JP3246786B2 - レーザマーキングシステム - Google Patents

レーザマーキングシステム

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JP3246786B2
JP3246786B2 JP03441893A JP3441893A JP3246786B2 JP 3246786 B2 JP3246786 B2 JP 3246786B2 JP 03441893 A JP03441893 A JP 03441893A JP 3441893 A JP3441893 A JP 3441893A JP 3246786 B2 JP3246786 B2 JP 3246786B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザマーキングシステ
ムに係り、特に、製品に品番、製造日、ロット番号、シ
リアル番号等を刻印する必要のある半導体製造業等に利
用するのに好適なレーザマーキングシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、レーザマーキング装置により製
品に品番その他の刻印を行う場合、レーザマーカの直下
部分に刻印対象物(以下、ワークという)を搬入し、刻
印を行った後に搬出するようにしている。この種の装置
では、従来からマーキング精度を向上させるために、ワ
ークの種類識別やワークへの刻印目標位置の設定に工夫
を懲らした技術が種々提案されている。また、刻印作業
を効率的に行わせるために、刻印内容を迅速に変更でき
るようにして高速印字を可能にしようとする技術も提案
されている(特公平2−187288号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
手法は個々のワークに対する刻印速度や刻印精度を向上
させるためのものであって、マーキングシステムとして
の全体的な作業効率をワーク搬送装置、作業内容、ある
いは作業時間との関係で高めることができるかについて
の言及がなかった。したがって、効率よくワークを搬送
し、短時間で大量のワークに対して刻印することができ
るとはいえないという問題があった。
【0004】本発明は、上記従来の問題点に着目し、レ
ーザマーキングを行うに際して、特にワーク搬送装置部
分でのワーク搬出入とマーキング時の全体的な動作タイ
ミングを最大効率となるように設定することができ、も
って短時間で大量のワークへのマーキングを施すことが
できるようにしたレーザマーキングシステムを提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るレーザマーキングシステムは、レーザ
マーカ、ワークの搬送装置を備えたレーザマーキングシ
ステムにおいて、前記搬送装置をレーザマーカによる照
射位置に設置されるフィーダ部と、このフィーダ部の前
後に配置されたフィーダ導入部およびフィーダエスケー
ブ部の各ユニットにより構成し、これらのユニットは制
御装置部によって統合制御され、生産管理用ホストコン
ピュータによって刻印内容、個数等の管理をデータ通信
回線を介してマーキング工程を管理するように構成し
た。この場合において、前記フィーダ導入部およびフィ
ーダエスケーブ部をフィーダ部の前後部にそれぞれ配置
し、フィーダ部の前後端の各々で未刻印ワークの供給と
刻印済みワークの搬出を可能としておくものである。
【0006】
【作用】上記構成によれば、搬送装置部分は複数ユニッ
ト化されているので、生産管理用ホストコンピュータで
は各ユニットをその作業内容と作業時間に応じて個別に
制御できる。そして、レーザマーカ部の動作タイミング
をマーキング処理の高速化に合わせてワーク搬送制御を
行うことができる。したがって、単純なマーキングの高
速化のみならず、システム全体の刻印効率が最大になる
ように制御させることができるのである。
【0007】
【実施例】以下に、本発明に係るレーザマーキングシス
テムの具体的実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【0008】まず、実施例に適用されるレーザマーカ
は、図2に示すような構成とされ、刻印用レーザ光の光
源となるYAGレーザ発振器1を備えており、これから
発射したレーザ光は照射されるようになっている。この
場合、前記マスク6には液晶マスクを用い、任意の刻印
パターンを生成できるようにしている。上記レーザ光は
X方向偏向ミラー2の走査動作により、その反射光は順
次被刻印面においてX方向に所定の角度ずつ偏向され
る。そしてこのX方向偏向ミラー2の反射光はリレーレ
ンズ3を経てポリゴンミラー4に照射され、このポリゴ
ンミラー4の回転に従って被刻印面10におけるY方向
