CN104703746A - 激光标记系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于形成标记的系统可以包括隔离机构和适合于标记凸片材料条带的系统，隔离机构位于凸片材料开卷机与凸片形成压机之间的凸片材料路径中。隔离机构可以被配置成将凸片材料条带靠近凸片形成压机的不连续运动转变为凸片材料条带在开卷机处的连续运动。该系统可以适合于标记凸片材料条带。标记系统可以位于开卷机与隔离机构之间使得当凸片材料条带以恒定速度移动时，激光系统作用于凸片材料条带上。

Description

激光标记系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求保护在2012年8月13日提交的美国申请No. 13/584,521的优先权，该申请的内容以引用的方式并入到本文中。

技术领域

下文的发明内容和描述涉及在包装上产生标记并且更特定而言涉及用于在罐端部形成激光蚀刻凸片/拉环（tab）的设备和方法。

背景技术

罐的凸片/拉环部分可以被配置成用以包含广告标志或其它标记。这个标志可以用各种方式形成，包括喷漆、印刷、激光蚀刻和激光标记。这些形成标志的方法是已知的并且包括蚀刻材料条带，之后，切割条带并且压成凸片并且在材料条带上印刷标志的负像。已知方法可以依靠材料条带进入压力机之前的间歇性运动。

在材料条带进入压力机之前标记所述材料条带的挑战之一在于当条带传递到压机时以避免刮擦所述材料的方式搬运材料。已知了搬运其它材料诸如罐制造坯料和硅晶片的方法。例如，一种已知的搬运长材料坯料条带的方法使用了在板上的长轨，在板上的长轨承座/搁置于材料坯料的任一侧上从而使得条带在其中在最终产品上刮擦不明显的条带区域中接触着所述轨。用于搬运硅晶片的另一已知方法包括使用伯努利夹从而使得当抵靠竖直板传递时，晶片在空气流上浮动。

发明内容

一种位于罐凸片馈送系统中的激光标记系统可以包括：隔离机构，其位于在凸片材料开卷机/退绕装置（dereeler）与凸片形成压机之间的凸片材料条带的路径中，隔离机构将凸片材料条带靠近于凸片形成压机的不连续运动转变为凸片材料条带在开卷机处的连续运动。该系统还可包括激光系统，其适合于标记凸片材料条带，激光标记系统位于开卷机与隔离机构之间从而使得当凸片材料条带以相对恒定速度移动时，激光系统作用于凸片材料条带上。

一种位于凸片馈送系统中的激光标记和材料条带搬运系统可以包括：激光系统，其适合于标记凸片材料条带；板，其被定向为平行于凸片材料条带的取向，板与凸片条带材料间隔开并且包括至少一个孔，所述至少一个孔被配置成允许空气通过它流动，由此空气流动被配置成在凸片坯料的一侧上提供空气的支承层，空气的支承层与在相对侧上的大气空气相组合而形成了在激光标记系统附近用于所述凸片材料条带的非接触引导件。

一种激光标记对齐系统可以包括适合于利用标志和利用对齐标记来对凸片材料条带进行标记的激光系统。激光标记对齐系统还可包括：视觉子系统，其靠近压机定位成用于感测所述对齐标记的位置。可以比较所感测的对齐标记的位置与对齐标记的预定的所希望的位置以便确认压制工具相对于标志的准确度并且向激光标记系统提供反馈以补偿图像漂移。

一种位于凸片馈送系统中的激光标记和材料条带搬运系统可以包括适合于标记凸片材料条带的激光系统和一对板。板中的至少一个可包括被配置成用来保持所述材料条带的至少一个纵向延伸的轨。板中的至少一个还可以包括至少一个开口，至少一个开口被配置成用来提供对于激光系统的接近以当材料经过成对的板时对材料条带进行标记。

一种位于用于凸片形成压机的材料馈送系统中的标记系统，标记系统包括：隔离机构，其位于在凸片材料开卷机与凸片形成压机之间的凸片材料条带的路径中，隔离机构将凸片材料条带靠近于凸片形成压机的不连续运动转变为凸片材料条带在开卷机处的连续运动。标记系统还包括数字印刷系统，其适合于标记所述凸片材料条带，数字印刷系统位于开卷机与隔离机构之间从而使得当凸片材料条带以相对恒定速度移动时，数字印刷系统作用于凸片材料条带上。

