ES2325842A1 - "equipo para marcado de rayos laser". - Google Patents

Abstract

Equipo para marcado por rayos láser. El equipo se caracteriza porque el generador de rayos láser está integrado por un conjunto envolvente realizado en perfiles extrusionados de aleación ligera y el haz de salida está dirigido hacia un conjunto de dos espejos a 45° en disposición sucesiva, destinados a bajar el haz antes de su entrada en el cabezal portador de los espejos controlados por motores galvanométricos, permitiendo la disposición de la lente focal en el mismo plano de la base del tubo generador de rayos láser, aumentando la distancia entre la base del equipo y el objeto a marcar.

Description

Equipo para marcado por rayos láser.

La presente invención se refiere a un equipo para marcado por rayos láser que aporta sensibles características de novedad y actividad inventiva.

Los equipos para el marcado mediante rayos láser se utilizan de manera amplia en la industria para permitir el marcado por la acción de un haz de rayos láser sobre la superficie deseada del objeto a marcar, que puede ser de naturaleza variada.

En muchos casos, el marcaje sobre objetos se realiza mientras éstos se encuentran en movimiento en una línea de fabricación, por ejemplo, una línea de envasado o de otro tipo.

En los equipos actualmente conocidos el haz de rayos láser entra directamente o a través de un espejo de 45º en el cabezal, que presenta dos espejos a 90º accionados mediante motores galvanométricos que, respectivamente, son designados con las letras X, Y indicativas de un sistema de coordenadas planas. Una lente de focalización del haz de rayos láser al plano de marcado está situada a poca distancia y focaliza el haz para que éste pueda efectuar el marcado en puntos que se variarán de acuerdo con el funcionamiento de los motores galvanométricos, dando lugar al marcado según el motivo gráfico o literal deseado sobre el objeto.

Los equipos de marcaje están dotados en muchos casos de medios para facilitar el posible cambio de marcaje entre 0º y 90º mediante un espejo de 45º hacia el cabezal que recibe el haz de láser del aparato generador del mismo. El haz reflejado queda siempre en un solo plano que está a la misma altura que la salida del tubo láser.

En el marcaje a 90º la distancia de trabajo, es decir, la distancia comprendida entre la base del equipo láser y el objeto a marcar, es la distancia focal de la lente menos la separación entre la propia lente y la base del láser. Esta reducción puede ser de unos 30 mm, por lo que, al trabajar con una lente con distancia focal de 80-90 mm, la distancia de trabajo se reduce a unos 50-60 mm. En muchos casos esta distancia excesivamente reducida entre la base del equipo láser y el objeto a marcar plantea problemas de muy difícil solución en la instalación de marcaje, por ser imposible en algunos casos la integración del sistema en una línea de producción, por razones mecánicas.

Para solucionar este problema, los inventores han realizado pruebas y experimentaciones que les han conducido a la realización de la presente invención.

Esencialmente, la presente invención comprende la disposición en el equipo de marcaje por rayos láser de un sistema de dos espejos a 45º formando una especie de "periscopio" con el que se consigue bajar el haz del láser procedente de la unidad generadora del mismo o "tubo láser" a un plano situado muy cerca de la base de dicha unidad o tubo láser. Por lo tanto, el conjunto de cabezal y lente se puede situar más cerca de la base de dicho tubo láser hasta conseguir que la lente se encuentre en el mismo plano que la base del tubo láser, por lo que la distancia de trabajo es máxima, ya que puede llegar a ser la misma distancia focal de la lente.

Esta disposición permite una realización muy fácil del ajuste óptico, reduciendo el tiempo de ajuste y haciendo que dicho ajuste sea mucho más preciso, conservando los 90º del periscopio. En efecto, los dos espejos del periscopio pueden ser inclinados en los dos ejes X/Y. El ajuste de las inclinaciones a 90º hace que el haz entrando en el periscopio a 90º salga también a 90º en un plano paralelo al plano el haz entrante. Una vez ajustada la inclinación de los dos espejos se pueden fijar éstos mecánicamente evitando cualquier inclinación y permitiendo solamente un movimiento vertical de los dos espejos. Cualquier movimiento vertical del primer espejo del periscopio se transformará en un movimiento horizontal (sin inclinación) y cualquier movimiento vertical del segundo espejo se transformará en un movimiento vertical (sin inclinación) del haz que sale del periscopio hacia el bloque de escáneres.

Mediante los presentes perfeccionamientos se puede utilizar el sistema para diferentes tamaños de cabezales sin perjudicar la distancia de trabajo ya que la lente focal se mantiene en la misma posición y el ajuste óptico para diferentes tamaños de cabezales simplemente se basa en subir o bajar el segundo espejo del periscopio (sin inclinación del haz), lo cual es fácil de realizar incluso para personal sin experiencia en ajuste de ópticas de aparatos láser.

