專利名稱：用于型鋼的激光打標裝置的制作方法
用于型鋼的激光打標裝置技術(shù)顦域本發(fā)明涉及激光打標領(lǐng)域，特別涉及一種用于軋鋼廠、機械廠的 型鋼激光打標裝置。背暴技術(shù)現(xiàn)有的用于型鋼的打標一直沿用涂漆的方法，以此標記出型鋼的物理特性和化學特性，此法由于需要手工刷涂(或噴涂)，即用不 同的色塊表示出型鋼不同的物理特性和化學特性，并且還需要將刷涂 的圖形(包括色塊形狀的組合形狀)作為通用的識別標準加以制定和 貫徹執(zhí)行，其明確性、準確性、防偽性都受到一定的影響，而且勞動 強度大、效率低，以至于現(xiàn)在大部分型鋼上面都很少見到相應的刷涂 標記了，在國際上，各類型鋼由軋鋼廠流通到制造廠的過程中，包括 型鋼的運用制造中，都必須有明確的性能標識。而且還明確的標示出 其物理性質(zhì)和化學性質(zhì)等信息，以確保物盡其用、杜絕錯用，確保產(chǎn) 品的性價比最優(yōu)。另外，市場上雖然也有用于金屬材料上的激光打標 機，如用于軸承的激光打標機、用于游標卡尺的激光打標機等，但 是， 一是沒有用于象型鋼這樣大工件上打標的激光裝置，至今都是用 涂色標記的方法對型鋼進行標記，二是對于型鋼這類大工件的打標定 位和流水線操作難以實現(xiàn)。 發(fā)明內(nèi)容(一) 要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種效率高、不影響工件性能，且能在大工 件上實現(xiàn)激光打標的用于型鋼的激光打標裝置，從而，改變了用手工 在型鋼上涂漆做型號標記的操作模式，并且可以將激光束在型鋼上標 刻出永久性的圖文。(二) 技術(shù)方案
為了達到上述目的，本發(fā)明采取以下方案本發(fā)明的用于型鋼的激光打標裝置，包括電腦系統(tǒng)、激光器、位 于激光器出光部位下方的光學平場鏡，其特征在于還包括主工作臺 小車、工件、激光器X向精密滑臺、激光器Y向精密升降機構(gòu)、導軌、 從動工作小車，其中，主工作臺小車、從動工作小車在導軌上，工件 放置在主工作臺小車和從動工作小車上表面，并位于光學平場鏡的下 方。其中，所述主工作臺小車和從動工作小車都設有小車輪子、小車 剎車手輪、水平滾筒、垂直滾筒、車身，其中，小車輪子、小車剎車 手輪在車身底部，水平滾筒、垂直滾筒在車身的上表面，所述工件在 水平滾筒上。其中，所述激光器包括有指示光調(diào)整機構(gòu)、全反鏡、激光調(diào)Q 裝置、激光模塊、光闌、半反鏡、激光器殼體、光束擴束調(diào)節(jié)裝置、 二維掃描頭，其中，二維掃描頭在激光器出光部位，光束擴束調(diào)節(jié)裝 置在半反鏡和二維掃描頭之間，激光調(diào)Q裝置、激光模塊、光闌在全 反鏡和半反鏡之間，指示光調(diào)整機構(gòu)在全反鏡后。其中，所述二維掃描頭包括2組高速擺動的掃描電機，以及掃描 電機帶動的2塊全反射鏡片。其中，所述主工作臺小車上設有平臺，該平臺上面有小螺孔，平 臺位于主工作臺小車的上表面。(三)有益效果1) 能夠用激光很輕松快捷的將圖案或文字標刻在型鋼上，標刻 時間大約也就只有幾秒到幾分鐘(視標記內(nèi)容多少而有所不同)。2) 不會改變型鋼的機械性能，激光掃描是一種無接觸的操作，高 能量的激光束僅在幾毫秒的時間完成標刻，不會給型鋼造成大的機械形變。3) 不會改變型鋼的化學性能，激光標刻僅是在型鋼表面做微面氣 蝕，標刻深度為0. lmm左右，不會改變型鋼的化學性能。4) 改變手工涂漆的操作模式，也改變手工涂漆的諸多弊病，如勞 動強度大、標記不能永久存留在型鋼上、涂漆標記易篡改、涂料對型 鋼的腐蝕，而激光打標則全無手工涂漆的諸多弊病，還很容易實現(xiàn)自 動化打標。