Маркировочное устройство и способ маркировки

Номер патента: 24414

Опубликовано: 30.09.2016

Авторы: Райан Даниэль Джозеф, Кюкендаль Петер Йёрг

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Маркировочный аппарат (10) для маркировки объекта (8), содержащий

маркирующую головку (20), имеющую множество приемных гнезд (24) для индивидуальных маркировочных устройств (40), и

приводной механизм для перемещения объекта (8), при осуществлении маркировки, относительно маркирующей головки (20) в направлении (16) подачи, при этом приемные гнезда (24) расположены в виде множества строк (30) и столбцов (32), образующего прямоугольный массив (22) приемных гнезд (24), причем

массив (22) приемных гнезд (24) наклонен относительно направления (16) подачи таким образом, что строки (30) ориентированы в поперечном направлении по отношению к направлению (16) подачи, а приемные гнезда (24) последующей строки (30) прямоугольного массива смещены по отношению к приемным гнездам (24) предыдущей строки (30) прямоугольного массива в направлении, перпендикулярном к направлению (16) подачи,

отличающийся тем, что

маркирующая головка (20) содержит приемную плату (28) с множеством приемных отверстий (26), представляющих собой сквозные отверстия, выполненные в плате и образующие приемные гнезда (24) для индивидуальных маркировочных устройств (40);

каждое маркировочное устройство (40) содержит наконечник (42), выполненный с возможностью ввода в приемное отверстие (26) приемной платы (28); а

по меньшей мере на одной поверхности приемной платы (28) закреплена фиксирующая накладка, содержащая упругий полимер и обеспечивающая плотное удерживание в приемных отверстиях (26), с возможностью извлечения индивидуальных наконечников (42).

2. Маркировочный аппарат по п.1, отличающийся тем, что приемные гнезда (24) образуют регулярный прямоугольный массив, при этом смещение приемных гнезд (24) последующей строки (30) по отношению к приемным гнездам (24) предыдущей строки (30) меньше, чем шаг (34) приемных гнезд (24) вдоль строки (30).

3. Маркировочный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что прямоугольный массив из строк (30) и столбцов (32) наклонен таким образом, что по меньшей мере часть приемных гнезд (24) по меньшей мере одной строки (30) прямоугольного массива согласована в направлении (16) подачи по меньшей мере с частью приемных гнезд (24) по меньшей мере одной предыдущей строки (30).

4. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что маркирующая головка (20) выполнена с обеспечением возможности регулировки смещения приемных гнезд (24) посредством управляемого поворота вокруг оси, перпендикулярной к направлению (16) подачи.

5. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что содержит двигатель (64), предпочтительно шаговый двигатель, для осуществления поворота маркирующей головки (20) предпочтительно заданными малыми угловыми шагами в интервале 0-90°.

6. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что по меньшей мере одно маркировочное устройство выполнено в виде печатного устройства, такого как лазерное печатное устройство, лазерное граверное устройство, устройство струйной печати, матричное печатное устройство, устройство микротампопечати, водяное струйное устройство или устройство для электроразрядной обработки.

7. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что по меньшей мере в одно приемное гнездо (24) введено оптическое волокно (56), подсоединяемое по меньшей мере к одному из следующих компонентов: светоизлучающее устройство, лазерный диод и зеркальный элемент.

8. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что по меньшей мере часть приемных гнезд (24) содержит маркировочные устройства (40).

9. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что по меньшей мере некоторые приемные отверстия (26) имеют круглое поперечное сечение.

10. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что содержит линзовый растр (60), образованный множеством линз (62) и представляющий собой прямоугольный массив из строк и столбцов, соответствующий прямоугольному массиву из строк (30) и столбцов (32) приемных гнезд (24).

11. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одно экранирующее устройство (70) для экранирования излучения, расположенное на боковой поверхности маркирующей головки (20) и содержащее по меньшей мере две кольцевые щетки (72, 74), расположенные концентрично одна другой.

12. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что наконечники (42) введены в приемные отверстия (26) по посадке скольжения или по любой из переходных посадок.

13. Способ маркировки объекта (8) посредством маркировочного аппарата (10), выполненного согласно любому из пп.1-12, в котором

распределяют маркировочные устройства (40) по строкам (30) и столбцам (32) маркирующей головки (20) с образованием прямоугольного массива (22) маркировочных устройств (40);

перемещают объект (8) относительно маркировочных устройств (40) в направлении (16) подачи и

осуществляют маркировку посредством множества индивидуальных маркировочных устройств (40).

