JP2000263255A - マーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被マーキング体におけるレーザ光の焦点深度
を超えた部分に対しても、良好なマーキングを行う。 【解決手段】 ３軸ロボット７にて被マーキング体２を
ＸＹＺ方向に移動させると共に、回転治具１３にて上方
のレーザ発振器３を揺動させる。そして被マーキング体
２のマーキング位置とレーザ発振器３とのワーキングデ
ィスタンスを一定に保ちながら、マーキング位置とレー
ザ発振器３のレーザ光４の照射方向とを正対させてレー
ザ光４を照射することにより、マーキング位置にマーキ
ングを行う。被マーキング体２が円弧面であってレーザ
光４の焦点深度を超える場合であっても、良好にマーキ
ングを行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光によって
被マーキング体の刻印等のマーキングを行うマーキング
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は特開平８−１６８８９０号公報、
その他の公報に記載された従来のマーキング装置を示
す。このマーキング装置はチャック１０３によって被マ
ーキング体１０２を固定するテーブル１０４と、被マー
キング体１０２に上方からレーザ光１０５を照射するレ
ーザ光ヘッド１０１とを備えている。レーザ光ヘッド１
０１はテーブル１０４に対し紙面を貫通するＸ方向及び
Ｘ方向と直交するＹ方向に相対的に移動可能となってい
る。

【０００３】この装置では、レーザ光１０５及び被マー
キング体１０２が相対的にXY方向にのみ移動することに
より、被マーキング体１０２に刻印等のマーキングを行
うものである。このため、マーキングがなされる被マー
キング体１０２の面は、平面か、レーザ光１０５の焦点
深度範囲内となっている曲面、或いはレーザ光１０５の
焦点深度範囲内での凹凸面となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、従来のマーキ
ング装置では、レーザ光の焦点深度範囲を超えた曲面部
分を有した円筒形状の側面や焦点深度範囲を超えた段差
或いは窪みを有した凹凸面に対しては、マーキングが良
好にできない不便さを有していた。また、焦点深度範囲
を超えてマーキングができたとしても、レーザ光の焦点
が合っていないため図形、文字などが変形したり、拡
大、縮小して不揃いとなる問題を有していた。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、レーザ光の焦点深度範囲を超えた円筒形状の側
面や凹凸面などの場合にも、変形、拡大或いは縮小する
ことなく、良好な品質でマーキングすることが可能なマ
ーキング装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、レーザ発振器と被マーキング体
とのワーキングディスタンスを一定に保った状態でこれ
らを相対的に移動させ、レーザ発振器から照射されるレ
ーザ光によって被マーキング体にマーキングを行うマー
キング装置において、前記レーザ発振器と被マーキング
体のマーキング位置とのワーキングディスタンスを一定
に保ちながらレーザ発振器を揺動させる揺動手段を備え
ていることを特徴とする。

【０００７】この発明では、揺動手段がレーザ発振器を
揺動させることにより、レーザ発振器と被マーキング体
とのワーキングディスタンスを一定に保ちながら被マー
キング体のマーキング位置とレーザ光の照射方向とを正
対させる、即ちレーザ光を被マーキング体のマーキング
位置に対して垂直に照射させるようになる。従って、水
平方向の移動だけではワーキングディスタンスを一定に
保つことができない円柱の側面などのレーザ光の焦点深
度を超えた部分に対しても、マークが変形、拡大、縮小
することがなく、良好なマーキングが行われる。

【０００８】また、請求項２の発明は、レーザ発振器か
ら照射されるレーザ光によって被マーキング体にマーキ
ングを行うマーキング装置において、前記レーザ発振器
と被マーキング体のマーキング位置とのワーキングディ
スタンスを一定に保つように、前記マーキング体又はレ
ーザ発振器或いはこれらの双方を３軸方向に駆動する駆
動手段と、前記レーザ発振器を揺動する揺動手段を備え
ていることを特徴とする。

