WO2024251672A1 - Vorrichtung und verfahren zum lasermarkieren von behältern - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum lasermarkieren von behältern Download PDF

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WO2024251672A1
WO2024251672A1 PCT/EP2024/065218 EP2024065218W WO2024251672A1 WO 2024251672 A1 WO2024251672 A1 WO 2024251672A1 EP 2024065218 W EP2024065218 W EP 2024065218W WO 2024251672 A1 WO2024251672 A1 WO 2024251672A1
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laser
container
laser marking
marking
containers
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Andreas Kraus
Josef Mayer
Florian Lauterbach
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Original Assignee
Krones AG
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    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
    • B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects
    • B41J3/40733—Printing on cylindrical or rotationally symmetrical objects, e. g. on bottles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/44—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using single radiation source per colour, e.g. lighting beams or shutter arrangements
    • B41J2/442—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using single radiation source per colour, e.g. lighting beams or shutter arrangements using lasers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching

Definitions

  • the invention relates to a device for laser marking containers.
  • the invention also relates to a method for laser marking containers.
  • containers are mostly equipped with labels.
  • Typical variants are paper or plastic labels, which are processed with hot or cold glue or self-adhesive and applied to the containers. Labels can be problematic in the recycling process, e.g. because of the printing ink used, waterproof paper, glue, etc.
  • Required information could, for example, be marked or written directly onto the containers using a laser marking system.
  • a laser marking system Such technology is already used, for example, to laser mark a production number or a best-before date.
  • the laser beam and the heat generated on the surface of the container can cause a physical change to the surface of the container (e.g. stress whitening in PET containers), so that the desired characters can be laser marked onto the surface.
  • the invention is based on the object of creating an improved technology with which large-format laser markings and/or laser markings containing many characters can be laser-marked on containers without negatively affecting the system performance.
  • the technology should enable containers to be equipped completely without labels by laser marking in a container treatment system.
  • the device has a container conveyor for transporting (e.g. linearly or on a circular path) the containers (e.g. in a transport direction) and a laser marking system which is designed for laser marking within at least one marking field (e.g. defined or spanned by one marking head of the laser marking system per marking field).
  • the laser marking system can be moved (e.g. linearly or on a circular path) for moving the at least one marking field (e.g. in the transport direction) with the containers transported by the container conveyor, preferably essentially synchronously (e.g. moving one marking field per container).
  • the device can advantageously significantly extend the process time available for laser marking the containers. Because the marking field(s) can move with the containers, more process time is available for laser marking. This means that large-format laser markings and/or laser markings containing many characters can also be applied to the containers without having to reduce the system output or use particularly complex and therefore costly laser marking technology. Ultimately, this makes it possible to produce containers that are completely label-free and are simply laser-marked.
  • the device may be free of a labeling device for labeling the containers.
  • laser marking can be done directly on the labelless containers.
  • the laser marking system can be configured to apply a laser marking comprising a decoration, a decorative surface, at least one character and/or a single- or multi-line character string to a container within the at least one marking field.
  • the laser marking system is designed for laser marking within several marking fields.
  • the laser marking system preferably li- near or on a circular path, for moving, preferably essentially synchronously, one marking field with each container transported by the container conveyor.
  • a particularly large number of containers can be laser marked in this way within a short period of time, so that, for example, the high system outputs of industrial container processing systems can also be achieved. If a marking head fails, the device can continue to operate with reduced power, if necessary, until the next possible or next favorable time for repair or replacement.
  • the laser marking system has one or more laser sources that can be moved, preferably linearly or on a circular path, for the (e.g. essentially synchronous) movement of the at least one marking field with the containers transported by the container conveyor (e.g. one marking field with one container transported by the container conveyor).
  • the multiple laser sources can share a cooling device and/or a power supply device.
  • the functionality of moving the laser marking system can thus be implemented in a simple manner.
  • the laser marking system has one or more marking heads (e.g. each with one or two scanner mirrors), which can be moved, preferably linearly or on a circular path, for moving the at least one marking field along with the containers transported by the container conveyor (e.g. preferably essentially synchronously) (e.g. one marking field each with one container transported by the container conveyor).
  • the multiple marking heads can share a laser source, a cooling device and/or a power supply device.
  • the functionality of moving the laser marking system along can be easily implemented in this way.
  • the laser marking system has one or more focusing lenses which are movable, preferably linearly or on a circular path, for moving the at least one marking field along with the containers transported by the container conveyor.
  • At least one focusing field in which the at least one marking field is located can be moved along with the containers transported by the container conveyor.
  • the container conveyor and the laser marking system are coupled or can be coupled, preferably mechanically (e.g. via a machine carousel or a driver or a rigid mechanical connection) and/or electronically (e.g. via a control device), for moving the laser marking system (e.g. linearly or on a circular path) with the containers transported by the container conveyor for moving the at least one marking field along with the containers transported by the container conveyor (e.g. essentially synchronously).
  • This can advantageously ensure that the laser marking system and its marking field(s) move at a speed adapted to the container conveyor, e.g. at a speed equal to or less than a transport speed of the container conveyor.
  • a separate drive of the laser marking system which is designed to move the laser marking system along with the containers transported by the container conveyor, can be electronically coupled to a drive of the container conveyor, e.g. directly or via a control device.
  • a drive of the container conveyor can drive the laser marking system to move along.
  • the container conveyor is a rotary container conveyor.
  • the laser marking system can rotate along with the containers transported by the rotary container conveyor.
  • the laser marking system can be connected to a machine carousel of the rotary container conveyor so that it can rotate with the machine carousel.
  • the entire time of a carousel run can thus be available for laser marking.
  • the laser marking system is arranged inside the rotary container conveyor. This advantageously allows the device to have a small footprint.
  • At least one laser source of the laser marking system is arranged inside the rotary container conveyor.
  • at least one marking head and/or at least one deflection mirror of the laser marking system can be arranged outside the rotary container conveyor. This can advantageously enable good accessibility to the at least one marking head, which can facilitate assembly and maintenance, for example.
  • the container conveyor is a linear container conveyor.
  • the laser marking system e.g. at least one marking head and optionally at least one laser source of the laser marking system
  • the container conveyor is designed to rotate the transported containers around their own vertical axis, e.g. during laser marking or while the laser marking system/the at least one marking field moves along with them.
  • the containers can advantageously be rotated during laser marking in order to enable laser marking at any position on the peripheral surface of the containers and even laser marking around a substantially entire peripheral surface of the containers.
  • the container conveyor has several container holders for holding one container each, preferably in base handling or neck handling.
  • the several container holders can each have a container plate (e.g. container turntable), a centering bell, a (e.g. active or passive) container clamp and/or an inflation device.
  • the several container holders can each be rotatable about their own vertical axis for rotating a container held in each case. The containers can thus advantageously be rotated during laser marking using the container holders in order to preferably achieve the advantages already explained above.
  • Areas of a container can be laser marked simultaneously.
  • the device can then also be used If a marking head or laser source fails, it will continue to operate at reduced power until the next possible or convenient time for repair or replacement.
  • marking heads can share a cooling device, a control device and/or a power supply device.
  • laser sources or all laser sources can share a cooling device, a control device and/or a power supply device.
  • the device further comprises a control device which is configured to operate the device in such a way that the laser marking system moves (e.g. substantially synchronously) with the containers transported by the container conveyor, preferably linearly or on a circular path, for the purpose of moving the at least one marking field along with them and thereby laser-marking within the at least one marking field; and optionally the containers transported by the container conveyor are rotated by the container conveyor at least temporarily about their own vertical axis during laser marking.
  • the laser marking system moves (e.g. substantially synchronously) with the containers transported by the container conveyor, preferably linearly or on a circular path, for the purpose of moving the at least one marking field along with them and thereby laser-marking within the at least one marking field; and optionally the containers transported by the container conveyor are rotated by the container conveyor at least temporarily about their own vertical axis during laser marking.
  • control device can refer to electronics (e.g. designed as a driver circuit or with microprocessor(s) and data storage) and/or a mechanical, pneumatic and/or hydraulic control system, which, depending on its design, can take on control tasks and/or regulation tasks and/or processing tasks. Even if the term “control” is used here, it can also expediently include or mean “regulation” or “control with feedback” and/or “processing”.
  • a further aspect of the present disclosure relates to a container treatment plant for producing, cleaning, coating, testing, filling, closing, laser marking and/or packaging containers for liquid media, preferably beverages or liquid foodstuffs.
  • the container treatment plant can comprise the device as disclosed herein.
  • the container treatment plant may be free of any labeling device for labeling the containers.
  • the device and/or the container treatment system has a labeling device for labeling and/or a printing device for directly printing the containers.
  • the containers can be designed as bottles, cans, canisters, cartons, flacons, etc.
  • a further aspect of the present disclosure relates to a method for operating a device, preferably as disclosed herein, for laser marking containers, preferably completely label-free containers.
  • the method comprises moving the containers by means of a (e.g. linear or rotary) container conveyor (e.g. in a transport direction).
  • the method further comprises moving at least one marking field of a laser marking system (e.g. in the transport direction) with at least one of the moved containers, preferably essentially synchronously with the respective container (e.g. moving one marking field with one container each), by moving the laser marking system, preferably linearly or on a circular path.
  • the method further comprises laser marking the at least one moving container (e.g. directly onto the container) with which the at least one marking field moves, by means of the laser marking system during the movement.
  • the method further comprises rotating the at least one moving container, with which the at least one marking field moves, by means of the container conveyor about its own vertical axis of the respective container during laser marking and/or during the movement.
  • the containers are moved linearly by means of the container conveyor during laser marking, and/or the laser marking system is moved linearly during laser marking, e.g. parallel to the container conveyor and/or the transport direction.
  • the containers can be moved on a (e.g. first) circular path during laser marking, for example by means of the container conveyor, and/or the laser marking system can be moved on a (e.g. second) circular path during laser marking.
  • the first circular path and the second circular path can preferably be concentric with each other.
  • Figure 1 is a schematic representation of an exemplary laser marking system
  • Figure 2 is a perspective view of an exemplary laser marking process
  • Figure 3 is a schematic plan view of an exemplary laser marking device
  • Figure 4 is a schematic plan view of an exemplary laser marking device
  • Figure 5 is a schematic plan view of an exemplary laser marking device
  • Figure 6 is a schematic plan view of an exemplary laser marking device
  • Figure 7 is a schematic plan view of an exemplary laser marking device
  • Figure 8 is a schematic sectional view of an exemplary device for laser marking.
  • Figure 9 is a schematic plan view of an exemplary laser marking device.
  • Figure 1 shows a laser marking system 10 for laser marking containers 12.
  • the laser marking system 10 can also be referred to as a laser decoration system, laser marking system, laser coding system or laser labeling system.
