DE4212390A1 - Laser engraving machine for print rollers - has beam guide for several laser beams to generate variable beam spot configuration on work surface - Google Patents
Laser engraving machine for print rollers - has beam guide for several laser beams to generate variable beam spot configuration on work surfaceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Lasergravurvorrichtung mit einer Laserstrahlquelle einer Laserlichtübertragungsstrecke und einem Strahlführungssystem, mit dem mindestens ein Laserstrahl auf eine Bearbeitungsstelle eines Werkstücks fokussierbar ist.The invention relates to a laser engraving device with a Laser beam source of a laser light transmission path and a beam guidance system with which at least one Laser beam on a machining point of a workpiece is focusable.
Es gibt verschiedene Anwendungsgebiete für solche Lasergra vurvorrichtungen. Beispiele hierfür sind das Beschriften von metallischen oder aus Kunststoff bestehenden Werkstücken zu Kennzeichnungszwecken, das Beschriften von Filmmaterial, das Herstellen von Tiefdruckwalzen und dergleichen. Die vorlie gende Erfindung soll speziell in Verbindung mit der Herstel lung von Druckwalzen beschrieben werden, obschon dadurch die Anwendung der Erfindung auf anderen technischen Gebieten nicht ausgeschlossen ist.There are different areas of application for such laser gra devices. Examples of this are the labeling of metallic or plastic workpieces Labeling purposes, the labeling of footage, the Manufacture of gravure rollers and the like. The present The present invention is intended specifically in connection with the manufacturer development of printing rollers are described, although by this the application of the invention in other technical fields is not excluded.
Bei der Herstellung von Druckwalzen wird die aus z. B. Kunst stoff, Gummi oder Keramik bestehende Druckwalze - ähnlich wie bei einer Drehmaschine von zwei Seiten eingespannt, mit kon stanter Geschwindigkeit um ihre Längsachse gedreht und von einer Laserapparatur oberflächenbearbeitet, um der Oberfläche der Druckwalze ein Reliefmuster entsprechend einer Vorlage zu verleihen.In the manufacture of printing rollers, the z. B. Art fabric, rubber or ceramic existing pressure roller - similar to clamped on two sides of a lathe, with con constant speed rotated around its longitudinal axis and from a laser apparatus to finish the surface the printing roller a relief pattern according to a template to lend.
Eine bekannte Anlage enthält hierzu eine Laserstrahlquelle, eine beispielsweise eine Lichtleiterfaser enthaltende Licht übertragungsstrecke und ein eine Optik enthaltendes Strahl führungssystem, mit welchem der Laserstrahl auf die Oberflä che des Werkstücks fokussiert wird. Während sich die Druck walze dreht, wird das Strahlführungssystem translatorisch entlang der Längsachse des Werkstücks bewegt. Dadurch be schreibt die Bearbeitungsstelle eine spiralförmige Bahn auf der Oberfläche der Druckwalze. Die Intensität des Laser strahls wird nach Maßgabe von Signalen gesteuert, welche durch Abtastung einer Vorlage oder mittels eines Rechners er zeugt werden.A known system contains a laser beam source for this purpose, a light containing, for example, an optical fiber transmission path and a beam containing optics guidance system with which the laser beam hits the surface surface of the workpiece. While the pressure roller rotates, the beam guidance system becomes translational moved along the longitudinal axis of the workpiece. Thereby be the processing station writes down a spiral path the surface of the platen. The intensity of the laser beam is controlled in accordance with signals which by scanning a template or using a computer be fathered.
Die Bearbeitungsgeschwindigkeit hängt von der Tiefe der in die Oberfläche des Werkstücks einzugravierenden Muster, der Gesamtoberfläche der Druckwalze, der Intensität des Laser strahls, der Musterauflösung und weiteren Faktoren ab, z. B. Materialeigenschaften der Oberfläche.The processing speed depends on the depth of the the surface of the workpiece to be engraved, the Total surface of the printing roller, the intensity of the laser rays, the pattern resolution and other factors, e.g. B. Material properties of the surface.
