(57)【要約】  製品をマーキングするためのレーザーマーキングシステムであって、レーザー光を供給するためのレーザー光源と、製品上にレーザー光を投射するためのマーキングヘッドと、レーザー光と製品との間の相互作用によって生成された物質を抽出するための抽出流体の流れを生成するように構成された抽出装置を備えるハウジングと、レーザー光源およびマーキングヘッドを制御するための制御装置とを備えるレーザーマーキングシステム。レーザーマーキングシステムは、ハウジングをマーキングヘッドに接続するアンビリカルアセンブリをさらに備える。【選択図】図１
2021504150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品にマーキングするためのレーザーマーキングシステムであって、
レーザー光を供給するためのレーザー光源と、
前記製品上に前記レーザー光を投射するためのマーキングヘッドと、
前記レーザー光と前記製品との間の相互作用によって生成された物質を抽出するための抽出流体の流れを生成するように構成された抽出装置と、前記レーザー光源および前記マーキングヘッドを制御するための制御装置とを含むハウジングと、
を備え、
前記ハウジングを前記マーキングヘッドに接続するアンビリカルアセンブリをさらに備えることを特徴とする、レーザーマーキングシステム。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記レーザー光源を備える、請求項１に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項３】
前記マーキングヘッドは、前記レーザー光源を備える、請求項１に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項４】
前記マーキングヘッドは、前記レーザーマーキングシステムのユーザーを迷放射線から保護するための放射線シールドを備える、請求項１から３のいずれかに記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項５】
前記放射線シールドは、前記放射線シールドの一部と前記製品との間の間隙から放出される放射線を検出するように構成されたセンサを備える、請求項４に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項６】
前記放射線シールドは、前記抽出装置に流体的に結合される統合抽出入口を備える、請求項４または５に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項７】
前記統合抽出入口は、前記製品に実質的に隣接して位置決めされるように構成可能である、請求項６に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項８】
前記放射線シールドは、抑制流体の流れを供給して、前記マーキングヘッドの光学素子上に入るデブリ量を低減するように構成された導管を備える、請求項４から７のいずれか一項に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項９】
前記放射線シールドは、迷放射線から前記レーザーマーキングシステムのユーザーに対するさらなる保護を提供するためのフランジを備える、請求項４から８のいずれか一項に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項１０】
前記放射線シールドは、迷放射線から前記レーザーマーキングシステムのユーザーに対するさらなる保護を提供するための前記放射線シールドと前記製品との間の間隙を低減するように配置された可撓性部材を備える、請求項４から９のいずれか一項に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項１１】
前記抽出装置は、前記レーザー光源を冷却するように構成される、請求項１から１０のいずれかに記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項１２】
前記抽出装置は、抽出流体の流れをレーザー光源に向けて、それにより前記レーザー光源を冷却するように構成される、請求項１１に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項１３】
前記ハウジングは、前記抽出流体が前記レーザー光源に向けられる前に前記抽出流体を冷却するように構成された冷却装置を備える、請求項１２に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項１４】
前記抽出装置は、前記レーザー光源を冷却するように構成された熱交換器を備える、請求項１から１３のいずれかに記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項１５】
前記抽出装置は、前記抽出流体の流れを生成するように構成されたファンを備える、請求項１２または請求項１２を引用するいずれかの請求項に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項１６】
前記抽出装置は、前記物質の少なくとも一部を捕らえるように構成されたフィルターを備える、請求項１から１５のいずれかに記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項１７】
前記マーキングヘッドは、二次元視野内の特定の場所に向けるために電磁放射線をステアリングするように構成された電磁放射線ステアリング機構を備える、請求項１から１６のいずれか一項に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項１８】
前記マーキングヘッドは、可変光路長アセンブリの入力から出力までの光路を定めるように構成された可変光路長アセンブリを備える、請求項１７に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項１９】
前記マーキングヘッドは、集束光学系を備える、請求項１７または１８に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項２０】
前記マーキングヘッドは、コリメーターを備える、請求項１７から１９のいずれかに記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項２１】
前記マーキングヘッドは、実質的に円筒形である、請求項１７から２０のいずれか一項に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項２２】
前記マーキングヘッドは、前記マーキングヘッドの構成要素の冷却を行うための冷却システムを備える、請求項１７から２１のいずれか一項に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項２３】
前記冷却システムは、前記マーキングヘッドの前記構成要素を冷却するために、前記放射線シールドの前記抑制流体を使用するように構成されている、請求項２２に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項２４】
前記アンビリカルアセンブリは、導電性ケーブルおよび流体を送るためのダクトを備える、請求項１から２３のいずれかに記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項２５】
前記導電性ケーブルは、制御信号を伝送するように構成される、請求項２４に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項２６】
前記導電性ケーブルは、センサ信号を伝送するように構成される、請求項２４または２５に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項２７】
前記導電性ケーブルは、電力を伝送するように構成される、請求項２４から２６のいずれか一項に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項２８】
前記ダクトは、前記抑制流体を前記放射線シールドに送るように構成される、請求項２４から２７のいずれか一項に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項２９】
前記ダクトは、前記放射線シールドから前記抽出流体を送るように構成される、請求項２４から２８のいずれか一項に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項３０】
