利用雷射給容器作標記的方法和設備的製作方法
2023-05-29 13:56:01 3
專利名稱：利用雷射給容器作標記的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用雷射給包括容器主體突片部分的容器作標記，尤其涉及在預定時間、例如製造處理暫停時間內能快速完成所需量的標記處理。
作為容器製作、或在某些情況下作為容器填充或密封操作的一部分，出於各種目的需要在容器上設置標記，包括標識內容物、製作或使用的地點或日期、容器或容器部件的製造者、容器的類型或材料、提供商標、廣告、促銷等等。在某些情況下，彩票、競賽形式的宣傳信息、或其它有價值的標記或記號被設置或標記在容器或容器部件上。
許多裝置和方法已經用於標記容器。在一些情況下使用凸印或凹印。例如經衝壓的凸印或凹印對於不同的字母或符號等情形會需要大量的不希望的庫存工具，特別是無論何時需要改換工具(諸如改變要凹印或凸印的標記或符號、或在維護或修理時)都要關閉生產線並拆卸衝壓機。當較頻繁地改換符號時，例如當容器上的標記被用作最好具有很大差別的可能的標記或記號的競賽或彩票的一部分時(例如，只有某些人是「大獎」的獲得者時)，這種停機特別麻煩。另外，很難準確地控制凸印或凹印的深度，有時，太深的凸印或凹印會引起洩漏或損壞容器。
因此，應提供製作容器或部件標記的方法，該方法允許以較高頻率改變標記或記號、但不必為此停止或減慢生產線。另外，該製作容器或部件標記的方法在避免保存大量工具或模具的同時可以避免產生諸如標記過深的容器質量問題。
另一個用於在容器或容器部件上設置標記的方法包括一個或多個印製處理。接觸或壓力印製有時用於在需要設置大量相同標記的容器上裝飾或設置標記。但是，在由於許多部件的形狀或位置(諸如容器開啟突片)、或因為改變容器所印製條目的結構需要停止生產線和部分地拆卸接觸印製裝置以便以較高的頻率改變標記時(例如，用於彩票或競賽)，接觸印製被認為對於很多部件是不實用的。
在某些情況中，可用例如噴墨處理的非接觸印製方法印製容器部件。雖然通過控制噴墨可以較頻繁地改變標記，但是已經發現，已往噴墨處理和設備的可靠性較差，需要經常維護和修理。還發現噴墨處理易受到不希望的墨水分布或位置的影響，例如產生妨礙印製處理的墨水霧，從而在金屬容器上產生不希望的標記、或導致設備故障。在一些情形中已經發現，在使用噴墨處理時，多達20％或更多的潛在生產時間要用於清潔、維護和/或修理。還發現，墨水難以牢靠地粘結到容器或容器部件上。另外，當噴墨處理或其它印製處理與競賽彩票或提供其它有價證券或標誌有關時，由於噴墨處理只能產生表面標記(不在容器本身上形成凹痕)，於是，為了認領競賽或彩票獎金存在著偽造或改變標記的極大可能性。此外，為了保證質量、以免標記字符或記號變形，噴墨處理難以實現高速度。
因此，應在減少與噴墨或其它印製處理有關的清潔、維護和修理時間的同時，特別是在允許較快地改變標記的同時，在容器或容器部件上產生高質量標記。
前述容器標記過程中的某些或所有的問題對於金屬容器或容器部件、諸如鋁合金飲料容器(例如，可從Broomfield,Colorado的Ball公司得到的容器)或它們的突片或其它部件特別麻煩。與例如塑料容器或容器部件相比，至少由於金屬容器的表面較硬、熔點或軟化點較高，標記難以粘結到金屬表面，所以對金屬容器進行標記較難。因此，在某些容器材料中使用的裝置和方法不能強制地用於其它容器材料。在大多數情況下，容器標記的功能或目的將很少使用那些費用實際超過常用方法的標記方法。所以，應當提供一種能經濟地最好不使用過高成本或不超過常規容器標記生產、密封或處理費用的用於標記容器的方法和裝置。
本發明能夠使用雷射對金屬容器或容器部件(包括例如容器主體、容器端部和容器突片)進行標記。在一個實施例中，雷射器提供快速動作的光束轉向和控制，以便在較短的時間周期內(例如，小於100毫秒，最好小於常規部件生產暫停時間的50毫秒)標記較多的字母或符號(例如，6個或更多，最好是9個或更多)，於是不必停止或減慢當前容器或部件的生產進程或生產設備。
