BRPI0707995A2 - sistema de marcação a laser para marcar peça e método de marcação de peça usando o mesmo - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE MARCAçAO A LASER PARA MARCAR PEçA E METODO DE MARCAçAO DE PEçA USANDO O MESMO A presente invenção refere-se a um dispositivo, sistema e método de marcação a laser e seus usos.

Description

SISTEMA DE MARCAÇÃO A LASER PARA MARCAR PEÇA E MÉTODO DEMARCAÇÃO DE PEÇA USANDO O MESMO

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

1. Campo da InvençãoA presente invenção refere-se a um dispositivo, sistemae método de marcação a laser e seus usos.

2. Descrição da Técnica RelacionadaOs sistemas de marcação a laser são conhecidos natécnica.

Um desafio com tais dispositivos e/ou sistemas é saberquando a peça a ser marcada é posicionada corretamente antesdo cabeçote de marcação, e que a peça ou outro item a sermarcados não estão deformados ou, de outra maneira,comprometidos.

Outro desafio é impedir que a luz de laser escape de umespaço de marcação confinado. Isto é indesejável porque podelevar a marcação de superfícies que não pretendiam sermarcadas e/ou a danificar outras superfícies com tal luz dedispersão. Existem padrões ajustados para tais dispositivospelo Centro de Dispositivo e Saúde Radiológica ("CDRH") e umpadrão é conhecido como "ambiente de "Classe 1".Tradicionalmente, proteger a área para encontrar aespecificação de segurança a laser de Classe 1 do CDRH exigiua guarda extensiva, fixar/manipular peças e mover portas parapermitir que peças ou outros itens fossem marcados, paraposicionar dentro e fora da área do laser. Em muitasaplicações, encontrar este padrão exigiu que grandes áreas(também conhecidas como "pegadas") contidas em torno da peçaou outro item a serem marcados a fim de marcarapropriadamente a peça ou o item e proteger ousuário/operador da radiação a laser. Encontrar este padrãofreqüentemente consumiu muito espaço/área valioso e pode sercomponente caro do dispositivo.

E tentativas de encontrar este padrão ao minimizar oespaço tem levado a sistemas que são discutíveis, em algunscasos não seguros, para ambientes de produção. Por exemplo,alguns sistemas podem utilizar somente 2 sensores paradetectar o item ou o dispositivo a ser marcado e nãoverificar a integridade da peça, a vedação de luz e/oupresença de material. Também, tais sistemas são usadosfreqüentemente dentro ou como os dispositivos de mão onde ooperador tem que usar óculos protetores e/ou outra roupa deproteção e colocar blindagem, tal como cortinas de proteção alaser em volta da área de marcação.

As tentativas têm sido feitas para remeter a algunsdestes problemas, mas os sistemas e os dispositivosresultantes têm sido complexos e incômodos ou muito caros dese fabricar, e em alguns casos, tais dispositivos e/ousistemas provaram ser incertos. A confiabilidade foi umdifícil desafio particular onde o dispositivo de marcação alaser é utilizado em uma fabricação ou em um ambientesimilar, onde as demandas no dispositivo podem ser muitoásperas, de fato.

Assim, permanece uma necessidade na técnica para umdispositivo, sistema e método de marcação a laser, que possamfuncionar de forma confiável em ambientes severos e assegurara marcação exata da peça ou de outro item, que possam dizerquando tal peça ou outro item são danificados ou, de outramaneira, corrompidos e/ou quando tal peça ou item não sãoposicionados apropriadamente para marcação de modo que asetapas corretivas possam ser tomadas, e que impeçam que luzescape do espaço de marcação confinado, e que possam serconvenientemente fabricados e não sejam incômodos de seoperar ou reparar. Permanece uma necessidade particular paraum dispositivo que forneça estas vantagens em uma área mínimade pegada.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Os inventores atenderam estas necessidades com um novodispositivo de marcação a laser da presente invenção.

Em termos de função e capacidade, o novo dispositivo dapresente invenção contém a luz de laser de marcação dentro deuma câmara de marcação confinada. Em uma modalidadepreferida, pode encontrar ou exceder uma classificação daclasse 1 do CDRH para segurança do laser para a gravura/marcação a laser de produção. E realiza-se isto em uma áreade pegada mínima, com custo total mais baixo, menos tempo demontagem e integração para o usuário final, e com um sistemae dispositivo que é fácil de integrar em automatizaçãoexistente, por exemplo, dentro de plantas ou linhas demontagem existentes.

Em termos de projeto, a presente invenção utiliza umacombinação exclusiva de dispositivos de detecção e um sistemade invólucro que inclui pelo menos uma câmara de vácuo e pelomenos uma câmara de marcação, em que pelo menos uma porção depelo menos uma superfície da peça sendo marcada forma pelomenos um lado do invólucro. Os sistema e dispositivo demarcação a laser 1 da presente invenção, entre outrasvantagens: 1) elimina a possibilidade que uma peçadanificada, peça inadequadamente localizada ou peça com umfuro indesejável ou outra deformação seja marcada, assimtambém eliminando a exposição indesejável dos arredores paradispersar radiação a laser; 2) elimina a possibilidade demarcação acidental de materiais do tipo que não se pretendiaser marcado, por exemplo, se pretendia-se marcar peçasmetálicas, peças não metálicas tais como partes do corpohumano ou vidro não serão marcadas, inversamente se omaterial pretendido para ser marcado for plástico,superfícies de metal não serão marcadas, etc.; e 3) elimina apossibilidade que uma peça não inteiramente assentada eselada seja marcada, assim outra vez, também eliminando aexposição indesejável dos arredores para dispersar radiação alaser.

Mais particularmente, em termos de projeto, a presenteinvenção utiliza um conjunto semelhante a snorkel, denominadodaqui em diante como um conjunto de vedação seguro comodescrito em mais detalhes abaixo. 0 conjunto de vedaçãoseguro opera em combinação com um laser para marcar a peça. 0conjunto de vedação seguro em combinação com a peça ou outroitem a ser marcado, forma um invólucro compacto que em umamodalidade preferida encontra um invólucro classificado pelaClasse 1 do CDRH. 0 dispositivo da presente invenção inclui aárea em que o processo a laser ocorre. E de modo importante,ele utiliza pelo menos uma porção de pelo menos umasuperfície da peça sendo marcada como um dos lados doinvólucro (o invólucro inclui pelo menos uma câmara de vácuoe pelo menos uma câmara de marcação como descrito maiscompletamente aqui) . Em operação, uma vez que o conjunto devedação seguro acopla a peça ele puxa um vácuo e veda-se àpeça para formar o invólucro. Mecanismos seguros apropriadoslistados abaixo verificam e mantêm a integridade da vedaçãopor todo o processo de marcação a laser. Os sistema edispositivo de marcação a laser 1 da presente invenção tomamespaço mínimo e é uma solução de custo eficaz para integraçãoe marcação a laser.

Os sistema e dispositivo de marcação a laser da presenteinvenção permitem marcar peças metálicas, peças não metálicase combinações das mesmas. Exemplos de peças metálicasincluem, mas não são limitadas a, alumínio, aço, materiaisferrosos ou outras partes metálicas. Exemplos de peças nãometálicas incluem plástico, borracha, cerâmica ou qualqueroutro material que possa ser marcado com luz a laser. Mesmoque as peças tenham superfícies de vidro, que geralmentetransmitem de modo simples radiação a laser através dasmesmas, elas podem ser marcadas contanto que um batente ououtro material de absorção de laser seja usado para impedirtransmissão da luz de laser através da peça a ser marcada.

Estas peças a serem marcadas podem ser, entre outrascoisas, fundidas, forjadas, extrudadas ou montadas. E osistema de marcação a laser da presente invenção pode serintegrado em mais processos de montagem e fabricaçãoincluindo, mais não limitados a, soldagem, torneamento,têmpera e dobramento, para nomear alguns.

BREVE DESCRIÇÃO DAS DIVERSAS VISTAS DOS DESENHOSA Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidadedo sistema e dispositivo de marcação a laser da presenteinvenção que ilustra o dispositivo em relação de afastamentode uma peça a ser marcada.

A Figura 2 é uma vista em perspectiva do sistema edispositivo de marcação a laser da Figura 1 que ilustra odispositivo vedado contra uma peça a ser marcada.

A Figura 3 é uma vista em perspectiva do sistema edispositivo de marcação a laser da Figura 1, mas sem a peça.

