DE102022132238A1

DE102022132238A1 - Hand-held laser marking device

Info

Publication number: DE102022132238A1
Application number: DE102022132238.6A
Authority: DE
Inventors: Bernward Mähner; Stefan Dengler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-05-16
Filing date: 2022-12-05
Publication date: 2023-11-16
Also published as: DE102022132237A1

Abstract

Eine handgeführte Laserbeschriftungsvorrichtung (10) zur Beschriftung der Oberfläche (12) eines Bauteils (11), insbesondere eines Reifens (14), umfasst eine Strahlungsquelle (26) zum Aussenden einer Strahlung und eine Handeinheit (18) mit einem Auslass für die Strahlung. Die Strahlungsquelle (26) weist einen Festkörperlaser auf.A hand-held laser marking device (10) for marking the surface (12) of a component (11), in particular a tire (14), comprises a radiation source (26) for emitting radiation and a hand unit (18) with an outlet for the radiation. The radiation source (26) has a solid-state laser.

Description

Die Erfindung betrifft eine handgeführte Laserbeschriftungsvorrichtung zur Beschriftung der Oberfläche eines Bauteils, insbesondere eines Formteils oder eines Reifens.The invention relates to a hand-held laser marking device for marking the surface of a component, in particular a molded part or a tire.

Im Anschluss an die Produktion von Bauteilen, wie beispielsweise eines Reifens, ist es oft erforderlich, diese für die Lagerhaltung und/oder für länder- oder kundenspezifische Informationen zu kennzeichnen. Die Kennzeichnung kann ein Prüfsiegel, eine Norm und/oder ein QR-Code, mittels dem Informationen hinsichtlich des Produktionsprozesses und/oder des Lagerplatzes abgerufen werden können, sein. Zur Kennzeichnung eines Reifens ist es bekannt, in eine Reifenseitenwand das Kennzeichen durch Lasereintrag einzugravieren.Following the production of components, such as a tire, it is often necessary to label them for warehousing and/or for country- or customer-specific information. The marking can be a test seal, a standard and/or a QR code through which information regarding the production process and/or the storage location can be retrieved. To mark a tire, it is known to engrave the license plate into a tire sidewall by laser entry.

Aus DE 20 2020 104 479 U1 geht eine Reifenmarkierungsvorrichtung zum Eingravieren eines Kennzeichens in eine Reifenseitenwand hervor. Die Reifenmarkierungsvorrichtung weist eine Reifenaufnahme zum Aufnehmen eines Reifens, beispielsweise in Form eines Förderbands, und eine Gravurvorrichtung, die mittels eines Laserstrahls graviert, auf. Bei der bekannten Reifenmarkierungsvorrichtung ist die Gravurvorrichtung stationär angeordnet, und die zu markierenden Reifen werden der Reifenmarkierungsvorrichtung über ein Förderband zugeführt. Dadurch weist die bekannte Reifenmarkierungsvorrichtung einen hohen Platzbedarf und eine geringe Flexibilität auf.Out of DE 20 2020 104 479 U1 discloses a tire marking device for engraving a license plate into a tire sidewall. The tire marking device has a tire holder for holding a tire, for example in the form of a conveyor belt, and an engraving device that engraves using a laser beam. In the known tire marking device, the engraving device is arranged stationary, and the tires to be marked are fed to the tire marking device via a conveyor belt. As a result, the known tire marking device requires a lot of space and has little flexibility.

Eine platzsparende und flexibel einsetzbare Laservorrichtung ist aus DE 20 2017 103 770 U1 bekannt, die zum Reinigen von Oberflächen eingesetzt wird.A space-saving and flexible laser device is available DE 20 2017 103 770 U1 known, which is used to clean surfaces.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laserbeschriftungsvorrichtung zu schaffen, die zur Beschriftung einer Oberfläche eines Bauteils flexibel einsetzbar, leicht, handlich und platzsparend ist.The present invention is based on the object of creating a laser marking device that can be used flexibly, is light, handy and space-saving for marking a surface of a component.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine handgeführte Laserbeschriftungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.To solve the problem, a hand-held laser marking device with the features of claim 1 is proposed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Laserbeschriftungsvorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 25.Advantageous embodiments of the laser marking device are the subject of claims 2 to 25.

Gemäß der Erfindung wird eine handgeführte Laserbeschriftungsvorrichtung zur Beschriftung einer Oberfläche eines Bauteils, insbesondere eines Formteils, wie beispielsweise eines Reifens, vorgeschlagen. Die handgeführte Laserbeschriftungsvorrichtung weist eine Strahlungsquelle zum Aussenden einer Strahlung und eine Handeinheit mit einem Auslass für die Strahlung auf, wobei die Strahlungsquelle einen Festkörperlaser aufweist.According to the invention, a hand-held laser marking device for marking a surface of a component, in particular a molded part, such as a tire, is proposed. The hand-held laser marking device has a radiation source for emitting radiation and a handheld unit with an outlet for the radiation, the radiation source having a solid-state laser.

Durch den Einsatz eines Festkörperlasers als Strahlungsquelle können die Strahlungsquelle und die Handeinheit räumlich voneinander getrennt werden. Dadurch weist die Handeinheit ein geringes Gewicht sowie einen kompakten und damit handlichen Aufbau auf. Darüber hinaus ermöglicht die Laserbeschriftungsvorrichtung aufgrund ihrer kompakten und leichtgewichtigen Handeinheit und der räumlichen Trennung von Strahlungsquelle und Handeinheit einen flexiblen und platzsparenden Einsatz der Laserbeschriftungsvorrichtung.By using a solid-state laser as a radiation source, the radiation source and the handheld unit can be spatially separated from one another. This means that the hand unit is low in weight and has a compact and therefore handy design. In addition, the laser marking device enables flexible and space-saving use of the laser marking device due to its compact and lightweight hand-held unit and the spatial separation of the radiation source and the hand-held unit.

Die Laserbeschriftungsvorrichtung zeichnet sich zudem dadurch aus, dass diese für unterschiedliche industrielle Applikationen eingesetzt werden kann, da die Oberflächen einer Vielzahl an Bauteilen mittels der Laserbeschriftungsvorrichtung beschriftet werden können. Beispielsweise können metallische Oberflächen oder Kunststoff-Oberflächen mit der Laserbeschriftungsvorrichtung beschriftet werden. Die Beschriftung kann eine Grafik, ein QR-Code, Zahlen und/oder Zeichen umfassen. Im Rahmen der Erfindung kann für den Begriff Beschriftung auch der Begriff Kennzeichnung oder Markierung verwendet werden. Das Bauteil kann ein Formteil aus einem Metall und/oder einer Formmasse sein. Vorteilhaft ist das Bauteil ein Gummikörper, wie beispielsweise ein Reifen.The laser marking device is also characterized by the fact that it can be used for different industrial applications, since the surfaces of a large number of components can be marked using the laser marking device. For example, metallic surfaces or plastic surfaces can be labeled with the laser marking device. The label can include a graphic, a QR code, numbers and/or characters. Within the scope of the invention, the term labeling or marking can also be used for the term labeling. The component can be a molded part made of a metal and/or a molding compound. The component is advantageously a rubber body, such as a tire.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Strahlungsquelle und die Handeinheit voneinander getrennt und über eine die Strahlung, insbesondere eine Laserstrahlung, leitende Verbindung, wie beispielsweise einen Lichtwellenleiter, miteinander verbunden. So kann die Strahlungsquelle in einem mobilen oder stationären Steuerschrank einer Versorgungsvorrichtung angeordnet sein. Innerhalb des Steuerschranks kann eine speicherprogrammierbare Steuereinheit mit einem Steuerungs-PC zur Steuerung und Bedienung der Laserbeschriftungsvorrichtung sowie zur Überwachung und Verknüpfung von Sicherheitskriterien, eine Mensch-Maschinen-Benutzer-Schnittstelle zur Bedienung der Steuereinheit, die auch als HMI bezeichnet werden kann, mit einer Bedienoberfläche in Form eines Touchscreens, eine Absaugvorrichtung zur Absaugung der Rauchgases und des Abbrandes und eine Filtervorrichtung für die Rauchgases und des Abbrandes angeordnet sein. Vorteilhaft ist der Festkörperlaser ein Laser der Laserklasse 4 mit einem Laserscanner.In an advantageous embodiment, the radiation source and the handheld unit are separated from one another and connected to one another via a connection that conducts the radiation, in particular laser radiation, such as an optical waveguide. The radiation source can be arranged in a mobile or stationary control cabinet of a supply device. Within the control cabinet there can be a programmable logic control unit with a control PC for controlling and operating the laser marking device as well as for monitoring and linking safety criteria, a human-machine user interface for operating the control unit, which can also be referred to as an HMI, with a user interface in the form of a touchscreen, a suction device for extracting the flue gas and the waste and a filter device for the flue gas and the waste can be arranged. The solid-state laser is advantageously a laser class 4 laser with a laser scanner.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Handeinheit derart ausgebildet, dass diese manuell, das heißt händisch, durch einen Bediener gegriffen und bedient werden kann. Zum Beschriften einer Oberfläche eines Bauteils, wie beispielsweise einer Seitenwand eines Reifens, nimmt der Bediener die Handeinheit und setzt diese auf die zu markierende Fläche der Reifenseitenwand auf. Durch Aktivierung der Strahlungsquelle, beispielsweise durch Einschalten der Laserbeschriftungsvorrichtung mittels eines an der Handeinheit angeordneten Startknopfs, wird der Beschriftungsprozess gestartet. Während des Beschriftungsprozesses muss der Bediener die Handeinheit an die Reifenseitenwand angedrückt lassen. Nach erfolgter Beschriftung entfernt der Bediener die Handeinheit.In an advantageous embodiment, the hand unit is designed in such a way that it can be gripped and operated manually, that is to say by hand, by an operator. For labeling a surface of a component, such as a Sidewall of a tire, the operator takes the hand unit and places it on the area of the tire sidewall to be marked. The marking process is started by activating the radiation source, for example by switching on the laser marking device using a start button arranged on the hand unit. During the labeling process, the operator must keep the handheld unit pressed against the tire sidewall. Once the labeling has been completed, the operator removes the hand unit.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Festkörperlaser ein Faserlaser. Ein Faserlaser erlaubt es, die Laserquelle, also insbesondere eine oder mehrere Punktlaserdioden und eine Fokussieroptik durch einen Lichtwellenleiter miteinander zu verbinden, welche das Laserlicht nach Austritt aus der aktiven Faser von der Laserquelle zu der Fokussieroptik, die sich in der Handeinheit befinden kann, leitet. Der Faserlaser kann eine oder mehrere Pumplaserdioden, eine Einkoppeloptik und einen Resonator aufweisen.In an advantageous embodiment, the solid-state laser is a fiber laser. A fiber laser allows the laser source, in particular one or more point laser diodes, and focusing optics to be connected to one another by an optical waveguide, which, after emerging from the active fiber, directs the laser light from the laser source to the focusing optics, which can be located in the handheld unit. The fiber laser can have one or more pump laser diodes, coupling optics and a resonator.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Handeinheit einen Laserkopf auf, der über einen Lichtwellenleiter mit der Strahlungsquelle verbunden ist und/oder der eine Ablenkungsoptik zum Ablenken des Laserstrahls und/oder eine Fokussieroptik zum Fokussieren des Laserstrahls aufweist. Dadurch weist die Handeinheit eine kompakte und leichte Bauweise auf. Über die Ablenkungsoptik wird die Strahlung, insbesondere die Laserstrahlung, in Richtung des Auslasses gelenkt. Über die Fokussieroptik und den Auslass tritt die Strahlung, insbesondere die Laserstrahlung aus der Handeinheit zum Beschriften eines Bauteils aus. Mittels der Fokussieroptik wird die Strahlung, insbesondere die Laserstrahlung, auf einen bestimmten Abstand gebündelt beziehungsweise fokussiert, um die zum Bearbeiten erforderliche Energiedichte im gewollten Arbeitsabstand herzustellen. Vorteilhaft ist die Fokussieroptik im Strahlengang der Ablenkungsoptik nachgeschaltet. Vorteilhaft ist die Handeinheit an einem Manipulator angeordnet ist, der ausgestaltet ist, das Gewicht der Handeinheit zu kompensieren. Dadurch wird die Handhabung der Handeinheit erleichtert.In an advantageous embodiment, the hand unit has a laser head which is connected to the radiation source via an optical waveguide and/or which has deflection optics for deflecting the laser beam and/or focusing optics for focusing the laser beam. This means that the hand unit has a compact and lightweight design. The radiation, in particular the laser radiation, is directed towards the outlet via the deflection optics. The radiation, in particular the laser radiation, emerges from the handheld unit for labeling a component via the focusing optics and the outlet. Using the focusing optics, the radiation, in particular the laser radiation, is bundled or focused at a certain distance in order to produce the energy density required for processing at the desired working distance. The focusing optics are advantageously connected downstream of the deflection optics in the beam path. The hand unit is advantageously arranged on a manipulator which is designed to compensate for the weight of the hand unit. This makes handling the hand unit easier.

