一種Tray裝產品鐳雕Logo的設備設計

蒙貴添

摘 要：本文闡述一種Tray裝產品鐳雕Logo的設備結構設計，Logo鐳雕是一種加工方式，將汽車企業的標志、名稱、圖案、產品信息等，通過激光鐳射技術刻在產品的外形上，達到立體浮雕的效果。鐳雕技術在汽車行業內應用廣泛，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。本設計的核心結構包括：前/后Tray盤上下料結構、整Tray產品翻轉結構、Tray盤定位/移動結構、鐳雕機結構、CCD檢測結構等。該設備可實現Tray裝產品自動上下料、自動翻轉以實現產品正反面鐳雕、CCD對單個產品自動補償定位、CCD目檢的功能，生產效率高，質量好，更換產品方便，適應性強。

關鍵詞：Tray 鐳雕 Logo 鐳射

1 引言

隨著汽車普及率的快速增加，中國家庭人均汽車數量越來越高，消費者對汽車的品質、外觀要求越來越高，汽車制造企業想要在自己的業務脫穎而出并保持有效的競爭力，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，傳統的機械雕刻、化學腐蝕、絲網印刷、油墨打印等工藝已經不能滿足客戶的需求。在標記印刷行業中，鐳雕技術的應用越來越多，具有成本低、靈活性高、可以計算機系統控制、可以實現全自動化等優點。鐳射激光作用于工件表面所產生的標記牢固、美觀、精度高。

本文將設計一種自動鐳雕設備，適用于各種汽車產品的生產，產品由Tray裝的方式，整盤產品進入設備作業，設備能夠對產品的正反兩面進行鐳雕，鐳雕內容根據計算機內設定模板實現激光打印輸出，并可隨時變換打印設計。作業員只需要將Tray堆疊放入Tray盤分/收料機構，并從Tray盤收料機構將鐳雕好的Tray裝產品取走即可。鐳雕機雕刻精度高，可以精確打印復雜的文字、圖案、條碼；使用壽命長，不易磨損，經久耐用；適應性廣，可以對多種金屬、非金屬材料進行加工。

2 Tray裝產品鐳雕Logo功能需求

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

（2）待鐳雕產品為Tray盤流動（如圖2所示），設備具有Tray盤分料/收料功能，可將Tray逐個分離/堆疊，設備可以獨立單機作業，也可以連接自動化線作業；

（3）產品需要鐳雕的面（如圖3所示）與產品來料的方向相反，設備需要將產品Tray翻轉180°存放；

（4）鐳雕范圍為300x150mm，Tray盤尺寸為300x300mm；同時需要CCD對每一個產品進行拍照定位、補償；因此，鐳雕工作區域需要伺服滑臺對Tray盤進行移動、定位；

（5）要對鐳雕后產品鐳雕的效果進行CCD檢查，并將不良品剔除。

3 設備動作流程

Tray盤采用雙邊皮帶線傳輸的輸送方式，由三段皮帶線組成，分別為：Tray入料皮帶線、鐳雕作業皮帶線、Tray出料皮帶線。

（1）設備分/收料結構：①設備可連接上游設備，Tray盤來料可以直接輸送到設備內作業，當上游來料過剩時，分/收料結構可將多余Tray收起堆疊，待設備要料時再逐個分料進入設備；②作業員可以將Tray堆疊放入Tray盤分/收料機構，機構自動逐個分料進入設備。

（2）Tray盤翻轉結構：產品的上游來料方向為產品的上表面，產品需要鐳雕的面為產品的下表面，因此需要將產品翻轉才能進入鐳雕區域；

（3）Tray定位/移動結構：Tray進入鐳雕區域，絲桿滑臺模組將Tray盤定位，并用上蓋壓緊產品，通過CCD視覺拍照定位得出每一個產品XY偏移的方向和θ旋轉的方向，并計算出于模板相應的補償值；

（4）鐳雕結構：Tray盤內所有產品完成拍照定位后，由絲桿滑臺模組移動至鐳雕頭下，鐳雕頭對應每一個產品進行位置補償、鐳雕相關產品信息；

（5）視覺檢測機構：XY同步帶滑臺模組帶動CCD逐個對產品進行拍照，并與系統模板對比檢查產品信息、鐳雕品質，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；

