CN105644157A - 一种激光打标机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光打标机，包括：支架；固定装置，用于固定被打标物；旋转装置，与固定装置连接，用于驱动固定装置旋转；激光打标模块，用于向被打标物输出打标激光；移动装置，激光打标模块设置于移动装置上，用于移动激光打标模块，以调整打标激光打到被打标物上形成的打标点的位置；控制器，分别与移动装置、旋转装置和激光输出装置连接，用于控制激光输出装置输出打标激光，以及在激光输出装置输出打标激光时，控制旋转装置驱动被打标物转动，以及控制移动装置移动激光打标模块，从而实现对被打标物进行打标。通过上述方式，实现将被打标物的三维打标转化为二维打标。

Description

一种激光打标机

技术领域

本发明涉及机械设计技术领域，特别是涉及一种激光打标机。

背景技术

激光打标机是指利用激光束在各种不同的物质表面打上图案、商标和文字等标记的设备。激光打标机主要包括二氧化碳激光打标机、半导体激光打标机和光纤激光打标机等等。

当需要激光打标机对被打标物打图像、商标或者文字时，如对于一些体积较小的物件的内表面进行打标时，例如：戒指、手镯等等，传统激光打标机主要通过控制整体激光打标模块在X轴和Y轴的方向运动，来实现三维打标，但是实际上图像、商标或者文字是在环形物体的内表面三维分布的，因此，仅仅依靠激光器的打标模块在X轴和Y轴的方向运动很难实现环形物体内表面的三维打标。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种激光打标机，通过驱动被打标物进行旋转并配合移动激光打标模块来实现对被打标物进行打标。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种激光打标机，包括：支架；固定装置，用于固定被打标物；旋转装置，所述旋转装置固定于所述支架，并且所述旋转装置与固定装置连接，用于驱动所述固定装置旋转；激光输出装置，用于输出打标激光；打标头，用于接收所述打标激光，并将所述打标激光打到被打标物上，移动装置，所述打标头设置于所述移动装置上，所述移动装置用于移动所述打标头，以调整所述打标激光打到被打标物上形成的打标点的位置；控制器，分别与移动装置、旋转装置和激光输出装置连接，用于控制所述激光输出装置输出打标激光，以及在所述激光输出装置输出打标激光时，控制所述旋转装置驱动所述被打标物转动，以及控制所述移动装置移动所述激光打标模块，从而实现对被打标物进行打标。

其中，所述激光打标模块还包括反射镜；所述反射镜固定于所述移动装置上，所述打标头和反射镜均可置入所述被打标物的内部，所述反射镜用于接收所述激光输出装置所输出的打标激光，并将所述打标激光反射至打标头，所述打标头将所述打标激光垂直打到所述被打标物的内表面。

其中，所述反射镜与所述打标头之间夹角为45度。

其中，所述移动装置包括转动座、推动蜗杆、导杆和驱动装置；所述反射镜和打标头均固定于所述导杆的一端；所述导杆的另一端与所述推动蜗杆的一端相固定，所述推动蜗杆的另一端与转动座的一端蜗齿连接，所述驱动装置固定于所述支架，并且所述驱动装置与所述转动座连接，用于驱动所述转动座转动。

其中，所述激光打标机还包括支撑杆和第一轴承；

所述支撑杆的一端固定于所述支架，所述第一轴承固定于所述支撑杆的另一端，所述转动座套接于所述第一轴承内；所述驱动装置包括第一马达和第一驱动齿轮；所述第一马达固定于所述支架，并且所述第一马达与所述控制器连接，所述第一驱动齿轮固定于所述第一马达的转动轴，所述转动座的另一端设置有第一从动齿轮，所述第一驱动齿轮与第一从动齿轮齿合。

其中，所述导杆设置有第一通光孔，所述推动蜗杆设置有第二通光孔，所述转动座设置有第三通光孔，所述第一通光孔、第二通光孔和第三通光孔连通；所述反射镜与所述第一通光孔相对应，所述第三通光孔与所述激光输出装置相对应，所述激光输出装置所输出的打标激光依次经过第三通光孔、第二通光孔和第一通光孔后入射至反射镜。

