(57)【要約】  本発明は、レーザ・マーキング装置、システム及びその使用に向けられる。本発明は、レーザの光が通るマーキング・チャンバを含み、マーキングされる部品の表面がマーキングチャンバの１側面を形成し、レーザによりマーキングされる部品と真空シールを形成するように適応された真空チャンバを含むシーリングヘッド、を含み、マーキングされる部品の表面の少なくとも一部は真空チャンバの１つの側面を形成し、部品の表面が真空チャンバの側面を形成したときに真空チャンバ内に真空を与えて、真空チャンバを部品にシーリングするように適応された真空発生装置と、真空チャンバと関連して、真空チャンバ内の真空を測定する真空センサと、真空発生装置を作動させ、真空センサからの入力により望ましい真空レベルを確認して、レーザを作動させて部品をマーキングする、制御機構と、を含むことを特徴とするレーザマーキングシステムに関する。
2009527363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品をマーキングするためのレーザ・マーキング・システムであって、
レーザと、
前記レーザの光が通るマーキング・チャンバと、を有し、
マーキングされる部品の少なくとも１つの表面の少なくとも一部が前記マーキング・チャンバの１つの側面を形成し、
さらに、前記マーキング・チャンバを取り囲み、前記レーザによりマーキングされる部品と真空シールを形成するように適応された真空チャンバを含むシーリング・ヘッド、を有し、
前記マーキングされる部品の少なくとも１つの表面の少なくとも一部は前記真空チャンバの１つの側面を形成し、
さらに、前記部品の前記表面が前記真空チャンバの前記側面を形成したときに前記真空チャンバ内に真空を与えて、前記真空チャンバを前記部品にシーリングするように適応された真空発生装置と、
前記真空チャンバと関連して、前記真空チャンバ内の真空を測定する真空センサと、
前記真空発生装置を作動させ、前記真空センサからの入力により望ましい真空レベルを確認して、前記レーザを作動させて前記部品をマーキングする制御機構と、を有することを特徴とするレーザ・マーキング・システム。
【請求項２】
前記マーキング・チャンバは、レーザ・マーキング・プロセス中に形成されたガス、煙、及び他の破片を除去するように適応された排気アセンブリをさらに有する請求項１に記載のレーザ・マーキング・システム。
【請求項３】
前記排気アセンブリはベンチュリ作用により動作する請求項２に記載のレーザ・マーキング・システム。
【請求項４】
前記真空チャンバは、少なくとも１つの内側真空カップと１つの外側真空カップとの間の隙間空間として形成され、前記真空カップは離間され、互いに一般に同心になっており、前記真空カップは、マーキングされる部品の少なくとも１つの表面とシールを形成することができ、前記部品の前記表面及び前記隙間空間は前記真空チャンバを形成し、前記真空チャンバは、真空が前記隙間空間に適用されたときに真空を保持することができる請求項４に記載のレーザ・マーキング・システム。
【請求項５】
前記真空カップの各々は、前記レーザの光を通すための少なくとも１つの孔を有し、前記真空カップの各々の前記孔は、一般に、前記レーザ光が通ることを可能にするように互いに整合されている請求項４に記載のレーザ・マーキング・システム。
【請求項６】
前記制御機構は、前記レーザが望ましいマーキングをするように指示する装置を有する請求項５に記載のレーザ・マーキング・システム。
【請求項７】
前記制御機構は、前記部品がマーキングされた後で真空を放出する装置を有する請求項６に記載のレーザ・マーキング・システム。
【請求項８】
前記排気アセンブリを作動させるための装置をさらに有する請求項７に記載のレーザ・マーキング・システム。
【請求項９】
前記真空は、前記部品が損傷しておらず、適当に位置合わせされているときにおいてのみ形成される請求項１に記載のレーザ・マーキング・システム。
【請求項１０】
前記シーリング・ヘッドを進めて後退させるための安全シール・アセンブリをさらに有する請求項１に記載のレーザ・マーキング・システム。
【請求項１１】
前記制御機構は、さらに、前記安全シール・アセンブリの運動を制御する請求項１０に記載のレーザ・マーキング・システム。
【請求項１２】
前記マーキング・チャンバは、さらに、
前記部品の前記表面が前記マーキング・チャンバの前記側面を形成したときに前記マーキング・チャンバ内に真空を与えて、前記マーキング・チャンバを前記部品にシーリングするように適応された真空発生装置と、
前記マーキング・チャンバと関連し、前記真空チャンバ内の真空を測定する真空センサと、
前記真空発生装置を作動させ、前記マーキング・チャンバの真空センサからの入力により望ましい真空レベルを確認して、前記レーザを作動させて前記部品をマーキングする制御機構と、を有する請求項１に記載のレーザ・マーキング・システム。
【請求項１３】
前記真空シールが形成されたとき、前記レーザ・マーキング・システム及び前記部品は、前記レーザ・マーキング・システムと前記部品との間の相対運動を阻止する単体の安定構造を形成して、明確で明瞭なマーキングが取得される請求項１に記載のレーザ・マーキング・システム。
【請求項１４】
部品をマーキングするためのレーザ・マーキング・システムであって、
レーザ・アセンブリと、
真空アセンブリと、
開口部を有する囲いと、を有し、
前記開口部は前記レーザ・アセンブリの作動前に前記部品とシール関係で係合するように構成されることを特徴とするレーザ・マーキング・システム。
【請求項１５】
レーザ・マーキング・システムを用いて部品をマーキングするための方法であって、
部品を準備し、
前記部品を囲いとシール関係で係合し、
前記部品と前記囲いとの間で真空を吸引し、
レーザを作動させて前記部品をマーキングする、
ステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
部品をマーキングするためのレーザ・マーキング・システムであって、
部品を選択的にマーキングするように構成されたレーザ・アセンブリと、
圧力調整アセンブリと、
開口部を有する囲いと、を有し、
前記レーザ・アセンブリは、前記囲いを通して部品を選択的にマーキングするように構成されており、
前記開口部を取り囲む開口部シールを有し、
前記開口部シールは、前記部品とシール関係で係合し、前記部品とチャンバを形成するように構成されており、
前記圧力調整アセンブリは、前記レーザ・アセンブリを作動させて部品をマーキングする前に、前記チャンバの圧力差異を与える、ことを特徴とするレーザ・マーキング・システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ・マーキング装置、システム、及びそれを用いるための方法に向けられる。
（関連出願の相互参照）
本出願は、Ｅｒｉｃ  ＭｃＥｌｒｏｙ他の名義で、２００６年２月２２日に出願された「Ｌａｓｅｒ  Ｍａｒｋｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ」という表題の米国仮特許出願連続番号第６０／７７５，５５８号の優先権を主張するである。
（連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載）
適用せず。
（共同研究契約の当事者名）
適用せず。
（シーケンス・リスト又は他の材料の参照）
適用せず。
【背景技術】
【０００２】
レーザ・マーキング・システムは、当該技術分野に既知である。こうした装置及び／又はシステムにおける１つの課題は、マーキングされる部分がマーキング・ヘッドの前にいつ適当に位置決めされたかを知ること、そしてマーキングされる部分又は他の製品が変形或いは別の方法により犠牲にならないようにすることである。
【０００３】
