DD237816A1

DD237816A1 - ARRANGEMENT FOR THE ENGRAVING OF MATERIAL SURFACES BY MEANS OF LASER RADIATION

Info

Publication number: DD237816A1
Application number: DD24226082A
Authority: DD
Inventors: Ernst Heumann; Juergen Kleinschmidt; Klaus Ruehle; Klaus Vogler; Gerhard Wiederhold; Wolfgang Zschocke
Original assignee: Ernst Heumann; Juergen Kleinschmidt; Klaus Ruehle; Klaus Vogler; Gerhard Wiederhold; Wolfgang Zschocke
Priority date: 1982-08-05
Filing date: 1982-08-05
Publication date: 1986-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Gravieren von Materialoberflaechen mittels Laserstrahlung. Ziel der Erfindung ist eine einfache Anordnung fuer eine rationelle und zeitsparende Beschriftung und Gravur von Materialoberflaechen. Die Aufgabe, die Anordnung auch fuer die automatisierte Bearbeitung relativ grosser Oberflaechen einsetzen zu koennen, wird dadurch geloest, dass zur Fuehrung des Laserstrahles das Ablenksystem eines xy-Schreibers vorgesehen ist. Zu diesem Zweck ist die Schreibvorrichtung mit mindestens zwei Prismen und einem optischen System fuer die Fokussierung der Strahlung ausgeruestet. Die Schreibvorrichtung kann auch mit einem Lichtleitkabel verbunden sein. Die Anordnung ist geeignet, die Oberflaeche aller Materialien, die Laserstrahlung absorbieren, zu bearbeiten.The invention relates to an arrangement for engraving material surfaces by means of laser radiation. The aim of the invention is a simple arrangement for a rational and time-saving labeling and engraving Materialoberflaechen. The task of being able to use the arrangement also for the automated processing of relatively large surfaces is achieved by providing the deflection system of an xy recorder for guiding the laser beam. For this purpose, the writing device is equipped with at least two prisms and an optical system for focusing the radiation. The writing device can also be connected to a light guide cable. The arrangement is suitable for processing the surface of all materials which absorb laser radiation.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Gravieren von Materialoberflächen mittels eines geführten Laserstrahls. Die erfindungsgemäße Anordnung ist insgesamt dafür geeignet, Oberflächen von Materialien, die Laserenergie absorbieren, zu beschriften oder mit jeder anderen Art von Zeichen und Oberflächenstrukturen zu versehen.The invention relates to an arrangement for engraving material surfaces by means of a guided laser beam. The arrangement according to the invention is generally suitable for labeling surfaces of materials which absorb laser energy or for providing them with any other type of signs and surface structures.

