专利名称：多针头气动打标机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气动打标技术领域。
技术背景气动打标机适用于在金属及非金属材料上标刻图文，应用十分广泛，尤其 是在制造业上用于产品商标、规格型号、生产厂及生产时间、执行标准等标记。 当前制造业普遍使用的均为单针式气动打标机，即一台气动打标机的气动打标 头只设置一个针式打标气缸，驱动一支打标针，完成一个待标记物上的全部打 标工作，这种只设置一个独立气缸的气动打标头称为单针式气动打标头；当待 标记物需在几个不同位置打标时，也可设置多个单针式气动打标头，满足这类 待标记物的打标需求，提高工作效率。在气动打标机的实际应用中，常常需要 在快节拍的生产线上，给待标记物打标记，而且标记内容多、字体大；这种情 况下，单针式气动打标机显现出速度慢的弱点，不能满足使用要求。怎样进一 步提高打标效率，成为目前气动打标技术领域亟待解决的技术问题。 实用新型内容本实用新型的内容是提供一种高工作效率的多针头气动打标机。为了达到上述目的，本实用新型的针式打标气缸至少集成有两个独立气缸，每个独立气缸的缸体内设置有一支活塞式打标针。而且，所述气控部件设有与独立气缸数目相同的控制支路，每条控制支路包括带有进气接头和出气接头的气管、以及控制气管内气流的气流方向控制元
件，电控部件控制各控制支路上的气流方向控制元件；气控部件还设有连接各 控制支路的气路板，气动打标用气源经气路板上的总口接入各控制支路的进气 接头，出气接头接入独立气缸。而且，所述气流方向控制元件采用高频换向阀。而且，每条控制支路设有两个相同的二位三通高频换向阀，两个高频换向 阀并联使用。而且，气动打标头内设置吹气管路，冷却吹灰用气源接入吹气管路的进气 口，吹气管路上设有喷气口。而且，所述电控部件以微处理器为核心控制芯片，微处理器的外围扩展设 置实时时钟、存储器、输入输出接口、显示器，微处理器控制气流方向控制元 件和X-Y两坐标移动工作台的电机。而且，所述微处理器采用精简指令集处理器。本实用新型在针式打标气缸内设置了多个活塞式打标针，这些活塞式打标 针在电控部件支持下协同工作，可以在待标记物的某一位置上组合打标。本实 用新型还为每个活塞式打标针配置高频换向的控制支路，进一步提高工作效率。 可以低成本高效率地进行流水线打标作业。
图l为本实用新型实施例的整体示意图；图2为本实用新型实施例的气动打标头结构示意图；图3为本实用新型实施例的气缸结构示意图；图4为本实用新型实施例的气缸截面图；图5a、图5b为本实用新型实施例的气控部件结构示意图； 图6为本实用新型实施例的电控部件结构示意图。
具体实施方式
参见附图1 6，本实用新型由气动打标头A、气控部件B、电控部件组成， 气动打标用气源经由气控部件B接入气动打标头A，所述气动打标头A包括X-Y 两坐标移动工作台和装在X-Y两坐标移动工作台下的针式打标气缸4至少集成 有两个独立气缸，每个独立气缸的缸体9内设置有一支活塞式打标针10。由于 针式打标气缸4内集中设置了多个活塞式打标针10，可在空间上满足同一位置 组合打标的要求，提供了新的打标工作方式。为了进行气动打标，还应当设有 进气孔11和排气孔13、控制活塞式打标针10回复的复位弹簧14。本实用新型 实施例采用带进气孔11的连接板12将各活塞式打标针10连接为一体，通过进 气孔11为每个活塞式打标针10提供气动打标用气源。缸体9上设排气孔13。 为了保障活塞式打标针10的运动方向，可在缸体9和活塞式打标针10之间设 置导套15。参见附图3，本实用新型实施例采用了 7个独立气缸，以单排形式 集中设置，具体实施时可以将多个独立气缸排放成双排，。为了能够分别控制每个活塞式打标针10的打标动作，所述气控部件B设有 与独立气缸数目相同的控制支路，每条控制支路包括带有进气接头18和出气接 头19的气管、以及控制气管内气流的气流方向控制元件17，电控部件控制各控 制支路上的气流方向控制元件17;气控部件B还设有连接各控制支路的气路板 16，气动打标用气源经气路板16上的总口 20接入各控制支路的进气接头18， 出气接头19接入独立气缸。