5)由于采用以上技術(shù)方案，能實現(xiàn)型鋼這種大工件的激光打標， 且能實現(xiàn)流水線操作。附園說明圖l是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是本發(fā)明工作狀態(tài)的示意圖；圖3是本發(fā)明的俯視圖；圖4是本發(fā)明激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明二維掃描頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、主工作臺小車；1-1、小車4侖子；1-2、小車剎車手專侖； 1-3、平臺；2、水平滾筒；3、工件；4、 二維掃描頭；4-1、光學平 場鏡；4-2、 4-4、掃描電機；4-3、 4-5、全反射鏡片；5、垂直滾筒； 6、激光器；6-1、指示光調(diào)整機構(gòu)；6-2、全反鏡；6-3、激光調(diào)Q裝 置；6-4、激光模塊；6-5、光闌；6-6、半反鏡；6-7、激光器殼體； 6-8、光束擴束調(diào)節(jié)裝置；7、激光器X向精密滑臺；7-1、精密的直 線軸承；7-2、鎖緊手輪；7-3、定位條；7-4、直線導軌；7-5、滑臺 底座；8、激光器Y向精密升降機構(gòu)；9、導軌；10、從動工作小車。具體實旌方式以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。 參見

圖1、圖2，本發(fā)明主要部件有主工作臺小車1、小車輪子1-1、 小車剎車手輪1-2、放工件的水平滾筒2、等待打標的工件3、 二維 掃描頭4、光學平場鏡4-l、工件限位用的垂直滾筒5、激光器6、激 光器X向精密滑臺7、激光器Y向精密升降機構(gòu)8、工作小車導軌9、 從動工作小車10。參見圖1、圖2,將工件3放置在主工作臺小車1和從動工作小車 10上，圖1中的工件3是表示的一個工字鋼，當然可以是其他的型 鋼，如角鋼、槽鋼。工件3可以在水平滾筒2上滾動，水平滾筒2在 主工作臺小車1和從動工作小車10上各有2對，共同托著工件3， 工件3的右面緊靠在垂直滾筒5上，垂直滾筒5是用于工件3限位的 基準，操作者可以將工件3推至合適的位置時，即可以啟動由電腦系 統(tǒng)，此時，激光就可以在工件上標刻出需要的圖文了。
參見圖1，激光器Y向精密升降機構(gòu)8主要是用于激光束的焦距 調(diào)整的，當激光器6整體升降時，就相當于調(diào)整了激光束距離工件的 距離了，從而調(diào)整了激光的最佳焦距，激光器X向精密滑臺7主要是 調(diào)整打標的位置，它可以讓激光器6做前后的移動調(diào)整，從而調(diào)整激 光束在工件3上的打標位置。
在主工作臺小車1上，見圖3:還安裝了一個小工件打標用的平 臺1-3，該平臺1-3上面有很多小的螺孔，用于小件打標時固定工件 的，此平臺1-3可以用于平板打標，如做一些其他非型鋼的打標，
也算是一個附加打標功能。
參見圖4，激光器包括有指示光調(diào)整機構(gòu)6-l、全反鏡6-2、激 光調(diào)Q裝置6-3、激光才莫塊6-4、光闌6-5、半反4竟6-6、激光器殼體 6-7、光束擴束調(diào)節(jié)裝置6-8、 二維掃描頭4。