  • the laser marking system can
  • the laser marking system 10 may be a CO2 laser marking system, a fiber laser marking system or a UV laser marking system.
  • the laser marking system 10 may be a laser pulse marking system.
  • the laser marking system 10 may comprise a laser source 14 and a marking head 16.
  • the laser source 14 can be designed as a laser tube, for example.
  • the laser tube can be sealed.
  • the laser tube can be filled with a gas, e.g. containing CO2, or a gas mixture, e.g. CO2-N2-He gas mixture.
  • Electrodes can also be arranged in the laser tube.
  • a power supply device 15 can be connected to the electrodes.
  • the power supply device 15 can supply the laser source 14 with electrical energy.
  • a high-frequency voltage for example, molecules, e.g. CO2 molecules, in the laser tube can be excited to oscillate and thus to emit a laser beam.
  • the laser source 14 can also be referred to as an oscillator.
  • the laser beam generated by the laser source 14 is guided or directed to the marking head 16 directly or via mirrors. It is possible that, for example, a so-called telescope for expanding the laser beam is arranged between the laser source 14 and the marking head 16.
  • the marking head 16 can preferably have two movable mirrors 18 and 22 and two drives 20 and 24.
  • the marking head 16 can also have a focusing lens 26.
  • the marking head 16 can also be referred to as a coding head, identification head or writing head.
  • the first drive 20 can rotate the first mirror 18 about a first axis (e.g. x-axis).
  • the first mirror 18 can also be referred to as a movable scanner mirror, e.g. X-scanner mirror.
  • the second drive 24 can rotate the second mirror 22 about a second axis (e.g. y-axis).
  • the second mirror 22 can also be referred to as a movable scanner mirror, e.g. Y-scanner mirror.
  • the first axis and the second axis can preferably run perpendicular to one another.
  • the mirrors 18, 22 moved by the drives 20, 24 can direct the laser beam according to the desired laser marking.
  • the laser beam can thus move, for example, in a writing manner over the surface of the container 12.
  • the laser beam can move over the surface of the container 12 within the marking field 32 (see Figure 2), which is assigned to the respective marking head 16.
  • the drives 20, 24 can be supplied with electrical energy from the energy supply device 15.
  • the focusing lens 26 can also be referred to as a condenser lens.
  • the focusing lens 26 can be an F-theta lens, for example.
  • the focusing lens 26 can be arranged inside or outside the marking head 16.
  • the focusing lens 26 can be a so-called active focusing lens or a so-called passive focusing lens.
  • the laser marking system 10 can have a plurality of marking heads 16.
  • the plurality of marking heads 16 can, for example, be arranged side by side and/or one above the other. For example, two, three or more marking heads 16 can be included.
  • Each marking head 16 can be connected to its own laser source 14, which can emit a laser beam to the respective marking head 16. Accordingly, the laser marking system 10 can have multiple laser sources 14.
  • a beam distributor can be arranged between the laser source 14 and several marking heads 16.
  • the beam distributor can, for example, split a laser beam received from the laser source 14 into several laser beams and guide them to the several marking heads 16.
  • the beam distributor can have a partially transparent deflection mirror, a beam splitter plate, a beam splitter cube, a variable beam splitter or a diffractive beam splitter.
  • laser sources 14 can be of identical construction, for example. However, it is also possible for the laser sources 14 to be at least partially designed differently in order to be able to produce different effects (e.g. color effects) when laser marking the containers 12.
  • the laser marking system 10 can have a cooling device 27.
  • the cooling device 27 can be designed, for example, to cool the laser source(s) 14 and/or the marking head(s) 16.
  • a cooling device 27 is included, with which several or all laser sources 14 and/or several or all marking heads 16 can be cooled together.
  • the cooling device 27 can be, for example, an electrical cooling device or a fluid cooling device (e.g. Air or liquid cooling device).
  • the cooling device TI has at least one cooling circuit in which a cooling fluid circulates.
  • Figure 2 shows a purely schematic and exemplary device 28 for laser marking.
  • the part of the device 28 shown has a marking head 16.
  • the laser marking system 10 can also have several marking heads 16, etc.
  • the part of the device 28 shown also has a container conveyor 34.
  • the arrangement and design of the focusing lens 26 can specify a so-called focusing field or lens field 30.
  • the lens field 30 can be two-dimensional.
  • the lens field 30 can have a circular shape.
  • the lens field 30 can preferably lie in a vertical plane.
  • the laser marking system 10 is designed for laser marking within at least one so-called marking field 32.
  • the marking field 32 can be a section of the lens field 30.
  • the section or the marking field 32 can include all positions that the laser beam can reach through the movable mirror(s) of the marking head 16.
  • the laser marking system 10 can laser mark the area.
  • the laser marking system 10 can no longer laser mark the area.
  • a shape and a dimension of the marking field 32 depend on the mirrors 18, 22 and their mobility caused by the drives 20, 24 (see Figure 1).
  • the marking field 32 can be two-dimensional.
  • the marking field 32 can have a rectangular shape, preferably a square shape.
  • the marking field 32 can preferably lie in a vertical plane.
  • Each marking head 16 can form or define its own marking field 32 within the respective lens field 30.
  • Multiple marking fields 32 can be at least partially spaced apart from one another and/or at least partially adjacent to one another or overlap one another.
  • the container conveyor 34 is designed to transport containers 12.
  • the container conveyor 34 can transport the containers 12 in one transport direction. Depending on the configuration of the container conveyor of which 34 can transport the containers on a desired transport path.
  • the transport path can be, for example, a linear transport path or a curved or arched one.
  • the container conveyor 34 can be a rotary container conveyor (container conveyor carousel).
  • the laser marking system 10 can, for example, be arranged inside or outside the rotary container conveyor. It is also possible for the laser marking system 10 to be arranged partially inside and partially outside the rotary container conveyor.
  • the at least one laser source 14 can be arranged inside the rotary container conveyor and the at least one marking head 16 can be arranged outside the rotary container conveyor.
  • the container conveyor 34 can be a linear container conveyor, for example.
  • the laser marking system 10 can be arranged to the side of the linear container conveyor, for example.
  • the linear container conveyor can have, for example, a preferably rotating conveyor element for transporting the containers 12.
  • the linear container conveyor can be, for example, a belt, strap, chain or plate conveyor. It is also possible for the linear container conveyor to be designed as a long stator linear motor container conveyor or (magnetic) planar motor drive container conveyor, which can move the containers 12 independently of one another by means of movement devices (mover, shuttle).
  • the container conveyor 34 can support the containers 12 during transport, preferably on the bottom side, the circumference side and/or the mouth side.
  • the container conveyor 34 can have container holders 36 (only indicated schematically in Figure 2) for supporting the containers 12.
  • the container holders 36 can hold the containers 12 preferably in base handling or neck handling.
  • the container conveyor 34 does not have any separate container holders 36 and, for example, the containers 12 are simply supported on a preferably rotating conveyor element (e.g. belt, strap, chains or plates) of the container conveyor 34.
  • a preferably rotating conveyor element e.g. belt, strap, chains or plates
  • the container holders 36 can each support a container 12.
  • the container holders 36 can each have, for example, a container plate, a centering bell, a container clamp and/or an inflation device.
  • a container 12 can be fixed between a container plate and a centering bell.
  • An optional, additional inflation device can provide additional stability, e.g. if the containers 12 are laser marked before filling.
  • the container conveyor 34 can be designed to rotate the transported containers 12 each about its own vertical axis H.
  • the container holders 36 can be rotatable for rotating the containers 12 about their respective vertical axis H.
  • the laser marking system 10 can have one marking head 16 and one laser source 14 for each container holder 36.
  • the laser marking system 10 can, for example, have one marking head 16 for each container holder 36, and several of the marking heads 16 can share a laser source 14 of the laser marking system 10.
  • a special feature of the present disclosure is that the at least one marking field 30 is not stationary.
  • the at least one marking field 32 of the laser marking system 10 can move with the containers 12 moving in the transport direction during transport by means of the container conveyor 34, preferably essentially synchronously.
  • the containers 12 and thus the at least one marking field 32 can move, for example, linearly or on a circular path.
  • the containers 12 moving in the transport direction are laser marked with a desired laser marking by means of the laser marking system 10 while they are moving.
  • the containers 12 can also rotate about their own vertical axis H during the movement and/or the laser marking.
  • the laser marking system 10 is movable (in part or in full) to move (at least) one marking field 32 with each container 12 transported by the container conveyor 34 in a transport direction.
  • the movement preferably takes place essentially synchronously with the transported containers 12. This is illustrated schematically in Figure 2 with the arrows A and B.
  • the at least one marking field 32 or the laser marking system 10 can, for example, move with the respective container 12 over substantially the entire length of the container conveyor 34 or only along a section of the container conveyor 34.
  • the movement of the marking field 32 or the laser marking system 10 with the container 12 can be realized in different ways.
  • the entire laser marking system 10 with the at least one laser source 14 and the at least one marking head 16 and optionally the at least one focusing lens 26 for The respective marking field 32 (and optionally the focusing field 30) can be movable along with the respective container 12.
  • the at least one laser source 14 can be stationary and the at least one marking head 16 can be movable to move the respective marking field 32 with the respective container 12.
  • at least one movable mirror device can be arranged in the beam path between the respective laser source 14 and the respective marking head 16 to deflect the laser beam from the respective laser source 14 to a current position of the respective marking head 16.
  • the at least one marking field 32 or the laser marking system 10 can be moved, for example, on a circular path or linearly.
  • the at least one marking field 32 is movable in such a way that it can follow a respective container 12 moved in the transport direction.
  • the at least one marking field 32 or the laser marking system 10 can rotate along with the containers 12 transported by the container conveyor 34 designed as a rotary conveyor.
  • the laser marking system 10 can be connected to a rotatable machine carousel of the container conveyor 34 so that it rotates along with the machine carousel.
  • the at least one marking field 32 or the laser marking system 10 can move, for example, linearly and parallel to the containers 12 transported by the container conveyor 34 designed as a linear conveyor.
  • the at least one marking head 16 and optionally the at least one laser source 14 can move linearly.
  • a mechanical coupling with the container conveyor 34 can be included for moving the laser marking system 10.
  • the laser marking system 10 can be mechanically coupled to one another via a rotatable machine carousel for joint movement.
  • the laser marking system 10 can be mechanically coupled to the container conveyor 34 or its container holders 36 for joint movement, for example via carriers or otherwise.
  • a separate drive for the laser marking system 10 can be included for example (not shown in Figure 2) to move the laser marking system 10.
  • the drive can be supplied with electrical energy, for example, from the energy supply device 15 (see Figure 1).
