JP2008122110A - Laser marker - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ光源から出射されたレーザビームをライン光に変換して照射することによって墨出しを行うレーザ墨出し器に関するものである。 The present invention relates to a laser marking device that performs marking by converting a laser beam emitted from a laser light source into line light and irradiating it.
従来のレーザ墨出し器として、1つのレーザ光源から出射されるレーザビームを、ハーフミラーを有するビームスプリッタにて複数のレーザビームに分光してライン光に変換するレンズを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional laser marking device, one having a lens that splits a laser beam emitted from one laser light source into a plurality of laser beams by a beam splitter having a half mirror and converts it into line light is known. (For example, refer to Patent Document 1).
斯かるレーザ墨出し器においては、第1フランジの先に、レーザビームが通過する貫通孔を有する第2フランジが第1フランジに対して回動可能に軸支されている。そして、第1フランジに設けられたねじ孔に、第2フランジに形成されたU溝を介して回動調整手段である偏心ねじが螺合され、該偏心ねじを回転させることによって第2フランジが第1フランジに対して回転調整されるよう構成されている。このようにして第2フランジが回転調整されると、該第2フランジはねじで第1フランジに固定される。 In such a laser marking device, a second flange having a through hole through which a laser beam passes is pivotally supported at the tip of the first flange so as to be rotatable with respect to the first flange. Then, an eccentric screw which is a rotation adjusting means is screwed into a screw hole provided in the first flange via a U groove formed in the second flange, and the second flange is rotated by rotating the eccentric screw. The rotation is adjusted with respect to the first flange. When the second flange is rotationally adjusted in this way, the second flange is fixed to the first flange with a screw.
第2フランジには、変換レンズであるロッドレンズを収納するレンズホルダがピンで連結されている。又、レンズホルダと第2フランジ間には、ピンと直交する方向に弾性手段である圧縮ばねと調整ねじを配置し、調整ねじの進退によってレンズホルダがレーザビームの前後方向に揺動するよう構成されている。ここで、ロッドレンズは、レンズホルダの先端に形成されたV溝に取り付けられ、ホルダで押さえられてねじで固定されていた。
しかしながら、上記従来のレーザ墨出し器では、ライン変換レンズの位置調整や水平ライン光と垂直ライン光の直交調整等が面倒であるという問題があった。 However, the conventional laser marking device has a problem that the position adjustment of the line conversion lens and the orthogonal adjustment of the horizontal line light and the vertical line light are troublesome.
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ライン光の調整を簡単、且つ、高精度に行うことができるレーザ墨出し器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser marking device capable of adjusting line light easily and with high accuracy.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、鉛直機構に支持された鏡筒と、該鏡筒に設けられたレーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザビームを分割するビームスプリッタと、前記鏡筒に回動可能に支持され、前記ビームスプリッタによって分岐されたレーザビームの光路を調整する偏角レンズと、レーザビームをライン光に変換する変換レンズを保持するレンズホルダを備えたレーザ墨出し器において、前記鏡筒の端部に、レーザビームが通過する貫通孔が形成された第1調整部材を保持する壁部材と、該壁部材に前記第1調整部材の位置を調整する第1位置調整手段を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a lens barrel supported by a vertical mechanism, a laser light source provided in the lens barrel, and a beam splitter that divides a laser beam emitted from the laser light source. And a declination lens that is rotatably supported by the lens barrel and that adjusts the optical path of the laser beam branched by the beam splitter, and a lens holder that holds a conversion lens that converts the laser beam into line light. In the laser marking device, a wall member holding a first adjustment member in which a through-hole through which a laser beam passes is formed at an end of the barrel, and a position of the first adjustment member is adjusted to the wall member The first position adjusting means is provided.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記壁部材を凹溝で構成し、該凹溝に前記第1調整部材をレーザビームの光路を中心に回転可能に嵌合し、前記第1位置調整手段によって前記第1調整部材の位置を調整可能としたことを特徴とする。
The invention according to
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記壁部材を凹溝で構成し、該凹溝に前記第1調整部材をレーザビームの光路を中心に回転可能に嵌合した際、前記凹溝の第1内径部と前記第1調整部材の第1内径部との間に隙間を設け、前記第1位置調整手段の出し入れにより、前記第1調整部材をレーザビームの光路を中心として前記隙間内で回転させてその位置を調整するようにしたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the wall member is formed as a concave groove, and the first adjustment member is fitted in the concave groove so as to be rotatable around the optical path of the laser beam. A gap is provided between the first inner diameter part of the concave groove and the first inner diameter part of the first adjustment member, and the first adjustment member is moved in and out of the first position adjustment means so that the first adjustment member is centered on the optical path of the laser beam. As described above, the position is adjusted by rotating within the gap.
