CN101104341B - 钢板标记打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢板标记打印机，由外接计算机、启动开关、限位器、电机、气动阀、风接口、打印针以及X、Y轴独立的导轨、滑轨、皮带、皮带轮、连接器组成。X轴滑轨锁于X轴导轨上并沿其滑动；Y轴导轨固定在X轴滑轨，Y轴滑轨锁于Y轴导轨。针座固定在Y轴滑轨上，通过X轴与Y轴两根相互垂直的直线运动和传动，使打印针形成一个在垂直坐标系中完成曲线运动的轨迹，气动阀控制打印针的气流通断，使电机通过同步皮带传动打印出设定标记。本发明打印标记准确，频率高、速度快，标识持久可靠；体积小，拆修方便，使用简单，价格便宜，性能稳定，准确率达100％。适用于各种钢板标记的打印。
Description
技术领域
本发明涉及一种在钢板上自动打印所需标记或标识的装置，具体说是一种根据预先设定的标记或标识，通过一定的控制和执行系统，将其复原并打印在钢板上的机器。
背景技术
在钢板表面打上特定的产品标识、技术标志或特殊徽标如锚印，既是轧钢厂防止钢种混号、规格鉴别的一种质量管理手段，也是根据出口产品的要求，满足订货方需要的技术措施，更是钢板生产中的一个不可或缺的工艺环节。目前，国内钢板标记打印技术虽然有了一定的进步和发展，机器打印范围逐步扩大。但对于一些具有特定要求或特定的图形仍然难以实现自动打印，而不得不沿用手工打印的方式。手工打印效率低，劳动强度大，而且差错率高，质量难以保证。国内的机械自动打印装置多半采用点阵式打印机，一是体积较大，二是速度较慢，三是针的寿命低，四是适用范围过窄，难以打出较复杂的标记如锚印等。而进口的钢板标记打印设备，虽然自动化程度较高，但却价格昂贵，结构复杂，维修困难，一般的钢板生产厂家难以接受。而且，迄今为止也未见具体的钢板标记打印设备方面的详细资料和有关记载，因此也就无法予以借鉴和考察。
发明内容
本发明的目的就是旨在提供一种体积小、适应性强，结构简单，性能稳定，安全可靠，自动化程度高，价格低廉，使用寿命长的钢板标记打印机。
为此，本发明采取的技术方案是：
本发明钢板标记打印机，是由控制系统、驱动系统、打印系统及连接部件所组成；控制系统包括外接计算机、启动开关、16针插座、限位器；驱动系统包括电机、气动阀及风接口；打印系统包括针座、打印针以及X轴、Y轴各自独立的导轨、滑轨、皮带、皮带轮、连接器；连接部件包括盖板、背板、压板及拉杆；X轴导轨安装在背板一侧，另一侧安有X轴电机并与X轴皮带轮连接，皮带轮上的皮带通过连接器与X轴滑轨相连，X轴滑轨通过导轨珠槽锁于X轴导轨上并沿X轴导轨滑动；Y轴导轨固定在X轴滑轨上，并可随X轴滑轨移动，Y轴滑轨则通过导轨珠槽锁于Y轴导轨上并沿其滑动，连接器将其与皮带连接并可随其运动；针座固定在Y轴滑轨上，通过X轴与Y轴两根相互垂直的直线导轨的运动和传动连接，使打印针形成一个在垂直坐标系中完成曲线运动的轨迹，利用高频气动阀控制打印针的气流通断，使步进电机通过同步皮带传动打印针按预定轨迹动作，打印出设定标记。
所述的电机为两台混合式5相步进电机，X轴与Y轴打印系统分别由X轴电机和Y轴电机驱动X轴皮带轮、皮带和Y轴皮带轮、皮带。
所述的导轨与滑轨为模组化的自润式直线滑轨，自润模组由润滑机构、连接器及可拆换式油箱组成。
所述的启动开关为涡流式检测开关；气动阀为直动式高频电磁气动阀，频率200次/秒。
所述的打印针为高频碳化物打印针，标记速度为200～300次/秒。
本发明之钢板标记打印机的工作原理是：操作者将所需标记的内容如文字或图形，通过专用软件输入计算机，计算机识别处理后经控制器输出脉冲来控制步进电机转动，电机同时带动X、Y轴的传动与打印系统，按照计算机指令的轨迹带动高频冲击的打印针运行，从而使钢板表面打出由连续点阵组成的标记，即所需的设定标记。