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что угол (38) наклона массива (22) маркировочных устройств (40) модифицируют в процессе осуществления маркировки и/или между двумя операциями маркировки.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

Изобретение относится к маркировочному аппарату для маркировки объекта, содержащему маркирующую головку (20), имеющую множество приемных гнезд (24) для индивидуальных маркировочных устройств (40), и приводной механизм для осуществления перемещения объекта(8) относительно маркирующей головки (20) в направлении (16) подачи. Приемные гнезда (24) расположены в виде множества строк (30) и столбцов (32), т.е. с формированием прямоугольного массива (22) приемных гнезд (24), который наклонен относительно направления (16) подачи. Маркирующая головка (20) содержит приемную плату (28), имеющую множество приемных отверстий (26), представляющих собой сквозные отверстия, выполненные в плате и образующие приемные гнезда (24) для индивидуальных маркировочных устройств (40), каждое из которых содержит наконечник (42), выполненный с возможностью ввода в приемное отверстие (26) приемной платы (28), причем приемные отверстия (26) выполнены с возможностью плотно удерживать в них, с возможностью извлечения, индивидуальные наконечники (42). Кюкендаль Петер Йрг (DE), Райан Даниэль Джозеф (US) Новоселова С.В., Дощечкина В.В.,Липатова И.И., Рыбаков В.М., Хмара М.В. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: АЛЛЬТЕК АНГЕВАНДТЕ ЛАЗЕРЛИХТ ТЕХНОЛОГИ ГМБХ Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к охарактеризованному в ограничительной части п.1 маркировочному устройству (маркировочному аппарату) для маркировки объекта, содержащему маркирующую головку,имеющую множество приемных гнезд для индивидуальных маркировочных устройств, и приводной механизм для перемещения объекта, при осуществлении маркировки, относительно маркирующей головки в направлении подачи. Изобретение относится также к охарактеризованному в ограничительной части п.13 способу маркировки объекта, в котором маркировка осуществляется множеством индивидуальных маркировочных устройств, а объект при осуществлении маркировки перемещают относительно маркировочных устройств в направлении подачи. Предшествующий уровень техники В US 6295080 В 1 описан аппарат для регистрации изображений с печатающей головкой, содержащей множество светоизлучающих элементов. В US 6232997 В 1 описана головка для цветной печати, выполненная подвижной в главном и вспомогательном направлениях сканирования относительно запечатываемой бумаги. Печатающая головка содержит множество светоизлучающих элементов, расположенных вдоль основного направления сканирования, под прямым углом к направлению транспортирования бумаги. Сущность изобретения Изобретение решает задачу создания маркировочного аппарата, обеспечивающего высокую производительность маркировки и высокое разрешение. Согласно изобретению эта задача решена разработкой маркировочного аппарата, охарактеризованного в п.1, и способа маркировки, охарактеризованного в п.13. Предпочтительные варианты раскрыты в зависимых пунктах. Маркировочный аппарат характеризуется тем, что приемные гнезда расположены в виде множества строк и столбцов, образующего прямоугольный массив приемных гнезд. При этом массив приемных гнезд наклонен по отношению к направлению подачи таким образом, что строки ориентированы в поперечном направлении по отношению к направлению подачи, а приемные гнезда последующей строки прямоугольного массива смещены по отношению к приемным гнездам предыдущей строки прямоугольного массива в направлении, перпендикулярном к направлению подачи. Одна из базовых идей изобретения состоит в создании маркирующей головки с множеством строк приемных гнезд для маркировочных устройств с целью повысить скорость маркировки по сравнению с маркирующей головкой, имеющей только одну строку маркировочных устройств. Строки, вдоль которых расположены приемные гнезда, ориентированы в поперечном направлении по отношению к направлению подачи. Еще одной базовой идеей изобретения является размещение по меньшей мере части приемных гнезд маркирующей головки в виде регулярного массива (паттерна) из строк и столбцов, в котором столбцы перпендикулярны строкам. Такой массив далее именуется прямоугольным массивом приемных гнезд. Внутри прямоугольного массива приемные гнезда расположены таким образом, что в группах из четырех приемных гнезд эти гнезда расположены в вершинах прямоугольника. Такое регулярное расположение приемных гнезд в массиве может именоваться ортогональным. В частности, приемные гнезда расположены в виде двумерного массива, или матрицы. Желательно, чтобы приемные гнезда были расположены в виде регулярного паттерна, в котором шаг приемных гнезд (т.е. расстояние между двумя центральными точками соседних приемных гнезд в одной строке или в одном столбце) был постоянным. Более конкретно, шаги по строке и по столбцу предпочтительно равны друг другу. Шаг приемных гнезд маркирующей головки именуется также конструктивным шагом. Согласно изобретению разрешение маркирующей головки повышено благодаря тому, что строки приемных гнезд ориентированы поперечно, но не перпендикулярно к направлению подачи. Как следствие, столбцы также ориентированы поперечно к направлению подачи. Таким образом, массив приемных гнезд развернут (наклонен) из положения, в котором столбцы расположены вдоль направления подачи, в положение, в котором столбцы наклонены по отношению к этому направлению. Поскольку приемные гнезда расположены в виде прямоугольного массива, строки также наклонены по отношению к направлению, перпендикулярному к направлению подачи. Маркирующая головка предпочтительно является головкой, соответствующей технологии Page-wide, т.