JP2010125510A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度に焦点距離を制御することができるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】レーザマーキング装置１は、拡大レンズ３２及び収束レンズ３３を有するビームエキスパンダ２２と、収束レンズ３３をレーザ光Ｌの光軸方向を移動方向として移動させるリニアモータ３４と、レーザ光Ｌの目標焦点距離を設定可能なコンソール６と、リニアモータ３４を制御する制御装置６１を備えた。制御装置６１は、レーザ光Ｌの目標焦点距離が変更されると、レーザ光Ｌの焦点距離が目標焦点距離となる収束レンズ３３の目標移動量を算出し、角度センサ５１により検出された傾斜角θに基づいて同目標移動量を補正する。そして、制御装置６１は、収束レンズ３３の移動量が補正後の目標移動量となるようにリニアモータ３４を駆動して、収束レンズ３３を移動させるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ光の焦点距離を変更可能なビームエキスパンダを備えたレーザ加工装置に関するものである。

従来、レーザ光源から出射されるレーザ光を加工対象物に照射することで加工を施すレーザ加工装置がある。例えば、レーザ加工装置の１つであるレーザマーキング装置は、レーザ光源から出射されたレーザ光を一対のガルバノミラーによって２次元的に走査することで、所望の文字、図形、記号等（以下、文字等という）を加工対象物のマーキング面にマーキングするようになっている。

ところで、このようなレーザマーキング装置には、レーザ光源からのレーザ光のビーム径を放射状に広げる拡大レンズ及び該拡大レンズによりビーム径が拡大されたレーザ光を収束する収束レンズを有するビームエキスパンダを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。この種のビームエキスパンダは、例えば収束レンズをリニアモータの可動子に固定し、同可動子を移動させることで拡大レンズと収束レンズとの離間距離を変更するようになっている。なお、リニアモータ等のように磁力式の移動手段を用いることで、レンズを高速且つ高分解能で移動させることができる。

このようにビームエキスパンダを備えた構成では、拡大レンズ及び収束レンズの少なくとも一方を移動させ、拡大レンズと収束レンズとの離間距離を変更することで、レーザマーキング装置から出射されるレーザ光の焦点距離が変更される。そのため、例えばレーザマーキング装置におけるレーザ光を出射するレーザマーカの設置箇所を変更せずとも、レーザマーカと加工対象物のマーキング面との距離に応じてレーザ光の焦点距離を変更することで、マーキング面に好適に文字等をマーキングすることができる。
特許２７８５８５２号公報

ところで、レーザマーカは、その設置箇所に応じて同レーザマーカの設置姿勢が異なる。具体的には、レーザマーカは、例えば加工対象物を搬送する搬送ラインの上方に横置きされたり、加工対象物を載置する載置台の側方に縦置きされたりする。従って、レーザマーカの設置姿勢によっては収束レンズを鉛直方向（重力の作用する方向）に沿って下側又は上側に移動させる場合が生じる。

しかしながら、レンズの移動方向が鉛直方向と一致すると、上記従来のようにリニアモータ等の磁力式の移動手段を用いてレンズを移動させる構成では、重力の影響によりレンズを正確に目標移動量だけ移動させることができず、拡大レンズと収束レンズとの離間距離を目標離間距離とすることができない虞がある。この結果、レーザ光の焦点距離を高精度に制御できないという問題があった。

つまり、磁力式の移動手段では、可動子（収束レンズ）が磁力により浮上した状態で移動するため、例えば鉛直方向下側に可動子を移動させた場合には、その自重によりレンズの移動量が目標移動量よりも大きくなってしまい、拡大レンズと収束レンズとの実際の離間距離が目標離間距離よりも大きくなってしまうといった虞がある。この結果、レーザ光の焦点距離が加工対象物のマーキング面からずれてしまい、例えば文字等の線幅が所望の線幅よりも太くなったり細くなったりして好適にマーキングできなくなるという問題があった。特に、加工対象物がＩＣチップ等のように小さい部品である場合には微小な文字等をマーキングするため、その問題が顕著なものとなっていた。

