专利名称：一种采用激光雕刻版辊的雕刻装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光加工装置，特别涉及一种在版辊上用激光加工的方法进行图形雕刻的采用激光雕刻版辊的雕刻装置。
在纺织品、皮革、金属板、装饰及印刷品上印制各种不同的图形花纹，首先需将所要印制的图案在工作辊上制成模版，传统的工艺首先需照相制版，而后在辊上涂布抗蚀剂(光敏)，干燥后再用酸蚀刻，这种方法不但要耗费很多工时，而且需要在暗室中操作，并且也难以解决辊幅的闭合。
近年来，在纺织、印刷业出现了较为先进的金刚石刀雕刻技术，该技术通过使用电脑图形处理系统，可以很方便地生成各种不同的图形，然后通过控制金刚石刻刀在版辊上刻制图案而制成版辊，但该技术仅能对一些质地较软的工作辊进行雕刻。中国专利92113223.9公开了一种激光刻花系统较好的解决了以上一些问题，但由于电机工作的稳定性差和缺少有效的定位措施使该技术还存在难以保证加工精度、速度和雕刻深度不易满足用户要求等问题。
中国专利CN95227602.X公开了一种用于冶金、印刷、皮革等行业中加工工作版辊的数控激光图形加工系统，该系统包括用于支撑待刻版辊并使其转动的转动装置，激光雕刻装置，图形处理装置，控制装置和移动激光刀头的移动装置，控制装置中设置一辊轴转动角度的检测装置，根据检测装置给出的辊轴位置信息和图形处理装置给出的图形信息，通过激光雕刻装置对版辊进行加工。该装置虽然比较准确地在辊上加工预先设定图形，改善了图形辊幅的闭合问题，但仍然存在下述缺陷1．由于其控制采用的是主轴母线定位、定时控制，所有的控制计算均是以最初测定的主轴转速、版辊直径为基准的，图形的闭合效果完全取决于主轴转速的精确测量、转速的恒定及版辊直径测量的准确，而准确测量这些数据和保证转速的恒定有一定的难度，所以图形闭合效果仍然不理想；2．由于工件运动方式是“旋转”+“步进”的方式，在步进时，工件轴向移动过程中仍在旋转，在步进到位时，母线定位点已离开激光加工点。因此，在“步进”运动过程中无法进行雕刻加工，所以加工效率低；另外，目前市场上销售的YAG激光打标机只能进行平面图形雕刻加工；国内仅有的两台CO2激光刻花设备(上海的一台从德国引进，柳州的一台从英国引进)主要加工对象是橡胶辊，不能加工铝、铜、钢等金属以及陶瓷类的硬质版辊。
本实用新型的目的在于克服已有技术中存在的不能加工铝、铜、钢等金属以及陶瓷类的硬质版辊和图形闭合效果差的缺陷；以及为了提高加工图形精确和效率，从而提供一种更有效地针对柱面工件并可用于冶金、纺织、印刷等行业的激光雕刻版辊的雕刻装置。
本实用新型的实施方案如下本实用新型提供的一种激光雕刻版辊的雕刻装置，包括激光器、反射镜、一用于支撑待刻制版辊并使待刻制版辊作轴向转动的支撑转动机构、支撑转动机构的主轴与伺服电机机械连接，主轴编码器与机床主轴机械连接，支撑转动机构由伺服电机驱动从而带动待刻制版辊作轴向旋转，支撑转动机构可以是简易数控车床；支撑转动机构的大拖板与伺服电机通过传动机构机械连接，伺服电机用来驱动大拖板左右移动；其特征在于所述的激光器可以是两台以上，激光器可以固定在机床床身上或单独固定；所述的反射镜是将激光光束引导到一导光筒内的45°反射镜，安置在每一台激光器输出光路上；两个45°反射镜分别固定在各自的导光筒端，其每一导光筒的另一端安装也有45°反射镜，分别接收安装在激光器上的45°反射镜反射的激光，其中两块45°反射镜固定在反射镜座上，反射镜座与固定连接板连接，两根导光筒的另一端再安装一45°反射镜，其中一输出激光被45°反射镜反射到聚焦镜组，聚焦输出的光聚焦到待刻制版辊上的加工点上；另一导光筒的45°反射镜输出光前方再安装另一个导光筒