CN201881051U - 激光雕刻装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光雕刻装置，特别是一种可以机动调整激光加工位置，增加激光雕刻的实用性，提升激光加工质量及生产速度的激光雕刻装置；该装置主要包括振镜扫描头、导杆及驱动器，所述振镜扫描头透过连结与导杆耦合，由驱动器驱动导杆运转使振镜扫描头移位，以振镜扫描头将激光光源聚焦扫描待加工对象并加以雕刻。

Description

激光雕刻装置

技术领域

本实用新型涉及激光扫描加工技术，尤其涉及一种用以机动调整振镜扫描头位置进行激光雕刻加工的装置。

背景技术

激光加工技术在工业上应用已有近20余年的历史，直到近几年来以Nd-YAG激光做雕刻(Laser-Marking)，或称激光打标，并广泛地应用于金属、手工具、塑料制品、电子组件、陶瓷品、电镀件与各式文具礼品等物件。

在激光加工的应用上，一般的操作方式就是如图1所示(或参考中国台湾公告第M363728号专利公告的内容)，预先固定激光光源10的位置，以X-Y轴工作台11移动被加工的对象12，透过激光束雕刻被加工对象，但是在被加工对象12的体积或重量等因素不适合被移动时，便直接影响到激光加工的速度与质量。后期有pen-writing方式的振镜扫描产生，可是该方式使得加工范围与激光光点最小尺度受到振镜上聚焦镜头的限制，为使加工范围增大，必须更换不同焦距的镜头，除了影响激光最小光点尺寸，加工高度增加，更改变了加工的精度。再者，激光束发散角的存在，使不同光程距离的加工位置，容易发生激光光斑在被加工对象上形成激光光点尺寸偏差的困扰，而成为加工质量的缺陷。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种激光雕刻装置，以提升激光加工的速度及产能，提高激光加工的实用性。

本实用新型的另一目的在于提供一种可以控制等距光行程的激光雕刻装置，以满足所有加工位置上等距光行程的移动，使激光光聚焦的光斑不会产生尺寸上的偏差，从而克服激光束发散角的问题，以提升激光加工质量及精度。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

为实现此实用新型的设计目的，本新型的激光雕刻装置，包括有振镜扫描头、导杆及驱动器，所述导杆为单轴(X轴)或多轴(X-Y轴)型态布设；所述振镜扫描头耦接在导杆上；所述驱动器驱动导杆作动令振镜扫描头移动位置。产生的位移可以在机构上设定最大行程之内，依据振镜扫描头所超出加工范围所需而移动；并可采用最佳的聚焦镜在中、大尺寸的加工范围得到最好的加工质量，不需一而再的为增加加工范围而改变镜头与工作高度、减少镜头的采购成本与机构上的改变。所述振镜扫描头接收到激光束后，随即高速聚焦扫描被加工对象并予以精准雕刻。

为实现次要设计目的，所述激光雕刻装置主要包括有振镜扫描头，第一导杆，第二导杆，第一驱动器及第二驱动器，其中，所述振镜扫描头被耦接在第一导杆上，透过第一驱动器的运转使振镜扫描头在第一导杆上产生位移；另外，在对应振镜扫描头的第一导杆上设有第一转折镜，且相隔所述第一转折镜一预定距离的第一导杆位置设有第二转折镜，并在垂直对应该第二转折镜位置的第二导杆上设有第三转折镜；所述第三转折镜在接受激光束后，将激光光导引至第二转折镜，第二转折镜再将激光光导引至第一转折镜，第一转折镜再将激光光导引至振镜扫描头；在第一、第二导杆的距离为恒定的情形下，给定激光光行程的距离及第二导杆的长度，就可以得知转折镜位移的连动关系，来满足所有位置上等距光行程的移动。激光束经由此等距光行程机构导光，将振镜扫描头固定在第一转折镜处并随之移动，激光光束即可经由扫描方式加工；由程序依据工作内容范围，计算出工作定点位置，控制第一及第二导杆作定点式移动，到达定位后即透过振镜扫描头的工作区域进行快速雕刻，待该工作区域完成后再移动到另一定点，接续下一个区域未完成的工作。

