FR2548068A1

FR2548068A1 - Laser marking device

Info

Publication number: FR2548068A1
Application number: FR8310720A
Authority: FR
Inventors: Isabelle Allais; Jean-Claude Farcy
Original assignee: Compagnie Industriel des Lasers CILAS SA
Current assignee: Compagnie Industriel des Lasers CILAS SA
Priority date: 1983-06-29
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1985-01-04
Also published as: FR2548068B1

Abstract

It includes a central disc 1 carrying transparent characters and concentric rings 3 to 7 located in the same plane as the disc 1, these rings also carrying characters, the rings and the disc being mounted so as to rotate about an axis 2 passing through the centre of the disc, and means for directing a laser beam 12 of rectangular cross-section onto the disc and the rings so as to form a rectangular frame 13 whose longitudinal axis of symmetry passes through the centre of the disc. Application to the marking of objects in a mass-production manufacturing line.

Description

Dispositif de marquage par laser
La présente invention concerne un dispositif de marquage par laser, du type comportant - n plaques opaques, chaque plaque étant délimitée extérieurement par un cercle et portant p caractères transparents, les n plaques étant montées en rotation autour d'un axe de rotation passant par les centres des cercles et perpendiculaire aux plaques, - des moyens pour régler la position angulaire des plaques autour de l'axe de rotation afin de grouper dans un cadre rectangulaire n caractères juxtaposés suivant sa longueur, les n caractères appartenant respectivement aux n plaques - et des moyens pour diriger un faisceau laser sur le cadre rectangulaire, de manière que la partie du faisceau ayant traversé les caractères rencontre un objet à marquer.Laser marking device
The present invention relates to a laser marking device, of the type comprising - n opaque plates, each plate being delimited externally by a circle and bearing p transparent characters, the n plates being mounted in rotation around an axis of rotation passing through the centers of the circles and perpendicular to the plates, - means for adjusting the angular position of the plates around the axis of rotation in order to group in a rectangular frame n characters juxtaposed along its length, the n characters belonging respectively to the n plates - and means for directing a laser beam on the rectangular frame, so that the part of the beam which has passed through the characters meets an object to be marked.

Un dispositif de marquage de ce type est décrit dans le brevet n 4.323e317 des Etats-Unis d'Amérique. Dans ce dispositif, les plaques sont des disques dc meme diamètre, empilés parallèlement entre eux. A chaque earaetete porte par un disque est associé deux fenêtres disposées de part et d'autre du caractère, afin de laisser passer le faisceau laser vers les autres disques. A marking device of this type is described in patent No. 4.323e317 of the United States of America. In this device, the plates are disks of the same diameter, stacked parallel to each other. Each earaetete carried by a disc is associated with two windows arranged on either side of the character, in order to let the laser beam pass to the other discs.

Le dispositif de marquage décrit dans ce brevet présente des inconvénients. D'une part les caractères affichés dans le cadre sont situés dans des plans différents, ce qui nuit à la netteté du marquage, notamment lorsque le dispositif comporte un système optique disposé entre les disques et l'objet à marquer. D'autre part, il est difficile d'augmenter le nombre de caractères portés par chaque disque de ce dispositif sans augmenter de manière prohibitive le diamètre des disques. The marking device described in this patent has drawbacks. On the one hand the characters displayed in the frame are located in different planes, which affects the clarity of the marking, especially when the device comprises an optical system arranged between the discs and the object to be marked. On the other hand, it is difficult to increase the number of characters carried by each disc of this device without prohibitively increasing the diameter of the discs.

La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et de réaliser un dispositif de marquage par laser capable d'effectuer des marques particulièrement nettes, chaque caractère de ces marques pouvant être choisi parmi un grand nombre de caractères différents. The object of the present invention is to overcome these drawbacks and to provide a laser marking device capable of making particularly clear marks, each character of these marks being able to be chosen from a large number of different characters.