Der Lichtwellenleiter kann auch als Lichtleitkabel bezeichnet werden. So kann der Lichtwellenweiter wenigstens ein Kabel aus Quarzglas oder Kunststoff umfassen, die die von der Strahlungsquelle erzeugte Strahlung, insbesondere Laserstrahlung zu der Fokussieroptik der Handeinheit leitet. Beispielsweise kann der Lichtwellenleiter ein oder mehrere Glasfaserkabel aufweisen.The optical fiber can also be referred to as an optical fiber cable. The light wave can further comprise at least one cable made of quartz glass or plastic, which directs the radiation generated by the radiation source, in particular laser radiation, to the focusing optics of the hand unit. For example, the optical fiber can have one or more fiber optic cables.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Laserbeschriftungsvorrichtung eine Steuereinheit auf, die eingerichtet ist, auf Basis wenigstens eines erfassten Sicherheitskriteriums einen Start der Strahlungsquelle zu zulassen, wobei das Sicherheitskriterium ein in der Handeinheit gemessener Unterdruck und/oder ein erfasster Kontakt der Handeinheit mit der Oberfläche des zu beschriftenden Bauteils ist. Da ein Start des Lasers nur dann möglich ist, wenn zumindest ein Sicherheitskriterium vorliegt, wird eine sichere Anwendung der Laserbeschriftungsvorrichtung, insbesondere eines Lasers der Laserklasse 4 (vergleiche DIN EN 60825-1), gewährleistet. Vorteilhaft wird das Sicherheitskriterium von einem Sensor, wie beispielsweise einem Druck- oder einem Kontaktsensor, erfasst und an die Steuereinheit gesendet. Die Steuereinheit wertet das gesendete Sicherheitskriterium aus und entscheidet, ob das Sicherheitskriterium und damit die Bedingung zum Zulassen eines Starts des Festkörperlasers gegeben ist. Die Steuereinheit kann eine speicherprogrammierbare Steuereinheit sein. Vorteilhaft weist die Steuereinheit zum Auswerten des Sicherheitskriteriums eine Datenverarbeitungseinrichtung, wie beispielsweise einen Computer auf dem eine Software zum Auswerten des Sicherheitskriteriums gespeichert ist, auf. Die Steuereinheit kann über eine Datenleitung, wie beispielsweise ein Datenkabel, oder per Funk mit der Handeinheit, insbesondere mit wenigstens einem in der Handeinheit angeordneten Sensor, wie beispielsweise einem Druck- oder einem Kontaktsensor, verbunden sein.In an advantageous embodiment, the laser marking device has a control unit which is set up to allow the radiation source to be started based on at least one detected safety criterion, the safety criterion being a negative pressure measured in the hand unit and/or a detected contact of the hand unit with the surface of the device component to be labeled. Since starting the laser is only possible if at least one safety criterion is met, safe use of the laser marking device, in particular a laser of laser class 4 (see DIN EN 60825-1), is guaranteed. The safety criterion is advantageously detected by a sensor, such as a pressure or a contact sensor, and sent to the control unit. The control unit evaluates the safety criterion sent and decides whether the safety criterion and thus the condition for allowing the solid-state laser to start is met. The control unit can be a programmable logic control unit. The control unit for evaluating the security criterion advantageously has a data processing device, such as a computer on which software for evaluating the security criterion is stored. The control unit can be connected via a data line, such as a data cable, or by radio to the hand unit, in particular to at least one sensor arranged in the hand unit, such as a pressure or a contact sensor.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Handeinheit einen den Auslass umgebenden Distanzkopf auf, der ausgebildet ist, den zum Beschriften des Bauteils erforderlichen Abstand einzuhalten. Der Distanzkopf gewährleistet den für die Fokussierebene erforderlichen Arbeitsabstand. Zudem ermöglicht der Distanzkopf, den Markierbereich mit der Laserstrahlung gegenüber der Umgebung abzugrenzen. Vorteilhaft bildet der Distanzkopf den Auslass der Handeinheit.In an advantageous embodiment, the hand unit has a spacer head surrounding the outlet, which is designed to maintain the distance required for labeling the component. The distance head ensures the working distance required for the focusing plane. The distance head also makes it possible to delimit the marking area with the laser radiation from the surroundings. The distance head advantageously forms the outlet of the hand unit.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an einem freien Ende des Distanzkopfes ein Sicherheitsring angeordnet, der über wenigstens ein Federmittel bewegbar an den Distanzkopf gekoppelt ist. Beim Beschriften einer Oberfläche eines Bauteils wird der Sicherheitsring durch Andrücken der Handeinheit an die Oberfläche des Bauteils gegen das freie Ende des Distanzkopfs gedrückt. Dadurch wird ein zwischen dem Sicherheitsring und dem Distanzkopf vorhandener Spalt geschlossen und es entsteht ein Unterdruck in einem Absaugbereich der Handeinheit. Der gemessene Unterdruck kann als Sicherheitskriterium verwendet werden, damit der Laservorgang gestartet werden kann. Der infolge des Federmittels vorhandene Spalt beziehungsweise Abstand zwischen dem Sicherheitsring und dem Distanzkopf kann auch als Schaltweg bezeichnet werden. Vorteilhaft beträgt der Schaltweg im unbelasteten Zustand zwischen ca. 5 mm und ca. 15 mm, insbesondere 10 mm auf. Das Federmittel kann eine Druckfeder sein. Die Feder kann mit dem Distanzkopf und/oder dem Sicherheitsring form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Vorteilhaft können mehrere Federmittel vorgesehen sein, die in äquidistanten Abständen um einen Auslass des Distanzkopfs angeordnet sein können. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Distanzkopf wenigstens eine Dichtlippe auf. Dadurch wird bei Anlage des Distanzkopfes an die Oberfläche des Bauteils eine ausreichende Dichtheit geschaffen.In an advantageous embodiment, a safety ring is arranged at a free end of the spacer head and is movably coupled to the spacer head via at least one spring means. When marking a surface of a component, the safety ring is pressed against the free end of the spacer head by pressing the hand unit onto the surface of the component. This closes a gap between the safety ring and the spacer head and creates a negative pressure in a suction area of the hand unit. The measured negative pressure can be used as a safety criterion so that the laser process can be started. The gap or distance between the safety ring and the spacer head that exists as a result of the spring means can also be referred to as the switching path. The switching travel in the unloaded state is advantageously between approx. 5 mm and approx. 15 mm, in particular 10 mm. The spring means can be a compression spring. The spring can be positively, non-positively and/or materially connected to the spacer head and/or the safety ring. Advantageously, several spring means can be provided, which can be arranged at equidistant intervals around an outlet of the spacer head. In an advantageous embodiment, the spacer head has at least one sealing lip. This creates sufficient sealing when the spacer head rests on the surface of the component.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Distanzkopf eine Sensorvorrichtung auf, die durch Anlage des Sicherheitsringes an dem Distanzkopf ein als Sicherheitskriterium dienendes Signal an die Steuereinheit sendet. Somit erkennt die Sensorvorrichtung, wenn der Sicherheitsring an dem freien Ende des Distanzkopfes anliegt. Liegt der Sicherheitsring an, sendet die Sensorvorrichtung ein Signal an die Steuereinheit der Laserbeschriftungsvorrichtung, die dann ein Starten der Strahlungsquelle zulässt. Somit dient das von der Sensorvorrichtung gesendete Signal als Sicherheitskriterium, um den Laservorgang zu starten. Vorteilhaft teilt die Steuereinheit dem Bediener die Freigabe der Strahlungsquelle akustisch und/oder optisch mit, dass das Sicherheitskriterium erfüllt ist und die Strahlungsquelle gestartet werden kann. Ist der Ring angedrückt, ist ein Sicherheitskriterium zum Starten der Strahlungsquelle erfüllt. Die Sensorvorrichtung kann eine Vielzahl an Sensoren aufweisen, die innenumfangsseitig an dem Distanzkopf in äquidistanten Abständen angeordnet sind. Dadurch kann die Sensorvorrichtung erkennen, wenn der Sicherheitsring über seinen gesamten Umfang an dem Distanzkopf anliegt. Vorteilhaft wird die Sensorvorrichtung aktiviert, wenn der Spalt zwischen Sicherheitsring und Distanzkopf geschlossen ist, das heißt, wenn der Schaltweg der Federmittel überwunden ist, in dem der Bediener die Handeinheit gegen die Federkraft an den Distanzkopf drückt. Das Signal kann auch als Sicherheitssignal bezeichnet werden.In an advantageous embodiment, the distance head has a sensor device which sends a signal serving as a safety criterion to the control unit by placing the safety ring on the distance head. The sensor device thus detects when the safety ring is in contact with the free end of the spacer head. If the safety ring is in place, the sensor device sends a signal to the control unit of the laser marking device, which then allows the radiation source to be started. The signal sent by the sensor device thus serves as a safety criterion to start the laser process. The control unit advantageously informs the operator acoustically and/or optically that the safety criterion has been met and that the radiation source can be started. If the ring is pressed, a safety criterion for starting the radiation source is met. The sensor device can have a plurality of sensors which are arranged on the inner circumference of the spacer head at equidistant intervals. This allows the sensor device to detect when the safety ring is in contact with the spacer head over its entire circumference. The sensor device is advantageously activated when the gap between the safety ring and the spacer head is closed, that is, when the switching path of the spring means is overcome by the operator pressing the hand unit against the spring force against the spacer head. The signal can also be referred to as a safety signal.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Sensorvorrichtung Sensoren, insbesondere induktive Sensoren und/oder taktile Schaltelemente, vorzugsweise Mikroschalter auf. Dadurch wird eine einfache und kostengünstige Sensorvorrichtung geschaffen. Vorteilhaft weist die Sensorvorrichtung vier induktive Sensoren auf, die als induktive Schalter ausgebildet sein können. Induktive Sensoren sind als kostengünstige Standardbauteile erhältlich. Vorteilhaft ist jeweils ein induktiver Sensor innerhalb einer Feder angeordnet.In an advantageous embodiment, the sensor device has sensors, in particular inductive sensors and/or tactile switching elements, preferably microswitches. This creates a simple and cost-effective sensor device. The sensor device advantageously has four inductive sensors, which can be designed as inductive switches. Inductive sensors are available as cost-effective standard components. An inductive sensor is advantageously arranged within a spring.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Handeinheit eine Luftführungseinrichtung zum Führen von Luft innerhalb der Handeinheit auf. Die Luftführungseinrichtung führt einerseits Frischluft an den Laserkopf zur Kühlung und leitet Luft innerhalb der Handeinheit möglichst nahe an der Oberfläche des Bauteils vorbei, damit der Abbrand effektiv abgesaugt wird und keine Partikel in den Bereich einer Austrittslinse des Laserkopfes ankommen, welche sich in die Optik des Laserkopfes einbrennen und diese schädigen könnten. Im Falle des Einsatzes einer Kamera sowie einer Beleuchtungsvorrichtung in der Handeinheit ermöglicht die Luftführungseinrichtung, dass durch das effektive Absaugen des Abbrandes die Bildqualität und die Helligkeit der Beleuchtung während des Beschriftungsprozesses erhalten bleiben.In an advantageous embodiment, the hand unit has an air guiding device for guiding air within the hand unit. On the one hand, the air guidance device leads fresh air to the laser head for cooling and directs air within the hand unit as close as possible to the surface of the component so that the burn-off is effectively sucked out and no particles arrive in the area of an exit lens of the laser head, which get into the optics of the laser head burn and could damage them. If a camera and a lighting device are used in the handheld unit, the air guidance device enables the image quality and the brightness of the lighting to be maintained during the labeling process by effectively suctioning off the burn-off.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Luftführungseinrichtung eine Trennplatte auf, die einen Innenraum der Handeinheit in einen ersten Bereich mit Normaldruck und einen zweiten Bereich mit Unterdruck unterteilt. Die Trennplatte teilt somit einen Innenraum der Handeinheit in zwei Bereiche, nämlich einen ersten Bereich mit Normaldruck, über den die Handeinheit mit Frischluft versorgt und der Laserkopf gekühlt wird, und einen zweiten Bereich mit Unterdruck, über den die Rauchgase und der Abbrand abgesaugt wird. Um die Handeinheit mit Frischluft zu versorgen, kann ein Gehäuse der Handeinheit mit Schlitzen versehen sein. Vorteilhaft befinden sich der Laserkopf, die Kamera und die Beleuchtungsvorrichtung in dem ersten Bereich, in dem Normaldruck herrscht. Der zweite Bereich kann auch als Absaugbereich bezeichnet werden.In an advantageous embodiment, the air guidance device has a separating plate which divides an interior of the hand unit into a first area with normal pressure and a second area with negative pressure. The separating plate thus divides an interior of the hand unit into two areas, namely a first area with normal pressure, via which the hand unit is supplied with fresh air and the laser head is cooled, and a second area with negative pressure, via which the smoke gases and combustion are extracted. In order to supply the hand unit with fresh air, a housing of the hand unit can be provided with slots. The laser head, the camera and the lighting device are advantageously located in the first area in which normal pressure prevails. The second area can also be referred to as the suction area.