參見圖4，指示光調(diào)整機構(gòu)6-1是用于校準激光束的，它的作用 是激光調(diào)效的光基準。激光模塊6-4產(chǎn)生激光后，初始激光將會在全 反4竟6-2和半反鏡6-6之間形成一個光的震蕩，其目的是將激光能量 放大；半反鏡6-6將輸出約85%的光束能量至二維掃描頭4;激光調(diào) Q裝置6-3是為了獲得高能量的脈沖激光的一個控制裝置。
參見圖5，二維掃描頭4包括有2組高速擺動的掃描電機4-2、4-4, 以及掃描電機帶動的2塊全反射鏡片4-3、 4-5, 2組可以高速擺動的 全反射鏡片將激光束輸出為二維形態(tài)，全反射鏡片4-5負責將激光束 做X向掃描，全反射鏡片4-3在接受X向掃描激光束的同時，將激光 束再向下進行Y向的掃描，其結(jié)果就可以將激光束掃描整幅圖案或文 字了。 2組全反射鏡片4-3、 4-5的高速擺動均是由電腦系統(tǒng)控制的。
由全反射鏡片4-3最后輸出的激光束將打到光學平場鏡4-l上。
參見圖5，由于圖案掃描的需要，激光束在做全場掃描時必須要
偏轉(zhuǎn)一定的角度，這將導致激光的工作距發(fā)生改變，也就是工作距長 短發(fā)生變化，激光束在垂直狀態(tài)時工作距最短，當激光束掃描到圖案 的邊緣時，激光束的工作距就要變長，為了適應工作距的變化，就必
須要安裝光學平場鏡4-1,光學平場鏡4-1將會自動改變由于激光束 偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的工作距的變化，使得無論激光束掃描到圖案的什么位置， 都能讓激光束的焦距調(diào)整到工件的表面上。光學平場鏡4-1能夠保證 在打標范圍內(nèi)，如在100mmx 100mm平面范圍內(nèi)，不管是激光垂直 打在這個范圍的中點，還是斜著打在邊緣，平常鏡都會將激光聚焦到 平面上。
所述電腦系統(tǒng)是選用研祥工控的工控機，它控制著激光的輸出、 控制著二維掃描頭4中兩個高速掃描電機4-2和4-4，讓激光在型鋼 上"書寫"上相關(guān)的圖文內(nèi)容。
光學平場鏡4-l不是電腦控制系統(tǒng)，是激光在打標時起到自動變 焦作用的光學器件。它保證在打標范圍內(nèi)，如在100畫x 100mm平 面范圍內(nèi)，不管是激光垂直打在這個范圍的中點，還是斜著打在邊緣， 平常鏡都會將激光聚焦到平面上。
所述水平滾筒2有兩個作用， 一是起到輸送型鋼的作用，二是起 到型鋼托架的作用，垂直滾筒5起到一個側(cè)向定位的作用，工件可以 緊靠在垂直滾筒5上，從而保證每個型鋼打標的位置統(tǒng)一在一個相同 的位置上。
參看圖1:
由于型鋼的大小規(guī)格有很多種，激光器X向精密滑臺7主要是針 對不同規(guī)格的型鋼打標時，做X向的調(diào)整，即讓激光器6做前后的 移動調(diào)整，從而調(diào)整激光束在工件3上的打標位置。
精密的直線軸承7-1安裝在激光器6的底板上，它與激光器是固 聯(lián)在一起的，直線導軌7-4是固定在滑臺底座7-5上的，定位條7-3 也是固定在滑臺底座7-5上的，鎖緊手輪7-2是固定在激光器6的底 板上的。
松開鎖緊手輪7-2時，激光器6就可以在直線導軌7-4上自由的 向前向后滑動，當調(diào)整到激光光斑到達預定位置后，即可旋緊鎖緊手 輪7-2，此時，激光器6將不能自由的滑動，保證每一批次的型鋼在 打標時，其打標位置的同一性，這種X向的調(diào)整，只需要調(diào)整一個小 手輪，即鎖緊手輪7-2,調(diào)整是非常方便的。
權(quán)利要求
