一種激光雕刻打字的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光雕刻打字機(jī)，由激光源系統(tǒng)、打標(biāo)物傳輸系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)集合成一臺輕巧的辦公設(shè)備。其中：激光源系統(tǒng)由激光器、偏轉(zhuǎn)光學(xué)馬達(dá)、掃描鏡、場鏡和激光控制機(jī)構(gòu)組成，打標(biāo)物傳輸系統(tǒng)由上料軸及其放料電機(jī)、儲線機(jī)構(gòu)、主驅(qū)動輥及其步進(jìn)電機(jī)、副驅(qū)動輥、三維移動對焦平臺、感光識別及其控制機(jī)構(gòu)組合而成，空氣凈化系統(tǒng)由空氣過濾器、喇叭集氣罩、波紋管、引風(fēng)機(jī)和風(fēng)扇隔網(wǎng)組成，激光和感光識別及其控制機(jī)構(gòu)則采用了MCU控制板和PLC控制器。
【專利說明】一種激光雕刻打字機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光器應(yīng)用于雕刻和打字領(lǐng)域，涉及用激光自動打標(biāo)與空氣凈化集成的雕刻打字機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著信息技術(shù)的高度發(fā)展，各個領(lǐng)域不僅對信息傳輸線路、動力供電與控制線路的布置也日趨復(fù)雜，而且對信息傳輸線路、供電線路運(yùn)行的持久壽命和可靠性都提高到更嚴(yán)格的要求，尤其對于潛艇艦船、動車高鐵、核電建設(shè)和航空航天領(lǐng)域更是率先如此。
[0003]舉例而言，一艘萬噸級的商船擁有14萬個電纜接口(有I萬根電纜、每根電纜有7根芯、每根芯有2個接口)，一艘航母的電線電纜總長超過3000公里、接口數(shù)超過16萬個；一架波音或空中巴士客機(jī)的民用服役期限要求達(dá)到35年、退役后再轉(zhuǎn)軍用無人機(jī)服役期限25年，對于非機(jī)械、非熱力易損件的使用壽命和可靠性必須保證60年并達(dá)到六西格瑪?shù)囊蟆?br> [0004]面對如此巨量的電纜對接任務(wù)和高可靠性要求，僅靠傳統(tǒng)電線絕緣層的顏色或者手寫標(biāo)簽紙是無法區(qū)分和保證電線之間正確對接的，更無法保證在60年的服役期內(nèi)進(jìn)行正確的維護(hù)和維修，因此人們發(fā)明了噴墨打印和熱轉(zhuǎn)移打印的熱縮標(biāo)識管系統(tǒng)。然而，后期的應(yīng)用試驗(yàn)表明雖然噴墨打印和熱轉(zhuǎn)移打印的熱縮標(biāo)識管系統(tǒng)可以保證電線之間的正確對接，但還是不能確保所打印的文字符號在60年的服役時間內(nèi)仍然清晰可見，所以人們又發(fā)明了激光打印標(biāo)識管系統(tǒng)，例如美國tyco公司的LMS-6000和LMS-9000激光打標(biāo)機(jī)，利用激光束在標(biāo)識管的亞表面聚焦灼燒而顯色，也可以在金屬表面刻畫文字和圖案，所形成的文字符號則可以達(dá)到“永久標(biāo)識”的效果。然而，類似LMS-6000和LMS-9000激光打標(biāo)機(jī)是早期的激光器技術(shù)，在實(shí)際使用中仍然有其缺點(diǎn):
①體積大而笨重，最輕的也有42kg；
②灼燒深度過量，對超薄材料容易燒穿或減薄有效厚度，降低了耐高壓電的等級；
③發(fā)煙量過大，容易產(chǎn)生NOx、HCN、CHx等有害氣體和煙霧，污染環(huán)境空氣。
