JP2008183605A - レーザマーキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要以上のスペースを設けることなく設置することが可能なレーザマーキング装置を提供すること。
【解決手段】レーザマーキング装置に、レーザマーキング装置に割り当てられた設置スペースに応じて予め設定したマーキング禁止領域Ａ４を走査可能領域Ａ１の一部に設定し記憶する。そして、このマーキング禁止領域Ａ４に基づいて、マーキング可能領域Ａ２内における設定禁止領域Ａ５を設定し、該設定禁止領域Ａ５におけるマーキング内容Ｍの設定を禁止してマーキング禁止領域Ａ４におけるマーキングを不能とする
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザ光を走査してマーキング対象物にマーキングするレーザマーキング装置に関する。

従来、工場内の生産設備などの一部に、例えば特許文献１にて示されるようなレーザマーキング装置を配置し、マーキング対象物に対して文字・記号・図形等をマーキングする場合がある。この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該レーザ光源からのレーザ光の方向を変えるガルバノミラー等の走査手段とこれらを制御するコントローラ等の制御手段とを備えている。制御手段は、操作者により入力される文字・記号・図形等のマーキング内容と該マーキング内容のマーキング対象物におけるマーキング位置とを含むマーキング情報に基づいて、前記レーザ光を走査する座標を設定しレーザ光を照射する。
特開２００２−３３６９７８号公報

ところで、このようなレーザマーキング装置では、マーキング内容やマーキング位置によっては、走査手段によるレーザ光の走査可能領域に対して実際にマーキングに使用されレーザ光が走査される領域が十分狭い場合がある。しかしながら、このような場合において例えば工場内の生産設備などの省スペース化のために走査可能領域内に他の機器が配置されると、その機器が配置された位置を設計図面等で確認しながらマーキング内容やマーキング位置を設定しなければならず、マーキング内容の設定が煩雑となる。また、操作者がマーキング内容やマーキング位置の設定を誤ると、他の機器にレーザ光が走査されてしまう。そのため、通常、工場内の生産設備などにレーザマーキング装置を設置する際には、実際にレーザ光が走査される領域が十分狭い場合でも前記走査可能領域に相当する必要以上のスペースが確保されており、このことは、生産設備における省スペース化を妨げる原因となる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、必要以上のスペースを設けることなく設置することが可能なレーザマーキング装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、マーキング対象物にマーキングするためのマーキング内容及びその位置を含むマーキング情報に基づいて、レーザ光源から出射されたレーザ光を走査手段により前記マーキング対象物に対して走査し、前記マーキング対象物の所定位置に前記マーキング内容をマーキングするレーザマーキング装置において、前記走査手段の一連の走査によりマーキングが可能なマーキング可能領域内の位置に、前記マーキング内容を設定可能なマーキング情報設定手段と、前記マーキング情報設定手段により設定された前記マーキング情報に基づいて、前記走査手段により前記レーザ光を走査する座標データを生成する座標データ生成手段と、前記レーザ光を走査可能な走査可能領域の一部に、マーキング禁止領域を設定する禁止領域設定手段とを備え、前記マーキング禁止領域におけるマーキングを不能とする。

同構成によれば、禁止領域設定手段により走査可能領域の一部にマーキング禁止領域を設定することで、該マーキング禁止領域におけるマーキングが不能とされるため、該マーキング禁止領域にレーザ光が走査されることを防止することが可能となり、必要以上のスペースを設けることなくレーザマーキング装置を設置することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレーザマーキング装置において、移動する前記マーキング対象物に対してマーキングを行う移動体印字が可能な構成である。
同構成によれば、走査可能領域の一部にマーキング禁止領域を設定することができるため、マーキング対象物の移動速度に応じてマーキング可能領域が限定され、マーキング可能領域と走査可能領域とが一致しない移動体印字が可能な構成においても、必要以上のスペースを設けることなくレーザマーキング装置を設置することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のレーザマーキング装置において、前記マーキング禁止領域に基づいて前記マーキング可能領域内における設定禁止領域を設定し、前記設定禁止領域における前記マーキング内容の設定を禁止する。