本实用新型所提供的激光雕刻装置，具有以下优点：

本新型的激光雕刻装置，通过包容导杆及驱动器以及供振镜扫描头外露及移动行程的长孔，利用振镜的旋转，能够使激光迅速移动到不同位置的位置，再经过聚焦到被加工的物件；提高激光加工的产能；

本新型的提供激光等距光行程的雕刻装置，主要包括振镜扫描头、导杆及驱动器，通过所述振镜扫描头透过连结与导杆耦合，由驱动器驱动导杆运转使振镜扫描头移位，以振镜扫描头将激光光源聚焦扫描待加工对象并加以雕刻。

附图说明

图1为现有实用新型用激光雕刻的实施方式，显示激光光源固定，被加工对象载于X-Y轴工作台移动的状态；

图2为本实用新型的激光雕刻装置的外观示意图；

图3为本实用新型第一实施例的机构参考图；

图4为本实用新型的第二实施例的机构参考图，显示等距激光光行程的产生方式；

图5为本实用新型的第二实施例的机构参考图，用以对比第4图显示等距激光光行程的产生方式；

图6为本实用新型的第二实施例的机构参考图，用以对比第4或第5图显示等距激光光行程的产生方式。

【主要组件符号说明】

振镜扫描头    20       导杆          21

驱动器        22       被加工物件    23

激光束        24       第一导杆      210

第二导杆      211      第一驱动器    220

第二驱动器    221      第一转折镜    30

第二转折镜    31       第三转折镜    32

机箱          2        长孔          2a

具体实施方式

下面结合附图及本实用新型的实施例对本新型作进一步详细的说明。

如图2、图3所示，为本实用新型所揭示意的第一较佳实施例。本实用新型的激光雕刻装置包括有一机箱2、振镜扫描头20、导杆21及驱动器22；其 中，

所述机箱2用以包容导杆21及驱动器22，其表面具有一提供振镜扫描头20外露及移动行程的长孔2a；

所述振镜扫描头20(Galvanometer Scanner)是利用振镜的旋转，使激光光迅速移动到不同的位置，再经过聚焦到被加工对象23进行扫描及雕刻；

所述导杆21，例如，滚珠螺杆(Ball Screw)，可以为单轴(X轴)或多轴(X-Y轴)型态布设，视被加工对象的范围而定；

所述驱动器22，例如，伺服马达，用以驱动导杆3作动。

以单轴的导杆21为例，将振镜扫描头20耦接在导杆21上，并自机箱2的长孔2a伸出而外露，透过驱动器22的运转使振镜扫描头20在导杆21上产生位移，振镜扫描头20接收到激光束24后，随即聚焦扫描被加工对象23并予以雕刻；此位移可以在机构上设定最大行程之内，依据振镜扫描头20所超出加工范围所需而移动，并可采用最佳聚焦镜，在中、大尺寸的加工范围得到较佳的加工质量，不需一而再的为增加加工范围而改变镜头与工作高度，减少镜头的采购成本与机构上的改变。振镜扫描头20接收到激光束后，随即高速聚焦扫描被加工对象并予以精准雕刻，且利用导杆21使之位移将扫描图像连结起来，即图3中振镜扫描头20从A位置移动到B位置，而不必考虑被加工对象23体积或重量的大小。

其次，为了克服激光束的发散角，本实用新型前述第一实施例为基本架构，特别延伸出一种可以控制等距光行程的激光雕刻装置，来满足所有加工位置上等距光行程的移动，使激光光束聚焦的光斑不会产生尺寸上的偏差，以提升激光加工的质量。请参考图4～图6所揭示的第二实施例，所述激光雕刻装置主要包括有振镜扫描头20，第一导杆210，第二导杆211，第一驱动器220及第二驱动器221；其中，

所述振镜扫描头20是利用振镜的旋转，使激光光束迅速移动到不同的位置，再经过聚焦到被加工对象进行扫描及雕刻；

所述第一导杆210，例如，滚珠螺杆(Ball Screw)，可以为单轴(X轴)或多轴 (X-Y轴)型态布设，视被加工对象的范围而定；

所述第二导杆211，例如，滚珠螺杆(Ball Screw)，为平行设置在第一导杆210之外；

所述第一驱动器220，例如，伺服马达，用以驱动第一导杆210作动；

所述第二驱动器221，例如，伺服马达，用以驱动第二导杆211作动。

如图4以单轴的第一导杆210为例，将振镜扫描头20耦接在第一导杆210上，通过第一驱动器220的运转使振镜扫描头20在第一导杆210上产生位移；另外，在对应振镜扫描头20的第一导杆210上设有第一转折镜30，且相隔所述第一转折镜30一预定距离的第一导杆210位置设有第二转折镜31，并在垂直对应该第二转折镜31位置的第二导杆211上设有第三转折镜32；所述第三转折镜32在接受激光束24后，将激光光导引至第二转折镜31，第二转折镜31再将激光光导引至第一转折镜30，第一转折镜30再将激光光导引至振镜扫描头20；