La présente invention a pour objet un dispositif de marquage par laser, du type spécifié ci-dessus, caractérisé en ce que les n plaques sont constituées par un disque central dont les caractères sont distribués sur sa périphérie, le long de la circonférence du cercle délimitant le disque, et par n - 1 anneaux concentriques disposés successivement et immédiatement autour du disque central, dans un même plan que le disque, l'axe de symétrie longitudinal du cadre rectangulaire passant par la trace de l'axe de rotation sur ledit plan, les caractères portés par chaque couronne étant distribués radialement autour de l'axe de rotation. The present invention relates to a laser marking device, of the type specified above, characterized in that the n plates are constituted by a central disc whose characters are distributed on its periphery, along the circumference of the delimiting circle the disc, and by n - 1 concentric rings arranged successively and immediately around the central disc, in the same plane as the disc, the longitudinal axis of symmetry of the rectangular frame passing through the trace of the axis of rotation on said plane, the characters carried by each crown being distributed radially around the axis of rotation.

Une forme particulière d'exécution de l'objet de la présente invention est décrite ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 7 représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif de marquage selon l'invention, - la figure 2 représente, en plan, le disque et les couronnes du dispositif de marquage selon l'invention - et la figure 3 représente avec plus de détails une partie du dispositif illustré par la figure 1. A particular embodiment of the object of the present invention is described below, by way of example, with reference to the appended drawings in which - Figure 7 schematically shows an embodiment of the marking device according to invention, - Figure 2 shows, in plan, the disc and the crowns of the marking device according to the invention - and Figure 3 shows in more detail a part of the device illustrated in Figure 1.

Sur la figure 1 est montré un disque central métallique 1 circulaire, monté en rotation autour d'un axe 2 perpendiculaire au plan du disque et passant par son centre. Dans le même plan que le disque 1, sont disposés cinq anneaux métalliques coaxiaux 3, 4, 5, 6, 7 disposés successivement et immédiatement autour du disque 1. Ces anneaux sont également montés en rotation autour de l'axe 2. In FIG. 1 is shown a circular metallic central disc 1, mounted in rotation about an axis 2 perpendicular to the plane of the disc and passing through its center. In the same plane as the disc 1, five coaxial metal rings 3, 4, 5, 6, 7 are arranged successively and immediately around the disc 1. These rings are also mounted in rotation about the axis 2.

Comme il est visible sur la figure 2, le disque 1 comporte sur sa périphérie une pluralité de caractères transparents A, B, ..... Z, 0, 1, 2 9, distribués régulièrement sur sa circonférence. Ces caractères peuvent être par exemple découpés dans le disque suivant la forme des lettres ou chiffres à obtenir. Chaque couronne comporte les memes caractères distribués radialement de façon identique. As can be seen in FIG. 2, the disc 1 has on its periphery a plurality of transparent characters A, B, ..... Z, 0, 1, 2 9, distributed regularly around its circumference. These characters can for example be cut out of the disc according to the shape of the letters or numbers to be obtained. Each crown has the same characters distributed radially in an identical manner.

La position angulaire du disque 1 et des anneaux 3 à 7 autour de l'axe 2 peut être réglée au moyen d'un organe 8 (figure 1) muni de boutons tels que 9 montés en rotation autour de l'axe 2. Chaque bouton 9 est solidaire d'un arbre tubulaire relié mécaniquement par des supports radiaux tels que 10 à un anneau 7 ou au disque 1. The angular position of the disc 1 and of the rings 3 to 7 around the axis 2 can be adjusted by means of a member 8 (FIG. 1) provided with buttons such as 9 mounted in rotation around the axis 2. Each button 9 is integral with a tubular shaft mechanically connected by radial supports such as 10 to a ring 7 or to the disc 1.

