專(zhuān)利名稱(chēng)：一種刻字機(jī)及其控制電路和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種刻字機(jī)，尤其是涉及一種采用控制系統(tǒng)進(jìn)行精確控制、且具有刻刀快速 調(diào)整結(jié)構(gòu)和提高刻刀下刀壓力結(jié)構(gòu)的刻字機(jī)，以及用于控制刻字機(jī)的控制電路和控制方法。
背景技術(shù)：
在紙類(lèi)介質(zhì)上切割圖樣的刻字機(jī)種類(lèi)繁多，為人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ魈峁┝撕芏啾憷蜆?lè) 趣?，F(xiàn)今， 一般用于小型加工做坊與家庭使用的迷你刻字機(jī)設(shè)備構(gòu)造粗糙、精度差，導(dǎo)致在 切割介質(zhì)上所切割出來(lái)的圖樣粗糙、轉(zhuǎn)角走刀部位及細(xì)長(zhǎng)部容易出現(xiàn)破殘、斷裂的情況，使 刻字機(jī)切割出的作品難以滿(mǎn)足使用者的要求。
另外，傳統(tǒng)刻字機(jī)使用時(shí)要先根據(jù)材質(zhì)厚度調(diào)整刻刀刀尖露出刀座的長(zhǎng)度，然后試割， 若不合適則進(jìn)行再調(diào)整和再試割這樣的反復(fù)調(diào)整過(guò)程，直到合適為止。對(duì)于專(zhuān)業(yè)人員來(lái)說(shuō)， 這個(gè)刻刀調(diào)適的過(guò)程可能會(huì)縮短；但對(duì)于新用戶(hù)來(lái)說(shuō)可能是個(gè)挑戰(zhàn)。因此，人們便需要一種 簡(jiǎn)易的、能針對(duì)于不同類(lèi)型材質(zhì)快速調(diào)整刻刀且成本低廉的新型刻字沖幾，其具有更換刻刀及 取放刀座都能快速簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。
再者，隨著刻字機(jī)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，對(duì)刻字機(jī)的輸出刀壓要求越來(lái)越高。但現(xiàn)有的 刻字機(jī)在滿(mǎn)足刀座的體積要求盡可能小的前提下，要么難以做到提高刻刀的下刀壓力，要么 需要花費(fèi)巨大的成本來(lái)改造刀座。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有刻字機(jī)存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出 一種采用控制系統(tǒng)進(jìn)行 精確控制、且具有刻刀快速調(diào)整結(jié)構(gòu)和提高刻刀下刀壓力結(jié)構(gòu)的刻字機(jī)，以及用于控制刻字 機(jī)的控制電路和控制方法。
為解決本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)一種刻字機(jī)，包括由底座及位于該底座兩側(cè)的左、 右機(jī)殼、Y軸馬達(dá)和X軸馬達(dá)；所述底座上方于所述左、右機(jī)殼間設(shè)有相互平行的由所述Y 軸馬達(dá)連動(dòng)的走紙軸、與該走紙軸配合的壓紙軸、及位于該走紙軸后側(cè)的橫梁；所述橫梁上 設(shè)有跑車(chē)，該跑車(chē)與由所述X軸馬達(dá)的連動(dòng)的同步帶連接，且所述跑車(chē)與下刀桿連接，所述 下刀桿前端設(shè)有刀座，所述底座內(nèi)設(shè)有連接下刀桿連的電磁組件；兩組均由相互嚙合的第一 轉(zhuǎn)輪和第二轉(zhuǎn)輪組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中兩個(gè)第一轉(zhuǎn)輪分別與橫梁和同步帶連接，而兩個(gè)第二 轉(zhuǎn)輪分別與Y軸馬達(dá)和X軸馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸連接；設(shè)置于底座上包括控制電路的驅(qū)動(dòng)控制板， 由該控制電路包括中央處理器和與之相連的可編程邏輯單元；分別用于根據(jù)可編程邏輯單 元發(fā)出的控制指令產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)X軸馬達(dá)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和同步帶帶動(dòng)跑車(chē)在X軸向移動(dòng)、Y 軸馬達(dá)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)走紙軸在X軸向前后移動(dòng)以及控制電》茲組件帶動(dòng)刀座產(chǎn)生刻 字動(dòng)作的X軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路、Y軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路和刻刀控制電路。
較優(yōu)的，所述控制電路包括所述控制電路還包括用于從外界的控制主機(jī)獲取刻寫(xiě)文 件的PC接口 ；用于從外界的存儲(chǔ)卡獲取刻寫(xiě)文件的USB接口和SD接口 ；以及用于實(shí)現(xiàn)機(jī) 器視覺(jué)，采用CCD傳感的光學(xué)識(shí)別單元；均與中央處理器連接。
較優(yōu)的，所述刀座包括均為塑膠件的刀桿和刀帽，刀帽螺合于刀桿的一端；刀帽的外 圓壁上標(biāo)有標(biāo)識(shí)不同材質(zhì)厚度的刻度，內(nèi)圓壁上開(kāi)有與刻度相對(duì)應(yīng)的P艮位槽；裝在刀桿上且 固定于刀帽內(nèi)圓壁上相鄰限位槽之間的滾珠；設(shè)置于刀桿內(nèi)，且露出刀桿的長(zhǎng)度與滾珠固定 位置的刻度數(shù)一致的刻刀；以及設(shè)置于刀帽內(nèi)的退刀桿。