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Luftführungseinrichtung ein Luftleitblech auf, das ausgebildet ist, Luft an die zu beschriftende Oberfläche des Bauteils zu führen. Dadurch kann der Abbrand effektiv abgesaugt werden, so dass keine Partikel in dem Bereich der Austrittslinse kommen, die möglicherweise einbrennen und die Fokussieroptik schädigen könnten. Am Kamera-Objektiv würde der Abbrand die Bildqualität reduzieren und die Beleuchtung würde an Helligkeit verlieren. Vorteilhaft ragt das Luftleitblech in Richtung der aus dem Laserkopf austretenden Laserstrahlung von der Trennplatte ab. Weiterhin vorteilhaft ragt das Luftleitblech in den Distanzkopf hinein.In an advantageous embodiment, the air guiding device has an air baffle which is designed to guide air to the surface of the component to be labeled. This means that the burn can be effectively sucked out so that there are no particles in the area of the exit lens that could potentially burn in and damage the focusing optics. The burning of the camera lens would reduce the image quality and the lighting would lose brightness. The air baffle advantageously projects from the separating plate in the direction of the laser radiation emerging from the laser head. Furthermore, the air baffle protrudes advantageously into the spacer head.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Handeinheit einen Drucksensor zum Messen des Drucks, insbesondere Luftdruck, im ersten Bereich und/oder im zweiten Bereich auf, wobei der gemessene Druck und/oder ein aus dem gemessenen Druck abgeleiteter Differenzdruck als Sicherheitskriterium dient und an die Steuereinheit gesendet wird. Wenn der Sicherheitsring an dem Distanzkopf anliegt und somit der Spalt zwischen dem Distanzkopf und dem Sicherheitsring geschlossen ist, entsteht ein Unterdruck in dem zweiten Bereich beziehungsweise dem Absaugbereich und/oder eine Differenzdruck zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich in der Handeinheit. Der Unterdruck und/oder die Druckdifferenz kann mit dem Drucksensor gemessen werden, wobei der gemessene Druck an die Steuereinheit gesendet und von dieser ausgewertet wird. Ergibt die Auswertung, dass ein Unterdruck in dem zweiten Bereich und/oder eine Differenzdruck zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich vorliegt, so lässt die Steuereinheit eine Aktivierung der Strahlungsquelle zu. Der gemessene Unterdruck und/oder die gemessene Druckdifferenz dient somit als weiteres Sicherheitskriterium, damit der Laservorgang gestartet werden kann. Vorteilhaft teilt die Steuereinheit dem Bediener die Freigabe der Strahlungsquelle akustisch und/oder optisch mit, dass das Sicherheitskriterium erfüllt ist und die Strahlungsquelle gestartet werden kann. Vorteilhaft ist der Drucksensor im ersten Bereich und/oder im zweiten Bereich angeordnet.In an advantageous embodiment, the hand unit has a pressure sensor for measuring the pressure, in particular air pressure, in the first area and/or in the second area, the measured pressure and/or a differential pressure derived from the measured pressure serving as a safety criterion and sent to the control unit becomes. If the safety ring rests on the spacer head and the gap between the spacer head and the safety ring is therefore closed, a negative pressure is created in the second area or the suction area and/or a differential pressure between the first area and the second area in the hand unit. The negative pressure and/or the pressure difference can be measured with the pressure sensor, with the measured pressure being sent to the control unit and evaluated by it. If the evaluation shows that there is a negative pressure in the second area and/or a differential pressure between the first area and the second area, the control unit allows the radiation source to be activated. The measured negative pressure and/or the measured pressure difference thus serves as a further safety criterion so that the laser process can be started. The control unit advantageously informs the operator acoustically and/or optically that the safety criterion has been met and that the radiation source can be started. The pressure sensor is advantageously arranged in the first area and/or in the second area.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Laserbeschriftungsvorrichtung ein Kamerasystem zum Erfassen und/oder Anzeigen eines Markierbereichs auf der Oberfläche des Bauteils auf. Mittels dem Kamerasystem kann der Bediener den Markierbereich sehen, wenn die Handeinheit an der Oberfläche des Bauteils anliegt. Das Kamerasystem kann eine Kamera und einen Monitor aufweisen. Vorteilhaft ist das Kamerasystem mit der Steuereinheit gekoppelt. So kann das Kamerasystem über eine Datenleitung, wie beispielsweise ein Datenkabel, oder per Funk mit der Steuereinheit verbunden sein, um die mittels der Kamera erfassten Bilder in der Steuereinheit auszuwerten. Unter dem Markierbereich wird vorliegend derjenige Bereich auf der Oberfläche des zu beschriftenden Bauteils verstanden, innerhalb dem die Beschriftung auf der Oberfläche des Bauteils erfolgen kann.In an advantageous embodiment, the laser marking device has a camera system for detecting and/or displaying a marking area on the surface of the component. Using the camera system, the operator can see the marking area when the hand unit is in contact with the surface of the component. The camera system can have a camera and a monitor. The camera system is advantageously coupled to the control unit. The camera system can be connected to the control unit via a data line, such as a data cable, or via radio in order to evaluate the images captured by the camera in the control unit. In the present case, the marking area is understood to mean that area on the surface of the component to be labeled within which the labeling on the surface of the component can take place.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Kamerasystem wenigstens eine Kamera auf, die in der Laserbeschriftungsvorrichtung integriert ist, oder die separat zu der Laserbeschriftungsvorrichtung anordenbar ist. Wenn die Kamera in der Laserbeschriftungsvorrichtung integriert ist, kann die Kamera im Bereich der Fokussieroptik der Handeinheit angeordnet und auf den Markierbereich gerichtet sein. Wenn die Kamera separat zu der Laserbeschriftungsvorrichtung angeordnet ist, kann die Kamera außerhalb der Laserbeschriftungsvorrichtung, insbesondere außerhalb der Handeinheit derart angeordnet sein, dass die Kamera auf den Markierbereich gerichtet ist. So kann die Kamera beispielsweise auf einem Stativ außerhalb der Laserbeschriftungsvorrichtung angeordnet sein. Vorteilhaft ist die Kamera mit der Steuereinheit gekoppelt. So kann die Kamera über eine Datenleitung, wie beispielsweise ein Datenkabel, oder per Funk mit der Steuereinheit verbunden sein.In an advantageous embodiment, the camera system has at least one camera which is integrated in the laser marking device or which can be arranged separately from the laser marking device. If the camera is integrated in the laser marking device, the camera can be arranged in the area of the focusing optics of the handheld unit and directed at the marking area. If the camera is arranged separately from the laser marking device, the camera can be arranged outside the laser marking device, in particular outside the handheld unit, in such a way that the camera is aimed at the marking area. For example, the camera can be arranged on a tripod outside the laser marking device. The camera is advantageously coupled to the control unit. The camera can be connected to the control unit via a data line, such as a data cable, or via radio.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kamerasystem eingerichtet, einen in die Oberfläche eingravierten Text und/oder eine in die Oberfläche eingravierte Grafik zu erfassen und entsprechende Signale an die Steuereinheit zu senden, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, den erfassten Text und/oder die erfasste Grafik auf Korrektheit zu überprüfen. Unter Korrektheit im Sinne der Erfindung wird Richtigkeit und Vollständigkeit des Texts oder der Grafik verstanden. Vorteilhaft ist die Steuereinheit Bestandteil der Laserbeschriftungsvorrichtung. Alternativ ist das Kamerasystem eingerichtet, den erfassten Text und/oder die erfasste Grafik auf Korrektheit zu überprüfen. Hierzu kann das Kamerasystem eine Auswerteeinheit aufweisen. Die Auswerteeinheit kann eine Datenverarbeitungseinrichtung, wie beispielsweise ein Computer auf dem zum Auswerten des erfassten Textes und/oder der erfassten Grafik eine Schrifterkennungssoftware gespeichert ist.In an advantageous embodiment, the camera system is set up to capture a text engraved into the surface and/or a graphic engraved into the surface and to send corresponding signals to the control unit, the control unit being set up to capture the captured text and/or the captured graphic to check for correctness. Correctness in the sense of the invention means correctness and completeness of the text or graphics. The control unit is advantageously part of the laser marking device. Alternatively, the camera system is set up to check the captured text and/or the captured graphics for correctness. For this purpose, the camera system can have an evaluation unit. The evaluation unit can be a data processing device, such as a computer on which font recognition software is stored for evaluating the captured text and/or the captured graphics.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Laserbeschriftungsvorrichtung einen Zeigelaser auf, der eingerichtet ist, einzugravierenden Text, Grafik und/oder Grenzen einer Markierung auf die Oberfläche des Bauteils zu projizieren, wobei das Kamerasystem eingerichtet ist, die Projektion zu erfassen. Vorteilhaft ist der Zeigelaser in den Laserkopf integriert oder separat zu dem Laserkopf in der Handeinheit, insbesondere neben der Fokussieroptik des Laserkopfes, angeordnet. Weiterhin vorteilhaft ist der Zeigelaser ein Laser der Laserklasse 1 oder 2 (vergleiche DIN EN 60825-1) und/oder eine Laserdiode. Vorteilhaft ist der Zeigelaser ausgestaltet, Licht im sichtbaren Bereich zu emittieren. Mit dem Zeigelaser kann die Markierung auf die Oberfläche des Bauteils projiziert werden und der Bediener sieht, wie die Markierung auf der Oberfläche des Bauteils positioniert ist. Unter einer Markierung wird vorliegend eine Beschriftung, also ein Text und/oder eine Grafik, verstanden, die auf die Oberfläche des Bauteils, insbesondere innerhalb des Markierbereichs auf die Oberfläche des Bauteils eingraviert wird. Die Markierung liegt innerhalb des Markierbereichs, wobei die Größe der Markierung kleiner oder gleich der Größe des Markierbereichs sein kann. Der Zeigelaser kann in einem Laserkopf integriert sein, oder der Zeigelaser kann separat zu dem Laserkopf in der Handeinheit, insbesondere neben einer Fokussieroptik des Laserkopfes, angeordnet sein. Der Zeigelaser kann ein Laser der Klasse 1 oder 2 sein. Der Zeigelaser kann eine Laserdiode, die Licht im sichtbaren Bereich aussendet, sein. Der Zeigelaser kann auch als Pilotlaser bezeichnet werden. Der Text kann wenigstens eine Zahl, wenigstens einen Buchstaben und/oder wenigstens ein Sonderzeichen umfassen. Die Grafik kann wenigstens ein Symbol und/oder wenigstens einen QR-Code umfassen.In an advantageous embodiment, the laser marking device has a pointing laser which is set up to project text, graphics and/or boundaries of a marking to be engraved onto the surface of the component, with the camera system being set up to capture the projection. The pointing laser is advantageously integrated into the laser head or arranged separately from the laser head in the hand unit, in particular next to the focusing optics of the laser head. The pointing laser is also advantageously a laser class 1 or 2 (see DIN EN 60825-1) and/or a laser diode. The pointing laser is advantageously designed to emit light in the visible range. The pointing laser can be used to project the marking onto the surface of the component and the operator can see how the marking is positioned on the surface of the component. In the present case, a marking is understood to mean an inscription, i.e. a text and/or a graphic, which is engraved on the surface of the component, in particular within the marking area on the surface of the component. The marking lies within the marking area, whereby the size of the marking can be smaller or equal to the size of the marking area. The pointing laser can be integrated in a laser head, or the pointing laser can be arranged separately from the laser head in the hand unit, in particular next to a focusing optics of the laser head. The pointing laser can be a Class 1 or 2 laser. The pointing laser can be a laser diode that emits light in the visible range. The pointing laser can also be referred to as a pilot laser. The text can include at least one number, at least one letter and/or at least one special character. The graphic can include at least one symbol and/or at least one QR code.