Aparato de marcado con una pluralidad de láseres de gas con tubos de resonancia y medios de deflexión ajustables individualmente.

Un aparato de marcado para marcar un objeto (1) con luz láser, que comprende

- una pluralidad de láseres

(10) de gas y

- una unidad (20) de control para activar individualmente cada uno de los láseres (10a - 10i) de gas para emitir un haz (90a- 90i) de rayos láser según un signo que ha de ser marcado, en el que los láseres (10a - 10i) de gas están apilados de forma que los haces (90a - 90i) de rayos láser emitidos por los láseres (10a - 10i) de gas forman una agrupación de haces (90a - 90i) de rayos láser, en particular una agrupación lineal con haces (90a - 90i) de rayos láser paralelos,

caracterizado porque

cada láser (10a - 10i) de gas comprende tubos (12) de resonancia que rodean, al menos parcialmente, un área interna (5),

el aparato comprende, además

- medios (14) de suministro de haces para dirigir la agrupación de haces de rayos láser al área interna (5) y

- un conjunto de medios (30) de deflexión para redisponer la agrupación de haces (90a - 90i) de rayos láser en una agrupación deseada de haces (90a - 90i) de rayos láser,

el conjunto de medios (30) de deflexión está dispuesto en el área interna (5) y comprende al menos un medio (33a - 33i, 34a - 34i) de deflexión por haz (90a - 90i) de rayos láser, en particular al menos un espejo (33a - 33i, 34a - 34i) de correlación o un guiaondas óptico por haz (90a - 90i) de rayos láser, y cada medio (33a - 33i, 34a - 34i) de deflexión es ajustable individualmente en su dirección de deflexión y/o es desplazable individualmente.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11007183.

Solicitante: ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie Gesellschaft mit beschränkter Haftung.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: An der Trave 27-31 23923 Selmsdorf ALEMANIA.

Inventor/es: RYAN, DANIEL, J., ARMBRUSTER,KEVIN L, GILMARTIN,BRAD D, KUECKENDAHL,PETER J, RICHARD,BERNARD J.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO... > Trabajo por rayos láser, p. ej. soldadura, corte... > B23K26/36 (Retirada de material (B23K 26/55, B23K 26/57 tienen prioridad))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO... > B23K26/00 (Trabajo por rayos láser, p. ej. soldadura, corte o taladrado)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO... > Trabajo por rayos láser, p. ej. soldadura, corte... > B23K26/08 (Dispositivos que tiene un movimiento relativo entre el haz de rayos y la pieza)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO... > Trabajo por rayos láser, p. ej. soldadura, corte... > B23K26/06 (Determinación de la configuración del haz de rayos, p. ej. con ayuda de máscaras o de focos múltiples)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS QUE UTILIZAN LA EMISION ESTIMULADA > Láser, es decir, dispositivos para la producción,... > H01S3/07 (consistentes en una pluralidad de partes, p. ej. segmentos (H01S 3/067 tiene prioridad))

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Fragmento de la descripción:

Aparato de marcado con una pluralidad de láseres de gas con tubos de resonancia y medios de deflexión ajustables individualmente La presente invención versa acerca de un aparato de marcado para marcar un objeto con luz láser según el preámbulo de la reivindicación 1.

En general, se conocen aparatos de marcado que despliegan un único láser de gas, por ejemplo, un láser de CO2. Tal láser emite un haz de rayos láser que es suministrado al objeto que ha de ser marcado. El objeto se mueve con respecto al aparato de marcado sobre una cinta transportadora. Normalmente, se proporciona un dispositivo de barrido para dirigir el haz de rayos láser sobre el objeto según un signo que ha de ser marcado. Dado que en general se desea un caudal elevado de objetos, la velocidad del objeto sobre la cinta transportadora con respecto al aparato de marcado debería ser tan elevada como sea posible. Sin embargo, no se puede aumentar arbitrariamente la velocidad dado que el dispositivo de barrido requiere suficiente tiempo para escribir la marca sobre el objeto según pasa. Por lo tanto, la velocidad de tales dispositivos de marcado está limitada por la velocidad de los dispositivos de barrido.