A proximité de l'organe de réglage 8 est disposé un générateur laser 11 émettant un faisceau 12 de section droite sensiblement rectangulaire. Ce laser peut être par exemple du type C02 à excitation trans verse à pression atmosphérique. Certains de ces lasers émettent un faisceau à section rectangulaire ; lorsqu'on utilise un laser émettant un faisceau cylindrique de révolution, on dispose avantageusement à la sortie du laser un système optique comprenant des lentilles cylindriques pour transformer le faisceau cylindrique en un faisceau à section rectangulaire. Near the adjustment member 8 is arranged a laser generator 11 emitting a beam 12 of substantially rectangular cross section. This laser can for example be of the C02 type with transverse excitation at atmospheric pressure. Some of these lasers emit a beam with a rectangular section; when using a laser emitting a cylindrical beam of revolution, there is advantageously available at the output of the laser an optical system comprising cylindrical lenses for transforming the cylindrical beam into a beam of rectangular section.

Le faisceau 12 coupe ltensemble disque-anneaux suivant un cadre rectangulaire 13 entourant 6 caractères appartenant respectivement au disque et aux différents anneaux. Avantageusement on dispose un masque de marquage 16 fixe, parallèlement à l'ensemble disque-anneaux et à proximité de cet ensemble. Le masque de marquage 16 est constitué par une plaque opaque 28 munie d'un châssis rectangulaire dans lequel sont insérées six alvéoles transparentes telles que 29 disposées en regard des six caractères à marquer.Cette plaque 28 s'étend au moins jusqu'au cadre 13 de fagon à arrêter toute la partie du faisceau laser 12 qui ntéclaire pas les caractères à marquer. Un système optique de concentratlon 14 peut être disposé avantageusement sur le trajet du faisceau à la sortie des earaetères, de façon à former sur un objet à marquer 15 une image des caractères illuminés par le faisceau 12. The bundle 12 cuts the disc-ring assembly in a rectangular frame 13 surrounding 6 characters belonging respectively to the disc and to the different rings. Advantageously, there is a fixed marking mask 16, parallel to the disc-ring assembly and close to this assembly. The marking mask 16 consists of an opaque plate 28 provided with a rectangular frame in which are inserted six transparent cells such as 29 arranged opposite the six characters to be marked. This plate 28 extends at least to the frame 13 so as to stop all the part of the laser beam 12 which does not illuminate the characters to be marked. An optical concentrating system 14 can advantageously be arranged in the path of the beam at the exit of the earaeteres, so as to form on an object to be marked 15 an image of the characters illuminated by the beam 12.

La figure 3 montre avise plus de détails comment peut etre réalisé organe de réglage 8. Cet organe comporte un hati 17 comprenant deux paliers alignés sur l'axe 2 pour supporter un arbre 18 dont une extrémité est fixée au centre du disque 1. Un bouton 19 est solidaire de l'arbre 18. Les autres boutons de réglage tels que 9 sont solidaires d'arbres tubulaires coaxiaux tels que 20. Sur ltextrémlté de chaque arbre, du côté de l'ensemble disque-anneaux, sont disposés trois bras radiaux 21 à 1200 sur lesquels sont disposés des tiges 22 parallèles à l'axe 2. Ces tiges sont elles même fixées sur un anneau 3. Figure 3 shows notice more details how can be achieved adjustment member 8. This member comprises a hati 17 comprising two bearings aligned on the axis 2 to support a shaft 18 whose one end is fixed to the center of the disc 1. A button 19 is integral with the shaft 18. The other adjustment knobs such as 9 are integral with coaxial tubular shafts such as 20. On the end of each shaft, on the side of the disc-ring assembly, are arranged three radial arms 21 at 1200 on which rods 22 are arranged parallel to the axis 2. These rods are themselves fixed on a ring 3.