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Markierung innerhalb des Markierbereichs mittels einer Steuereinrichtung verschiebbar und/oder drehbar. Durch das Verschieben und/oder Drehen der Markierung innerhalb des Markierbereichs kann die Lage der Markierung innerhalb des Markierbereichs verändert werden. Dies kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn der Bediener feststellt, dass die Markierung in einem Bereich des Markierbereichs liegt, in dem nicht markiert werden darf, oder in dem bereits ein Text und/oder eine Grafik vorhanden ist. Vorteilhaft ist die Markierung innerhalb des Markierbereichs lateral verschiebbar. Vorteilhaft ist die Steuereinrichtung ein Joystick, ein Trackball, ein Touchpad und/oder Steuerungstasten, mittels dem/denen die Markierung innerhalb des Markierbereichs verschoben, insbesondere lateral verschoben, werden kann, um sie korrekt auf dem Bauteil zu positionieren. Ferner kann alternativ oder zusätzlich die Markierung innerhalb des Markierbereichs gedreht werden, um sie korrekt auf dem Bauteil auszurichten. Die Steuereinrichtung kann an der Handeinheit angeordnet sein. Vorteilhaft weist der Zeigelaser eine Ablenkeinrichtung zum Verschieben der Markierung auf, wobei die Ablenkeinrichtung mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist, so dass in Abhängigkeit von einer Eingabe der Steuereinrichtung die Markierung verschoben wird. Die Ablenkeinrichtung kann wenigstens einen Spiegel aufweisen, der den Laserstrahl des Zeigelasers verschwenkt, wobei der Spiegel über die Steuereinrichtung verschwenkt wird. Vorteilhaft kann der Monitor zur Ausrichtung der Markierung innerhalb des Markierbereichs Hilfslinien anzeigen.In an advantageous embodiment, the marking is within the marking area by means a control device can be moved and/or rotated. By moving and/or rotating the marking within the marking area, the position of the marking within the marking area can be changed. This may be necessary, for example, if the operator determines that the marking is in an area of the marking area in which marking is not permitted or in which text and/or a graphic already exists. The marking is advantageously laterally displaceable within the marking area. The control device is advantageously a joystick, a trackball, a touchpad and/or control keys, by means of which the marking can be moved within the marking area, in particular laterally moved, in order to position it correctly on the component. Furthermore, alternatively or additionally, the marking can be rotated within the marking area in order to align it correctly on the component. The control device can be arranged on the hand unit. The pointing laser advantageously has a deflection device for moving the marking, the deflection device being coupled to the control device, so that the marking is shifted depending on an input from the control device. The deflection device can have at least one mirror which pivots the laser beam of the pointing laser, the mirror being pivoted via the control device. The monitor can advantageously display auxiliary lines for aligning the marking within the marking area.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Zeigelaser vor einem Aufsetzen auf die Oberfläche des Bauteils eingeschalten. Hierzu kann ein Abstandsensor, wie beispielsweise ein Ultraschallsensor, mit dem Zeigelaser gekoppelt sein, der einen Abstand der Laserbeschriftungsvorrichtung zu der Oberfläche des Bauteils erkennt und den Zeigelaser startet.In an advantageous embodiment, the pointing laser is switched on before it is placed on the surface of the component. For this purpose, a distance sensor, such as an ultrasonic sensor, can be coupled to the pointing laser, which detects a distance between the laser marking device and the surface of the component and starts the pointing laser.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Laserbeschriftungsvorrichtung einen Fadenkreuzlaser auf, der zur Positionierung der Laserbeschriftungsvorrichtung, vorzugsweise des Distanzkopfes, auf der Oberfläche des Bauteils ein Kreuz auf die Oberfläche des Bauteils projiziert.In an advantageous embodiment, the laser marking device has a crosshair laser which projects a cross onto the surface of the component in order to position the laser marking device, preferably the spacer head, on the surface of the component.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Kamerasystem einen Monitor und/oder eine Beleuchtungsvorrichtung auf. Das Livebild der Kamera des Kamerasystems kann der Bediener über einen im Gehäuse integrierten Monitor sehen. Der Monitor kann ein Display, wie beispielsweise ein LCD oder ein OLED-Display sein. Ferner kann über eine Pilotlaserfunktion die Markierung, also der zu markierende Text und/oder Grafik auf den Markierbereich projiziert werden, und der Bediener sieht auf dem Monitor, wie der anschließend markierte Text und/oder Grafik auf der Oberfläche des Bauteils positioniert ist. Mittels der Beleuchtungsvorrichtung kann die Oberfläche des Bauteils beleuchtet werden. Die Beleuchtungsvorrichtung kann LED-Lampen aufweisen, die die Oberfläche des Reifens direkt und/oder indirekt beleuchten. Vorteilhaft bildet der Monitor den Markierbereich ab.In an advantageous embodiment, the camera system has a monitor and/or a lighting device. The operator can see the live image from the camera system's camera via a monitor integrated into the housing. The monitor can be a display, such as an LCD or an OLED display. Furthermore, the marking, i.e. the text and/or graphic to be marked, can be projected onto the marking area using a pilot laser function, and the operator sees on the monitor how the subsequently marked text and/or graphic is positioned on the surface of the component. The surface of the component can be illuminated using the lighting device. The lighting device may have LED lamps that directly and/or indirectly illuminate the surface of the tire. The monitor advantageously displays the marking area.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Handeinheit ein Gehäuse und vorzugsweise wenigstens ein an dem Gehäuse angeordnetes Griffteil zum Greifen der Handeinheit auf. Über das Griffteil hält der Bediener die Handeinheit in der Hand. Vorteilhaft kann an dem Griffteil eine Signallampe angebracht sein, die leuchtet, wenn das System die Sicherheitskriterien (angedrückter Sicherheitsring und/oder Messung eines Unterdruckes) erfüllt und somit sicher ist.In an advantageous embodiment, the hand unit has a housing and preferably at least one handle part arranged on the housing for gripping the hand unit. The operator holds the hand unit in his hand using the handle part. A signal lamp can advantageously be attached to the handle part, which lights up when the system meets the safety criteria (pressed safety ring and/or measurement of a negative pressure) and is therefore safe.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Handeinheit eine Auslöseeinrichtung zum Starten des Beschriftungsprozesses auf. Vorteilhaft ist die Auslöseeinrichtung an dem wenigstens einen Griffteil angeordnet. Der Bediener kann den Beschriftungsprozess mit der Auslöseeinrichtung nur dann starten, wenn alle Sicherheitskriterien (angedrückter Sicherheitsring und/oder Messung eines Unterdruckes) erfüllt sind.In an advantageous embodiment, the hand unit has a triggering device for starting the labeling process. The triggering device is advantageously arranged on the at least one handle part. The operator can only start the labeling process with the trigger device if all safety criteria (pressed safety ring and/or measurement of negative pressure) are met.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Handeinheit eine Signaleinrichtung, vorzugsweise eine Signallampe und/oder ein Signalhorn auf, die ein optisches und/oder ein akustisches Signal abgibt, wenn Steuereinheit wenigstens ein Sicherheitskriterium erfasst. Somit gibt die Signaleinrichtung nur dann ein optisches und/oder akustisches Signal ab, wenn die Steuereinheit erkennt, dass eines der Sicherheitskriterien oder beide Sicherheitskriterien erfüllt sind.In an advantageous embodiment, the hand unit has a signaling device, preferably a signal lamp and/or a signal horn, which emits an optical and/or an acoustic signal when the control unit detects at least one safety criterion. The signaling device therefore only emits an optical and/or acoustic signal when the control unit detects that one or both of the security criteria are met.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Laserbeschriftungsvorrichtung eine Absaugvorrichtung auf, die vorzugsweise ausgebildet ist, während des Beschriftungsprozesses entstehende Partikel, insbesondere Abbrand, und/oder Abgase abzusaugen. Die Absaugvorrichtung saugt die Rauchgase und/oder Partikel, insbesondere Abbrand, während des Beschriftungsprozesses ab. Die Absaugvorrichtung kann über einen Abluftschlauch mit der Handeinheit verbunden sein, über den die während des Beschriftungsprozesses entstehende Rauchgase und/oder Partikel, insbesondere Abbrand, abgesaugt werden können. Vorteilhaft ist der Abluftschlauch innerhalb eines flexiblen Schlauches der die Handeinheit mit einer Versorgungsvorrichtung verbindet, geführt. Die Absaugvorrichtung kann eine Vakuumpumpe sein. Die Vakuumpumpe kann in einer Versorgungsvorrichtung, in der auch die Strahlungsquelle angeordnet sein kann, angeordnet sein.In an advantageous embodiment, the laser marking device has a suction device, which is preferably designed to suck out particles, in particular combustion, and/or exhaust gases that arise during the marking process. The suction device sucks out the smoke gases and/or particles, in particular combustion, during the labeling process. The suction device can be connected to the hand unit via an exhaust air hose, via which the smoke gases and/or particles, in particular combustion, generated during the labeling process can be extracted. The exhaust hose is advantageously guided within a flexible hose that connects the hand unit to a supply device. The suction device can be a vacuum pump. The vacuum pump can be arranged in a supply device in which the radiation source can also be arranged.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Laserbeschriftungsvorrichtung eine Filtervorrichtung, durch den die abgesaugten Rauchgase und/oder die abgesaugten Partikel, insbesondere der abgesaugte Abbrand, geführt werden, auf. Die Filtervorrichtung kann einen Filter, durch den die Rauchgase und/oder die Partikel, insbesondere der Abbrand, geführt werden, und einen Aktivkohlefilter, der den Geruch des Abbrandes und der Rauchgase eliminiert, aufweisen. Die Filtervorrichtung kann in einer Versorgungsvorrichtung der Laserbeschriftungsvorrichtung, in der auch die Strahlungsquelle und die Absaugvorrichtung angeordnet sein können, angeordnet sein.In an advantageous embodiment, the laser marking device has a filter device through which the extracted flue gases and/or the extracted particles, in particular the extracted combustion, are passed. The filter device can have a filter through which the flue gases and/or the particles, in particular the combustion, are passed, and an activated carbon filter which eliminates the smell of the combustion and the smoke gases. The filter device can be arranged in a supply device of the laser marking device, in which the radiation source and the suction device can also be arranged.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Laserbeschriftungsvorrichtung eine Versorgungsvorrichtung auf, welche die Strahlungsquelle aufweist, wobei vorzugsweise die Versorgungsvorrichtung mit der Handeinheit über einen flexiblen Schlauch verbunden ist, innerhalb dessen ferner vorzugsweise der Lichtwellenleiter angeordnet ist. Die Versorgungsvorrichtung kann einen stationären oder mobilen Schaltschrank aufweisen, innerhalb dem die Strahlungsquelle angeordnet ist. Die Versorgungsvorrichtung kann eine speicherprogrammierbare Steuereinheit mit einem Steuerungs-PC zur Steuerung und Bedienung der Laserbeschriftungsvorrichtung sowie zur Überwachung und Verknüpfung der Sicherheitskriterien, eine Mensch-Maschinen-Benutzer-Schnittstelle zur Bedienung der Steuereinheit, die auch als HMI bezeichnet werden kann, mit einer Bedienoberfläche in Form eines Touchscreens, eine Absaugvorrichtung zur Absaugung der Rauchgase und des Abbrandes und eine Filtervorrichtung für die Rauchgase und des Abbrandes aufweisen. Der flexible Schlauch gewährleistet eine Zugentlastung, damit der empfindliche Lichtwellenleiter, welcher den in der Handeinheit befindlichen Laserkopf mit der Strahlungsquelle verbindet, und eine Datenleitung, die die Steuereinheit mit der Handeinheit verbindet, geschützt werden, wenn der Bediener an der Handlasereinheit zieht. Darüber hinaus ist der Schlauch trittfest, um den empfindlichen Lichtwellenleiter und die empfindliche Datenleitung zu schützen. Über den Schlauch kann zudem Frischluft in die Handeinheit nachströmen, insbesondere in den ersten Bereich mit Normaldruck strömen, was zu einem Luftaustausch in der Versorgungsvorrichtung führt. Hierzu kann die Luft über entsprechend große Luftfilter angesaugt werden. Vorteilhaft ist die Versorgungsvorrichtung fahrbar ausgestaltet.In an advantageous embodiment, the laser marking device has a supply device which has the radiation source, the supply device preferably being connected to the hand unit via a flexible hose, within which the optical waveguide is preferably arranged. The supply device can have a stationary or mobile control cabinet within which the radiation source is arranged. The supply device can have a programmable logic control unit with a control PC for controlling and operating the laser marking device as well as for monitoring and linking the safety criteria, a human-machine user interface for operating the control unit, which can also be referred to as an HMI, with a user interface In the form of a touchscreen, a suction device for extracting the smoke gases and the combustion and a filter device for the smoke gases and the combustion. The flexible hose ensures strain relief so that the sensitive optical fiber that connects the laser head in the handheld unit to the radiation source and a data line that connects the control unit to the handheld unit are protected when the operator pulls on the handheld laser unit. In addition, the hose is non-slip to protect the sensitive fiber optic cable and the sensitive data line. Fresh air can also flow into the hand unit via the hose, in particular flow into the first area with normal pressure, which leads to an exchange of air in the supply device. For this purpose, the air can be sucked in via appropriately large air filters. The supply device is advantageously designed to be mobile.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Handeinheit eine Einhängevorrichtung zum Einhängen an der Versorgungsvorrichtung auf, wobei vorzugsweise im eingehängten Zustand die Strahlungsquelle nicht aktivierbar ist. Ist die Handeinheit am Steuerschrank eingehängt, ist ein Sicherheitskreis unterbrochen. Dies wird von der Steuereinheit erkannt, die daraufhin eine Aktivierung der Strahlungsquelle über eine Auslöseeinrichtung nicht zulässt. Mit der Einhängevorrichtung werden somit drei voneinander unabhängige Sicherheitskriterien geschaffen, die zusammen eine sichere Anwendung der Laserbeschriftungsvorrichtung gewährleisten. In an advantageous embodiment, the hand unit has a suspension device for hanging on the supply device, the radiation source preferably not being able to be activated in the suspended state. If the hand unit is attached to the control cabinet, a safety circuit is interrupted. This is recognized by the control unit, which then does not allow the radiation source to be activated via a triggering device. The hanging device thus creates three independent safety criteria, which together ensure safe use of the laser marking device.

