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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Technik, Gegenstände herzustellen,
die in Dosen, insbesondere Getränkedosen
enthalten sein sollen. Die Erfindung betrifft insbesondere aber
nicht ausschließlich
Artikel in Form von Öffnungslaschen,
die an Schalen angebracht werden sollen, um Enden für solche
Dosen zu bilden.
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Stand der
Technik
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In
einer Broschüre
mit dem Titel „This
is PLM Fosie" (Dies
ist PLM Fosie), die durch die schwedische Gesellschaft PLM Fosie
AB der Anmelderin in der Mitte der 90er Jahre herausgegeben worden
ist, ist auf Seite 6 gezeigt, wie Dosenenden hergestellt werden.
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In
einem ersten Herstellungsschritt wird ein dünner Metallstreifen, vorzugsweise
ein 0,23 mm dicker Aluminiumstreifen einer Bearbeitungsvorrichtung
zugeführt,
in der der Streifen gestanzt und geprägt wird, um Öffnungslaschen
zu bilden, die mit dem Streifen integriert sind. Die Laschen werden auch
als Öffnerringe
durch Fachleute bezeichnet.
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In
einem zweiten Herstellungsschritt werden kreisförmige Schalen zum Bilden der
Dosenenden aus einem dünnen
Metallblech matrizengestanzt, vorzugsweise aus einem 0,23 mm dicken
Aluminiumblech. Jede Schale wird zum Öffnen ein gekerbt, und eine
Niete für
Anbringung der Lasche wird in der Mitte der Schale ausgebildet.
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In
einem dritten Herstellungsschritt wird der Streifen mit den integrierten
Laschen mit den kreisförmigen
Schalen in einer Anbringungsstation verbunden, in der die Laschen
von dem Streifen getrennt und durch Nieten an den Schalen angebracht werden.
Ein fertiggestelltes Dosenende wird erhalten, wenn die Lasche an
der Schale befestigt ist.
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Diese
Herstellung von Dosenenden ist konventionell und dem Fachmann wohlbekannt.
Es sollte erwähnt
werden, dass der ganze Vorgang mit einer Kapazität von ungefähr 2.000 Enden pro Fertigungslinie
pro Minute automatisiert ist. In der Getränkedosenindustrie ist allgemein
die Produktionsrate sehr groß,
und es ist ein dauerndes Ziel, die Produktionskosten und das Material
zu reduzieren, das für
die Dosenproduktion verwendet wird, einschließlich der Enden. Wartung, Werkzeugwechsel
und andere Zeiten, wo die Herstellung unterbrochen ist, sollten
vermieden werden, um die Kosten niedrig zu halten.
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Wie
bei anderen Gebieten der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie
ist die Verfolgbarkeit der Herstellung und Füllung der Dose wichtig. Heute
gibt es sogenannte Verfolgbarkeitsmarken oder -markierungen an den
Dosen, die anzeigen, wann die Füllung
stattfand und auch wann der Hauptteil hergestellt worden ist. Normalerweise
gibt es aber keine Verfolgbarkeitsmarkierungen, die anzeigen, wann
die fertiggestellten Dosenenden hergestellt worden sind. Solche
Markierungen werden häufig
aus Qualitätsgründen erfordert.
z. B. muss der Umfangsrand der Schale genau geformt sein, um einen
vollständig dichten
Falz gegen den oberen Flansch der Dose sicherzustellen. Es gibt
auch mehrere funktionelle Anforderungen, die an die Lasche und auf
die Anbringung derselben an der Schale gestellt werden.
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Mit
Ausnahme für
den Zweck, den Ursprung der Laschen anzuzeigen, können die
Markierungen auf derselben auch in anderen Zusammenhängen verwendet
werden. Von einem kommerziellen Gesichtspunkt aus können Markierungen
auf der unteren Oberfläche
der Lasche den Gewinner in einer Lotterie oder dergleichen anzeigen.
Die Qualitätsanforderungen
an solche „verkaufsfördernden" Markierungen sind
normalerweise dieselben wie in Fällen, wo
der Ursprung angezeigt wird.
