JP2004351516A - Laser marking device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザマーキング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のレーザマーキング装置は、主として、レーザ光源と、ここから出射されたレーザ光を反射させて方向を変えるガルバノミラーと、このガルバノミラーを回動させる駆動手段と、ガルバノミラーからのレーザ光を収束させて印字対象物上に照射させる収束レンズと、制御手段とを備えて構成されている。制御手段は、レーザ光源に制御信号を与えて出力動作を制御するとともに、印字すべき文字、記号、図形(以下、「文字等」)に関する印字情報に応じた座標データをガルバノ駆動手段に与えることでガルバノミラーの回動角度を制御し、これにより印字対象物上に上記文字等が印字されるようになっている。
【0003】
ところで、近年、レーザマーキング装置によって印字される印字対象物の種類(例えば材質、形状や大きさ等)はさまざまである。従って、それらに所望の文字等を所定の印字品質で印字するためには、各印字対象物の材質に応じたレーザ出力で照射させる必要があり、また、印字対象物の大きさに応じた印字エリアを確保する必要もある。ところが、1台のレーザマーキング装置におけるレーザ出力や印字エリアは、それが備えるレーザ光源、収束レンズやガルバノミラーの特性によって定まるから、印字対象物の種類によってはそれに対応したレーザ出力で照射できなかったり、印字エリアを確保できず所望の文字等が所定の印字品質で印字ができなかったりする場合がある。そこで、他の特性を有するレーザ光源等を備えたレーザマーキング装置を別途用意する方法もあるが、レーザマーキング装置自体非常に高価なものであり、コスト上好ましい方法ではない。
【0004】
これに対して、下記の特許文献1には、レーザ光源、ガルバノミラー及び収束レンズを収容したヘッド部を、制御手段を備えたコントローラに対して交換可能としたレーザマーキング装置が開示されている。また、下記の特許文献2には、収束レンズのみを交換可能としたレーザマーキング装置が開示されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−62580公報
【特許文献2】
特開2003−88965公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特許文献1のものは、例えばレーザ光源だけを交換したい場合であってもヘッド部全体を交換せざるを得ず、やはり交換コストが高くなるという問題が生じる。また、生産者側からしてみれば、各種のレーザ出力強度及び印字エリアの組合せに対応した複数種類のヘッド部を生産する必要があり、生産コストや管理コストが高くなってしまうという問題がある。
また、特許文献2のものでは、場合によっては収束レンズを交換するだけでは所望の印字エリアが確保できない場合も生じ得る。また、印字対象物の材質が異なる場合には、結局、異なるレーザ光源を備えたレーザマーキング装置を用意する必要が生じる。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、交換コストを極力抑えつつ、種々の印字対象物に対応した印字を行うことが可能なレーザマーキング装置を提供するところにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明に係るレーザマーキング装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を反射させて方向を変えるガルバノミラーと、前記ガルバノミラーを回動させるガルバノ駆動手段と、前記ガルバノミラーからのレーザ光を収束させて印字対象物上に照射させる収束レンズと、前記レーザ光源に制御信号を与えて出力動作を制御するとともに、印字すべき文字、記号、図形に関する印字情報に応じた座標データを前記ガルバノ駆動手段に与えることで前記ガルバノミラーの回動角度を制御する制御手段とを備えたレーザマーキング装置において、前記レーザ光源は、1つの筐体内に収容されてレーザ出射ユニットとしてユニット化され、前記レーザ出射ユニットには、前記制御手段との間で信号伝達可能な出力側入力手段と、前記レーザ光源からのレーザ光を前記筐体外の前記ガルバノミラーに出射する出射手段とが備えられ、前記出射側入力手段を介して前記制御手段からの前記制御信号を受けるよう構成され、かつ、前記レーザ出射ユニットは、少なくとも異種のレーザ光源を収容する他のレーザ出射ユニットと交換可能に構成されるとともに、前記他のレーザ出射ユニットは、前記制御手段との間で信号伝達可能な出射側入力手段と、そのレーザ光源からのレーザ光を筐体外の前記ガルバノミラーに出射する出射手段とを備えているところに特徴を有する。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1に記載のレーザマーキング装置において、前記異種のレーザ光源は、出射するレーザ光の波長が互いに異なるレーザ光源であるところに特徴を有する。
【0010】
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載のレーザマーキング装置において、前記レーザ出射ユニットには、このレーザ出射ユニットが収容する前記レーザ光源に関するレーザ光源識別情報を記憶するレーザ光源情報記憶手段と、前記制御手段との間で信号伝達可能な出力側出力手段とが備えられ、前記制御手段は、現在設置されている前記レーザ出射ユニットの前記レーザ光源情報記憶手段から前記出射側出力手段を介して前記レーザ光源識別情報を読み込んで、そのレーザ光源識別情報に基づいて前記レーザ光源及び前記ガルバノミラーのうち少なくとも一方の制御動作の変更を行うところに特徴を有する。
【0011】
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のレーザマーキング装置において、前記ガルバノミラー、前記ガルバノ駆動手段及び前記収束レンズは、1つの筐体内に収容されて走査ユニットとしてユニット化され、
前記走査ユニットには、前記制御手段との間で信号伝達可能な走査側入力手段と、前記レーザ出射ユニットからのレーザ光を前記ガルバノミラー側に導くレーザ光導入手段とが備えられ、前記走査側入力手段を介して前記制御手段からの前記座標データを前記ガルバノ駆動手段で受けるように構成され、
かつ、前記走査ユニットは、少なくとも異種の走査特性を有する他の走査ユニットと交換可能に構成されるとともに、前記他の走査ユニットは、前記制御手段との間で信号伝達可能な走査側入力手段と、前記レーザ出射ユニットからのレーザ光を前記ガルバノミラー側に導くレーザ光導入手段とを備えているところに特徴を有する。
