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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Ausführung mit einer Lasermarkiervorrichtung, welche für eine Laserbeschriftung eingerichtet ist sowie die Verwendung einer solchen Lasermarkiervorrichtung gemäß Anspruch 10.
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Die Druckschrift
DE 695 12 632 T2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Schwächungslinie in einem wärmeschrumpfbaren Laminat wie etwa einer Folie, insbesondere zur Herstellung eines Beutels. Der Beutel kann sodann durch nachfolgendes Erwärmen um eine Ware herumgeschrumpft werden.
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Im Stand der Technik sind ferner Vorrichtungen zur Lasermarkierung zum Beispiel aus der Druckschrift
DE 10 2006 037 921 B4 oder der Druckschrift
DE 20 2004 021 192 U1 bekannt. Mit derartigen Lasermarkiervorrichtungen können insbesondere auch Kunststoffobjekte optisch gekennzeichnet werden, indem die Oberfläche durch den Strahlungseintrag des Lasers behandelt wird, zum Beispiel bewirkend eine Beschriftung im Rahmen eines Materialabtrags bzw. Gravierens, eines Aufschäumens oder z. B. eines Farbumschlags.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ausführung mit einer Lasermarkiervorrichtung sowie eine Verwendung einer solchen vorzuschlagen, mit welchen der Aufwand für eine Laserbeschriftung wärmeschrumpfbaren Materials und eine Umschrumpfung mittels desselben vorteilhaft gering gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 sowie der Verwendung nach Anspruch 10 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Ausführung mit einer Lasermarkiervorrichtung, welche für eine Laserbeschriftung (Lasermarkierung) eingerichtet ist. Eine solche, mit der Erfindung verwendbare Lasermarkiervorrichtung umfasst regelmäßig eine Laserstrahlquelle bzw. einen Laser sowie ein Strahlbeeinflussungssystem bzw. eine Strahlbeeinflussungseinheit. Die Strahlbeeinflussungseinheit umfasst bevorzugt ein insbesondere steuerbares Strahlablenksystem, um einen durch die Laserstrahlquelle generierten Laserstrahl der vorgesehenen Beschriftung entsprechend über eine zu markierende Oberfläche steuern zu können.
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Eine für die Laserbeschriftung eingerichtete Lasermarkiervorrichtung, welche zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen ist, umfasst weiterhin bevorzugt eine Kontrolleinheit, mittels welcher die Strahlbeeinflussungseinheit und insbesondere auch die Laserstrahlquelle geeignet (an)steuerbar sind. Daneben kann die Kontrolleinheit dazu vorgesehen sein, mit einem Nutzer zu interagieren, insbesondere eine Benutzerschnittstelle bereitstellen, mittels derer zum Beispiel Vorgaben für eine Laserbeschriftung oder Markierungsparameter einstellbar sind, allgemein Verfahrensparameter wie z. B. eine Laserbehandlungsdauer oder ein Wärmeeintrag. Eine solche Schnittstelle kann drahtgebunden oder drahtlos ausgeführt sein, zum Beispiel die Benutzereingabe über einen Laptop, eine (integrierte) Tastatur oder einen Touchscreen vorsehen oder z. B. eine Eingabe via App.
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Bei dem mit der Lasermarkiervorrichtung ausführbaren, erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Schrumpfmaterial mittels wenigstens eines Laserstrahls der Lasermarkiervorrichtung (d. h. mittels wenigstens eines Laserstrahls, welcher durch die Lasermarkiervorrichtung (deren Laserstrahlquelle) bereitgestellt wird) sich um ein Markierungsgut schmiegend geschrumpft und weiterhin auch laserbeschriftet, insbesondere lasergraviert. Das Schrumpfmaterial ist bevorzugt ein Polyolefin, insbesondere ein vernetztes Polyolefin, und weiterhin vorzugsweise in Form eines Schrumpfschlauchs bzw. Schrumpfschlauchabschnitts bereitgestellt. Allgemein ist das Schrumpfmaterial insbesondere ein Schrumpfmaterial zur thermischen Schrumpfung. Ein solches kann einlagig ausgeführt sein, zu Markierungszwecken z. B. auch eine abbrennbare Farblage aufweisen bzw. mehrlagig sein.
