PL233921B1

PL233921B1 - Method for marking materials by means of a laser beam engraving and the set of devices for marking materials by means of a laser beam engraving

Info

Publication number: PL233921B1
Application number: PL420242A
Authority: PL
Inventors: Grzegorz Gromacki; Damian Bryłkowski
Original assignee: Smg Solutions Spólka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia; Smg Solutions Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2019-12-31
Also published as: PL420242A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób znakowania materiałów poprzez grawerowanie wiązką laserową oraz zestaw urządzeń do znakowania materiałów poprzez grawerowanie wiązką laserową. Wynalazek ma zastosowanie w szczególności w procesach wytwarzania i taśmowej produkcji produktów złożonych z wielu elementów.The subject of the invention is a method of marking materials by engraving with a laser beam and a set of devices for marking materials by engraving with a laser beam. The invention is particularly applicable to manufacturing processes and the mass production of multi-component products.

Z powszechnej wiadomości znana jest potrzeba oznaczania produktów celem ich identyfikacji. Zdarza się, że identyfikacja pomaga w usprawnianiu procesów technologicznych. Najczęściej dzięki znakowaniu zapewniana jest większa pewność przeprowadzania procesu w sposób poprawny, czyli pewność, że dana operacja technologiczna przeprowadzana jest na odpowiednim stanowisku, a także z udziałem przeznaczonego do tej operacji produktu i narzędzi. Powszechne jest odczytywanie oznaczenia za pomocą stosownego czujnika, w tym także odczytywanie poprzez kamerę wizyjną, rozpoznawanie oznaczenia, czy to automatyczne, czy też przez operatora, a w następstwie kierowanie produktu pojedynczego, bądź grupy produktów właściwym torem w dalszym procesie.It is well known that products need to be marked in order to identify them. It happens that the identification helps to improve technological processes. Most often, thanks to labeling, greater certainty is ensured that the process is carried out correctly, i.e. certainty that a given technological operation is carried out at the appropriate position, as well as with the use of the product and tools intended for this operation. It is common to read a tag with an appropriate sensor, including reading by a vision camera, recognizing the tag, whether automatic or by an operator, and then steer a single product or group of products along the right path in a downstream process.

Taki sposób postępowania znany jest np. ze zgłoszenia o numerze PCT/US1999/019281, gdzie przedmiotem wynalazku jest wielowidmowe urządzenie do zobrazowania oraz jego zastosowanie do znakowania i kodowania na przykład wyrobów włókienniczych, bielizny, ubrań, dokumentów i opakowań w celu szybkiej maszynowej identyfikacji i sortowania. Przedstawiono w nim sposoby i urządzenia do identyfikowania przedmiotów poprzez informacje kodowane w nałożonym znaku, jak również nowy schemat dekodowania znaków. Opisano sposób drukowania fluorescencyjnych znaków na przedmiocie, takim jak zgrzewana etykieta, by utworzyć jednoznaczną liczbę identyfikacyjną lub znaki, jak również system czytnikowy do odczytywania nałożonych znaków. System czytnikowy zawiera źródło oświetlenia, które pobudza fluorescencyjne znaki w kombinacji z urządzeniem wrażliwym na barwę, takim jak kamera, które jest ślepe na długość fali oświetlenia, ale może rozróżniać barwę fluorescencji i względne uporządkowanie przestrzenne fluorescencyjnych znaków, w których zakodowane są dane.Such a procedure is known e.g. from the application with the number PCT / US1999 / 019281, where the subject of the invention is a multi-spectral imaging device and its use for marking and coding, for example, textiles, underwear, clothes, documents and packaging for quick machine identification and sort. It discloses methods and devices for identifying items by information encoded in a superimposed character, as well as a new character decoding scheme. Described is a method of printing fluorescent marks on an object such as a heat seal label to form a unique identification number or marks, as well as a reader system for reading the applied marks. The reader system includes an illumination source that excites the fluorescent characters in combination with a color sensitive device such as a camera that is blind to the wavelength of the illumination but can distinguish between the fluorescence color and the relative spatial order of the fluorescent characters into which the data is encoded.

Wskazane rozwiązanie dotyczy jedynie idei korzystania z informacji zawartej w kodzie, pokazuje metodę nakładania kodu na produkt i jego odczytywania. Nie powoduje jednak korzyści technicznych samego procesu, dla którego znakowanie jest wykonywane, ponieważ znakowanie wymaga określonego czasu potrzebnego na jego przeprowadzenie. Operacja znakowania technicznie wydłuża więc proces wytwarzania samego produktu, albo o ile kod nakładany jest z opóźnieniem względem wytwarzania produktu, to sam w sobie jest czasochłonny. Wynikowo dopiero produkt z nałożonym kodem może być przydatny w identyfikacji, dopiero dla innych następnych operacji technologicznych, przy czym to wydaje się być możliwe do przewidzenia.The indicated solution concerns only the idea of using the information contained in the code, it shows the method of applying the code to the product and its reading. It does not, however, bring a technical advantage to the process itself for which the marking is performed, since the marking requires a certain amount of time to carry it out. The marking operation technically lengthens the manufacturing process of the product itself, or if the code is applied with a delay relative to the production of the product, it is in itself time consuming. As a result, only the product with the applied code can be useful for identification, only for other subsequent technological operations, and this seems to be predictable.

Przykładem innego rodzaju znakowania produktów jest treść zgłoszenia polskiego wynalazku o numerze PL 401642, w którym opisany jest sposób znakowania materiałów budowlanych. W tym konkretnym ujawnionym sposobie, do gotowego materiału budowlanego wprowadza się elektroniczny chip emitujący indywidualny sygnał identyfikujący, wykonuje się próbny odczyt celem weryfikacji jego czytelności, zapisuje sygnał w bazie danych, po czym oznacza się materiał w sposób trwały i widoczny z wykorzystaniem kodu kreskowego.An example of a different type of product marking is the content of the Polish invention application No. PL 401642, which describes the method of marking building materials. In this particular disclosed method, an electronic chip emitting an individual identifying signal is inserted into the finished building material, a test reading is made to verify its legibility, the signal is stored in a database, and the material is permanently and visibly marked with a barcode.

Przeznaczeniem tego rodzaju metody, nawet z uwzględnieniem wstępnego odczytu jest poprawna identyfikacja, przy czym można przyjąć, że nie stanowi to w obecnej dobie zbytniego skomplikowania. Niestety, jest to więc kolejne znane rozwiązanie, które wydłuża przynajmniej jeden z procesów technologicznych, wytwarzania produktu z chip'em, bądź implementacji chip'u do wytworzonego już produktu.The purpose of this type of method, even taking into account the initial reading, is correct identification, but it can be assumed that it is not too complicated nowadays. Unfortunately, it is another known solution that extends at least one of the technological processes, the production of a product with a chip, or the implementation of a chip into an already manufactured product.