なお、本発明でいう「走査特性」には、例えば収束レンズの特性、ガルバノミラーの回動動作特性、或いはそれらの特性により定まる印字対象物上の印字エリアの大きさが含まれる。
【0012】
請求項5の発明は、請求項4記載のレーザマーキング装置において、前記走査ユニットには、この走査ユニットが収容する前記ガルバノミラー及び前記収束レンズのうち少なくとも一方に関する走査特性情報を記憶する走査特性情報記憶手段と、前記制御手段との間で信号伝達可能な走査側出力手段とが備えられ、前記制御手段は、現在設置されている前記走査ユニットの前記走査特性情報記憶手段から前記走査側出力手段を介して前記走査特性情報を読み込んで、その走査特性情報に基づいて前記レーザ光源及び前記ガルバノミラーのうち少なくとも一方の制御動作の変更を行うところに特徴を有する。
【0013】
請求項6の発明は、請求項1ないし請求項5のいずれに記載のレーザマーキング装置において、前記制御手段は、前記レーザ出射ユニット及び前記走査ユニットとは別に1つの筐体内に収容されて制御ユニットとしてユニット化され、少なくとも異種の他の制御ユニットと交換可能に構成されているところに特徴を有する。
【0014】
請求項7の発明は、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のレーザマーキング装置において、前記レーザ光源は、発振器用電源と、その発振器用電源から供給される電力に応じたレーザ光を出射するレーザ発振器とを備えて構成され、
前記発振器用電源及び前記レーザ発振器は、それぞれが1つの筐体内に収容されてユニット化され、少なくとも異種のものと相互に交換可能となっているところに特徴を有する。
【0015】
【発明の作用及び効果】
<請求項1の発明>
本構成によれば、レーザ光源が、ガルバノミラー、ガルバノ駆動手段、収束レンズ及び制御手段とは別に1つの筐体内に収容されて、出射手段及び出射側入出力手段とともにレーザ出射ユニットとしてユニット化されている。そして、このレーザ出射ユニットは、少なくとも異種(同種のものの含む)のレーザ光源を収容する他のレーザ出射ユニットと交換可能に構成されている。従って、例えば、印字対象物の材質に応じた最適なレーザ出力(レーザ出力強度、パルス光か連続光かの出力形式など)を有する異種のレーザ光源に交換したい場合、或いは、経時的劣化により同種のレーザ光源に交換したい場合には、レーザマーキング装置のうちレーザ出射ユニット部分だけを交換すればよく、交換コストを抑えることができる。
【0016】
<請求項2の発明>
本構成によれば、互いに吸収波長が異なる材質の印字対象物に対しても、レーザ出射ユニットを交換するだけ対応することができ、やはり交換コストの低減を図ることができる。
【0017】
<請求項3の発明>
レーザ出射ユニットを交換すると、それに収容されたレーザ光源からのレーザ光の特性の相違(例えば波長の相違)によって収束レンズでの屈折率が変わって、交換前の座標データに基づいてガルバノミラーを制御する場合には、印字エリア或いは印字される文字等の大きさが変わってしまう場合がある。
【0018】
そこで、本構成によれば、各レーザ出射ユニットには、自己が収容するレーザ光源に関するレーザ光源識別情報を記憶するレーザ光源情報記憶手段が備えられ、制御手段は、例えば、レーザマーキング装置の電源投入時や印字動作開始前において、このレーザ光源情報記憶手段に記憶されたレーザ光源識別情報に基づいてレーザ光源及び前記ガルバノミラーのうち少なくとも一方の制御動作の変更を行うようになっている。例えば、制御手段は、レーザ光源識別情報に基づいて印字対象物上の印字エリア範囲が所定の範囲内(例えばレーザ出射ユニット交換前の印字エリアと同一範囲)になるような座標データに補正してガルバノ駆動手段に与えるように動作する。
従って、各レーザ出射ユニットに収容されるレーザ光源の特性の相違による影響を抑えて所望の印字エリアを確保することができる。
【0019】
<請求項4の発明>
本構成によれば、印字エリアをも変更したい場合であっても、走査ユニットだけを交換すればよいから、やはり交換コストを抑えることができる。また、生産者側からしてみれば、各種の出射ユニット及び走査ユニットを製造しておけば、それらの組合せに応じた種々のレーザ出力及び印字エリアを備えた複数のレーザマーキング装置を生産することができ、パーツの共通化により生産コスト及び管理コストの低減を図ることができる。
【0020】
<請求項5の発明>
本構成によれば、制御手段は、例えばレーザマーキング装置の電源投入時や印字動作開始前において、走査ユニットの走査特性情報記憶手段に記憶された走査特性情報に基づいてレーザ光源及びガルバノミラーのうちの少なくとも一方の制御動作の変更を行う。例えば、制御手段は、ガルバノミラー及び収束レンズのうち少なくとも一方の特性、または、現在設置されているレーザ出射ユニットのレーザ光源識別情報に応じて印字対象物上の印字エリアが所望の印字エリアになるよう補正した座標データをガルバノ駆動手段に与えるよう動作する。従って、走査ユニット及びレーザ出射ユニットの種々の組合せに対して所望の印字エリアを正確に確保することが可能となる。
【0021】
なお、次のような構成であってもよい。
「請求項4記載のレーザマーキング装置において、前記走査ユニットには、前記制御手段からの前記座標データを、自己が収容する前記ガルバノミラー及びまたは前記収束レンズの特性に適合した座標データに補正して前記ガルバノ駆動手段に与える座標データ補正手段が設けられていることを特徴とする請求項4記載のレーザマーキング装置。」
なお、「適合した座標データ」とは、各走査ユニットの動作による印字可能範囲を所定の印字可能範囲にするような座標データをいう。
【0022】
<請求項6の発明>
本構成によれば、制御ユニット部分だけを交換することも可能となり、やはり交換コストを抑えることができる。また、生産者側からしてみれば、各種の出射ユニット及び走査ユニットに加えて、制御手段をもユニット化することで、種々のレーザ出力及び印字エリアを備えた複数のレーザマーキング装置についてパーツを共通化して生産コスト及び管理コストの更なる低減を図ることができる。
【0023】
<請求項7の発明>
レーザ光源は、それぞれユニット化された発振器用電源及びレーザ発振器の組合せによって構成されいる。従って、各種の発振器用電源(レーザ出力形式(パルス光か連続光)、レーザ出力強度(デューティ比、出力振幅レベル))と、各種のレーザ発振器(例えば、CO2レーザ発振器かYAGレーザ発振器)の組合せによって種々の特性のレーザ光を出射させる複数タイプのレーザ光源を構成することができ、やはり使用者側においては交換コストを、生産者側において生産コストや管理コストを抑えることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について、図1〜図4を参照しつつ説明する。