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Wie durch die Erfinder herausgefunden wurde, ist für ein Schrumpfen regelmäßig ein Energieeintrag in das Schrumpfmaterial ausreichend, wie dieser auch für ein Beschriften, insbesondere im Rahmen eines Gravierens, vorgesehen wird. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insoweit bevorzugt vorgesehen, für das Schrumpfen als auch das Laserbeschriften wenigstens einen Laserstrahl derselben Laserstrahlquelle der Lasermarkiervorrichtung zu nutzen, d. h. der Laserstrahlquelle, welche für das Laserbeschriften bereitgestellt ist. Daneben ist jedoch auch denkbar, dass die Lasermarkiervorrichtung für das Schrumpfen und das Laserbeschriften je eine separate Laserstrahlquelle aufweist. Verbunden ist hiermit jedoch ein erhöhter Aufwand.
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Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann vorgesehen sein, dass das Schrumpfmaterial in einem ersten Verfahrensschritt mittels des wenigstens einen Laserstrahls geschrumpft und das geschrumpfte Schrumpfmaterial in einem zweiten Verfahrensschritt laserbeschriftet wird. Hierbei folgt der zweite Verfahrensschritt insbesondere dem ersten Verfahrensschritt nach. Mit dieser Verfahrensvariante ist vorteilhaft eine verlässliche Laserbeschriftung erzielbar, insoweit als die Beschriftung an dem bereits geschrumpften, mithin nunmehr formtreuen Material erfolgt. Somit ist vorteilhaft vermieden, dass sich dieses durch den Wärmeeintrag, welcher mit der Beschriftung einhergeht, weiter verformt, mithin die Beschriftung unförmig oder verzerrt auf dem Schrumpfmaterial aufgebracht wird.
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Alternativ sind jedoch auch Ausgestaltungen des Verfahrens vorgesehen, bei welchen die Schrumpfung durch die bzw. mit der Laserbeschriftung bewirkt wird, d. h. durch den wenigstens einen Laserstrahl der Lasermarkiervorrichtung. Mit anderen Worten bewirkt hierbei der Wärmeeintrag durch die Laserbeschriftung am Schrumpfmaterial auch dessen Schrumpfung, so dass für das Schrumpfen und die Laserbeschriftung lediglich ein Verfahrensschritt erforderlich ist. Vorteilhaft wird hierbei die Verfahrensdauer verkürzt.
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Mit dem Verfahren kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Schrumpfmaterial im Rahmen des Schrumpfens punktuell mittels des wenigstens einen Laserstrahls erwärmt wird. Zum Beispiel kann eine Anzahl diskreter Wärmeintragspunkte vorgesehen werden, welche Anzahl in Abhängigkeit von Parametern des Schrumpfmaterials variieren kann, z. B. in Abhängigkeit dessen Länge, Dicke, Fläche etc. Wie durch die Erfinder herausgefunden wurde, kann hierbei ein Wärmeeintrag durch den wenigstens einen Laserstrahl ausreichen, welcher nur an einem Bruchteil der Oberfläche des Schrumpfmaterials erfolgt. Als Beispiel sei genannt, dass ein lokaler Wärmeeintrag an drei Punkten eines Schrumpfschlauchabschnitts von ca. 4 cm Länge und einer Materialstärke von etwa 0,6 mm für dessen vollständige Laserschrumpfung ausreichen kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens weiterhin vorgesehen sein, dass das Schrumpfmaterial im Rahmen des Schrumpfens von dem wenigstens einen Laserstrahl zumindest partiell überstrichen wird, i. e. im Sinne einer Bewegung des Laserstrahls über zumindest Teile des Schrumpfmaterials hinweg. Bevorzugte Ausgestaltungen können hierbei vorsehen, dass das Schrumpfmaterial im Rahmen des Schrumpfens ausgehend von einem zentralen Bereich hin zu jeweiligen distalen Randbereichen mittels des wenigstens einen Laserstrahls geschrumpft wird. Mit Vorteil wird hierbei eine – insbesondere optisch gefällige – Schrumpfung erzielt, bei welcher das Schrumpfmaterial gleichmäßig von der Mitte aus nach außen geschrumpft werden kann. Mit einer solchen Verfahrensausgestaltung ist z. B. vorgesehen, einen ersten und einen zweiten Laserstrahl zu nutzen, welche sich in entgegen gesetzter Richtung vom zentralen Bereich aus voneinander weg und hin zu den Randbereichen des Schrumpfmaterials bewegen. Der erste und zweite Laserstrahl können mittels der Strahlbeeinflussungseinheit bereitgestellt werden, zum Beispiel auf einfache Weise durch Aufteilung eines Laserstrahls der Laserstrahlquelle.