A Figura 4 é uma vista em elevação frontal do sistema edispositivo de marcação a laser da figura 3.

A Figura 5 é uma vista em elevação lateral do sistema edispositivo de marcação a laser da figura 3.

A Figura 6 é uma vista em elevação traseira do sistema edispositivo de marcação a laser da figura 3.

A Figura 7 é uma vista plana superior do sistema edispositivo de marcação a laser da figura 3.

A Figura 8 é uma vista em perspectiva do sistema edispositivo de marcação a laser da Figura 3 que ilustra aremoção da cobertura para mostrar uma modalidade doscomponentes internos do dispositivo.

A Figura 9 é uma vista em perspectiva de uma modalidadedo conjunto de trilho da presente invenção.

A Figura 10 é uma vista em perspectiva do conjunto detrilho de Figura 9, ilustrando a remoção da cobertura paramostrar os componentes internos do conjunto de trilho.

A Figura 11 é um vista explodida em perspectiva doconjunto de trilho da Figura 10 que ilustra as peçascomponentes do conjunto de trilho.

A Figura 12 é uma vista em elevação frontal das cubas devácuo internas e externas do cabeçote de vedação do conjuntode vedação segura da figura 11 ilustrando o relacionamentoconcêntrico das duas e a câmara de vácuo e a câmara demarcação da presente invenção.

A Figura 13 é uma vista em perspectiva de uma modalidadealternativa da presente invenção em que é similar àquela daFigura 11, mas em que válvulas e linha de vácuo adicional sãousadas para criar um vácuo na câmara de marcação.

A Figura 14 é uma vista em perspectiva de um conjunto detrilho alternativo da presente invenção que ilustra um tubo alaser em forma de Y.

A Figura 15 é vista em perspectiva do conjunto de trilhoda Figura 14 que ilustra remoção da cobertura.

A Figura 16 é uma vista plana superior do conjunto detrilho da Figura 15.

A Figura 17 é uma vista de seção transversal ao longo dalinha A-A da Figura 16.

A Figura 18 é uma vista em elevação frontal das cubas devácuo internas e externas da modalidade da Figura 14.

A Figura 19 é uma vista plana superior de uma modalidadealternativa da presente invenção que é similar àquela daFigura 14, mas que ilustra a criação de um vácuo na câmara demarcação.

A Figura 20 é uma vista plana superior similar àquela daFigura 19, mas que ilustra uma modalidade alternativa onde umvácuo é puxado na câmara de marcação, mas com a eliminação deuma linha de sucção de fumo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Como usado aqui, todos os números, tal como, mas nãolimitado às dimensões, características físicas, parâmetros deprocessamento, quantidades de ingredientes, condições dereação e semelhantes, usados no relatório e nasreivindicações devem ser compreendidos como sendo modificadosem todos os casos pelo termo "aproximadamente".

Conseqüentemente, a menos que indicado pelo contrário, osvalores numéricos determinados no seguinte relatório e nasreivindicações podem variar dependendo das propriedadesdesejadas procuradas para serem obtidas pela presenteinvenção. Pelo menos, e não como uma tentativa de limitar aaplicação da doutrina de equivalentes ao escopo dasreivindicações, cada valor numérico deve pelo menos serinterpretado à luz do número de dígitos significativosrelatados e aplicando técnicas de arredondamento ordinárias.Além disso, todas as escalas divulgadas aqui devem sercompreendidas para abranger os valores de escala do inicio efim, e algumas e todas as subescalas incluídas aqui. Porexemplo, uma escala declarada de "1 a 10" deve serconsiderada para incluir qualquer e todas as subescalas entre(e inclusive de) o valor mínimo de 1 e o valor máximo de 10;isto é, todas as subescalas que começam com um valor mínimode 1 ou mais e que terminam com um valor máximo de 10 oumenos, por exemplo, 1 a 3,5, 5,5 a 10, 2,3 a 7,3, etc. Todasas referências e publicações denominadas aqui, tal como, masnão limitada às, patentes US e pedidos publicados, são paraser compreendidas como sendo aqui incorporadas parareferência em sua totalidade. A menos que de outra maneiraclara no contexto, caracteres de referência semelhantesidentificam partes semelhantes por todo o relatório.

Para finalidades da descrição abaixo, os termos"superior", "inferior", "direito(a)", "esquerdo(a)","vertical", "horizontal", "topo", "fundo", "frontal",traseiro(a)", ou "posterior" e derivados dos mesmos deverãose referir à invenção como é orientada nas figuras dodesenho. Entretanto, deve ser compreendido que a invençãopode assumir várias variações alternativas e seqüências deetapa, a não ser onde expressamente especificado o contrário.

Deve também ser compreendido que os dispositivos e processosespecíficos ilustrados nos desenhos anexos, e descritos noseguinte relatório, são modalidades simplesmente exemplaresda invenção. Então, as dimensões específicas e outrascaracterísticas físicas relacionadas às modalidadesdivulgadas aqui não são consideradas como limitação.

No contexto da presente invenção, o sistema de marcaçãoa laser será usado para marcar uma parte ou item, ou outromaterial com um laser para fornecer tal peça comidentificação ou outras marcas. Como pode ser apreciado, oitem sendo marcado não está limitando a invenção, e pode serqualquer item ou superfície onde se deseja colocar umamarcação a laser. A peça ou item pode ser uma peça para amodalidade em outro dispositivo como, por exemplo, uma caixade transmissão a ser incluída na fabricação de um automóvel,ou pode ser o produto acabado final que deve ser usado,vendido ou de outra maneira distribuído a um usuário final.

Também, como pode ser apreciado, nem são as marcaçõesfeitas limitando a presente invenção, as quais podem estarentre outros tipos de marcas, por exemplo, marcações donúmero de série, marcações do código de barra, marcaçõesalfa, numéricas e/ou alfanuméricas, marcações gráficas ecombinações das mesmas, para nomear algumas.

Mas repetir estes conceitos repetidamente durante toda aseguinte discussão será incômodo. Portanto, na seguintediscussão, a menos que de outra maneira clara ao contexto,para conveniência o item sendo marcado será denominado comouma "peça" e a marcação a laser sendo feita na peça serádenominada simplesmente como a "marca", mas deve sercompreendido que estes termos estão sendo usados somente paraconveniência da discussão e referem-se aos conceitos maisamplos descritos.

Com referência agora às figuras 1 e 2, é ilustrada umavista em perspectiva dos sistema e dispositivo de marcação alaser 1 da presente invenção, ilustrando o dispositivo comopode ser usado ao longo do lado de um transportador opcional2 tal como, mas não limitado a, uma linha de montagem. Apresente invenção pode também ser usada para marcar objetosestacionários, e o transportador 2 é opcional, mas está sendousado aqui para finalidades ilustrativas.

Como mostrado na figura 1, quando uma peça 4 em que umamarca a laser é desejada, é movida ao longo do transportador2 para uma posição na frente dos sistema e dispositivo demarcação a laser 1 da presente invenção, a peça 4 é parada nafrente de um conjunto de vedação seguro 6. 0 conjunto devedação seguro 6 inclui diversos componentes como descritosabaixo, e o conjunto de vedação seguro 6 é somente um doscomponentes sob a cobertura 8 dos sistema e dispositivo demarcação a laser 1. Os componentes adicionais sob a cobertura8 são descritos mais detalhadamente abaixo, e em umamodalidade preferida, um carrinho 10 pode ser utilizado paraprender estes e outros componentes como descritos maisinteiramente abaixo. Mas para a discussão imediata, o focoestará no conjunto de vedação seguro 6, e em um de seuscomponentes, a saber, conjunto de cabeçote de vedaçãoprincipal 12 para ganhar uma compreensão básica da presenteinvenção.

Voltando agora para a Figura 2, quando a peça 4 está noregistro apropriado para a marcação, o conjunto de vedaçãoseguro 6 é avançado como mostrado na figura 2 até que seuconjunto de cabeçote de vedação 12 seja trazido para ocontato físico com a peça 4, pelo que pelo menos uma porçãode pelo menos uma superfície da peça 4 forma um lado de umacâmara de vácuo/marcação, como explicado mais detalhadamenteabaixo. A câmara de vácuo/marcação é um invólucro que podeser considerado para ser uma única câmara compreendida dedois elementos, a saber, uma câmara de marcação e uma câmarade vácuo ou pode se considerada para serem duas câmarasseparadas, mas uma ou outra maneira de considerar osresultados das câmaras no mesmo projeto da presente invenção.Na Figura 2, essa porção do conjunto de vedação seguro 6, emparticular o conjunto de cabeçote de vedação 12 que éobstruído da vista pela peça 4 é mostrada no pontilhado.