1.レーザマーキング装置の概要説明
本実施形態のレーザマーキング装置1は、図1に全体が示されており、同図において、符号10は、レーザ光源であって、ここから出射されたレーザ光Lはガルバノスキャナ20によって向きが変更される。ガルバノスキャナ20は、一対のガルバノミラー20V,20W、駆動手段20X、20Y及び収束レンズ20Zを備えており、一方のガルバノミラー20Vは、駆動手段20Xによって縦方向に角度を変移させることができ、他方のガルバノミラー20Wは、駆動手段20Yによって横方向に角度を変移させることができる。他方のガルバノミラー20Wからのレーザ光Lが収束レンズ20Zで収束されて印字対象物W上にレーザ光Lの照射点が形成される。そして、これら両ガルバノミラー20V,20Wにより、レーザ光Lが2方向に向きを変えられ、上記照射点が、印字対象物W上を二次元的に移動するようになっている。
【0025】
制御部30は、印字すべき文字等に関する印字情報に基づいて印字対象物W上の印字位置に対応する複数の座標データと、オンオフ制御信号を生成する。そして、制御部30は、複数の座標データを所定のタイミングで順次ガルバノスキャナ20に与えて各ガルバノミラー20V,20Wの回動角度を制御するとともに、オンオフ制御信号をレーザ光源10に与えてオンオフ動作を制御する。
以上の構成により印字対象物W上に上記文字等を印字することができる。
【0026】
2.各ユニットの詳細説明
さて、本実施形態では、図2に示すように、レーザ光源10が筐体11内に収容されてレーザ出射ユニット12としてユニット化されている。また、ガルバノスキャナ20(図1参照)が筐体21内に収容されて走査ユニット22としてユニット化され、更に、制御部30が筐体31内に収容されてコントローラユニット32としてユニット化されている。そして、これらのレーザ出射ユニット12、走査ユニット22及びコントローラユニット32は、同種または異種のものと相互に交換可能となっている。
【0027】
(1)レーザ出射ユニット
具体的には、レーザ出射ユニット12は、レーザマーキング装置1において筐体11内に、レーザ光源10とともに、外部との信号のやり取りを行うための入出力回路13(本発明の「出射側入出力手段」に相当)と、メモリ(具体的には不揮発性のメモリであるEEPROM)であるレーザ情報記憶部14とが収容されて構成されている。入出力回路13は、レーザ情報記憶部14とレーザ発振器17に電気的に接続されている。また、レーザ光源10からのレーザ光Lは、例えば筐体11壁部に形成された開口部15を介して挿通された光ファイバケーブル16を介して外部に導かれるようになっている。
【0028】
次に、レーザ情報記憶部14には、レーザ光源10に関して、例えば、下記の(a)〜(c)のうちの少なくとも1つについての識別情報(本発明の「レーザ光源識別情報」に相当)が記憶されている。
(a)レーザ光源10の種類(例えば固体レーザとしてのYAGレーザ、気体レーザとしてのCO2レーザ、またはファイバーレーザなど)、或いは、その種類に応じて異なるレーザ光の波長。
(b)出射レーザ光の出力形式(連続光、パルス光)。
(c)レーザパワー(出射レーザ光がパルス光である場合のデューティ比や出力振幅レベル、連続光である場合のピーク値など)。
【0029】
更に、本実施形態では、レーザ光源10は、レーザ発振器17と、それに電力を供給するための発振器用電源18とを備えて構成されている。これらはそれぞれ別々の筐体内に収容されてユニット化され、筐体11内において取り外し可能に設けられている。
【0030】
(2)走査ユニット
走査ユニット22は、筐体21内に、ガルバノスキャナ20とともに、外部との信号のやり取りを行うための入出力回路23(本発明の「走査側入出力手段」に相当)と、D/A変換器24と、サーボ回路25と、近接状態検出部26と、印字エリア情報記憶部27とが収容されて構成されている。入出力回路23は、D/A変換器24、近接状態検出部26及び印字エリア情報記憶部27のそれぞれと電気的に接続されている。また、筐体22には、レーザ出射ユニット12から導出された光ファイバケーブル16の先端側を挿入させるための開口部28(本発明の「光導入手段」に相当)が形成され、この開口部28によって光ファイバケーブル16の先端が位置決めされ、この先端からの出射レーザ光Lがガルバノミラー20V,20W側に導かれるようになっている。なお、収束レンズ20Zは、筐体21に貫通形成された装着口に嵌着されている。
【0031】
次いで、D/A変換器24は、前記コントローラユニット32側から入出力回路23を介して送られてきた複数の座標データを、それぞれに対応する電圧に変換する。サーボ回路25は、D/A変換器24からの電圧に基づいて、前記ガルバノミラー20V,20Wの駆動手段20X,20Y(図1参照)を制御する。近接状態検出部26は、コンパレータ26A、ウィンドコンパレータ26B、角度センサ26C及び微分回路26Dから構成されている。そして、D/A変換器24からの各座標データに対応する電圧と、前記ガルバノミラー20V,20Wの回動角度に対応する電圧とに基づいて印字される各線分の始点及び終点である端点の座標データに対する照射点の接近状態を検出し、サーボ回路25に信号を与える。
【0032】
メモリ(具体的には不揮発性のメモリであるEEPROM)である印字エリア情報記憶部27には、印字エリア情報が記憶されている。これは、収束レンズ20Zの特性の相違、ガルバノミラー20V,20Wの大きさ、その回動角度範囲や回動特性の相違などによって変動する。従って、印字エリア情報としては、収束レンズ20Zの特性、ガルバノミラー20V,20Wの大きさ回動角度範囲や回動特性に関する情報、或いは、それらに基づいて定まる印字エリアそのものの範囲を示す情報であってもよい。
【0033】
(3)コントローラユニット
コントローラユニット32は、上記本体ケース内において取り外し可能に設けられた筐体31内に、制御部30とともに、外部との信号のやり取りを行うための入出力回路33(本発明の「制御側入出力手段」に相当)と、メモリ34とが収容されて構成されている。入出力回路33は、制御部30と電気的に接続されるとともに、レーザ出射ユニット12の入出力回路13及び走査ユニット22の入出力回路23それぞれと例えばコネクタ40,41を介して着脱可能であって、信号伝達可能に(電気的に)接続されている。
【0034】
