Effizienz in der Serienproduktion mit Inline-Lasermarkiermaschinen

Grundlagen der Inline-Lasermarkierung

Inline-Lasermarkiermaschinen markieren Teile während der Bewegung auf dem Förderband, ohne den Produktfluss zu unterbrechen. Dank berührungsloser Technologie, hoher Geschwindigkeit und geringem Wartungsaufwand erfüllen sie die Taktzeit-Ziele in der Serienproduktion und gewährleisten Rückverfolgbarkeit (GS1/UDI), Qualität und Datenintegrität.

Mark-on-the-Fly (MOTF) und Taktzeit

Mark-on-the-Fly (MOTF) bedeutet, dass das Lasermuster mit der Produktgeschwindigkeit synchronisiert wird, während sich das Produkt bewegt. Durch die richtige Integration eines Encoders, Geschwindigkeitskompensation und Scanstrategie wird die Bearbeitungszeit pro Teil reduziert und Effizienzverlust durch Start-Stopp-Betrieb vermieden.

Sensorsystem und Auslösung: Stabile Startbedingungen

Teileverfolgung: Positionsreferenz mit fotoelektrischem/induktivem Sensor.
Verzögerungskompensation: Delay/Offset-Einstellung basierend auf Sensor–Laser-Abstand.
Mehrere Produkte: Dynamische Triggerfenster je nach Produktlänge.

Encoder-Integration: Synchronisation von Geschwindigkeit und Distanz

Liniengeschwindigkeit: Echtzeit-Geschwindigkeitskompensation über Encodersignal.
Skalierung/Jitter: Kalibrierung von Puls/Umdrehung und mechanischem Schlupf.
Markiergenauigkeit: Gleiche Codegröße/-position auf jedem Teil.

Positionierung: Wiederholgenauigkeit ohne Vorrichtung

Um Teilevariationen im Sichtfeld (F-Theta) zu kompensieren, werden Markierfenster, Fiducial- bzw. Kanten-Detektion und visionsgestützte Offset-Korrektur eingesetzt. So wird eine hohe Wiederholgenauigkeit auch ohne feste Vorrichtung erzielt.

Optik und Arbeitsbereich: Linse, Spotgröße, Arbeitsdistanz

Arbeitsfeldwahl: F-Theta-Linsen im Bereich von 100×100 bis 300×300 mm.
Spot/auflösung: Kleiner Spot = feine Linien, jedoch kleineres Arbeitsfeld.
Fokusmanagement: Dynamische Z-Achse/Autofokus für unterschiedliche Höhen.

Hatch- und Scanstrategie: Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Kontrast

Hatch-Abstand, Anzahl der Schichten und Scanrichtung (0°/45°/90°) werden in Kombination mit MOTF optimiert. Für schwarzen Kontrast (Edelstahl) oder Tiefengravur (Aluminium) werden Mehrfachdurchläufe eingesetzt.

Vision-Prüfung: Codequalität und Lesbarkeit

2D-Codes: ISO/IEC 15415 für Datamatrix/QR, 15416 für 1D-Codes.
OCR/OCV: Textprüfung, Datenvalidierung und Drehkontrolle.
Ausschleusstation (Red/Sort): Automatisches Aussortieren fehlerhafter Teile.

MES/ERP-Integration: Datenfluss und Rückverfolgbarkeit

Variable Daten (Los/Seriennummer), Arbeitsaufträge und Routeninformationen werden über REST API/OPC UA empfangen; markierte Daten und Qualitätsklassen werden zurückgemeldet. So wird die Teilehistorie eindeutig nachverfolgt.

SPS und HMI: Operative Steuerung

Statusverwaltung: Start/Stopp/Alarm, Interlocks und Sicherheitsschaltungen.
Rezeptverwaltung: Produktrezepte, Linsen-/Fokuseinstellungen und Leistungssätze.
Stationswechsel: Schneller Produktwechsel in Mehrlinien-/Mehrproduktfertigung.

Sicherheit und Filtration: Betriebsklasse 1

Ein Gehäuse der Klasse 1, Lichtdichtigkeit, Rauch-/Partikelfiltration (HEPA/Aktivkohle) und Sicherheits-Interlocks sind für Bedienersicherheit und Normenkonformität erforderlich.

Wartung und TCO: Ziel nahe Null Stillstand

Routinen: Linsenreinigung, Galvo-Kalibrierung, Fokus-/Leistungskontrolle.
Ersatzteile: Bestandsplanung für Filter, Linsen und Lüfter; vorbeugender Wartungsplan.
Log-Analyse: Datenbasierte Reduzierung von Fehler- und Stillstandsursachen.

Checkliste für die Inbetriebnahme

Mustersatz und Zielkontrast/-tiefe – freigegebene Parameterrezepte
Encoder-/Sensorplatzierung – Offset- und Jitterkalibrierung
Vision-Prüfung – Zielqualitätsklasse und Red/Sort-Logik
SPS–MES-Datenzuordnung – Serien-/Losdaten, Arbeitsauftrag und Rückmeldung
Sicherheit und Filtration – CE/UL-Anforderungen, Klasse 1 Bestätigung

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