数控火焰等离子切割打标一体机及中英文字符打标方法与流程

本发明涉及数控火焰等离子切割机领域，特别是一种数控火焰等离子切割打标一体机及中英文字符打标方法。

背景技术：

数控火焰等离子切割机用于对钢构件进行切割，切割得到规定尺寸及形状的零件。现有的数控火焰等离子切割机一般具备两支割枪，切割机配置有控制器。cnc代码是切割机控制器中的固有信息模块，控制器通过cnc代码中的数据控制割枪双轴上的移动。

数控火焰等离子切割机下料后，各零件上需要做型号、用途等信息等标记，以便于零件组装时确定其安装位置等。目前，采用打标机对完成切割后的零件进行打标时，基本上需要靠人工将打标机搬到钢板零件处，使打标机的针头对准打标位置。然后启动打标机，由控制器控制打标机在钢板上打出特定的内容。但是现有打标机每打一个零件都需要搬移一次打标机，费时费力。

技术实现要素：

本发明旨在解决数控火焰等离子切割机下料后零件的打标存在的上述问题，提供一种利用程序控制，自动完成打标和切割两道工序的数控火焰等离子切割打标一体机及中英文字符打标方法。

为达到以上目的，本发明的切割打标一体机通过以下技术方案实现：

一种数控火焰等离子切割打标一体机，包括打标机构、数控火焰等离子切割机主体，数控火焰等离子切割机主体包括导轨、安装在导轨上的第一滑块、第二滑块，第一滑块上装有割枪，第一滑块和第二滑块分别与控制器联接，打标机构配置有打标运动机构，打标运动机构包括背板，背板两侧安装直线导轨，背板顶部设有驱动电机，驱动电机与丝杠顶端连接，丝杠平行于直线导轨设置，丝杠和直线导轨上安装滑座，打标机构安装在滑座上，背板固定安装在第二滑块上，打标机构上设有接近开关，驱动电机和打标机构与控制器联接，接近开关与驱动电机联接。

采用上述技术方案的数控火焰等离子切割打标一体机，与现有技术相比，有益效果是：本发明的数控火焰等离子切割机在不影响切割精度的情况下，无需额外增加控制系统，实现了自动打标，节约成本，且自动打标机构安全可靠，安装、使用方便。

进一步地，打标机构包括直流电机、旋转直线机构和夹头，旋转直线机构连接设置在直流电机下方，夹头连接设置在旋转直线机构下方，直流电机与控制器联接。

进一步地，旋转直线机构包括外壳、上端盖、下端盖、旋转运动块、直线运动块和弹簧，上端盖和下端盖分别与外壳连接，旋转运动块、直线运动块和弹簧设置在外壳内；直流电机与旋转运动块连接，旋转运动块设置在上端盖下方，直线运动块设置在旋转运动块下方，旋转运动块下端面和直线运动块上端面为沿圆周方向布置、相互凹凸吻合的曲面，弹簧设置在直线运动块与下端盖之间；夹头一端固定在直线运动块上，另一端穿出下端盖并与下端盖间隙配合。

进一步地，旋转运动块下端面和直线运动块上端面沿圆周方向布置、相互凹凸吻合的曲面为波浪形曲面。

进一步地，弹簧套在夹头外，夹头上夹持有钢针头。

进一步地，接近开关包括两个串联常闭型接近开关，两个串联常闭型接近开关通过接触线圈与与驱动电机联接。

为达到以上目的，本发明的打标方法通过以下技术方案实现：

一种利用上述的数控火焰等离子切割打标一体机的中英文字符打标方法，按如下步骤进行：

第一步，利用排版图生成cnc代码，排版图包含所有零件的标识内容以及在被打标钢板上的位置信息，通过控制器读取排版图中零件的标识内容及零件标识在钢板上的位置信息用于生成控制数控火焰等离子切割机运行的cnc程序代码，cnc程序代码中每一个零件的标识位置起点处对应对应一条g00指令，每个标识处的每个字符对应的笔画的起点处对应一条g00指令，通过g00指令实现快速定位；同时，cnc程序代码每一条打印标识的运动轨迹与需要打印的每一个字符的笔画一一对应，通过g01指令实现打印笔画。

第二步，根据cnc代码指令进行零件标识打印：

①打标程序开始运行，首先按照排版图中每个零件标识的排版顺序进行打印；通过g00指令打标机构快速移动至待打印零件标识在钢板上的位置处；

②打标机构移动到位后，打字程序继续运行并依次序完成每条运动轨迹的打印；一条或多条运动轨迹完成一个字符的打印；

每条运动轨迹的打印流程：通过g00指令快速定位首个英文字符或汉字对应的第一条运动轨迹的起点，g04控制打标机构在该起点的停留时间；到达停留时间时，m07指令控制驱动电机启动，滑座下行，滑座下行至一定高度后，接近开关启动同时驱动电机停止；m07指令控制直流电机启动，同时，通过g01指令控制打标机构按轨迹进行直线插补打标；当打标机构运行至轨迹的终点时，运行m08指令，通过m08指令控制驱动电机启动，滑座上行，运行g04指令控制驱动电机启动时间，实现对滑座上行高度的控制，打标机构上行时切割机x、y方向静止；到达g04指令时间后，控制器执行下一条g00指令，打标机构开始运行至下条轨迹的起点位置，完成该英文字符或汉字的打印；继续执行程序完成剩余所有标识的打印；