前記製品の存在を検出するように構成された検出器をさらに備える、請求項１から２９のいずれかに記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項３１】
エンコーダーをさらに備える、請求項１から３０のいずれかに記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項３２】
ユーザーインターフェースをさらに備える、請求項１から３１のいずれかに記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項３３】
前記レーザー光源に電力を供給するための電源をさらに備える、請求項１から３２のいずれかに記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項３４】
前記電源は、ハウジング内に配置される、請求項３３に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項３５】
レーザーマーキングシステムのためのアンビリカルアセンブリであって、該アンビリカルアセンブリは、内側アンビリカルを備え、該内側アンビリカルはレーザー光を伝送するための光ファイバーと、導電性ケーブルとを備え、
前記アンビリカルアセンブリは、流体を送るための外側導管をさらに備え、
前記外側導管は、前記内側アンビリカルを収容するように構成される、アンビリカルアセンブリ。
【請求項３６】
前記外側導管の内部容積は、レーザーマーキングシステムのマーキングヘッドを収容するのに十分な大きさである、請求項３５に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項３７】
前記外側導管は、レーザーマーキングシステムのマーキングヘッドに可逆的に接続可能である、請求項３５、または３６に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項３８】
前記外側導管は、レーザーマーキングシステムのハウジングに可逆的に接続可能である、請求項３５から３７のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項３９】
前記内側アンビリカルは、レーザーマーキングシステムのマーキングヘッドに可逆的に接続可能である、請求項３５から３８のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項４０】
前記内側アンビリカルは、レーザーマーキングシステムのハウジングに可逆的に接続可能である、請求項３５から３９のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項４１】
前記外側導管は、前記内側アンビリカルから可逆的に取り外し可能である、請求項３５から４０のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項４２】
前記外側導管は、分離可能である、請求項３５から４１のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項４３】
前記内側アンビリカルを洗浄するように構成されたスクラバーをさらに備える、請求項３５から４２のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項４４】
前記アンビリカルアセンブリは、流体またはデブリの進入を防止するために、レーザーマーキングシステムのマーキングヘッドおよびハウジングに可逆的にシール可能である、請求項３５から４３のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項４５】
前記内側アンビリカルの外面および前記外側導管の内面は、化学的耐性材料を含む、請求項３５から４４のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項４６】
前記内側アンビリカルの外面および前記外側導管の内面は、耐熱性材料を含む、請求項３５から４５のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項４７】
前記内側アンビリカルの外面および前記外側導管の内面は、耐水性材料を含む、請求項３５から４６のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項４８】
前記内側アンビリカルの外面または前記外側導管の内面は、滑らかである、請求項３５から４７のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項４９】
前記内側アンビリカルおよび前記外側導管は、衛生材料から形成される、請求項３５から４８のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項５０】
前記導電性ケーブルは、制御信号を伝送するように構成される、請求項３５から４９のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項５１】
前記導電性ケーブルは、センサ信号を伝送するように構成される、請求項３５から５０のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項５２】
前記導電性ケーブルは、電力を伝送するように構成される、請求項３５から５１のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項５３】
前記内側アンビリカルは、流体を送るためのダクトをさらに備える、請求項３５から５２のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項５４】
前記ダクトは、レーザーマーキングシステムのマーキングヘッドに抑制流体を送るように構成される、請求項５３に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項５５】
前記外側導管は、レーザーマーキングシステムのマーキングヘッドから抽出流体を送るように構成される、請求項３５から５４のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項５６】
前記アンビリカルアセンブリは、前記アンビリカルアセンブリを排気システムに接続するためのポートを備える、請求項３５から５５のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリ。
【請求項５７】
製品をマーキングするためのレーザーマーキングシステムであって、
レーザー光を供給するためのレーザー光源と、
前記製品上に前記レーザー光を投射するためのマーキングヘッドと、
前記レーザー光と前記製品との間の相互作用によって生成された物質を抽出するための抽出流体の流れを生成するように構成された抽出装置と、前記レーザー光源および前記マーキングヘッドを制御するための制御装置とを含むハウジングと、
請求項３５から５６のいずれか一項に記載のアンビリカルアセンブリと、
を備え、
前記アンビリカルアセンブリは、前記ハウジングを前記マーキングヘッドに接続するように構成される、レーザーマーキングシステム。
【請求項５８】
放射線シールドを備えるレーザーマーキングシステムのためのマーキングヘッドであって、前記放射線シールドは、迷放射線から前記レーザーマーキングシステムのユーザーを保護するように構成されており、前記放射線シールドは、前記放射線シールドの一部とマーキングされる製品との間の間隙から放出される放射線を検出するように構成されたセンサを備える、マーキングヘッド。
【請求項５９】
前記放射線シールドは、前記抽出装置に流体的に結合される統合抽出入口を備える、請求項５８に記載のマーキングヘッド。
【請求項６０】
前記統合抽出入口は、前記製品に実質的に隣接して位置決めされるように構成可能である、請求項５８または５９に記載のマーキングヘッド。
【請求項６１】
前記放射線シールドは、抑制流体の流れを供給して、前記マーキングヘッドの光学素子上に入るデブリ量を低減するように構成された導管を備える、請求項５８〜６０のいずれか一項に記載のマーキングヘッド。
【請求項６２】
前記放射線シールドは、迷放射線から前記レーザーマーキングシステムのユーザーに対するさらなる保護をもたらすためのフランジを備える、請求項５８から６１のいずれか一項に記載のマーキングヘッド。
【請求項６３】
前記放射線シールドは、迷放射線から前記レーザーマーキングシステムのユーザーに対するさらなる保護をもたらすための前記放射線シールドと前記製品との間の間隙を低減するように配置された可撓性部材を備える、請求項５８から６２のいずれか一項に記載のマーキングヘッド。