Por otra parte, el equipo de marcado por rayos láser objeto de la presente invención introduce también sensibles mejoras en la construcción de la envolvente del equipo puesto que ésta, además de la protección de los elementos del equipo láser, debe proporcionar también los medios para la oportuna fijación de los mismos, lo que reporta considerables costes de mecanización y montaje.

De acuerdo con la presente invención, la envolvente queda constituida mediante una pieza de base y una pieza de cubierta, encajadas, realizadas en una aleación ligera, en especial aluminio extrusionado, de manera que la base, de disposición plana, es especialmente apropiada como mesa óptica, presentando una serie de guías para localizar y fijar los diferentes elementos ópticos tal como el láser, espejos de 45º, bloque escáneres, lente, etc., con toda garantía mecánica de planitud y perpendicularidad y permitiendo el montaje y los cambios con gran facilidad. Al propio tiempo, la constitución en perfiles extrusionados permite, con gran facilidad, la disipación del calor interior del equipo puesto las piezas integrantes del cuerpo envolvente del aparato presentan los aleteados debidamente dimensionados y localizados para permitir la eliminación de calor, a lo cual contribuye igualmente la utilización de aluminio como material constitutivo de dicho cuerpo envolvente, puesto que facilita un coeficiente de transmisión de calor muy elevado. De este modo, es posible rebajar sensiblemente la temperatura de funcionamiento del equipo y asimismo reducir costes de fabricación y montaje, lo cual se consigue con unas características técnicas mucho más elevadas en comparación con los cuerpos envolventes de aluminio mecanizado y acero inoxidable para la cubierta.

Para su mejor comprensión se adjuntan, a título de ejemplo explicativo, pero no limitativo unos dibujos representativos de ejemplos de realización preferente de la presente invención.

La figura 1 muestra un aparato generador de rayos láser que incorpora parte de los perfeccionamientos de la presente invención.

La figura 2 muestra una vista en alzado frontal del propio aparato de la figura 1.

La figura 3 muestra otro ejemplo de realización.

La figura 4 muestra una vista en alzado lateral del propio aparato de las figuras 1 y 2.

La figura 5 muestra una vista en perspectiva de la cubierta del aparato.

La figura 6 muestra una sección transversal de la propia cubierta del aparato.

La figura 7 muestra una variante de la base del aparato.

La figura 8 muestra una vista esquemática en perspectiva de una parte de la presente invención.

La figura 9 muestra una vista en alzado frontal y secciones parciales de un equipo de marcaje según la presente invención.

La figura 10 muestra un detalle en sección.

Tal como se observa en la figura 1, la presente invención es aplicable a un equipo de rayos láser cuya unidad generadora de rayos láser comprende un cuerpo envolvente formado por una base (1), con su parte inferior plana y una tapa o cubierta (2), encajadas, realizadas en aluminio extrusionado, lo cual permitirá la realización de aleteados de refrigeración en las propias piezas tales como los indicados con los numerales (3) y (4). Unas tapas extremas, tal como la tapa (5) mostrada en las figuras 1 y 2, permitirán el cierre del aparato generador del haz de rayos láser que saldrá hacia el exterior por la abertura frontal (6).

En la figura 3 se muestra una variante del aparato que queda dotada de una base (7) igualmente de aluminio extrusionado, portadora de aleteados laterales, con tapas extremas de cierre de las que se ha representado la tapa frontal (8) y marco superior (9).

Tal como se aprecia en la figura 6, la realización de la cubierta (1) en forma de pieza extrusionada de aluminio permite conseguir con gran facilidad los aleteados (3) y (4) y asimismo otros accesorios internos tales como, por ejemplo, los perfiles internos (10), (10') en uno de los lados y (11), (11') en el otro lado, debiéndose considerar que dichos perfiles podrán tener formas de ejecución muy distintas según el objetivo deseado. Así, por ejemplo, en la variante de la figura 7 la base (12) presenta las paredes laterales (13) y (14) con sus aleteados (15) y (16), y la base también es plana, presentando múltiples nervios (17) que constituyen guías longitudinales para el montaje y disposición de los elementos integrantes del aparato generador del haz de rayos láser. También en la cara inferior de la base se pueden realizar ranuras similares tales como las indicadas con los numerales (18) y (19).

En la figura 8 se ha representado esquemáticamente la disposición óptica del equipo de rayos láser objeto de la presente invención. En dicha figura se representa el haz de rayos láser (20) procedente del tubo de rayos láser y la disposición de un conjunto de dos espejos (21) y (22) a 45º montados en una misma vertical sobre un soporte o soportes (23), con ajuste de posición angular fija y capacidad de desplazamiento vertical. Mediante esta disposición, el haz de rayos láser (20) pasa después de reflexión en los dos espejos (21) y (22), según el haz representado con el numeral (24), al cabezal (25) portador de los espejos accionados mediante motores galvanométricos, que no se han representado con mayor detalle por pertenecer al estado de la técnica. Los haces de salida, representados con los numerales (26) y (27), son los que efectuarán el marcado sobre el objeto a marcar, que no se ha representado.