  • the drive can, for example, have one or more movement devices (mover, shuttle), e.g. independently movable, which can each move and preferably carry at least one marking head 16 and optionally at least one laser source 14.
  • the movement devices can, for example, be part of a long stator linear motor drive or a (magnetic) planar motor drive.
  • the drive can, for example, be electronically coupled to a drive of the container conveyor 34 directly or via a control device 38.
  • the drive can, for example, comprise an electric motor that can drive the laser marking system 10, the laser source 14, the marking head 16 and/or the focusing lens 26 to move, in order to move the at least one marking field 32 together with the containers 12 transported by the container conveyor 34.
  • the device 28 can have a control device 38 which is configured to operate the device 28 (e.g. the container conveyor 34 and optionally the own drive of the laser marking system 10) such that the laser marking system moves along with the containers 12 transported by the container conveyor 34 to move the at least one marking field 32, preferably essentially synchronously, and in the process laser marks the respective container 12 within the at least one marking field 32.
  • a control device 38 which is configured to operate the device 28 (e.g. the container conveyor 34 and optionally the own drive of the laser marking system 10) such that the laser marking system moves along with the containers 12 transported by the container conveyor 34 to move the at least one marking field 32, preferably essentially synchronously, and in the process laser marks the respective container 12 within the at least one marking field 32.
  • control device 38 can further be configured to operate the container conveyor 34 such that the containers 12 transported by the container conveyor 34 are rotated at least temporarily about their own vertical axis H by the container conveyor 34, e.g. by the container holders 36, during the laser marking.
  • the control device 38 is preferably designed as a central control device. However, it is also possible for the control device 38 to be implemented as a decentralized control, e.g. with one control sub-device per marking head 16 or per container holder 36.
  • Figures 3 to 9 show preferred embodiments for the device 28. For better clarity, not all individual elements in Figures 3 to 9 are provided with their own reference numerals.
  • the container conveyor 34 can be a rotary conveyor.
  • the laser marking system 10 can be moved completely or in sections with the containers 12 moved by the container conveyor 34 in the transport direction on a circular path.
  • the laser marking system 10 can be mechanically coupled to the container conveyor 34 via a rotatable machine carousel (rotor) of the device 28A for movement.
  • the container conveyor 34 can have a plurality of container holders 36, each of which can hold a container 12.
  • the container holders 36 can rotate about their respective vertical axes to rotate the containers 12.
  • the container holders 36 can, for example, each have a container turntable and optionally a centering head and/or an inflation device.
  • Each container holder 36 can contain a laser source 14 and a marking head 16.
  • the laser sources 14 and marking heads 16 can be arranged in a star shape, for example.
  • the laser sources 14 and the marking heads 16 can be arranged inside the rotary conveyor.
  • An infeed conveyor 40 designed as a transfer star can feed the containers 12 to the container conveyor 34. It is possible for the infeed conveyor 40 to be designed for a pitch delay or to change a pitch delay.
  • An outfeed conveyor 42 designed as a transfer star can transport the containers 12 away from the container conveyor 34 after laser marking.
  • the device 28B of Figure 4 may be similar to the device 28A of Figure 3.
  • a difference between the device 28B and the device 28A may be that a plurality of marking heads 16 may share a laser source 14.
  • a plurality of marking heads 16 may share a laser source 14.
  • two, three, four or more marking heads 16 may share a laser source 14.
  • One, two or more laser sources 14 may be included.
  • the device 28C of Figure 5 can be similar to the device 28B of Figure 4.
  • a difference between the device 28C and the device 28B can be that additional deflection mirrors 44 are included.
  • the deflection mirrors 44 can be arranged outside of the container conveyor 34 designed as a rotary conveyor.
  • one deflection mirror 44 can be included for each container holder 36.
  • the deflection mirror 44 can deflect an outwardly directed laser beam inwards to the respective container 12.
  • the deflection mirror 44 can be arranged in a beam path before or after the marking head 16. Accordingly, the marking heads 16 can be arranged, for example, inside or outside of the container conveyor 34 designed as a rotary conveyor. It is also possible that, as an alternative to the deflection mirrors 44, the marking heads 16 are arranged outside of the container conveyor 34 designed as a rotary conveyor.
  • the device 28D of Figure 6 comprises a long stator linear motor drive 46 with several movement devices for moving the laser sources 14 and the marking heads 16 along the container conveyor 34.
  • the movement devices can be guided circumferentially on a guide track of the long stator linear motor drive 46.
  • the guide track can extend parallel to the container conveyor 34.
  • at least one marking head 16 and one laser source 14 can be moved with the container 12 by means of a respective movement device.
  • the container 12 can optionally be rotated about its own vertical axis by means of a respective container holder 36 during laser marking.
  • the device 28E of Figure 7 may be similar to the device 28D of Figure 6.
  • a difference between the device 28E and the device 28D can be that several (e.g. two) marking heads 16 share a laser source 14.
  • several marking heads 16 can share a laser source 14.
  • two, three, four or more marking heads 16 can share a laser source 14.
  • One, two or more laser sources 14 can be included.
  • one marking head 16 could be included per laser source 14.
  • a difference between the device 28E and the device 28D may be that several marking heads 16 and at least one laser source 14 share a movement device of the long stator linear motor drive 46.
  • the device 28F of Figure 8 can be similar to the device 28A of Figure 3.
  • a difference between the device 28F and the device 28A can be that several marking heads 16 can be assigned to a container holder 36 or a container 12.
  • two marking heads 16 can be included per container holder 36 or container 12.
  • the multiple marking heads 16 can share one laser source 14 per container holder 36.
  • multiple marking heads 16 and one laser source 14 can be included per container holder 36.
  • a beam distributor or beam splitter 48 can divide a laser beam received from a laser source 14 into several marking heads 16.
  • a drive 50 e.g. an electric motor, can be included for rotating the container holders 36.
  • the device 28G of Figure 9 can be similar to the device 28A of Figure 3.
  • a difference between the device 28G and the device 28A can be that the laser marking system 10 has several laser units 52 that are specially shaped, which advantageously enables a particularly space-efficient arrangement.
  • An (external) shape (e.g. housing external shape) of the laser units 52 can extend towards the container holders 36.
  • the laser units 52 or their housings can each essentially have a cylinder sector shape (pie slice shape), a spherical sector shape or a ring segment shape.
  • an enveloping body for each laser unit 52 can have a cylinder sector shape, a spherical sector shape or a ring segment shape.
  • the laser units 52 can be arranged next to each other in a circle.
  • each container holder 36 may include one laser unit 52, as shown in Figure 9, or multiple container holders 36 may share one laser unit 52, e.g. two or three container holders 36 per laser unit 52 (not shown in Figure 9).
  • Each laser unit 52 can, for example, comprise at least one marking head 16 and/or at least one laser source 14.
  • each of the devices 28A to 28G can be combined with one another as desired. It is also understood that each of the devices 28A to 28G can be supplemented or modified with features that have been generally described with respect to the device 28.
  • the invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a large number of variants and modifications are possible, which also make use of the inventive concept and therefore fall within the scope of protection.
  • the invention also claims protection for the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to.
  • the individual features of independent claim 1 are each disclosed independently of one another.
  • the features of the subclaims are also independent of all features of independent claim 1 and for example, independently of the features relating to the presence and/or configuration of the container conveyor and/or the laser marking system of independent claim 1. All range specifications herein are to be understood as disclosed in such a way that all values falling within the respective range are disclosed individually, e.g. also as preferred narrower outer limits of the respective range.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft u.a. eine Vorrichtung (28) zum Lasermarkieren von Behältern (12), wobei die Vorrichtung (28) einen Behälterförderer (34) zum Transportieren der Behälter (12) und ein Lasermarkierungssystem (10), das zum Lasermarkieren innerhalb mindestens eines Markierungsfeldes (32) ausgebildet ist, aufweist. Das Lasermarkierungssystem (10) ist bewegbar zum, vorzugsweise im Wesentlichen synchronen, Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes (32) mit den von dem Behälterförderer (34) transportierten Behältern (12). Vorteilhaft kann die Vorrichtung (28) die Prozesszeit, die für das Lasermarkieren der Behälter (12) zur Verfügung steht, wesentlich verlängern.

Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung und Verfahren zum Lasermarkieren von Behältern
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lasermarkieren von Behältern. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Lasermarkieren von Behältern.
Technischer Hintergrund
Herkömmlich werden Behälter mehrheitlich mit Etiketten ausgestattet. Typische Varianten sind Papier- oder Kunststoffetiketten, welche mit Heiß- oder Kaltleim oder auch selbstklebend verarbeitet und auf die Behälter aufgebracht werden. Etiketten können im Recyclingprozess problematisch sein, z. B. wegen der verwendeten Drucktinte, wasserfeste Papiere, Leim usw.
Im Prinzip ist es daher wünschenswert, komplett auf Etiketten zu verzichten. Erforderliche Informationen könnten bspw. direkt über ein Lasermarkierungssystem auf die Behälter markiert bzw. geschrieben werden. Eine solche Technik wird bspw. bereits zum Lasermarkieren einer Produktionsnummer oder eines Mindesthaltbarkeitsdatums genutzt. Beim Lasermarkieren kann durch den Laserstrahl und die damit auf der Oberfläche des Behälters entstehende Wärme eine physikalische Veränderung der Oberfläche des Behälters bewirkt werden (z. B. Weißbruch bei PET-Behältern), sodass gewünschte Zeichen auf die Oberfläche lasermarkiert werden können.
Herkömmlich verfügbare Lasermarkierungssysteme sind jedoch zu langsam, um heute gängige Leistungen (viele 10.000 Behälter pro Stunde) in Abfüllanlagen bei einer großen Anzahl von Zeichen (z. B. Inhaltsstoffe und/oder Dekore) auf die Behälter lasermarkieren zu können, sodass tatsächlich vollständig etikettenlose Behälter ermöglicht würden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Technik zu schaffen, mit der auch großformatige und/oder viele Zeichen beinhaltende Lasermarkierungen auf Behälter lasermarkiert werden können, ohne die Anlagenleistung negativ zu beeinflussen. Bevorzugt soll die Technik eine vollständig etikettenlose Ausstattung von Behältern durch Lasermarkieren in einer Behälterbehandlungsanlage ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Lasermarkieren (bzw. Lasercodieren, Laserkennzeichnen, Laserbeschriften) von (z. B. vollständig etikettenlosen) Behältern. Die Vorrichtung weist einen Behälterförderer zum Transportieren (z. B. linear oder auf einer Kreisbahn) der Behälter (z. B. in einer Transportrichtung) und ein Lasermarkierungssystem, das zum Lasermarkieren innerhalb mindestens eines Markierungsfeldes (z. B. definiert oder aufgespannt von je einem Markierkopf des Lasermarkiersystems je Markierungsfeld) ausgebildet ist, auf. Das Lasermarkierungssystem ist (z. B. linear oder auf einer Kreisbahn) zum, vorzugsweise im Wesentlichen synchronen, Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes (z. B. in der Transportrichtung) mit den von dem Behälterförderer transportierten Behältern bewegbar (z. B. Mitbewegen je eines Markierungsfeldes je Behälter).
