一种用于场镜的防护装置及具有其的激光标刻设备的制作方法

1.本实用新型涉及激光刻印领域，尤其涉及一种用于场镜的防护装置及具有其的激光标刻设备。


背景技术：

2.随着冶金行业的标刻需求不断增加，激光标刻应运而生，其具有标记速度快、运行成本低、无污染等特点。但是，当激光束打到金属表面瞬间，会造成部分金属熔化，甚至是金属飞溅，这会直接影响损坏场镜而影响标刻效果。
3.因此，现在需要一种用于场镜的防护装置及具有其的激光标刻设备。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种用于场镜的防护装置及具有其的激光标刻设备，技术方案如下：
5.一方面，本实用新型提供了一种用于场镜的防护装置，包括第一托架层、第二托架层、第三托架层和防护镜片，其中，所述防护镜片为透明结构，所述第一托架层、第二托架层、第三托架层均为中空结构，所述第一托架层的内侧壁具有向内凸出的第一托台，所述第一托台用于支撑场镜，所述第二托架层的内侧壁具有向内凸出的第二托台，所述第二托台用于支撑所述防护镜片；
6.所述第一托架层还设有自所述第一托台下侧向下延伸的立壁，所述第二托架层设置在所述立壁内侧，并与所述第一托台的下表面固定连接；
7.所述第三托架层的内侧壁具有向内凸出的第三托台，所述第一托架层与第三托架层上下扣合，所述第一托架层的立壁探入第三托架层中，且所述立壁与所述第三托架层的内侧壁和第三托台均形成间隔区域；
8.所述第一托架层上还设有进气孔，使得从所述进气孔输入的气流能够通过所述立壁与所述第三托架层之间的间隔区域能够到达所述第三托架层的下方。
9.进一步地，所述立壁的外侧设有由上而下向内倾斜的斜面。
10.优选地，所述立壁的斜面与相应竖直面的夹角范围为15
°
至89
°
。
11.优选地，所述立壁的斜面与相应竖直面的夹角范围为30
°
至60
°
。
12.进一步地，所述防护镜片为圆形，所述第一托架层、第二托架层、第三托架层均为圆环形。
13.进一步地，所述进气孔由所述第一托架层的侧壁向内延伸，所述进气孔的数量为多个，多个进气孔分别位于所述第一托架层所在圆周的等分点处。
14.进一步地，所述第三托台和立壁均为连续周向设置；
15.所述第二托台和第一托台为连续周向设置或者非连续间隔设置。
16.进一步地，所述第二托架层与所述第一托台的下表面通过多个螺钉固定连接，所述第三托架层与第一托架层的下表面通过多个螺钉固定连接。
17.进一步地，在所述第一托架层与第三托架层固定连接的情况下，所述第二托架层能够与所述第一托架层分离，以用于更换所述防护镜片。
18.另一方面，本实用新型提供了一种激光标刻设备，包括激光器、振镜、场镜及如上文所述的用于场镜的防护装置；所述激光器包括通过光纤两端连接的激光发生器和激光接头，所述激光器用于向所述振镜发射激光，所述振镜用于反射激光使其到达场镜，所述场镜用于使透过其的激光聚焦；所述防护装置设置在所述场镜下方。
19.本实用新型提供的技术方案带来的有益效果为：避免迸溅的金属损坏场镜而影响标刻效果，同时本防护装置易于更换，节省了维修时间，降低了成本。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，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的附图。
21.图1为本实用新型实施例提供的防护装置的剖面示意图；
22.图2为图1的爆炸图；
23.图3为本实用新型实施例提供的激光标刻设备的工作原理图；
24.图4为本实用新型实施例提供的激光标刻设备的结构示意图；
25.图5为图4的后视图；
26.图6为本实用新型实施例提供的激光标刻设备的第一局部结构示意图；
27.图7为本实用新型实施例提供的激光标刻设备的第二局部结构示意图；
28.图8为本实用新型实施例提供的激光标刻设备的第三局部结构示意图；
29.图9为图8的正视图；
30.图10为本实用新型实施例提供的激光标刻机的工作原理图。
