CN108161240A - 一种新型动态聚焦激光打标机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤激光打标机技术领域，具体而言，涉及一种新型动态聚焦激光打标机。新型动态聚焦激光打标机包括打标头、机箱和外置射线装置。打标头包含壳体、激光输出头和动态聚焦振镜装置；激光输出头和动态聚焦振镜装置均设置在壳体内；机箱包括外壳、激光器和电源；激光器和电源均设置在壳体内；激光器与电源连接；机箱与打标头柔性连接；在新型动态聚焦激光打标机工作的初始位置，打标头被构造为发出垂直于壳体预设表面的第一光线；外置射线装置设置在打标头上；外置射线装置发出倾斜于预设表面的第二光线；第一光线与第二光线的交点形成打标工作焦点。这样的新型动态聚焦激光打标机定焦方便。

Description

一种新型动态聚焦激光打标机

技术领域

本发明涉及光纤激光打标机技术领域，具体而言，涉及一种新型动态聚焦激光打标机。

背景技术

激光打标机(laser marking machine)是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，从而刻出精美的图案、商标和文字，激光打标机主要分为，CO2激光打标机，半导体激光打标机、光纤激光打标机和YAG激光打标机，目前激光打标机主要应用于电子元器件、集成电路(IC)、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材。

从工作原理角度，激光打标是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。

其中光纤打标机是指采用光纤激光器的激光打标机，其具有输出激光模式好使用寿命长的特点。现有的光纤打标机至少存在如下问题：

1.现有的光纤打标机多数是二维(平面)打标，打标对焦不方便；

2.现有的打标头中的红光模块、聚焦振镜模块、激光输出头为分体式设置，结构稳定性欠佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型动态聚焦激光打标机，其能够高效、快捷地完成打标焦点的对焦，且这样的新型动态聚焦激光打标机结构简单、操作方便，能够明显地提高激光打标的效率，制造方便，有利于大规模流水线生产。

本发明的实施例是这样实现的：

一种新型动态聚焦激光打标机，其包括：

打标头，打标头包含壳体、激光输出头和动态聚焦振镜装置；激光输出头和动态聚焦振镜装置均设置在壳体内；

机箱，机箱包括外壳、激光器和电源；激光器和电源均设置在壳体内；激光器与电源连接；

机箱与打标头柔性连接；在新型动态聚焦激光打标机工作的初始位置，打标头被构造为发出垂直于壳体预设表面的第一光线；

外置射线装置，外置射线装置设置在打标头上；外置射线装置发出倾斜于预设表面的第二光线；

第一光线与第二光线的交点形成打标工作焦点。

发明人通过研究现有技术中的打标设备，发现目前多数光纤打标机为一体式，机箱和整机机架不可以分，整机体积庞大、重量大，占用空间大，不便运输携带，加工制造相对复杂，购买成本大，整体外观给人的感觉也比较憨大笨重。

且现有打标头为分体结构，制造、安装调试复杂，长时间工作不稳定。

现有的光纤打标机多数是二维打标，打标机的焦距是固定的，即只能应对二维平面打标，遇到稍微复杂的曲面就不能进行正常的打标工作了。同时，在新型动态聚焦激光打标机使用过程中，经常需要在不同形状和高度的材料上打标，为了确保焦点在需要打标的位置上，传统的方法是采用样品材料尝试激光的强度，或者使用其他金属片来尝试焦点。但是，这样经常会浪费材料，或者由于打标材料不平稳以及需要打标的位置不易安置等原因，导致焦点不准，打标效果不好，花太多时间用于找焦点，极大影响了生产效率。也有采用外置双红光辅助对焦点的结构，但双红光也存在增加成本，外形不美观，不易调节等问题。

据此，发明人发明了新型动态聚焦激光打标机，其包括打标头、机箱和外置射线装置。其中，打标头包含壳体和设置在壳体内的激光输出头和动态聚焦振镜装置。如此将打标过程中需要的激光输出头和动态聚焦振镜装置高度集成，形成封闭式打标头，既使得光路结构稳定，提高了振镜的打标精度，又延长了打标头使用寿命，还降低了生产成本，提高了经济效益。