在一個實施例中，通過減小一個或多個轉向鏡的質量可實現雷射束的高速轉向。儘管減小了與較小反射鏡尺寸有關的光束尺寸或孔徑，但得到的裝置能施加足夠的功率強度以在金屬(例如，鋁)容器部件上形成可見標記。
優選地，雷射以高強度雷射脈衝施加到容器區或部件。每個脈衝形成可見燒蝕區或點，點圖案共同構成所需的符號或圖像。於是，為了在小於預定時間周期內可完成字母或符號的所需數目，裝置必需能在預定時間周期內施加用於形成全部所需字符的所有脈衝。在一個實施例中所提供的雷射裝置能至少以12千赫茲(kHz)的頻率施加脈衝、同時提供足夠的能量以使所有這些脈衝在金屬容器部件上產生所需的點燒蝕。
圖1是本發明實施例的帶有標記突片的容器端部的局部透視圖；圖2A是說明本發明實施例的突片坯件標記裝置的部件的方塊圖；圖2B是圖2A所示裝置的轉向部件的方塊圖；圖3是本發明實施例的部分被標記的突片坯件的局部平面視圖；圖4是說明本發明實施例標記方法的流程圖。
儘管本發明可用於在容器或容器的許多部分進行標記、以及標記許多容器形狀和類型，但圖1表示一個具有位於容器開啟突片上的標記114的容器112的實例。在所示實施例中，突片116包含位於突片116中間的手指抓握部分的覆蓋或薄板區(web region)118，在這個實施例中，薄板區118的一部分承載標記114。圖1表示突片116沿向上的箭頭112到達垂直位置，顯露出突片的下側面(圖1中可見的表面)，在突片抬起的過程中，在金屬罐端部126形成開口124。在圖1的實施例中，圖1可看到的突片的下側面通常在容器打開前是看不到的，即該側面保持與容器端部126的外(公共)表面相鄰。突片的上表面在圖1看不到，但在打開容器之前可以看到。所以，圖1的實施例可用於提供獎金或其它廣告標記或用於在容器打開前不必或不需看到標記的情況。不過，本發明也可用於標記容器的其它表面，這些表面包括突片上除中心薄板118外的下側部分、突片的上表面部分、容器端部126的內或外表面部分(和/或圖1局部視圖中未示出的相對端部)、和/或容器主體128的內或外表面。
當需要在容器開啟突片116的一個或多個區域設置標記時，在一個實施例中，該標記同突片的形成一起設置。在許多情況下，通過將突片坯件的薄板送入成形設備而製成突片，該成形設備用已知的金屬件加工方法將大致扁平的突片坯件製成所需形狀突片。所用的金屬件加工方法的一些實例包括衝壓、精壓、摺疊和剪切。為了便於說明，與突片衝壓或突片成形有關的方法應認為包括這些或其它已知的突片成形方法和設備。
在圖3所示的實施例中，突片坯件312具有足以在其預定縱向長度318a、b、c、d、e上(即，沿縱向或y方向的長度)形成三個突片的寬度314(即，橫向或x方向)。雖然突片坯件312可以有很大的長度、例如薄板長度可以是3000米或更長，但是突片坯件312是有確定尺寸的，具體地它具有寬度314且每個預定長度318a、318e包含足夠形成多個突片的材料，在所示實施例中包括足夠形成三個突片的材料。所以，預定長度318a用於形成一個包含三個橫向排列區324a、b、c的突片。
在一個實施例中，突片坯件312以間斷的方式輸送或前進到突片衝壓裝置。根據這種間斷地輸送，在第一(或「前進」)周期中，突片坯件312以等於預定長度318a、b、c、d、e的縱向距離前進。而後，突片坯件312在第二(或「暫停」)周期基本保持靜止，在該周期內在突片坯件的一個或多個預定長度上進行衝壓或其它操作，以形成例如三個突片。於是，突片裝置的每個循環包括前進和暫停周期。這些循環一個接一個地重複，最好在衝壓機的每個循環或行程中製成多個突片(例如，三個突片)。應該理解，衝壓機可以在任一個循環中具有多個工位或操作，即第一預定長度318a進行例如剪切的第一操作，而上述預定長度318b、318c、318d進行例如精壓、摺疊等其它操作。