31.其中，附图标记包括：1-外箱体，2-激光发生器，3-水冷装置，41-第一进水接口，42-第一出水接口，43-第二进水接口，44-第二出水接口，45-第三进水接口，46-第三出水接口，47-第四进水接口，48-第四出水接口，51-第一保护壳，52-第二保护壳，6-第三水路管道，71-激光接头，72-准直器，73-安装接头，74-光纤，81-第一托架层，811-第一托台，812-立壁，813-进气孔，82-第二托架层，821-第二托台，83-第三托架层，831-第三托台，84-防护镜片，9-显示屏，10-灯塔，11-立柱，12-滑轮。
具体实施方式
32.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
33.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样
使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
34.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种用于场镜的防护装置，用于保护场镜，避免迸溅的金属损坏场镜，进而影响标刻效果，如图1-2所示，所述防护装置包括第一托架层81、第二托架层82、第三托架层83，所述第一托架层81、所述第二托架层82、所述第三托架层83均为中空结构。其中，所述第一托架层81上设有进气孔813，所述第一托架层81的内侧壁具有向内凸出的第一托台811，所述第一托台811用于支撑所述场镜，所述第一托架层81还设有自所述第一托台811下侧向下延伸的立壁812；所述第二托架层82设置在所述立壁812内侧，并与所述第一托台811的下表面固定连接，所述第二托架层82的内侧壁具有向内凸出的第二托台821，所述第二托台821用于支撑所述防护镜片84；所述第三托架层83的内侧壁具有向内凸出的第三托台831，所述第一托架层81与第三托架层83上下扣合，所述第一托架层81的立壁812探入第三托架层83中，且所述立壁812与所述第三托架层83的内侧壁和第三托台831均形成间隔区域。
35.如图1所示，所述防护装置还包括透明结构的防护镜片84和设置在所述防护镜片84外周的风刀结构，所述风刀结构包括所述进气孔813、所述立壁812与所述第三托架层83内侧壁形成的间隔区域、所述立壁812与所述第三托台831形成的间隔区域，使得从所述进气孔813输入的气流能够通过所述风刀结构到达所述第三托架层83的下方，即气流向所述防护镜片84下方的中心汇聚。
36.在本实用新型的一个实施例中，所述防护镜片84为圆形；所述第一托架层81、所述第二托架层82及所述第三托架层83均为圆环形；所述第一托台811、所述第二托台821、所述第三托台831及所述立壁812均为连续周向设置，并且，所述立壁812的外侧设有由上而下向内倾斜的斜面；所述进气孔813由所述第一托架层81的侧壁向内延伸，所述进气孔813的数量为两个，分别位于所述第一托架层81所在圆周的等分点处；所述第二托架层82与所述第一托台811的下表面通过多个螺钉固定连接，所述第三托架层83与所述第一托架层81的下表面通过多个螺钉固定连接。需要注意的是，所述第一托台811和所述第二托台821还可以为非连续间隔设置；所述立壁812处的斜面与相应竖直面的夹角范围为15
°
至89
°
，进一步优选地，所述立壁812的斜面与相应竖直面的夹角范围优选为30
°
至60
°
，在本实施例中，所述立壁812的斜面与相应竖直面的夹角为60
°
；所述进气孔813的数量可以为一个或多个，托夹层与托台的连接方式也不限于通过螺钉连接。
37.另外，在所述第一托架层81与所述第三托架层83固定连接的情况下，所述第二托架层82能够与所述第一托架层81分离，以用于更换所述防护镜片84，方便快捷，节约了维修时间，使得成本降低。
38.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种用于冶金板材的激光标刻设备，所述激光标刻设备包括激光模块、光学模块以及水冷装置3，其中，所述激光模块包括激光发生器2、激光接头71及控制单元，所述激光发生器2为非脉冲激光器，所述激光发生器2的工作功率最大值为2000w；所述光学模块包括准直器72、振镜及场镜。