請求項4記載の発明は、請求項1〜3の何れかに記載の発明において、前記第1位置調整手段を少なくとも2つ設けたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, at least two of the first position adjusting means are provided.
請求項5記載の発明は、請求項1〜4の何れかに記載の発明において、前記第1調整部材をレーザビームの通過方向から鏡筒に固定するための固定手段を設けたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the first adjustment member is provided with a fixing means for fixing the first adjustment member to the lens barrel from the direction in which the laser beam passes. To do.
請求項6記載の発明は、請求項1〜5の何れかに記載の発明において、レーザビームが通過する貫通孔が形成された第2調整部材の位置を、レーザビームの通過方向に直交する方向に配置された丸ピンを介して前記第1調整部材に連結する第2位置調整手段によって前記丸ピンを中心として調整可能としたことを特徴とする。
The invention according to
請求項1の発明によれば、壁部材に保持された第1調整部材の位置を第1位置調整手段によって調整することによってライン光の調整を簡単、且つ、高精度に行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the line light can be adjusted easily and with high accuracy by adjusting the position of the first adjusting member held by the wall member by the first position adjusting means.
請求項2記載の発明によれば、壁部材である凹溝内で第1調整部材をレーザビームの光路を中心に回転させることによってその位置を調整するようにしたため、変換レンズで変換された水平ライン光の調整を簡単且つ高精度に行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, the position of the first adjusting member is adjusted by rotating the first adjusting member around the optical path of the laser beam in the concave groove that is the wall member. The line light can be adjusted easily and with high accuracy.
請求項3記載の発明によれば、壁部材である凹溝と第1調整部材との間に形成された隙間分だけ第1調整部材の位置を調整するため、該第1調整部材の位置を微調整してライン光の調整を簡単、且つ、高精度に行うことができる。
According to invention of
請求項4記載の発明によれば、第1位置調整手段を少なくとも2つ設けたため、第1調整部材の位置を微調整してライン光の調整を簡単、且つ、高精度に行うことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since at least two first position adjusting means are provided, the position of the first adjusting member can be finely adjusted to adjust the line light easily and with high accuracy.
請求項5記載の発明によれば、回転角が調整された第1調整部材を固定手段によって鏡筒に固定することができるため、より精度の高い製品が得られる。 According to the fifth aspect of the present invention, the first adjustment member whose rotation angle is adjusted can be fixed to the lens barrel by the fixing means, so that a product with higher accuracy can be obtained.
請求項6記載の発明によれば、第2調整部材の位置を、第2調整手段によってレーザビームの通過方向に直交する方向に配置された丸ピンを中心として調整可能としたため、互いに直交する2つのライン光の調整を簡単、且つ、高精度に行うことができる。
According to the invention described in
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係るレーザ墨出し器の破断側面図、図2は図1のA部拡大詳細図、図3は図2の矢視A方向の図、図4は図3のD−D線断面図、図5は図2のC−C線断面図、図6は図3から見た鏡筒凹溝の説明図、図7は図2から見た鏡筒凹溝の説明図、図8はビームスプリッタによって分岐されるレーザビーム光路を示す図1の上面図、図9はビームスプリッタによって分岐されるレーザビーム光路を示す図1の部分拡大図である。 1 is a cutaway side view of a laser marking device according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged detail view of a portion A in FIG. 1, FIG. 3 is a view in the direction of arrow A in FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 2, FIG. 6 is an explanatory view of the lens barrel concave groove seen from FIG. 3, and FIG. 7 is an explanatory diagram of the lens barrel concave groove seen from FIG. 8 is a top view of FIG. 1 showing the laser beam optical path branched by the beam splitter, and FIG. 9 is a partially enlarged view of FIG. 1 showing the laser beam optical path branched by the beam splitter.
