用于節(jié)氣門閥體的激光刻碼掃碼機機構(gòu)研究

□ 劉佳斌 □ 田廣奪 □ 李 東 □ 王 棟 □ 楊紅亮

北京強度環(huán)境研究所 北京 100076

1 研究背景

在汽車電控發(fā)動機領域,生產(chǎn)完成的節(jié)氣門閥體要進行激光刻碼掃碼處理,以實現(xiàn)產(chǎn)品裝箱存庫[1-3]。對節(jié)氣門閥體進行刻碼、掃碼是實現(xiàn)生產(chǎn)及產(chǎn)品物流質(zhì)量把控與質(zhì)量追溯不可或缺的環(huán)節(jié)[4]。

在現(xiàn)有技術(shù)中,激光刻碼掃碼采用半自動設備,對人工的依賴程度較大,生產(chǎn)效率低,生產(chǎn)成本高,刻碼時若設備沒有夾緊產(chǎn)品,容易出現(xiàn)刻碼質(zhì)量不佳的情況[5]。此外,激光設備刻碼時發(fā)射高溫激光束對產(chǎn)品表面進行刻碼,激光束聚焦點會產(chǎn)生強烈的高溫,如果作業(yè)過程中工作人員不小心觸碰激光束,可能會灼傷皮膚。激光束聚焦點會產(chǎn)生強光,嚴重時可能損壞掃碼槍。激光設備對產(chǎn)品進行刻碼時,還會產(chǎn)生帶有異味的廢氣,廢氣未經(jīng)處理排放至空氣中,會對環(huán)境造成一定污染[6-7]。因此,需要一種可以解決上述問題的激光刻碼掃碼設備。

筆者對用于節(jié)氣門閥體的激光刻碼掃碼機機構(gòu)進行研究。

2 激光刻碼掃碼機工作原理

旋轉(zhuǎn)氣缸帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動,節(jié)氣門閥體定位座隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)至安全光幕之間,操作人員或其它自動化設備將待刻碼節(jié)氣門閥體放置于節(jié)氣門閥體定位座中。四個接近開關分別計算與節(jié)氣門閥體定位座的距離,并與預設值進行比較。若大于預設值,則接近開關亮綠燈,輸出該位置有檢測孔的信號。否則接近開關不亮燈,輸出該位置無檢測孔的信號。

當節(jié)氣門閥體定位座隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)至半密封箱的開口側(cè)時,活動密封擋板組件中的滑動板向下運動,遮擋開口側(cè)的開口,限位開關動作并輸出信號。推動氣缸推動L形板遮擋掃碼孔,接近開關檢測到感應塊時亮綠燈,并輸出信號。

當控制柜接收到接近開關的輸出信號、限位開關的輸出信號、對射傳感器接收端的輸出信號時,對四個接近開關的輸出信號進行解碼,若解碼結(jié)果均為1,則選擇解碼結(jié)果對應的碼發(fā)送至刻碼機,刻碼機移動刻碼孔對待刻碼節(jié)氣門閥體進行刻碼?？檀a結(jié)束時,控制掃碼槍對已刻碼節(jié)氣門閥體進行掃碼。激光刻碼掃碼機總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

▲圖1 激光刻碼掃碼機總體結(jié)構(gòu)

3 激光刻碼掃碼機主要機構(gòu)

3.1 旋轉(zhuǎn)夾緊裝置

旋轉(zhuǎn)夾緊裝置[8-10]如圖2所示,具體包括四個固定在支撐面板上的T形支撐腿、固定在轉(zhuǎn)盤上表面同一直徑上的兩組用于固定待刻碼節(jié)氣門閥體的產(chǎn)品監(jiān)測固定裝置、固定在轉(zhuǎn)盤下表面圓心處的旋轉(zhuǎn)氣缸。T形支撐腿通過安裝在T形支撐腿頭部的滾輪支撐旋轉(zhuǎn)夾緊裝置的轉(zhuǎn)盤。對射傳感器固定在支撐面板上,用于檢測產(chǎn)品監(jiān)測固定裝置是否放置待刻碼節(jié)氣門閥體。若對射傳感器的接收端接收到發(fā)射端發(fā)出的光線,則輸出產(chǎn)品監(jiān)測固定裝置未放置待刻碼節(jié)氣門閥體的信號,否則輸出產(chǎn)品監(jiān)測固定裝置放置待刻碼節(jié)氣門閥體的信號。安裝在頂升氣缸上的頂升板對夾緊組件中的轉(zhuǎn)軸起頂起的作用。