39.如图4、5、6、9所示，外箱体1包括第一子箱体和第二子箱体，所述激光发生器2设置在所述第一子箱体内，所述水冷装置3设置在所述第二子箱体内，所述激光发生器2通过光纤74与所述激光接头71连接，所述激光发生器2、所述光纤74、所述激光接头71及所述准直器72依次连接，所述准直器72通过安装接头73安装在第一保护壳51的外壁处，所述激光接头71、所述准直器72及所述安装接头73设置在第二保护壳52内，所述振镜和所述场镜设置在所述第一保护壳51内。
40.需要说明的是，如图7所示，所述第一保护壳51和所述第二保护壳52与所述外箱体1分离设置，在本实施例中，所述第一保护壳51和所述第二保护壳52设置在与所述外箱体1分离的立柱11上，其优选为双侧立柱，所述立柱11上设有滑轮12，方便所述立柱11移动至任意位置处，以带动所述第一保护壳51和所述第二保护壳52移动至刻印区域的上方。另外，在本实施例中，所述外箱体1上也设有滑轮12以方便移动，所述滑轮12的位置和数量均不作具体限定。
41.如图3所示，所述控制单元与所述激光发生器2连接，以控制所述激光发生器2发射激光的工作频率及工作功率等参数，并且，所述控制单元还与所述振镜连接，以控制所述振镜的旋转角度、旋转方向、移动速度及位移等参数，基于这些参数以实现在冶金板材上标刻预定义的刻印内容。具体地，在本实施例中，所述控制单元通过信号线与所述振镜的扫描系统电连接，所述振镜的扫描系统根据接收到的来自控制单元的控制信号以控制所述振镜的旋转角度和旋转方向，所述激光发生器2同理于所述振镜，此处不再赘述，需要注意的是，连接方式可以是上文举例的信号线，也可以是通信模块，不以此限定本实用新型的保护范围。
42.具体地，如图3所示，在所述控制单元的控制下，所述激光发生器2以预设的工作频率及工作功率等参数发射激光，并通过所述光纤74进行传输，再经过所述准直器72的整形，所述激光打至所述振镜处，所述振镜能够反射激光使其到达所述场镜，所述场镜使透过其的激光聚焦至刻印区域，进而激光使置于所述刻印区域的冶金板材表面显现刻印内容，所述刻印内容相对于冶金板材表面呈凸起状和/或凹陷状。需要说明的是，所述刻印内容不仅包括冶金板材的生产批号，还包括logo标识和防伪编号，故本激光标刻设备不仅能够进行批次检测，还可以进行防伪识别，具体的刻印内容包括但不限于凸起或凹陷的文字、图形、数字、字母、条形码及二维码中的一种或多种。
43.在本实用新型的一个实施例中，所述激光发生器2为连续激光器，在所述控制单元的控制下，所述连续激光器以设定的工作频率依次输出激光，且在每个周期内持续输出的激光的功率恒定为设定的输出功率值。
44.具体地，当在焦距范围为200mm至400mm内的选择场镜，在100w至800w范围内设定所述连续激光器的输出功率，在10khz至60khz范围内设定所述连续激光器的工作频率，在5mm/s至200mm/s范围内设定所述振镜的转动速率，使得所述刻印内容被一次性且呈凸起状地刻印在冶金板材表面，优选地，所述连续激光器的输出功率为500w，所述连续激光器的工作频率为50khz，所述振镜的转动速率为100mm/s。
45.当在焦距范围在150mm至400mm内的选择场镜，在1400w至2200w范围内设定所述连续激光器的输出功率，在10khz至60khz范围内设定所述连续激光器的工作频率，在800mm/s至2200mm/s范围内设定所述振镜的转动速率，使得所述刻印内容一次性且呈凹陷状地显现在冶金板材表面，当然，为了满足不同的需求及刻印效果，也可以在相同的区域进行多次刻
印，使得所述刻印内容相对于冶金板材表面呈凹陷状。
46.在本实用新型的一个实施例中，所述准直器72为qbh准直器，所述光纤74传输的激光通过所述准直器72的整形后，能够在经过所述振镜反射后打至所述场镜处的光斑直径范围介于10微米至50微米。
47.在本实用新型的一个实施例中，所述水冷装置3用于为所述激光发生器2进行降温。所述第一子箱体内设有第一水路管道，如图5所示，所述第一子箱体的箱壁上设有第一进水接口41和第一出水接口42，所述第一水路管道的一端与所述第一进水接口41连接，另一端与所述第一出水接口42连接；所述水冷装置3内设有第二水路管道，所述第二子箱体的箱壁上设有第二进水接口43和第二出水接口44，所述第二水路管道的一端与所述第二进水接口43连接，另一端与所述第二出水接口44连接。具体地，通过将所述第一进水接口41与所述第二出水接口44连通，并将所述第一出水接口42与所述第二进水接口43连通，进而所述第一子箱体内的第一水路管道与所述水冷装置3内的第二水路管道形成第一循环水路，通过所述第一循环水路为所述激光发生器2进行降温。需要说明的是，在本实施例中，如图3所示，所述第一循环水路为冷水水路。
