DD148610A1

DD148610A1 - MACHINE FOR DECORATING AND MARKING GLASS ARTICLES BY MEANS OF LASER RADIATION

Info

Publication number: DD148610A1
Application number: DD21857380A
Authority: DD
Inventors: Ludwig Staedtler; Lothar Gieke
Original assignee: Ludwig Staedtler; Lothar Gieke
Priority date: 1980-01-22
Filing date: 1980-01-22
Publication date: 1981-06-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Dekorieren und Markieren von Glasartikeln mittels Laserstrahlen, wobei die Glasartikel oder Gegenstaende aus Porzellan, Holz, Plast und anderen elektrisch nichtleitenden Materialien unter der Einwirkung der angewandten Laserstrahlung chemisch oder physikalisch reagieren und bleibende Veraenderungen erleiden und dabei abwechslungsreich und wirtschaftlich mittels der Laserstrahlen dekoriert werden koennen. Dazu werden die zu bearbeitenden Gegenstaende in eine Spann- und Zentriervorrichtung eingesetzt, vor der eine Einrichtung aus Spiegeln, einer justierbaren Optik, Blenden, Schiebeb und Steuer- sowie Antriebselementen zur Strahlumlenkung und Strahlfuehrung angeordnet ist. Eine Zusatzeinrichtung gestattet die Verschiebung der Optik dergestalt, dasz der Fokus der Strahlung auch bei nicht regulaer zylindrischen Gegenstaenden stets auf der Oberflaeche des Gegenstandes liegt.The invention relates to a machine for decorating and marking of glass articles by means of laser beams, wherein the glassware or articles of porcelain, wood, plastic and other electrically non-conductive materials under the action of the applied laser radiation chemically or physically react and suffer permanent changes and thereby varied and economical means the laser beams can be decorated. For this purpose, the objects to be processed are inserted into a tensioning and centering device, in front of which a device comprising mirrors, an adjustable lens, diaphragms, sliding and control and drive elements for beam deflection and beam guidance is arranged. An additional device allows the shift of the optics such that the focus of the radiation is always on the surface of the object, even with non-regular cylindrical objects.

Description

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a) Titel der Erfindunga) Title of the invention

Maschine zum Dekorieren und Markieren von Glasartikeln mittels laserstrahlenMachine for decorating and marking glass articles by means of laser beams

b) Anwendungsgebietb) Field of application

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Dekorieren und Markieren (Gradieren) -von Glasartikeln oder Gegenständen aus Porzellan, Holz, Plast und anderen elektrisch nichtleitenden Materialien bzw. Gegenständen mit metallischen oder dielektrischen Überzügen mittels Laserstrahlen. Voraussetzung ist, daß die Gegenstände unter der Einwirkung der angewandten Laserstrahlung chemisch oder physikalisch reagieren und somit bleibende, sichtbare Veränderungen erleiden.The invention relates to a machine for decorating and marking (grading) glass articles or articles made of porcelain, wood, plastic and other electrically non-conductive materials or objects with metallic or dielectric coatings by means of laser beams. The prerequisite is that the objects react chemically or physically under the action of the applied laser radiation and thus undergo lasting, visible changes.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungenc) Characteristic of the known technical solutions

Es wurden bereits Verfahren vorgeschlagen, u. a. in den DDR-Patentanmeldungen WP B 44 C/180 318 und WP B 44 0/183 697, die beinhalten, Laserstrahlen als Werkzeug zum Dekorieren und Markieren von Gegenständen aus nichtleitenden Materialien und Gegenständen mit Überzügen anzuwenden. Bisher aber gibt es keine Veröffentlichungen über Vorrichtungen und Maschinen, mit welchen nach dem genannten Verfahren solche Gegenstände in größeren Stückzahlen bearbeitet werden können.There have already been proposed methods, u. a. in the GDR patent applications WP B 44 C / 180 318 and WP B 44 0/183 697, which involve using laser beams as a tool for decorating and marking objects made of non-conductive materials and articles with coatings. So far, however, there are no publications on devices and machines with which such objects can be processed in large quantities by the above method.

d) Ziel der Erfindungd) Object of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine zu schaffen, die es gestattet, Gegenstände der angeführten Art - vorwiegend gebräuchliche Wirtschaftsglasartikel - abwechslungsreich und wirtschaftlich mittels Laserstrahlen, zu dekorieren.The object of the invention is to provide a machine that allows objects of the type mentioned - mainly commercial glassware - varied and economical to decorate by means of laser beams.