【０００９】この発明では、駆動手段が被マーキング体
又はレーザ発振器のいずれか、或いはそれらの双方を３
軸方向に駆動し、また揺動手段がレーザ発振器を揺動し
て、レーザ発振器と被マーキング体とのワーキングディ
スタンスを一定に保つとともに被マーキング体のマーキ
ング位置とレーザ光の照射方向とを正対させる、即ちレ
ーザ光を被マーキング体のマーキング位置に対して垂直
に照射させるようになる。従って、水平方向の移動だけ
ではワーキングディスタンスを一定に保つことができな
い円柱の側面や段差或いは窪みを有した凹凸面などのレ
ーザ光の焦点深度を超えた部分に対しても、マークが変
形、拡大、縮小することがなく、良好なマーキングが行
われる。

【００１０】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図1は本発明の
実施の形態1のマーキング装置を示す。このマーキング
装置は、下方に配置したワーク受け台１に被マーキング
体２を支持した状態に対し、上方に配置したレーザ発振
器３からレーザ光４を照射することにより、被マーキン
グ体２の表面２ａにマーキングを行うものである。

【００１１】被マーキング体２は全体が肉薄の円弧体に
形成されることによりマーキングされる表面が円弧状に
なっている。この被マーキング体２はその周辺部分が、
ワーク受け台１に取付けられたチャック５によってチャ
ッキングされることによりワーク受け台１に支持され
る。ワーク受け台１は少なくともその上面が被マーキン
グ体２の曲率に合わせて湾曲されており、被マーキング
体２を密着した状態で支持することができる。

【００１２】このワーク受け台１は、その下面側を３軸
ロボット７にて支持される。３軸ロボット７は支持台８
に対して紙面を貫通するＸ方向にスライド可能に取付け
られたＸスライダ９と、このＸスライダ９に対してＹ方
向にスライド可能に取付けられたＹスライダ１０と、こ
のＹスライダ１０に対してＺ方向にスライド可能に取付
けられたＺスライダ１１と、Ｘスライダ９、Ｙスライダ
１０及びＺスライダ１１のスライドを制御する制御部１
２とを備えている。なお、ＸＹＺの各方向は図1に示す
通りである。これにより、ワーク受け台１上の被マーキ
ング体２は上方に位置するレーザ発振器３に対して、紙
面上で、前後方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方向）及び
上下方向（Ｚ方向）に移動することができる。

【００１３】一方、レーザ発振器３はその上方側を回転
治具１３に連結されている。この回転治具１３は、不図
示のモータによりＸ方向軸１４の軸心Ｏ１を中心にして
矢印a方向にＹＺ平面（紙面に平行な面）上を揺動（ス
イング）可能であり、また、Ｙ方向軸１５の軸心Ｏ２を
中心にして矢印b方向にＸＺ平面（紙面に垂直な面）上
を揺動（スイング）可能になっている。従ってレーザ発
振器３のレーザ光４を照射する開口１６は、不図示の制
御部で制御される回転治具１３によりＸＹ平面上で任意
の部位に向くことができるようになっている。

【００１４】この実施の形態において、レーザ光４の焦
点深度の許される範囲内でのマーキングを行うため、３
軸ロボット７による被マーキング体２の移動とレーザ発
振器３の揺動、およびレーザ光４の照射は同期して行わ
れる。これらの同期はパソコンやシーケンサなどの制御
装置（不図示）からレーザ発振器３の制御部（不図
示）、ＸＹ方向軸１４，１５の制御部（不図示）及び３
軸ロボットの制御部１２に対し、それぞれ制御信号を出
力することによって行われる。

【００１５】レーザ発振器３から被マーキング体２に照
射されるレーザ光４の光路には、光路を囲むようにした
排気用カバー１８が配置されている。排気用カバー１８
はフード状に成形された状態でレーザ発振器３と被マー
キング体２の間に配置されると共に、吸引管１９に接続
されている。さらに、吸引管１９は吸引装置（図示省
略）に接続されている。このような排気用カバー１８を
配置することにより、レーザ発振器３から照射されたレ
ーザ光４によって被マーキング体２の表面（マーキング
位置）２ａが溶融する際に発生するガス２０を排気する
ことができる。