Soll durch die Lasergravur an der Bearbeitungsstelle relativ viel Material entfernt werden, so muß entsprechend viel Energie in die Bearbeitungsstelle eingebracht werden. Ist eine bestimmte Strahlintensität vorgegeben, so bestimmt diese Energie - auch abhängig von der Größe des Bearbeitungsflecks - die Geschwindigkeit, mit der der Auftreffpunkt des Laser strahls sich über die Oberfläche des Werkstücks bewegt. Da sich die Druckwalze aus technischen Gründen mit konstanter Geschwindigkeit drehen muß und auch die Vorschubbewegung des Strahlführungssystems parallel zur Drehachse der Druckwalze konstant ist, hängt die höchstmögliche Bearbeitungsgeschwin digkeit, also Drehzahl der Walze und Vorschubbewegung des Lasersystems, bei gegebener Strahlintensität davon ab, wie viel Material an der am tiefsten zu gravierenden Stelle ab getragen werden soll.Should be relative by laser engraving at the processing point A lot of material has to be removed, so a lot has to be removed Energy is brought into the processing point. Is given a certain beam intensity, this determines Energy - also depending on the size of the processing spot - the speed at which the point of impact of the laser beam moves over the surface of the workpiece. There for technical reasons, the pressure roller is constant Must rotate speed and also the feed movement of the Beam guidance system parallel to the axis of rotation of the pressure roller is constant, the highest possible machining speed depends speed, i.e. speed of the roller and feed movement of the Laser system, for a given beam intensity depends on how a lot of material at the deepest point to be engraved to be worn.
Bei der vorliegenden Erfindung geht es zwar auch und speziell um die Herstellung von Druckwalzen für den Tiefdruck, doch sind die erfindungsgemäßen Besonderheiten auch auf andere technische Gebiete anwendbar. Speziell bei der Herstellung von Druckwalzen für den Tiefdruck verwendet man bislang mechanische Gravurvorrichtungen, das sind Vorrichtungen, die mehrere elektromechanisch auslenkbare Finger mit dreieckför migen Diamantspitzen besitzen. Durch das gesteuerte Auslenken der einzelnen Finger über einer sich unter den Fingern weg drehenden Druckwalze werden in deren beispielsweise aus be stehenden Oberflächen kleine Vertiefungen erzeugt. Diese ha ben - abhängig von der Relativgeschwindigkeit zwischen den Fingern und der Druckwalze - die Form einer langgestreckten oder kurzen, gestauchten Raute. Die Arbeitsgeschwindigkeit solcher mechanischer Gravurvorrichtungen beträgt etwa 5000 Hz.The present invention is also and specifically to the production of printing rollers for gravure printing, however the special features of the invention are also applicable to others technical areas applicable. Especially in the manufacture printing rollers for gravure printing have been used up to now mechanical engraving devices are devices that several electromechanically deflectable fingers with triangular shape possess diamond tips. By controlled deflection the single finger over one under the fingers away rotating pressure roller are in their example from be standing surfaces produced small depressions. This ha ben - depending on the relative speed between the Fingers and the platen - the shape of an elongated or short, compressed diamond. The working speed such mechanical engraving devices is approximately 5000 Hz.
Die Bearbeitungsgeschwindigkeit dieser mechanischen Gravur vorrichtungen läßt sich praktisch nicht erhöhen. Die Diamant spitzen sind trotz ihrer erheblichen Härte beträchtlichem Verschleiß unterworfen.The processing speed of this mechanical engraving devices can practically not be increased. The diamond tips are considerable despite their considerable hardness Subject to wear.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lasergravur vorrichtung der oben genannten Art anzugeben, mit der auch hohe Leistungsdichten erfordernde Materialien in relativ kurzer Zeit bearbeitet werden können.The invention has for its object a laser engraving device of the type mentioned above, with the Materials requiring high power densities in relative can be edited in a short time.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß mindestens zwei Laserstrahlquellen vorgesehen sind, und daß das Strahlführungssystem individuelle Strahlführungsvor richtungen für die einzelnen Laserstrahlen aufweist, mit denen die relative Lage der einzelnen Auftreffpunkte der Laserstrahlen an der Bearbeitungsstelle einstellbar ist.This object is achieved in that at least two laser beam sources are provided, and that the beam guidance system individual beam guidance has directions for the individual laser beams, with which the relative location of the individual points of impact Laser beams at the processing point is adjustable.