Vorteilhaft kann die Vorrichtung die Prozesszeit, die für das Lasermarkieren der Behälter zur Verfügung steht, wesentlich verlängern. Dadurch, dass sich das oder die Markierungsfelder mit den Behältern mitbewegen können, steht mehr Prozesszeit zum Lasermarkieren zur Verfügung. Damit können auch großformatige und/oder viele Zeichen beinhaltende Lasermarkierungen auf die Behälter aufgebracht werden, ohne dass hierfür die Anlagenleistung reduziert werden muss oder besonders aufwendige und damit kostenintensive Lasermarkierungstechnik eingesetzt werden muss. Letztlich können damit vollständig etikettenlose Behälter ermöglicht werden, die lediglich lasermarkiert sind.
Vorzugsweise kann die Vorrichtung frei von einer Etikettiereinrichtung zum Etikettieren der Behälter sein.
Bevorzugt kann das Lasermarkieren direkt auf die etikettenlosen Behälter erfolgen.
Beispielsweise kann das Lasermarkierungssystem dazu konfiguriert sein, innerhalb des mindestens einen Markierungsfeldes eine Lasermarkierung aufweisend ein Dekor, eine Dekorfläche, mindestens ein Zeichen und/oder eine ein- oder mehrzeilige Zeichenfolge auf einen Behälter aufzubringen.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Lasermarkierungssystem zum Lasermarkieren innerhalb mehrerer Markierungsfelder ausgebildet. Vorzugsweise kann das Lasermarkierungssystem, vorzugsweise li- near oder auf einer Kreisbahn, bewegbar sein zum, vorzugsweise im Wesentlichen synchronen, Mitbewegen je eines Markierungsfeldes mit je einem von dem Behälterförderer transportierten Behälter. Vorteilhaft kann auf diese Weise eine besonders große Anzahl von Behältern innerhalb einer kurzen Zeitdauer lasermarkiert werden, sodass sich bspw. auch die großen Anlagenleistungen von industriellen Behälterbehandlungsanlagen erreichen lassen. Bei Ausfall eines Markierkopfes kann die Vorrichtung ggf. mit reduzierter Leistung weiterbetrieben werden, bis zum nächsten möglichen oder nächsten günstigen Zeitpunkt eine Reparatur oder ein Austausch erfolgen kann.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Lasermarkierungssystem eine oder mehrere Laserquellen auf, die, vorzugsweise linear oder auf einer Kreisbahn, bewegbar ist/sind zum (z. B. im Wesentlichen synchronen) Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes mit den von dem Behälterförderer transportierten Behältern (z. B. je eines Markierungsfeldes mit je einem von dem Behälterförderer transportierten Behälter). Optional können die mehreren Laserquellen sich eine Kühleinrichtung und/oder eine Energieversorgungseinrichtung teilen. Vorteilhaft kann so die Funktionalität des Mitbewegens des Lasermarkierungssystems auf einfache Weise realisiert werden.
In einer Ausführungsform weist das Laserkennzeichnungssystem einen oder mehrere Markierköpfe (z. B. mit jeweils einem oder zwei Scannerspiegeln) auf, der/die, vorzugsweise linear oder auf einer Kreisbahn, bewegbar ist/sind zum (z. B. vorzugsweise im Wesentlichen synchronen) Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes mit den von dem Behälterförderer transportierten Behältern (z. B. je eines Markierungsfeldes mit je einem von dem Behälterförderer transportierten Behälter). Optional können die mehreren Markierköpfe sich eine Laserquelle, eine Kühleinrichtung und/oder eine Energieversorgungseinrichtung teilen. Vorteilhaft kann auf diese Weise die Funktionalität des Mitbewegens des Lasermarkierungssystems einfach realisiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Laserkennzeichnungssystem eine oder mehrere Fokussierlinsen auf, die, vorzugsweise linear oder auf einer Kreisbahn, bewegbar ist/sind zum Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes mit den von dem Behälterförderer transportierten Behältern.
Vorzugsweise kann durch Mitbewegen der Fokussierlinse(n) mindestens ein Fokussierfeld, in dem das mindestens eine Markierungsfeld liegt, mit den von dem Behälterförderer transportierten Behältern mitbewegt werden. In einer weiteren Ausführungsform sind der Behälterförderer und das Lasermarkierungssystem, vorzugsweise mechanisch (z. B. über ein Maschinenkarussell oder einen Mitnehmer oder eine starre mechanische Verbindung) und/oder elektronisch (z. B. über eine Steuereinrichtung), koppelbar oder gekoppelt, zum Bewegen des Lasermarkierungssystems (z. B. linear oder auf einer Kreisbahn) mit den von dem Behälterförderer transportierten Behältern zum (z. B. im Wesentlichen synchronen) Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes mit den von dem Behälterförderer transportierten Behältern. Vorteilhaft kann damit sichergestellt werden, dass sich das Lasermarkierungssystem und dessen Markierungsfeld(er) mit einer an den Behälterförderer angepassten Geschwindigkeit bewegt, z. B. mit einer Geschwindigkeit gleich oder kleiner einer Transportgeschwindigkeit des Behälterförderers.
Vorzugsweise kann ein eigener Antrieb des Lasermarkierungssystems, der zum Mitbewegen des Lasermarkierungssystems mit den von dem Behälterförderer transportieren Behältern ausgebildet ist, elektronisch mit einem Antrieb des Behälterförderers gekoppelt sein, z. B. direkt oder über eine Steuereinrichtung.
Es ist auch möglich, dass ein Antrieb des Behälterförderers das Lasermarkierungssystem zum Mitbewegen antreiben kann.
In einer Ausführungsvariante ist der Behälterförderer ein Rundläufer-Behälterförderer. Vorzugsweise kann das Lasermarkierungssystem drehend mit den von dem Rundläufer-Behälterförderer transportierten Behältern mitbewegbar sein. Besonders bevorzugt kann das Lasermarkierungssystem mit einem Maschinenkarussell des Rundläufer-Behälterförderers zum Mitdrehen mit dem Maschinenkarussell verbunden sein. Vorteilhaft kann damit die komplette Zeit eines Karusselldurchlaufs für das Lasermarkieren zur Verfügung stehen.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist das Lasermarkierungssystem innen von dem Rundläufer-Behälterförderer angeordnet. Vorteilhaft kann damit eine geringe Stellfläche der Vorrichtung ermöglicht werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist mindestens eine Laserquelle des Lasermarkierungssystems innen von dem Rundläufer-Behälterförderer angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Markierkopf und/oder mindestens ein Umlenkspiegel des Lasermarkierungssystems außen von dem Rundläufer-Behälterförderer angeordnet sein. Vorteilhaft kann damit bspw. eine gute Zugänglichkeit zu dem mindestens einen Markierkopf ermöglicht werden, was bspw. eine Montage und eine Wartung erleichtern kann. In einem Ausführungsbeispiel ist der Behälterförderer ein Linear-Behälterförderer. Vorzugsweise kann das Lasermarkierungssystem (z. B. mindesten ein Markierkopf und optional mindestens eine Laserquelle des Lasermarkierungssystems) linear mit den von dem Linear-Behälterförderer transportierten Behältern mitbewegbar sein, vorzugsweise angetrieben von einem Planarmotor-Antrieb oder einem Langstator-Linearmotor-Antrieb oder mechanisch gekoppelt mit dem Behälterförderer. Vorteilhaft kann damit eine leichte Montierbarkeit und gute Wartbarkeit des Lasermarkierungssystems erreicht werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Behälterförderer dazu ausgebildet, die transportierten Behälter jeweils um eine eigene Hochachse zu drehen, z. B. während des Lasermarkierens bzw. während sich das Lasermarkierungssystem / das mindestens eine Markierungsfeld mitbewegt. Vorteilhaft können die Behälter beim Lasermarkieren gedreht werden, um eine Lasermarkierung an jeder Position der Umfangsfläche der Behälter und sogar Lasermarkierungen um eine im Wesentlichen gesamte Umfangsfläche der Behälter zu ermöglichen.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Behälterförderer mehrere Behälterhalterungen zum Halten je eines Behälters, vorzugsweise im Basehandling oder im Neckhandling, auf. Optional können die mehreren Behälterhalterungen jeweils einen Behälterteller (z. B. Behälterdrehteller), eine Zentrierglocke, eine (z. B. aktive oder passive) Behälterklammer und/oder eine Aufblasvorrichtung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die mehreren Behälterhalterungen jeweils um eine eigene Hochachse zum Drehen eines jeweils gehaltenen Behälters drehbar sein. Vorteilhaft können die Behälter somit beim Lasermarkieren mittels der Behälterhalterungen gedreht werden, um vorzugsweise die bereits zuvor erläuterten Vorteile zu erzielen.
In einer Ausführungsvariante weist das Lasermarkierungssystem je Behälterhalterung mindestens einen Markierkopf und mindestens eine Laserquelle des Lasermarkierungssystems auf. Vorteilhaft lassen sich damit besonders große Leistungen (= lasermarkierte Behälter pro Stunde) erreichen.
Alternativ kann das Lasermarkierungssystem je Behälterhalterung bspw. mindestens einen Markierkopf des Lasermarkierungssystems aufweisen und mehrere Markierköpfe können sich eine Laserquelle des Lasermarkierungssystems teilen. Vorteilhaft kann damit eine Anzahl der Laserquellen reduziert werden, wobei weiterhin große Leistungen (= lasermarkierte Behälter pro Stunde) ermöglicht werden.
Vorteilhaft können bei mehreren Markierköpfen und ggf. Laserquellen je Behälterhalterung mehrere
Bereiche eines Behälters gleichzeitig lasermarkiert werden. Vorteilhaft kann die Vorrichtung dann auch bei Ausfall eines Markierkopfes oder einer Laserquelle mit verringerter Leistung weiterbetrieben werden, bis zum nächsten möglichen oder nächsten günstigen Zeitpunkt eine Reparatur oder ein Austausch erfolgen kann.
Vorzugsweise können sich jeweils mehrere oder alle Markierköpfe eine Kühleinrichtung, eine Steuereinrichtung und/oder eine Energieversorgungseinrichtung teilen.