【００１６】なお、レーザ発振器３から照射されるレー
ザ光４が人体（特に目）に触れることを防ぐため、３軸
ロボット７を含むシステム全体を安全カバー２１によっ
て覆ってある。この安全カバー２１には、ワーク受け台
１に対して被マーキング体２を着脱するための開閉自在
な扉（図示省略）が取付けられている。

【００１７】次に、この実施の形態の作動について説明
する。被マーキング体２を手動又は自動によってワーク
受け台１に取付けてあるチャック５を介してワーク受け
台１に固定する。その後、制御装置による各制御部を介
して、３軸ロボット７のＸスライダ９、Ｙスライダ１０
及びＺスライダ１１による動作と、回転治具１３のＸ方
向軸１４及び／又はＹ方向軸１５による揺動動作と、に
よりマーキングする被マーキング体２の表面２ａがレー
ザ発振器３のレーザ光４の照射する向き（開口１６）に
正対し且つレーザ光４の焦点位置になるようにセットさ
れる。

【００１８】すなわち、３軸ロボット７の動作と回転治
具１３の揺動動作とにより、レーザ発振器３がスイング
するとともに、レーザ光４の焦点が被マーキング体２の
表面２ａにあり且つレーザ光４が被マーキング体２のマ
ーキング位置に対して垂直に照射されるような位置にワ
ーク受け台１が移動する。

【００１９】この状態でレーザ発振器３が開口１６から
レーザ光４を照射し、これと同時に３軸ロボット７が動
作すると共に回転治具１３が動作して、レーザ光４の照
射位置と被マーキング体２のマーキング位置とがレーザ
光４の焦点深度内で正対しながら臨むように移動され
る。

【００２０】このとき、レーザ光４の発振動作と回転治
具１３の揺動動作及び３軸ロボット７によるＸＹＺ方向
の動作とを同期させることにより、常にレーザ発振器３
と被マーキング体２の表面２ａのマーキング位置とのワ
ーキングディスタンスを一定に保ちながら、またレーザ
発振器３によるレーザ光４の照射方向と被マーキング体
２のマーキング位置とを正対させながら、被マーキング
体２の表面２ａにマーキングをすることができる。

【００２１】レーザ光４が被マーキング体２へ照射され
ると、ガス２０が発生するが、排気用カバー１８に接続
されている吸引装置が常時吸引を行っているので、ガス
２０は発生と同時にレーザ発振器４と被マーキング体２
の間から排気することができる。

【００２２】このような実施の形態によれば、被マーキ
ング体２の表面２ａへのマーキングを行う際に、回転治
具１３の揺動動作とレーザ発振器３によるレーザ光４の
照射及び３軸ロボット７による被マーキング体２のＸＹ
Ｚ方向の動作とを同期させ、レーザ発振器３と被マーキ
ング体とのワーキングディスタンスを一定に保ち、レー
ザ光の照射方向にマーキング位置を正対させるので、従
来のような円弧形状の面などのレーザ光４の焦点深度範
囲を超えた部分であっても、文字・図形などのマーク模
様を変形させることなく、マーキングすることができ
る。具体的には、レーザ光が被マーキング体に対して垂
直に照射されるので、点をマーキングすると円型にな
る。また、各マーキング模様をそのマーク位置によるこ
となく、同一の条件（深さなど）でマーキングすること
ができる。従って、これらによってマーキングによる外
観品質を向上させることができる。

【００２３】この実施の形態では、薄肉の被マーキング
体を用いているが、厚肉の円弧体、中空棒、中実棒など
の円弧形状を有したもの、また段差や窪みなどの凹凸面
を有したもの全てを対象とすることができる。この被マ
ーキング体にマーキングするレーザ光としては炭酸ガス
レーザ、ＹＡＧレーザなどを用いることができる。

【００２４】また、被マーキング体を保持するために被
マーキング体の一部分をチャックによって機械的に押さ
えているが、エアーによって被マーキング体を吸引する
ことによって保持しても良く、接着剤や両面接着テープ
など粘着性のある材料によって被マーキング体を貼り付
けし保持しても良い。レーザ発振器によるレーザ光の照
射方向を定めるための回転治具を被マーキング体の移動
と同期させる装置としては、モータ、シリンダ等のアク
チュエータや、ラックアンドピニオンなどの機械的な構
造を用いて行うことができる。