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In Weiterbildung des Verfahrens kann weiterhin vorgesehen sein, dass in einem Verfahrensschritt durch die Lasermarkiervorrichtung eine Information am Schrumpfmaterial erfasst wird, aufgrund derer wenigstens ein Parameter für das Schrumpfen, insbesondere eine Dauer oder ein Laserstrahl-Wärmeeintrag in das Schrumpfmaterial, durch die Lasermarkiervorrichtung eingestellt wird, insbesondere selbsttätig. Bevorzugt weist das Schrumpfmaterial hierbei eine informationstragende UV-Kennzeichnung auf, die Lasermarkiervorrichtung weiterhin einen für die Informationserfassung geeigneten Sensor (UV-Sensor). Mit einer solchen Ausgestaltung wird der Verfahrenssteueraufwand für einen Nutzer vorteilhaft gering gehalten.
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Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens ist insbesondere auch vorgesehen, dass das Schrumpfmaterial im Rahmen sämtlicher Verfahrensschritte positionsunverändert in der Lasermarkiervorrichtung aufgenommen bleibt. Derart gehaltert ist der Verfahrensaufwand nochmals weiter minimiert.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch die Verwendung einer Lasermarkiervorrichtung, welche für eine Laserbeschriftung eingerichtet ist, zum Schrumpfen von Schrumpfmaterial vorgeschlagen. Auch hierbei ist vorgesehen, dass das Schrumpfen mittels wenigstens eines Laserstrahls der Lasermarkiervorrichtung erfolgt (insbesondere einer auch für das Laserbeschriften bereitgestellten Laserstrahlquelle). Ergänzend wird auf vorstehende Ausführungen zum Verfahren verwiesen.
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Letztlich wird auch eine Lasermarkiervorrichtung vorgeschlagen, welche für die Ausführung mit einem wie oben erörterten Verfahren eingerichtet ist. Eine solche Lasermarkiervorrichtung kann eine mittlere Laserleistung im Bereich von z. B. 30 W bis 40 W aufweisen, einen gepulsten oder ungepulsten Laser vorsehen, z. B. einen Faserlaser, einen Yag-Laser oder einen CO2-Laser.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 exemplarisch und schematisch eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Schrumpfens mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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2 exemplarisch und schematisch eine Ansicht zur Veranschaulichung des Laserbeschriftens mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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3 und 4 je eine abgebrochene Ansicht einer mit dem Verfahren verwendbaren Lasermarkiervorrichtung eine Aufnahme für Schrumpfmaterial veranschaulichend, wobei in 3 Schrumpfmaterial eines ersten Durchmessers und in 4 Schrumpfmaterial eines zweiten Durchmessers in der Aufnahme aufgenommen ist.
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In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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Die 1 und 2 zeigen eine Lasermarkiervorrichtung 1, welche zur Ausführung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bereitgestellt ist.
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Die Lasermarkiervorrichtung 1 ist für eine Laserbeschriftung (Lasermarkierung) 3, insbesondere für eine Lasergravur, eingerichtet und umfasst eine Laserstrahlquelle 5 bzw. einen Laser, welcher zum Beispiel als Faserlaser bereitgestellt ist und einen Laserstrahl 7 generieren kann. Im Allgemeinen ist die Laserstrahlquelle 5 so gewählt, dass mit derselben eine Laserbeschriftung 3 an Schrumpfmaterial 9, insbesondere hergestellt aus Polyolefin und weiterhin insbesondere an Schrumpfschläuchen, verlässlich erzielbar ist.
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Der Laserstrahlquelle 5 (im optischen Strahlengang) nachgeordnet, weist die Lasermarkiervorrichtung 1 weiterhin ein Strahlbeeinflussungssystem bzw. eine Strahlbeeinflussungseinheit 11 auf, welche bevorzugt sowohl für eine steuerbare Strahlablenkung als auch für eine Strahlteilung eingerichtet ist. Vorzugsweise ist die Strahlbeeinflussungseinheit 11 für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens auch programmierbar.
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Sowohl die Laserstrahlquelle 5 als auch die Strahlbeeinflussungseinheit 11 sind weiterhin mit einer Kontrolleinheit 13 der Lasermarkiervorrichtung 1 verbunden. Die Kontrolleinheit 13 ist bereitgestellt, Steuersignale zu generieren, basierend auf welchen der Laserstrahl 7 für das erfindungsgemäße Verfahren durch die Laserstrahlquelle 5 erzeugbar ist und basierend auf welchen der erzeugte Laserstrahl 7 für das erfindungsgemäße Verfahren sowohl aufteilbar als auch geeignet steuerbar ist, d. h. mittels der Strahlbeeinflussungseinheit 11.