Characteristic of the known technical solutions

Die Beschriftung von Materialoberflächen durch Einwirkung von Laserstrahlen ist bekannt. Es wurden dafür verschiedene Anordnungen entwickelt (Firmenprospekt der Firma Laser-Optronic GmbH, Firmenprospekt der Firma LASAG, Firmenprospekt der Firma Quantronix, Firmenprospekt der Firma Hertel). Die bekannten Anordnungen beruhen auf zwei Prinzipien: 1. Bewegung des Werkstückes mittels x-y-Koordinatentisch. Der Nachteil dieser Anordnung beruht auf der relativ kleinen Graviergeschwindigkeit. 2. Ablenkung des Laserstrahles mittels zweier kippbarer Spiegel, deren Kippachsen senkrecht aufeinander stehen. Der Kippvorgang beider Spiegel wird über Schwingungsspulen oder Stellmotoren bewerkstelligt. Der Vorteil dieser Anordnungen ist die gegenüber der unter (1.) genannten Anordnungen größere Graviergeschwindigkeit. Der entscheidende Nachteil dieser Anordnungen beruht darauf, daß nur relativ kleine Beschriftungsfelder (60 x 60 mm² bzw. 100 χ 80mm²) in einem Arbeitsgang graviert werden können. Die Bearbeitung größerer Flächen kann nurdurch Aneinandersetzen mehrerer solcher Beschriftungsfelder erreicht werden. Dazu ist ein zusätzlicher, mechanisch aufwendiger Verschiebemechanismus für das Werkstück notwendig.The labeling of material surfaces by the action of laser beams is known. Different arrangements were developed for this purpose (company brochure of the company Laser-Optronic GmbH, company brochure of the company LASAG, company brochure of the company Quantronix, company brochure of the company Hertel). The known arrangements are based on two principles: 1. Movement of the workpiece by means of xy-coordinate table. The disadvantage of this arrangement is based on the relatively small engraving speed. 2. deflection of the laser beam by means of two tiltable mirror whose tilt axes are perpendicular to each other. The tilting of both mirrors is accomplished via vibration coils or servomotors. The advantage of these arrangements is the greater engraving speed compared to the arrangements mentioned under (1.). The decisive disadvantage of these arrangements is based on the fact that only relatively small labeling fields (60 × 60 mm ² or 100 × 80 mm ² ) can be engraved in one operation. The processing of larger areas can only be achieved by arranging several such labeling fields. For this purpose, an additional, mechanically complicated displacement mechanism for the workpiece is necessary.

Object of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, eine vergleichsweise einfache Anordnung für die rationelle und schnelle Beschriftung und Gravur von Materialoberflächen anzugeben.The invention aims to provide a comparatively simple arrangement for the efficient and rapid labeling and engraving of material surfaces.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Gravieren von Materialoberflächen mittels eines geführten Laserstrahles zu schaffen, die die automatisierte Bearbeitung vergleichsweise sehr großer Oberflächen in einem Arbeitsgang ermöglicht.The invention has for its object to provide an arrangement for engraving material surfaces by means of a guided laser beam, which allows the automated processing of relatively large surfaces in one operation.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer Anordnung, bei der erfindungsgemäß zur Führung des Laserstrahles das Ablenksystem eines x-y-Schreibers vorgesehen ist. Die Führung des Laserstrahles kann realisiert werden, indem an der Schreibvorrichtung des Schreibers mindenstens zwei Prismen und ein für die Fokussierung vorgesehenes optisches System angebracht sind oder daß mit der Schreibvorrichtung ein Lichtleitkabel mit einem für die Fokussierung vorgesehenen optischen System verbunden ist.The solution to this problem is achieved with an arrangement in which according to the invention for guiding the laser beam, the deflection system of an x-y-writer is provided. The guidance of the laser beam can be realized by attaching at least two prisms and an optical system intended for focusing to the writing device of the recorder, or by means of the writing device a light guide cable being connected to an optical system provided for focusing.

Eine Unterbrechung des Graviervorganges kann durch Verwendung des Abhebemechanismus der Schreibvorrichtung in Verbindung mit einem kurzbrennweitem Fokussierungssystem erreicht werden. Der durch die Erfindung erreichte große technische Fortschritt zeigt sich insbesondere dadurch, daß in einem Arbeitsgang vergleichsweise große Flächen automatisch und mit großer Geschwindigkeit graviert werden können, und dies mit einer gegenüber mechanischen Graviereinrichtungen wesentlich größeren Arbeitsgeschwindigkeit. Die zu gravierenden Strukturen können schnell und disponibel den Erfordernissen angepaßt werden. Die Gravur kann am fertigen Produkt vorgenommen werden, ohne dessen vorgegebenen Parameter zu beeinträchtigen.An interruption of the engraving process can be achieved by using the lifting mechanism of the writing device in conjunction with a short focal length focusing system. The great technical progress achieved by the invention is particularly evident in that comparatively large areas can be engraved automatically and at high speed in one operation, and this with a much greater operating speed compared to mechanical engraving devices. The structures to be engraved can be adapted quickly and disponibly to the requirements. Engraving can be done on the finished product without affecting its default parameters.

embodiment

Das Wesen der Erfindung soll an zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The essence of the invention will be explained in more detail in two embodiments shown in the drawing.

