JP2005288498A - レーザマーキング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 マーキング品質を低下させることなく、マーキング所要時間の短縮化を図ることが可能なレーザマーキング装置の提供を目的とする。
【解決手段】 長距離非マーキング移動区間について、リンギングが実質的に発生しない基準距離間隔の中間点を設定し、各中間点に対応する補助座標データを生成する。しかも、これらの補助座標データを、長距離非マーキング移動区間上を等速でマーキングポイントが移動するような出力タイミングで出力する構成とした。これにより、非マーキング移動区間において機械的振動(リンギング)を抑えつつ、略等速でマーキングポイントを移動させることができ、もってマーキング所要時間を全体として短縮化できる。
【選択図】 図1
Description
なお、上記「終端点において機械的振動が実質的に生じない最大の基準距離」とは、レーザ光源をオフしてマーキングポイントを移動させた場合に、終端点においてガルバノミラーの機械的振動(リンギング)が生じないか、また、その機械的振動が生じたとしてもマーキング品質に実質的に影響を与えない程度の距離をいう。また、この基準距離は、設定されたマーキング速度、マーキング対象物の材質、マーキング対象物にマーキングすべきマーキングパターンのマーキング太さ・深さ(線幅)などに応じて変わる。
また、「目標位置に、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置が到達する」とは、目標位置と回動位置との偏差が実質的にゼロになることであり、ガルバノミラーの回動速度(マーキングポイントの移動速度)が実質的にゼロになることを意味する。
本構成によれば、非マーキング移動区間のうち、終端点において機械的振動が実質的に生じない最大の基準距離よりも長い長距離非マーキング移動区間に対して、基準距離間隔毎の中間点に対応する補助座標データが生成される。
これにより、長距離非マーキング移動区間に対して機械的振動(リンギング)を抑えることができる。
<請求項2の発明>
また、本構成によれば、長距離非マーキング移動区間について、補助座標データを出力した後に、当該補助座標データに対応する目標位置と現在の回動位置との位置偏差が実質的にゼロになる前の出力タイミング(位置偏差がまだある出力タイミング)で次の補助座標データが出力される。
これにより、非マーキング移動区間において機械的振動(リンギング)を抑えつつ、マーキングポイントをより短時間で移動させることができ、もってマーキング所要時間を全体として短縮化できる。
本構成によれば、マーキング移動区間について、機械的振動が実質的に生じない基準距離間隔の中間点の座標データを生成し、これらの座標データをガルバノ駆動手段に順次与える構成とした。これにより、中間点の座標データの生成量を軽減し、かつ、従来よりも速い速度でマーキング移動区間のマーキングを行うことができ、もってマーキング所要時間を全体として短縮化することができる。
<請求項5の発明>
請求項5の構成によれば、マーキング移動区間について、座標データを出力した後に、当該座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差が実質的にゼロになる前の出力タイミング(位置偏差がまだある出力タイミング)で次の座標データが順次出力される。
これにより、マーキング移動区間においてマーキングポイントを従来構成に比べて短時間で移動可能となり、もってマーキング所要時間を全体として短縮化することができる。
マーキングポイントの移動速度は、補助座標データ、座標データ(以下、本段落において「座標データ等」)を出力してから、ガルバノミラーの現在の回動位置が当該座標データの目標位置に対して基準距離の略半分以下となったときから減速が開始される傾向にある(図3(A)参照)。そこで、マーキングポイントが当該座標データの目標位置に対して基準距離の略半分の位置に達した時点で次の座標データ等を出力するようにした。
リンギングがマーキング品質に影響を与えるかどうかは、同一材質のマーキング対象物Wへのマーキングの線幅(太さや深さ)によっても変わる。
そこで、本構成では、マーキングの線幅を線幅設定手段にて設定できるようにし、この線幅設定手段で設定されたマーキングの線幅に応じて最適な基準距離に変更されるようになっている。そして、この変更された基準距離に基づき座標データや補助座標データ及びそれの出力タイミングが変更されるようになっている。
また、マーキングの線幅が同じ幅であってもマーキング対象物Wの材質が異なればリンギングがマーキング品質に与える影響度も変わってくることがある。
そこで、本実施形態では、マーキング対象物の材質情報を材質設定手段にて設定できるようにし、この材質設定手段で設定された材質情報に応じて最適な基準距離に変更されるようになっている。そして、この変更された基準距離に基づき補助座標データ及びそれの出力タイミングが変更されるようになっている。
本発明の実施形態1を図1〜図4によって説明する。
(1)全体構成
本実施形態のレーザマーキング装置は、図1に全体が示されており、同図において、符号210は、レーザ光源であって、ここから出射されたレーザ光はガルバノスキャナ220によって向きが変更される。ガルバノスキャナ220は、第1及び第2のガルバノミラー220V,220Wと、それらの各ガルバノミラー220V,220Wが回転軸に取り付けられた駆動モーター(図示せず)を備えた駆動部220X,220Y(本発明の「ガルバノ駆動手段」に相当する。)とを備え、前記駆動部220X,220Yの駆動モーターに座標データとしての電圧信号を与えると、その電圧信号のレベルに応じた角度に各ガルバノミラー220V,220Wが回動する。そして、第1ガルバノミラー220Vでレーザ光が、所定方向(これを「X方向」という)に振られると共に、第2ガルバノミラー220Wで、その所定方向と直交する方向(これを「Y方向」という)に振られて、これにより、レーザ光のマーキング対象物W上における照射点が、X方向とY方向の2次元方向で、所望の位置に走査される。