其中，所述激光打标机还包括第二轴承和旋转杆；所述第二轴承固定于所述支架，所述旋转杆套接于所述第二轴承内，所述旋转杆的一端设置有第二从动齿轮，所述旋转杆的另一端与固定装置相固定；所述旋转装置包括第二马达和第二驱动齿轮，所述第二驱动齿轮固定于所述第二马达的转动轴，并且所述第二驱动齿轮与第二从动齿轮齿合。

其中，所述旋转杆还设置有贯穿孔；所述固定装置包括抓爪和底盘，所述底盘固定于所述支架，所述抓爪设置于所述底盘上，所述抓爪用于固定被打标物，所述底盘设置有第一开孔，所述第一开孔与所述贯穿孔连通，所述导杆的一端穿过所述贯空孔和第一开孔。

其中，所述抓爪的数量为三个，其中，所述三个抓爪均匀地分布于所述第一开孔的周围，所述反射镜和打标头位于所述三个抓爪之间。

其中，所述底盘与所述支架之间的固定方式为螺栓固定或者胶水固定。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明固定装置用于固定被打标物，激光打标模块用于向被打标物输出打标激光，其中，打标激光打到被打标物上形成打标点，旋转装置用于驱动固定装置旋转，而固定装置带动被打标物旋转，移动装置用于移动激光打标模块，通过旋转被打标物移动打标点的移动方向与通过移动激光打标模块来移动打标点的移动方向是不相同的，实现打标点可以在两个不相同的方向进行移动，实现对将被打标物的三维打标转化为二维打标。

附图说明

图1是本发明激光打标机实施方式的立体示意图；

图2是本发明激光打标机实施方式的截面示意图；

图3是本发明激光打标机实施方式中将打标激光打到被打标物上的打标点调整至打标激光的焦点的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

请参阅图1，激光打标机20包括支架21、固定装置22、激光输出装置(图未示)、打标头24、移动装置25、控制器27和旋转装置28。

固定装置22用于固定被打标物30。激光打标模块用于向被打标物30输出打标激光。旋转装置28固定于支架21，并且旋转装置28与固定装置22连接，用于驱动固定装置22旋转。激光输出装置用于输出打标激光，打标头24用于接收打标激光，并将该打标激光打到被打标物30上。打标头24固定于移动装置25上，移动装置25用于移动打标头24，以调整打标激光打到被打标物30上形成的打标点的位置。控制器27分别与移动装置25、旋转装置28和激光输出装置连接，用于控制激光输出装置输出打标激光，以及在激光输出装置输出打标激光时，控制旋转装置28驱动被打标物30转动，以及控制移动装置25移动打标头24，从而实现对被打标物30进行打标。

在激光打标模块向被打标物30输出打标激光的同时，控制旋转装置28旋转被打标物30，以及移动装置25移动激光打标模块，实现打标激光打在被打标物30上的打标点可以往两个不相同的方向移动，实现对被打标物30进行打标。在本实施方式中，优选的，旋转装置28旋转被打标物30的方向与移动装置25移动激光打标模块的方向相互垂直，其中，旋转装置28旋转被打标物30相当于在Y轴方向移动打标点，移动激光打标模块相当于在X轴方向移动打标点。

具体的，激光打标机20包括反射镜23。反射镜23和打标头24均固定于移动装置25上，打标头24和反射镜23可置入被打标物30的内部，反射镜23用于接收激光输出装置所输出的打标激光，并将打标激光反射至打标头24，打标头24将打标激光垂直打到被打标物30的内表面，实现对将被打标物的三维打标转化为二维打标。由于对被打标物30的内表面是进行垂直打标，因此，在打标时能够很好地避免所打标的文字或者图形变形和偏移的现象。由于激光输出装置的体积比较大，对于体积较小的被打标物30，例如：戒指，激光输出装置无法直接置入被打标物30的内部，实现无法实现对被打标物30的内表面进行垂直打标。将激光输出装置安装于被打标物30之外，以及，将打标头24置入被打标物30的内部，再通过反射镜23改变激光输出装置所输出的打标激光，以使打标激光入射打标头24，打标头24将打标激光垂直打到被打标物30的内表面。在本实施方式中，反射镜23与所述打标头24之间夹角优选为45度，而打标激光入射反射镜23的入射角和从反射镜23出射的出射角也为45度。