Como pode ser apreciado, embora a Figura 2 ilustre oconjunto de vedação seguro 6 como avançando para a peça 4,não é limitação para a invenção qual dentre a peça 4 e oconjunto de vedação seguro 6 (ou ambos) é movido para fazercom que as duas entrem em contato uma com a outra, nem élimitação se este movimento é alcançado pela gravidade ou poroutros meios tais como por dispositivos eletromecânicos,dispositivos operados pneumaticamente, dispositivos operadoshidraulicamente ou combinações dos mesmos. É somenteimportante que o conjunto de cabeçote de vedação 12 doconjunto de vedação seguro 6 seja trazido em contato com asuperfície da peça 4 onde a marcação está ocorrendo. Comoexemplo de outras alternativas dentro do escopo da presenteinvenção, embora não ilustrado nas figuras, o conjunto devedação seguro 6 ou o sistema e dispositivo de marcação alaser 1 ou qualquer número de subcomponentes podem ser unidosa um braço que possa ser empregado para avançar oscomponentes selecionados em direção à peça 4 para fazer comque o conjunto de cabeçote de vedação 12 faça contato físicocom a peça 4. Tal braço pode ser empregado para permitir omovimento no eixo geométrico x, y e/ou ζ e combinações dosmesmos como descrito mais detalhadamente abaixo.

Como ilustrado em desenhos posteriores, o avanço doconjunto de vedação seguro 6 pode incluir um ou maiscomutadores de proximidade que detectam quando o conjunto devedação seguro 6 entra em contato com a peça 4 para pararqualquer avanço adicional do conjunto de vedação seguro 6e/ou para começar etapas de processo adicionais no processode marcar a peça 4 com uma marcação a laser.

Além do conjunto de vedação seguro β, o sistema edispositivo de marcação a laser 1 da presente invenção tambémincluem um mecanismo de controle 14 para controlar operaçãode todo ou uma porção do sistema e dispositivo de marcação alaser 1 que incluem seu conjunto de vedação seguro 6. Talmecanismo de controle 14 não está limitando a presenteinvenção contanto que forneça o controle necessário sobre aoperação do sistema e dispositivo de marcação a laser 1. Osexemplos incluem, mas não são limitados a um ou maiscomputadores e dispositivos similares, e/ou a um ou maiscontroladores lógicos programáveis ("PLCs"). Na seguintediscussão o termo "mecanismo de controle" será usado para aconveniência, mas deve ser compreendido que, a menos que deoutra maneira clara do contexto, inclui computadores, PLCs edispositivos similares e combinações dos mesmos. Em umamodalidade preferida, o mecanismo de controle 14 é umcomputador no qual está o software de execução que permiteque o operador dos sistema e dispositivo de marcação a laser1 controle o sistema o dispositivo de marcação a laser e 1,incluindo controlar a operação do conjunto de vedação seguro6 e por sua vez a marca que está sendo feito na peça 4, comodescrito aqui mais inteiramente abaixo.

Não está limitando a presente invenção se os sinaisprovenientes do mecanismo de controle 14 são enviados via fioou de forma sem fio ou por outros meios conhecidos na técnicapara o conjunto de vedação seguro 6 e outros componentes dosistema e dispositivo de marcação a laser 1, mas parafinalidades ilustrativas, o cabo 16 é ilustrado nas figuras 1e 2 como os meios pelo quais o mecanismo de controle 14controla o conjunto de vedação seguro 6 e/ou os componentesadicionais dos sistema e dispositivo de marcação a laser 1 dapresente invenção.

Como pode ser visto na Figura 2, 0 sistema e dispositivode marcação a laser 1 da presente invenção também incluem umconjunto de vácuo 18 que opera para puxar um vácuo noconjunto de cabeçote de vedação 12 que opera para criar ovácuo que afixa o conjunto de cabeçote de vedação 12 contra apeça 4 sendo marcada via encanamento ou tubulação nãomostrado na Figura 2, mas conforme descrito maisdetalhadamente abaixo. 0 sistema e dispositivo de marcação alaser 1 da presente invenção também incluem um ou maissensores de vácuo para medir o vácuo em ou sobre o conjuntode cabeçote de vedação 12, para assegurar-se de que um vácuoadequado seja obtido. Em uma modalidade preferida, ossensores de vácuo são localizados dentro do conjunto de vácuo16. Também ilustrado nas figuras 1 e 2 é um conjunto defiltro 20 para remover fluido, detritos e os outros materiaisde qualquer linha de ar e/ou vácuo associada com a presenteinvenção.

Na operação como pode ser visto por uma comparação dasfiguras 1 e 2, em uma modalidade da presente invenção, comoessa porção da peça 4 onde a marca de laser desejada serfeita é trazida na frente do conjunto de vedação seguro 6, oconjunto de vedação seguro 6 é avançado como mostrado naFigura 2 e entra em contato físico com a peça 4. Um vácuo épuxado então pelo conjunto de vácuo 18 que o vácuo étransferido para o conjunto de cabeçote de vedação 12,fazendo com que o conjunto de cabeçote de vedação 2 vede comum vácuo contra a peça 4 conforme explicado maisdetalhadamente abaixo. Os sensores de vácuo confirmam apresença de um vácuo adequado que autoriza, então, o conjuntode vedação seguro 6 a fazer a marca desejada na peça 4.

Como pode ser apreciado e como será explicado maisinteiramente abaixo, pelo menos uma porção de pelo menos umasuperfície da peça 4 sendo marcada forma um dos lados dacâmara de vácuo, com o conjunto de cabeçote de. vedação 12descrito mais detalhadamente abaixo, fornecendo os ladosrestantes da câmara de vácuo, também como discutido maisdetalhadamente abaixo. Também, como pode ser apreciado, pelomenos uma porção de pelo menos uma superfície da peça 4também forma um lado da câmara de marcação a laser. Como podeser apreciado, se o conjunto de vedação seguro 6 fordesabilitado por qualquer razão para formar o vácuo exigidona câmara de vácuo e, opcionalmente, para formar também umvácuo na câmara de marcação como descrito em detalhe abaixo,esta informação é transmitida ao mecanismo de controle 14que, em uma modalidade preferida, aborta o processo demarcação até que a situação esteja corrigida, por exemplo,inspecionando por causa de falha e/ou trazendo uma peça nova4 antes do conjunto de vedação seguro 6 para a marcação.

As razões para a falha formar o vácuo na câmara de vácuopodem incluir, mas não são limitadas certamente a tais razõescomo a peça 4 ser deformada ou não estar no alinhamentoapropriado para formar um lado da câmara de vácuo, ou têm umdefeito nela tal como um furo ou outro defeito, ou a porçãode vedação do conjunto de cabeçote de vedação 12 estádesgastada, rachada ou de outra maneira incapaz de formar avedação que permitirá a criação do vácuo na câmara de vácuo.Onde um vácuo é também extraído na câmara de marcação comoexplicado abaixo em relação às modalidades alternativas dapresente invenção, estas razões aplicar-se-iam para a falhaformar um vácuo na câmara de marcação também.

Não importa a razão, é abundantemente claro que um dosatributos da presente invenção é que a peça 4 não serámarcada a menos que e até que a câmara de vácuo estejaformada com a peça 4 formando um dos lados da câmara emantendo o vácuo desejado para a duração desejada do tempo.Formando o vácuo apropriado na câmara de vácuo e tambémopcionalmente, mas preferivelmente na câmara de marcaçãoassim como é explicado em detalhe abaixo, assegura-se nãosomente que a porção da peça 4 que está sendo marcada sejaregistrada apropriadamente e não seja deformada ou de outramaneira danificada, mas também se assegura de que a luz delaser na câmara de vácuo/marcação não escape da câmara demarcação. Como usado aqui o termo "registrado" é sinônimo doconceito de posicionamento apropriado da peça em relação aolaser e á vedação antes que a peça seja marcada.

Outros atributos da presente invenção incluem que seelimina a necessidade de protetores de consumo de pegadasvolumosos, blindagens e semelhantes e se reduz a necessidadede roupa de proteção ou outra roupa para o operador dosistema e dispositivo de marcação a laser 1 da presenteinvenção.