本実施形態のレーザマーキング装置の電気的構成は、図2に示されており、レーザ光源210及びガルバノスキャナ220を含むヘッド部200と、コントローラ部100とが、それぞれのラインドライバ/レシーバ50A,50Bを介して接続されている。
コントローラ部100のうち図2の符号110は、例えばコンソール等で構成された設定部である。この設定部110を用いて、レーザマーキング装置にマーキングさせる文字・記号・図形等からなるマーキングパターン、及び、マーキング速度に係るマーキング情報が設定される。また、後述するように、マーキングの線幅(太さ、深さ)やマーキング対象物Wの材質の種類なども設定部110にて設定できるようになっている。なお、設定したマーキング情報を、例えば、モニタ(図示せず)に映し出して、設定作業と同時にその内容を確認することができるようにしてもよい。
なお、前記した始点・終点及び中間点の座標データは、全て、上述した第1及び第2のガルバノミラー220V,220Wのそれぞれに与える座標データの両方を意味する。以下の説明においても同様である。
さて、本実施形態では、データ生成手段120は、マーキング情報から、マーキングを行わずにマーキングポイントMPを移動する非マーキング移動区間を求めて、以下のデータ処理を行う。ここで、「マーキングポイントMP」とは、レーザ光源210がオンしている場合に、マーキング対象物Wにおけるレーザ光の照射点となるポイントであり、かつ、レーザ光源210がオフしている場合には、レーザ光源210がオンしたときに、マーキング対象物W上のレーザ光の照射点となり得るポイントをいう。従って、マーキングポイントMPは、レーザ光源210からレーザ光が出力されていない状態でも、マーキング対象物W上に存在し得る。
なお、基準距離d以下の長さの非マーキング移動区間については、その両端点の座標データに基づいてガルバノスキャナ220を駆動させてリンギングは実質的に発生しないので補助座標データは生成しない。
一方、ヘッド部200のうち図2の符号230は、D/A変換手段であって、前記コントローラ部100の記憶手段140からラインドライバ/レシーバ50A,50Bを介して送られてきた複数の座標データ等を、それぞれに対応する電圧信号に変換する。
本実施形態のレーザマーキング装置の構成は、以上であって、次に、例えば文字列「AB」をマーキングする場合を例にとり、動作を具体的に説明する。
(1)本実施形態では、長距離非マーキング移動区間について、リンギングが実質的に発生しない基準距離d間隔の中間点に対応する補助座標データに基づきマーキングを行うことでリンギングを防止できる。しかも、その長距離非マーキング移動区間上を等速でマーキングポイントが移動するような出力タイミングで補助座標データが出力される構成とした。これにより、非マーキング移動区間において機械的振動(リンギング)を抑えつつ、略等速でマーキングポイントを移動させることができ、もってマーキング所要時間を全体として短縮化できる。
(2)また、設定部110にて設定されるマーキングの線幅や材質の種類に応じて最適ば基準距離dに調整することで、マーキング所要時間の短縮化を厳密に行うことができる。
図5は(請求項4の発明に対応する)実施形態2を示す。前記実施形態1との相違は、マーキング移動区間に対する座標データの生成処理にあり、その他の点は前記実施形態1と同様である。従って、実施形態1と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。
なお、上記基準距離d2についても設定部110にて設定されるマーキングの線幅や材質の種類に応じて最適ば基準距離に調整できる構成としてもよい。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、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。
120…データ生成手段
130…制御手段
210…レーザ光源
220…ガルバノスキャナ
220V,220W…ガルバノミラー
220X,220Y…駆動部(ガルバノ駆動手段)
240…サーボ回路(ガルバノ駆動手段)
251…角度センサ(位置検出手段)
D1,D2,D3…非マーキング移動区間
K1〜K6…線要素
L…レーザ光
MP…マーキングポイント
Q1,Q2,Q3…中間点
W…マーキング対象物
d,d2…基準距離
Claims (8)
- レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の方向を変えて、マーキング対象物上で前記レーザ光の照射点となるマーキングポイントを走査するガルバノミラーと、
前記ガルバノミラーを駆動モーターによって回動させるガルバノ駆動手段と、
前記ガルバノミラーの現在の回動位置を検出し、この回動位置に対応する位置信号を出力する位置検出手段と、
マーキングすべき文字、記号、図形等からなるマーキングパターンに関するマーキング情報に基づいて、前記マーキングパターンを、所定の線要素に分け、それら各線要素のそれぞれについて、始点及び終点を含む複数の座標データを生成するデータ生成手段と、