なお、このような問題は、レンズの移動方向が鉛直方向と一致する場合に限らず、その移動方向が鉛直方向に対して傾斜する場合においても同様に発生する。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、高精度にレーザ光の焦点距離を制御することができるレーザ加工装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、少なくとも１枚のレンズを含み、該レンズが前記レーザ光の光軸方向に移動されることで、前記レーザ光の焦点距離を変更させる焦点可変レンズユニットと、前記焦点可変レンズユニットを前記レーザ光の光軸方向を移動方向として移動させる磁力式の移動手段と、前記レーザ光の目標焦点距離を設定する焦点距離設定手段と、前記レーザ光の焦点距離が前記目標焦点距離となる前記焦点可変レンズユニットの目標移動量を演算し、該目標移動量に応じて前記移動手段を制御する移動制御手段とを備えたレーザ加工装置であって、前記移動方向の鉛直方向に対する傾斜角を検出する角度検出手段を備え、前記移動制御手段は、前記角度検出手段により検出された傾斜角に基づいて前記目標移動量を補正することを要旨とする。

上記構成によれば、移動制御手段は、レンズの移動方向の鉛直方向に対する傾斜角に基づいて、レーザ光の焦点距離が目標焦点距離となるように演算した目標移動量を補正する。そのため、例えばレンズの移動方向が鉛直方向と一致した場合等、重力の影響によりレンズを正確に目標移動量だけ移動させることができない場合においても、レーザ光の焦点距離が目標焦点距離となるようにレンズを移動させることが可能になる。この結果、高精度にレーザ光の焦点距離を制御することが可能になり、例えば文字等の線幅が所望の線幅よりも太くなったり細くなったりすることを防止し好適に文字等をマーキングできる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記焦点可変レンズユニットは、前記レーザ光源からのレーザ光のビーム径を拡大する拡大レンズ及び該拡大レンズからのレーザ光を収束する収束レンズを有し、前記拡大レンズと前記収束レンズとの離間距離が変更されることで前記レーザ光の焦点距離を変更させるように構成され、前記移動手段は、前記拡大レンズ及び前記収束レンズの少なくとも一方を前記レーザ光の光軸方向に移動させることを要旨とする。

上記構成によれば、レーザ光源からの（ビーム径が広げられていない）レーザ光をそのまま収束レンズに通す構成に比べて加工対象物上に形成されるマーキングスポットの大きさを容易に、より微小にすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のレーザ加工装置において、前記移動方向の鉛直方向に対する傾斜角が基準傾斜角である場合における前記目標移動量の基準補正値が記憶される記憶手段を備え、前記移動制御手段は、前記基準補正値に基づいて前記角度検出手段により検出された傾斜角に応じた前記目標移動量の補正値を演算することを要旨とする。

上記構成によれば、基準補正値に基づいて角度検出手段により検出された傾斜角に応じた目標移動量の補正値を演算するため、容易にレンズの移動方向の鉛直方向に対する傾斜角に応じて目標移動量を補正できる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のレーザ加工装置において、前記基準傾斜角は、前記移動方向と鉛直方向とが一致した場合の傾斜角であることを要旨とする。
上記構成によれば、移動方向と鉛直方向とが一致した場合における目標移動量の補正値を基準補正値とするため、より容易にレンズの移動方向の鉛直方向に対する傾斜角に応じた補正値を演算し、目標移動量を補正できる。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載のレーザ加工装置において、所定傾斜角範囲毎に前記目標移動量の補正値を記憶する記憶手段を備え、前記移動制御手段は、前記角度検出手段により検出された傾斜角に応じて前記記憶手段から前記目標移動量の補正値を読み出すことを要旨とする。

上記構成によれば、移動制御手段は、角度検出手段により検出された傾斜角に応じて記憶手段から目標移動量の補正値を読み出すことで、目標移動量を補正することができるため、移動制御手段に加わる演算負荷を低減することができる。