Bevorzugt können sich jeweils mehrere Laserquellen oder alle Laserquellen eine Kühleinrichtung, eine Steuereinrichtung und/oder eine Energieversorgungseinrichtung teilen.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist die Vorrichtung ferner eine Steuereinrichtung auf, die dazu konfiguriert ist, die Vorrichtung derart zu betreiben, dass das Lasermarkierungssystem sich zum (z. B. im Wesentlichen synchronen) Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes mit den von dem Behälterförderer transportierten Behältern, vorzugsweise linear oder auf einer Kreisbahn, bewegt und dabei innerhalb des mindestens einen Markierungsfeldes lasermarkiert; und optional die von dem Behälterförderer transportierten Behälter beim Lasermarkieren von dem Behälterförderer zumindest zeitweise um eine jeweils eigene Hochachse gedreht werden.
Vorzugsweise kann sich der Begriff „Steuereinrichtung" auf eine Elektronik (z. B. ausgeführt als eine Treiberschaltung oder mit Mikroprozessor(en) und Datenspeicher) und/oder eine mechanische, pneumatische und/oder hydraulische Steuerung beziehen, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben und/oder Verarbeitungsaufgaben übernehmen kann. Auch wenn hierin der Begriff „Steuern" verwendet wird, kann damit gleichsam zweckmäßig auch „Regeln" bzw. „Steuern mit Rückkopplung" und/oder „Verarbeiten" umfasst bzw. gemeint sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Behälterbehandlungsanlage zum Herstellen, Reinigen, Beschichten, Prüfen, Abfüllen, Verschließen, Lasermarkieren und/oder Verpacken von Behältern für flüssige Medien, vorzugsweise Getränke oder flüssige Nahrungsmittel. Die Behälterbehandlungsanlage kann die Vorrichtung wie hierin offenbart aufweisen.
Vorzugsweise kann die Behälterbehandlungsanlage frei von jeglicher Etikettiervorrichtung zum Etikettieren der Behälter sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Vorrichtung und/oder die Behälterbehandlungsanlage eine Etikettiervorrichtung zum Etikettieren und/oder eine Bedruckungseinrichtung zum Direktbedrucken der Behälter aufweist.
Beispielsweise können die Behälter als Flaschen, Dosen, Kanister, Kartons, Flakons usw. ausgeführt sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung, vorzugsweise wie hierin offenbart, zum Lasermarkieren von, vorzugsweise vollständig etikettenlosen, Behältern. Das Verfahren weist ein Bewegen der Behälter mittels eines (z. B. Linear- oder Rundläufer-) Behälterförderers (z. B. in einer Transportrichtung) auf. Das Verfahren weist ferner ein Mitbe- wegen mindestens eines Markierungsfeldes eines Lasermarkierungssystems (z. B. in derTransportrich- tung) mit mindestens einem der bewegten Behälter, vorzugsweise im Wesentlichen synchron mit dem jeweiligen Behälter (z. B. Mitbewegen je eines Markierungsfeldes mit je einem Behälter), durch Bewegen des Lasermarkierungssystems, vorzugsweise linear oder auf einer Kreisbahn auf. Das Verfahren weist ferner ein Lasermarkieren des mindestens einen bewegten Behälters (z. B. direkt auf den Behälter), mit dem sich das mindestens eine Markierungsfeld mitbewegt, mittels des Lasermarkierungssystems während des Mitbewegens auf. Vorteilhaft lassen sich mit dem Verfahren die gleichen Vorteile erzielen, die bereits unter Bezugnahme auf die Vorrichtung beschrieben wurden. Selbiges gilt für die untenstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele des Verfahrens.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner ein Drehen des mindestens einen bewegten Behälters, mit dem sich das mindestens eine Markierungsfeld mitbewegt, mittels des Behälterförderers um eine eigene Hochachse des jeweiligen Behälters während des Lasermarkierens und/oder während des Mitbewegens auf.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Behälter mittels des Behälterförderers während des Lasermarkierens linear bewegt, und/oder das Lasermarkierungssystem wird während des Lasermarkierens linear bewegt, z. B. parallel zum Behälterförderer und/oder der Transportrichtung.
Alternativ können die Behälter beispielsweise mittels des Behälterförderers während des Lasermarkierens auf einer (z. B. ersten) Kreisbahn bewegt werden, und/oder das Lasermarkierungssystem kann während des Lasermarkierens auf einer (z. B. zweiten) Kreisbahn bewegt werden. Die erste Kreisbahn und die zweite Kreisbahn können bevorzugt konzentrisch zueinander sein. Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar.
Figure imgf000010_0001
der Figuren
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Lasermarkierungssystems;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Lasermarkiervorgangs;
Figur 3 eine schematische Draufsicht auf eine beispielhafte Vorrichtung zum Lasermarkieren;
Figur 4 eine schematische Draufsicht auf eine beispielhafte Vorrichtung zum Lasermarkieren;
Figur 5 eine schematische Draufsicht auf eine beispielhafte Vorrichtung zum Lasermarkieren;
Figur 6 eine schematische Draufsicht auf eine beispielhafte Vorrichtung zum Lasermarkieren;
Figur 7 eine schematische Draufsicht auf eine beispielhafte Vorrichtung zum Lasermarkieren;
Figur 8 eine schematische Schnittansicht einer beispielhaften Vorrichtung zum Lasermarkieren; und
Figur 9 eine schematische Draufsicht auf eine beispielhafte Vorrichtung zum Lasermarkieren.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Die Figur 1 zeigt ein Lasermarkierungssystem 10 zum Lasermarkieren von Behältern 12. Das Lasermarkierungssystem 10 kann auch als Laserdekorationssystem, Laserkennzeichnungssystem, Lasercodiersystem oder Laserbeschriftungssystem bezeichnet werden. Bevorzugt kann das Lasermarkierungssys- tem 10 ein CO2-Lasermarkierungssystem, ein Faser-Lasermarkierungssystem oder ein UV-Lasermar- kierungssystem sein. Beispielsweise kann das Lasermarkierungssystem 10 ein Laserpulsmarkierungssystem sein.
Bevorzugt kann das Lasermarkierungssystem 10 eine Laserquelle 14 und einen Markierkopf 16 aufweisen.
Die Laserquelle 14 kann beispielsweise als eine Laserröhre ausgeführt sein. Die Laserröhre kann versiegelt sein. Die Laserröhre kann mit einem Gas, z. B. aufweisend CO2, oder Gasgemisch, z. B. CO2-N2- He-Gasgemisch, gefüllt sein. In der Laserröhre können ebenfalls Elektroden angeordnet sein. An die Elektroden kann eine Energieversorgungseinrichtung 15 angeschlossen sein. Die Energieversorgungseinrichtung 15 kann die Laserquelle 14 mit elektrischer Energie versorgen. Mittels einer bspw. hochfrequenten Spannung können Moleküle, z. B. CO2-Moleküle, in der Laserröhre zum Schwingen und damit zum Aussenden eines Laserstrahls angeregt werden. Die Laserquelle 14 kann auch als Oszillator bezeichnet werden.
Der von der Laserquelle 14 erzeugte Laserstrahl wird direkt oder über Spiegel zu dem Markierkopf 16 geleitet oder gelenkt. Es ist möglich, dass zwischen der Laserquelle 14 und dem Markierkopf 16 beispielsweise ein sogenanntes Teleskop zum Aufweiten des Laserstrahls angeordnet ist.
Der Markierkopf 16 kann vorzugsweise zwei bewegbare Spiegel 18 und 22 sowie zwei Antriebe 20 und 24 aufweisen. Der Markierkopf 16 kann ferner eine Fokussierlinse 26 aufweisen. Der Markierkopf 16 kann auch als Codierkopf, Kennzeichnungskopf oder Schreibkopf bezeichnet werden.
Der erste Antrieb 20 kann den ersten Spiegel 18 um eine erste Achse (z. B. x-Achse) drehen. Der erste Spiegel 18 kann bspw. auch als beweglicher Scanner-Spiegel, z. B. X-Scanner-Spiegel, bezeichnet werden. Der zweite Antrieb 24 kann den zweiten Spiegel 22 um eine zweite Achse (z. B. y-Achse) drehen. Der zweite Spiegel 22 kann bspw. auch als beweglicher Scanner-Spiegel, z. B. Y-Scanner-Spiegel, bezeichnet werden. Die erste Achse und die zweite Achse können bevorzugt senkrecht zueinander verlaufen.
Die durch die Antriebe 20, 24 bewegten Spiegel 18, 22 können den Laserstrahl, entsprechend der gewünschten Lasermarkierung lenken. Der Laserstrahl kann sich dadurch bspw. schreibend über die Oberfläche des Behälters 12 bewegen. Bevorzugt kann sich der Laserstrahl innerhalb des Markierungsfeldes 32 (siehe Figur 2), das dem jeweiligen Markierkopf 16 zugeordnet ist, über die Oberfläche des Behälters 12 bewegen. Die Antriebe 20, 24 können von der Energieversorgungseinrichtung 15 mit elektrischer Energie versorgt werden.
Bevor der Laserstrahl auf die Oberfläche des Behälters 12 trifft, kann er noch mittels der Fokussierlinse 26 fokussiert werden. Die Fokussierlinse 26 kann auch als Kondensorlinse bezeichnet werden. Die Fokussierlinse 26 kann beispielsweise eine F-Theta-Linse sein. Je nach Konfiguration kann die Fokussierlinse 26 innerhalb oder außerhalb des Markierkopfes 16 angeordnet sein. Die Fokussierlinse 26 kann eine sogenannte aktive Fokussierlinse oder eine sogenannte passive Fokussierlinse sein.
Es ist möglich, dass das Lasermarkierungssystem 10 mehrere Markierköpfe 16 aufweist. Die mehreren Markierköpfe 16 können bspw. seitlich nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sein. Beispielsweise können zwei, drei oder mehr Markierköpfe 16 umfasst sein.
Jeder Markierkopf 16 kann mit einer eigenen Laserquelle 14 verbunden sein, die einen Laserstrahl zu dem jeweiligen Markierkopf 16 aussenden kann. Entsprechend kann das Lasermarkierungssystem 10 mehrere Laserquellen 14 aufweisen.
Es ist auch möglich, dass mehrere Markierköpfe 16 ihren jeweiligen Laserstrahl von derselben Laserquelle 14 empfangen. Beispielsweise kann ein Strahlverteiler (Strahlteiler) zwischen der Laserquelle 14 und mehreren Markierköpfen 16 angeordnet sein. Der Strahlverteiler kann beispielsweise einen von der Laserquelle 14 empfangenen Laserstrahl in mehrere Laserstrahlen teilen und diese zu den mehreren Markierköpfen 16 leiten. Bspw. kann der Strahlverteiler einen teilweise durchlässigen Umlenkspiegel, eine Strahlteilerplatte, einen Strahlteilerwürfel, einen variablen Strahlteiler oder einen diffraktiven Strahlteiler aufweisen.