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Zur Interaktion mit einem Nutzer umfasst die Lasermarkiervorrichtung 1 bzw. die Kontrolleinheit 13 weiterhin eine Benutzerschnittstelle 15, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung drahtgebunden oder drahtlos ausgeführt sein kann, zum Beispiel als Tastatur mit Display, als Touchscreen oder als App, daneben zum Beispiel als angebundenes Laptop. Über die Benutzerschnittstelle 15 können Einstellungen an der Lasermarkiervorrichtung 1 vorgenommen werden, um im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens eine geeignete Verfahrenssteuerung zu bewirken, zum Beispiel im Rahmen einer Programmierung der Strahlbeeinflussungseinheit 11.
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Wie 1 und 2 weiter veranschaulichen, umfasst die Lasermarkiervorrichtung 1 weiterhin ein Gehäuse 17, welches eine Aufnahme 19 aufweist. Die Aufnahme 19 ist bereitgestellt, um ein Markierungsgut 21 aufzunehmen, welches im Rahmen der vorliegenden Erfindung regelmäßig ein Schrumpfmaterial 9 aufweist, welches mit der Lasermarkiervorrichtung 1 laserbeschriftet werden soll. Ein solches Markierungsgut 21 kann zum Beispiel ein Leitungsbündel, ein Kabelbündel oder ein gleichartiges längliches Gebilde umfassen, welches abschnittsweise von dem Schrumpfmaterial 9 umfangen ist, bevorzugt von einem Schrumpfschlauchabschnitt 9. Die Aufnahme 19 kann hierbei bevorzugt in einem Türelement 23 des Gehäuses 17 integriert sein, insbesondere derart, dass die Aufnahme 19 im Zusammenwirken mit dem weiteren Gehäuse 17 eine Selbstausrichtung des Markierungsguts 21 bewirken kann.
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Bei bevorzugten Ausgestaltungen gemäß 1 und 2 ist weiterhin vorgesehen, dass die Lasermarkiervorrichtung 1 einen Sensor 25 aufweist, welcher bereitgestellt ist, eine Information am Schrumpfmaterial 9 zu erfassen und diese an die Kontrolleinheit 13 zu kommunizieren, d. h. für eine möglichst automatisierte Ablaufsteuerung im Hinblick auf das vorgeschlagene Verfahren. Erfasst wird zum Beispiel eine Information am Schrumpfmaterial 9, wie etwa die Materialstärke, eine Materialart oder davon verschiedene Parameter. Die Information ist am Schrumpfmaterial 9 bevorzugt in Form einer UV-Kennzeichnung hinterlegt, wobei der Sensor 25 bevorzugt ein UV-Sensor ist.
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Nachfolgend wird nunmehr auf das erfindungsgemäße Verfahren eingegangen, welches mit der vorstehend erläuterten Lasermarkiervorrichtung 1, welche für eine Laserbeschriftung 3 eingerichtet ist, ausführbar ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Schrumpfmaterial 9, welches in der Aufnahme 19 der Lasermarkiervorrichtung 1 aufgenommen ist, mittels wenigstens eines Laserstrahls 7 der Lasermarkiervorrichtung 1 geschrumpft, Bz. 27, wie dies in 1 exemplarisch dargestellt ist.
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Für das Schrumpfen 27, das heißt ein thermisches Schrumpfen 27 durch den Wärmeeintrag des wenigstens einen Laserstrahls 7, stellt die Strahlbeeinflussungseinheit 11 einen ersten 7a und einen zweiten 7b Laserstrahl zur Verfügung, welche durch Teilung des durch die Laserstrahlquelle 5 generierten Laserstrahls 7 erhalten werden. Für eine gleichmäßige Schrumpfung 27 werden hierbei der erste 7a und zweite 7b Laserstrahl ausgehend von einem zentralen Bereich des Schrumpfmaterials 9 in entgegengesetzte Richtungen A bzw. B hin zu Randbereichen des Schrumpftmaterials 9 gesteuert, das heißt durch geeignete Ansteuerung der Strahlbeeinflussungseinheit 11 via die Kontrolleinheit 13, wobei die Oberfläche des Schrumpfmaterials 9 von dem ersten 7a und zweiten 7b Laserstrahl partiell überstrichen wird (insbesondere im Rahmen eines kontinuierlichen Strahlvorschubs). Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch ein punktueller Wärmeeintrag durch den ersten 7a und/oder den zweiten 7b Laserstrahl in das Schrumpfmaterial 9 vorgesehen werden. Im Zuge des Schrumpfens 27 schmiegt sich das Schrumpfmaterial 9 um das beispielhaft gezeigte Bündel, das heißt im Rahmen eines Zusammenziehens, wie dies in 1 auch veranschaulicht ist.