移动装置25包括转动座251、推动蜗杆252、导杆253和驱动装置254。反射镜23和打标头24均固定于导杆253的一端。导杆253的另一端与推动蜗杆252的一端相固定，推动蜗杆252的另一端与转动座251的一端蜗齿连接，驱动装置254固定于支架21，并且驱动装置254与转动座251连接，用于驱动转动座251转动。在转动座251转动时，推动蜗杆252推动导杆253向前运动，或者，拉扯导杆253向后运动。

进一步的，驱动装置254包括第一马达256和第一驱动齿轮255。激光打标机20还包括支撑杆26和第一轴承(未标示)。

支撑杆26的一端固定于支架21，第一轴承固定于支撑杆26的另一端，转动座251套接于第一轴承内。支撑杆26起到支撑转动座251的作用。第一马达256固定于支架21，并且第一马达256与控制器27连接，第一驱动齿轮255固定于第一马达256的转动轴，转动座251的另一端设置有第一从动齿轮257，第一驱动齿轮255与第一从动齿轮257齿合。在第一马达256转动时，第一驱动齿轮255带动第一从齿轮2511转动，从而实现转动座251转动。当然，在其它替代实施方式中，也可以采用其它机械结构驱动转动座251转动，例如：将第一马达256的转动轴直接与转动座251相固定，第一马达256的转动轴直接带动转动座251转动。

为了在打标激光在传输的过程中，更好地保护打标激光，避免打标激光在外界空间中传输时，打标激光容易受外界环境的影响，导杆253设置有第一通光孔2531，推动蜗杆252设置有第二通光孔2521，转动座251设置有第三通光孔2511，第一通光孔2531、第二通光孔2521和第三通光孔2511连通。反射镜23与第一通光孔2531相对应，第三通光孔2511与激光输出装置相对应，激光输出装置所输出的打标激光依次经过第三通光孔2511、第二通光孔2521和第一通光孔2531后入射至反射镜23。

另外，控制器27也可以控制激光打标机20进行聚焦，其具体控制过程如图2所示，包括：

步骤S10：获取激光输出装置的振镜的焦距、当前激光输出装置的振镜与反射镜23反射打标激光的反射点之间第一直传距离、第一驱动齿轮255和第一从动齿轮257的齿轮比以及第一从动齿轮257的齿距；

激光输出装置的振镜的焦距、齿轮比和齿距可以预先存储在控制器27，当前激光输出装置的振镜与反射镜23反射打标激光的反射点之间第一直传距离可以为由用户手动测试得到后输入的，也可以在激光输出装置的振镜上设置第一距离检测装置(图未示)，第一距离检测装置与控制器27连接，第一距离检测装置检测振镜至反射镜23反射打标激光的反射点之间的距离。

步骤S11：获取反射镜23反射打标激光的反射点至被打标物30的内表面之间的反射距离；

反射距离也可由用户手动检测得到后输入的，或者，激光打标机20包括第二距离检测装置，第二距离检测装置设置于反射镜23，第二距离检测装置与控制器27连接，第二距离检测装置用于检测反射镜23反射打标激光的反射点至被打标物30的内表面之间的反射距离。