Sofern mehrere Laserquellen 14 umfasst sind, können diese bspw. baugleich ausgeführt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Laserquellen 14 zumindest teilweise unterschiedlich ausgeführt sind, um unterschiedliche Effekte (z. B. Farbeffekte) beim Lasermarkieren der Behälter 12 bewirken zu können.
Es ist möglich, dass das Lasermarkierungssystem 10 eine Kühleinrichtung 27 aufweist. Die Kühleinrichtung 27 kann bspw. zum Kühlen der Laserquelle(n) 14 und/oder des Markierkopfes/der Markierköpfe 16 ausgebildet sein. Bevorzugt ist eine Kühleinrichtung 27 umfasst, mit der gemeinsam mehrere oder alle Laserquellen 14 und/oder mehrere oder alle Markierköpfe 16 gekühlt werden können. Die Kühleinrichtung 27 kann bspw. eine elektrische Kühleinrichtung oder eine Fluidkühleinrichtung (z. B. Luft- oder Flüssig-Kühleinrichtung) sein. Bevorzugt weist die Kühleinrichtung TI mindestens einen Kühlkreislauf auf, in dem ein Kühlfluid zirkuliert.
Die Figur 2 zeigt rein schematisch und beispielhaft eine Vorrichtung 28 zum Lasermarkieren. Der dargestellte Teil der Vorrichtung 28 weist einen Markierkopf 16 auf. Wie bereits erwähnt, kann das Lasermarkierungssystem 10 auch mehrere Markierköpfe 16 usw. aufweisen. Der dargestellte Teil der Vorrichtung 28 weist der ferner einen Behälterförderer 34 auf.
Die Anordnung und Ausbildung der Fokussierlinse 26 kann ein sogenanntes Fokussierfeld oder Linsenfeld (engl. lens field) 30 vorgeben. Das Linsenfeld 30 kann zweidimensional sein. Beispielsweise kann das Linsenfeld 30 eine Kreisform aufweisen. Bevorzugt kann das Linsenfeld 30 in einer Vertikalebene liegen.
Das Lasermarkierungssystem 10 ist zum Lasermarkieren innerhalb mindestens eines sogenannten Markierungsfeldes (engl. marking field) 32 ausgebildet.
Das Markierungsfeld 32 kann ein Abschnitt des Linsenfeldes 30 sein. Der Abschnitt bzw. das Markie- rungsfeld 32 kann alle Positionen umfassen, die der Laserstrahl durch den oder die bewegbaren Spiegel des Markierkopfes 16 erreichen kann. Bei Eintritt eines Bereichs des Behälters 12 in das Markierungsfeld 32 kann das Lasermarkierungssystem 10 den Bereich lasermarkieren. Bei Austritt des Bereichs des Behälters 12 aus dem Markierungsfeld 32 kann das Lasermarkierungssystem 10 den Bereich nicht mehr lasermarkieren.
Eine Form und eine Abmessung des Markierungsfeldes 32 ist abhängig von den Spiegeln 18, 22 und deren durch die Antriebe 20, 24 bewirkten Bewegbarkeit (siehe Figur 1). Das Markierungsfeld 32 kann zweidimensional sein. Beispielsweise kann das Markierungsfeld 32 eine Rechteckform, vorzugsweise eine Quadratform, aufweisen. Bevorzugt kann das Markierungsfeld 32 in einer Vertikalebene liegen.
Jeder Markierkopf 16 kann sein eigenes Markierungsfeld 32 innerhalb des jeweiligen Linsenfeldes 30 bilden bzw. definieren. Mehrere Markierungsfelder 32 können zumindest teilweise beabstandet voneinander sein und/oder zumindest teilweise aneinander angrenzen oder einander überlappen.
Der Behälterförderer 34 ist zum Transportieren von Behältern 12 ausgeführt. Der Behälterförderer 34 kann die Behälter 12 in einer T ransportrichtung transportieren. Je nach Konfiguration des Behälterför- derers 34 kann dieser die Behälter auf einer gewünschten Transportbahn transportieren. Die Transportbahn kann beispielsweise eine lineare Transportbahn oder eine gekrümmte oder bogenförmige sein.
Beispielsweise kann der Behälterförderer 34 ein Rundläufer-Behälterförderer (Behälterfördererkarussell) sein. Das Lasermarkierungssystem 10 kann beispielsweise innenliegend oder außenliegend von dem Rundläufer-Behälterförderer angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass das Lasermarkierungssystem 10 teilweise innenliegend und teilweise außenliegend von dem Rundläufer-Behälterförderer angeordnet ist. Beispielsweise kann die mindestens eine Laserquelle 14 innenliegend von dem Rundläufer-Behälterförderer angeordnet sein, und der mindestens eine Markierkopf 16 kann außenliegend von dem Rundläufer-Behälterförderer angeordnet sein.
Alternativ kann der Behälterförderer 34 beispielsweise ein Linear-Behälterförderer sein. Das Lasermarkierungssystem 10 kann beispielsweise seitlich neben dem Linear-Behälterförderer angeordnet sein. Der Linear-Behälterförderer kann beispielsweise ein, vorzugsweise umlaufendes, Förderelement zum Transportieren der Behälter 12 aufweisen. Der Linear-Behälterförderer kann beispielsweise ein Band- , Gurt-, Riemen-, Ketten- oder Plattenförderer sein. Es ist auch möglich, dass der Linear-Behälterförderer als eine Langstator-Linearmotor-Behälterförderer oder (magnetischer) Planarmotor-Antrieb-Be- hälterförderer ausgeführt ist, der die Behälter 12 mittels Bewegungsvorrichtungen (mover, shuttle) unabhängig voneinander bewegen kann.
Der Behälterförderer 34 kann die Behälter 12 beim Transportieren, vorzugsweise bodenseitig, umfangsseitig und/oder mündungsseitig, abstützen. Der Behälterförderer 34 kann Behälterhalterungen 36 (nur schematisch in Figur 2 angedeutet) zum Abstützen der Behälter 12 aufweisen. Die Behälterhalterungen 36 können die Behälter 12 vorzugsweise im Basehandling oder Neckhandling halten.
Es ist möglich, dass der Behälterförderer 34 keine gesonderten Behälterhalterungen 36 aufweist und bspw. die Behälter 12 einfach auf einem, vorzugsweise umlaufenden, Förderelement (z. B. Band, Gurt, Riemen, Ketten oder Platten) des Behälterförderers 34 abgestützt sind.
Beispielsweise können die Behälterhalterungen 36 jeweils einen Behälter 12 abstützen. Die Behälterhalterungen 36 können beispielsweise jeweils einen Behälterteller, eine Zentrierglocke, eine Behälterklammer und/oder eine Aufblasvorrichtung aufweisen. Beispielsweise kann je ein Behälter 12 zwischen einem Behälterteller und einer Zentrierglocke fixiert sein. Eine optionale, zusätzliche Aufblasvorrichtung kann zusätzliche Stabilität geben, z. B. wenn die Behälter 12 vor dem Füllen lasermarkiert werden. Bevorzugt kann der Behälterförderer 34 dazu ausgebildet sein, die transportierten Behälter 12 jeweils um eine eigene Hochachse H zu drehen. Vorzugsweise können die Behälterhalterungen 36 zum Drehen der Behälter 12 um deren jeweilige Hochachse H drehbar sein.
Bevorzugt kann das Lasermarkierungssystem 10 je Behälterhalterung 36 jeweils einen Markierkopf 16 und eine Laserquelle 14 aufweisen. Alternativ kann das Lasermarkierungssystem 10 beispielsweise je Behälterhalterung 36 jeweils einen Markierkopf 16 aufweisen, und mehrere der Markierköpfe 16 können sich gemeinsam eine Laserquelle 14 des Lasermarkierungssystems 10 teilen.
Eine Besonderheit der vorliegenden Offenbarung besteht darin, dass das mindestens eine Markierungsfeld 30 nicht stationär ist.
Stattdessen kann sich das mindestens eine Markierungsfeld 32 des Lasermarkierungssystems 10 mit dem sich beim Transport mittels des Behälterförderers 34 in der Transportrichtung bewegenden Behältern 12 mitbewegen, vorzugsweise im Wesentlichen synchron. Je nach Ausführung des Behälterförderers 34 können sich die Behälter 12 und damit das mindestens eine Markierungsfeld 32 bspw. linear oder auf einer Kreisbahn bewegen. Die in der Transportrichtung bewegten Behälter 12 werden während des Mitbewegens mittels des Lasermarkierungssystems 10 mit einer gewünschten Lasermarkierung lasermarkiert. Optional können sich die Behälter 12 während des Mitbewegens und/oder des Lasermarkierens noch um eine eigene Hochachse H drehen.
Im Einzelnen ist das Lasermarkierungssystem 10 (in Teilen oder vollständig) bewegbar zum Mitbewegen je (mindestens) eines Markierungsfeldes 32 mit je einem von dem Behälterförderer 34 in einer Transportrichtung transportierten Behälter 12. Das Mitbewegen erfolgt bevorzugt im Wesentlichen synchron mit den transportierten Behältern 12. In Figur 2 ist dies schematisch mit den Pfeilen A und B veranschaulicht.
Das mindestens eine Markierungsfeldes 32 bzw. das Lasermarkierungssystem 10 kann sich bspw. über im Wesentlichen eine gesamte Länge des Behälterförderers 34 oder nur entlang eines Abschnitts des Behälterförderers 34 mit dem jeweiligen Behälter 12 mitbewegen.
Das Mitbewegen des Markierungsfeldes 32 bzw. des Lasermarkierungssystems 10 mit den Behälter 12 kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden.
Beispielsweise kann das gesamte Lasermarkierungssystem 10 mit der mindestens einen Laserquelle 14 und dem mindestens einen Markierkopf 16 und optional der mindestens einen Fokussierlinse 26 zum Mitbewegen des jeweiligen Markierungsfeldes 32 (und optional des Fokussierfeldes 30) mit dem jeweiligen Behälter 12 bewegbar sein.
Alternativ kann bspw. die mindestens eine Laserquelle 14 stationär sein, und der mindestens eine Markierkopf 16 zum Mitbewegen des jeweiligen Markierungsfeldes 32 mit dem jeweiligen Behälter 12 bewegbar sein. Beispielsweise kann mindestens eine bewegbare Spiegeleinrichtung im Strahlengang zwischen der jeweiligen Laserquelle 14 und dem jeweiligen Markierkopf 16 zum Umlenken des Laserstrahls von der jeweiligen Laserquelle 14 zu einer aktuellen Position des jeweiligen Markierkopf 16 angeordnet sein.