[0005]綜上原因，客戶向我們提出了研制輕型小巧、無有害的化學(xué)氣體和煙霧、適于辦公環(huán)境使用的激光打標(biāo)機(jī)的愿望。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種“一種激光雕刻打字機(jī)”，并通過這樣的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明的“一種激光雕刻打字機(jī)”由激光源系統(tǒng)、打標(biāo)物傳輸系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)構(gòu)成，其中激光源系統(tǒng)占據(jù)一個獨(dú)立外殼圍合的單元空間A，打標(biāo)物傳輸系統(tǒng)和空氣凈化系統(tǒng)集成在另一個獨(dú)立外殼圍合的單元空間B，單元空間A位于單元空間B的上面，且通過A、B兩個殼體的凹凸偶合面實(shí)現(xiàn)隨機(jī)準(zhǔn)確定位，構(gòu)成激光雕刻打字機(jī)的外形整體空間。見圖1。[0007]本發(fā)明的“一種激光雕刻打字機(jī)”，所述激光源系統(tǒng)由激光器、偏轉(zhuǎn)光學(xué)馬達(dá)、掃描鏡、場鏡和激光控制機(jī)構(gòu)組成。選擇目前世界上最先進(jìn)的商用激光器、最快的光學(xué)偏轉(zhuǎn)馬達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)激光源的穩(wěn)定性并保證聚焦的精度，從而使灼燒深度和深度波動誤差降到最小；不難理解，只需要將偏轉(zhuǎn)馬達(dá)與掃描鏡構(gòu)成的激光頭的空間壓縮至比拳頭更小而重量更輕，激光控制機(jī)構(gòu)采用如圖2所示的公知技術(shù)方案，而且市面已有類似的激光源系統(tǒng)產(chǎn)品銷售，故其技術(shù)細(xì)節(jié)無需進(jìn)一步重復(fù)描述。
[0008]本發(fā)明的“一種激光雕刻打字機(jī)”，所述打標(biāo)物傳輸系統(tǒng)由上料軸及其放料電機(jī)、儲線機(jī)構(gòu)、主驅(qū)動輥及其步進(jìn)電機(jī)、副驅(qū)動輥、三維移動對焦平臺、感光識別及其控制機(jī)構(gòu)組合而成。其中:放料電機(jī)可采用微張力電機(jī)；上料軸可采用三葉金屬片使其具有一定彈性軸徑變化幅度；儲線機(jī)構(gòu)采用多個定滑輪和動滑輪組合以多次往返纏繞形式達(dá)到儲線目的并緩沖牽引張力的脈動；以步進(jìn)電機(jī)控制主驅(qū)動軸，主驅(qū)動軸上有一個或一對狼牙輪，狼牙輪的牙被套在打標(biāo)物的邊帶的“走紙孔”內(nèi)以確保傳送步距的精度，主驅(qū)動軸再通過皮帶聯(lián)結(jié)副驅(qū)動輥運(yùn)轉(zhuǎn)，保持副驅(qū)動輥的線速度略大于主驅(qū)動輥；三維移動對焦平臺的垂直升降機(jī)構(gòu)采用鉸鏈?zhǔn)降牧庑位蚱叫兴倪呅谓Y(jié)構(gòu)，并采用手動和電動兼容模式，使垂直方向和前后方向的微小位移可調(diào)節(jié)和控制，打標(biāo)物軌道的左右方向?qū)挾瓤烧{(diào)節(jié)和控制；感光識別及其控制機(jī)構(gòu)則采用公知的MCU控制板或PLC控制器。
[0009]本發(fā)明的“一種激光雕刻打字機(jī)”，所述空氣凈化系統(tǒng)由空氣過濾器、喇叭集氣罩、波紋管、引風(fēng)機(jī)和風(fēng)扇隔網(wǎng)組成。其中:空氣過濾器包括格柵網(wǎng)、初效過濾層、中效過濾層、HEPA過濾層、帶氧化催化劑活性炭層和邊框,初效過濾層選用厚度為0.05mm?0.5mm、孔徑為50μπι?500μπι的玻璃纖維或聚酯纖維無紡布，中效過濾層選用厚度為0.05mm?
