一种激光打标装置

摘要

本发明属于打标设备技术领域。为了提高对金属锭块中侧表面的打标精准度，本发明公开了一种激光打标装置。该激光打标装置包括摆动单元、水平调节单元、高度调节单元、激光打标单元和支撑平台；激光打标单元中设有激光打标机并且与摆动单元连接，摆动单元位于支撑平台并且以支撑平台为基准带动激光打标单元在竖直平面内进行往返摆动，将激光打标单元定位至待打标金属锭块的不同表面；支撑平台同时与水平调节单元和高度调节单元连接，并且在水平调节单元和高度调节单元的带动下进行水平位置和高度位置的调整。采用本发明的激光打标装置进行金属锭块的打标处理，不仅可以提高对侧表面的定位和打标精度，而且可以实现对不同表面的定位和打标操作。

权利要求

1.一种激光打标装置，其特征在于，包括摆动单元、水平调节单元、高度调节单元、激光打标单元和支撑平台；其中，所述激光打标单元中设有激光打标机并且与所述摆动单元连接，所述摆动单元位于所述支撑平台上并且以所述支撑平台为基准带动所述激光打标单元在竖直平面内进行往返摆动，将所述激光打标单元定位至金属锭块的不同表面；所述支撑平台通过水平板同时与所述水平调节单元和所述高度调节单元连接，并且在所述水平调节单元和所述高度调节单元的带动下进行水平位置和高度位置的调整；

所述激光打标单元包括测距传感器和安装板；所述安装板与所述摆动单元固定连接，所述激光打标机和所述测距传感器安装在所述安装板的表面，分别用于打标和测距定位；

所述激光打标单元还包括固定框、翻转框和第一翻转电机；所述固定框与所述摆动单元直接固定连接，所述第一翻转电机与所述固定框固定连接，所述翻转框位于所述固定框内并且与所述第一翻转电机的输出轴连接，随所述第一翻转电机的输出轴往复转动进行往复翻转，所述安装板固定在所述翻转框内并且随所述翻转框进行同步翻转；

所述摆动单元包括摆动电机、第一连杆、第二连杆、第三连杆和连接框；其中，所述摆动电机固定在所述支撑平台的上表面，所述第一连杆的一端与所述摆动电机的输出端固定连接，另一端与所述第二连杆的一端铰连接，所述第二连杆的另一端与所述连接框固定连接；

所述第三连杆的一端与所述支撑平台的上表面铰连接，另一端与所述连接框固定连接；所述连接框为可变形的方形框架结构，由多个水平连杆将多个沿竖直方向平行布设的平行四边形框依次连接组成；所述第二连杆、所述第三连杆和所述激光打标单元分别与组成所述连接框中的三条边固定连接，并且所述第三连杆和所述激光打标单元与相互平行的两条边固定连接。

2.根据权利要求1所述的激光打标装置，其特征在于，所述摆动单元还包括左限位块和右限位块；所述左限位块和所述右限位块均位于所述支撑平台的上表面并且分别位于所述第三连杆的两侧，用于限定所述第三连杆往返摆动的极限位置。

3.根据权利要求1所述的激光打标装置，其特征在于，所述水平调节单元包括水平电机、水平丝杠和水平丝杠螺母；其中，所述水平丝杠沿水平方向固定在所述支撑平台的下方区域，所述水平丝杠螺母固定在所述支撑平台的下表面并且套设在所述水平丝杠上，所述水平电机的输出轴与所述水平丝杠的一端连接，带动所述水平丝杠进行往复转动。

4.根据权利要求3所述的激光打标装置，其特征在于，所述水平调节单元还包括水平导向杆和水平导向块；所述水平导向杆位于所述支撑平台的下方区域并且与所述水平丝杠保持平行，所述水平导向块固定在所述支撑平台的下表面并且套设在所述水平导向杆上，可以进行水平方向相对往复滑动。

