特表 2022-549416 電磁放射システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-25

(54)【発明の名称】電磁放射システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20221117BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 B

B23K26/064 K

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022517939

(86)(22)【出願日】2020-09-18

(85)【翻訳文提出日】2022-05-17

(86)【国際出願番号】 EP2020076195

(87)【国際公開番号】W WO2021053197

(87)【国際公開日】2021-03-25

(31)【優先権主張番号】1913629.0

(32)【優先日】2019-09-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520177884

【氏名又は名称】アルテック アンゲヴァンテ レーザーリヒト テヒノロギー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100144451

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 博子

(74)【代理人】

【識別番号】100171675

【弁理士】

【氏名又は名称】丹澤 一成

(72)【発明者】

【氏名】フェヒナー マティーアス

(72)【発明者】

【氏名】リュッホ アンドレアス

(72)【発明者】

【氏名】フラニッツァ ティル

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AA00

4E168AD07

4E168AD11

4E168DA02

4E168DA26

4E168DA28

4E168EA17

4E168EA25

4E168KA15

4E168KA16

4E168KA17

(57)【要約】

目標物（１３０）に電磁放射ビームを向けるための電磁放射システム（１００）。電磁放射システムは、電磁放射ビームを供給するための電磁放射源（１１０）と、電磁放射ビームを目標物（１３０）に投射するためのヘッド（１２０）と、電磁放射源（１１０）をヘッド（１２０）に接続してヘッドに電磁放射ビームを伝えるように構成されたアンビリカルアセンブリ（１４０）とを含む。電磁放射システムは、電磁放射源（１１０）とアンビリカルアセンブリ（１４０）との間に配置された光アイソレータ（１５０）をさらに含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

目標物に電磁放射ビームを向けるための電磁放射システムであって、
前記電磁放射ビームを供給するための電磁放射源と、
前記電磁放射ビームを前記目標物に投射するためのヘッドと、
前記電磁放射源を前記ヘッドに接続して前記ヘッドに前記電磁放射ビームを伝えるように構成されたアンビリカルアセンブリと、
を備え、前記電磁放射システムは、前記電磁放射源と前記アンビリカルアセンブリとの間に配置された光アイソレータをさらに備える、
ことを特徴とするシステム。

【請求項2】

前記電磁放射源はファイバーレーザーを含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記電磁放射源は光ファイバー増幅器を含む、
請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記光アイソレータは、前記光ファイバー増幅器と前記アンビリカルとの間に配置される、
請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記ヘッドはコリメータを含み、該コリメータは、前記アンビリカルアセンブリから電磁放射線を受け取るように構成される、
請求項１から４のいずれかに記載のシステム。

【請求項6】

前記電磁放射システムはレーザーマーキングシステムである、
請求項１から５のいずれかに記載のシステム。

【請求項7】

前記アンビリカルアセンブリは、前記レーザー光源から前記ヘッドに前記電磁放射ビームを伝えるように構成された光ファイバーを含む、
請求項１から６のいずれかに記載のシステム。

【請求項8】

前記レーザー光源から前記ヘッドに前記電磁放射ビームを伝えるように構成された前記光ファイバーはパッシブファイバーである、
請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記光ファイバーの長さは、前記アンビリカルアセンブリの長さよりも長い、
請求項７又は８に記載のシステム。

【請求項10】

前記コリメータは、前記光ファイバーによって前記光アイソレータに光学的に結合される、
請求項７から９及び請求項５のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項11】

前記アンビリカルアセンブリは、前記光ファイバーの故障を検出するように構成された１又は２以上のワイヤを含む、
請求項７から１０のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項12】

前記アンビリカルアセンブリは、比較的低い弾性を有する細長い部材を含む、
請求項１から１１のいずれかに記載のシステム。

【請求項13】

キャビネットをさらに備え、前記電磁放射源は前記キャビネット内に構成される、
請求項１から１２のいずれかに記載のシステム。

【請求項14】

前記光アイソレータは前記キャビネット内に構成される、
請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

可動アセンブリをさらに備え、該可動アセンブリは、前記目標物に対して前記ヘッドを動かすように構成される、
請求項１から１４のいずれかに記載のシステム。

【請求項16】

ホルダをさらに備え、前記システムは、前記ヘッドが前記ホルダによって所定の構成に保持されている場合にのみ前記ヘッドの使用を許可するように構成され、前記所定の構成は、前記ホルダ及び前記ヘッドの協働する特徴間の相互作用に基づいて決定される、
請求項１から１５のいずれかに記載のシステム。

【請求項17】

電磁放射システムの製造方法であって、前記放射システムは、
目標物に電磁放射ビームを投射するためのヘッドと、
第１の端部における第１の開口部及び第２の端部における第２の開口部を有する細長いチューブを含むアンビリカルハウジングと、
電磁放射源から電磁放射線を受け取るための、光ファイバーによって接続されたコリメータ及び光アイソレータを含む光学アセンブリと、
を備え、
前記方法は、
前記コリメータを前記アンビリカルハウジングに前記第１の開口部から前記第２の開口部まで通すステップと、
前記コリメータを前記ヘッド内に構成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項18】

前記光アイソレータ、前記コリメータ及び前記光ファイバーは、一体的に形成される、
請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記コリメータを前記ヘッド内に構成するステップは、前記コリメータを前記ヘッド内に固定するステップを含む、
請求項１７又は１８に記載の方法。

【請求項20】

前記電磁放射源はファイバーレーザーを含む、
請求項１７から１９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項21】

前記電磁放射システムはレーザーマーキングシステムである、
請求項１７から２０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項22】

目標物に電磁放射ビームを向けるための電磁放射システムであって、該システムは、ホルダによって保持されるように構成されたヘッドを備えるとともに、前記ヘッドが前記ホルダによって所定の構成に保持されている場合にのみ前記ヘッドの使用を許可するように構成され、前記所定の構成は、前記ホルダ及び前記ヘッドの協働する特徴間の相互作用に基づいて決定される、
ことを特徴とする電磁放射システム。

【請求項23】

前記ホルダ及び前記マーキングヘッドの前記協働する特徴は、スイッチ及びスイッチ作動部を含む、
請求項２２に記載の電磁放射システム。

【請求項24】

前記スイッチ及び前記スイッチ作動部の一方は前記マーキングヘッド上に提供され、前記スイッチ及び前記スイッチ作動部の他方は前記ホルダ上に提供される、
請求項２３に記載の電磁放射システム。

【請求項25】

前記スイッチは偶発的作動から保護される、
請求項２４に記載の電磁放射システム。

【請求項26】

前記スイッチは凹部に配置される、
請求項２４又は２５に記載の電磁放射システム。

【請求項27】

前記スイッチ作動部は、前記ヘッドが前記ホルダ内に前記所定の構成で受け取られた時に前記凹部内に延びて前記スイッチを作動させるように構成された突出する特徴を含む、
請求項２６に記載の電磁放射システム。

【請求項28】

複数のスイッチ及びそれぞれの複数のスイッチ作動部を備える、
請求項２３から２７のいずれか１項に記載の電磁放射システム。

【請求項29】

前記システムが前記所定の構成にあるかどうかを判定するように構成された電子識別器を備える、
請求項２２から２８のいずれか１項に記載の電磁放射システム。

【請求項30】

前記所定の構成は安全な構成である、
請求項２２から２９のいずれか１項に記載の電磁放射システム。

【請求項31】

前記ホルダは、前記マーキングヘッドを前記ホルダ内に解除可能に固定するように構成される、
請求項２２から３０のいずれか１項に記載の電磁放射システム。

【請求項32】

それぞれが前記マーキングヘッドを異なるマーキング構成で保持するように構成された複数のホルダを備える、
請求項２２から３１のいずれか１項に記載の電磁放射システム。

【請求項33】

請求項１から１６及び２２から３２のいずれか１項に記載の電磁放射システムと、
処理すべき製品を処理ステーションを過ぎて移送するように構成された処理ラインと、
を備えたシステムであって、
前記電磁放射システムは、前記処理ステーションに位置する製品に前記放射ビームを向けるように構成される、
ことを特徴とするシステム。

【請求項34】

前記処理ステーションを実質的に取り囲むように構成された安全シールドをさらに備え、前記ヘッドは、前記安全シールド内に提供される前記電磁放射システムの唯一のコンポーネントである、
請求項３３に記載のシステム。

【請求項35】

可動アセンブリをさらに備え、該可動アセンブリは、前記ヘッドを支持するとともに、前記処理ステーションに位置する製品に対して前記ヘッドを動かすように構成される、
請求項３３又は３４に記載のシステム。

【請求項36】

前記可動アセンブリは、前記処理ステーションに位置する製品に対して第１の構成と第２の構成との間で動くように構成され、
前記電磁放射システムは、前記第１の構成及び前記第２の構成の少なくとも一方において前記製品にマークを付与するように構成される、
請求項３５に記載のシステム。

【請求項37】

前記ヘッドを取り付けるための少なくとも２つのヘッド取り付け位置を備え、各取り付け位置は、処理位置に提供された製品に前記電磁放射ビームを投射できるように前記ヘッドを支持するように構成される、
請求項３３から３６のうちのいずれか１項に記載のシステム。

【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などの電磁放射システムに関する。本開示の態様及び実装は、一般にレーザースキャニング及びレーザーマーキング設備に関する。

【背景技術】

【0002】

現在のレーザーマーカ及びスキャナは、包装生産ライン及び部品マーキング生産ラインでの自動生産作業中に制限がある。通常、現在のレーザーマーカ及びスキャナは、マーキングされる物品に対して生産システム内に固定されている。

