一种自动上下料光纤激光棒材打标设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种自动上下料光纤激光棒材打标设备，所述自动上下料光纤激光棒材打标设备用于对棒材进行激光打标，所述自动上下料光纤激光棒材打标设备包括光纤激光器、激光打标振镜、振镜支撑门架、振镜调节模块、旋转托盘、行进小车、工控系统。根据本实用新型的自动上下料光纤激光棒材打标设备具有自动化程度高、效率高、质量高等优点，所述设备为用户提供了金属棒材打标方案，产品打标质量显著提高。
【专利说明】一种自动上下料光纤激光棒材打标设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种激光打标设备，更具体地讲，涉及一种自动上下料光纤激光棒材打标设备。
【背景技术】
[0002]激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，光能瞬间转换为热能，使表层材料汽化或发生颜色变化，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可对众多金属及非金属材料进行标刻，打标内容通过计算机进行编辑，方便快捷。激光打标具有标刻精细品质高，刻划精细抗磨损，操作简便现代化，运行稳定无污染等特点，目前在国防工业、航空航天、材料加工、电子工业、五金工业、服装工业、医疗设备、钢铁工业、烟草业等领域得到了广泛应用。
[0003]由于棒材形状较为特殊，所以棒材的传统标刻手段为机械撞击、喷墨打标等。这些传统手段均需大量人力参与，自动化程度差，工作效率低。机械标刻方法会产生大量噪音及加工废料，应用环境受限。喷墨打标方法标记耐久度低，摩擦及清洗会对标记内容产生较严重破坏，且喷涂染剂存在一定污染。激光打标设备将棒材打标技术带入新纪元，棒材打标效果明显高于传统打标工艺，但激光打标设备往往米用CO2激光器，CO2激光器的电光转换效率低，而且CO2激光的波长较长，金属对CO2激光的吸收率低，电、气消耗的运行成本高，维护费用较高。另外，CO2激光一般采用硬光路传输，与机械设备的集成存在很多障碍与瓶颈，自动化程度较低，加工柔性程度差。
实用新型内容
[0004]本实用新型提供了一种自动上下料光纤激光棒材打标设备，以解决现有技术中存在的一些问题，例如，传统方法难以避免的加工噪音、废料、环境污染、刻痕耐久度低等问题。
[0005]根据本实用新型，提供一种自动上下料光纤激光棒材打标设备，用于对棒材进行激光打标。所述自动上下料光纤激光棒材打标设备包括光纤激光器、激光打标振镜、振镜支撑门架、振镜调节模块、旋转托盘、行进小车、工控系统、滑轨支架。其中，棒材装载在旋转托盘上，旋转托盘安装在行进小车上且带动棒材旋转，行进小车带动旋转托盘和棒材作直线往复运动。光纤激光器和工控系统安装在滑轨支架的外部或者集成在滑轨支架上，光纤激光器电连接到工控系统并受到工控系统的控制。振镜支撑门架安装在滑轨支架上。激光打标振镜安装在振镜支撑门架上并连接到光纤激光器，激光打标振镜通过振镜支撑门架上的转动装置而实现旋转操作。振镜调节模块安装在振镜支撑门架上并连接到激光打标振镜，以当棒材到达激光打标振镜下方时，调节激光打标振镜到棒材表面的距离，而对棒材进行打标。
[0006]所述自动上下料光纤激光棒材打标设备还包括柔性的传输光纤。其中，传输光纤的一端连接到光纤激光器，传输光纤的另一端连接到激光打标振镜，以将从光纤激光器发出的激光传输到激光打标振镜。