較優(yōu)的，所述跑車(chē)還包括由磁芯軸銷(xiāo)、連桿銷(xiāo)、連桿支軸、連桿組成，將電磁組件輸 出力按比例增大的第一級(jí)杠桿機(jī)構(gòu)，以連桿支軸為杠桿支點(diǎn)，電磁組件輸出力拉動(dòng)磁芯軸銷(xiāo) 帶動(dòng)連桿繞連桿支軸轉(zhuǎn)動(dòng)，且連桿支軸到磁芯軸銷(xiāo)之間的力臂大于連桿支軸到連桿銷(xiāo)之間的 力臂；由連桿銷(xiāo)、下刀桿、下刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸、刀座組成的第二級(jí)杠桿機(jī)構(gòu)，以下刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸為 支點(diǎn)，連桿銷(xiāo)到下刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間的刀臂小于或大于刀座到下刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間的力臂。
較優(yōu)的，所述電磁組件包括固定于所述底座內(nèi)的電磁鐵，與所述下刀桿連接的磁芯，所述磁芯經(jīng)回位彈簧與電磁鐵連接。
較優(yōu)的，所述壓紙軸兩末端各與壓紙彈簧一端連接，所述兩壓紙彈簧另一端分別固定于所述左、右機(jī)殼上，所述壓紙軸兩端各設(shè)有壓紙輪，該壓紙軸上于兩個(gè)所述壓紙輪間設(shè)有兩個(gè)導(dǎo)紙輪，所述走紙軸上設(shè)有對(duì)應(yīng)所述壓紙輪的爪輪。
較優(yōu)的，所述第一轉(zhuǎn)輪和所述第二轉(zhuǎn)輪均為齒輪，且所述第一轉(zhuǎn)輪的齒輪數(shù)至少是所述第二轉(zhuǎn)輪齒輪數(shù)的1倍。
另外，本發(fā)明還公開(kāi)一種刻字機(jī)中的控制電路，該刻字機(jī)包括底座、Y軸馬達(dá)、X軸馬達(dá)、變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、同步帶、跑車(chē)、電磁組件、刀座；該控制電路設(shè)置底座上，包括中央處理器和與之相連的可編程邏輯單元；分別用于根據(jù)可編程邏輯單元發(fā)出的控制指令產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)X軸馬達(dá)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和同步帶帶動(dòng)跑車(chē)在X軸向移動(dòng)，Y軸馬達(dá)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)走紙軸在X軸向前后移動(dòng)以及控制電磁組件帶動(dòng)刀座產(chǎn)生刻字動(dòng)作的X軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路、Y軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路和刻刀控制電路。
較優(yōu)的，所述控制電路還包括用于從外界的控制主機(jī)獲取刻寫(xiě)文件的PC接口；用于從外界的存儲(chǔ)卡獲取刻寫(xiě)文件的USB接口和SD接口 ；以及用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺(jué)，采用CCD 傳感的光學(xué)識(shí)別單元；均與中央處理器連接。
另外，本發(fā)明還公開(kāi)一種刻字機(jī)控制方法，包括
步驟A、讀取有效的刻寫(xiě)文件；
步驟B、解析刻寫(xiě)文件，產(chǎn)生控制指令；
步驟C、由控制指令驅(qū)動(dòng)X軸馬達(dá)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和同步帶帶動(dòng)跑車(chē)在X軸向移動(dòng)、Y軸馬達(dá)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)走紙軸在X軸向前后移動(dòng)以及控制電磁組件帶動(dòng)刀座產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于刻寫(xiě)文件的刻字動(dòng)作。
較優(yōu)的，步驟C之前還包括采用光學(xué)識(shí)別預(yù)先打印標(biāo)記，對(duì)刻寫(xiě)偏差進(jìn)行校正的步驟。
較優(yōu)的，所述步驟B包括
依次從刻寫(xiě)文件中讀取一行數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析后送入緩沖區(qū)； 對(duì)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行刻寫(xiě)規(guī)劃，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)X軸馬達(dá)、Y軸馬達(dá)和刀座產(chǎn)生對(duì)應(yīng)刻寫(xiě)數(shù)據(jù)的控制指令。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1、 本發(fā)明通過(guò)控制電路的控制，由X軸馬達(dá)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和同步帶帶動(dòng)跑車(chē)左右移動(dòng)，及Y軸馬達(dá)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)走紙軸使切割介質(zhì)前后移動(dòng)，由電磁組件控制裝配在刀架內(nèi)的刀座下刀、收刀，4吏刀座能靈活、高效的在切割介質(zhì)上劃割圖樣，實(shí)現(xiàn)了對(duì)刻字機(jī)的全自動(dòng)化控制；