Je nach Konfiguration des Behälterförderers 34 kann das mindestens eine Markierungsfeld 32 bzw. das Lasermarkierungssystem 10 beispielsweise auf einer Kreisbahn oder linear bewegbar sein. Bevorzugt ist das mindestens eine Markierungsfeld 32 derart bewegbar, dass es einem jeweiligen, in der Transportrichtung bewegten Behälter 12 folgen kann.
So kann das mindestens eine Markierungsfeld 32 bzw. das Lasermarkierungssystem 10 sich beispielsweise drehend mit den von dem als Rundläufer ausgeführten Behälterförderer 34 transportierten Behältern 12 mitbewegen. Beispielsweise kann das Lasermarkierungssystem 10 mit einem drehbaren Maschinenkarussell des Behälterförderers 34 zum Mitdrehen mit dem Maschinenkarussell verbunden sein.
Alternativ kann das mindestens eine Markierungsfeld 32 bzw. das Lasermarkierungssystem 10 sich beispielsweise linear und parallel mit den von dem als Linearförderer ausgeführten Behälterförderer 34 transportierten Behältern 12 mitbewegen. Beispielsweise kann sich der mindestens eine Markierkopf 16 und optional die mindestens eine Laserquelle 14 linear mitbewegen.
Zum Bewegen des Lasermarkierungssystems 10 kann bspw. eine mechanische Kopplung mit dem Behälterförderer 34 umfasst sein. Beispielsweise können das Lasermarkierungssystem 10 über ein drehbares Maschinenkarussell zum gemeinsamem Bewegen mechanisch miteinander gekoppelt sein. Alternativ kann das Lasermarkierungssystem 10 bspw. über Mitnehmer oder anderweitig mit dem Behälterförderer 34 oder dessen Behälterhalterungen 36 zum gemeinsamem Bewegen mechanisch miteinander gekoppelt sein. Alternativ oder zusätzlich kann zum Bewegen des Lasermarkierungssystems 10 beispielsweise ein eigener Antrieb für das Lasermarkierungssystem 10 umfasst sein (nicht in Figur 2 dargestellt). Der Antrieb kann bspw. von der Energieversorgungseinrichtung 15 (siehe Figur 1) mit elektrischer Energie versorgt werden.
Der Antrieb kann beispielsweise eine oder mehrere, z. B. unabhängig voneinander bewegbare, Bewegungsvorrichtungen (mover, shuttle) aufweisen, die jeweils mindestens einen Markierkopf 16 und optional mindestens eine Laserquelle 14 bewegen und vorzugsweise tragen können. Die Bewegungsvorrichtungen können bspw. Teil eines Langstator-Linearmotor-Antriebs oder eines (magnetischen) Planarmotor-Antriebs sein. Der Antrieb kann beispielsweise elektronisch mit einem Antrieb des Behälterförderers 34 direkt oder über eine Steuereinrichtung 38 gekoppelt sein.
Der Antrieb kann beispielsweise einen Elektromotor aufweisen, der das Lasermarkiersystem 10, die Laserquelle 14, den Markierkopf 16 und/oder die Fokussierlinse 26 zum Bewegen antreiben kann, zum Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes 32 mit den von dem Behälterförderer 34 transportierten Behältern 12.
Allgemein kann die Vorrichtung 28 eine Steuereinrichtung 38 aufweisen, die dazu konfiguriert ist, die Vorrichtung 28 (z. B. den Behälterförderer 34 und optional den eigenen Antrieb des Lasermarkierungssystems 10) derart zu betreiben, dass das Lasermarkierungssystem sich zum, vorzugsweise im Wesentlichen synchronen, Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes 32 mit den von dem Behälterförderer 34 transportierten Behältern 12 mitbewegt und dabei innerhalb des mindestens einen Markierungsfeldes 32 den jeweiligen Behälter 12 lasermarkiert.
Optional kann die Steuereinrichtung 38 ferner dazu konfiguriert sein, den Behälterförderer 34 so zu betreiben, dass die von dem Behälterförderer 34 transportierten Behälter 12 während des Lasermarkierens von dem Behälterförderer 34, z. B. von den Behälterhalterungen 36, zumindest zeitweise um eine jeweils eigene Hochachse H gedreht werden.
Die Steuereinrichtung 38 ist bevorzugt als eine Zentralsteuereinrichtung ausgeführt. Es ist allerdings auch möglich, dass die Steuereinrichtung 38 als eine dezentrale Steuerung implementiert ist, z. B. mit je einer Steuersubeinrichtung je Markierkopf 16 oder je Behälterhalterung 36.
Die Figuren 3 bis 9 zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele für die Vorrichtung 28. Zur besseren Übersichtlichkeit sind in den Figuren 3 bis 9 nicht alle Einzelelemente mit einem eigenen Bezugszeichen versehen. In der in Figur 3 dargestellten Vorrichtung 28A kann der Behälterförderer 34 ein Rundläuferförderer sein. Das Lasermarkierungssystem 10 kann vollständig oder abschnittsweise mit den von dem Behälterförderer 34 in der Transportrichtung auf einer Kreisbahn bewegten Behältern 12 mitbewegbar sein. Das Lasermarkierungssystem 10 kann mechanisch mit dem Behälterförderer 34 über ein drehbares Maschinenkarussell (Rotor) der Vorrichtung 28A zum Mitbewegen gekoppelt sein.
Der Behälterförderer 34 kann mehrere Behälterhalterungen 36 aufweisen, die je einen Behälter 12 halten können. Die Behälterhalterungen 36 können sich zum Drehen der Behälter 12 um deren jeweilige Hochachse drehen. Die Behälterhalterungen 36 können beispielsweise jeweils einen Behälterdrehteller und optional einen Zentrierkopf und/oder eine Aufblasvorrichtung aufweisen.
Je Behälterhalterung 36 kann eine Laserquelle 14 und ein Markierkopf 16 umfasst sein. Die Laserquellen 14 und Markierköpfe 16 können bspw. sternförmig angeordnet sein. Die Laserquellen 14 und die Markierköpfe 16 können innen von dem Rundläuferförderer angeordnet sein. Ein als Transferstern ausgeführter Einlaufförderer 40 kann die Behälter 12 zu dem Behälterförderer 34 zuführen. Es ist möglich, dass der Einlaufförderer 40 für einen Teilungsverzug oder zum Verändern eines Teilungsverzugs ausgeführt ist. Ein als Transferstern ausgeführter Auslaufförderer 42 kann die Behälter 12 nach dem Lasermarkieren von dem Behälterförderer 34 abtransportieren.
Die Vorrichtung 28B von Figur 4 kann ähnlich zu der Vorrichtung 28A von Figur 3 sein. Ein Unterschied der Vorrichtung 28B zu der Vorrichtung 28A kann darin bestehen, dass sich jeweils mehrere Markierköpfe 16 gemeinsam eine Laserquelle 14 teilen. Beispielsweise können sich zwei, drei, vier oder mehr Markierköpfe 16 eine Laserquelle 14 teilen. Es können eine, zwei oder mehr Laserquellen 14 umfasst sein.
Die Vorrichtung 28C von Figur 5 kann ähnlich zu der Vorrichtung 28B von Figur 4 sein. Ein Unterschied der Vorrichtung 28C zu der Vorrichtung 28B kann darin bestehen, dass zusätzliche Umlenkspiegel 44 umfasst sind. Die Umlenkspiegel 44 können außen von dem als Rundläuferförderer ausgeführten Behälterförderer 34 angeordnet sein. Beispielsweise kann je Behälterhalterung 36 ein Umlenkspiegel 44 umfasst sein. Der Umlenkspiegel 44 kann einen nach außen gerichteten Laserstrahl nach innen zu dem jeweiligen Behälter 12 umlenken.
Der Umlenkspiegel 44 kann in einem Strahlgang vor oder nach dem Markierkopf 16 angeordnet sein. Entsprechend können die Markierköpfe 16 beispielsweise innen oder außen von dem als Rundläuferförderer ausgeführten Behälterförderer 34 angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass alternativ zu den Umlenkspiegeln 44 die Markierköpfe 16 außen von dem als Rundläuferförderer ausgeführten Behälterförderer 34 angeordnet sind.
Die Vorrichtung 28D von Figur 6 umfasst einen Langstator-Linearmotor-Antrieb 46 mit mehreren Bewegungsvorrichtungen zum Bewegen der Laserquellen 14 und der Markierköpfe 16 entlang des Behälterförderers 34. Die Bewegungsvorrichtungen können umlaufend an einer Führungsbahn des Langsta- tor-Linearmotor-Antriebs 46 geführt sein. Die Führungsbahn kann sich parallel zu dem Behälterförderer 34 erstrecken. Zum Markieren der Behälter 12 kann je mindestens ein Markierkopf 16 und eine Laserquelle 14 mittels einer jeweiligen Bewegungsvorrichtung mit dem Behälter 12 mitbewegt werden. Der Behälter 12 kann optional mittels einer jeweiligen Behälterhalterung 36 während des Lasermarkierens um eine eigene Hochachse gedreht werden.
Die Vorrichtung 28E von Figur 7 kann ähnlich zu der Vorrichtung 28D von Figur 6 sein.
Ein Unterschied der Vorrichtung 28E zu der Vorrichtung 28D kann darin bestehen, dass sich jeweils mehrere (z. B. zwei) Markierköpfe 16 gemeinsam eine Laserquelle 14 teilen. Beispielsweise können sich zwei, drei, vier oder mehr Markierköpfe 16 eine Laserquelle 14 teilen. Es können eine, zwei oder mehr Laserquellen 14 umfasst sein. Alternativ könnten bspw. je Laserquelle 14 ein Markierkopf 16 umfasst sein.
Ein Unterschied der Vorrichtung 28E zu der Vorrichtung 28D kann darin bestehen, dass sich mehrere Markierköpfe 16 und mindestens eine Laserquelle 14 gemeinsam eine Bewegungsvorrichtung des Langstator-Linearmotor-Antriebs 46 teilen.
Die Vorrichtung 28F von Figur 8 kann ähnlich zu der Vorrichtung 28A von Figur 3 sein. Ein Unterschied der Vorrichtung 28F zu der Vorrichtung 28A kann darin bestehen, dass jeweils mehrere Markierköpfe 16 einer Behälterhalterung 36 bzw. einem Behälter 12 zugeordnet sein können. Beispielsweise können zwei Markierköpfe 16 je Behälterhalterung 36 bzw. Behälter 12 umfasst sein.
Bevorzugt können sich die mehreren Markierköpfe 16 je Behälterhalterung 36 eine Laserquelle 14 teilen. So können bspw. jeweils mehrere Markierköpfe 16 und eine Laserquelle 14 je Behälterhalterung 36 umfasst sein.