由于本发明采用上述技术措施，因而具有以下特点和优点：
采用计算机识别和监控，实现打印过程自动进行，打印标记准确、规范；打印针冲击频率高，标记速度可达200～300次/秒，适合大生产应用；打印深度达3mm，满足各种深度标记的需要，标识持久可靠；打印针与钢板的冲击力小，不仅工件不变形，没有热损伤。而且针的使用寿命提高；体积小，整个外形尺寸为210×220mm；且拆卸、维修方便，使用简单，移动灵活；使用零部件通用性强，价格便宜，易于购买或自行制作；结构简单，但系统性能稳定，操作安全可靠，准确率达100％。
附图说明
图1是钢板标记打印机主视图。
图2是钢板标记打印机俯视图。
图3是钢板标记打印机右视图。
图4是钢板标记打印机工作流程图。
图中：Y轴电机1、Y轴限位器2、Y轴皮带轮3、压板4、X轴电机5、X轴导轨6、X轴皮带轮7、背板8、X轴皮带9、Y轴皮带10、皮带连接器11、X轴滑轨12、Y轴滑轨13、Y轴导轨14、针座15、打印针16、16针插座17、风接口18、气动阀19、启动开关20、X轴限位开关21、Y轴限位开关22、拉杆孔23、X轴限位器24、盖板25。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步说明。
本发明钢板标记打印机，是由控制系统、驱动系统、打印系统及连接部件所组成；控制系统包括外接计算机、启动开关、16针插座、限位器；驱动系统包括电机、气动阀及风接口；打印系统包括针座、打印针以及x轴、y轴各自独立的导轨、滑轨、皮带、皮带轮、连接器；连接部件包括盖板、背板、压板及拉杆等。
由图1、图2、图3中可见，Y轴电机1、Y轴限位器2及Y轴皮带轮3的一端均固定于压板4之上。X轴电机5、X轴导轨6、X轴皮带轮7及X轴限位器24安装在背板8上。X轴皮带轮7与Y轴皮带轮3上分别装有皮带9和皮带10，通过连接器11将皮带9与X轴滑轨12、皮带10与Y轴滑轨13连接，使滑轨与所连接的皮带一起运动。X轴滑轨12通过导轨珠槽的相互卡合作用锁于X轴导轨6上，并可沿着X轴导轨6滑动；Y轴导轨14固定在X轴滑轨12上，并随X轴滑轨12移动，Y轴滑轨13则通过导轨珠槽锁于Y轴导轨14上，并可沿导轨滑动。从而使Y轴滑轨13在沿着X轴运动的同时，可沿着Y轴运动，形成一个曲线运动的轨迹。针座15固定在Y轴滑轨13上，打印针16通过螺纹连接，紧固在针座15上，通过X轴与Y轴两根相互垂直的直线导轨和传动连接，使打印针形成一个在垂直坐标系中实现曲线运动，利用高频气动阀控制打印针的气流通断，使步进电机通过同步皮带传动打印针按预定轨迹动作，打印出设定标记。
外接计算机通过连接电缆与16针插座17连接；外部压缩空气通过风接口18和连接管路与气动阀19相连。16针插座17与风接口18均镶在盖板25上。
X轴限位器24上装有X轴限位开关21；同样，Y轴限位器2上亦装有Y轴限位开关22，以实现0位检测和限定的作用。
各组件组装完毕后，将4根拉杆分别穿过拉杆孔23，用螺丝固紧在前后盖板25上。
采用的电机为混合式5相步进电机，其定位基本单位(分辨率)为0.72°(全步级)/0.36°(半步级)，停止定位精度误差皆在±3分(±0.05°)以内，且无累计误差，故可达到高精度的定位控制。