Inne znane ze zgłoszenia polskiego o numerze PL 400015 rozwiązanie to sposób nadzorowania przebiegu procesu wytwarzania blaszanych elementów metalowych, w którym na linii produkcyjnej do wytworzenia pojedynczego elementu pobiera się arkusz blachy z magazynu blach, który następnie na określonych stanowiskach obróbczych docina się do pożądanego kształtu, nawierca się w nim otwory, mocuje się do niego elementy dodatkowe, zagina się arkusz i poddaje się go lakierowaniu i znakowaniu. Kluczowe jest, że na linii produkcyjnej prowadzi się równoległą obróbkę wielu rodzajów różnych elementów, które przenosi się pomiędzy stanowiskami linii produkcyjnej na paletach. Rozwiązanie ułatwia identyfikację tych elementów, gdyż wyposaża się palety w tarcze kodów kreskowych w postaci pokrywy z otworem, przez który widoczny jest jeden z kodów kreskowych umieszczonych poniżej pokrywy, na ruchomej tablicy z zestawem kodów kreskowych. Identyfikację produktu i jego obecny status na linii produkcyjnej wykonuje się dzięki temu, że po zakończeniu obróbki elementu na danym stanowisku obróbczym przemieszcza się tablicę względem pokrywy w celu zmiany kodu kreskowego, który ma szansęAnother solution known from the Polish application No. PL 400015 is a method of supervising the course of the process of manufacturing sheet metal elements, in which a sheet of metal is taken from the warehouse of sheet metal on the production line, which is then cut to the desired shape at certain processing stations, holes are made in it, additional elements are attached to it, the sheet is bent and it is varnished and marked. It is crucial that the production line is simultaneously processing many types of different elements that are transferred between the production line stations on pallets. The solution facilitates the identification of these elements, because the pallets are equipped with barcode discs in the form of a cover with an opening through which one of the barcodes placed below the cover is visible, on a movable board with a set of barcodes. Product identification and its current status on the production line are performed thanks to the fact that, after the element is processed at a given processing station, the board is moved in relation to the cover in order to change the barcode that has a chance

PL 233 921 B1 być widoczny przez otwór pokrywy. Przed przystąpieniem do wykonania obróbki na następnym stanowisku, sprawdza się zgodność produktu, stanowiska i narzędzia oraz zaplanowanej na stanowisku operacji technologicznej, po czym rozpoczyna się taką obróbkę. Są to jedynie niestety operacje na bazach danych, które nie skracają technicznego procesu obróbczego danego elementu metalowego. Należy bowiem dokonać w odpowiednim czasie samego znakowania, które to, co już wspominano, zabiera czas na to potrzebny. Potrzebne jest także dokonanie przyporządkowania kodu, palety i artykułu blaszanego podlegającego obróbce. Wydłuża to więc właściwy proces na całej linii technologicznej, tym bardziej, im więcej jest stanowisk i im więcej jest różnych elementów metalowych. W skrajnym przypadku proces produkcyjny na linii technologicznej może ulec zablokowaniu, gdyż może się okazać, że dla znacznej ilości różnych elementów, umieszczenie kodu pod pokrywą nie będzie możliwe z powodu ich liczności, albo też będą to tak niewyraźnie naniesione oznaczenia z powodu ich małych gabarytów, że nastąpi pomyłka w procesie.The PL 233 921 B1 can be seen through the cover opening. Before starting the processing at the next station, the compliance of the product, station and tool as well as the technological operation planned at the station is checked, and then such processing is started. Unfortunately, these are only operations on databases that do not shorten the technical processing process of a given metal element. Indeed, the marking itself must be made in due time, which, as already mentioned, takes the time needed for this. It is also necessary to assign a code, pallet and sheet metal article to be processed. Therefore, it extends the actual process along the entire technological line, the more so, the more stations there are and the more different metal elements. In an extreme case, the production process on the production line may be blocked, as it may turn out that for a large number of different elements, placing the code under the cover will not be possible due to their number, or they will be so indistinctly marked due to their small dimensions, that there will be a mistake in the process.

Z innego rozwiązania, patentu polskiego o numerze PAT218371 znana jest konstrukcja, która pozwala przy laserowej obróbce materiału znacząco oszczędzić czas niezbędny do obróbki materiału blaszanego. Urządzenie do cyfrowej obróbki elementu techniką laserową zawiera układ zasilania, układ sterowania, korpus osadzony na podłożu, co najmniej jeden osadzony na podporze ruchliwie względem podłoża i korpusu stół do mocowania elementu obrabianego, głowicę lasera o co najmniej dwóch prostopadłych względem siebie stopniach swobody tworzących płaszczyznę ponad obszarem stołu ustalonym w pozycji obróbki elementu wewnątrz korpusu, a stół ma także ustaloną pozycję wymiany elementu. Stół jest obrotowy, wyposażony w złącze obrotowe i od dwóch do ośmiu kompletów systemu mocowania elementu. Część stołu w ustalonej pozycji wymiany elementu znajduje się poza korpusem, gdy inna część stołu w ustalonej pozycji obróbki elementu znajduje się wewnątrz korpusu, a każda część stołu może być ustalona w dowolnej z tych pozycji. Stół obrotowy może być pozycjonowany i może posiadać automat do wymiany elementu obrabianego. Urządzenie może posiadać kolejny niezależny stół obróbczy. Oszczędność czasu w rozwiązaniu nie jest związana z oznaczaniem elementu, jednak dla produkcji taśmowej identycznego rodzaju elementu oznaczanie nie jest procesem niezbędnym. Kluczowa wydaje się być korzyść wynikająca z jednoczesnego wykonywania obróbki urządzeniem laserowym z innym procesem technologicznym. Wiadomym jest, że podczas procesu prowadzonego urządzeniem laserowym produkt zazwyczaj był jedynie pojedynczo obrabiany, musiał zostać wprowadzony pod głowicę laserową i spod niej usunięty, aby kolejny produkt mógł być poddany obróbce wiązką lasera.Another solution, the Polish patent number PAT218371, is a design that allows for laser material processing to significantly save time necessary for processing sheet material. The device for digital processing of an element by means of a laser technique includes a power supply system, a control system, a body mounted on the substrate, at least one mounted on the support movable in relation to the substrate and the body, a workpiece clamping table, a laser head with at least two perpendicular degrees of freedom forming a plane above with the table area fixed at the workpiece machining position inside the body, and the table also has a fixed workpiece replacement position. The table is rotating, equipped with a rotating joint and two to eight sets of the element clamping system. The table part in a fixed element replacement position is outside the body, when another table part in a fixed element processing position is inside the body, and each table part can be fixed in any of these positions. The rotary table may be positioned and may have an automatic workpiece replacement. The device may have another independent processing table. The time saving in the solution is not related to the marking of the element, but for the mass production of the same type of element, marking is not a necessary process. The key benefit seems to be the simultaneous processing of the laser device with another technological process. It is known that during a laser-guided process, the product has usually only been treated individually, it had to be introduced under the laser head and removed from underneath it in order for the next product to be processed with the laser beam.

Ze zgłoszenia PCT/NL1996/000082 znany jest laserowy system obróbczy, który obrabia element dopiero po skanowaniu wiązką laserową tegoż elementu, aby obróbka odbyła się w zarysie elementu. System zawiera źródło wiązki laserowej, element zaciskowy do tymczasowego zaciskania elementu obrabianego i układ sterujący do skanowania elementu obrabianego za pomocą wiązki laserowej, przy czym układ sterujący zaopatrzony jest w jednostkę przetwarzającą do pozycjonowania wiązki laserowej względem elementu obrabianego. Wydaje się, że wskazana idea rozwiązania to konieczność technologiczna, jednak specyficzne prowadzenie wiązki promienia lasera jest możliwe dopiero dzięki temu, że istnieje element zaciskowy do tymczasowego zaciskania elementu obrabianego i umożliwia objęcie obszaru wiązka lasera.From the PCT / NL1996 / 000082 application, a laser processing system is known, which processes the element only after scanning the element with a laser beam so that the processing takes place in the element outline. The system comprises a laser beam source, a clamping element for temporarily clamping a workpiece, and a control system for scanning a workpiece with a laser beam, the control system having a processing unit for positioning the laser beam relative to the workpiece. It seems that the indicated idea of the solution is a technological necessity, however, the specific guidance of the laser beam is only possible due to the fact that there is a clamping element for temporary clamping of the workpiece and allows the area of the laser beam to be covered.