【請求項６４】
前記放射線シールドは、可撓性材料から形成される、請求項５８から６３のいずれか一項に記載のマーキングヘッド。
【請求項６５】
前記放射線シールドは、拡張可能または収縮可能である、請求項５８から６４のいずれか一項に記載のマーキングヘッド。
【請求項６６】
デブリを捕らえるためのフィルターをさらに備える、請求項５８から６５のいずれか一項に記載のマーキングヘッド。
【請求項６７】
前記放射線シールドが前記マーキングヘッドに接続されていない場合、放射線の提供を無効にするように構成された安全装置をさらに備える、請求項５８から６６のいずれか一項に記載のマーキングヘッド。
【請求項６８】
レーザーマーキングシステムのためのマーキングヘッドであって、前記マーキングヘッドは、製品上にレーザー光を投射するように構成されており、前記マーキングヘッドは、前記レーザーマーキングシステムのユーザーを迷放射線から保護するように構成された放射線シールドを備え、前記放射線シールドは、
放射経路を定める内壁と、
流体流路が前記内壁との間に定められるように前記内壁に対して配置された外壁と、
を備え、
前記流体流路は、放射線光とマーキングされる製品との間の相互作用によって生成された物質を抽出するための抽出装置に取り付け可能である、マーキングヘッド。
【請求項６９】
前記放射経路は、前記内壁によってレーザー光源からマーキングされる製品に向かって定められる、請求項６８に記載のマーキングヘッド。
【請求項７０】
前記内壁は、放射線がマーキングされる前記製品に向かって出射するのを可能にするように構成された放射線出口開口を定める、請求項６８または６９に記載のマーキングヘッド。
【請求項７１】
前記放射線光と前記製品との間の相互作用によって生成された物質を抽出するための抽出流体入口をさらに備える、請求項６８から７０のいずれか一項に記載のマーキングヘッド。
【請求項７２】
前記抽出流体入口は、前記放射線出口開口に隣接して設けられる、請求項７０および７１に記載のマーキングヘッド。
【請求項７３】
前記抽出流体入口は、前記放射線出口開口の周りに設けられる、請求項７２に記載のマーキングヘッド。
【請求項７４】
前記マーキングヘッドは、アンビリカルアセンブリに結合されるように構成され、前記アンビリカルアセンブリは、前記放射線シールドと抽出装置との間の流体流路を定める、請求項６８から７３のいずれか一項に記載のマーキングヘッド。
【請求項７５】
前記マーキングヘッドは、前記アンビリカルアセンブリ内に設けられた制御キャリアによって供給される制御信号を受信するように構成される、請求項７４に記載のマーキングヘッド。
【請求項７６】
前記マーキングヘッドは、前記アンビリカルアセンブリ内に設けられた放射線ガイドから放射線を受け取るように構成される、請求項７４または７５に記載のマーキングヘッド。
【請求項７７】
前記マーキングヘッドは、二次元視野内の特定の場所に向けるために電磁放射線をステアリングするように構成された電磁放射線ステアリング機構を備える、請求項６８から７６のいずれか一項に記載のマーキングヘッド。
【請求項７８】
前記マーキングヘッドは、可変光路長アセンブリの入力から出力までの光路を定めるように構成された可変光路長アセンブリを備える、請求項６８から７７のいずれか一項に記載のマーキングヘッド。
【請求項７９】
請求項６８〜７７のいずれか一項に記載のマーキングヘッドを備える、請求項１〜３４いずれか一項に記載のレーザー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、レーザーマーキングシステムに関する。本開示の態様および実施構成は、概して、レーザースキャニングおよびレーザーマーキング機器を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
現在のレーザーマーカーおよびスキャナーは、包装ならびに構成要素マーキング生産ラインでの自動化された生産作業中に制限される。現在のレーザーマーカーおよびスキャナーは、一般に、マーキングされる品物に関連して生産システムにしっかりと固定される。
【０００３】
公知のレーザーマーキングシステムの多くは、レーザーマーキングシステムの種々の構成要素のための複数の大型ハウジングを備える。例えば、公知のレーザーマーキングシステムの多くは、レーザー光源のためのハウジング、抽出装置のためのハウジング、冷却システムのためのハウジング、生産ラインの一部を囲む大きな放射線シールドユニット、並びにレーザーマーキングシステムの種々の構成要素を合わせて接続する複数の柔軟性のないケーブルおよび／または導管を備える。これによって、公知のレーザーマーキングシステムは、使用時に柔軟性がなく、生産ライン上に設置するのが困難でありさらに生産ラインのまわりで巧妙に操作することが困難である、大型で重量がありかつ面倒なシステムになる傾向がある。また、公知のレーザーマーキングシステムに関連する安全要求事項（例えば、放射線安全要求事項および／または煙排出要求事項）は、公知のレーザーマーキングシステムの設置および安全な使用をさらに困難にする。公知のレーザーマーキングシステムを設置および使用するために、一般に、生産ラインの所有者は、専用レーザーマーキングシステム構成要素（例えば、放射線シールドユニット）を特別な生産ラインに合わせて設計および構築できるように、最初に安全管理者と共に生産ラインの評価を体系化する必要があり、費用と時間のかかるプロセスにつながる。公知のレーザーマーキングシステムに関連する問題は、生産ラインの所有者に共通して、種々のマーキングシステム（例えば、連続インクジェットマーキングシステム）を公知のレーザーマーキングシステムで置き換えることを嫌がる点である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、本明細書で特定されるか又は他のどこで特定されかに関わらず、先行技術の１または２以上の問題を未然に防ぐかまたは軽減するレーザーマーキングシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示される態様および実施形態は、光学式スキャニングまたはマーキングシステム、例えば、レーザー式スキャニングまたはマーキングシステムを生産システムに容易に統合することを可能にする。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、製品にマーキングするためのレーザーマーキングシステムが提供される。レーザーマーキングシステムは、レーザー光を供給するためのレーザー光源と、レーザー光を製品に投射するためのマーキングヘッドと、ハウジングとを備える。ハウジングは、レーザー光と製品との間の相互作用によって生成された物質を抽出するための抽出流体の流れを生成するように構成された抽出装置と、レーザー光源およびマーキングヘッドを制御するための制御装置と、を備える。レーザーマーキングシステムは、ハウジングをマーキングヘッドに接続するアンビリカルアセンブリ（umbilical assembly、連結物アセンブリ）をさらに備える。
【０００７】
抽出される物質は、例えば、粒子状物質および／またはガス状物質を含むことができる。
【０００８】
公知のレーザーマーキングシステムは、種々の構成要素のための複数の大型ハウジングを含むことが多く、公知のレーザーマーキングシステムを生産ライン上に設置するのを面倒で困難なものにしている。レーザーマーキングシステムは、好都合なことに、生産ライン上に設置および使用するのを容易でありかつエンドユーザーにより単純なシステムを提供する、十分に統合された解決策を提供する。
【０００９】
ハウジングは、レーザー光源を含むことができる。レーザー光源は、例えば、ＣＯ2レーザーとすることができる。
【００１０】
マーキングヘッドは、レーザー光源を含むことができる。レーザー光源は、例えば、マーキングヘッド内に取り付けることができるダイオードレーザーとすることができる。
【００１１】
マーキングヘッドは、レーザーマーキングシステムのユーザーを迷放射線から保護するための放射線シールドを備えることができる。
【００１２】
放射線シールドは、レーザーマーキングシステムのユーザーに到達するレーザー放射線を吸収する、方向を変える、さもなければ遮断する役割を果たすことができ、これにより、好都合なことに、レーザーマーキングシステムのユーザーに対してしっかりした保護を提供する。公知の放射線シールドは、マーキングヘッドならびにレーザー光源、および／またはレーザーマーキングシステムが使用される生産ラインの少なくとも一部を収容する大型ボックスの形をとることが多い。本明細書に開示された小型の統合された放射線シールドは、好都合なことに、生産ラインで一般に使用される大型の放射線シールドユニットを回避しながら、生産ライン上にマーキングヘッドを位置決めする際により大きな柔軟性をもたらす。