2、 本發(fā)明的刻字機(jī)的跑車(chē)中成功的引入了雙連桿機(jī)構(gòu)，使在同樣大小的跑車(chē)件及現(xiàn)有 電磁鐵輸出磁力不變的情況下得到增加一倍的刀壓，同時(shí)大的傳動(dòng)比可以增加一倍的拖動(dòng)力，可以滿(mǎn)足能切割更厚材質(zhì)的需求；同時(shí)傳動(dòng)部分采用高速CPU加上優(yōu)化的步進(jìn)細(xì)分算法及柔性、帶自調(diào)節(jié)的無(wú)側(cè)隙齒輪嚙合設(shè)計(jì)，使切割介質(zhì)及跑車(chē)的移動(dòng)誤差小，使切割出來(lái)的圖樣品質(zhì)更高、速度更快；
3、 本發(fā)明新的刀座設(shè)計(jì)更具人性化，使調(diào)刀、換刀更簡(jiǎn)捷、方便，滿(mǎn)足使用者(尤其是初級(jí)使用者)的需求；
4、 同時(shí)本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、有效的特點(diǎn)，能在以較低制造成本情況下，實(shí)現(xiàn)刻字機(jī)高品質(zhì)的工作性能；
5、 本發(fā)明采用高清晰CCD具備輪廓切割功能，使用途更廣；
6、 本發(fā)明可識(shí)別U盤(pán)或SD卡上的刻字文件，故可以脫離電腦工作，使客戶(hù)更加方便。


圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例主視圖2是圖1出去左、右機(jī)殼后的俯視圖3是圖2的左視圖4是圖1中傳動(dòng)結(jié)構(gòu)部分的立體示意圖5是圖1中跑車(chē)的立體示意圖6是圖1中跑車(chē)在另一個(gè)視角下的立體示意圖7是圖6的正^L圖8是圖7中A-A的剖面示意圖9是圖1刀座的剖面示意圖1O是圖1的控制原理電氣結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2和圖3所示的本新型較佳實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)， 一種刻字機(jī)，包括由底座1 及位于底座l兩側(cè)的左、右機(jī)殼2、 3以及位于底座1上方的蓋板49組成的機(jī)殼；Y軸馬達(dá) 4與X軸馬達(dá)5;以及設(shè)置于底座1上的驅(qū)動(dòng)控制板50,其控制從刻字機(jī)的外接存儲(chǔ)接口 (比 如USB接口或SD接口 )上讀取待刻寫(xiě)文件并解析，再根據(jù)解析內(nèi)容發(fā)出控制指令，驅(qū)動(dòng)Y 軸馬達(dá)4與X軸馬達(dá)5通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)刻刀進(jìn)行自動(dòng)化的刻字處理工作
底座1上方于左、右機(jī)殼2、 3間設(shè)有相互平行的由Y軸馬達(dá)4連動(dòng)的走紙軸6、與走 紙軸6配合的壓紙軸7、及位于走紙軸6后側(cè)的橫梁8 同時(shí)，請(qǐng)參考圖2所示，左機(jī)殼2 外壁上設(shè)有旋鈕9,旋鈕9的轉(zhuǎn)芯導(dǎo)入左機(jī)殼2內(nèi)并于其頂端連接一連動(dòng)齒輪10，走紙軸6 導(dǎo)入左機(jī)殼2內(nèi)的軸端也設(shè)有連接齒輪10,兩個(gè)連動(dòng)齒輪10與固定于左機(jī)殼2內(nèi)的咬齒輪 11嚙合，當(dāng)旋鈕9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)連動(dòng)齒輪10與咬齒輪11使走紙軸6同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，同樣上述結(jié)構(gòu) 也可以配裝于右機(jī)殼3上，安裝位置可根據(jù)具體設(shè)備空間分配決定。
為保證走紙軸6與壓紙軸7能抓緊切割介質(zhì)，不會(huì)出現(xiàn)切割介質(zhì)在移動(dòng)時(shí)錯(cuò)位，壓紙軸 7兩端分別導(dǎo)入左、右機(jī)殼2、 3內(nèi)，其壓紙軸7兩軸端各與壓紙彈簧17 —端連接，而兩個(gè) 壓紙彈簧17另一端分別固定于左、右機(jī)殼2、 3上，壓紙彈簧17保持一定程度的緊繃狀態(tài)， 使壓紙軸7產(chǎn)生一定的下壓力,在壓紙軸7兩端各i殳有壓紙輪18,并于壓紙軸7上于兩個(gè)壓 紙輪18間設(shè)有兩導(dǎo)紙輪19，同時(shí)走紙軸6上設(shè)有對(duì)應(yīng)壓紙輪18的爪輪20，壓紙輪18與爪 輪20—上一下相互抵靠，在爪輪20表面上設(shè)有凸起的顆粒，增大摩擦系數(shù)。此處的爪輪20 設(shè)計(jì)相當(dāng)于簡(jiǎn)易的機(jī)械手，其表面的凸起的顆?？梢钥煽康膶⑶懈罱橘|(zhì)抓緊，并保證在工作 過(guò)程中切割介質(zhì)與走紙軸6的旋轉(zhuǎn)同步。
另外，橫梁8上設(shè)有活套的跑車(chē)12;跑車(chē)12與橫向設(shè)置的同步帶13連接，同步帶13 為環(huán)形帶，該同步帶13繞在設(shè)于左、右機(jī)殼2、 3內(nèi)的兩個(gè)第一轉(zhuǎn)輪24上(參照?qǐng)D2),為 保證同步帶13正常工作，同步帶13須保持適當(dāng)?shù)木o繃狀態(tài)；而每個(gè)第一轉(zhuǎn)輪24分別與一 個(gè)第二轉(zhuǎn)輪48嚙合，而兩個(gè)第二轉(zhuǎn)輪48分別與Y軸馬達(dá)4與X軸馬達(dá)5做鑲嵌連接。其 中，兩個(gè)第一轉(zhuǎn)輪24均可采用64齒的齒輪，其中之一與Y軸上的走紙軸6連接，另一個(gè)第 一轉(zhuǎn)輪24與X軸上的變速帶連接；第二轉(zhuǎn)輪48可采用16齒的齒輪，而Y軸馬達(dá)4與X軸 馬達(dá)5可采用大扭矩的3.75。步進(jìn)馬達(dá)。