同構成によれば、マーキング禁止領域に基づいてマーキング可能領域内における設定禁止領域が設定され、設定禁止領域におけるマーキング内容の設定が禁止されるため、操作者は、マーキング情報を設定する段階でそのマーキング情報が適切か否かを把握することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のレーザマーキング装置において、前記マーキング情報を設定するマーキング情報設定画面に、前記設定禁止領域を合わせて表示する。

同構成によれば、マーキング情報を設定するマーキング情報設定画面に、設定禁止領域が合わせて表示されるため、操作者は、マーキング情報を設定する段階で設定禁止領域を把握することが可能となり、適切なマーキング情報を容易に設定することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載のレーザマーキング装置において、前記マーキング情報を設定するマーキング情報設定画面に、前記マーキング情報に基づいて生成される前記座標データが前記マーキング禁止領域内に設定される前記マーキング内容を表示する。

同構成によれば、マーキング情報を設定するマーキング情報設定画面に、マーキング情報に基づいて生成される座標データがマーキング禁止領域内に設定されるマーキング内容が表示されるため、操作者は、マーキングが不能となるマーキング内容を直接把握することが可能となり、適切なマーキング情報を容易に設定することができる。

本発明によれば、必要以上のスペースを設けることなく設置することが可能なレーザマーキング装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、レーザマーキング装置１は、マーキング対象物としての加工対象物Ｗが搬送される搬送路ＴＲの上側にその一部（ヘッド部２ｂ）が配置されたレーザマーカ２を備えている。レーザマーカ２には、ケーブル３を通じてコントローラ４が接続されるとともに、該コントローラ４には、接続ケーブル５を通じてコンソール等の入出力装置６が接続されている。

レーザマーカ２は、略直方体形状をなす本体部２ａを備えるとともに、該本体部２ａの長手方向先端側には、ヘッド部２ｂが設けられている。ヘッド部２ｂは、搬送路ＴＲの直上に配置されており、同ヘッド部２ｂにおいて搬送路ＴＲに対向する側の面には、出射口２ｃが設けられている。

図２に示すように、レーザマーカ２（本体部２ａ）には、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザ等のレーザ光源２１が収容されている。レーザ光源２１にレーザ光Ｌを出射するための所定の駆動信号が入力されると、該駆動信号に対応するレーザ出力値のレーザ光Ｌがレーザ光源２１から出射される。また、レーザマーカ２（ヘッド部２ｂ）には、走査手段としての一対のガルバノミラー２２Ｘ，２２Ｙと収束レンズ２３とが収容されている。ガルバノミラー２２Ｘ，２２Ｙ及び収束レンズ２３は、レーザ光Ｌの光路途中に、前記レーザ光源２１側からガルバノミラー２２Ｘ，２２Ｙ、収束レンズ２３の順に配置されている。

一対のガルバノミラー２２Ｘ，２２Ｙは、それぞれ対応するガルバノモータ２４Ｘ，２４Ｙの駆動によりＸ，Ｙ軸回りに回動される。各ガルバノモータ２４Ｘ，２４Ｙは所定の駆動信号の入力に応じて回動して出射口２ｃからのレーザ光Ｌの出射方向を変化させ、前記加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａ上にレーザ光Ｌを走査する。尚、本実施の形態では、前記加工対象物Ｗは、Ｙ方向に搬送されるようになっている（図１参照）。