附图说明

当结合附图来阅读时，本申请的前文的总结以及各种实施例的下文的详细描述将更好理解。出于说明本公开的各种实施例的目的，参考附图。然而，应了解本申请并不限于附图所示的精确布置和器械，在附图中：

图1是现有技术的罐凸片馈送系统的示意顶视图；

图2是罐凸片馈送系统的示意顶视图，包括激光标记系统；

图3是罐凸片馈送系统的局部示意图；

图4为激光标记系统的局部透视图，包括材料条带；

图4A为图4所示的激光标记系统的部段A的放大局部透视图；

图4B为激光标记系统的局部图解的透视图，包括材料条带；

图5为激光标记系统的局部透视图；

图5A为图4所示的激光标记系统的部段A的放大局部透视图；

图6为激光标记系统的局部顶端图，包括材料条带；

图7为激光标记系统的局部正视图；

图8为激光标记系统的局部正视图，包括材料条带；

图9是带有凸片/拉环的罐的前部局部透视图，罐具备的凸片具有激光蚀刻的标志；

图10是带有凸片/拉环的罐的后部局部透视图，凸片具有激光蚀刻的标志；

图11A为在激光标记过程之前材料条带的局部示意截面图；

图11B为在激光标记过程之前材料条带的局部示意截面图；

图12A为在激光标记过程之前材料条带的局部示意截面图；

图12B为在激光标记过程之前材料条带的局部示意截面图；

图13为激光标记系统的局部透视图；

图14为图13所示的激光标记系统的局部透视图，且部分以剖视示出；

图15为图13和图14所示的激光标记系统的顶视图；以及

图16是罐凸片馈送系统的示意顶视图，包括数字打印机。

具体实施方式

如图1所示，用于罐凸片压机12的馈送系统10'包括凸片材料开卷机14和隔离机构16，凸片材料开卷机14将材料条带18馈送/进给到压机12内，如在下文中详细地描述。压机12可以例如是凸片进给压机或者转换压机，其通过切割材料条带（在图1中未示出）的部分并且使切割的部分弯曲而形成凸片。在某些实施例中，压机12可以是在瑞士制造的Bruderer BSTA-90/20或在美国制造的Minster PM2-80。材料条带可以成卷放置于罐凸片馈送系统10'中。这个卷可以包括铝合金5182，其具有0.0110英寸或更小的厚度并且可能是未经处理的（plain）或涂布/涂覆的。凸片材料开卷机14用于在使材料条带进入压机12之前使材料解绕/开卷。

图2示出了用于罐凸片压机12的罐馈送系统10，其包括标记系统30诸如激光标记系统。标记系统30可以被配置成用以利用标志15（在图9和图10中示出）而标记材料条带18。如图11A至图12B所示，材料条带18可以包括铝基层23，铝基层23已被预先涂覆外涂层19和内涂层21。在某些实施例中，基层23可以在两侧被涂覆内涂层19和外涂层21（如在图11B和图12B中所示）。替代地，基层23的仅一侧可以被涂覆层19、21（如在图11A和图12B中所示）。替代地，基层23的仅一侧可以被涂覆层19、21（如在图11A和图12A中所示）。在其它实施例中，基层23的一侧可以具有至少两个涂层19、21并且另一侧可以具有仅一个层19。涂层19、21可以由环氧化物卷涂层材料制成，如由预涂覆的 St. Louis, MI所应用。

标记系统30可以被配置成用来移除顶部涂层19的一部分，形成激光蚀刻区19a，从而显露了底部涂层21的暴露区21a，因而形成了标志15。在暴露底部涂层21中，也可以移除底部涂层21中的某些。标记系统30在材料条带18从开卷机14退绕/开卷之后并且在材料条带进入隔离机构16和压机12之前移除顶部涂层19的一部分。开卷机14和隔离机构16可以设置为一个机器。

材料条带18具有由上边缘18c和相对着的下边缘18d彼此连接的前侧18a和相对背侧18b（如关于其在标记系统30内的位置所描述）。压机12被配置成由材料条带形成凸片/拉环13（在图9和图10中示出），如上文所描述。

驱动器11造成材料条带18解绕。压机12在压制形成凸片之间间歇地牵拉材料条带18。如在图3中示意性地示出，隔离机构16可以用于将材料条带18进入压机12时材料条带18的不连续牵拉运动转变为材料条带从开卷机14解绕和材料条带通过标记系统30时的连续或半连续运动。