現(xiàn)以Y軸傳動(dòng)為例工作時(shí)Y軸馬達(dá)4與X軸馬達(dá)5每接收一個(gè)步進(jìn)信號(hào)則，帶動(dòng)第 二轉(zhuǎn)輪48沿其軸心旋轉(zhuǎn)3.75。，再由第一轉(zhuǎn)輪24變比后將轉(zhuǎn)動(dòng)傳給走紙軸6的轉(zhuǎn)角變?yōu)?.9 °以此實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)角的細(xì)化。另，第一轉(zhuǎn)輪24和第二轉(zhuǎn)輪48會(huì)隨著工作時(shí)間的加長(zhǎng)而造成 磨損，并會(huì)造成齒輪間的嚙合間隙及嚙合噪音，而在第一轉(zhuǎn)輪24與X軸馬達(dá)支架47之間， 以及第二轉(zhuǎn)輪48與相應(yīng)的Y軸馬達(dá)支架46之間，均增加一個(gè)自調(diào)節(jié)彈簧45 (參考圖4); 自調(diào)節(jié)彈簧45的引入則保證了第一轉(zhuǎn)輪24和第二轉(zhuǎn)輪48在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久磨損生仍能使兩齒輪 間嚙合的無(wú)間隙。
因此，本發(fā)明刻字機(jī)的走紙精度得到了有效控制，而且機(jī)器傳動(dòng)更平穩(wěn)，更增強(qiáng)了XY雙軸的扭力，從而使馬達(dá)的成本得到有效控制；而機(jī)器中自調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)也使機(jī)器的工作 噪音明顯降低
請(qǐng)參考圖5、圖6。跑車(chē)12是帶動(dòng)刀座16執(zhí)行刻字指令的重要部件，包括可繞橫梁8 旋轉(zhuǎn)的跑車(chē)體44、與跑車(chē)體44連接的下刀桿43以及設(shè)置與下刀桿43 —末端用來(lái)緊固刀座 16的緊固桿42;下刀桿43前端設(shè)有刀座16,刀座16上可裝配不同型號(hào)的刀座以滿(mǎn)足不同 的切割需要，跑車(chē)體44內(nèi)設(shè)有連接下刀桿43的電/F茲組件。
請(qǐng)參考圖7、圖8。電磁組件包括固定于底座1內(nèi)的電磁鐵21,及與下刀桿43連接的磁芯22，磁芯22與電磁鐵21間隔有間距。按圖8所示裝配好的跑車(chē)12中，下刀桿43、下刀 桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸37、連桿39、連桿銷(xiāo)40、磁芯軸銷(xiāo)38組成一個(gè)二級(jí)杠桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)此機(jī)構(gòu)可將電 磁鐵21輸出的下刀力按設(shè)計(jì)的比例增大數(shù)倍，具體工作如下
磁芯軸銷(xiāo)38、連桿銷(xiāo)40、連桿支軸41、連桿39組成的杠桿機(jī)構(gòu)為電磁鐵21輸出力的 第一級(jí)放大，其中連桿支軸41為杠桿支點(diǎn)，電磁鐵21輸出的力通過(guò)磁芯22拉動(dòng)磁芯軸銷(xiāo) 38使連桿39繞連桿支軸41轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)將力傳給連桿銷(xiāo)40，因連桿支軸41到磁芯軸銷(xiāo)38 之間的力臂大于連桿支軸41到連桿銷(xiāo)40之間的力臂，因此，當(dāng)力傳遞給連桿銷(xiāo)40時(shí)，即 完成了力的第一級(jí)放大。
連桿銷(xiāo)40、下刀桿43、下刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸37、刀座16組成的第二級(jí)j工桿機(jī)構(gòu)，此才幾構(gòu)為減 弱第一級(jí)輸出的力，因?yàn)?，此機(jī)構(gòu)中下刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸37為支點(diǎn)，連桿銷(xiāo)40到下刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸37 之間的刀臂略小于刀座16到下刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸37之間的力臂。但最后輸出力決定于第一級(jí)放大 比率x第二級(jí)j改大比率；如果要求較高的下刀壓力，則必須^使兩級(jí)j改大比率做到盡可能大。 其中，第二級(jí)杠桿機(jī)構(gòu)可以是縮小了下刀壓力的放大比率；當(dāng)然，在不同場(chǎng)合中，也可以與 第一級(jí)杠桿機(jī)構(gòu)一樣，增大下刀壓力的放大比率。
因此，跑車(chē)12可以在保證電磁鐵21的體積更小、價(jià)格更低廉的前提下而獲得需要的刻 刀刻字的刀壓。
請(qǐng)參考圖9所示。刀座16包括刀帽36、刀桿35、設(shè)于刀桿35內(nèi)的第一軸承27和第二軸承 30、設(shè)于刀桿35內(nèi)且位于第一軸承27和第二軸承30之間的彈簧28、設(shè)置于刀桿35內(nèi)的隔片29 和磁鐵32、以及退刀桿33和刻刀26，退刀桿33設(shè)置在刀帽36軸心出的通孔中，而刀帽36與刀 桿35嵌合設(shè)置，且在刀帽36設(shè)置一個(gè)用于容納滾珠34的圓槽。
裝配時(shí)將應(yīng)置于刀桿內(nèi)的各零部件按圖9示順序依次放入刀桿35的內(nèi)筒，再將容納滾珠 34的圓槽內(nèi)涂潤(rùn)滑脂，把滾珠34放入的刀桿34的圓槽內(nèi)，最后將刀帽36小心旋入刀桿35頂部 螺紋部分。