制御部30は、例えばコントローラユニット32とは別体で設けられこのコントローラユニット32に接続されるコンソールにて入力された、所望の文字等及び印字位置についてのデータに基づいて、フォント情報記憶手段であるメモリ34内のフォント記憶領域に記憶されたフォント情報を読み出して所定の線要素に分けて印字データとして生成し、この印字データを所定の換算係数に基づいて実際の印字エリア上の位置関係を示す複数の座標データに変換する。そして、設定されている印字速度に応じた所定のタイミングで順次各座標データを入出力回路33及び走査ユニット22の入出力回路23を介してD/A変換器24に送る。
【0035】
さて、制御部30は、例えば、レーザ出射ユニット12のレーザ情報記憶部14に記憶されたレーザ光源識別情報や、走査ユニット22の印字エリア情報記憶部27に記憶された印字エリア情報に応じて上記換算係数を補正し、それに基づいて座標データを生成する。具体的には、メモリ34の所定記憶領域内には、上記レーザ光源識別情報や印字エリア情報に対応つけて複数の換算係数補正データが記憶されており、取得したレーザ光源識別情報やエリア情報に対応して換算係数補正データを読み出して、この換算係数補正データに応じた座標データを生成するのである。
【0036】
これにより、例えば特性の異なる収束レンズやガルバノミラーを備えた他の走査ユニット22に交換されたときでも適当な換算係数補正データに基づいた所定の印字エリアに設定することが可能となる。また、図3に示すようにYAGレーザ発振器17Aを備えたレーザ出射ユニット12Aを、CO2レーザ発振器17Bを備えたレーザ出射ユニット12Bに交換した場合、両者では出射レーザ光Lの波長が異なる。従って、その波長に相違によって収束レンズ20Zにおけるレーザ光Lの屈折率が変わってしまい印字エリアが変動してしまう。そこで、交換前後で印字エリアが変わらないような換算係数補正データを各レーザ出射ユニット12の波長情報に対応付けて記憶しておくことで印字エリアの変動を防止することが可能となる。
【0037】
(4)各ユニットの組合せパターン
本実施形態では、図4に示すように、各ユニット12,22,32に対してさまざまなタイプが用意されている。具体的には、走査ユニット22については、印字したい文字等の大きさに応じて小ヘッド、中ヘッド、大ヘッドが用意されている。これらは例えばガルバノミラー20V,20Wや収束レンズ20Zの大きさ、ガルバノ駆動手段20X,20Yの駆動特性が異なる。これらの相違によって、各走査ユニット20は、印字エリアの大きさ、印字対象物上におけるレーザ光Lの照射点の大きさ(スポット径の大きさ)や最大印字速度が異なるものとなっている。また、レーザ出射ユニット12については、YAGレーザ発振器17Aのタイプ1に対して、例えば連続5W出力、連続10W出力、パルス10W出力および連続20W出力の4タイプの発振器用電源18が交換接続可能に用意されている。また、上記タイプ1より大出力タイプのYAGレーザ発振器17Aのタイプ2に対して、例えばパルス20W出力及び連続50W出力の2タイプの発振器用電源18がやはり交換接続可能に用意されている。
【0038】
従って、これらの組合せによって6タイプのレーザ出力ユニットを構成することができ、使用者側にとっては発振器用電源18のみを交換することでレーザ光Lの出力特性を変えることができ交換コストの低減化を図ることができる。また、生産者側にとってはレーザ発振器17についてパーツを共通化させることで生産コスト及び管理コストの低減化を図ることができる。なお、CO2レーザについても同様に各種タイプのCO2レーザ発振器17及び発振器用電源18が用意されている。
3.本実施形態の効果
【0039】
以上のように、レーザマーキング装置1を構成する各部分についてレーザ出射ユニット12、走査ユニット21及びコントローラユニット32としてユニット化し、それぞれ同種または異種のユニットと交換可能としたことで、使用者側にとっては、例えば印字対象物Wの吸収波長に応じた波長のレーザ光Lを照射させたい場合には、レーザ出射ユニット12のみを交換すればよく、交換コストの低減化を図ることができる。一方、生産者側にとっては、さまざまな印字対象物Wに対応して種々のレーザマーキング装置1を生産するに当たり、図4に示すような各ユニット12,22,32の組合せによって用意することができ、パーツの共通化により生産コスト及び管理コストの低減化を図ることができる。
【0040】
<他の実施形態>
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記実施形態では、レーザ出射ユニット12、走査ユニット22及び前記制御ユニットを備えて、各ユニットが交換可能な構成としたが、これに限らずレーザ光源10の構成部品以外のガルバノミラー、収束レンズ、ガルバノ駆動手段や制御部はユニット化されていない構成であってもよい。
(2)上記実施形態では、各ユニット間は、コネクタを介して電気的信号を伝達可能に接続する構成としたが、これに限らず、各ユニット間に光通信手段を設けて、光信号により情報のやり取りを行う構成としてもよい。
(3)上記ユニット12,22,32を1つのハウジング内に収容し、かつ、各ユニット12,22,32がハウジングに対して交換可能に設置されている構成であってもよい。
(4)上記実施形態では、レーザ出射ユニット12と、走査ユニット22とは光ファイバを介して光学的に接続する構成としたが、これに限らず、光ファイバを設けず、互いに設けられたレーザ光通過手段(例えば上記実施形態の開口部15,28、或いはそれらを透光部材は塞いだ構成)が対向するようにレーザ出射ユニット12と走査ユニット22とを位置決め固定する連結手段によって、レーザ光源10からのレーザ光Lを、ガルバノミラー20V,20Wに照射させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るレーザマーキング装置の全体構成図
【図2】各ユニットのブロック図
【図3】レーザ出射ユニットを交換時のブロック図
【図4】本実施形態で用意された各ユニットパターン表
【符号の説明】
1…レーザマーキング装置
10…レーザ光源
11,22,31…筐体
12(12A,12B)…レーザ出射ユニット
13…入出力回路(出射側入出力手段)
14…レーザ情報記憶部
15…開口部(出射手段)
16…光ファイバケーブル(出射手段)
17(17A,17B)…レーザ発振器
18…発振器用電源
20V,20W…ガルバノミラー
20X、20Y…駆動手段
20X,20Y…駆動手段
20Z…収束レンズ
21…筐体
22…走査ユニット
23…入出力回路(走査側入出力手段)
27…印字エリア情報記憶部
28…開口部(光導入手段)
30…制御部
32…コントローラユニット
33…入出力回路(制御側入出力手段)