別の課題は、レーザ光が、制限されたマーキング空間から逃げないようにすることである。これは、マーキングされるのが意図されていなかった表面がマーキングされること、及び／又は、こうした迷光により他の表面を損傷することにつながることがあるため、望ましくない。Ｃｅｎｔｅｒ  Ｆｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｒａｄｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｈｅａｌｔｈ（「ＣＤＲＨ」）によるこうした装置のための標準セットがあり、１つのこうした標準は「Ｃｌａｓｓ  １」環境として知られている。従来、ＣＤＲＨのＣｌａｓｓ  １のレーザ安全仕様を満たすように領域を保護することは、レーザ領域の内外を指し示すために、部品又は他の製品がマーキングされるように、高価なガーディング、部品の固定／取り扱い、及びドアを移動することを必要とした。多数の適用例において、この標準を満たすためには、部品又は製品を適当にマーキングし、ユーザ／オペレータをレーザ放射から保護するために、部品又は他の製品の周りの（「フットプリント」とも呼ばれる）大きい制限領域をマークすることが必要とされた。この標準を満たすことは、多くの場合、多量の貴重な床面積を使い、費用がかかる装置部品となり得る。
【０００４】
その結果、この標準を満たし、床面積を最小にする試みは、幾つかの場合には、おそらく製造環境にとって安全ではないシステムをもたらした。例えば、幾つかのシステムは、マーキングされる製品又は装置を検出するのに２つのセンサしか使用せず、部品の完全性、光シール、及び／又は材料の存在を検証しない。さらに、こうしたシステムは、多くの場合、手持ち式装置において又はこうした装置として用いられ、オペレータは保護用アイウェア及び／又は他の保護用衣服を着用し、さらに、例えばマーキング領域の周りに安全カーテンのような、場所の遮蔽が必要であった。
【０００５】
これらの問題の幾つかに対処するための試みがなされたが、結果としてもたらされるシステム及び装置は、複雑でかさばるものであったり、又は、製造するのに非常に費用がかかるものであったりし、幾つかの場合においては、こうした装置及び／又はシステムは、信頼できないことがわかっている。製造において又は装置に対する要求が実に過酷である同様な環境においてレーザ・マーキング装置が使用される場合には、信頼性は特に困難な課題となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、当該技術分野においては、過酷な環境において信頼性をもって機能し、部品又は他の製品の正確なマーキングを保証することができ、こうした部品又は他の製品が損傷するか或いは別の方法により壊れたとき、及び／又は、こうした部品又は製品がマーキングのために適当に位置決めされていないときに知らせて、修正ステップをとることができ、制限されたマーキング空間から光が逃げないようにし、利便性をもって製造することができ、動作又は修理が厄介なものではないレーザ・マーキング装置、システム、及び方法に対する必要性が残る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、本発明の新規なレーザ・マーキング装置によりこれらの必要性を満たした。
【０００８】
機能及び可能性においては、本発明の新規な装置は、マーキング・レーザ光を限られたマーキング・チャンバ内に含む。好ましい実施形態においては、これはレーザ・マーキング／エングレービングの製造のためのレーザの安全性に対するＣＤＲＨ  Ｃｌａｓｓ  １レーティングを満たす又は越えることができる。また、これは最小のフットプリント領域で、より少ない全体費用で、エンドユーザにとってより少ない統合及び組み立て時間で、例えば、既存の組み立てライン又は工場のような既存の自動化に統合することが容易なシステム及び装置によりこれを達成する。
【０００９】
設計においては、本発明は、感知装置と、少なくとも１つの真空チャンバと、少なくとも１つのマーキング・チャンバとを含む囲いシステムの独特な組み合わせを使用し、マーキングされた部品の少なくとも１つの表面の少なくとも一部は、囲いの少なくとも１つの側面を形成する。本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置は、他の利点の中でも、１）損傷部品、不適当に配置された部品、又は望ましくない穴又は他の変形をもつ部品がマーキングされる可能性をなくし、さらに、迷放射線に対する周囲の望ましくない露出をなくし、２）マーキングされることが意図されない種類の材料が偶発的にマーキングされる可能性をなくし、例えば、金属部品がマーキングされることが意図される場合には、ガラス又は人体部分といった非金属部分はマーキングされず、対照的に、マーキングされることが意図される材料がプラスチックである場合には、金属表面はマーキングされず、３）完全に設置されていない及びシールされていない部品がマーキングされる可能性をなくし、ここでもまた、迷放射線に対する周囲の望ましくない露出をなくす。
【００１０】
より具体的には、設計においては、本発明は、ここでは安全シール・アセンブリと呼ばれ、以下により詳細に説明されるシュノーケルのようなアセンブリを使用する。安全シール・アセンブリは、レーザと組み合わさって動作して、部品にマーキングをする。安全シール・アセンブリは、部品又はマーキングされる他の製品と組み合わさって、小型の囲いを形成し、好ましい実施形態においては、ＣＤＲＨ  Ｃｌａｓｓ  １レーティングの囲いを満たす。本発明の装置は、レーザ加工プロセスが行われる領域を囲う。重要なことには、囲いの側面の１つとしてマーキングされる部品の少なくとも１つの表面の少なくとも１つの部分を使用する（この囲いは、以下により完全に説明されるように、少なくとも１つの真空チャンバと、少なくとも１つのマーキング・チャンバを含む）。動作中、安全シール・アセンブリは、部品と係合し、真空を吸引し、それ自体を部品にシールして、囲いを形成する。以下に挙げられる適当な安全機構は、レーザ・マーキング・プロセス全体にわたるシールの完全性を検証し、維持する。本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置は、最小の床面積を必要とし、レーザの統合及びマーキングにとって費用効果のある解決法である。
【００１１】
本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置は、金属部品、非金属部品、及びこれらの組み合わせのマーキングを可能にする。金属部品の例は、以下に限定されるものではないが、アルミニウム、鋼、鉄材料、及び他の金属部品を含む。非金属部品の例は、プラスチック、ゴム、セラミック、又は、レーザ光によりマーキングすることができるあらゆる他の材料を含む。通常はレーザ放射を単に透過させるガラス表面を有する部品でさえも、安全装置又は他のレーザ吸収材料が、マーキングされる部品を通るレーザ光の透過を阻止するのに用いられていれば、マーキングすることができる。
【００１２】
マーキングされるこれらの部品は、とりわけ、鋳造品、鍛造品、押し出し品、又は組み立て品とすることができる。さらに、本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置は、以下に限定されるものではないが、例を挙げると、機械加工、溶接、旋削、焼き戻し、及び曲げ加工プロセスを含むほとんどすべての製造及び組み立てプロセスに統合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本明細書に用いられるように、明細書及び特許請求の範囲に用いられる、以下に限られるものではないが、寸法、物理的特性、処理パラメータ、成分量、反応条件などのすべての数は、「約」という用語によりすべての場合において修正されることが理解される。したがって、その反対に示されていない限り、以下の明細書及び特許請求の範囲に述べられる数値は、本発明により取得されることが求められる望ましい特性に応じて変化するとすることができる。少なくとも、及び、均等技術の原則の適用を特許請求の範囲内に制限する試みとしてではなく、各々の数値は、少なくとも、報告された有効数値の数により、及び、通常の丸み付け技術を適用することにより解釈すべきである。さらに、本明細書に開示されるすべての範囲は、開始及び終了範囲の値を含み、あらゆる及びすべての部分範囲が包含されることが理解される。例えば、「１」から「１０」までの述べられた範囲は、例えば、１から３．５、５.５から１０、２．３から７．３等のような最小値１又はそれ以上で開始し、最大値１０又はそれ以下で終了するすべての部分範囲である、最小値１と最大値１０との間の（及びこれを含む）あらゆる及びすべての部分範囲を含むことを考慮すべきである。以下に限られるものではないが、米国特許及び発行された出願のような本明細書に引用されるすべての参考文献及び刊行物は、全体が引用により本明細書に組み入れられることが理解される。別の方法により内容から明らかでない限り、全体を通して、同じ参照番号は同じ部品を識別する。