Como descrito mais detalhadamente abaixo, o conjunto devedação seguro 6 e/ou o sistema e dispositivo de marcação alaser 1 podem também incluir uma grande variedade de sensoresadicionais além dos sensores de proximidade descritos acima.Tais sensores incluem os sensores de presença de peça,sensores materiais tal como, mas não limitado aos sensores metálicos, sensores não metálicos, sensores geométricos desuperfície e semelhantes. A presente invenção não é limitadaaos tipos, ao número ou às localizações de tais sensores, etais sensores podem ser empregados conforme necessários.

Os sensores metálicos podem incluir, por exemplo,35 sensores para detectar a presença de alumínio, aço, materiaisferrosos e outras peças metálicas. Os sensores metálicos, porexemplo, são particularmente úteis onde a peça 4 é uma peçade metal. Isto assegura que outras superfícies, tais como devidro ou um corpo humano não sejam nem marcadas e/ou nempermitam que o laser passe completamente para marcar de formaindesejável uma superfície que não seja pretendida sermarcada com laser, mesmo que um vácuo pudesse formar.

Os sensores não metálicos podem incluir, por exemplo,sensores óticos.

Com a operação básica do sistema e dispositivo demarcação a laser 1 descrita a discussão agora se volta paraum exame mais detalhado de seus elementos.

Primeiramente, um exame do dispositivo a partir dediversas vistas é fornecido, com as peças semelhantesportando numerais da referência semelhantes àqueles descritosacima. A Figura 3 é uma vista em perspectiva. Δ Figura 4 éuma vista em elevação frontal. A Figura 5 é uma vista emelevação lateral. A Figura 6 é uma vista em elevaçãotraseira. A Figura 7 é uma vista plana superior.

Com referência agora à Figura 8, a cobertura 8 foiremovida para revelar os componentes. É mostrado na Figura 8o gerador de laser 22 que gera a luz de laser. A luz de laserentão é transferida para um conjunto de trilho 24 via um caboda fibra óptica, não mostrado. A luz de laser é guiada entãovia o conjunto de trilho 24 através do conjunto de vedaçãoseguro 6 para marcar a peça 4 como discutido maisdetalhadamente abaixo. Mais particularmente, o conjunto devedação seguro 6 inclui o conjunto de cabeçote de vedação 12que tem um orifício 25 no mesmo através do qual o laseratravessa para marcar a peça 4. 0 conjunto de cabeçote devedação 12 é discutido mais detalhadamente abaixo. Também éilustrado na Figura 8 um conjunto deslizante 26 para avançare retrair o conjunto de vedação seguro 6 em direção a, e paralonge, respectivamente, da peça 4. 0 conjunto deslizanteilustrado na .Figura 8 é pneumático, mas como explicado acima,a presente invenção não é tão limitada e qualquer mecanismoque realizar a finalidade de avançar o conjunto de vedaçãoseguro 6 em direção a, e para longe da peça 4 está dentro doescopo da presente invenção.

Também, como pode ser apreciado, a presente invenção nãoé limitada a um mecanismo deslizante. Como mencionado acima,outros sistemas, tais como um braço (não mostrado) que nãosomente avançam o conjunto de vedação seguro 6 em direção a epara longe da peça 4 (por exemplo, ao longo de um eixogeométrico χ), mas também podem mover o conjunto de vedaçãoseguro 6 ao longo da peça 4 (por exemplo, em um eixogeométrico y) e/ou para cima ou para baixo (por exemplo, aolongo de um eixo z) e/ou rotatoriamente em torno de qualquerum ou mais destes eixos podem ser utilizados como dentro doescopo da presente invenção.

Com referência agora a figura 9 é ilustrada uma vista emperspectiva do trilho 24. É mostrado na Figura 9 o conjuntode cabeçote de vedação 12 e o orifício 25. Também sãoilustrados na Figura 9 os comutadores de proximidade 28.Embora quatro de tais comutadores de proximidade 28 sejammostrados nas figuras 9 e 11, como podem ser apreciados, apresente invenção não é limitada a quatro de tais comutadorese mais ou menos podem ser utilizados de acordo com a presenteinvenção.

Está também dentro do escopo da presente invenção quetais comutadores podem executar mais de uma função. Porexemplo, os comutadores 28 podem fornecem o comutador deproximidade e a detecção de material, por exemplo, detecçãometálica, funções.

A Figura 10 é uma vista explodida em perspectiva doconjunto de trilho 24 que mostra a cobertura de trilho 30removida para mostrar os componentes interiores do conjuntode trilho 24. A placa base 32 é mostrada em cima da qual aplaca de adaptador 34 descansa.

É suportado pela placa base 32 e placa de adaptador 34 oisolador laser e ótico 36. Δ luz de laser sai do isoladorlaser e ótico 36, pelo que ela é alinhada ao cabeçote devarredura 38.Interposto entre o isolador laser e ótico 36 e ocabeçote de varredura 38 está um conjunto de obturador seguro40 que abre e fecha como instruído por um circuito seguro queimpede a ativação do laser sob determinadas circunstâncias,tal como quando as coberturas não estão no lugar, etc. naunidade. Neste caso um circuito seguro de 24 Volts éempregado para detectar quando é seguro ativar o laser parapermitir que o laser entre no cabeçote de varredura 38 quandotodos os mecanismos seguros são satisfeitos como sensores depeça, sensores de vácuo, sensores metálicos e semelhantes. Ocabeçote de varredura 38 não está limitando a presenteinvenção e pode incluir qualquer cabeçote de varreduraconhecido na técnica, mas em uma modalidade preferidaconsiste em uma série de espelhos que são móveis e operampara refletir a luz de laser como desejado em cima de umtrajeto desejado em direção ao orifício 25 e então à peça 4para a marcação da peça 4. Mais particularmente, a luz delaser saindo do cabeçote de varredura 38 passa através doanel de lente 42 através da lente 43, através do tubo delaser 44 através do bloco de adaptador de vácuo 4 6 através doorifício 25 no conjunto de cabeçote de vedação 12 para a peça4 (não mostrada) que está sendo marcada.

Também são ilustrados na figura 10 comutadores seguros48 que detectam quando as coberturas são colocadas ouremovidas para impedir a ativação do laser quando taiscoberturas são removidas.

A Figura 11 é uma vista explodida em perspectiva de umaporção do conjunto de trilho 24. São ilustradas na Figura 11outra vez a placa base 32 e a placa de adaptador 34, oisolador ótico e a laser 36, cabeçote de varredura 38, oconjunto de obturador 40, o anel de lente 42, a lente 43, otubo de laser 44, e o bloco de adaptador de vácuo 46 tendocomutadores de proximidade 28 nela. Também é ilustrada naFigura 11 a placa de adaptador 50.

Ilustrado na Figura 11 está o conjunto de cabeçote devedação 12 e mais particularmente, as peças componentes quefazem o conjunto de cabeçote de vedação 12. 0 conjunto decabeçote de vedação 12 inclui cuba de vácuo externa 52 quegeralmente envolve concentricamente a cuba de vácuo interna54. A cuba de vácuo interna 54 tem orifício 25 que se alinhacom o orifício 55 da cuba de vácuo externa 52. A luz de laserpassa através dos orifícios 55 e 25 para marcar a peça 4.

É importante compreender a operação e a inter-operaçãodo tubo de laser 44, bloco de adaptador de vácuo 46, cuba devácuo externa 52 e cuba de vácuo interna 54 no contexto deapreciar a presente invenção.

Na vista não explodida da Figura 10 e da vista explodidada figura 11, pode ser apreciado que quando montada, a cubade vácuo interna 54 é agrupada dentro da cuba de vácuoexterna 52. As cubas de vácuo interna e externa 54 e 52respectivamente podem ser feitas de um único material, talcomo borracha, ou de um composto de materiais diferentes taiscomo metal, plástico, borracha e combinações dos mesmos. Emqualquer caso, é importante que o flange externo 56 da cubade vácuo externa 52 e o flange externo 58 da cuba de vácuointerna 54 sejam feitos de um material resiliente que quandopressionado contra a peça 4 permita que uma vedação sejaformada para suportar o vácuo descrito aqui.

