所述激光打标设备还包括转盘，多个所述治具设于所述转盘上，所述转盘能够带动所述治具在上料位和打标位之间往复运动。

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