本発明によれば、高精度にレーザ光の焦点距離を制御することが可能なレーザ加工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はレーザ光Ｌを出射するレーザマーカ２を備えている。レーザマーカ２にはケーブル３を介してコントローラ４が接続されるとともに、コントローラ４には接続ケーブル５を介してコンソール６が接続されている。そして、レーザマーキング装置１は、載置台７に載置された加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａ上に所望の文字、図形、記号等（以下、文字等という）をマーキングするようになっている。

レーザマーカ２は、略直方体形状に形成された本体部１１と、本体部１１の長手方向先端側に設けられるヘッド部１２とを備えている。ヘッド部１２の下面１３には、レーザ光Ｌが出射される窓部１４が形成されている。そして、レーザマーカ２は、窓部１４が加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａと対向するように設置されている。

図２に示すように、レーザマーカ２はレーザ光Ｌを出射するレーザ光源２１を備えている。レーザ光源２１は、例えば気体ガスレーザの炭酸ガスレーザ、固体レーザであるＹＡＧレーザ、半導体レーザ、ファイバレーザ等である。レーザ光源２１は、同レーザ光源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、駆動信号に対応するレーザ出力値のレーザ光Ｌが出射されるように構成されている。

レーザ光Ｌの光路途中には、レーザ光源２１側から順に、焦点可変レンズユニットとしてのビームエキスパンダ２２と、第１及び第２ガルバノミラー２３Ｘ，２３Ｙとが配設されている。

ビームエキスパンダ２２は筒状の筐体３１を備え、その筐体３１内には、レーザ光Ｌのビーム径を拡大する拡大レンズ３２と、収束レンズ３３と、拡大レンズ３２及び収束レンズ３３を透過するレーザ光Ｌの光軸に沿って収束レンズ３３を移動させるレンズ移動手段としてのリニアモータ３４とが配置構成されている。なお、拡大レンズ３２はレーザ光Ｌのビーム径を拡大し、収束レンズ３３はレーザ光Ｌのビーム径を収束するように構成されている。

図３に示すように、リニアモータ３４は、筐体３１に固定される固定子４１と、固定子４１の内周側に配置される可動子４２とを備えている。なお、本実施形態では、リニアモータ３４はリニア同期モータとして構成されている。

固定子４１の固定子コア４３は円筒状に形成されるとともに、その軸線がレーザ光Ｌの光軸と同軸上になるように配置されている。固定子コア４３の内周には径方向内側に突出した複数の固定子側磁極４４が軸方向に沿って等間隔で形成されている。これら各固定子側磁極４４間には、円環状に巻回されて構成された巻線４５がそれぞれ配設されている。

可動子４２の可動子コア４６は円筒状に形成されるとともに、その軸線がレーザ光Ｌの光軸と同軸上になるように配置されている。可動子コア４６の外周には径方向外側に突出した複数の可動子側磁極４７が軸方向に沿って等間隔で形成されている。これら各可動子側磁極４７は、軸方向に交互に異なる極性（Ｎ極、Ｓ極）となるように構成されている。また、可動子コア４６の内周には、収束レンズ３３を保持する筒状のホルダ４８が固定されている。つまり、収束レンズ３３は、可動子４２と一体で移動するようになっている。

そして、リニアモータ３４は、各巻線４５に所定の電流が供給され、固定子側磁極４４に可動子４２を移動させるための磁界が発生することで、可動子４２を浮上させた状態で固定子４１の軸線方向に沿って移動させる。即ち、収束レンズ３３をレーザ光Ｌの光軸に沿って移動させるようになっている。

このように、ビームエキスパンダ２２は、リニアモータ３４が収束レンズ３３をレーザ光Ｌの光軸に沿って移動させ、拡大レンズ３２と収束レンズ３３との離間距離Ｄを変更することで、第１及び第２ガルバノミラー２３Ｘ，２３Ｙ及び窓部１４を介して加工対象物Ｗへ集光されるレーザ光Ｌの焦点距離を変更するようになっている。

本実施形態では、図２に示すように、筐体３１の外側には、角度検出手段としての角度センサ５１が固定されている。角度センサ５１は、収束レンズ３３の移動方向の鉛直方向に対する傾斜角θを検出する。なお、本実施形態の角度センサ５１は、マグネットの傾きによる磁束の変化をホール素子にて電圧変化として捉えることで傾斜角を検出する公知の角度センサであり、検出可能範囲が±１８０度のものである。