Com referência agora à Figura 12 é mostrada uma vistafrontal em elevação esquemática da cuba de vácuo interna 54agrupada dentro da cuba de vácuo externa 52. 0 flange externo56 da cuba de vácuo externa 52 é mostrado, assim como é oflange externo 58 da cuba de vácuo interna 54. Umapluralidade de furos 60 é mostrada na Figura 12 através dacuba de vácuo externa 54 que conduz ao espaço intersticial 62que existe entre a cuba de vácuo externa 52 e a cuba de vácuointerna 54. É através destes furos que o vácuo é puxado parafazer com que o espaço intersticial 62 entre a cuba de vácuoexterna 52 e a cuba de vácuo interna 54 mantenha um vácuoquando os flanges 58 e 56 formam uma vedação contra a peça 4,assim criando a câmara de vácuo da presente invenção. Quandodois furos 60 são mostrados na Figura 12, como pode serapreciado, a invenção não é tão limitada, e qualquer númerode furos pode ser empregado em qualquer posição paraestabelecer o vácuo.

Como pode ser visto pelo menos a partir da Figura 12,quando as cubas de vácuo interna e externa 54 e 52 sãopressionadas respectivamente contra, ou pelo menos trazidasem contato vedado com a peça 4, o espaço intersticial 62entre a cuba de vácuo interna 54 e a cuba de vácuo externa 52e a peça 4 juntas forma a câmara de vácuo, e o vácuo éextraído através dos furos 60.

Voltando agora para uma discussão do fluxo de ar e vácuona modalidade do sistema e dispositivo de marcação a laserilustrado na figura 11.

Um dos furos 60 na cuba de vácuo externa 54 é visível eassim marcado na figura 11. Os furos 60 estão alinhados com,e acoplam de forma vedada os furos correspondentes 64 nobloco de adaptador de vácuo 46. 0 bloco de adaptador de vácuo4 6 tem canais perfurados no mesmo para permitir que o vácuoflua dos furos 60 pelo bloco de vácuo 46 para os encaixes 68que podem ser vistos na Figura 10, através de encanamento nãomostrado para o conjunto de vácuo 18 onde o vácuo é extraídoe detectado. A localização precisa e o número de canais nobloco de vácuo 46 e furos 60 e 64 não estão limitando apresente invenção, e as variações estão dentro do escopo dapresente invenção.

Os furos de montagem 70 não devem causar confusão porquesão simplesmente furos de montagem para um parafuso ou umacavilha (não mostrados) para montar a cuba de vácuo externa52 através de seus furos 72 furos passantes 70 no bloco devácuo 46 e, por sua vez, aos furos rosqueados 74 no tubo delaser 44. Similarmente, os furos 78 no bloco de vácuo 46 sãousados para montar a cuba de vácuo interna 54 via furos 80com um parafuso ou uma cavilha (não mostrados) através dosfuros 82 através da cuba de vácuo externa 54 e nos furosrosqueados 78 do bloco de adaptador de vácuo 46.O vácuo extraído através dos encaixes 68 permite umvácuo ser extraído através do bloco de adaptador de vácuo 46entre a cuba de vácuo interna 54 e a cuba de vácuo externa52, e quando a peça 4 estiver pressionada contra elas criaruma câmara de vácuo para manter tal vácuo.

Como notado acima, o processo a laser criafreqüentemente fumos, resíduos e os outros subprodutos quesão desejáveis de capturar e remover. Assim em uma modalidadepreferida, a presente invenção inclui um conjunto de extratorde fumo para remover tais subprodutos. Tal conjunto deextrator de fumo é mostrado na figura 11.

Como mostrado na Figura 11, quando uma sucção é puxada(não o vácuo descrito acima no que diz respeito a criar umacâmara de vácuo, mas uma linha de sucção separada paracapturar fumo) através de encaixes 84 que estão conectadosaos furos passantes que conduzem ao interior do tubo de laser44, fluxos de ar nos furos 88, que são similarmente furospassantes para o interior do tubo de laser 44, e o ar fluindonos furos 88 através do interior do tubo de laser 44 e parafora pelos encaixes completos 84 cria uma ação de Venturipara puxar tais subprodutos da câmara de marcação 90. Acâmara de marcação 90 pode ser vista na Figura 12. O número ea localização dos furos 88 e/ou dos encaixes 84 não estãolimitando a presente invenção, desde que permitam que arsuficiente corra através do tubo de laser 44 para suportar aação de Venturi necessária para extrair os subprodutos dacâmara de marcação. Uma vez coletados, tal fumo e subprodutospodem ser enviados a um filtro (não mostrado) ou a outrodispositivo de captura para o tratamento e/ou a eliminação.

Como pode prontamente ser apreciado, esta disposiçãofornece diversos atributos importantes da presente invenção.Primeiramente, o vácuo formado no espaço intersticial 62acopla de forma vedada a cuba de vácuo interna 54 e a cuba devácuo externa 52 à peça 4 quando as duas são colocadas contraa peça 4, que a peça 4 forma o lado final da câmara de vácuoquando espaço intersticial 62 é feito em uma câmara pelaoperação da peça 4 estando em contato físico com o conjuntode cabeçote de vedação 12 para formar a câmara. Este vácuopode ser medido e forma uma das características principais dapresente invenção para saber quando a peça 4 está no registroapropriado e não tem deformidades, furos ou outras más-formações na área que deve ser marcada.

E além de formar o vácuo para as finalidadesdeterminadas acima, um benefício adicional do projeto dapresente invenção é que o vácuo também opera para ajudar amanter os sistema e dispositivo de marcação a laser 1 dapresente invenção e da peça 4 com alinhamento certo e seguroum com o outro durante o processo de marcação a laser, queajuda a assegurar marcas firmes claras. As vibrações e outrosmovimentos relativos de interferência são eliminados,permitindo que o laser faça a marca desejada na localizaçãodesejada de modo claro, firme e limpo.

Ainda adicionalmente, quando a peça 4 está presente parafornecer o lado final à câmara de marcação 90, e quando olaser é ativado para marcar a peça, como pode ser apreciadopor aqueles versados na técnica, o laser é acopladoclaramente, pelo menos em linhas gerais, em uma operação dequeimadura para marcar a superfície da peça 4. Esta operaçãode queimadura cria gases, resíduos e fumo que, em umamodalidade preferida são capturados e removidos do local detrabalho e conseqüentemente tratados

Embora a cuba de vácuo interna 54 e a cuba de vácuoexterna 52 sejam ilustradas aqui como formato geralmentecircular, como pode ser apreciado, a presente invenção não étão limitada. O quadrado, retangular, oval, triangular ouqualquer formato podem ser empregados dependendo do formatoexigido ou desejado da câmara de marcação e contanto que oespaço intersticial 62 seja criado e uma vedação possa serfornecida quando colocada contra a peça 4 a ser marcada. Ealém dos formatos simétricos, as cubas de vácuo interna eexterna podem mesmo assumir formatos irregulares como, porexemplo, para acomodar as peças 4 de formato irregular aserem marcadas. E as cubas de vácuo 54 e/ou 52 podem incluirum ou mais dos mecanismos abaixo, ou outros mecanismos, paraadicionar mais flexibilidade e/ou elasticidade se necessáriopara formar sua vedação contra a peça 4, particularmente se apeça 4 tem uma superfície irregular.

É particularmente útil com a presente invenção que asuperfície da peça 4 que está sendo marcada não tenha que seruma superfície puramente plana ou planar. Com projeto eelasticidade suficientes, os flanges externos/bordas devedação 56 e 58 permitirão que o conjunto de cabeçote devedação 12 vede-se contra, as superfícies muito irregularescertamente, desde que o vácuo desejado possa ser formado.Assim, a presente invenção pode acomodar irregularidades emtodas as três dimensões em relação à peça 4, como onde, porexemplo, pode ter superfícies levantadas, superfíciescorrugadas, depressões de superfície e semelhantes, desde queos flanges externos 56 e 58 sejam projetados para acomodartais variações e formar a vedação desejada para que o vácuoseja formado.

A presente invenção funciona de modo confiante e bempara muitas se não para a maioria das operações. Entretanto,onde um nível de segurança adicionado é exigido e/oudesejado, além do fornecimento de um vácuo na câmara de vácuopara assegurar a integridade da peça e o registro apropriado,um vácuo pode também ser fornecido na câmara de marcaçãosimultaneamente com, antes ou depois da formação do vácuo nacâmara de vácuo.