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e) Wesen der Erfindunge) essence of the invention

Erfindungsgemäß wird das dadurch erzielt, daß die zu bearbeitenden Gegenstände mit oder ohne einen Überzug (Schablone) in eine Spann- und. Zentriervorrichtung eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt zur Aufnahme eines Gegenstandes auswechselbare, bewegliche Halterungselemente. Sie ist in einem Rahmen zusammen mit einem'drehzahlkonstanten und regelbaren Elektromotor angebracht. Motor und Spannvorrichtung sind mittels Getriebe verbunden.According to the invention, this is achieved in that the objects to be processed with or without a coating (template) in a clamping and. Centering be used. The device according to the invention has interchangeable, movable support elements for receiving an object. It is mounted in a frame together with a constant speed and controllable electric motor. Motor and clamping device are connected by means of gear.

Der Rahmen der Spann- und Zentriervorrichtung sitzt schwenkbar in einem zweiten äußeren Rahmen. Die Rahmen mit Spann- und Zentriervorrichtung, im folgenden Station genannt, sind auf einer Führungsvorrichtung angebracht. Die Führungsvorrichtung wird von einem Stellgetriebemotor angetrieben. An der Führungsvorrichtung befinden sich verstellbare Endlagenschalter. Über diese Endschalter wird der Stellgetriebemotor gesteuert.The frame of the tensioning and centering device is pivotally mounted in a second outer frame. The frame with clamping and centering device, hereinafter referred to as station, are mounted on a guide device. The guide device is driven by a setting geared motor. On the guide device are adjustable limit switches. These limit switches control the actuating gear motor.

Vor der Station ist eine Einrichtung zur Strählumlenkung oder/ und eine Einrichtung zur Strahlführung angeordnet. Die Einrichtung zur Strählumlenkung besteht aus Spiegeln, die sich in einem Teleskoprohr-System befinden, einer fokussierenden, justierbaren Optik, einem Stellgetriebemotor mit Antrieb zur Verschiebung der Teleskoprohre, Blenden und einer Vorrichtung zur Unterbrechung des Strahlengangs (Schieber). Die Einrichtung zur Strahlführung ist.gleichartig aufgebaut. Es fehlen i. a. wegen des geradlinigen Strahlverlaufes vom Laser bis zur Optik und ausreichender Bewegungsmöglichkeiten der Station die Umlenkspiegel und ein Antrieb für die Teleskoprohre. Zum Gegenstand der Erfindung gehören weiter Einrichtungen zur Bewegung der Optik, im einfachsten Falle eine Einrichtung, die die Optik in Schwingungen versetzt oder eine Einrichtung, in der die Optik exzentrisch zur optischen Achse eine kreisförmige Bewegung ausführt. Diese Einrichtungen sind wahlweise gegen die feststehende Optik austauschbar.In front of the station a device for Strählumlenkung or / and a device for beam guidance is arranged. The device for Strählumlenkung consists of mirrors, which are located in a telescopic tube system, a focusing, adjustable optics, a Stellgetriebemotor with drive for the displacement of the telescopic tubes, screens and a device for interrupting the beam path (slider). The device for beam guidance ist.gleichartig constructed. I miss it. a. because of the straight beam path from the laser to the optics and sufficient movement possibilities of the station, the deflection mirrors and a drive for the telescopic tubes. The invention further includes means for moving the optics, in the simplest case a device that sets the optics in vibration or a device in which the optics eccentric to the optical axis performs a circular motion. These devices are optionally interchangeable with the fixed optics.

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Zum Gegenstand der Erfindung gehört ferner eine Zusatzeinrichtung, bestehend aus einer Parallelsäulenführung mit Optik, Stößel und Profilkopie des zu bearbeitenden Gegenstandes. Mittels dieser Zusatzeinrichtung wird die Optik so verschoben, daß ihr Fokus auch bei nicht regulär zylindrischen Gegenständen stets auf der Oberfläche des Gegenstandes liegt. Die Station ist von der Führungsvorrichtung leicht abzunehmen und dafür ein Pendeltisch anzuschrauben. Der Pendeltisch besitzt eine Halterung für Gegenstände mit ebenen Oberflächen.The subject of the invention also includes an additional device consisting of a parallel column guide with optics, ram and profile copy of the object to be processed. By means of this additional device, the optics is shifted so that their focus is always on non-regular cylindrical objects on the surface of the object. The station is easily removed from the guide device and screwed for a shuttle table. The shuttle table has a holder for objects with flat surfaces.