其中，刀帽36和刀桿35為塑膠件，刀帽36的外圓壁部分標(biāo)有刻度，標(biāo)識(shí)各種不同材質(zhì)厚 度，內(nèi)圓壁開(kāi)有與刻度相對(duì)應(yīng)的限位槽，而裝在刀桿35上的滾珠34直徑大于刀帽36內(nèi)的圓槽 間隙，從而能使刀桿35與刀帽36在正常工作時(shí)處理自鎖狀態(tài)。當(dāng)用施用一定的外力旋轉(zhuǎn)刀帽 36時(shí)，刀帽36因自身塑膠件的彈性而使?jié)L珠34從當(dāng)前限位槽中被強(qiáng)行拉出并在刀帽36的內(nèi)圓 槽內(nèi)滑動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)下一限位槽時(shí)，如果停止施力，則滾珠會(huì)停留在此處并自鎖，刻刀26的i 尖伸出刀桿35的長(zhǎng)度也會(huì)與其刻度相對(duì)應(yīng)，以此而實(shí)現(xiàn)了快速調(diào)整適應(yīng)于不同材質(zhì)的刀尖長(zhǎng) 度的目的。
刀座16除可以快速調(diào)整刻刀26的刀尖長(zhǎng)外，更換刻刀26與取J改刀座16都極為方便取下 刀座16時(shí)，只須將夾緊刀座16的刀座緊固桿往后壓下，即可快速取下；要更換刻時(shí)，只須按 下吸在刀座16頂部的退刀桿33即可輕松將舊刻刀取下，以更換新的刻刀，換完后，再將刀座 緊固桿壓下，將刀座16方"刀座孔內(nèi)松開(kāi)刀座緊固桿就完成了換刀的目的。因此，實(shí)現(xiàn)人們 對(duì)刀座16調(diào)整迅速、簡(jiǎn)便且價(jià)格低廉，同時(shí)能夠快速簡(jiǎn)捷更換刻刀26及取放刀座16。
本發(fā)明中，刻字才幾的Y軸馬達(dá)4、 X軸馬達(dá)5、跑車(chē)12、刀架16和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由配合由驅(qū)動(dòng) 控制板50的系統(tǒng)控制。請(qǐng)參考與圖IO。驅(qū)動(dòng)控制板50上的控制電路包括電源59;中央處理 器(CPU ) 60和與之相連的可編程邏輯單元(Complex Programable Logic Device, CPLD ) 61; 分別與可編程邏輯單元61連接，用于分別根據(jù)可編程邏輯單元61發(fā)出的控制指令產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信 號(hào)控制X軸馬達(dá)、Y軸馬達(dá)和電磁組件帶動(dòng)刀座16產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作的X軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路62、 Y軸 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路68和刻刀控制電路63;與中央處理器60連接，用于與控制主機(jī)(比如電腦)或 獲取待刻字資料的通信接口，包括PC接口64、 USB接口65、 SD接口66;以及與中央處理器 60連接，采用電荷耦合器(Charge Couple Device, CCD)傳感機(jī)器視覺(jué)的光學(xué)識(shí)別單元67。
中央處理器60采用以ARM為內(nèi)核，與可編程邏輯單元61的主頻可達(dá)到66MHz， SDRM存 儲(chǔ)容量可擴(kuò)充到8MHz, Flash存儲(chǔ)容量可擴(kuò)充2M以上，減少了對(duì)與刻字機(jī)連接的控制主機(jī)的 資源占用；另外，豐富的外圍接口大大降低成本，主頻提高加快了機(jī)器運(yùn)算速度及精度，提 高刻字機(jī)的工作效率。
另外，而本發(fā)明提供USB接口 65及SD接口 66，可以通過(guò)此接口來(lái)傳輸待刻字的資料，因而大大提高刻字機(jī)與控制主機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸速度及安全性、穩(wěn)定性及操作簡(jiǎn)單。
再者，刻字機(jī)目前沒(méi)有配置機(jī)器視覺(jué)，不能與打印設(shè)備匹配進(jìn)行定位精確切割，減少刻 字機(jī)功能，縮小應(yīng)用領(lǐng)域，本發(fā)明采用CCD傳感為機(jī)器視覺(jué)，完全能夠與打印設(shè)備進(jìn)行匹配 定點(diǎn)定位，精確切割帶有標(biāo)志的打印材料，增強(qiáng)了刻字機(jī)使用功能及擴(kuò)展了刻字機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域。
使用時(shí)，將準(zhǔn)備好的刀座根據(jù)材料厚度調(diào)到指定檔位，并裝入刀架內(nèi)，調(diào)整刀架，使刀 座處于下刀位置，刀座端面與介質(zhì)面垂直。在裝有刻字機(jī)發(fā)送軟件的電腦上將參數(shù)調(diào)整好后， 載入要刻繪的文件，并成功進(jìn)行發(fā)送后，刻字機(jī)開(kāi)始工作
步驟l:驅(qū)動(dòng)控制板發(fā)出移動(dòng)指令給X軸馬達(dá)，使其轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(即圖2中 第一轉(zhuǎn)輪24和第二轉(zhuǎn)輪48相配合的變速齒輪)和同步帶帶動(dòng)跑車(chē)到達(dá)指定的下刀位置。
