Aparato de marcado con una pluralidad de láseres y conjuntos ajustables individualmente de medios de desviación.
Aparato de marcado para marcar un objeto (1) con luz láser, que comprende
- una pluralidad de láseres (10),
en particular láseres (10) de gas, y
- una unidad (20) de control para activar individualmente cada uno de los láseres (10) para emitir un rayo (90a - 90i) láser de acuerdo con un signo a marcar,
caracterizado porque
- se proporciona un conjunto de medios (30) de desviación para reorganizar los rayos (90a - 90i) láser en cualquier matriz deseada de rayos (90a - 90i) láser,
- el conjunto de medios (30) de desviación comprende al menos dos medios (33a - 33i, 34a - 34i) de desviación por rayo (90a - 90i) láser, en particular al menos dos espejos (33a - 33i, 34a - 34i) de mapeo o al menos un guíaondas óptico y una lente por rayo (90a - 90i) láser,
- cada medio (33a - 33i, 34a - 34i) de desviación puede ajustarse individualmente en su dirección de desviación y/o puede desplazarse individualmente, y
- la unidad (20) de control está adaptada para desplazar los medios (33a - 33i, 34a - 34i) de desviación y/o ajustar las direcciones de desviación de los medios (33a - 33i, 34a - 34i) de desviación,
- se proporciona al menos un dispositivo (50) de espejo de escaneo que comprende un espejo (50a) común en el que inciden todos los rayos (90a - 90i) láser que llegan desde el conjunto de medios (30) de desviación, y
- la unidad (20) de control está adaptada para hacer pivotar el dispositivo (50) de espejo de escaneo.
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11007184.
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:
- B23K26/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR. › B23K SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO O CHAPADO POR SOLDADURA O SOLDADURA SIN FUSION; CORTE POR CALENTAMIENTO LOCALIZADO, p. ej. CORTE CON SOPLETE; TRABAJO POR RAYOS LASER (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión de metales B21C 23/22; realización de guarniciones o recubrimientos por moldeo B22D 19/08; moldeo por inmersión B22D 23/04; fabricación de capas compuestas por sinterización de polvos metálicos B22F 7/00; disposiciones sobre las máquinas para copiar o controlar B23Q; recubrimiento de metales o recubrimiento de materiales con metales, no previsto en otro lugar C23C; quemadores F23D). › Trabajo por rayos láser, p. ej. soldadura, corte o taladrado.
- B23K26/06 B23K […] › B23K 26/00 Trabajo por rayos láser, p. ej. soldadura, corte o taladrado. › Determinación de la configuración del haz de rayos, p. ej. con ayuda de máscaras o de focos múltiples.
- B23K26/08 B23K 26/00 […] › Dispositivos que tiene un movimiento relativo entre el haz de rayos y la pieza.
- B23K26/36 B23K 26/00 […] › Retirada de material (B23K 26/55, B23K 26/57 tienen prioridad).
- H01S3/07 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01S DISPOSITIVOS QUE UTILIZAN EL PROCESO DE AMPLIFICACION DE LUZ MEDIANTE EMISION ESTIMULADA DE RADIACIÓN [LASER] PARA AMPLIFICAR O GENERAR LUZ; DISPOSITIVOS QUE UTILIZAN EMISION ESTIMULADA DE RADIACION ELECTROMAGNETICA EN RANGOS DE ONDA DISTINTOS DEL ÓPTICO. › H01S 3/00 Láseres, es decir, dispositivos que utilizan la emisión estimulada de la radiación electromagnética en el rango de infrarrojos, visible o ultravioleta (láseres de semiconductores H01S 5/00). › consistentes en una pluralidad de partes, p. ej. segmentos (H01S 3/067 tiene prioridad).
PDF original: ES-2530070_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Aparato de marcado con una pluralidad de láseres y conjuntos ajustables individualmente de medios de desviación La presente invención se refiere a un aparato de marcado para marcar un objeto con luz láser de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
En general, se conocen aparatos de marcado que implementan un único láser, por ejemplo un láser de CO2. Tal láser emite un rayo de luz que se suministra al objeto a marcar. El objeto es movido en relación con el aparato de marcado en una cinta transportadora. Normalmente, se proporciona un dispositivo de escaneo para dirigir el rayo de luz sobre el objeto de acuerdo con un signo a marcar. Ya que se desea en general una alta producción de objetos, la velocidad del objeto en la cinta transportadora en relación con el aparato de marcado debería ser alta. Sin embargo, la velocidad no puede incrementarse de manera arbitraria ya que el dispositivo de escaneo requiere suficiente tiempo para escribir la marca en el objeto a medida que este pasa. Por tanto, la velocidad de tales dispositivos de marcado se limita mediante la velocidad de los dispositivos de escaneo.
La producción puede incrementarse con aparatos de marcado genéricos que comprenden una pluralidad de láseres tales como láseres de gas y una unidad de control para activar de manera individual cada uno de los láseres para emitir un rayo láser de acuerdo con un signo a marcar. Tales aparatos de marcado se describen en los documentos US 5.229.573 y US 5.229.574.
Para lograr velocidades de marcado mucho mayores, se demandan aparatos de marcado con un gran número de láseres. Sin embargo, el número de láseres se restringe hasta ahora en gran medida ya que el tamaño de los láseres individuales conduce a aparatos excesivamente grandes y también dificulta el suministro del rayo láser al objeto a marcar.
El documento GB 2 304 641 A, en el que se basa el preámbulo de la reivindicación 1, describe un sistema para marcar artículos usando rayos láser. Una pluralidad de rayos se dirige sobre un espejo segmentado que va a reorganizarse en una línea vertical.
El documento US 4.652.722 se refiere a un aparato para inscribir caracteres sobre artículos en movimiento. El aparato comprende un número de láseres que emiten rayos que se dirigen sobre un conjunto de espejos inicialmente alineados.
El documento US 6.421.159 B1 se refiere a un aparato de marcado láser con una pluralidad de láseres que se montan en ángulo entre sí para hacer disminuir una separación entre sus rayos.
El documento US 5.339.737 A desvela placas de impresión litográfica que se usan junto con un aparato láser. Los rayos láser se dirigen sobre una matriz de escritura desde donde salen en una disposición predefinida.
El documento US 5.115.446 A describe una estructura de soporte para los salientes y otros componentes de un aparato láser. La estructura de soporte soporta los tubos resonadores del láser en una configuración rectangular.
El documento US 2005/0056626 A1 se refiere a un sistema de micro-maquinado que divide un rayo láser en varios rayos y dirige éstos sobre un objeto a maquinar. Los rayos divididos se reorganizan en una configuración en dos dimensiones. Un conjunto de espejos se adapta para controlar individualmente una dirección de desviación para cada rayo.
Es un objeto de la invención proporcionar un aparato de marcado que permita un suministro particularmente flexible de los rayos de luz de una pluralidad de láseres.
Este objetivo se soluciona con un aparato de marcado que tiene las características de la reivindicación 1.
Las realizaciones precedentes se proporcionan en las reivindicaciones dependientes así como en la siguiente descripción, en particular en relación con las figuras adjuntas.
De acuerdo con la invención, los aparatos de marcado del tipo antes mencionado se caracterizan porque se proporciona un conjunto de medios de desviación para reorganizar los rayos láser en una matriz deseada de rayos láser, el conjunto de medios de desviación comprende al menos dos medios de desviación por rayo láser, en particular al menos dos espejos de mapeo o al menos un guíaondas óptico y una lente por rayo láser, y cada medio de desviación puede ajustarse individualmente en su dirección de desviación y/o puede desplazarse individualmente.
Puede verse como una idea básica de la invención el proporcionar al menos dos medios de desviación por rayo de luz para desviar individualmente cada rayo. Esto significa que cada rayo de luz se dirige a su medio de desviación respectivo. Los medios de desviación pueden ajustarse independientemente unos de otros de manera que puede establecerse básicamente cualquier configuración deseada.
Los rayos de luz emitidos por los láseres forman una disposición específica, por ejemplo, una disposición lineal de rayos de luz que discurren en paralelo. Esto puede verse como una ventaja esencial de la invención para permitir un mapeo flexible de la disposición lineal en cualquier otra disposición. En particular, el espaciado entre los rayos de luz puede cambiarse o reducirse con el conjunto de medios de desviación.
Una idea fundamental de la invención reside en la provisión de medios de desviación ajustables. Estos pueden establecerse en una posición deseada durante o antes del funcionamiento del dispositivo de marcado. Para este fin, cada medio de desviación puede desplazarse mediante un motor eléctrico que se controla mediante la unidad de control.
Al contrario que los prismas, el conjunto de medios de desviación provoca ventajosamente menos distorsión, particularmente cuando los espejos se emplean como medios de desviación.
En caso de que los medios de desviación sean espejos, el ajuste puede llevarse a cabo inclinando individualmente los espejos, es decir, cambiando las direcciones de desviación o direcciones a las que apuntan los espejos. Adicionalmente o como alternativa, los espejos pueden ser desplazables, es decir que pueden moverse. Ya que los rayos láser pueden reorganizarse con los espejos, estos últimos también pueden denominarse espejos de mapeo.
En el contexto de la invención, la activación de cada uno de los láseres para emitir un rayo láser puede entenderse como cualquier procedimiento que controle si un rayo láser incide sobre el objeto a marcar. Por tanto, la activación también puede llevarse a cabo mediante un obturador de rayo. Es decir, un láser permanece activado y un obturador de rayo controla el paso o bloqueo del rayo láser del láser.
En general, los láseres pueden ser de cualquier tipo de láser. La invención es particularmente ventajosa si se implementan láseres en los que el espacio es un aspecto crítico. Es decir, si la potencia del láser depende en gran medida del tamaño del láser. Otra ventaja de la invención se vuelve aparente de inmediato si las dimensiones del láser prohíben generar rayos láser que están muy cerca unos de otros. La invención permite por tanto una reorganización de los rayos láser que tiene como resultado una pequeña distancia entre los rayos láser y, de esta manera, una alta resolución de marcado.
Algunos ejemplos de tales láseres son láseres de gas, láseres químicos, láseres de fibra, láseres de colorante y láseres de estado sólido. También pueden emplearse láseres semiconductores o láseres de vapor de metal. Si se usan láseres de gas, éstos pueden ser de cualquier tipo en general conocido, tales como láseres de HeNe, láseres de CO, láseres de Argón, láseres de nitrógeno, o láseres de excímeros. Preferentemente, los láseres de gas son láseres de CO2. Estos pueden hacerse funcionar como c.w. o mediante pulsos, por ejemplo mediante Q-switching o mode-locking.
El signo que se va a marcar puede entenderse como cualquier marca, por ejemplo un carácter, una imagen o un único píxel de un gráfico. El signo puede consistir en un número de puntos o líneas. Es decir, los láseres pueden activarse durante periodos cortos para producir puntos en el objeto o durante un periodo de tiempo ajustable para provocar líneas de determinada longitud.
En el contexto de la invención, el objeto a marcar puede ser cualquier artículo o producto con una superficie que puede verse afectada con la luz de los láseres. En particular, el objeto puede ser un paquete, por ejemplo, para alimentos o bebidas, una fruta o una etiqueta. El material del objeto puede comprender plásticos, papel, metales, cerámica, telas, compuestos o tejidos orgánicos.
La propia marca puede ser cualquier cambio en la superficie del objeto, por ejemplo, un cambio de color, un grabado o un corte.
La "matriz deseada de rayos láser" antes mencionada puede ser cualquier... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Aparato de marcado para marcar un objeto (1) con luz láser, que comprende -una pluralidad de láseres (10) , en particular láseres (10) de gas, y -una unidad (20) de control para activar individualmente cada uno de los láseres (10) para emitir un rayo (90a 90i) láser de acuerdo con un signo a marcar, caracterizado porque -se proporciona un conjunto de medios (30) de desviación para reorganizar los rayos (90a -90i) láser en cualquier matriz deseada de rayos (90a -90i) láser, -el conjunto de medios (30) de desviación comprende al menos dos medios (33a -33i, 34a -34i) de desviación por rayo (90a -90i) láser, en particular al menos dos espejos (33a -33i, 34a -34i) de mapeo o al menos un guíaondas óptico y una lente por rayo (90a -90i) láser, -cada medio (33a -33i, 34a -34i) de desviación puede ajustarse individualmente en su dirección de desviación y/o puede desplazarse individualmente, y -la unidad (20) de control está adaptada para desplazar los medios (33a -33i, 34a -34i) de desviación y/o ajustar las direcciones de desviación de los medios (33a -33i, 34a -34i) de desviación, -se proporciona al menos un dispositivo (50) de espejo de escaneo que comprende un espejo (50a) común en el que inciden todos los rayos (90a -90i) láser que llegan desde el conjunto de medios (30) de desviación, y -la unidad (20) de control está adaptada para hacer pivotar el dispositivo (50) de espejo de escaneo.
2. Aparato de marcado de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios (33a -33i, 34a -34i) de desviación están ajustados de manera que se reduce una separación de rayos entre los rayos (90a -90i) láser.
3. Aparato de marcado de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la unidad (20) de control está adaptada para desplazar los medios (33a -33i, 34a -34i) de desviación y/o ajustar las direcciones de desviación de los medios (33a -33i, 34a -34i) de desviación mediante montajes de cardán.
4. Aparato de marcado de acuerdo con 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 desviación y/o ajustar las direcciones de desviación de los medios (33a -33i, 34a -34i) de desviación, en particular mediante montajes de cardán, durante un procedimiento de marcado para llevar a cabo un movimiento de escaneo de los rayos (90a -90i) láser.
5. Aparato de marcado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la unidad (20) de control está adaptada para hacer pivotar el dispositivo (50) de espejo de escaneo mediante un galvanómetro.
6. Aparato de marcado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque para marcar el objeto (1) mientras es movido en relación con el aparato (100) de marcado, la unidad (20) de control está adaptada para ajustar los medios (33a -33i, 34a -34i) de desviación y/o al menos un dispositivo (50) de espejo de escaneo de acuerdo con la información sobre un movimiento del objeto (1) .
7. Aparato de marcado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque el conjunto de medios (30) de desviación comprende un primer y un segundo conjunto de espejos (33, 34) de mapeo, cada uno de los conjuntos de espejos (33, 34) de mapeo comprende al menos un espejo (33a -33i, 34a -34i) de mapeo por rayo (90a -90i) láser, el primer conjunto de espejos (33) de mapeo dirige los rayos (90a -90i) láser sobre el segundo conjunto de espejos
(34) de mapeo, el primer y el segundo conjunto de espejos (33, 34) de mapeo están dispuestos en una matriz (35, 36) lineal; y cada espejo (33a -33i, 34a -34i) de mapeo puede inclinarse.
8. Aparato de marcado de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque se proporcionan medios (60) de colocación para ajustar la posición de al menos una de las matrices lineales de los espejos (35, 36) de mapeo.
9. Aparato de marcado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la unidad (20) de control está adaptada para controlar los medios (33a -33i, 34a -34i) de desviación para configurar un grado de convergencia o divergencia de los rayos (90a -90i) láser que emanan desde los medios (33a -33i, 34a -34i) de desviación.
10. Aparato de marcado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la unidad (20) de control está adaptada para ajustar los medios (33a -33i, 34a -34i) de
desviación de manera que una disposición lineal de los rayos (90a -90i) láser que inciden sobre los medios (33a 33i) de desviación rota 90º alrededor de un eje paralelo a la dirección de recorrido de los rayos (90a -90i) láser incidentes.
11. Aparato de marcado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se proporciona un dispositivo (45) telescópico con al menos dos lentes para el ajuste global de las longitudes focales de los rayos (90a -90i) láser.
12. Aparato de marcado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la unidad (20) de control está adaptada para configurar el dispositivo (45) telescópico de manera que las longitudes focales de los rayos (90a -90i) láser se corresponden con una distancia al objeto (1) a marcar, en particular un objeto (1) en movimiento.
13. Aparato de marcado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la unidad (20) de control está adaptada para retrasar la activación de cada láser (10) individualmente, de manera que, en el caso de un objeto (1) que es movido en relación con el aparato (100) de marcado en una dirección (2) de movimiento del objeto, al menos dos rayos (90a -90i) láser inciden en el objeto (1)
en la misma posición en la dirección (2) de movimiento del objeto.
14. Aparato de marcado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque se proporcionan como medios (33a -33i, 34a -34i) de desviación al menos un guíaondas óptico y una lente por rayo (90a -90i) láser, y los guiondas ópticos tienen la misma longitud.
15. Aparato de marcado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14,
caracterizado porque se proporciona un conjunto de medios (40) de moldeo de rayos para moldear individualmente cada rayo (90a -90i) láser, en particular para configurar un grado de convergencia o divergencia de cada rayo (90a 90i) láser.
16. Sistema de marcado que comprende un aparato (100) de marcado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, y medios (110)
pivotantes para inclinar el aparato (100) de marcado en relación con una dirección (2) de movimiento del objeto del objeto (1) a marcar.
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