[0007]所述自动上下料光纤激光棒材打标设备还包括安装在滑轨支架上的驱动机构、滑轨、上下料台。其中，滑轨延伸穿过振镜支撑门架下部的空间。驱动机构是电机，安装在滑轨的端部，电连接到工控系统并受到工控系统的控制。行进小车安装在滑轨上并通过驱动机构带动旋转托盘和棒材在滑轨上作直线往复运动，旋转托盘通过驱动机构带动棒材旋转。上下料台包括上料台和下料台。上料台和下料台分别安装在滑轨的两侧且位于振镜支撑门架和驱动机构之间。上料台装载棒材以将棒材供应到旋转托盘，下料台装载来自旋转托盘的已经打标的棒材。
[0008]棒材的直径是30mm-175mm，长度范围是500_1250mm。棒材的材质是镍基合金、钴
基合金、铁基合金。光纤激光器的功率是20-50W。
[0009]行进小车带动旋转托盘和棒材在滑轨上运动到达激光打标振镜的下方，通过振镜支撑门架的转动装置将激光打标振镜的出光方向调节为竖直方向，以及通过振镜调节模块调节激光打标振镜到棒材的棒身表面的距离而实现激光焦点位置的调节，从而对棒材的棒身打标。
[0010]行进小车带动旋转托盘和棒材在滑轨上运动到与激光打标振镜在竖直方向上不重叠的位置，通过振镜支撑门架的转动装置使激光打标振镜旋转90°以将激光打标振镜的出光方向调节为水平方向，以及通过振镜调节模块使激光打标振镜下降到与棒材的两个端面水平，从而对棒材的端面进行打标。
[0011]行进小车带动旋转托盘在滑轨上行进到与上料台对准的位置，旋转托盘旋转以使其承载缺口对准上料台，然后摇动上料台上的上料摇柄以将棒材供应到旋转托盘。
[0012]行进小车带动旋转托盘行进到与下料台对准的位置，旋转托盘旋转以使其承载缺口对准下料台,通过棒材本身的重力将棒材装载在下料台上。
[0013]根据本实用新型的自动上下料光纤激光棒材打标设备具有自动化程度高、效率高、质量高等优点，所述打标设备为用户提供了金属棒材打标方案，产品打标质量显著提闻。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是根据本实用新型的自动上下料光纤激光棒材打标设备的结构示意图。【具体实施方式】
[0015]在下文中，将参照附图来详细描述根据本实用新型的自动上下料光纤激光棒材打标设备。
[0016]该自动上下料光纤激光棒材打标设备用于对棒材进行激光打标，且可应用于不同规格的棒材，例如，该自动上下料光纤激光棒材打标设备可对直径30mm-175mm,长度范围500-1250mm的棒材的棒身和端面进行打标，而棒材的材质可以是镍基合金、钴基合金、铁基合金等金属材料或其他金属材料。另外，该自动上下料光纤激光棒材打标设备所打标的内容可以是汉字、英文字母、数字、图案等。
[0017]具体地说，如图1所示，所述自动上下料光纤激光棒材打标设备包括光纤激光器
1、激光打标振镜3、振镜支撑门架4、振镜调节模块5、旋转托盘6、行进小车7、工控系统10、滑轨支架11。
[0018]棒材装载在旋转托盘6上，旋转托盘6安装在行进小车7上且带动棒材旋转，行进小车7带动旋转托盘6和棒材作直线往复运动(将在下面描述)。
[0019]光纤激光器I和工控系统10 (例如，工业控制计算机)的安装位置灵活，例如，光纤激光器I和工控系统10可以安装在自动上下料光纤激光棒材打标设备的滑轨支架11的外部，或者还可以集成在滑轨支架11上。光纤激光器I电连接到工控系统10 (例如，通过数据通讯线连接，如图1中的虚线所示)并受到工控系统10的控制。光纤激光器I使用光纤激光作为激光源，其功率较低(只有20-50W)，但是其光束质量高，体积小巧，适合于金属加工。
[0020]振镜支撑门架4安装在滑轨支架11上。
[0021]激光打标振镜3安装在振镜支撑门架4上并连接到光纤激光器1，激光打标振镜3通过振镜支撑门架4上的转动装置41而实现旋转操作(例如，使激光打标振镜3旋转90。)。