Vorteilhaft weist das erste Griffteil die Einhängevorrichtung auf. Weiterhin vorteilhaft ist die Einhängevorrichtung als ein Haken ausgebildet.The first handle part advantageously has the hanging device. Furthermore, the hanging device is advantageously designed as a hook.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuse der Handeinheit aus gefrästen Metallplatten, insbesondere Aluminiumplatten, und/oder im 3D-Druck hergestellten Bauteilen gebildet.In an advantageous embodiment, the housing of the hand unit is formed from milled metal plates, in particular aluminum plates, and/or components produced using 3D printing.

Nachfolgend werden die Laserbeschriftungsvorrichtung sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, das in den Figuren schematisch dargestellt ist. Hierbei zeigt:

1 eine Vorderansicht einer Laserbeschriftungsvorrichtung umfassend eine Versorgungsvorrichtung mit einer Innenansicht, einer Handeinheit mit einer Innenansicht und einem die Versorgungsvorrichtung und die Handeinheit verbindenden flexiblen Schlauch;
2 eine vergrößerte Darstellung der Handeinheit von 1;
3 eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Handeinheit von 1;
4 eine Draufsicht auf die in 3 dargestellte Handeinheit;
5 einen vergrößerten Teilausschnitt eines Distanzkopfes der Handeinheit von 1; und
6 eine vergrößerte Darstellung der Handeinheit von 1, die einen im Querschnitt dargestellten Reifen markiert.

The laser marking device as well as further features and advantages are described in more detail below using an exemplary embodiment, which is shown schematically in the figures. This shows:

1 a front view of a laser marking device comprising a supply device with an internal view, a hand unit with an internal view and a flexible hose connecting the supply device and the hand unit;
2 an enlarged view of the hand unit from 1 ;
3 an enlarged perspective view of the hand unit from 1 ;
4 a top view of the in 3 hand unit shown;
5 an enlarged partial section of a distance head of the hand unit 1 ; and
6 an enlarged view of the hand unit from 1 , which marks a tire shown in cross section.