48.在本实用新型的一个实施例中，所述水冷装置3还用于为所述光学模块进行降温。如图5、8、9所示，所述第一保护壳51内设有第三水路管道6，所述第一保护壳51的箱壁上设有第三进水接口45和第三出水接口46，所述第三水路管道6依次在所述第一保护壳51的多个内侧壁上延伸，且所述第三水路管道6的一端与所述第三进水接口45连接，另一端与所述第三出水接口46连接；所述水冷装置3内还设有第四水路管道，所述第二子箱体的箱壁上还设有第四进水接口47和第四出水接口48，所述第四水路管道的一端与所述第四进水接口47连接，另一端与所述第四出水接口48连接。具体地，通过将所述第三进水接口45与所述第四出水接口48连通，并将所述第三出水接口46与所述第四进水接口47连通，进而所述第一保护壳51内的第三水路管道6与所述水冷装置3的第四水路管道形成第二循环水路，通过所述第二循环水路为所述光学模块进行降温。需要说明的是，在本实施例中，如图3所示，所述第二循环水路为常温水路。
49.进一步地，所述激光接头71上设有两个冷却接口及其之间的子冷却水路，所述准直器72的安装接头73上设有两个冷却接口及其之间的子冷却水路，所述场镜处设置有两个冷却接口及其之间的子冷却水路，将所述激光接头71处的冷却接口、所述准直器72的安装接头73处的冷却接口、所述场镜处的冷却接口、所述第三进水接口45、所述第三出水接口46与所述第四进水接口47、所述第四出水接口48以非定向顺序连接，以使所述激光接头71处的子冷却水路、所述安装接头73处的子冷却水路、所述场镜处的子冷却水路、第三水路管道6、所述第四水路管道处于同一循环水路中。
50.具体地，在本实施例中，所述第四出水接口48与所述第三进水接口45连接，所述第三进水接口45与所述场镜处的一个冷却接口连接，所述场镜处的另一个冷却接口与所述振镜处的一个冷却接口连接，所述振镜处的另一个冷却接口与所述准直器72的安装接头73处的一个冷却接口连接，所述安装接头73处的另一个冷却接口与所述激光接头71处的一个冷却接口连接，所述激光接头71处的另一个冷却接口与所述第三出水接口46连接，所述第三出水接口46与所述第四进水接口47连接，当上述接口之间实现连通时，所述常温循环水沿着所述第四水路管道、第三水路管道6以及各个子冷却水路进行循环，以对所述光学模块进
行降温。需要说明的是，本段所述的连接顺序仅为举例，不以此限定本实用新型的保护范围。
51.所述第二子箱体内还设有隔热层和排风口，所述排风口与所述外箱体1的外部连通，以排出所述第二子箱体中的气流。所述水冷装置3还包括设置在第二子箱体内的水泵、水冷块、换热器及散热风扇，所述换热器设置在与所述排风口相对的区域，所述散热风扇设置在与所述换热器相对的区域。其中，所述水泵、所述水冷块及所述换热器设置在所述第一循环水路中，以形成冷水水路。
52.另外，所述水冷装置3的制冷功率最大值到达2000w，在本实施例中，所述水冷装置3的实际制冷功率设置为1700w，所述第三水路管道6由导热材料制成。
53.如图4、5所示，所述外箱体1上还设有显示屏9、灯塔10以及滑轮12，在本实施例中，所述显示屏9为触摸屏，使用者通过该触摸屏能够调整所述激光发生器2和所述振镜的相关参数，以控制所述激光标刻设备进行工作。
54.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种用于冶金板材的激光标刻机，如图10所示，所述激光标刻机包括标刻控制机柜和标刻输出平台，其中，所述标刻控制机柜包括人机界面、工控机、激光器及水冷装置3，所述标刻输出平台包括qbh接头、振镜、场镜以及气帘。激光器通过工控机与人机界面相连，并产生激光通过qbh接头输出到振镜，通过振镜后再到场镜输出激光实现对钢材的标刻。