[0022]振镜调节模块5安装在振镜支撑门架4上并连接到激光打标振镜3，以当棒材到达激光打标振镜3下方时，调节激光打标振镜3到棒材表面(例如，棒材的棒身表面和两个端面)的距离,而对棒材进行打标。例如,对于不同规格的棒材,可通过振镜调节模块5调节激光打标振镜3到棒材表面的距离而实现激光焦点位置的调节，以给棒材打标。另外，可通过振镜调节模块5调节激光打标振镜3到棒材的棒身表面和两个端面的距离，以实现在棒材的棒身打标和两个端面打标之间的切换(将在下面描述)。
[0023]另外，该自动上下料光纤激光棒材打标设备还包括传输光纤2。传输光纤2的一端连接到光纤激光器1，传输光纤2的另一端连接到激光打标振镜3，以将从光纤激光器I发出的激光传输到激光打标振镜3。即，传输光纤2用作将从光纤激光器I发出的激光传输到激光打标振镜3的柔性传输光路。考虑到激光打标振镜3的布置和操作方式(将在下面描述)，传输光纤2最好是柔性的，以在激光打标振镜3的操作期间不被损坏。
[0024]另外，该自动上下料光纤激光棒材打标设备还包括安装在滑轨支架11上的驱动机构67、滑轨8、上下料台9。
[0025]滑轨8延伸穿过振镜支撑门架4下部的空间，进一步说，延伸穿过激光打标振镜3下部的空间。
[0026]驱动机构67可以是电机，其安装在滑轨8的端部(例如，在图1中，驱动机构67安装在滑轨8的长度方向的端部)，驱动机构67电连接到工控系统10 (例如，通过数据通讯线连接，如图1中的虚线所示)并受到工控系统10的控制。
[0027]行进小车7安装在滑轨8上并通过驱动机构67带动旋转托盘6和棒材在滑轨8上作直线往复运动，旋转托盘6安装在行进小车7上并通过驱动机构67带动棒材旋转。即，在本实施例中，旋转托盘6和行进小车7共用一个驱动机构67 (例如，电机)。通过驱动机构67实现旋转托盘6的旋转操作和行进小车7在滑轨8上的直线往复运动，进而可使装载在旋转托盘6上的棒材旋转以及使旋转托盘6和装载在旋转托盘6上的棒材在滑轨8上作直线往复运动。当然，可通过驱动机构67同时实现旋转托盘6的旋转操作和直线往复运动，以提高连续工作效率。
[0028]上下料台9包括上料台91和下料台92。上料台91和下料台92分别安装在滑轨8的两侧(例如，在图1中，上料台91和下料台92分别安装在滑轨8的宽度方向的两侧)，且位于振镜支撑门架4和驱动机构67之间。上料台91装载待打标的棒材以将棒材供应到旋转托盘6 (将在下面描述)，下料台92装载来自旋转托盘6的(即，通过行进小车7返回且从旋转托盘6卸载的)已经打标的棒材(将在下面描述)。上料台91可放置多根棒材，以提高连续工作效率。
[0029]这样，行进小车7作为棒材打标作业的行进机构，运载棒材在滑轨8上进行直线往复运动以实现棒材的步进式进给,并配合激光打标振镜3完成棒材的打标，最后运载棒材返回上下料台9，通过旋转托盘6与上下料台9配合完成棒材的上下料操作(将在下面描述)。
[0030]因此，根据本实用新型的自动上下料光纤激光棒材打标设备能够在一个行程(gp，从旋转托盘6接收棒材到从旋转托盘6卸载棒材的过程)中完成对棒材的棒身和两个端面的连续打标。例如，工控系统10通过驱动机构67控制行进小车7以设置的节奏(例如，每次在滑轨8上运动预定距离)行进，并控制光纤激光器I在指定节点(例如，通过传感器检测由行进小车7运载的棒材在滑轨8上的位置对应于激光打标振镜3的预定打标位置)发出激光。用户只需在对棒材的棒身和端面打标的整个过程开始之前在工控系统10中预设打标参数即可。