Con esta disposición se posibilita bajar el haz del láser a un plano muy próximo a la base del tubo láser, por la que la lente focal se encuentra en el mismo plano que la base (28) del tubo láser, lo que determina que la distancia de trabajo, es decir, la distancia entre la base y el objeto a marcar puede llegar a ser igual a la distancia focal de la lente.

Los dos espejos (21) y (22) pueden ser inclinados según los dos ejes X, Y, ajustando las inclinaciones a 90º para que el haz que entra en el periscopio a 90º salga también a 90º en un plano paralelo al haz entrante, de manera que, una vez ajustada la inclinación de los dos espejos, se pueden fijar mecánicamente contra la inclinación, permitiendo solamente el movimiento vertical de dichos espejos.

Como se observará, un movimiento vertical del primer espejo del periscopio se transformará en un movimiento horizontal (sin inclinación) y un movimiento vertical del segundo espejo se transformará en un movimiento vertical (sin inclinación) del haz que sale del periscopio hacia el bloque de escáneres.

Mediante esta disposición el ajuste óptico es muy fácil de realizar y el tiempo de ajuste se reduce de manera muy importante, y asimismo el ajuste es mucho más preciso dado que se conservan los ángulos de 90º del periscopio.

Además, resulta muy fácil utilizar el periscopio para utilizar diferentes tamaños de cabezal ya que permite bajar el plano del haz de láser, manteniendo la lente focal en la misma posición.

En la figura 9 se ha mostrado una vista en alzado lateral y sección parcial de un equipo para el marcaje por rayos láser que incorpora la presente invención. En dicha figura se observa el generador de rayos láser o "tubo" de rayos láser indicado en general con el numeral (29) acoplado sobre una base inferior (30) en la que está montado el soporte (31) de la lente focal (32), que recibe el haz de rayos láser del cabezal (33) que, a su vez, lo recibe mediante el periscopio parcialmente visible en la figura (34) del que se puede observar el espejo superior a 45º (35).

En la figura 10, que representa esquemáticamente una sección transversal del equipo de la figura 9, se puede apreciar también el espejo a 45º (36) situado en la parte inferior e integrante del llamado "periscopio" del aparato destinado a la introducción del haz de rayos láser en el cabezal (33).

Como se comprenderá, la invención que se ha descrito y representado en realizaciones preferentes admitirá amplias variantes que podrán ser introducidas por los técnicos en la materia a la vista de la información facilitada, debiendo tener en cuenta que la presente invención solamente quedará limitada en su alcance por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

1. Equipo para marcado por rayos láser, del tipo que presenta un tubo generador de un haz de rayos láser y un cabezal con motores galvanométricos de los espejos así como una lente focal para el envío del haz a los puntos de marcado del objeto, caracterizado porque el generador de rayos láser está integrado por un conjunto envolvente realizado en perfiles extrusionados de aleación ligera y el haz de salida está dirigido hacia un conjunto de dos espejos a 45º en disposición sucesiva, destinados a bajar el haz antes de su entrada en el cabezal portador de los espejos controlados por motores galvanométricos, permitiendo la disposición de la lente focal en el mismo plano de la base del tubo generador de rayos láser, aumentando la distancia entre la base del equipo y el objeto a marcar.

2. Equipo para marcado por rayos láser, según la reivindicación 1, caracterizado porque los dos espejos a 45º quedan dispuestos de forma ajustable en ángulo y desplazables verticalmente uno con respecto al otro.

3. Equipo para marcado por rayos láser, según la reivindicación 2, caracterizado porque los espejos en ángulo de 45º son fijables de modo permanente después de su ajuste en ángulo.

4. Equipo para marcado por rayos láser, según la reivindicación 1, caracterizado porque los dos espejos a 45º están dispuestos en la misma vertical.

5. Equipo para marcado por rayos láser, según la reivindicación 1, caracterizado porque la envolvente del generador del haz de rayos láser está integrada por una base dotada de aleteados y guías internas y externas para el guiado y montaje de elementos técnicos y accesorios y una tapa de características similares encajable con la base y susceptible de recibir ambas sendas tapas extremas de cierre.

6. Equipo para marcado por rayos láser, según la reivindicación 1, caracterizado porque la aleación ligera es una aleación de aluminio.

7. Equipo para marcado por rayos láser, según la reivindicación 1, caracterizado porque la base tiene su parte central plana para la recepción del conjunto de dispositivos del generador de rayos láser en las ranuras obtenidas en la misma en la extrusión.