專利名稱：激光打標書寫雕刻機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種應(yīng)用于激光加工行業(yè)的激光打標書寫雕刻機，可在金屬、陶瓷、半導(dǎo)體、橡膠、塑料等材料制品表面雕刻各種圖形、文字等標記。
現(xiàn)有的激光打標書寫雕刻機結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，它主要包括有順序連接的激光器系統(tǒng)1、擴束系統(tǒng)2、掃描系統(tǒng)3及計算機控制系統(tǒng)4。激光器系統(tǒng)1產(chǎn)生的激光經(jīng)擴束系統(tǒng)2擴束后，在計算機控制系統(tǒng)4的控制下，再經(jīng)掃描系統(tǒng)3將光束聚焦在工件表面，完成雕刻工作。計算機控制系統(tǒng)4主要控制圖形的采集、文字的輸入輔出、激光器系統(tǒng)1與掃描系統(tǒng)3的正常運行及同步工作等任務(wù)。從其工作原理可知，這種雕刻機僅能采用一種掃描系統(tǒng)工作，即或者采用振鏡掃描系統(tǒng)工作，雕刻一種幅面小(一般為50×50mm2)且精細的圖形、文字，或者采用二維反射鏡掃描系統(tǒng)工作，雕刻一種大幅面(一般為A3、A2、A1、A0繪圖紙大小)的圖形、文字，一臺雕刻機不能同時實現(xiàn)兩種掃描系統(tǒng)工作方式、滿足多種工件的加工要求。因此在激光加工中，為滿足多種激光加工尺寸和精度的要求，必須配置兩套激光打標書寫雕刻機，這樣勢必大大增加用戶支出成本，同時，現(xiàn)有的激光器采用波長為1.06μm的NdYAG激光或波長為10.6μm的CO2激光作光源，加工精度受到局限。
本實用新型的目的在于提供一種使用一臺激光器和一臺計算機可分別實現(xiàn)振鏡掃描系統(tǒng)工作方式或二維反射鏡掃描系統(tǒng)工作方式工作的激光打標書寫雕刻機。
本實用新型的激光打標書寫雕刻機結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，其特征在于采用了倍頻NdYAG激光的激光器，另在擴束系統(tǒng)和掃描系統(tǒng)之間，增設(shè)了可控制激光分別進入多臺掃描系統(tǒng)的光路控制器5，光路控制器5主要包括動、定燕尾導(dǎo)軌16、19組成的臺架、推動動燕尾導(dǎo)軌16移動的推桿11及固定于動燕尾導(dǎo)軌16上的反射鏡操15和其架上的反射鏡14。激光器系統(tǒng)1產(chǎn)生的高功率、高重復(fù)頻率的激光，經(jīng)擴束系統(tǒng)2擴束后，由光路控制器5控制光束進入振鏡掃描系統(tǒng)6或二維反射鏡掃描系統(tǒng)7，完成不同掃描系統(tǒng)工作方式任務(wù)，無論何種工作狀況均由一臺計算機系統(tǒng)控制其工作。
本實用新型中的光路控制器5主要由與激光器底座固定在一起的定燕尾導(dǎo)軌19、置于其上的動燕尾導(dǎo)軌16、通過轉(zhuǎn)動絲21調(diào)節(jié)動、定燕尾導(dǎo)軌間隙的間隙調(diào)節(jié)塊20、定位動燕尾導(dǎo)軌16位置的定位塊17、推動動燕尾導(dǎo)軌16移動的推桿11及固定于動燕尾導(dǎo)軌16上的反射鏡架15和其架上的反射鏡14構(gòu)成。推桿11與動燕尾導(dǎo)軌16相連，這樣，通過控制推桿11的移動，便可控制動燕尾導(dǎo)軌16及與之相連的反射鏡架15和其上的反射鏡14一起沿定燕尾導(dǎo)軌19左右移動。轉(zhuǎn)動頂絲21可調(diào)節(jié)間隙調(diào)節(jié)塊20，從而調(diào)整動、定燕尾導(dǎo)軌16、19間的間隙，以保證動、定燕尾導(dǎo)軌16、19配合緊密但又不致卡死。推桿11中部設(shè)有兩段與密封板8上的螺孔22相配合的螺紋10，當其中一段與螺孔22配合時，通過推桿11與動燕尾導(dǎo)軌16之間的連接裝置以及定位塊17的作用，對動燕導(dǎo)軌16施加一定的壓力，使其穩(wěn)固精確定位，使反射鏡14處于工作位置；相反，當推桿11的中部螺紋10的另一段與螺孔22配合時，反射鏡14脫離工作位置。