Der für die Funktion der Maschine notwendige Laser wird vor dem Strahlumlenk- bzw. Strahlführungssystem aufgestellt. Der Laserstrahl trifft auf den Schieber. Der Schieber wird mit dem Beginn des Bearbeitungsvorgangs aufgesteuert. Der Laserstrahl wird dann durch die Blende auf die Umlenkspiegel zur Optik geführt. Die Einschaltung einer Blende ist dann besonders vorteilhaft, wenn z. B. bei Verwendung eines Multimodenlasers schiefe Strahlenbündel auftreten. Die Optik fokussiert den Laserstrahl auf die Oberfläche des Gegenstandes, der in der Halterung der Station eingespannt ist. Kurz vor dem Öffnen des Schiebers werden die Antriebe zur Bewegung des Gegenstandes und gegebenenfalls der Station und der Optik angeschaltet. Bei Beendigung des Bearbeitungsvorgangs werden der Schieber geschlossen und die Antriebe abgeschaltet. Das wird durch die Endlagenschalter an der Führungsvorrichtung bzw. der Strahlumlenkeinrichtung oder durch einen Zeitschalter oder manuell gesteuert. Der Gegenstand wird dann aus der Halterung genommen und ein neuer wird eingespannt. Der beschriebene Bearbeitungsvorgang beginnt von neuem. Vorteilhaft ist es außerdem, daß während eines Bearbeitungsvorganges in einer zweiten Station schon der nächste Gegenstand eingespannt wird. Nach Beendigung dieses Vorganges wird der Strahl auf die zweite Station gelenkt. Die Bearbeitung beginnt, während an der ersten Station die Entnahme des fertigen Gegenstandes sowie das Einspannen eines neuen unbearbeiteten Gegenstandes erfolgen kann. Zu diesem Zweck werden mehrere Stationen in bestimmter Weise, einzeln, im Karussell oder in einer Reihe, angeordnet.The necessary for the function of the machine laser is placed in front of the Strahlumlenk- or beam delivery system. The laser beam hits the slider. The slider is opened at the beginning of the machining process. The laser beam is then guided through the aperture on the deflection mirror to the optics. The involvement of a diaphragm is particularly advantageous if z. B. when using a multimode laser oblique beam occur. The optic focuses the laser beam on the surface of the object, which is clamped in the holder of the station. Shortly before the opening of the slider, the drives for moving the object and optionally the station and the optics are turned on. At the end of the machining process, the slider is closed and the drives are turned off. This is controlled by the limit switches on the guide device or the Strahlumlenkeinrichtung or by a timer or manually. The object is then removed from the holder and a new one is clamped. The described process begins again. It is also advantageous that during a machining operation in a second station already the next object is clamped. Upon completion of this process, the jet is directed to the second station. The processing begins, while at the first station, the removal of the finished object and the clamping of a new unprocessed object can be done. For this purpose, several stations in a certain way, individually, in the carousel or in a row arranged.

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Die Umschaltung eines oder mehrerer Laserstrahlen oder die Hin- und Fortbewegung der Stationen in bzw. aus dem Strahlengang kann zusammen mit den anderen Arbeitsschritten: Bewegen des Gegenstandes, der Strahluinlenkung und/oder der Optik, Auf- und .Abblenden des Strahls und die Einstellung seiner IntensitätThe switching of one or more laser beams or the reciprocating movement of the stations in or out of the beam path can, together with the other steps: moving the object, the Strahluinlenkung and / or the optics, up and .Abblenden the beam and the setting of his intensity

in richtiger Folge gesteuert werden. Es können angewandt werden z. B. eine Steuerung für handgeführte Maschinen, eine Programmsteuerung,be controlled in the right order. It can be applied for. B. a control for hand-held machines, a program control,

eine numerische Steuerung oder eine rechnergeführte Einzelsteuerung.a numerical control or a computer-controlled individual control.

f) Ausführungsbeispiel :f) embodiment:

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen. In den Zeichnungen stellen darFurther features of the invention will become apparent from the following description of an exemplary embodiment of the invention with reference to the drawings. In the drawings represent

Fig. 1 a: eine Seitenansicht der Spann- und Zentriervorrichtung (Station) zur Aufnahme der Glasartikel,1 a: a side view of the tensioning and centering device (station) for receiving the glass articles,

Fig. 1 b: eine Seitenansicht einer Strahlführungsvorrichtung (für eine Station, die zusätzlich translatorisch bewegt werden kann),1 b: a side view of a beam guiding device (for a station, which can additionally be moved translationally),

Fig. 2 : eine Seitenansicht der Strahlumlenkvorrichtung (für eine Station, die nicht zusätzlich translatorisch bewegt werden kann),2 shows a side view of the beam deflecting device (for a station which can not additionally be moved translationally),

Fig. 3 ί eine Seitenansicht einer Schwingvorrichtung für die fokussierende Optik,3 shows a side view of a focusing device for oscillating optics,