【0003】

既知のレーザーマーキングシステムは、しばしばその異なるコンポーネントのための複数の大型ハウジングを含む。例えば、しばしば既知のレーザーマーキングシステムは、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包み込む大型放射線遮蔽ユニット、並びにレーザーマーキングシステムの異なるコンポーネントを接続する複数の可撓性ケーブル及び／又は導管を含む。このため、既知のレーザーマーキングシステムは、使用時に融通が利かず、生産ラインへの設置が困難であり、生産ラインの周辺での操作が困難な、大型で重量のある扱いにくいシステムになりがちである。既知のレーザーマーキングシステムに関連する安全要件（例えば、放射線安全要件及び／又はヒューム排出要件）も、既知のレーザーマーキングシステムの設置及び安全な使用に困難さを加えている。通常、生産ライン所有者は、既知のレーザーマーキングシステムを設置して使用するために、カスタマイズされたレーザーマーキングシステムコンポーネント（例えば、放射線遮蔽ユニット）を独自の生産ラインに合わせて設計及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まとめなければならず、この結果プロセスにコスト及び時間が掛かってしまう。既知のレーザーマーキングシステムに関連する困難性の結果、生産ライン所有者らは、異なるマーキングシステム（例えば、連続式インクジェットマーキングシステム）から既知のレーザーマーキングシステムへの置き換えを渋るようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１０１８８６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、本明細書で識別されたものであるか、それとも他の箇所で識別されたものであるかにかかわらず、先行技術の１又は２以上の問題点を排除又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】

【0006】

本明細書に開示する態様及び実施形態は、例えばレーザースキャニング又はマーキングシステムなどの光学スキャニング又はマーキングシステムを容易に生産システムに統合して運用できるようにするものである。

【0007】

第１の態様では、目標物に電磁放射ビームを向けるための電磁放射システムを提供する。このシステムは、電磁放射ビームを供給するための電磁放射源と、電磁放射ビームを目標物に投射するためのヘッドと、電磁放射源をヘッドに接続してヘッドに電磁放射ビームを伝えるように構成されたアンビリカルアセンブリとを含む。電磁放射システムは、電磁放射源とアンビリカルアセンブリとの間に配置された光アイソレータをさらに含む。

【0008】

電磁放射源は、光学利得媒体を含むことができる。電磁放射源は、ファイバーレーザーを含むことができる。電磁放射源は、光ファイバー増幅器を含むことができる。光アイソレータは、光ファイバー増幅器とアンビリカルとの間に配置することができる。光ファイバー増幅器は、電磁放射システムの最終的光増幅段とすることができる。光ファイバー増幅器は、電磁放射システムの最終的光学利得媒体とすることができる。電磁放射ビームは、電磁放射源から放出される前に十分に増幅することができる。

【0009】

ヘッドは、コリメータを含むことができる。コリメータは、電磁放射源によって生成された電磁放射線をアンビリカルアセンブリから受け取るように構成することができる。

【0010】

ファイバーレーザーでは、ファイバーコア内で効果的にレーザー光を導くことができる。ファイバーベースのコンポーネントを組み合わせることは比較的容易であり、従ってレーザーマーキングシステムのファイバーベースのコンポーネント間では比較的容易にレーザー光を誘導することができる。対照的に、レーザー光がファイバーから放出されて自由空間レーザーになると、正確かつ安定した方法で再び集束させ、例えば結合させて光ファイバーに戻すことは困難である。通常、光アイソレータは、自由空間を通じて光が伝わることを必要とする３つの異なるコンポーネントから構成される。典型的なファイバーレーザーマーキングシステムは、光がマーキングヘッド内の自由空間に移行するまでファイバーベースのコンポーネントを通じて伝わるように、マーキングヘッドに光アイソレータが提供されるように構成される。従って、典型的なファイバーレーザーマーキングシステムは、ファイバーレーザーマーキングシステムのマーキングヘッド内に光アイソレータを提供する。本発明者らは、マーキングヘッドから分離した光アイソレータを提供することによってマーキングヘッドの寸法を大幅に改善できることに気付いた。

【0011】

電磁放射システムは、例えばレーザーマーキングシステムとすることができる。しかしながら、電磁放射システムは、レーザー溶接、レーザー切断及びレーザー穿孔などのレーザーマーキング以外の目的で使用することもできると理解されるであろう。

【0012】

アンビリカルアセンブリは、レーザー光源からヘッドに電磁放射ビームを伝えるように構成された光ファイバーを含むことができる。レーザー光源からヘッドに電磁放射ビームを伝えるように構成された光ファイバーはパッシブファイバー（ｐａｓｓｉｖｅ ｆｉｂｒｅ、受動ファイバー）とすることができる。光アイソレータは、電磁放射源と目標物との間に定められる光路内のいずれかの光増幅器コンポーネントの後に（すなわち、光学的に下流に）提供することができる。従って、光アイソレータは、光ファイバー増幅器とパッシブファイバーとの間に提供することができる。光ファイバー増幅器は、電磁放射ビームを移送して増幅するように機能できるのに対し、パッシブファイバーは、電磁放射ビームを移送するようにしか機能しないことがある。

【0013】

光ファイバーの長さは、アンビリカルアセンブリの長さよりも長くすることができる。コリメータは、光ファイバーによって光アイソレータに光学的に結合することができる。コリメータ及び／又は光アイソレータは、光ファイバーと一体的に形成することができる。コリメータ及び／又は光アイソレータは、結合したら光ファイバーから分離できないように結合することができる。

【0014】

アンビリカルアセンブリは、光ファイバーの故障を検出するように構成された１又は２以上のワイヤを含むことができる。システムは、１又は２以上のワイヤの電気特性をモニタするように構成されたモニタをさらに含むことができる。モニタは、１又は２以上のワイヤの連続性をモニタするように構成することができる。

【0015】

アンビリカルアセンブリは、比較的低い弾性を有する細長い部材を含むことができる。細長い部材は、キャビネット及び／又はマーキングヘッドに機械的に結合することができる。アンビリカルアセンブリ及び／又は細長い部材の長さに対する光ファイバーの相対的な長さは、例えば生産環境におけるシステムの設置中に光ファイバーが伸びることによって光ファイバーに発生する損傷を防止又は低減することができる。

【0016】

システムは、キャビネットをさらに含むことができる。電磁放射源は、このキャビネット内に構成することができる。キャビネット内には、光アイソレータをさらに構成することができる。キャビネットは第１の位置に設置することができ、ヘッドはキャビネットから離れた第２の位置に設置することができる。アンビリカルは、キャビネットからヘッドに光信号及び電気信号を伝えることができる。ヘッドは比較的小型のコンポーネントを収容できるのに対し、キャビネットは比較的大型のコンポーネントを収容でき、従ってコンパクトなヘッドを提供することができる。コンパクトなヘッドは、レーザーシステムが生産環境内に容易に設置されることを可能にする。

【0017】

システムは、可動アセンブリをさらに含むことができる。可動アセンブリは、目標物に対してヘッドを動かすように構成することができる。例えば、可動アセンブリは、ＣＮＣ機械又はロボットアームの一部を形成することができる。可動アセンブリは、使用時に電磁放射線の目標物に対してヘッドを動かすことができる。従って、この態様では、これまで不可能であった環境内にレーザーシステムを設置して使用することができる。

【0018】

システムは、ヘッドのためのホルダをさらに含むことができる。システムは、ヘッドがホルダに対して所定の構成にある場合にはヘッドから電磁放射線が放出されるが、ヘッド及びホルダが所定の構成にない場合にはヘッドから電磁放射線が放出されるのを防ぐように構成することができる。本明細書に示すヘッドのコンパクトな外形寸法は、偶発的に又は誤って電磁放射線が放出されるのを防ぐさらなる安全機構が望ましいようなものであると理解されるであろう。

【0019】

第２の態様では、電磁放射システムの製造方法を提供する。放射システムは、目標物に電磁放射ビームを投射するためのヘッドと、第１の端部における第１の開口部及び第２の端部における第２の開口部を有する細長いチューブを含むアンビリカルハウジングと、電磁放射源からの電磁放射線を受け取るための、光ファイバーによって接続されたコリメータ及び光アイソレータを含む光学アセンブリとを含むことができる。方法は、コリメータをアンビリカルハウジングに第１の開口部から第２の開口部まで通すステップと、コリメータをヘッド内に構成するステップとを含むことができる。

【0020】

光アイソレータ、コリメータ及び光ファイバーは、一体的に形成することができる。すなわち、アイソレータ、コリメータ及び光ファイバーは、その後の電磁放射システムの組み立て中にこれらのコンポーネントが製造され終わるとこれらのコンポーネントを互いに分離できないようなものとすることができる。コリメータをヘッド内に構成するステップは、コリメータをヘッド内に固定するステップを含むことができる。コリメータは、目標物に対する可変的なコリメートビームの方向を可能にするヘッドの操縦機構にコリメートビームを向けるように固定することができる。電磁放射源はファイバーレーザーを含むことができる。電磁放射システムは、レーザーマーキングシステムとすることができるが、本明細書で説明する主題はレーザーマーキングシステム以外のシステムにおいて使用することもできると理解されるであろう。細長いチューブは、連続する直径を有することができ、第１の端部及び第２の端部における開口部以外に開口部を有さないことができる。すなわち、細長いチューブは、（例えば、コンポーネントを挿入するためにチューブの側面を開くのではなく）アイテムがチューブの長さに沿って通されることを必要とするように形成することができる。いくつかの実施形態では、細長いチューブが、例えばアクセスポートを提供するがチューブの長さに沿って延びていない、第１の端部及び第２の端部以外の開口部を有することができる。第１の端部及び第２の端部以外の開口部が提供される場合、この開口部は使用時に他のコンポーネントで密封することができ、或いは開口部の密封が容易であるように提供することができる。光ファイバーは、導管ハウジング内に設置される場合には、チューブの大部分を通過しなければ導管ハウジングから光ファイバーを引き抜けないように細長いチューブによって取り囲まれる。これによって衛生面及び洗浄面での利点を得ることができ、例えば流体の侵入に強くＩＰ標準を満たすことができるアンビリカルが提供されるが、一体的に形成されたコンポーネント又は接続されると分離が困難なコンポーネントを製造中に接続し又はアンビリカルに通す必要があることを考えると、製造プロセスが制限される恐れもある。本発明者らは、比較的コンパクトなヘッドを有すると同時に有利なアンビリカルも提供するシステムの製造を可能にする光ファイバーによって接続されたコリメータ及び光アイソレータを含む光学アセンブリを提供できることに気付いた。