气动打标用气源提供的气体能否通过总口 20、进气 接头18、出气接头19、进气孔ll，然后进入独立气缸，取决于气流方向控制元 件17的工作状态。气流方向控制元件17采用高频换向阀可以提供高频率的换 向，以满足高速气动打标。本实用新型实施例的气控部件B配合活塞式打标针IO设置了 7条控制支路。 为了获得高频率的换向供气条件，同时又满足大流量的供气要求，每一条控制 支路可以采用两个相同的高频换向阀并联。因为流量越大，换向阀的频率越低， 并联的高频换向阀既能满足气动打标的高速度，又获得冲击所需的高速气流来 满足标记的深度。2个附图5b为5a的侧面剖视图，表现了本实用新型实施例 每一条控制支路的结构。本实用新型实施例采用的是二位三通高频换向阀(例 如型号为35A—ACA—DDFA-1BA的高频换向阀)，具体并联方案为设置两条气 管，两个高频换向阀分别控制一条，气动打标用气源向两条气管的进气接头18 供气，两条气管的出气接头19并接后向针式打标气缸4中的独立气缸集中供气。当然具体实施时也可简单使用一个大流量的二位三通高频换向阀。由于多条控制支路需要大量的电磁阀，每个阀都需要电路连接，因此具体 实施时可以采用阀岛技术，即电控部件的控制信息通过一个接口方便地连接到 气路板16并对电磁阀进行控制，不再需要对单个电磁阀独立地引出信号控制线。 在减小接线工作量的同时提高了控制的准确性。简单说明本实用新型实施例气动打标用气源的气路，高频换向阀的工作状 态决定气路当某控制支路的进气接头18和出气接头19之间通畅时，气体通 过出气接头19、进气孔ll进入相应独立气缸，推动活塞式打标针10沿导套15 向下冲击，活塞式打标针10向下到一定程度时，独立气缸内的气体通过排气孔 13排向外部；当某控制支路的进气接头18和出气接头19之间被截断时，气体 通过高频换向阀排向外部。气控部件B控制活塞式打标针10的打标动作，电控 部件通过驱动X向步进电机5和Y向步进电机6控制活塞式打标针10的打标
位置，以此形成丰富的打标图案。为了在高温、高粉尘的恶劣环境条件下进行打标，本实用新型在气动打标头A内设置吹气管路1，冷却吹灰用气源接入吹气管路1的进气口 2，吹气管路 1上设有喷气口 3。目前气动打标机的坐标移动工作台一般为XY轴二维坐标， 因此令坐标移动工作台移动的电机是X向步进电机5和Y向步进电机6。为了 便于安放，气动打标头A—般具有外壳7和底部的支承8。只需以压縮冷空气 为冷却吹灰用气源通过吹气管路l，由喷气口3喷出，可以很容易地吹去零件表 面的粉尘和打标时材料表面脱落的氧化皮；同时压縮冷空气降低了气动打标机 内部的高温影响，阻止高温对设备的侵害。为了增大吹气覆盖面，吹气管路1 上可以分布设置多个喷气口 3，喷气口 3的个数根据需要而定，最大限度地满足 冷却效果、吹去金属氧化皮和灰尘即可。值得注意的是气源为两种， 一种为 气动打标用气源， 一种为冷却吹灰用气源；气动打标用气源要求高，需高压(1Mpa 即10Kg以上)且干净、无油、无水份，应单独提供；冷却吹灰用气源需要量大， 可用工厂常备的一般压縮空气；如果两者混用，会影响气动打标对气源的需求 量。可见吹气管路1为冷却吹灰用，必须采用压縮冷空气作为气源，不能采用 与针式打标气缸4工作同一气源，也无法利用针式打标气缸4的排出气体。为了能满足自动生产线上高速、稳定、连续作业的工作要求，电控部件的 可靠性非常重要。普通气动标记机采用计算机作为电控部件进行标记控制，不 能在恶劣环境条件下满足要求。而本实用新型以微处理器为核心进行设计，提 供了多种外围扩展设备，简化了气动标记机的电控部件硬件构成，并且在软件 方面，与计算机庞大、复杂的桌面操作系统相比较，与本实用新型简单硬件相 应的嵌入式操作系统可靠性更高。本实用新型所述电控部件以微处理器为核心