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Es
gibt daher einen Bedarf für
anzeigende Markierungen auf den Laschen und Schalen als auch am
Dosenhauptteil.
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US-A-4
459 910 offenbart eine Anordnung zum Herstellen von markierten Laschen
aus einem ununterbrochenen Streifen von Metall. Diese Anordnung
weist eine Presse auf, die durch einen Präge- und Stanzbetrieb den Streifen
in Laschen formt, die in Dosen enthalten sein sollen. Ein Zuführer ist
dazu ausgebildet, unterbrechend den Streifen durch die Presse mit
einer Rate zuzuführen,
die mit dem Betrieb der Presse zusammenpasst. Die Markierungen werden
auf einer Oberfläche
des Streifens mithilfe einer Prägemaschine
vorgesehen, die stromauf der Presse angeordnet ist. Die Prägemaschine
weist eine Mehrzahl von Prägestempeln
auf, die in einem weiterschaltbaren Rad angeordnet sind, so dass
unterschiedliche Markierungen am Streifen angebracht werden können. Eine
andere Maschine zum mechanischen Schaffen von anzeigenden Markierungen auf
Blechmaterial durch einen Stanzbetrieb ist in US-A-4 476 781 offenbart.
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Ein
allgemeines Problem bei der Verwendung solcher Stanz- oder Prägevorgänge, um
kleine anzeigende Markierungen auf Metalloberflächen zu schaffen, besteht darin,
dass diese Oberflächen
für annehmbare
Ergebnisse nicht beschichtet sein dürfen. Oberflächen, die
mit Lack und/oder Farbe beschichtet sind, können nicht ohne weiteres mit
solchen Markierungen versehen werden. Die Aufgabe, Markierungen
auf der Lasche zu schaffen, ist aufgrund der kleinen zur Verfügung stehenden
Oberfläche
der Flasche und der hohen Anforderungen einer erhöhten Produktionsrate
besonders schwierig. Aus Materialeinspargründen sind moderne Öffnungslaschen
ziemlich klein, wobei sie unvermeidbar nur sehr wenig begrenzte
Laschenoberflächen
für Markierungen
bei hohen Geschwindigkeiten übrig
lassen. Wenn solche Markierungen durch Stanzvorgänge oder ähnliches geschaffen werden
sollen, müssen die
Laschenoberflächen
vergrößert werden.
Dies erfordert jedoch teure Änderungen
in der Produktionsausrüstung,
erhöht
die Materialkosten und bringt das Risiko mit sich, dass sie durch
die Konsumenten nicht akzeptiert werden. Außerdem könnte das Layout von „verkaufsfördernden" Markierungen ziemlich häufig geändert werden,
was häufige Änderung
der Werkzeuge erfordert, die zum Stanzen der Markierungen benutzt
werden. Da solche Werkzeuge ziemlich teuer sind, können die
Kosten, „verkaufsfördernde" Markierungen zu
schaffen, beträchtlich
sein.
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Wie
für Lasersysteme
bekannt ist, offenbart WO 98/53949 ein System für Lasermarkierung eines Substrats
in Form eines eingekapselten integrierten Schaltungschips, der aus
Kunststoffmaterial mit einem Füller
hergestellt ist, wie z. B. Kohlenstoff oder dergleichen. Das System
weist eine Laserquelle und ein Abtastgerät auf, die dazu ausge bildet
sind, einen fokussierten Laserstrahl zu erzeugen und auf das Substrat
zu richten.
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US-A-5
719 372 offenbart ein anderes System des Standes der Technik für Lasermarkierung
eines Werkstücks,
das mit einem Kunstharz beschichtet ist, der Kohlenstoff enthält. Dieses
System weist eine Laserquelle, eine Abtasteinrichtung und einen Strahlerweiterer
auf, die dazu ausgebildet sind, einen Laserstrahl zu erzeugen, zu
fokussieren und auf ein Werkstück
zu richten.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung für die oben beschriebenen Probleme
zu finden und eine verbesserte Technik zum Herstellen von Gegenständen zu
schaffen, die in Dosen enthalten sein sollen, welche Artikel besondere
und anzeigende Markierungen haben.