步骤S12：将焦距减去反射距离得到第二直传距离；

步骤S13：根据第二直传距离和第一直传距离，设定第一马达256的待转动方向；

第二直传距离是移动后反射镜23反射打标激光的反射点与振镜之间的距离，第一直传距离是当前反射镜23反射打标激光的反射点与振镜之间的距离，步骤S13具体为：判断第一直传距离是否大于第二直传距离，若是，则将第一马达256的转动方向设定为反向转动，否则，将第一马达256的转动方向设定为正向转动。当第一马达256反向转动时，推动蜗杆252向转动座251移动，反射镜23反射打标激光的反射点与振镜之间的距离缩小，当第一马达256正向转动时，推动蜗杆252向远离转动座251方向移动，反射镜23反射打标激光的反射点与振镜之间的距离增大。

步骤S14：根据第二直传距离和第一直传距离，并结合齿轮比和齿距，计算第一马达256的待转动圈数；

计算第一马达256的待转动圈数的计算公式如下：

$N=\frac{|L_1-L_2|}{P}*\mathrm{\λ}$

N为待转动圈数，L₁为第一直传距离，L₂为第二直传距离，P为从动齿轮的齿距，λ为第一驱动齿轮255和第一从动齿轮257的齿轮比。

步骤S15：根据待转动方向和待转动圈数，控制第一马达256转动。

值得说明的是：移动装置25移动打标头24和反射镜23的机械结构不仅仅限于上述的结构，例如：移动装置25为电动车(图未示)，电动车设置有伸缩杆(图未示)，反射镜23和打标头24固定于伸缩杆，激光输出装置固定于电动车上，通过电动车的移动，以调整打标激光打到被打标物30上的打标点的位置。另外，也可以通过调节伸缩杆的伸缩长度来调节激光输出装置的振镜与反射镜23反射打标激光的反射点之间的距离，以实现打标点位于激光输出装置的振镜的焦点处，实现聚焦。

旋转装置28包括第二马达281和第二驱动齿轮282。激光打标机20还包括第二轴承(未标示)和旋转杆29。

第二轴承固定于支架21，旋转杆29套接于第二轴承内，旋转杆29的一端设置有第二从动齿轮291，旋转杆29的另一端与固定装置22相固定。第二驱动齿轮282固定于第二马达281的转动轴，并且第二驱动齿轮282与第二从动齿轮291齿合。在第二马达281转动时，第二驱动齿轮282驱动第二从动齿轮291转动，第二从动齿轮291带动旋转杆29旋转，进而带动固定装置22旋转。当然，在其它替代实施方式中，也可以采用其它机械结构驱动固定装置22旋转，例如：第二马达281的转动轴直接与固定装置22固定，第二马达281直接驱动固定装置22旋转。支架21可设置第二开孔(图未示)，第二轴承固定于第二开孔内，或者，第二轴承直接焊接于支架21上。

进一步的，旋转杆29还设置有贯穿孔(未标示)。固定装置22包括抓爪222和底盘221，底盘221固定于支架21，抓爪222设置于底盘221上，抓爪222用于固定被打标物30，底盘221设置有第一开孔(未标示)，第一开孔与贯穿孔连通，导杆253的一端穿过贯空孔和第一开孔。在本实施方式中，优选的，抓爪222的数量为三个，其中，三个抓爪222均匀地分布于第一开孔的周围，反射镜23和打标头24位于三个抓爪222之间；另外，底盘221与支架21之间的固定方式优选为螺栓固定或者胶水固定。

为了能够更好地控制移动装置25移动激光打标模块和旋转固定装置22，可以预定建立控制模型，控制器27根据控制模型进行控制。

在本发明实施方式中，固定装置22用于固定被打标物30，激光打标模块用于向被打标物30输出打标激光，其中，打标激光打到被打标物30上形成打标点，旋转装置28用于驱动固定装置22旋转，而固定装置22带动被打标物30旋转，移动装置25用于移动激光打标模块，通过旋转被打标物30移动打标点的移动方向与通过移动激光打标模块来移动打标点的移动方向是不相同的，实现打标点可以在两个不相同的方向进行移动，实现将被打标物30的三维打标转化为二维打标。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光打标机，其特征在于，包括：

