DE102013016079A1

DE102013016079A1 - Redundante Lasermarkiereinheit

Info

Publication number: DE102013016079A1
Application number: DE201310016079
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-29
Filing date: 2013-09-29
Publication date: 2015-04-02

Abstract

Redundante Lasermarkiereinheit zum markieren von Objekten 7 die sich während des Markiervorganges relativ zur Redundanten Lasermarkiereinheit bewegen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a.) die Redundante Lasermarkiereinheit besteht aus mindestens zwei Lasermarkiereinheiten a + b, die jeweils mindestens über eine eigene Laserstrahlquelle 1 und Strahl-Ablenkeinrichtung 2 verfügen. b.) Die beiden Lasermarkiereinheiten sind räumlich so zueinander angeordnet, dass sich ihre Markierfelder 3 + 4, die sich jeweils aus den Arbeitsräumen der einzelnen Strahl-Ablenkeinrichtungen ergeben, einander überlappen, wobei die Überlappungsfläche 5 mit ihrer längeren Seite parallel zur Bewegungsrichtung 6 der zu markierenden Objekte ausgerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Redundante Lasermarkiereinheit nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Unter Lasermarkieren oder auch Laserbeschriften genannt, versteht man das Beschriften oder Markieren von Objekten mit Hilfe eines intensiven Laserstrahls. Dabei wird das zu markierende Material selbst verändert oder abgetragen, sodass ein Kontrast entsteht. Neben dem Tintenstahlmarkieren zählt das Lasermarkieren zu den berührungslosen Markierverfahren.
Laserbeschriftungen sind wasser- und wischfest und sehr dauerhaft. Sie können schnell, automatisiert und individuell erzeugt werden, weshalb das Verfahren gerne zur Nummerierung von Einzelteilen verwendet wird. Auch das Anbringen von sehr kleinen maschinenlesbaren Kennzeichnungen, wie zum Beispiel dem QR-Code oder dem DataMatrix-Code direkt auf Produkten ist hiermit möglich. Lasermarkierungen werden zur Kennzeichnung oder fortlaufenden Nummerierung von Einzelteilen verwendet. Neben der industriellen Anwendung werden maschinenlesbare Barcodes und Aufdrucke von Haltbarkeitsdaten erzeugt.
Stand der Technik ist, dass innerhalb kontinuierlicher Fertigungsprozesse Werkstücke oder Verpackungen markiert werden können, ohne dabei das Fließband anzuhalten. Objekte werden mit dem Laser also im Vorbeiflug „Marking on the Fly” markiert.
Dabei wird die Bewegung der zu markierenden Objekte mit der Bewegung des Laserstrahls rechnerisch über eine schnelle Ansteuerelektronik kombiniert, sodass die Beschriftung verzerrungsfrei wird. Die Geschwindigkeit der Transporteinrichtung wird über ein Encodersignal kontinuierlich gemessen – so kann auch bei Anfahr- und Abbremsvorgängen eine gleich bleibende Beschriftung erzielt werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Lasermarkiereinrichtung zu bauen die schneller arbeiten kann als vorhandene Systeme. Oft steht für eine Markierung nur wenige Millisekunden Zeit zur Verfügung. Erfindungsgemäß wurde dieses Problem dadurch gelöst, dass zwei Lasermarkiereiheiten so dicht zusammengebracht werden, dass sie gleichzeitig an einer Markierung arbeiten können. Bisher wurde die Beschleunigung des Markierprozesses über Leistungssteigerung der Laserstrahlquelle erreicht, was bei CO2 Lasern zu deutlich größeren und schweren Bauformen führt, als bei der erfindungsgemäßen Redundanten Lasermarkiereinheit. Eine nur Verdoppelung der Laserleistung führt bei weiten nicht zu einer Verdoppelung der Markiergeschwindigkeit. Strahlablenkeinrichtungen unterliegen der Massenträgheit, die quadratisch mit der Geschwindigkeit steigt. Aus diesem Grund lassen sich mit der Erfindungsgemäßen Anordnung bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen, Beschriftungen mit deutlich höherer Qualität erzeugen. Eine Verdoppelung der Markiergeschwindigkeit wird ohne Qualitätseinbussen erreicht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung, ist die Tatsache, dass die wesentlichen Komponenten doppelt vorhanden sind und der Ausfall einer Komponente nicht wie bisher, zum Stillstand der Produktion führt. Im schlimmsten Fall müsste man die Bandgeschwindigkeit nur reduzieren und könnte weiterarbeiten, bis der Servicetechniker kommt. Ausfallzeiten in Produktionsstätten, die bis zu zwanzig Objekte pro Sekunde markieren sind extrem teuer.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei zeigt:
1 Erfindungsgemäße Redundante Lasermarkiereinheit mit zwei wassergekühlten CO2-Lasern 1a + 1b und den bewegten zu beschriftenden Objekten 7 in einer ISO-Ansicht von schräg hinten.
2 Erfindungsgemäße Redundante Lasermarkiereinheit mit zwei wassergekühlten CO2-Lasern 1a + 1b und den bewegten zu beschriftenden Objekten 7 in einer ISO-Ansicht von schräg vorne.
In 1 und 2 liegen die beiden Lasermarkiereinheiten a + b dicht übereinander, sodass die schraffierten Markierfelder 3 und 4 der beiden Galvanometer-Ablenkeinrichtungen 2a und 2b überlappen und das Markierfeld 5 bilden.
In 1 und 2 ist zu erkennen, dass aus beiden Galvanometer-Ablenkeinrichtungen ein Laserstrahl heraustritt, der von den Fokussierlinsen (Planfeldlinsen) 8a und 8b fokussiert wird. Der obere Laserstrahl markiert die „Zeile 1” und der untere Laserstrahl markiert die „Zeile 2” jeweils von hinten nach vorne (Rückwärts).
In 1 und 2 sind außerdem die Strahlformungseinrichtungen 9a und 9b zu erkennen. Dabei handelt es sich um eine Strahlaufweitung mittels Linsenteleskop. Den Linsenteleskopen nachgeschaltet sind jeweils Umlenkspiegel 10a und 10b, die den aufgeweiteten Laserstrahl um 90° umlenken und ihn direkt in die Galvanometer-Ablenkeinrichtung 2a und 2b leiten.
In 1 erkennt man zwei Versorgungsschläuche 11a und 11b in denen die Kühlwasserschläuche (jeweils Vor- und Rücklauf) und die elektrischen Versorgungsleitungen geführt werden.
Es ist durchaus möglich alle Versorgungsleitungen in einem gemeinsamen Schlauch zu bündeln. Hinsichtlich Fehlerredundanz sich zwei Versorgungsschläuche jedoch vorteilhafter.