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Dieses
Ziel wird durch eine Lasereinheit, eine Anordnung und Verfahren
gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen erreicht.
Bevorzugten Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
definiert.
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Die
Erfindung bringt mehrere Vorteile mit sich. Eine verbesserte Technik,
unterscheidungskräftige
Markierungen auf dem Gegenstand zu schaffen, wird erzielt, auch
wenn nur sehr begrenzte Flächen für die Markierungen
wie z. B. auf Öffnungslaschen zur
Verfügung
stehen. Die neue Technik ist für
die hohen Produktionsraten geeignet, die bei der modernen Getränkedosenherstellung
erforderlich sind. Weiter erlaubt die Verwendung von Laserstrahlung
Markierungen sowohl auf nichtbeschichteten als auch auf beschichteten
Oberflä chen.
Das Layout der Markierungen kann auch leicht geändert werden, z. B. durch Eingabe
eines neuen Graviermusters in eine Steuereinheit, z. B. einen Computer,
der den Gravierbetrieb steuert, der durch die Lasereinheit durchgeführt wird. Im
Fall von Verfolgbarkeitsmarkierungen kann das Muster jede Minute
aktualisiert werden, um eine exakte Anzeige zu schaffen, wann der
fertiggestellte Artikel hergestellt worden ist. Ebenso können verkaufsfördernde
Markierungen mit großer
Flexibilität
geschaffen werden. Da eine Standardlasche benutzt werden kann, besteht
keine Notwendigkeit für
Werkzeugwechsel in der Produktionslinie, wenn keine Lasergravierungen
gewünscht
sind. Dieselbe Produktionslinie kann in beiden Fällen benutzt werden, da der Betrieb
der Lasereinheit bei der bevorzugten Ausführungsform leicht abgeschaltet
werden kann.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Im
Folgenden sollen gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben werden, wobei Bezug genommen wird auf
die beigefügten
Zeichnungen. Es zeigen:
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1 in
einer Seitenansicht eine Anordnung, die eine Lasereinheit gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung einschließt;
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2 in
einer Ansicht von oben eine Öffnungslasche,
die Markierungen auf ihrer oberen Oberfläche hat;
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3 in
einer Ansicht von unten eine Lasche, die Markierungen auf ihrer
unteren Oberfläche hat;
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4 eine
Draufsicht eines Teils eines Metallstreifens, der zum Erzeugen der
in 2 und 3 gezeigten Laschen verwendet
wird;
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5 eine
schematische Ansicht eines ersten Teils einer Lasereinheit gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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6 eine
perspektivische Ansicht eines zweiten Teils einer Lasereinheit gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
Teil einer Anordnung zum Herstellen von markierten Öffnungsringen
oder -laschen T (die in den 2–4 gezeigt
sind), die in Enden für
Getränkedosen
(nicht gezeigt) angeordnet werden sollen. Ein Rohling in der Form
eines dünnen
ununterbrochenen Metallstreifens S wird von einer Versorgung 1 zu
einer Lasereinheit 2 zugeführt, die durch ein Tragglied 3 getragen
wird, und schließlich einer
Laschen bildenden Einheit 4 zugeführt, die vom an sich bekannten
Typ ist und die Laschen T durch Stanzen und Prägen des Streifens S bildet.
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Der
Streifen S wird durch eine Führungseinrichtung 5 geführt, wenn
er sich unter der Lasereinheit 2 hindurchbewegt, und wird
vom Vorrat 1 durch Zuführmittel 6 zugeführt, die
in Verbindung mit der Laschen bildenden Einheit 4 angeordnet
sind. In der Einheit 4 wird der Streifen S gestanzt und
geprägt, um
die Laschen T zu bilden, die mit dem Streifen S integriert sind.
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Bei
diesem Typ von Anordnung wird der Streifen S nur mit Unterbrechungen
in die Laschen bildende Einheit 4 zugeführt oder schrittweise weitergeschaltet.
Die Zuführmittel 6 werden
daher aktiviert, um den Streifen S nach jedem beendeten Stanz- und Prägebetrieb
in die Laschen bildende Einheit 4 zuzuführen.
