JP2009178756A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷可能領域に繰り返しパターンと単一パターンとを容易に形成することが可能なレーザ加工装置を提供する
【解決手段】レーザ加工装置１０は、設定手段１０に、繰り返し加工を行うべき第１の加工パターンＰ１と、繰り返し加工を行うべきでない第２の加工パターンＰ２とを設定可能とされ、また、第１の加工パターンＰ１と第２の加工パターンＰ２との指定順序を指定可能とされ、一生成指令をトリガとして、第１の加工パターンＰ１及び第２の加工パターンＰ２の指定を上記指定順序に従って切り替えて、これらの第１の加工パターンＰ１及び第２の加工パターンＰ２について座標データの生成及びレーザ加工を実行させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザ加工装置に関する。

例えばレーザマーキング装置は、一対のガルバノミラーをレーザ光の光路の途中に配して備え、マーキング情報を入力するコンソールと、入力されたマーキング情報を処理するＣＰＵとを備える。コンソールにて形成したい文字・記号・図形等の加工パターン及び加工位置等のマーキング情報を入力すると、入力されたマーキング情報に基づきＣＰＵがマーキング開始前に文字・記号・図形等を所定の線要素に分け、印字位置についての情報を加味して各線要素をマーキングするための座標データを予め生成し、これをメモリに記憶する。

そして、マーキングを開始するには、ＣＰＵがメモリから順次取り出した座標データを電圧信号にしてガルバノミラーに与え、これによりガルバノミラーが駆動されてレーザ光がワーク上で走査され、もって、所望の加工パターンがワークの表面に形成される。

ところで、この種のレーザマーキング装置にて加工パターンをワークに形成する場合、加工可能領域内において同一の加工パターンを異なる位置に繰り返し形成施したい場合がある（例えば下記特許文献１）。

この場合、従来のレーザマーキング装置では、形成したい加工パターンとその加工位置とが入力されると、ＣＰＵが直ちに文字・記号・図形等を所定の線要素に分け、印字位置についての情報を加味して各線要素をマーキングするための座標データを予め生成し、これをメモリに記憶するようになっていた。
特開２００４−１７０４７公報

ところで、加工可能領域内において、上記同一の加工パターンを所定の配列形式に従って繰り返し形成すると共に、上記配列形式に従わない特定の一箇所に別の加工パターンを形成したい場合がある。しかし、この場合、従来のレーザマーキング装置を利用すると次のような手間がかかるという問題があった。従来のレーザマーキング装置では、使用者は、まず繰り返し加工を行うべき加工パターン（以下、「繰り返しパターン」という）と、繰り返し加工を行わない加工パターン「単一パターン」という）とをコンソールにて別々に設定する。すると、繰り返しパターン及び単一パターンそれぞれに関する加工情報が、レーザマーキング装置が有するメモリ内で別々のファイルとして格納される。そして、ユーザは、コンソールにて一方のファイルを指定して加工指令操作を行う。これにより、繰り返しパターンの座標データが生成され、これに基づき繰り返し加工が行われる。次に、ユーザは、コンソールにて上記一方のファイルから他方のファイルに指定を切り替えて再び加工指令操作を行う。これにより、単一パターンの座標データが生成され、これに基づき単一パターンの加工が行われる。
以上のように、印刷可能領域に繰り返しパターンと単一パターンとを形成する場合に、２度の加工指令操作とファイル切替操作を行う必要があり手間がかかっていた。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、印刷可能領域に繰り返しパターンと単一パターンとを容易に形成することが可能なレーザ加工装置を提供するところにある。