ビームエキスパンダ２２からのレーザ光Ｌを入射する第１及び第２ガルバノミラー２３Ｘ，２３Ｙは、それぞれ対応する第１及び第２ガルバノモータ２４Ｘ，２４Ｙに回動可能に連結駆動されている。第１及び第２ガルバノモータ２４Ｘ，２４Ｙは、第１及び第２ガルバノミラー２３Ｘ，２３Ｙを互いに略直交する軸を中心としてそれぞれ回動させるようになっている。そして、第１及び第２ガルバノミラー２３Ｘ，２３Ｙは、ビームエキスパンダ２２からのレーザ光Ｌを反射し、その出射方向を変更させるようになっている。

具体的には、第１ガルバノミラー２３Ｘは、回動して加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌを、そのマーキング面Ｗａの一方向（Ｘ方向、図１参照）に走査させるようになっている。また、第２ガルバノミラー２３Ｙは、回動して加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌを、そのマーキング面ＷａのＸ方向に対して直交する方向（Ｙ方向、図１参照）に走査させるようになっている。

従って、加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌは、第１及び第２ガルバノミラー２３Ｘ，２３Ｙにより、加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに対して、Ｘ方向及びＹ方向に走査されるようになっている。

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移動制御手段及び表示制御手段としての制御装置６１と、同制御装置６１に接続されたＲＯＭ等からなる記憶手段としてのメモリ６２とを備えている。メモリ６２には、印字される文字等のマーキング情報が記憶されている。このマーキング情報は、文字等を構成する各線分の始点及び終点の座標値、レーザ光Ｌの照射により形成される線分の太さ等の情報を含む。また、メモリ６２には、レーザマーカ２から出射されるレーザ光Ｌの焦点距離と、拡大レンズ３２と収束レンズ３３との離間距離Ｄとの関係を示すマップが記憶されている。

制御装置６１は、レーザ光源２１、第１及び第２ガルバノモータ２４Ｘ，２４Ｙにそれぞれ接続されている。制御装置６１は、レーザ光源２１に駆動信号を出力してレーザ光Ｌを出射させ、メモリ６２に記憶されたマーキング情報に基づいて第１及び第２ガルバノモータ２４Ｘ，２４Ｙを駆動制御することでレーザ光Ｌを２次元的に走査し、加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに所定の文字等をマーキングするようになっている。

また、制御装置６１は、リニアモータ３４及び角度センサ５１に接続されている。制御装置６１は、リニアモータ３４を駆動制御して、収束レンズ３３を移動させ、拡大レンズ３２と収束レンズ３３との離間距離Ｄを変更可能にするようになっている。

ここで、例えば収束レンズ３３の移動方向が鉛直方向と一致すると、リニアモータ３４のように磁力を用いて収束レンズを移動させる構成では、収束レンズ３３を正確に目標移動量だけ移動させることができず、拡大レンズ３２と収束レンズ３３との離間距離Ｄを目標離間距離とすることができない虞がある。

つまり、上述のようにリニアモータ３４は、可動子４２（収束レンズ３３）を磁力により浮上させた状態で移動させるため、例えば鉛直方向下側に可動子４２を移動させた場合には、その自重により収束レンズ３３の移動量が目標移動量よりも大きくなってしまい、拡大レンズ３２と収束レンズ３３との実際の離間距離Ｄが目標離間距離よりも大きくなってしまう。また、例えば鉛直方向上側に可動子４２を移動させた場合には、その自重により収束レンズ３３の移動量が目標移動量よりも小さくなってしまい、拡大レンズ３２と収束レンズ３３との実際の離間距離Ｄが目標離間距離よりも小さくなってしまう虞がある。

この点を踏まえ、本実施形態の制御装置６１は、レーザ光Ｌの目標焦点距離が設定されると、同目標焦点距離に加え、角度センサ５１から入力される傾斜角θに基づいて収束レンズ３３を移動させる。