34…メモリ
L…レーザ光
W…印字対象物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser marking device.
[0002]
[Prior art]
This type of laser marking apparatus mainly includes a laser light source, a galvano mirror that reflects and changes the direction of the laser beam emitted from the laser beam, a driving unit that rotates the galvano mirror, and a laser beam from the galvano mirror. A converging lens for converging and irradiating the object to be printed and a control means are provided. The control means gives a control signal to the laser light source to control the output operation, and also gives the galvano driving means coordinate data corresponding to the print information relating to characters, symbols and figures (hereinafter referred to as “characters”) to be printed. Thus, the rotation angle of the galvanometer mirror is controlled so that the characters and the like are printed on the print object.
[0003]
By the way, in recent years, there are various types (for example, material, shape, size, etc.) of print objects printed by the laser marking device. Therefore, in order to print a desired character or the like on them with a predetermined print quality, it is necessary to irradiate with a laser output corresponding to the material of each print object, and a print according to the size of the print object. It is also necessary to secure an area. However, the laser output and printing area in a single laser marking device are determined by the characteristics of the laser light source, converging lens and galvanometer mirror provided in the laser marking device. In some cases, a print area cannot be secured and desired characters or the like cannot be printed with a predetermined print quality. Therefore, there is a method of separately preparing a laser marking device provided with a laser light source having other characteristics, but the laser marking device itself is very expensive and is not preferable in terms of cost.
[0004]
On the other hand, the following Patent Document 1 discloses a laser marking device in which a head unit that accommodates a laser light source, a galvanometer mirror, and a converging lens can be replaced with a controller having a control means. Patent Document 2 below discloses a laser marking device in which only the converging lens can be replaced.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-62580 A
[Patent Document 2]
JP 2003-88965 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the above-mentioned Patent Document 1, for example, even when only the laser light source is to be replaced, the entire head unit has to be replaced, and there is a problem that the replacement cost is increased. Further, from the viewpoint of the producer, it is necessary to produce a plurality of types of heads corresponding to various combinations of laser output intensities and print areas, resulting in a problem that production costs and management costs increase. .