【００１４】
以下の説明の目的のために、「上方」、「下方」、「右」、「左」、「垂直」、「水平」、「上部」、「底部」、「正面」、「背面」、又は「後部」及びこれらの派生語は、図面で向けられるように、本発明に関するものとする。しかしながら、本発明は、反対であるように特に指定されない限り、種々の代替的な変形態様及びステップのシーケンスを仮定できることが理解される。さらに、添付図面に示され、以下の明細書で説明される特定の装置及びプロセスは、本発明の例示的な実施形態に過ぎない。したがって、本明細書に開示される実施形態に関する特定の寸法及び他の物理的特性は、制限するものとして考慮されるべきではない。
【００１５】
本発明の内容においては、レーザ・マーキング・システムは、部品又は製品又は他の材料をレーザによりマーキングして、こうした部品に識別又は他のマークを与えるように用いられる。理解されるように、マーキングされる製品は本発明に限定されるものではなく、レーザ・マーキングを施すことが望まれるあらゆる製品又は表面とすることができる。部品又は製品は、例えば、自動車の製造において含まれるトランスミッションのケーシングのように、別の装置に組み込むための部品であってもよいし、又は、それ自体が用いられる、販売される、或いは別の方法によりエンドユーザに分配される最終製品であってもよい。
【００１６】
さらに理解されるように、例えば、幾つかを挙げると、シリアルナンバーのマーキング、バーコードのマーキング、アルファベット、数字、及び／又は、英数字のマーキング、グラフィカル・マーキング、及びこれらの組み合わせなどとすることができる他の種類のマークは本発明に限定されるものではない。
【００１７】
しかし、これらの概念を、以下の議論全体にわたり再度繰り返すのは厄介である。したがって、以下の議論においては、別の方法により内容から明らかではない限り、利便性のために、マーキングされる製品は「部品」と呼ばれ、部品に行われるレーザ・マーキングは、単に「マーク」と呼ばれるが、これらの用語は議論の利便性のために用いられるものであり、まさに説明された、より広い概念を指す。
【００１８】
ここで図１及び図２を参照すると、本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置１の斜視図が示され、これに限られるものではないが、組み立てラインといった随意的なコンベヤ２と共に用いることができる装置を示す。本発明は、静止物体もマーキングするのに用いることができ、コンベヤは随意的なものであるが、ここでは例示的な目的のために用いられる。
【００１９】
図１に示すように、レーザ・マーキングが望まれる部品４がコンベヤ４に沿って、本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置１の正面の位置に移動されるとき、部品４は、安全シール・アセンブリ６の正面で停止する。安全シール・アセンブリ６は、以下に説明される幾つかの構成部品を含み、安全シール・アセンブリ６は、レーザ・マーキング・システム及び装置１のカバー８下の構成部品の１つに過ぎない。カバー８下の付加的な構成部品は、以下により詳細に説明され、好ましい実施形態においては、以下により完全に説明されるように、スタンド１０を使用して、これら及び他の構成部品を保持することができる。しかし、この議論においては、安全シール・アセンブリ６、及びその構成部品の１つ、すなわちシーリング・ヘッド・アセンブリ１２に注目して、本発明の基本的な理解を得る。
【００２０】
ここで図２を参照すると、部品４がマーキングのための適当な整合状態にあるとき、安全シール・アセンブリ６は、図２に示されるように、そのシーリング・ヘッド・アセンブリ１２が部品４と物理的に接触するようになるまで進められて、これにより部品４の少なくとも１つの表面の少なくとも一部が、以下により詳細に説明されるように、真空／マーキング・チャンバの１つの側面を形成するようになる。真空／マーキング・チャンバは、マーキング・チャンバと真空チャンバとの２つの構成部品からなる単一のチャンバと考慮してもよいし、又は、２つの別個のチャンバと考慮してもよい囲いであるが、チャンバについてのいずれの考慮方法も、本発明の同じ設計をもたらす。図２においては、安全シール・アセンブリ６の一部、具体的には、部品４により隠れているシーリング・ヘッド・アセンブリ１２は想像線で示される。
【００２１】
理解されるように、図２は、安全シール・アセンブリ１６が部品４に進む状態を示すが、本発明においては、部品４及び安全シール・アセンブリ６のどちら（又は両方）が互いに接触することになるように移動するかを制限するものではなく、又は、この移動が重力によって又は電気機械装置により、空気作動装置により、油圧作動装置により、又はこれらの組み合わせによるといった他の手段によって実現されるかに関して制限されるものではない。唯一重要であるのは、安全シール・アセンブリ６のシーリング・ヘッド・アセンブリ１２が、マーキングが行われる部品４の表面と接触するようにすることである。本発明の範囲内にある他の代替的手法の一例として、図には示されないが、安全シール・アセンブリ６、又はレーザ・マーキング・システム及び装置１全体、又はこの随意の数の従部品を、選択された構成部品を部品４に進めるのに採用することができるアームに取り付けて、シーリング・ヘッド・アセンブリ１２が部品４と物理的に接触するようにする。こうしたアームは、以下により詳細に説明されるように、ｘ軸、ｙ軸、及び／又はｚ軸方向及びこれらの組み合わせにおける移動を可能にするように採用することができる。
【００２２】
後の図面に示されるように、進行する安全シール・アセンブリ６は、安全シール・アセンブリ６が部品４と接触したことを感知し、どのようなさらなる安全シール・アセンブリ６の進行も停止する、及び／又は、レーザ・マーキングにより部品４をマーキングするプロセスにおける付加的な処理ステップを開始する１つ又はそれ以上の近接スイッチを含むことができる。
【００２３】
安全シール・アセンブリ６に加えて、本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置１は、さらに、安全シール・アセンブリ６を含むレーザ・マーキング・システム及び装置１のすべて又は一部の動作を制御する制御機構１４を含む。こうした制御機構１４は、レーザ・マーキング・システム及び装置１に必要な制御を与える限り、本発明に限定されるものではない。例を挙げると、以下に限定されるものではないが、１つ又はそれ以上のコンピュータ及び同様な装置、及び／又は、１つ又はそれ以上のプログラム可能な論理コントローラ（「ＰＬＣ」）を含む。以下の議論においては、「制御機構」という用語が利便性のために用いられるが、内容から別の方法で明らかでない限り、コンピュータ、ＰＬＣ、及び同様な装置及びこれらの組み合わせを含むことが理解される。好ましい実施形態においては、制御機構１４は、レーザ・マーキング・システム及び装置１のオペレータが、安全シール・アセンブリ６の動作、次いで、部品４に行われるマーキングの制御を含むレーザ・マーキング・システム及び装置１の制御を可能にするソフトウェアが稼動するコンピュータであり、本明細書において以下により完全に説明される。
【００２４】
本発明において、制御機構１４からの信号が、有線で或いは無線で、又は、当該技術分野に知られる他の手段により、安全シール・アセンブリ６及びレーザ・マーキング・システム及び装置１の他の構成部品に送られることは制限されているものではないが、例示的な目的のためには、ケーブル１６は、図１及び図２においては、制御機構１４が安全シール・アセンブリ６及び／又は本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置１の付加的な構成部品を制御する手段として示される。
【００２５】