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Die
Zuführrate
des Streifens S und der Betrieb der Lasereinheit 2 werden
durch eine computerisierte Steuereinheit 7 gesteuert, die
mit den Streifenzuführmitteln 6 und
der Lasereinheit 2 verbunden ist. Die Lasereinheit 2,
die detaillierter unten beschrieben wird, weist einen Hochleistungs-
und Hochgeschwindigkeitslaser 100 auf, der Gravierungen
in der Laschenoberfläche
vorzugsweise mit einer Tiefe von 1–5 μm schaffen kann. Die Lasereinheit 2 ist
daher zwischen dem Streifenvorrat 1 und der Laschen bildenden
Einheit 4 vorgesehen. Zwischen der Lasereinheit 2 und
den Führungsmitteln 5 ist
eine Einrichtung 8 vorgesehen, um die Lasereinheit 2 vor Staub
zu schützen,
der beim Graviervorgang erzeugt wird. Es sollte herausgestellt werden,
dass die Lasereinheit 2 in einer Standardproduktionslinie
für Laschen
T installiert sein kann. Der Betrieb der Lasereinheit 2 kann
unterbrochen werden, in welchem Falle die Laschenproduktionslinie
auf konventionelle Weise verwendet wird.
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Der
Zweck der Lasereinheit besteht darin, anzeigende lasergravierte
Markierungen auf wenigstens einer der oberen und unteren Oberflächen des Streifens
S zu schaffen, in Abhängigkeit
davon, ob Markierungen auf der oberen Oberfläche oder auf der unteren Oberfläche der
Lasche T oder auf beiden Oberflächen
gewünscht
sind. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform
schließt
die Anordnung eine zweite Laser einheit 2' ein, die der Lasereinheit 2 gegenüber angeordnet
ist und dazu ausgebildet ist, Markierungen auf der gegenüberliegenden
Seite des Streifens S zu schaffen. Die folgende Beschaffung der
Lasereinheit 2 ist gleichermaßen anwendbar auf die zweite
Lasereinheit 2' und
wird daher nicht wiederholt werden.
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Wie
dies in den 2 und 3 gezeigt
ist, hat jede Lasche T eine Öffnung
T1 und einen Nietteil T2. Bei den Laschen bildenden Arbeitsgängen werden
die Umfangsrandbereiche T3a, Tab, T3c nach innen auf an sich bekannte
Art gebogen, wie dies in 3 gezeigt ist. Der Zweck dieses
Biegens besteht darin, die Steifheit der Lasche T zu erhöhen. Weiter hat
die Lasche T eine versteifende Ausnehmung T4 auf beiden Seiten der Öffnung T1,
siehe 2. Die Lasche, die in 2 gezeigt
ist, hat lasergravierte Markierungen A2, CC, 56 auf Ihrer Oberfläche, während die
Lasche T in 3 lasergravierte Markierungen
WIN, A, 98 auf ihrer unteren Oberfläche hat.
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Die
oberen Markierungen A2, CC, 56 auf der in 2 gezeigten
Lasche T dienen als Verfolgbarkeitsmarkierungen, die anzeigen, wann
die Lasche T hergestellt worden ist. Diese Markierungen sind in Übereinstimmung
mit einem besonderen System codiert, wobei A der Wochencode ist
(A–Z =
Woche 1–26,
a–z =
Woche 27–52),
CC ein Stundencode ist (A–X
= Stunde 1–24)
und 56 ein Minutencode (1–60) ist.
Durch dieses Codesystem wird exakt angezeigt, wann die Lasche T
hergestellt worden ist.
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Die
unteren Markierungen WIN, A, 98 auf der Lasche T, die in 3 gezeigt
ist, dienen als Anzeigen einer Lotterie, wo die Markierungen WIN
anzeigen, dass die Per son, die die Dose mithilfe der Lasche 1 öffnet, ein
Gewinner ist. Die anderen Markierungen A, 98 auf der Lasche bilden
eine Identifizierung der fraglichen Lotterie.