0.5mm、孔徑為5μπι?50μπι的高分子細(xì)孔濾膜或定性濾紙，HEPA過濾層選用厚度為
0.05mm?0.25mm、孔徑為0.3μηι?0.5μηι的高分子微孔濾膜或定量濾紙，帶氧化催化劑活性炭層選用吸附了少量納米級金屬氧化物的顆粒狀活性炭，再選用塑料或不銹金屬制作的格柵網(wǎng)起固定支撐作用，格柵網(wǎng)的孔格邊長3?5mmX3?5 mm、厚度0.8?1.5 mm并將初效過濾層、中效過濾層、HEPA過濾層和帶氧化催化劑活性炭層集成為一個豆腐塊狀的整體而方便整體更換和再生；喇叭集氣罩的大口包裹在空氣過濾器的邊框上，喇叭集氣罩的小口與波紋管緊密聯(lián)接，而波紋管的另一端與引風(fēng)機(jī)緊密聯(lián)接；引風(fēng)機(jī)與風(fēng)扇隔網(wǎng)相聯(lián)接并固定安裝在殼體的窗口上。
[0010]本發(fā)明的“一種激光雕刻打字機(jī)”，其有益效果在于:結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧、總重量才23kg ;激光灼燒高分子材料所產(chǎn)生的N0X、HCN、CHX等有害氣體和煙霧被它們自身具有的氧化還原性在催化劑作用下98%被消除或吸附，排放氣體完全符合GB/T 18883-2002以及歐盟同類室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)；灼燒深度可調(diào)、可控，深度公差僅有5 μ m，幾乎不會降低熱縮標(biāo)識管的耐電壓等級；在專用軟件的控制下適于自動化連續(xù)操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明“一種激光雕刻打字機(jī)”的總體空間布局的一個外形實(shí)施例。
[0012]圖2是本發(fā)明“一種激光雕刻打字機(jī)”采用的公知激光聚焦技術(shù)的一個實(shí)施例。
[0013]圖3是用垂直平面將圖1的中軸線剖開的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個實(shí)施例。
[0014]圖4是本發(fā)明“一種激光雕刻打字機(jī)”的打標(biāo)物傳輸系統(tǒng)的一個實(shí)施例。[0015]圖5是圖4的一個局部視圖。
[0016]圖6是從圖3正面的觀察窗口看到的局部視圖。
[0017]圖7是本發(fā)明“一種激光雕刻打字機(jī)”中的空氣過濾器的一個實(shí)施例。
[0018]在圖1至圖6中，相同的功能、相同結(jié)構(gòu)的零件或組件采用了相同的標(biāo)號:
I一打印完成的熱縮管出料；2—觀察窗口 ；3—主驅(qū)動軸支撐架；
4一防護(hù)門；5—掃描激光束；6—三維銘牌；
7—激光頭的場鏡；8 — PLC觸摸屏；9一線路板屏蔽盒；
10—冷風(fēng)進(jìn)口及其風(fēng)扇陣列(圖中未畫風(fēng)扇)；11 一激光源系統(tǒng)的殼體；
12—風(fēng)扇隔網(wǎng)；13—引風(fēng)機(jī)；14一打標(biāo)物傳輸系統(tǒng)的殼體；
15一波紋管；16—?dú)んw的后門；17—空氣過濾器；
18—喇叭集氣罩；19一待打印的熱縮管；20—放卷軸及張力電機(jī)(圖中未畫電機(jī))；
21—傳輸系統(tǒng)底板； 22—儲線滑輪組；23—主驅(qū)動輥及其步進(jìn)電機(jī)；
24—寬度可調(diào)定位軌道；25—輔助驅(qū)動輥；26—標(biāo)高(聚焦)升降基板；
27—標(biāo)高升降電機(jī)； 28—傳動機(jī)構(gòu)基準(zhǔn)板； 29—定位軌道基準(zhǔn)板；` 30—升降器鉸鏈軸； 31—升降器導(dǎo)柱(一對)；32—升降器鉸鏈桿；
33—升降器頂桿；34—軌道基座；35—升降器頂梁；
36—壓輪、壓桿及彈簧機(jī)構(gòu)； 37—激光掃描區(qū)。