【００１３】
放射線シールドは、シールドの一部と製品との間の間隙から放出される放射線を検出するように構成されたセンサを備えることができる。
【００１４】
センサは、漏出する放射線を検出して、放射線シールドがレーザーの安全要求事項を満たすのに十分な量の迷光を遮断しているか否かを判定するのを目的とすることができる。
【００１５】
センサは、製品から放出される放射線を検出するように構成することができる。例えば、センサは、製品から散乱した放射線を検出するように構成することができる。
【００１６】
放射線シールドは、抽出装置に流体的に結合された統合抽出入口を備えることができる。
【００１７】
統合抽出入口は、好都合なことに、レーザー光がマーキングすべき製品上に入射したときに生成される望ましくない物質（例えば、デブリ、微粒子、ガスなど）を除去するコンパクトな手段を提供する。
【００１８】
統合抽出入口は、製品に実質的に隣接して位置決めされるように構成可能とすることができる。製品に実質的に隣接して位置決めされるように構成可能な統合抽出入口は、好都合なことに、改善された物質の除去を可能にする。
【００１９】
放射線シールドは、抑制流体の流れを供給して、マーキングの光学素子上に入るデブリ量を低減するように構成された導管を備えることができる。
【００２０】
抑制流体を供給する導管は、好都合なことに、マーキングヘッドの光学系を清潔に保ち、望ましくない物質によって引き起こされるマーキングヘッドに対する損傷のリスクを低減するコンパクトな手段を提供する。導管を放射線シールドに統合すると、好都合なことに、公知のマーキングシステムと比較して、レーザーマーキングシステムのサイズが小さくなる。
【００２１】
放射線シールドは、迷放射線からレーザーマーキングシステムのユーザーに対するさらなる保護を提供するフランジを備えることができる。
【００２２】
フランジは、好都合なことに、製品から、および／またはマーキングヘッドと製品との間から放出される残留放射線からのさらなる保護を提供する。フランジは、例えば、放射線シールドの端部からのラビリンス突出部などの何らかの所望の形をとることができる。
【００２３】
放射線シールドは、迷放射線からレーザーマーキングシステムのユーザーに対するさらなる保護を提供するための放射線シールドと製品との間の間隙を低減するように配置された可撓性部材を備えることができる。
【００２４】
可撓性部材は、好都合なことに、製品から、および／またはマーキングヘッドと製品との間から放出される残留放射線からの保護を提供する。可撓性部材は、マーキングヘッドと製品との間の間隙を完全に閉じることができ、これにより、実質的にすべての放射線がレーザーマーキングシステムのユーザーに到達するのを阻止する。可撓性部材の可撓性は、好都合なことに、マーキングヘッドおよび／または製品に損傷を与えることなく、マーキングされる製品の形態または高さの寸法誤差に対応することができる。
【００２５】
抽出装置は、レーザー光源を冷却するように構成することができる。公知のレーザーマーキングシステムは、別個の冷却システムを備える場合が多い。これは、好都合なことに、抽出装置の特徴を利用してレーザー光源を冷却し、結果として、別個の冷却システムの必要性をなくす。これは結果として、レーザーマーキングシステムのサイズ及び複雑性を低減する。
【００２６】
抽出装置は、電源を冷却するように構成することができる。抽出装置は、制御装置を冷却するように構成することができる。
【００２７】
抽出装置は、抽出流体の流れをレーザー光源に向けて、それによりレーザー光源に冷却するように構成することができる。
【００２８】
抽出流体は、空気とすることができる。
【００２９】
抽出流体は、濾過後にレーザー光源に供給することができる。抽出流体は、放射線と製品との間の相互作用によって生成された物質を抽出するために使用される前に、レーザー光源に供給することができる。
【００３０】
ハウジングは、抽出流体がレーザー光源に向けられる前に抽出流体を冷却するように構成された冷却装置を備えることができる。冷却装置は、圧縮機とすることができる。
【００３１】
抽出装置は、レーザー光源を冷却するように構成された熱交換器を備えることができる。抽出装置は、抽出流体の流れを生成するように構成されたファンを備えることができる。抽出装置は、物質の少なくとも一部を捕らえるように構成されたフィルターを備えることができる。
【００３２】
マーキングヘッドは、二次元視野内の特定の場所に向けるために電磁放射線をステアリング（steering）するように構成された電磁放射線ステアリング機構を備えることができる。
【００３３】
マーキングヘッドは、可変光路長アセンブリの入力から出力までの光路を定めるように構成された可変光路長アセンブリを備えることができる。
【００３４】
マーキングヘッドは、集束光学系を備えることができる。
【００３５】
マーキングヘッドは、コリメーターを備えることができる。
【００３６】
マーキングヘッドは、実質的に円筒形とすることができる。
【００３７】
マーキングヘッドは、約４００ｍｍ未満の第１の方向での第１の寸法と、約６０ｍｍ未満の第１の方向に直交する第２の方向での第２の寸法を有することができる。マーキングヘッドは、約６０ｍｍ未満の第１の方向および第２の方向に直交する第３の方向での第３の寸法を有することができる。
【００３８】
マーキングヘッドは、マーキングヘッドの構成要素の冷却を行うための冷却システムを備えることができる。冷却システムは、例えば、マーキングヘッドの構成要素（例えば、電磁放射線ステアリング機構）のモータまたはアクチュエータ（例えば、検流計）を冷却することができる。冷却システムは、マーキングヘッドの構成要素を冷却するために放射線シールドの抑制流体を使用するように構成することができる。これは、好都合なことに、抑制流体の二重機能を可能にし、それにより別個の冷却システムの必要性がなくなる。
【００３９】
アンビリカルアセンブリは、流体を送るための導電性ケーブルおよびダクトを備えることができる。ハウジングがレーザー光源を備える場合、アンビリカルアセンブリは、レーザー光を伝送するための光ファイバーをさらに備えることができる。
【００４０】
導電性ケーブルは、制御信号を伝送するように構成することができる。制御信号は、例えば、安全表示灯および／またはレーザー光源を制御するための信号を含むことができる。
【００４１】
導電性ケーブルは、センサ信号を伝送するように構成することができる。センサ信号は、例えば、十分な量の放射線が放射シールドによって遮断されていることを示す放射線シールドのセンサからの信号を含むことができる。
【００４２】
導電性ケーブルは、電力を伝送するように構成することができる。例えば、電力は、電源から例えば可変光路アセンブリなどのマーキングヘッドの構成要素に伝送することができる。
【００４３】
ダクトは、抑制流体を放射線シールドに送るように構成することができる。ダクトは、抽出流体を放射線シールドから送るように構成することができる。
【００４４】
レーザーマーキングシステムは、製品の存在を検出するように構成された検出器をさらに備えることができる。
【００４５】
レーザーマーキングシステムは、エンコーダーをさらに備えることができる。
【００４６】
レーザーマーキングシステムは、ユーザーインターフェースをさらに備えることができる。
【００４７】
レーザーマーキングシステムは、レーザー光源に電力を供給するための電源をさらに備えることができる。電源は、ハウジング内に配置することができる。
【００４８】
本発明の第２の態様によれば、内側アンビリカル（inner umbilical、内側連結物）を備える、レーザーマーキングシステムのためのアンビリカルアセンブリが提供される。内側アンビリカルは、レーザー光を伝送するための光ファイバーおよび導電性ケーブルを備える。アンビリカルアセンブリは、流体を送るための外側導管をさらに備える。外側導管は、内側アンビリカルを収容するように構成される。
【００４９】
アンビリカルアセンブリは、好都合なことに、煙／デブリ抽出器としての役割を果たしながら、レーザーマーキングシステムのマーキングヘッドに放射線を伝送しかつ電力を供給するための統合された解決策を提供する。アンビリカル（umbilical、連結物）は、公知のレーザーマーキングシステムと比較して、レーザーマーキングシステムの複雑性を大幅に低減し、レーザーマーキングシステムを生産ライン上に設置して使用するのをより容易にすることができる。
【００５０】