1行分のY方向走査が行われる。この光はフィールドレ
ンズ5にて所望の大きさに集光されてマスク6を通り、
このマスク6の設定パターンに従って被刻印面10に刻
印させるようにしている。
【0009】このようなレーザマーカを備えたシステム
の全体構成を図1に示している。この図に示すように、
レーザマーカのレーザ出射口となるリレーレンズ9の焦
点位置に被刻印面10が位置するようにワーク12が搬
送装置14によって搬出入されるようになっている。搬
送装置14はレーザ出射口の直下部分に位置して刻印状
態に応じてワーク12を刻印箇所に位置移動させるワー
クフィーダユニット16Fと、当該フィーダユニット1
6の上流側に配置されてワーク12をフィーダユニット
16Fに供給するフィーダ導入ユニット16I、並びに
フィーダユニット16Fの下流側に配置されて刻印済み
のワーク12をフィーダユニット16Fから搬出するフ
ィーダエスケープユニット16Eとから構成されてい
る。
【0010】これらの各ユニット16(16F、16
I、16E)は設置プレート18に設備されており、各
ユニット16はワーク搬送方向に沿って同芯的に設置さ
れたスクリュウシャフト22F、22I、22Eと、こ
れに螺合されてスクリュウシャフト22の軸方向に移動
可能とされたテーブル24F、24I、24Eを備えて
いる。また、各スクリュウシャフト22には回転駆動モ
ータ26F、26I、26Eを取り付けて独立して駆動
可能にしている。更に、スクリュウシャフト22と平行
に設置され、各テーブル24の走行案内をなすガイドレ
ール28を設けてている。このガイドレール28はテー
ブル24に貫通させてガイド機能を行わせている。前記
フィーダテーブル24Fはワーク12の両側縁部分を支
持するように中央部分に凹部を形成して構成され、これ
に対してワーク12を供給するフィーダ導入ユニット1
6I側の供給テーブル24I、およびフィーダエスケー
プユニット16E側のエスケープテーブル24Eは、前
記凹部に嵌入可能に形成され、フィーダテーブル24F
へのワーク供給と、搬出を可能にしている。ワーク12
は各テーブル24にて任意のワークストッパを設けるこ
とにより、テーブル間の移載ができるようにしておけば
よい。したがって、ワーク12はフィーダ導入ユニット
16I側の供給テーブル24Iに載せられてフィーダユ
ニット16F側に移動され、フィーダテーブル24Fに
移載される。ここでレーザマーカにより刻印処理した
後、エスケープテーブル24Eにてワーク12を受取
り、ライン下流側に搬出させることができる。
【0011】上述した搬送装置14が搭載された設置プ
レート18は、レーザマーカの出射口であるリレーレン
ズ9の焦点に位置合わせできるように焦点調整機構が設
けられている。すなわち、設置プレート18の下部にベ
ースプレート30を設け、このベースプレート30に対
して昇降ガイド32を介して昇降可能とされている。昇
降駆動はベースプレート30に取り付けた昇降駆動モー
タ33によって行わせるべく、モータ33に取り付けた
昇降スクリュウ34を設置プレート18に螺合させてい
る。もちろん、油圧シリンダ機構によって昇降させるよ
うにしてもよい。これによりワーク厚さが変更となった
ときの焦点位置の調整ができるものとなっている。
【0012】更に、上記ベースプレート30には前記し
た各搬送ユニット16の側方に位置してストックテーブ
ル36を一体的に設けている。このストックテーブル3
6上にはフィーダ導入ユニット16Iの側方に位置して
未刻印状態のワーク12を供給テーブル24Iにローデ
ィングするローダ部38と、フィーダエスケープユニッ
ト16Eの側方に位置して刻印済みのワーク12をエス
ケープテーブル24Eから受け取るアンローダ部40が
設けられている。ローダ部38およびアンローダ部40
のいずれも吸引手段によってワーク12を吸着して持上
げ、ストックテーブル36と搬送ユニット16I、16
Eの間を移動できるようにしている。
【0013】このように構成された搬送装置に加えて、
レーザマーカの制御と搬送装置の制御をなす制御装置部
42と、これらのユニットで行われるマーキング工程に
おいて刻印内容、個数を管理するための生産管理用ホス
トコンピュータ44、並びに刻印データ作成コンピュー
タ46を備えている。これらの間でのデータ送受信は通
信回線を介して行うようにネットワークが組まれてお
り、まず、生産管理用ホストコンピュータ44と搬送装
置との間のデータの流れは次のようになっている。すな
わち、生産管理用ホストコンピュータ44は、搬送装置
へこれから刻印しようとするワーク12に関するデータ
(刻印内容、ワーク寸法、刻印個数等)を送信する。制
御装置部42はこれに基づき搬送装置14内の各ユニッ
ト16やローダ部38、アンローダ部40等の各要素の