本實用新型采用了波長為0.532μm的摻釹釔鋁石榴石的二倍頻NdYAG激光，其光路工作狀態(tài)如圖4、圖5所示。圖4中，反射鏡14處于工作位置，入射光束經(jīng)反射鏡14反射后，進入二維反射鏡掃描系統(tǒng)7，可對工件進行大幅面圖形、文字的雕刻；圖5中，反射鏡脫離工作位置，入射光束直接進入振鏡掃描系統(tǒng)6，可對工作進行精細圖形、文字的雕刻。
本實用新型由于增設(shè)了光路控制器5，使一臺激光打際書寫雕刻機具備了兩臺激光打標書寫雕刻機的功能，降低了使用成本。另由于本實用新型采用了短波長的倍頻NdYAG激光作光源，使其聚焦的焦斑更小，提高了加工精度，并提高了對不同顏色材料加工的適應(yīng)性。
以下結(jié)合附圖和實施例進一步說明。


圖1現(xiàn)有的激光打標書寫雕刻機工作原理框圖；圖2本實用新型工作原理框圖；圖3本實用新型光路控制器結(jié)構(gòu)圖；圖4二維反射鏡掃描系統(tǒng)工作方式示意圖；圖5振鏡掃描系統(tǒng)工作方式示意圖。
實施例本實施例中光路控制器5具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中，9為螺釘，12為壓管板，13為光路密封管。定燕尾導(dǎo)軌19、置于其上的動燕尾導(dǎo)軌16及設(shè)在導(dǎo)軌一側(cè)的間隙調(diào)節(jié)塊20和頂絲21共同構(gòu)成臺架，整個臺架通過螺釘固定在激光器底座上。動燕尾導(dǎo)軌16可沿定燕尾導(dǎo)軌19作左右往復(fù)運動，它們之間的間隙可通過轉(zhuǎn)動頂絲21、調(diào)節(jié)間隙調(diào)節(jié)塊20加以調(diào)整，以保證燕尾導(dǎo)軌配合緊密又不致卡死。反射鏡架15固定于動燕尾導(dǎo)軌16上，并在其上部粘有反射鏡14，當動燕尾導(dǎo)軌16移動時，便能保證反射鏡架15及其上的反射鏡14與之作同步移動，反射鏡架15與導(dǎo)軌軸線呈45°角布置。
動燕尾導(dǎo)軌16的移動及精確定位由推桿11、固定于其上的壓簧18、開有螺孔22的密封板8及固定于定燕尾導(dǎo)軌19上的定位塊17構(gòu)成的推拉、鎖緊定位裝置控制。密封板8通過螺釘9與定燕尾導(dǎo)軌19固定在一起，并在其上部設(shè)有光路密封管13，通過壓管板12將光路密封管13壓住，可密封激光器，降低灰塵對光學(xué)元件的污染。推桿11左端部通過一螺母與其上的螺紋配合及壓簧18將其與動燕尾導(dǎo)軌16連接在一起，推桿11移動時，可帶動動燕尾導(dǎo)軌16一起移動。推桿11中部設(shè)有兩段螺紋10與開在密封板8上的螺孔22相配合，當螺紋10與螺孔22處于配合位置時，旋轉(zhuǎn)推桿11，可使推桿11左右移動；螺紋10、螺孔22脫離配合位置時，也可通過推拉使推桿11移動。由于推桿11的移動，可帶動與之相連的動燕尾導(dǎo)軌16及固定于其上的反射鏡架15及反射鏡14一起運動，再通過定位裝置可實現(xiàn)對動燕尾導(dǎo)軌16及反射鏡14的精確定位，從而實現(xiàn)對光路的控制作用。下面結(jié)合圖4、圖5具體說明。