In the case of Patent Document 2, there may be a case where a desired print area cannot be ensured only by exchanging the converging lens. If the material of the printing object is different, it is necessary to prepare a laser marking device having a different laser light source.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser marking apparatus capable of performing printing corresponding to various printing objects while minimizing the replacement cost.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a laser marking device according to claim 1 includes a laser light source that emits laser light, a galvano mirror that reflects the laser light from the laser light source and changes its direction, and the galvano mirror. A galvano driving means for rotating, a converging lens for converging the laser light from the galvano mirror and irradiating the object to be printed, a control signal to the laser light source to control the output operation, and characters to be printed A laser marking device comprising: control means for controlling the rotation angle of the galvano mirror by giving coordinate data corresponding to printing information relating to symbols and figures to the galvano driving means. Housed in the body and unitized as a laser emitting unit, the laser emitting unit includes the control means Output side input means capable of transmitting a signal between and an emission means for emitting laser light from the laser light source to the galvano mirror outside the housing, and from the control means via the emission side input means The laser emission unit is configured to be exchangeable with at least another laser emission unit that houses a different type of laser light source, and the other laser emission unit is configured to receive the control signal. The present invention is characterized in that it comprises an output side input means capable of transmitting a signal to and from the means, and an output means for emitting the laser light from the laser light source to the galvanometer mirror outside the housing.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the laser marking apparatus according to the first aspect, the different types of laser light sources are laser light sources having different wavelengths of emitted laser light.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the laser marking device according to the first or second aspect, laser light source information for storing laser light source identification information relating to the laser light source accommodated in the laser emission unit in the laser emission unit. A storage unit and an output side output unit capable of transmitting a signal between the control unit and the control unit from the laser light source information storage unit of the laser emission unit currently installed; The laser light source identification information is read through the means, and the control operation of at least one of the laser light source and the galvanometer mirror is changed based on the laser light source identification information.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the laser marking device according to any one of the first to third aspects, the galvano mirror, the galvano driving means, and the converging lens are accommodated in one housing as a scanning unit. Unitized,
The scanning unit includes scanning side input means capable of transmitting signals to and from the control means, and laser light introducing means for guiding laser light from the laser emitting unit to the galvanometer mirror side, and the scanning side The coordinate data from the control means is received by the galvano driving means via the input means,
The scanning unit is configured to be exchangeable with at least another scanning unit having different types of scanning characteristics, and the other scanning unit includes scanning side input means capable of transmitting signals to and from the control means. And a laser beam introducing means for guiding the laser beam from the laser emitting unit to the galvanometer mirror side.
The “scanning characteristics” referred to in the present invention includes, for example, the characteristics of the converging lens, the rotational operation characteristics of the galvanometer mirror, or the size of the print area on the print object determined by those characteristics.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, in the laser marking device according to the fourth aspect, the scanning unit stores scanning characteristic information relating to at least one of the galvanometer mirror and the converging lens accommodated in the scanning unit. Storage means and scanning output means capable of transmitting signals between the control means, the control means from the scanning characteristic information storage means of the currently installed scanning unit to the scanning output means The scanning characteristic information is read via the control information, and the control operation of at least one of the laser light source and the galvanometer mirror is changed based on the scanning characteristic information.
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, in the laser marking apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the control means is accommodated in a single casing separately from the laser emitting unit and the scanning unit. As a unit, and is configured to be exchangeable with at least another different control unit.
[0014]
According to a seventh aspect of the present invention, in the laser marking device according to any one of the first to sixth aspects, the laser light source includes an oscillator power supply and a laser beam corresponding to the power supplied from the oscillator power supply. And a laser oscillator that emits,
Each of the oscillator power supply and the laser oscillator is housed in a single casing and unitized, and is characterized in that it can be exchanged with at least different types.
[0015]
[Action and effect of the invention]
<Invention of Claim 1>
According to this configuration, the laser light source is housed in one casing separately from the galvano mirror, the galvano driving unit, the converging lens, and the control unit, and unitized as a laser emission unit together with the emission unit and the emission side input / output unit. ing. The laser emission unit is configured to be exchangeable with another laser emission unit that houses at least a different (including the same type) laser light source. Therefore, for example, when it is desired to replace with a different laser light source having an optimal laser output (laser output intensity, output format of pulsed light or continuous light, etc.) according to the material of the printing object, or the same type due to deterioration over time. When it is desired to replace the laser light source, only the laser emitting unit portion of the laser marking device needs to be replaced, and the replacement cost can be suppressed.
[0016]
<Invention of Claim 2>
According to this configuration, it is possible to deal with a printing object made of materials having different absorption wavelengths by simply replacing the laser emission unit, and it is possible to reduce the replacement cost.
[0017]
<Invention of Claim 3>
When the laser output unit is replaced, the refractive index at the converging lens changes due to the difference in the characteristics of the laser light from the laser light source contained in it (for example, the difference in wavelength), and the galvanometer mirror is controlled based on the coordinate data before replacement. In this case, the size of the print area or the characters to be printed may change.
[0018]
Therefore, according to this configuration, each laser emission unit is provided with laser light source information storage means for storing laser light source identification information relating to the laser light source accommodated by itself, and the control means, for example, powers on the laser marking device At the time or before the start of the printing operation, the control operation of at least one of the laser light source and the galvanometer mirror is changed based on the laser light source identification information stored in the laser light source information storage means. For example, the control means corrects the coordinate data so that the print area range on the print object is within a predetermined range (for example, the same range as the print area before replacing the laser emission unit) based on the laser light source identification information. Operates to give to galvano drive means.
Therefore, it is possible to secure a desired print area while suppressing the influence due to the difference in characteristics of the laser light sources accommodated in the respective laser emission units.