【0021】

第３の態様では、目標物に電磁放射ビームを向けるための電磁放射システムであって、ホルダによって保持されるように構成されたヘッドを含み、ホルダ及びヘッドの協働する特徴間の相互作用に基づいて決定される所定の構成でヘッドがホルダによって保持されている場合にのみヘッドの使用を許可するように構成されたシステムを提供する。

【0022】

ヘッドの使用とは、目標物に電磁放射ビームを放出するためのヘッドの使用を意味する。電磁放射ビームは、オペレータ又は非遮蔽領域の方に向けられた場合に害を及ぼす恐れがあるので、安全を確認できない場合に動作を妨げる安全装置を提供することが有利である。ホルダ及びヘッドの協働する特徴は、ヘッドが安全な構成にあることを確認するように構成することができる。

【0023】

ホルダ及びマーキングヘッドの協働する特徴は、スイッチ及びスイッチ作動部を含むことができる。スイッチ及びスイッチ作動部の一方はマーキングヘッド上に提供することができ、スイッチ及びスイッチ作動部の他方はホルダ上に提供することができる。スイッチは、偶発的な作動から保護することができる。スイッチは、凹部に配置することができる。凹部は、スイッチが偶発的に作動できないようにスイッチを保護することができる。凹部は、ヘッドのハウジング内に提供することができる。スイッチ作動部は、ヘッドがホルダ内に所定の構成で受け取られた時に凹部内に延びてスイッチを作動させるように構成された突出する特徴を含むことができる。電磁放射システムは、複数のスイッチ及びそれぞれの複数のスイッチ作動部を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、ヘッドの対向する側面に２つのスイッチを提供することができる。ヘッドは円筒形ヘッドとすることができる。

【0024】

電磁放射システムは、システムが所定の構成にあるかどうかを判定するように構成された電子識別器を含むことができる。所定の構成は安全な構成とすることができる。ホルダは、マーキングヘッドをホルダ内に解除可能に固定するように構成することができる。ホルダは、マーキングヘッドを所定の構成に解除可能に固定するように構成することができる。電磁放射システムは複数のホルダを含むことができ、複数のホルダの各々は、マーキングヘッドを異なるマーキング構成に保持するように構成される。システムは、ヘッドが前記複数のホルダのうちの１つによってそれぞれの複数の所定の構成のうちの１つに保持されている場合にのみヘッドの使用を許可するように構成することができる。所定の構成の各々は安全な構成とすることができる。システムは、ホルダのうちの前記１つ及びヘッドの協働する特徴間の相互作用に基づいて、ヘッドがどのホルダによって保持されているかを識別するように構成することができる。電磁放射ビームはレーザービームとすることができる。システムはレーザーマーキングシステムとすることができる。ヘッドはマーキングヘッドと呼ぶことができる。システムはホルダを含むことができる。

【0025】

第４の態様によれば、第１又は第３の態様による電磁照射システムと、処理すべき製品を処理ステーションを過ぎて移送するように構成された処理ラインとを含むシステムが提供される。電磁放射システムは、処理ステーションに位置する製品に放射ビームを向けるように構成される。

【0026】

電磁放射システムは、第１の態様に関連して上述した任意の特徴、及び第３の態様に関連して上述した特徴を含むことができる。電磁放射システムは、第１の態様に関連して上述した特徴と第３の態様に関連して上述した特徴とを組み合わせたものを含むことができる。

【0027】

システムは、処理ステーションを実質的に取り囲むように構成された安全シールドをさらに含むことができ、ヘッドは、安全シールド内に提供される前記電磁放射システムの唯一のコンポーネントである。

【0028】

このようにして、取り囲まれた領域のサイズを最小化し、電磁放射システムの大型コンポーネント（例えば、電磁放射源及び光アイソレータ）を安全シールドの外側に残すことができる。

【0029】

アンビリカルは、安全シールドから外へ延びて、電磁放射システムの残りのコンポーネントへの接続を提供することができる。すなわち、アンビリカルアセンブリの一部は、安全シールド内にも存在することができる。このような構成では、依然としてマーキングヘッドを安全シールド内に存在する（例えば、完全に内部に存在する）放射システムの唯一のコンポーネントとみなすことができる。

【0030】

システムは、ヘッドを支持するとともに処理ステーションに位置する製品に対してヘッドを動かすように構成された可動アセンブリをさらに含むことができる。

【0031】

コンパクトなマーキングヘッドを提供することにより、マーキングヘッドを可動アセンブリ（例えば、ロボットアーム）上に容易に取り付けて幅広い用途におけるマーキングの実行を可能にすることができる。

【0032】

このようにして、単一のマーキングヘッドを使用して製品の複数の面にマーキングを行い（又は別様に処理し）、製品の複雑な操作を行う必要性、或いは複数のマーキングシステム又はマーキングヘッドを提供する必要性を避けることができる。

【0033】

可動アセンブリは、マーキングヘッドを３次元で動かすように構成することができる。

【0034】

可動アセンブリは、処理ステーションに位置する製品に対して第１の構成と第２の構成との間で動くように構成することができ、電磁放射システムは、第１及び第２の構成の少なくとも一方において前記製品にマークを付与するように構成することができる。

【0035】

電磁放射システムは、ヘッドが第１の構成にある時には製品の第１の部分に第１のマークを付与し、ヘッドが第２の構成にある時には製品の第２の部分に第２のマークを付与するように構成することができる。第１のマーク及び第２のマークは異なることができる。第１の部分及び第２の部分は異なることができる。このようにして、マーキングシステムの有効視野を拡大することができる。

【0036】

システムは、前記ヘッドを取り付けるための少なくとも２つのヘッド取り付け位置を含むことができ、各取り付け位置は、処理位置に提供された製品に電磁放射ビームを投射できるようにヘッドを支持するように構成される。

【0037】

各ヘッド取り付け位置は、それぞれのホルダを含むことができる。

【0038】

コンパクトなマーキングヘッドと、２又は３以上の取り付け位置を有するシステムとを提供することにより、異なる製品にマーキングするように素早く再構成できる柔軟なマーキングシステムを提供することができる。

【0039】

さらなる態様によれば、製品に電磁放射ビームを向けるための電磁放射システムと、処理すべき製品を処理ステーションを過ぎて移送するように構成された処理ラインとを含むシステムが提供される。電磁放射システムは、電磁放射ビームを供給するための電磁放射源と、電磁放射ビームを製品に投射するためのヘッドと、電磁放射源をヘッドに接続してヘッドに電磁放射ビームを伝えるように構成されたアンビリカルアセンブリとを含む。電磁放射システムは、処理ステーションに位置する製品に前記放射ビームを向けるように構成される。

【0040】

ヘッドは、コンパクトな外形寸法を有するマーキングヘッドとすることができる。マーキングヘッドは、第１の方向における約４００ｍｍ未満の第１の寸法と、第１の方向に垂直な第２の方向における約６０ｍｍ未満の第２の寸法とを有することができる。マーキングヘッドは、第１の方向及び第２の方向に垂直な第３の方向における約６０ｍｍ未満の第３の寸法を有することができる。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。

【0041】

システムは、処理ステーションを実質的に取り囲むように構成された安全シールドをさらに含むことができ、前記ヘッドは、安全シールド内に提供される電磁放射システムの唯一のコンポーネントである。

【0042】

コンパクトな外形寸法を有するヘッドを提供することで、より汎用性の高いシステムが提供されるとともに、処理ステーションに小型の安全エンクロージャを提供することが可能になる。このようにして、取り囲まれた領域のサイズを最小化し、電磁放射システムの大型のコンポーネント（例えば、存在する場合には電磁放射源及び光アイソレータ）を安全シールドの外側に残すことができる。

【0043】

アンビリカルは、安全シールドから外へ延びて、電磁放射システムの残りのコンポーネントへの接続を提供することができる。すなわち、アンビリカルアセンブリの一部は、安全シールド内にも存在することができる。このような構成では、依然としてマーキングヘッドを安全シールド内に存在する（例えば、完全に内部に存在する）放射システムの唯一のコンポーネントとみなすことができる。

【0044】

システムは、ヘッドを支持するとともに処理ステーションに位置する製品に対してヘッドを動かすように構成された可動アセンブリをさらに含むことができる。コンパクトなマーキングヘッドを提供することにより、マーキングヘッドを可動アセンブリ（例えば、ロボットアーム）上に容易に取り付けて幅広い用途におけるマーキングの実行を可能にすることができる。

【0045】

このようにして、単一のマーキングヘッドを使用して製品の複数の面にマーキングを行い（又は別様に処理し）、製品の複雑な操作を行う必要性、或いは複数のマーキングシステム又はマーキングヘッドを提供する必要性を避けることができる。

【0046】

可動アセンブリは、マーキングヘッドを３次元で動かすように構成することができる。

【0047】

可動アセンブリは、処理ステーションに位置する製品に対して第１の構成と第２の構成との間で動くように構成することができ、電磁放射システムは、第１及び第２の構成の少なくとも一方において前記製品にマークを付与するように構成することができる。

【0048】

電磁放射システムは、ヘッドが第１の構成にある時には製品の第１の部分に第１のマークを付与し、ヘッドが第２の構成にある時には製品の第２の部分に第２のマークを付与するように構成することができる。第１のマーク及び第２のマークは異なることができる。第１の部分及び第２の部分は異なることができる。このようにして、マーキングシステムの有効視野を拡大することができる。

【0049】

システムは、前記ヘッドを取り付けるための少なくとも２つのヘッド取り付け位置を含むことができ、各取り付け位置は、処理位置に提供された製品に電磁放射ビームを投射できるようにヘッドを支持するように構成される。

【0050】

各ヘッド取り付け位置は、それぞれのホルダを含むことができる。

【0051】

コンパクトなマーキングヘッドと、２又は３以上の取り付け位置を有するシステムとを提供することにより、異なる製品にマーキングするように素早く再構成できる柔軟なマーキングシステムを提供することができる。