外側導管の内部容積は、レーザーマーキングシステムのマーキングヘッドを収容するのに十分な大きさとすることができる。レーザーマーキングシステムのマーキングヘッドを収容するのに十分な大きさの外側導管の内部容積を有することは、好都合なことに、内側アンビリカルをハウジングまたはマーキングヘッドのいずれかから切り離すことなく外側アンビリカル（outer umbilical、外側連結物）アセンブリを取り外すことを可能にする。
【００５１】
外側導管は、レーザーマーキングシステムのマーキングヘッドに可逆的に接続可能とすることができる。外側導管は、レーザーマーキングシステムのハウジングに可逆的に接続可能とすることができる。
【００５２】
内側アンビリカルは、レーザーマーキングシステムのマーキングヘッドに可逆的に接続可能とすることができる。内側アンビリカルは、レーザーマーキングシステムのハウジングに可逆的に接続可能とすることができる。
【００５３】
外側導管は、内側アンビリカルから可逆的に取り外し可能とすることができる。
【００５４】
これは、好都合なことに、アンビリカルアセンブリを切り離すことなく内側アンビリカルへのアクセスを可能にする。例えば、使用中、内側アンビリカルの外面は、抽出装置によって抽出された物質で汚染される可能性がある。外側導管を内側アンビリカルから取り外し可能とすることにより、外側導管は、洗浄または交換することができる。外側アンビリカルを取り外した状態で、内側アンビリカルを洗浄することもできる。このような洗浄プロセスは、定期的に（例えば、６ヶ月ごとに）繰り返すことができる。
【００５５】
外側導管は、分離可能とすることができる。外部導管は、例えば、分割すること、もしくは分かれることができ、好都合なことに、内側アンビリカルをハウジングまたはマーキングヘッドから切り離すことなく、外側導管を取り外すことおよび／または交換することができる。
【００５６】
アンビリカルアセンブリは、内側アンビリカルを洗浄するように構成されたスクラバーをさらに備えることができる。スクラバーは、好都合なことに、ユーザーが内側アンビリカルを洗浄するのをより容易にする統合された洗浄解決策を提供する。
【００５７】
アンビリカルアセンブリは、流体および／またはデブリの進入を防止するために、マーキングヘッドおよびレーザーマーキングシステムのハウジングに可逆的にシール可能とすることができる。
【００５８】
内側アンビリカルの外面および／または外側導管の内面は、化学的耐性材料を含むことができる。内側アンビリカルの外面および／または外側導管の内面は、耐熱性材料を含むことができる。内側アンビリカルの外面および／または外側導管の内面は、耐水材料を含むことができる。内側アンビリカルの外面および／または外側導管の内面は、滑らかとすることができる。
【００５９】
内側アンビリカルおよび／または外側導管は、衛生材料から形成することができる。衛生材料は、例えば、食品産業での使用が認可されている材料とすることができる。
【００６０】
導電性ケーブルは、制御信号を伝送するように構成することができる。導電性ケーブルは、複数の制御信号を伝送するように構成することができる。導電性ケーブルは、センサ信号を伝送するように構成することができる。導電性ケーブルは、複数のセンサ信号を伝送するように構成することができる。
【００６１】
導電性ケーブルは、電力を伝送するように構成することができる。
【００６２】
内側アンビリカルは、流体を伝送するためのダクトをさらに備えることができる。ダクトは、抑制流体をレーザーマーキングシステムのマーキングヘッドに送るように構成することができる。ダクトは、抑制流体を放射線シールドに伝送するように構成することができる。ダクトは、レーザーマーキングシステムのマーキングヘッドから抽出流体を送るように構成することができる。ダクトは、放射線シールドから抽出流体を送るように構成することができる。
【００６３】
アンビリカルアセンブリは、これを排気システムに接続するためのポートを備えることができる。外側導管は、レーザーマーキングシステムのマーキングヘッドから抽出流体を送るように構成することができる。外側導管は、排気システムに接続可能とすることができる。
【００６４】
また、製品にマーキングするためのレーザーマーキングシステムが提供される。レーザーマーキングシステムは、レーザー光を供給するためのレーザー光源、製品にレーザー光を投射するためのマーキングヘッド、およびレーザー光と製品との間の相互作用によって生成された物質を抽出するための抽出流体の流れを生成するように構成された抽出装置とレーザー光源およびマーキングヘッドを制御するための制御装置とを含むハウジングを備える。レーザーマーキングシステムは、本発明の第２の態様によるアンビリカルアセンブリをさらに備え、アンビリカルアセンブリは、ハウジングをマーキングヘッドに接続するように構成されている。
【００６５】
本発明の第３の態様によれば、放射線シールドを備えるレーザーマーキングシステムのためのマーキングヘッドが提供され、放射線シールドは、迷放射線からレーザーマーキングシステムのユーザーを保護するように構成され、放射線シールドは、シールドの一部とマーキングされる製品との間の間隙から放出される放射線を検出するように構成されたセンサを備える。
【００６６】
代替的にまたは追加的に、センサは、マーキングされる製品から放出された放射線を検出するように構成することができる。例えば、センサは、製品から散乱した放射線を検出するように構成することができる。
【００６７】
センサは、漏出する放射線を検出して、放射線シールドがレーザーの安全要求事項を満たすのに十分な量の迷光を遮断しているか否かを判定するようになっている。
【００６８】
放射線シールドは、抽出装置に流体的に結合される統合抽出入口を備えることができる。統合抽出入口は、二重壁構造、例えば同心円を備えることができる。統合抽出入口は、製品に実質的に隣接して位置決めされるように構成可能とすることができる。
【００６９】
放射線シールドは、抑制流体の流れを供給して、マーキングヘッドの光学素子上に入るデブリ量を低減するように構成された導管を備えることができる。抑制流体の流れは、デブリをマーキングヘッドから押しのけるように構成することができる。
【００７０】
放射線シールドは、迷放射線からレーザーマーキングシステムのユーザーにさらなる保護を提供するためのフランジを備えることができる。フランジは、迷光をさらに遮断するように構成されたシールドからのラビリンス突出部またはコーン状突出部を備えることができる。
【００７１】
放射線シールドは、放射線シールドと製品との間の間隙を低減して、迷放射線からレーザーマーキングシステムのユーザーにさらなる保護を提供するように配置された可撓性部材を備えることができる。放射線シールドは、可撓性材料から形成された部分を含むことができる。放射線シールドは、可撓性材料から形成することができる。
【００７２】
放射線シールドは、例えば、放射線シールドの内部容積に空気または別の流体を追加または除去することによって、拡張可能または収縮可能とすることができる。
【００７３】
マーキングヘッドは、デブリを捕らえるためのフィルターをさらに備えることができる。
【００７４】
マーキングヘッドは、放射線シールドがマーキングヘッドに接続されていない場合、放射線の提供を無効にするように構成された安全装置をさらに備えることができる。安全装置は、ＲＦＩＤまたはインターロックとすることができる。
【００７５】
本発明の第４の態様によれば、レーザーマーキングシステムのためのマーキングヘッドが提供され、マーキングヘッドは、製品上にレーザー光を投射するように構成されている。マーキングヘッドは、レーザーマーキングシステムのユーザーを迷放射線から保護するように構成された放射線シールドを備え、放射線シールドは、放射経路を定める内壁と、流体流路が内壁と外壁との間に定められるように内壁に対して配置された外壁とを備え、流体流路は、放射線光とマーキングされる製品との間の相互作用によって生成された物質を抽出するための抽出装置に取り付け可能である。
【００７６】
物質（例えば、デブリ、煙）を抽出するための流体流路を放射線シールドと統合して提供することにより、簡素化されたレーザーマーキングヘッドを提供することが可能であり、これにより設置がより簡単になる。すなわち、ユーザーがレーザーマーキングヘッドを設置し、これとは別に放射線シールドを提供し、さらに抽出を提供することを必要とするのではなく、マーキングヘッドは、単純に生産ラインの近くに配置して作動させることができる。
【００７７】
放射経路は、内壁によってレーザー光源からマーキングされる製品に向かって定めることができる。内壁は、放射線の出口開口を定め、放射線がマーキングされる製品に向かって出射するのを可能にするように構成することができる。