Durch die individuellen Strahlführungsvorrichtungen für die verschiedenen Laserstrahlen können unterschiedliche Muster an der Bearbeitungsstelle erzeugt werden. Zur Steigerung der Verarbeitungs-/Gravurgeschwindigkeit können nicht nur zwei, sondern auch beispielsweise drei oder vier Laserstrahlquellen vorgesehen sein, wobei vorzugsweise jeder einzelnen Laser strahlquelle eine spezielle Strahlführungsvorrichtung zuge ordnet ist. Through the individual beam guidance devices for the different laser beams can have different patterns generated at the processing point. To increase the Processing / engraving speed can not only be two, but also, for example, three or four laser beam sources be provided, preferably each individual laser beam source a special beam guiding device is arranged.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, innerhalb einer gege benen Zeitspanne eine wesentlich größere Anzahl von Werk stücken zu bearbeiten. Individuelle Laserstrahlquellen be stehen speziell aus separaten Lasergeräten, grundsätzlich möglich ist aber auch die Verwendung eines einzelnen Lasers in Verbindung mit Strahlaufspaltern, um mehrere Laserstrahlen zu erhalten.The invention offers the possibility within a During this period, a significantly larger number of works to edit pieces. Individual laser beam sources stand especially from separate laser devices, basically however, it is also possible to use a single laser in conjunction with beam splitters to create multiple laser beams to obtain.
Erfindungsgemäß werden nun mit Hilfe des Strahlführungs systems die Auftreffpunkte derart eingestellt, daß sie an der BearbeitungsstelleAccording to the invention, the beam guidance is now used systems set the points of impact in such a way that the processing point
- a) sich vollständig überlappen, odera) completely overlap, or
- b) sich teilweise überlappen, und/oderb) partially overlap, and / or
- c) in einer oder mehreren Reihen oder Spalten nebeneinan der liegen.c) in one or more rows or columns next to each other the lie.
Dabei sind die Intensitäten der einzelnen Laserstrahlen in dividuell steuerbar.The intensities of the individual laser beams are in individually controllable.
Man kann nun eine Fülle von Kombinationen von Laserstrahlen bzw. Auftreffpunkten an der Bearbeitungsstelle bereitstellen. So zum Beispiel kann man sämtliche verfügbaren Laserstrahlen in einem einzigen Punkt sich überlappend zusammenführen. Da mit kann maximale Energie auf einen kleinen Punkt der Werk stückoberfläche konzentriert werden.One can now use an abundance of combinations of laser beams or provide points of impact at the processing point. For example, you can use all available laser beams merge in a single point overlapping. There with maximum energy can work on a small point be concentrated surface.
Man kann auch eine teilweise Überlappung vorsehen, so daß sich zum Beispiel der Grundriß eines Kleeblatts oder ähn liches ergibt. Außerdem kann man die Auftreffpunkte derart gegeneinander versetzen, daß eine oder mehrere Reihen oder Spalten von Auftreffpunkten über die Werkstückoberfläche geführt werden. Wenn nun die einzelnen Laserstrahlen indi viduell in der Intensität einstellbar sind, so kann man zum Beispiel - abhängig von dem zu gravierenden Vorlagen muster - einen Strahl mit relativ geringer konstanter Intensität auftreffen lassen, während ein anderer Strahl oder mehrere weitere Strahlen in der Intensität moduliert werden.A partial overlap can also be provided so that For example, the outline of a shamrock or similar results. You can also use the impact points in this way against each other that one or more rows or Splitting impact points over the workpiece surface be performed. If now the individual laser beams indi vidually adjustable in intensity, so you can for example - depending on the template to be engraved pattern - a beam with a relatively low constant Let intensity hit while another beam or several more rays are modulated in intensity.
Wenn es das Vorlagenmuster zuläßt, kann man die einzelnen Laserstrahlen nebeneinander parallel zu der Drehachse des Werkstücks auftreffen lassen. Dadurch läßt sich die Bearbei tungsgeschwindigkeit vervielfachen. Die Steuerung der einzel nen Laserstrahlquellen erfolgt - prinzipiell wie im Stand der Technik - programmgesteuert nach Maßgabe von Signalen eines Vorlagenmusters, wobei die Signale zum Beispiel durch eine optische Abtastvorrichtung gewonnen werden, oder auch rein digital erzeugte Daten sind.If the template pattern allows, you can use the individual Laser beams side by side parallel to the axis of rotation of the Let the workpiece hit. This allows the machining multiply the speed. The control of the individual Laser beam sources are made - in principle as in the prior art Technology - program-controlled according to signals from a Template pattern, the signals for example by a optical scanning device can be obtained, or purely are digitally generated data.