机箱包括外壳和设置在壳体内的激光器、电源。如此保障了机箱的外观可美化度，降低了生产成本，提高了整机的观赏性。且机箱和打标头柔性连接，保障了新型动态聚焦激光打标机各个部件的灵活性，方便移动和运输，增加了新型动态聚焦激光打标机的空间利用率。

进一步地，在新型动态聚焦激光打标机工作的初始位置，打标头发出垂直于壳体预设表面的第一光线；外置射线装置发出倾斜于预设表面的第二光线；第一光线与第二光线的交点形成打标工作焦点。如此，通过第一光线和第二光线就能顺畅、便捷地调整打标工作的焦点。综上，这样的新型动态聚焦激光打标机结构简单、操作方便，能够明显地提高打标的效率，制造方便，有利于大规模流水线生产。

在本发明的一种实施例中：

上述打标头上设置有发光装置；

发光装置被构造为随着激光器的输出功率不同而发出不同的光线。

在本发明的一种实施例中：

上述发光装置包括多个顺次连接的灯珠组成的环形光带；

灯珠被构造为灯珠的发光强度随着激光器的输出功率的变化而改变；

和/或多个灯珠被构造为依次相邻的多个灯珠的发光数量随着激光器的输出功率的变化而改变。

在本发明的一种实施例中：

上述灯珠为LED灯。

在本发明的一种实施例中：

上述还包括升降机构和打标平台；

打标头通过升降机构设置在打标平台上；

升降机构被构造为使打标头靠近或远离打标平台。

在本发明的一种实施例中：

上述升降机构包括升降立柱、连接装置和动力装置；

升降立柱竖直地设置在打标平台上，动力装置设置在升降立柱上；

连接装置可竖直滑动地设置在升降立柱上；

动力装置与连接装置传动连接。

在本发明的一种实施例中：

上述动力装置包括相互连接的第一步进电机和电机驱动器；

第一步进电机与连接装置传动连接。

在本发明的一种实施例中：

上述第一步进电机竖直地设置在升降立柱远离打标平台的远端。

在本发明的一种实施例中：

上述打标平台包括主台面和次台面；

次台面与主台面可收缩地连接；

打标平台被构造为可调整工作幅面至预设面积。

在本发明的一种实施例中：

上述机箱的外壳和打标头的壳体均为PVC材料制成。

本发明实施例的有益效果是：

新型动态聚焦激光打标机，其包括打标头、机箱和外置射线装置。打标头包含壳体和设置在壳体内的激光输出头和动态聚焦振镜装置。如此各个结构高度集成形成封闭式打标头，既使得光路结构稳定，提高了振镜的打标精度，又延长了打标头使用寿命，还降低了生产成本，提高了经济效益。机箱和打标头柔性连接，保障了新型动态聚焦激光打标机各个部件的灵活性，方便移动和运输，增加了新型动态聚焦激光打标机的空间利用率。在新型动态聚焦激光打标机工作的初始位置，打标头发出垂直于壳体预设表面的第一光线；外置射线装置发出倾斜于预设表面的第二光线；第一光线与第二光线的交点形成打标工作焦点。如此通过第一光线和第二光线就能顺畅、便捷地调整打标工作的焦点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种新型动态聚焦激光打标机的结构示意图；

图2为图1中的打标头的结构示意图；

图3为图1中的机箱的结构示意图；

图4为图1的局部示意图。

图标：10-新型动态聚焦激光打标机；100-打标头；110-壳体；111-激光输出头；112-动态聚焦振镜装置；120-预设表面；200-机箱；210-外壳；211-激光器；212-电源；220-控制按钮；230-提手部；240-散热部；300-外置射线装置；410-第一光线；420-第二光线；430-工作焦点；500-发光装置；510-环形光带；600-升降机构；610-升降立柱；620-连接装置；630-动力装置；631-第一电机；632-电机驱动器；700-打标平台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种新型动态聚焦激光打标机10的结构示意图。从图1中可以看出一种新型动态聚焦激光打标机10，其包括打标头100、机箱200和外置射线装置300。