【００７８】
マーキングヘッドは、放射線光と製品との間の相互作用によって生成された物質を抽出するための抽出流体入口をさらに備えることができる。抽出流体入口は、放射線出口開口に隣接して設けることができる。抽出流体入口は、放射線出口開口の周りに設けることができる。例えば、抽出流体入口は、放射線出口開口の外周の周りに配置することができる。
【００７９】
マーキングヘッドは、アンビリカルアセンブリに結合されるように構成することができ、アンビリカルアセンブリは、放射線シールドと抽出装置との間の流路を定める。マーキングヘッドは、アンビリカルアセンブリ内に設けられた制御キャリアによって供給される制御信号を受信するように構成することができる。マーキングヘッドは、アンビリカルアセンブリ内に設けられた放射線ガイドから放射線を受け取るように構成することができる。
【００８０】
マーキングヘッドは、２次元視野内の特定の場所に向けるために電磁放射線をステアリングするように構成された放射線ステアリング機構を備えることができる。
【００８１】
マーキングヘッドは、可変光路長アセンブリの入力から出力までの光路を定めるように構成された可変光路長アセンブリを備えることができる。
【００８２】
本発明の第１の態様のレーザーマーキングシステムは、本発明の第３または第４の態様によるマーキングヘッドを備えることができる。
【００８３】
本発明の第３および第４の態様のマーキングヘッドは、本発明の第１の態様のレーザーマーキングシステムおよび／または本発明の第２の態様のアンビリカルの観点で記載された特徴部と組み合わせ得ることを理解されたい。
【００８４】
添付の図面は、縮尺通りに描かれることを意図していない。各図面において、さまざまな図面に示されている同一またはほぼ同一の各構成要素は、同様の符号で表されている。明確にするために、すべての構成要素がすべての図面内で表記されるとは限らない。本発明の実施形態は、以下に単に例示的に添付の概略図を参照して説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態によるレーザーマーキングシステムの概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態によるマーキングヘッドの概略拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態によるアンビリカルアセンブリの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００８６】
本明細書に開示される態様および実施形態は、以下の説明に記載されるかまたは図面に示される構成要素の構造および配置の詳細内容に限定されない。本明細書で開示される態様、および実施形態は、さまざまな方法で実施または実行することができる。
【００８７】
本明細書に開示される態様および実施形態は、レーザースキャニングまたはマーキングシステムを含む。レーザーマーキングシステムは、さまざまなタイプの品物または製品のための生産ラインで利用することができる。レーザーマーキングシステムは、バーコード、固有に識別マーク、有効期限、または生産ラインを通過する物品に関する他の情報を刻み込むために利用することができる。いくつかの実施形態では、二酸化炭素（ＣＯ2）ガスレーザーは、レーザーマーキングシステムで使用することができる。ＣＯ2レーザーは、９．３、９．６、１０．２、および１０．６マイクロメートル（μｍ）を中心に４つの主要な波長域の赤外光のビームを生成する。レーザーマーキングシステムで利用されるレーザーは、通常、数十ワットのレーザー出力レベルで作動する。
【００８８】
しかしながら、レーザースキャニングまたはマーキングシステムは、ＣＯ2レーザーの使用に限定されない。いくつかの態様および実施形態では、光学スキャナーまたはマーカーは、紫外線、可視光線、または近赤外線波長、または何らかの他のタイプのレーザーまたは光学照明光源で作動するレーザーを利用することができる。レーザースキャナーシステムでの可視光線レーザー光の使用は、ユーザーがレーザースキャナーの位置を調整できるようにスキャンされている物体を照らす場合に、またはレーザーが物体の所望の部分を照らすようにスキャンされている物体を照らす場合にユーザーがレーザー光を見ることができるという点で好都合であろう。
【００８９】
図１は、本発明の実施形態によるレーザーマーキングシステム１００の断面図を概略的に示す。レーザーマーキングシステム１００は、レーザー光（図示せず）を供給するためのレーザー光源１１０と、レーザー光を製品（図示せず）に投射するためのマーキングヘッド１２０とを備える。レーザーマーキングシステム１００は、レーザー光と製品との間の相互作用によって生成された物質を抽出するための抽出流体の流れを生成するように構成された抽出装置１４０を備えるハウジング１３０をさらに備える。図１の実施例では、ハウジング１３０は、レーザー光源１１０（例えば、ＣＯ2レーザー）を収容する。別の実施形態では、レーザー光源１１０（例えば、ダイオードレーザー）は、マーキングヘッド１２０内に収容することができる。レーザーマーキングシステム１００は、レーザー光源１１０およびマーキングヘッド１２０を制御するための制御装置１５０をさらに備える。レーザーマーキングシステム１００は、ハウジング１３０をマーキングヘッド１２０に接続するアンビリカルアセンブリ３５０をさらに備える。ハウジング１３０は、設置環境（例えば、一つの生産ライン）のまわりでのハウジング１３０の容易な移動を可能にする車輪５００を備えることができる。
【００９０】
マーキングヘッドは、レーザーマーキングシステム１００のユーザーを迷放射線から保護するための放射線シールド１７０を備える。放射線シールド１７０は、図２を参照してより詳細に示されかつ説明される。
【００９１】
レーザーマーキングシステム１００は、マーキング命令をマーキングヘッド１２０のための制御信号に変換するためのエンコーダーをさらに備えることができる。レーザーマーキングシステム１００は、ユーザーインターフェース、例えば、グラフィカルユーザーインターフェースをさらに備えることができる。ユーザーインターフェースは、制御装置１５０の一部を形づくることができる。ユーザーインターフェースは、例えば、視覚信号をユーザーに提示するための画面および／または音声信号をユーザーに提示するためのスピーカーを備えることができる。レーザーマーキングシステム１００は、レーザーマーキングシステム１００の遠隔制御のための送受信機を備えることができる。レーザーマーキングシステム１００は、モノのインターネットを介して、他の装置（例えば、レーザーマーキングシステムがその一部を形成する製造ライン上の）と統合するための接続（例えば、イーサネット接続のインターネット接続）を備えることができる。
【００９２】
図２は、図１のマーキングヘッド１２０の拡大断面図を概略的に示す。放射線シールド１７０は、マーキングされる製品２００から放出される放射線を検出するように構成されたセンサ１８０を備える。センサ１８０は、例えば、フォトダイオードまたはカメラを含むことができる。センサ１８０は、漏出する放射線を検出して、放射線シールド１７０がレーザー安全要求事項を満たすのに十分な量の迷放射線を遮断しているか否かを判定するように構成することができる。例えば、使用されるレーザーのタイプ（例えば、レーザーから生じる放射線の波長および／または出力）に応じて、異なる安全要求事項が適用できる。安全要求事項は、人間の目（たとえば、レーザーマーキングシステムのユーザー）によって収集（および集束）される場合に放射線量が特定の量を超えないようにする必要がある。センサ１８０は、放射線シールドの全周にわたる放射線を感知するように構成することができる。センサ１８０は、放射シールド１７０と製品２００との間の間隙から放出される放射線を検出するように構成することができる。
【００９３】
放射線シールド１７０は、図１の抽出装置（図２では示されていない）に流体的に結合される統合抽出入口１９０をさらに備える。統合抽出入口１９０は、マーキングヘッド１２０を使用してマーキングされる製品２００に実質的に隣接して位置決めされるように構成可能である。統合抽出入口１９０は、例えば、放射線シールド１７０と製品２００との間の間隙２５０の約２倍またはそれ未満の距離に位置決めされるように構成可能とすることができる。
【００９４】
放射線シールド１７０は、抑制流体３３０の流れを供給して、マーキングヘッド１２０の光学素子２２０上に入るデブリ量を低減するように構成された導管２１０をさらに備える。放射線シールド１７０は、例えば、一部の抑制流体３３０がマーキングヘッド２２０の光学系に近い導管２１０を出て、製品２００に向かって移動し、それにより、製品２００の近くで生成されたデブリがマーキングヘッド１２０の光学系２２０に到達するのを抑制する、および／または遮断するのを可能にする開口３４０を備えることができる。