Wyżej wskazana idea została rozwinięta i połączona z innymi rozwiązaniami, a także wzbogacona o nowy pomysł, który faktycznie daje znaczną oszczędność czasową dla procesów technologicznych, poprzez ich współistnienie w tej samej jednostce czasowej. Rzecz dotyczy rozwiązania ujawnionego w patencie polskim o numerze PAT217478. Opisano w nim sposób sterowania ruchem głowic laserowego urządzenia do cięcia i grawerowania materiałów w arkuszach, w którym głowicę tnącą i laser znakujący wprawia się w ruch w wyniku złożenia ruchu wózka portalu i ruchu samego portalu we współrzędnych XY. W sposobie steruje się obiema różnymi głowicami lasera jednocześnie, mając na uwadze ich funkcje, a miejsce cięcia materiału utrzymuje się w stałej odległości od środka obszaru znakowania, zaś tnie się z prędkością wypadkową Vp, która to prędkość wypadkowa Vp równa jest prędkości z którą porusza się środek układu współrzędnych obszaru znakowania, a wiązce lasera znakującego nadaje się wypadkową prędkość Vs, zależną od prędkości kątowej zwierciadeł głowicy skanującej. Użyte w tym znanym sposobie laserowe urządzenie jednocześnie do cięcia i grawerowania materiałów w arkuszach, zawiera głowicę lasera tnącego, umieszczoną na wózku portalu, przesuwanym na prowadnicach na belce portalu, która umieszczona jest na prowadnicach osadzonych prostopadle. Urządzenie posiada laser grawerujący połączony z głowicą skanującą wyposażoną w układ wychylnychThe above-mentioned idea has been developed and combined with other solutions, as well as enriched with a new idea, which actually gives significant time savings for technological processes, through their coexistence in the same time unit. The issue concerns the solution disclosed in the Polish patent number PAT217478. It describes a method of controlling the movement of the laser heads of a sheet material cutting and engraving machine, in which the cutting head and the marking laser are set in motion by assembling the movement of the portal carriage and the movement of the portal itself in XY coordinates. The method controls both different laser heads simultaneously, taking into account their functions, and the place of cutting the material is kept at a constant distance from the center of the marking area, and it is cut with the resultant speed Vp, which resultant speed Vp is equal to the speed at which it is moving the center of the coordinate system of the marking area, and the marking laser beam is given the resultant velocity Vs, depending on the angular velocity of the scanning head mirrors. The laser device used in this known method simultaneously for cutting and engraving materials in sheets, comprises a cutting laser head placed on a portal carriage, sliding on guides on a portal beam, which is placed on guides mounted perpendicularly. The device has an engraving laser connected to a scanning head equipped with a tilting system

PL 233 921 B1 zwierciadeł umożliwiających przemieszczanie wiązki laserowej wewnątrz zaznaczonego obszaru znakowania, umieszczony wspólnie z głowicą lasera tnącego, na wózku portalu usytuowanym na prowadnicach zamocowanych wzdłuż belki portalu, do której zamocowane są prowadnice.The mirrors enabling the movement of the laser beam inside the marked marking area, placed together with the cutting laser head, on the portal carriage located on the guides mounted along the portal beam to which the guides are attached.

We wskazanym rozwiązaniu wiązka promienia laserowego jest przemieszczana w obszarze grawerowania dzięki ruchomym zwierciadłom, które kierują tą wiązkę precyzyjnie w punkt podlegający obróbce. Punkt może być dowolnie wybrany położeniem, byleby znajdował się wewnątrz obszaru znakowania. Nie zawsze jednak obróbka materiału zasadnie winna być cięta, a znane rozwiązanie jedynie taki rodzaj obróbki umożliwia wykonać wraz z grawerowaniem. Wskazane rozwiązanie nie umożliwia wykonywania innej operacji technologicznej. Nie ułatwia również przeprowadzania złożonych procesów wytwarzania, a także nie wpływa na inne operacje technologiczne. Operacja znakowania, czy też inaczej grawerowania, jest wykonywana jedynie w sposób stacjonarny, tzn. na stanowisku do tego celu przeznaczonym, promieniem lasera kierowanym precyzyjnie poprzez zwierciadła odchylające wiązkę laserową, co jako jedyna metoda pracy lasera grawerującego do tej pory była znana i możliwa.In the indicated solution, the laser beam is moved in the engraving area thanks to movable mirrors which direct the beam precisely at the point to be processed. The point can be chosen with any position as long as it is inside the marking area. However, the processing of the material should not always be cut, and the known solution is only able to perform this type of processing together with engraving. The indicated solution does not allow to perform another technological operation. It also does not facilitate complex manufacturing processes, and does not affect other technological operations. The operation of marking, or engraving in other words, is performed only in a stationary manner, i.e. on a station intended for this purpose, with a laser beam directed precisely through mirrors deflecting the laser beam, which was the only method of engraving laser operation so far known and possible.

Wspomniane rozwiązania, za wyjątkiem ostatniego opisanego, nie niwelują jednak niedogodności polegającej na konieczności przeznaczenia dodatkowego czasu na wykonywanie grawerowania, szczególnie na potrzeby znakowania kodem. Ostatnie nie niweluje potrzeby wykonywania innych operacji technologicznych, które za wyjątkiem cięcia, muszą być wykonywane w złożonym z wielu operacji procesie, a także nawet to cięcie ogranicza do arkuszy płaskich, ponieważ grawerowanie na innej powierzchni jest ujawnionym urządzeniem niewykonalne.The above-mentioned solutions, except for the last one described, do not, however, eliminate the inconvenience of having to spend additional time on engraving, especially for code marking. The latter does not eliminate the need to perform other technological operations which, apart from cutting, have to be performed in a multi-operation process, and even this cutting is limited to flat sheets because engraving on another surface is impracticable.

Stąd wydaje się znaczącym postępem w stosunku do znanych technologii zniwelowanie tych niedogodności tak, aby wielowątkowy proces wytwarzania artykułu złożonego, podlegającego wielu różnym operacjom technologicznym, na skutek których artykuł jest obrabiany odmiennymi technikami, np. cięciem, wierceniem, gięciem, spawaniem, co szczególnie dotyczyć może artykułów metalowych, mógł być prowadzony przy współudziale laserowego urządzenia grawerującego, mogącego być wykorzystanym na dowolnym etapie procesu. Celem rozwiązania według wynalazku jest także zapewnienie takiego sposobu pracy lasera, aby był on uniezależniony od przeciążeń, od operacji poprzedzającej i od operacji następującej po grawerowaniu, czyli oznacza to także, że laserowe urządzenie, bądź zestaw urządzeń zawierających laserowe urządzenie grawerujące, do grawerowania na dowolnym etapie procesu jest możliwe do pracy przy dowolnym położeniu głowicy laserowej grawerującej względem podłoża i stanowiska roboczego.Hence, it seems a significant progress in relation to known technologies to overcome these inconveniences, so that the multithreaded process of producing a complex article, subject to many different technological operations, as a result of which the article is processed with different techniques, e.g. cutting, drilling, bending, welding, which is especially relevant maybe metal articles, it could be guided with the participation of a laser engraving device that could be used at any stage of the process. The object of the solution according to the invention is also to provide such a method of laser operation that it is independent from overloads, from the preceding operation and from the operation following the engraving, i.e. it also means that the laser device, or a set of devices comprising a laser engraving device, can be engraved on any stage of the process, it is possible to work at any position of the laser engraving head in relation to the substrate and the work station.