е. она имеет ширину, соответствующую ширине наносимой маркировки. Ширина маркировки определяется, как размер маркировки в поперечном направлении. Поэтому маркировка может наноситься при перемещении маркирующей головки только в направлении подачи, без дополнительного перемещения в поперечном направлении. Направление подачи, которое может именоваться также направлением движения продукта, может быть прямолинейным. В случае наклона маркирующей головки ширина маркировки задается расстоянием (в направлении,перпендикулярном к направлению подачи) между первым приемным гнездом первой строки и последним приемным гнездом последней строки (при условии, что приемные гнезда первой и последней строк нумеруются в одном направлении). Другими словами, ширина маркировки задается расстоянием (в направлении, перпендикулярном к направлению подачи) между двумя приемными гнездами, расположен-1 024414 ными диагонально напротив одно другого. В предпочтительном варианте маркирующей головки приемные гнезда расположены в регулярном поле, имеющем, по существу, прямоугольный контур. Наклон прямоугольного поля приемных гнезд по отношению к направлению подачи позволяет повысить разрешение маркировки при сохранении, в то же время, простоты изготовления маркирующей головки. Каждое из приемных гнезд предназначено для введения в него по меньшей мере одного, в частности именно одного, маркировочного устройства для нанесения маркировки на объект, подлежащий маркировке. Маркировочные устройства могут быть, в частности, печатными устройствами, так что в этом случае маркирующая головка может именоваться печатающей головкой. Каждое маркировочное устройство может наносить единственную линию маркировки, формируемую на объекте в направлении его движения, пока объект перемещается в этом направлении. Имеется также возможность нанести единственный пиксель путем активирования маркировочного устройства только на короткий период времени. В предпочтительном варианте маркировочного аппарата угол наклона, который определяется, как угол между столбцами и направлением подачи, выбран меньшим 45, в частности составляющим 1-10,более предпочтительно 2-8, еще более предпочтительно 2-5. Применительно к массиву 3232 приемных гнезд угол наклона предпочтительно составляет около 2,7. Наклон массива приемных гнезд может обеспечиваться наклоном маркирующей головки по отношению к направлению подачи и/или наклоном этого массива относительно маркирующей головки. В предпочтительном варианте изобретения приемные гнезда образуют регулярный прямоугольный массив, причем смещение приемных гнезд последующей строки по отношению к приемным гнездам предыдущей строки меньше, чем шаг приемных гнезд вдоль строки. Размер смещения определяется, в частности, как расстояние в направлении, перпендикулярном к направлению подачи, между двумя соответствующими приемными гнездами соседних (смежных) строк. Размер смещения соответствует шагу линий печати (маркировки). Другими словами, шаг линий печати (маркировки), т.е. шаг линий маркировки или пикселей в направлении, перпендикулярном к направлению подачи, предпочтительно меньше конструктивного шага для одной строки, т.е. шага приемных гнезд/маркировочных устройств одной строки. Соответственно,столбцы массива приемных гнезд наклонены так, что последующее маркировочное устройство одного столбца маркирует пиксель, который смещен в направлении, перпендикулярном к направлению подачи,по сравнению с пикселем, промаркированным предыдущим маркировочным устройством того же столбца. В регулярном прямоугольном массиве шаг приемных гнезд одной строки предпочтительно является постоянным. В предпочтительном варианте, обеспечивающем максимально возможное разрешение, размер смещения определяется, как величина, обратная количеству строк. В другом предпочтительном варианте прямоугольный массив строк и столбцов 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 этом варианте возможно многократное нанесение на объект одного и того же пикселя, т.е. один и тот же пиксель может быть нанесен на объект различными маркировочными устройствами. Приемные гнезда, согласованные в направлении подачи, предпочтительно соответствуют приемным гнездам смежных столбцов. Опция с многократным нанесением позволяет создать технологию для маркировки в серой шкале или цветной маркировки путем маркирования на объекте одного и того же пикселя двумя различнымимаркировочными устройствами. Данная опция эффективна также применительно к объекту с поверхностью, трудной для маркировки, например с очень твердой поверхностью, подлежащей гравировке. Качество и/или разрешение маркировки или печати можно легко регулировать выполнением маркирующей головки поворотной вокруг оси, перпендикулярной к направлению подачи, что позволяет регулировать размер смещения приемных гнезд. В частности, маркирующая головка выполняется поворотной вокруг оси, перпендикулярной запечатываемой поверхности объекта. Альтернативно или дополнительно, можно также разворачивать массив приемных гнезд/маркировочных устройств по отношению к маркирующей головке. В предпочтительном варианте маркировочный аппарат содержит блок управления для автоматического управления углом наклона с целью получения непрерывных горизонтальных линий, т.