高速IC激光打标机的研制

目前市场上有多种IC料带激光打标机，但随着IC技术的不断发展，市场竞争的日趋激烈，用户对IC料带的标示要求也越来越高，对相应的激光打标设备也有了更高的要求，良好的打标质量、对IC料带的低损耗以及高的打标速度是目前激光打标设备所追求的主要目标。

1 高速打标方案的实现

激光打标机的打标速度完全由激光打标的时间所制约，而这一时间是由激光发生装置及IC料带所打标识决定，是不可改变的，所以设计合理的IC料带传输机构充分利用激光发生装置的效率是提高激光打标机打标速度的关键。目前市场上激光打标机的IC料带传输系统为单轨传输，其激光利用率很低，由其工作时序图我们不难发现，当IC料带1打标完成后，传输轨道把其运走，然后再把第2条IC料带运到打标区域进行打标，此过程为一顺序动作，而激光在此过程中完全处于等待状态是严重的浪费。采用双轨传输系统可有效解决这一问题，当IC料带1被传输轨道1运抵打标区域进行打标时，传输轨道2会把IC料带2运抵打标区域等待打标，IC料带1打好后，激光就开始打IC料带2，同时轨道1运走料带1然后把IC料带3运至打标区域，依次类推。这样激光就会连续工作，实现了激光的零等待，提高了效率。

2 IC料带在传输中的零损耗

在IC料带激光打标机中，IC料带多是由轨道夹持，利用机械手推动至打标区。在这种传输方式中，如果IC料带稍有弯曲或轨道间距设置不合理就会在IC料带传送过程中出现卡料，损坏产品且影响机器工作。据笔者了解这种情况在工厂时有发生，有些机器在运转一定时间后由于轨道磨损变形卡料现象更为频繁，有些客户因为此原因甚至不用轨道传输上料而改用人工上料，这造成了人力物力的严重浪费且大大降低了生产效率。为此我们采用载料台传送IC料带的方法，如图4，IC料带在载料台中是完全自由的，完全避免了卡料现象。载料台固定于滑轨之上由同步带驱动前进，IC料带通过机械手放置到载料台上，载料台为替换件用于适应不同的IC料带。

3 精密打标定位

当传输机构把IC料带运输至打印区域时，要先对IC料带进行定位，而打标定位机构是激光打标机的关键部件，IC料带标示的及批量生产的一致性绝大部分取决于该部件。在IC料带上的孔是很精准的可以用来做定位孔，为此我们采用针孔定位系统，打标完全由定位针和IC料带定位孔的决定，其打标在±0.05是完全没问题的。具体设计是在打标区域安装一块定位压板，压板上安装有定位针，当载料台把IC料带运至打标区域时，定位压板下降，定位针进入IC料带的定位孔中对IC料带进行准确定位。只要d>a+b就可保证定位针进入定位孔中从而移动IC料带使其位置准确。考虑到会出现由于载料台到达位置有误从而定位针不能进入定位孔的情况，如果定位针是固定在定位压板上，定位针就有可能损坏IC料带，因此定位针在定位压板上是活动的，由弹簧施加作用力推动定位针进行定位，如果出现上述载料台位置偏移较大的情况时，定位针回弹起，机器报警。此时弹簧的选择尤为重要，如果弹簧力过小则不能移动IC料带，如果弹簧力过大就会损坏IC料带。考虑到使IC料带发生屈服变形的力很大所以只要计算弹簧力就可。

根据IC料带引线框架的材料查出其接触许用应力[σH]，具体分析计算如下：
许用应力Po：

其中：
E-当量弹性模量
P-压下力
R-定位针与IC料带接触点半径
令[σH]=Po代入(1)式可求得P，则弹簧的压缩力F

其中：D-弹簧中径，可设定
C-旋绕比，C=D／d
l-许用切应力
G-切变模量
K-曲度系数，由C查曲度系数表可得

4 可靠的方向检查

从上道工序下来的IC料带存放在料盒之中，由于某些原因，料带在料盒中的方向可能是有误的，如果直接打标就会出现废料，为此我们在打标前安装了用于方向检查的视觉(Vision)系统，当IC料带的方向不同时其上的定位孔位置是不一样的，据此我们可以判断其方向是否正确，利用照相机采集定位孔位置图像，并通过计算机与标准图像作比较然后发信号给传输系统，如果方向正确就运至打标区域进行打标，方向不正确就会被送至废料盒，其工作流程。采用视觉(Vision)系统进行方向判断准确率高，速度快并且因为该系统不会和IC料带有直接接触而不会对IC料带造成损坏，而采用传统的机械方式进行方向检查因为和IC料带有直接接触就有可能损坏IC。

5 适用产品范围广

目前IC产品发展越来越快，其种类也越来越多，客户更希望机器能够适应更多的产品。我们在设计该机器的时候充分考虑了目前市场上的IC料带产品尺寸，基本能满足市场需要。可适用的IC料带的尺寸范围为：长：150～250mm；宽：20～90mm；料盒高：250～450mm

根据不同IC料带尺寸，我们设计了相应的替换部件(Conversion Kit)，所有的替换部件都以卡入的方式安装在主机上，大大缩短了更换替换部件的时间，提高了效率。

6 可靠的控制系统

本机采用PC+PLC控制。采用计算机操作界面，操作简单，并且在计算机上加入了待打标产品信息，加工，警报指示及解决方案提示等功能。而用PLC来进行底层控制。提高了系统的稳定性、可靠性。

7 结束语

我公司开发研制的这款新型高速激光打标机，充分考虑了传统机型在生产适用时所存的主要问题，并给出了有效的解决发案，采用了一些比较先进的技术如视觉系统等，很好的满足了客户的需求。