図２に見ることができるように、本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置１は、さらに、図２には示されていないが、以下により詳細に説明される配管又は管類によりマーキングされる部品４に対してシーリング・アセンブリ１２を固定する真空を生成するように動作するシーリング・ヘッド・アセンブリ１２に真空を引き込むように動作する真空アセンブリ１８を含む。本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置１は、さらに、シーリング・ヘッド・アセンブリ１２における又はこの周りの真空を測定して、十分な真空が得られたことを保証する１つ又はそれ以上の真空センサを含む。好ましい実施形態においては、真空センサは真空アセンブリ１６内に配置される。さらに図１及び図２には、流体、破片、及び他の物質を、本発明に関連するあらゆる空気及び／又は真空ラインから除去するためのフィルタ・アセンブリが示される。
【００２６】
図１及び図２の比較により見ることができるように、動作においては、本発明の１つの実施形態においては、レーザ・マーキングが行われることが望まれる部品４の部分が安全シール・アセンブリ６の正面に導かれ安全シール・アセンブリ６が図２に示されるように進められ、部品４と物理的に接触する。次いで真空が真空アセンブリ１８により引き込まれ、この真空はシーリング・ヘッド・アセンブリ１２に伝達されて、以下により詳細に説明されるように、シーリング・ヘッド・アセンブリ１２が部品４に対して真空によりシールされるようにする。真空センサは、十分な真空の存在を確認し、次いで、安全シール組立体６が望ましいマーキングを部品４上に行うことを承認する。
【００２７】
理解できるように、及び、以下により十分に説明されるように、マーキングされる部品４の少なくとも１つの表面の少なくとも一部は、真空チャンバの側面の１つを形成し、以下により詳細に説明されるように、シーリング・ヘッド・アセンブリ１２はさらに以下により詳細に説明されるように、真空チャンバの残りの側面を与える。さらに理解できるように、部品４の少なくとも１つの表面の少なくとも一部もまた、レーザ・マーキング・チャンバの１つの側面を形成する。理解できるように、安全シール・アセンブリ６が何らかの理由のために真空チャンバにおいて要求される真空を形成できず、随意的に、以下に説明されるように、マーキング・チャンバにおいて真空を形成できない場合には、この情報は、制御機構１４に伝送され、好ましい実施形態においては、例えば、障害の原因を検査することにより、及び／又は、マーキングのために安全シール・アセンブリ６の前に新しい部品を導くことにより、状況が修正されるまで、マーキング・プロセスを中止させる。
【００２８】
真空チャンバにおいて真空を形成する際の障害に対する理由は、部品４が変形されていること、又は部品が真空チャンバの側面を形成するのに適当な位置合わせ状態にないこと、又は穴或いは他の欠陥のような欠陥を有すること、又は、シーリング・ヘッド・アセンブリ１２のシーリング部分が磨耗しているか、割れているか、又は別の方法により、真空チャンバにおいて真空を生成できるシールを形成できないようになっているといった理由を含むが、これらに限定されるものではない。本発明の代替的な実施形態に関連して以下に説明されるように、真空がさらにマーキング・チャンバに吸引される場合には、これらの理由は、マーキング・チャンバにおいて真空を形成する際の障害にも適用される。
【００２９】
理由がどうであれ、本発明の属性の１つは、部品４は、真空チャンバが、チャンバの側面の１つを形成する部品により形成され、望ましい時間の期間だけ望ましい真空を保持するまで、マーキングされないことは十分に明らかである。真空チャンバにおいて、さらに随意的ではあるが好ましくはマーキング・チャンバにおいて、適当な真空を形成することも以下に詳細に説明されており、マーキングされる部品４の部分が適当に位置合わせされていること、及びこれが変形されたり、或いは別の方法により損なわれていないことを保証するだけでなく、真空／マーキング・チャンバにおけるレーザ光がマーキング・チャンバから逃げないことを保証する。本明細書に用いられる「位置合わせ状態」という用語は、レーザに対する部品の適当な位置決めの概念と同義であり、部品の前のシールは、マーキングされる。
【００３０】
本発明の他の属性は、かさばるフットプリントが消費するガード、シールドなどに対する必要性をなくし、本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置１のオペレータのための保護又は他の衣服に対する必要性を減らす。
【００３１】
以下により詳細に説明されるように、安全シール・アセンブリ６及び／又はレーザ・マーキング・システム及び装置１は、さらに、上述の近接センサに加えて、幅広い種類の付加的なセンサを含むことができる。こうしたセンサは、部品存在センサ、以下に限定されるものではないが、金属センサ、非金属センサ、表面幾何学形状センサなどの材料センサを含む。本発明は、こうしたセンサの種類、数、又は位置に限定されるものではなく、こうしたセンサは、必要に応じて採用することができる。
【００３２】
金属センサは、例えば、アルミニウム、鋼、鉄材料、及び他の金属部品の存在を感知するセンサを含むことができる。金属センサは、例えば、部品が金属部品である場合には特に有益である、このことは、ガラス又は人体といった他の表面は、マーキングされないこと、及び／又はレーザ光が透過して、真空が形成できたとしても、レーザによりマーキングされることが意図されない表面が望ましくなくマーキングされないことを保証する。
【００３３】
非金属センサは、例えば、光センサを含むことができる。
【００３４】
説明されるレーザ・マーキング・システム及び装置１の基本的な動作により、ここで議論は、構成部品のより詳細な議論に向けられる。
【００３５】
第１に、幾つかの図からの装置の試験が与えられ、同じ部品は上述されたものと同じ参照番号をもつ。図３は斜視図である。図４は正面図である。図５は側面図である。図６は背面図である。図７は平面図である。
【００３６】
ここで図８を参照すると、カバー８が取り除かれて、その下の構成部品が現れている。図８には、レーザ光を発生させるレーザ発生器２２が示される。レーザ光は、次いで、図示されない光ファイバ・ケーブルにより、レール・アセンブリ２４に伝達される。レーザ光は、次いで、レール・アセンブリ２４により安全シール・アセンブリ６に誘導されて、以下により詳細に議論されるように、部品４をマーキングする。より具体的には、安全シール・アセンブリ６は、孔２５を有するシーリング・ヘッド・アセンブリ１２を含み、これを通して、レーザ光は部品４をマーキングするように移動する。シーリング・ヘッド・アセンブリ１２は、以下でより詳細に議論される。さらに図８には、安全シール・アセンブリ６を、部品４の方向に及びこれから離れるように進めたり引込めたりする摺動アセンブリ２６を含む。図８に示される摺動アセンブリは空気により作動するものであるが、上述のように、本発明はそのように制限されるものではなく、安全シール・アセンブリ６を部品の方向に及びこれから離れるように進める目的を達成するあらゆる機構も本発明の範囲内にある。
【００３７】
さらに理解できるように、本発明は、摺動機構に限定されるものでもない。上述のように、安全シール組立体６を部品４の方向に及びこれから離れるように（例えば、ｘ軸に沿って）進めるだけでなく、安全シール組立体６を部品４に沿って（例えばｙ軸に沿って）、及び／又は、上方に又は下方に（例えばｚ軸に沿って）、又はこれらの軸の１つ又はそれ以上の周りを回転するように移動させることができるアーム（図示せず）のような他のシステムを本発明の範囲内にあるとして使用することができる。
【００３８】
ここで図９を参照すると、レール２４の斜視図が示されている。図９には、シーリング・ヘッド・アセンブリ１２と孔２５とが示される。さらに図９には、近接スイッチ２８が示される。こうした近接スイッチ２８の４つは、図９及び図１１に示されるが、理解できるように、本発明は、こうしたスイッチの４つに限られるものではなく、それより多い又は少ないスイッチを本発明により使用できる。
【００３９】
さらに、こうしたスイッチが１つより多い機能を行うことができることは、本発明の範囲内である。例えば、スイッチ２８は、近接スイッチ機能、及び材料感知機能、例えば金属感知機能の両方を与えることができる。
【００４０】
図１０は、レール・アセンブリ２４の内部構成部品を示すようにレール・カバー３０が取り外された状態を示すレール・アセンブリ２４の分解斜視図である。ベース・プレート３２が示され、その上にアダプタ・プレート３４が載っている。