前記レーザ光源のオンオフを制御すると共に、前記データ生成手段で生成された前記座標データを前記ガルバノ駆動手段に順次与える制御手段とを備え、
前記レーザ光源のオンオフ制御をしつつ、前記ガルバノ駆動手段により前記位置検出手段からの前記位置信号、及び、前記制御手段からの各座標データに基づいて、当該各座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差に応じた制御電流を前記駆動モーターに与えてガルバノミラーを回動させることで、前記マーキングポイントの位置及び移動速度を制御して、前記マーキングパターンをマーキングするレーザマーキング装置において、
前記データ生成手段は、前記レーザ光源をオフして前記マーキングポイントを移動する非マーキング移動区間のうち、終端点において機械的振動が実質的に生じない最大の基準距離よりも長い長距離非マーキング移動区間に対して、前記基準距離間隔毎の補助座標データを生成する構成とされ、
前記制御手段は、長距離非マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された補助座標データを前記ガルバノ駆動手段に与えることを特徴とするレーザマーキング装置。 - 前記制御手段は、長距離非マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された補助座標データを出力した後に、当該補助座標データに対応する目標位置に、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置が到達する前に、次の補助座標データを出力することを特徴とする請求項1に記載のレーザマーキング装置。
- 前記制御手段は、長距離非マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された補助座標データを出力した後に、当該補助座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差が前記基準距離の略半分の距離となる出力タイミングで次の補助座標データを出力することを特徴とする請求項1に記載のレーザマーキング装置。
- レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の方向を変えて、マーキング対象物上で前記レーザ光の照射点となるマーキングポイントを走査するガルバノミラーと、
前記ガルバノミラーを駆動モーターによって回動させるガルバノ駆動手段と、
前記ガルバノミラーの現在の回動位置を検出し、この回動位置に対応する位置信号を出力する位置検出手段と、
前記マーキング対象物にマーキングすべき文字、記号、図形等からなるマーキングパターンに関するマーキング情報に基づいて、前記マーキングパターンを、所定の線要素に分け、それら各線要素のそれぞれについて、始点及び終点を含む複数の座標データを生成するデータ生成手段と、
前記レーザ光源のオンオフ制御をしつつ、前記ガルバノ駆動手段により前記位置検出手段からの前記位置信号、及び、前記制御手段からの各座標データに基づいて、当該各座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差に応じた制御電流を前記駆動モーターに与えてガルバノミラーを回動させることで、前記マーキングポイントの位置及び移動速度を制御して、前記マーキングパターンをマーキングするレーザマーキング装置において、
前記データ生成手段は、前記レーザ光源をオンして前記マーキングポイントを移動するマーキング移動区間に対して、終端点において機械的振動が実質的に生じない最大の基準距離間隔の点に対応する前記複数の座標データを生成するよう構成され、
前記制御手段は、前記マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された座標データを前記ガルバノ駆動手段に与えることを特徴とするレーザマーキング装置。 - 前記制御手段は、前記マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された座標データを出力した後に、当該座標データに対応する目標位置に、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置が到達する前に、次の座標データを順次出力することを特徴とする請求項4に記載のレーザマーキング装置。
- 前記制御手段は、前記マーキング移動区間について、前記データ生成手段で生成された座標データを出力した後に、当該座標データに対応する目標位置と、前記位置検出手段で検出された現在の回動位置との位置偏差が前記基準距離の略半分の距離となる出力タイミングで次の座標データを順次出力することを特徴とする請求項4に記載のレーザマーキング装置。
- 前記マーキング対象物上にマーキングすべき前記マーキングパターンの線幅を変更可能に設定する線幅設定手段を備え、
前記データ生成手段は、前記基準距離を、前記線幅設定手段で設定された線幅に応じた距離に変更してデータ生成を行う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。 - 前記マーキング対象物の材質情報を変更可能に設定する材質設定手段を備え、
前記データ生成手段は、前記基準距離を、前記材質設定手段で設定された材質情報に応じた距離に変更してデータ生成を行うことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のレーザマーキング装置。
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