专利名称：激光雕刻印字轮的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种雕刻印字轮的装置，尤其是一种用激光雕刻印字轮的装置。
背景技术：
印字轮是用于在电线电缆表面印刷产品标识的主要工具，同样可用于药品胶囊表面标识的印刷。传统的印字轮制作工艺是掩膜曝光腐蚀法，这种方法的最大缺点是制作过程中使用的感光材料、腐蚀剂等化学试剂会对环境造成污染、而且制作周期长。
目前，市场上有一种激光印字轮雕刻机产品，使用二维光学扫描振镜作为激光束的偏转器、电机带动印字轮旋转的方法。如中国发明专利申请号CN200410021754.1，申请日2004.01.18，
公开日2004.12.29，公开了一种弧面激光标刻机及其加工印字轮的方法，该机的电机和卡盘固装于二维工作台上，二维工作台使激光束聚焦于工件加工面；二维扫描振镜系统X方向与卡盘旋转轴平行；工件轴与卡盘轴一致，激光出光轴与工件表面与之相交的母线垂直。计算机与驱动器和二维振镜系统连接。使用该机时在计算机上制作各种图文数据文件并存贮，启动标刻程序，计算机控制驱动器、电机旋转和停顿；二维扫描振镜系统在计算机打标数据文件的控制下将所需图文点阵用激光雕刻在印字轮坯上。
该装置使用光学扫描振镜使激光在印字轮表面上雕刻一个字符后，电机带动印字轮转过一个角度，需要等待一段时间，稳定后再刻另一个字符，周而复始。由于受扫描振镜的频率响应的限制、电机带动印字轮间息运动，会导致加工周期太长的不利因素的出现，直接影响到加工效率。
发明内容
本实用新型是要克服现有激光雕刻印字轮的装置存在的不足之处和缺陷，提供一种既能缩短加工周期，又不会对环境造成污染的激光雕刻印字轮的装置。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是一种激光雕刻印字轮的装置，包括印字轮匀速旋转装置，激光发生器及激光束自动调焦控制装置，主控制计算机以及电机驱动器。
其中，印字轮匀速旋转装置由轴承箱，印字轮、主轴驱动电机、编码器支架，旋转编码器组成，在直线进给装置的进给拖板上固定安装有轴承箱和编码器支架，轴承箱的输主轴与直线进给装置的运动方向平行，轴承箱与编码器支架之间安装有与轴承箱固定连接的主轴驱动电机，在轴承箱的输出主轴上安装印字轮，主轴驱动电机的后输出轴与固定在编码器支架上的旋转编码器连接；激光束自动调焦控制装置由驱动电机，聚焦物镜，直线进给装置构成，直线进给装置上端固定安装有驱动电机，直线进给装置的垂直移动拖板上固定连接有聚焦物镜，经过调焦控制装置输出的激光束与印字轮的圆柱表面垂直；
主控制计算机的控制信号输出端分别与激光发生器和电机驱动器输入端连接，电机驱动器输出端分别接主轴驱动电机，直线进给驱动电机和驱动电机，主控制计算机的信号输入端接旋转编码器，用于主控制计算机产生的字型编码信号与由旋转编码器产生准确的角度位置信号同步，去控制激光发生器输出激光束。
直线进给装置中的驱动传动机构由驱动伺服电机和滚珠丝杆副组成。
本实用新型与现有的激光雕刻印字轮的装置相比具有如下特征使用聚焦激光束在匀速旋转的印字轮圆柱形表面进行雕刻；在印字轮匀速转过一圈的同时，直线进给装置在主控制计算机的控制下，使得雕刻激光束与印字轮之间均匀的相对移动一个雕刻像素点的直径的距离，这样激光束在印字轮圆柱表面上形成螺旋线形的扫描轨迹；全部运动控制都由计算机自动控制、精密闭环伺服控制，实现高精度印字轮雕刻。
本实用新型的优点为1.采用自动跟踪调焦技术，使聚焦物镜跟随印字轮的圆柱表面运动，保持焦距不变，能够克服由于主轴在旋转时的径向跳动以及由于印字轮加工误差等因素所引起的失焦问题。保证激光束正确地聚焦在印字轮的圆柱表面。
2.由于在整个雕刻过程中，没有间息运动和来回往复运动，全部都是匀速圆周运动或匀速直线运动。因此，最终能够达到在印字轮的圆柱表面高速地雕刻出精细的字型。例如雕刻每英寸800点(0.03175毫米/点)的精细字型，主轴以每秒钟1转的速度匀速旋转，同时印字轮与激光束的相对位移速度是0.03175毫米/秒。这样雕刻一个字型高度为3.175毫米的印字轮仅需要100秒钟。
图1是本实用新型的结构立体示意图；图2是激光束在印字轮的圆柱表面形成螺旋型扫描轨迹示意图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型的激光雕刻印字轮的装置包括印字轮匀速旋转装置1，激光发生器2及激光束自动调焦控制装置13，主控制计算机4以及电机驱动器3。