【００４１】
ベース・プレート３２及びアダプタ・プレート３４により、レーザ及び光アイソレータ３６が支持される。レーザ光は、レーザ及び光アイソレータ３６を出て行き、そうするとすぐ、走査ヘッド３８に位置合わせされる。
【００４２】
レーザ及び光アイソレータ３６と走査ヘッド３８との間には、安全シャッタ・アセンブリ４０が置かれ、これは、カバーがユニット上の所定の位置にないといった特定の状況の下でのレーザの作動を阻止する安全回路により命令されて開閉する。この場合、部品センサ、真空センサ、金属センサなどのすべての安全機構が満たされているとき、レーザ光が走査ヘッド３８に入ることを可能にためレーザを作動させるのに安全であるのはいつかを感知する２４ボルトの安全回路が採用される。走査ヘッド３８は、本発明に限られるものではなく、当該技術分野に知られるあらゆる走査ヘッドを含んでもよいが、好ましい実施形態は、可動であり、孔２５の方向の望ましい経路上に、レーザ光を望ましく反射し、次いで、部品４をマーキングするために部品４に向ける、一連のミラーからなる。より具体的には、走査ヘッド３８を出て行くレーザ光は、レンズ・リング４２を通り、レンズ４３を通り、レーザ管４４を通り、真空アダプタ・ブロック４６を通り、シーリング・ヘッド・アセンブリにおける孔２５を通り、マーキングされる部品４（図示せず）に向かう。
【００４３】
さらに図１０には、カバーが所定の位置にあるとき又はこうしたカバーが取り外されたときにレーザの作動を阻止する安全スイッチ４８が示される。
【００４４】
図１１は、レール・アセンブリの一部の分解斜視図である。図１１には、再び、ベース・プレート３２と、アダプタ・プレート３４と、レーザ及び光アイソレータ３６と、走査ヘッド３８と、シャッタ・アセンブリ４０と、レンズ・リング４２と、レンズ４３と、レーザ管４４と、近接スイッチ２８を有する真空アダプタ・ブロック４６とが示される。さらに図１１には、アダプタ・プレート５０が示される。
【００４５】
図１１には、シーリング・ヘッド・アセンブリ１２が示され、より具体的には、シーリング・ヘッド・アセンブリ１２を構成する構成部品が示される。シーリング・ヘッド・アセンブリ１２は、一般に、内側真空カップ５４を同心で取り囲む外側真空カップ５２を含む。内側真空カップ５４は孔２５を有し、これは外側真空カップ５２の孔５５と整合する。レーザ光は、孔５５及び２５を通って、部品４をマーキングする。
【００４６】
本発明を認識する内容において、レーザ管４４、真空アダプタ・ブロック４６、外側真空カップ５２、及び内側真空カップ５４の動作及び動作間を理解することは重要である。
【００４７】
分解図ではない図１０、及び分解図である図１１においては、組み立てられたときには、内側真空カップ５４は外側真空カップ５２内に入れ子式に入ることが理解できる。内側真空カップ５４及び外側真空カップ５２のそれぞれは、ゴムのような単一の材料、又は、金属、プラスチック、ゴム、及びこれらの組み合わせといった異なる材料の複合材で構成することができる。いずれにしても、外側真空カップ５２の外側フランジ５６及び内側真空カップ５４の外側フランジ５８は、部品４に対して押し付けられたときに、本明細書で説明される真空を支持するように形成されるシールを可能にする弾性材料で構成されることが重要である。
【００４８】
ここで図１２を参照すると、外側真空カップ５２内に入れ子式に入れられた内側真空カップ５４の概略正面図が示されている。外側真空カップ５２の外側フランジ５６は、内側真空カップ５４の外側フランジ５８として示される。図１２においては、外側真空カップ５２と内側真空カップ５４との間に存在する隙間空間につながる、外側真空カップ５２を通る複数の穴６０が示される。これらの穴を通して、真空が引き込まれ、外側真空カップ５２と内側真空カップ５４との間の隙間空間６２が、フランジ５８及び５６が部品４に対してシールを形成するときに真空を保持し、これによって、本発明の真空チャンバを生成する。図１２には２つの穴６０が示されるが、理解できるように、本発明はそのように制限されるものではなく、あらゆる数の穴をあらゆる位置で採用して、真空を確立することができる。
【００４９】
少なくとも図１２からわかるように、内側及び外側真空カップ５４及び５２のそれぞれが部品４に対して押し付けられるか、又は、少なくとも部品４とシール接触するようになったとき、内側真空カップ５４と外側真空カップ５２との間の隙間空間６２と部品４とは、互いに真空チャンバを形成し、真空が穴６０を通して吸引される。
【００５０】
ここで、図１１に示されるレーザ・マーキング・システム６及び装置の実施形態における空気及び真空の流れについての議論をする。
【００５１】
外側真空カップ５４の穴６０の１つは見ることができ、図１１においてそうようにマーキングされる。穴６０は、真空アダプタ・ブロック４６の対応する穴６４と整合し、シール関係で係合する。真空アダプタ・ブロック４６の中には、真空が穴６０から真空ブロック４６を通って、図１０に見ることができる取り付け具６８に流れ、図示しない管類を通って、真空が吸引され感知される真空アセンブリ１８に流れることを可能にするチャネルがドリルされている。真空ブロック４６におけるチャネルの正確な位置及び数は本発明に制限されるものではなく、変形態様は本発明の範囲内である。
【００５２】
取り付け穴７０は、単に、穴７２を通り、真空ブロック４６の穴７０を通り、次いでレーザ管のねじ付き穴７４を通って外側真空カップ５２を取り付けるボルト又はスクリュー（図示せず）のための取り付け穴であるため、混乱を引き起こすべきではない。同様に、真空ブロック４６の穴７８は、穴８０を通り、ボルト又はスクリュー（図示せず）を用いて、内側真空カップ５４を通る穴８２を通り、真空アダプタ・ブロック４６のねじ付き穴７８に、内側真空カップ５４を取り付けるのに用いられる。
【００５３】
取り付け具６８を通して吸引された真空は、真空が、内側真空カップと外側真空カップとの間の真空アダプタ・ブロック４６を通して吸引されることを可能にし、部品がこれらに対して押し付けられたときに真空チャンバがこうした真空を保持することを可能にする。
【００５４】
上述のように、レーザ加工プロセスは、多くの場合、煙、破片、及び捕らえて除去することが望まれる他の副産物を発生させる。したがって、好ましい実施形態においては、本発明は、こうした副産物を除去するための煙抜き取りアセンブリを含む。こうした煙抜き取りアセンブリは、図１１に示される。
【００５５】
図１１に示すように、吸い込み（真空チャンバを生成することに関して上述された真空ではなく、煙を捕らえるための別個の吸い込みライン）が、レーザ管４４の内部につながる穴を通して接続された取り付け具８４を通して引き込まれたとき、空気は、同様にレーザ管４４の内部への貫通穴である穴８８に流れ、空気はレーザ管４４の内部を通り穴８８に流れて、取り付け具８４を通って出て行き、ベンチュリ作用を生成して、こうした副産物をマーキング・チャンバ９０から引き抜く。マーキング・チャンバ９０は、図１２に見ることができる。マーキング・チャンバから副産物を抽出するのに必要なベンチュリ作用を支持するためのレーザ管４４を通る十分な空気流を可能にするのであれば、穴８８及び／又は取り付け具８４の数及び位置は、本発明に制限されるものではない。収集されると、こうした煙及び副産物は、フィルタ（図示せず）又は処理及び／又は廃棄のための他の捕獲装置に送ることができる。
【００５６】
容易に理解されるように、この構成は、本発明の幾つかの重要な属性を与える。第１に、隙間空間６２に形成された真空は、内側真空カップ５４及び外側真空カップ５２が部品４に対して配置されたときに、部品４にシール関係で係合し、シーリング・ヘッド・アセンブリ１２と物理的に接触する部品４がチャンバを形成する動作により、隙間空間６２がチャンバに作られたとき、部品４は真空チャンバの最終側面を形成する。真空は測定することができ、部品４が適当な位置合わせ状態になるとき、及びマーキングされる領域が変形、穴、又は他の形成異常をもたないことを知るという本発明の主要な特徴の１つを形成する。
【００５７】
上述の目的のために真空を形成することに加えて、本発明の設計の付加的な利点は、真空は、さらに、本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置１及び部品４を、レーザ・マーキング・プロセス中に、互いに確実で固定した構成で保持することを助けるように動作し、これは、明確で明瞭なマークを保証することを助ける。振動及び他の妨害的な相対運動は排除されて、レーザが望ましい位置に、明確で明瞭に、きれいにマーキングすることを可能にする。