打标头100包含壳体110、激光输出头111和动态聚焦振镜装置112；激光输出头111和动态聚焦振镜装置112均设置在壳体110内。

机箱200包括外壳210、激光器211和电源212；激光器211和电源212均设置在壳体110内；激光器211与电源212连接。机箱200与打标头100柔性连接；在新型动态聚焦激光打标机10工作的初始位置，打标头100发出垂直于壳体110预设表面120的第一光线410。

外置射线装置300设置在打标头100上；外置射线装置300发出倾斜于预设表面120的第二光线420。第一光线410与第二光线420的交点形成打标工作焦点430。

发明人通过研究现有技术中的打标设备，发现目前多数光纤打标机为一体式，机箱200和整机机架不可以分，整机体积庞大、重量大，占用空间大，不便运输携带，加工制造相对复杂，购买成本大，整体外观给人的感觉也比较憨大笨重。且现有打标头100为分体结构，制造、安装调试复杂，长时间工作不稳定。

现有的光纤打标机多数是二维打标，打标机的焦距是固定的，即只能应对二维平面打标，遇到稍微复杂的曲面就不能进行正常的打标工作了。同时，在新型动态聚焦激光打标机10使用过程中，经常需要在不同形状和高度的材料上打标，为了确保焦点在需要打标的位置上，传统的方法是采用样品材料尝试激光的强度，或者使用其他金属片来尝试焦点。但是，这样经常会浪费材料，或者由于打标材料不平稳以及需要打标的位置不易安置等原因，导致焦点不准，打标效果不好，花太多时间用于找焦点，极大影响了生产效率。也有采用外置双红光辅助对焦点的结构，但双红光也存在增加成本，外形不美观，不易调节等问题。

据此，发明人发明了新型动态聚焦激光打标机10，其包括打标头100、机箱200和外置射线装置300。其中，打标头100包含壳体110和设置在壳体110内的激光输出头111和动态聚焦振镜装置112。如此将打标过程中需要的激光输出头111和动态聚焦振镜装置112高度集成，形成封闭式打标头100，既使得光路结构稳定，提高了振镜的打标精度，又延长了打标头100使用寿命，还降低了生产成本，提高了经济效益。

机箱200包括外壳210和设置在壳体110内的激光器211、电源212。如此保障了机箱200的外观可美化度，降低了生产成本，提高了整机的观赏性。且机箱200和打标头100柔性连接，保障了新型动态聚焦激光打标机10各个部件的灵活性，方便移动和运输，增加了新型动态聚焦激光打标机10的空间利用率。

进一步地，在新型动态聚焦激光打标机10工作的初始位置，打标头100发出垂直于壳体110预设表面120的第一光线410；外置射线装置300发出倾斜于预设表面120的第二光线420；第一光线410与第二光线420的交点形成打标工作焦点430。如此，通过第一光线410和第二光线420就能顺畅、便捷地调整打标工作的焦点。综上，这样的新型动态聚焦激光打标机10结构简单、操作方便，能够明显地提高打标的效率，制造方便，有利于大规模流水线生产。

这里需要说明的是，机箱200内的激光器211与打标头100内的激光输出头111通过光纤管(内含光纤)连接，因为光纤管具备预设的弯折性，因此实现了机箱200与打标头100的柔性连接。在本实施例中，激光器211、光纤管与激光输出头111为一体式结构，为不可拆卸结构。

进一步地，在新型动态聚焦激光打标机10工作的初始位置，打标头100内的激光输出头111发出的激光经过动态聚焦振镜装置112发生预设的偏转，进而形成从垂直于壳体110的预设表面120射出的第一光线410。第一光线410与第二光线420的交点确定新型动态聚焦激光打标机10的工作焦点430后，在新型动态聚焦激光打标机10工作过程中，动态聚焦振镜装置112调整激光输出头111发出的激光的位置和角度。随着激光的移动，被激光照射的位置的表层物质被蒸发而露出深层物质，进而刻出预设的图案、商标和文字。