優先地，突片衝壓循環時間較短，例如限定循環時間小於150毫秒、最好小於100毫秒，在至少一個實施例中，循環時間為87毫秒(相當於衝壓機每分鐘具有700個衝程)。在一個實施例中，暫停時間是循環時間的2/3，所以暫停時間應為例如100毫秒，最好為50毫秒或更小。
在一個實施例中，所需的標記形成在到達衝壓操作之前的突片坯件上(即，在突片坯件任何給定區上的標記在該區到達衝壓裝置之前形成)。與衝壓操作配合地進行標記操作，便於將突片上的標記對準或定位到所製成的突片的所需區域。
為避免其它可能與在循環前進階段中使用的較高加速度曲線相關的標記的變形，優選在每個循環的靜止或暫停階段至少製成一些標記、最好基本上製成所有的標記。因此，在這個實施例中，暫停時間限定了在突片坯件312的任何所需預定長度318a、318b、318c、318d、318e上進行所需標記的時間長度(或「窗口」)。根據本發明，利用雷射將標記326a-f製作在突片坯件312上。雷射最好是脈衝光，每個脈衝可形成單個斑點或圓點，多個斑點定位在一起而形成所需字符或其它標記的形狀或圖像。例如，對常用作突片坯件的鋁合金來說，可知，施加功率強度至少為4-5瓦特/毫米2的雷射脈衝足以滿足進行鋁燒蝕所需的功率、從而提供可見斑點。在一個實施例中，突片可由從例如America或Kaiser Aluminium鋁業公司得到的商標為5042等合金構成。因此，本發明能夠施加雷射脈衝，每個脈衝具有產生可見圓點的足夠能量，就例如用於調節較大反射鏡在字符或字符組之間移動等時間的非施加標記脈衝或空白時間來說，在可得到的用於標記的暫停時間內，具有足夠數量的脈衝，以形成所需數量和尺寸的字符(具有所需的質量或分辯率)。
在一個實施例中，該裝置以12 kHz速率施加脈衝並至少產生具有要求質量的6個字符，最好至少產生9個字符，在1英寸(2.5cm)的橫向寬度334上形成高度332為0.125英寸(3mm)的字符或字母。
除了在時間窗口內提供足夠數量的圓點以形成所需的字符尺寸和質量外，本發明還根據需要在具有1英寸橫向寬度334和0.125英寸縱向長度332的突片坯件面積、即0.125平方英寸的面積上定位這些圓點。
圖2A表示能夠在小於100毫秒、最好小於50毫秒的時間窗口內進行上述標記的設備實施例。圖2所示的裝置部分212用於產生脈衝雷射束214，裝置部分216使脈衝雷射束214轉向並沿通道輸出雷射束218，以便對光束脈衝定位，從而形成上述標記326。雷射器包括位於反射鏡224a、b之間、用於限定雷射諧振腔的光源/泵浦部件222。優選地，安全閥226在例如故障或容器破裂的情況下用於中斷光輸出。遮光器228提供脈衝或間斷形式的光。在一個實施例中，Nd:YAG雷射器提供40-50瓦特的輸出(施加功率)，該輸出功率的80％施加給突片坯件目標。優選地，該雷射器能產生較穩定的雷射脈衝、即一個脈衝與下一個脈衝相比其功率變化較小，所有脈衝應具有足以充分蒸發或燒蝕金屬目標以形成可見斑點標記的功率。能用於這方面的雷射器裝置可從0rlando,Florida的Lee Laser公司得到。冷卻單元232經耦合234到達雷射產生部位212以保持雷射產生單元的適當操作溫度。計算機236最好是具有Pentium或PentiumⅡ處理器的工作站型計算機，它輸出用於分別控制下文將詳細說明的x方向電流計242a和y方向電流計242b。可用於這一目的的電流計的實例包括從Watertown,MA.的Cambridge Technolog公司得到的電流計。突片坯件312最好以防振動方式、例如將導向/前進部件244連接到填充混凝土的或其它高質量基座或隔振安裝件等較防振的基座246、並與雷射器保持所需的距離。在這種狀態下，突片坯件部分312在暫停周期內能夠保持靜止，以進行標記。如上所述，在每個循環的前進周期中，當突片坯件從突片坯件卷或類似提供源拉出時，利用驅動輥或類似裝置使突片坯件向衝壓單元248前進。
