环形带状可回转激光掩模在线式切割或刻印系统技术方案

本发明专利技术公开了一种环形带状可回转激光掩模在线式切割或刻印系统，包括：激光部，提供连续的、输出能量可调节的激光水源；掩模，可高速回转循环转动，提供所需图案和切割或刻印的图案尺寸；光路组件，将掩模上图案信息切割或刻印至待加工材料；驱动和传动部，提供动力源并使掩模和待加工材料之间的运动和速度进行匹配，实现同步传动。本发明专利技术避免了激光光路组件的移动，消除了因光路组件的本身质量惯性而限制激光切割和刻印的速度，达到提高激光切割和刻印速度的效果，消除了现有技术下光路组件运动速度极限从而限制整体加工速度及在待加工材料运动状态下造成切割或刻印图案变形的缺陷，有效提高了生产效率，降低了维护成本，应用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】
环形带状可回转激光掩模在线式切割或刻印系统
本专利技术涉及一种可回转的激光掩模对材料进行在线式切割或刻印方法和系统，属于激光切割和刻印领域。
技术介绍
目前，在激光切割领域，待切割材料一般处于静止的状态，由电动伺服机构驱动激光聚焦镜头，在与待切割材料垂直的平面上作两个轴向的运动，以使激光在材料上切割出所需要的图案(图案指连续或间断的线条或曲线，以及字符等构成的图形或符号，可以是线条或曲线或文字的综合或叠加，也可以是单独一种元素构成的图形)。如待切割材料根据工艺要求必须保持运动状态，即应用于连续的材料或者因生产工艺要求材料需持续输送的状态，则现有的切割设备是由感应器探测材料传送的速度并转化成数字信号送入坐标控制系统进行叠加运算，然后由伺服驱动机构驱动坐标控制电机，控制激光光路组件(光路组件应包括光纤或反射镜组以及聚焦镜头等)去保证所需切割图案的精确程度。不可否认，在对于大尺寸图案的切割和切割速度较慢的情况下，这种切割应用技术是成熟的，而且工艺已经十分稳定，但是，当这种加工方式应用于连续的生产工艺中，这种装置和系统的弊端在于:(O当材料传送速度非恒定状态时，控制系统对材料速度计算并反馈给驱动系统的时滞，以及在速度频繁变动时而引起驱动机构的抖动，造成切割出来的图案出现材料运动方向上的尺寸变形，也可能产生与材料运行垂直方向的锯齿；(2)由于驱动系统要驱动整个激光镜头及激光传送装置，整个装置的质量较大，运动惯量限制了驱动系统的快速响应，在切割图案比较复杂或连续沿垂直于材料运动方向频繁变化的情况下，激光的频繁启停，驱动机构的运动方向频繁改变，激光启停的时滞会引起漏切或者多切，驱动方向改变会引起激光镜头的抖动，造成切割图案的变形和锯齿等问题。以上这两个弊端在待切割材料传动速度越快，而且花纹往复循环的情况下表现得尤其明显，直接造成产品质量缺陷引起产品报废，甚至设备在极端工况下运行造成机械部件的损坏。 在激光刻印领域，现在应用较为广泛的是利用振镜系统进行扫描刻印的设备，如熟悉本领域的技术人员所熟知的，刻印的原理是利用两个互相垂直的振镜以及其驱动系统，驱动系统驱动振镜，控制激光在一个平面上的两个坐标方向上的运动，刻印出预先输入控制系统中的图案。这类设备也与现有切割设备存在类似的缺陷，在材料高速运动状态下如果要对材料表面进行高精度的图案刻印，都会因为速度匹配问题产生图案变形，造成质量问题而引起产品报废；而且刻印图案的复杂程度直接影响刻印的速度，在同样范围内，越复杂的图案需要越多的刻印时间，这就要求待刻印材料在振镜扫描范围内停留时间越长，也即需要降低材料传送速度，直接影响到生产效率。 由于上述的缺陷，使得激光切割和刻印在工业生产中的应用受到限制，面对不断提升的设备能力，激光在工业生产中的应用反而有可能成为掣肘设备产能提升的瓶颈。而一些原来使用其他方式进行切割或刻印的领域，也由于上述的原因使得激光技术不能进入，也使得激光刻印的高解析度、环境友好性等优势得不到发挥。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:针对现有的激光切割和刻印设备在高速切割和刻印方面存在的上述缺陷，提供一种可回转激光掩模在线式切割或刻印方法。 本专利技术的另一目的在于提供一种根据本专利技术方法提出的可回转激光掩模在线式切割或刻印系统。 本专利技术方法为:通过一传动机构将掩模和待加工材料之间的运动和速度进行匹配，将一激光光源发出的激光光束再通过光学组件按可循环运作的掩模上的图案对待加工材料进行在线切割或刻印。 本专利技术所述光学组件包括多个反射镜片和聚焦镜头组成，用以将激光光束整形成投影呈长矩形光束，并使激光光束的能量分布均匀，聚焦镜头是使经掩模成形后的光束聚焦在待切割或刻印材料上，并经由聚焦镜头实现掩模图案与切割或刻印图案的尺寸比例关系O 本专利技术所述激光光源启动和停止以及触发的频率或功率均可由系统运动速度控制。 本专利技术提供的环形带状可回转激光掩模在线式切割或刻印系统，包括:激光部，提供连续的、输出能量可调节的激光水源；掩模，可高速回转循环转动，提供所需图案和切割或刻印的图案尺寸；光路组件，将掩模上图案信息切割或刻印至待加工材料；驱动和传动部，提供动力源并使掩模和待加工材料之间的运动和速度进行匹配，实现同步传动。 