Es zeigen: Fig. 1 die Möglichkeit der Strahlführung mittels zweier Prismen gemäß Punkt 2 des Erfindungsanspruches und Fig. 2: die Möglichkeit der Strahlführung mittels eines Lichtleitkabels gemäß Punkt 3 des Erfindungsanspruches1 shows the possibility of beam guidance by means of two prisms according to point 2 of the invention claim, and FIG. 2 shows the possibility of beam guidance by means of an optical fiber cable according to point 3 of the invention claim

In Fig. 1 ist die Strahlführung entlang der Schreibvorrichtung des x-y-Schreibers dargestellt. Der Strahl durchläuft eine Blende (1) und wird mit einem Prisma (2) um 90° horizontal umgelenkt. Die Blende (1) und das Prisma (2) sind fest auf dem Wagen (5) der Schreibvorrichtung montiert. Danach gelangt der Strahl auf ein Prisma (3) und wird von diesem um 90° vertikal abgelenkt und durch ein Fokussierungssystem (6) auf eine zu bearbeitende Oberfläche (7) gebündelt. Das Prisma (3) und das Fokussierungssystem (4) sind auf dem Läufer (6) der Schreibvorrichtung angebracht. Die Unterbrechung des Schreib- bzw. Graviervorganges erfolgt durch Dejustierung der Blende (1) bzw. Defokussierung des Strahles bei Betätigung des Abhebemechanismus der Schreibvorrichtung oder durch Taktung eines in Fig. 1 nicht dargestellten akustooptischen Modulators, der im Innern des Laserresonators angeordnet ist.In Fig. 1, the beam guide along the writing device of the x-y-writer is shown. The beam passes through a diaphragm (1) and is deflected horizontally by 90 ° with a prism (2). The panel (1) and the prism (2) are fixedly mounted on the carriage (5) of the writing device. Thereafter, the beam reaches a prism (3) and is deflected by this vertically by 90 ° and focused by a focusing system (6) on a surface to be machined (7). The prism (3) and the focusing system (4) are mounted on the runner (6) of the writing device. The interruption of the writing or engraving process is carried out by misalignment of the diaphragm (1) or defocusing of the beam upon actuation of the lifting mechanism of the writing device or by clocking an acousto-optical modulator, not shown in Fig. 1, which is arranged in the interior of the laser resonator.

In Fig. 2 ist die Möglichkeit der Strahlführung mittels Lichtleitkabel dargestellt. Dabei wird der Laserstrahl mittels Lichtleitkabel (8) direkt zum Fokussierungssystem (4) geführt. Das Lichtleitkabel (8) und Fokussierungsoptik (4) sind mit dem Läufer (6) der Schreibvorrichtung verbunden. Bezeichnungen (5) und (7) entsprechen denen in Fig. 1.In Fig. 2 the possibility of beam guidance is shown by means of optical fiber cable. The laser beam is guided by means of light guide cable (8) directly to the focusing system (4). The light guide cable (8) and focusing optics (4) are connected to the rotor (6) of the writing device. Designations (5) and (7) correspond to those in FIG. 1.

Claims

Invention claim:

1. Arrangement for engraving material surfaces by means of a guided laser beam, characterized in that for guiding the laser beam, the deflection system of an x-y-writer is provided.

2. Arrangement according to item 1, characterized in that at least two prisms and an optical system provided for the focusing are attached to the writing device of the recorder.

3. Arrangement according to item 1, characterized in that a light guide cable is connected to an optical system provided for the focusing with the writing device.

4. Arrangement according to item 2 and 3, characterized in that such a short focal length focusing system is provided that an interruption of the engraving process is ensured by operating the lifting mechanism of the writing device.