Sposób znakowania materiałów poprzez grawerowanie wiązką laserową, w którym materiał przenosi się pomiędzy stanowiskami linii produkcyjnej, a także tymczasowo zaciska się go w uchwycie na czas grawerowania, polega na tym, że wiązka laserowa jest ukierunkowywana punktowo na obszar grawerowany znajdujący się na powierzchni materiału, a głowica lasera jest przemieszczana ponad materiałem w zakresie obszaru grawerowanego, poprzez wprawianie jej w ruch w wyniku złożenia ruchu wózka głowicy, przemieszczanego na prowadnicach w płaszczyźnie w kierunku X i Y wzajemnie prostopadłym i jednocześnie ponad obszarem grawerowania. Odczytuje się także wygrawerowane oznaczenie za pomocą stosownego czujnika przynajmniej weryfikująco, a grawerowanie odbywa się podczas wykonywania innej operacji technologicznej. Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że grawerowanie wykonywane jest podczas przenoszenia elementu ramieniem robota pomiędzy stanowiskami dedykowanymi do innych niż grawerowanie operacji technologicznych linii produkcyjnej, w szczególności w chwili, gdy element znajduje się w ruchu, a przenoszenie z wykorzystaniem tymczasowego zacisku odbywa się po dowolnej trajektorii, prostej, krzywej, rotacyjnej lub złożonej z tych wskazanych rodzajów ruchu, czyli grawerowanie ma miejsce podczas przenoszenia materiału po torze w przynajmniej dwóch osiach swobody. Grawerowanie prowadzi się wiązką propagowaną z głowicy lasera jedynie w jednym stałym kierunku, czyli pod kątem 0° do osi głowicy lasera, a zmiana grawerskiego punktu obróbczego jest co do precyzji zapewniana przez napęd z bezszczotkowych silniczków prądu stałego, które poprzez przekładnie planetarne przenoszą napęd na prowadnice wyposażone w śruby kulowe, które dokonują zamiany ruchu obrotowego na postępowy, co nadzorowane jest przez enkodery inkrementalne, po jednym komplecie na każdą oś przemieszczania się głowicy lasera. Urządzenie laserowe do grawerowania operuje na ruchomym ramieniu robota pomiędzy tym ramieniem i materiałem zaciśniętym w uchwycie robota.The method of marking materials by laser beam engraving, in which the material moves between the stations of the production line, and is also temporarily clamped in the holder during engraving, is based on the fact that the laser beam is directed point at the engraved area located on the surface of the material, and the laser head is moved over the material in the range of the engraved area by being made to move as a result of the composite motion of the head carriage, which is moved on the guides in the plane in the X and Y directions mutually perpendicular and simultaneously over the engraving area. The engraved marking is also read by means of an appropriate sensor at least verifying, and the engraving is carried out while performing another technological operation. The method according to the invention is characterized by the fact that the engraving is performed during the transfer of the element with the robot arm between stations dedicated to technological operations other than engraving of the production line, in particular when the element is in motion, and the transfer using a temporary clamp takes place at any time. trajectory, straight, curve, rotational or composed of these indicated types of movement, i.e. engraving takes place while the material is moving along the path in at least two axes of freedom. Engraving is carried out with a beam propagating from the laser head in only one constant direction, i.e. at an angle of 0 ° to the axis of the laser head, and the change of the engraving machining point is precisely ensured by the drive from brushless DC motors, which transfer the drive to the guides through planetary gears equipped with ball screws that convert the rotary motion into a progressive one, which is monitored by incremental encoders, one set for each axis of the laser head movement. The laser engraving machine operates on a movable robot arm between the arm and the material clamped in the robot's holder.

Korzystnie na linii produkcyjnej obrabia się materiał na określonych stanowiskach obróbczych w szczególności bądź to tnąc go, bądź nawiercając w nim otwory, bądź zaginając go, bądź szlifując go, bądź lakierując, bądź mocując do niego elementy dodatkowe. Sposób w szczególności może dotyczyćPreferably, the material is processed on the production line at specific processing stations, in particular either by cutting it or drilling holes in it, or by bending it, grinding it, or by varnishing it, or by attaching additional elements to it. The method in particular may concern

PL 233 921 B1 obróbki artykułów metalowych lub tworzywowych, płaskich bądź profilowanych, przeznaczanych do produkcji elementów samochodowych. Korzystnie odczytuje się także nałożone oznaczenie po wykonaniu grawerowania, korzystnie czujnikiem optycznym, a najlepiej kamerą. Korzystnie nanosi się kod paskowy, w szczególności kod QR. Korzystnie przed wykonaniem grawerowania weryfikuje się czytnikiem połączonym z układem sterowania poprzednio naniesione oznaczenia, czy obieg materiału na linii produkcyjnej jest zgodny z planowaną kolejną operacją technologiczną. Czytnikiem korzystnie jest czujnik optyczny w rodzaju kamery albo czytnika kodów paskowych. Korzystnie w linii produkcyjnej prowadzi się jednocześnie obróbkę wielu rodzajów różnych materiałów albo wielu różnych elementów wykonywanych z tego samego materiału, przy czym dostosowuje się moc wiązki laserowej do rodzaju i twardości materiału.The processing of metal or plastic articles, flat or profiled, intended for the production of automotive components. Preferably, the superimposed marking is also read after the engraving has been performed, preferably with an optical sensor, preferably a camera. Preferably a bar code, in particular a QR code, is applied. Preferably, before the engraving is performed, the previously applied markings are verified with a reader connected to the control system whether the material flow on the production line is compatible with the planned next technological operation. The reader is preferably an optical sensor like a camera or a barcode reader. Preferably, the production line processes many kinds of different materials or many different elements made of the same material simultaneously, and the power of the laser beam is adjusted to the type and hardness of the material.

Zestaw urządzeń do znakowania materiałów poprzez grawerowanie wiązką laserową, zawiera przynajmniej dwa stanowiska linii produkcyjnej, pomiędzy którymi umieszczony jest robot z ramieniem o co najmniej dwóch osiach swobody, a także zawiera układ sterujący procesami linii technologicznej, laser grawerujący z głowicą laserową przemieszczany ponad obszarem grawerowania materiału. Ramię posiada uchwyt do tymczasowego zaciśnięcia materiału obrabianego, natomiast głowica lasera umieszczona jest na wózku przemieszczanym dzięki prowadnicom osadzonym względem siebie prostopadle, a prowadnice umieszczone są na ramie nośnej lasera grawerującego. Zestaw charakteryzuje się tym, że wiązka laserowa jest propagowana z głowicy lasera pod kątem 0° do osi głowicy lasera, a napęd głowicy lasera jest zapewniany przez bezszczotkowe silniczki prądu stałego, połączone poprzez przekładnie planetarne z prowadnicami wyposażonymi w śruby kulowe osadzone jednostronnie w łożysku, na których to prowadnicach przemieszczają się wózki. Precyzyjny przesuw wózków jest sterowany przez enkodery inkrementalne. Laser grawerujący jest umieszczony na ramie nośnej lasera grawerującego, która to rama nośna jest umieszczona na ruchomym ramieniu robota pomiędzy tym ramieniem i materiałem zaciśniętym w uchwycie robota. Rama nośna jest przemieszczana pomiędzy stanowiskami ruchem zsynchronizowanym z ruchem ramienia robota. Głowica lasera umieszczona jest na wózku przemieszczanym ponad obszarem grawerowania materiału w oknie ramy nośnej, natomiast śruba kulowa tegoż wózka osadzona jest jednostronnie w wózku przemieszczanym po prostopadłej prowadnicy dzięki śrubie kulowej.A set of devices for marking materials by laser beam engraving, includes at least two production line stations, between which a robot with an arm with at least two axes of freedom is placed, and also includes a process control system, a laser engraving with a laser head moved over the area of engraving the material . The arm has a handle for temporary clamping of the workpiece, while the laser head is placed on a carriage moved through the guides perpendicular to each other, and the guides are placed on the engraving laser support frame. The set is characterized by the fact that the laser beam is propagated from the laser head at an angle of 0 ° to the axis of the laser head, and the laser head drive is provided by brushless DC motors, connected by planetary gears with guides equipped with ball screws mounted on one side in the bearing, on which guides the trolleys move. The precise travel of the carriages is controlled by incremental encoders. The engraving laser is placed on a support frame of the engraving laser, which support frame is placed on a movable robot arm between the arm and a material clamped in the robot holder. The support frame is moved between the stations in a movement synchronized with the movement of the robot arm. The laser head is placed on a trolley that moves over the material engraving area in the support frame window, while the ball screw of this trolley is mounted on one side in a trolley that moves along a perpendicular guide thanks to the ball screw.