[0019]110—激光源單元空間； 120—傳輸和空氣凈化單元空間。
[0020]200—激光器；210 — X偏轉(zhuǎn)光學(xué)馬達(dá)；211—X掃描鏡； 220—Y偏轉(zhuǎn)光學(xué)馬達(dá)； 221—Y掃描鏡； 230—場鏡；
240—激光灼燒雕刻的字符； 241—需打字的材料。
[0021]310一格棚網(wǎng)；320—初效和中效過濾層； 330—HEPA過濾層； 340—帶氧化催化劑活性炭； 350—通孔海綿。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下是本發(fā)明“一種激光雕刻打字機(jī)”的實(shí)施例，僅是部分優(yōu)選個例并非對本
【發(fā)明內(nèi)容】
進(jìn)行限定，結(jié)合附圖進(jìn)一步說明:
見圖1，本發(fā)明的“一種激光雕刻打字機(jī)”的實(shí)施例，由激光源系統(tǒng)、打標(biāo)物傳輸系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)構(gòu)成，其中激光源系統(tǒng)占據(jù)一個獨(dú)立外殼圍合的單元空間110，打標(biāo)物傳輸系統(tǒng)和空氣凈化系統(tǒng)集成在另一個獨(dú)立外殼圍合的單元空間120，單元空間110位于單元空間120的上面，且通過兩個殼體的凹凸偶合面實(shí)現(xiàn)隨機(jī)準(zhǔn)確定位，構(gòu)成一個整體外形空間。
[0023]見圖2，本發(fā)明的“一種激光雕刻打字機(jī)”所述激光源系統(tǒng)由激光器200、偏轉(zhuǎn)光學(xué)馬達(dá)210和220、掃描振鏡211和221構(gòu)成。其中:激光器200優(yōu)選Nd_Y0V4半導(dǎo)體激光器、優(yōu)選SCANLAB光學(xué)偏轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動掃描鏡，激光控制機(jī)構(gòu)優(yōu)選MCU控制板并置于線路板屏蔽盒9之中，由于是公知的激光源技術(shù)和市購的標(biāo)準(zhǔn)組件，因此在圖3中無須畫出在殼體11內(nèi)激光源系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
[0024]見圖3至圖6，本發(fā)明的“一種激光雕刻打字機(jī)”所述打標(biāo)物傳輸系統(tǒng)120由上料軸20及其放料電機(jī)、儲線機(jī)構(gòu)22、主驅(qū)動輥及其步進(jìn)電機(jī)23、副驅(qū)動輥25、三維移動對焦平臺組合而成。其中:上料軸20上的放料電機(jī)采用4IK25GN-SF型微張力電機(jī)(圖中未畫);上料軸20采用三葉金屬片使其具有一定彈性軸徑變化幅度；儲線機(jī)構(gòu)22優(yōu)選采用三個定滑輪和動滑輪組合以多次往返纏繞形式達(dá)到儲線目的以及緩沖牽引張力的脈動；以步進(jìn)電機(jī)23控制主驅(qū)動軸，主驅(qū)動軸上有一對狼牙輪(圖中未畫)，通過壓輪36將狼牙輪的牙套在被打標(biāo)物邊帶的“走紙孔”內(nèi)以確保傳送步距的精度，主驅(qū)動軸23再通過皮帶聯(lián)結(jié)副驅(qū)動輥25運(yùn)轉(zhuǎn)，保持副驅(qū)動輥25的線速度略大于主驅(qū)動輥23 ;三維移動對焦平臺由寬度由可調(diào)定位軌道24、標(biāo)高(聚焦)升降基板26、標(biāo)高升降電機(jī)27、傳動機(jī)構(gòu)基準(zhǔn)板28、定位軌道基準(zhǔn)板29、升降器鉸鏈軸30、升降器導(dǎo)柱(一對)31、升降器手動桿32、升降器頂桿33、軌道基座34、升降器頂梁35構(gòu)成，采用了手動和電動控制兼容模式；感光識別及其控制機(jī)構(gòu)采用公知的PLC控制器(圖中未畫)，以實(shí)現(xiàn)垂直方向和前后方向微小位移的調(diào)節(jié)和控制、實(shí)現(xiàn)被打標(biāo)物的軌道左右寬度的調(diào)節(jié)和控制。