[0031]下面将参照附图来详细描述根据本实用新型的自动上下料光纤激光棒材打标设备对棒材的棒身和端面打标的整个过程。
[0032]在对棒材的棒身打标之前，用户手动地或通过上料机械自动地将棒材并排码放在上料台91上。根据棒材材质特征(例如，镍基合金、钴基合金、铁基合金等金属材料或其他金属材料)及打标内容(例如，汉字、字母、数字、图案等)，用户在工控系统10中设置棒材的打标参数(例如光纤激光器I的激光参数、行进小车7的行进节奏的参数等)以控制激光打标振镜3和驱动机构67。工控系统10通过驱动机构67控制行进小车7，使得行进小车7带动旋转托盘6在滑轨8上行进到与上料台91对准的位置，使旋转托盘6旋转以使其承载缺口对准上料台91 (即，使旋转托盘6旋转到起始作业位置)。
[0033]在旋转托盘6和行进小车7等设置好之后，摇动上料台91上的上料摇柄911，使一根棒材滚落到旋转托盘6的承载缺口中。在通过传感器检测到一根棒材落到旋转托盘6的承载缺口中之后，工控系统10自动执行预定程序而开始对棒材的棒身的打标作业。
[0034]具体地说，工控系统10控制驱动机构67使旋转托盘6旋转以使其承载缺口位于顶部打标位置(即，棒材的棒身与激光打标振镜3之间的距离最小的位置)，并保持棒材在旋转托盘6上位于顶部打标位置。工控系统10还控制驱动机构67驱动行进小车7，使得行进小车7带动旋转托盘6和装载在旋转托盘6上的棒材在滑轨8上运动到达激光打标振镜3的下方(例如，通过传感器检测棒材的端部超过激光打标振镜3所在的平面预定距离)。然后行进小车7停止行进，通过振镜支撑门架4的转动装置41将激光打标振镜3的出光方向调节为竖直方向，通过振镜调节模块5调节激光打标振镜3到棒材的棒身表面的距离而实现激光焦点位置的调节。工控系统10通过驱动机构67控制行进小车7以设置好的行进节奏行进，并控制光纤激光器I在指定节点发出激光。例如，由于行进小车7步进式输送棒材(SP，在棒材的棒身上每打一个或几个标识就通过行进小车7运载棒材进给一段距离，直至完成对整根棒材的棒身打标),所以根据行进小车7的行进节奏和行进时间以及在棒材上激光打一个标所需的时间等，工控系统10计算打标参数，并将计算的打标参数与用户预设的打标参数比较，如果计算的打标参数与用户预设的打标参数相符，则在该行进时间工控系统10控制光纤激光器I发出激光,经过激光打标振镜3而给棒材的棒身表面打标。反之亦然。
[0035]如上所述，可通过驱动机构67同时实现旋转托盘6的旋转操作和直线运动，以提高连续工作效率。当然，通过振镜支撑门架4调节激光打标振镜3的操作和通过振镜调节模块5调节激光打标振镜3的操作也可同时执行，以提高连续工作效率。
[0036]另外，如果在完成对棒材的棒身打标之后不需要对棒材的端面打标,则在完成对棒材的棒身打标之后，工控系统10通过驱动机构67控制行进小车7，使得行进小车7带动旋转托盘6和装载在旋转托盘6上的棒材从完成对棒材的棒身打标的位置运动到达旋转托盘6与下料台92对准的位置。工控系统10通过驱动机构67使旋转托盘6旋转以使其承载缺口对准下料台92，通过棒材本身的重力将已经打标的棒材卸载在下料台92上。然后通过驱动机构67使旋转托盘6进一步旋转到起始作业位置以准备下一根棒材的打标操作。