▲圖2 旋轉(zhuǎn)夾緊裝置

產(chǎn)品監(jiān)測固定裝置包括固定在支撐面板上的閥體定位座、固定在閥體定位座上的L形保護板、固定在支撐面板上用于夾緊待刻碼節(jié)氣門閥體的夾緊組件、固定在支撐面板上用于檢測閥體定位座型號的多個接近開關。當多個接近開關檢測到閥體定位座中對應位置的檢測孔時,接近開關亮綠燈,并輸出信號。

3.2 活動密封擋板組件

活動密封擋板組件如圖3所示,具體包括兩根與半密封箱開口相平行且一端固定在支撐面板上、另一端固定在支架橫梁上的導向軸,四個角分別固定在四個活動軸承上的滑動板,一端固定在支架橫梁上、另一端固定在滑動板上的單導桿氣缸,固定在導向軸上的滑動板緩沖墊。每根導向軸安裝有兩個直線軸承,支架的豎梁上安裝有安全光幕。

▲圖3 活動密封擋板組件

3.3 半密封箱

半密封箱如圖4所示。半密封箱的開口處固定有檢測滑動板的限位開關,當滑動板觸碰限位開關的滾珠時,限位開關輸出信號。半密封箱的掃碼孔處固定有帶感應塊的L形板,L形板由推動氣缸推動,用于遮擋掃碼孔。接近開關用于檢測感應塊,當接近開關檢測到感應塊時,接近開關亮綠燈,并輸出信號。半密封箱后壁上設有連接排放廢氣用廢氣吸管的廢氣孔。

3.4 刻碼掃碼裝置

刻碼掃碼裝置如圖5所示,具體包括固定在支撐面板上的雙滑軌和兩個支撐腿,固定在雙滑軌上的安裝支座,固定在安裝支座上的刻碼機,兩端穿過兩個支撐腿并固定、一端安裝有輻式手輪的絲杠,一端固定在安裝支座上、另一端穿過絲杠并固定的推動板,通過掃碼槍調(diào)節(jié)座安裝在支撐面板上的掃碼槍。

4 樣機研制

為驗證各個機構(gòu)是否滿足激光刻碼掃碼機的使用要求和使用功能,對各個機構(gòu)的零件進行了生產(chǎn)加工,對外購件進行了選型采購,最終研制完成激光刻碼掃碼機樣機,如圖6所示。

▲圖4 半密封箱

▲圖5 刻碼掃碼裝置

5 樣機測試

通過樣機對節(jié)氣門閥體進行刻碼掃碼試驗,并對刻碼的穩(wěn)定性進行評估。一共進行五組試驗,每組刻碼100次,最終得出刻碼合格率高達99.752%。試驗結(jié)果見表1,節(jié)氣門閥體刻碼前后實物分別如圖7、圖8所示。

▲圖6 激光刻碼掃碼機樣機

表1 刻碼掃碼試驗結(jié)果

▲圖7 節(jié)氣門閥體刻碼前實物

▲圖8 節(jié)氣門閥體刻碼后實物

6 結(jié)束語

筆者研究的用于節(jié)氣門閥體的激光刻碼掃碼機具有原理清晰、結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、安全可靠等優(yōu)點,能自動對節(jié)氣門閥體進行刻碼掃碼,刻碼質(zhì)量高,可有效避免激光束傷害操作人員,減少廢氣對環(huán)境的污染。樣機測試結(jié)果表明,激光刻碼掃碼機工作可靠,具有很好的推廣價值。