Bei der bekannten Lasergravurvorrichtung erfolgt die Abta stung im Grunde genommen spiralförmig über die Oberfläche der Druckwalze. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kön nen nun anstelle der spiralförmigen Abtastung auch aneinan der angrenzende Kreisbahnen auf der zylindrischen Oberfläche des Werkstücks abgetastet werden. Hierzu werden die einzelnen Laserstrahlen der sich kontinuierlich entlang der Drehachse der Druckwalze bewegender Laservorrichtung derart nachge führt, daß sich auf der zylindrischen Oberfläche des Werk stücks Kreisbahn an Kreisbahn anschließt. An einer Übergangs stelle kann dann z. B. durch ein sprungweises Rückstellen des Strahlführungssystems der Laserstrahl auf die anschließende Kreisbahn seitlich versetzt werden.In the known laser engraving device, the scanning takes place basically spiraling across the surface of the Pressure roller. With the help of the device according to the invention instead of spiral scanning, they are also attached to each other the adjacent circular path on the cylindrical surface of the workpiece can be scanned. For this, the individual Laser beams that are continuously along the axis of rotation the pressure roller moving laser device so nachge that leads to the cylindrical surface of the work piece circular path connects to circular path. On a transition can then z. B. by a sudden reset of the Beam guidance system of the laser beam on the subsequent Circular path to be moved laterally.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are described below of the drawings explained. Show it:
Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer Lasergravur anlage, Fig. 1 is a schematic front view of a laser engraving system,
Fig. 2 eine schematische Querschnittansicht einer Strahl führungsvorrichtung, von der mehrere Exemplare in der Lasergravuranlage nach Fig. 1 vorhanden sind, und Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a beam guiding device, of which several copies are present in the laser engraving system according to Fig. 1, and
Fig. 3 verschiedene Muster von Auftreffpunkten individueller Laserstrahlen. Fig. 3 different patterns of impingement points of individual laser beams.
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Lasergravurvorrichtung, und Fig. 4 is a plan view of another embodiment of a laser engraving device, and
Fig. 5 eine schematisierte Schnittansicht entlang der Linie V-V in Fig. 4. Fig. 5 is a schematic sectional view taken along line VV in Fig. 4.
Fig. 1 zeigt eine Lasergravurvorrichtung 2, mit der eine Tiefdruckwalze 4 mit einem Oberflächenmuster aus einer Vielzahl kleiner Löcher versehen wird. Fig. 1 shows a laser engraving device 2 , with which a gravure roller 4 is provided with a surface pattern of a plurality of small holes.
Hierzu ist die Druckwalze 4 drehbar in zwei Lagern 6 und 8 eingespannt, von denen das eine einen (nicht dargestellten) Drehantrieb besitzt.For this purpose, the pressure roller 4 is rotatably clamped in two bearings 6 and 8 , one of which has a rotary drive (not shown).
Eine Lasereinrichtung enthält eine erste Laserstrahlquelle 10 und eine zweite Laserstrahlquelle 12, die einen Laser strahl Lx bzw. Ly über eine zugehörige Einkoppeloptik 18 bzw. 20 auf eine Eintrittsfläche eines Glasfaser-Licht leiters 22 bzw. 24 geben.A laser device contains a first laser beam source 10 and a second laser beam source 12 , which give a laser beam Lx or Ly via an associated coupling optics 18 or 20 to an entry surface of an optical fiber light guide 22 or 24 .
Aus den Austrittsflächen der Lichtleiterfasern 22 bzw. 24 austretende Laserstrahlen treffen auf eine Auskoppel- und Fokussieroptik 26 bzw. 28 und werden von dieser auf eine Bearbeitungsstelle 30 an der Oberfläche der Druckwalze 4 fokussiert.Laser beams emerging from the exit surfaces of the optical fibers 22 and 24 strike out coupling and focusing optics 26 and 28 and are focused by this onto a processing point 30 on the surface of the printing roller 4 .
Wie in Fig. 1 angedeutet ist, können weitere Laserstrahl quellen 14 und 16 vorgesehen sein, die gleichfalls über nicht dargestellte Lichtleiterfasern und Optik-Einrichtun gen Laserstrahlen auf die Bearbeitungsstelle 30 fokussieren. As indicated in Fig. 1, further laser beam sources 14 and 16 can be provided, which also focus on the processing point 30 via optical fibers and optical devices, not shown, laser beams.
Die die Auskoppel- und Fokussieroptik 26 bzw. 28 enthalten den Bestandteile der Lasereinrichtung lassen sich von einer nicht dargestellten Längsführung in Pfeilrichtung P trans latorisch parallel zu der Drehachse des Werkstücks 4 bewe gen. Damit wird die gesamte Oberfläche des Werkstücks 4 von den Laserstrahlen, gemäß Fig. 1 den Laserstrahlen Lx und Ly, abgetastet. Mit anderen Worten: Die Bearbeitungs stelle 30 bewegt sich über die gesamte Bearbeitungsfläche der Druckwalze 4.The coupling-out and focusing optics 26 and 28 respectively contain the components of the laser device can be of a not shown longitudinal guide in the direction of arrow P trans translationally parallel to the rotational axis of the workpiece 4 bewe gene. Thus, the entire surface of the workpiece 4 by the laser beams, according to Fig. 1, the laser beams Lx and Ly, scanned. In other words: the processing point 30 moves over the entire processing area of the printing roller 4 .