5.根据权利要求1所述的激光打标装置，其特征在于，所述高度调节单元包括竖直电机、竖直丝杠和竖直丝杠螺母；其中，所述竖直丝杠沿竖直方向固定在所述支撑平台的一侧区域，所述竖直丝杠螺母与所述水平板固定连接并且套设在所述竖直丝杠上，所述竖直电机的输出轴与所述竖直丝杠的一端连接，带动所述竖直丝杠进行往复转动。

6.根据权利要求5所述的激光打标装置，其特征在于，所述高度调节单元还包括竖直导向杆；所述竖直导向杆沿竖直方向固定在所述支撑平台的一侧区域，并且所述水平板与所述竖直导向杆滑动连接，可以沿竖直方向进行相对滑动。

7.根据权利要求1所述的激光打标装置，其特征在于，所述激光打标单元还包括第二翻转电机；所述第二翻转电机固定在所述翻转框上，所述安装板与所述第二翻转电机的输出轴固定连接，并且所述第一翻转电机的输出轴与所述第二翻转电机的输出轴成垂直关系。

说明书

一种激光打标装置

技术领域

[0001] 本发明属于打标设备技术领域，具体涉及一种可以对金属锭块中多个表面进行定位和打标的激光打标装置。

背景技术

[0002] 在金属冶炼产品中，标码作为金属冶炼产品重要信息的主要承载，通常位于金属冶炼产品的表面，用于了解该金属冶炼产品的相关生产情况。其中，结合图5所示，对于外形
为梯形的金属锭块类产品来说，标码一般是在金属锭块脱模成型之后，再借助激光打印设
备将标码打刻至金属锭块的侧表面62处。

[0003] 然而，由于用于加工金属锭块的铸模之间会存在尺寸差异，造成由不同铸模制备获得的金属锭块在脱模后的外形尺寸并不完全一致，以及将多个金属锭块进行多层堆垛后
整体搬运至激光打标工位的过程中，金属锭块的位置和姿态也会出现不同程度的偏转。这
样，激光打标机就无法对每一个金属锭块的侧表面位置进行精准的识别和定位，进而对金
属锭块中的侧表面进行打标时会出现标码不规整的问题，甚至无法将标码准确打到对应的
金属锭块上而造成错打问题。

发明内容

[0004] 为了提高对金属锭块的打标精准度，本发明提出了一种激光打标装置。该激光打标装置，包括摆动单元、水平调节单元、高度调节单元、激光打标单元和支撑平台；其中，所
述激光打标单元中设有激光打标机并且与所述摆动单元连接，所述摆动单元位于所述支撑
平台并且以所述支撑平台为基准带动所述激光打标单元在竖直平面内进行往返摆动，将所
述激光打标单元定位至待打标金属锭块的不同表面；所述支撑平台同时与所述水平调节单
元和所述高度调节单元连接，并且在所述水平调节单元和所述高度调节单元的带动下进行
水平位置和高度位置的调整。

[0005] 优选的，所述摆动单元包括摆动电机、第一连杆、第二连杆、第三连杆和连接框；其中，所述摆动电机固定在所述支撑平台的上表面，所述第一连杆的一端与所述摆动电机的
输出轴固定连接，另一端与所述第二连杆的一端铰连接，所述第二连杆的另一端与所述连
接框固定连接；所述第三连杆的一端与所述支撑平台的上表面铰连接，另一端与所述连接
框固定连接；所述连接框为可变形的方形框架结构，由多个水平连杆将多个沿竖直方向平
行布设的平行四边形框依次连接组成；所述第二连杆、所述第三连杆和所述激光打标单元
分别与组成所述连接框中的三条边固定连接，并且所述第三连接杆和所述激光打标单元与
相互平行的两条边固定连接。

[0006] 进一步优选的，所述摆动单元还包括左限位块和右限位块；所述左限位块和所述右限位块均为与所述支撑平台的上表面并且分别位于所述第三连杆的两侧，用于限定所述
第三连杆往返摆动的极限位置。