図1に示すレーザ墨出し器においては、スタンド1上に回転可能なベース2が設けられ、該ベース2上にフレーム3が立設されている。そして、フレーム3上には鉛直機構を構成するジンパル機構4が配置され、このジンバル機構4には鏡筒5が鉛直に懸架されており、この鏡筒5には、鉛直方向に垂直に支持されたレーザ光源6が設けられている。
In the laser marking device shown in FIG. 1, a
上記鏡筒5の内部には、前記レーザ光源6から出射されたレーザビーム7を複数のレーザビーム11,12に分岐するビームスプリッタ8(図9参照)が固定されている。このビームスプリッタ8は、図9に示すように、レーザ光源6から入射したレーザビーム7を第1ハーフミラー9で直交方向(水平レーザビーム11)と直進方向に分岐する。そして、直進方向に分岐されたレーザビーム7は、第2ハーフミラー10で斜め上方(垂直レーザビーム12)に分岐される。
A beam splitter 8 (see FIG. 9) that branches the
而して、それぞれに分岐されたレーザビーム11,12は、進行方向を微小に変えられる偏角レンズ14(図1、図2及び図4参照)を通過する。偏角レンズ14は楔形をした円柱のレンズであって、外周にねじ部を有するスリーブ15の内側に接着剤等で固定されており、スリーブ15は、鏡筒5の出射口に螺着されている。ここで、スリーブ15は、後述する偏角レンズ14の調整が終わった後に、固定手段であるナット16により鏡筒5の出射口に固定される。尚、スリーブ15の固定手段はナット16に限らず、接着剤等での固定手段を用いても良く、双方の部材に係合するピン等で回り止めを行っても良い。
Thus, the
次に、鏡筒5の偏角レンズ14を固定する端部には、図6及び図7に示すように、レーザビーム11,12の光軸に対して円筒状に形成された円筒部と、該円筒部から対称に直線状に形成された直線部から成る壁部材として凹溝25が形成されており、レーザビーム11,12のビーム径とほぼ同等か若干大きな貫通孔が形成された第1調整部材17(図2、図4及び図5参照)が鏡筒5の前記凹溝25に回転可能に嵌合支持されている。ここで、第1調整部材17は、凹溝25の円筒部に嵌合される円形部と、前記凹溝25の直線部に嵌合される直線部から構成されている。又、この第1調整部材17の円形部の外径は、凹溝25の円筒部の内径部26と同等か若干小さく設定され、該第1調整部材17は、鏡筒5の凹溝25の底面33に嵌合され、レーザビーム11,12の光軸に対して回転可能に設けられている。尚、第1調整部材17の直線部の側面と凹溝25の直線部の内側面との間には隙間が形成されている。
Next, as shown in FIGS. 6 and 7, a cylindrical portion formed in a cylindrical shape with respect to the optical axes of the
又、図3及び図5に示すように、鏡筒5にはレーザビーム11,12の通過方向と直交する方向であって、凹溝25の中心(レーザビームの通過孔)から離れた箇所、即ち凹溝25の直線部に第1位置調整手段である調整ネジ27がそれぞれ螺合しており、これらの調整ネジ27の進退動によって第1調整部材17の回転角の微調整ができるよう構成されている。従って、凹溝25の直線部に設けられた調整ネジ27の進退動によって、第1調整部材17は、該第1調整部材と凹溝25の直線部間に形成された隙間分だけ円周方向に移動可能となるため、その回転角の微調整ができるようになる。尚、凹溝25の円筒部内径と第1調整部材17の円形部外径はほぼ同一寸法であるため、第1調整部材17は、前後左右方向には移動せず、調整ネジ27の進退動によって円周方向に回転する。そして、回転角が微調整された第1調整部材17は、レーザビーム11,12の通過方向から固定ネジ28で鏡筒5に固定される。
Further, as shown in FIGS. 3 and 5, the
更に、レーザビーム11,12が通過する第1調整部材17の外側には、ビーム径とほぼ同等か若干大きな貫通孔が形成された第2調整部材19が配設されており、図4及び図5に示すように、第1調整部材17と第2調整部材19の間には、レーザビーム11,12の光路に対して直交する方向に軸芯を有する丸ピン20が接触するよう設けられ、第1調整部材17と第2調整部材19の丸ピン20が接触する部位には、丸ピン20を位置決めするためのV溝21(図2参照)が形成されており、第1調整部材17と第2調整部材19は、レーザビーム11,12の光路と直交する方向に丸ピン20の軸芯の外側2箇所に設けられた調整ネジ22(図2及び図3参照)によって連結され、2箇所の調整ネジ22の進退動によって第2調整部材19が丸ピン20の軸芯を中心として回転してその角度が微調整され、角度が微調整された第2調整部材19は適所で固定される。
Further, a second adjusting
又、図2〜図4に示すように、第2調整部材19にはレンズホルダ24が2本の固定ネジ28によって取り付けられており、このレンズホルダ24には、レーザビーム11,12をそれぞれ水平及び垂直方向のライン光29,30(図16参照)に変換するための変換レンズ23が保持されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, a
ところで、図1に示すように、ジンパル機構4に懸架された鏡筒5には、鉛直のバランスを取るためのウエイト31と制動用のブレーキ装置32が備えられている。
By the way, as shown in FIG. 1, the
次に、以上のように構成されたレーザ墨出し器におけるライン光29,30の調整方法を図10〜図16を参照しながら以下に説明する。 Next, a method for adjusting the line lights 29 and 30 in the laser marking device configured as described above will be described below with reference to FIGS.