е. непрерывных линий, ориентированных в направлении, перпендикулярном к направлению подачи. Для прецизионного перемещения маркирующей головки предпочтительно используется шаговый двигатель, 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. Желательно, чтобы по меньшей мере в одно приемное гнездо было установлено маркировочное или печатное устройство, например лазерное печатное устройство, лазерное граверное устройство, устройство струйной печати, матричное печатное устройство, устройство микротампопечати, струйное устройст-2 024414 во и/или устройство для электроразрядной обработки. Для нанесения на один и тот же объект меток различных типов желательно снабдить приемные гнезда маркировочными устройствами различных типов. При этом предпочтительно размещать в одном столбце маркировочные устройства одного типа. В предпочтительном варианте по меньшей мере в одно приемное гнездо введено оптическое волокно, подсоединяемое к светоизлучающему устройству, лазерный диод и/или зеркальный элемент. Светоизлучающим устройством, связанным с оптическими волокнами, может быть, в частности, лазер, который может содержать множество лазерных элементов, например лазерных диодов. Концы волокон предпочтительно закрепляются в наконечнике, рассчитанном на установку в приемные гнезда. Маркирующая головка может быть также выполнена, как монолитный блок, в котором маркировочные устройства образуют интегральную часть маркирующей головки. Индивидуальные маркировочные устройства могут быть введены, в принципе, во все приемные гнезда маркирующей головки. Для обеспечения гибкой настройки маркирующей головки на конкретную задачу маркировки желательно, чтобы - помимо заполнения всех приемных гнезд маркировочными устройствами - приемные гнезда были выполнены с возможностью введения маркировочных устройств для осуществления маркировки только в часть указанных гнезд, т.е. чтобы маркирующая головка могла работать только с частично заполненным массивом приемных гнезд. Желательно также, чтобы маркирующая головка содержала приемную плату с множеством приемных отверстий, образующих приемные гнезда для маркировочных устройств. Эти устройства, например индивидуальные наконечники с введенными в них концами оптических волокон или индивидуальными лазерными диодами, могут вводиться в приемные гнезда и фиксироваться в них. Особенно желательно,чтобы приемные отверстия были сквозными отверстиями, в которые можно вставлять маркировочные устройства. В предпочтительном варианте по меньшей мере некоторые приемные отверстия имеют круглое поперечное сечение. Круглое поперечное сечение обеспечивает хорошее, плотное сопряжение с индивидуальными наконечниками для оптического волокна (далее - волокна). В этом отношении желательно, чтобы наружная поверхность наконечников также имела круглое поперечное сечение, соответствующее круглому поперечному сечению приемных отверстий. Наконечники могут вводиться в отверстия по переходной посадке или посадке скольжения, что позволит размещать наконечники в приемных отверстиях и извлекать их, используя простой ручной инструмент. Особенно предпочтительно не использовать никаких дополнительных фиксаторов для закрепления наконечников в отверстиях. 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. 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. Еще в одном предпочтительном варианте предусмотрен линзовый растр, состоящий из множества линз, которые расположены в нем в виде прямоугольного массива из строк и столбцов, соответствующего прямоугольному массиву из строк и столбцов приемных гнезд. Линзовый растр может быть выполнен,как цельный блок или как индивидуальные линзовые вставки, сопрягаемые с приемными гнездами маркирующей головки. Вместо линзового растра или в дополнение к нему можно также установить единственную линзу. В другом предпочтительном варианте индивидуальные линзы могут быть введены в приемные отверстия приемной платы. Такие линзы могут, в частности, являться коллимирующими линзовыми вставками. Еще в одном предпочтительном варианте используется по меньшей мере одно экранирующее устройство, расположенное, для экранирования излучения, на боковой поверхности маркирующей головки и содержащее по меньшей мере две кольцевые щетки, расположенные концентрично одна другой. Щетки представляют собой внутреннюю щетку и наружную щетку. Внутренняя кольцевая щетка может содержать стеклянные волокна, а наружная кольцевая щетка может содержать нейлон, например черный нейлон. Стеклянные волокна внутренней щетки могут отклонять, рассеивать или отводить свет,испускаемый лазерами в составе маркировочных устройств. Наружная щетка может поглощать любой ослабленный рассеянный свет, который может пройти через внутреннюю щетку. Способ согласно изобретению характеризуется тем, что маркировочные устройства распределяют по множеству строк и столбцов с образованием прямоугольного массива маркировочных устройств, а маркировку осуществляют, когда массив маркировочных устройств наклонен по отношению к направлению подачи таким образом, что строки ориентированы в поперечном направлении по отношению к направлению подачи, а маркировочные устройства последующей строки прямоугольного массива смещены по отношению к