詳述すると、先ず、制御装置６１は、レーザ光Ｌの焦点距離が目標焦点距離となる拡大レンズ３２と収束レンズ３３との目標離間距離をメモリ６２に記憶されたマップを参照することで演算し、収束レンズ３３の目標移動量を演算する。続いて、制御装置６１は、角度センサ５１により検出された傾斜角θに基づいて演算した目標移動量を補正する。

具体的には、メモリ６２には、収束レンズ３３の移動方向の鉛直方向に対する傾斜角θが基準傾斜角Ｋθである場合における目標移動量の基準補正値Ａが予め記憶されている。なお、本実施形態では、基準傾斜角Ｋθは、収束レンズ３３の移動方向と鉛直方向とが一致する傾斜角θ（＝０°）である。つまり、基準補正値Ａは、鉛直方向に可動子４２を移動させた場合における目標移動量と実際の移動量との差に等しい値である。そして、制御装置６１は、傾斜角θに応じた所定係数（本実施形態では、ｃｏｓθ）を基準補正値Ａに乗算して補正値α（＝Ａｃｏｓθ）を算出し、目標移動量を補正するようになっている。詳しくは、制御装置６１は、可動子４２を鉛直方向上側に移動させる場合には補正値αを目標移動量に加算し、可動子４２を鉛直方向下側に移動させる場合には補正値αを目標移動量から減算するようになっている。

そして、制御装置６１は、拡大レンズ３２と収束レンズ３３との移動量が補正後の目標移動量となるようにリニアモータ３４を駆動して、収束レンズ３３を移動させるようになっている。

さらに、制御装置６１には、表示手段としてのコンソール６が接続されている。制御装置６１は、コンソール６の表示画面６ａに、加工対象物Ｗにマーキングするように設定されたマーキング情報を表示させる。

本実施形態では、コンソール６の表示画面６ａには、直交するｘ−ｙ座標軸とともにマーキングする加工情報としてのマーク内容Ｍが表示されるようになっている。そして、本実施形態の制御装置６１は、角度センサ５１により検出される傾斜角θに応じて表示画面６ａに表示するｘ−ｙ座標軸の方向を変更する。

具体的には、制御装置６１は、レーザマーカ２が水平に横置きされる設置姿勢、及びレーザマーカ２のヘッド部１２が本体部１１の上側に位置する設置姿勢の両姿勢では、コンソール６の上側（接続ケーブル５の取付側と反対側）がｙ軸の正方向側とするとともに、コンソール６の右側がｘ軸の正方向側として表示するようになっている。

また、制御装置６１は、レーザマーカ２のヘッド部１２が本体部１１の下側に位置する設置姿勢では、コンソール６の下側（接続ケーブル５の取付側）がｙ軸の正方向側とするとともにコンソール６の右側がｘ軸の負方向側として表示するようになっている。さらに、制御装置６１は、マーキングするマーク内容Ｍの上下方向をｙ軸の上下方向と一致させて表示する。

コンソール６の表示画面６ａはタッチパネル機能を有しており、ユーザが表示画面６ａを操作することで、マーキングする文字等の種類やその線幅、及びレーザマーカ２から出射されるレーザ光Ｌの目標焦点距離を設定できるようになっている。従って、本実施形態では、コンソール６及び制御装置６１により焦点距離設定手段が構成されている。

次に、本実施形態のレーザマーキング装置１の作用について、レーザ光Ｌの焦点距離の設定を中心として説明する。
先ず、ユーザは、レーザマーカ２を設置すると、ヘッド部１２の下面１３と加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａとの距離を測定し、その測定した距離をレーザ光Ｌの目標焦点距離としてコンソール６に入力する。すると、制御装置６１は、リニアモータ３４を制御し、ユーザにより入力されたレーザ光Ｌの目標焦点距離に応じて、収束レンズ３３を移動させ拡大レンズ３２と収束レンズ３３との離間距離Ｄを変更する。