在一实施例中，隔离机构16包括一个或多个拉紧辊17，拉紧辊17被配置成用以相对于开卷机14移动以便在材料条带18进入压机12之前可调整地拉紧在材料条带18中的松弛。如在图3中所示，拉紧辊17可以被配置成竖直上下，朝向和远离开卷机14而移动以能改变在开卷机14与压力机之间的材料条带的长度。以此方式，当压机12牵拉所述材料条带18时，隔离机构16减小在材料条带18中的松弛。在图3所示的示例性实施例中，当压机12停止或减缓其牵拉运动时，拉紧辊17竖直向下，朝向开卷机14移动以便拉紧较大的松弛。当压力机起动或增加速度时，拉紧辊17向上远离开卷机移动以拉紧较小松弛。因而，拉紧辊17的移动保持开卷机以恒定或接近恒定速度解绕。以类似方式，罐馈送系统10被配置成使得标记系统30在隔离机构16之前当材料以恒定或接近恒定速度移动时作用于凸片材料条带18上。虽然在此实施例中示出了拉紧辊17，可以采用其它类型的机构来调节材料条带18穿过标记系统30的速度。

标记系统30可以例如是激光标记和材料条带搬运系统或激光标记对齐系统。如在图9和图10中所示，激光标记系统被配置成用以利用在材料条带的前侧18a、背侧18b、或两侧18a、18b上的标志15诸如图标/徽标、对齐标记、设计、刻字、或编号来标记所述材料条带。激光标记系统可以包括激光子系统80和视觉子系统90。如在图5至图8中所示，激光标记系统还可以包括材料搬运子系统40，材料搬运子系统40被配置成用以与空气供应子系统70协同工作。替代地，如在图13至图15中所示，激光标记系统可以包括材料搬运子系统140。

材料搬运子系统40还可包括安装于基板44上的支承件42，基板44被配置成用以在激光标记期间定位所述材料条带18。支承件42的两侧是一对辊46、48，这对辊46、48也安装于基板44上并且用于朝向支承件42和远离支承件42来引导所述材料条带18。辊48与编码器轮50（也安装于基板44上）协同工作以控制材料条带18的运动。

如在图5、图5A中最佳所示，支承件42包括背板52，当经解绕的材料条带18从辊46传递到辊48时，背板52基本上平行于经解绕的材料条带18的取向而定向。背板52具有前侧52a和相对着的背侧52b，前侧52a被配置成靠近于材料条带的背侧18b而定位，相对着的背侧52b靠近于激光器84，激光器48可被用来标记材料条带的背侧18b（如在下文中概述）。背板52具有两组孔：空气孔54和激光孔56。这组孔54、56中每一个被形成为安置于背板52的前侧52a与背侧52b之间的内孔。空气孔54与空气供应子系统70协同工作以稳定背板52附近的材料条带18。激光孔56能在材料条带18的背侧18b上进行标记。

背板52由一个或多个支撑引导件58连接到基板44。背板52和支承引导件58可以一体地形成为单件或者可以单独地形成。在某些实施例中，一个或多个引导件58中的每一个包括引导板60，引导板60支承着材料条带的下边缘18d。在其它实施例中，背板52包括导辊62（在图4B中示出），导辊62支承着材料条带的下边缘18d。

当材料条带18从开卷机14解绕时，编码器轮50将材料条带18压靠到辊46上以在条带由支承件42支承之前定位所述条带18。辊48可以被配置成当条带18远离标记系统30并且朝向隔离机构16和压机12传递时定位所述条带18。

除了引导件58之外，使用由空气孔54与所述空气供应子系统70协同而形成的伯努利夹来保持材料条带在紧邻所述背板52处就位。伯努利夹根据伯努利空气流原理工作，通过使用空气流粘附到物体上，而没有物理接触。具体而言，空气供应子系统70形成高速气流，使用压缩机72和/或鼓风机74将高速气流连接到空气孔54。

高速气流在材料条带18的背侧18b与背板52的前侧52b之间形成低静态压力区76。空气供应子系统70可以被配置成使得这个低压区76具有低于大气压力的压力。在低压区76与区域76外侧的大气压力之间的压差形成了在材料条带18上在朝向区域76的方向上的净力。因而，抵靠所述背板52的前侧52a维持了正压力，而同时维持了在材料条带18与背板52之间的空气间隙。以此方式，标记系统30并不需要材料条带的上边缘18c受到约束并且材料条带的背侧18b并不接触背板的前侧52a。通过使得接触最小化，也可以最小化对材料条带的外涂层19的刮擦。

