マーキングおよびコーディング・システムには何が含まれている？
グローバルな規制、国内法、業界ガイドラインのいずれに対応しようとしても、デジタルマーキングとコーディングは、運用の最適化を目指すメーカーに多くの利点をもたらします。
コードに遅れないようにする以外に、多くの人がデジタル制御のレーザー・マーキングおよびコーディング・システムを採用しています。これは、トレーサビリティと消費者の安全のために高品質で耐久性のあるマークを提供するためです。 バーコード、UPC、部品番号/コード、バッチ・コード、有効期限、使用前のベストコードなど。 さまざまな材料や表面の耐久性のあるマークには、レーザー・マーキングおよびコーディング・システムのみが提供できる最適化されたパフォーマンスが必要です。 このブログ投稿では、デジタル制御のレーザー・マーキングおよびコーディング・システムのすべての利点と、適切なソリューションを選択することが業務を強化するための鍵である理由について説明します。
Advantages of Digitally Controlled Laser Marking & Coding Systems
Manufacturers rely on systems that can keep up with change, specifically in marking and coding applications as the packaging industry is constantly evolving. Apart from its high performance, a digitally controlled laser marking and coding system can also bring the following added benefits:
- パフォーマンス–さまざまなフォントとサイズで高コントラストで読みやすいマーキングを生成するだけでなく、取り扱いや過酷な環境にも耐える永続的で長持ちするマークを生成します。
- Digital precision and control – scanning motors with high repeatability enable accuracy to achieve high mark quality. Coupling it with a high-performance CO2 laser increases throughput speeds, resulting in higher yields and added versatility.
- 曲面– 3Dマーキング・ヘッドとソフトウェアにより、複雑な形状の部品のターゲット表面に高速で耐久性のある方法でマーキングできます
- 柔軟性–パターンやパラメーターを即座に変更できる機能を使用して、さまざまな材料や表面品質にマークを付けます。
- 非接触–レーザー・ビームのみがターゲット材料と接触します。これは、デリケートな材料、または無菌状態を維持する必要のある材料をマーキングまたはコーディングする場合に大きなメリットがあります。
- Ease of use – digital controlled and easy to operate, requiring minimal onboarding and training. Most systems do not require formal certification for operation. Users can store laser settings associated with specific materials and design files as a baseline for future projects, making them easy to access and minimizing change-over time.
- Uninterrupted production lines – little to no maintenance required, significantly improving factory productivity with minimal machine downtimes. Eliminating clogged nozzles, ink refills, and other routine cleaning eliminates traditional ink jet machine downtimes.
- 総所有コスト–低い運用トレーニング要件、高い信頼性、消耗品（インクなど）の排除、切り替えとメンテナンスに関連するダウンタイムの短縮、所有コストの削減、柔軟性の向上により、新しいビジネス・チャンスを提供できます
Types of Marks and Codes in Marking and Coding Systems
There are different laser processes available to create markings with high visibility, contrast and quality on a variety of materials. In addition, these processes must ensure that markings can withstand harsh environments and long-term handling. The process must also ensure that it can mark the material at production rates while maintaining the structural integrity of the marked material.
マーキングされる材料、レーザー出力、およびレーザー波長によって区別される主要なマーキング・プロセスは次のとおりです。
- エングレービング–基板の表面から材料が除去され、目に見えるくぼみが残ります
- 表面層アブレーション–表面層がレーザー光を吸収し、材料が加熱して蒸発します。 残りのベース・レイヤーは表面レイヤーとのコントラストが高く、目立つマークが作成されます
- アニーリング–酸化物層は、レーザーからの局所的な加熱により、鉄金属（鉄、鋼、高級鋼）とチタン上に作成されます。 酸化物層は多くの場合黒ですが、加熱された層のさまざまな温度から作成された黄色、赤、緑などの他のアニーリング色を持つこともできます。
- 発泡–レーザーからの熱により、母材に気泡が発生します。 泡が蒸発し、色と質感の両方に表面の変化が残ります。
Laser Types and Applicable Materials in Marking and Coding Systems
Manufacturers offer laser markers with a variety of wavelengths to achieve the desired processing effect on the material being marked. Each of these materials has a characteristic absorption spectrum, meaning there are certain wavelengths of light a given material will absorb more readily than others. Material that has better absorption can be processed more quickly and effectively. Since wavelength is one of the defining characteristics of a laser, system designers must pair the appropriate type of laser with the material they are looking to process for the best quality results and the fastest throughput. CO2 lasers have longer wavelengths, which pair nicely with plastics, natural materials like paper, and certain metal foils —some of the most popular materials in the packaging industry.