Se puede aumentar adicionalmente el caudal con aparatos genéricos de marcado que comprenden una pluralidad de láseres de gas y una unidad de control para activar individualmente cada uno de los láseres de gas para emitir un haz de rayos láser según un signo que ha de ser marcado. Se describen tales aparatos de marcado en los documentos US 5.229.573 y US 5.229.574.

Para conseguir velocidades de marcado aún mayores, existe la demanda de aparatos de marcado con un mayor número de láseres de gas. Sin embargo, el número de láseres de gas empleado ha estado muy limitado hasta el momento dado que el tamaño de los láseres individuales da lugar a aparatos excesivamente grandes y también dificulta el suministro del haz de rayos láser al objeto que ha de ser marcado.

Simplemente la reducción del tamaño de los láseres de gas desplegando tubos más cortos de láser no es una opción, dado que la potencia de salida de los haces de rayos láser depende en gran medida de la longitud de los tubos de láser. Al disponer varios tubos de láser de un láser de gas en un diseño plegado son factibles algunas reducciones del espacio. Sin embargo, un diseño plegado sigue conllevando inconvenientes considerables, tales como una disipación térmica complicada.

Por el documento US 4.727.235, en el que se basa el preámbulo de la reivindicación 1, se conoce un aparato de marcado que comprende una pluralidad de láseres. Los láseres son, preferentemente, láseres de CO2. Sus haces emitidos son dirigidos a un área de marcado con un tubo de suministro de haces que contiene espejos.

El documento US 5.115.446 describe una estructura de soporte de componentes de un láser de gas. Los tubos de resonancia rodean un área interna en la que están acomodados un compresor y estructuras de refrigeración.

La materia objeto del documento US 4.652.722 es un aparato para inscribir símbolos sobre artículos en movimiento. El aparato comprende un número de láseres, teniendo cada uno un espejo asociado que está ajustado inicialmente para dirigir el haz respectivo de rayos láser sobre el artículo.

Un objeto de la invención es proporcionar un aparato de marcado que comprenda una pluralidad de láseres de gas con requerimientos de un espacio reducido, proporcionando cada láser de gas un haz de rayos láser que puede ser redirigido fácilmente a un objeto que ha de ser marcado.

Este objeto se soluciona con un aparato de marcado que tiene las características de la reivindicación 1.

Se proporcionan realizaciones preferentes en las reivindicaciones dependientes al igual que en la siguiente descripción, en particular en conexión con las figuras adjuntas.

Según la invención, el aparato de marcado del tipo mencionado anteriormente se caracteriza porque los láseres de gas están apilados de forma que los haces de rayos láser emitidos por los láseres de gas forman una agrupación de haces de rayos láser, en particular una agrupación lineal con haces paralelos de rayos láser, cada láser de gas comprende tubos de láser que rodean, al menos parcialmente, un área interna, el aparato comprende, además, medios de suministro de los haces para dirigir la agrupación de haces de rayos láser al área interna y un conjunto de medios de deflexión para volver a disponer la agrupación de haces de rayos láser creando una agrupación deseada de haces de rayos láser, el conjunto de medios de deflexión está dispuesto en el área interna y comprende al menos un medio de deflexión por haz de rayos láser, en particular al menos un espejo de correlación o un guiaondas óptico por haz de rayos láser, y cada medio de deflexión es ajustable individualmente en su dirección de deflexión y/o es desplazable individualmente.

Una idea central de la invención reside en la provisión de un espacio central rodeado por tubos de láser que forman un anillo cerrado o abierto. Al apilar los láseres, esto tiene como resultado que el espacio central es suficientemente grande como para acomodar elementos ópticos tales como el conjunto de medios de deflexión.

