DE3005429C2

DE3005429C2 - Lasergraviermaschine

Info

Publication number: DE3005429C2
Application number: DE3005429A
Authority: DE
Inventors: Bryan Basil Layer-de-la-Haye Essex Chase
Original assignee: CROSFIELD ELECTRONICS Ltd LONDON GB
Current assignee: CROSFIELD ELECTRONICS Ltd LONDON GB
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1980-02-14
Publication date: 1984-09-06
Also published as: JPS55114598A; US4352973A; DE3005429A1; JPS6120399B2

Description

trachtung der gerade abgedrehten Außenfläche sowie das Einstellen des zweiten Querschlittens in einem bestimmten Abstand von der Außenfläche des Druckkörpers erleichtert

Beim Bearbeiten eines Druckkörpers mit einem anderen Durchmesser muß die Maschine neu eingestellt werden, da sich der Abstand des Drehwerkzeuges vom Laserstrahl in Umfangsrichtung des Druckkörpers abhängig von dessen Durchmesser verändert Ist der Abstand zwischen dem Drehwerkzeug und dem Lasergravierkopf in Umfangsrichtung des Druckkörpers so groß, daß der größte Durchmesser eines Druckkörpers abgedreht und graviert werden kann, so braucht der Abstand für kleinere Durchmesser nicht verändert zu werden. Somit ermöglicht die Einstellung des zweiten Querschlittens relativ zum ersten Querschlitten die Bearbeitung von Druckzylindern verschiedener Durchmesser. Iti allgemeinen ist infolge des Abstands zwischen dem Drehwerkzeug und dem Lasergravierkopf die Entfernung zwischen der Drehwerkzeugspitze und dem Laserstrahlbrennpunkt um so größer, je kleiner der Durchmesser des Druckkörpers ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Teiles der Maschine zur Darstellung der Beziehung des Drehwerkzeugs und des Gravierkopfes für verschiedene Größen des Druckkörpers und

F i g. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der Maschine zur Darstellung der Beziehung des Drehwerkzeugs, des ersten und zweiten Querschlittens und des Längsschlittens.

Die Graviermaschine beinhaltet einen Längsschlitten 1, der zur Bewegung auf einer Gleitbahn 2 entlang in einer Richtung parallel zu der Umlaufachse eines zylindrischen Druckkörpers 3 angeordnet ist. Der Längsschlitten 1 trägt einen ersten Querschlitten 4 und einen zweiten Querschlitten 5. Der Querschlitten 4 ist auf dem Längsschlitten 1 gelagert und so angeordnet, daß er in einer Richtung quer zu der Gleitbahn 2 durch ein Handrad 6 bewegt werden kann. Der zweite Querschlitten 5 ist auf dem ersten Querschlitten 4 gelagert und ebenfalls so angeordnet, daß er in einer Richtung quer zu der Gleitbahn 2 bewegt werden kann, wobei seine Bewegung durch ein Handrad 7 gesteuert wird. Der erste Querschlitten 4 trägt einen Werkzeughalter 8, in welche ein Drehwerkzeug 9 mit Diamantenspitze gelagert ist. Der zweite Querschlitten 5 trägt einen Lascrgravierkopf 10, der schematisch durch eine Linse dargestellt ist. Auf dem Längsschlitten 1 ist ein Prisma 11 gelagert, welches den Laserstrahl zu dem Kopf führt.

Die Konstruktion des übrigen Teils der Graviermaschine einschließlich der Einrichtungen zur Lagerung und zum Antrieb des zylindrischen Druckkörpers und der Einrichtung zum Bewegen des Längsschlittens 1 auf der Gleitbahn 2 sind bekannt, wie auch die optische Anordnung des Lasergravierkopfes. Die Lageranordnung zwischen den Querschlitten und dem Längsschlitten ist ebenso bekannt und entspricht beispielsweise der Anordnung bei einer Drehbank.