このとき、本実施形態の制御装置６１は、上記のように目標焦点距離に応じて演算した収束レンズ３３の目標移動量を収束レンズ３３の移動方向の鉛直方向に対する傾斜角θに基づいて補正し、補正後の目標移動量だけリニアモータ３４を駆動して収束レンズ３３を移動する。そのため、例えば図４又は図５に示すように、レーザマーカ２の本体部１１の長手方向を鉛直方向と平行となるように縦置きで設置台７１に設置し、収束レンズ３３の移動方向と鉛直方向とが一致する場合においても、収束レンズ３３と拡大レンズ３２との離間距離Ｄを可動子４２及び収束レンズ３３の自重の影響を考慮して高精度に制御できる。

また、本実施形態では、図４に示すように、ヘッド部１２が本体部１１の上側に位置するようにレーザマーカ２を縦置きした場合、コンソール６の表示画面６ａには、同コンソール６の上側がｙ軸の正方向側となるとともにコンソール６の右側がｘ軸の正方向となるように表示画面６ａ上にｘ−ｙ座標軸が表示される。また、マーキングするマーク内容Ｍの上側がコンソール６の上側となるように表示される。

一方、図５に示すように、ヘッド部１２が本体部１１の下側に位置するようにレーザマーカ２を縦置きした場合、コンソール６の表示画面６ａには、同コンソール６の下側がｙ軸の正方向側となるとともにコンソール６の左側がｘ軸の正方向となるように表示画面６ａ上にｘ−ｙ座標軸を表示する。また、マーキングするマーク内容Ｍの上側がコンソール６の下側となるように表示される。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）レーザマーキング装置１は、拡大レンズ３２及び収束レンズ３３を有するビームエキスパンダ２２と、収束レンズ３３をレーザ光Ｌの光軸方向を移動方向として移動させるリニアモータ３４と、レーザ光Ｌの目標焦点距離を設定可能なコンソール６と、リニアモータ３４を制御する制御装置６１を備えた。制御装置６１は、レーザ光Ｌの目標焦点距離が変更されると、レーザ光Ｌの焦点距離が目標焦点距離となる収束レンズ３３の目標移動量を算出し、角度センサ５１により検出された傾斜角θに基づいて同目標移動量を補正する。そして、制御装置６１は、収束レンズ３３の移動量が補正後の目標移動量となるようにリニアモータ３４を駆動して、収束レンズ３３を移動させるようにした。そのため、例えば収束レンズ３３の移動方向が鉛直方向と一致した場合等、重力の影響により収束レンズ３３を正確に目標移動量だけ移動させることができない場合においても、レーザ光の焦点距離が目標焦点距離となるように収束レンズ３３を移動させることができる。この結果、高精度にレーザ光Ｌの焦点距離を制御することが可能になり、例えばマーキングする文字等の線幅が所望の線幅よりも太くなったり細くなったりすることを防止し好適に文字等をマーキングできる。

（２）ビームエキスパンダ２２は、レーザ光源２１からのレーザ光Ｌのビーム径を拡大する拡大レンズ３２及び該拡大レンズ３２からのレーザ光Ｌを収束する収束レンズ３３を有し、拡大レンズ３２と収束レンズ３３との離間距離Ｄが変更されることでレーザ光Ｌの焦点距離を変更させるように構成した。そのため、レーザ光源２１からの（ビーム径が広げられていない）レーザ光Ｌをそのまま収束レンズ３３に通す構成に比べて加工対象物Ｗ上に形成されるマーキングスポットの大きさを容易に、より微小にすることができる。

（３）メモリ６２に、収束レンズ３３の移動方向の鉛直方向に対する傾斜角θが基準傾斜角Ｋθである場合における目標移動量の基準補正値Ａを記憶した。そして、制御装置６１は、基準補正値Ａに基づいて傾斜角θに応じた補正値αを演算するようにしたため、容易に移動方向の鉛直方向に対する傾斜角θに応じて目標移動量を補正できる。

（４）基準傾斜角Ｋθを収束レンズ３３の移動方向と鉛直方向とが一致した場合の傾斜角θとしたため、より容易に収束レンズ３３の移動方向の鉛直方向に対する傾斜角θに応じた補正値αを演算し、目標移動量を補正できる。

（５）コンソール６の表示画面６ａにｘ−ｙ座標軸とともにマーク内容Ｍを表示するようにした。そして、制御装置６１は、角度センサ５１により検出された傾斜角θに基づいて表示画面６ａに表示するｘ−ｙ座標軸の方向を変更するようにした。そのため、ユーザは表示画面６ａに表示されるｘ−ｙ座標軸の方向により、容易にレーザマーカ２の設置姿勢を把握することができる。

（６）マーク内容Ｍの上下方向がｙ軸の上下方向と一致するようにコンソール６の表示画面６ａに表示するようにした。そのため、レーザマーカ２の設置姿勢により表示画面６ａに表示されるマーク内容Ｍが反転するので、ユーザがコンソール６に表示されるマーク内容Ｍと加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａにマーキングされる文字等との対応関係を容易に把握できる。

なお、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態では、制御装置６１は、傾斜角θに応じた所定係数（ｃｏｓθ）をメモリ６２に記憶された基準補正値Ａに乗算して補正値αを算出したが、これに限らない。例えば所定傾斜角範囲（例えば５°）毎に目標移動量の補正値を予め実験して求め、メモリ６２に記憶させておく。そして、制御装置６１が角度センサ５１により検出された傾斜角θに応じてメモリから補正値αを読み出すようにしてもよい。このようにすることで、制御装置６１に加わる演算負荷を低減することができる。

・上記実施形態では、制御装置６１は、補正値αを目標移動量に加算又は減算することで補正するようにしたが、これに限らず、例えば補正値αを目標移動量に乗算又は除算する等その他の演算により補正するようにしてもよい。

・上記実施形態では、可動子４２を鉛直方向上側に移動させる場合及び鉛直方向下側に移動させる場合で、同一の基準補正値Ａから補正値αを算出するようにしたが、これに限らず、可動子４２を鉛直方向上側に移動させる場合と鉛直方向下側に移動させる場合とで、異なる基準補正値を用いるようにしてもよい。

・上記実施形態では、ビームエキスパンダ２２を１つの拡大レンズ３２と１つの収束レンズ３３とにより構成したが、これに限らず、拡大レンズ３２又は収束レンズ３３を複数備えるようにしてもよい。また、拡大レンズ３２を備えず、１枚の収束レンズ３３のみを備えるようにしてもよい。

・上記実施形態では、基準傾斜角Ｋθを収束レンズ３３の移動方向と鉛直方向とが一致した場合の傾斜角θとしたが、その他の傾斜角でもよい。なお、当然ではあるが、収束レンズ３３の移動方向と鉛直方向とが直交する場合の傾斜角θ（＝９０°）は基準傾斜角Ｋθとならない。

・上記実施形態において、ヘッド部１２の窓部１４にｆθレンズなどの収束レンズを配置するようにしてもよい。
・上記実施形態では、角度センサ５１をビームエキスパンダ２２の筐体３１に設けたが、これに限らず、例えばレーザマーカ２の本体部１１などその他の位置に設けてもよい。

・上記実施形態では、角度センサ５１は、マグネットの傾きによる磁束の変化をホール素子にて電圧変化として捉えることで傾斜角を検出するようにしたが、これに限らず、封入された液体の傾斜に伴う静電容量の変化を捉えることで傾斜角を検出する液封入容量式傾斜角センサ等の傾斜角センサを用いてもよい。

・上記実施形態では、角度センサ５１により検出される傾斜角θに応じて表示画面６ａに表示するｘ−ｙ座標軸の方向を変更するようにしたが、これに限らず、傾斜角θによらず、ｘ−ｙ座標軸の方向を一定としてもよい。

・上記実施形態では、マーク内容Ｍの上下方向がｙ軸の上下方向と一致するように表示し、レーザマーカ２の設置姿勢によりマーク内容Ｍが反転するようにしたが、これに限らず、図６に示すように、マーク内容Ｍの上下方向をコンソール６の上下方向と一致するように表示し、マーク内容Ｍが反転しないようにしてもよい。