[0007] 优选的，所述水平调节单元包括水平电机、水平丝杠和水平丝杠螺母；其中，所述水平丝杠沿水平方向固定在所述支撑平台的下方区域，所述水平丝杠螺母固定在所述支撑
平台的下表面并且套设在所述水平丝杠上，所述水平电机的输出轴与所述水平丝杠的一端
连接，带动所述水平丝杠进行往复转动。

[0008] 进一步优选的，所述水平调节单元还包括水平导向杆和水平导向块；所述水平导向杆位于所述支撑平台的下方区域并且与所述水平丝杠保持平行，所述水平导向块固定在
所述支撑平台的下表面并且套设在所述水平导向杆上，可以进行水平方向相对往复滑动。

[0009] 优选的，所述高度调节单元包括竖直电机、竖直丝杠和竖直丝杠螺母；其中，所述竖直丝杠沿竖直方向固定在所述支撑平台的一侧区域，所述竖直丝杠螺母与所述支撑平台
固定连接并且套设在所述竖直丝杠上，所述竖直电机的输出轴与所述竖直丝杠的一端连
接，带动所述竖直丝杠进行往复转动。

[0010] 进一步优选的，所述高度调节单元还包括竖直导向杆；所述竖直导向杆沿竖直方向固定在所述支撑平台的一侧区域，并且所述支撑平台与所述竖直导向杆滑动连接，可以
沿竖直方向进行相对滑动。

[0011] 优选的，所述激光打标单元包括测距传感器和安装板；所述安装板与所述摆动单元固定连接，所述激光打标机和所述测距传感器安装在所述安装板的表面，分别用于打标
和测距定位。

[0012] 进一步优选的，所述激光打标单元还包括固定框、翻转框和第一翻转电机；所述固定框与所述摆动单元直接固定连接，所述第一翻转电机与所述固定框固定连接，所述翻转
框位于所述固定框内并且与所述第一翻转电机的输出轴连接，随所述第一翻转电机的输出
轴往复转动进行往复翻转，所述安装板固定在所述翻转框内并且随所述翻转框进行同步翻
转。

[0013] 进一步优选的，所述激光打标单元还包括第二翻转电机；所述第二翻转电机固定在所述翻转框上，所述安装板与所述第二翻转电机的输出轴固定连接，并且所述第一翻转
电机的输出轴与所述第二翻转电机的输出轴成垂直关系。

[0014] 采用本发明的激光打标装置对金属锭块进行打标操作时，具有以下有益技术效果：

[0015] 1、在本发明中，借助摆动单元、水平调节单元和高度调节单元对激光打标单元的空间位置以及激光打标单元中激光打标机朝向的调整，可以使激光打标机在金属锭块的两
个表面之间进行快速切换完成对两个表面的定位和距离调整，从而就可以对金属锭块的两
个表面进行快速、精准的测距定位和打标操作，提高整个打标的精度和效率。

[0016] 2、在本发明中，通过采用由安装板、固定框、翻转框、第一翻转电机和第二翻转电机组成的激光打标单元对激光打标机朝向的翻转调整，从而达到对激光打标机朝向的精调
操作，进一步提高打标的精度和质量，保证打标效率。

[0017] 3、在本发明中，通过在支撑平台的上表面布设限位块，对第三连杆的左右摆动极限位置进行定位，这样在由摆动电机、第一连杆和第二连杆组成的曲柄摇杆机构驱动激光
打标单元进行两个工作位置切换时，就可以借助限位块进行快速精准定位，从而提高对激
光打标单位工作位置的切换速度，提高整个打标效率。