Fig. 4- : eine Seitenansicht einer Vorrichtung für eine exzentrische Kreisbewegung der Optik,4 shows a side view of an apparatus for an eccentric circular movement of the optics,

Fig. 5 ! eine Seitenansicht einer Kopier-Yerschiebevorrichtung für die Bearbeitung nicht regulär zylindrischer Gegenstände,Fig. 5! a side view of a copy-Yerschiebevorrichtung for processing not regular cylindrical objects,

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Fig. 6 : eine Ansicht einer Spann- und Zentriervorrichtung für Gegenstände mit ebenen Oberflächen (Pendeltisch),6 is a view of a clamping and centering device for objects with flat surfaces (pendulum table),

Fig. 7 : eine schematische Draufsicht über Anordnungsmöglichkeiten mehrerer StationenFig. 7: a schematic plan view of possible arrangements of several stations

a) als Doppelmaschinea) as a double machine

b) als Karussellmaschineb) as a carousel machine

c) als Reihenmaschinec) as a series machine

In der Fig. 1 a ist die Halterung und Zentrierung des zu bearbeitenden Glasgegenstandes 1 zwischen einem Teller 2 und einem Kegel 3 zu sehen. Teller und Kegel sind auswechselbar, so daß Gegenstände mit unterschiedlichem Durchmesser eingespannt werden können. Der Antrieb des Tellers erfolgt von einem drehzahlkonstanten oder drehzahlregelbaren Motor 4 über ein Getriebe 5· Der Kegel ist in der Welle 6 drehbar gelagert. Durch Anheben bzw. Absenken des Kegels über die Zugstange 7 erfolgt das Aus- bzw. Einspannen des Glasgegenstandes. Die Welle ist durch Betätigung der Spannschraube 12 in der Höhe verstellbar, so daß auch unterschiedlich hohe Gegenstände eingespannt werden können. Grundplatte 8 und Rahmen 9 sitzen als Baueinheit auf einer Achse 10. An dieser Achse ist die Station drehbar in einem äußeren Rahmen aufgehängt. Durch den Spannhebel 11 wird die eingestellte Neigung zum Laserstrahl fixiert. Die Welle 13 ist hohl. Sie besitzt einen Anschluß 14 für eine Vakuumpumpe. Damit ist ein zusätzliches Festsaugen des Gegenstandes möglich.In Fig. 1 a, the holder and centering of the glass article to be processed 1 between a plate 2 and a cone 3 can be seen. Plates and cones are interchangeable, so that objects with different diameters can be clamped. The drive of the plate is carried out by a constant-speed or variable-speed motor 4 via a gearbox 5 · The cone is rotatably mounted in the shaft 6. By raising or lowering the cone via the pull rod 7, the clamping or clamping of the glass object takes place. The shaft is adjustable by operating the clamping screw 12 in height, so that also different high objects can be clamped. Base 8 and frame 9 sit as a unit on an axis 10. At this axis, the station is rotatably suspended in an outer frame. By the clamping lever 11, the set inclination is fixed to the laser beam. The shaft 13 is hollow. It has a connection 14 for a vacuum pump. This is an additional eyesight of the object possible.

In der Fig. 1 b ist eine Möglichkeit der Aufhängung der Station in einem Rahmen 15 gezeigt. Dieser Rahmen ist an einer Führungsvorrichtung, z. B. Parallelsäulenführung 16, befestigt. Damit ist eine vertikale oder auch horizontale Bewegung der Station möglich. Der Antrieb der Spindel 17 erfolgt über einen Elektromotor mit verstellbarem Getriebe 18. Durch Verstellen der Endlagenschalter 19 können unterschiedliche Bewegungslängen realisiert werden. Wird durch das Kontaktstück des Schlittens 20 der Endlagenschalter gedrückt,In Fig. 1 b, a possibility of suspension of the station in a frame 15 is shown. This frame is attached to a guide device, for. B. parallel column guide 16, attached. This allows vertical or horizontal movement of the station. The drive of the spindle 17 via an electric motor with adjustable gear 18. By adjusting the limit switch 19 different movement lengths can be realized. Is pressed by the contact piece of the carriage 20 of the limit switch,