【0052】

電磁放射システムは、電磁放射源とアンビリカルアセンブリとの間に配置された光アイソレータをさらに含むことができる。

【0053】

電磁放射源は、光学利得媒体を含むことができる。電磁放射源は、ファイバーレーザーを含むことができる。電磁放射源は、光ファイバー増幅器を含むことができる。光アイソレータは、光ファイバー増幅器とアンビリカルとの間に配置することができる。光ファイバー増幅器は、電磁放射システムの最終的光増幅段とすることができる。光ファイバー増幅器は、電磁放射システムの最終的光学利得媒体とすることができる。電磁放射ビームは、電磁放射源から放出される前に十分に増幅することができる。

【0054】

ヘッドは、コリメータを含むことができる。コリメータは、電磁放射源によって生成された電磁放射線をアンビリカルアセンブリから受け取るように構成することができる。

【0055】

ファイバーレーザーでは、ファイバーコア内で効果的にレーザー光を導くことができる。ファイバーベースのコンポーネントを組み合わせることは比較的容易であり、従ってレーザーマーキングシステムのファイバーベースのコンポーネント間では比較的容易にレーザー光を誘導することができる。対照的に、レーザー光がファイバーから放出されて自由空間レーザーになると、正確かつ安定した方法で再び集束させ、例えば結合させて光ファイバーに戻すことは困難である。通常、光アイソレータは、自由空間を通じて光が伝わることを必要とする３つの異なるコンポーネントから構成される。典型的なファイバーレーザーマーキングシステムは、光がマーキングヘッド内の自由空間に移行するまでファイバーベースのコンポーネントを通じて伝わるように、マーキングヘッドに光アイソレータが提供されるように構成される。従って、典型的なファイバーレーザーマーキングシステムは、ファイバーレーザーマーキングシステムのマーキングヘッド内に光アイソレータを提供する。本発明者らは、マーキングヘッドから分離した光アイソレータを提供することによってマーキングヘッドの寸法を大幅に改善できることに気付いた。

【0056】

電磁放射システムは、例えばレーザーマーキングシステムとすることができる。しかしながら、電磁放射システムは、レーザー溶接、レーザー切断及びレーザー穿孔などのレーザーマーキング以外の目的で使用することもできると理解されるであろう。このようなプロセスは、集合的に「処理」と呼ぶことができる。

【0057】

アンビリカルアセンブリは、レーザー光源からヘッドに電磁放射ビームを伝えるように構成された光ファイバーを含むことができる。レーザー光源からヘッドに電磁放射ビームを伝えるように構成された光ファイバーはパッシブファイバー（ｐａｓｓｉｖｅ ｆｉｂｒｅ、受動ファイバー）とすることができる。光アイソレータは、電磁放射源と目標物との間に定められる光路内のいずれかの光増幅器コンポーネントの後に（すなわち、光学的に下流に）提供することができる。従って、光アイソレータは、光ファイバー増幅器とパッシブファイバーとの間に提供することができる。光ファイバー増幅器は、電磁放射ビームを移送して増幅するように機能できるのに対し、パッシブファイバーは、電磁放射ビームを移送するようにしか機能しないことがある。

【0058】

光ファイバーの長さは、アンビリカルアセンブリの長さよりも長くすることができる。コリメータは、光ファイバーによって光アイソレータに光学的に結合することができる。コリメータ及び／又は光アイソレータは、光ファイバーと一体的に形成することができる。コリメータ及び／又は光アイソレータは、結合したら光ファイバーから分離できないように結合することができる。

【0059】

アンビリカルアセンブリは、光ファイバーの故障を検出するように構成された１又は２以上のワイヤを含むことができる。システムは、１又は２以上のワイヤの電気特性をモニタするように構成されたモニタをさらに含むことができる。モニタは、１又は２以上のワイヤの連続性をモニタするように構成することができる。

【0060】

アンビリカルアセンブリは、比較的低い弾性を有する細長い部材を含むことができる。細長い部材は、キャビネット及び／又はマーキングヘッドに機械的に結合することができる。アンビリカルアセンブリ及び／又は細長い部材の長さに対する光ファイバーの相対的な長さは、例えば生産環境におけるシステムの設置中に光ファイバーが伸びることによって光ファイバーに発生する損傷を防止又は低減することができる。

【0061】

システムは、キャビネットをさらに含むことができる。電磁放射源は、このキャビネット内に提供することができる。キャビネット内には、光アイソレータをさらに提供することができる。キャビネットは第１の位置に設置することができ、ヘッドはキャビネットから離れた第２の位置に設置することができる。アンビリカルは、キャビネットからヘッドに光信号及び電気信号を伝えることができる。ヘッドは比較的小型のコンポーネントを収容できるのに対し、キャビネットは比較的大型のコンポーネントを収容でき、従ってコンパクトなヘッドを提供することができる。コンパクトなヘッドは、レーザーシステムが生産環境内に容易に設置されることを可能にする。

【0062】

システムは、ヘッドのためのホルダをさらに含むことができる。システムは、ヘッドがホルダに対して所定の構成にある場合にはヘッドから電磁放射線が放出されるが、ヘッド及びホルダが所定の構成にない場合にはヘッドから電磁放射線が放出されるのを防ぐように構成することができる。本明細書に示すヘッドのコンパクトな外形寸法は、偶発的に又は誤って電磁放射線が放出されるのを防ぐさらなる安全機構が望ましいようなものであると理解されるであろう。

【0063】

電磁放射システムは、第１、第２、第３又は第４の態様に関連して上述したさらなる特徴を組み合わせて又は単独で含むことができる。

【0064】

一般的に言えば、態様は、１つの態様の文脈で説明した特徴を他の態様において実装できるように組み合わせることができると理解されるであろう。

【0065】

添付図面は、縮尺通りであるように意図したものではない。図面では、様々な図に示す各同一の又はほぼ同一のコンポーネントを同様の数字で表す。明確にする目的で、全ての図面において全てのコンポーネントにラベル付けしているわけではない。以下、添付の概略図面を参照しながら本発明の実施形態をほんの一例として説明する。

【図面の簡単な説明】

【0066】

【図1】例示的なレーザーマーキングシステムの概略的断面図である。

【図2】図１のレーザーマーキングシステムのマーキングヘッドの概略的拡大断面図である。

【図3】図１のレーザーマーキングシステムのキャビネットの概略的断面図である。

【図4】図１のレーザーマーキングシステムのアンビリカルアセンブリの概略的断面図である。

【図5】既知のレーザーマーキングシステムの概略的断面図である。

【図6】例示的なレーザーマーキングシステムの概略的断面図である。

【図7】図６のレーザーマーキングシステムのマーキングヘッド及びマーキングヘッドホルダの概略端面図及び概略的側面断面図である。

【図8】処理ライン及びレーザーマーキングシステムを含むシステムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0067】

本明細書に開示する態様及び実施形態は、以下の説明又は図面に示す構造の詳細及びコンポーネントの配置に限定されるものではない。本明細書に開示する態様及び実施形態は、様々な方法で実施又は実行することができる。

【0068】

本明細書に開示する態様及び実施形態は、レーザースキャニングシステム又はマーキングシステムなどのレーザーシステムを含むが、態様は、レーザー穿孔システム及びレーザー溶接システムなどの他のレーザーシステムを含むこともできる。レーザーシステムは、様々なタイプの物品又は製品の生産ラインにおいて利用することができる。レーザーマーキングシステムは、生産ラインを通過するアイテム上にバーコード、一意の識別マーク、有効期限又はその他の情報をインプリントするために利用することができる。いくつかの実装では、レーザーマーキングシステムにおいてファイバーレーザーを使用することができる。ファイバーレーザーは、使用される能動素子に応じて様々な波長の光ビームを生成することができるが、通常は約１０００ｎｍ～２１００ｎｍの範囲である。レーザーマーキングシステムにおいて利用されるレーザーは、通常は数十ワットのレーザー出力レベルで動作するが、数キロワットのレーザー出力レベルも可能である。レーザーは、パルス状とすることも、又は連続波として動作することもできる。通常は、マーキング及びコーディングなどの低出力用途にはパルス動作が使用されるのに対し、切断及び溶接などの高出力用途には連続波動作が使用される。

【0069】

しかしながら、レーザーシステムはファイバーレーザーに限定されるものではなく、バルク固体レーザー、ガスレーザー、ダイオードレーザー及び色素レーザーを含む他の形態のレーザーを使用することもできる。

【0070】

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の概略的断面図である。レーザーマーキングシステム１００は、レーザービームを供給するためのレーザー光源１１０などの電磁放射源と、レーザービームを製品１３０に向けて投射するためのマーキングヘッド１２０とを含む。レーザー光源１１０及びマーキングヘッド１２０は、レーザー光源１１０からマーキングヘッド１２０にレーザービームを伝えるアンビリカルアセンブリ１４０によって接続される。レーザービームは、マーキングヘッド１２０内に配置されたコリメータによって受け取ることができる。マーキングヘッド１２０については、以下で図２を参照しながらさらに詳細に説明し、アンビリカルについては、以下で図４を参照しながらさらに詳細に説明する。

【0071】

レーザーマーキングシステム１００は、レーザー光源１１０によって供給されたレーザービームの光路がアンビリカル１４０に入る前に光アイソレータ１５０を通過するように、レーザー光源１１０とアンビリカル１４０との間に光アイソレータ１５０をさらに含む。レーザー光源１１０及び光アイソレータは、キャビネット１６０内に収容することができる。キャビネット、及びキャビネット内に収容できる追加コンポーネントについては、以下で図３を参照しながら説明する。

【0072】

図１には、レーザー光源１１０から製品１３０までのレーザービームの光路を光路１７０ａ～１７０ｅによって概略的に示す。第１の光路１７０ａは、レーザー光源１１０の出力部と光アイソレータ１５０との間に定められる。第１の光路は、光ファイバー増幅器などの光ファイバーによって提供することができる。第２の光路１７０ｂは、光アイソレータ１５０を通って定められる。第２の光路１７０ｂは、レーザー光源１１０からアンビリカル１４０に光を伝える一方で、アンビリカル１４０からレーザー光源１１０に光が伝わるのを防ぐ。従って、光アイソレータは、例えばプリントヘッドから放出された反射光などのマーキングヘッド１２０を通じてアンビリカル内に受け取られた光がレーザー光源１１０に入射するのを防いでレーザー光源１１０に対する損傷を防ぐ。