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Wie nunmehr 2 exemplarisch zeigt, ist im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens weiterhin vorgesehen, dass das Schrumpfmaterial 9 mittels wenigstens eines Laserstrahls 7 der Lasermarkiervorrichtung 1 auch laserbeschriftet wird. Bei der anhand der 1 und 2 geschilderten Ausgestaltung wird hierbei die Laserbeschriftung 3 in einem zweiten Schritt an dem Schrumpfmaterial 9 aufgebracht, welcher einem ersten Schritt des Schrumpfens 27 nachfolgt. Die Laserbeschriftung 3, welche mit der Erfindung bevorzugt einer Lasergravur entspricht, kann mit einem einzigen Laserstrahl 7 erfolgen, daneben jedoch auch mit einer Mehrzahl von Laserstrahlen 7a, 7b. Die Steuerung im Rahmen der Laserbeschriftung 3 wird wiederum durch die Kontrolleinheit 13 geleistet, welche die Strahlbeeinflussungseinheit 11 geeignet ansteuert. Die Beschriftung 3 entspricht hierbei inbesondere einer Nutzervorgabe, welche über die Benutzerschnittstelle 15 eingegeben wurde, und kann zum Beispiel Text, Strichcode, ein Piktogramm oder eine ähnliche Markierung umfassen.
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Sowohl für das Schrumpfen 27 als auch für das Laserbeschriften 3 kann die Lasermarkiervorrichtung 1 die am Schrumpfmaterial 9 mittels des Sensors 25 erfasste Information nutzen, so dass eine Dauer oder ein Laserstrahl-Wärmeeintrag in das Schrumpfmaterial 9 allein durch die Lasermarkiervorrichtung 1 bzw. deren Kontrolleinheit 13 eingestellt werden kann, zum Beispiel durch einen Vergleich der erfassten Information mit hinterlegten Daten (look-up table).
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Wie 1 und 2 veranschaulichen, bleibt das Schrumpfmaterial 9 im Rahmen sämtlicher Verfahrensschritte vorteilhaft positionsunverändert in der Lasermarkiervorrichtung 1 aufgenommen. Für eine einfache Positionierung kann das Gehäuse 17 bzw. die Aufnahme 19 gemäß der Lasermarkiervorrichtung 1 nach 3 und 4 ausgebildet sein. Hierbei weist sowohl ein Türelement 23 als auch das damit zusammenwirkende Gehäuse 17 je eine Keilnut 29a bzw. 29b auf, welche unabhängig vom Durchmesser des aufzunehmenden Markierungsguts 21 vorteilhaft eine Selbstausrichtung im gegenseitigen Zusammenwirken zu erzielen vermögen. Das Türelement 23 kann hierbei relativ zum restlichen Gehäuse 17 linear verschieblich gelagert sein, s. Doppelpfeil, oder auch schwenkbar.
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Abschließend sei angemerkt, dass mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren auch längere Schrumpfmaterialabschnitte 9 geschrumpft und laserbeschriftet werden können, zum Beispiel durch Kopplung mehrerer Lasermarkiervorrichtungen 1. Durch Prismen zur Bereitstellung der Keilnuten 29a, b kann das Material ideal zentriert und der Bediener bestmöglich vor einer Lasereinwirkung geschützt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lasermarkiervorrichtung
- 3
- Laserbeschriftung (Lasermarkierung)
- 5
- Laserstrahlquelle
- 7, 7a, 7b
- Laserstrahl
- 9
- Schrumpfmaterial
- 11
- Strahlbeeinflussungseinheit
- 13
- Kontrolleinheit
- 15
- Benutzerschnittstelle
- 17
- Gehäuse
- 19
- Aufnahme
- 21
- Markierungsgut
- 23
- Türelement
- 25
- Sensor
- 27
- Schrumpfen
- 29a, b
- Keilnut
- A, B
- Richtung