在圖2B的實施例中，第一轉向電流計(例如，y方向電流計242a)連接到可動的、例如可繞樞軸轉動的反射鏡254。電流計242a連接到反射鏡254，以使反射鏡254繞樞軸258沿箭頭方向256轉動(樞軸258垂直於圖2B視圖的紙平面)，這樣，接收雷射脈衝的反射鏡254以大小基於反射鏡轉動位置的角度反射脈衝(以便提供第一反射雷射脈衝)。第一反射雷射脈衝由與第二電流計242b(例如，x方向電流計242b)連接的第二反射鏡260接收，從而允許第二反射鏡260可選擇地繞第二樞軸262(樞軸262平行於圖2B視圖的紙平面)轉動，以便將脈衝雷射束反射到突片坯件312的所需部分(以便提供第二反射雷射脈衝)。在圖2B的視圖中，y方向反射鏡254的樞軸轉動位置確定縱向或y方向322上的光束位置，而x方向反射鏡260繞第二軸的轉動位置確定橫向或x方向316上的雷射脈衝位置。
為了按需要在整個橫向寬度334和縱向長度332上定位雷射脈衝，以便在暫停周期內、例如在50毫秒內形成要求的字符組326a、326b、326c，反射鏡260、具體是x方向反射鏡260(負責在較大的x範圍進行定位)必需極快速地移動。可知，以前的轉向裝置不能以合理的成本提供這種快速的反射鏡定位。根據本發明的一個實施例，利用較小質量的反射鏡可實現反射鏡的快速定位。在一個實施例中，該反射鏡主要通過提供較小的表面或反射鏡的反射面積而實現較輕的結構。在一個實施例中，反射鏡具有5 mm的標稱尺寸或直徑，例如，正方形或矩形至少具有長度小於或等於5mm的一個邊。小質量反射鏡提供有助於反射鏡快速移動的低慣量。優選地，每個反射鏡對相應電流計的慣量小於0.2g/cm2，優選小於0.1g/cm2，更優選地，小於或等於0.08g/cm2。
由於轉向反射鏡的反射表面積減小，所以能有效施加到突片坯件上的雷射光束尺寸或孔徑也較小。在一個實施例中，到達突片坯件312的光束直徑小於5mm，優選小於3mm。
為了把以12kHz速率施加的雷射脈衝定位到所需位置，必須也以12kHz的速率提供控制電流計的x和y方向控制信號238a、238b。應對計算機236進行配置(編程)以輸出控制信號，從而以這一速率進行所需定位，並進行控制以檢索、產生或選擇根據特殊應用的需要(例如，用於某些競賽或宣傳的隨機或偽隨機的標記)所需的字符或標記326a-326d，並使字符或標記的快速選擇足以在衝壓裝置248的每個循環內提供新的選擇組。雖然，至少從理論上說可以通過增加突片坯件312到達一個或兩個反射鏡的距離而增加光束位置的橫向寬度334或縱向長度332，但是這種距離增加也加大了光束的發散，因而影響了施加到突片坯件上的功率強度。例如，減小發散50％(例如，通過更靠近突片坯件而定位)，則突片坯件上的斑點尺寸被減小到斑點直徑的一半，於是施加的功率減半，但由於面積正比於半徑的平方，所以功率強度加倍。不過，藉助靠近突片坯件來提高功率強度，要求反射鏡更加快速地移動、以便保持相同的標記速度(對於給定的字符排列區)。因此，在一個實施例中，突片坯件312的定位使得施加到這個突片坯件的雷射脈衝斑點尺寸具有3mm的直徑、和4-5瓦特/毫米2的功率強度。
在圖4所示的操作中，在衝壓循環的一個部分中，在步驟412，計算機236選擇將在突片坯件上標記的下九個字符。在步驟414，當到達衝壓循環的暫停周期時，突片坯件保持靜止，在步驟416，在計算機產生控制信號的同時啟動雷射輸出、以便在所需相應的x和y位置發出雷射脈衝、從而提供所需的可見標記。在步驟418，在製成所需標記後，雷射脈衝中斷，並在步驟422，在循環的前進期間，突片坯件以預定的縱向增量向衝壓設備前進。之後，按需要重複該循環424，以便提供所需數量的標記的突片、或直到突片坯件用完。