附图说明

[0018] 图1为本实施例激光打标装置的外形结构示意图；

[0019] 图2为本实施例中激光打标单元与第二连杆和第三连杆连接的局部结构示意图；

[0020] 图3为本实施例中支撑架、水平调节单元和高度调节单元连接的局部结构示意图；

[0021] 图4为本实施例中激光打标单元的结构示意图；

[0022] 图5为多个金属锭块进行多层堆垛的示意图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

[0024] 结合图1至图4所示，本实施例的激光打标装置，包括位于支撑架1内部的摆动单元2、水平调节单元3、高度调节单元4、激光打标单元5和支撑平台6。其中，激光打标单元5与摆
动单元2连接并且设有激光打标机，用于对金属锭块进行打标操作。摆动单元2位于支撑平
台6的上表面，并且可以以支撑平台6为基准带动激光打标单元5在竖直平面内进行往返摆
动，将激光打标单元5定位至金属锭块的不同表面。支撑平台6同时与水平调节单元3和高度
调节单元4连接，并且在水平调节单元3和高度调节单元4的带动下支撑平台6可以进行水平
方向和竖直高度方向的移动，从而调整激光打标单元5的空间位置。

[0025] 结合图1和图2所示，在本实施例中，摆动单元2包括摆动电机21、第一连杆22、第二连杆23、三个第三连杆24以及用于直接与激光打标单元5连接的连接框25。其中，摆动电机
21通过电机座直接安装固定在支撑平台6的上表面，第一连杆22的一端与摆动电机21的输
出端固定连接，另一端与第二连杆22的一端通过固定铰连接，第二连杆23的另一端与连接
框25固定连接，同时，三个第三连杆24平行布设并且一端与支撑平台6的上表面通过固定铰
连接，另一端与连接框25固定连接。此时，摆动电机、第一连杆和第二连杆构成曲柄摇杆机
构，并且在第三连杆对连接框的转动支撑作用，就可以对连接框在同一竖直平面内的位置
进行往复调整。

[0026] 在本实施例中，连接框25采用可变形的方形框架结构，由两个可变形的平行四边形框251和252依次沿竖直方向布设后通过四个水平连杆253连接组成，其中，第二连杆23、
第三连杆24和激光打标单元5分别与连接框25中的三条边固定连接，根据图2所示方向，第
三连接杆24和激光打标单元5分别与连接框25中沿竖直方向的两个边连接，第二连接杆23
则与连接框25中沿水平方向的边固定连接。

[0027] 此时，在摆动电机通过第一连杆和第二连杆带动连接框进行竖直平面内位置的往复调整过程中，连接框中的两个平行四边形框就会发生形变，使得与连接框连接的激光打
标单元中激光打标机的朝向始终与第三连杆保持平行，从而就可以对激光打标单元中激光
打标机的朝向进行准确调整和控制，实现激光打标机在金属锭块中不同表面之间的切换操
作。

[0028] 此外，在本实施例的摆动单元中还设有两个限位块，即左限位块和右限位块。其中，左限位块和右限位块均位于支撑平台的上表面并且分别固定在第三连杆的两侧，用于
对第三连杆往返摆动的极限位置进行定位，从而可以将激光打标单元快速准确的调整至预
定位置，完成两位位置之间的快速精准切换，提高位置调整的速度，提高打标效率。

[0029] 根据不同金属锭块中不同表面之间的角度关系，可以对两个限位块相对于第三连杆的位置进行自由调整改变，从而使第三连杆的左右摆动极限位置与金属锭块中不同表面
之间的角度相对应，达到对激光打标单元位置的快速精准切换的目的。

[0030] 在本实施例中，摆动电机采用常规电机，并且通过与限位块的相互配合，来实现激光打标单元在竖直平面内两个极限位置之间的快速切换。同样，在其他实施例中，摆动电机
也可以直接选用步进电机，通过对步进电机的转动角度控制，也可以实现对激光打标单元
在竖直平面内位置的精准调整，甚至实现对多个位置的精准定位。

[0031] 结合图1和图3所示，在本实施例的支撑架1上还设有一个水平板11，并且水平调节单元3包括水平电机31、水平丝杠32和水平丝杠螺母33。其中，水平板11沿水平方向铺设在
支撑平台6的下方区域，并且水平丝杠32通过支承轴承沿水平方向固定在水平板11上。水平
丝杠螺母33固定在支撑平台6的下表面并且套设在水平丝杠32上，两者形成螺纹传动连接。
水平电机31的输出轴与水平丝杠32的一端连接，并可以带动水平丝杠32进行往复转动。