Auf dem zweiten Querschlitten 5 ist durch ein äußeres Schraubengewinde ein Mikroskop 12 mit fester Brennweite gelagert. Somit bewegt sich das Mikroskop 12 bei seiner Drehung in einer Richtung quer zur Gleitbahn 2. Zur Verriegelung des Mikroskops in seiner genauen Luge mit Bezug auf den Querschlitten 5 ist eine Verricgelungsmutter 13 vorgesehen. Der Werkzeughalter 8 ist so angeordnet, daß das Drehwerkzeug 9 in einer Ebene mit der Druckkörperachse liegt, wie in F i g. 1 gezeigt, während der Lasergravierkopf 10 und das auf dem zweiten Querschlitten 5 ebenfalls gelagerte Mikroskop 12 so angeordnet sind, daß sie in einer Ebene liegen, die paral-IeI zu der Ebene verläuft, welche das Drehwerkzeug 9 enthält jedoch in einer Richtung lotrecht dazu versetzt ist Wenn der Lasergravierkopf 10 in dieser Weise angeordnet ist, dann liegt die Hauptachse des Laserstrahls nicht senkrecht zur Außenfläche des zylindrischen

ίο Druckkörpers 3. Der Lasergravierkopf 10 ist in einem solchen Maße versetzt, daß der von der Außenfläche des Druckkörpers 3 reflektierte Lichtkegel nicht auf die Linse des Lasergravierkopfes 10 auftrifft. Obwohl der Druckkörper 3 eine zylindrische Außenfläche aufweist.

ist der Winkel des Lichtkegels, der von seiner Oberfläche reflektiert wird, keineswegs größer als der des darauf einfallenden Lichtes, da der Durchmesser des Laserflecks sehr klein ist, und zwar in der Größenordnung von nur wenigen Mikrometer, und daher die Zunahme in seinem Kcgelwinkel bei Reflexion vernachlässigt werden kann. Jedoch wird das Licht bei einem Druckkörper von kleinerem Durchmesser bei einem größeren Winkel reflektiert, und es ist daher festgestellt worden, daß bei einer ausreichenden Versetzung zwischen dem Lasergravierkopf 10 und der Ebene, die das Drehwerkzeug 9 für den größten Durchmesser des zu drehenden und zu gravierenden Druckkörpers enthält, die Versetzung für Druckkörper mit kleineren Durchmessern nicht verändert zu werden braucht. Dies ist auch in F i g. 1 erläutert.

Zur Benutzung der Graviermaschine wird der Lasergravierkopf 10 zunächst auf die Außenfläche des zylindrischen Druckkörpers durch Bewegung des des zweiten Querschlitten 5 fokussiert. Das Mikroskop 12 wird sodann fokussiert, bis die Außenfläche des Druckkörpers 3 genau im Brennpunkt erscheint, und die Verriegelungsschraube 13 angezogen, um das Mikroskop festzustellen, so daß seine Brennebene mit derjenigen des Lasergravierkopfes in einer gemeinsamen Ebene liegt.

Sodann wird der zweite Querschlitten 5 von dem Druckkörper 3 unter Benutzung des Handrades 7 fortbewegt. Der Druckkörper 3 wird angetrieben und das Handrad 6 betätigt, um den ersten Querschlitten 4 in Richtung auf den Druckkörper 3 zu zu bewegen, bis das Drehwerkzeug 9 die Außenfläche des Druckkörpers berührt und ein Umfangsband rund um die Außenseite des Druckkörpers herum schneidet. Sodann wird der Längsschlitten 1 auf der Gleitbahn 2 entlang bewegt, bis das Umfangsband durch das Mikroskop 12 betrachtet werden kann. Das Handrad 7 wird sodann bewegt, bis die von dem Drehwerkzeug 9 geschnittene Außenfläche genau in den Brennpunkt gebracht worden ist. Nunmehr liegen die Spitze des Drehwerkzeugs 9. der Brennpunkt des Laserstrahls von dem Lasergravierkopf 10 und der Brennpunkt des Mikroskops 12 alle auf derselben zylindrischen Außenfläche.

Der Längsschlilten 1 wird sodann zum Ende des Druckkörpers 3 bewegt und das Handrad 6 benutzt, um den ersten Querschlittcn 4 und den zweiten Querschlit-

bo ten 5 zusammen als eine Einheit zu bewegen, bis die erforderliche Schnittiefc des Drehwerkzeugs 9 eingestellt worden ist. und dann wird die Graviermaschine in Betrieb gesetzt und der Längsschlitten auf der Gleitbahn 2 entlang bewegt. In einem einzigen Durchgang

h> des Längsschlittens 1 zieht das Drehwerkzeug 9 die Außenfläche des Druckkörpers 3 ab. und wird auf der gerade abgedrehten Oberfläche mit dem l.asergravierkopf 10 ein Bild eingraviert.