如圖4所示，當推桿11的中部螺紋10處于a位置的一段(從圖3上看)與密封板8上的螺孔22相配合時，旋轉(zhuǎn)推桿11，推桿11便可帶動與之相連的動燕尾導(dǎo)軌16及導(dǎo)軌上的反射鏡14一起左右移動，通過螺紋10與螺孔22間的螺紋連接、推桿11上的壓簧18及定位塊17的作用，對動燕尾導(dǎo)軌16施加一定壓力，可使其穩(wěn)固精確定位。此時，反射鏡14處于工作位置，從激光器發(fā)出的入射光束經(jīng)過反射鏡14的反射作用改變了方向，進入二維反射鏡掃描系統(tǒng)7，實現(xiàn)二維反射鏡掃描系統(tǒng)工作方式，可對工件進行大幅面圖形、文字的雕刻。圖3中裝配圖位置即為這種狀態(tài)。
相反，如圖5所示，旋松推桿11的中部螺紋10處于a位置的一段與密封板8上螺孔22的配合，拉出推桿11，使推桿11的中部螺紋10處于b位置的一段(從圖3上看)與密封板8上螺孔22相配合，此時，動燕尾導(dǎo)軌16及反射鏡14脫離工作位置，入射光束直接進入振鏡掃描系統(tǒng)6，實現(xiàn)振鏡掃描系統(tǒng)工作方式，可進行精細圖形、文字的雕刻。
權(quán)利要求1.一種激光打標書寫雕刻機，主要包括有順序連接的激光器系統(tǒng)、擴束系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)及計算機控制系統(tǒng)，其特征在于采用了倍頻NdYAG激光的激光器，另在擴束系統(tǒng)和掃描系統(tǒng)之間，增設(shè)了可控制激光分別進入多臺掃描系統(tǒng)的光路控制器(5)，光路控制器(5)主要包括動、定燕尾導(dǎo)軌(16)(19)組成的臺架、推動動燕尾導(dǎo)軌(16)移動的推桿(11)、固定于動燕尾導(dǎo)軌(16)上的反射鏡架(15)及其架上的反射鏡(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光打標書寫雕刻機，其特征在于所述的光路控制器(5)中的臺架，主要包括與激光器底座固定在一起的定燕尾導(dǎo)軌(19)、置于其上的動燕尾導(dǎo)軌(16)、通過轉(zhuǎn)動頂絲(21)調(diào)節(jié)動、定燕尾導(dǎo)軌(16)(19)間隙的間隙調(diào)節(jié)塊(20)、定位動燕尾導(dǎo)軌(16)位置的定位塊(17)，推動動燕尾導(dǎo)軌(16)移動的推桿(11)中部設(shè)有兩段與密封板(8)上的螺孔(22)相配合的螺紋(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光打標書寫雕刻機，其特征在于采用的是可分別控制激光束進入振鏡掃描系統(tǒng)(6)或二維反射鏡掃描系統(tǒng)(7)的光路控制器(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光打標書寫雕刻機，其特征在于采用了波長為0.532μm的二倍頻NdYAG激光的激光器。
專利摘要一種激光打標書寫雕刻機,包括采用倍頻Nd:YAG激光作光源的激光器系統(tǒng)1、擴束系統(tǒng)2、光路控制器5、振鏡掃描系統(tǒng)6、二維反射鏡掃描系統(tǒng)7及計算機控制系統(tǒng)4。光路控制器5由動、定燕尾導(dǎo)軌16、19組成的臺架、推動動燕尾導(dǎo)軌16移動的推桿11及固定于動燕尾導(dǎo)軌16上、裝有反射鏡14的反射鏡架15構(gòu)成。經(jīng)擴束系統(tǒng)2擴束后的激光,由用戶按需求調(diào)整光路控制器5中反射鏡14的位置,控制其進入何種掃描系統(tǒng),以完成大幅面或精細圖形、文字雕刻。本機具有一機多用功能及加工精度高等特點。
文檔編號B41J3/407GK2283570SQ97202640
公開日1998年6月10日 申請日期1997年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月3日
發(fā)明者王偉祥, 孟慶宜, 郭寧, 王立新 申請人:北京工業(yè)大學(xué)