[0037]另外，如果在完成对棒材的棒身打标之后需要连续执行对棒材的两个端面打标，则工控系统10命令旋转托盘6不旋转而保持棒材在旋转托盘6上位于顶部打标位置，行进小车7带动旋转托盘6和装载在旋转托盘6上的棒材在滑轨8上运动，从完成对棒材的棒身打标的位置运动到达棒材的端面与激光打标振镜3在竖直方向上不重叠的位置(例如，到达棒材的端面在激光打标振镜3所在平面之外的位置，使得棒材的端面距离所述平面预定距离)。通过振镜支撑门架4的转动装置41使激光打标振镜3旋转90°，以将激光打标振镜3的出光方向调节为水平方向。通过振镜调节模块5使激光打标振镜3下降到与棒材的端面水平(确保激光打标振镜3与棒材的端面不干涉)。工控系统10控制光纤激光器I发出激光,经过激光打标振镜3开始对棒材的端面进行打标。在棒材的一个端面的打标结束之后,行进小车7从完成对棒材的这一个端面打标的位置运载棒材运动，直至棒材的另一个端面运动到与激光打标振镜3在竖直方向上不重叠的位置为止。然后按照与对棒材的一个端面打标的操作相似的操作对棒材的另一个端面打标。在此不再重复描述。
[0038]当然，通过振镜支撑门架4调节激光打标振镜3的操作和通过振镜调节模块5调节激光打标振镜3的操作也可同时执行，以提高连续工作效率。
[0039]在完成对棒材的棒身和两个端面打标之后，工控系统10通过驱动机构67控制行进小车7，使得行进小车7带动旋转托盘6和装载在旋转托盘6上的棒材在滑轨8上运动，从完成对棒材的另一个端面打标的位置运动到达旋转托盘6与下料台92对准的位置。工控系统10通过驱动机构67使旋转托盘6旋转以使其承载缺口对准下料台92，通过棒材本身的重力将已经打标的棒材卸载在下料台92上。然后通过驱动机构67使旋转托盘6进一步旋转到起始作业位置以准备下一根棒材的打标操作。
[0040]当然，如果在完成对棒材的棒身打标之后只需要对棒材的一个端面打标，则在完成对棒材的棒身和一个端面打标之后，工控系统10通过驱动机构67控制行进小车7，使得行进小车7带动旋转托盘6和装载在旋转托盘6上的棒材从完成对棒材的一个端面打标的位置运动到达旋转托盘6与下料台92对准的位置。工控系统10通过驱动机构67使旋转托盘6旋转以使其承载缺口对准下料台92，通过棒材本身的重力将已经打标的棒材卸载在下料台92上。然后通过驱动机构67使旋转托盘6进一步旋转到起始作业位置以准备下一根棒材的打标操作。
[0041 ] 如此反复，连续完成对多根棒材的棒身和端面的连续打标。
[0042]如上所述，根据本实用新型的自动上下料光纤激光棒材打标设备可在一个行程(即，从旋转托盘6接收棒材到从旋转托盘6卸载棒材的过程)中自动完成单独对棒材的棒身打标、对棒材的棒身和一个端面打标、和/或对棒材的棒身和两个端面连续打标。
[0043]因此，根据本实用新型的自动上下料光纤激光棒材打标设备具有自动化程度高、效率高、质量高等优点，所述打标设备为用户提供了金属棒材打标方案，产品打标质量显著提闻。
[0044]虽然本实用新型是参照其示例性实施例被具体描述和显示的，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。
【权利要求】
1.一种自动上下料光纤激光棒材打标设备，用于对棒材进行激光打标，其特征在于，所述自动上下料光纤激光棒材打标设备包括光纤激光器(I)、激光打标振镜(3)、振镜支撑门架(4 )、振镜调节模块(5 )、旋转托盘(6 )、行进小车(7 )、工控系统(10 )、滑轨支架(11)， 其中，棒材装载在旋转托盘(6)上，旋转托盘(6)安装在行进小车(7)上且带动棒材旋转，行进小车(7)带动旋转托盘(6)和棒材作直线往复运动， 光纤激光器(I)和工控系统(10)安装在滑轨支架(11)的外部或者集成在滑轨支架(11)上，光纤激光器(I)电连接到工控系统(10)并受到工控系统(10)的控制， 振镜支撑门架(4)安装在滑轨支架(11)上， 激光打标振镜(3 )安装在振镜支撑门架(4 )上并连接到光纤激光器(I),激光打标振镜(3 )通过振镜支撑门架(4 )上的转动装置(41)而实现旋转操作， 振镜调节模块(5)安装在振镜支撑门架(4)上并连接到激光打标振镜(3)，以当棒材到达激光打标振镜(3)下方时，调节激光打标振镜(3)到棒材表面的距离，而对棒材进行打标。