印字轮匀速旋转装置1由轴承箱11，印字轮6、主轴驱动电机7、编码器支架9，旋转编码器8组成，在直线进给装置5的进给拖板上固定安装有轴承箱11和编码器支架9，轴承箱11的主轴10与直线进给装置5的运动方向平行，轴承箱11与编码器支架9之间安装与轴承箱11固定连接的主轴驱动电机7，在轴承箱的输出主轴上安装印字轮6，主轴驱动电机7的后输出轴与固定在编码器支架9上的旋转编码器8连接。
激光束自动调焦控制装置13由驱动电机15，聚焦物镜14，直线进给装置16构成。直线进给装置16上端固定安装有驱动电机15，直线进给装置16的垂直移动拖板上固定连接有聚焦物镜14，经过调焦控制装置13输出的激光束17与印字轮6的圆柱表面垂直；主控制计算机4的控制信号输出端分别与激光发生器2和电机驱动器3输入端连接，电机驱动器3输出端分别接主轴驱动电机7，直线进给驱动电机12和驱动电机15，主控制计算机4的信号输入端接旋转编码器8，用于主控制计算机4产生的字型编码信号与由旋转编码器8产生准确的角度位置信号同步，去控制激光发生器2输出激光束17。
直线进给装置5，16中的驱动传动机构由驱动伺服电机和滚珠丝杆副组成。
工作时，印字轮旋转装置1在印字轮匀速控制驱动装置3的驱动下和在主控制计算机4设定的转速下匀速转动；在印字轮旋转装置1匀速转过一圈的同时，直线进给装置5在主控制计算机3的控制下，使得雕刻激光产生装置2与印字轮匀速旋转控制驱动装置1之间均匀的相对移动一个雕刻像素点的直径的距离。如此，激光束在印字轮圆柱表面上形成螺旋线形的扫描轨迹(图2所示)。
当印字轮旋转装置1旋转时，旋转编码器8向主控制计算机4发出既时的位置信号，主控制计算机4将预先处理完成的字型编码信号实时的送到雕刻激光产生装置2，令其发出激光17雕刻脉冲，在印字轮上的确定位置进行雕刻。当欲雕刻的字型高度是n个像素点，那么只要印字轮旋转装置(1)旋转n圈，就完成了整个印字轮的雕刻过程。
图2所示，直线18是印字轮圆柱表面上闭合圆的展开线；斜线20就是一组圆柱表面形成的螺旋型扫描轨迹的展开线，它们间隔一个雕刻像素点19直径的距离。
权利要求1.一种激光雕刻印字轮的装置，包括主控制计算机(4)以及电机驱动器(3)，激光发生器(2)，其特征在于，还包括印字轮匀速旋转装置(1)和激光束自动调焦控制装置(13)；所述印字轮匀速旋转装置(1)由轴承箱(11)，印字轮(6)、主轴驱动电机(7)、编码器支架(9)，旋转编码器(8)组成，在直线进给装置(5)的进给拖板上固定安装有轴承箱(11)和编码器支架(9)，轴承箱(11)的主轴(10)与直线进给装置(5)的运动方向平行，轴承箱(11)与编码器支架(9)之间安装有与轴承箱(11)固定连接的主轴驱动电机(7)，轴承箱(11)的输出主轴(10)上固定连接有印字轮(6)，主轴驱动电机(7)的后输出轴与固定在编码器支架(9)上的旋转编码器(8)连接；所述激光束自动调焦控制装置(13)由驱动电机(15)，聚焦物镜(14)，直线进给装置(16)构成，直线进给装置(16)上端固定安装有驱动电机(15)，直线进给装置(16)的垂直移动拖板上固定连接有聚焦物镜(14)，经过调焦控制装置(13)输出的激光束与印字轮的圆柱表面垂直；所述主控制计算机(4)的控制信号输出端分别与激光发生器(2)和电机驱动器(3)输入端连接，电机驱动器(3)输出端分别接主轴驱动电机(7)，直线进给驱动电机1(12)和驱动电机(15)，主控制计算机(4)的信号输入端接旋转编码器(8)，用于主控制计算机(4)产生的字型编码信号与由旋转编码器(8)产生准确的角度位置信号同步，去控制激光发生器(2)输出激光束(17)。
2.根据权利要求1所述的激光雕刻印字轮的装置，其特征在于，所述直线进给装置(5，16)中的驱动传动机构由驱动伺服电机和滚珠丝杆副组成。
专利摘要本实用新型公开了一种激光雕刻印字轮的装置，它包括印字轮匀速旋转装置，激光发生器及激光束自动调焦控制装置，主控制计算机以及电机驱动器。其中，印字轮匀速旋转装置由轴承箱，印字轮、主轴驱动电机、编码器支架，旋转编码器组成，激光束自动调焦控制装置由驱动电机，聚焦物镜，直线进给装置构成，本实用新型克服了现有激光雕刻印字轮的装置存在生产效率低等缺陷，是一种既能缩短加工周期，又不会对环境造成污染的激光雕刻印字轮的装置。
文档编号B41C1/02GK2855750SQ200620039170
公开日2007年1月10日 申请日期2006年1月24日 优先权日2006年1月24日
发明者吴宾初, 汪秀林, 陈琪 申请人:上海市激光技术研究所