【００２５】レーザ光による被マーキング体へのマーキ
ング時に発生するガスを排気する手段としては、排気用
カバーを有した吸引装置によってガスを吸引する以外
に、回転式のファンや揺動式のファンによってガスを装
置周辺から取り除く構造であっても良く、マーキング時
のレーザ光またはレーザ光による反射光から人体を守る
安全カバーとしては、金属板、アクリル樹脂などの透明
樹脂板、樹脂を着色した不透明樹脂板等を用いてレーザ
発振器全体またはレーザ発振器の一部を囲っても良い。

【００２６】また、さらに、被マーキング体を取付けた
ワーク受け台をＸＹＺ方向へ移動させる構造として、モ
ータ・ボールネジ・ガイドをＸＹＺ方向の３軸に用いた
構造であっても良く、リニアモータを３軸方向に組み合
わせた構造であっても良い。また、ワーク受け台をＸＹ
Ｚ方向へ移動させることなく、レーザ発振器をレーザ光
の照射に同期させてＸＹＺ方向に移動させると共に回転
治具などの揺動手段で揺動動作させ、レーザ光の焦点深
度内で且つ被マーキング体のマーキング位置に正対させ
るように制御してマーキングを行っても良い。また、マ
ーキング体及びレーザ発振器の双方を３軸方向に駆動制
御しつつレーザ発振器を揺動動作の制御をしてマーキン
グを行っても良い。

【００２７】

【発明の効果】請求項１による発明によれば、揺動され
るレーザ発振器と被マーキング体とのワーキングディス
タンスを一定に保ちながら、レーザ発振器から照射され
るレーザ光の照射方向をマーキング位置に正対させるの
で、水平方向への移動だけではマーキング位置をレーザ
光に正対できなかった被マーキング体の部分に対して
も、マークが変形、拡大、縮小することがなく、良好な
マーキングを行うことができる。

【００２８】また、請求項２による発明によれば、揺動
されるレーザ発振器の照射方向の制御とレーザ光の照射
と被マーキング体のマーキング位置の移動制御とを同期
させることにより、レーザ発振器と被マーキング体のマ
ーキング位置とのワーキングディスタンスを一定に保ち
ながらレーザ発振器の照射方向にマーキング位置を正対
させるので、レーザ光の焦点深度を超えた段差部分や窪
み部分に対しても、マークが変形、拡大、縮小すること
がなく、良好なマーキングを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の全体の側面図である。

【図２】従来のマーキング装置の側面図である。

【符号の説明】

１ ワーク受け台 ２ 被マーキング体 ３ レーザ発振器 ５ チャック ７ 3軸ロボット ８ 支持台 ９ Xスライダ １０ Yスライダ １１ Zスライダ １３ 回転治具 １４ X方向軸 １５ Ｙ方向軸 １８ 排気用カバー １９ 吸引管 ２１ 安全カバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器と被マーキング体とのワー
   キングディスタンスを一定に保った状態でこれらを相対
   的に移動させ、レーザ発振器から照射されるレーザ光に
   よって被マーキング体にマーキングを行うマーキング装
   置において、前記レーザ発振器と被マーキング体のマー
   キング位置とのワーキングディスタンスを一定に保ちな
   がらレーザ発振器を揺動させる揺動手段を備えているこ
   とを特徴とするマーキング装置。
2. 【請求項２】 レーザ発振器から照射されるレーザ光に
   よって被マーキング体にマーキングを行うマーキング装
   置において、 前記レーザ発振器と被マーキング体のマーキング位置と
   のワーキングディスタンスを一定に保つように、前記マ
   ーキング体又はレーザ発振器或いはこれらの双方を３軸
   方向に駆動する駆動手段と、前記レーザ発振器を揺動す
   る揺動手段を備えていることを特徴とするマーキング装
   置。