収束レンズ２３は、ガルバノミラー２２Ｘ，２２Ｙからのレーザ光Ｌを、前記マーキング面Ｗａ上の位置に収束するレンズである。ガルバノミラー２２Ｘ，２２Ｙからのレーザ光Ｌが収束レンズ２３に入射されると、所定のビーム径に収束された状態のレーザ光Ｌが前記ヘッド部２ｂの出射口２ｃから前記マーキング面Ｗａ上に照射される。レーザ光Ｌがマーキング面Ｗａ上に走査されると、その位置の加工対象物Ｗが溶融・昇華し、レーザ光Ｌの走査軌跡に沿う文字・記号・図形（例えば、文字や文字列、記号や記号列、図形や図形群、さらにはこれらの結合したもの）等のマーク（以下、マーキング内容という）Ｍがマーキング面Ｗａ上にマーキングされる。尚、本実施の形態では、ガルバノミラー２２Ｘ，２２Ｙの回動可能範囲と収束レンズ２３の焦点距離とに応じて設定されるレーザ光Ｌを走査可能な領域を、「走査可能領域」Ａ１という。また、本実施の形態では、加工対象物Ｗを基準とした場合のレーザ光Ｌが走査される領域（マーキング内容Ｍとその位置が設定される領域）を、加工対象物Ｗにおけるレーザ光Ｌの「マーキング可能領域」Ａ２，Ａ３という（図３（ｂ）及び図４（ｂ）参照）。

また、搬送路ＴＲには、コントローラ４に接続されたセンサ７が配設されている。センサ７は、搬送される加工対象物Ｗが前記走査可能領域Ａ１に浸入するタイミングで検出信号をコントローラ４に出力する。また、搬送路ＴＲには、センサ７と同様にコントローラ４に接続されたロータリーエンコーダ８が配設されている。ロータリーエンコーダ８は、搬送路ＴＲによる加工対象物Ｗの搬送量に応じたパルス信号をコントローラ４に出力する。

コントローラ４は、レーザマーキング装置１を統括的に制御する制御部４１と、メモリ４２とを備えている。制御部４１は、レーザ光源２１とガルバノモータ２４Ｘ，２４Ｙとを制御して、前記走査可能領域Ａ１に配置された加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａ上にレーザ光Ｌを走査する。また、制御部４１は、前記センサ７から出力された検出信号と前記ロータリーエンコーダ８から出力されたパルス信号とに基づいて加工対象物Ｗの位置を検出し、走査可能領域Ａ１内を移動する加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａ上の所定の座標にレーザ光Ｌを走査する。即ち、本実施の形態のレーザマーキング装置１は、走査可能領域Ａ１を移動する加工対象物Ｗへのマーキング（移動体印字）が可能となっている。また、制御部４１は、前記各ガルバノミラー２２Ｘ，２２Ｙの回動可能範囲と収束レンズ２３の焦点距離とに基づいて前記走査可能領域Ａ１を設定し、メモリ４２に記憶する。尚、走査可能領域Ａ１は、例えば操作者によって各ガルバノミラー２２Ｘ，２２Ｙの回動可能範囲と収束レンズ２３の焦点距離とに基づいて予め設定されたものが入出力装置６を介して入力されるようにしてもよい。

また、制御部４１は、マーキング情報設定手段としてのマーキング情報設定部４１ａと座標データ生成手段としての座標データ生成部４１ｂと禁止領域設定手段としての禁止領域設定部４１ｃとを備えている。マーキング情報設定部４１ａは、入出力装置６の表示画面６ａに、マーキング情報を設定するためのマーキング情報設定画面Ｇ１，Ｇ２（図３（ｃ）及び図４（ｃ）参照）を表示する。このマーキング情報設定画面Ｇ１，Ｇ２においては、加工対象物Ｗにマーキングするマーキング内容Ｍ、該マーキング内容Ｍをマーキングするマーキング位置（基準座標）Ｐ（Ｘ０，Ｙ０）、加工対象物Ｗの移動速度（搬送速度）Ｖ１及びレーザ光Ｌの走査速度Ｖ２を含むマーキング情報が操作者により入力される。マーキング情報設定部４１ａは、前記マーキング情報設定画面Ｇ１，Ｇ２にて設定されたマーキング情報に基づいて、加工対象物Ｗにおけるレーザ光Ｌのマーキング可能領域Ａ２，Ａ３内の位置にマーキング内容Ｍを設定しメモリ４２に記憶する。