【0073】

第３の光路１７０ｃは、アンビリカル１４０を通って定められる。第３の光路は、（パッシブ光ファイバーと呼ばれることもある）トランスポートファイバーなどの別の光ファイバーによって提供することができる。第４の光路１７０ｄはマーキングヘッドを通って定められ、第５の光路１７０ｅはマーキングヘッドから製品１３０まで定められる。一般に、第４の光路は、レーザービームがマーキングヘッドを通過する際に光路が修正されることを可能にする１又は２以上のコンポーネントを含む。マーキングヘッド内で第４の光路１７０ｄが修正されると、第５の光路１７０ｅも複数のマーキング位置のうちの１つにおいて製品と交わるように修正される。従って、レーザー光源１１０から放出されたレーザービームは、複数のマーキング位置のうちのいずれか１つにおいて製品１３０にマーキングを行う（或いは、他の実施形態では表面の切断又は溶接を行う）ように制御することができる。他の光路１７０ａ～１７０ｅもコンポーネント内又はコンポーネント間の光路を修正する追加コンポーネントを含むことができると理解されるであろう。

【0074】

光ファイバー増幅器（すなわち、能動的利得媒体）によって提供される第１の光路１７０ａとトランスポート光ファイバー（すなわち、パッシブファイバー）によって提供される第３の光路１７０ｃとの間に光アイソレータ１５０を提供することで、マーキングされる製品１３０（或いは他の反射面、又はマーキングヘッド１２０の内部コンポーネント）からの反射光がパッシブトランスポートファイバーに到達してパッシブトランスポートファイバーによって移送されることはあるものの、これらの反射光が光ファイバー増幅器に到達することはあり得ないと理解することができる。このような反射が光ファイバー増幅器に到達した場合には、さらなる増幅が行われて光ファイバー増幅器、及び／又はレーザー光源の他のコンポーネントに重大な損傷をもたらす恐れがある。

【0075】

別の見方をすると、光アイソレータは、最後の利得段又は光増幅器の下流の光路（すなわち１７０ａ～１７０ｅ）内に提供されるが、極めて重要なこととしてマーキングヘッド１２０内には提供されない。従って、レーザー光源（及びいずれかの能動的増幅部品）が有害な可能性のある後方反射から保護される一方で、（通常は光アイソレータを収容する）マーキングヘッド１２０の小型化が維持される。キャビネット１６０の外部には光アイソレータ部品は提供されない（又は不要である）。

【0076】

使用時には、レーザー光源１１０及びマーキングヘッド１２０が製品の表面上にレーザーマーキングを行うように、コントローラがマーキング命令を制御信号に変換する。

【0077】

ファイバーレーザーでは、直径９マイクロメートルほどの小さなものとすることができるファイバーコア内で効果的にレーザー光を導くことができる。ファイバーベースのコンポーネントを組み合わせることは比較的容易であり、従ってレーザーマーキングシステムのファイバーベースのコンポーネント間で比較的容易にレーザー光を誘導することができる。対照的に、レーザー光がファイバーから放出されて自由空間レーザーになると、正確かつ安定した方法で再び集束させ、例えば結合させて９マイクロメートルのファイバーコアに戻すことは困難である。通常、光アイソレータは、自由空間を通じて光が伝わることを必要とする３つの異なるコンポーネントから構成される。従って、典型的なファイバーレーザーマーキングシステムは、光がファイバーベースのコンポーネントから出て光アイソレータにおけるマーキングヘッド内の自由空間に入り込むまでファイバーベースのコンポーネントを通じて伝わり、その後も自由空間内でマーキングヘッドを通じて制御されるように、マーキングヘッドに光アイソレータが提供されるように構成される。しかしながら、本発明者らは、光アイソレータの典型的なサイズ要件を考慮した時に、マーキングヘッドから分離した光アイソレータを提供することによってマーキングヘッドの寸法を大幅に改善できることに気付いた。

【0078】

図２は、図１のマーキングヘッド１２０の概略的拡大断面図である。マーキングヘッド１２０は、アンビリカル１４０からマーキングヘッド内にレーザービームを受光する受光部２１０と、マーキングヘッドを通過するレーザービームの光路を修正するように構成された操縦機構２２０と、レーザービームを製品１３０に向けてマーキングヘッドから放出する光学素子２３０とを含む。操縦機構２２０は、レーザービームが複数のマーキング位置のうちの１つで製品と交って複数のマーキング位置のうちの１つで製品にマーキングを行うように製品の方に向けられることを可能にする。

【0079】

受光部２１０は、アンビリカルからのレーザービームを受光して、（マーキングヘッドから放出された放射線を望む通りに操縦できる）操縦機構２２０などのマーキングヘッドの他のコンポーネントに放射線を向ける前に望む通りに放射線を調整するように構成された、ファイバーコリメータを含むことができる。

【0080】

いくつかの実施形態では、操縦機構２２０がコンパクトな外形寸法を有するように構成される。例えば、操縦機構２２０は、それぞれの光学素子を回転させるように構成された第１及び第２のアクチュエータを含むことができる。第１及び第２のアクチュエータは、例えば第１及び第２のガルバノメータとすることができる。第１及び第２の駆動機構の回転軸は平行であることができる。回転軸は、入射するレーザービームに対しても平行であることができる。コンパクトな外形寸法を可能にする操縦機構は国際公開第２０１９／１０１８８６号に記載されており、この文献はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。

【0081】

マーキングヘッド１２０は、実質的に円筒形とすることができる。マーキングヘッド１２０は、第１の方向における約４００ｍｍ未満の第１の寸法と、第１の方向に垂直な第２の方向における約６０ｍｍ未満の第２の寸法とを有することができる。マーキングヘッド１２０は、第１の方向及び第２の方向に垂直な第３の方向における約６０ｍｍ未満の第３の寸法を有することができる。マーキングヘッドから分離したアイソレータを提供することで、これまで達成できなかったコンパクトな外形寸法が可能になる。

【0082】

マーキングヘッド１２０は、他の様々なコンポーネントをさらに含むことができる。例えば、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焦点修正器（ｆｏｃｕｓ ｍｏｄｉｆｉｅｒ）２４０を含むことができる。マーキングヘッド１２０は、エアナイフを形成するようにマーキングヘッドから圧縮空気を放出する出口２５０をさらに含むことができる。マーキングヘッド１２０は、集束光学系（ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｏｐｔｉｃｓ）（図示せず）をさらに含むことができる。レーザーマーキングシステムは、製品１３０の存在を検出するように構成された検出器をさらに含むことができる。検出器は、例えばカメラを含むことができる。マーキングヘッドは、放射線シールド（図示せず）をさらに含むことができる。

【0083】

マーキングヘッド１２０は、コンポーネント（例えば、操縦機構２２０及び／又は焦点修正器２４０のアクチュエータ）を冷却するための冷却システムを含むことができる。冷却システムは、マーキングヘッドに供給される流体を使用してマーキングヘッド１２０のコンポーネントを冷却するように構成することができる。流体は、例えばマーキングヘッド１２０のハウジングを通って冷却すべきコンポーネントと交わる流体流路を提供することによって流体をレーザーの光路から隔離しながらマーキングヘッド１２０の少なくとも１つのコンポーネントを冷却するように供給することができる。コンポーネントは、ハウジングを通る流体流路と交わって流体流路の一部を提供することができる。流体は、マーキングヘッド１２０の出口２５０から放出することができる。出口２５０は、マーキングヘッドから流体を放出して、レーザービームと製品の表面との相互作用によって生じた物質がプリントヘッドと相互作用するのを例えばエアナイフによって減少させるように構成することができる。すなわち、マーキングヘッド内のコンポーネントを冷却するために使用される同じ流体をエアナイフとしても使用することができる。本明細書で説明する主題によって可能になるマーキングヘッドのコンパクトな形態を提供することにより、マーキングヘッド１２０内のコンポーネントの冷却が有益になり得ると理解されるであろう。

【0084】

次に、図３に図１のキャビネット１６０をさらに詳細に示す。上述したように、キャビネット１６０は、レーザー光源１１０及び光アイソレータ１５０を収容する。キャビネットは、マーキングヘッド１２０内のコンポーネントを冷却する流体の流れを生じるように構成された冷却システム３１０をさらに収容することができる。冷却システムは、例えば空気圧縮機を含むことができ、流体は圧縮空気とすることができるが、空気以外の流体を使用することもできると理解されるであろう。図４を参照しながら後述するように、流体は、アンビリカルを通じてマーキングヘッドに供給することも、或いはアンビリカルとは別の流体路によってマーキングヘッドに供給することもできる。例えば、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。この流体は、レーザービームと製品の表面との相互作用によって生じた物質がプリントヘッドと相互作用するのを例えば図２に関連して上述したようなエアナイフによって減少させるためにさらに使用することができる。

【0085】

冷却システム３１０は、レーザー光源１１０を冷却するようにさらに構成することができる。例えば、冷却システム３１０は、流体の流れをレーザー光源１１０に向けることによってレーザー光源１１０を冷却するように構成することができる。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。流体は、マーキングヘッド１２０の冷却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。効果的な冷却を行うために、レーザー光源に供給される流体は、マーキングヘッドに供給される流量よりも高い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な流量は、レーザー光源１１０上の熱負荷の分布、レーザー光源１１０のデューティサイクルなどに少なくとも部分的に依存することができる。いくつかの実施形態では、冷却システム３１０が、レーザー光源を冷却するために使用される流体の一部を使用してマーキングヘッド内のコンポーネントを冷却することもできる。