，导光筒的端部安装有45°反射镜，该导光筒的另一端通过一块45°反射镜再安装一聚焦镜组，聚焦输出的光分别聚焦到待刻制版辊上同一加工点上，该聚焦镜组连接有一回转调整机构，该回转调整机构安装在与支撑转动机构的大拖板相连接的移动伸缩板上，并由伺服电机来驱动，以使聚焦镜组转动从而使被它聚焦的激光转动达到改变该激光在待刻制版辊上的聚焦位置，使它与另一激光的聚焦点重合或分离；聚焦镜组与移动伸缩板连接，固定连接板与移动伸缩板安装在大拖板上，通过手摇推进器装置或伺服电机驱动可使移动伸缩板前后移动；声光调制器电源与激光器内部的声光盒电连接，伺服电机、声光调制器电源和主轴编码器均与计算机电连接，并受计算机控制。
还包括一微调螺母，安装在聚焦镜组与导光筒之间，每个聚焦镜组均可沿其轴线方向通过微调螺母自由调节以保证精确的加工焦点。
所述的回转调整机构可以是蜗轮蜗杆部件，或者是锥齿轮等可做圆周运动的传动机构，该回转调整机构可以由伺服电机来控制，也可用手动调节。
其中导光筒由2节以上套筒套装，具有伸缩功能；本实用新型的优点在于该装置由于采用了多束激光聚焦合束，将多束光汇聚集中版辊面上加工点上，可增加加工深度，提高加工效率，还可将各束光以不同加工参数同时进行加工，实现在同一版辊面上实现不同深度的加工，又可令各束激光按不同的加工参数分别进行单独加工或同时加工以增加图形的三维效果。
本实用新型有效地解决了普通刻花方法难以克服的因电网波动和机械精度带来的加工误差，实现精确版辊图形闭合加工。
本实用新型将雕刻加工由原来的“步进”改成“旋进”。在“步进”方式下，图形加工是通过激光刀头的圆周加工和平移完成的。在“旋进”方式下，激光加工是螺旋运动的，即激光刀头在完成一个完整的圆周(即工件旋转360°)加工时，激光刀头同时在平移，由于在整个图形加工过程中激光刀头的工作不停顿，其加工效率因此可提高一倍以上。
本实用新型的控制方案比较简化。改上、下微机协调工作为一台微机统一工作，主轴的转速和轴向位移受工控机闭环控制，这样，设备体积大大减小，其可靠性和稳定性显著提高。
以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步描述
图1为具有2台激光器组成的采用激光雕刻版辊的雕刻装置的结构示意图；实施例1
图1的图面说明聚焦镜组1,2，每一聚焦镜组均和45°反射镜通过具有伸缩功能的导光筒15、16，在其所在的垂面上作上下转动，将两台(或多台)激光器8发出的激光光束汇聚于一点，并作用于待刻制版辊3的辊面上；待刻版辊3； 伺服电机4、5、6；支撑转动机构21是一数控车床；回转调整机构7是一蜗轮蜗杆机构；2台激光器8；声光调制器电源9；
固定连接板10；反射镜11、12、13、14；导光筒15、16；伸缩调整板17；计算机18；支撑转动机构21；微调螺母22； 主轴编码器23；采用2台YAG激光器(8)单独垂直固定在机床(21)旁边，二台激光器(8)的二束输出光各通过一块固定在激光器(8)输出光窗口上的45°反射镜被引入各自的导光筒内，该导光筒的另一端固定另一45°反射镜(13)及(14)，该两块45°反射镜(13)及(14)输出光面又各自固定在导光筒15及16的端，其中一束输出激光被45°反射镜(12)反射到聚焦镜组(2)后，聚焦到待刻制版辊(3)的加工点上；另一束输出激光被45°反射镜(11)反射到由反射镜(12)和蜗轮蜗杆调整机构组成的反射镜组后，经反射镜(11)反射到聚焦镜组(1)，聚焦输出的光聚焦到待刻制版辊(3)上的同一加工点上，经蜗轮蜗杆调整机构使聚焦镜组(1)转动从而使被它聚焦的激光转动达到改变该激光在待刻制版辊(3)上的聚焦位置，使它与另一激光的聚焦点重合或分离。