在本发明的本实施例中，外置射线装置300为红光指示器。其工业适用性强，在工业和工艺待业的校正与定位中，取代了标尺、三角板、挡块等设备；且红光指示器可以调节亮度，使之适合于材料表面和所在位置的环境光线。

请继续参照图1-图4，以了解新型动态聚焦激光打标机10的更多结构细节。

从图可以看出，在本实施例中，上述打标头100上设置有发光装置500；发光装置500被构造为随着激光器211的输出功率不同而发出不同的光线。进一步地，在本发明的本实施例中，上述发光装置500包括多个顺次连接的灯珠组成的环形光带510；灯珠被构造为灯珠的发光强度随着激光器211的输出功率的变化而改变；和/或多个灯珠被构造为依次相邻的多个灯珠的发光数量随着激光器211的输出功率的变化而改变。

当打标头100工作时，LED灯珠的发光强度或长度可以随着激光器211功率的变化而变化，使操作者可以获得良好的直观感觉，便于人员控制打标功率，提高达标效率。

这里可以理解的是，灯珠的发光强度与激光器211的输出功率可以是正相关也可以是负相关的；相应地，依次相邻的多个灯珠的发光数量与激光器211的输出功率可以是正相关也可以是负相关的，只要激光器211的输出功率的变化能够通过发光装置500的变化反应出即可。

可选地，上述灯珠为LED灯。在本发明的其他实施例中，环形光带510也可变换成其他造型的设计；LED光源也可采用其他光源；光源颜色可单一也可多种，或七彩光等，这里不做限定。

在本实施例中，新型动态聚焦激光打标机10还包括升降机构600和打标平台700；打标头100通过升降机构600设置在打标平台700上；升降机构600被构造为使打标头100靠近或远离打标平台700。如此便于打标头100便捷地完成打标的任务。

进一步地，在本实施例中，升降机构600包括升降立柱610、连接装置620和动力装置630；升降立柱610竖直地设置在打标平台700上，动力装置630设置在升降立柱610上；连接装置620可竖直滑动地设置在升降立柱610上；动力装置630与连接装置620传动连接。

可选地，动力装置630包括相互连接的第一步进电机和电机驱动器632；第一步进电机与连接装置620传动连接。这里的第一步进电机为步进电机。

电机驱动器632是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的。如此，可以精确地调整动力装置630带动打标头100移动的位置。

从图4还可以看出，连接装置620通过滑轨设置在升降立柱610，如此可以保证打标头100通过连接装置620平稳地在升降立柱610上移动。

可选地，上述第一步进电机竖直地设置在升降立柱610远离打标平台700的远端。

在本发明的本实施例中，上述打标平台700包括主台面和次台面(图中未示出)；次台面与主台面可收缩地连接；打标平台700被构造为可调整工作幅面至预设面积。打标平台700的大小可随着打标幅面的要求而自动变换，当打标幅面变大时，打标平台700尺寸可以自行延伸，增加了打标平台700的适用范围，可用于多种尺寸的物体打标。

可选地，上述机箱200的外壳210和打标头100的壳体110均为PVC材料制成。PVC材料，强度好，重量轻，生产成本低，流线型设计，美观大方。

本发明新型的本实施例的新型动态聚焦激光打标机10至少具有如下优点：

1、打标机各部分采用模块化分体结构设计，独立主控机箱200，动态打标头100，电动升降模块，可变打标平台700等，便于拆装，运输携带方便快捷。

2、打标头100部分集成优化设计，将激光输出头111和动态聚焦振镜装置112和外置射线装置300高度集成，优化为一体。结构紧凑，布局合理，封闭式打标头100，光路结构稳定，提高了振镜的打标精度，延长了打标头100使用寿命，工作可靠，效率高。外壳210采用PVC材料，强度好，重量轻，生产成本低，流线型设计，美观大方。