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2 zeigt
einen Teil des Streifens S nach dem Lasergravierbetrieb und vor
der Laschen bildenden Einheit 4. Die Lasereinheit 2 hat
die Markierungen WIN, A, 98 auf eine Oberfläche des Streifens S graviert.
Der ungefähre
Umriss der Lasche, die in den folgenden Laschen bildenden Schritten
in der Einheit 4 hergestellt werden soll, ist mit Geisterlinien
in 4 angedeutet. In der Praxis beträgt die Größe der lasergravierten
Markierungen ungefähr
1,4 × 1,2
mm, was sie leicht lesbar macht.
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Wie
dies in 1 angedeutet ist und detailliert
in den 5–6 gezeigt
ist, weist die Lasereinheit 2 einen Laser 100 auf,
der dazu ausgebildet ist, Laserstrahlung in Form eines Strahls L
mit geeigneter Wellenlänge
zu erzeugen, und weist einen sogenannten Abtasterkopf 150 auf,
der dazu ausgebildet ist, den Laserstrahl L vom Laser 100 aufzunehmen
und den erzeugten Laserstrahl L zu fokussieren und auf einen vorgegebenen
Ort P auf der Streifenoberfläche
zu richten. Die erfindungsgemäße Lasereinheit
ist betreibbar, den Lasergravierbetrieb während der Zeitperiode zu bewirken,
während
der die Laschen bildende Einheit 4 einen prägenden und stanzenden
Arbeitsschritt durchführt,
d. h. wenn der Streifen S sich im unbeweglichen Zustand befindet. Daher
kann der Abtasterkopf 150 die Laserstrahlung auf einen
schmalen Fleck fokussieren und den Ort dieses Flecks in zwei Dimensionen
auf der Streifenoberfläche
steuern. Die Anforderungen an die Lasereinheit 2 sind hoch
in dem Sinne, dass die lasergravierten Markierungen in äußerst kurzer
Zeit aufgrund der hohen Zuführungsrate
des Streifens S ge schaffen werden müssen. Die Laserstrahlung muss
auch sehr genau auf den Streifen S positioniert werden, da die für die Markierungen
zur Verfügung
stehende Laschenoberfläche
sehr klein ist.
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Es
ist bevorzugt, dass der Laser 100 Strahlung im nahen IR-Bereich
von ungefähr
1–10 μm erzeugt,
da Aluminium, das normalerweise für die Herstellung von Dosen
verwendet wird, hohe Strahlungsabsorption in diesen Bereich aufweist.
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Weiter
ist es bevorzugt, dass der Laser 100 gepulste Laserstrahlung
abgeben kann, da die maximale Leistung des Laserpulses viele Male
die Nennleistung des Lasers sein kann. Dies wird die Gravierwirksamkeit
der Lasereinheit 2 erhöhen.
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Bei
der am meisten bevorzugten Ausführungsform,
die in 5 gezeigt ist, ist der Laser 100 ein
Nd:YAG-Laser, der Strahlung bei 1,064 μm erzeugt, und insbesondere
ein mit einem Diodenlaser gepumpter Nd:YAG-Laser, da dieser Laser
im Stande ist, Laserstrahlung mit guter Modenqualität zu erzeugen.
Die Strahlung kann daher auf ein sehr kleines Volumen fokussiert
werden, wodurch sehr scharfe Gravuren erzeugt werden. Verglichen
mit einem konventionellen blitzlichtgepumpten Nd:YAG-Laser hat der
diodenlasergepumpte Nd:YAG-Laser auch einen hohen Wirkungsgrad von
elektrischer zu optischer Energie und benötigt daher geringeren Aufwand
für die
Kühlung.