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so wird über eine Steuerung der Getriebemotor vom Getriebe 18 ausgeschaltet und/oder seine Drehrichtung geändert. Bei vertikaler Anordnung ist es zweckmäßig, einen Massenausgleich über eine Rolle 21 anzubringen. Ein Beispiel für eine Strahl-, führungseinrichtung ist rechts im Bild 1 b zu sehen. Die Strahlführungseinrichtung besteht aus einem elektromagnetischen Schieber 22, einer Blende 23, einem Teleskoprohr 24-zur Abschirmung des Strahlenganges und einer Optik 25 zur Fokussierung der Laserstrahlung auf die Oberfläche des Glasgegenstandes. Die Optik befindet sich auf einer Justiervorrichtung 26, so daß eine genaue Positionierung der Optik möglich wird und Asymmetriefehler vermieden werden. Durch.einen zusätzlichen Gasstrom, der auf den Gegenstand gerichtet ist, werden das verdampfte Material schnell weggeführt, die Optik somit geschützt und die nicht bestrahlten Randzonen gekühlt. 22, 23, 24- und 26 befinden sich auf Reitern 27 einer optischen Bank. Die Schiene 28 der optischen Bank ist auf einem festen Tischgestell 29 montiert. Fig. 2 zeigt eine Strahlumlenkeinrichtung. Sie kann in horizontaler oder vertikaler Lage angewandt werden, wenn die Bewegung der Station, besonders bei Mehrstationenmaschinen, technisch schwer zu realisieren ist.Thus, the geared motor is switched off by the transmission 18 via a control and / or its direction of rotation is changed. In a vertical arrangement, it is expedient to attach a mass balance via a roller 21. An example of a blasting and guiding device can be seen on the right in Figure 1 b. The beam guiding device consists of an electromagnetic slider 22, a diaphragm 23, a telescopic tube 24 for shielding the beam path and an optical system 25 for focusing the laser radiation onto the surface of the glass object. The optics is located on an adjusting device 26, so that an accurate positioning of the optics is possible and asymmetry errors are avoided. An additional gas flow, which is directed onto the object, the evaporated material are quickly led away, the optics thus protected and the non-irradiated edge zones cooled. 22, 23, 24 and 26 are on riders 27 of an optical bench. The rail 28 of the optical bench is mounted on a fixed table frame 29. Fig. 2 shows a beam deflecting device. It can be used in a horizontal or vertical position if the movement of the station, especially in multi-station machines, is technically difficult to achieve.

Der Laserstrahl wird dabei von einem justierbaren, im Winkel von 45 ° geneigten Spiegel 30 reflektiert. Er fällt auf einen zweiten Spiegel 31· Von diesem geht er durch die Optik 25 auf den zu bearbeitenden Gegenstand. Der Strahlengang verläuft vom Spiegel 30 zum Spiegel 31 durch ein Teleskoprohr 32. Die Verschiebung des äußeren Rohres erfolgt über eine Spindelführung 33· Die Spindel wird von einem drehzahlregelbaren Elektromotor 34- angetrieben. Die Bewegung des Teleskop-Rohrsystems kann ebenso wie die der Station durch Endlagenschalter gesteuert werden.The laser beam is reflected by an adjustable, inclined at an angle of 45 ° mirror 30. He falls on a second mirror 31 · From this he goes through the optics 25 on the object to be processed. The beam path extends from the mirror 30 to the mirror 31 through a telescopic tube 32. The displacement of the outer tube via a spindle guide 33 · The spindle is driven by a variable speed electric motor 34-. The movement of the telescopic pipe system can be controlled as well as the station by limit switches.

Ein dekoratives Muster kann nicht nur dadurch erhalten werden, daß Gegenstände mit dielektrischen oder metallischen überzügen (Schablonen) mit dem Laserstrahl zeilenweise überfahren werden, sondern direkt durch definierte .Ablenkung desA decorative pattern can be obtained not only by passing objects with dielectric or metallic coatings (stencils) line by line with the laser beam, but directly by defined deflection of the laser beam

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begrenzten oder gebündelten Strahles^ selbst. Eine Strahlablenkung wird z. B. in einfacher Weise durch Bewegung der Optik erhalten.limited or bundled beam ^ itself. A beam deflection is z. B. obtained in a simple manner by movement of the optics.

Bewegungen der Optik sind vielfältig durch mechanische oder elektrische Systeme möglich. Ein einfaches Beispiel, das diese Möglichkeiten verdeutlicht, ist in Fig. 3 zu sehen. Auf einer Grundplatte 35 sind der Synchronmotor 36, die Lagerung 37j des Wechselradgetriebes und die Führungssäule 38 des Kurbeltriebes angebracht. Die Grundplatte ist auf einen Reiter 27 geschraubt, der auf eine optische Bank aufzusetzen ist. Die Getriebezahnräder 39 sind durch Lösen der Schrauben 40 leicht zu wechseln. Sie können so gewählt werden, daß die Frequenz der Auf- und Abbewegung der Optik 25 und somit das gewünschte Wellenmuster auf dem sich drehenden Gegenstand entsteht. Diese Bewegung erfolgt über den Kurbeltrieb 41. Durch Verstellung des Exzenters 42 ist die Hubhöhe des Kurbeltriebes und somit die .Amplitude der Wellenmuster zu verändern.Movements of the optics are manifold possible by mechanical or electrical systems. A simple example clarifying these possibilities can be seen in FIG. On a base plate 35 of the synchronous motor 36, the bearing 37j of the change gear and the guide column 38 of the crank mechanism are mounted. The base plate is screwed onto a tab 27, which is to be placed on an optical bench. The transmission gears 39 are easy to change by loosening the screws 40. They can be chosen so that the frequency of the up and down movement of the optics 25 and thus the desired wave pattern is formed on the rotating object. This movement takes place via the crank mechanism 41. By adjusting the eccentric 42, the lifting height of the crank mechanism and thus the amplitude of the wave pattern is to be changed.