③所有标识打印完毕，在g00指令的作用下打标机构运行至下一个零件标识位置，开始重复上述过程完成零件标识的打印；程序继续运行，重复上述过程，根据各个零件表示的信息完成所有零件标识的打印。

采用上述技术方案的打标方法，与现有技术比，有益效果是：通过控制器解析cnc代码，并控制完成打标，自动化成度高，精度准确，效率高。

进一步地，步骤一中，cnc代码生成方法按如下步骤进行：

①将常用汉字和英文字符建立字库文件，字库中汉字和英文字符采用相对坐标记录笔画起始位置，笔画用直线段或圆弧拟合，用相对坐标记录；

②读取排版图中零件标识位置及内容，零件标识位置及内容一一对应；

③依据排版图中零件标识位置，生成切割机运行至零件标识位置的g代码指令；

④解析零件标识内容，提取其中汉字或英文字符，读取字库文件，匹配所提取的汉字或英文字符，依据字库中记录的相对坐标，结合相应的放大系数，生成相应的g代码指令；

⑤循环上述第③步、第④步，生成全部零件标识cnc文件。

附图说明

图1为本发明实施例提供的打标机构结构图。

图2为本发明实施例提供的打标机构侧视图。

图3为打标机构安装在第二滑块上示意图。

图4为旋转直线机构仰视图。

图5为图4中a-a剖视图。

图6为旋转运动块立体结构图。

图7为直线运动块立体结构图。

图中，1、背板，2、直线导轨，3、驱动电机，4、接手，5、丝杠，6、滑座，7、接近开关，8、导轨，9、第二滑块，10、直流电机，11、旋转直线机构，12、夹头，11-1、外壳，11-2、上端盖，11-3、下端盖，11-4旋转运动块，11-5直线运动块，11-6弹簧。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。

请参阅图1至图3，一种数控火焰等离子切割打标一体机，包括数控火焰等离子切割机主体和打标机构，打标机构配置有打标运动机构，打标运动机构包括背板1，背板1两侧安装直线导轨2，背板1顶部设有驱动电机3，驱动电机3通过接手4与丝杠5顶端连接，驱动电机3和丝杠5之间还设置有联轴器、轴承、轴承座，丝杠5平行于直线导轨2设置，丝杠5和直线导轨2上安装滑座6，打标机构安装在滑座6上，打标机构上设有接近开关7，驱动电机3和打标机构与控制器联接。接近开关7与驱动电机3联接，接近开关7用于判断打标机构1距离钢板的距离，当接近开关检测到待打印钢板时，接近开关7控制驱动电机3停止运行，从而实现打标机构在不同厚度的钢板上打标。

数控火焰等离子切割机主体包括导轨8、安装在导轨8上的第一滑块、第二滑块9，第一滑块上装有割枪，第一滑块和第二滑块9分别与控制器联接。打标机构通过背板1固定安装在第二滑块9上。本发明无需额外配置控制系统，利用数控火焰等离子切割机自身cnc控制器，通过将数控火焰等离子切割机另外一支割枪改造成打标机构，即可实现汉字及英文字符打标，节约时间，节省人力，成本低，有效提高劳动生产率。

本发明实施例中，打标机构包括直流电机10、旋转直线机构11和夹头12，旋转直线机构11连接设置在直流电机10下方，直流电机10与控制器联接，夹头12连接设置在旋转直线机构11下方。打标机构通过一固定底板安装在滑座6上。

请参阅图4至图7，旋转直线机构11包括外壳11-1、上端盖11-2、下端盖11-3、旋转运动块11-4、直线运动块11-5和弹簧11-6，上端盖11-2和下端盖11-3通过螺栓与外壳11-1连接，旋转运动块11-4、直线运动块11-5和弹簧11-6设置在外壳11-1内，直流电机10输出轴与旋转运动块11-4通过键连接，旋转运动块11-4设置在上端盖11-2下方，直线运动块11-5设置在旋转运动块11-4下方，旋转运动块11-4下端面和直线运动块11-5上端面为沿圆周方向布置、相互凹凸吻合的波浪形曲面，弹簧11-6设置在直线运动块11-5与下端盖11-3之间，夹头12一端固定在直线运动块11-5上，另一端穿出下端盖11-3并与其间隙配合。

弹簧11-6套在夹头12外，夹头12上夹持有钢针头。

在本发明优选地实施例中，接近开关7包括两个串联常闭型接近开关，两个串联常闭型接近开关通过接触线圈与与驱动电机3联接，此设计方式的好处是，只要任何一个接近开关检测到待打印物体，驱动电机3立即停止转动。接近开关7安装在固定底板下端，安装方式采用螺纹连接，以方便位置调节，安装位置既要保证打标机构运行时不撞坏钢针头，也要保证钢针头能打印到下面的物体。