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Der
Laser 100 von 5 gibt einen Laserstrahl L aus,
der in einem optischen Hohlraum erzeugt wird, der durch einen stark
reflektierenden hinteren Spiegel 101 und einen teilweise
reflektierenden (R = 80%) vorderen Spiegel 102 begrenzt
wird. Ein Lasermedium 103 aus Nd:YAG ist auf der optischen Achse
OA des Hohlraums angeordnet und durch Diodenlaser 104 zum
Pumpen des Mediums 103 umgeben. Ein sogenannter Q-Schalter 105,
d. h. eine Pockels-Zelle ist in dem Hohlraum in an sich bekannter
Weise angeordnet, um intensiven Laserbetrieb in einer sehr kurzen
Zeitperiode zu erzeugen, was zu Laserpulsen mit sehr großer Spitzenleistung
führt. Ein
Moden-Auswahlelement 106, d. h. eine Irisblende, ist innerhalb
des Laserhohlraums angeordnet, um äußere Teile des Laserstrahls
L zu blockieren, um seine transversalen Modencharakteristiken zu
optimieren. Der Laser kann daher gezwungen werden, in einem transversalen
Mode zu arbeiten, der auf ein kleines Volumen fokussiert werden
kann, z. B. TEM00. Ein Verschluss 107 ist
vorgesehen, um den Laserstrahl L auszuschalten.
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Ausgezeichnete
Ergebnisse haben in der Praxis durch eine modifizierte Version eines
diodengepumpten Nd:YAG-Lasers
(DynaMark T2) erreicht werden können,
der durch die deutsche Firma IWKA vermarktet wird. Der Laser gibt
Pulse mit einer Dauer von 25 ns in einer Zykluszeit von ungefähr 0,1–1 μs ab. Die
durchschnittliche Leistung pro Puls ist 25 kW, wobei die Spitzenpulsleistung
ungefähr
100 kW ist. Diese Laserleistung ist zum Gravieren von gefärbten Metalloberflächen ausreichend,
sollte jedoch erhöht werden,
wenn blanke Metallflächen
graviert werden.
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Der
Abtasterkopf 150 von 6 empfängt den
Laserstrahl A vom Laser 100 und fokussiert ihn auf einen
kleinen Fleck P auf der Oberfläche
des Streifens S. Der Abtasterkopf 150 weist ein Teleskop 151 für Strahlerweiterung,
zwei Ablenkungsoberflächen 152, 153 für Strahlablenkung
und eine Linsenanordnung 154 für Strahlfokussierung auf. Der
Laserstrahl L wird erst durch das Teleskop 151 gerichtet, um
den Strahldurchmesser zu erhöhen.
Dies wird die Strahlleistung pro Flächeneinheit verringern, um
Beschädigungen
nachfolgender optischer Komponenten zu minimalisieren und die Strahlgröße auf der
Linsenanordnung 154 zu optimieren. Weiter wird die Größe des Brennpunktflecks
P auf der Streifenoberfläche
durch dieses Vorgehen verringert werden.
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Jede
Ablenkungseinrichtung 152, 153 steuert die Ablenkung
des Laserstrahls in einer Richtung (x, y). Durch die kombinierte
Wirkung der beiden Ablenkungseinrichtungen 152, 153 kann
der Laserstrahl L in zwei Dimensionen über die Streifenoberfläche gesteuert
werden. Die Ablenkungseinrichtungen 152, 153 und
auch der Laser 100 werden durch die computerisierte Steuereinheit 7 betrieben
(1). Vorzugsweise sind die Ablenkeinrichtungen 152, 153 Galvanometer
eines an sich bekannten Typs, wobei die Drehung der Spiegel 155, 156 mithilfe
eines elektromagnetischen Feldes und mit Rückkopplungssteuerung gesteuert
wird.
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Nachdem
er an den Ablenkungseinrichtungen 152, 153 vorbeigelangt
ist, wird der Laserstrahl durch die Linsenanordnung 154 gerichtet,
vorzugsweise eine sogenannte Flachfeldlinse. Eine sogenannte Flachfeldlinse
ist dazu ausgebildet, den Laserstrahl L senkrecht zu einer geometrischen
Ebene zu fokussieren, in diesem Falle der Streifenoberfläche. Die
Brennweise der Flachfeldlinse sollte mit großer Sorgfalt ausgewählt werden.