Eine zweite .Ausführungsform einer Bewegungseinrichtung für die Optik ist in Fig. 4 zu sehen. Durch Bewegung der Optik 25 auf einer Kreisbahn um die optische Achse 43 entstehen auf einem sich bewegenden Gegenstand viele Arten von Schlingenmustern. Der Grundaufbau dieser Vorrichtung ist ähnlich dem der Schwingvorrichtung (Fig. 3)· Auf einer Grundplatte 44 sind ein Synchronmotor 45, ein Wechselradgetriebe 46 und die Halterung 47 für das Lager 48 angebracht. Die gelagerte Hohlwelle 49 wird vom Getrieberad 50, das in den Zahnkranz 51 eingreift, in Rotation versetzt. Auf der Abschluß-Ringplatte der Hohlwelle 52 ist der Flanschring 53 einer zweiten Hohlwelle 54 angeschraubt. Diese Hohlwelle trägt die Lagerung 55 für die Optik. In die Fassung 56 kann somit auch eine flüssigkeitsgekühlte Optik eingesetzt werden, weil sie selbst dadurch nicht rotiert, sondern nur eine Kreisbewegung um die Achse 43 ausführt.A second embodiment of a movement device for the optics can be seen in FIG. By moving the optic 25 in a circular path around the optical axis 43, many types of loop patterns are formed on a moving object. The basic structure of this device is similar to that of the oscillating device (FIG. 3). On a base plate 44, a synchronous motor 45, a variable gear 46, and the bearing 47 for the bearing 48 are mounted. The mounted hollow shaft 49 is rotated by the gear 50, which engages in the ring gear 51 in rotation. On the final ring plate of the hollow shaft 52 of the flange 53 of a second hollow shaft 54 is screwed. This hollow shaft carries the bearing 55 for the optics. Thus, a liquid-cooled optical system can also be used in the socket 56, because it does not thereby rotate itself, but only performs a circular movement about the axis 43.

Die Frequenz der Kreisbewegung kann durch Auswechseln der Getriebezahnräder des Wechselgetriebes 46 in gewünschter Wei-'The frequency of the circular motion can be changed by replacing the transmission gears of the transmission 46 in the desired direction '