[0019]
<Invention of Claim 4>
According to this configuration, even when it is desired to change the print area, only the scanning unit needs to be replaced, so that the replacement cost can be suppressed. From the producer's side, if various emission units and scanning units are manufactured, a plurality of laser marking devices having various laser outputs and printing areas according to the combination of them can be produced. The use of parts makes it possible to reduce production costs and management costs.
[0020]
<Invention of Claim 5>
According to this configuration, the control means includes, for example, a laser light source and a galvanometer mirror based on the scanning characteristic information stored in the scanning characteristic information storage means of the scanning unit when the laser marking device is turned on or before the printing operation is started. At least one of the control operations is changed. For example, the control means makes the print area on the print object a desired print area according to the characteristics of at least one of the galvanometer mirror and the converging lens, or the laser light source identification information of the currently installed laser emission unit. The coordinate data corrected as described above is applied to the galvano driving means. Accordingly, it is possible to accurately secure a desired print area for various combinations of the scanning unit and the laser emitting unit.
[0021]
In addition, the following structures may be sufficient.
“The laser marking device according to claim 4, wherein the scanning unit corrects the coordinate data from the control means into coordinate data suitable for characteristics of the galvanometer mirror and / or the convergent lens accommodated therein. 5. The laser marking apparatus according to claim 4, further comprising coordinate data correcting means for giving to the galvano driving means.
“Adapted coordinate data” refers to coordinate data that makes the printable range by the operation of each scanning unit a predetermined printable range.
[0022]
<Invention of Claim 6>
According to this configuration, it is possible to replace only the control unit portion, and it is possible to reduce the replacement cost. In addition, from the producer side, in addition to various emission units and scanning units, the control means is also unitized, so that parts for a plurality of laser marking devices having various laser outputs and printing areas can be obtained. It can be shared to further reduce production costs and management costs.
[0023]
<Invention of Claim 7>
The laser light source is configured by a combination of a unitized oscillator power supply and a laser oscillator. Therefore, various power sources for oscillators (laser output format (pulsed light or continuous light), laser output intensity (duty ratio, output amplitude level)), and various laser oscillators (for example, CO 2 Multiple types of laser light sources that emit laser light with various characteristics can be configured by combining laser oscillators or YAG laser oscillators). The replacement cost is also on the user side, and the production cost and management cost on the producer side. Can be suppressed.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
1. Overview of laser marking equipment
The entire laser marking device 1 of this embodiment is shown in FIG. 1. In FIG. 1,
[0025]
The
With the above configuration, the above-described characters and the like can be printed on the printing object W.
[0026]
2. Detailed explanation of each unit
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
[0027]
(1) Laser emission unit
Specifically, the
[0028]
Next, in the laser
(A) Type of laser light source 10 (for example, YAG laser as solid laser, CO as gas laser) 2 Laser, fiber laser, etc.), or the wavelength of laser light that varies depending on the type.
(B) Output format of emitted laser light (continuous light, pulsed light).
(C) Laser power (duty ratio and output amplitude level when the emitted laser light is pulsed light, peak value when it is continuous light, etc.).
[0029]
Furthermore, in the present embodiment, the
[0030]
(2) Scanning unit
The
[0031]
Next, the D /
[0032]
Print area information is stored in the print area
[0033]
(3) Controller unit
The
[0034]
The
[0035]
Now, for example, the
[0036]
This makes it possible to set a predetermined printing area based on appropriate conversion coefficient correction data even when the
[0037]
(4) Combination pattern of each unit
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, various types are prepared for each
[0038]
Accordingly, six types of laser output units can be configured by combining these, and the user can change the output characteristics of the laser beam L by exchanging only the
3. Effects of this embodiment
[0039]
As described above, each part constituting the laser marking device 1 is unitized as the
[0040]
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.
(1) In the above embodiment, the
(2) In the above embodiment, the units are connected to each other so that an electrical signal can be transmitted through the connector. However, the present invention is not limited to this. A configuration for exchanging information may be employed.
(3) The
(4) In the above embodiment, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a laser marking device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of each unit.
FIG. 3 is a block diagram when replacing the laser emission unit.