Mit einer großen Brennweite
wird eine kleine Drehung der Spiegel 155, 156 eine
große
Bewegung des Brennpunktes P auf der Streifenoberfläche ergeben,
wodurch eine schnelle Verschiebung des Flecks P ermöglicht wird. Eine
zu große
Brennweite wird jedoch eine geringe Genauigkeit bei der Positionierung
des Flecks P und auch eine größere Fleckgröße ergeben.
Eine Brennweite von 120–190
mm ist als angemessen herausgefunden worden, und optimales Verhalten
wird mit einer Brennweite von ungefähr 150–180 mm erreicht.
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Bei
der in den Figuren gezeigten Ausführungsform ist die Steuereinheit 7 dazu
ausgebildet, ein auf die Oberfläche
des Streifens S zu gravierendes Muster zu empfangen. Dieses Muster
wird in einem Speicher 9 gespeichert. Ein Prozessor 10 ist dazu
ausgebildet, die Lasereinheit 2 zu betreiben, um das Muster
in der Streifenoberfläche
zu erzeugen. Insbesondere ist der Prozessor 10 dazu ausgebildet, den
Laser 100 zu steuern, dass er einen Laserpuls erzeugt,
und die Abtasteinrichtung 150 dazu zu bringen, die Laserstrahlung
auf einen gewünschten
Ort P auf der Streifenoberfläche
zu richten. Vorzugsweise steuert der Prozessor 10 die Zeitperiode
zwischen aufeinanderfolgenden Laserpulsen, indem er den Q-Schalter 105 und
die Diodenlaser 104 des Lasers 100 steuert, so
dass jeder Laserpuls genügend
Energie hat, ein sichtbares Grübchen
mit einer Tiefe von ungefähr
1–5 μm in der
Streifenoberfläche
zu erzeugen. Obwohl dies aus den Zeichnungen nicht ersichtlich ist,
wird jede Markierung, die in die Streifenoberfläche graviert wird, durch eine
große
Anzahl solcher Grübchen
gebildet. Zwischen jedem Laserpuls werden die Spiegel 155, 156 der
Ablenkungseinrichtungen 152, 153 gesteuert, sich
zu einem neuen Ort zu bewegen, wodurch das Muster in der Streifenoberfläche erzeugt
wird.
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Da
nur eine begrenzte Zeitperiode zum Erzeugen des gewünschten
Musters in der Streifenoberfläche
zur Verfügung
steht, ist der Prozessor 10 dazu ausgebildet, wenn ein
Mus ter in den Speicher 9 eingespeist und gespeichert wird,
die Positionen aller Grübchen
in der Streifenoberfläche
zu berechnen. Vor Betreiben der Lasereinheit 2 bestimmt
der Prozessor 10 den optimalen Gravierungsweg, d. h. die Reihenfolge,
in der Grübchen
in der Streifenoberfläche
erzeugt werden sollten, um das Muster zu bilden. In diesem Zusammenhang
ist es bevorzugt, dass die Markierungen oder Zeichen im Muster nacheinander graviert
werden, d. h. dass eine Markierung beendet wird, bevor eine andere
Markierung geschaffen wird. Dieser Lösungsweg hat die Möglichkeit,
sowohl die Graviergeschwindigkeit als auch die Graviergenauigkeit
zu erhöhen,
indem Vibrationen der Spiegel 155, 156 minimalisiert
werden. Solche Vibrationen können auftreten,
wenn die Spiegel 155, 156 bei Drehung zu einer
neuen Position angehalten werden, insbesondere, wenn die Spiegel 155, 156 um
einen großen Winkel
gedreht werden. Die Entfernung zwischen aufeinanderfolgenden Grübchen sollte
daher minimalisiert werden.
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Wie
dies in 3 gezeigt ist, werden die Markierungen
auf die Laschenoberfläche
zwischen der Öffnung
T1 und den nach innen gebogenen Randteilen T3a, Tab und T3c, die
durch Biegemittel (nicht gezeigt) in der Laschen bildenden Einheit
geschaffen werden, lasergraviert. Wie dies oben erwähnt wurde,
muss die Lasereinheit 2 sehr genau mithilfe der Steuereinheit 7 gesteuert
werden, um scharfe lasergravierte Markierungen auf der kleinen Oberfläche der
Lasche T zu schaffen. Die Positioniersteuerung des Brennpunktes
P ist wichtig. Da es ein dauerndes Ziel ist, das verwendete Streifenmaterial zu
reduzieren, sollte die Breite der Lasche T so klein sein wie möglich, wodurch
nur eine begrenzte Oberfläche
für Markierungen übrig gelassen
wird. Durch die Lasergravierung mit hoher Leistung der Erfindung werden
deutliche und anzeigende Markierungen auf der Lasche T trotz der
sehr kleinen zur Verfügung stehenden
Oberfläche
geschaffen.