制御駆動を行うものとなっている。また、刻印データに
関してはホストコンピュータ44はマーカに問い合せ、
マーカはその外部(あるいは内部)に設けられた刻印デ
ータ作成コンピュータ46からの作成データを参照し、
マーカ設置状態設定等を行うものとされている。
【0014】また、搬送装置14とマーカとの間では、
搬送装置14からマーカへの刻印要求信号、搬送装置1
4からマーカへの刻印データ変更要求および要求データ
識別番号、マーカから搬送装置14へのワーク搬送要求
信号、並びにお互いのエラー発生通知をなすようにし、
順次刻印を行わせるようにしている。
【0015】更に、刻印データ作成コンピュータ46で
は、刻印内容、刻印位置、マーカ装置状態設定といった
各データで構成される刻印データがオペレータにより作
成され、登録されるようになっている。このデータはマ
ーカの外部あるいは内部にメモリを設置することで複数
の刻印データの登録が可能とされている。このような刻
印データは生産管理用ホストコンピュータ44からの要
求によりマーカを介して要求され、刻印データ作成コン
ピュータ46はマーカに要求されたデータを出力する。
【0016】ところで、刻印効率を高くするために、前
記制御装置部42は特に搬送装置14の各要素を制御す
るが、これは主としてローダ部38、フィーダ導入ユニ
ット16I、フィーダユニット16F、フィーダエスケ
ープユニット16E、アンローダ部40の制御対象と
し、次のような処理を行わせるようにしている。まず、
ローダ部38に対しては、図3に示すように、未刻印ワ
ークストック部に吸着パッド部分を移動する(ステップ
100)。ホストコンピュータ44はストック部に未刻
印ワーク12があるか否かの判定を図示していないセン
サ等により行い(ステップ101)、なければローディ
ング作業を終了し、ストックされている場合にはワーク
12を吸着把持して固定する(ステップ102)。次い
で、フィーダ導入ユニット16Iの固定位置上方に移動
させた(ステップ103)後、テーブル24Iが当該位
置に到達するまで待機させる(ステップ104)。そし
て、テーブル24Iが移動してきたことを確認してワー
ク12を下降させ、テーブル24Iに移載してテーブル
24Iに固定されたか否かを確認する(ステップ10
5)。その後ローダ部38によるワーク固定を解除し
(ステップ106)、これらの処理を繰り返すのであ
る。
【0017】フィーダ導入ユニット16Iでは、図4に
示すように、ローダ部38からのワーク受取り位置に移
動させる(ステップ200)。ここで、ローダ部38か
らワーク12が供給されたか否かが確認されるまで待機
し(ステップ201、202)、供給されたときにワー
ク12をテーブル24Iに固定する(ステップ20
3)。ワーク12を受取ったテーブル24Iはフィーダ
ユニット16Fに向けて移動され(ステップ204)、
ワーク12をフィーダテーブル24Fへの受け渡し位置
で待機する(ステップ205)。そしてワーク12の固
定状態を確認し(ステップ206)、固定操作の後に供
給テーブル24I側の固定を開放する(ステップ20
7)。以後はステップ200に戻り、上記処理を繰り返
すのである。
【0018】フィーダユニット16Fでの処理フローを
図5に示している。フィーダユニット16Fのテーブル
24Fはワーク受取り位置に移動され(ステップ30
0)、フィーダ導入ユニット16Iからワーク12が供
給されるまで待機する(ステップ301)。ワーク12
が移載されることが確認されると(ステップ302)、
これを固定する(ステップ303)。そして、レーザマ
ーカを駆動して刻印させ(ステップ304)、刻印位置
を移動させながら全パターンを刻印させる(ステップ3
05)。刻印が終了した後(ステップ306)、ワーク
12をエスケープテーブル24Eが受取りにくるまで待
機させ(ステップ307)、エスケープテーブル24E
がフィーダテーブル24Fに潜り込んでワーク12を固
定されたか否かが確認される(ステップ308)。ワー
ク12が完全にエスケープテーブル24Fに固定された
後、フィーダテーブル24Fによる固定を開放し、移載
を完了する(ステップ309)。そして、最初のステッ
プ300に戻り、次のワーク12の供給を待つのであ
る。
【0019】フィーダエスケープユニット16Eでは、
図6に示すように、フィーダテーブル24F上の刻印完
了ワーク12を受取り可能な位置に移動させ(ステップ
400)、刻印が完了するまで待機する(ステップ40
1)。フィーダテーブル24Fからの排出供給がなされ
た時にエスケープテーブル24Eがワーク12を固定し
(ステップ402、403)、下流側に位置移動させて
アンロード位置に待機させる(ステップ404、40
5)。ここでワーク12がアンローダ40によって搬出