Wie an sich bekannt, sind die Drehzahl der Druckwalze 4 und die Geschwindigkeit der translatorischen Bewegung der Lasereinrichtung parallel zu der Drehachse des Werkstücks 4 jeweils konstant. Die Steuerung der Laserstrahlquellen 10, 12 (und 14 sowie 16) erfolgt durch einen Rechner in Abhängigkeit von einem Vorlagenmuster, welches z. B. von einer optischen Abtastvorrichtung synchron zu der Bewegung der Lasergravurvorrichtung abgetastet wird.As is known per se, the speed of the printing roller 4 and the speed of the translational movement of the laser device parallel to the axis of rotation of the workpiece 4 are each constant. The control of the laser beam sources 10 , 12 (and 14 and 16 ) is carried out by a computer as a function of a template, which z. B. is scanned by an optical scanning device in synchronism with the movement of the laser engraving device.
Die in Fig. 1 lediglich schematisch angedeuteten Auskop pel- und Fokussieroptiken 26 und 28 sind Bestandteil eines Strahlführungssystems, welches individuell für jeden ein zelnen Laserstrahl eine Strahlführungsvorrichtung besitzt.The Auskop Pel- and focusing optics 26 and 28 , which are only indicated schematically in FIG. 1, are part of a beam guiding system which has a beam guiding device individually for each individual laser beam.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Strahlführungsvorrichtung. Bei vier Laserstrahlquellen gemäß Fig. 1 sind insgesamt vier derartige Strahlführungsvorrichtungen vorhanden. Fig. 2 shows an example of a beam control device. In the case of four laser beam sources according to FIG. 1, a total of four such beam guiding devices are available.
Die in Fig. 2 dargestellte Strahlführungsvorrichtung dient zum Stellen und Fokussieren des aus der Lichtleiterfaser 22 austretenden Laserstrahls Lx. Das Ende der Lichtleiterfaser 22 wird von einer Linsenhalterung 34 fixiert, die in ihrem Boden die Linse 26 trägt. An den äußeren Seitenwänden der Linsenhalterung 34 befinden sich zwei Stege 36 und 38, die in entsprechenden Führungsnuten von Gleitführungen 40 und 42 zu gleiten vermögen. Mit Hilfe einer hier nicht darge stellten Antriebsvorrichtung läßt sich somit die Linsenhal terung 34 in den Gleitführungen 40 und 42 nach oben und nach unten gemäß Pfeil P1 verstellen, um den Strahl Lx an der Bearbeitungsstelle 30 zu fokussieren.The beam guiding device shown in FIG. 2 serves to position and focus the laser beam Lx emerging from the optical fiber 22 . The end of the optical fiber 22 is fixed by a lens holder 34 which carries the lens 26 in its bottom. On the outer side walls of the lens holder 34 there are two webs 36 and 38 which are able to slide in corresponding guide grooves of slide guides 40 and 42 . With the help of a drive device not shown here, the lens holder 34 in the slide guides 40 and 42 can be adjusted up and down according to arrow P1 to focus the beam Lx at the processing point 30 .
Die Außenflächen der beiden Gleitführungen 40 sind sphärisch ausgebildet und werden von einem mit einer sphärischen Lager fläche ausgestatteten Lagerring 44 gehalten. Damit läßt sich die Linsenhalterung mit dem Ende der Lichtleiterfaser 22 und der Linse 26 von einer (nicht dargestellten) Kippvorrich tung kippen, wie durch den Pfeil P2 angedeutet ist. Damit läßt sich der Auftreffpunkt des Laserstrahl Lx in der senk recht zur Zeichenebene verlaufenden Ebene E verstellen.The outer surfaces of the two sliding guides 40 are spherical and are held by a bearing ring 44 equipped with a spherical bearing surface. So that the lens holder with the end of the optical fiber 22 and the lens 26 tilt from a (not shown) Kippvorrich device, as indicated by the arrow P2. This allows the point of incidence of the laser beam Lx to be adjusted in the plane E perpendicular to the plane of the drawing.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie sich die von vier verschie denen Laserstrahlen herrührenden Auftreffpunkte x, y, z und w durch individuelle Strahlführungsvorrichtungen der in Fig. 2 stellvertretend dargestellten Art konfigurieren lassen.From FIG. 3 it can be seen how the impingement points x, y, z and w originating from four different laser beams can be configured by means of individual beam guiding devices of the type represented in FIG. 2.