2.根据权利要求1所述的自动上下料光纤激光棒材打标设备，其特征在于，所述自动上下料光纤激光棒材打标设备还包括柔性的传输光纤(2)， 其中，传输光纤(2)的一端连接到光纤激光器(1)，传输光纤(2)的另一端连接到激光打标振镜(3 ),以将从光纤激光器(I)发出的激光传输到激光打标振镜(3 )。
3.根据权利要求1所述的自动上下料光纤激光棒材打标设备，其特征在于，所述自动上下料光纤激光棒材打标设备还包括安装在滑轨支架(11)上的驱动机构(67)、滑轨(8)、上下料台(9)，` 其中，滑轨(8)延伸穿过振镜支撑门架(4)下部的空间， 驱动机构(67)是电机，安装在滑轨(8)的端部，电连接到工控系统(10)并受到工控系统(10)的控制， 行进小车(7)安装在滑轨(8)上并通过驱动机构(67)带动旋转托盘(6)和棒材在滑轨(8)上作直线往复运动,旋转托盘(6)通过驱动机构(67)带动棒材旋转， 上下料台(9)包括上料台(91)和下料台(92)， 上料台(91)和下料台(92)分别安装在滑轨(8)的两侧且位于振镜支撑门架(4)和驱动机构(67)之间， 上料台(91)装载棒材以将棒材供应到旋转托盘(6)，下料台(92)装载来自旋转托盘(6)的已经打标的棒材。
4.根据权利要求1所述的自动上下料光纤激光棒材打标设备，其特征在于， 棒材的直径是30mm-175mm,长度范围是500-1250mm, 棒材的材质是镍基合金、钴基合金、铁基合金， 光纤激光器(I)的功率是20-50W。
5.根据权利要求3所述的自动上下料光纤激光棒材打标设备，其特征在于， 行进小车(7)带动旋转托盘(6)和棒材在滑轨(8)上运动到达激光打标振镜(3)的下方，通过振镜支撑门架(4)的转动装置(41)将激光打标振镜(3)的出光方向调节为竖直方向，以及通过振镜调节模块(5)调节激光打标振镜(3)到棒材的棒身表面的距离而实现激光焦点位置的调节，从而对棒材的棒身打标。
6.根据权利要求3所述的自动上下料光纤激光棒材打标设备，其特征在于， 行进小车(7)带动旋转托盘(6)和棒材在滑轨(8)上运动到与激光打标振镜(3)在竖直方向上不重叠的位置，通过振镜支撑门架(4)的转动装置(41)使激光打标振镜(3)旋转90°以将激光打标振镜(3)的出光方向调节为水平方向，以及通过振镜调节模块(5)使激光打标振镜(3)下降到与棒材的两个端面水平，从而对棒材的端面进行打标。
7.根据权利要求5所述的自动上下料光纤激光棒材打标设备，其特征在于，行进小车(7)带动旋转托盘(6)在滑轨(8)上行进到与上料台(91)对准的位置，旋转托盘(6)旋转以使其承载缺口对准上料台(91)，然后摇动上料台(91)上的上料摇柄(911)以将棒材供应到旋转托盘(6)。
8.根据权利要求5或6所述的自动上下料光纤激光棒材打标设备，其特征在于，行进小车(7)带动旋转托盘(6)行进到与下料台(92)对准的位置，旋转托盘(6)旋转以使其承载缺口对准下料台(92),通过·棒材本身的重力将棒材装载在下料台(92)上。
【文档编号】B41J2/475GK203496458SQ201320384128
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】张岩, 赵琳, 王潇, 张欢, 赵子强, 张斌, 裴悦凯, 彭静 申请人:中国钢研科技集团有限公司, 新冶高科技集团有限公司