[0025]見圖3，本發(fā)明的“一種激光雕刻打字機(jī)”所述空氣凈化系統(tǒng)由空氣過濾器17、喇叭集氣罩18、波紋管15、引風(fēng)機(jī)13和風(fēng)扇隔網(wǎng)12組成。經(jīng)過空氣過濾器17凈化后的潔凈空氣經(jīng)喇叭集氣罩18、波紋管15、引風(fēng)機(jī)13與風(fēng)扇隔網(wǎng)12排出傳輸系統(tǒng)的殼體14之外。
[0026]見圖7，所述空氣過濾器17包括格柵網(wǎng)310、初效過濾層與中效過濾層320、HEPA過濾層330、帶氧化催化劑活性炭層340、通孔海綿350和邊框。優(yōu)選地，初效過濾層320是一層厚度為0.18mm、孔徑為50 μ m?500 μ m的玻璃纖維布，中效過濾層320是一層厚度為
0.18mm、孔徑為5 μ m?50 μ m的硝化棉細(xì)孔濾膜；HEPA過濾層330是一層厚度為0.18mm、孔徑為0.3 μ m?0.5 μ m的硝化棉微孔濾膜；帶氧化催化劑活性炭層340是一種吸附了納米級金屬氧化物的顆粒狀活性炭，所述活性炭層340的厚度為27±2 mm、通氣通道面積> 100cm 2、炭粒直徑1.6±0.2 mm、炭粒長度< 10 mm ;所述金屬氧化物為Fe304、TiO2, CuO和ZrO2且粒徑為20?IOOnm粉體的等體積的混合物；所述格柵網(wǎng)310是用塑料制作的孔格邊長為3?5 mm、厚度為1.0 mm，格柵網(wǎng)310的功用是將初效過濾層和中效過濾層320、HEPA過濾層330和帶氧化催化劑活性炭層340夾緊，再用邊框集成為一個豆腐塊狀的整體而方便更換和再生。
[0027]經(jīng)實(shí)際使用測定，本發(fā)明的“一種激光雕刻打字機(jī)”的實(shí)施例的主要參數(shù)為:
激光器參數(shù):波長 1064nm
工作模式脈沖激光
冷卻方式風(fēng)冷
激光能量6 W
峰值能量500 μ J
脈沖寬度20 nS
焦距 160 mm
打字范圍110X110 mm2
整機(jī)參數(shù):外形尺寸280X535X490 mm3
重量 23kg
標(biāo)識精度< 0.2 mm
功耗 (300 W
適應(yīng)材料:高分子材料和金屬。
【權(quán)利要求】
1.一種激光雕刻打字機(jī)，其特征是:由激光源系統(tǒng)、打標(biāo)物傳輸系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)集成為一體，其中激光源系統(tǒng)占據(jù)一個獨(dú)立外殼圍合的單元空間(110)，打標(biāo)物傳輸系統(tǒng)和空氣凈化系統(tǒng)占據(jù)另一個獨(dú)立外殼圍合的單元空間(120)，單元空間(110)位于單元空間(120)的上面，且通過兩個殼體的凹凸偶合面實(shí)現(xiàn)隨機(jī)準(zhǔn)確定位。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的激光雕刻打字機(jī)，其特征是:所述激光源系統(tǒng)由激光器(200)、偏轉(zhuǎn)光學(xué)馬達(dá)(210)和(220)、掃描振鏡(211)和(221)構(gòu)成，激光控制機(jī)構(gòu)優(yōu)選MCU控制板或PLC控制器并將其線路板置于線路板屏蔽盒(9)之中。