采用的导轨与滑轨为模组化的自润式直线滑轨，自润模组由润滑机构、连接器及可拆换式油箱组成。润滑机构利用毛细原理的导油物质，在滑轨与导轨相对移动时，将润滑油涂抹至导轨珠槽表面进行润滑；连接器固定在滑轨的端盖上，当可拆换式油箱利用快速卡合机构安装至滑轨上之后，油箱内的润滑油经由导油元件送至连接器内，提供充足的润滑用油。不仅可延长导轨与滑轨的使用周期，而且具有拆装方便，易于维护，节省成本，清洁环保的特点，尤其适合于特殊条件如粉尘、油污和水气环境下使用。
启动开关20采用涡流式接近开关，镶嵌于盖板25上。检测的物体必须是导电体，利用导电物体在接近这个能产生电磁场的开关时，使物体内部产生涡流。该涡流反作用于接近开关，使开关内部电路参数变化，由此识别有无导电体移近，进而控制开关的通或断。
气动阀19为直动式高频电磁气动阀，通电时电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。其特点是在真空、负压、零压时仍能正常工作，频率在200次/秒左右，可连续工作。
打印针16为高频碳化物打印针，在各种材料上的标记速度均可达到200～300次/秒，无论在平坦或凸、凹面上只要高度差在3mm以内皆可打印出合格的钢板标记。且由于针座15与打印针16的连接牢固，针的材质坚实耐磨，因此使用寿命延长。
本发明之钢板标记打印机的工作原理是：操作者将所需标记的内容如文字或图形，通过专用软件输入计算机，计算机识别处理后经控制器输出脉冲来控制步进电机转动，电机同时带动X、Y轴的传动与打印系统，按照计算机指令的轨迹带动高频冲击的打印针运行，从而使钢板表面打出由连续点阵组成的标记，即所需的设定标记。其主要工作流程如图4所示。计算机处理器将TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)信号并口输出给下位机的控制器，下位机控制器接收后通过脉宽调制和脉冲分配来驱动电动机及启动气动阀，带动标记打印系统按照规定动作指令将标记打印至钢板上；同时将打印部分的状态信号由并口又反馈回计算机，从而实现对打印部分的监控。
Claims (5)
1.一种钢板标记打印机，其特征在于，它是由控制系统、驱动系统、打印系统及连接部件所组成；控制系统包括外接计算机、启动开关、16针插座、限位器；驱动系统包括电机、气动阀及风接口；打印系统包括针座、打印针以及X轴、Y轴各自独立的导轨、滑轨、皮带、皮带轮、连接器；连接部件包括盖板、背板、压板及拉杆；X轴导轨安装在背板一侧，另一侧安有X轴电机并与X轴皮带轮连接，皮带轮上的皮带通过连接器与X轴滑轨相连，X轴滑轨通过导轨珠槽锁于X轴导轨上并沿X轴导轨滑动；Y轴导轨固定在X轴滑轨上，并可随X轴滑轨移动，Y轴滑轨亦通过导轨珠槽锁于Y轴导轨上并沿其滑动，连接器将Y轴滑轨与皮带连接并可随皮带运动；针座固定在Y轴滑轨上，通过X轴与Y轴两根相互垂直的直线导轨的运动和传动连接，使打印针形成一个在垂直坐标系中完成曲线运动的轨迹，利用高频气动阀控制打印针的气流通断，使步进电机通过同步皮带传动打印针按预定轨迹动作，打印出设定标记。
2.根据权利要求1所述的钢板标记打印机，其特征在于，所述的电机为两台混合式5相步进电机，X轴与Y轴打印系统分别由X轴电机和Y轴电机驱动X轴皮带轮、皮带和Y轴皮带轮、皮带。
3.根据权利要求1所述的钢板标记打印机，其特征在于，所述的导轨与滑轨为模组化的自润式直线滑轨，自润模组由润滑机构、连接器及可拆换式油箱组成。
4.根据权利要求1所述的钢板标记打印机，其特征在于，所述的启动开关为涡流式检测开关；气动阀为直动式高频电磁气动阀，频率200次/秒。
5.根据权利要求1所述的钢板标记打印机，其特征在于，所述的打印针为高频碳化物打印针，标记速度为200～300次/秒。
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