Importance in Beam Delivery
The heart of a marking engine is the galvanometer scanner. These scanners move a set of mirrors assigned to the X and Y-axis generated vectors, guiding the laser beam onto the material for processing. The high accuracy and throughput of the galvanometers are enabled by high bandwidth, servo driver boards. The final piece in a marking engine comes from the controller board. It coordinates all components by generating the mark pattern and synchronizing the mirror motion with laser activation and modulation. The user-friendly software complements the controller to allow for the quick creation of job patterns from imported 2D and 3D drawings.
Cambridge Technology’s Beam Delivery Solution
ケンブリッジ・テクノロジーのProシリーズとLightningTM II 2軸スキャン・ヘッドは、83xxKシリーズのガルボ、アナログおよびデジタル・サーボ・ドライバー、ベリリウム基板ミラーを備えており、安定性と速度の最も競争力のある組合わせを実現します。 これらの同じコア・コンポーネントは、柔軟な統合オプションの個別のパーツとして利用できます。 汎用マーキングの場合、62xxHシリーズ・ガルボは同様の速度を提供し、値駆動型シリコン・ミラー基板および672のようなコンパクトなサーボ・ドライバー・オプションと組合わせることができます。 マーキングとコーディングのためのケンブリッジ・テクノロジーのビーム配信ソリューションには、次の利点があります。
- 正確： 高安定ガルボは、波長と焦点距離を使用する幅広いアプリケーションの精度要件を満たすための統一されたソリューションを提供します。
- 高スループット： 標準のシリコン基板と高性能ベリリウム基板の両方を使用して特定のアパーチャーを最適に駆動するために、さまざまなガルボ・サイズが提供されています。 アナログ・サーボ・ドライバーは、高速用に調整されたコンパクトな設計と高速なドライブ設計の両方で提供されます。 トラッキング遅延がゼロの場合、状態空間制御を備えたDCデジタル・サーボは、マーキング・アプリケーションで比類のない速度でガルボを駆動します。
- 信頼性： 厳しい公差のモーター構造を備えた高品質のベアリングを使用した頑丈なガルボ構造により、調整なしで数千時間の使用にわたって再現性の高い結果が得られます。
- フレキシブル：小さくて効率的なガルボには、柔軟なミラー取り付け、コネクター、スキャン角度のオプションがあります。 サーボ・ドライバーのオプションには、システム統合のニーズに最適なフル機能のコンパクトな2軸バージョンが含まれます。
Matching Lasers with Laser Beam Technology
To complete a digital marking and coding solution, it’s important to match the right beam steering technology to your laser. There are three key factors to keep in mind for this: wavelength of the coating, clear aperture of the beam steering technology and power handling of the mirrors. These key factors will prevent damage to the mirror and coatings due to excessive laser power. Further, these characteristics will also minimize the power loss due to lack of reflectivity and power clipping.
Another reason to avoid power clipping is because the amount of power falling off the mirrors can also have a negative impact to other components. This can result in harmful consequences. To avoid such situations, it’s important to note that the definition of the input beam size and the clear aperture size is not the same. Mixing the two can cause unexpected power clipping. Once you figured out the clear aperture size from your beam delivery vendor, get the laser beam size from your laser vendor and use that information to create the alignment between the two.
High Performance CO2 レーザー
Not all CO2 lasers are the same. The performance and construction quality of a laser itself often determine its price. . Synrad high performance CO2 lasers are built to withstand the rigors of real-world industrial environments. They perform consistently well from cold start-up through to normal operating temperature. The unique Synrad laser design protects against harsh conditions, even in excessive ambient temperatures. Synrad engineers their lasers to prevent optics contamination and gas leakage. The engineers of these lasers also construct them to manage unstable output power during operation.. These preventative features are critical to reliable operation of the laser. Indeed, this helps to ensure consistent and reliable operation year after year.
Novanta Advantage
As part of Novanta, Cambridge Technology and Synrad bring unprecedented value to their customers. For starters, we are your single source for CO2 lasers and beam delivery. We bring broad knowledge across all applications, avoiding technical and integration pitfalls. By having one vendor for your beam deliver and laser needs, you can avoid cross-company and compatibility conflicts. This results in faster and easy integration. It is our broad expertise and resources that allow us to create custom solutions for challenging applications. We offer full support from concept through end user in-production operation, enabling system success.
Overall, digital marking systems bring optimized performance. They are flexible, easy to use, and cost efficient. Its advantages bring high quality marks designed to pass the test of durability against harsh environments. Digital marking systems are also flexible. This allows the systems to mark on a variety of materials and surfaces. Also, the systems run at consistent speeds to maximize production line productivity. To learn about Novanta’s digital marking and coding solutions, contact us here.