Puede verse como una ventaja esencial de la invención que se facilite la refrigeración de los tubos de láser porque los tubos de láser que están dispuestos en lados opuestos del anillo cerrado o abierto se encuentran a una distancia máxima entre sí, mientras que al mismo tiempo no se aumentan las dimensiones totales del aparato, dado que los elementos ópticos están acomodados de forma que se ahorre espacio en el área interna.

Se puede considerar una idea básica de la invención proporcionar al menos un medio de deflexión por haz de rayos láser para desviar individualmente cada haz. Eso significa que cada haz de luz está dirigido hacia su medio respectivo de deflexión. Los medios de deflexión son ajustables independientemente entre sí, de forma que se pueda fijar básicamente cualquier configuración deseada.

Los haces de luz emitidos por los láseres de gas, es decir, los haces de rayos láser, forman una disposición específica, por ejemplo, una disposición lineal de haces de luz que discurren en paralelo. Puede verse como una ventaja esencial de la invención permitir una correlación flexible de la disposición lineal creando cualquier otra disposición. En particular, se puede cambiar o reducir la separación entre los haces de luz con el conjunto de medios de deflexión.

Una idea fundamental de la invención reside en la provisión de medios ajustables de deflexión. Estos pueden estar fijados en una posición deseada durante la operación, o antes de la misma, del dispositivo de marcado. Con este fin, cada medio de deflexión puede ser desplazado por medio de un motor eléctrico que está controlado por la unidad de control.

A diferencia de los prismas, el conjunto de medios de deflexión provoca, de forma ventajosa, menos distorsión, en particular cuando se emplean espejos como medios de deflexión.

En el caso de que los medios de deflexión sean espejos, el ajuste puede llevarse a cabo al inclinar los espejos individualmente, es decir, cambiar las direcciones de deflexión de los espejos o las direcciones en que apuntan. Además o de forma alternativa, los espejos pueden ser desplazables, es decir amovibles. Dado que los haces de rayos láser pueden volver a disponerse con los espejos, también se puede denominar a estos espejos de correlación.

En el contexto de la invención, se puede entender la activación de cada uno de los láseres de gas para emitir un haz de rayos láser como cualquier procedimiento que controla si un haz de luz incide... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato de marcado para marcar un objeto (1) con luz láser, que comprende -una pluralidad de láseres (10) de gas y -una unidad (20) de control para activar individualmente cada uno de los láseres (10a -10i) de gas para emitir un haz (90a -90i) de rayos láser según un signo que ha de ser marcado, en el que los láseres (10a -10i) de gas están apilados de forma que los haces (90a -90i) de rayos láser emitidos por los láseres (10a -10i) de gas forman una agrupación de haces (90a -90i) de rayos láser, en particular una agrupación lineal con haces (90a -90i) de rayos láser paralelos, caracterizado porque cada láser (10a -10i) de gas comprende tubos (12) de resonancia que rodean, al menos parcialmente, un área interna (5) , el aparato comprende, además -medios (14) de suministro de haces para dirigir la agrupación de haces de rayos láser al área interna (5) y -un conjunto de medios (30) de deflexión para redisponer la agrupación de haces (90a -90i) de rayos láser en una agrupación deseada de haces (90a -90i) de rayos láser, el conjunto de medios (30) de deflexión está dispuesto en el área interna (5) y comprende al menos un medio (33a -33i, 34a -34i) de deflexión por haz (90a -90i) de rayos láser, en particular al menos un espejo (33a -33i, 34a -34i) de correlación o un guiaondas óptico por haz (90a -90i) de rayos láser, y cada medio (33a -33i, 34a -34i) de deflexión es ajustable individualmente en su dirección de deflexión y/o es desplazable individualmente.

2. Un aparato de marcado según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios (33a -33i, 34a -34i) de deflexión son ajustados de forma que se reduzca una separación entre 25 haces entre los haces (90a -90i) de rayos láser.