されたか否かが確認され(ステップ406)、取り出さ
れていない場合には待機状態を継続し、取り出されたと
きには最初のステップ400に戻り、以後同様な処理を
繰り返す。
【0020】アンローダ部40では、エスケープテーブ
ル24Eによる刻印済みワークの開放位置に吸着パッド
部分を移動して待機させておく(ステップ500、50
1)。ホストコンピュータ44はワーク開放部にエスケ
ープテーブル24Eが到達したか否かを確認し(ステッ
プ502)、到達している場合にはアンローダ部40の
吸着パッドを下降させて吸着固定させる(ステップ50
3)。次いで、フィーダエスケープユニット16を上方
に移動させた後、刻印終了ワークストック部へ引き込み
移動させ(ステップ504)後、アンローダ部40によ
るワーク固定を解除し(ステップ5050)、以後これ
らの処理を繰り返すのである。
【0021】このように駆動制御される搬送装置14と
レーザマーカの動作は、図8に示すようなタイミングチ
ャートに基づき、ホストコンピュータ44による制御に
て行われる。時間当りの刻印効率を上げるためには、直
接刻印に寄与するフィーダユニット16Fが最低限必要
な動作を常時行うことが必要である。すなわち、フィー
ダユニット16Fはフィーダテーブル24Fへのワーク
12の固定、テーブル24Fを移動させつつワーク12
へのレーザ刻印、刻印終了ワーク12の解放、テーブル
24Fがワーク固定位置まで戻る、の動作を繰り返す。
【0022】フィーダ導入ユニット16Iはフィーダユ
ニット16Fでのレーザ刻印やテーブル24Fの戻り移
動等の動作と同時に、以下の動作を行う。すなわち、次
刻印のためのワーク12をローダ部38から受け取り、
供給テーブル24Iに固定し、フィーダユニット16F
へのワーク受け渡し位置まで供給テーブル24Iを移動
し、フィーダユニット16Fがワーク12を取りに来る
まで待機する。更に、フィーダユニット16Fからの要
求により、ワーク12をフィーダユニット16Fに受け
渡した後は、供給テーブル24Iはローダ位置まで戻
り、次のワーク12を受取るのである。
【0023】ローダ部38は、フィーダ導入ユニット1
6Iからの要求により、ワーク12をフィーダ導入ユニ
ット16Iの供給テーブル24I上に渡す。更に、未刻
印ワークストック部で次のワーク12を把持し、その
後、フィーダ導入ユニット16Iへの受け渡し位置の上
方で待機する。
【0024】フィーダエスケープユニット16Eはワー
ク刻印終了をフィーダユニット16F刻印終了位置で待
機している。フィーダユニット16Fからの要求によ
り、刻印終了ワーク12をフィーダユニット16Fから
受け取り、アンロード位置までエスケープテーブル24
Eを移動し、ワーク12の解放後にフィーダユニット1
6Fの刻印終了位置まで戻り、次のワーク12の刻印終
了まで待機する。
【0025】アンローダ部40は、フィーダエスケープ
ユニット16Eからの要求により、ワーク12をエスケ
ープテーブル24E上から把持する。更に、刻印終了ワ
ークストック部へワーク12を積み上げ、その後、フィ
ーダエスケープユニット16Eのワーク受け渡し位置上
方で待機する。
【0026】これらのユニット間の動作状態を図9〜図
11に示す。図9はフィーダ導入ユニット16Iからフ
ィーダユニット16Fへワーク12を受け渡し中の搬送
装置14の各ユニットの状態を示している。ローラ部3
8は次のワーク12を準備し、フィーダエスケープユニ
ット16Eは刻印終了ワーク12をアンローダ部40に
受け渡しつつある。また、図10はフィーダユニット1
6Fでの刻印中の各ユニットの状態を示している。ロー
ダ部38は次のワーク12をフィーダ導入ユニット16
Iの供給テーブル24I上に設置しつつあり、アンロー
ダ部40は刻印終了を待機している状態である。図11
はフィーダユニット16Fが刻印終了ワーク12をフィ
ーダエスケープユニット16Eへ受け渡し中の各ユニッ
トの状態を示している。フィーダ導入ユニット16Iは
次刻印ワーク12をフィーダユニット16Fに受け渡そ
うと待機中である。
【0027】これらのユニットの動作範囲は生産管理用
ホストコンピュータ44から得られるワーク寸法や刻印
内容によって制御装置部42によって設定される。ま
た、ワーク厚さに応じた焦点位置を設定するため焦点調
整機構によって設置プレート18の昇降量が調整され、
フィーダユニット16Fを含む高さが設定される。
【0028】次に、第2実施例に係るレーザマーキング
システムを図12に示す。この第2実施例は、基本的に
は第1実施例と同様であるが、フィーダユニット16F
との間でワーク12の受け渡しをなす前後のユニットは
導入とエスケープ作業を供用するものとして構成されて
いる。すなわち、図12において、フィーダユニット1