作为材料搬运子系统40的替代，图13至图15所示的材料搬运子系统140可以在激光蚀刻过程期间与材料条带18相结合使用。材料搬运子系统140包括平行并且在材料条带18任一侧上的两个板152。这些板可以包括激光孔156。孔156中每一个形成为安置在板152的前侧152a与背侧152b之间的孔口。激光孔156能允许对材料条带18的前侧18a和背侧18b进行标记。材料搬运子系统140依靠于在板152上在纵向延伸的轨119来当材料条带18在前激光器82与后激光器84之间传递时保持材料条带18就位。轨119在对于所形成的凸片而言并不关键的区域中接触所述材料条带18。例如，轨119可能在随后在凸片形成期间报废的区域中接触所述材料条带。

当材料条带18通过材料搬运子系统40、140传递时，激光子系统80使用前激光器82和后激光器84或者激光器82、84之一在材料条带的任一侧或两侧18a、18b上形成标志15。激光器82、84可以被配置成当材料条带经过孔56、156中的一个或多个时对材料条带的一侧或两侧18a、18b进行标记。在某些实施例中，激光器82、84可以是由VideoJet供应的CO₂激光器。这些激光器各自被配置成用以移除外涂层19一部分，因而暴露了形成标志15的内涂层21的区域21a。虽然图示的两个实施例当材料条带竖直地定向时（即，上边缘18c向上定向）蚀刻所述材料条带18，将意识到材料条带18可以在水平定向时被蚀刻，任一侧18a、18b向上定向。

在诸如图16所示的替代实施例中，一个或多个数字打印机82'、84'可以代替激光器82、84在材料条带18形成为凸片13之前在材料条带18上形成标志。以此方式，并非从材料条带18移除材料以形成标志15，添加了诸如油墨这样的材料。例如，数字打印机诸如喷墨打印机或激光墨粉打印机可以沉积油墨在材料条带18的基层23的一侧或两侧18a、18b上。在此示例中，材料条带18可以不具有涂层19、21或者可以仅具有一个涂层19。油墨可以用此方式而被沉积以便提供负像。换言之，在标志15周围的凸片上的区域可以被印刷成使得标志看起来是材料条带18的基层23的颜色。在标志周围的凸片13的至少一部分被油墨着色。替代地，标志15本身可以被印刷并且在标志15周围的区域可以是材料条带18的基层23的颜色。

视觉子系统90可以靠近于压机12而定位。视觉子系统90包括传感器92。传感器92可以是数字照相机。传感器90感测所述材料条带18中标志15相对于压机12的位置。可以比较标志的实际位置与标志15的预定或所希望的位置以便确认它们的位置的准确度。如果实际位置不同于预定位置，视觉子系统90可以发送信号到标记系统30以减缓或加速标记过程。以此方式，由传感器90提供的反馈用于补偿图像漂移。

本发明并不限于激光器的特定类型。优选地，激光系统能够以现代商业速度，诸如每分钟大约650个冲程，或者至少每分钟480个冲程来对具有两个、三个或四个凸片配置的凸片条带进行标记。每分钟650个冲程等于可以提供大约93毫秒来形成标志。用以形成给定标志所需的时间取决于标志的复杂性和大小。

前文的描述并不预期限制在凸片进给过程中所采用的机械。具体而言，将意识到若干类型的机器和设备可以用来将用于形成凸片的材料传送到凸片形成机中。此外，可以采用不同类型的凸片形成机，诸如一体地标记并且形成凸片的凸片形成机。用于形成凸片的材料也可以不同。例如，可以将其它类型的金属用作基层并且也可以采用其它类型的涂层。另外，本发明并不限于解决在背景部分中所描述的每个问题。例如，本发明者预期要求保护并未解决刮擦所述涂层材料的挑战的系统。

Claims (22)

1.一种位于用于凸片形成压机中的材料馈送系统中的激光标记系统，所述激光标记系统包括：

隔离机构，其位于在凸片材料开卷机与所述凸片形成压机之间的凸片材料条带的路径中，所述隔离机构将所述凸片材料条带靠近所述凸片形成压机的不连续运动转变为所述凸片材料条带在所述开卷机处的连续运动；以及

激光系统，其适合于标记所述凸片材料条带，所述激光标记系统位于所述开卷机与所述隔离机构之间从而使得当所述凸片材料条带以相对恒定速度移动时，所述激光系统作用于所述凸片材料条带上。