【0086】

冷却システム３１０は、抽出流体の流れを生じるように構成されたファン３２０を含むことができる。冷却システム３１０は、流体を濾過するように構成されたフィルタ３３０を含むことができる。フィルタ３００は、所与の量の物質を回収した後に交換することができる。フィルタ３００は、その用途に応じて流体を濾過するように構成された複数のフィルタを含むことができる。例えば、冷却用の流体は第１のフィルタによって濾過することができる。いくつかの実施形態では、マーキングヘッドからの物質の抽出に使用された流体をキャビネットに戻して冷却のために再利用することができる。このような空気の再循環を使用する場合には、冷却への再利用前に空気から物質を抽出するために追加の及び／又は特殊なフィルタが必要になることもある。いくつかの実施形態では、マーキングヘッドのための冷却空気を濾過する第１のフィルタ、システム（レーザー光源、電源、電子機器）のための冷却空気を濾過する第２のフィルタ、マーキングヘッドからの物質の抽出に使用される空気を濾過するさらなる特殊フィルタという３つのフィルタを適用することができる。

【0087】

キャビネット１６０は、流体がレーザー光源に向けられる前に流体を冷却するように構成された冷却装置３４０を含むことができる。冷却装置３４０は、例えば圧縮機又は熱交換器を含むことができる。

【0088】

キャビネット１６０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３５０をさらに含むことができる。冷却システム３１０は、電源３５０を冷却するように構成することができる。キャビネット１６０は、レーザー光源１１０、冷却システム３１０及び／又はマーキングヘッド１２０を制御するコントローラ３６０をさらに含むことができる。冷却システム３１０は、コントローラ２７０を冷却するように構成することができる。

【0089】

図４は、図１のアンビリカルアセンブリ１４０の概略的断面図である。アンビリカルアセンブリ１４０は、キャビネット１６０からマーキングヘッド１２０に１又は２以上のコンポーネントを伝える１又は２以上の導管を収容するアンビリカルハウジング４１０を含む。１又は２以上の導管は、レーザービームを伝える光ファイバー４２０を含む。１又は２以上の導管は、導電ケーブル４３０をさらに含むことができる。１又は２以上の導管は、上述したマーキングヘッドの１又は２以上のコンポーネントを冷却する流体などの流体を伝えるダクト４４０をさらに含むことができる。光ファイバー４２０は、以下でさらに詳細に説明するような１又は２以上のファイバー故障検出器ワイヤ４２５を有することができる。

【0090】

アンビリカルハウジング４１０は、連続チューブを含むことができる。すなわち、アンビリカルハウジング４１０は、いずれかの端部のみに開口部を有し、他にはさらなる開口部又は開閉式部分を有さないことができる。アンビリカルハウジングの内径は、図２に示すレーザーマーキングシステムのマーキングヘッドのコリメータ２１０を収容するのに十分な大きさである。コリメータ、アイソレータ及び光ファイバー４２０は、光学アセンブリを含むことができる。光学アセンブリは、その製造後にコリメータ及び／又はアイソレータを光ファイバー４２０から分離できないように製造することができる。レーザーマーキングシステムの製造中には、一体的に形成された光学アセンブリを提供することができる。コリメータは、アンビリカルハウジングに通してマーキングヘッド１２０内に構成し、アイソレータはキャビネット１６０内に構成することができる。アイソレータをキャビネット内に配置することにより、コリメータとアイソレータとの間の接続を維持しながら比較的小型のコリメータをアンビリカルハウジングに通すことができるので、アンビリカルハウジングの内径を比較的小さくすることができる。

【0091】

アンビリカルアセンブリ１４０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に可逆的に接続することができる。アンビリカルアセンブリは、図１のレーザーマーキングシステム１００のキャビネット１６０に可逆的に接続することができる。アンビリカルアセンブリ１４０は、流体又はデブリの侵入を防ぐように図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及びキャビネット１６０に対して可逆的に密閉することができる。アンビリカルハウジング４１０の外面は、化学的耐性のある材料及び／又は耐熱性の材料及び／又は水を通さない材料及び／又は衛生的な材料を含むことができる。アンビリカルハウジング４１０の外面は滑らかであることができる。

【0092】

導電ケーブル４３０は、例えば（図３に示す）コントローラ３６０から（図２に示す）操縦機構２２０に制御信号を伝えるように構成することができる。導電ケーブル４３０は、例えばマーキングヘッド内に配置されたガルバノメータ及び／又はセンサなどのコンポーネントから、コントローラ３６０及び／又はレーザーマーキングシステム１００のユーザインターフェイスに１又は２以上のセンサ信号を伝えるように構成することができる。例えば、ガルバノメータの位置を示す信号をガルバノメータからコントローラに伝えてコントローラに位置フィードバックを提供することができる。導電ケーブル４３０は、マーキングヘッド内の他のコンポーネントに、例えば（図１に示す）電源３５０から（図２に示す）焦点修正器２４０に電力及び信号を伝えるように構成することができる。

【0093】

いくつかの実施形態では、アンビリカルアセンブリ１４０が、例えばレーザーマーキングシステム１００の構成中に１又は２以上の導管への損傷を防ぐ特徴を有することができる。１つの実施形態では、１又は２以上の導管をアンビリカルハウジング４１０の長さよりも長くすることができる。すなわち、導管のうちの１つ又は２つ以上に追加部分を提供することができ、これによってアンビリカルハウジング４１０が伸びた場合に１又は２以上の導管も伸びるのを追加部分が防ぐことができる。通常、光ファイバーは比較的柔軟性が低く、光ファイバーが伸びると光ファイバーが損傷する恐れがある。従って、光ファイバー４２０は、とりわけこのような追加部分を有することができる。追加部分は、アンビリカルアセンブリ内のいずれかの便利な位置に提供することができる。例えば、追加部分は、マーキングヘッド及び／又はキャビネットの一方又は両方に接続するアンビリカルアセンブリの接続部に隣接して提供することができる。これに加えて又はこれに代えて、アンビリカルアセンブリ１４０内に比較的弾性の低い細長い部材を提供して、アンビリカルアセンブリ１４０の伸び、及び結果としてのアンビリカルアセンブリの導管の伸びを制限することもできる。細長い部材は、例えばアンビリカルアセンブリの長さに沿って延びる金属ワイヤとすることができる。細長い部材は、アンビリカルアセンブリの伸びを防止又は低減するように、例えばキャビネット及びマーキングヘッドに機械的に結合することができる。

【0094】

レーザーマーキングシステム１００は、グラフィカルユーザインターフェイスなどのユーザインターフェイスをさらに含むことができる。ユーザインターフェイスは、コントローラ３６０の一部を形成することができる。ユーザインターフェイスは、例えばユーザに視覚信号を提供するための画面、及び／又はユーザに音声信号を提供するためのスピーカを含むことができる。レーザーマーキングシステム１００は、システム１００の遠隔制御のためのトランシーバを含むことができる。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（ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）を介して（例えば、レーザーマーキングシステムが一部を形成する生産ライン上の）他の装置と統合するための接続（例えば、イーサネット（登録商標）接続のインターネット接続）を含むことができる。

【0095】

レーザーマーキングプロセスは、例えばファイバーレーザーなどの放射源をアンビリカルアセンブリ１４０に結合することによってアンビリカルアセンブリ１４０に放射線を供給することを含むことができる。アンビリカルアセンブリへの放射源の結合には、光アイソレータ１５０が介在する。アンビリカルアセンブリ１４０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１４０の光ファイバーは、放射線をマーキングヘッド１２０のコリメータに向けることができる。

【0096】

アイソレータをコリメータから分離することで、アイソレータをマーキングヘッド１２０の外部に配置することができ、これによって大型で重量のある既知のマーキングヘッドの代わりに小型軽量のマーキングヘッド１２０を使用することが可能になる。操縦機構２２０は、マーキングヘッド１２０のさらにコンパクトな外形寸法を可能にする、マーキングヘッド１２０から放出される放射線を制御するコンパクトな方法をさらに提供することができる。

【0097】

放射線は、マーキングヘッド１２０から放出されて製品１３０上に入射することができる。放射線は、製品１３０の見た目を変化させるために、製品１３０の表面の所望の部分にマーキング、エッチングを行い、又はこれらの部分と別様に相互作用することができる。

【0098】

アンビリカルアセンブリ１４０は、生産ラインに対してマーキングヘッド１２０を容易に再配置できるほど十分に柔軟でありながら、キャビネット１６０のコンポーネント（例えば、レーザー光源１１０及び／又はコントローラ３６０）とマーキングヘッド１２０との間で制御信号、電力、センサ信号などをさらに有利に伝える。プリントヘッドから分離したアイソレータを提供することで、実質的に連続したアンビリカルハウジングにコリメータを通すことができる。実質的に連続したアンビリカルハウジングを提供することで、これまでレーザーマーキングシステムによって達成されていない国際保護マーキング標準（「ＩＰ」、異物保護マーキング（Ｉｎｇｒｅｓｓ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｍａｒｋｉｎｇ）として知られていることもある）を満たすアンビリカルアセンブリを提供することができる。例えば、アンビリカル及びマーキングヘッドがＩＰ６５～ＩＰ６９標準を満たすレーザーマーキングシステムを提供することができる。このことは、レーザーマーキングを行うことが望ましい様々な環境において有利となり得る。

【0099】

いくつかの事例では、例えばこれまで同様の寸法の連続インクジェットマーキングヘッドを利用していたシステムにレーザーマーキングヘッドを組み込むことができる。連続インクジェットマーキングヘッドの代わりにレーザーマーキングヘッドを含むようにシステムを改造する（レトロフィットする）ことで、生産ライン上にマーキングヘッドを配置するためのコンポーネントなどの追加コンポーネントを購入する必要性を抑えることによってシステムの保有コストを削減することができる。

【0100】

本明細書に開示するレーザーマーキングヘッドは、多くの既存のシステムの重量の約１０分の１である約０．５ｋｇとすることができる。従来のマーキングシステムではマーキングヘッドが大型であり、技術者が一旦設置すると実質的に動かせない場合があるのに対し、本明細書で説明する種類のコンパクトなマーキングヘッドは、変化する使用要件を満たすために容易に再構成することができる。すなわち、本明細書に開示するレーザースキャナ／マーカシステムの態様及び実施形態の外形寸法、サイズ及び重量は、開示するレーザースキャナ／マーカシステムがさらに容易に操作されることを可能にする。