尚、図10は偏角レンズによるレーザビームの角度補正を説明する図、図11は水平レーザビームの調整方法を説明する図、図12は垂直レーザビームの調整方法を説明する図、図13(a)〜(c)はライン光の傾斜角の調整方法を説明する図、図14は図13(a)の矢視E方向の図(平面図)、図15は図14のF−F線断面図、図16はライン光の説明図である。 10 is a diagram for explaining angle correction of a laser beam by a declination lens, FIG. 11 is a diagram for explaining a method for adjusting a horizontal laser beam, FIG. 12 is a diagram for explaining a method for adjusting a vertical laser beam, and FIG. FIGS. 14A to 14C are diagrams for explaining a method of adjusting the tilt angle of line light, FIG. 14 is a view (plan view) in the direction of arrow E in FIG. 13A, and FIG. 15 is a line FF in FIG. Sectional drawing and FIG. 16 are explanatory drawings of line light.
図1に示すレーザ墨出し器の照射可能なライン光は、図16に示す水平ライン光29と、該水平ライン光29に直交する垂直ライン光30である。
Line light that can be irradiated by the laser marking device shown in FIG. 1 includes horizontal line light 29 shown in FIG. 16 and vertical line light 30 orthogonal to the
レーザ光源6から出射したレーザビーム7は、図8及び図9に示すように、レーザ光源6やビームスプリッタ8等の部品精度のバラツキ等のために、入射位置に対する出射位置に誤差δ1〜δ3が発生したり、角度誤差θ1〜θ3が発生する。このような誤差を修正するために図10に示す偏角レンズ14が設けられており、ビームスピリッタ8で分岐されたレーザビーム11,12が通過する偏角レンズ14を取り付けたスリーブ15を回転させることによって、レーザビーム11,12の誤差を補正することができる。尚、偏角レンズ14の楔の角度θdは1〜1.5°程度であるが、この数値に限定されるものではない。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
図11及び図12はビームスピリッタ8で分岐されたレーザビーム11,12を偏角レンズ14で調整する調整位置を示す。この調整は、第1調整部材17、第2調整部材19、変換レンズ23等が取り付けられていない状態で行い、偏角レンズ14から出射されるレーザビーム11,12の照射位置で確認する。
FIG. 11 and FIG. 12 show the adjustment positions where the
図11は水平レーザビーム11の調整方法を示し、偏角レンズ14を回転させると水平レーザビーム11は01の軌跡を描いて回転する。水平の場合は基準となる水平基準線上のx1かx2の点に合わせる。水平レーザビーム11が水平基準線上にないと、変換後の水平ライン光29が前下がりか前上がりのライン光になり、図16に示すα2の角度が直角でなくなる。
FIG. 11 shows a method for adjusting the
図10は垂直レーザビーム12の調整方法を示し、偏角レンズ14を回転させると垂直レーザビーム12は02の軌跡を描いて回転する。垂直の場合は基準となる垂直基準線上のy1かy2の点に合わせる。垂直レーザビーム12が垂直基準線上にないと、変換後の垂直ライン光30が水平ライン光29に対して成す図14に示す角度α2が直角でなくなる。
FIG. 10 shows a method for adjusting the
以上のようにして偏角レンズ14を用いてレーザビーム11,12を調整した後、第1調整部材17に丸ピン20を介して第2調整部材19を調整ネジ22を用いて概略固定し、第2調整部材19にはライン変換レンズ23を保持するレンズホルダ24を固定し、第1調整部材17を鏡筒5の凹溝25に挿入し、該第1調整部材17をレーザビーム11,12の光軸に対して回転させて水平ライン光29を調整する。
After adjusting the
即ち、図13(a)に示す状態から図13(b)に示すように一方(図の上方)の調整ネジ27を矢印方向に前進させ、他方(図の下方)の調整ネジ27を矢印方向に後退させれば、水平ライン光29は鎖線位置から反時計方向に回動して実線位置へと調整される。又、逆に図13(a)に示す状態から図13(c)に示すように一方(図の上方)の調整ネジ27を矢印方向に後退させ、他方(図の下方)の調整ネジ27を矢印方向に前進させれば、水平ライン光29は鎖線位置から時計方向に回動して実線位置へと調整される。