W zestawie korzystnie jest po jednym komplecie silniczka, przekładni planetarnej, śrubie kulowej i enkodera inkrementalnego oraz łożyska na każdą oś przemieszczania się wiązki laserowej na ramieniu robota. W zestawie mogą być dwie prowadnice równolegle umieszczone do osi prostopadłej do prowadnicy posiadającej na sobie wózek z głowicą lasera na ramieniu robota. Skok śruby kulowej jest korzystnie mierzalny w skali mikrometrycznej. Głowica lasera może być umieszczona na ramieniu robota na wózku uchylnie i jednocześnie lub zamiennie rotacyjnie, co oznacza, że ma więcej niż dwie osie swobody przemieszczenia względem ramy nośnej. Zestaw wyposażony może być w czujnik optyczny, najlepiej kamerę. Zestaw wyposażony może być w czytnik połączony z układem sterowania, a czytnikiem jest wtedy czujnik optyczny w rodzaju kamery albo czytnika kodów paskowych.The set preferably includes one set of motor, planetary gear, ball screw and incremental encoder, and bearings for each axis of laser beam movement on the robot arm. The set may include two guides parallel to the axis perpendicular to the guide carrying a trolley with a laser head on the robot arm. The pitch of the ball screw is preferably measurable on a micrometer scale. The laser head can be tilted and rotated simultaneously or alternatively on the robot arm on the trolley, which means that it has more than two axes of freedom of movement with respect to the support frame. The set may be equipped with an optical sensor, preferably a camera. The kit may be equipped with a reader connected to the control system, and the reader is then an optical sensor such as a camera or a barcode reader.

Wynalazek przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie grawerujące, Fig. 2 przedstawia schematycznie urządzenie grawerujące połączone z uchwytem robota trzymającym element grawerowany, Fig. 3 przedstawia zestaw urządzeń fragmentu linii technologicznej, a Fig. 4 przedstawia przykładowo naniesiony kod paskowy QR na przykładowy grawerowany element z blachy.The invention is illustrated in an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows schematically an engraving device, Fig. 2 schematically shows an engraving device connected to a robot holder holding an engraved element, Fig. 3 shows a set of devices of a processing line fragment, and Fig. 4 shows an example applied QR barcode on an example of engraved sheet metal element.

Przykładowy sposób znakowania materiałów 1 poprzez grawerowanie wiązką laserową 2, w którym materiał 1 przenosi się pomiędzy stanowiskami 3 linii produkcyjnej 4, a także tymczasowo zaciska się go w uchwycie 5 na czas grawerowania, polega na tym, że wiązka laserowa 2 jest ukierunkowywana punktowo na obszar grawerowany 6 znajdujący się na powierzchni materiału 1, a głowica lasera 7 jest przemieszczana ponad materiałem 1 w zakresie obszaru grawerowanego 6, poprzez wprawianie jej w ruch w wyniku złożenia ruchu wózka 8 głowicy lasera 7, przemieszczanego na prowadnicach 9 w płaszczyźnie w kierunku X i Y wzajemnie prostopadłym i jednocześnie ponad obszarem grawerowania 6. Odczytuje się także wygrawerowane oznaczenie za pomocą stosownego czujnika 10 weryfikująco po wykonaniu grawerowanego znaku, a grawerowanie odbywa się podczas wykonywania innej operacji technologicznej. Grawerowanie wykonywane jest podczas przenoszenia elementu 1' ramieniem 11 robota 12 pomiędzy stanowiskami 3 dedykowanymi do innych niż grawerowanie operacji technologicznych linii produkcyjnej 4, w chwili gdy element 1' znajduje się w ruchu pomiędzy pierwszym stanowiskiem 301 linii technologicznej 4 w postaci pasa transmisyjnego do przenoszenia elementów karoseriiAn exemplary method of marking materials 1 by laser beam 2 engraving, in which material 1 is transferred between stations 3 of the production line 4, and is also temporarily clamped in the holder 5 for the duration of the engraving, is that the laser beam 2 is directed pointwise at the area engraved 6 located on the surface of the material 1, and the laser head 7 is moved over the material 1 within the range of the engraved area 6, by setting it in motion due to the folding motion of the carriage 8 of the laser head 7, moved on the guides 9 in the plane in the X and Y directions mutually perpendicular and simultaneously over the engraving area 6. The engraved marking is also read by means of a suitable sensor 10, verifyingly after the engraving mark has been made, and the engraving takes place during another technological operation. The engraving is performed during the transfer of the element 1 'by the robot arm 11 between the stations 3 dedicated to technological operations of the production line 4 other than engraving, while the element 1' is in motion between the first station 301 of the technological line 4 in the form of a conveyor belt for conveying elements car body