Un bouton quelconque, comme le bouton 9, comporte une première surface cylindrique 23 sur laquelle sont gravés des caractères correspondant à ceux portés par l'anneau entraîné 3. Le bâti 17 comporte un repère fixe qui peut être situé par exemple à l'extremité supérieure 24 du bati 17. Lorsqu'un caractère gravé sur la surface 23 est en alignement du repère, le même caractère de l'anneau entratné 3 est affiché dans le masque 16. le bouton 9 comporte une autre surface cylindrique 25 munie de logements en nombre égal à celui des caractères. Par ailleurs, le bâti 17 comporte un support 26 dans lequel sont fixés six organes élastiques tels que 27 aptes à s'engager dans les logements des 6 boutons.Ces organes peuvent comporter, comme illustré par la figure 3, des billes poussées vers les logements par des ressorts. Chaque bouton peut être muni d'une bordure molletée (non représentée) pour faciliter sa commande manuelle en rotation. Any button, like button 9, has a first cylindrical surface 23 on which are engraved characters corresponding to those carried by the driven ring 3. The frame 17 has a fixed mark which can be located for example at the upper end 24 of the frame 17. When a character engraved on the surface 23 is in alignment with the reference, the same character of the driven ring 3 is displayed in the mask 16. the button 9 has another cylindrical surface 25 provided with housings in number equal to that of the characters. Furthermore, the frame 17 comprises a support 26 in which six elastic members such as 27 are fixed, capable of engaging in the housings of the 6 buttons. These organs may include, as illustrated in FIG. 3, balls pushed towards the housings by springs. Each button can be provided with a knurled border (not shown) to facilitate its manual control in rotation.

Le dispositif représenté sur les figures 1 à 3 fonctionne de la manière suivante. The device shown in Figures 1 to 3 operates as follows.

On règle d'abord la position angulaire des boutons 9 de façon à disposer en alignement du repère les caractères faisant partie de la marque à graver, afin de faire apparattre cette marque à l'intérieur du cadre 13 en regard du masque 16. Les organes élastiques tels que 27 permettent de fixer de manière précise la position angulaire du disque 1 et des anneaux 3 à 7 pour les différents groupements de caractères pou vant être affichés dans le cadre. Puis on déclenche une impulsion du générateur laper 11, de façon à graver, par effet thermique, l'image des caractères illuminés, cette image étant formée par le système optique 111 sur l'objet 15. L'utilisation d'un système- optique n'est pas indispensable puisque la section du faisceau laser ayant traversé le masque a la forme des caractères.Cependant, le système optique permet d'obtenir un marquage plus net et d'adapter plus facilement les dimensions des caractères à graver. L'utilisation du masque de marquage 16 permet d'éviter que le faisceau 12 ne passe entre les plaques comportant les caractères. On élimine ainsi des bavures parasites qui pourraient etre imprimées sur l'objet 15. La commande manuelle de rotation du disque et des anneaux peut être remplacée par une commande automatique. The angular position of the buttons 9 is first adjusted so as to have the characters forming part of the mark to be aligned in alignment with the mark, in order to make this mark appear inside the frame 13 opposite the mask 16. The organs elastic bands such as 27 allow precise fixing of the angular position of the disc 1 and the rings 3 to 7 for the various groups of characters which can be displayed in the frame. Then a pulse of the lapping generator 11 is triggered, so as to burn, by thermal effect, the image of the illuminated characters, this image being formed by the optical system 111 on the object 15. The use of an optical system is not essential since the section of the laser beam having passed through the mask has the shape of the characters. However, the optical system makes it possible to obtain a sharper marking and to adapt more easily the dimensions of the characters to be engraved. The use of the marking mask 16 makes it possible to prevent the beam 12 from passing between the plates bearing the characters. This eliminates parasitic burrs which could be printed on the object 15. The manual control of rotation of the disc and of the rings can be replaced by an automatic control.

Dans ce cas, les boutons sont remplacés par des roues dentées entratnées par engrenage à l'aide de moteurs pas à pas par un circuit de commande électronique.In this case, the buttons are replaced by gear wheels driven by gears using stepper motors by an electronic control circuit.