（6）Tray盤收料機構：Tray裝產品鐳雕完成后，沿皮帶線流出到位，有收料機構逐個堆疊收料，并由作業員整疊取走。

4 結構設計

4.1 整體結構

設備整體結構（如圖4所示）：設備機架1由下層40x40 T4方通和鈑金封板焊接設計，上層機架由40x40 T3鋁型材和茶色防靜電PVC板組裝而成，茶色材質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控制；頂升機構3將滿裝產品Tray盤頂升至翻轉機構夾緊位置；旋轉機構4可將下方滿裝產品和上方空Tray盤夾緊、旋轉180°，將兩個Tray盤互換、產品旋轉180°；分/收Tray機構5，具備Tray盤收料和Tray盤分料的功能；空Tray夾緊機構6，保持將一個空Tray盤夾緊與旋轉機構上方，等待下一次產品翻轉交換；鐳雕前CCD機構7，對待鐳雕產品進行這個拍照定位，并將補償數值反饋到鐳雕機；鐳雕機8，根據鐳雕前CCD計算的補償值，校正鐳雕模板與產品相符，利用鐳射光束在產品表面雕刻出設定好的模板信息；鐳雕后CCD機構9，同步帶滑臺模組搭配的XY軸，帶動CCD、光源組件移動，對每一個鐳雕后產品進行拍照，確認鐳雕的信息、位置、痕跡、品質進行對比確認；Tray移載機構10，由絲桿滑臺帶動Tray盤定位結構移動，保證產品的位置準確；NG收料結構11，檢查NG的產品，由Tray移載模組上真空吸嘴將產品取放置NG收料Tray中；收Tray機構12，將鐳雕完成后Tray逐個收起堆疊；物料存放機構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、鍵盤、觸摸屏、按鈕等。

4.2 主要結構組件和動作

Tray盤分/收料結構（如圖5所示）：雙行程頂升機構21，該結構由兩個頂升氣缸結合，實現頂升板分別處于低位、分/收料位、高位；Tray盤檢測機構22，設計滿料和缺料兩組感應器；Tray限位機構23，由L型零部件限位Tray四邊，結構可調；分Tray盤氣缸機構24，常態下卡住所有Tray盤，分/收料時用于分離下層的兩個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，卡住所有Tray下落；收料頂升氣缸機構26，由一個頂升氣缸推動實現；皮帶線27，皮帶線輸送Tray盤；阻擋機構28，在各個工站位置定位Tray盤后進行各項作業。

Tray盤翻轉結構（如圖6所示）：Tray裝產品31輸送至翻轉機構，此時產品方向與需要鐳雕方向相反；阻擋氣缸機構32，雙桿氣缸帶動阻擋塊對Tray盤進行阻擋、放行；頂升氣缸機構33，機構將待翻轉Tray盤頂升至旋轉機構位，并將翻轉好Tray盤取放回皮帶線；翻轉從動軸機構34；空Tray夾緊機構35，機構保持夾持有一個空Tray盤，Tray盤來料需要翻轉時，將空Tray盤放置翻轉機構上，翻轉完成后夾取空Tray盤上升等待；翻轉結構36，翻轉180°的動作由旋轉氣缸作為動力完成；上/下Tray盤夾緊結構37，上/下Tray盤到位后，該結構將兩個Tray盤夾緊、翻轉，從而達到產品翻轉180°的目的，翻轉完成后，頂升氣缸機構33和空Tray盤夾緊機構分別取回Tray盤，翻轉結構復位；側定位機構38，將皮帶線上來料Tray盤居中定位。

鐳雕結構（如圖7所示）：伺服絲桿滑臺結構41，實現精確移動、拍照、定位；下定位機構42，對Tray盤夾緊定位，放置移位；產品蓋板機構43，對產品壓平、壓緊、定位，機構安裝于伺服絲桿滑臺上與下定位機構同步移動；鐳雕頭44結構，該儀器可對產品進行各項信息的鐳射、刻??；鐳雕頭安裝調節機構45；抽風管46，對產品鐳射后產生的氣體粉塵進行抽除、處理。

產品目檢結構（如圖8所示）：同步帶結構51，XY移載機構均由步進電機搭配動同步帶機構進行移動、定位；NG品收料機構52，NG收料機構由空Tray盤收料，滿盤后移載氣缸將Tray盤送出設備外；NG品取料機構53，氣缸帶動真空吸盤，將NG品取出放置NG盤；CCD目檢機構54，CCD目檢機構對產品進行逐個檢查。

5 設計總結

本文設計設備能夠實現自動分/收Tray盤，將整個TRAY盤產品翻轉，可以對Tray盤內所有產品進行拍照、定位、補償、鐳雕，并目檢產品、剔除NG產品，設備取代的傳統單個產品取放料、鐳雕的作業方式。該設備結構設計合理，功能齊全，設備作業效率高，生產穩定，生產良率高，活得了巨大的生產效益，在汽車制造領域應用廣泛，得要了客戶的認可。

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