PL 233 921 B1 samochodowej pomiędzy stanowiskami obróbczymi, a stanowiskiem obróbczym 302 wstępnego czyszczenia elementu, a następnie ponownie na stanowisko 303, którym jest pas transmisyjny kierujący element do dalszych operacji technologicznych na linii produkcyjnej 4. Przenoszenie z wykorzystaniem tymczasowego zacisku odbywa się po takiej trajektorii, że najpierw odbywa się ruch unoszący element z taśmociągu po prostej w górę o 30 cm, następnie ruch po krzywej, którą jest wycinek okręgu o promieniu wysięgnika 13 robota 12, a następnie ruch po prostej w tej samej płaszczyźnie co ruch po wycinku okręgu, przy czym ten ruch po prostej jest spowodowany wysunięciem teleskopowego ramienia 11 robota 12, kolejnym ruchem jest obrót uchwytu 5 robota 12 z elementem 1' o 90° celem właściwego ułożenia elementu 1’ na stanowisku obróbczym 302, a na koniec element 1’ jest opuszczany na stanowisko obróbcze 302 po prostej w dół o 30 cm. Grawerowanie ma miejsce podczas przenoszenia materiału 1 po torze, jak wskazano w pięciu osiach swobody. Grawerowanie prowadzi się wiązką propagowaną z głowicy lasera 7 jedynie w jednym stałym kierunku, czyli pod kątem 0° do osi 14 głowicy lasera 7, a zmiana grawerskiego punktu obróbczego jest co do precyzji zapewniana przez napęd z bezszczotkowych silniczków prądu stałego 15X,15Y, które poprzez przekładnie planetarne 16X, 16Y przenoszą napęd na prowadnice 9 wyposażone w śruby kulowe 17X, 17Y, które dokonują zamiany ruchu obrotowego na postępowy, co nadzorowane jest przez enkodery inkrementalne 18X, 18Y, po jednym komplecie na każdą oś X, Y przemieszczania się głowicy lasera 7. Urządzenie laserowe 19 do grawerowania operuje na ruchomym ramieniu 11 robota 12 pomiędzy tym ramieniem 11 i materiałem 1 zaciśniętym w uchwycie 5 robota 12. Wykonano grawerowanie w postaci kodu paskowego w rodzaju kodu QR. Kod QR przedstawia w tym konkretnym wykonaniu cyfrę „1”. Podczas wykonywania kodu ustalano pojedynczy punkt grawerski rozpoznawalny przez czytnik 10' kodu jako ‘piksel’ o wielkości w przybliżeniu 1 mm², a jako rozmiar całego wykonanego oznaczenia QR wartość 21 mm x 21 mm. Przed operacją przenoszenia, w chwili gdy robot 12 oczekiwał na pozycji nad stanowiskiem 301, czyli przenośnikiem taśmowym głowica lasera 7 ustawiona została w pozycji referencyjnej. Podjęcie elementu 1' nastąpiło przez zamknięcie uchwytu 5 robota 12 na elemencie 1’. Rozpoczęto znakowanie w czasie trwania ruchów przenoszących element 1’ z taśmociągu 301 na stanowisko obróbcze 302. Rozpędzono głowicę lasera 7 w osi X do prędkości 160 mm/s, co zabrało czas 0,015 s, załączono wiązkę laserową 2 z czasem pomijalnym, przesunięto głowicę lasera 7 o 7 mm w czasie 0,042 s, po czym wyłączono wiązkę laserową 2 z czasem pomijalnym. Przesunięto głowicę lasera 7 o 3 mm z czasem 0,018 s. Załączono wiązkę laserową 2 jak wyżej z czasem pomijalnym. Przesunięto głowicę lasera 7 o 3 mm w czasie 0,018 s. Wyłączono wiązkę laserową 2. Nastąpiło potem takie działanie głowicy lasera 7 dla kolejnych odległości z włączoną wiązką laserową 2 bądź wyłączoną, co sterowane było przez układ sterujący 20, dla odległości kolejno 1 mm i 7 mm, po czym wyhamowano prędkość głowicy lasera 7 w osi X, co zabrało 0,015 s. Przesunięto głowicę lasera 7 w osi Y o 0,5 mm i rozpędzono ponownie głowicę lasera w osi X do prędkości 160 mm/s z czasem 0,015 s. Postępowano tak analogicznie aż do wykonania całego kodu QR przedstawiającego cyfrę „1”. Zakończono grawerowanie w czasie całkowitym 5,92 s, na który składało się wykonywanie ‘pikseli’ w czasie 5,29 s i rozpędzanie oraz hamowanie głowicy lasera 7 trwające sumarycznie 0,63 s, przy czym ruch przenoszący element 1’ ramieniem 11 robota 12 trwał 10 s.Between the processing stations and the processing station 302 for pre-cleaning the element, and then again to the station 303, which is a transmission belt directing the element for further technological operations on the production line 4. The transfer with the use of a temporary clamp takes place along such a trajectory, that first there is a movement of lifting the element from the conveyor along a straight line up by 30 cm, then a movement along a curve, which is a segment of a circle with a radius of the robot's boom 13, and then a straight movement in the same plane as the movement along the segment of a circle, this straight movement is caused by the extension of the telescopic arm 11 of the robot 12, the next movement is the rotation of the handle 5 of the robot 12 with the element 1 'by 90 ° in order to properly position the element 1' on the processing station 302, and finally the element 1 'is lowered to the processing station 302 down a straight 30 cm. The engraving takes place while moving material 1 along the path as indicated in the five axes of freedom. The engraving is carried out with the beam propagating from the laser head 7 in one constant direction only, i.e. at an angle of 0 ° to the axis 14 of the laser head 7, and the change of the engraving machining point is precisely ensured by the drive from 15X, 15Y brushless DC motors, which through 16X, 16Y planetary gears transfer the drive to 9 guides equipped with 17X, 17Y ball screws, which convert the rotary into a translational movement, which is monitored by 18X, 18Y incremental encoders, one set for each X, Y axis of the laser head movement 7 The laser engraving device 19 operates on a movable arm 11 of the robot 12 between this arm 11 and the material 1 clamped in the handle 5 of the robot 12. The engraving was done in the form of a bar code in the form of a QR code. The QR code represents the number "1" in this particular embodiment. During the execution of the code, a single engraving point was established, recognizable by the code reader 10 'as a' pixel 'of approximately 1 mm ² , and as the size of the entire QR mark made, a value of 21 mm x 21 mm. Before the transfer operation, while the robot 12 was waiting at the position above the station 301, i.e. the conveyor belt, the laser head 7 was brought into the reference position. The element 1 'was picked up by closing the handle 5 of the robot 12 on the element 1'. The marking was started during the movements transferring the element 1 'from the conveyor 301 to the processing station 302. The laser head 7 was accelerated in the X axis to a speed of 160 mm / s, which took 0.015 s, the laser beam 2 was switched on with a negligible time, the laser head was moved 7 by 7 mm during 0.042 s, then the laser beam 2 was turned off with the negligible time. The laser head 7 was moved by 3 mm with a time of 0.018 s. The laser beam 2 was switched on as above with a negligible time. The laser head 7 was moved by 3 mm in 0.018 s. The laser beam 2 was turned off. Then the laser head 7 acted for successive distances with the laser beam 2 turned on or turned off, which was controlled by the control system 20, for distances of 1 mm and 7 respectively mm, then the speed of the laser head 7 in the X axis was decelerated, which took 0.015 s. The laser head 7 was moved in the Y axis by 0.5 mm and the laser head was sped up again along the X axis to a speed of 160 mm / s with a time of 0.015 s. analogously until the entire QR code representing the number "1" is executed. The engraving was completed in a total time of 5.92 seconds, which consisted of making 'pixels' in 5.29 seconds and the acceleration and braking of the laser head 7 lasting a total of 0.63 seconds, while the movement carrying the element 1' by the robot arm 11 took 10 s.