・上記実施形態では、リニアモータ３４は収束レンズ３３を移動させるようにしたが、これに限らず、拡大レンズ３２を移動させるようにしてもよく、また、拡大レンズ３２及び収束レンズ３３の両者を移動させるようにしてもよい。

・上記実施形態では、レーザマーカ２の本体部１１内にレーザ光源２１を配置したが、これに限らず、例えばレーザ光源２１をコントローラ４に配置し、光伝送用ケーブルを介してレーザマーカ２にレーザ光Ｌを伝送するようにしてもよい。

・上記実施形態では、リニアモータ３４をリニア同期モータとして構成したが、これに限らず、リニアモータ３４を例えばリニアステッピングモータ等として構成してもよい。
・上記実施形態では、本発明を加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに文字等をマーキングするレーザマーキング装置１に適用したが、これに限らず、レーザ光Ｌにより加工対象物に微小な孔を空けるレーザ加工装置に適用してもよい。

次に、上記各実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）座標軸とともに加工情報を表示する表示手段を備え、前記角度検出手段により検出された角度に基づいて前記表示手段に表示する前記座標軸の方向を変更する表示制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。この構成によれば、ユーザは表示手段に表示される座標軸の方向により、容易にレーザ加工装置の設置姿勢を把握することができる。

レーザマーキング装置の概略構成を示す斜視図。 レーザマーキング装置の概略構成を示すブロック図。 リニアモータの一部断面図。 レーザマーカをヘッド部が本体部の上側となる設置姿勢で設置した場合の模式図。 レーザマーカをヘッド部が本体部の下側となる設置姿勢で設置した場合の模式図。 別例におけるレーザマーカをヘッド部が本体部の下側となる設置姿勢で設置した場合の模式図。

符号の説明

１…レーザマーキング装置、２…レーザマーカ、６…コンソール、２１…レーザ光源、２２…ビームエキスパンダ、３２…拡大レンズ、３３…収束レンズ、５１…角度センサ、６１…制御装置、６２…メモリ、Ａ…基準補正値、Ｋθ…基準傾斜角、Ｌ…レーザ光、α…補正値、θ…傾斜角。

Claims (5)

1. レーザ光を出射するレーザ光源と、
   少なくとも１枚のレンズを含み、該レンズが前記レーザ光の光軸方向に移動されることで、前記レーザ光の焦点距離を変更させる焦点可変レンズユニットと、
   前記焦点可変レンズユニットを前記レーザ光の光軸方向を移動方向として移動させる磁力式の移動手段と、
   前記レーザ光の目標焦点距離を設定する焦点距離設定手段と、
   前記レーザ光の焦点距離が前記目標焦点距離となる前記焦点可変レンズユニットの目標移動量を演算し、該目標移動量に応じて前記移動手段を制御する移動制御手段とを備えたレーザ加工装置であって、
   前記移動方向の鉛直方向に対する傾斜角を検出する角度検出手段を備え、
   前記移動制御手段は、前記角度検出手段により検出された傾斜角に基づいて前記目標移動量を補正することを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記焦点可変レンズユニットは、前記レーザ光源からのレーザ光のビーム径を拡大する拡大レンズ及び該拡大レンズからのレーザ光を収束する収束レンズを有し、前記拡大レンズと前記収束レンズとの離間距離が変更されることで前記レーザ光の焦点距離を変更させるように構成され、
   前記移動手段は、前記拡大レンズ及び前記収束レンズの少なくとも一方を前記レーザ光の光軸方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載にレーザ加工装置。
3. 前記移動方向の鉛直方向に対する傾斜角が基準傾斜角である場合における前記目標移動量の基準補正値が記憶される記憶手段を備え、
   前記移動制御手段は、前記基準補正値に基づいて前記角度検出手段により検出された傾斜角に応じた前記目標移動量の補正値を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記基準傾斜角は、前記移動方向と鉛直方向とが一致した場合の傾斜角であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
5. 所定傾斜角範囲毎に前記目標移動量の補正値を記憶する記憶手段を備え、
   前記移動制御手段は、前記角度検出手段により検出された傾斜角に応じて前記記憶手段から前記目標移動量の補正値を読み出すことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。

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