Em uma modalidade da alternativa ilustrada na Figura 13,o tubo 44 já não inclui os furos 88. Ele inclui a linha devácuo 92 que está em comunicação com o interior do tubo delaser 44 através do furo 94 em uma extremidade, e a outraextremidade (não mostrada) é incluída no conjunto de vácuo18. A linha de vácuo 92 inclui uma válvula 96 que é mostradaconceitualmente na Figura 13. A um dos encaixes 84 éconectada uma linha de entrada de ar 98 que também inclui umaválvula 100 que é mostrada conceitualmente na Figura 13. Aosoutros encaixes 84 é conectada uma linha de sucção de fumo102 (uma linha de saida de ar) para a extração do fumo que éconectada por sua vez a uma válvula 104, também mostradaesquematicamente na Figura 13. Como pode ser apreciado, onúmero e o posicionamento das linhas de vácuo 92, linhas deentrada de ar 98 e linha de sucção de fumo 102 e suasrespectivas válvulas não estão limitando a presente invenção,e mais ou menos podem ser empregadas para obter os seguintesobjetivos.

Na operação, onde é desejável/exigido ter um vácuo nacâmara de marcação, como por exemplo, para verificar aintegridade da peça 4 na câmara de marcação, as válvulas 100e 104 são fechadas, e um vácuo é puxado através da linha devácuo 92 com a válvula 96 aberta que é detectada peloconjunto de vácuo 18, que, por sua vez, é comunicado aomecanismo de controle 14 para, entre outras finalidadespossíveis, por exemplo, confirmar a integridade da peça.Depois que o vácuo na câmara de marcação 90 forsuficientemente estabelecido para as finalidades pretendidas,a válvula de vácuo 96 na linha de vácuo 92 é fechada, e asválvulas 100 e 104 são abertas para permitir que o ar entre esaia do interior do tubo de laser 44, e a ação de Venturiresultante junto com a sucção fornecida pela linha de sucçãode fumo 102 opera para remover fumo, resíduos e outrossubprodutos gerados durante o processo de marcação a laser.

Quando medir o vácuo na câmara de marcação 90 e porquanto tempo são variáveis que podem ser selecionadas pelooperador do sistema e dispositivo de marcação a laser dapresente invenção. E, se medir o vácuo somente na câmara demarcação 90, somente na câmara de vácuo 62 ou ambas, e seambas, se medir simultaneamente, e se não simultaneamente emqual seqüência cada uma tem que ser medida são variáveis aserem selecionadas pelo operador do sistema de acordo com osobjetivos do processo particular da marcação para uma peçaparticular.Com referência agora às figuras 14 a 18, é aindamostrada outra modalidade da presente invenção. A Figura 14 éuma vista em perspectiva de um trilho 24 que incorpora estamodalidade alternativa. A Figura 15 é uma vista emperspectiva similar àquela da Figura 10, mostrando a remoçãoda cobertura 30. A Figura 16 é uma vista plana superior damodalidade ilustrada na Figura 15. A Figura 17 é uma vista deseção transversal ao longo da linha A-A da Figura 16. AFigura 18 é uma vista em elevação frontal do cabeçote devedação 12 desta modalidade da presente invenção. Nas figuras14 a 18, peças semelhante àquelas da Figura 10 são rotuladascom os mesmos numerais de referência para a conveniência dacompreensão e da referência.

Nesta modalidade, o tubo de laser tem um projetonotadamente diferente. Como pode melhor ser visto na Figura16, o tubo de laser 44 das modalidades anteriores foisubstituído pelo tubo de laser 106. O tubo de laser 106 temum projeto em forma de Y. A invenção não é limitada ao ângulopreciso do Y, e projetos do T ou outros projetos podem serempregados como dentro do escopo da presente invenção. Avantagem deste projeto é que uma grande mangueira de sucção,como, por exemplo, aquelas que aproximam o tamanho demáquinas de vácuo padrão da loja podem ser afixadas ao Y dotubo de laser 106. Tal mangueira é ilustrada na figura 16 nalinha pontilhada. A fim de assegurar o fluxo de ar adequadono tubo de laser 106 para permitir que a mangueira de sucção108 extraia corretamente, um ou mais furos de entrada de ar110 podem ser fornecidos no tubo de laser 106.

Nesta modalidade, o bloco de adaptador de vácuo 46 foisubstituído pelo bloco de adaptador de vácuo 112 que temquatro furos passantes através do mesmo os quais sãoconectados a quatro linhas de vácuo individuais (nãomostradas) para fornecer quatro furos 60 na câmara de vácuo62 como mostrado na Figura 18. Além disso, a presenteinvenção não é limitada a quatro tais furos 60 ou suascolocações exatas, e mais ou menos pode ser empregada comodentro do escopo da presente invenção. Em uma modalidadepreferida da presente invenção, as quatro linhas de vácuoindividuais (não mostradas) podem ser rosqueadas através damangueira de sucção 108, desde que não estejam em comunicaçãoaérea ou fluida com o interior da mangueira de sucção 108,como uma maneira conveniente de rosqueá-las de volta aoconjunto de vácuo 18. Similarmente, linhas elétricas ououtras linhas associadas com comutadores de proximidade 28poderiam ser rosqueadas através do interior da mangueira desucção 108 também. Também, mostrado na Figura 17 estão oprotetor de lente 114, o adaptador de vácuo 116, o comutadorseguro de cobertura 118, o adaptador de vácuo 120, e oadaptador de cuba 122.

Como outras modalidades discutidas acima, pode ser útilextrair um vácuo na câmara de marcação da modalidade descritanas figuras 14-18.

Conseqüentemente, uma modalidade alternativa é ilustradana Figura 19, que é uma vista plana superior similar àquelada Figura 16, mas onde um vácuo pode ser extraído na câmarade marcação 90. Nesta modalidade, o tubo de laser 106 éfornecido não com os furos de entrada de ar 110, massimilarmente à modalidade mostrada na Figura 13, ele éequipado com a linha de vácuo 92, tendo a válvula 96 e alinha de entrada de ar 98 tendo a válvula 100 e a linha desucção de fumo 102 tendo a válvula 104, mostradaesquematicamente na Figura 19. Entretanto, nesta modalidade,a fim manter um vácuo nesta modalidade da invenção, estamodalidade de tubo de laser 106 deve ser ajustada com umaválvula 124, que é mostrada esquematicamente e na linhapontilhada da Figura 19.

Na operação, onde é desejável/exigido ter um vácuo nacâmara de marcação 90 desta modalidade, como por exemplo,para verificar a integridade da peça 4 na área da câmara demarcação, as válvulas 100, 104 e 124 são fechadas, e um vácuoé puxado através da linha de vácuo 92 com a válvula 96aberta, que a linha de vácuo 92 estende-se ao conjunto devácuo 18 (não mostrado) que o vácuo é detectado pelo conjuntode vácuo 18, que é comunicado por sua vez ao mecanismo decontrole 14 para, entre outras finalidades possíveis, porexemplo, confirmar a integridade da peça. Depois que o vácuona câmara de marcação 90 for suficientemente estabelecidopara as finalidades pretendidas nesta modalidade, a válvula96 na linha de vácuo 92 é fechada, e as válvulas 100, 104 e124 são abertas para permitir que o ar entre para interior dotubo de laser 106 através da linha de entrada de ar 98 e saiado interior do tubo de laser 106 através da linha de sucçãode fumo 102, e a ação de Venturi resultante junto com asucção fornecida pela linha de sucção de fumo 102 e/ou asucção fornecida pela mangueira de sucção 108 opere pararemover fumo, resíduos e outros subprodutos gerados durante oprocesso da marcação a laser.

Em ainda uma modalidade mais simples da invenção comoilustrada na Figura 20, a linha de entrada de ar 98 e a linhade sucção de fumo 102 podem ser dispensadas com em suatotalidade, e não há nenhuma abertura correspondente paraelas no tubo de laser 106 nesta modalidade. Nesta modalidade,quando o vácuo é desejado para ser medido no tubo de laser106 e correspondentemente na câmara de marcação 90 quando apeça 4 é registrada contra a cuba de vácuo interna 54, asválvulas 100 e 124 são fechadas e a válvula 96 é abertapermitindo que o vácuo seja puxado através da linha de vácuo92. Depois que o vácuo foi confirmado como descrito acimapelo conjunto de vácuo 18, a válvula 96 é fechada, e asválvulas 100 e 124 são abertas, pelo que a mangueira desucção 108 pode remover fumos, resíduos e outros subprodutosformados durante o processo da marcação a laser.