座標データ生成部４１ｂは、前記マーキング内容Ｍをマーキングするべく、マーキング情報設定部４１ａにより設定されたマーキング情報に基づいて走査可能領域Ａ１内でレーザ光Ｌを走査する座標データＰ（Ｘ，Ｙ）を生成する。詳しくは、静止している加工対象物Ｗに対してマーキングを行う場合、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、制御部４１は、前記マーキング内容Ｍ及びそのマーキング位置Ｐ（Ｘ０，Ｙ０）に基づいて、走査可能領域Ａ１の対応する位置にレーザ光Ｌを走査するための座標データＰ（Ｘ，Ｙ）を設定する。また、移動している加工対象物Ｗに対してマーキングを行う場合、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、制御部４１は、マーキング内容Ｍとそのマーキング位置Ｐ（Ｘ０，Ｙ０）と加工対象物Ｗの移動速度Ｖ１とレーザ光Ｌの走査速度Ｖ２とに基づいて、走査可能領域Ａ１の対応する位置にレーザ光Ｌを走査するための座標データＰ（Ｘ，Ｙ）を設定する。従って、移動している加工対象物Ｗに対してマーキングを行う場合は、加工対象物Ｗの移動速度Ｖ１及び走査速度Ｖ２（少なくとも移動速度Ｖ１）に応じてマーキング可能領域Ａ３が制限（変更）される。制御部４１は、座標データ生成部４１ｂで生成された座標データＰ（Ｘ，Ｙ）にレーザ光Ｌを走査するべく前記レーザ光源２１とガルバノモータ２４Ｘ，２４Ｙとを制御する。

禁止領域設定部４１ｃは、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、前記走査可能領域Ａ１の一部に予め設定されたレーザ光Ｌのマーキング禁止領域Ａ４をメモリ４２に記憶する。尚、マーキング禁止領域Ａ４は、例えば生産設備などにおいて他の生産機器にレーザ光Ｌが照射されないよう、レーザマーキング装置１に割り当てられた設置スペースに応じて、前記走査可能領域Ａ１の一部に予め設定されるものである。本実施の形態では、制御部４１は、メモリ４２に記憶したマーキング禁止領域Ａ４に基づいて、マーキング可能領域Ａ２，Ａ３内における設定禁止領域Ａ５，Ａ６（図３（ｂ）及び図４（ｂ）参照）を設定し、該設定禁止領域Ａ５，Ａ６におけるマーキング内容Ｍの設定を禁止する。また、本実施の形態では、図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示すように、前記マーキング情報設定画面Ｇ１，Ｇ２に、設定禁止領域Ａ５，Ａ６が合わせて表示されるようになっている。

図３（ｂ）に示すように、静止している加工対象物Ｗに対してマーキングを行う場合、走査可能領域Ａ１における加工対象物Ｗの位置が固定されるため、制御部４１は、走査可能領域Ａ１においてマーキング禁止領域Ａ４に対応する領域を設定禁止領域Ａ５として設定する。尚、図３（ｂ）には、説明のため、マーキング可能領域Ａ２及び設定禁止領域Ａ５に走査可能領域Ａ１を合わせて示している。そして、制御部４１は、設定した設定禁止領域Ａ５をマーキング情報設定画面Ｇ１に表示する（図３（ｃ）参照）。尚、この場合、加工対象物Ｗにおける前記レーザ光Ｌのマーキング可能領域Ａ２は前記ガルバノミラー２２Ｘ，２２Ｙによりレーザ光Ｌを走査可能な走査可能領域Ａ１と一致するため、設定禁止領域Ａ５とマーキング禁止領域Ａ４とは一致する。また、図４（ｂ）に示すように、移動している加工対象物Ｗに対してマーキングを行う場合、走査可能領域Ａ１における加工対象物Ｗの位置が変化するため、制御部４１は、マーキング禁止領域Ａ４と加工対象物Ｗの移動速度Ｖ１とレーザ光Ｌの走査速度Ｖ２とに基づいて、走査可能領域Ａ１においてマーキング禁止領域Ａ４に対応する領域を設定禁止領域Ａ６として設定する。尚、図４（ｂ）には、説明のため、マーキング可能領域Ａ３及び設定禁止領域Ａ６に走査可能領域Ａ１を合わせて示している。そして、制御部４１は、設定した設定禁止領域Ａ６をマーキング情報設定画面Ｇ２に表示する（図４（ｃ）参照）。尚、この場合、加工対象物Ｗにおける前記レーザ光Ｌのマーキング可能領域Ａ３は前記ガルバノミラー２２Ｘ，２２Ｙによりレーザ光Ｌを走査可能な走査可能領域Ａ１と一致しないため、設定禁止領域Ａ６とマーキング禁止領域Ａ４とは一致しない。