【００５８】
さらにまた、部品４が、マーキング・チャンバ９０に対する最終的な側面を与えるように存在するとき、及び、レーザが作動されて部品をマーキングするときは、当業者により理解されるように、レーザは明らかに、少なくとも一般的に、部品４の表面をマーキングする焼成動作に従事する。この焼成動作は、好ましい実施形態においては捕らえられ、囲う現場から除去され、それに応じて処理されるガス、破片、及び煙を発生させる。
内側真空カップ５４及び外側真空カップ５２は、本明細書においては、理解できるようにほぼ円形形状で示されているが、本発明はそのように制限されるものではない。正方形、四角形、楕円形、三角形、又は他のあらゆる形状を、マーキング・チャンバの要求される又は望ましい形状に応じて、及び隙間空間６２が生成され、マーキングされる部品４に対して配置されたときにシールを与えることができるのであれば採用することができる。対称的な形状に加えて、内側及び外側カップは、例えば、マーキングされる不規則な形状の部品４に対応するように、さらに不規則な形状を帯びることもできる。また、真空カップ５４及び／又は５２は、１つ又はそれ以上のベロー又は他の機構を含んで、必要に応じて、特に部品４が不規則な表面を有する場合には、部品４に対するシールを形成するための、さらなる可撓性及び／又は弾性を加えることができる。
【００５９】
本発明においては、マーキングされる部品４の表面は、純粋に平らな又は平坦な表面をもつ必要はない。十分な設計及び弾性により、外側フランジ／シーリング縁５６及び５８は、望ましい真空を形成できるのであれば、シーリング・ヘッド・アセンブリ１２が非常に不規則な表面に対してシーリングすることを可能にする。したがって、本発明は、外側フランジ５６及び５８がこうした変形に対応するように設計されており、形成される真空に望ましいシールを形成するのであれば、例えば、隆起両面、波型表面、表面の凹みなどを有することができる、部品４に関するすべての３つの寸法における不規則性に対応することができる。
【００６０】
本発明は、ほとんどではなくとも多数の動作に対して信頼性をもって良好に働く。しかし、付加的なセキュリティのレベルが要求される及び／又は望まれる場合は、部品の完全性及び適当な位置合わせを保証するために真空を真空チャンバに与えることに加えて、真空をさらに、真空チャンバに真空を形成するのと同時に、その前に、又はその後で、マーキング・チャンバに与えることができる。
【００６１】
図１３及び図１４に示す代替的な実施形態においては、管４４は、穴８８を含んでいない。これは、一端においては穴９４を通してレーザ管４４の内部と連通状態にあり、他端（図示せず）は真空アセンブリ１８に含まれた真空ライン９２を含む。真空ライン９２は、図１３に概念的に示される弁９６を含む。取り付け具８４の１つは空気入口ライン９８に接続され、これもまた、図１３に概念的に示される弁１００を含む。取り付け具８４の他方のものには、煙抽出のための煙吸い込みライン１０２（空気出口ライン）が接続され、これは次いで、図１３に概略的に示される弁１０４に接続される。理解できるように、真空ライン９２、空気入口ライン９８、及び煙吸い込みライン１０２及びそのそれぞれの弁の数、位置決めは、本発明に制限されるものではなく、以下の目標に到達するために、これより多く又は少なく採用することができる。
【００６２】
動作中、例えば、マーキング・チャンバの部品４の完全性を検証するために、マーキング・チャンバの真空を有することが望まれる／要求される場合、弁１００及び１０４は閉じられ、真空は、真空アセンブリ１８により感知される弁９６が開いた状態で真空ライン９２を通って引き込まれ、次いで、他の可能な目的の中でも、例えば部品の完全性を確認するために、制御機構１４に伝えられる。マーキング・チャンバ９０における真空が意図される目的のために十分に確立された後で、真空ライン９２上の真空弁９６は閉じられ、弁１００及び１０４は開かれて、空気が入ってレーザ管４４の内部から出て行くことを可能にし、結果としてもたらされるベンチュリ作用は、煙吸い込みライン１０２により与えられる吸い込みと共に、煙、破片、及びレーザ・マーキング・プロセス中に発生される他の副産物を除去するように動作する。
【００６３】
マーキング・チャンバ９０における真空をいつ及びどれだけの間測定するかは、本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置１のオペレータが選択することができる変数である。また、真空をマーキング・チャンバ９０のみにおいて、真空チャンバ６２のみにおいて、又は両方で測定するか、そして両方の場合には、これを同時に測定するか、同時でない場合には、どのような順序で各々を測定するかは、特定の部品の特定のマーキング・プロセスの目標により、システムのオペレータが選択する変数である。
【００６４】
ここで図１４から図１８を参照すると、本発明のさらに別の実施形態が示されている。図１４は、この代替的な実施形態を組み込むレール２４の斜視図である。図１５は、カバー３０が取り外された状態の図１０と同様な斜視図である。図１６は、図１５に示される実施形態の平面図である。図１７は、図１６の線Ａ−Ａに沿った断面図である。図１８は、本発明の本実施形態のシーリング・ヘッド１２の正面図である。図１４から図１８においては、図１０と同様な部品は理解及び参照の利便性のために、同じ参照番号の表示が付されている。
【００６５】
本実施形態においては、レーザ管は、著しく異なる設計を有する。図１６において最もよく見られるように、前の実施形態のレーザ管４４は、レーザ管１０６と置き換えられた。レーザ管１０６はＹ字形状の設計を有する。本発明は、正確なＹの角度に制限されるものではなく、本発明の範囲内でＴ又は他の設計を採用することができる。この設計の利点は、例えば、標準的な店の真空機械の大きさに接近するような大きい吸い込みホースを、レーザ管１０６のＹに固定できることである。こうしたホースは、図１６において想像線で示される。吸い込みホース１０８が正確に吸引することを可能にするように、レーザ管１０６への十分な空気の流れを保証するために、１つ又はそれ以上の空気入口穴１１０をレーザ管１０６に与えることができる。
【００６６】
本実施形態においては、真空アダプタ・ブロック４６は、４つの貫通穴を有し、これを通して４つの個々の真空ライン（図示せず）に接続されて、図１８に示すように、４つの穴６０を真空チャンバ６２に与える真空アダプタ・ブロック１１２と置き換えられた。ここでも、本発明は、４つのこうした穴６０又はその正確な配置に制限されるものではなく、これより多い又は少ない穴を本発明の範囲内にあるとして採用することができる。本発明の好ましい実施形態においては、４つの個々の真空ライン（図示せず）は、吸い込みホース１０８の内部と空気又は流体連通状態にないのであれば、真空アセンブリ１８にねじ戻すための利便性のある方法として、吸い込みホース１０８を通してねじ込まれてもよい。同様に、近接スイッチ２８に関連する電気又は他のラインもまた、吸い込みホース１０８の内部を通してねじ込むことができる。さらに、レンズガード１１４、真空アダプタ１１６、カバー安全スイッチ１１８、真空アダプタ１２０、及びカップ・アダプタが図１７に示される。
【００６７】
上述の他の実施形態におけるように、図１４から図１８に開示される実施形態のマーキング・チャンバに真空を吸引するのに有益とすることができる。
【００６８】
したがって、図１９に示す代替的な実施形態は、図１６と同様であるが、真空はマーキング・チャンバ９０に吸引することができる平面図である。本実施形態においては、レーザ管１０６には、空気入口穴１１０が設けられておらず、図１３の実施形態と同様に、図１９に概略的に示されるように、弁９６を有する真空ライン９２と、弁１００を有する空気入口ライン９８と、弁１０４を有する煙吸い込みライン１０２とが備えられている。しかし、本実施形態においては、本発明の本実施形態の真空を維持するために、レーザ管１０６の本実施形態は、図１９に概略的に想像線で示される弁１２４に取り付けられなければならない。
【００６９】