маркировочным устройствам предыдущей строки прямоугольного массива в направлении, перпендикулярном к направлению подачи. Способ по изобретению обеспечивает достижение преимуществ, рассмотренных выше примени-3 024414 тельно к маркировочному аппарату. В частности, становится возможным добиться высокой скорости маркировки при высоком разрешении. В контексте способа маркировки согласно изобретению особенно желательно модифицировать угол наклона массива в процессе осуществления маркировки и/или между двумя операциями маркировки. Базовая идея этого предпочтительного варианта состоит в том, что угол наклона прямоугольного массива из строк и столбцов варьируется или изменяется при осуществлении маркировки, чтобы отрегулировать качество и/или разрешение маркировки и/или чтобы перейти от варианта с однократной маркировкой к многократной маркировке той же точки или наоборот. В опции с многократной маркировкой маркирующая головка расположена таким образом, что один и тот же пиксель может быть нанесен на объект различными маркировочными устройствами. Перечень фигур, чертежей Далее изобретение будет описано со ссылками на прилагаемые чертежи. На фиг. 1 схематично представлен маркировочный аппарат по изобретению. На фиг. 2 представлена, в перспективном изображении, маркирующая головка по изобретению. На фиг. 3 проиллюстрированы принцип действия маркировочного аппарата по изобретению и способ по изобретению. На фиг. 4 представлен массив приемных гнезд для маркировочных устройств. На фиг. 5 показан полностью заполненный и наклоненный массив гнезд. На фиг. 6 представлен частично заполненный и наклоненный массив гнезд. На фиг. 7 представлен другой частично заполненный и наклоненный массив гнезд. На фиг. 8 представлен объект, промаркированный с использованием массива по фиг. 7. На фиг. 9 иллюстрируется общий принцип опции с многократной маркировкой. На фиг. 10 представлен наклоненный массив гнезд, частично заполненный маркировочными устройствами различных типов. На фиг. 11 представлен объект, промаркированный с использованием массива по фиг. 10. На фиг. 12 представлен массив зеркал, служащих маркировочными устройствами. На фиг. 13 представлен массив маркировочных устройств, образующих криволинейную поверхность. На фиг. 14 представлен другой массив маркировочных устройств, образующих криволинейную поверхность. На фиг. 15 показана маркировка, полученная посредством абляции краски. На фиг. 16 представлен, в сечении, массив, заполненный наконечниками для волокна. На фиг. 17 представлен, в перспективном изображении, наконечник для волокна, вводимый в приемное гнездо маркирующей головки. На фиг. 18 представлен, в двух сечениях, первый вариант наконечника для волокна. На фиг. 19 представлен, в двух сечениях, второй вариант наконечника для волокна. На фиг. 20 представлен мультиволоконный наконечник для волокна. На фиг. 21 представлены, в сечении, массив гнезд, заполненный наконечниками для волокна, и линзовый растр. На фиг. 22 представлены, в сечении, массив гнезд, заполненный наконечниками для волокна, и множество индивидуальных линзовых вставок. На фиг. 23 представлено, в сечении, экранирующее устройство. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения На фиг. 1 схематично изображен маркировочный аппарат 10. Он содержит блок 12 управления функционированием маркировочных устройств и маркирующую головку 20, которая подключена к данному блоку кабелем 14. Маркировочный аппарат 10 может, в частности, являться матричным, или "пиксельным" принтером (pixel printer). На фиг. 2 показан общий вид 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. На передней грани цилиндрической маркирующей головки 20 находится множество приемных гнезд 24, расположенных в виде регулярного прямоугольного массива. Приемные гнезда 24 заполнены индивидуальными маркировочными устройствами 40, которые, в частности, могут являться элементарными печатными устройствами, такими как лазерные диоды или торцы подведенных к лазеру оптических волокон. Прямоугольные массивы приемных гнезд 24 и маркировочных устройств 40 совместно образуют массив 22, имеющий прямоугольный контур. В двумерном массиве 22 приемные гнезда 24 и маркировочные устройства 40 расположены по строкам и столбцам, ориентированным взаимно перпендикулярно. На фиг. 3 проиллюстрирован общий принцип операции маркировки. Маркирующая головка 20 развернута (наклонена) по отношению к направлению 16 подачи объекта 8, подлежащего маркировке или запечатыванию. Как следствие наклоненного положения маркирующей головки 20, приемные гнезда 24 различных строк 30 взаимно смещены относительно направления 16 подачи. В приемные гнезда 24 вве-4 024414 дены индивидуальные маркировочные устройства 40. Маркировочные устройства 40 первой строки 30 а расположены с возможностью нанесения первых индивидуальных линий 6 а, отстоящих одна от другой в направлении, перпендикулярном к направлению 16 подачи. Вторая строка 30b смещена относительно первой строки 30 а, так что маркировочные устройства 40 второй строки 30b расположены с возможностью нанесения вторых индивидуальных линий 6b,отстоящих одна от другой и от первых индивидуальных линии 6 а в направлении, перпендикулярном к направлению 16 подачи. Маркировочные устройства 40 последней строки 30 с расположены с возможностью нанесения индивидуальных линий 6 с, отстоящих одна от другой и от всех ранее нанесенных линий 6 а, 6b в