In 1 ist eine Laserbeschriftungsvorrichtung 10 zur Beschriftung einer Oberfläche 12 eines Bauteils 11, insbesondere einer Oberfläche einer Reifenseitenwand 13 eines Reifens 14, wie dies in 6 dargestellt ist, gezeigt.In 1 is a laser marking device 10 for marking a surface 12 of a component 11, in particular a surface of a tire sidewall 13 of a tire 14, as shown in 6 is shown.

Die Laserbeschriftungsvorrichtung 10 weist eine Versorgungsvorrichtung 16, eine Handeinheit 18 und einen die Versorgungsvorrichtung 16 und die Handeinheit 18 miteinander verbindenden flexiblen Schlauch 20 auf.The laser marking device 10 has a supply device 16, a hand unit 18 and a flexible hose 20 connecting the supply device 16 and the hand unit 18 to one another.

Die Versorgungsvorrichtung 16 ist vorliegend eine stationäre Versorgungsvorrichtung 16 und weist einen Steuerschrank 22, der über Füße 24 stationär gelagert ist, auf. In einer alternativen Ausführungsform kann die Versorgungsvorrichtung 16 eine fahrbare oder mobile Versorgungsvorrichtung 16 sein. Hierzu kann die Versorgungsvorrichtung 16 mit Rollen versehen sein.In the present case, the supply device 16 is a stationary supply device 16 and has a control cabinet 22, which is mounted stationary via feet 24. In an alternative embodiment, the supply device 16 can be a mobile or mobile supply device 16. For this purpose, the supply device 16 can be provided with rollers.

Der Steuerschrank 22 weist eine Strahlungsquelle 26, eine Steuereinheit 28, eine Mensch-Maschinen-Benutzer-Schnittstelle 29, eine Absaugvorrichtung 32 und eine Filtervorrichtung 34 auf.The control cabinet 22 has a radiation source 26, a control unit 28, a human-machine user interface 29, a suction device 32 and a filter device 34.

Die Strahlungsquelle 26 ist ein Festkörperlaser, insbesondere ein Faserlaser, der einen Laserstrahl erzeugt, der zu der Handeinheit 18 geführt wird und aus selbiger Austritt, um die Reifenoberfläche 12 zu beschriften, wie dies im Folgenden noch näher erläutert wird. Der Faserlaser ist ein Laser der Klasse 4 mit einem Laserscanner und kann eine oder mehrere Pumplaserdioden, eine Einkoppeloptik und einen Resonator aufweisen.The radiation source 26 is a solid-state laser, in particular a fiber laser, which generates a laser beam which is guided to the hand unit 18 and emerges from the same in order to mark the tire surface 12, as will be explained in more detail below. The fiber laser is a Class 4 laser with a laser scanner and can have one or more pump laser diodes, coupling optics and a resonator.

Die Steuereinheit 28 ist eine speicherprogrammierbare Steuereinheit, die auch als SPS bezeichnet werden kann. Die Steuereinheit 28 weist einen nicht dargestellten Computer, wie beispielsweise einen Steuerungs-PC, auf, der zur Steuerung und Bedienung der Laserbeschriftungsvorrichtung 10 sowie zur Überwachung und Verknüpfung von Sicherheitskriterien dient. Die Steuereinheit 28 ist über eine nicht dargestellte Datenleitung, wie beispielsweise ein Datenkabel, mit der Handeinheit 18 verbunden. Die Datenleitung wird innerhalb des flexiblen Schlauches 20 zu der Handeinheit 18 geführt.The control unit 28 is a programmable logic control unit, which can also be referred to as a PLC. The control unit 28 has a computer (not shown), such as a control PC, which is used to control and operate the laser marking device 10 as well as to monitor and link security criteria. The control unit 28 is connected to the hand unit 18 via a data line, not shown, such as a data cable. The data line is guided within the flexible hose 20 to the hand unit 18.

Die Steuereinheit 28 wird über die Mensch-Maschinen-Benutzer-Schnittstelle 29, die auch als HMI bezeichnet werden kann, bedient. Hierzu weist die Mensch-Maschinen-Benutzer-Schnittstelle 29 eine Bedienoberfläche 30 in Form eines Touchscreens 31 auf, über den die Steuereinheit 28 und damit die Laserbeschriftungsvorrichtung 10 bedient werden kann.The control unit 28 is operated via the human-machine user interface 29, which can also be referred to as an HMI. For this purpose, the human-machine user interface 29 has a user interface 30 in the form of a touchscreen 31, via which the control unit 28 and thus the laser marking device 10 can be operated.

Die Absaugvorrichtung 32 ist eine Vakuumpumpe und dient zur Absaugung der während des Beschriftungsprozesses entstehenden Rauchgase und des Abbrandes.The suction device 32 is a vacuum pump and is used to extract the smoke gases and combustion generated during the labeling process.

Die Filtervorrichtung 34 dient zur Eliminierung der während des Beschriftungsprozesses entstehenden Rauchgase und Geruchs. Hierzu kann die Filtervorrichtung einen nicht dargestellten Filter sowie Aktivkohlefilter aufweisen. Die Rauchgase und der Abbrand werden durch den Filter geführt und der Geruch wird durch den Aktivkohlefilter eliminiert.The filter device 34 serves to eliminate the smoke gases and odors generated during the labeling process. For this purpose, the filter device can have a filter (not shown) and an activated carbon filter. The smoke gases and combustion are passed through the filter and the smell is eliminated by the activated carbon filter.

Der flexible Schlauch 20, der in 1 ausschnittsweise dargestellt ist, verbindet die Versorgungsvorrichtung 16 mit der Handeinheit 18. Innerhalb des flexiblen Schlauchs 20 ist ein Lichtwellenleiter 35 angeordnet, der den in der Strahlungsquelle 26 erzeugten Laserstrahl in die Handeinheit 18 leitet. Zudem sind in dem flexiblen Schlauch 20 wenigstens eine nicht dargestellte Datenleitung, welche Vorrichtungen der Handeinheit, wie beispielsweise einen Laserkopf 46, eine Kamera 50 und/oder eine Beleuchtungsvorrichtung mit Steuersignalen der Steuereinheit 18 und mit Strom versorgen, und einen Abluftschlauch 37, über den die Rauchgase und der Abbrand mittels der Absaugvorrichtung 32 abgesaugt werden, geführt.The flexible hose 20, which is in 1 is shown in detail, the supply device 16 connects to the hand unit 18. An optical waveguide 35 is arranged within the flexible hose 20, which guides the laser beam generated in the radiation source 26 into the hand unit 18. In addition, in the flexible hose 20 there are at least one data line, not shown, which supplies devices of the hand unit, such as a laser head 46, a camera 50 and / or a lighting device with control signals from the control unit 18 and with power, and an exhaust hose 37, via which the Flue gases and the combustion are sucked out by means of the suction device 32.

Der flexible Schlauch 20 dient zur Zugentlastung für den empfindlichen Lichtwellenleiter 35 und der Datenleitung sowie dem Abluftschlauch 37, wenn ein nicht dargestellter Bediener an der Handeinheit 18 zieht. Zudem ist der flexible Schlauch 20 trittfest ausgebildet, so dass er die empfindliche Datenleitung und den Lichtwellenleiter 35 schützt. Des Weiteren strömt über den flexiblen Schlauch 20 Frischluft in die Handeinheit 18 nach, was zu einem Luftaustausch im Steuerschrank 22 führt. Die Luft wird über einen nicht dargestellten Luftfilter, der in dem Steuerschrank 22 angeordnet ist, angesaugt.The flexible hose 20 serves to provide strain relief for the sensitive optical fiber 35 and the data line as well as the exhaust hose 37 when an operator, not shown, pulls on the hand unit 18. In addition, the flexible hose 20 is designed to be wear-resistant, so that it protects the sensitive data line and the optical waveguide 35. Furthermore, fresh air flows into the hand unit 18 via the flexible hose 20, which leads to an exchange of air in the control cabinet 22. The air is sucked in via an air filter, not shown, which is arranged in the control cabinet 22.

Die Handeinheit 18 weist ein Gehäuse 36 auf, das aus gefrästen Platten, insbesondere gefrästen Aluminiumplatten, und/oder im 3D-Drucker hergestellten Formteilen gebildet ist.The hand unit 18 has a housing 36 which is formed from milled plates, in particular milled aluminum plates, and/or molded parts produced in a 3D printer.

Wie insbesondere in 2 ersichtlich ist, weist das Gehäuse 36 ein erstes Griffteil 38 und ein zweites Griffteil 40 auf. Über die zwei Griffteile 38, 40 hält der Bediener die Handeinheit 18 in der Hand. An dem zweiten Griffteil 40 ist eine Signallampe 42 angebracht, die anzeigt, dass die Laserbeschriftungsvorrichtung 10 alle Sicherheitskriterien erfüllt, wie dies im Folgenden noch näher erläutert wird und dadurch gestartet werden kann. Zudem ist an dem zweiten Griffteil 40 eine Auslöseeinrichtung 44 angeordnet, die ein Startknopf 94 ist, der insbesondere in den 3 und 4 ersichtlich ist. Über die Auslöseeinrichtung kann der Beschriftungsprozess gestartet werden, wenn die Signallampe 42 leuchtet und damit alle Sicherheitskriterien erfüllt sind.Like in particular 2 As can be seen, the housing 36 has a first handle part 38 and a second handle part 40. The operator holds the hand unit 18 in his hand using the two handle parts 38, 40. A signal lamp 42 is attached to the second handle part 40, which indicates that the laser marking device 10 meets all safety criteria, as will be explained in more detail below, and can thereby be started. In addition, a trigger device 44 is arranged on the second handle part 40, which is a start button 94, which is particularly in the 3 and 4 is visible. The labeling process can be started via the triggering device when the signal lamp 42 lights up and all safety criteria are met.

Das erste Griffteil 38 weist eine als Haken 47 ausgebildete Einhängevorrichtung 46 auf, mit dem sich die Handeinheit 18 an dem Steuerschrank 22 einhängen lässt. Ist die Handeinheit 18 am Steuerschrank 22 eingehängt, ist ein Sicherheitskreis unterbrochen. Dies wird von der Steuereinheit 18 erkannt, die daraufhin eine Aktivierung der Strahlungsquelle 26 unterbindet.The first handle part 38 has a hanging device 46 designed as a hook 47, with which the hand unit 18 can be hung on the control cabinet 22. If the hand unit 18 is attached to the control cabinet 22, a safety circuit is interrupted. This is recognized by the control unit 18, which then prevents activation of the radiation source 26.

Wie insbesondere in 2 ersichtlich ist, ist innerhalb des Gehäuses 36 ein Laserkopf 48, ein nicht dargestellter Zeigelaser, ein Kamerasystem 50 und ein Drucksensor 52 angeordnet.Like in particular 2 As can be seen, a laser head 48, a pointing laser (not shown), a camera system 50 and a pressure sensor 52 are arranged within the housing 36.