Bien entendu, l'écartement entre les différents caractères portéspar le disque et les anneaux doit être suffisamment grand pour que les bras radiaux, tels que 10 et 21, d'entratnement des anneaux ne gènent pas la propagation du faisceau laser vers le masque. Néanmoins, le dispositif selon l'invention permet de grouper sur un même anneau un nombre bien plus important de caractères que celui qu'il est possible d'obtenir sur les disques du dispositif selon l'art antérieur cité plus haut. Of course, the spacing between the different characters carried by the disc and the rings must be large enough so that the radial arms, such as 10 and 21, for driving the rings do not interfere with the propagation of the laser beam towards the mask. However, the device according to the invention makes it possible to group on a same ring a much greater number of characters than that which it is possible to obtain on the disks of the device according to the prior art cited above.

De plus, le dispositif selon l'invention permet d'obtenir des marques beaucoup plus nettes en raison du fait que l'ensemble des caractères affichés à l'intérieur du cadre 13 est situé dans un même plan. In addition, the device according to the invention makes it possible to obtain much sharper marks due to the fact that the set of characters displayed inside the frame 13 is located in the same plane.

Le dispositif selon l'invention peut être appliqué par exemple au marquage d'objets d'une channe de fabrication en série. The device according to the invention can be applied for example to the marking of objects of a chain of mass production.

Claims

1 / Laser marking device, comprising - n opaque plates, each plate being delimited externally by a circle and bearing p transparent characters, the n plates being mounted in rotation around an axis of rotation passing through the centers of the circles and perpendicular to the plates, - means for adjusting the angular position of the plates around the axis of rotation in order to group in a rectangular frame n characters juxtaposed along its length, the n characters belonging respectively to the n plates - and means for directing a beam laser on the rectangular frame, so that the part of the beam having passed through the characters meets an object to be marked, characterized in that the n plates are constituted by - a central disc (1) whose characters (0,1, 2. ... 9, A, B .... Z) are distributed on its periphery, along the circumference of the circle externally delimiting the disc, - and n - 1 concentric rings (3 to 7) arranged succes immediately and around the central disc, in the same plane as the disc, the longitudinal axis of symmetry of the rectangular frame (13) passing through the trace of the axis of rotation (2) on said plane, the characters (A, B,

C) carried by each ring (3) being distributed radially around the axis of rotation (2).

2 / Device according to claim 1, characterized in that said means for adjusting the angular position of the plates around the axis of rotation comprise n adjustment knobs (9, 19) respectively secured to n coaxial tubular shafts (20, 18) mounted in rotation about the axis of rotation, the n plates being fixed respectively on the n shafts by radial supports (10, 21-22).

3 / Device according to claim 2, characterized in that each button (9) comprises a cylindrical surface (23) bearing p characters identical to those of the plate, and that the device comprises a frame (17) carrying a fixed mark of the respective angular position of the n buttons, the character carried by a button and located opposite the reference being identical to the character displayed in the frame (13) and carried by the plate (3) integral with the button (9).

4 / Device according to claim 3, characterized in that each button (9) has another cylindrical surface (25) on which are formed p housings and that the device comprises n elastic members (27) capable of engaging in the housings n buttons, so as to precisely fix the angular position of the plates for any grouping of characters displayed in the frame (13).

5 / Device according to claim 1, characterized in that said means for directing a laser beam on the frame comprises a gas laser generator (11) delivering a beam (12) of substantially rectangular cross section.

6 / Device according to claim 4, earactérìsé in that it further comprises an optical system (14) has between the frame (13) and the object (15) to mark, to form on this object the image of the characters illuminated by the laser beam.

7 / Device according to claim 1, characterized in that it further comprises a marking mask (fixed has between the laser generator (11) and the plates (1, 3 to 7), es mask carrying n transparent cells (29 ) arranged opposite the n characters grouped in frame (13).