上記の目的を達成するための手段として、第１の発明に係るレーザ加工装置は、加工パターン、及び、加工可能領域中における当該加工パターンの加工位置を設定するための設定手段と、前記設定手段で設定された加工パターン及び加工位置に基づき、その加工位置を加味した加工パターンの座標データを生成する動作を、一の生成指令をトリガとして実行するデータ生成手段と、前記データ生成手段で生成された座標データに基づき、レーザ光により前記加工パターンをワークに形成するレーザ加工手段と、を備えるレーザ加工装置であって、前記設定手段は、同一加工パターンを前記加工可能領域中における複数個所に繰り返し形成する、繰り返し加工を行うべき第１の加工パターンと、前記繰り返し加工を行うべきでない第２の加工パターンとを設定可能とされ、前記第１の加工パターンと前記第２の加工パターンとの指定順序を指定する指定手段と、前記生成指令をトリガとして、前記第１の加工パターン及び前記第２の加工パターンの指定を前記指定手段で指定された指定順序に従って切り替えて、これらの第１の加工パターン及び第２の加工パターンについて前記データ生成手段による座標データの生成及び前記レーザ加工手段によるレーザ加工を実行させる切替手段と、を備える。
本発明によれば、繰り返し加工を行うべき第１の加工パターンと繰り返し加工を行うべきでない第２の加工パターンとを設定可能とされている。また、第１の加工パターンと第２の加工パターンとの指定順序を指定可能とされている。そして、一生成指令をトリガとして、第１の加工パターン及び第２の加工パターンの指定を上記指定順序に従って切り替えつつ、これらの第１の加工パターン及び第２の加工パターンについて座標データの生成及びワークへのレーザ加工を実行する。即ち、第１の加工パターンについては、その加工位置に基づく複数個所を加味した複数の第１の加工パターンの座標データを生成し、第２の加工パターンについては、その加工位置に基づく一箇所を加味した第２の加工パターンの座標データを生成する。そして、この生成された座標データに基づきレーザ加工を行う。
つまり、一の生成指令に基づき、繰り返し加工すべき加工パターンと、繰り返し加工すべきでない加工パターンとをまとめて加工可能領域内に形成することができる。従って、複数の加工指令操作やファイル切替操作を行う必要がない。

本発明によれば、印刷可能領域に繰り返しパターンと単一パターンとを容易に形成することができる。

本発明の一実施形態を図１〜図５を参照しつつ説明する。
（レーザマーキング装置の全体構成）
本実施形態のレーザマーキング装置１０（レーザ加工装置の一例）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ミラー２２０によって向きが変更される。ガルバノミラー２２０は、一対のガルバノミラー２２０Ｖ，２２０Ｗを備えており、一方のガルバノミラー２２０Ｗは、駆動手段２２０Ｙ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２２０Ｖは、駆動手段２２０Ｘによって横方向に角度を変移させることができる。これら両ガルバノミラー２２０Ｖ，２２０Ｗにより、レーザ光が２方向に向きを変えられ、そのレーザ光の照射点（以下、「マーキングポイント」という）が、ワークＷ上を二次元的に移動する。なお、レーザ光源２１０、ガルバノミラー２２０Ｖ、２２０Ｗ、及び、駆動手段２２０Ｘ、２２０Ｙがレーザ加工手段の一例である。

（レーザマーキング装置の電気的構成）
レーザマーキング装置１０の電気的構成は、図２に示されており、レーザ光源２１０及びガルバノミラー２２０を含むヘッド部２００（レーザ加工手段の一例）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のうち符号１１０は、コンソールなどの設定部（設定手段の一例）であって、これによりマーキングする文字・図形・記号等（以下「加工パターン」という）及び加工位置についてのデータを入力することができると共に、図示しないディスプレイを備えて入力したデータを画面上で確認することができる。

符号１２０はデータ生成手段であって、２個のＣＰＵ１２１，１２２、フォントメモリ１２３及び書き込み・読み出し可能な記憶手段１２４を備え、これは前記設定部１１０から入力されたデータに基づいて、フォントメモリ１２３に基づいて加工パターンを所定の線要素に分け、加工位置についての情報を加味して記憶手段１２４に記憶しながら各線要素をマーキングするための座標データを生成する。

符号１４０は座標データメモリであって、メモリ１４２にカウンタ１４１を連ねてなり、メモリ１４２にデータ生成手段１２０で生成した複数の座標データが記憶される。

符号１３０は、制御手段であって、前記座標データメモリ１４０に前記複数の座標データを格納し、かつ、それら座標データを座標データメモリ１４０から順番に取り出してラインドライバ／レシーバ５０Ａに出力させる。また、制御手段１３０は、前記複数の座標データが、始点および終点である端点の座標データであるか否かを認識し、前記複数の座標データの出力、および、レーザ光源２１０のON/OFFを制御する。

一方、ヘッド部２００のうち符号２３０は、Ｄ／Ａ変換手段であって、前記コントローラ部１００の座標データメモリ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を、それぞれに対応する電圧に変換する。

符号２４０はガルバノミラー制御手段に相当するサーボ回路であって、Ｄ／Ａ変換手段２３０からの電圧に基づいて、前記ガルバノミラー２２０の駆動手段２２０Ｘ，２２０Ｙ（図１参照）を制御する。

符号２５０は接近状態検出手段であって、コンパレータ２５３、ウィンドコンパレータ２５４、角度センサ２５１及び微分回路２５２から構成されている。そして、Ｄ／Ａ変換手段２３０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２２０の駆動量に対応する電圧とに基づいて前記端点の座標データに対するマーキングポイントの接近状態を検出し、サーボ回路２４０に信号を与える。

（レーザマーキング装置の動作）
次に、このレーザマーキング装置１０により、例えば図３に示す加工パターンを形成する場合を例に挙げて本実施形態の動作を説明する。図３には、矩形状のトレイ２上に、複数のワークＷが行列状に配列された図が示されている。そして、各ワークＷには同じ内容の第１の加工パターンＰ１（例えば製造番号や製造年月日など 同図中では「ＡＢＣＤ １２３４」）を繰り返し形成する必要がある。一方、トレイ２の所定の一箇所（ワークＷの配列形式に従わない箇所）に、上記第１の加工パターンＰ１とは異なる第２の加工パターンＰ２（たとえばロット番号やトレイ番号など 同図中では「Ｌｏｔ．ＮＯ」）を形成する必要がある。

（１）繰り返し加工に関する設定
使用者は、まず設定部１１０にてマーキングすべき第１及び第２の加工パターンＰ１、Ｐ２、及び、それぞれの加工位置を設定する。具体的には、設定部１１０に設けられたディスプレイには複数のタグが選択的に表示される。このうち、設定部１１０での操作により繰り返し加工タグを指定すると、図４に示すような入力画面が表示される。この入力画面には、繰り返し加工を行うべき１又は複数（本実施形態では２つ）の第１の加工パターンＰ１（Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ）が入力可能になっており、各加工パターンごとの基本加工位置、及び、繰り返し加工に関する情報を入力できるようになっている。

「繰り返し加工」とは、レーザマーキング装置１０の加工可能領域Ｅ（図３参照 設定部１１０にて加工パターンを設定可能な領域）内において同じ内容の加工パターンを互いに異なる複数の箇所に繰り返し形成する加工をいう（なお、このような機能を、ステップ＆リピート機能ということがある）。
「基本加工位置」は、上記加工可能領域Ｅ（図３参照 設定部１１０にて加工パターンを設定可能な領域）におけるＸＹ座標系の各座標位置であり、図３の紙面横方向（右方向が正）における位置であるＸ座標位置と、紙面縦方向（下方向が負）における位置であるＹ座標位置とがある。本実施形態では、「ＡＢＣＤ」なる第１の加工パターンＰ１Ａについて、基本加工位置を例えばＸＹ座標系の原点位置（０．０００，０．０００）とし、「１２３４」なる第１の加工パターンＰ１Ｂについて、基本加工位置を例えば（０．０００，−３．０００）とする。なお、加工パターンの深さ、加工幅や大きさなどの情報も、各加工パターンごとに入力できる構成としてもよい。

「繰り返し加工に関する情報」とは、例えばＸ方向ステップ値、Ｙ方向ステップ値、行数、列数である。「Ｘ方向ステップ値（Ｙ方向ステップ値）」は、隣り合う同一加工パターン同士のＸ方向（Ｙ方向）における距離間隔（或いは、隣り合う同一加工パターン同士のＸ（Ｙ）正方向端の距離間隔、隣り合う同一加工パターン同士のＸ方向（Ｙ方向）における中心間距離など）である。「行数」はＹ方向における同一加工パターンの繰り返し回数であり、「列数」はＸ方向における同一加工パターンの繰り返し回数である。

以上の項目を入力後に、設定部１１０にて所定の確定操作を行うと、各第１の加工パターンと基本加工位置との対応テーブル、及び、繰り返し加工に関する情報が１つのファイル（以下、「繰り返し加工ファイル」という）として例えば記憶手段１２４に記憶される。

（２）単一加工に関する設定
次に、使用者が設定部１１０での操作により単一加工タグを指定すると、図５に示すような入力画面が表示される。この入力画面には、繰り返し加工を行わない１又は複数（本実施形態では１つ）の第２の加工パターンＰ２が入力可能になっており、その第２の加工パターンＰ２の加工位置を入力できるようになっている。

「単一加工」とは、レーザマーキング装置１０の加工可能領域Ｅ内の一箇所に一加工パターンを形成する加工をいう。本実施形態では、「Ｌｏｔ．ＮＯ」なる第２の加工パターンＰ２について加工位置を例えば（−１０．０００，５０．０００）とする。なお、加工パターンの深さ、加工幅や大きさなどの情報も、各加工パターンごとに入力できる構成としてもよい。

以上の項目を入力後に、設定部１１０にて所定の確定操作を行うと、第２の加工パターンと基本加工位置との対応情報が１つのファイル（以下、「単一加工ファイル」という）として例えば記憶手段１２４に記憶される。

（３）指定順序に関する設定
更に、使用者が設定部１１０での操作によりファイル指定タグを指定すると、図６に示すような入力画面が表示される。このとき設定部１１０は指定手段として機能する。この入力画面では、上記繰り返し加工ファイルに基づくレーザ加工処理と、単一加工ファイルに基づく処理との順序を指定することができる。例えば各ファイル名の右側のボックスに指定順位を入力できるようになっている。
なお、例えば繰り返し加工ファイル及び単一加工ファイルのうち一方の指定順位を入力しないことで、その一方のファイルに基づく処理を行わないようにすることができる。

以上の項目を入力後に、設定部１１０にて所定の確定操作を行うと、繰り返し加工ファイル及び単一加工ファイルの指定順序に関する情報が例えば記憶手段１２４に記憶される。本実施形態では、図６に示すように繰り返し加工ファイルの順位を「１」とし、単一加工ファイルの順位を「２」とする。
なお、繰り返し加工、単一加工及び指定順序に関する全ての項目を入力した後に確定操作することにより、上記繰り返し加工ファイル、単一加工ファイル及び指定順序に関する情報を生成し、記憶手段１２４に記憶させる構成であってもよい。

（４）座標データ生成処理及びレーザ加工処理
データ生成手段１２０は、一生成指令をトリガとして上記繰り返し加工ファイル及び単一加工ファイルについて、上記指定順序に従って座標データの生成を開始する。ここで、「生成指令」とは、データ生成手段１２０が加工パターンや加工位置に関する情報から座標データを生成する動作を開始するトリガとなる指令であり、この一例としては、例えばユーザによる設定部１１０での加工開始指令がある。また、例えばレーザマーキング装置１０は、搬送ラインによって順次搬送される各ワークに対して加工を行うように使用される場合がある。この場合、例えばレーザマーキング装置１０に対して搬送方向上流側にセンサを設けて、このセンサが各ワークを検出する度にする検出信号をレーザマーキング装置１０が受けることを、生成指令のトリガとしてもよい。

データ生成手段１２０は、上記一生成指令に基づき、記憶手段１２４から指定順序に関する情報を読み出してファイルの指定順序を把握し、その指定順序に従って、まず繰り返し加工ファイルを指定して記憶手段１２４から読み出す。そして、データ生成手段１２０は、この繰り返し加工ファイルに格納された第１の加工パターン群についてまとめて座標データを生成する。このとき、データ生成手段１２０は、第１の加工パターンＰ１Ａ，Ｐ１Ｂを含めた全体パターンについて最も効率のよいレーザ加工順序を考慮した座標データを生成する。

具体的には、データ生成手段１２０は、繰り返し加工すべき第１の加工パターンＰ１（繰り返しパターン）については、当該加工パターンＰ１（「ＡＢＣＤ １２３４」）データ、それに対応する上記基準加工位置データ（０．０００，０．０００）（０．０００，−３．０００）、及び、繰り返し加工に関する情報に基づき、１２個の第１の加工パターンＰ１を、上記基準加工位置を基準した各箇所に行列状に形成するための座標データを生成し、座標データメモリ１４０に格納する。そして、制御手段３０は、その座標データメモリ１４０に格納された座標データに基づきヘッド部２００の動作を制御して第１の加工パターンＰ１についてレーザ加工を開始する。

データ生成手段１２０は、上記第１の加工パターンＰ１の座標データ生成処理の終了、或いは、当該第１の加工パターンＰ１のレーザ加工の終了をトリガとして、ファイル指定を繰り返し加工ファイルから単一加工ファイルに切り替える。このとき、データ生成手段１２０は「切替手段」として機能する。データ生成手段１２０は、単一加工ファイルを記憶手段１２４から読み出して、当該単一加工ファイルに格納された第２の加工パターンＰ２について座標データを生成する。

具体的には、繰り返し加工すべきでない第２の加工パターンＰ２（単一パターン）については、当該加工パターンＰ２（「Ｌｏｔ．ＮＯ」）データ、及び、それに対応する上記加工位置データ（−１０．０００，５０．０００）に基づき、その基準加工位置のみに第２の加工パターンＰ２を形成するための座標データを生成し、座標データメモリ１４０に格納する。そして、制御手段３０は、その座標データメモリ１４０に格納された座標データに基づきヘッド部２００の動作を制御して第２の加工パターンＰ２についてレーザ加工を開始する。

以上のように、本実施形態のレーザマーキング装置１０でよれば、繰り返し加工を行うべき第１の加工パターンＰ１と繰り返し加工を行うべきでない第２の加工パターンＰ２とを設定可能とされている。また、第１の加工パターンＰ１と第２の加工パターンＰ２との指定順序を指定可能とされている。そして、一生成指令をトリガとして、第１の加工パターンＰ１及び第２の加工パターンＰ２の指定を上記指定順序に従って切り替えつつ、これらの第１の加工パターンＰ１及び第２の加工パターンＰ２について座標データの生成及びワークへのレーザ加工を実行する。即ち、繰り返し加工すべき第１の加工パターンＰ１については、その加工位置に基づく複数個所を加味した複数の第１の加工パターンＰ１の座標データを生成し、繰り返し加工すべきでない第２の加工パターンＰ２については、その加工位置に基づく一箇所を加味した第２の加工パターンＰ２の座標データを生成する。そして、この生成された座標データに基づきレーザ加工を行う。

つまり、一の生成指令に基づき、繰り返しパターンＰ１と、単一パターンＰ２とをまとめて加工可能領域Ｅ内に形成することができる。従って、使用者が複数の加工指令操作やファイル切替操作を行う必要がない。

＜他の実施形態＞
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、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、レーザ加工装置の一例としてレーザマーキング装置を挙げたが、これに限らず、レーザ光によってワークを加工する装置であればよく、例えばレーザ光をポリゴンミラーによって走査してレーザ加工を行う装置や、複数のレーザ照射部が配列されたドットマーキング装置などであってもよい。

（２）上記実施形態では、繰り返し加工により同一加工パターンを行列状に配列する構成を例に挙げたが、これに限らず、加工可能領域内の異なる複数の箇所に同一加工パターンを繰り返し形成する構成であれば、どのような配列形式であってもよい。

（３）上記実施形態では、繰り返しパターンＰ１が２つの加工パターンＰ１Ａ，Ｐ１Ｂとからなる構成であったが、１つの加工パターン、或いは、３つ以上の加工パターンからなる構成であってもよい。

（４）上記実施形態では、繰り返しパターンＰ１と単一パターンＰ２とは、互いに異なる内容（文字・記号等）の加工パターンであったが、これに限らず同じ内容であっても構わない。

（５）上記実施形態は、第１の加工パターンＰ１と第２の加工パターンＰ２とについて、座標データの生成まで指定順序に従った別々のタイミングで行って、レーザ加工はまとめて行うようにしても、或いは、座標データの生成及びデータ加工まで指定順序に従った別々にタイミングで行うようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係るレーザマーキング装置の概略的斜視図 そのレーザマーキング装置のブロック図 ワークが配列されたトレイを示す模式図 繰り返し加工に関する入力画面を示す図 単一加工に関する情報の入力画面を示す図 ファイル指定に関する情報の入力画面を示す図

符号の説明

１０…レーザマーキング装置（レーザ加工装置）
１１０…設定部（設定手段、指定手段）
１２０…データ生成手段（切替手段）
Ｐ１、Ｐ２…加工パターン
Ｅ…加工可能領域

Claims (1)

1. 加工パターン、及び、加工可能領域中における当該加工パターンの加工位置を設定するための設定手段と、
   前記設定手段で設定された加工パターン及び加工位置に基づき、その加工位置を加味した加工パターンの座標データを生成する動作を、一の生成指令をトリガとして実行するデータ生成手段と、
   前記データ生成手段で生成された座標データに基づき、レーザ光により前記加工パターンをワークに形成するレーザ加工手段と、を備えるレーザ加工装置であって、
   前記設定手段は、同一加工パターンを前記加工可能領域中における複数個所に繰り返し形成する、繰り返し加工を行うべき第１の加工パターンと、前記繰り返し加工を行うべきでない第２の加工パターンとを設定可能とされ、
   前記第１の加工パターンと前記第２の加工パターンとの指定順序を指定する指定手段と、
   前記生成指令をトリガとして、前記第１の加工パターン及び前記第２の加工パターンの指定を前記指定手段で指定された指定順序に従って切り替えて、これらの第１の加工パターン及び第２の加工パターンについて前記データ生成手段による座標データの生成及び前記レーザ加工手段によるレーザ加工を実行させる切替手段と、を備えるレーザ加工装置。

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