3. Un aparato de marcado según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el conjunto de medios (30) de deflexión comprende un primer conjunto y un segundo conjunto de espejos (33, 34) de correlación, cada conjunto de espejos (33, 34) de correlación comprende al menos un espejo (33a -33i, 34a -34i) de correlación por haz (90a -90i) de rayos láser, y el primer conjunto de espejos (33) de correlación dirige los haces (90a -90i) de rayos láser sobre el segundo conjunto de espejos (34) de correlación.

4. Un aparato de marcado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la unidad (20) de control está adaptada para desplazar los medios (33a -33i, 34a -34i) de deflexión y/o ajustar las direcciones de deflexión de los medios (33a-33i, 34a -34i) de deflexión, en particular por medio de montajes cardánicos.

5. Un aparato de marcado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la unidad (20) de control está adaptada para controlar los medios (33a -33i, 34a -34i) de deflexión para fijar un grado de convergencia o divergencia de los haces (90a -90i) de rayos láser que emanan de los medios (33a 33i, 34a -34i) de deflexión.

6. Un aparato de marcado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, 45 caracterizado porque la unidad (20) de control está adaptada para retrasar la activación de cada láser (10) de gas individualmente, de forma que, en el caso de un objeto (1) se mueva con respecto al aparato (100) de marcado en una dirección (2) de movimiento del objeto, al menos dos haces (90a -90i) de rayos láser incidan sobre el objeto (1) en la misma posición en la dirección (2) de movimiento del objeto.

7. Un aparato de marcado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque cada medio (33a -33i, 34a -34i) de deflexión es un guiaondas óptico y los guiaondas ópticos tienen la misma longitud.

8. Un aparato de marcado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, 55 caracterizado porque los tubos (12) de resonancia de cada láser (10) de gas están dispuestos en un patrón triangular, rectangular, cuadrado o con forma de U.

9. Un aparato de marcado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque cada láser (10a -10i) de gas comprende un acoplador parcialmente reflectante (13) de salida, y los acopladores parcialmente reflectantes (13) de salida están configurados para emitir haces (90a -90i) de 5 rayos láser que se desplazan paralelos entre sí, en el que los haces (90a -90i) de rayos láser forman, en particular, una agrupación lineal.

10. Un aparato de marcado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque cada láser (10a -10i) de gas comprende elementos (16) de conexión que conectan tubos adyacentes (12) de 10 láser del láser respectivo (10a -10i) de gas para formar un espacio tubular común.

11. Un aparato de marcado según la reivindicación 10, caracterizado porque cada uno de los elementos (16) de conexión de los láseres (10) de gas comprende una cavidad interna que se encuentra en comunicación fluídica con los al menos dos tubos adyacentes (12) de resonancia conectados al 15 elemento (16) de conexión.

12. Un aparato de marcado según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque hay integrada una pluralidad de elementos (16) de conexión de los láseres (10) de gas en una estructura común de soporte formada en un área de esquina del aparato de marcado.

13. Un aparato de marcado según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque cada láser (10a -10i) de gas incluye una brida integrada (17) de salida conectada entre dos tubos (12) de resonancia, comprendiendo la brida integrada (17) de salida el acoplador parcialmente reflectante (13) de salida y un espejo posterior (18) del láser respectivo (10) de gas.

14. Un aparato de marcado según la reivindicación 13, caracterizado porque cada una de las bridas integradas (17) de salida comprende medios (14) de suministro de haces para dirigir el haz (90a -90i) de rayos láser del láser respectivo (10a -10i) de gas al área interna (5) .

15. Un aparato de marcado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la unidad (20) de control está adaptada adicionalmente para ajustar el conjunto de medios (30) de deflexión de forma que los haces de rayos láser de al menos dos láseres (10) de gas estén dirigidos sobre un punto común.

16. Un sistema de marcado que comprende un aparato (100) de marcado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, y medios (110) de pivote para inclinar el aparato (100) de marcado con respecto a una dirección (2) de movimiento del objeto (1) que ha de ser marcado.