Novamente, como na modalidade similar discutida acima,para as modalidades ilustradas nas figuras 19 e 20, quandomedir o vácuo na câmara de marcação 90 e por quanto tempo sãovariáveis que podem ser selecionadas pelo operador do sistemae dispositivo de marcação a laser 1 da presente invenção. E,se medir o vácuo somente na câmara de marcação 90, somente nacâmara de vácuo 62 ou ambas, e se ambas, se medirsimultaneamente, e se não simultaneamente do que em qualseqüência cada uma deve ser medida são variáveis a seremselecionadas pelo operador do sistema de acordo com osobjetivos do processo de marcação particular para uma peçaparticular.

É também uma modalidade da presente invenção que uma oumais linhas de entrada de ar adicionais possam ser usadas comquaisquer das modalidades antecedentes, como por exemplo,para fornecer uma rajada de ar de limpeza ou sobre a área dacâmara de marcação 90 para assegurar que todos os resíduosinflexíveis sejam desalojados e removidos.

Falando geralmente através de todas as modalidades dapresente invenção, não está limitando a invenção que oconjunto de vedação seguro 6 é perpendicular ao laser e aoisolador ótico 36. De fato, há aplicações da presenteinvenção, onde seria preferencial ter um projeto mais lineardo conjunto de vedação seguro e do isolador ótico e a laser36, onde os dois são alinhados ao longo de seu eixogeométrico longitudinal. Nem é limitante que o isolador óticoe laser estendam-se à direita como um olha o sistema edispositivo de marcação a laser da presente invenção da peçafrontal. Poderia apenas facilmente estender-se à esquerda oupara cima ou para baixo, como desejado/exigido. A disposiçãodestes itens um em relação ao outro não está limitando apresente invenção.

Nem é o projeto do carrinho 10 mostrado, que limita ainvenção, e outros tipos de carrinhos podem ser usados comodentro do escopo da presente invenção.

Nem é o tamanho da unidade que limita a presenteinvenção. As unidades maiores e menores podem ser construídaspara várias finalidades.

Continuando a falar de forma geral, agora para todas asmodalidades da presente invenção, o nível de vácuo próprio nacâmara de vácuo e, onde presente, na câmara de marcação, nãoestá limitando a presente invenção desde que os objetivosfuncionais descritos aqui sejam encontrados.

Similarmente, a extensão de tempo para manter o vácuo nacâmara de vácuo e, onde presente, na câmara de marcaçãotambém, não está limitando a invenção, e pode ser tão longaou tão curta como desejado ou exigido para satisfazer osobjetivos da presente invenção. O vácuo pode ser mantidosomente tempo suficiente para assegurar o alinhamentoapropriado da peça e a falta de deformidades, mas é preferidomanter o vácuo através do processo inteiro de marcação parafornecer a vedação desejada durante o próprio processo demarcação e para impedir que qualquer fumo ou resíduo, etc.,escape. Se o vácuo for mantido durante todo o processo demarcação, como pode ser apreciado, a seguir a complexidade damarca, a natureza dos materiais sendo marcados e outrosfatores determinarão quanto tempo o processo de marcação devecontinuar para obter a marca desejada. No geral, no entanto,durações mais curtas são geralmente preferidas emborapermitam uma produção mais rápida das peças através dosistema.

E mesmo o vácuo próprio não está limitando a presenteinvenção, em que a pressão positiva sozinha ou em combinaçãocom o vácuo poderia ser usada para confirmar o alinhamento dapeça e a falta de deformidades apropriadas etc., em uma ouambas as câmaras de vácuo ou de marcação. Por exemplo, umvácuo poderia ser extraído na câmara de vácuo, quando umapressão positiva é aplicada na câmara de marcação. Ossensores que medem o vácuo na câmara de vácuo e os sensoresque medem a pressão positiva na câmara de marcação poderiamser usados, então, para confirmar a vedação e o alinhamentoapropriados da peça para ambas as câmaras. E a presenteinvenção não é limitada a este exemplo. Como pode serapreciado, então, a pressão positiva pode ser aplicada nacâmara de "vácuo" (que obviamente pode melhor ser renomeadaem tal aplicação) e uma pressão positiva pode ser aplicada nacâmara de marcação. Inversamente, uma pressão positiva podeser aplicada na câmara de "vácuo" quando um vácuo forextraído na câmara de marcação. Qualquer outra combinação queainda fornecer um mecanismo para assegurar a integridade daparte e o registro apropriado pode ser empregada como dentrodo escopo da presente invenção.

A intensidade e os tipos de radiação a laser não estãolimitando a invenção, e podem ser alguns daqueles conhecidosagora ou descobertos mais tarde na técnica. A energia deradiação produzida por, mas não limitada a, fontes de energiaóticas tais como lasers, diodos a laser, e diodosdirecionados. A energia de radiação do sol, corretamentefiltrada e focalizada, podia fazer uma fonte de energia deradiação aceitável. Os lasers de gás tais como lasers de CO2podem ser empregados, tal como podem lasers em estado sólidotais como lasers bombeados por lâmpada instantânea ebombeados por diodo. Lasers Nd:YAG podem ser empregados, porexemplo. Os lasers que operam em onda contínua ou em modopulsado podem ser usados. Veja por exemplo, a patente US6.075.223 para uma discussão dos lasers em geral, que é aquiincorporada em sua totalidade para referência. 0 comprimentode onda (.lambda.) e a energia de saída (watts) da fonte deenergia ótica são determinados pela combinação da composiçãodo material de substrato e das características absorventes deenergia natural ou melhorada de material de marcaçãoespecífico a ser aplicado. Em uma modalidade da presenteinvenção, entretanto, a radiação a laser gerada por uma fibrabombeada por diodo tendo um comprimento de onda deaproximadamente 1064 nm, e uma intensidade de aproximadamente20 watts foi empregada com sucesso na presente invenção.

Como indicado acima, o tipo de marca não está limitandoa presente invenção. Entretanto, para determinadasaplicações, o tipo de marca pode ser de benefício particular,e mesmo profundo. Por exemplo, na produção automotiva, onde amarca é usada para estampar uma marca na embalagem da peça,por exemplo, a carcaça de uma transmissão, a marca pode serusada para indicar a data e a hora da fabricação, a fonte daspeças sendo instaladas na transmissão e semelhantes, de modoque a qualquer hora durante a vida da transmissão, suahistória possa facilmente ser conhecida pela marca. Istopermite a chamada de volta e a correção limitadas àquelasunidades afetadas diretamente, visto que no passado,fabricantes de automóvel freqüentemente tiveram que incluirunidades distantes demais porque tal informação não estavadisponível. Para razões óbvias, toda a tentativa de colocartal informação na carcaça de uma peça como uma transmissãocom uma etiqueta ou outro produto de papel é problemáticaporque tais etiquetas de papel têm uma vida muito limitada emtal fabricação laboriosa e condições de uso. Queimar talinformação na parte com um laser de modo que a informaçãoseja um item integral da peça remove tais limitações.Entretanto, a fim obter tal benefício, o sistema de marcaçãoa laser deve ser rápido, exato, extremamente de confiança emcondições severas de fabricação, fácil de instalar, fácil deconectar com outra cadeia de fabricação de equipamento, fácilde operar, fácil, de reparar, entre outras limitações, todasas quais são satisfeitas inteiramente com o sistema edispositivo de marcação a laser da presente invenção. A marcaprópria pode dar tal informação, ou pode ser que a marca, emcolaboração com outro dispositivo tal como um leitor decódigo de barra ou um banco de dados de números de série,forneça tais informações detalhadas.

Como pode ser apreciado, a aplicabilidade da presenteinvenção não é limitada a uma aplicação automotiva, que éselecionada somente como um exemplo, mas é valiosa emqualquer situação similar onde ter tal informação a laserpermanentemente em uma ou mais superfícies de uma peça ou deoutro componente é exigida ou desejada.

Nem é a marca limitada às marcas somente da naturezaútil como descrita acima. Está inteiramente dentro do escopoda presente invenção incluir marcas que são puramentedecorativas ou estéticas na natureza. Também são abrangidasdentro do escopo da presente invenção as marcas que sãoutilitárias e decorativas em sua natureza e/ou função.