[0032] 此时，通过水平电机带动水平丝杠进行往复转动，就可以通过水平丝杠螺母带动支撑平台沿水平丝杠进行水平方向的往返移动，从而达到对激光打标单元沿水平方向的位
置调整。

[0033] 结合图1所示，水平调节单元3还设有一个水平导向杆34和一个水平导向块35。其中，水平导向杆34位于支撑平台6的下方区域，并且与水平丝杠32保持平行的位置关系固定
在水平板11上。水平导向块35固定在支撑平台6的下表面并且套设在水平导向杆34上，可以
相对于水平导向杆34进行水平方向的往复滑动。此时，借助水平导向杆和水平导向块就可
以对支撑平台沿水平方向的往返移动进行辅助导向，提高水平电机带动支撑平台进行水平
方向往复移动的流畅性和稳定性。

[0034] 结合图1和图3所示，本实施例的高度调节单元4包括竖直电机41、竖直丝杠42和竖直丝杠螺母。其中，竖直丝杠42位于支撑平台6的一侧，并且沿竖直方向穿过水平板11后，通
过轴承座沿竖直方向与支撑架1固定连接，竖直丝杠42与水平板11之间通过竖直丝杠螺母
连接，形成螺纹传动连接。竖直电机41的输出轴与竖直丝杠42的一端连接，带动竖直丝杠进
行往复转动。

[0035] 此时，通过竖直电机带动竖直丝杠进行往复转动，就可以通过竖直丝杠螺母带动水平板沿竖直丝杠进行竖直方向的往返移动，从而达到对整个支撑平台的高度位置调整，
进而对激光打标单元沿竖直方向的高度位置进行调整。

[0036] 同时，结合图1所示，在高度调节单元4中还设有竖直导向杆43。竖直导向杆43沿竖直方向贯穿水平板11后与支撑架1固定连接，并且竖直导向杆43和水平板11之间形成进行
竖直方向的相对滑动连接。此时，借助竖直导向杆就可以对支撑平台沿竖直方向的往返移
动进行辅助导向，提高竖直电机带动支撑平台进行竖直方向往复移动的流畅性和稳定性。

[0037] 其中，在本实施例中，无论是水平调节单元还是高度调节单元，均是在电机的驱动下，利用丝杠与螺母形成的螺杆机构实现对支撑平台沿水平方向和竖直高度方向的位置调
整，同样，在其他实施例中，也可以采用导轨滑块的结构形式对支撑平台的空间位置进行水
平调整和竖直高度。

[0038] 结合图4所示，在本实施例的激光打标单元5包括激光打标机51、测距传感器52和安装板53。其中，激光打标机51和测距传感器52均安装在安装板53的同一个表面，分别用于
打标操作和测距定位。此时，通过安装板对激光打标机和测距传感器的位置进行统一调整，
从而可以根据测距传感器的测量数据，准确获取激光打标机的空间位置。此外，在本实施例
的安装板53上设有三个测距传感器52，并且分布在三个拐角位置，从而通过对多个位置的
测距检测，获取更加准确和全面的数据，提高对激光打标机位置调整的精准度。

[0039] 结合图4所示，激光打标单元5还包括固定框54、翻转框55和第一翻转电机56。其中，固定框54与摆动单元2中的连接框25直接固定连接，第一翻转电机56与固定框54固定连
接，翻转框55位于固定框54内并且与第一翻转电机56的输出轴连接，而安装板53则固定在
翻转框55内。

[0040] 此时，通过第一翻转电机中输出轴的往复转动就可以带动翻转框在固定框内进行往复翻转，从而带动安装板进行往返翻转，实现对安装板上激光打标机朝向和测距传感器
朝向的微调。