【００９５】
放射線シールド１７０は、レーザーマーキングシステムのユーザーに迷放射線からのさらなる保護を可能にするフランジ２３０をさらに備える。放射線シールド１７０は、放射線シールド１７０と製品２００との間の間隙２５０を低減し、レーザーマーキングシステムのユーザーに迷放射線からのさらなる保護を可能にするように配置された可撓性部材２４０を備える。
【００９６】
放射線シールド１７０は、可撓性材料から形成することができる。放射線シールド１７０は、拡張可能または収縮可能とすることができる。例えば、放射線シールド１７０の内部容積に空気または別の流体を追加するかまたは除去することにより、放射線シールド１７０は、拡張することができる。放射線シールド１７０は、放射線とレーザーマーキングシステム１００によってマーキングされる製品との間の相互作用によって生成された物質を捕らえるためのフィルター４６０をさらに備えることができる。レーザーマーキングシステム１００は、放射線シールド１７０がマーキングヘッド１２０に接続されていない場合、放射線の提供を無効にするように構成された安全装置４７０をさらに備えることができる。安全装置４７０は、例えば、無線周波数識別子（すなわちＲＦＩＤ）および／またはインターロックを備えることができる。
【００９７】
再び図１を参照すると、抽出装置１４０は、レーザー光源１１０を行うように構成される。例えば、抽出装置１４０は、抽出流体の流れをレーザー光源１１０に向かわせて、それによりレーザー光源１１０の冷却を行うように構成することができる。抽出流体は、例えば、空気を含むことができる。抽出流体は、濾過後にレーザー光源１１０に供給することができる。抽出流体は、マーキングヘッド１２０および製品（図１には示されていない）によって生成された物質を抽出するために使用される前に、レーザー光源１１０に供給することができる。例えば、抽出流体は、毎分約２０リットルの流量で供給することができる。レーザー光源１１０を冷却するために必要とされる流量は、少なくとも部分的に、レーザー光源１１０上の熱負荷の分布、レーザー光源１１０の負荷サイクルなどに依存する場合がある。
【００９８】
ハウジング１３０は、レーザー光源１１０に電力を供給するように構成された電源２６０をさらに備えることができる。抽出装置１４０は、電源２６０の冷却を行うように構成することができる。ハウジング１３０は、レーザー光源１１０を制御するための制御装置２７０、抽出装置１４０および／またはマーキングヘッド１２０をさらに備えることができる。抽出装置１４０は、制御装置２７０の冷却を行うように構成することができる。
【００９９】
ハウジング１３０は、抽出流体がレーザー光源に向けられる前に抽出流体を冷却するように構成された冷却装置２８０を備えることができる。冷却装置２８０は、例えば、圧縮機または熱交換器を備えることができる。抽出装置１４０は、抽出流体の流れを生成するように構成されたファン２９０を備える。抽出装置１４０は、マーキングヘッド１２０とマーキングされる製品との間から抽出された物質の少なくとも一部を捕らえるように構成されたフィルター３００を備えることができる。フィルター３００は、所定量の物質を収集した後に交換することができる。
【０１００】
再び図２を参照すると、マーキングヘッド１２０は、レーザーマーキングシステムのマーキングヘッド１２０から出る電磁放射線をステアリングするように構成された電磁放射線ステアリング機構３１０を備える。マーキングヘッド１２０は、レーザーマーキングシステム１００の焦点面を調整するように構成された可変光路長アセンブリ３２０をさらに備える。
【０１０１】
マーキングヘッド１２０は、集束光学系（図示せず）および／またはコリメータ（図示せず）をさらに備えることができる。マーキングヘッド１２０は、実質的に円筒形である。マーキングヘッド１２０は、約４００ｍｍ未満の第１の方向での第１の寸法と、約６０ｍｍ未満の第１の方向に垂直な第２の方向での第２の寸法を有することができる。マーキングヘッド１２０は、第１の方向および第２の方向に直交する、約６０ｍｍ未満の第３の方向での第３の寸法を有することができる。
【０１０２】
マーキングヘッド１２０は、構成要素（例えば、電磁放射線ステアリング機構３１０および／または可変光路長アセンブリ３２０のアクチュエータ）を冷却するための冷却システムを備えることができる。冷却システムは、放射線シールド１７０の抑制流体を使用してマーキングヘッド１２０の構成要素を冷却するように構成することができる。レーザーマーキングシステムは、製品２００の存在を検出するように構成された検出器４８０をさらに備えることができる。例えば、検出器４８０はカメラを備えることができる。
【０１０３】
図３は、本発明の実施形態によるアンビリカルアセンブリ（umbilical assembly、連結物アセンブリ）３５０の断面図を概略的に示す。アンビリカルアセンブリ３５０は、内側アンビリカル（inner umbilical、内側連結物）３６０を備える。内側アンビリカル３６０は、レーザー光を伝送するための光ファイバー３７０を備える。内側アンビリカル３６０は、導電性ケーブル３８０をさらに備える。アンビリカルアセンブリ３５０は、流体（例えば、抑制流体）または抽出流体を送るための外側導管３９０をさらに備える。外側導管３８０は、内側アンビリカル３６０を収容するように構成される。外側導管３９０の内部容積は、図１および図２に示されるレーザーマーキングシステムのマーキングヘッドを収容するのに十分な大きさである。
【０１０４】
外側導管３９０は、図１のレーザーマーキングシステム１００のマーキングヘッド１２０に可逆的に接続可能である。外側導管３９０は、図１のレーザーマーキングシステム１００のハウジング１３０に可逆的に接続可能である。内側アンビリカル３６０は、図１のレーザーマーキングシステム１００のマーキングヘッド１２０に可逆的に接続可能である。内側アンビリカル３６０は、図１のレーザーマーキングシステム１００のハウジング１３０に可逆的に接続可能である。アンビリカルアセンブリ３５０は、流体、またはデブリの進入を防ぐために、図１のレーザーマーキングシステム１００のマーキングヘッド１２０およびハウジング１３０に可逆的にシール可能である。
【０１０５】
外側導管３９０は、内側アンビリカル３６０から可逆的に取り外し可能である。例えば、外側導管３９０は、分離可能とすることができる。すなわち、外側導管３９０は、その外周に沿って分割することまたは別な方法で分かれることができ、内側アンビリカル３６０へのアクセスが可能になる。図３の実施例では、外側アンビリカル（outer umbilical、外側連結物）３９０は、これを分離するのに使用することができるジッパー４００を備える。
【０１０６】
再び図１を参照すると、アンビリカルアセンブリ３５０は、内側アンビリカル３６０を洗浄するように構成されたスクラバー４１０をさらに備える。すなわち、外部導管３９０は分離することができ、それにより、内側アンビリカル３６０とスクラバー４１０へのアクセスが可能である。スクラバー４１０は、例えば、スポンジ状の材料を備えることができる。
【０１０７】
再び図３を参照すると、内側アンビリカル３６０の外面４２０および外側導管３９０の内面４３０は、化学的耐性材料、および／または耐熱性材料、および／または耐水材料、および／または衛生材料を含むことができる。内側アンビリカル３６０の外面４２０および／または外側導管３９０の内面４３０は、滑らかとすることができる。
【０１０８】
導電性ケーブル３８０は、制御信号を、例えば、制御装置２７０（図１に示される）から電磁放射線ステアリング機構３１０（図２に示される）まで伝送するように構成することができる。導電性ケーブル３８０は、センサ信号を、例えば、センサ１８０（図２に示される）からレーザーマーキングシステム１００（図１に示される）のユーザーインターフェースまで伝送するように構成することができる。導電性ケーブル３８０は、電力を、例えば、電源２６０（図１に示される）から可変光路長アセンブリ３２０（図２に示される）まで伝送するように構成することができる。
【０１０９】
内側アンビリカル３６０は、抑制流体３３０または抽出流体１６０（図２に示される）などの流体を送るためのダクト４４０、４４５をさらに備えることができる。ダクト４４０、４４５は、抑制流体３３０を放射線シールド１７０（図２に示される）に送るように構成することができる。ダクト４４０、４４５は、抽出流体１６０を放射線シールド１７０から送り、抽出流体１６０を抽出装置１４０（図１に示される）に向けるように構成することができる。アンビリカルアセンブリ３５０は、これを排気システム（図示せず）に接続するためのポート４５０をさらに備えることができる。