Gemäß Fig. 3 (A) sind die Auftreffpunkte x, y, z und w von vier Laserstrahlen vollständig miteinander überlappt. Damit empfängt die Bearbeitungsstelle 30 die Intensität sämtlicher Laserstrahlen.According to Fig. 3 (A) the impact points are x, y, z and w by four laser beams completely overlapped with each other. The processing point 30 thus receives the intensity of all laser beams.
Fig. 3(B) zeigt ein Muster von Auftreffpunkten, bei dem die einzelnen Auftreffpunkte in einer Spalte untereinander liegen. Die Richtung der Relativbewegung zwischen Strahl führungssystem und Werkstück erfolgt in Fig. 3 (B) z. B. von oben nach unten. Fig. 3 (B) shows a pattern of impact points in which the individual impact points are located one below the other in a column. The direction of the relative movement between the beam guidance system and the workpiece is shown in Fig. 3 (B) z. B. from top to bottom.
Alternativ könnten die drei Auftreffpunkte auch nebeneinander in einer Reihe liegen. Man kann auch ein Muster von quadra tisch angeordneten Auftreffpunkten vorsehen. Alternatively, the three points of impact could also be next to each other lie in a row. You can also get a pattern from quadra Provide table-top impact points.
Fig. 3(C) zeigt ein "Kleeblattmuster", bei dem sich die vier Auftreffpunkte (genauer: Auftreff-Flecken) paarweise überlappen. Fig. 3 (C) shows a "cloverleaf pattern" in which the four impact points (more precisely: impact spots) overlap in pairs.
Fig. 3(D) zeigt ein weiteres Beispiel für einander teilweise überlappende Auftreffpunkte. Fig. 3 (D) shows another example of partially overlapping impact points.
Beliebige weitere Muster sind denkbar.Any other pattern is conceivable.
Die gemäß Fig. 3 an einer Bearbeitungsstelle 30 in einem bestimmten Muster zusammengeführten Laserstrahlen können in ihrer Intensität individuell gesteuert werden. Beispiels weise kann gemäß Fig. 3(B) der zu dem Auftreffpunkt x ge hörige Laserstrahl Lx konstante Intensität aufweisen, wäh rend die anderen Laserstrahlen in der Intensität gemeinsam oder individuell moduliert werden.The intensity of the laser beams brought together in a specific pattern at a processing point 30 according to FIG. 3 can be individually controlled. For example, according to FIG. 3 (B), the laser beam Lx associated with the point of incidence x may have a constant intensity, while the intensity of the other laser beams may be modulated together or individually.
Fig. 4 zeigt eine bevorzugte weitere Ausführungsform einer Lasergravurvorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 4 shows a preferred further embodiment of a laser engraving device according to the invention.
Die in Fig. 4 und 5 dargestellte Lasergravurvorrichtung 102 ist als Laserkopf ausgebildet und vermag wie das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ein bestimmtes Muster von Auftreffpunkten an einer Bearbeitungsstelle 130, z. B. an der Oberfläche einer Tiefdruckwalze zu erzeugen.The laser engraving device 102 shown in FIGS . 4 and 5 is designed as a laser head and, like the exemplary embodiment described above, is capable of a specific pattern of impingement points at a processing point 130 , e.g. B. to produce on the surface of a gravure roll.
Die in Fig. 4 und 5 dargestellte Lasergravurvorrichtung 102 besitzt einen Granit-Träger 101, auf dem mittig angrenzend an die äußeren Längsseiten insgesamt vier Laserstrahlquellen 110, 112, 114 und 116 paarweise angeordnet sind, wobei die beiden mittleren Laserstrahlquellen 112 und 114 zwischen sich eine Lücke 115 bilden.The laser engraving device 102 shown in FIGS. 4 and 5 has a granite carrier 101 , on which a total of four laser beam sources 110 , 112 , 114 and 116 are arranged in pairs centrally adjacent to the outer longitudinal sides, the two middle laser beam sources 112 and 114 being one between them Form gap 115 .