步驟2:再由驅(qū)動(dòng)控制板發(fā)出下刀指令給電磁組件，使電磁組件中的電磁鐵通電產(chǎn)生吸 力并吸引磁芯，由磁芯將產(chǎn)生拉力的通過(guò)磁芯軸銷(xiāo)傳遞給連桿，連桿再通過(guò)繞連桿支軸順逆 時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)將力傳遞給連桿上的連桿銷(xiāo)，連桿銷(xiāo)又通過(guò)繞連桿支軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)將力傳與給連桿 銷(xiāo)相連的下刀桿，最后下刀桿通過(guò)繞下刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀座到達(dá)下刀位置，使刻 刀與切割介質(zhì)接觸，這個(gè)過(guò)程我們稱(chēng)為"下刀"，下刀后，刀座會(huì)保持恒定的壓力，以確保 刻刀能均勻流暢的切割介質(zhì)。
步驟3:此時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制板同時(shí)發(fā)送控制信號(hào)給X軸馬達(dá)和Y軸馬達(dá)，控制X軸馬達(dá)通過(guò) 變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和同步帶帶動(dòng)跑車(chē)左右移動(dòng)，及Y軸馬達(dá)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)走紙軸使切割 介質(zhì)前后移動(dòng)，使兩馬達(dá)椐要切割了的圖樣路徑，切割指定區(qū)域。
步驟4:指定區(qū)域切割完畢后，驅(qū)動(dòng)控制板發(fā)送抬刀指令給電磁鐵，使電磁鐵產(chǎn)生反向 磁場(chǎng)并通過(guò)磁芯產(chǎn)生反向的推力，同時(shí)使步驟2中各部件作反向運(yùn)動(dòng)，使各部件回歸下刀前 位置同時(shí)帶動(dòng)刀座完成抬刀動(dòng)作。
步驟5:驅(qū)動(dòng)控制板發(fā)出控制指令，使Y軸馬達(dá)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)走紙軸使切割介質(zhì) 前后移動(dòng)，由X軸馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和同步帶帶動(dòng)跑車(chē)到達(dá)下一個(gè)指定的下刀位置。
步驟6:重復(fù)步驟2至5進(jìn)行刻字作業(yè)。
步驟6:當(dāng)所需切割的文件發(fā)送完畢后，跑車(chē)自動(dòng)歸位到原點(diǎn)，等待下一次切割，完成 切割后，旋轉(zhuǎn)旋扭，使壓紙軸通過(guò)爪將切割介質(zhì)退出刻字機(jī)。
在工作過(guò)程中，可通過(guò)USB接口或SD接口傳輸待刻寫(xiě)文件，也可以從與刻字機(jī)連接的控 制主機(jī)上讀取待刻寫(xiě)文件。當(dāng)然，中央處理器也可以檢測(cè)插入至USB接口或SD接口的存儲(chǔ)卡， 判斷是否有有效文件格式的文件，若有，則讀取該文件進(jìn)行刻字處理。
并且，在獲取到有效的待刻寫(xiě)文件后，有中央處理器控制，先從待刻寫(xiě)文件里讀取一行 數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，將解析數(shù)據(jù)送入緩沖器，產(chǎn)生相應(yīng)的刻寫(xiě)控制指令進(jìn)行刻字操作，
當(dāng)然，如果待刻寫(xiě)文件所設(shè)定的文檔寬度超出了本刻字機(jī)所能切割的最大寬度，那在實(shí) 際切割中，當(dāng)跑車(chē)到達(dá)左右極限時(shí)會(huì)觸動(dòng)限位保護(hù)開(kāi)關(guān)，使機(jī)停止工作，避免機(jī)器因文檔設(shè) 置不當(dāng)而引起的損壞。
另外，在讀取刻字文檔，開(kāi)始正式刻字之前，還可以通過(guò)光學(xué)識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)預(yù)先打印的 標(biāo)記進(jìn)行識(shí)別來(lái)進(jìn)行偏差校正發(fā)出查找+令查找第一個(gè)預(yù)打印標(biāo)記Sl;等待正確的返回值 后，再發(fā)出查找命令查找第二個(gè)預(yù)打印標(biāo)記S2，并等待正確的返回值；將收到的返回值有中 央處理器進(jìn)行計(jì)算分析，依分析結(jié)果校正刻字偏差。
本發(fā)明通過(guò)由X軸馬達(dá)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和同步帶帶動(dòng)跑車(chē)左右移動(dòng)，及Y軸馬達(dá)通過(guò) 變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)走紙軸使切割介質(zhì)前后移動(dòng)，由電》茲組件控制裝配在刀架內(nèi)的刀座下刀、 收刀，使刀座能靈活、高效的在切割介質(zhì)上劃割圖樣，并且本款機(jī)型在跑車(chē)中成功的引入了 雙連桿機(jī)構(gòu)，使在同樣大小的跑車(chē)件及現(xiàn)有電磁鐵輸出磁力不變的情況下得到更大的下刀壓 力以滿(mǎn)足能切割M材質(zhì)的需求，同時(shí)傳動(dòng)部分加入了馬達(dá)的步進(jìn)細(xì)化及柔性、帶自調(diào)節(jié)的 齒輪嗜合設(shè)計(jì)，使切割介質(zhì)及跑車(chē)的移動(dòng)誤差小，使切割出來(lái)的圖樣品質(zhì)更高，而新的刀座 設(shè)計(jì)更具人性化，使調(diào)刀、換刀更簡(jiǎn)捷、方便，滿(mǎn)足使用者(尤其是初級(jí)使用者)的需求。 同時(shí)本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、有效的特點(diǎn)，能在以較低制造成本情況下，實(shí)現(xiàn)刻字機(jī)高 品質(zhì)的工作性能。
權(quán)利要求