また、マーキング情報設定画面Ｇ１，Ｇ２において、各種マーキング情報が入力されると、制御部４１は、設定禁止領域Ａ５，Ａ６を除くマーキング可能領域Ａ２，Ａ３内においてマーキング内容Ｍが設定可能か否かを判別する。そして、設定不能な場合は入力されたマーキング情報をキャンセルし、新たなマーキング情報の設定（例えば、マーキング位置Ｐ（Ｘ０，Ｙ０）や搬送速度Ｖ１、走査速度Ｖ２等の変更）を操作者に促す。

座標データ生成部４１ｂは、このようにして設定されたマーキング情報に基づいて座標データＰ（Ｘ，Ｙ）を生成する。従って、マーキング禁止領域Ａ４にレーザ光Ｌが走査されることが防止される。

次に、上記実施の形態の作用効果を以下に記載する。
（１）禁止領域設定部４１ｃにより走査可能領域Ａ１の一部にマーキング禁止領域Ａ４を設定することで、該マーキング禁止領域Ａ４におけるマーキングが不能とされるため、該マーキング禁止領域Ａ４にレーザ光Ｌが走査されることを防止することが可能となり、必要以上のスペースを設けることなくレーザマーキング装置１を設置することができる。

（２）走査可能領域Ａ１の一部にマーキング禁止領域Ａ４を設定することができるため、加工対象物Ｗの移動速度に応じてマーキング可能領域Ａ３が限定され、マーキング可能領域Ａ３と走査可能領域Ａ１とが一致しない移動体印字が可能な構成においても、必要以上のスペースを設けることなくレーザマーキング装置１を設置することができる。

（３）マーキング禁止領域Ａ４に基づいてマーキング可能領域Ａ２，Ａ３内における設定禁止領域Ａ５，Ａ６が設定され、設定禁止領域Ａ５，Ａ６におけるマーキング内容Ｍの設定が禁止されるため、操作者は、マーキング情報を設定する段階でそのマーキング情報が適切か否かを把握することができる。

（４）マーキング情報を設定するマーキング情報設定画面Ｇ１，Ｇ２に、設定禁止領域Ａ５，Ａ６が合わせて表示されるため、操作者は、マーキング情報を設定する段階で設定禁止領域Ａ５，Ａ６を把握することが可能となり、適切なマーキング情報を容易に設定することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、マーキング情報設定画面Ｇ１，Ｇ２に、設定禁止領域Ａ５を合わせて表示するようにしたが、例えばマーキング情報設定画面Ｇ１，Ｇ２に、マーキング情報に基づいて生成される座標データＰ（Ｘ，Ｙ）がマーキング禁止領域Ａ４内に設定されるマーキング内容Ｍ（マーキング内容Ｍの一部）の色等を変更して表示し、このマーキング内容Ｍの設定が禁止されることを報知するようにしてもよい。

・上記実施の形態では、禁止領域設定部４１ｃは、該設定禁止領域Ａ５，Ａ６におけるマーキング内容Ｍの設定を禁止してマーキング禁止領域Ａ４におけるマーキングを不能としたが、マーキング禁止領域Ａ４に対応する位置への座標データＰ（Ｘ，Ｙ）の生成を禁止してマーキング禁止領域Ａ４におけるマーキングを不能としてもよい。