направлении, перпендикулярном к направлению 16 подачи. На фиг. 4 представлен массив приемных гнезд 24 маркирующей головки 20. Приемные гнезда 24 сформированы в приемной плате 28, которая может быть металлической, например стальной платой толщиной около 5 мм. Приемные гнезда 24 представляют собой круглые приемные отверстия 26, выполненные в приемной плате 28, в частности, как сквозные отверстия круглого сечения. В предпочтительном варианте массив 22 приемных гнезд 24 имеет, по строкам и столбцам, конструктивный шаг 34, составляющий примерно 1-4 мм и определяемый, как расстояние между центрами двух смежных приемных гнезд 24 в одной строке 30 или в одном столбце 32. Желательно, чтобы каждое приемное отверстие 26 имело диаметр 27, составляющий 1-3 мм. В представленном варианте приемная плата 28 содержит массив 22 приемных гнезд 24, образующих регулярный (квадратный) паттерн. В представленном массиве 22 содержится 3232 приемных гнезд 24 с диаметром 27, равным 2,0 мм, расположенных с конструктивным шагом 34, равным 3,2 мм. Результирующая ширина 29 массива 22 по длине строк и столбцов равна 102,4 мм. В дополнение к массиву 22 приемных гнезд 24 предусмотрено множество свободных приемных гнезд 25 для размещения запасных маркировочных устройств 41. Эти гнезда 25 также выполнены, как приемные отверстия в приемной плате 28. На фиг. 5 полностью заполненная приемная плата 28 показана в наклоненном (развернутом) положении. 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 наклонно по отношению к этому направлению. Наклоненное положение массива 22 повышает максимально возможное разрешение при маркировке или печати. Первая строка 30 а маркировочных устройств 40 может наносить маркировку с разрешением в поперечном направлении, определяемым количеством маркировочных устройств 40 в этой строке. Другими словами, если первая строка 30 а содержит 32 маркировочных устройства 40, максимальное разрешение в поперечном направлении соответствует 32 линиям или пикселям. Как следствие наклонного расположения массива, вторая строка 30b сдвинута в поперечном направлении относительно первой строки 30 а, так что маркировочные устройства 40 второй строки 30b могут наносить маркировку, линии или пиксели которой смещены по отношению к линиям (пикселям) первой строки 30 а. Таким образом,если первая и вторая строки содержат одинаковое количество маркировочных устройств 40, разрешение маркировки удваивается. Третья и последующие строки 30 также сдвинуты относительно любой из предыдущих строк 30,что дополнительно повышает разрешение. Максимально возможное разрешение задается произведением количества маркировочных устройств 40 в строке на количество маркировочных устройств 40 в столбце. Например, если маркирующая головка 20 имеет в заполненном массиве 22 3232 маркировочных устройств 40, максимальное разрешение в поперечном направлении, т.е. в направлении, перпендикулярном к направлению 16 подачи, составит 1024 пикселя. При использовании заполненного массива 22 маркировочных устройств 40 шаг 35 распечатываемых линий (линий маркировки), равный расстоянию между двумя смежными линиями, меньше, чем конструктивный шаг 34. На фиг. 6 и 7 показаны варианты маркирующей головки 20, лишь частично заполненной маркировочными устройствами 40, причем все эти устройства предпочтительно являются однотипными. Частичное заполнение приемных гнезд 24 делает маркирующую головку 20 очень гибкой в отношении различных задач маркировки. Как и в варианте по фиг. 5, ширина 36 области маркировки превышает ширину массива 22 маркировочных устройств 40 в направлении строк. Пример объекта 8, который был промаркирован или запечатан с применением маркирующей головки 20 по фиг. 7, показан на фиг. 8. Суммарная ширина промаркированной области обозначена, как 37. На фиг. 9 схематично проиллюстрированы различные углы 38 наклона (см. фиг. 5) массива 22 маркировочного устройства. Левая группа устройств на фиг. 9 соответствует массиву 22, наклоненному на такой угол, что каждое из маркировочных устройств 40 одного столбца 32 расположено с возможностью нанесения пикселя, смещенного по отношению к любым пикселям, нанесенным или распечатанным любыми другими маркировочными устройствами 40 того же столбца 32. Это означает, что маркировочные устройства 40 одного столбца 32 смещены по отношению к любым другим маркировочным устройствам 40 того же столбца 32. С этой конфигурацией может быть достигнуто максимальное разрешение исполь-5 024414 зуемой маркирующей головки 20. Средняя группа устройств соответствует массиву 22, наклоненному на такой угол, что для любого пикселя возможно двукратное маркирование. Это означает, что маркировочные устройства 40 одного столбца 32 соответствуют маркировочным устройствам 40 другого столбца 32, так что один и тот же пиксель может быть нанесен или распечатан двумя различными маркировочными устройствами 40, расположенными в различных столбцах 32. Правая группа соответствует массиву 22, наклоненному на такой угол, что для любого пикселя возможно трехкратное нанесение. Это означает, что маркировочные устройства 40 одного столбца 32 соответствуют маркировочным устройствам 40 двух других столбцов 32, так что один и тот же пиксель может быть нанесен или распечатан тремя различными маркировочными устройствами 40, расположенными в различных столбцах 32. На фиг. 10 представлена частично заполненная маркирующая головка 20 с маркировочными устройствами 