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的激光雕刻打字機(jī)，其特征是:所述打標(biāo)物傳輸系統(tǒng)由上料軸及其放料電機(jī)(20)、儲線機(jī)構(gòu)(22)、主驅(qū)動輥及其步進(jìn)電機(jī)(23)、副驅(qū)動輥(25)、三維移動對焦平臺組合而成，其中:上料軸(20)上的放料電機(jī)優(yōu)選4IK25GN-SF型微張力電機(jī)(圖中未畫)、上料軸(20)采用三葉金屬片使其具有一定彈性軸徑變化幅度、儲線機(jī)構(gòu)(22)采用至少一個個定滑輪和動滑輪組合、以步進(jìn)電機(jī)(23)控制主驅(qū)動軸，主驅(qū)動軸上有一個或一對對狼牙輪(圖中未畫)，通過壓輪(36)機(jī)構(gòu)將狼牙輪的牙套在被打標(biāo)物邊帶的“走紙孔”、主驅(qū)動軸(23)再通過皮帶聯(lián)結(jié)副驅(qū)動輥(25)運(yùn)轉(zhuǎn)、保持副驅(qū)動輥(25)的線速度略大于主驅(qū)動輥(23)。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的激光雕刻打字機(jī)，其特征是:所述三維移動對焦平臺由寬度可調(diào)定位軌道(24 )、標(biāo)高聚焦升降基板(26 )、標(biāo)高升降電機(jī)(27 )、傳動機(jī)構(gòu)基準(zhǔn)板(28 )、定位軌道基準(zhǔn)板(29)、升降器鉸鏈軸(30)、一對升降器導(dǎo)柱(31)、升降器手動桿(32)、升降器頂桿(33)、軌道基座(34)、升降器頂梁(35)構(gòu)成了手動和電動控制兼容模式。
5.根據(jù)權(quán)利I所述的激光雕刻打字機(jī)，其特征是:所述空氣凈化系統(tǒng)由空氣過濾器(17)、喇叭集氣罩(18)、波紋管(15)、引風(fēng)機(jī)(13)和風(fēng)扇隔網(wǎng)(12)組成。
6.根據(jù)權(quán)利5所述的激光雕刻打字機(jī)，其特征是:所述空氣過濾器(17)包括格柵網(wǎng)(310)、初效過濾層與中效過濾層(320)、HEPA過濾層(330)、帶氧化催化劑活性炭層(340)、通孔海綿(350),其中:初效過濾層(320)選用厚度為0.05mm?0.5mm、孔徑為50 μ m?500 μ m的玻璃纖維或聚酯纖維無紡布，中效過濾層(320)選用厚度為0.05mm?0.5mm、孔徑為5 μ m?50 μ m的高分子細(xì)孔濾膜或定性濾紙，HEPA過濾層(330)選用厚度為0.05mm?0.25_、孔徑為0.3 μ m?0.5 μ m的高分子微孔濾膜或定量濾紙，帶氧化催化劑活性炭層(340)選用吸附了少量納米級金屬氧化物的顆粒狀活性炭，格柵網(wǎng)(310)選用塑料或不銹金屬制作。
7.根據(jù)權(quán)利6所述的激光雕刻打字機(jī)，其特征是:所述金屬氧化物由Fe3CVTiO2, CuO和ZrO2且粒徑為20?IOOnm粉體的等體積的混合物組成。
8.根據(jù)權(quán)利6所述的激光雕刻打字機(jī)，其特征是:所述顆粒狀活性炭(340)的活性炭層厚度為27±2 mm、通氣通道面積> 100 cm 2、炭粒直徑1.6±0.2 mm、炭粒長度< 10 mm。
9.根據(jù)權(quán)利6所述的激光雕刻打字機(jī)，其特征是:所述格柵網(wǎng)(310)的孔格邊長3?5mm X3?5 mm、厚度0.8?1.5 mm并將初效過濾層與中效過濾層(320)、HEPA過濾層(330)、帶氧化催化劑活性炭層(340)和通孔海綿(350)集成為一個豆腐塊狀的整體而方便整體更換和再生。
【文檔編號】B01D53/86GK103862883SQ201410127013
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】肖揚(yáng)華, 劉占理, 宋寶彩, 鄒學(xué)海, 張乾 申請人:深圳市沃爾核材股份有限公司, 深圳市沃爾特種線纜有限公司, 金壇市沃爾新材料有限公司, 樂庭電線工業(yè)（惠州）有限公司, 惠州樂庭電子線纜有限公司