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se verändert werden. Durch Versetzen" der Hohlwelle 5^- an der Flanschverbindung 53 kann die Exzentrizität und damit die Schlingenweite des Musters eingestellt werden. Die Grundplatte 44 ist auf einem Reiter 27 befestigt. Die Vorrichtung ist somit leicht auf die Schiene 28 der optischen Bank zu setzen. Die Maschine kann dadurch auch schnell auf diese Muster umgestellt werden. Ein weiteres Beispiel für eine Bewegungsmöglichkeit der Optik ist in Fig. 5 gezeigt. Ein optimaler Gravureffekt entsteht im allgemeinen, wenn sich der Fokus der Optik auf der Oberfläche des Gegenstandes befindet. Bei regulär zylindrischen Gegenständen ist diese Bedingung mit den beschriebenen Vorrichtungen leicht einzuhalten. Bei rotationss.ymmetrischen Gegenständen mit stark gewölbten Oberflächen ist eine entsprechende Verschiebung der Optik erforderlich. Das erfolgt am einfachsten dadurch, daß eine stabile Schablone 57 mit dem Originalprofil 58 des Gegenstandes mittels Halterung 59 an der Parallelsäulenfuhrung 16 für die Station befestigt wird und ein Stößel 60 die Kontur der Schablone während der translatorischen Bewegung der Führungsvorrichtung abtastet. Der Stößel 60 ist an einem Schlitten 61 einer Parallelsäulenfuhrung 62 befestigt. Druckfedern 63 zwischen Schlitten und Säulen-Grundplatte 64 drücken den Schlitten mit Stößel ständig auf die Schablone 57· Auf dem Schlitten sitzt die Halterung mit der Optik 25· Der Schlitten mit der Optik wird so exakt entsprechend dem Oberflächenprofil des Gegenstandes verschoben, daß der Fokus sich immer auf der Oberfläche des Gegenstandes befindet· Auch andere Abtastsysteme zur Fokuskorrektur können angewandt werden» Sollen Gegenstände mit ebenen Oberflächen graviert werden, wird der Rahmen 15 mit der Station für rotationssymmetrische Gegenstände vom Schlitten der Parallelsäulenfuhrung 16 leicht abgeschraubt und dafür die in Fig. 6 dargestellte Pendeltischvorrichtung angeschraubt.be changed. The eccentricity and thus the loop width of the pattern can be adjusted by displacing "the hollow shaft 5" on the flange connection 53. The base plate 44 is fastened on a rider 27. The device is thus easily placed on the rail 28 of the optical bench A further example of a movement possibility of the optics is shown in Fig. 5. An optimal engraving effect generally arises when the focus of the optics is on the surface of the object For rotationally symmetric objects with strongly curved surfaces, a corresponding displacement of the optics is required, which is most easily achieved by placing a stable template 57 with the original profile 58 of the object by means of holder 59 on the parallel column guide 16 for the Station is fixed and a plunger 60 scans the contour of the template during the translational movement of the guide device. The plunger 60 is fixed to a carriage 61 of a parallel column guide 62. Compression springs 63 between carriage and column base plate 64 press the slide with plunger constantly on the template 57 · On the carriage sits the holder with the optics 25 · The carriage with the optics is moved so exactly according to the surface profile of the object that the focus Other scanning system for focus correction can be used. If objects with flat surfaces are to be engraved, the frame 15 with the station for rotationally symmetrical objects is easily unscrewed from the carriage of the parallel column guide 16 and for that shown in FIG Pendeltischvorrichtung bolted.

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Zur Vorrichtung gehört die Parallelsäulenführung 65· Auf der einen Seite des Schlittens 66 der Führung befindet sich eine Tischplatte 67· -Auf der Tischplatte wird der Gegenstand 68 - gegebenenfalls mittels einer speziellen Halterung 69 - so aufgespannt, daß seine ebene Fläche sich immer in der Fokusebene der Optik befindet. Auf der anderen Seite des Schlittens 66 ist eine Platte 70 mit einem Langloch angebracht, in welche ein Mitnehmerzapfen 71 der über zwei Kettenräder 72 umlaufenden Kette 73 eingreift.On the one side of the carriage 66 of the guide there is a table top 67. On the table top, the object 68 is optionally clamped by means of a special holder 69 so that its flat surface always lies in the focal plane the optics is located. On the other side of the carriage 66, a plate 70 is mounted with a slot in which a driving pin 71 of the two sprockets 72 rotating chain 73 engages.

Ein Kettenrad wird .von einem regelbaren Getriebemotor 74- angetrieben. Der Mitnehmerzapfen zieht den Schlitten somit ständig hin und her. Diese gesamte Vorrichtung kann dazu noch durch die motorgetriebene Parallelsäulenführung 16 translatorisch bewegt werden. Der gebündelte oder ungebündelte Laserstrahl überfährt die ebene Oberfläche des Gegenstandes 68 in einer mehr oder weniger engen Zick-Zack-Linie. Bei einer gesteuerten diskontinuierlichen Bewegung der Parallelsäulenführung 16 können bei feststehender Optik parallele Linien oder treppenförmige Muster erzeugt werden.A sprocket is driven by a variable speed geared motor 74-. The driving pin pulls the slide thus constantly back and forth. This entire device can be moved by the motor-driven parallel column guide 16 to translate. The bundled or unbundled laser beam passes over the flat surface of the object 68 in a more or less narrow zig-zag line. In a controlled discontinuous movement of the parallel column guide 16 parallel lines or stepped patterns can be generated with fixed optics.

Steht ein Laser mit höherer Strahlungsleistung zur Verfügung, gibt es mehrere Möglichkeiten einer effektiven Nutzung. Einmal besteht die Möglichkeit, mit der beschriebenen Ein- . Station-Maschine und den Strahllenkungs-Einrichtungen größere Gravurtiefen zu erzielen. Zum anderen können durch Anwendung eines oder mehrerer Strahlteiler bei einer Ein-Station-Maschine ein Gegenstand an zwei oder mehreren Stellen, gleich- ,· zeitig oder mehrere Gegenstände an mehreren Stationen gleichzeitig graviert werden. Wird angestrebt, auch die Zeit des Ein- und Ausspannens des Gegenstandes produktiv zu nutzen, so ist eine Mehrstationen-Anordnung anzuwenden. In Fig. 7 sind beispielsweise Anordnungsmöglichkeiten für die Stationen dargestellt. Fig. 7 a zeigt eine Anordnung von zwei Ein-Station-Maschinen 75, 76. Durch einen Spiegel 77, der in den Strahlengang bewegt wird, kann nach BeendigungIf a laser with higher radiation power is available, there are several possibilities for effective use. Once there is the possibility, with the described one. Station machine and the beam steering devices to achieve greater engraving depths. On the other hand, by using one or more beam splitters in a one-station machine, an object can be engraved at two or more points, simultaneously, or in time, or several objects at several stations at the same time. If the aim is to also productively use the time of clamping and unclamping of the object, then a multi-station arrangement is to be used. In Fig. 7, for example, arrangement options for the stations are shown. Fig. 7a shows an arrangement of two single-station machines 75, 76. By a mirror 77, which is moved into the beam path, can after completion