Não mostrado, mas inteiramente dentro do escopo dapresente invenção, está o sistema que pode também incluir ummecanismo, dispositivo ou sistema para examinar a marca alaser na superfície da peça para confirmar se a marca foifeita precisamente. Tais dispositivos de inspeção podemincluir o olho humano ou podem incluir preferivelmente em vezde, ou em combinação, dispositivos automatizados, mecânicos,computadorizados, câmeras (digitais ou película), ou outrosdispositivos digitais e/ou óticos e/ou outros dispositivos deinspeção como são conhecidos na técnica, incluindocombinações dos mesmos.

EXEMPLO 1

Um gerador de laser foi usado para gerar um feixe delaser a partir de uma fibra bombeada por diodo do comprimentode onda de aproximadamente 1064 nm tendo uma intensidade deaproximadamente 20 watts. Uma peça, neste caso umacarcaça/caixa de alumínio de uma transmissão automotiva, foitrazida por uma linha de transporte na frente dos sistema edispositivo de marcação a laser 1 da presente invenção. Acaixa de transmissão foi parada na frente do conjunto devedação seguro por um período total de aproximadamente 25segundos. O conjunto de vedação seguro foi avançado via umdeslizante ativado pneumaticamente em direção a caixa detransmissão e entrou em contato físico com a peça, com oavanço para frente parado quando pelo menos um comutador deproximidade e o cabeçote de vedação fizerem o contato com asuperfície da caixa de transmissão a ser marcada. Ao entrarem contato com a caixa de transmissão, a caixa de transmissãojunto com a cuba de vácuo interna forma a câmara de marcação,enquanto a caixa de transmissão junto com as cubas de vácuointerna e externa formam a câmara de vácuo. Um vácuo foiextraído na câmara de vácuo para vedar o cabeçote de vedaçãoà caixa de transmissão. Uma sucção e/ou Venturi, foramobtidas no conjunto de extrator de fumo. Ao confirmar aformação de vácuo na câmara de vácuo com um sensor de vácuo,um mecanismo de controle fornece o laser que tem ascaracterísticas acima descritas através da lente que queimamuma marca consistindo em uma marca alfanumérica e em umcódigo de barras na caixa de transmissão. Gases, fumos,resíduos e outros subprodutos foram puxados da câmara demarcação pela sucção e/ou pela ação de Venturi descritasacima através do conjunto de extrator de fumo econseqüentemente dispostas. Ao completar o processo demarcação, o vácuo é interrompido e o conjunto de vedaçãoseguro e a peça então marcada são separados, e o conjunto devedação seguro é retraído. A marca formada na caixa detransmissão foi inspecionada via inspeção visual com a marcapassando todos os parâmetros exigidos/desejados.

Como pode ser apreciado, a presente invenção fornece umdispositivo, sistema e método de marcação a laser, que possamconfiantemente funcionar em ambientes ásperos e assegurar amarcação exata da peça ou de outro item, que se pode dizerquando tal peça ou outro item são danificados ou de outramaneira corrompidos e/ou quando tal peça ou item não sãoposicionados corretamente para a marcação, de modo que etapascorretivas possam ser tomadas, e em que impeça o escape daluz do espaço de marcação confinado, e qual pode serconvenientemente fabricado e não é incômodo de se operar oureparar. É particular vantajoso que a presente invençãoforneça tais sistema e dispositivo de marcação a laser em umaárea mínima de pegada. É também uma vantagem da presenteinvenção que enquanto o ambiente em que o sistema e odispositivo de marcação a laser podem ser operantes, porexemplo, uma linha de fabricação automotiva ou outrainstalação de fabricação, pode ser áspero, a própria câmarade marcação fornece um ambiente confiantemente limpo paramarcação da peça via câmara de marcação.

Embora a invenção seja descrita em detalhesanteriormente com a finalidade de ilustração, deve sercompreendido que tais detalhes são unicamente para essafinalidade e que variações podem ser feitas aqui por aquelesversados na técnica sem se afastar do espirito e escopo dainvenção, exceto quando limitado pelas reivindicações.

Claims (16)

1. Sistema de marcação a laser para marcar peça,caracterizado pelo fato de que compreende:um laser;uma câmara de marcação através da qual a luz do laserpassa, em que pelo menos uma porção de pelo menos umasuperfície da peça a ser marcada forma um lado da câmara demarcação;um cabeçote de vedação que inclui uma câmara de vácuoenvolvendo a câmara de marcação, a câmara de vácuo adaptadapara formar uma vedação a vácuo com a peça a ser marcada como laser, em que pelo menos uma porção de pelo menos umasuperfície da peça a ser marcada forma um lado da câmara devácuo;um dispositivo de geração de vácuo adaptado para proverum vácuo dentro da câmara de vácuo quando a superfície dapeça tiver formado o lado da câmara de vácuo, desse modovedando a câmara de vácuo na peça;um sensor de vácuo associado com a câmara de vácuo paramedir o vácuo dentro da câmara de vácuo;um mecanismo de controle, o mecanismo de controleativando o dispositivo de geração de vácuo e confirmando umnível desejado de vácuo dentro do sensor de vácuo e assim,ativando o laser para marcar a peça.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a câmara de marcaçãoadicionalmente compreende um conjunto de exaustão adaptadopara remover gases, fumo e outros resíduos formados durante oprocesso de marcação a laser.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que o conjunto de exaustão operavia ação de Venturi.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de que a câmara de vácuo é formadacomo um espaço intersticial entre pelo menos uma cuba devácuo interna e uma cuba de vácuo externa e em que as cubasde vácuo são espaçadas separadas e são geralmenteconcêntricas umas com as outras, as cubas de vácuo sendocapazes de formar uma vedação com pelo menos uma superfíciede uma peça a ser marcada, e em que a superfície da peça e oespaço intersticial formam a câmara de vácuo em que a câmarade vácuo pode manter um vácuo quando um vácuo é aplicado aoespaço intersticial.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que cada uma das cubas de vácuotem pelo menos um orifício através das mesmas para passar luzdo laser através do mesmo, com os orifícios de cada uma dascubas de vácuo sendo geralmente alinhados uns com os outrospara permitir a passagem da luz do laser através dos mesmos.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de que o mecanismo de controle incluium dispositivo para direcionar o laser para preparar a marcadesej ada.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de que o mecanismo de controle incluium dispositivo para liberar o vácuo após a peça ter sidomarcada.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que adicionalmente inclui umdispositivo para ativar o conjunto de exaustão.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o vácuo se forma a penasquando a peça não é danificada e é apropriadamenteregistrado.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende umconjunto de vedação seguro para avançar e retrair o cabeçotede vedação.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que o mecanismo de controle tambémcontrola o movimento do conjunto de vedação seguro.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a câmara de marcaçãoadicionalmente compreende um dispositivo de geração de vácuoadaptado para prover um vácuo dentro da câmara de marcação quando a superfície da peça tiver formado o lado da câmara demarcação, desse modo vedando a câmara de marcação para apeça;um sensor de vácuo associado com a câmara de marcaçãopara medir o vácuo dentro da câmara de vácuo; eum mecanismo de controle, o mecanismo de controleativando o dispositivo de geração de vácuo e confirmando umnível desejado de vácuo via entrada a partir do sensor devácuo da câmara de marcação e, assim, ativando o laser paramarcar a peça.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que quando a vedação de vácuo éformada, o sistema de marcação de laser e a peça formam umaestrutura estável monolítica que previne movimento relativoentre o sistema de marcação a laser e a peça, pelo quemarcação de contraste claro é obtida.

14. Sistema de marcação a laser para marcar peça,caracterizado pelo fato de que compreende:um conjunto a laser,um conjunto a vácuo, eum invólucro tendo uma abertura,em que a abertura é configurada para acoplar de formavedada a peça antes da ativação do conjunto a laser.

15. Método de marcação de peça usando sistema demarcação a laser, caracterizado pelo fato de que compreendeas etapas de:prover uma peça;acoplar de forma vedada a peça a um invólucro;extrair um vácuo entre a peça e o invólucro; eativar um laser para marcar a peça.

16. Sistema de marcação a laser para marcar peça,caracterizado pelo fato de que compreende:um conjunto a laser configurado para seletivamentemarcar uma peça;um conjunto para regular de pressão;um invólucro tendo uma abertura, em que o conjunto alaser é configurado para seletivamente marcar uma peçaatravés do invólucro; euma vedação de abertura envolvendo a abertura, em que avedação de abertura é configurada para acoplar de formavedada a peça e para formar uma câmara com a peça, portanto,o conjunto para regular pressão provê uma pressão diferencialna câmara antes de ativar o conjunto a laser para marcar apeça.