從本申請提供的信息中可看到許多優點。本發明能夠以較快的速度進行容器或容器部件的標記，尤其是能充分快速地與其它容器或容器部件的製作處理保持同步，從而使標記工作不會減慢或妨礙這種處理。本發明能實用、方便地改變標記或使標記用戶化，包括使一系列容器或部件中的每個容器或容器部件具有不同的標記。本發明能夠快速地進行標記，且不會使標記變形或失真、以及削弱、刺穿或破壞容器或容器部件。本發明在例如突片製作的暫停時間的較短時間周期中、優選在100毫秒內、最好在50毫秒內，在突片製作過程中，實用、方便地提供六個或更多、最好提供九個或更多的清晰可辨的、0.125英寸高或更大、分布或橫跨突片坯件寬度定位的字符。本發明能夠在小於100毫秒、最好在小於50毫秒的時間周期內、引導具有足夠功率的雷射脈衝定位以在橫跨一英寸寬度和0.125英寸縱向長度的範圍內標記或燒蝕金屬。本發明為容器或容器部件提供的標記比其它標記製作方法和裝置提供的標記更可靠且不需過多維護，並能在不需停止或減慢容器或容器部件的製作裝置或過程的前提下改變標記。本發明適於進行競賽、彩票或其它宣傳活動，這些活動中在部件或容器上提供的標記最好設置在與容器連接的突片底表面上，以便在打開容器之前、例如用戶根據檢驗存在於突片上的獎金標記而確認得到頭獎(指示一個這種標記)之前不能看到該標記。由於被標記的字母、標記，符號等可在軟體中(即無需預定或生成模具等)完全地(潛在地)設計/製作，所以，宣傳、遊戲等的設計，得到一個指令或其他開始事件與開始生產之間的前導時間，與基於硬體進行凸印或凹印的製作相比，明顯地縮短了製作的時間。
本發明的許多變化和改型可以被使用。雖然在本發明提供的有效的方法和裝置中所包括的雷射器以12 kHz的速率施加充足功率的脈衝，但具有其它雷射器的方法和裝置也可使用本發明，其雷射器具有較高的脈衝速率和較高的功率，最好每個(或大體上每個)脈衝施加足夠的功率以燒蝕或蒸發鋁或其它金屬、從而提供可見的標記。儘管已說明了基於電流計的光束轉向的方法和裝置，但也可使用包含替換或另加到基於電流計的轉向的聲光轉向裝置等其它轉向裝置，該轉向裝置能夠至少提供部分地不取決於反射鏡或其它部件質量的轉向，所以可更快地轉向。雖然已結合為雷射轉向提供控制或控制信號說明了計算機，但也可使用提供控制信號的其它方法和裝置，這包括數位訊號處理器(DSP)，至少由於該處理器速率對總線速度依賴的消除或減小，它能以較高速率提供用於產生控制信號的電位。
雖然實施例說明了對用於突片的坯件作標記，但本發明還可在諸如端部或端蓋、主體或側壁部分、容器底部等金屬容器的其它部分上製作標記。
雖然圖1示出了特定容器的端部形狀，但本發明還可用於各種金屬容器，它們包括飲料容器、食品容器、氣霧劑容器等。本發明敘述了對鋁容器或容器部件進行標記，但本發明也能用於對諸如鋼容器的其它容器進行標記。本發明敘述了有關金屬容器的金屬燒蝕或蒸發部分，但本發明也可用於燒蝕或蒸發金屬容器上的某些或全部塗層、以藉助對比的彩色或紋理提供可見標記。例如，可提供具有用彩色塗層覆蓋的(例如，通過印刷或塗布)金屬容器或容器部件，利用本發明選擇性地除去或蒸發掉這種塗層的某些部分，從而至少顯露出下面的金屬部分(或其它塗層)。在這種情況下可以使用諸如CO2雷射器的低功率雷射器。
雖然圖1的實施例中的突片的手指抓捏區具有薄板，但本發明也可用於在手指抓捏區具有手指孔、且標記位於突片其它部分的突片。
雖然本發明可用於諸如宣傳或競賽標記、廣告、商標等可被用戶觀察或看到的標記，但本發明還可以用於諸如隱藏在突片或其它容器部件的摺疊下面的被隱藏的標記。作為一個實例，隱藏標記可用於安全或檢驗的目的，例如檢驗獎金指示標記是真實的和非偽造的。上文已經說明本發明可在靜止或暫停期間提供標記，但本發明也可在突片坯件或其它目標基底的移動過程中、特別是當標記是保密或內部標記或是不需由普通用戶正常地觀看或使用的標記時(即某些變形可以被接受)製作一些或全部標記。
雖然本發明利用兩個分離的反射鏡進行光束轉向，但本發明也可用單個反射鏡進行光束轉向(例如，單個反射鏡可相對兩個獨立的可控軸轉動，和/或單個反射鏡是可彎曲或可變形的)。雖然本發明在任何給定循環內利用單個雷射器書寫全部所需標記(當需要以低成本提供標記時是非常有用的)，但本發明也可用於具有兩個或多個雷射器的系統，以便書寫不同字符或字符的不同部分，從而在給定時間內書寫更多的字符。雖然本發明可在每個循環中提供六個清晰的字符、優選地提供九個清晰的字符，但本發明也可以提供更多或更少的字符。