3、本产品采用高精度动态聚焦振镜，动态调焦镜组和振镜以及激光输出头111安装在一个平台上，省去了中间的光路衔接件，提高了光路的稳定性与精确性。

4、打标头100外壳210上部镶嵌有环形光带510，光带内部安装有LED灯珠，LED灯珠的发光强度或者长度与激光器211的输出功率相关联，当打标头100工作时，LED灯珠的发光强度或长度可以随着激光器211功率的变化而变化，使操作者可以获得良好的直观感觉，便于人员控制打标功率，提高达标效率。

5、独创的在打标头100部下端场镜旁，安装有外置射线装置300，调整指示红光光路角度，使其与光纤激光器211内置垂直红光形成交叉点，并将此交叉点设定到打标机工作焦距上，与传统的外置双红光相比，降低了成本，操作更方便快捷，定位的焦点更准确，提高了打标效率，和打标精度。

6、可调式DE打标平台700，打标平台700的大小可随着打标幅面的要求而自动变换，当打标幅面变大时，打标平台700尺寸可以自行延伸，增加了打标平台700的适用范围，可用于多种尺寸的物体打标。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型动态聚焦激光打标机，其特征在于，包括：

打标头，所述打标头包含壳体、激光输出头和动态聚焦振镜装置；所述激光输出头和所述动态聚焦振镜装置均设置在所述壳体内；

机箱，所述机箱包括外壳、激光器和电源；所述激光器和所述电源均设置在所述壳体内；所述激光器与所述电源连接；所述机箱与所述打标头柔性连接；

在所述新型动态聚焦激光打标机工作的初始位置，所述打标头被构造为发出垂直于壳体预设表面的第一光线；

外置射线装置，所述外置射线装置设置在所述打标头上；所述外置射线装置发出倾斜于所述预设表面的第二光线；

所述第一光线与所述第二光线的交点形成打标工作焦点。

2.根据权利要求1所述的新型动态聚焦激光打标机，其特征在于：

所述打标头上设置有发光装置；

所述发光装置被构造为随着激光器的输出功率不同而发出不同的光线。

3.根据权利要求2所述的新型动态聚焦激光打标机，其特征在于：

所述发光装置包括多个顺次连接的灯珠组成的环形光带；

所述灯珠被构造为所述灯珠的发光强度随着所述激光器的输出功率的变化而改变；

和/或多个所述灯珠被构造为依次相邻的多个所述灯珠的发光数量随着所述激光器的输出功率的变化而改变。

4.根据权利要求3所述的新型动态聚焦激光打标机，其特征在于：

所述灯珠为LED灯。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的新型动态聚焦激光打标机，其特征在于：

还包括升降机构和打标平台；

所述打标头通过升降机构设置在所述打标平台上；

所述升降机构被构造为使所述打标头靠近或远离所述打标平台。

6.根据权利要求5所述的新型动态聚焦激光打标机，其特征在于：

所述升降机构包括升降立柱、连接装置和动力装置；

所述升降立柱竖直地设置在所述打标平台上，所述动力装置设置在所述升降立柱上；

所述连接装置可竖直滑动地设置在所述升降立柱上；

所述动力装置与所述连接装置传动连接。

7.根据权利要求6所述的新型动态聚焦激光打标机，其特征在于：

所述动力装置包括相互连接的第一步进电机和电机驱动器；

所述第一步进电机与所述连接装置传动连接。

8.根据权利要求7所述的新型动态聚焦激光打标机，其特征在于：

所述第一步进电机竖直地设置在升降立柱远离打标平台的远端。

9.根据权利要求5所述的新型动态聚焦激光打标机，其特征在于：

所述打标平台包括主台面和次台面；

所述次台面与所述主台面可收缩地连接；

所述打标平台被构造为可调整工作幅面至预设面积。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的新型动态聚焦激光打标机，其特征在于：

所述机箱的所述外壳和所述打标头的所述壳体均为PVC材料制成。