動作中、例えば、マーキング・チャンバ領域における部品４の完全性を検証するために、本実施形態のマーキング・チャンバ９０に真空を有することが望まれる／要求される場合は、弁１００、１０４、及び１２４は閉じられ、真空は弁９６が開いた状態で真空ライン９２を通して引き込まれ、この真空ライン９２は真空アセンブリ１８（図示せず）に延び、真空は真空アセンブリ１８により感知され、これは次いで、他の可能性のある目的の中でも、例えば、部品の完全性を確認するために、制御機構１４に伝えられる。マーキング・チャンバ９０における真空が本実施形態に意図される目的に対して十分に確立された後で、真空ライン９２上の弁９６は閉じられ、弁１００、１０４、及び１２４は開かれて、空気が、空気入口ライン９８を通ってレーザ管１０６の内部に入り、煙吸い込みライン１０２を通ってレーザ管１０６から出て行くことを可能にし、結果としてもたらされるベンチュリ作用は、煙吸い込みライン１０２により与えられる吸い込み、及び／又は、吸い込みホース１０８により与えられる吸い込みと共に、煙、破片、及びレーザ・マーキング・プロセス中に発生する他の副産物を除去するように働く。
【００７０】
図２０に示される本発明のより単純な実施形態においては、空気入口ライン９８及び煙吸い込みライン１０２は全くなくしてもよく、本実施形態においては、レーザ管１０６に、そのための対応する開口部はない。本実施形態においては、部品４が内側真空カップ５４に対して位置合わせされるとき、真空が、レーザ管１０６において、及び対応してマーキング・チャンバ９０において、測定されることが望まれるとき、弁１００及び１２４は閉じられ、弁９６は開かれて、真空が真空ライン９２を通して引き込まれることを可能にする。真空アセンブリ１８により、上述のように真空が確認された後で弁９６が閉じられ、弁１００及び１２４が開かれ、これにより吸い込みホース１０８が、煙、破片、及びレーザ・マーキング・プロセス中に形成された他の副産物を除去できるようになる。
【００７１】
ここでも、上述の同様な実施形態におけるように、図１９及び図２０において、マーキング・チャンバ９０における真空をいつ及びどれだけの間測定するかは、本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置１のオペレータにより選択することができる変数である。また、真空をマーキング・チャンバ９０のみにおいて、真空チャンバ６２のみにおいて、又は両方で測定するか、そして両方の場合には、これを同時に測定するか、同時でない場合には、どのような順序で各々を測定するかは、特定の部品の特定のマーキング・プロセスの目標により、システムのオペレータが選択する変数である。
【００７２】
本発明の実施形態は、さらに、１つ又はそれ以上の付加的な空気入口ラインを、例えば、マーキング・チャンバ９０の領域において又はこの周りに清浄空気の送風を与えるように前述の実施形態のいずれかと併せて用いて、どのような硬い破片も除去し、取り除くことができる。
【００７３】
一般に本発明の実施形態のすべてに関して、本発明は、安全シール・アセンブリ６がレーザ及び光アイソレータ３６に対して垂直であると制限するものではない。事実、安全シール・アセンブリとレーザ及び光アイソレータ３６がその縦方向軸に沿って配置された、線形の設計を有することが好ましい本発明の適用例がある。さらに、正面から本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置を見たときに、レーザ及び光アイソレータが右に延びるものと制限されるものではない。これは、所望の通りに／要求に応じて、左、上、又は下に容易に延びることができる。互いに対するこれらの製品の構成は、本発明に制限されるものではない。
【００７４】
さらに、スタンド１０の設計は本発明に制限されるものではなく、他のスタンドの種類を本発明の範囲内にあるとして用いることができる。
【００７５】
さらに、ユニットの大きさは本発明に制限されるものではない。より大きい及びより小さいユニットを種々の目的のために構築することができる。
【００７６】
本発明のすべての実施形態について一般に述べ続けると、真空チャンバ、及び存在する場合には、マーキング・チャンバにおける真空レベル自体は、本明細書に説明される機能目標が満たされる限り、本発明に制限されるものではない。
【００７７】
同様に、真空チャンバにおいて、及び存在する場合には、さらにマーキング・チャンバにおいて真空を保持する時間の長さは、本発明に限られるものではなく。本発明の目的を満たすのに望ましい又は要求されるだけの長さ又は短さであってよい。真空は、部品の適当な位置合わせ及び変形のないことを保証するのに十分な長さしか保持されないが、マーキング・プロセス自体の間に望ましいシールを与えるように、及びあらゆる煙又はガス等が出て行くことを防ぐように、マーキング・プロセス全体を通して真空を保持することが好ましい。評価されるように、真空がマーキング・プロセス全体にわたり保持される場合には、マークの複雑さ、マーキングされる材料の性質、及び他の要因により、望ましいマークを取得するために、マーキング・プロセスがどれだけの間継続しなければならないかが求められる。しかし一般には、システムによる部品のより迅速なスループットが可能になるため、より短い持続時間が好まれる。
【００７８】
さらに、陽圧のみ又は真空との組み合わせを用いて適当な部品の位置合わせ及び変形がないこと等を、真空チャンバ又はマーキング・チャンバの一方又は両方において確認できるため、真空自体さえも本発明に制限されるものではない。例えば、真空を真空チャンバに吸引し、陽圧をマーキング・チャンバに適用することができる。真空チャンバにおいて真空を測定するセンサ及びマーキング・チャンバにおいて陽圧を測定するセンサは、次いで、両方のチャンバのシーリング及び適当な部品の位置合わせを確認するのに用いることができる。さらに、本発明は、この例にも制限されるものではない。理解できるように、陽圧は、（明らかに、こうした適用例においては名称が変更されるのが最良であるとすることができる）「真空」チャンバに適用されてもよいし、陽圧は、マーキング・チャンバに適用されてもよい。対照的に、陽圧は、真空がマーキング・チャンバに吸引されている間、「真空」チャンバに適用することができる。依然として部品の完全性及び適当な位置合わせを保証する機構を提供するあらゆる他の組み合わせを、本発明の範囲内にあるものとして採用することができる。
【００７９】
レーザ放射の強さ及び種類は、本発明に制限されるものではなく、当該技術分野において現在知られているもの又は後で発見されるもののいずれかとすることができる。放射エネルギーは、以下に限られるものではないが、レーザ、レーザ・ダイオード、及びディレクト・ダイオードといった光出力源により生成される。適当にフィルタ処理され合焦された太陽の放射エネルギーは、許容できる放射エネルギー源を生成することができる。ダイオード励起レーザ及びフラッシュ励起レーザといったソリッド・ステート・レーザを採用できるように、ＣＯ2レーザといったガス・レーザを採用することができる。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを採用することができる。持続波又はパルスモードで動作するレーザを用いることができる。例えば、一般的なレーザの議論のために、全体が引用により本明細書に組み入れられる米国特許番号第６，０７５，２２３号を参照されたい。光出力源の波長（．ｌａｍｂｄａ．）及び出力パワー（ワット）は、基板材料と、適用される特定のマーキング材料の自然又は強化エネルギー吸収特性の組成の組み合わせにより求められる。しかし、本発明の１つの実施形態においては、約１０６４ｎｍの波長及び約２０ワットの強さを有するダイオード励起ファイバにより生成されたレーザ放射が、本発明と共に首尾よく採用された。
【００８０】