Der Laserkopf 48 ist über den Lichtwellenleiter 35 mit der Strahlungsquelle 26 verbunden, wobei der Laserkopf 48 den Laserstrahl zur Beschriftung der Reifenoberfläche 12 abgibt. Zur Fokussierung und Bündelung des Laserstahls für den Beschriftungsprozess weist der Laserkopf 46 im Bereich des Auslasses 54 eine nicht dargestellte Ablenkeinrichtung und im Strahlengang nachgeschaltet eine Fokussieroptik 56 auf.The laser head 48 is connected to the radiation source 26 via the optical waveguide 35, where the laser head 48 emits the laser beam for labeling the tire surface 12. To focus and focus the laser beam for the labeling process, the laser head 46 has a deflection device (not shown) in the area of the outlet 54 and a focusing optics 56 downstream in the beam path.

Die Ablenkeinrichtung umfasst zweckmäßigerweise einen Galvoscanner, der einen über ein Steuersignal in der Regel um wenigstens zwei Achsen kippbaren Spiegel umfasst. Die Ablenkeinrichtung dient dazu, den Laserstrahl abzulenken, also insbesondere in einem Markierbereich 57 zu positionieren.The deflection device expediently comprises a galvoscanner, which includes a mirror that can generally be tilted about at least two axes via a control signal. The deflection device serves to deflect the laser beam, i.e. to position it in particular in a marking area 57.

Die Fokussieroptik 56 dient dazu, den Laserstrahl zu fokussieren, um die erforderliche Energiedichte im gewählten Arbeitsabstand zu gewährleisten.The focusing optics 56 serves to focus the laser beam in order to ensure the required energy density at the selected working distance.

Der Zeigelaser, der auch als Pilotlaser bezeichnet werden kann, ist ein Laser der Klasse 1 oder 2 und projiziert die Markierung, also den Text und/oder die Grafik innerhalb des Markierbereichs 57 auf die Oberfläche 12 des Bauteils 11, so dass der Bediener über das Kamerasystem 50 sieht, wie der anschließend markierte Text und/oder Grafik auf der Oberfläche 12 des Reifens 14 positioniert ist.The pointing laser, which can also be referred to as a pilot laser, is a class 1 or 2 laser and projects the marking, i.e. the text and/or the graphic within the marking area 57 onto the surface 12 of the component 11, so that the operator can see the Camera system 50 sees how the subsequently marked text and/or graphic is positioned on the surface 12 of the tire 14.

Das Kamerasystem 50 weist eine Kamera 50 und einen im Gehäuse 36 integrierten Monitor 58 auf. Die Kamera 50 ist im Bereich der Fokussieroptik 56 angeordnet und auf den Markierbereich 57 gerichtet. Das Livebild des Markierbereichs 57 kann der Bediener über den Monitor 58 sehen.The camera system 50 has a camera 50 and a monitor 58 integrated in the housing 36. The camera 50 is arranged in the area of the focusing optics 56 and directed towards the marking area 57. The operator can see the live image of the marking area 57 via the monitor 58.

Wie in den 3 und 4 ersichtlich ist, weist die Handeinheit 18 eine Steuereinrichtung 90 auf, mittels der der Zeigelaser gesteuert werden kann. Die Steuereinrichtung 90 weist Richtungstasten 96 zum lateralen Verschieben des Laserstrahls des Zeigelasers innerhalb des Markierbereichs 57 auf. Insbesondere wird über die Richtungstasten 96 eine nicht dargestellte Ablenkeinrichtung des Zeigelasers, beispielsweise ein Spiegel, der den Laserstahl des Zeigelasers ablenkt, gesteuert. Zur Ausrichtung der Markierung 92 innerhalb des Markierbereichs 57 sind auf die Oberfläche 12 Hilfslinien 98 mittels eines nicht dargestellten Fadenkreuzlaser projiziert.. Ein Verschieben der Markierung 92 kann erforderlich, wenn, wie in den 3 und 4 dargestellt ist, die Markierung 92 (die hell dargestellte Markierung) nicht korrekt positioniert ist. Durch Betätigung der Richtungstasten 96 wird die Markierung 92 innerhalb des Markierbereichs 57 lateral in die korrekte Position (die dunkel dargestellte Markierung) verschoben. Darüber hinaus kann ein Verschieben der Markierung 57 erforderlich sein, wenn der Bediener feststellt, dass die Markierung 92 in einem Bereich des Markierbereichs 57 liegt, in dem nicht markiert werden darf, oder in dem bereits ein Text und/oder eine Grafik vorhanden ist.Like in the 3 and 4 As can be seen, the hand unit 18 has a control device 90 by means of which the pointing laser can be controlled. The control device 90 has direction keys 96 for laterally displacing the laser beam of the pointing laser within the marking area 57. In particular, a deflection device (not shown) of the pointing laser, for example a mirror that deflects the laser beam of the pointing laser, is controlled via the direction keys 96. To align the marking 92 within the marking area 57, auxiliary lines 98 are projected onto the surface 12 using a crosshair laser, not shown. Moving the marking 92 may be necessary if, as in the 3 and 4 is shown, the marker 92 (the highlighted marker) is not positioned correctly. By actuating the direction keys 96, the marking 92 is moved laterally into the correct position (the dark-colored marking) within the marking area 57. In addition, it may be necessary to move the marking 57 if the operator determines that the marking 92 is in an area of the marking area 57 in which marking is not permitted or in which text and/or a graphic is already present.

Um die Oberfläche des Reifens 14 zu sehen, weist das Kamerasystem 50 zudem eine nicht dargestellte Beleuchtungsvorrichtung auf. Die Beleuchtungsvorrichtung kann LED-Lampen aufweisen, welche die Oberfläche des Reifens 14 direkt und/oder indirekt beleuchten.In order to see the surface of the tire 14, the camera system 50 also has a lighting device, not shown. The lighting device may have LED lamps that directly and/or indirectly illuminate the surface of the tire 14.

Wie insbesondere in den 5 und 6 ersichtlich ist, weist die Handeinheit 18 einen den Auslass 54 umgebenden Distanzkopf 60 auf, der den richtigen Arbeitsabstand ermöglicht und den Markierbereich 57 mit der Laserstrahlung gegenüber der Umgebung abgrenzt. Der Distanzkopf 60 ist eine zylinderförmige Hülse 62, die mit dem Gehäuse 36 verbrunden ist.Like especially in the 5 and 6 As can be seen, the hand unit 18 has a spacer head 60 surrounding the outlet 54, which enables the correct working distance and delimits the marking area 57 with the laser radiation from the surroundings. The spacer head 60 is a cylindrical sleeve 62 which is connected to the housing 36.

Am freien Ende des Distanzkopfes 60 ist ein Sicherheitsring 64 vorgesehen, der beabstandet zu dem Distanzkopf 60 über Federmittel 66 bewegbar an den Distanzkopf 60 gekoppelt ist. Die Federmittel 66 sind Druckfedern 68, die in äquidistanten Abständen innerhalb des Distanzkopfes 60 angeordnet sind. Beim Beschriften der Reifenoberfläche 12 wird der Sicherheitsring 64 gegen die Federkraft der Druckfedern 68 an den Distanzkopf 60 gedrückt. Dadurch wird ein zwischen dem Sicherheitsring 64 und dem Distanzkopf 60 vorhandener Spalt 70 geschlossen. Der Spalt 70 zwischen dem Distanzkopf 60 und dem Sicherheitsring 64 bildet einen Schaltweg, der im unbelasteten Zustand zwischen ca. 5 mm und ca. 15 mm, insbesondere 10 mm beträgt. Wenn der Spalt 70 geschlossen ist, dann entsteht ein Unterdruck, der mittels des Drucksensors 52 gemessen wird. Der gemessene Unterdruck kann als Sicherheitskriterium verwendet werden, damit der Laservorgang gestartet werden kann.At the free end of the spacer head 60, a safety ring 64 is provided, which is movably coupled to the spacer head 60 at a distance from the spacer head 60 via spring means 66. The spring means 66 are compression springs 68 which are arranged at equidistant distances within the spacer head 60. When writing on the tire surface 12, the safety ring 64 is pressed against the spacer head 60 against the spring force of the compression springs 68. This closes a gap 70 existing between the safety ring 64 and the spacer head 60. The gap 70 between the spacer head 60 and the safety ring 64 forms a switching path which, in the unloaded state, is between approximately 5 mm and approximately 15 mm, in particular 10 mm. When the gap 70 is closed, a negative pressure is created, which is measured by the pressure sensor 52. The measured negative pressure can be used as a safety criterion so that the laser process can be started.

Wie zudem in 5 ersichtlich ist, weist der Distanzkopf 60 eine Sensorvorrichtung 72 auf, die durch Anlage des Sicherheitsringes 64 an dem Distanzkopf 60 betätigt wird. Die Sensorvorrichtung 72 weist induktive Sensoren 74 auf, die als induktive Schalter ausgebildet sind und die innerhalb der Druckfedern 68 angeordnet sind. Die Sensorvorrichtung 72 erkennt somit, wenn der Sicherheitsring 64 an dem Distanzkopf 60 anliegt. Liegt der Sicherheitsring 64 an dem Distanzkopf 60 an, so werden die induktiven Schalter 74 betätigt, die daraufhin ein Signal an die Steuereinheit 28 senden. Das von der Sensorvorrichtung 72 gesendete Signal dient als Sicherheitskriterium, das ein Starten des Laservorgangs ermöglicht.As also in 5 As can be seen, the spacer head 60 has a sensor device 72, which is actuated by placing the safety ring 64 on the spacer head 60. The sensor device 72 has inductive sensors 74, which are designed as inductive switches and which are arranged within the compression springs 68. The sensor device 72 thus detects when the safety ring 64 is in contact with the spacer head 60. If the safety ring 64 rests on the distance head 60, the inductive switches 74 are actuated, which then send a signal to the control unit 28. The signal sent by the sensor device 72 serves as a safety criterion that enables the laser process to start.