导光筒分别与两个45°反射镜座连接，其中反射镜(13),(14)与固定连接板(10)连接，分别接收安装在激光器(8)上的45°反射镜反射的激光，聚焦镜组(1)、(2)与移动伸缩板(17)连接，固定连接板(10)与移动伸缩板(17)安装在大拖板上，通过手摇推进器装置或伺服电机驱动可使移动伸缩板(17)前后移动；待刻制版辊3被夹在支撑转动装置上。连接反射镜(11)和(12)之间的回转调整机构(7)可以是涡轮涡杆或者是锥齿轮传动结构，或者是一可做圆周运动的机构，该回转调整机构(7)可以由伺服电机来控制，也可用手动调节。伺服电机(4)与支撑转动机构(21)的主轴机械相连，受计算机(18)控制主轴的转向和转速；主轴编码器5与机床机械连接，传送主轴周向位置信息给计算机(18)，伺服电机6与机床大拖板通过传动机构机械相连，伺服电机(6)受计算机(18)控制用来驱动大拖板左右移动。声光调制器电源(9)与激光器(8)的声光盒电连接，接受计算机(18)控制激光的输出和关闭。
权利要求1．一种激光雕刻版辊的雕刻装置，包括包括激光器、反射镜、一用于支撑待刻制版辊并使待刻制版辊作轴向转动的支撑转动机构、支撑转动机构的主轴与伺服电机机械连接，主轴编码器与机床主轴机械连接，支撑转动机构的大拖板与伺服电机通过传动机构机械连接，其特征在于所述的激光器是两台以上，激光器可以固定在机床床身上或单独固定；所述的反射镜是将激光光束引导到一导光筒内的45°反射镜，安置在激光器的输出光前方的导光筒端，两个45°反射镜分别固定在各自的导光筒端，其每一导光筒的另一端安装有45°反射镜，分别接收安装在激光器上的45°反射镜反射的激光，其中两块45°反射镜固定在反射镜座上，反射镜座与连接板连接，两根导光筒的另一端再安装一45°反射镜，其中一输出激光被45°反射镜反射到聚焦镜组，聚焦输出的光聚焦到待刻制版辊上的加工点上；另一激光器的输出光前方放置一45°反射镜，并安装另一个导光筒，导光筒的端部安装有45°反射镜，输出光通过45°反射镜被引入另一端安有一45°反射镜的导光筒，该导光筒的另一端再安装一聚焦镜组，聚焦输出的光分别聚焦到待刻制版辊上同一加工点上，该聚焦镜组连接有一回转调整机构，该回转调整机构安装在与支撑转动机构的大拖板相连接的移动伸缩板上，并由伺服电机来驱动；聚焦镜组与移动伸缩板连接，固定连接板与移动伸缩板安装在大拖板上；声光调制器电源与激光器内部的声光盒电连接。
2．按权利要求1所述的一种激光雕刻版辊的雕刻装置，其特征在于还包括一每个聚焦镜组均可沿其轴线方向自由调节以保证精确的加工焦点的微调螺母，其安装在聚焦镜组与导光筒之间。
3．按权利要求1所述的一种激光雕刻版辊的雕刻装置，其特征在于所述的回转调整机构可以是蜗轮蜗杆机构、锥齿轮、或者是可做圆周运动的传动机构，该回转调整机构与伺服电机电连接或机械连接。
4．按权利要求1所述的一种激光雕刻版辊的雕刻装置，其特征在于所述的具有伸缩功能导光筒由2节以上套筒套装。
专利摘要本实用新型涉及用激光加工版辊的雕刻装置。它包括一支撑转动待刻版辊的机构、至少两台激光器输出光路上有一45°反射镜固定在各导光筒的两端,一导光筒45°反射镜与聚焦镜组通过导光筒固定,聚焦输出的光聚焦到待刻制版辊上;另一导光筒再安装一反射镜通过导光筒固定聚焦镜组,并安装回转调整机构由伺服电机来驱动。计算机对多台各自独立的激光加工系统进行组合控制,以不同的加工参数在版辊表面进行深度不同的三维雕刻加工。
文档编号B41F13/08GK2439923SQ0025023
公开日2001年7月25日 申请日期2000年9月12日 优先权日2000年9月12日
发明者纪全, 陈光南, 罗更星, 孙传香, 张坤, 肖京华 申请人:中国科学院力学研究所