Die Laserstrahlquellen 110-116 geben Laserstrahlen Lx, Ly, Lz bzw. Lw über jeweils einen zugeordneten Intensitätsschal ter (Modulator) 151 auf zugehörige Ablenkspiegel 152, 153, 154 bzw. 156. Von diesen Ablenkspiegeln gelangen die Laser strahlen auf einen weiteren Ablenkspiegelblock 156, von wo aus die Strahlen in Form eines Bündels paralleler Laser strahlen teilweise in der Lücke 115 zwischen den beiden Laserstrahlquellen 112 und 114 und teilweise oberhalb dieser Lücke 115 auf einen Block 150 von individuell verstellbaren Ablenkspiegeln 150a-150d gelangen.The laser beam sources 110-116 emit laser beams Lx, Ly, Lz and Lw via an associated intensity switch (modulator) 151 to the associated deflection mirrors 152 , 153 , 154 and 156 , respectively. From these deflecting mirrors, the lasers pass to a further deflecting mirror block 156 , from where the beams in the form of a bundle of parallel lasers radiate partly in the gap 115 between the two laser beam sources 112 and 114 and partly above this gap 115 to a block 150 of individually adjustable Deflecting mirrors 150 a - 150 d.
Fig. 5 zeigt schematisch den Strahlverlauf. Von den einzel nen Laserstrahlquellen geht der Laserstrahl in die Zeichen ebene hinein, was durch das Symbol "x" angedeutet ist. Von den einzelnen Ablenkspiegeln 152-155 gehen die Laserstrah len zu dem Ablenkblock 156 und werden von diesem in Richtung aus der Zeichenebene heraus umgelenkt, was durch das Symbol "." angedeutet ist. Fig. 5 shows schematically the beam path. The laser beam goes from the individual laser beam sources into the drawing plane, which is indicated by the symbol "x". Of the individual deflecting mirrors 152-155, the Laserstrah go len to the deflector block 156 and are deflected by the latter in the direction of the drawing plane, as indicated by the symbol "." is indicated.
Die einzelnen Laserstrahlen Lx . . . . gelangen also auf die je weils diesen Strahlen zugeordneten Ablenkspiegel 150a, 150b, 150c und 150d des Ablenkspiegelblocks 150, der aus Gründen der Anschaulichkeit in Fig. 4 perspektivisch dargestellt ist.The individual laser beams Lx. . . . thus reach the ever weils these rays associated deflecting mirror 150 a, 150 b, 150 c and 150 d of the Ablenkspiegelblocks 150, which is shown for reasons of clarity in Fig. 4 in perspective.
Die Spiegelflächen der einzelnen Ablenkspiegel 150 . . . lassen sich individuell um zwei Achsen in gewissen Grenzen verstellen, so daß dementsprechend auch die zugehörigen Laserstrahlen Lx . . . in entsprechenden Grenzen abgelenkt werden können.The mirror surfaces of the individual deflecting mirrors 150 . . . can be individually adjusted within certain limits around two axes, so that the associated laser beams Lx. . . can be distracted within appropriate limits.
Sämtliche Laserstrahlen gelangen über einen Umlenkspiegel 127, der um eine Drehachse verstellbar ist, auf eine für sämtliche Laserstrahlen gemeinsame Fokussieroptik 126, welche die Laserstrahlen auf eine Bearbeitungsstelle 130 lenkt. All laser beams pass through a deflection mirror 127 , which is adjustable about an axis of rotation, to focusing optics 126 which are common to all laser beams and which direct the laser beams onto a processing point 130 .
Mit der in Fig. 4 und 5 dargestellten Lasergravurvorrich tung lassen sich die in Fig. 3 dargestellten Muster von Auftreffpunkten und eine praktisch nicht begrenzte Anzahl weiterer Muster erzeugen. Durch die individuellen Intensi tätsschalter 151 für die einzelnen Laserstrahlen Lx, Ly, Lz und Lw lassen sich an den Bearbeitungsstellen die gewünschten Leistungsdichten erzielen.With the laser engraving device shown in FIGS. 4 and 5, the pattern of impact points shown in FIG. 3 and a practically unlimited number of other patterns can be generated. The individual intensity switches 151 for the individual laser beams Lx, Ly, Lz and Lw allow the desired power densities to be achieved at the processing points.
Wie eingangs erläutert, ist bei einer Lasergravuranlage zum Herstellen von Druckwalzen die spiralförmige Abtastung der Oberfläche der Walze der Normalfall. Wenn man sich beispiels weise den Druck von Millimeterpapier vorstellt, so ist er sichtlich, daß bei einer spiralförmigen Gravurspur auf der Mantelfläche der Druckwalze das schließlich gedruckte Milli meterpapier nicht exakt den kartesischen Koordinaten ent spricht, sondern etwas abgeschrägt ist und - genaugenommen - die Form eines Parallelogramms hat.As explained at the beginning, is in a laser engraving system Manufacture of printing rollers the spiral scanning of the Surface of the roller the normal case. If you look at presents the printing of graph paper, so it is evident that with a spiral engraving on the Lateral surface of the printing roller the milli finally printed meter paper does not exactly match the Cartesian coordinates speaks, but is slightly beveled and - strictly speaking - has the shape of a parallelogram.