また、例えば、制御部４１が座標データ生成部４１ｂによりマーキング情報に基づいて生成された座標データＰ（Ｘ，Ｙ）を取得する際に、該座標データＰ（Ｘ，Ｙ）がマーキング禁止領域Ａ４内に含まれるか否かを判別し、マーキング禁止領域Ａ４内に含まれる座標データＰ（Ｘ，Ｙ）を削除してマーキングを行うようにしてもよい。

また、例えば、レーザマーカ２側にマーキング禁止領域Ａ４を記憶する記憶部を設け、レーザマーカ２側で座標データ生成部４１ｂにより生成され出力された座標データＰ（Ｘ，Ｙ）がマーキング禁止領域Ａ４内に含まれるか否かを判別し、マーキング禁止領域Ａ４内に含まれる座標データＰ（Ｘ，Ｙ）に対するレーザ光Ｌの照射を禁止するようにしてもよい。尚、これらの構成によれば、マーキング情報が誤って設定されたとしてもマーキング禁止領域Ａ４にレーザ光Ｌが走査されないため、マーキング禁止領域Ａ４にレーザ光Ｌが走査されることを防止することができる。

本実施の形態のレーザマーキング装置の概略構成図。 本実施の形態のレーザマーキング装置の機能構成図。 （ａ）〜（ｃ）静止している加工対象物にマーキングする場合のマーキング可能領域及びマーキング禁止領域を説明するための説明図。 （ａ）〜（ｃ）移動している加工対象物にマーキングする場合のマーキング可能領域及びマーキング禁止領域を説明するための説明図。

符号の説明

１…レーザマーキング装置、２１…レーザ光源、２２Ｘ，２２Ｙ…走査手段としてのガルバノミラー、４１ａ…マーキング情報設定手段としてのマーキング情報設定部、４１ｂ…座標データ生成手段としての座標データ生成部、４１ｃ…禁止領域設定手段としての禁止領域設定部、Ｌ…レーザ光、Ｍ…マーキング内容、Ｗ…マーキング対象物としての加工対象物、Ｐ（Ｘ，Ｙ）…座標データ、Ａ１…走査可能領域、Ａ２，Ａ３…マーキング可能領域、Ａ４…マーキング禁止領域、Ａ５，Ａ６…設定禁止領域、Ｇ１，Ｇ２…マーキング情報設定画面。

Claims (5)

1. マーキング対象物にマーキングするためのマーキング内容及びその位置を含むマーキング情報に基づいて、レーザ光源から出射されたレーザ光を走査手段により前記マーキング対象物に対して走査し、前記マーキング対象物の所定位置に前記マーキング内容をマーキングするレーザマーキング装置において、
   前記走査手段の一連の走査によりマーキングが可能なマーキング可能領域内の位置に、前記マーキング内容を設定可能なマーキング情報設定手段と、
   前記マーキング情報設定手段により設定された前記マーキング情報に基づいて、前記走査手段により前記レーザ光を走査する座標データを生成する座標データ生成手段と、
   前記レーザ光を走査可能な走査可能領域の一部に、マーキング禁止領域を設定する禁止領域設定手段とを備え、
   前記マーキング禁止領域におけるマーキングを不能とすることを特徴とするレーザマーキング装置。
2. 請求項１に記載のレーザマーキング装置において、
   移動する前記マーキング対象物に対してマーキングを行う移動体印字が可能な構成であることを特徴とするレーザマーキング装置。
3. 請求項１又は２に記載のレーザマーキング装置において、
   前記マーキング禁止領域に基づいて前記マーキング可能領域内における設定禁止領域を設定し、前記設定禁止領域における前記マーキング内容の設定を禁止するレーザマーキング装置。
4. 請求項３に記載のレーザマーキング装置において、
   前記マーキング情報を設定するマーキング情報設定画面に、前記設定禁止領域を合わせて表示することを特徴とするレーザマーキング装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のレーザマーキング装置において、
   前記マーキング情報を設定するマーキング情報設定画面に、前記マーキング情報に基づいて生成される前記座標データが前記マーキング禁止領域内に設定される前記マーキング内容を表示することを特徴とするレーザマーキング装置。

Images