【0101】

例えば、ハウジングを含むレーザースキャナ／マーカシステムのマーキングヘッドは、可動アセンブリに取り付けることができる。可動アセンブリは、マーキングを実行できる複数の異なる構成間でマーキングヘッドが動くことを可能にすることができる。マークは、各異なる位置において製品の異なる部分に適用することができる。異なる位置に異なるマークを適用して、拡張されたマーキング領域（ｍａｒｋｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）を提供することができる。実際に、３次元の動きを提供することによって、従来の２次元マーキング領域を３次元に拡張することが可能である。可動アセンブリは、例えばボトルなどの３次元物体の表面から約５ｍｍなどの同じ焦点距離を維持しながら物体の輪郭に従うように動くことができるロボットアームとすることができる。レーザースキャナ／マーカシステムのマーキングヘッドをマーキングされる物体に対して動かす能力は、物体が通過するシステムの段を可動式にする必要性を排除し、従っていくつかの既存のシステムに比べてシステムの機械的複雑性を抑えることができる。レーザーマーキングヘッドを動かす能力は様々な利点をもたらすことができる。例えば、レーザーマーキングヘッドは、マーキングすべき目標物の操作を必要とすることなく３次元レーザーマーキングの提供を可能にすることができる。他の実施形態では、ヘッドが、目標物の移動又は操作が困難な場合があるタービン翼などの複雑な及び／又は大型の目標物のレーザー洗浄のためのレーザービームの使用を可能にすることができる。また、単一のマーキングヘッドを複数の設置場所又は設置方向間で素早く動かして、異なるサイズの製品に又は製品の異なる位置にマーキングを行うこともできる。このようなマーキング構成の柔軟性を可能にするために、レーザーマーキングシステム内に複数の取り付け位置を提供することができる。

【0102】

しかしながら、このような柔軟性は、固定された又は構成可能性の低いシステムでは回避されたであろう安全上のリスクをもたらす恐れもある。例えば、固定システムは、放射ビームが遮蔽環境から漏れ出さないように本質的に安全に構成できるのに対し、可動ヘッドを提供すると、放射ビームがオペレータなどの非遮蔽位置に向けられる可能性があるとのリスクがもたらされる。

【0103】

図５に示すように、従来のレーザーマーキング設備５００は、遮蔽領域５２０内に設置されたマーキングシステム５１０を含むことができる。マーキング装置は、目標物５１５に向けて放射ビーム５１３を放出する放射源５１１を含む。マーキングシステム５１０は、コントローラ５１７によって制御される。

【0104】

オペレータは、ドア５３０を開けてレーザーマーキングシステム５１０にアクセスすることができる。位置５３０ａに示すようにドアが開くと、安全スイッチ５４０がレーザーの作動を安全に中断するように構成され、これによってオペレータへの損傷を防ぐ。通常、このような安全スイッチは、認定された二線式二重接点スイッチ（ｄｏｕｂｌｅ ｗｉｒｅｄ ｄｕａｌ－ｃｏｎｔａｃｔ ｓｗｉｔｃｈ）とすることができる。ドアが位置５３０ｂにある時にはレーザー装置５１０を動作させることができる。スイッチ５４０は、ドア位置を示す信号をコントローラ５１７に供給する。

【0105】

同様のスイッチを使用して、コンパクトなレーザーマーキングヘッドに関連するさらなる安全度を提供することができる。この種の安全動作を可能にするために、レーザーマーキング機に１又は２以上の連動入力信号（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ ｉｎｐｕｔ ｓｉｇｎａｌｓ）を提供することができる。しかしながら、連動スイッチを上述したようなビームシールドに関連付けられるように構成するのではなく（又はこれに加えて）、連動スイッチをマーキングヘッド取り付け配置に関連付けることができる。

【0106】

図６に示すように、レーザーマーキング設備は、実質的に図１を参照して上述したようなレーザーマーキングシステム１００を含むことができる。同様のコンポーネントについては重ねて説明しない。マーキングヘッド１２０は、遮蔽領域６２０内に設置することができる。領域６２０は、実質的に安全シールド内に封入することができる。オペレータは、ドア６３０を開けてレーザーマーキングヘッド１２０にアクセスすることができる。位置６３０ａに示すようにドア６３０が開くと、安全スイッチ６４０がレーザーの作動を安全に中断するように構成され、これによってオペレータへの損傷を防ぐ。ドアが位置６３０ｂにある時にはマーキングヘッド１２０を動作させることができる。レーザーマーキングヘッド１２０は、安全シールド内に提供される電磁放射システムの唯一のコンポーネントである。遮蔽領域６２０は、処理（例えば、マーキング）ステーションに提供された場合には製品１３０を取り囲むこともできる。アンビリカル１４０は、遮蔽領域６２０からキャビネット１６０まで延びる。

【0107】

マーキングシステム設備６００は、マーキングヘッドホルダ６５０をさらに含む。マーキングヘッドホルダ６５０は、レーザーマーキングシステム１００のコントローラ６６０と相互作用してマーキングヘッド１２０が安全とみなされる位置に配置されている場合にのみ動作を可能にする安全機構を組み込むことができる。このような位置は予め決定しておくことができる。マーキングヘッド１２０は、安全動作を確実にするように高精度（例えば、１ｍｍ未満）で配置することが必要となり得る。

【0108】

ある実施形態では、マーキングヘッドホルダ６５０にさらなるスイッチ６７０が組み込まれる。従って、マーキングシステム１００は、マーキングヘッド１２０がホルダ６５０内に正しく設置されたことをコントローラ６６０が確認した場合にのみ動作することができる。このような構成では、単純な接点スイッチで十分であると理解されるであろう。さらに、オペレータは、例えばマーキングヘッドを操作又は移動する際にマーキングヘッドに取り付けられたスイッチを誤って作動させてしまう恐れがあるため、このような構成は、マーキングヘッド１２０上に単純な接点スイッチが提供される場合と比べて利点をもたらすことができる。

【0109】

このような構成では、システム内に単一のホルダ位置が提供され、マーキングヘッドがホルダ内に正しく設置された場合にのみ動作できるようにシステムを制御することができる。当然ながら、それぞれが安全スイッチを有する複数のホルダ位置が提供される場合には、ダミーのマーキングヘッドを提供して全てのスイッチを同時に作動させることが必要となり得る。しかしながら、このような構成は、（例えば、各ホルダ内にダミーのマーキングヘッドが提供された場合に）マーキングヘッドがホルダのうちの１つに正しく設置されていない場合でも複数のダミー装置の存在によって全ての安全スイッチが作動できるようになるというさらなるリスクをもたらす恐れがある。

【0110】

上述したように、通常、マーキングヘッドは、安全動作を確実にするために高精度で配置することが必要になり得る。従って、あらゆる安全スイッチは、必要な安全条件が満たされる（例えば、遮蔽環境からレーザー放射線が絶対に漏れ出さない）ことを保証できるほど十分に正確にマーキングヘッドが配置された場合にのみ作動するように配置され構成される。

【0111】

ホルダ内のマーキングヘッドの存在を検出する１つの方法は、電子識別器（例えば、ＲＦＩＤ、又は同様のもの）を使用することである。従って、スイッチ６７０は電子識別器を含むことができ、対応する識別可能なコンポーネントがマーキングヘッド１２０上に提供される。

【0112】

しかしながら、このような検出装置は、安全な位置に近い装置を検出することはできるが、必ずしも正確に安全な位置にあることを検出するわけではない。従って、ホルダ内の（又はホルダに近接する）マーキングヘッドを電子的に検出することはできるが、このマーキングヘッドは、依然として安全でない方法で放射線を放出できる可能性がある。

【0113】

いくつかの実施形態では、遮蔽領域６２０を伴わずに設備６００を設置してスイッチ６４０を省略することもできると理解されるであろう。このような構成では、コントローラ６６０がスイッチ６７０のみを使用して構成の安全性を判定するようになる。

【0114】

図７に示すように、さらなる実施形態では、（マーキングヘッド１２０と概ね同様の）マーキングヘッド７００が、統合された安全スイッチ７１０を含む。上述したスイッチの偶発的な作動に関連するリスクを考慮して、スイッチ７１０は、取り扱い中の偶発的なスイッチの作動が不可能であるように、又は少なくともその可能性が大いに高まるように統合することができる。

【0115】

図示の実施形態では、マーキングヘッド７００のハウジング７２０内に２つのスイッチ７１０が統合されている。スイッチ７１０は、実質的に円筒形のマーキングヘッドの外周の周囲の対向する位置に提供される。各スイッチ７１０は、ハウジング７２０内に設けられるそれぞれの凹部７１５内に提供される。凹部７１５は、一部の動作環境において必要になることがある、マーキングヘッド７００への水の侵入を防ぐように設計することができる。

【0116】

マーキングヘッド７００が正しく配置された場合に両スイッチ７１０を作動させるように構成された対応する機械的要素７４０（例えば、ばね付勢ピン）を有する、協働するマーキングヘッドホルダ７３０が提供される。

【0117】

スイッチ７１０は、コントローラ６６０と同様の形で動作するマーキングシステムコントローラ（図示せず）と通信して、安全な構成にあるとみなされない限りマーキングヘッド７００の動作を防ぐことができる。従って、スイッチ７１０は、図６に関連して上述したスイッチ６７０の動作を実行することができる。

【0118】

当然ながら、単一のスイッチ７１０又は実際に２つよりも多くのスイッチ７１０を提供することもできると理解されるであろう。（単複の）スイッチ７１０は、適切に構成されたホルダ７３０に内マーキングヘッド７００が安全に設置されていることを確認するように動作することができる。

【0119】

当然ながら、スイッチ７１０は、例えばスイッチ６４０などの他の安全機構と共に使用することも、又はこれらとは独立して使用することもできると理解されるであろう。

【0120】

いくつかの実施形態では、システムを、マーキングヘッドがホルダ７３０内に正しく取り付けられている限り本質的に安全であるように構成することができる。例えば、マーキングヘッド７００は、ホルダ７３０内に受け取られた時に遮蔽環境の開口部を閉じることができる。