Na linii produkcyjnej obrabiano materiał 1 na kolejnych określonych stanowiskach obróbczych 30” w szczególności tnąc go, nawiercając w nim otwory, zaginając go, szlifując go, lakierując, mocując do niego elementy dodatkowe. W szczególności przykład wykonania dotyczył obróbki artykułów metalowych najpierw płaskich, a następnie profilowanych, przeznaczanych do produkcji elementów samochodowych. Odczytano także nałożone oznaczenie po wykonaniu grawerowania kodem QR, stwierdzono czujnikiem 10 optycznym, kamerą, że kod jest czytelny. Przed wykonaniem grawerowania na kolejnym stanowisku 3 obróbczym za drugim taśmociągiem 303 zweryfikowano czytnikiem 10’ połączonym z układem sterowania 20 poprzednio naniesione oznaczenie, czy obieg materiału 1 na linii produkcyjnej 4 jest zgodny z planowaną kolejną operacją technologiczną. Także stwierdzono, że obieg i planowana operacja technologiczna są poprawne. Czytnikiem 10’ był czujnik optyczny 10 w rodzaju czytnika kodów paskowych. W linii produkcyjnej 4 prowadzono jednocześnie obróbkę wielu różnych elementów 1’ wykonywanych z tego samego materiału 1, przy czym dostosowywano moc wiązki laserowej 2 do twardości materiału.On the production line, material 1 was processed at successive defined 30 "machining stations, in particular by cutting it, drilling holes in it, bending it, grinding it, varnishing it, and attaching additional elements to it. In particular, the embodiment concerned the processing of metal articles, first flat and then profiled, intended for the production of automotive components. The superimposed marking was also read after engraving with the QR code, the code was found with an optical sensor and a camera to be readable. Before the engraving was performed on the next processing station 3 after the second conveyor 303, the previously applied marking was verified with the reader 10 'connected to the control system 20, whether the material flow 1 on the production line 4 was compatible with the planned next technological operation. It was also found that the workflow and the planned technological operation are correct. The reader 10 was an optical sensor 10 of a barcode type. In the production line 4, many different elements 1 'made of the same material 1 were processed simultaneously, with the power of the laser beam 2 being adjusted to the hardness of the material.

Przykładowy zestaw urządzeń 21 do znakowania materiałów 1 poprzez grawerowanie wiązką laserową 2, zawiera piętnaście stanowisk 3 linii produkcyjnej 4, w tym osiem taśmociągów 3, 30’ i siedem stanowisk obróbczych 3, 30” znajdujących się pomiędzy taśmociągami 3, 30’, natomiast przy każdym stanowisku obróbczym 3, 30” umieszczony jest robot 12 z ramieniem 11 o co najmniej dwóchAn exemplary set of devices 21 for marking materials 1 by laser beam engraving 2, includes fifteen stations 3 of the production line 4, including eight conveyors 3, 30 'and seven processing stations 3, 30 "located between the conveyors 3, 30', while at each in the processing station 3, 30 ", a robot 12 with an arm 11 of at least two is placed

PL 233 921 B1 osiach swobody i zasięgu od taśmociągu 3, 30' uprzedniego do taśmociągu 3, 30' następującego po stanowisku obróbczym 3, 30”. Zestaw 21 zawiera układ sterowania 20 procesami linii technologicznej 4, laser grawerujący 7' z głowicą laserową 7 przemieszczany ponad obszarem grawerowania 6 materiałuThe axes of freedom and reach from the upstream conveyor 3, 30 'to the upstream conveyor 3, 30' following the processing station 3, 30 ". Set 21 includes a control system for 20 process line 4 processes, a 7 'engraving laser with a laser head 7 moved over the engraving area 6 of the material

1. Ramię 11 posiada uchwyt 5 do tymczasowego zaciśnięcia materiału 1 obrabianego, natomiast głowica lasera 7 umieszczona jest na wózku 8' przemieszczanym dzięki prowadnicom 9 osadzonym względem siebie prostopadle, a prowadnice 9 umieszczone są na ramie nośnej 22 lasera grawerującego 7'. Wiązka laserowa 2 jest propagowana z głowicy lasera 7 pod kątem 0° do osi 14 głowicy lasera 7, a napęd głowicy lasera 7 jest zapewniany przez bezszczotkowe silniczki prądu stałego 15X, 15Y, połączone poprzez przekładnie planetarne 16X, 16Y z prowadnicami 9 wyposażonymi w śruby kulowe 17X, 17Y osadzone jednostronnie w łożysku 23, na których to prowadnicach 9 przemieszczają się wózki 8', 8”. Precyzyjny przesuw wózków 8', 8” jest sterowany przez enkodery inkrementalne 18X, 18Y. Laser grawerujący 7' jest umieszczony na ramie nośnej 22 lasera grawerującego 7', która to rama nośna 22 jest umieszczona na ruchomym ramieniu 11 pierwszego robota 12 pomiędzy tym ramieniem 11 i materiałem 1 zaciśniętym w uchwycie 5 pierwszego robota 12. Kolejne roboty 12 nie były w tym przykładzie wykonania wyposażone w laser grawerujący 7' z całym osprzętem potrzebnym do jego działania, przy czym w innych realizacjach jest jak najbardziej możliwe, że każdy robot 12 będzie w takie urządzenia wyposażony i funkcjonował będzie w uniezależnieniu od pozostałych. Rama nośna 22 jest przemieszczana pomiędzy stanowiskami 3 ruchem zsynchronizowanym z ruchem ramienia 11 pierwszego robota 12. Głowica lasera 7 umieszczona jest na wózku 8' przemieszczanym ponad obszarem grawerowania 6 materiału 1 w oknie 24 ramy nośnej 22, natomiast śruba kulowa 17X tegoż wózka 8' osadzona jest jednostronnie w wózku 8” przemieszczanym po prostopadłej prowadnicy 9 dzięki śrubie kulowej 17Y.1. The arm 11 has a holder 5 for temporary clamping of the workpiece 1, while the laser head 7 is placed on a carriage 8 'moved by the guides 9 perpendicular to each other, and the guides 9 are placed on the support frame 22 of the engraving laser 7'. The laser beam 2 is propagated from the laser head 7 at an angle of 0 ° to the axis 14 of the laser head 7, and the drive of the laser head 7 is provided by 15X, 15Y brushless DC motors, connected via 16X, 16Y planetary gears with guides 9 equipped with ball screws 17X, 17Y are mounted on one side in a bearing 23, on which guides 9 move carriages 8 ', 8 ". The precise travel of the 8 ', 8 ”carriages is controlled by 18X, 18Y incremental encoders. The engraving laser 7 'is placed on the support frame 22 of the engraving laser 7', which support frame 22 is placed on the movable arm 11 of the first robot 12 between this arm 11 and the material 1 clamped in the holder 5 of the first robot 12. The following robots 12 were not in this embodiment, equipped with a 7 'engraving laser with all the accessories needed for its operation, while in other implementations it is most possible that each robot 12 will be equipped with such devices and will function independently of the others. The support frame 22 is moved between the stations 3 in a movement synchronized with the movement of the arm 11 of the first robot 12. The laser head 7 is placed on a carriage 8 'moving over the engraving area 6 of the material 1 in the window 24 of the support frame 22, while the ball screw 17X of the same carriage 8' is seated it is one-sided in an 8 "carriage that is moved along a perpendicular guide 9 thanks to a 17Y ball screw.

W zestawie 21 jest po jednym komplecie silniczka 15X, 15Y, przekładni planetarnej 16X, 16Y, śruby kulowej 17X, 17Y i enkodera inkrementalnego 18X, 18Y oraz łożyska 23 na każdą oś X, Y przemieszczania się wiązki laserowej 2 na ramieniu 11 robota 12. W zestawie 21 są dwie prowadnice 9 równolegle umieszczone do osi Y prostopadłej do osi X z prowadnicą 9 posiadającą na sobie wózek 8' z głowicą lasera 7. Skok śruby kulowej 17X, 17Y jest mierzalny w skali mikrometrycznej. Zestaw 21 wyposażony jest w czujnik 10 optyczny, w tym przypadku kamerę. Zestaw 21 wyposażony jest także w czytnik 10' połączony z układem sterowania 20, a czytnikiem 10' jest czytnik kodów paskowych.The set of 21 includes one set of a 15X, 15Y motor, 16X, 16Y planetary gear, 17X, 17Y ball screw and 18X, 18Y incremental encoder and 23 bearings for each X, Y axis of the 2 laser beam movement on the 11 robot arm 12. W in set 21 there are two guides 9 parallel to the Y axis perpendicular to the X axis with the guide 9 having a carriage 8 'thereon with the laser head 7. The pitch of the ball screw 17X, 17Y is measurable on a micrometric scale. The assembly 21 is equipped with an optical sensor 10, in this case a camera. The assembly 21 also has a reader 10 'connected to the control system 20, and the reader 10' is a barcode reader.