1、一種刻字機(jī)，包括由底座(1)及位于該底座(1)兩側(cè)的左、右機(jī)殼(2、3)、Y軸馬達(dá)(4)和X軸馬達(dá)(5)，其特征在于所述底座(1)上方于所述左、右機(jī)殼(2、3)間設(shè)有相互平行的由所述Y軸馬達(dá)(4)連動(dòng)的走紙軸(6)、與該走紙軸(6)配合的壓紙軸(7)、及位于該走紙軸(7)后側(cè)的橫梁(8)；所述橫梁(8)上設(shè)有跑車(chē)(12)，該跑車(chē)(12)與由所述X軸馬達(dá)(5)的連動(dòng)的同步帶(13)連接，且所述跑車(chē)(12)與下刀桿(43)連接，所述下刀桿(43)前端設(shè)有刀座(16)，所述底座(1)內(nèi)設(shè)有連接下刀桿(43)連的電磁組件；兩組均由相互嚙合的第一轉(zhuǎn)輪(24)和第二轉(zhuǎn)輪(48)組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中兩個(gè)第一轉(zhuǎn)輪(24)分別與橫梁(8)和同步帶(13)連接，而兩個(gè)第二轉(zhuǎn)輪(48)分別與Y軸馬達(dá)(4)和X軸馬達(dá)(5)的轉(zhuǎn)軸連接；設(shè)置于底座(1)上包括控制電路的驅(qū)動(dòng)控制板(50)，由該控制電路包括中央處理器(60)和與之相連的可編程邏輯單元(61)；分別用于根據(jù)可編程邏輯單元(61)發(fā)出的控制指令產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)X軸馬達(dá)(5)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和同步帶(13)帶動(dòng)跑車(chē)(12)在X軸向移動(dòng)、Y軸馬達(dá)(4)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)走紙軸(6)在X軸向前后移動(dòng)以及控制電磁組件帶動(dòng)刀座(16)產(chǎn)生刻字動(dòng)作的X軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路(62)、Y軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路(68)和刻刀控制電路(63)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的刻字機(jī)，其特征在于所述控制電路包括所述控制電路 還包括用于從外界的控制主機(jī)獲取刻寫(xiě)文件的PC接口 (64);用于從外界的存儲(chǔ)卡獲取 刻寫(xiě)文件的USB接口 (65)和SD接口 (66);以及用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺(jué)，采用CCD傳感的 光學(xué)識(shí)別單元(67);均與中央處理器(60)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的刻字機(jī)，其特征在于所述刀座(16)包括均為塑膠件 的刀桿(35)和刀帽(36),刀帽(36)螺合于刀桿(35)的一端；刀帽(36)的外圓壁 上標(biāo)有標(biāo)識(shí)不同材質(zhì)厚度的刻度，內(nèi)圓壁上開(kāi)有與刻度相對(duì)應(yīng)的限位槽；裝在刀桿(35) 上且固定于刀帽(36)內(nèi)圓壁上相鄰限位槽之間的滾珠(34);設(shè)置于刀桿(35)內(nèi)，且 露出刀桿(35)的長(zhǎng)度與滾珠(34)固定位置的刻度數(shù)一致的刻刀(26);以及設(shè)置于刀 帽(36)內(nèi)的退刀桿(33)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的刻字機(jī)，其特征在于所述跑車(chē)(12)還包括 由磁芯軸銷(xiāo)(38)、連桿銷(xiāo)(40)、連桿支軸(41)、連桿(39)組成，將電磁組件輸出力按比例增大的第一級(jí)杠桿片幾構(gòu)，以連桿支軸(41)為杠桿支點(diǎn)，電磁組件輸出力拉動(dòng) 》茲芯軸銷(xiāo)(38 )帶動(dòng)連桿(39)繞連桿支軸(41)轉(zhuǎn)動(dòng)，且連桿支軸(41 )到磁芯軸銷(xiāo)(38 ) 之間的力臂大于連桿支軸(41)到連桿銷(xiāo)(40)之間的力臂；由連桿銷(xiāo)(40)、下刀桿(43)、下刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸(37)、刀座(16)組成的第二級(jí)杠桿 機(jī)構(gòu)，以下刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸(37)為支點(diǎn)，連桿銷(xiāo)(40)到下刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸(37)之間的刀臂小 于或大于刀座(16)到下刀桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸(37)之間的力臂。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的刻字機(jī)，其特征在于所述電磁組件包括固定于所述底座 (1)內(nèi)的電磁鐵(21)，與所述下刀桿(43)連接的磁芯(22),所述磁芯(22)經(jīng)回位彈簧與電磁鐵(21)連接。