【0121】

上述したように、本明細書に開示するレーザースキャナ／マーカシステムの態様及び実施形態の外形寸法、サイズ及び重量は、開示するレーザースキャナ／マーカシステムがさらに容易に操作されることを可能にする。しかしながら、（例えば、ロボットマーキングシステムによる）マーキングヘッド１２０の動きの結果、光源１１０からマーキングヘッド１２０に電磁放射線を供給する光ファイバー（例えば、ファイバー４２０）への損傷リスクが高まる恐れもある。いくつかの実施形態では、光ファイバー故障検出システムを提供してファイバーが損傷を受けたかどうかを検出することができる。例えば、図４に示すように、光ファイバー４２０は、ファイバー４２０に沿って及び／又はその周囲に延びる１又は２以上のワイヤ４２５（例えば、銅線）を有することができる。マーキングシステム１００は、１又は２以上のワイヤ４２５の電気特性をモニタするように構成されたモニタ（図示せず）を含むことができる。モニタは、キャビネット１６０内に提供することができる。変化（例えば、抵抗、静電容量又はインダクタンスの変化）が検出された場合には、この変化を使用してファイバー４２０の破損又はその他の損傷（例えば、急激な屈曲）を示すことができる。すなわち、ワイヤは、レーザー光源とヘッドとの間に延びる光ファイバーの故障を検出するように構成することができる。ファイバー４２０の長さに沿った１又は複数のワイヤ４２５の連続性をモニタすることができる。実施形態では、破損の指示に応答してレーザー光源を無効にし、レーザービームが損傷を引き起こすあらゆるリスクを抑えることができる。これに代えて又はこれに加えて、異常な電気特性が検出された場合には、警報を発してファイバー４２０及びいずれかのアンビリカル４１０の損傷を調査するようにユーザを促すこともできる。光ファイバー故障検出システムは、図６及び図７に関連して上述した他の安全機構と組み合わせて、又はこれらとは無関係に動作することができる。

【0122】

いくつかの実施形態では、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械の一部を形成する可動アセンブリを提供することができる。マーキングヘッドは、ＣＮＣ機械の可動アセンブリがＣＮＣ機械内にレーザーマーキングを組み込むように選択して動かすことができる複数のツールのうちの１つとして提供することができる。しかしながら、上述したように、ヘッドはマーキングに限定されるものではなく、レーザー切断、レーザー穿孔、深彫り彫刻、又は鋼の硬化などのレーザーベースの表面処理などの他のレーザー機能を提供するツールを提供することもできる。ＣＮＣ機械は高精度動作を提供すると理解されるであろう。上述したようなＣＮＣ機械内で使用できるコンパクトなレーザーヘッドを提供することにより、ＣＮＣ機械は、これまでレーザーベースの動作を行うために機械加工部品（ｍａｃｈｉｎｅｄ ｐｉｅｃｅ）の除去及びその後のさらなるシステム内の機械加工部品の構成を必要としていた機能を提供することができる。従って、機械加工部品の構成を繰り返す必要なく、単一の機械において正確なレーザーベースの動作を提供することができる。

【0123】

本明細書で図示し説明したレーザーマーキングシステムは、上述した既知のレーザーマーキングシステムに関連する問題を有利に克服し、コンパクトな外形寸法を有するプリントヘッドを有する生産ラインの所有者に、完全に統合された「プラグアンドプレイ」のソリューションを提供する。

【0124】

レーザーマーキング装置を適用できる生産ラインは、処理ラインと呼ぶこともできる。図８に、このような処理ライン８１０を含むシステム８００を示す。マーキング又は別様に処理すべき製品８２０は、生産ライン８１０によって、製品に放射線を向けることができるマーキング（又は処理）ステーション８３０を過ぎて移送される。処理システム８００は、概ね上述した種類のものとすることができる電磁放射システム８４０（例えば、レーザーマーキング装置）を含む。いくつかの実装では、電磁放射システム８４０が、上述したいくつかの特徴を省略することができる。例えば、電磁放射システムは、電源８４１と、キャビネット８４３内に収容された電磁放射源８４２とを含むことができる。放射源８４２は、アンビリカル８４６内に収容された光ファイバー８４５（例えば、トランスポートファイバー）に沿ってマーキングヘッド８４７に至る放射経路８４４ａ～ｅに沿って放射線を放出するように構成することができる。マーキングヘッド８４７は、製品８２０がマーキングステーション８３０に位置している時にマーキング経路８４４ｅに沿って製品８２０に放射線を向けるように構成される。放射経路８４４は、（利得部品を含むことができる）キャビネット内の放射源経路部分８４４ａと、アンビリカル８４５内の移送経路部分８４４ｃと、（放射線を操縦及び／又は集束することができる）マーキングヘッド８４７内の操縦経路部分８４４ｄと、マーキングヘッドと製品８２０との間のマーキング経路部分８４４ｅとを含む。処理ステーション８３０及びマーキングヘッド８４７は、漂遊放射線が（ユーザ又はその他の設備に）危害を及ぼすのを防ぐように構成された安全シールド８５０内に封入される。

【0125】

このような実装では、（例えば、上述したような寸法の）コンパクトなマーキングヘッドを提供し、電磁放射システム８４０のマーキングヘッド８４７のみを取り囲む安全シールド８５０内に処理ステーション８３０を提供し、放射システムの残りの全てのコンポーネントをキャビネット８３０内に（すなわち、シールド８５０の外部に）提供することができる。当然ながら、安全シールド内にはアンビリカルアセンブリの一部も存在することができる。このような構成では、依然としてマーキングヘッドを安全シールド８５０内に存在する（例えば、完全に内部に存在する）放射システムの唯一のコンポーネントとみなすことができる。

【0126】

マーキングシステム８４０は、マーキングシステム１００を参照しながら上述したように動作することができる。

【0127】

任意に、マーキングシステム８４０は、アイソレータ経路部分を定める放射源８４２とアンビリカル８４５との間に光アイソレータ（図示せず）をさらに含むことができる。これに代えて又はこれに加えて、システム８００は、例えば図６及び図７を参照しながら上述したような、マーキングヘッド８４７のホルダ内に提供される連動スイッチを含むこともできる。

【0128】

マーキングシステムは、マーキングヘッド８４７の複数の取り付け位置をさらに含むことができる。マーキングシステムは、マーキングヘッド８４７を異なる構成間で動かすための可動要素８７０をさらに含むことができる。例えば、第１の構成８８０Ａでは、マーキングヘッド８４７を製品８２０の上面８２０Ａにマーキングを行うように構成できるのに対し、第２の構成８８０Ｂでは、マーキングヘッド８４７を、第２のマーキング経路８４４ｆに沿ってビームを向けることによって製品８２０の傾斜面８２０Ｂにマーキングを行うように構成することができる。マーキングヘッド８４７は、（例えば、可動要素８７０によって）自動で構成間を移動することも、或いは、例えばマーキングヘッドを様々な異なるホルダ（図示せず）内に配置することによってユーザが再構成することもできる。

【0129】

以上、少なくとも１つの実装の複数の態様について説明したが、当業者には様々な変更、修正及び改善が容易に思い浮かぶと理解されるであろう。このような変更、修正及び改善は本開示の一部として意図され、本開示の趣旨及び範囲に含まれるものとして意図される。本明細書に開示する方法の行為は、説明したものとは別の順序で実行することもでき、１又は２以上の行為を省略、置換又は追加することもできる。本明細書に開示するいずれか１つの実施例の１又は２以上の特徴は、開示する他のいずれかの実施例の１又は２以上の特徴と組み合わせ、又はこれらに置き換えることもできる。従って、上述した説明及び図面は一例にすぎない。

【0130】

本明細書で使用した表現及び用語は説明を目的としたものであり、限定とみなすべきではない。本明細書で使用する「複数」という用語は、２又は３以上のアイテム又はコンポーネントを意味する。本明細書で使用する「実質的に同様の」ものとして説明される寸法は、互いの約２５％以内とみなすべきである。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「保持する（ｃａｒｒｙｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「収容する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」及び「伴う（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」などの用語は、明細書内に存在するか、それとも特許請求の範囲内に存在するかにかかわらず制約のない（ｏｐｅｎ－ｅｎｄｅｄ）用語であり、すなわち 「限定されるわけではないが～を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」を意味する。従って、このような用語の使用は、その後に列挙するアイテム及びその同等物、並びにさらなるアイテムを含むように意図される。特許請求の範囲については、「～から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」及び「実質的に～から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」という移行句のみが、それぞれ閉鎖的又は半閉鎖的な移行句である。特許請求の範囲における、請求項要素を修飾する「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」、「第３の（ｔｈｉｒｄ）」などの序数用語の使用は、それ自体が別の請求項要素に対する１つの請求項要素のいずれかの優先、先行又は順序、或いは方法の行為が実行される時間的順序を含意するものではなく、ある名称を有する１つの請求項要素と（序数用語の使用を除き）同じ名称を有する別の要素とを区別して請求要素同士を区別するためのラベルとして使用するものにすぎない。

【0131】

電磁放射線操縦機構は、電磁放射線を誘導、成形及び／又は制御するための屈折式、反射式、磁気式、電磁式、静電式及び／又はその他のタイプの光学部品、或いはこれらのいずれかの組み合わせなどの様々なタイプの光学部品を含むことができる。

【0132】

本文中では、製品のマーキングにおける電磁放射線操縦機構の使用について特定の言及を行っていることもあるが、本明細書で説明した電磁放射線操縦機構は他の用途を有することもできると理解されたい。考えられる他の用途としては、製品に彫刻を行うためのレーザーシステム、光学スキャナ、放射線検出システム、医療装置などが挙げられる。

【0133】

上記では本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は説明した以外の方法で実施することもできると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するものである。従って、当業者には、以下に示す特許請求の範囲から逸脱することなく、説明した発明に修正を行えることが明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】