Die relativen Lagen der Querschlitten 4 und 5 müssen für verschiedene Durchmesser des Druckkörpers 3 erneut eingestellt werden, da. wie in F i g. 1 gezeigt, die Entfernung zwischen der Spitze des Drehwerkzeugs 9 und dem Brennpunkt des Lasergravierkopfes 10 sich in Richtung der Ebene, welche das Drehwerkzeug enthält, je nach dem Durchmesser des Druckkörpers ändert. Ihre Entfernung A ist bei einem kleinen Durchmesser des Druckkörpers 3 viel größer als die Entfernung ß, wenn der Durchmesser des Druckkörpers 3 größer ist. in

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 von Oberflächen von Gegenständen mit Laserstrahl ist Patentansprüche: bekannt (DE-OS 21 21 155). Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine La-

1. Lasergraviermaschine zum Gravieren zylindri- sergraviermaschine der genannten Art so auszubilden, scher Intagliodruckkörper, mit einem sich längs des 5 daß die Leistungsfähigkeit der Maschine vergrößert drehbar angetriebenen Druckkörpers parallel zu wird und der Lasergravierkopf in einer genau dsfinierdessen Drehachse auf einer Gleitbahn beweglichen ten Lage zur abgedrehten Außenfläche des zylindri-Längsschlittens und einem zur Ausführung einer Be- sehen Druckkörpers fahrbar is«.

wegung in Querrichtung zur Gleitbahn angeordne- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im

ten Querschlitten, der einen Lasergravierkopf trägt, io kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführ-

dadurch gekennzeichnet, daß der den La- ten Merkmale gelöst

sergravierkopf (10) tragende Querschlitten (5) auf Erfindungsgemäß erfolgt das Abdrehen und Gravieeinem ein Drehwerkzeug (9) tragenden weiteren ren in einem einzigen Durchgang des Längsschlittens. Querschlitten (4) zur Ausführung einer Bewegung in Die Anordnung von Lasergravierkopf und Drehwerk-Querrichtung zur Gleitbahn (2) angeordnet ist, wo- 15 zeug auf je einem Querschlitten stellt dabei sicher, daß beider Abstand des Lasergravierkopfes (10) von der der Lasergravierkopf in einer genau definierten Lage vom Drehwerkzeug (9) abgedrehten Außenfläche zur abgedrehten Außenfläche des Druckkörpers gedes Druckkörpers durch die Bewegung des ihn tra- führt wird. Erfolgt nämlich das Abdrehen und Gravieren genden Querschlittens (5) gegenüber dem weiteren auf unterschiedlichen Maschinen oder in zwei aufeinan-Querschlitten (4) einstellbar ist und der Druckkörper 20 derfolgenden Durchgängen auf der gleichen Maschine, in einem einzigen Durchgang des Längsschlittens (1) so ist es immer möglich, daß Abweichungen in der Ausgleichzeitig abdreh- und gravierbar ist. richtung zwischen dem Lasergravierkopf und der abge-

2. Lasergraviermaschine nach Anspruch 1, da- drehten Außenfläche auftreten, so daß der Laserstrahl durch gekennzeichnet, daß die Achse des Drehwerk- während des Graviervorganges nicht genau auf die Auzeugs (9) in einer Ebene mit der Achse des Druck- 25 ßenfläche fokussiert ist und darunter die Bildqualität körpers (3) liegt. leidet. Erfindungsgemäß wird der Abstand zwischen

3. Lasergraviermaschine nach Anspruch 2, da- dem Lasergravierkopf und der Außenfläche des Druckdurch gekennzeichnet, daß die Achse des aus dem körpers während des gesamten Graviervorgangs kon-Lasergravierkopf (10) austretenden Laserstrahls in stant gehalten. So ist der Lasergravierkopf in der Beweeiner parallel zu der die Achse des Drehwerkzeugs 30 gungsrichiung des Längsschlittens hinter dem Dreh-(9) enthaltenden Ebene versetzten Ebene liegt. werkzeug angeordnet und ist der Laserstrahl genau auf