FIG. 4 shows each unit pattern table prepared in this embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... Laser marking device
10 ... Laser light source
11, 22, 31 ... casing
12 (12A, 12B) ... Laser emission unit
13. Input / output circuit (output side input / output means)
14 ... Laser information storage unit
15 ... Opening (outgoing means)
16: Optical fiber cable (outgoing means)
17 (17A, 17B) ... Laser oscillator
18 ... Power supply for oscillator
20V, 20W ... Galvano mirror
20X, 20Y ... Driving means
20X, 20Y ... Driving means
20Z ... Convergent lens
21 ... Case
22 Scanning unit
23. Input / output circuit (scanning side input / output means)
27: Print area information storage unit
28 ... Opening (light introducing means)
30 ... Control unit
32 ... Controller unit
33 ... Input / output circuit (control-side input / output means)
34 ... Memory
L ... Laser light
W ... Printed object
Claims (7)
前記レーザ光源からのレーザ光を反射させて方向を変えるガルバノミラーと、
前記ガルバノミラーを回動させるガルバノ駆動手段と、
前記ガルバノミラーからのレーザ光を収束させて印字対象物上に照射させる収束レンズと、
前記レーザ光源に制御信号を与えて出力動作を制御するとともに、印字すべき文字、記号、図形に関する印字情報に応じた座標データを前記ガルバノ駆動手段に与えることで前記ガルバノミラーの回動角度を制御する制御手段とを備えたレーザマーキング装置において、
前記レーザ光源は、1つの筐体内に収容されてレーザ出射ユニットとしてユニット化され、
前記レーザ出射ユニットには、前記制御手段との間で信号伝達可能な出力側入力手段と、前記レーザ光源からのレーザ光を前記筐体外の前記ガルバノミラーに出射する出射手段とが備えられ、前記出射側入力手段を介して前記制御手段からの前記制御信号を受けるよう構成され、
かつ、前記レーザ出射ユニットは、少なくとも異種のレーザ光源を収容する他のレーザ出射ユニットと交換可能に構成されるとともに、前記他のレーザ出射ユニットは、前記制御手段との間で信号伝達可能な出射側入力手段と、そのレーザ光源からのレーザ光を筐体外の前記ガルバノミラーに出射する出射手段とを備えていることを特徴とするレーザマーキング装置。A laser light source for emitting laser light;
A galvanometer mirror that reflects the laser light from the laser light source and changes its direction;
Galvano driving means for rotating the galvanometer mirror;
A converging lens for converging the laser light from the galvanometer mirror and irradiating it on a printing object;
The control signal is given to the laser light source to control the output operation, and the rotation angle of the galvano mirror is controlled by giving the galvano driving means the coordinate data corresponding to the print information on the characters, symbols and figures to be printed. In a laser marking device comprising a control means for
The laser light source is housed in one housing and unitized as a laser emission unit,
The laser emission unit includes an output side input means capable of transmitting a signal to and from the control means, and an emission means for emitting laser light from the laser light source to the galvanometer mirror outside the housing. Configured to receive the control signal from the control means via the output side input means,
In addition, the laser emission unit is configured to be exchangeable with at least another laser emission unit that accommodates a different type of laser light source, and the other laser emission unit is capable of transmitting signals to and from the control means. A laser marking apparatus, comprising: side input means; and emission means for emitting laser light from the laser light source to the galvanometer mirror outside the housing.
前記制御手段は、現在設置されている前記レーザ出射ユニットの前記レーザ光源情報記憶手段から前記出射側出力手段を介して前記レーザ光源識別情報を読み込んで、そのレーザ光源識別情報に基づいて前記レーザ光源及び前記ガルバノミラーのうち少なくとも一方の制御動作の変更を行うことを特徴とする請求項1または請求項2記載のレーザマーキング装置。The laser emission unit includes laser light source information storage means for storing laser light source identification information regarding the laser light source accommodated in the laser emission unit, and output-side output means capable of transmitting signals between the control means. And
The control means reads the laser light source identification information from the laser light source information storage means of the currently installed laser emission unit via the emission side output means, and based on the laser light source identification information, the laser light source identification information 3. The laser marking device according to claim 1, wherein a control operation of at least one of the galvanometer mirror is changed.
前記走査ユニットには、前記制御手段との間で信号伝達可能な走査側入力手段と、前記レーザ出射ユニットからのレーザ光を前記ガルバノミラー側に導くレーザ光導入手段とが備えられ、前記走査側入力手段を介して前記制御手段からの前記座標データを前記ガルバノ駆動手段で受けるように構成され、
かつ、前記走査ユニットは、少なくとも異種の走査特性を有する他の走査ユニットと交換可能に構成されるとともに、前記他の走査ユニットは、前記制御手段との間で信号伝達可能な走査側入力手段と、前記レーザ出射ユニットからのレーザ光を前記ガルバノミラー側に導くレーザ光導入手段とを備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のレーザマーキング装置。The galvano mirror, the galvano driving means and the converging lens are accommodated in one housing and unitized as a scanning unit,
The scanning unit includes scanning side input means capable of transmitting signals to and from the control means, and laser light introducing means for guiding laser light from the laser emitting unit to the galvanometer mirror side, and the scanning side The coordinate data from the control means is received by the galvano driving means via the input means,
The scanning unit is configured to be exchangeable with at least another scanning unit having different types of scanning characteristics, and the other scanning unit includes scanning side input means capable of transmitting signals to and from the control means. 4. A laser marking device according to claim 1, further comprising laser light introducing means for guiding laser light from the laser emitting unit to the galvanometer mirror side.
前記制御手段は、現在設置されている前記走査ユニットの前記走査特性情報記憶手段から前記走査側出力手段を介して前記走査特性情報を読み込んで、その走査特性情報に基づいて前記レーザ光源及び前記ガルバノミラーのうち少なくとも一方の制御動作の変更を行うことを特徴とする請求項4記載のレーザマーキング装置。The scanning unit includes a scanning characteristic information storage unit that stores scanning characteristic information relating to at least one of the galvanometer mirror and the converging lens accommodated in the scanning unit, and a scanning side capable of transmitting a signal between the control unit Output means,
The control unit reads the scanning characteristic information from the scanning characteristic information storage unit of the currently installed scanning unit via the scanning side output unit, and based on the scanning characteristic information, the laser light source and the galvanoscope are read. 5. The laser marking device according to claim 4, wherein the control operation of at least one of the mirrors is changed.
前記発振器用電源及び前記レーザ発振器は、それぞれが1つの筐体内に収容されてユニット化され、少なくとも異種のものと相互に交換可能となっていることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のレーザマーキング装置。The laser light source is configured to include an oscillator power source and a laser oscillator that emits laser light according to the power supplied from the oscillator power source.
7. The oscillator power source and the laser oscillator are each housed in a single housing and unitized, and are interchangeable with at least different types. The laser marking apparatus in any one.
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