打标机构具体工作方式为：直流电机10驱动旋转运动块11-4开始转动，旋转运动块11-4下端面凸起与驱动直线运动块11-5上端面凸起相抵，促使直线运动块11-5向下移动，随着旋转运动块11-4继续转动，旋转运动块11-4下端面凸起与直线运动块11-5上端面凸起不再相抵，同时在弹簧11-6弹力作用下驱动直线运动块11-5进行复位，如此循环下去，直线运动块11-5上下移动，从而实现夹持有钢针头的夹头12做竖直往复移动。相较于现有技术中依据电磁阀控制气流通断原理的打标机，本发明实施例的电动打标机构可以通过直流电机功率和弹簧控制打印力量，打印力量大，另外打印频率可以通过调节直流电机转数控制，很好地适用于各种不同的打标任务的优点。

下面介绍利用上述的数控火焰等离子切割打标一体机的中英文字符打标方法，按如下步骤进行：

第一步，利用排版图生成cnc代码，排版图包含所有零件的标识内容以及在被打标钢板上的位置信息，通过控制器读取排版图autocad格式文件中零件的标识内容及零件标识在钢板上的位置信息用于生成控制数控火焰等离子切割机运行的cnc程序代码，cnc程序代码中每一个零件的标识位置起点处对应对应一条g00指令，每个标识处的每个字符对应的笔画的起点处对应一条g00指令，通过g00指令实现快速定位；同时，cnc程序代码每一条打印标识的运动轨迹与需要打印的每一个字符的笔画一一对应，通过g01指令实现打印笔画。

cnc程序代码包括运行至每个零件标识位置的g00xxxx.yxxx指令，此指令中xxxx.yxxx代表零件排版图中零件标识在钢板上的位置。

每个需要打标的字符cnc程序代码包括若干组g00xxxx.yxxxg04，由g00指令实现打标轨机构对运动轨迹起点的快速定位，通过g04控制运行延时或暂停时间，延时或暂停时间用于打标机z轴打印头下降至需要打印物体表面，此指令中xxxx.yxxx代表字符笔画起笔位置坐标。

每个需要打标的字符cnc程序代码还包括若干组m07g01xxxx.yxxxm08g04，m07用于控制驱动电机及直流电机的启动控制信号，m08控制驱动电机启动(与m07的转向相反)；g01驱动打标机构按字符每一笔画对应的运动轨迹完成直线插补打标；此指令中xxxx.yxxx代表字符笔画坐标；此g04延时或暂停时间用于打标机z轴打印头上升至一定位置(避免打印物体表面不平撞坏打印头)。

第二步，根据cnc代码指令进行零件标识打印：

①打标程序开始运行，首先按照排版图中每个零件标识的排版顺序进行打印；通过g00xxxx.yxxx指令打标机构快速移动至待打印零件标识在钢板上的位置处。

②打标机构移动到位后，打字程序继续运行并依次序完成每条运动轨迹的打印；一条或多条运动轨迹完成一个字符的打印。

每条运动轨迹的打印流程：通过g00xxxx.yxxx指令快速定位首个英文字符或汉字对应的第一条运动轨迹的起点，g04控制打标机构在该起点的停留时间；到达停留时间时，m07指令控制驱动电机启动，滑座下行，滑座下行至一定高度后，接近开关启动同时驱动电机停止；m07指令控制直流电机启动，同时，通过g01xxxx.yxxx指令控制打标机构按轨迹进行直线插补打标；当打标机构运行至轨迹的终点时，运行m08指令，通过m08指令控制驱动电机启动，滑座上行，运行g04指令控制驱动电机启动时间，实现对滑座上行高度的控制，打标机构上行时切割机x、y方向静止；到达g04指令时间后，控制器执行下一条g00xxxx.yxxx指令，打标机构开始运行至下条轨迹的起点位置，完成该英文字符或汉字的打印；继续执行程序完成剩余所有标识的打印。

③所有标识打印完毕，在g00xxxx.yxxx指令的作用下打标机构运行至下一个零件标识位置，开始重复上述过程完成零件标识的打印；程序继续运行，重复上述过程，根据各个零件表示的信息完成所有零件标识的打印。

需要说明的是，本发明中打标机的轨迹控制系统采用的是原数控系统，cnc代码也是由原数控系统解析执行。

其中，cnc代码生成方法按如下步骤进行：

①将常用汉字和英文字符建立字库文件，字库中汉字和英文字符采用相对坐标记录笔画起始位置，笔画用直线段或圆弧拟合，用相对坐标记录。

②读取排版图中零件标识位置及内容，零件标识位置及内容一一对应。

③依据排版图中零件标识位置，生成切割机运行至零件标识位置的g代码指令。

④解析零件标识内容，提取其中汉字或英文字符，读取字库文件，匹配所提取的汉字或英文字符，依据字库中记录的相对坐标，结合相应的放大系数，生成相应的g代码指令。

⑤循环上述第③步、第④步，生成全部零件标识cnc文件。

其中，排版图可根据现有技术中套料软件自动生成，然后再通过程序读取排版图中零件标识位置及内容生成cnc文件。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。