一般地，可使用本發明的某些方面而不使用其它方面。例如，可快速地標記字符或其它標誌、而不在每個循環中隨機或不隨機地改變標誌。例如，關於快速改變或修改所提供標誌或標記的特徵，本發明可提供表示製造時間和/日期、填充、密封等的標記。雖然本發明提供用於宣傳、廣告、識別或類似目的的標記，但利用本發明也可製作至少是局部功能或結構的線、槽、或其它形式的標記，以在容器端部等處產生開口限定刻痕。雖然本發明可在突片坯件形成、剪切或附著到容器或容器端部之前在突片坯件上製作標記，但本發明也可提供其它順序的標記製作步驟，例如在摺疊之後和剪切之前、在剪切之後和粘附到容器之前、或在粘附到容器之後製作標記。
在各個實施例中，本發明包括如上所述的包含各實施例、它們的變形組合及子設備的部件、方法、處理、系統和/設備。在各個實施例中，本發明包括上文或上述各實施例中未表示和/或說明的裝置和處理，未表示或說明的方面可以是已有的諸如用於使製作容易和減小製作成本的裝置或處理。
上述討論已經說明了本發明的說明書和附圖所要達到的目的。該討論並不將本發明限定於上述的一種形式或幾種形式。雖然，本發明說明書包括一個或多個實施例以及某些變化和改進，但在理解本發明之後可知，凡是在本發明範圍內的變化和改進均應屬於本領域技術人員的知識範圍之內。所附的權利要求書將構成包含變化實施例允許範圍。
權利要求
1．一種製作上面具有可選擇的圖案的金屬容器的方法，其步驟包括提供容器主體和容器端部；控制雷射束，以便至少在所述容器主體部件和所述容器端部的部件之一的所需區域進行燒蝕，其中，所述的可選擇圖案設置在所述的所需區域。
2．一種如權利要求1的方法，其中，所述的所需區域位於所述容器端部部件上，所述容器端部部件是容器開啟突片。
3．一種如權利要求2的方法，還包括步驟在所述圖案設置在所述的所需區域後，將所述容器開啟突片安裝到所述容器端部。
4．一種如權利要求2的方法，其中，所述突片通過限定暫停時間而製成，在該暫停時間中，包含被製成所述突片的區域的工件基本上是靜止的，其中，所有所述的用於至少一個突片的圖案由所述雷射在所述暫停時間中製成。
5．一種如權利要求2的方法，其中，所述突片通過限定暫停時間而製成，在該暫停時間中，包含被製成所述突片的區域的工件基本上是靜止的，其中所述工件具有一寬度，其中第一組的N個突片沿所述寬度形成，N大於一，其中用於所述第一組N個突片的所有的所述圖案由所述雷射在所述暫停時間中製作。
6．一種如權利要求5的方法，其中，N至少是3。
7．一種如權利要求5的方法，還包括步驟在所述第一組N個突片上製作圖案後，控制所述雷射、以便在小於150毫秒的周期內製作用於第二組N個突片的所有的所述圖案。
8．一種如權利要求1的方法，其中，控制所述雷射的步驟包括利用計算機輸出控制信號以控制所述雷射的路徑。
9．一種如權利要求1的方法，其中，控制所述雷射的步驟包括利用數位訊號處理器輸出控制信號以控制所述雷射的路徑。
10．一種如權利要求1的方法，其中，所述圖案至少包括第一組M個字符，其中所述的M個字符由所述雷射在小於100毫秒的周期內製作。
11．一種如權利要求10的方法，其中，至少一個所述字符的高度至少是0.125英寸。
12．一種如權利要求10的方法，其中，控制步驟包括控制所述雷射、以便能任意地選擇M個字符。
13．一種如權利要求10的方法，還包括重複所述的控制雷射的步驟，以便至少製作第二組M個字符，其中，所述的第二組M個字符可任意地選擇、以便與所述第一組M個字符不同。
14．一種如權利要求13的方法，其中，製作所述第一組M個字符與製作所述第二組M個字符之間的時間周期小於150毫秒。
15．一種如權利要求1的方法，其中，所述圖案至少限定一英寸的寬度範圍，利用所述雷射在50毫秒周期內製作所述圖案。
16．一種如權利要求1的方法，其中，所述容器主體部件和所述容器端部部件之一由金屬構成，所述雷射至少施加充足的功率以燒蝕足夠的金屬量而雕刻所述金屬、從而製成可見的標記。