上述のように、マークの種類は本発明に限られるものではない。しかし、特定の適用例においては、マークの種類は、特定の意味深い利点とすることができる。例えば、マークが、例えばトランスミッションのハウジングのような部品のケーシングにマークをスタンプするのに用いられる自動車製造においては、マークは、製造日時を示すのに用いることができ、部品の源はトランスミッションなどに取り付けられて、トランスミッションの寿命のいずれのときにおいても、その歴史をマークから容易に知ることができる。このことは、直接影響を受けるユニットだけにリコール及び修理を限定することができるが、過去では、自動車製造業者は、こうした情報が利用可能ではなかったために、あまりにも多くのユニットを含まなくてはならなかった。明らかな理由のために、こうした情報を、ステッカー又は紙製品により、トランスミッション・ケースのような部品のハウジング上に配置する、どのような試みも、こうした困難な製造及び使用条件においては非常に限られた寿命をもつため、問題があった。レーザによりこうした情報を部品に焼成して、情報が部品と一体的なものになるようにすることは、こうした制限をなくす。しかし、こうした利点を得るためには、レーザ・マーキング・システムは、他の制限の中でも、過酷な製造条件において迅速で、正確で、極めて信頼性があり、容易に取り付けることができ、他の組み立てライン設備と容易に接続して機能し、容易に動作し、容易に修理できるものでなければならず、これらすべては、本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置において完全に満たされる。マーク自体がこうした情報を与えることができ、又は、バーコード・リーダーといった別の装置又はシリアルナンバーのデータベースと関連してそのマークの中にあり、こうした詳細な情報を与えることができる。
【００８１】
理解できるように、本発明の適用可能性は、一例に過ぎないものとして選択された自動車用途に制限されるものではなく、こうした情報が、要求される又は望まれる部品又は他の構成部品の表面の１つ又はそれ以上に恒久的にレーザ加工されたあらゆる同様な状況において価値を有する。
【００８２】
さらに、マークは、上述の有益な性質にのみ制限されるものではない。純粋に装飾的な又は本質的に審美的なマークを含むことは完全に本発明の範囲内である。さらに、本発明の範囲内には、本質的に及び／又は機能的に実用的かつ装飾的の両方であるマークが含まれる。
【００８３】
図示されないが、本発明の範囲内で完全に期待されるのは、システムがさらに、マークが正確に作られたことを確認するために、部品の表面にそのようにレーザ加工されたマークを試験する機構、装置、又はシステムを含むことができることである。こうした検査装置は、人間の目を含むことができ、又は、代わりに或いは組み合わせて、当該技術分野に知られる、これらの組み合わせを含む、自動化された、機械的な、コンピュータ化された、カメラ（デジタル又はフィルム）、他のデジタル及び／又は光学装置及び／又は他の検査装置を含むことができる。
【実施例】
【００８４】
約２０ワットの強さを有する、約１０６４ｎｍの波長のダイオード励起ファイバからレーザ・ビームを発生させるためにレーザ発生器が用いられた。この場合は、自動車のトランスミッションのアルミニウムのハウジング／ケースである部品が、コンベヤ・ラインにより、本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置の正面に導かれた。トランスミッション・ケースは、合計約２５秒の間だけ安全シール・アセンブリの正面で停止された。安全シール・アセンブリは、トランスミッション・ケースの方向に空気圧作動スライドにより進められて部品と物理的に接触し、前方への進行は、少なくとも１つの近接スイッチ及びシーリング・ヘッドが、マーキングされるトランスミッション・ケースの表面と接触したときに停止される。トランスミッション・ケースと接触した後、トランスミッション・ケースは内側真空カップと共にマーキング・チャンバを形成し、トランスミッション・ケースは内側及び外側真空カップと共に真空チャンバを形成した。シーリング・ヘッドをトランスミッション・ケースにシールするために、真空が真空チャンバに吸引された。吸い込み及び／又はベンチュリは、煙抜き取りアセンブリ内で取得された。真空センサにより真空チャンバ内の真空形成が確認されると、制御機構が、英数字マーク及びバーコードからなるマークをトランスミッション・ケースに焼成したレンズを通して、上述の特性を有するレーザ光を与えた。ガス、煙、破片、及び他の副産物が、煙抜き取りアセンブリを通して、上述の吸い込み及び／又はベンチュリ作用によりマーキング・チャンバから引き込まれ、それに応じて廃棄される。マーキング・プロセスの完了により、真空が中断され、安全シール・アセンブリ及びそのようにマーキングされた部品が分離され、安全シール・アセンブリは後退される。トランスミッション・ケース上に形成されたマークは視覚検査により検査され、マークはすべての要求される／望まれるパラメータを通る。
【００８５】
理解できるように、本発明は、過酷な環境においても信頼性をもって機能し、部品又は他の製品の正確なマーキングを保証することができ、こうした部品又は他の製品が損傷するか或いは別の方法により損なわれたとき及び／又はこうした部品又は製品がマーキングのために適当に位置決めされていないときに知らせて、修正ステップを取ることができ、閉じ込められたマーキング空間から光が逃げることを防ぎ、利便性をもって製造することができ、動作又は修理が厄介ではない、レーザ・マーキング・システム及び方法を提供する。本発明が、最小のフットプリント領域において、こうしたレーザ・マーキング・システム及び装置を提供することは特に有利である。さらに、レーザ・マーキング・システム及び装置が動作する環境、例えば自動車組み立てライン又は他の製造施設は過酷であることがあるが、マーキング・チャンバ自体はマーキング・チャンバにより部品を製造するための信頼性のある清潔な環境を与えることが本発明の利点である。
【００８６】
本発明は、例示目的のために、詳細が前述されたが、こうした詳細は、その目的のために過ぎず、その変形態様は、特許請求の範囲により制限されることができるものを除いて、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、当業者により行うことができることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】マーキングされる部品から離間した関係の装置を示す本発明のレーザ・マーキング・システム及び装置の１つの実施形態の斜視図である。
【図２】マーキングされる部品に対してシールされた装置を示す図１のレーザ・マーキング・システム及び装置の斜視図である。
【図３】部品のない図１のレーザ・マーキング・システム及び装置の斜視図である。
【図４】図３のレーザ・マーキング・システム及び装置の正面図である。
【図５】図３のレーザ・マーキング・システム及び装置の側面図である。
【図６】図３のレーザ・マーキング・システム及び装置の背面図である。
【図７】図３のレーザ・マーキング・システム及び装置の平面図である。
【図８】装置の内部部品の１つの実施形態を示すように、カバーを取り外した状態を示す図３のレーザ・マーキング・システム及び装置の斜視図である。
【図９】本発明のレール・アセンブリの１つの実施形態の斜視図である。
【図１０】レール・アセンブリの内部部品を示すように、カバーを取り外した状態を示す図９のレール・アセンブリの斜視図である。
【図１１】レール・アセンブリの構成部品を示す図１０のレール・アセンブリの分解斜視図である。
【図１２】図１１の安全シール・アセンブリのシーリング・ヘッドの内側及び外側真空カップの同心関係、及び本発明の真空チャンバとマーキング・チャンバを示す正面図である。
【図１３】マーキング・チャンバ内に真空を生成するのに付加的な真空ライン及び弁体が用いられる、図１１と同様な本発明の代替的な実施形態の斜視図である。
【図１４】ｙ字形のレーザ・チューブを示す本発明の代替的なレール・アセンブリの斜視図である。
【図１５】カバーの取り外しを示す図１４のレール・アセンブリの斜視図である。
【図１６】図１５のレール・アセンブリの平面図である。
【図１７】図１６の線Ａ−Ａに沿った横断面図である。
【図１８】図１４の実施形態の内側及び外側真空カップの正面図である。
【図１９】マーキング・チャンバ内に真空を生成する状態を示す図１４と同様な本発明の代替的な実施形態の平面図である。
【図２０】煙吸引ラインのないマーキング・チャンバに真空が引き込まれる代替的な実施形態を示す図１９と同様な平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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