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应用研究
程仲文To-220三极管管装元件全自动激光打标机的设计
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To-220三极管管装元件全自动激光打标机的设计
程仲文
(南京中南激光设备有限公司,江苏南京210012)
摘要:为适应To-220三极管大批量激光打标的需要,设计了一种用于To-20三极管管装元件
的全自动激光打标机,可代替传统的人エ打标送料方式,1人值守多台机器,既节省人力,又提高
了劳动生产率。
关键词:激光器;打标送料机的结构设计;送料机的自动控制
中图分类号:TP23
文献标识码:B
文章编号:1672-1616(2012)19-0093-03
激光打标是利用具有较高能量密度的激光束须印上特定的标识,如:商标、规格、批次、极性等。
聚焦在被加工材料表皕上,使材料表面迅速熔融、
1To-20
烧蚀、蒸发,形成凹坑的现象。激光标记与传统标
记方式比,具有非接触加工,无黁损,无污染,标记
清晰,耐久性好,速度快,生产成本低,防伪效果好,
灵活性高等优点。随着生产设备的更新,激光打标
图1三极管
正逐渐地代替油墨印刷。目前大多数激光打标机
生产企业,只生产通用型的激光打标机(俗称裸
机),它由激光器、电脑、通用标刻软件以及带有简
易调整的二维或三维工作台组成。Z轴方向手轮用
于调整Z轴方向的焦距,X,Y轴方向手轮用于调整
打标件的标刻位置,这种打标机的操作是靠人工将
零件摆放在打标区域内某个简易夹具上定位后,再
打标,它的生产效率低,打标质量受操作者主观影
图2塑料管
响大,不易控制,不适应大批量生产。电子元件由
To-220三极管管装元件全自动激光打标机
于生产批量大,标记图案精细,标刻精度要求高、标主要由激光器、送料机和电气控制部件组成。
刻速度要求快,因此需要用自动化的送料机械来ダ1.1激光器
现元件打标,以此提高生产力,降低成本,提高产品
目前用于激光打标的激光器有专『门厂家生产
质量。因此笔者根据市场需求,研发出了一种自动激光器主要分为3种,它们的特点如下。
化激光打标机To-220三极管管装元件全自
a,CO2射频激光器:工作波长10.6以m,体积
动激光打标机。
小,功耗低,省电。冷却方式为(小型轴流风扇)风
冷,一般寿命长达45000h,打标速度快,线条精细,
To-220三极管管装元件全自动可配套生产线作业(也就是我们常说的飞行打
标)。价格低,进口的一般在40000元/台左右。
激光打标机的设计
该系统为免维护系统,该激光器适用于绝大多数非
To-22三极管在封装后(如图1所示),为避金属材料打标。
免其3只插脚划伤或变形,而装人特定的塑料管中
b.半导体激光器:工作波长1064pm,体积小,
储存、运输(如图2所示)。每根管子的长度能质量轻,寿命在100004左右。冷却方式为水冷,
装50只元件。而To-220三极管制好后,出厂前必功耗比CO2射频激光器要高,50W半导体激光器
收稿日期:2012-08-17
作者简介:程仲文(1963-)女,江苏南京人,南京中南激光设备有限公司工程师,主要从事激光打标机、送料机的设计工作。
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2012年10月中国制造业信息化第41卷第19期
功耗约在2kW左有,价格便宜。该系统为免维护要标刻的元件材料是塑料,因此为们户选择了能满
系统,标记效果好,可标刻金属和非金属材料。
足打标速度要求的CO230W射频激光器,它的激
C.脉冲光纤激光器:当今国际上最新、最先进、光能量在一次标刻10个元件时,可发挥其50%
最可靠结构的激光器。它体积小巧(约390m60%的能量,与CO210W射频激光器相比,价格虽
260mm×120mm),耗电量小(仅需约80~300W)、无略高一·些,但激光器寿命长,性价比很高
高电压、无需冷却系统,光朿质量高,接近理想光束,1.2送料机的结构设计
USB接口输出控制,光学扫描振镜,激光重复颍率
送料机主要组成部件:上储料仓、上推管部件、
高,高速无畸变,运行费用低,在高速、高精度溦光标转管部件、打标轨道部件、下推管部件、下储料仓、
刻方面可作为用户的惟一选择。缺点是价格高。收料盒、机架、电控操作盒、电控箱。
这台To-220三极管管装元件激光打标机,需
送料机的结构设计方案如图3所示。
转管部件
.食
:推管訊作
L操作盒
收料盒
机架
下推宁件
图3送料机结构设计方家
士:储料仓:由垫块、料夹、检测光纤组成;上推件。所设置的气缸包括:推管气缸、压管气缸、料管
管部件:由导向气缸、推管块、检测光纤等组成;转挡料气缸、卡管气缸、轨道挡料气缸、轨道压料气
管部件:由转管托板、管口压板、转轴构件、管口挡缸、下推管气缸。为保证动作的可靠性,全部用双
料气缸、料管定位气缸、转管气缸、检测光纤等组作用气缸,每只气缸根据需要配1ー2只磁性开关
成;打标轨道部件:由轨道座、轨道盖板、挡料气缸、电磁阀采用二位五通阀。
压料气缸、檢测光纤等组成;下推管部件:由导向气
实営上推管
地于」7送空資
缸、推管块、弹性爪、檢测光纤等组成;下储料仓:由
图4工作流程
垫块、料夹、检测光纤组成;收料盒:由上收料盒、下
1.4.1转管气缸受力分析
收料盒组成;机架:由激光器安装台、上:推管部件安
根据力矩平衡定律:W?BE=F?BD3,可以
装台、送料机安装台、电控箱、电控操作盒等组成;计算出气缸实际受力的大小。考虑机构实际摩擦阻
电控操作盒:由文本显示器、急停按飢、启/停开关
力等影响,FW?BE/BD∥/n1m2,其中,の』为气缸
钥匙开关等组成;电控箱:由电控箱体、电源板、电效率系数,n≤1,m2为气缸活塞杆承受轴向负载
控箱组成2
力与气缸理论输出力之比。对静负载,T2≤70%。
1.3送料杌工作流程
对气缸速度在50~5000mm/s范围内的水平或垂
送料机工作流程如图4所
直动作,2≤50%;对气缸速度在500mm/s以上
1.4送料机运动执行机构
至气缸允许最大运动速度范围内,m2≤30%1。
全部采用气动元件作为送料机的运动执行构转管气缸受力图如图5所示。