假设，定义第二导杆211的长度为L；

第一导杆210的长度为2L；

第三转折镜32距离第二导杆211右端点位置为a，则相距左端点位置为L-a；

第二转折镜31距离第一导杆210右端点位置亦为a，第一转折镜30距离第一导杆210左端点位置为b；

激光束24自发射处到振镜扫描头20的光行程为D；

在省略第一导杆210与第二导杆211间的距离下(因为第一、第二导杆的距离为定值)可以求得D＝4L-2a-b。

请同时参考图5及图6，在第一、第二导杆的距离为恒定的情形下，给定激光光行程的距离D及第二导杆的长度L，就可以得知a与b的连动关系，来满足所有位置上等距光行程的移动。激光束经由此等距光行程机构导光，将振镜扫描头20固定在第一转折镜30处并随之移动，激光光束即可经由扫描方式加工；由程序依据工作内容范围，计算出工作定点位置，控制第一导杆210及第二导杆211作定点式移动，到达定位后即透过振镜扫描头20的工作区域进行 快速雕刻，待该工作区域完成后再移动到另一定点，接续下一个区域未完成的工作。

综上所述，本实用新型设计的激光雕刻装置，不仅可以机动调整激光加工位置，简化激光雕刻加工程序，更可以提升激光加工质量及生产速度。特别是大体积或重量的对象雕刻不再受限，免更换镜头及变动工作台高度；再配合等距光行程的设计，使激光发散角的问题得到解决。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用以限定本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种激光雕刻装置，其特征在于，该激光雕刻装置包括振镜扫描头、导杆及驱动器；其中，

所述导杆为单轴(X轴)或多轴(X-Y轴)型态布设；所述振镜扫描头耦接在导杆上；

所述驱动器驱动导杆作动令振镜扫描头移动位置。

2.根据权利要求1所述的激光雕刻装置，其特征在于，所述装置进一步包括一用以包容所述导杆及驱动器的机箱，所述机箱表面具有一提供振镜扫描头外露及移动行程的长孔。

3.根据权利要求1或2所述的激光雕刻装置，其特征在于，所述的导杆为滚珠螺杆。

4.根据权利要求1或2所述的激光雕刻装置，其特征在于，所述的驱动器为伺服马达。

5.一种提供激光等距光行程的雕刻装置，其特征在于，该雕刻装置主要包括有振镜扫描头、第一导杆、第二导杆、第一驱动器及第二驱动器；其中，

第一导杆以单轴(X轴)或多轴(X-Y轴)型态布设；

第二导杆平行设置在第一导杆之外；

第一驱动器能够驱动第一导杆作动；以及

第二驱动器能够驱动第二导杆作动；

所述振镜扫描头耦接在第一导杆上，通过第一驱动器的运转使振镜扫描头在第一导杆上产生位移；另外，在对应振镜扫描头的第一导杆上设有第一转折镜，且相隔所述第一转折镜一预定距离的第一导杆位置设有第二转折镜，并在垂直对应该第二转折镜位置的第二导杆上设有第三转折镜；所述第三转折镜在接受激光束后，将激光光导引至第二转折镜，第二转折镜再将激光光导引至第一转折镜，第一转折镜再将激光光导引至振镜扫描头。

6.根据权利要求5所述的激光雕刻装置，其特征在于，该雕刻装置进一步 包括一用以包容所有导杆及驱动器的机箱，所述机箱表面具有一提供振镜扫描头外露及移动行程的长孔。

7.根据权利要求5或6所述的激光雕刻装置，其特征在于，所述的第一导杆及第二导杆为滚珠螺杆。

8.根据权利要求5或6所述的激光雕刻装置，其特征在于，所述的第一驱动器及第二驱动器为伺服马达。 

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