[0041] 进一步，结合图4所示，在激光打标单元5中还设有一个第二翻转电机57。第二翻转电机57固定在翻转框55上，安装板53与第二翻转电机57的输出轴固定连接，并且第一翻转
电机56的输出轴与第二翻转电机57的输出轴成垂直关系。这样，利用第二翻转电机就可以
对安装板进行单独翻转驱动，从而可以对安装板上激光打标机朝向和测距传感器朝向进行
另外一个方向的微调。

[0042] 其中，在本实施例中，第一翻转电机和第二翻转电机均采用常规电机，并且分别借助齿轮组与翻转框和安装板进行连接，以及分别带动翻转框和安装板进行两个方向的翻转
控制。同样，在其他实施例中，第一翻转电机和第二翻转电机也可以采用步进电机，甚至是
直接分别与翻转框和安装板进行连接以及翻转驱动。

[0043] 结合图1至图5所示，采用本实施例的激光打标装置对常规梯形金属锭块的侧表面进行打标操作时，具体过程如下：

[0044] 第一步，控制摆动电机21转动，将激光打标单元5摆动着第三连杆24的最右侧位置，使激光打标单元5中的安装板53位于金属锭块中上表面61的上方位置。

[0045] 第二步，通过安装板53上的三个测距传感器52分别获取与金属锭块中上表面61之间的距离，并通过取平均值的计算方法确定激光打标机51与金属锭块中上表面61之间的距
离，从而对金属锭块的空间位置进行定位。

[0046] 其中，三个测距传感器之间的布设位置可以根据金属锭块的表面尺寸进行调整，使三个测距传感器之间的距离与金属锭块的表面尺寸相对应，从而通过三个测距传感器获
取的数据，就可以确定激光打标机是否与金属锭块的表面相对应。例如，当三个测距传感器
获取的数据几乎相等时，可以推断三个测距传感器均位于金属锭块的表面上方，即激光打
标机与金属锭块的表面相对应，反之，当三个测距传感器获取的数据相差很大时，可能某一
个测距传感器并没有位于金属锭块的表面上方，此时需要对激光打标单元的空间位置进行
调整，使三个测距传感器均位于金属锭块的表面上方，即保证激光打标机与金属锭块的表
面相对应，之后再调整激光打标机与金属锭块表面之间的距离，提高对金属锭块空间位置
的定位精度。

[0047] 第三步，完成对金属锭块中上表面61位置的定位后，控制摆动电机21进行转动，将激光打标单元5摆动着第三连杆24的最左侧位置，使激光打标单元5中的安装板53移动至与
金属锭块中侧表面62相对应的位置。

[0048] 第四步，进行对金属锭块中侧表面62的打标操作。其中，在打标之前还可以再次借助安装板53上的三个测距传感器52分别获取与金属锭块中侧表面62之间的距离，并且通过
取平均值的计算方法校核激光打标机51与金属锭块中侧表面62之间的距离。如果三个测距
传感器52的测量数据显示激光打标机51的位置有偏差，可以再次通过水平调节单元2和高
度调节单元3对激光打标机51的空间位置进行快速调整，以及通过第一翻转电机56和第二
翻转电机57对激光打标机51的朝向进行精调，将激光打标机51调整至最佳打标位置，保证
对金属锭块中侧表面62的打标精准。

[0049] 至此就完成了以金属锭块中上表面进行空间定位，并以此为基准对金属锭块中侧表面的精准打标操作，后续就可以依次完成对其他金属锭块中侧表面的精准打标操作。

[0050] 同样，在其他实施例中，如果是需要对金属锭块中的上表面和侧表面同时进行打标操作，那么在完成第二步对金属锭块上表面的定位后，就可以通过对第一翻转电机56和
第二翻转电机57进行控制，对激光打标机51的朝向进行精调，将激光打标机51调整至最佳
打标位置后，开始进行打标并完成对金属锭块中上表面61的打标操作，之后再控制摆动电
机21进行转动对金属锭块中侧表面62进行定位和打标操作，这样就实现了同时对金属锭块
中上表面和侧表面的精准定位和打标操作。