That is, from the state shown in FIG. 13 (a), as shown in FIG. 13 (b), one (upper in the figure)
以上のように、水平ライン光29は、図13(b)に示すようにライン照射側から見て左側(反時計方向)に回転した場合は、レンズ中心よりも左側が下がり、右側が上がる傾斜となり、逆に図13(c)に示すように右側(時計方向)に回転させた場合は、レンズ中心よりも左側が上がり、右側が下がる傾斜となる。垂直ライン光30についても同様である。
As described above, when the
以上の調整は、鏡筒5に設けた調整ネジ27の出し入れで第1調整部材17の回転角を微調整をすることによってなされる。そして、第1調整部材17の角度調整がなされた後は、該第1調整部材17は固定ネジ28によって鏡筒5に固定される。
The above adjustment is performed by finely adjusting the rotation angle of the
次に、第1調整部材17と第2調整部材19を連結している丸ピン20の両側に配置した2本の調整ネジ22の出し入れによって丸ピン20の軸芯を起点に第2調整部材19を回転させることによって、該第2調整部材19の角度を微調整する。
Next, the second adjusting
水平ライン光29は、側面及びライン照射側から見て第2調整部材19を軸芯に対して右側に回転させた場合にはライン照射側から見てU字形の湾曲し、逆に左側に回転させた場合にはライン照射側から見て逆U字形に湾曲する。垂直ライン光30についても同様である。
When the
以上説明した方法によって水平ライン29は地軸に対し水平(一直線)に、垂直ライン光30は地軸に対し垂直(一直線)になるよう調整される。
By the method described above, the
1 スタンド
2 ベース
3 フレーム
4 ジンバル機構
5 鏡筒
6 レーザ光源
7 レーザビーム
8 ビームスプリッタ
9 第1ハーフミラー
10 第2ハーフミラー
11 水平レーザビーム
12 垂直レーザビーム
14 偏角レンズ
15 スリーブ
16 ナット
17 第1調整部材
19 第2調整部材
20 丸ピン
21 V溝
22 調整ネジ
23 変換レンズ
24 レンズホルダ
25 凹溝
26 凹溝内径部
27 調整ネジ
28 固定ネジ
29 水平ライン光
30 垂直ライン光
31 バランスウエイト
32 ブレーキ装置
33 凹溝内径部の底面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記鏡筒の端部に、レーザビームが通過する貫通孔が形成された第1調整部材を保持する壁部材と、該壁部材に前記第1調整部材の位置を調整する第1位置調整手段を設けたことを特徴とするレーザ墨出し器。 A lens barrel supported by a vertical mechanism, a laser light source provided in the lens barrel, a beam splitter that divides a laser beam emitted from the laser light source, and a beam that is rotatably supported by the lens barrel. In a laser marking device including a declination lens that adjusts an optical path of a laser beam branched by a splitter, and a lens holder that holds a conversion lens that converts the laser beam into line light,
A wall member for holding a first adjustment member in which a through-hole through which a laser beam passes is formed at an end of the lens barrel; and a first position adjustment unit for adjusting the position of the first adjustment member on the wall member. A laser marking device characterized by being provided.
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