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Damit
die laschenbildende Einheit 4 jede Lasche aus dem vorgesehenen
Teil des Streifens S bildet (d. h. die lasergravierten Bereiche,
die durch Geisterlinien in 4 markiert
sine), sollte der Gravierbetrieb so nahe wie möglich zum Laschen bildenden
Betrieb bewirkt werden. Die Lasereinheit 2 sollte jedoch
vorzugsweise physikalisch von der Laschen bildenden Einheit 4 getrennt
sein wegen der sehr starken Vibrationen, die in der letzteren erzeugt
werden. Vorzugsweise ist ein Sensor (nicht gezeigt) in Verbindung
mit den Streifenzuführungsmitteln 6 oder der
Laschen bildenden Einheit 4 vorgesehen. Der Sensor ist
dazu ausgebildet, anzuzeigen, wenn sich der Streifen S im unbeweglichen
Zustand befindet, indem er z. B. einen Stillstandzustand der streifenzuführenden
Mittel 6 oder der Laschen bildenden Einheit 4 detektiert.
Das Ausgangssignal des Sensors wird der Steuereinheit 7 zugeführt, die
den Lasergravierbetrieb auf der Oberfläche des unbeweglich gewordenen
Streifens S einleitet.
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Die
Lasereinheit 2 kann trennbar sein, was es möglich macht,
die Vorrichtung auch als Standardproduktionslinie zu verwenden,
sogar zeitweilig.
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Indem
der Lasergravierbetrieb während
der Stillstandszeit der Streifenzuführmittel 6 durchgeführt wird,
kann der Streifen vollständig
während
des Gravierungsbetriebs unbeweglich gehalten werden. Typischerweise
arbeitet die Laschen bildende Einheit 4 mit einer Geschwindigkeit
von 640 Hüben
pro Minute oder mehr, wobei der Streifen S während ungefähr 60 ms unbeweglich ist. In
dieser Zeit ist die erfindungsgemäße Lasereinheit im Stande,
drei seitlich beabstandete laschenbildende Streifenteile mit jeweils sechs
lasergravierten Buchstaben zu versehen, wobei die Buchstaben eine
Höhe von
ungefähr
1,4–2 mm
haben (siehe 4).
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Schließlich sollte
hervorgehoben werden, dass die Erfindung in keiner Weise auf die
im Vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist
und dass Abwandlungen innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche vorgenommen
werden können.
Z. B. könnte
ein CO2-Dauerstrichlaser verwendet werden,
obwohl der Brennpunkt P verhältnismäßig groß sein wird,
da der Laser keine optimalen Modecharakteristiken hat und Strahlung
bei einer längeren
Wellenlänge
(10,6 μm)
abgibt. Andere geeignete Lasertypen könnten benutzt werden.
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Es
sollte auch bemerkt werden, dass die Laschen T in der Laschen bildenden
Einheit durch andere Mittel als durch Präge- und Stanzvorgänge gebildet
werden könnten.
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Es
ist auch möglich,
Markierungen auf einem Streifen vorzusehen, der eine Beschichtung
hat, wie z. B. Lack und/oder Farbe. In diesem Falle kann ein Laser
mit geringerer Leistung verwendet werden, da sichtbare Markierungen
durch selektives Entfernen der Beschichtung von der Streifenoberfläche erzeugt werden
können.
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Die
Erfindung könnte
auch für
Lasergravierung anderer Artikel verwendet werden, die in einer Dose
eingeschlossen werden sollen, z. B. die oben erwähnte Schale oder der Dosenhauptteil.