Wie insbesondere in 6 gezeigt ist, weist die Handeinheit 18 eine Luftführungseinrichtung 76 auf, die einen Innenraum 78 des Gehäuses 36 in zwei Bereiche unterteilt. Die Luftführungseinrichtung 76 weist eine Trennplatte 80 auf, die den Innenraum 78 in einen ersten Bereich 82 mit Normaldruck und einen zweiten Bereich 84 mit Unterdruck unterteilt. Innerhalb des ersten Bereichs 82 sind der Laserkopf 46, die Kamera 50 und die Beleuchtungsvorrichtung angeordnet. Über den ersten Bereich 82 wird die Handeinheit 18 mit Frischluft versorgt. Hierzu strömt die Frischluft über den flexiblen Schlauch 20 in den ersten Bereich 82, so dass dort Normaldruck herrscht. Die Luft führt zu einer Kühlung des Laserkopfes 48 und auch zu einer zusätzlichen Kühlung im Steuerschrank 22. Alternativ oder zusätzlich kann das Gehäuse im oberen Bereich mit Luftschlitzen versehen werden. In dem zweiten Bereich 84 erfolgt die Absaugung der während des Beschriftungsprozesses entstehenden Rauchgase und des Abbrandes. Hierzu ist der zweite Bereich 84 mit dem Abluftschlauch 37 über eine in die Trennplatte 80 eingebrachte Öffnung 86 mit der Absaugvorrichtung 32 verbunden.Like in particular 6 is shown, the hand unit 18 has an air guide device 76 which has an interior 78 of the housing 36 in divided into two areas. The air guidance device 76 has a separating plate 80 which divides the interior 78 into a first area 82 with normal pressure and a second area 84 with negative pressure. The laser head 46, the camera 50 and the lighting device are arranged within the first area 82. The hand unit 18 is supplied with fresh air via the first area 82. For this purpose, the fresh air flows via the flexible hose 20 into the first area 82, so that normal pressure prevails there. The air leads to cooling of the laser head 48 and also to additional cooling in the control cabinet 22. Alternatively or additionally, the housing can be provided with air slots in the upper area. In the second area 84, the fumes and combustion produced during the labeling process are extracted. For this purpose, the second area 84 with the exhaust air hose 37 is connected to the suction device 32 via an opening 86 made in the separating plate 80.

Wie in 6 ersichtlich ist, weist die Luftführungseinrichtung 54 zudem ein Luftleitblech 88 auf, das die Luft nahe an die Oberfläche 12 vorbeiführt. Dadurch kann der Abbrand effektiv abgesaugt werden, so dass sich keine Partikel in eine Austrittslinse der Fokussieroptik 56 einbrennen und diese schädigen können. Am Kamera-Objektiv würde der Abbrand die Bildqualität reduzieren und die Beleuchtungsvorrichtung würde an Helligkeit verlieren. Für eine effektive Luftführung ragt das Luftleitblech 88 von der Trennplatte 80 in Richtung der aus dem Laserkopf 46 austretenden Laserstrahlung ab und in den Distanzkopf 60 hinein.As in 6 As can be seen, the air guide device 54 also has an air baffle 88, which guides the air close to the surface 12. As a result, the burn-off can be effectively sucked out so that no particles can burn into an exit lens of the focusing optics 56 and damage it. The burning of the camera lens would reduce the image quality and the lighting device would lose brightness. For effective air guidance, the air baffle 88 projects from the separating plate 80 in the direction of the laser radiation emerging from the laser head 46 and into the distance head 60.

Die Laserbeschriftungsvorrichtung 10 zeichnet sich durch den Einsatz eines Festkörperlasers als Strahlungsquelle 26 aus. Dadurch können die Strahlungsquelle 26 und die Handeinheit 18 räumlich voneinander getrennt werden können. Dadurch weist die Handeinheit 18 ein geringes Gewicht sowie einen kompakten und damit handlichen Aufbau auf. Zudem zeichnet sich die Laserbeschriftungsvorrichtung 10 durch drei voneinander unabhängige Sicherheitskriterien aus, die zusammen eine sichere Anwendung gewährleisten.The laser marking device 10 is characterized by the use of a solid-state laser as the radiation source 26. This allows the radiation source 26 and the handheld unit 18 to be spatially separated from one another. As a result, the hand unit 18 has a low weight and a compact and therefore handy structure. In addition, the laser marking device 10 is characterized by three independent safety criteria, which together ensure safe use.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: LaserbeschriftungsvorrichtungLaser marking device
1111: BauteilComponent
1212: Oberflächesurface
1313: ReifenseitenwandTire sidewall
1414: ReifenTires
1616: VersorgungsvorrichtungSupply device
1818: HandeinheitHand unit
2020: flexibler Schlauchflexible hose
2222: SteuerschrankControl cabinet
2424: FußFoot
2626: StrahlungsquelleRadiation source
2828: SteuereinheitControl unit
2929: Mensch-Maschinen-SchnittstelleHuman-machine interface
3030: Bedienoberflächeuser interface
3131: TouchscreenTouch screen
3232: AbsaugvorrichtungSuction device
3434: FiltervorrichtungFilter device
3535: Lichtwellenleiteroptical fiber
3636: GehäuseHousing
3737: Abluftschlauchexhaust hose
3838: erstes Griffteilfirst handle part
4040: zweites Griffteilsecond handle part
4242: SignallampeSignal lamp
4444: AuslöseeinrichtungTrigger device
4646: EinhängevorrichtungHanging device
4747: HakenHook
4848: LaserkopfLaser head
5050: KamerasystemCamera system
5151: Kameracamera
5252: DrucksensorPressure sensor
5454: Auslassoutlet
5656: FokussieroptikFocusing optics
5757: MarkierbereichMarking area
5858: Monitormonitor
6060: DistanzkopfSpacer head
6262: zylindrische Hülsecylindrical sleeve
6464: SicherheitsringSafety ring
6666: FedermittelSpring means
6868: DruckfederCompression spring
7070: Spaltgap
7272: SensorvorrichtungSensor device
7474: induktiver Sensorinductive sensor
7676: LuftführungseinrichtungAir guidance device
7878: Innenrauminner space
8080: TrennplatteSeparation plate
8282: erster Bereichfirst area
8484: zweiter Bereichsecond area
8686: Öffnungopening
8888: LuftleitblechAir baffle
9090: SteuereinrichtungControl device
9292: Markierungmark
9494: StarttasteStart button
9696: RichtungstasteDirection button
9898: HilfslinieGuideline

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202020104479 U1 [0003]
DE 202017103770 U1 [0004]

Claims

Hand-held laser marking device (10) for marking the surface (12) of a component (11), in particular a tire (14), comprising a radiation source (26) for emitting radiation and a hand unit (18) with an outlet for the radiation, wherein the Radiation source (26) has a solid-state laser.

Laser marking device (10). Claim 1 , characterized in that the solid-state laser is a fiber laser.

Laser marking device (10). Claim 1 or 2 , characterized in that the hand unit (18) has a laser head (48) which is connected to the radiation source (26) via an optical waveguide (35) and/or which has deflection optics for deflecting the laser beam and/or focusing optics (56 ) for focusing the laser beam, wherein preferably the hand unit (18) is arranged on a manipulator which is designed to compensate for the weight of the hand unit (18).

Laser marking device according to one of the Claims 1 until 3 , characterized by a control unit (28) which is set up to allow the radiation source (26) to start based on at least one detected safety criterion, the safety criterion preferably being a negative pressure measured in the handheld unit (18) and/or a determined differential pressure and/or is a detected contact of the hand unit (18) with the surface of the component (11) to be labeled.

Laser marking device (10) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the hand unit (18) has a spacer head (60) surrounding the outlet (54), which is designed to maintain the distance required for labeling the component (11).

Laser marking device (10). Claim 5 , characterized in that a safety ring (64) is arranged at a free end of the spacer head (60), which is movably coupled to the spacer head (60) via spring means (6).

Laser marking device (10). Claim 6 , characterized in that the distance head (60) has a sensor device (72) which sends a signal serving as a safety criterion to the control unit (28) by placing the safety ring (64) on the distance head (60).

Laser marking device (10). Claim 7 , characterized in that the sensor device (72) has sensors, in particular inductive sensors (74) and / or tactile switching elements, preferably microswitches.

Laser marking device (10) according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the hand unit (18) has an air guiding device (76) for guiding air within the hand unit (18).

Laser marking device (10). Claim 9 , characterized in that the air guide device (76) has a separating plate (80) which divides an interior (78) of the hand unit (18) into a first area (82) with normal pressure and a second area (84) with negative pressure.

Laser marking device (10). Claim 9 or 10 , characterized in that the air guiding device (76) has an air baffle (88) which is designed to guide air to the surface (12) of the component (11) to be labeled.

Laser marking device (10). Claim 10 or 11 , characterized in that the hand unit (18) has a pressure sensor (52) for measuring the pressure, preferably the air pressure, in the first area (82) and / or in the second area (84), preferably the measured pressure and / or a Differential pressure derived from the measured pressure serves as a safety criterion and is sent to the control unit (28).

Laser marking device (10) according to one of the Claims 1 until 12 , characterized by a camera system (50) for detecting and/or displaying a marking area (57) on the surface of the component (11).

Laser marking device Claim 13 , characterized in that the camera system (50) has at least one camera (51) which is integrated in the laser marking device (10) or which can be arranged separately from the laser marking device (10).

Laser marking device Claim 13 or 14 , characterized in that the camera system (50) is set up to detect a text engraved in the surface (12) and/or a graphic engraved in the surface (12) and to send corresponding signals to the control unit (28), preferably the control unit (28) is set up to check the captured text and/or the captured graphics for correctness.

Laser marking device according to one of the Claims 13 until 15 , characterized by a pointing laser that is set up to project text, graphics and/or boundaries of a marking (92) to be engraved onto the surface (12) of the component (11), the camera system (50) being set up to capture the projection , wherein preferably the pointing laser is integrated into the laser head (48) or arranged separately from the laser head (48) in the hand unit (18), in particular next to the focusing optics (56) of the laser head (48), wherein preferably the pointing laser is a laser Laser class 1 or 2 and / or is a laser diode, wherein the pointing laser is also preferably designed to emit light in the visible range.

Laser marking device Claim 16 , characterized in that the marking (92) can be moved and/or rotated within the marking area (57) by means of a control device (90).

Laser marking device according to one of the Claims 1 until 17 , characterized in that the camera system (50) has a monitor (58) and / or a lighting device.

Laser marking device (10) according to one of the Claims 1 until 18 , characterized in that the hand unit (18) has a housing (36) and preferably at least one handle part (38, 40) arranged on the housing (36) for gripping the hand unit (18).

Laser marking device (10). Claim 19 , characterized in that the hand unit (18) has a triggering device (44) for starting the labeling process, the triggering device (44) preferably being arranged on the at least one handle part (38, 40).

Laser marking device (10) according to one of the Claims 1 until 20 , characterized in that the hand unit (18) has a signaling device, preferably a signal lamp (42) and/or a signal horn, which emits an optical and/or an acoustic signal when the control unit (28) detects at least one safety criterion.

Laser marking device (10) according to one of the Claims 1 until 21 , characterized by a suction device (32), which is preferably designed to suck out particles, in particular combustion, and/or exhaust gases that arise during the labeling process.

Laser marking device (10) according to one of the Claims 1 until 22 , characterized by a supply device (16), wherein preferably the radiation source (26) is arranged in the supply device (16), wherein preferably the supply device (16) is connected to the hand unit (18) via a flexible hose (20), within which Furthermore, the optical waveguide (35) is preferably arranged, the supply device (16) preferably being designed to be mobile.

Laser marking device (10). Claim 23 , characterized in that the hand unit (18) has a suspension device (46) for hanging on the supply device (16), the radiation source (26) preferably not being able to be activated in the suspended state.

Laser marking device (10) according to one of the Claims 19 until 24 , characterized in that the housing (36) of the hand unit (18) is formed from milled metal plates, in particular aluminum plates, and / or components produced using 3D printing.