支架；

固定装置，用于固定被打标物；

旋转装置，所述旋转装置固定于所述支架，并且所述旋转装置与固定装置连接，用于驱动所述固定装置旋转；

激光输出装置，用于输出打标激光；

打标头，用于接收所述打标激光，并将所述打标激光打到被打标物上；

移动装置，所述打标头设置于所述移动装置上，所述移动装置用于移动所述打标头，以调整所述打标激光打到被打标物上形成的打标点的位置；

控制器，分别与所述移动装置、旋转装置和激光输出装置连接，用于控制所述激光输出装置输出打标激光，以及在所述激光输出装置输出打标激光时，控制所述旋转装置驱动所述被打标物转动，以及控制所述移动装置移动所述激光打标模块，从而实现对被打标物进行打标。

2.根据权利要求1所述的激光打标机，其特征在于，

所述激光打标机还包括反射镜；

所述反射镜固定于所述移动装置上，所述打标头和反射镜均可置入所述被打标物的内部，所述反射镜用于接收所述激光输出装置所输出的打标激光，并将所述打标激光反射至打标头，所述打标头将所述打标激光垂直打到所述被打标物的内表面。

3.根据权利要求2所述的激光打标机，其特征在于，

所述反射镜与所述打标头之间夹角为45度。

4.根据权利要求2或3所述的激光打标机，其特征在于，

所述移动装置包括转动座、推动蜗杆、导杆和驱动装置；

所述反射镜和打标头均固定于所述导杆的一端；

所述导杆的另一端与所述推动蜗杆的一端相固定，所述推动蜗杆的另一端与转动座的一端蜗齿连接，所述驱动装置固定于所述支架，并且所述驱动装置与所述转动座连接，用于驱动所述转动座转动。

5.根据权利要求4所述的激光打标机，其特征在于，

所述激光打标机还包括支撑杆和第一轴承；

所述支撑杆的一端固定于所述支架，所述第一轴承固定于所述支撑杆的另一端，所述转动座套接于所述第一轴承内；

所述驱动装置包括第一马达和第一驱动齿轮；

所述第一马达固定于所述支架，并且所述第一马达与所述控制器连接，所述第一驱动齿轮固定于所述第一马达的转动轴，所述转动座的另一端设置有第一从动齿轮，所述第一驱动齿轮与第一从动齿轮齿合。

6.根据权利要求4所述的激光打标机，其特征在于，

所述导杆设置有第一通光孔，所述推动蜗杆设置有第二通光孔，所述转动座设置有第三通光孔，所述第一通光孔、第二通光孔和第三通光孔连通；

所述反射镜与所述第一通光孔相对应，所述第三通光孔与所述激光输出装置相对应，所述激光输出装置所输出的打标激光依次经过第三通光孔、第二通光孔和第一通光孔后入射至反射镜。

7.根据权利要求4所述的激光打标机，其特征在于，

所述激光打标机还包括第二轴承和旋转杆；

所述第二轴承固定于所述支架，所述旋转杆套接于所述第二轴承内，所述旋转杆的一端设置有第二从动齿轮，所述旋转杆的另一端与固定装置相固定；

所述旋转装置包括第二马达和第二驱动齿轮，所述第二驱动齿轮固定于所述第二马达的转动轴，并且所述第二驱动齿轮与第二从动齿轮齿合。

8.根据权利要求7所述的激光打标机，其特征在于，

所述旋转杆还设置有贯穿孔；

所述固定装置包括抓爪和底盘，所述底盘固定于所述支架，所述抓爪设置于所述底盘上，所述抓爪用于固定被打标物，所述底盘设置有第一开孔，所述第一开孔与所述贯穿孔连通，所述导杆的一端穿过所述贯空孔和第一开孔。

9.根据权利要求8所述的激光打标机，其特征在于，

所述抓爪的数量为三个，其中，所述三个抓爪均匀地分布于所述第一开孔的周围，所述反射镜和打标头位于所述三个抓爪之间。

10.根据权利要求8所述的激光打标机，其特征在于，

所述底盘与所述支架之间的固定方式为螺栓固定或者胶水固定。