控制芯片，微处理器的外围扩展设置实时时钟、存储器、输入输出接口、显示 器，微处理器控制气流方向控制元件和坐标移动工作台的电机。本实用新型实 施例采用精简指令集处理器作为电控部件的核心控制、处理芯片，该芯片功能 强大，特别适合工业适时控制要求。为了满足高速打标要求的系统所需的实时性，系统工作的主时钟频率为32MHz，因此设置实时时钟；2MB的FLASH用 于存储软件代码和保存系统设置参数；512KB的SRAM则提供软件运行所需的 存储空间；CF卡具有移动存储功能、可作为系统的大容量存储器件，存储打标 数据文件以及字库文件、即插即用，因此设置了CF卡接口； NandFlash作为打 标时稳定的文件存储器；JTAG接口用于调试；LCD用来显示控制菜单；该机还 有RS232接口 、 USB接口以便与PC机通信来联合控制打标。复杂可编程逻辑 器件(CPLD)能够实现完成多路模拟输入的高速同步数/模转换，因此微处理器 通过CPLD转接作用，通过PS2接口/按键可接入键盘控制；通过电机驱动接口控制坐标移动工作台的电机；通过气流控制接口控制气流方向控制元件；通过 指示灯表明工作状态；本实用新型还预留了 8路输入与8路功率输出接口，以 便与材料移送设备配合作业，构成高速自动的打标流水线。由于核心芯片速度 快、内部工作寄存器多、用高密度的16位指令集实现了高效的32位RISC结构， 配合使用合理、有效的外围电路，使得该控制系统特别适合快速、实时控制应 用。
权利要求1. 一种多针头气动打标机，由气动打标头和气控部件、电控部件组成，气动打标用气源经由气控部件接入气动打标头，所述气动打标头包括X-Y两坐 标移动工作台和装在X-Y两坐标移动工作台下的针式打标气缸，其特征在 于针式打标气缸至少集成有两个独立气缸，每个独立气缸的缸体内设置 有一支活塞式打标针。
2. 根据权利要求l所述的多针头气动打标机，其特征在于所述气控部件设 有与独立气缸数目相同的控制支路，每条控制支路包括带有进气接头和出 气接头的气管、以及控制气管内气流的气流方向控制元件，电控部件控制 各控制支路上的气流方向控制元件；气控部件还设有连接各控制支路的气 路板，气动打标用气源经气路板上的总口接入各控制支路的进气接头，出 气接头接入独立气缸。
3. 根据权利要求2所述的多针头气动打标机，其特征在于所述气流方向控 制元件采用高频换向阀。
4. 根据权利要求3所述的多针头气动打标机，其特征在于每条控制支路设 有两个相同的高频换向阀，两个高频换向阀并联使用。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的多针头气动打标机，其特征在于气 动打标头内设置吹气管路，冷却吹灰用气源接入吹气管路的进气口，吹气 管路上设有喷气口。
6. 根据权利要求1或2或3或4所述的多针头气动打标机，其特征在于所 述电控部件以微处理器为核心控制芯片，微处理器的外围扩展设置实时时 钟、存储器、输入输出接口、显示器，微处理器控制气流方向控制元件和X-Y两坐标移动工作台的电机。根据权利要求6所述的多针头气动打标机，其特征在于所述微处理器采 用精简指令集处理器。
专利摘要本实用新型涉及一种多针头气动打标机，由气动打标头和气控部件、电控部件组成，气动打标用气源经由气控部件接入气动打标头，所述气动打标头包括X-Y两坐标移动工作台和装在X-Y两坐标移动工作台下的针式打标气缸，其特征在于针式打标气缸至少集成有两个独立气缸，每个独立气缸的缸体内设置有一支活塞式打标针。本实用新型能够在自动生产线上连续作业的高速、深度打标，并且能够适用于在高温、高粉尘环境条件下打标。
文档编号B41J2/22GK201020930SQ200620098979
公开日2008年2月13日 申请日期2006年9月14日 优先权日2006年9月14日
发明者周少华, 胡建民, 韩国栋, 军 高 申请人:武汉嘉铭激光有限公司