Vorzugsweise kann ein Strahlverteiler bzw. Strahlteiler 48 einen von einer Laserquelle 14 empfangenen Laserstrahl auf mehrere Markierköpfe 16 aufteilen. Rein beispielhaft zeigt die Figur 8 noch, dass zum Drehen der Behälterhalterungen 36 jeweils ein Antrieb 50, z. B. ein Elektromotor, umfasst sein kann.
Die Vorrichtung 28G von Figur 9 kann ähnlich zu der Vorrichtung 28A von Figur 3 sein. Ein Unterschied der Vorrichtung 28G zu der Vorrichtung 28A kann darin bestehen, dass das Lasermarkierungssystem 10 mehrere Lasereinheiten 52 aufweist, die speziell geformt sind, wodurch vorteilhaft eine besonders bauraumgünstige Anordnung ermöglicht werden kann.
Eine (Außen-) Form (z. B. Gehäuseaußenform) der Lasereinheiten 52 kann sich hin zu den Behälterhalterungen 36 erweitern. Beispielsweise können die Lasereinheiten 52 oder deren Gehäuse jeweils im Wesentlichen eine Zylindersektorform (Kuchenstückform), eine Kugelsektorform oder eine Ringsegmentform aufweisen. Beispielsweise kann ein Hüllkörper je Lasereinheit 52 eine Zylindersektorform, eine Kugelsektorform oder eine Ringsegmentform aufweisen.
Beispielsweise können die Lasereinheiten 52 nebeneinander in einem Kreis angeordnet sein.
Beispielsweise kann je Behälterhalterung 36 eine Lasereinheit 52 umfasst sein, wie in Figur 9 dargestellt ist, oder mehrere Behälterhalterungen 36 können sich eine Lasereinheit 52 teilen, z. B. zwei oder drei Behälterhalterungen 36 je Lasereinheit 52 (nicht in Figur 9 dargestellt).
Jede Lasereinheit 52 kann jeweils bspw. mindestens einen Markierkopf 16 und/oder mindestens eine Laserquelle 14 umfasst sein.
Es versteht sich, dass die Einzelmerkmale der Vorrichtungen 28A bis 28G beliebig miteinander kombiniert werden können. Es versteht sich ebenfalls, dass jede der Vorrichtungen 28A bis 28G mit Merkmalen, die allgemein bezüglich der Vorrichtung 28 beschrieben wurden, ergänzt oder modifiziert werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und beispielsweise unabhängig von den Merkmalen bezüglich des Vorhandenseins und/oder der Konfiguration des Behälterförderers und/oder des Lasermarkierungssystems des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z. B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Bereichs.
Bezugszeichenliste
10 Lasermarkierungssystem
12 Behälter
14 Laserquelle
15 Energieversorgungseinrichtung
16 Markierkopf
18 erster Spiegel
20 erster Antrieb
22 zweiter Spiegel
24 zweiter Antrieb
26 Fokussierlinse
27 Kühleinrichtung
28 Vorrichtung zum Lasermarkieren
30 Linsenfeld
32 Markierungsfeld
34 Behälterförderer
36 Behälterhalterung
38 Steuereinrichtung
40 Einlaufförderer
42 Auslaufförderer
44 Umlenkspiegel
46 Langstator-Linearmotor-Antrieb
48 Strahlverteiler
50 Antrieb
52 Lasereinheit

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (28) zum Lasermarkieren von Behältern (12), wobei die Vorrichtung (28) aufweist: einen Behälterförderer (34) zum Transportieren der Behälter (12); und ein Lasermarkierungssystem (10), das zum Lasermarkieren innerhalb mindestens eines Markierungsfeldes (32) ausgebildet ist, wobei das Lasermarkierungssystem (10) bewegbar ist zum, vorzugsweise im Wesentlichen synchronen, Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes (32) mit den von dem Behälterförderer (34) transportierten Behältern (12).
2. Vorrichtung (28) nach Anspruch 1, wobei: das Lasermarkierungssystem (10) zum Lasermarkieren innerhalb mehrerer Markierungsfelder (32) ausgebildet ist; und das Lasermarkierungssystem (10), vorzugsweise linear oder auf einer Kreisbahn, bewegbar ist zum Mitbewegen je eines Markierungsfeldes (32) mit je einem von dem Behälterförderer (34) transportierten Behälter (12).
3. Vorrichtung (28) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei: das Lasermarkierungssystem (10) eine oder mehrere Laserquellen (14) aufweist, die, vorzugsweise linear oder auf einer Kreisbahn, bewegbar ist/sind zum Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes (32) mit den von dem Behälterförderer (34) transportierten Behältern (12) , und optional die mehreren Laserquellen (16) sich eine Kühleinrichtung (27) und/oder eine Energieversorgungseinrichtung (15) teilen.
4. Vorrichtung (28) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das Lasermarkierungssystem (10) einen oder mehrere Markierköpfe (16) aufweist, der/die, vorzugsweise linear oder auf einer Kreisbahn, bewegbar ist/sind zum Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes (32) mit den von dem Behälterförderer (34) transportierten Behältern (12), und optional die mehreren Markierköpfe (16) sich eine Laserquelle (14), eine Kühleinrichtung (27) und/oder eine Energieversorgungseinrichtung (15) teilen.
5. Vorrichtung (28) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das Lasermarkierungssystem (10) eine oder mehrere Fokussierlinsen (26) aufweist, die, vorzugsweise linear oder auf einer Kreisbahn, bewegbar ist/sind zum Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes (32) mit den von dem Behälterförderer (34) transportierten Behältern (12).
6. Vorrichtung (28) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der Behälterförderer (34) und das Lasermarkierungssystem (10), vorzugsweise mechanisch oder elektronisch, koppelbar oder gekoppelt sind, zum Bewegen des Lasermarkierungssystems mit den von dem Behälterförderer (34) transportierten Behältern (12) zum Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes (32) mit den von dem Behälterförderer (34) transportierten Behältern (12).
7. Vorrichtung (28) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der Behälterförderer (34) ein Rundläufer-Behälterförderer ist; und das Lasermarkierungssystem (10) drehend mit den von dem Rundläufer-Behälterförderer transportierten Behältern (12) mitbewegbar ist, wobei vorzugsweise das Lasermarkierungssystem (10) mit einem Maschinenkarussell des Rundläufer-Behälterförderers zum Mitdrehen mit dem Maschinenkarussell verbunden ist.
8. Vorrichtung (28) nach Anspruch 7, wobei: das Lasermarkierungssystem (10) innen von dem Rundläufer-Behälterförderer angeordnet ist; oder mindestens ein Markierkopf (16) und/oder mindestens ein Umlenkspiegel (44) des Lasermarkierungssystems (10) außen von dem Rundläufer-Behälterförderer angeordnet ist und optional mindestens eine Laserquelle (14) des Lasermarkierungssystems (10) innen von dem Rundläufer-Behälterförderer angeordnet ist.
9. Vorrichtung (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: der Behälterförderer (34) ein Linear-Behälterförderer ist; und das Lasermarkierungssystem (10) linear mit den von dem Linear-Behälterförderer transportierten Behältern (12) mitbewegbar ist, vorzugsweise angetrieben von einem Planarmotor-Antrieb oder einem Langstator-Linearmotor-Antrieb oder mechanisch gekoppelt mit dem Behälterförderer (34).
10. Vorrichtung (28) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der Behälterförderer (34) dazu ausgebildet ist, die transportierten Behälter (12) jeweils um eine eigene Hochachse (H) zu drehen.
11. Vorrichtung (28) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der Behälterförderer (34) mehrere Behälterhalterungen (36) zum Halten je eines Behälters (12), vorzugsweise im Basehandling oder im Neckhandling, aufweist, und optional: die mehreren Behälterhalterungen (36) jeweils einen Behälterteller, eine Zentrierglocke, eine Behälterklammer und/oder eine Aufblasvorrichtung aufweisen; und/oder die mehreren Behälterhalterungen (36) jeweils um eine eigene Hochachse zum Drehen eines jeweils gehaltenen Behälters (12) drehbar sind.
12. Vorrichtung (28) nach Anspruch 11, wobei: das Lasermarkierungssystem (10) je Behälterhalterung (36) mindestens einen Markierkopf (16) und mindestens eine Laserquelle (14) des Lasermarkierungssystems (10) aufweist; oder das Lasermarkierungssystem (10) je Behälterhalterung (36) mindestens einen Markierkopf (16) des Lasermarkierungssystems (10) aufweist und sich mehrere Markierköpfe (16) eine Laserquelle (14) des Lasermarkierungssystems (10) teilen.
13. Vorrichtung (28) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: eine Steuereinrichtung (38), die dazu konfiguriert ist, die Vorrichtung (28) derart zu betreiben, dass das Lasermarkierungssystem (10) sich zum Mitbewegen des mindestens einen Markierungsfeldes (32) mit den von dem Behälterförderer (34) transportierten Behältern (12), vorzugsweise linear oder auf einer Kreisbahn, bewegt und dabei innerhalb des mindestens einen Markierungsfeldes (32) lasermarkiert; und optional die von dem Behälterförderer (34) transportierten Behälter (12) dabei von dem Behälterförderer (34) zumindest zeitweise um eine jeweils eigene Hochachse (H) gedreht werden.
14. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (28), vorzugsweise nach einem der vorherigen Ansprüche, zum Lasermarkieren von, vorzugsweise vollständig etikettenlosen, Behältern (12), wobei das Verfahren aufweist:
Bewegen der Behälter (12) mittels eines Behälterförderers (34);
Mitbewegen mindestens eines Markierungsfeldes (32) eines Lasermarkierungssystems (10) mit mindestens einem der bewegten Behälter (12), vorzugsweise im Wesentlichen synchron, durch Bewegen des Lasermarkierungssystems (10), vorzugsweise linear oder auf einer Kreisbahn; und Lasermarkieren des mindestens einen bewegten Behälters (12), mit dem sich das mindestens eine Markierungsfeld (32) mitbewegt, mittels des Lasermarkierungssystems (10) während des Mitbewegens.
15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner aufweisend: Drehen des mindestens einen bewegten Behälters (12), mit dem sich das mindestens eine Markierungsfeld (32) mitbewegt, mittels des Behälterförderers (34) um eine eigene Hochachse (H) des jeweiligen Behälters (12) während des Lasermarkierens und/oder während des Mitbewegens.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, wobei: die Behälter (12) mittels des Behälterförderers (34) während des Lasermarkierens und/oder das Lasermarkierungssystem (10) während des Lasermarkierens linear bewegt werden; oder die Behälter (12) mittels des Behälterförderers (34) während des Lasermarkierens und/oder das Lasermarkierungssystem (10) während des Lasermarkierens auf einer Kreisbahn bewegt werden.
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