40 различных типов, установленными в приемные гнезда 24. Маркировочными устройствами 40 различных типов могут являться, например, сопла 40 а для струйной печати, наконечники 40b для оптоволоконных элементов, связанных с СО 2-лазером, и наконечники-держатели 40 с лазерных диодов. Маркировочные устройства 40 различных типов могут применяться для осуществления различных печатных операций. Например, как показано на фиг. 11, сопла 40 а могут использоваться для печати на колпачке из поливинилхлорида (ПВХ), наконечники 40b могут использоваться для печати на объекте 8 при варьирующемся расстоянии до маркировочных устройств 40. Наконечники-держатели 40 с могут использоваться для печати на бумаге. В дополнение к маркировочным устройствам 40, в массиве 22 может быть размещено множество датчиков 50. На фиг. 12 представлен массив 22 маркировочных устройств 40, в котором эти устройства являются зеркальными элементами. Таким образом, массив 22 может представлять собой цифровое микрозеркальное устройство. Боковые стороны массива 22 срезаны таким образом, чтобы получить заполненный массив, как это показано на фиг. 12. Зеркальные элементы могут использоваться, при нанесении маркировки на объект 8, для управления световыми пучками, например лазерными пучками. Массив 22 приемных гнезд 24 и маркировочных устройств 40 необязательно должен быть двумерным массивом 22. Приемные гнезда 24 и маркировочные устройства 40 могут быть распределены по криволинейной поверхности, как это показано на фиг. 13 и 14. Такие трехмерные конструкции могут использоваться, например, для маркировки бутылок или похожих на них объектов 8. Например, как это показано на фиг. 14, замкнутая трехмерная конструкция может быть применена для маркировки цилиндрического продукта. В предпочтительном варианте изобретения маркировку производят путем абляции краски, как это иллюстрируется фиг. 15. На первой операции на объект 8 наносят краску, например черную, а на второй операции краску аблируют заданным образом, чтобы получить требуемый печатный паттерн. Эта технология может также именоваться обратной печатью. На фиг. 16 представлена, в сечении, приемная плата 28 с приемными гнездами 24, в которые установлены маркировочные устройства 40. Приемные гнезда 24 выполнены, как приемные отверстия 26, в частности сквозные отверстия. Каждое маркировочное устройство 40 содержит наконечник 42, в который введен конец волокна 56. Сами наконечники 42 установлены в приемные отверстия 26. На фиг. 17 представлен, в перспективном изображении, наконечник 42 для волокна. Он имеет вводимое в гнездо, по существу, цилиндрическое тело, изготовленное из металла (предпочтительно из стали), керамики, пластика или стекла. Особенно желательно, чтобы наконечник 42 содержал циркониевую керамику. У цилиндрического тела имеется кольцевой выступ 46 с упорной поверхностью 44 для контактирования с плоской поверхностью приемной платы 28. На фиг. 18 и 19 представлены различные варианты наконечников 42 для волокна. В первом варианте, показанном на фиг. 18, наконечник 42 имеет две полуцилиндрические части, в каждой из которых сформирована V-образная канавка. Когда части наконечника 42 состыкованы одна с другой, V-образные канавки образуют канал с прямоугольным поперечным сечением для волокна 56. Во втором варианте, показанном на фиг. 19, наконечник 42 имеет цилиндрический приемный канал для волокна 56, поперечное сечение которого превышает поперечное сечение волокна 56. Волокно 56 фиксируется в приемном канале посредством введения в этот канал заполнителя 48, в частности клея. На фиг. 20 показан мультиволоконный наконечник 42 для волокон 56. Такой наконечник может использоваться, например, в качестве устройства цветной печати, в котором волокна 56 образуют группу для основных цветов в системе RGB, т.е. красного, зеленого и синего. Для осуществления цветной печати волокна 56 могут быть сконфигурированы в соответствии с дискретным ростом мощности. Другими словами, в зависимости от уровня мощности, требуемого для испускания излучения требуемого цвета,испускать излучение будут одно, два или три волокна 56. В другой конфигурации волокна подведены к лазерным диодам, генерирующим на различных длинах волн для распечатывания различных цветов. На фиг. 21 показана маркирующая головка 20 с линзовым растром 60, имеющим тот же шаг, что и массив 22 приемных гнезд 24. На фиг. 22 представлена маркирующая головка 20 с индивидуальными линзами или линзовыми вставками 62, сопряженными с приемными отверстиями 26 приемной платы 28. При использовании индивидуальных линз 62 они могут иметь различные фокусные расстояния, что позволит производить маркировку неплоских объектов. Применимы также комбинированные лазерные технологии. На фиг. 23 представлена часть маркирующей головки 20 с экранирующим устройством 70 для перекрытия излучения, исходящего из зоны между маркирующей головкой 20 и объектом 8, подлежащим маркировке. Экранирующее устройство 70 содержит внутреннюю кольцевую щетку 72 и наружную кольцевую щетку 74. Приемная плата 28 может разворачиваться с помощью двигателя 64, который может быть, в частности, шаговым двигателем. Трансмиссия 66, находящаяся между выходным валом двигателя 64 и приемной платой 28, содержит ремень, связывающий двигатель 64 с приемной платой 28 маркирующей головки 20. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Маркировочный аппарат (10) для маркировки объекта (8), содержащий маркирующую головку (20), имеющую множество приемных гнезд (24) для индивидуальных маркировочных устройств (40), и приводной механизм для перемещения объекта (8), при осуществлении маркировки, относительно маркирующей головки (20) в направлении (16) подачи, при этом приемные гнезда (24) расположены в виде множества строк (30) и столбцов (32), образующего прямоугольный массив (22) приемных гнезд(24), причем массив (22) приемных гнезд (24) наклонен относительно направления (16) подачи таким образом,что строки (30) ориентированы в поперечном направлении по отношению к направлению (16) подачи, а приемные гнезда (24) последующей строки (30) прямоугольного массива смещены по отношению к приемным гнездам (24) предыдущей строки (30) прямоугольного массива в направлении, перпендикулярном к направлению (16) подачи,отличающийся тем, что маркирующая головка (20) содержит приемную плату (28) с множеством приемных отверстий (26),представляющих собой сквозные отверстия, выполненные в плате и образующие приемные гнезда (24) для индивидуальных маркировочных устройств (40); каждое маркировочное устройство (40) содержит наконечник (42), выполненный с возможностью ввода в приемное отверстие (26) приемной платы (28); а по меньшей мере на одной поверхности приемной платы (28) закреплена фиксирующая накладка,содержащая упругий полимер и обеспечивающая плотное удерживание в приемных отверстиях (26), с возможностью извлечения индивидуальных наконечников (42). 2. Маркировочный аппарат по п.1, отличающийся тем, что приемные гнезда (24) образуют регулярный прямоугольный массив, при этом смещение приемных гнезд (24) последующей строки (30) по отношению к приемным гнездам (24) предыдущей строки (30) меньше, чем шаг (34) приемных гнезд (24) вдоль строки (30). 3. Маркировочный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что прямоугольный массив из строк(30) и столбцов (32) наклонен таким образом, что по меньшей мере часть приемных гнезд (24) по меньшей мере одной строки (30) прямоугольного массива согласована в направлении (16) подачи по меньшей мере с частью приемных гнезд (24) по меньшей мере одной предыдущей строки (30). 4. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что маркирующая головка (20) выполнена с обеспечением возможности регулировки смещения приемных гнезд (24) посредством управляемого поворота вокруг оси, перпендикулярной к направлению (16) подачи. 5. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что содержит двигатель (64),предпочтительно шаговый двигатель, для осуществления поворота маркирующей головки (20) предпочтительно заданными малыми угловыми шагами в интервале 0-90. 6. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что по меньшей мере одно маркировочное устройство выполнено в виде печатного устройства, такого как лазерное печатное устройство, лазерное граверное устройство, устройство струйной печати, матричное печатное устройство,устройство микротампопечати, водяное струйное устройство или устройство для электроразрядной обработки. 7. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что по меньшей мере в одно приемное гнездо (24) введено оптическое волокно (56), подсоединяемое по меньшей мере к одному из следующих компонентов: светоизлучающее устройство, лазерный диод и зеркальный элемент. 8. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что по меньшей мере часть приемных гнезд (24) содержит маркировочные устройства (40). 9. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что по меньшей мере некоторые приемные отверстия (26) имеют круглое поперечное сечение. 10. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что содержит линзовый растр(60), образованный множеством линз (62) и представляющий собой прямоугольный массив из строк и столбцов, соответствующий прямоугольному массиву из строк (30) и столбцов (32) приемных гнезд (24). 11. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одно экранирующее устройство (70) для экранирования излучения, расположенное на боковой поверхности маркирующей головки (20) и содержащее по меньшей мере две кольцевые щетки (72, 74), расположенные концентрично одна другой. 12. Маркировочный аппарат по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что наконечники (42) введены в приемные отверстия (26) по посадке скольжения или по любой из переходных посадок. 13. Способ маркировки объекта (8) посредством маркировочного аппарата (10), выполненного согласно любому из пп.1-12, в котором распределяют маркировочные устройства (40) по строкам (30) и столбцам (32) маркирующей головки (20) с образованием прямоугольного массива (22) маркировочных устройств (40); перемещают объект (8) относительно маркировочных устройств (40) в направлении (16) подачи и осуществляют маркировку посредством множества индивидуальных маркировочных устройств(40). 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что угол (38) наклона массива (22) маркировочных устройств (40) модифицируют в процессе осуществления маркировки и/или между двумя операциями маркировки.

МПК / Метки

МПК: B41J 2/447, B41J 25/316, B41J 2/515, B41J 25/00

Метки: устройство, маркировки, способ, маркировочное

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/16-24414-markirovochnoe-ustrojjstvo-i-sposob-markirovki.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Маркировочное устройство и способ маркировки</a>

Похожие патенты