1、 一種用于型鋼的激光打標裝置，包括電腦系統(tǒng)、激光器(6)、 位于激光器(6)出光部位下方的光學平場鏡(4-1),其特征在于 還包括主工作臺小車(1)、工件(3)、激光器x向精密滑臺(7)、激 光器y向精密升降機構(gòu)(8 )、導軌(9)、從動工作小車(io)，其中， 主工作臺小車(1)、從動工作小車(10)在導4九上，工件(3)放置 在主工作臺小車(1)和從動工作小車(10)上表面，并位于光學平 場鏡(4-1)的下方。'
2、 如權(quán)利要求1所述的一種用于型鋼的激光打標裝置，其特征 在于所述主工作臺小車(1)和從動工作小車(10)都設有小車輪 子(1-1 )、小車剎車手輪(1-2 )、水平滾筒(2 )、垂直滾筒(5 )、車 身，其中，小車輪子(1—d、小車剎車手輪(1-2)在車身底部，水 平滾筒(2)、垂直滾筒(5)在車身的上表面，所述工件(3)在水平 滾筒(2 )上。
3、如權(quán)利要求1所述的一種用于型鋼的激光打標裝置，其特征在 于所述激光器包括有指示光調(diào)整機構(gòu)(6-1)、全反鏡(6-2)、激 光調(diào)q裝置(6-3 )、激光模塊(6-4 )、光闌(6-5 )、半反鏡(6-6 )、 激光器殼體(6-7)、光束擴束調(diào)節(jié)裝置(6-8)、 二維掃描頭(4)，其 中，二維掃描頭(4)在激光器出光部位，光束擴束調(diào)節(jié)裝置(6-8) 在半反鏡(6-6 )和二維掃描頭(4 )之間，激光調(diào)q裝置(6-3 )、激 光模塊(6-4 )、光闌(6-5 )在全反鏡(6-2 )和半反鏡(6-6 )之間， 指示光調(diào)整機構(gòu)(6-1 )在全反鏡(6-2 )后。
4、 如權(quán)利要求1或3所述的一種用于型鋼的激光打標裝置，其 特征在于所述二維掃描頭(4 )包括2組高速擺動的掃描電機(4-2、 4-4)，以及掃描電機帶動的2塊全反射鏡片(4-3、 4-5)。
5、 如權(quán)利要求1所述的一種用于型鋼的激光打標裝置，其特征 在于所述主工作臺小車(1)上設有平臺U-3)，該平臺(1-3)上 面有小螺孔，平臺(1-3)位于主工作臺小車(1)的上表面。
6、如權(quán)利要求1所述的一種用于型鋼的激光打標裝置，其特征 在于所述激光器X向精密滑臺(7 )包括精密的直線軸承(7-1 )、 鎖緊手輪(7-2 )、定位條(7-3 )、直線導軌(7-4 )、滑臺底座(7-5 ), 其中，精密的直線軸承(7-1 )安裝在激光器(6 )的底板上，直線導 軌(7-4 )固定在滑臺底座(7-5)上，定位條(7-3)固定在滑臺底座(7-5) 上，鎖緊手輪(7-2)固定在激光器(6)的底板上。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光打標領(lǐng)域，本發(fā)明公開了一種用于型鋼的激光打標裝置，包括電腦系統(tǒng)、激光器、位于激光器出光部位下方的光學平場鏡，其特征在于還包括主工作臺小車、工件、激光器X向精密滑臺、激光器Y向精密升降機構(gòu)、導軌、從動工作小車，其中，主工作臺小車、從動工作小車在導軌上，工件放置在主工作臺小車和從動工作小車上表面，并位于光學平場鏡的下方。本發(fā)明效率高、不影響工件性能，能在大工件上實現(xiàn)激光打標，改變了用手工在型鋼上涂漆做型號標記的操作模式，并且可以在型鋼上標刻出永久性的圖文。
文檔編號B23K26/00GK101121349SQ200610019970
公開日2008年2月13日 申請日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者吳讓大, 鋼 周, 文 孫, 易光純, 胡逸之, 韓小平 申請人:武漢楚天激光(集團)股份有限公司