Claims

Redundante Lasermarkiereinheit zum markieren von Objekten 7 die sich während des Markiervorganges relativ zur Redundanten Lasermarkiereinheit bewegen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a.) die Redundante Lasermarkiereinheit besteht aus mindestens zwei Lasermarkiereinheiten a + b, die jeweils mindestens über eine eigene Laserstrahlquelle 1 und Strahl-Ablenkeinrichtung 2 verfügen. b.) Die beiden Lasermarkiereinheiten sind räumlich so zueinander angeordnet, dass sich ihre Markierfelder 3 + 4, die sich jeweils aus den Arbeitsräumen der einzelnen Strahl-Ablenkeinrichtungen ergeben, einander überlappen, wobei die Überlappungsfläche 5 mit ihrer längeren Seite parallel zur Bewegungsrichtung 6 der zu markierenden Objekte ausgerichtet ist.
Redundante Lasermarkiereinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall einer Lasermarkiereinheit innerhalb der Überlappungsfläche 5 jeweils die andere Lasermarkiereinheit den Job der Ausgefallenen Lasermarkiereinheit übernimmt.
Redundante Lasermarkiereinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwei Lasermarkiereinheiten a + b gleichzeitig an einem Markierjob arbeiten.
Redundante Lasermarkiereinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Lasermarkiereinheiten in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
Redundante Lasermarkiereinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass diese von einer redundanten Versorgungseinheit versorgt wird, die so aufgebaut ist, mindestens eine der folgenden Komponenten doppelt vorkommt: a.) Ansteuerelektronik für die Strahl-Ablenkeinrichtung 2b b.) Kühlaggregat für Flüssigkeitskühlkreislauf c.) DC Netzteile zur Versorgung von Laser und Strahl-Ablenkeinrichtung
Redundante Lasermarkiereinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen einzelnen Lasermarkiereinheiten über Strahlformungskomponenten 7 verfügen, die im Strahlengang zwischen Laserstrahlquelle 1 und Strahl-Ablenkeinrichtung 2 angeordnet sind.
Redundante Lasermarkiereinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen einzelnen Lasermarkiereinheiten über eine Faser oder Hohlfaser verfügen, die im Strahlengang zwischen Laserstrahlquelle und Strahl-Ablenkeinrichtung angeordnet sind.
Redundante Lasermarkiereinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen einzelnen Lasermarkiereinheiten über einen oder mehrere Umlenkspiegel verfügen, die im Strahlengang zwischen Laserstrahlquelle und Strahl-Ablenkeinrichtung angeordnet sind.
Redundante Lasermarkiereinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen einzelnen Lasermarkiereinheiten gemeinsam eine Fokussiereinrichtung nutzen.
Redundante Lasermarkiereinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Strahlquellen um Gas-Slablaser mit mindestens zwei Hochfrequenz angeregten Elektroden handelt, die sich in ein mit Lasergas gefüllten Raum erstrecken, einander überlappen und einen Entladungsraum bilden, wobei die Elektroden mit ihrer Stirnseite einseitig, jeweils an der gegenüberliegenden Wand des Raumes gehalten werden.