本专利技术所述掩模为环形带状或一个以上同步传动的筒状。 本专利技术所述掩模可以是刚性或柔性的。 本专利技术所述掩模为两个独立且并列同轴设置的筒状，驱动和传动部包括驱动机构及传动机构，传动机构包括传动筒状第一掩模的第一掩模端传动同步带及第一掩模端同步带轮、传动第二掩模的第二掩模端传动同步带及第二掩模端同步带轮、传动轴、第一加工端同步带轮、第二加工端同步带轮、第一加工端同步带、并列设置的第一加工端传动轴、第二加工端传动轴、设置于第一加工端传动轴或第二加工端传动轴上的用于压紧待加工材料的从动轮、连接第一加工端传动轴及第二加工端传动轴的第二加工端同步带，第一掩模端同步带轮、第二掩模端同步带轮及第二加工端同步带轮同轴设置并均设置于传动轴上，第一掩模端传动同步带连接筒状第一掩模及第一掩模端同步带轮，第二掩模端传动同步带连接筒状第二掩模及第一掩模端同步带轮，第一加工端同步带连接第一加工端同步带轮及第二加工端同步带轮，待加工材料附着于第一加工端同步带上，且位于从动轮与第一加工端传动轴或第二加工端传动轴间。 本专利技术所述掩模为环形带状，传动部包括第一掩模端同步带轮、第二掩模端同步带轮、传动轴、第一加工端同步带轮、第二加工端同步带轮、第一加工端同步带、并列设置的第一加工端传动轴、第二加工端传动轴、设置于第一加工端传动轴或第二加工端传动轴上的用于压紧待加工材料的从动轮、连接第一加工端传动轴及第二加工端传动轴的第二加工端同步带；第一掩模端同步带轮、第二掩模端同步带轮水平平行设置，第二掩模端同步带轮与第二加工端同步带轮分别并列设置于传动轴两端，带状掩模卷绕于第一掩模端同步带轮、第二掩模端同步带轮上通过中间掩模传动轮张紧。 本专利技术所述光路组件包括设置于整形后激光光束的光路上的第一平面反射镜、设置于第一平面反射镜反射光路上的第二平面反射镜、设置于第二平面反射镜反射光路上的第三平面反射镜及设置于第三平面反射镜反射光路上的可调聚焦镜头，可调聚焦镜头聚焦后光束的光路与整形后激光光束的光路垂直。 本专利技术采用环形带状掩模时还设置有一个以上的中间掩模传动轮，带状掩模卷绕于第一掩模端同步带轮、第二掩模端同步带轮上并通过中间掩模传动轮张紧。 本专利技术与现有技术相比，具有下列优点及有益效果:1、利用循环回转形式的掩模，避免激光光路组件的移动，消除了因光路组件的本身质量惯性而限制激光切割和刻印的速度。达到提高激光切割和刻印速度的效果。 2、利用循环回转形式的掩模，可以并行的切割或刻印复杂的图案，消除了现有技术下光路组件运动速度极限从而限制整体加工速度的缺陷。 3、待加工材料和掩模之间同步传动，达到提升切割或刻印图案的质量的效果。消除了现有技术在待加工材料运动状态下造成切割或刻印图案变形的缺陷。 4、采用本专利技术提供的方法和系统，可以简化现有技术对光路组件的高精度的驱动控制要求，降低整个系统的复杂度。 5、采用本专利技术提供的方法和系统，替代现有的刀具、刀模切割或喷墨、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环形带状可回转激光掩模在线式切割或刻印系统，包括：激光部，提供连续的、输出能量可调节的激光水源；掩模，可高速回转循环转动，提供所需图案和切割或刻印的图案尺寸；光路组件，将掩模上图案信息切割或刻印至待加工材料；驱动和传动部，提供动力源并使掩模和待加工材料之间的运动和速度进行匹配，实现同步传动；其特征在于：所述掩模为环形带状，传动部包括第一掩模端同步带轮、第二掩模端同步带轮、传动轴、第一加工端同步带轮、第二加工端同步带轮、第一加工端同步带、并列设置的第一加工端传动轴、第二加工端传动轴、设置于第一加工端传动轴或第二加工端传动轴上的用于压紧待加工材料的从动轮、连接第一加工端传动轴及第二加工端传动轴的第二加工端同步带；第一掩模端同步带轮、第二掩模端同步带轮水平平行设置，第二掩模端同步带轮与第二加工端同步带轮分别并列设置于传动轴两端，带状掩模卷绕于第一掩模端同步带轮、第二掩模端同步带轮上。

【技术特征摘要】
1.一种环形带状可回转激光掩模在线式切割或刻印系统，包括: 激光部，提供连续的、输出能量可调节的激光水源； 掩模，可高速回转循环转动，提供所需图案和切割或刻印的图案尺寸； 光路组件，将掩模上图案信息切割或刻印至待加工材料； 驱动和传动部，提供动力源并使掩模和待加工材料之间的运动和速度进行匹配，实现同步传动； 其特征在于:所述掩模为环形带状，传动部包括第一掩模端同步带轮、第二掩模端同步带轮、传动轴、第一加工端同步带轮、第二加工端同步带轮、第一加工端同步带、并列设置的第一加工端传动轴、第二加工端传动轴、设置于第一加工端传动轴或第二加工端传动轴上的用于压紧待加工材料的从动轮、连接第一加工端传动轴及第二加工端传动轴的第二加工端同步带；第一掩模端同步带轮、第二掩模端同步带轮水平平行设置，第二掩模端同步带轮与第二加工端...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤振华，
申请(专利权)人：汤振华，
类型：发明
国别省市：江西;36