17．一種如權利要求16的方法，其中，所述金屬包括鋁合金。
18．一種用於標記鋁容器一部分的設備，包括輸出雷射束的裝置，所述的輸出裝置限定第一孔徑；移動裝置，至少將所述鋁容器移動通過標記工位；轉向裝置，將所述標記工位區域中的雷射束偏轉以燒蝕鋁，從而在小於100毫秒時間周期內、在所述鋁容器的所述部分上至少形成九個字符。
19．一種如權利要求18的設備，其中，所述孔徑使得在目標上產生約3mm的光束直徑。
20．一種如權利要求18的設備，其中，所述轉向裝置包括至少一個第一可動反射鏡，所述反射鏡的標稱尺寸小於5mm，所述第一反射鏡可轉動一定的角度，至少足以在一英寸的橫向範圍內定位所述字符。
21．一種如權利要求18的設備，其中，所述轉向裝置包括至少一個第一可動反射鏡，還包括控制裝置，該控制裝置使所述反射鏡在連續的多個位置定位，其中至少兩個連續定位在小於0.1毫秒的間隔產生。
22．一種如權利要求18的設備，其中，所述轉向裝置包括聲光轉向裝置。
23．一種如權利要求18的設備，其中，所述輸出雷射束的裝置包括以具有至少12kHz脈衝頻率的脈衝形式輸出所述雷射束的裝置。
24．一種用於在鋁容器的一部分上形成標記的設備，包括雷射系統，用於輸出雷射；光路偏轉系統，用於接收所述雷射，並沿光路將雷射定位到位於標記工位的所述鋁容器的部分；驅動裝置，至少在所述雷射對所述鋁容器部分標記之後，將所述的鋁容器部分從所述工位移開。
25．一種如權利要求24的設備，其中，所述雷射系統將所述雷射輸出為脈衝序列。
26．一種如權利要求24的設備，其中，所述雷射在所述標記工位至少提供至少足夠燒蝕充分鋁的功率，從而在所述容器的所述部分上產生可見的標記。
27．一種如權利要求24的設備，其中，所述光路偏轉系統包括將雷射反射到所述標記工位的反射鏡。
28．一種如權利要求24的設備，其中，所述雷射在所述標記工位具有3 mm的直徑。
29．一種如權利要求24的設備，其中，所述光路偏轉系統包括第一反射鏡，用於接收所述雷射；電流計，它連接到所述第一反射鏡，用於根據第一控制信號將所述第一反射鏡定位，從而沿第一反射光路將所述雷射反射到第二反射鏡；電流計，它連接到所述第二反射鏡，用於根據第二控制信號將所述第二反射鏡定位，從而沿第二反射光路將所述雷射反射到所述標記工位。
30．一種如權利要求29的設備，其中，所述第一反射鏡和第二反射鏡均具有不大於5mm的標稱尺寸。
31．一種如權利要求24的設備，其中，所述的容器部分是容器開啟突片。
32．一種如權利要求24的設備，還包括形成突片的裝置，該裝置限定暫停時間，在暫停時間期間，包含用於形成所述突片部分的突片坯件基本上是靜止的，在所述暫停時間內，用於至少一個突片的全部所述標記由所述雷射製作。
33．一種如權利要求24的設備，還包括形成突片的裝置，該裝置限定暫停時間，在暫停時間期間，包含用於形成所述突片部分的突片坯件基本上是靜止的，其中所述突片坯件具有一寬度，其中第一組N個突片沿所述工件寬度形成，N大於一，其中用於所述第一組N個突片的所有的所述圖案由所述雷射在所述暫停時間中製作。
34．一種如權利要求33的設備，其中，N至少是3。
35．一種如權利要求34的設備，還包括控制裝置，該裝置在所述第一組N個突片上製作標記後，控制所述所述雷射光路、以便在小於150毫秒的周期內製作用於第二組N個突片的所有的所述標記。
36．一種如權利要求24的設備，其中，所述標記至少包括第一組M個字符，其中所述的M個字符由所述雷射在小於100毫秒的周期內製作。
37．一種如權利要求36的設備，其中，至少一個所述字符的高度至少是0.125英寸。
38．一種如權利要求36的設備，其中，所述光偏轉系統包括控制所述雷射的裝置，以便能任意地選擇所述的M個字符。
39．一種如權利要求36的設備，還包括控制所述雷射光路的裝置，以便至少製作第二組M個字符，其中，所述的第二組M個字符可任意地選擇，以便與所述第一組M個字符不同。
40．一種如權利要求39的設備，其中，製作所述第一組M個字符與製作所述第二組M個字符之間的時間周期小於150毫秒。