P r z y k ł a d IIP r z x l a d II

Jak w przykładzie pierwszym, z taką różnicą, że głowica lasera 7 jest umieszczona na wózku 8' uchylnie i jednocześnie rotacyjnie, co oznacza, że ma więcej niż dwie osie swobody przemieszczenia względem ramy nośnej 22. Pozwala to na wykonanie grawerowania pod pewnym kątem do płaszczyzny elementu 1' grawerowanego, ale także i co ważniejsze pozwala na grawerowanie w wydawać by się mogło miejscach ukrytych, bądź schowanych za wypustami materiałowymi elementu 1', za zagnieceniami, w profilach częściowo zamkniętych, itp.As in the first example, with the difference that the laser head 7 is pivotally and simultaneously rotated on the carriage 8 ', which means that it has more than two axes of freedom of movement relative to the support frame 22. This allows the engraving to be made at an angle to the plane. engraved element 1 ', but also and more importantly, it allows engraving in seemingly hidden places or hidden behind material projections of element 1', behind creases, in partially closed profiles, etc.

Claims

Patent claims

1. A method of marking materials by laser beam engraving, in which the material is transferred between the stations of the production line, and it is temporarily clamped in the holder during engraving, while the laser beam is directed point at the engraved area on the surface of the material, and the laser head is moved over the material in the area of the engraved area by setting it in motion as a result of the composite movement of the head carriage, which is moved on guides in the plane in the X and Y directions mutually perpendicular and at the same time over the engraving area, while reading the engraved marking with a suitable sensor at least verifyingly, and the engraving takes place while performing another technological operation, characterized in that the engraving is performed during the transfer of the element (1 ') with the robot's arm (11) (12) between stations (3) dedicated to technological operations other than engraving of the production line (4), in particular when the element (1 ') is in motion, where the transfer by means of a temporary clamp takes place along any trajectory, straight, curve, rotational or composed of these indicated types of movement, and engraving takes place when the material is transferred along the path in at least two axes of freedom, while the engraving is carried out with a laser beam (2) propagated from the laser head (7) in one constant direction only,

PL 233 921 B1, i.e. at an angle of 0 ° to the axis (14) of the laser head (7), and the change of the engraving machining point is precisely ensured by the drive from brushless DC motors (15X, 15Y), which through planetary gears (16X, 16Y) transfer the drive to guides (9) equipped with ball screws (17X, 17Y), which convert the rotary motion into a progressive one, which is monitored by incremental encoders (18X, 18Y), one set for each axis (X, Y) moving the laser head (7), the laser engraving device (19) operating on a movable arm (11) of the robot (12) between the arm (11) and the material (1) clamped in the holder (5) of the robot (12).

2. Method of marking materials according to claim A method according to claim 1, characterized in that the material (1) is processed at specific processing stations (30 ") on the production line (4), in particular by cutting it, drilling holes in it, bending it, grinding it, or varnishing it, or by attaching additional elements to it.

3. Method of marking materials according to claim 1 or claim 2. A method according to claim 2, characterized in that it relates in particular to metal or plastic flat or profiled articles for the production of automotive components.

4. Method of marking materials according to claim 1 or claim 2 or claim 3. The method according to claim 3, characterized in that the superimposed marking is read after engraving, preferably with an optical sensor (10), preferably a camera.

5. A method of marking materials according to any one of claims from claim 1 to claims The process of claim 4, characterized in that a bar code, in particular a QR code, is applied.

6. A method for marking materials according to any of the claims from claim 1 to claims 5. The method according to claim 5, characterized in that, before the engraving is performed, the previously applied markings are verified with a reader (10 ') connected to the control system (20) whether the material flow (1) on the production line (4) is compatible with the planned next technological operation.

Method for marking materials according to claim The method of claim 6, characterized in that the reader (10 ') is an optical sensor (10) like a camera or a barcode reader.

8. A method for marking materials according to any of the claims from claim 1 to claims 6. A process according to claim 6, characterized in that the production line (4) simultaneously processes many types of different materials (1) or many different elements (1 ') made of the same material (1), and the power of the laser beam (2) is adjusted. to the type and hardness of the material (1).

9. A set of devices for marking materials by laser beam engraving, including at least two production line stations, between which a robot with an arm with at least two axes of freedom is placed, and also includes a system controlling technological line processes, a laser engraving with a laser head moved over the area material engraving, where the arm has a handle for temporary clamping of the workpiece, while the laser head is placed on a carriage moved through the guides perpendicular to each other, and the guides are placed on the support frame of the engraving laser, characterized in that the laser beam (2) is propagated from the laser head (7) at an angle of 0 ° to the axis (14) of the laser head (7), and the laser head (7) drive is provided by brushless DC motors (15X, 15Y), connected via planetary gears (16X, 16Y) with guides (9) equipped with ball screws (17X, 17Y) embedded in them on the sides of the bearing (23), on which guides (9) move the carriages (8 ', 8 "), and the precise movement of the carriages (8', 8") is controlled by incremental encoders (18X, 18Y), while the laser the engraver (7) is placed on the support frame (22) of the engraving laser (7), which support frame (22) is placed on the movable arm (11) of the robot (12) between this arm (11) and the material (1) clamped in the handle (5) of the robot (12), the support frame (22) being moved between the stations (3) in synchronization with the movement of the robot arm (11) (12), and the laser head (7) is placed on the carriage (8 ') moving over the engraving area (6) of the material (1) in the window (24) of the support frame (22), while the ball screw (17X) of the same carriage (8 ') is mounted on one side in the carriage (8 ") that moves along the perpendicular guide (9) thanks to the ball screw (17Y).

10. A set of material marking devices according to claim 1. 9, characterized in that there is one set of motor (15X, 15Y), planetary gear (16X, 16Y), ball screw (17X, 17Y) and incremental encoder (18X, 18Y) and bearings (23) for each axis (X , Y) the movement of the laser beam (2) on the robot arm (11) (12).

PL 233 921 Β1

11. Set of material marking devices according to claim 1. The process of claim 9, characterized in that there are two guides (9) parallel to the axis (Y) perpendicular to the guide (9) carrying the carriage (8 ') with the laser head (7) on the robot arm (11) (12).

12. Set of material marking devices according to claim 1, 9 or claim 10 or claim The method of claim 11, wherein the pitch of the ball screw (17X, 17Y) is measurable on a micrometric scale.

13. Set of material marking devices according to claim 1. 9. A method according to claim 9, characterized in that the laser head (7) is pivotally and / or rotatably arranged on the robot arm (11) on the carriage (8 '), which means that it has more than two axes of freedom of movement with respect to the support frame (22). ).

14. A set of material marking devices according to claim 1. The method of claim 9, characterized in that it is provided with an optical sensor (10), preferably a camera.

15. The set of material marking devices according to claim 1, The device of claim 9, characterized in that it is provided with a reader (10 ') connected to the control system (20).

16. A set of material marking devices according to claim 16; 15. The method of claim 15, characterized in that the reader (10 ') is an optical sensor (10) like a camera or a barcode reader.