【０１１０】
レーザーマーキングプロセスは、例えば、ＣＯ2レーザーまたはダイオードレーザーなどの放射線源をアンビリカルアセンブリ３５０に結合することによって、アンビリカルアセンブリ３５０に放射線を供給することを含むことができる。もしくは、放射線源１１０は、マーキングヘッド１２０内に配置することができる。アンビリカルアセンブリ３５０は、マーキングヘッド１２０に接続することができる。アンビリカルアセンブリ３５０の光ファイバーは、放射線をマーキングヘッド１２０のコリメーターに向けることができる。コリメーターは、放射線を可変光路長アセンブリ３２０（これは、所望の方法でレーザーマーキングシステムの焦点面を変更することができる）および／または電磁放射線ステアリング機構３１０（これは、所望の方法でマーキングヘッドから出る放射線をステアリングすることができる）などのマーキングヘッドの他の構成要素に向ける前に、所望の方法で放射線を調整することができる。
【０１１１】
可変光路長アセンブリ３２０および／または電磁放射線ステアリング機構３１０は、マーキングヘッド１２０から出る放射線を制御するコンパクトな手段を提供し、その結果、大型で重い公知のマーキングヘッドの代わりに、小型で軽量のマーキングヘッド１２０を使用することを可能にする。
【０１１２】
放射線は、マーキングヘッド１２０を出て製品２００上に入射することができる。放射線は、製品２００の外観を変更するために、製品２００の表面の所望の部分にマーキング、エッチング、または別の方法で相互作用することができる。放射線と製品２００との相互作用は、物質（例えば、煙のようなガス状物質および／または粒子状デブリなどの固形物質）の産出につながる場合がある。抽出装置１４０は、抽出流体１６０の流れを生成することができ、これは、マーキングヘッド１２０の放射線シールド１７０の統合抽出入口１９０から、アンビリカルアセンブリ３５０のダクト４４０を通って抽出装置１４０を保持するハウジング１３３０の方に吸引することができる。これは、好都合なことに、レーザーマーキングの間の物質の生成の問題に対する総合的な解決策を提供し、大型の別個の煙抽出器の必要性を回避する。
【０１１３】
アンビリカルアセンブリ３２０は、さらに好都合なことに、ハウジング１３０の構成要素（例えば、レーザー光源１１０および／または制御装置２７０）とマーキングヘッド１２０との間で制御信号、電力、センサ信号などを伝送するが、生産ラインに対してマーキングヘッド１２０を容易に位置変更するのに十分な可撓性を有する。アンビリカルアセンブリ３５０の分離可能な外側導管３９０は、アンビリカルアセンブリ３５０をハウジング１３０またはマーキングヘッド１２０から切り離すことを必要とせずに、内側アンビリカル３６０へ容易にアクセスすることおよび／または外側導管３９０を交換することを可能にする。スクラバー４１０は、好都合なことに、内側アンビリカル３６０上の潜在的な危険物と直接接触することを必要とせずに、内側アンビリカル３６０の外面４２０上に堆積している汚れ（例えば、抽出流体によって製品２００から抽出された物質）を取り除く簡単な方法を提供する。
【０１１４】
迷放射線（例えば、製品２００から散乱する放射線、および／または製品２００と放射線シールド１７０の間の物質を通じて反射する放射線）は、レーザーマーキング装置のユーザーを迷放射線から保護するために、放射線シールド１７０によって捕らえること、吸収すること、および／または別の方法で方向を変えることができる。フランジ２３０、可撓性部材２４０、および／またはセンサ１８０は、迷放射線からレーザーマーキングシステムのユーザーに対するさらなる保護を提供することができる。これは、好都合なことに、レーザーマーキングシステムが設置されている生産ラインの一部を囲む大型で高価な専用放射線シールドユニットの必要性を回避しながら、十分な放射線保護を提供しかつ放射線安全要求事項を満たすという課題に対する総合的解決法を提供する。
【０１１５】
本明細書で説明されかつ示されているレーザーマーキングシステムは、好都合なことに、上述の公知のレーザーマーキングシステムに関連する問題を解決して、生産ラインの所有者に対して十分に統合された「プラグアンドプレイ」解決法を提供する。
【０１１６】
このように少なくとも１つの実施構造のいくつかの態様を説明すると、当業者であればさまざまな変更例、修正例、および改良例を容易に想定できることを理解されたい。このような変更例、修正例、および改良例は、本開示の一部であることが意図されており、本開示の精神および範囲内にあることが意図されている。本明細書に開示される方法の行為は、図示されたものとは別の順序で実行することができ、１または２以上の行為は、省略、置換、または追加することができる。本明細書に開示された何らかの１つの実施例の１または２以上の特徴は、開示された何らかの他の実施例のうちの１または２以上の特徴と組み合わせることまたは置き換えることができる。したがって、前述の説明および図面は、単に例示的なものである。
【０１１７】
本明細書で使用される表現および専門用語は、説明を目的とするものであり、限定と見なされるべきではない。本明細書で使用される、「複数(plurality)」という用語は、２または３以上の要素または構成要素を指す。本明細書で使用される、「実質的に同じ」であると記載されている寸法は、互いに約２５％以内であると見なされるべきである。用語「備える（comprising）」、「含む(including)」、「保持する(carrying)」、「有する(having)」、「包含する(containing)」、および「伴う(involving)」という用語は、明細書の説明または特許請求の範囲などを問わず、「含むがこれに限定されるものではない」の意味でオープンエンドである。したがって、このような用語の使用は、その後に記載された要素およびその均等物、ならびに追加の要素を包含することを意味する。特許請求の範囲に関して、「〜からなる(consisting of)」および「本質的に〜からなる(consisting essentially of)」という移行句のみが、それぞれクローズ又はセミクローズされた移行句である。特許請求の範囲の要素を修飾するための特許請求の範囲の「第１」、「第２」、「第３」、および同類のものなどの順序用語の使用は、それ自体では、方法の行為が実行される種々のまたは時間的順序の全てにわたる１つの特許請求の範囲の要素の何らかの優先順、順位、または順序を含まないが、特定の名前を有する１つの特許請求の範囲の要素を同じ名前を有する（順序用語の使用を別にすれば）別の要素から区別して、特許請求の範囲の要素を区別するためにラベルとして単に使用される。
【０１１８】
電磁放射線ステアリング機構は、電磁放射線を配向、整形、および／または制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電、および／または他のタイプの光学構成要素、またはそれらの任意の組み合わせなど、さまざまなタイプの光学構成要素を含むことができる。
【０１１９】
本明細書では、製品のマーキングにおける電磁放射線ステアリング機構の使用に対して具体的な参照を行うことができるが、本明細書に記載される電磁放射線ステアリング機構は、他の用途を有し得ることを理解すべきである。他の可能性のある用途は、彫刻製品用のレーザーシステム、光学スキャナー、放射線検出システム、医療機器などを含む。
【０１２０】
上記では本発明の特定の実施形態が説明されているが、本発明は、記載されたものとは異なる方法で実施できることが理解されるであろう。上記の説明は、限定ではなく、例示を意図したものである。したがって、当業者には、特許請求の範囲から逸脱することなく、説明されたような発明に対して修正を行い得ることが明らかであろう。
【符号の説明】
【０１２１】
１００  レーザーマーキングシステム
１１０  レーザー光源
１２０  マーキングヘッド
１３０  ハウジング
１４０  抽出装置
１７０  放射線シールド
２６０  電源
２７０  制御装置
２８０  冷却装置
２９０  ファン
３００  フィルター
３５０  アンビリカルアセンブリ
４１０  スクラバー
４６０  フィルター
５００  車輪
【図１】
2021504150.tif 000003
【図２】
2021504150.tif 000004
【図３】
2021504150.tif 000005
【国際調査報告】
2021504150.tif 000006
2021504150.tif 000007
2021504150.tif 000008
2021504150.tif 000009
2021504150.tif 000010