专利名称：多针头气动打标机的制作方法
技术领域：
本发明涉及气动打标技术领域。
背景技术：
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。
发明内容
本发明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，本发明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、输入输出接口和显示器，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。
本发明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。本发明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1为本发明实施例的整体示意图；图2为本发明实施例的气动打标头结构示意图；图3为本发明实施例的气缸结构示意图；图4为本发明实施例的气缸截面图；图5a为本发明实施例的气控部件结构示意图；
图5b为图5a的侧面剖视图；图6为本发明实施例的电控部件结构示意图。
具体实施例方式
参见附图1～6，本发明由气动打标头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，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。本发明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，本发明实施例采用了7个独立气缸，以单排形式集中设置，具体实施时可以根据需要设置汽缸数目，也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11，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。
本发明实施例的气控部件B配合活塞式打标针10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。附图5b为5a的侧面剖视图，表现了本发明实施例每一条控制支路的结构。本发明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。
简单说明本发明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11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，本发明在气动打标头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一般具有外壳7和底部的支承8。只需以压缩冷空气为冷却吹灰用气源通过吹气管路1，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；同时压缩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缩空气；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，必须采用压缩冷空气作为气源，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。而本发明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，与本发明简单硬件相应的嵌入式操作系统可靠性更高。本发明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。本发明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；本发明还预留了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1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、输入输出接口和显示器，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。
7.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。
全文摘要
本发明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。本发明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B41J3/407GK101066644SQ20071005239
公开日2007年11月7日 申请日期2007年6月7日 优先权日2007年6月7日
发明者周少华, 韩国栋, 高军, 胡建民 申请人:武汉嘉铭激光有限公司