6、 一種刻字機(jī)控制電路，該刻字機(jī)包括底座(l)、 Y軸馬達(dá)(4)、 X軸馬達(dá)(5)、變 速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、同步帶(13)、跑車(chē)(12)、電磁組件、刀座(16)，其特征在于該控制電 路設(shè)置底座(1)上，包括中央處理器(60)和與之相連的可編程邏輯單元(61);分別用于根據(jù)可編程邏輯單元(61)發(fā)出的控制指令產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)X軸馬達(dá)(5 )通過(guò)變 速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和同步帶(13)帶動(dòng)跑車(chē)(12)在X軸向移動(dòng)、Y軸馬達(dá)(4)通過(guò)變速傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)帶動(dòng)走紙軸(6)在X軸向前后移動(dòng)以及控制電磁組件帶動(dòng)刀座(16)產(chǎn)生刻字動(dòng)作 的X軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路(62)、 Y軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路(68)和刻刀控制電路(63)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的刻字機(jī)控制電路，其特征在于所述控制電路還包括用 于從外界的控制主機(jī)獲取刻寫(xiě)文件的PC接口 (64);用于從外界的存儲(chǔ)卡獲取刻寫(xiě)文件的 USB接口 (65)和SD接口 (66);以及用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺(jué)，采用CCD傳感的光學(xué)識(shí)別單 元(67);均與中央處理器(60)連接。
8、 一種刻字機(jī)控制方法，其特征在于，包括 步驟A、讀取有效的刻寫(xiě)文件；步驟B、解析刻寫(xiě)文件，產(chǎn)生控制指令；步驟C、由控制指令驅(qū)動(dòng)X軸馬達(dá)(5 )通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和同步帶(13 )帶動(dòng)跑車(chē) (12)在X軸向移動(dòng)、Y軸馬達(dá)(4)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)走紙軸(6 )在X軸向前后移 動(dòng)以及控制電磁組件帶動(dòng)刀座(16)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于刻寫(xiě)文件的刻字動(dòng)作。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的刻字機(jī)控制方法，其特征在于步驟C之前還包括采用光 學(xué)識(shí)別預(yù)先打印標(biāo)記，對(duì)刻寫(xiě)偏差進(jìn)行校正的步驟。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的刻字機(jī)控制方法，其特征在于所述步驟B包括 依次從刻寫(xiě)文件中讀取一行數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析后送入緩沖區(qū)； 對(duì)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行刻寫(xiě)規(guī)劃，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)X軸馬達(dá)(5)、 Y軸馬達(dá).(4)和刀座(16)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)刻寫(xiě)數(shù)據(jù)的控制指令。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種刻字機(jī)及其控制電路，該刻字機(jī)包括底座、Y軸馬達(dá)和X軸馬達(dá)；由所述Y軸馬達(dá)連動(dòng)的走紙軸、壓紙軸；與由所述X軸馬達(dá)的連動(dòng)的同步帶連接的跑車(chē)，且所述跑車(chē)與下刀桿連接，所述下刀桿前端設(shè)有刀座，所述底座內(nèi)設(shè)有連接下刀桿連的電磁組件；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；設(shè)置于底座上包括控制電路的驅(qū)動(dòng)控制板，由該控制電路包括中央處理器和與之相連的可編程邏輯單元；分別用于發(fā)出的控制指令產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)X軸馬達(dá)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和同步帶帶動(dòng)跑車(chē)在X軸向移動(dòng)、Y軸馬達(dá)通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)走紙軸在X軸向前后移動(dòng)以及控制電磁組件帶動(dòng)刀座產(chǎn)生刻字動(dòng)作的X軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路、Y軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路和刻刀控制電路。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精度高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B44B3/00GK101204901SQ200710124970
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者孫曉兵 申請(qǐng)人:深圳市創(chuàng)造機(jī)電有限公司