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des Bearbeitungsvorganges an der Station 76 der Strahl zur Station 75 gelenkt werden und dort den Bearbeitungsvorgang beginnen. Inzwischen wird von der Bedienungskraft 78 der Gegenstand in 76 gewechselt. Nach Beendigung des Bearbeitungs-Vorganges in 75 erfolgt erneut die Umschaltung: in 76 wird bearbeitet und in 75 wird der Gegenstand gewechselt. Auch eine Karussellanordnung der Stationen (Fig. 6b) oder eine Reihenanordnung (Fig. 6c) kann mit Strahlumlenkeinrichtungen (Fig. 2) oder Strahlteilern gekoppelt werden und zu Produktionssteigerungen führen.of the machining process at the station 76, the jet are directed to the station 75 and begin the machining process there. Meanwhile, the operator 78 changes the item to 76. After completing the processing operation in 75, the switchover takes place again: in 76 processing is carried out and in 75 the object is changed. A carousel arrangement of the stations (FIG. 6b) or a series arrangement (FIG. 6c) can also be coupled with beam deflection devices (FIG. 2) or beam splitters and lead to increases in production.

Claims

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1. Machine for decorating and marking glass articles or articles made of porcelain, wood, plastic and other electrically non-conductive materials or objects with metallic or dielectric coatings (stencils) by means of laser beams, characterized in that the object in a clamping and centering device (2 3) is rotated or translationally moved and the laser beam strikes the surface of the object either directly or via beam deflection devices (30, 31), beam guiding systems (22 to 24), beam splitters or moving or non-moving optics (25).

2. Machine according to item 1, characterized in that a holder of the object is also provided by solid suction by means of vacuum via hollow shafts (14) or channels.

3. Machine according to item 1, characterized in that the holder for the object to be machined in a frame (15) is rotatably mounted.

4. Machine according to item 1, characterized in that the holder with frame (station) on a guide device (16, 1?) For additional vertical or horizontal translational movements, which can be controlled via limit switch (19) attached. :

Machine according to item 1, characterized in that an associated beam guiding device, consisting of an electromagnetic slide (22), a diaphragm (23), a telescopic tube (24) and a plane which is well adjustable in FIG. 3 and protected by an additional gas flow (25), built on a fixed, vibration-free frame (2? To 29) in front of the station.

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6. Machine according to item 1, characterized in that a beam deflection device, consisting of two or more mirrors (30; y \ ), a telescopic tube (32) with controllable drive system (33; 34 ·), is provided for additional movement of the station.

Machine according to point 1 and 5> characterized in that a mechanical or electrical system for the controllable and synchronous movement of the optics is provided, wherein an up and down movement of the optics by a crank mechanism (35 to 40) or an eccentric Kreisbewegimg to the optical axis (43) can be effected by mounting in an eccentrically offset hollow shaft (54) on a second hollow shaft (49) driven by a toothed rim (51).

8. Machine according to item 1, 5 and 7> characterized in that in objects with irregular surfaces, a copying device (57 to 64) is provided, through which the optics is displaced so that by the movement of the object, the focus is constantly on the Surface is located.

9. Machine according to item 1 to 4, characterized in that for the machining of objects with flat surfaces, the station for rotationally symmetrical objects of the guide device (16; 17) unscrewed and a pendulum table device (65 to 74) is attachable thereto.

10. Machine according to item 1 to 9 »characterized by the fact that the object can be processed simultaneously in several places using beam splitters.

11. Machine according to item 1 to 10, characterized in that by means of multiple arrangement and application of moving mirrors for temporary beam deflection or by application

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tion of beam splitters on multiple machines arranged objects are machined simultaneously.

12. Machine according to item 1 to 11, characterized in that a manual control, program control, numerical or computer-controlled control is provided for the operations and the intensity setting of! Laser beam in the desired sequence.

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