2.一种位于用于凸片形成压机的馈送系统中的激光标记和材料条带搬运系统，所述激光标记和材料条带搬运系统包括：

激光系统，其适合于对凸片材料条带进行标记；

板，其定向为平行于所述凸片材料条带的取向，所述板与所述凸片条带材料间隔开并且包括至少一个孔，所述孔配置成能允许空气通过它流动，由此所述空气流动配置成在所述凸片坯料的一侧上提供空气的支承层，所述空气的支承层与在所述相对侧上的大气空气相组合形成在所述激光标记系统附近用于所述凸片材料条带的非接触引导件。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，其还包括用于对所述材料条带的下边缘加以支承的引导件。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述引导件是辊。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述引导件是板。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述材料条带不受来自所述材料条带上方的约束。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，其还包括用于向所述至少一个孔提供气体的气体供应系统。

8.一种激光标记对齐系统，包括：

激光系统，其适合利用标志或利用对齐标记来对凸片材料条带进行标记；以及

视觉子系统，其靠近压机定位成用于感测所述对齐标记的位置，由此可以比较所感测的对齐标记的位置与所述对齐标记的预定的所希望的位置以用于确认所述压机工具相对于所述标志的准确度并且向所述激光标记系统提供反馈以补偿图像漂移。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述激光标记系统靠近于凸片材料卷开卷机。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述标志包括徽标、设计、刻字或编号中的至少一种。

11.根据权利要求8述的系统，其特征在于，还包括所述压机。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述压机是凸片压机。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述压机是转换压机。

14.一种位于用于凸片形成压机的馈送系统中的激光标记和材料条带搬运系统，所述激光标记和材料条带搬运系统包括：

激光系统，其适合于对凸片材料条带进行标记；

一对板，所述板中的至少一个包括配置成保持所述材料条带的至少一个纵向延伸的轨，并且所述板中的至少一个包括至少一个开口，所述至少一个开口配置成用以提供对于所述激光系统的接近以当所述材料条带经过所述成对的板时对所述材料条带进行标记。

15.根据权利要求14所述的激光标记和材料条带搬运系统，其特征在于，两个板各具有至少一个在纵向延伸的轨，所述至少一个在纵向延伸的轨配置成保持材料条带。

16.根据权利要求14所述的激光标记和材料系统，其特征在于，两个板各具有至少一个开口，所述至少一个开口配置成用以提供对于所述激光系统的接近以当所述材料条带经过所述成对的板时对所述材料条带进行标记。

17.一种位于用于凸片形成压机中的材料馈送系统中的标记系统，所述标记系统包括：

隔离机构，其位于在凸片材料开卷机与所述凸片形成压机之间的凸片材料条带的路径中，所述隔离机构将所述凸片材料条带靠近所述凸片形成压机的不连续运动转变为所述凸片材料条带在所述开卷机处的连续运动；以及

数字印刷系统，其适合于标记所述凸片材料条带，所述数字印刷系统位于所述开卷机与所述隔离机构之间从而使得当所述凸片材料条带以相对恒定速度移动时，所述数字印刷系统作用于所述凸片材料条带上。

18.根据权利要求17所述的标记系统，其特征在于，所述数字印刷系统包括激光墨粉打印机。

19.根据权利要求17所述的标记系统，其特征在于，所述数字印刷系统包括喷墨打印机。

20.根据权利要求17所述的标记系统，其特征在于，所述数字印刷系统配置成将标志印刷为负像。

21.一种用于凸片形成压机对凸片材料条带进行激光标记的方法，所述方法包括：

使用位于所述凸片材料开卷机与所述凸片形成压机之间的所述凸片材料条带的路径中的隔离机构将所述凸片材料条带靠近所述凸片形成压机的不连续运动转换为在凸片材料开卷机处的所述凸片材料条带的连续运动；以及

当所述凸片材料条带以相对恒定速度移动时利用激光标记系统来标记所述凸片材料条带，所述激光标记系统位于所述凸片材料开卷机与所述隔离机构之间。

22.一种控制图像漂移的方法，包括：

使用靠近凸片形成压机而定位的视觉子系统来感测由激光标记系统形成于凸片材料条带上的对齐标记的位置；

比较所述对齐标记的位置与所述对齐标记的预定、所希望的位置；以及

向所述激光标记系统提供反馈以补偿图像漂移。