55.所述水冷装置3为激光器散热；所述激光器采用1.5kw的激光器，通过工控机启动信号控制产生1.5kw的激光，并通过qbh接头对外输出到振镜；所述振镜采用镀膜处理的振镜，满足对大功率激光器的要求，通过人机界面实现对标识的输入，与此同时，工控机将标识转化成驱动信号，驱动振镜运行，实现标识的标刻；所述场镜采用330mm焦距的可更换镀膜处理场镜，防止标刻时产生的大量热火花喷溅到场镜；所述气帘安装在场镜两侧，与场镜夹角为10
°
并向下喷出0.5mpa的空气，防止标刻时产生的大量热火花喷溅到场镜。
56.所述激光标刻机缩短了标刻时间，使标刻时间缩短至60～70秒，还加深了标刻深度，使标刻深度达到0.01～2mm，并且通过气帘、镀膜等方式提高了场镜的使用寿命。
57.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种激光标刻的工作过程，利用上文所述的激光标刻设备或激光标刻机对待标刻的冶金板材进行标刻，所述工作过程包括：
58.控制非脉冲激光器以预设的工作频率和输出功率发射激光，使置于刻印区域的冶金板材表面显现刻印内容，其中，所述刻印内容相对于冶金板材表面呈凸起状和/或凹陷状。
59.所述工作过程利用的非脉冲激光器与上述实施例所述的激光标刻机或用于冶金板材的激光标刻设备中利用的非脉冲激光器的工作过程属于同一思想，通过全文引用的方式将上述激光标刻机或用于冶金板材的激光标刻设备实施例的全部内容并入本工作过程实施例，不再赘述。
60.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种钢板批次检测的工作过程，包括以下步骤：
61.将生产得到的钢板依次输送至标识平台；
62.利用激光标刻设备对输送至所述标识平台的钢板上对应刻印区域的表面进行刻印，所述激光标刻设备包括非脉冲激光器，其以设定的工作频率依次输出激光，且在每个周
期内持续输出的激光的功率恒定为设定的输出功率值，使刻印内容相对于钢板表面呈凸起状和/或凹陷状，所述刻印内容包括预设的批次标识；
63.对完成刻印的钢板进行质量抽检，若抽检不合格，则根据钢板上刻印的批次标识查找与抽检不合格的钢板属于同一批次的钢板；
64.对该批次的全部钢板进行检测后的相应处理。
65.需要说明的是，所述钢板批次检测的工作过程可以根据预先获取钢板的输送速度和当前的刻印内容，控制振镜的旋转角度和转动速度，以使在钢板输送的过程中完成激光刻印，或者，也可以在钢板输送的过程中停止预设的时间以进行刻印，不以此限定本实用新型的保护范围；另外，所述钢板批次检测的工作过程利用的激光标刻设备与上述实施例所述的激光标刻机或用于冶金板材的激光标刻设备的工作过程属于同一思想，通过全文引用的方式将上述激光标刻机或用于冶金板材的激光标刻设备实施例的全部内容并入本钢板批次检测的工作过程实施例，不再赘述。
66.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种钢板真伪检测的工作过程，包括以下步骤：
67.将生产得到的钢板依次输送至标识平台；
68.利用激光标刻设备对输送至所述标识平台的钢板上对应刻印区域的表面进行刻印，所述激光标刻设备包括非脉冲激光器，其以设定的工作频率依次输出激光，且在每个周期内持续输出的激光的功率恒定为设定的输出功率值，使刻印内容相对于钢板表面呈凸起状和/或凹陷状，所述刻印内容包括预设的logo标识和/或防伪编号；
69.对完成刻印的钢板进行真伪抽检，若钢板上刻印的logo标识或防伪编号与预设的真实的logo标识或防伪编号不相符，则该钢板为假冒伪造产品；
70.对该钢板进行相应处理，比如销毁或报废处理。
71.需要说明的是，所述钢板真伪检测的工作过程利用的激光标刻设备与上述实施例所述的激光标刻机或用于冶金板材的激光标刻设备的工作过程属于同一思想，通过全文引用的方式将上述激光标刻机或用于冶金板材的激光标刻设备实施例的全部内容并入本钢板真伪检测的工作过程实施例，不再赘述。
72.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
73.以上所述仅是本技术的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。