Das oben erwähnte Beispiel des Millimeterpapiers verdeut licht, daß grundsätzlich das Gravieren einer Zylindermantel fläche in Form von eng aneinanderliegenden Kreisbahnen der spiralförmigen Spur auf der Zylindermantelfläche zu bevorzugen ist.The example of the graph paper mentioned above illustrates light that basically the engraving of a cylinder jacket area in the form of closely spaced circular paths of the spiral track on the cylinder surface prefer is.
Die spiralförmige Spur entsteht dadurch, daß der Laserkopf bzw. die Lasergravurvorrichtung kontinuierlich translatorisch parallel zur Drehachse der Drucktrommel bewegt wird.The spiral track arises from the fact that the laser head or the laser engraving device continuously translational is moved parallel to the axis of rotation of the printing drum.
Erfindungsgemäß wird nun eine Gravur in Form von aufeinander folgenden Kreisbahnen dadurch erreicht, daß die Laserstrahlen entgegen der translatorischen Bewegung der Lasergravurvor richtung nachgeführt werden, so daß sich die Bearbeitungs stelle nicht wie bei der spiralförmigen Bearbeitung der Ober fläche der Druckwalze kontinuierlich gegenüber letzterer be wegt, sondern intermittierend in Form von aufeinanderfolgen den Kreisbahnen. Nach jeweils einer vollen Umdrehung springt die Bearbeitungsstelle von einer Kreisbahn auf die benach bahrte Kreisbahn.According to the invention, an engraving in the form of one another following circular orbits achieved by the laser beams against the translational movement of laser engraving direction are tracked so that the machining do not place as in the spiral processing of the upper area of the pressure roller continuously compared to the latter moves, but intermittently in the form of successive the circular orbits. Jumps after one full turn the processing point from a circular path to the adj traveled circular path.
Dieses Springen von einer Kreisbahn auf die benachbarte Kreisbahn läßt sich mit der in Fig. 4 dargestellten Laser gravurvorrichtung z. B. dadurch erreichen, daß der Umlenk spiegel 137 um eine senkrecht auf der Zeichnungsebene stehen de Achse verschwenkt wird. Diese Schwenkbewegung entspricht einer zeitabhängigen Sägezahnkurve. Während praktisch einer vollen Umdrehung wird der Spiegel kontinuierlich verschwenkt, so daß die Bearbeitungsstelle 130 sich gegenüber der Längs erstreckung der Druckwalze praktisch nicht bewegt. Ist eine Kreisbahn abgeschlossen, springt der Umlenkspiegel 127 wieder in seine Ausgangsstellung zurück.This jumping from a circular path to the adjacent circular path can be done with the laser engraving device shown in FIG . B. achieve that the deflecting mirror 137 is pivoted about a perpendicular to the plane of the de axis. This pivoting movement corresponds to a time-dependent sawtooth curve. During practically a full revolution, the mirror is pivoted continuously, so that the processing point 130 practically does not move with respect to the longitudinal extension of the printing roller. If a circular path is completed, the deflecting mirror 127 jumps back into its starting position.
Wenn sich die in Fig. 4 dargestellte Lasergravurvorrichtung 102 in Pfeilrichtung von unten nach oben bewegt, wird der Umlenkspiegel 127 langsam im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, so daß die Bearbeitungsstelle 130 sich nicht in Längsrichtung der Druckwalze bewegt.If the laser engraving device 102 shown in FIG. 4 moves in the direction of the arrow from bottom to top, the deflection mirror 127 is slowly pivoted counterclockwise, so that the processing point 130 does not move in the longitudinal direction of the printing roller.
Claims (7)
- a) sich vollständig überlappen (Fig. 3(A); oder
- b) sich teilweise überlappen (Fig. 3(C; D)) und/oder
- c) in einer oder mehreren Reihen oder Spalten neben einander liegen (Fig. 3 (B)).
- a) completely overlap ( Fig. 3 (A); or
- b) partially overlap ( Fig. 3 (C; D)) and / or
- c) lying next to each other in one or more rows or columns ( Fig. 3 (B)).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |