|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Маркировочный аппарат для маркирования объекта (8), содержащий маркирующую головку (20), имеющую множество маркирующих устройств (40) для нанесения маркировки на объект (8) и множество датчиков (50), расположенных в направлении (16) подачи за маркировочными устройствами (40) с обеспечением возможности детектировать в процессе перемещения объекта (8) относительно маркирующей головки (20) в направлении (16) подачи маркировку, нанесенную маркировочными устройствами (40), и приводной механизм для прямолинейного перемещения объекта (8) при осуществлении маркирования относительно маркирующей головки (20) в направлении (16) подачи, отличающийся тем, что маркирующая головка (20) для обеспечения возможности варьировать разрешение маркировки выполнена поворотной вокруг оси, перпендикулярной к направлению (16) подачи и к поверхности объекта (8), подлежащего маркированию, при фиксированном взаимном положении маркирующих устройств (40) и датчиков (50) в процессе поворота, и снабжена множеством приемных гнезд (24), расположенных в виде множества строк (30) и столбцов (32), образующих двумерный массив (22), при этом маркировочные устройства (40) и датчики (50) имеют соединительные секции (49), каждая из которых выполнена с возможностью сопряжения с любым из приемных гнезд (24) маркирующей головки (20) для обеспечения возможности установки в случае поворота маркирующей головки (20) по меньшей мере одного датчика (50) и по меньшей мере одного маркировочного устройства (40) по меньшей мере в два приемных гнезда (24), расположенных в любом месте и на одной линии, проходящей параллельно направлению перемещения объекта, при изменении разрешения маркировки. 2. Маркировочный аппарат по п.1, отличающийся тем, что строки (30) и столбцы (32), по которым расположены приемные гнезда (24), ориентированы взаимно перпендикулярно. 3. Маркировочный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что массив (22) приемных гнезд (24) наклонен по отношению к направлению (16) подачи таким образом, что строки (30) ориентированы в поперечном направлении относительно направления (16) подачи, а приемные гнезда (24) последующей строки (30b) смещены в поперечном направлении по отношению к приемным гнездам (24) предыдущей строки (30а). 4. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что маркирующая головка (20) содержит приемную плату (28) с множеством приемных отверстий (26), образующих приемные гнезда (24). 5. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что множество маркировочных устройств (40) и датчиков (50) содержит по меньшей мере одно интегральное маркировочное/сканирующее устройство (90), имеющее наконечник (42) по меньшей мере с одним первым волокном (56), выполненным с возможностью его подведения к маркировочному элементу для маркирования объекта (8), и по меньшей мере с одним вторым волокном (57), выполненным с возможностью его подведения к сенсорному элементу для детектирования маркировки на объекте (8). 6. Способ маркирования объекта (8) посредством маркировочного аппарата (10) по любому из пп.1-5.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Маркировочный аппарат для маркирования объекта (8), содержащий маркирующую головку (20), имеющую множество маркирующих устройств (40) для нанесения маркировки на объект (8) и множество датчиков (50), расположенных в направлении (16) подачи за маркировочными устройствами (40) с обеспечением возможности детектировать в процессе перемещения объекта (8) относительно маркирующей головки (20) в направлении (16) подачи маркировку, нанесенную маркировочными устройствами (40), и приводной механизм для прямолинейного перемещения объекта (8) при осуществлении маркирования относительно маркирующей головки (20) в направлении (16) подачи, отличающийся тем, что маркирующая головка (20) для обеспечения возможности варьировать разрешение маркировки выполнена поворотной вокруг оси, перпендикулярной к направлению (16) подачи и к поверхности объекта (8), подлежащего маркированию, при фиксированном взаимном положении маркирующих устройств (40) и датчиков (50) в процессе поворота, и снабжена множеством приемных гнезд (24), расположенных в виде множества строк (30) и столбцов (32), образующих двумерный массив (22), при этом маркировочные устройства (40) и датчики (50) имеют соединительные секции (49), каждая из которых выполнена с возможностью сопряжения с любым из приемных гнезд (24) маркирующей головки (20) для обеспечения возможности установки в случае поворота маркирующей головки (20) по меньшей мере одного датчика (50) и по меньшей мере одного маркировочного устройства (40) по меньшей мере в два приемных гнезда (24), расположенных в любом месте и на одной линии, проходящей параллельно направлению перемещения объекта, при изменении разрешения маркировки. 2. Маркировочный аппарат по п.1, отличающийся тем, что строки (30) и столбцы (32), по которым расположены приемные гнезда (24), ориентированы взаимно перпендикулярно. 3. Маркировочный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что массив (22) приемных гнезд (24) наклонен по отношению к направлению (16) подачи таким образом, что строки (30) ориентированы в поперечном направлении относительно направления (16) подачи, а приемные гнезда (24) последующей строки (30b) смещены в поперечном направлении по отношению к приемным гнездам (24) предыдущей строки (30а). 4. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что маркирующая головка (20) содержит приемную плату (28) с множеством приемных отверстий (26), образующих приемные гнезда (24). 5. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что множество маркировочных устройств (40) и датчиков (50) содержит по меньшей мере одно интегральное маркировочное/сканирующее устройство (90), имеющее наконечник (42) по меньшей мере с одним первым волокном (56), выполненным с возможностью его подведения к маркировочному элементу для маркирования объекта (8), и по меньшей мере с одним вторым волокном (57), выполненным с возможностью его подведения к сенсорному элементу для детектирования маркировки на объекте (8). 6. Способ маркирования объекта (8) посредством маркировочного аппарата (10) по любому из пп.1-5.
Евразийское ои 028324 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.11.30
(21) Номер заявки 201390546
(22) Дата подачи заявки
2011.12.22
(51) Int. Cl. B41J2/165 (2006.01) B41J3/407 (2006.01) B41J 2/21 (2006.01)
(54) МАРКИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
(31) 10 016 197.5
(32) 2010.12.30
(33) EP
(43) 2013.12.30
(86) PCT/EP2011/006521
(87) WO 2012/089326 2012.07.05
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
АЛЛЬТЕК АНГЕВАНДТЕ ЛАЗЕРЛИХТ ТЕХНОЛОГИ ГМБХ (DE)
(72) Изобретатель:
Кюкендаль Петер Йёрг (DE), Райан Даниэль Джозеф (US)
(74) Представитель:
Новоселова С.В., Дощечкина В.В., Липатова И.И., Рыбаков В.М., Хмара М.В. (RU)
(56) US-B1-6286927
US-A1-2008055352 US-A1-2002101469 EP-A1-2105309 WO-A1-2008104222
(57) Изобретение относится к маркировочному аппарату (10) для маркирования объекта, содержащему маркирующую головку (20) с множеством маркировочных устройств (40а, 40b, 40с), наносящих маркировку на объект, и приводной механизм для осуществления перемещения объекта в процессе операции маркирования относительно маркирующей головки в направлении (16) подачи. Дополнительно к множеству маркировочных устройств маркирующая головка содержит множество датчиков (50), расположенных в направлении подачи за маркировочными устройствами, так, что маркировку, нанесенную маркировочными устройствами, можно детектировать датчиками, когда объект перемещают относительно маркирующей головки в направлении подачи. Изобретение относится также к способу маркирования объекта.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к маркировочному устройству (маркировочному аппарату) для маркирования объекта, охарактеризованному в ограничительной части п.1, а также к способу маркирования объекта, охарактеризованному в ограничительной части п.10.
Предшествующий уровень техники
Известный маркировочный аппарат содержит маркирующую головку с множеством маркировочных устройств для нанесения маркировки на объект и приводной механизм для перемещения объекта в процессе выполнения заданной операции относительно головки в направлении подачи.
Согласно известному способу, который может быть реализован, в частности, с использованием маркировочного аппарата, охарактеризованного выше, маркировку наносят посредством множества маркирующих устройств, а объект в процессе выполнения операции маркирования перемещают относительно маркирующих устройств в направлении подачи.
Общей проблемой для известного маркировочного аппарата и известного способа маркирования является вероятность того, что во время операции маркирования одно или более маркировочных устройств могут выйти из строя или потерять способность функционировать нормально. При этом выход из строя или дефектность одного или более маркировочных устройств могут отрицательно проявиться в нанесенной маркировке, которая может, например, потерять в результате один или более пикселей.
Оператор может не обнаруживать дефект маркировки в течение некоторого времени функционирования маркировочного аппарата, в результате чего какое-то количество промаркированных объектов может быть забраковано из-за неудовлетворительного качества маркировки.
Сущность изобретения
В связи с этим изобретение направлено на создание маркировочного аппарата и способа маркирования, позволяющих получать маркировки высокого качества.
Согласно изобретению данный результат достигнут с помощью маркировочного аппарата, имеющего признаки п.1, и способа, имеющего признаки п.10.
Предпочтительные варианты осуществления охарактеризованы в зависимых пунктах формулы.
Маркировочный аппарат характеризуется тем, что его маркирующая головка в дополнение к множеству маркировочных устройств содержит множество датчиков. В направлении подачи датчики расположены за маркировочными устройствами, что позволяет датчикам во время перемещения объекта относительно маркирующей головки в направлении подачи детектировать маркировку, нанесенную маркировочными устройствами.
Способ по изобретению характеризуется тем, что маркировку, нанесенную маркировочными устройствами, детектируют множеством датчиков, расположенных в направлении подачи за маркировочными устройствами.
Одна из базовых идей изобретения состоит в создании аппарата, который для нанесения маркировки на объект и детектирования ее наличия объединяет в себе маркирующий и сенсорный блоки. Такой аппарат, который может именоваться также интегральным маркировочным/сенсорным аппаратом, позволяет получить высокое качество маркировки, поскольку вышедшее из строя или дефектное маркирующее устройство будет немедленно обнаружено одним из датчиков, что позволит остановить аппарат и/или уведомить о случившемся оператора.
Другая базовая идея изобретения заключается в установке датчиков и маркировочных устройств в одной общей маркирующей головке, которую можно именовать также интегральной маркирующей/сенсорной головкой и/или интегральной маркирующей/сканирующей головкой. Другими словами, взаимное положение маркирующих устройств и датчиков в маркирующей головке является фиксированным.
Маркировочными устройствами могут быть, в частности, устройства для маркирования, запечатывания и/или гравирования объекта посредством по меньшей мере одного лазерного пучка. В предпочтительном варианте осуществления маркировочные устройства содержат наконечник с оптическим волокном (далее - волокно), подведенным к лазерному блоку. Однако в число маркировочных устройств могут входить также и другие их типы, такие как сопла для струйной печати, устройства для термопечати, матричные печатные устройства, устройства микротампопечати, струйные устройства и/или устройства для электроразрядной обработки. Допустимо также включать в маркирующую головку маркировочные устройства различных типов.
Датчики могут содержать, например, наконечник с введенным в него по меньшей мере одним волокном, точечный диод, фотодиод, фототранзистор, микроантенну, емкостной сенсорный элемент, индуктивный сенсорный элемент и/или химический сенсорный элемент. Датчики могут быть, в частности, оптическими, причем их можно выполнить с возможностью детектировать на объекте цветовой профиль.
В предпочтительном варианте осуществления маркировочный аппарат является печатным и предназначен для запечатывания или гравирования объекта посредством по меньшей мере одного лазерного пучка.
Для маркирования или запечатывания объекта в предлагаемом способе, в частности, предусмотрена возможность выполнения этих операций путем поочередного задействования индивидуальных маркиро
вочных устройств, т.е. нанесения маркировки в режиме линия за линией или пиксель за пикселем. Аналогичным образом задействуются также и датчики, т.е. предусмотрена возможность во время перемещения объекта относительно маркирующей головки сканировать маркировку в режиме линия за линией или пиксель за пикселем.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения маркирующая головка содержит множество приемных гнезд, в которых установлены маркировочные устройства и датчики. Предпочтительно придать как данным устройствам, так и датчикам конфигурацию, обеспечивающую их сопряжение с приемными гнездами маркирующей головки.
Чтобы придать размещению маркировочных устройств и датчиков адаптируемый характер, предпочтительно выполнить приемные гнезда с возможностью селективного введения этих компонентов. В таком варианте приемное гнездо можно занимать, на выбор, маркирующим устройством или датчиком. В предпочтительном варианте осуществления приемным гнездам приданы одинаковые конфигурации, что позволяет легко изменять позиции маркировочных устройств и датчиков и, в частности, заменять одни на другие.
В другом предпочтительном варианте осуществления маркировочные устройства и датчики снабжены соответствующими соединительными секциями для варьируемого (селективного) присоединения к приемным гнездам маркирующей головки или сопряжения с ними. Другими словами, с возможностью сопряжения с этими гнездами сконфигурированы как маркировочные устройства, так и датчики. Тем самым обеспечивается очень высокая адаптируемость маркировочного аппарата, поскольку расположение маркировочных устройств и датчиков можно легко согласовать с конкретной задачей маркировки.
Согласно изобретению предпочтительно разместить приемные гнезда в виде множества строк и столбцов, образующего двумерный массив приемных гнезд. Во время выполнения маркирования и сканирования объекта маркировочные устройства и датчики могут функционировать, нанося маркировку в режиме пиксель за пикселем и сканируя в таком же режиме маркированный объект. В частности, множество строк и столбцов можно использовать для повышения скорости маркирования и/или сканирования или для улучшения разрешения на этих операциях. Наличие множества строк и столбцов позволяет также использовать по меньшей мере одну строку исключительно для маркировочных устройств, а следующую строку - исключительно для датчиков.
В предпочтительной конфигурации строки и столбцы, в которых размещены приемные гнезда, ориентированы перпендикулярно одни другим. Другими словами, предпочтительно расположить приемные гнезда в виде двумерного массива с прямоугольным паттерном приемных гнезд. Прямоугольный паттерн приемных гнезд, который можно именовать также ортогональным паттерном или ортогональной системой, состоит из множества строк и столбцов приемных гнезд, причем строки и столбцы перпендикулярны одни другим. Предпочтительна ориентация строк двумерного массива в поперечном направлении, т.е. в направлении, проходящем поперек направления подачи. Особо предпочтительно расположить приемные гнезда по строкам и/или столбцам с одинаковым шагом, т.е. разнести их на одинаковые расстояния между центральными точками соседних приемных гнезд. Такой регулярный массив обеспечивает равномерное разрешение при маркировании и/или сканировании.
В другом предпочтительном варианте осуществления массив приемных гнезд наклонен по отношению к направлению подачи таким образом, что строки ориентированы относительно направления подачи в поперечном направлении, а приемные гнезда последующей строки смещены по отношению к приемным гнездам предыдущей строки в поперечном направлении, конкретно, в направлении, перпендикулярном к направлению подачи. Такое наклонное (развернутое) положение массива позволяет улучшить разрешение маркирующей головки.
Особо предпочтителен наклон массива с прямоугольным паттерном приемных гнезд. В наклонном положении такого массива строки индивидуальных приемных гнезд ориентированы по отношению к направлению подачи поперечно, но не перпендикулярно. Как следствие, т.к. строки перпендикулярны столбцам, столбцы приемных гнезд также ориентированы по отношению к направлению поперечно. Таким образом, массив приемных гнезд развернут (наклонен) из положения, в котором столбцы согласованы с направлением подачи, в положение, в котором столбцы наклонены по отношению к этому направлению на небольшой угол. Предпочтительный угол наклона составляет менее 10°, желательно менее 5°.
Маркирующая головка предпочтительно является головкой, соответствующей технологии Page-wide, т.е. она имеет ширину, соответствующую ширине маркируемого объекта, которая определяется как размер объекта в поперечном направлении, в частности в направлении, перпендикулярном к направлению подачи. Такое направление можно считать ортогональным. Поэтому маркировка может наноситься на объект при перемещении маркирующей головки только в направлении подачи, без дополнительного перемещения ее в поперечном и/или ортогональном направлениях. Направление подачи, которое может именоваться также направлением движения объекта, может быть прямолинейным.
В предпочтительном варианте осуществления приемные гнезда расположены в виде регулярного прямоугольного паттерна, а величина смещения приемных гнезд последующей строки по отношению к приемным гнездам предыдущей строки меньше шага приемных гнезд по одной строке.
Шаг приемных гнезд, именуемый также конструктивным шагом, представляет собой расстояние
между центральными точками двух соседних приемных гнезд. Величина смещения соответствует шагу линий маркировки или линий сканирования, который равен расстоянию между двумя соседними линиями в поперечном и, в частности, ортогональном направлении. Кроме того, величину смещения можно описать как расстояние в ортогональном направлении между двумя соответствующими приемными гнездами соседних (смежных) строк или как расстояние в ортогональном направлении между двумя смежными приемными гнездами одного столбца. Таким образом, приемные гнезда предпочтительно расположить так, чтобы шаг линий маркировки или линий сканирования был меньше конструктивного шага.
Особенно желательно, чтобы массив был наклонен на угол, при котором по меньшей мере часть приемных гнезд по меньшей мере одной строки прямоугольного массива согласована в направлении подачи по меньшей мере с частью приемных гнезд по меньшей мере одной предыдущей строки. В таком варианте осуществления можно установить маркировочное устройство и датчик так, что они, даже при наклоненном массиве будут согласованы в направлении перемещения объекта. Тем самым обеспечивается возможность детектировать маркировку, нанесенную маркировочным устройством наклоненного массива, у которого разрешение маркирования повышено по сравнению с ненаклоненным массивом.
Чтобы варьируемым образом адаптировать разрешение маркирования, предпочтительно выполнить маркирующую головку поворотной вокруг оси, перпендикулярной к направлению подачи, в частности перпендикулярной к поверхности маркируемого объекта. Такая головка позволяет выполнять гибкую настройку разрешения маркировочного аппарата, а также выставлять угол наклона головки, при котором датчики в направлении подачи согласованы с маркировочными устройствами.
Для прецизионного перемещения маркирующей головки предпочтительно использовать двигатель (в частности, шаговый), поворачивающий маркирующую головку предпочтительно заданными малыми угловыми шагами в интервале 0-90°. Малые угловые шаги - это, в частности, шаги меньшие 1°, предпочтительно меньшие 0,1°. Двигатель может быть, в частности, электрическим.
Желательно, чтобы маркирующая головка содержала приемную плату с множеством приемных отверстий, в которые устанавливают маркировочные устройства и датчики. Приемные отверстия могут быть, в частности, сквозными.
В следующем предпочтительном варианте осуществления маркировочные устройства и датчики снабжены наконечниками, в которые введены концы волокон. Комбинация маркировочных устройств и датчиков, в которой каждый ее компонент имеет наконечник, обеспечивает маркировочному аппарату очень высокую адаптируемость, позволяющую устанавливать маркировочные устройства и датчики в приемные гнезда разнообразным образом. Наконечники маркировочных устройств и датчиков выполнены с возможностью вставлять их в приемные отверстия маркирующей головки так, что каждый из наконечников оказывается присоединенным к приемной плате в заданной позиции.
Для надежного удерживания с возможностью извлечения наконечников в приемных отверстиях желательно, чтобы по меньшей мере на одной поверхности приемной платы была закреплена фиксирующая накладка. Фиксирующая накладка предпочтительно содержит упругий полимер, в частности резину и/или эластомер. Целесообразно изготовить ее, полностью или частично, из материала Viton(r). Наконечники могут вводиться с усилием в фиксирующую накладку и удерживаться с ее помощью после того, как она охватит введенный в нее наконечник. Наконечники могут извлекаться простым выталкиванием в обратном направлении с одной стороны приемной платы.
Наконечники маркирующих устройств и наконечники датчиков предпочтительно снабжены одинаковыми или согласованными соединительными секциями, позволяющими вставить в приемное гнездо маркирующей головки, на выбор, маркировочное устройство или датчик.
В наконечник маркировочного устройства или датчика введено по меньшей мере одно волокно. В варианте с маркировочным устройством предусмотрена возможность подвести это по меньшей мере одно волокно к осветительному элементу, например к лазеру, для выполнения маркирования или гравирования объекта посредством лазерного пучка. В варианте с детекторным устройством это волокно для детектирования света, воспринятого через волокно, можно подвести к сенсорному элементу.
Другой предпочтительный вариант осуществления изобретения характеризуется тем, что в число множества маркировочных устройств и датчиков входит по меньшей мере одно интегральное маркировочное/сенсорное устройство, содержащее наконечник по меньшей мере с одним первым волокном, которое для маркирования объекта можно подвести к маркировочному элементу, и по меньшей мере с одним вторым волокном, которое для детектирования маркировки на объекте можно подвести к сенсорному элементу.
Маркировочным элементом может быть, в частности, лазер, предназначенный для испускания лазерного пучка, маркирующего объект. Сенсорным элементом может быть, в частности, оптический сенсорный элемент, такой как фотосенсор или фотодетектор. Фотосенсором или фотодетектором может быть, например, фотодиод, фототранзистор или фоторезистор.
Интегральное маркировочное/сенсорное устройство позволяет в одном пикселе, т.е. в одном приемном гнезде маркирующей головки, выполнить и маркирование, и верификацию нанесенной маркировки. Маркировка может быть нанесена через первое волокно, которое можно именовать подающим во
локном, а наличие маркировки можно детектировать посредством второго волокна, которое можно именовать приемным волокном. Согласно изобретению приемное волокно находится в направлении подачи за подающим волокном.
Предусмотрена возможность использовать интегральное маркировочное/сенсорное устройство, в частности, в качестве монитора пикселей, работающего в реальном времени и предназначенного для распознавания пикселей, вышедших из строя, и обрыва волокон во время операции маркирования. Верифицировать факт выполнения маркировки можно, детектируя вторым волокном отраженный лазерный пучок, вышедший из первого волокна.
Кроме того, интегральное маркировочное/сенсорное устройство может быть применено в качестве монитора, измеряющего энергию лазерного пучка. Для этого предусмотрена возможность нанести на конец одного из волокон зеркальное покрытие. Для определения энергии лазерного пучка часть энергии из подающего волокна можно направить на детектор (сенсорный элемент). Детектированная энергия может быть использована, например, чтобы обеспечить обратную связь для постоянного контроля энергии и/или для верификации кода, т. е. для верификации наличия нанесенной маркировки, в частности наличия пучка излучения или отраженной энергии, чтобы удостовериться, что маркировка выполнена, т. е. метка напечатана.
Предпочтительно, причем в особенности для интегрального маркировочного/сенсорного устройства, установить перед наконечником по меньшей мере одну линзу, выполненную с возможностью отражать часть оптического излучения, испускаемого первым волокном, которую можно принимать вторым волокном.
Перечень чертежей
Далее изобретение будет описано со ссылками на прилагаемые чертежи. На фиг. 1 представлен маркировочный аппарат по изобретению.
На фиг. 2 представлена в перспективном изображении маркирующая головка по изобретению. На фиг. 3 представлен пустой массив приемных гнезд.
На фиг. 4 представлен массив приемных гнезд, заполненный множеством маркировочных устройств и множеством датчиков.
На фиг. 5 представлен наклоненный массив приемных гнезд с введенными в него множеством маркировочных устройств и множеством датчиков.
На фиг. 6 представлен объект, маркированный с использованием массива по фиг. 5.
На фиг. 7 представлена, в сечении, поворотная маркирующая головка.
Фиг. 8 иллюстрирует общий принцип опции с многократным маркированием или многократным сканированием.
На фиг. 9 представлен, в перспективном изображении, наконечник, предназначенный для введения в приемное гнездо маркирующей головки.
На фиг. 10 представлен, в перспективном изображении, наконечник с подающим волокном и приемным волокном.
Эквивалентные элементы имеют идентичные обозначения на всех чертежах.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг. 1 схематично изображен маркировочный аппарат 10. Он содержит маркирующую головку 20 с множеством маркировочных устройств 40 и множеством датчиков 50 (см. фиг. 2), а также блок 12 управления функционированием маркировочных устройств 40 и датчиков 50, подключенный к головке 20 кабелем 14. Кабель 14 может заключать в себе множество волокон.
На фиг. 2 показан общий вид варианта выполнения маркирующей головки 20, которая, в частности, может представлять собой печатающую головку. Маркирующая головка 20 содержит корпус 21, который в представленном варианте снаружи имеет форму цилиндра.
Маркирующая головка 20 содержит множество приемных гнезд 24, образующих двумерный массив 22 и заполненных индивидуальными маркировочными устройствами 40 и индивидуальными датчиками 50. Датчики 50 можно также рассматривать как детекторные устройства.
На фиг. 3 представлен незаполненный массив 22 приемных гнезд 24. Приемные гнезда 24 расположены по строкам 30 и столбцам 32, ориентированным взаимно перпендикулярно (см. фиг. 4). Другими словами, приемные гнезда 24 расположены в виде прямоугольного или квадратного массива, который можно именовать также матрицей, конкретно, двумерной матрицей.
Кроме того, приемные гнезда 24 разнесены между собой на равные расстояния (равные промежутки), т. е. образуют регулярный массив. Промежуток между двумя соседними приемными гнездами 24, точнее расстояние между центральными точками двух соседних гнезд 24 в строке 30 или столбце 32, именуется конструктивным шагом 34. Приемные гнезда 24 имеют одинаковые конструктивные шаги 34 по строкам и по столбцам, а массив 22 приемных гнезд 24 имеет прямоугольный контур.
Маркирующая головка 20 содержит приемную плату 28 с множеством приемных отверстий 26, образующих приемные гнезда 24. Плата 28 может быть, например, металлической и, в частности, стальной. Каждое из приемных отверстий 26 имеет, по существу, круглое поперечное сечение и может быть, в частности, сквозным. Диаметры 27 всех отверстий 26 одинаковы.
В дополнение к массиву 22 приемных гнезд 24 предусмотрено множество свободных приемных гнезд 25 для размещения запасных датчиков и/или запасных маркировочных устройств. Эти гнезда 25 также выполнены как приемные отверстия в приемной плате 28 и могут располагаться, в частности, вне массива 22, как это показано на фиг. 3.
На фиг. 4 показана маркирующая головка 20 с массивом приемных гнезд 24, в которые введены множество маркировочных устройств 40 и множество датчиков 50.
В комплект маркировочных устройств 40 входит множество маркировочных устройств 40а, 40b, 40с, составляющих индивидуальные подмассивы 23. Устройства 40а, 40b, 40с относятся к разным типам, предназначенным для решения разных маркировочных задач. Например, устройствами 40а могут быть сопла для струйной печати, устройствами 40b - наконечники для оптоволоконных элементов, связанных с ОЭ2-лазером, а устройствами 40с - наконечники-держатели лазерных диодов. Сопла 40а могут использоваться, в частности, для печати на колпачке из поливинилхлорида (ПВХ), наконечники 40b могут использоваться для печати на объекте 8 при варьирующихся расстояниях до маркировочных устройств 40, а наконечники 40с могут использоваться, например, для печати на бумаге.
Датчики 50, например сенсорные наконечники, установлены в направлении 16 подачи объекта за маркировочными устройствами 40, причем так, что ими можно проверить маркировку, нанесенную устройствами 40. Для этого датчики 50 по меньшей мере частично согласованы в направлении 16 подачи с маркировочными устройствами 40. Предусмотрена также возможность разместить датчики 50 в индивидуальных подмассивах 23, соответствующих подмассивам 23, содержащим маркировочные устройства
40.
Конкретно, множество датчиков 50 установлено таким образом, что каждый из них согласован с одним из маркировочных устройств 40. Другими словами, каждое из маркировочных устройств 40 ассоциировано по меньшей мере с одним датчиком 50, предназначенным для верификации маркировки, нанесенной данным устройством 40. Таким образом, в маркирующей головке 20 количество датчиков 50 равно количеству маркировочных устройств 40 или превышает это количество. При такой конфигурации маркировку, нанесенную любым устройством 40, можно индивидуально проверить или отследить.
В добавление к маркирующим устройствам 40 и датчикам 50, в одно из приемных гнезд 24 установлено измерительное устройство 60, выполненное с возможностью измерять скорость объекта в направлении 16 подачи.
Кроме того, маркирующая головка 20 содержит детекторное устройство 70, предназначенное для детектирования наличия объекта, подлежащего маркированию.
На фиг. 5 представлен наклоненный массив 22, подобный массиву, проиллюстрированному на фиг. 4, в приемные гнезда 24 которого введены множество маркировочных устройств 40 и множество датчиков 50.
Главное различие между конфигурациями по фиг. 4 и 5 заключается в том, что массив 22, представленный на фиг. 5, наклонен (расположен под углом) по отношению к направлению 16 подачи. Наклоненное положение определяется, в частности, тем, что прямоугольный массив строк 30 и столбцов 32 отклонен от положения, в котором столбцы 32 параллельны направлению 16 подачи, в положение, в котором столбцы 32 расположены под углом (наклонно) по отношению к этому направлению.
Наклоненное положение массива 22 или, соответственно, маркирующей головки 20 повышает максимально возможное разрешение при маркировании и/или сканировании. В предпочтительном варианте осуществления, как показано на фиг. 5, массив 22 наклонен на такой угол, при котором разрешение задается количеством строк 30, умноженным на количество столбцов 32, т. е. произведением количеств строк 30 и столбцов 32. Для этого массив 22 наклонен на угол, при котором приемные гнезда 24 последующей строки 30b немного смещены по отношению к приемным гнездам 24 предыдущей строки 30а, конкретно, перекрываясь с ними в поперечном направлении.
При использовании наклоненного массива 22 приемных гнезд 24 и, соответственно, маркировочных устройств 40 и/или датчиков 50 разрешение маркировки в поперечном направлении повышается. В частности, шаг линий маркировки или линий сканирования, равный расстоянию между двумя смежными линиями в поперечном направлении, будет меньше, чем конструктивный шаг 34.
Пример объекта 8, промаркированного или запечатанного посредством маркирующей головки 20 по фиг. 5, представлен на фиг. 6.
В другом предпочтительном варианте осуществления, на чертежах в явной форме не показанном, маркирующая головка 20 расположена под углом в положении, в котором определенное количество приемных гнезд 24 согласовано в направлении 16 подачи с остальными приемными гнездами 24. Для верификации маркировки, нанесенной маркировочными устройствами 40, датчики 50 позиционированы так, что они оказываются согласованными с устройствами 40 в наклоненной головке 20 и, соответственно, в массиве 22. Принцип действия такого наклоненного массива 22, позволяющий многократно выполнять маркировочную или сканирующую опцию, будет описан далее со ссылками на фиг. 8.
На фиг. 7 представлена в сечении маркирующая головка 20, содержащая приемную плату 28 с приемными отверстиями 26, в которые устанавливают не показанные на чертеже маркировочные устройства 40 и датчики 50.
Приемные отверстия 26 выполнены сквозными. Каждое маркировочное устройство 40 содержит наконечник 42, в который введен конец по меньшей мере одного волокна 56. Подобным образом наконечниками 42 можно также снабдить и датчики 50; в частности можно придать каждому датчику форму, соответствующую форме маркировочных устройств 40. Это позволяет занимать приемные отверстия 26, на выбор, устройствами 40 или датчиками 50.
Для поворота маркирующей головки 20 и/или приемной платы 28 установлен двигатель 64, в частности, шагового типа. Между выходным валом двигателя 64 и маркирующей головкой 20 расположена трансмиссия 66, в данном варианте осуществления представляющая собой ремень и передающая вращательное движение выходного вала на головку 20 и/или на приемную плату 28.
На фиг. 8 схематично проиллюстрированы различные углы наклона массива 22. Левая группа устройств на фиг. 8 соответствует массиву 22, наклоненному на такой угол, что каждое из приемных гнезд 24 одного столбца 32 оказывается смещенным по отношению ко всем другим приемным гнездам 24 того же столбца 32, т.е. для пикселя возможно только однократное маркирование или однократное сканирование. Это означает, что, если приемные гнезда 24 одного столбца 32 заняты маркировочными устройствами 40, данные устройства 40 смещены по отношению к любым другим маркировочным устройствам 40 того же столбца 32. С этой конфигурацией может быть достигнуто максимальное разрешение используемой маркирующей головки 20.
Средняя группа устройств соответствует массиву 22, наклоненному на такой угол, что для любого пикселя возможно двукратное маркирование или двукратное сканирование. Это означает, что приемные гнезда 24 одного столбца 32 соответствуют приемным гнездам 24 другого столбца 32, так что можно маркировать один и тот же пиксель двумя различными маркировочными устройствами 40, расположенными в различных столбцах 32, или для верификации маркировки, нанесенной маркировочным устройством 40, установить датчик 50 в положение, согласованное с устройством 40.
Следующая группа устройств соответствует массиву 22, наклоненному на такой угол, что для любого пикселя возможно трехкратное маркирование или трехкратное сканирование. Это означает, что приемные гнезда 24 одного столбца 32 соответствуют приемным гнездам 24 двух других столбцов 32, так что можно маркировать один и тот же пиксель тремя различными маркировочными устройствами 40, расположенными в различных столбцах 32, или установить по меньшей мере один датчик 50 в положение, согласованное по меньшей мере с одним устройством 40.
Правая группа устройств представляет массив 22, установленный в ненаклоненное положение.
На фиг. 9 схематично представлен в перспективном изображении вариант выполнения наконечника 42, который может составлять часть маркировочного устройства 40 или датчика 50 и выполнен с возможностью сопряжения с приемными гнездами 24 (т.е. с приемными отверстиями 26) маркирующей головки 20.
Наконечник 42 имеет, по существу, цилиндрическое тело 43 и может содержать, например, металл, керамику, пластиковый материал или стекло. Особенно желательно, чтобы наконечник 42 содержал сталь или циркониевую керамику.
Тело 43 наконечника 42 имеет соединительный участок (соединительную секцию) 49 для сопряжения с приемным гнездом 24 маркирующей головки 20. Секции 49 придана, по существу, цилиндрическая форма, обеспечивающая возможность сопряжения с цилиндрическим приемным отверстием 26, выполненным в приемной плате 28 головки 20. Кроме того, у тела 43 наконечника 42 имеется кольцевой выступ 44 с упорной поверхностью 45 для контактирования с плоской поверхностью приемной платы 28.
В наконечник 42 введено по меньшей мере одно оптическое волокно 56 (см. фиг. 10), предназначенное для приема оптического излучения, отраженного от объекта 8, или для подачи оптического или какого-то другого излучения на объект 8. Волокно 56 проложено вдоль продольной оси наконечника 42.
Если наконечник 42 используется как часть маркировочного устройства 40, предпочтительно выполнить по меньшей мере одно оптическое волокно 56 с возможностью подавать лазерный пучок на поверхность объекта 8 для проведения операции маркирования, в частности операции лазерного гравирования. Для этого предусмотрена возможность подвести волокно 56 к лазеру, чтобы лазерный пучок передавался по волокну 56 на поверхность объекта 8 для маркирования этого объекта.
Если наконечник 42 используется как часть датчика 50, предпочтительно выполнить по меньшей мере одно оптическое волокно 56 с возможностью принимать оптическое излучение, отраженное объектом 8. Под оптическим излучением в контексте изобретения подразумевается электромагнитное излучение любого типа, например видимый свет или инфракрасное излучение. Для детектирования излучения, принятого волокном 56, предусмотрена возможность подвести данное по меньшей мере одно волокно 56 к сенсорному элементу.
Фиг. 10 иллюстрирует наконечник 42 с двумя введенными в него волокнами 56, 57. Данный наконечник 42 может составлять часть интегрального маркировочного/сканирующего устройства 90, причем одно из двух волокон (первое волокно 56) является маркировочным (подающим волокном), а другое (второе волокно 57) представляет собой сенсорное волокно.
Двухволоконный наконечник 42 обеспечивает наличие маркировочного элемента и верифицирующего элемента в одном и том же пикселе, т.е. в одном и том же приемном гнезде 24 маркирующей голов
ки 20. Маркировку можно наносить через первое волокно 56, которое может быть подведено к лазеру, а наличие маркировки можно детектировать вторым волокном 57, предпочтительно подведенным к сенсорному элементу.
При использовании наконечников 42 как в качестве маркировочных устройств 40, так и в качестве датчиков 50, желательно, чтобы диаметр волокна датчика 50 превышал диаметр устройства 40. Тогда маркировку можно детектировать, даже если датчик 50 не вполне согласован с устройством 40.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Маркировочный аппарат для маркирования объекта (8), содержащий
маркирующую головку (20), имеющую множество маркирующих устройств (40) для нанесения маркировки на объект (8) и множество датчиков (50), расположенных в направлении (16) подачи за маркировочными устройствами (40) с обеспечением возможности детектировать в процессе перемещения объекта (8) относительно маркирующей головки (20) в направлении (16) подачи маркировку, нанесенную маркировочными устройствами (40), и
приводной механизм для прямолинейного перемещения объекта (8) при осуществлении маркирования относительно маркирующей головки (20) в направлении (16) подачи,
отличающийся тем, что
маркирующая головка (20) для обеспечения возможности варьировать разрешение маркировки выполнена поворотной вокруг оси, перпендикулярной к направлению (16) подачи и к поверхности объекта (8), подлежащего маркированию, при фиксированном взаимном положении маркирующих устройств (40) и датчиков (50) в процессе поворота, и снабжена множеством приемных гнезд (24), расположенных в виде множества строк (30) и столбцов (32), образующих двумерный массив (22),
при этом маркировочные устройства (40) и датчики (50) имеют соединительные секции (49), каждая из которых выполнена с возможностью сопряжения с любым из приемных гнезд (24) маркирующей головки (20) для обеспечения возможности установки в случае поворота маркирующей головки (20) по меньшей мере одного датчика (50) и по меньшей мере одного маркировочного устройства (40) по меньшей мере в два приемных гнезда (24), расположенных в любом месте и на одной линии, проходящей параллельно направлению перемещения объекта, при изменении разрешения маркировки.
2. Маркировочный аппарат по п.1, отличающийся тем, что строки (30) и столбцы (32), по которым расположены приемные гнезда (24), ориентированы взаимно перпендикулярно.
3. Маркировочный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что массив (22) приемных гнезд (24) наклонен по отношению к направлению (16) подачи таким образом, что строки (30) ориентированы в поперечном направлении относительно направления (16) подачи, а приемные гнезда (24) последующей строки (30b) смещены в поперечном направлении по отношению к приемным гнездам (24) предыдущей строки (30а).
4. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что маркирующая головка (20) содержит приемную плату (28) с множеством приемных отверстий (26), образующих приемные гнезда
(24).
5. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что множество маркировочных устройств (40) и датчиков (50) содержит по меньшей мере одно интегральное маркировочное/сканирующее устройство (90), имеющее наконечник (42) по меньшей мере с одним первым волокном (56), выполненным с возможностью его подведения к маркировочному элементу для маркирования объекта (8), и по меньшей мере с одним вторым волокном (57), выполненным с возможностью его подведения к сенсорному элементу для детектирования маркировки на объекте (8).
6. Способ маркирования объекта (8) посредством маркировочного аппарата (10) по любому из пп.1-
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
028324
028324
- 1 -
- 1 -
028324
028324
- 1 -
- 1 -
028324
028324
- 1 -
- 1 -
028324
028324
- 1 -
- 1 -
028324
028324
- 4 -
- 3 -
028324
028324
- 8 -
|