4. Lasergraviermaschine nach einem der Ansprü- die Außenfläche des Druckkörpers fokussiert, die gerache 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikro- de von dem Drehwerkzeug abgedreht worden ist. Dabei skop (12) auf dem den Lasergravierkopf tragenden ist das Drehwerkzeug auf dem ersten Querschlitten und Querschlitten (5) verschiebbar und feststellbar ange- 35 der Lasergravierkopf auf dem zweiten Querschlitten ordnet ist und der Abstand des Mikroskops vom angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß das Druckkörper einsteilbar ist. Drehwerkzeug sicherer und fester gelagert werden

kann.

Zum Abdrehen und Gravieren wird zunächst der La-

40 serstrahl auf die Außenfläche des Druckkörpers fokussiert, indem der zweite, den Lasergravierkopf tragende

Die Erfindung betrifft eine Lasergraviermaschine Querschlitten eingestellt wird. Sodann wird der zweite zum Gravieren zylindrischer Intagliodruckkörper mit Querschlitlen zurückgefahren und der erste Querschlitden im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen ten zum Druckkörper hinbewegt, bis das Drehwerkzeug Merkmalen. 45 die Außenfläche des Druckkörpers berührt, worauf ein

Nach Aufbringen von Kunststoffmaterial auf den zy- Umfangsband um den Druckkörper bis zu einer gelindrischen Druckkörper wird dessen Außenfläche auf wünschten Tiefe abgedreht wird. Dann wird der zweite einer Drehbank abgezogen, worauf anschließend auf Querschlitten auf den Druckkörper zu bewegt, bis dieeiner Lasergraviermaschine ein Bild graviert wird. Bei ser genau in den Brennpunkt gebracht worden ist, was bekannten Lasergraviermaschinen (DE-OS 27 19 275) 50 mit Hilfe eines Mikroskops erleichtert wird. Nunmehr ist nach Art einer Drehbank der Lasergravierkopf auf ist der Lasergravierkopf richtig zum Drehwerkzeug einem gegenüber einem Längsschlitten einstellbaren ausgerichtet. Fortan braucht nur der den zweiten Quer-Querschlitten angeordnet. Der Abdrehvorgang sowie schlitten tragende erste Querschlitten verstellt zu werdas Gravieren des Druckkörpers kann mehrere Male den, um die Abdrehtiefe einzustellen, sei es daß ein neuwiederholt werden, bis die Dicke des aufgebrachten 55 er Druckkörper graviert oder ein bereits gravierter Kunststoffmaterials aufgebraucht ist. Druckkörper bearbeitet werden soll. Zwischen den bei-

Zum Bearbeiten eines rotationssymmetrischen Werk- den Querschlitten können Einrichtungen zum Verriestückes, insbesondere zur Herstellung einer Nut auf ei- geln vorgesehen sein, doch ist dies nicht erforderlich, ner Walze, ist bereits vorgeschlagen worden (DE-OS wenn unbeabsichtigte Relativbewegungen der Schlitten 04 479), das am rotierenden Werkstück abzutragende bo zueinander durch Reibung oder dgl. verhindert sind.
Material mit einem Laserstrahl aufzuschmelzen und Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in

nachfolgend die Schmelze mit einem mechanischen den Unteransprüchen gekentv.eichnet. Mit den im AnWerkzeug zu entfernen, wobei der Abstand des Laser- Spruch 3 angeführten Merkmalen wird vermieden, daß kopfes sowie des Werkzeugs von der Außenfläche des der von der Außenfläche des Druckkörpers reflektierte Werkstückes von je einer Stellvorrichtung einstellbar μ Lascrstrahlkegel nicht auf optische Elemente des Laserist, die von einer numerischen Steuervorrichtung ange- gravierkopfes auftreffen kann und dort unerwünschte steuert wird. Schwingungen anregt.

Die Verwendung eines Mikroskops beim Gravieren Mit dem Mikroskop gemäß Anspruch 4 wird die Be-