41．一種如權利要求24的設備，其中，所述標記至少限定一英寸的寬度，利用所述雷射在約50毫秒周期內製作所述標記。
42．一種如權利要求31的設備，其中，所述突片的結構的第一區域至少可由人手抓捏，所述第一區域至少被部分地覆蓋。
43．一種如權利要求42的設備，其中，至少一些所述標記定位在所述第一區域。
44．一種如權利要求31的設備，其中，所述突片的結構具有一個下表面，該下表面在打開所述容器之前通常是不可見的，至少一些標記定位在所述的下表面上。
45．一種如權利要求24的設備，其中，所述的容器部分被塗覆，提供所述的標記包括燒蝕所述塗層的選擇部分以製成可見標記。
46．一種用於在鋁突片上形成標記的設備，所述突片的結構安裝到容器上以便打開所述容器，所述設備包括突片形成裝置，用於接收長條形鋁突片坯件、並輸出製成的突片，所述突片坯件具有寬度和縱向軸，所述寬度足以在預定長度的所述突片坯件上構成具有三個突片的組，所述突片形成裝置包括使所述突片坯件在暫停周期內保持靜止的裝置，在暫停周期中，至少在所述突片坯件的第一區域上執行突片的一個成形處理，所述突片形成裝置還包括使突片坯件以等於預定長度的量向前輸送的裝置，其中，在所述突片形成裝置的多個循環的每一個中均輸出三個突片，所述突片形成裝置的每個循環包含所述保持裝置和所述向前輸送裝置的操作；一個編程的計算機，至少輸出第一和第二控制信號；雷射系統，至少以12kHz的頻率輸出雷射脈衝序列；第一反射鏡，設置用於接收所述雷射；第一電流計，它連接到所述第一反射鏡，用於根據第一控制信號將所述第一反射鏡定位，從而沿第一反射光路將所述雷射反射到第二反射鏡，其中所述第一反射鏡對所述第一電流計的慣量小於0.1g/cm2；第二電流計，它連接到所述第二反射鏡，用於根據第二控制信號將所述第二反射鏡定位，從而沿第二反射光路將所述雷射反射到與所述第一部分隔開的所述突片坯件的第二部分，其中所述第二反射鏡對所述第二電流計的慣量小於0.1g/cm2；其中，在所述第二部分的所述雷射具有3mm直徑，每個所述雷射脈衝在所述第二部分至少提供足夠的功率以充分地燒蝕鋁，從而製成可見標記；其中，所述第一反射鏡和所述第二反射鏡均具有小於5mm的標稱尺寸；其中，用於所述第一組三個突片的全部所述標記由所述雷射在所述暫停時間內製作，所述暫停時間小於100毫秒，所述標記至少包含高0.125英寸的第一組的9個字符，所述的9個字符在橫向寬度至少限定為1英寸的所述突片坯件的寬度內定位，所述的9個字符可任意地選擇；所述設備還包括用於控制所述突片坯件的移動和所述雷射光路的裝置，以便在製成了用於所述第一組3個突片的所述第一組的9個字符之後，在小於150毫秒的周期內，製作用於所述第二組3個突片的所述第二組的9個字符，其中所述第二組的9個字符可任意選擇以便與所述第一組的9個字符不同。
47．一種向用戶推銷的方法，包括步驟利用雷射在多個容器開啟突片上製作標記，包括至少在所述多個突片的第一個下表面上至少製作第一獎金標記；將所述多個突片與多個相應的容器連接，其中至少連接第一突片，以使在打開所述容器之前看不到所述下表面；根據核對所述第一突片上的獎金標記給用戶頒發所述獎金。
全文摘要
利用雷射(218)給金屬容器(112)的部分(118)或部件(116)設置標記(114)或標誌。使用高速雷射轉向,在所選擇的較短的時間周期內,在橫向和縱向範圍上對雷射或雷射脈衝定位,以避免減慢、停止或幹擾其它容器或容器部件的製作處理。可在50－100毫秒內給用於容器開啟突片的突片坯件(116)設置6－9個或更多的可見字符。該脈衝產生的尺寸和解析度足以形成清晰、美觀的任何標準印製機字符、以及其它的標誌、設計、結構、背景和類似特徵。
文檔編號B21D51/38GK1313801SQ99809872
公開日2001年9月19日 申請日期1999年7月15日 優先權日1998年7月16日
發明者蒂莫西·J·米勒, 愛德華·C·米勒 申請人:鮑爾公司