6Fの左側にフィーダ導入・エスケープユニット16L
を配置してテーブル24Lを移動可能にし、テーブル2
4Lの側部に未刻印ワークストック部48Lと刻印終了
ワークストック部50Lを設定し、またローダ・アンロ
ーダ部52Lを設ける。同様に、フィーダユニット16
Fの右側にも移動テーブル24Rを備えたフィーダ導入
・エスケープユニット16Rを設け、側部に未刻印ワー
クストック部48R並びに刻印終了ワークストック部5
0Rを設定し、ローダ・アンローダ部52Rを設けるよ
うにしている。フィーダユニット16Fは、フィーダ導
入・エスケープユニット16Lからワーク12を受け取
り、刻印を行う。刻印終了後、フィーダユニット16F
は他方のフィーダ導入・エスケープユニット16Rにワ
ーク12を渡し、更にフィーダ導入・エスケープユニッ
ト16Rよりワーク12を受け取り、刻印を行った後、
フィーダ導入・エスケープユニット16Lで同様のワー
ク12の受け渡しを行う。その他は前述の第1実施例と
同様である。
【0029】このような第2実施例では更にワーク12
の受け渡しが効率的に行われ、多量のワーク12の刻印
作業を行うことができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザマーカ、ワークの搬送装置を備えたレーザマーキ
ングシステムにおいて、前記搬送装置をレーザマーカに
よる照射位置に設置されるフィーダ部と、このフィーダ
部の前後に配置されたフィーダ導入部およびフィーダエ
スケーブ部の各ユニットにより構成し、これらのユニッ
トは制御装置部によって統合制御され、生産管理用ホス
トコンピュータによって刻印内容、個数等の管理をデー
タ通信回線を介してマーキング工程を管理するように構
成したので、レーザマーキングを行うに際して、特にワ
ーク搬送装置部分でのワーク搬出入とマーキング時の全
体的な動作タイミングを最大効率となるように設定する
ことができ、もって短時間で大量のワークへのマーキン
グを施すことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に係るレーザマーキングシステムの
構成図である。
【図2】レーザマーカの構成図である。
【図3】ローダ部の処理フローチャートである。
【図4】フィーダ導入ユニットの処理フローチャートで
ある。
【図5】フィーダユニットの処理フローチャートであ
る。
【図6】フィーダエスケープユニットの処理フローチャ
ートである。
【図7】アンローダ部の処理フローチャートである。
【図8】第1実施例のマーキングシステムの動作タイミ
ングチャートである。
【図9】フィーダユニットのワーク受け取り状態の説明
図である。
【図10】ワーク刻印状態の説明図である。
【図11】ワークエスケープ状態の説明図である。
【図12】第2実施例のマーキングシステムの構成図で
ある。
【符号の説明】
1 レーザ発振器 42 制御装置部 2 X方向偏向ミラー 44 生産管理用
ホストコンピュータ 3 リレーレンズ 46 刻印データ
作成コンピュータ 4 ポリゴンミラー 5 フィールドレンズ 6 マスク 7 偏向ミラー 8 対物レンズ 9 リレーレンズ 10 被刻印面 12 ワーク 14 搬送装置 16 ワークフィーダユニット 16 フィーダ導入ユニット 16 フィーダエスケープユニ 18 設置プレート 22F、22I、22E スクリュウシャフト 24F、24I、24E テーブル 26F、26I、26E 回転駆動モータ 28 ガイドレール 30 ベースプレート 32 昇降ガイド 33 昇降駆動モータ 34 昇降スクリュウ 36 ストックテーブル 38 ローダ部 40 アンローダ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 23/00 H01L 23/00 A (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 B23K 26/10 B23K 37/00 B41M 5/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザマーキングシステムにおいて、 レーザをワークに照射して所望する刻印パターンをワー
    クに刻印するレーザマーカ装置と、 ワークをレーザマーカ装置に対して搬送する搬送装置
    と、 搬送装置を制御する制御装置部と、 制御装置部とデータ通信回線を介して接続された生産管
    理用ホストコンピュータとを備え、 前記生産管理用ホストコンピュータは、刻印するワーク
    の個数、及び刻印パターンを含むデータを管理するとと
    もに、 このデータをデータ通信回線を介して制御装置部に送信
    し、 制御装置部は前記データに基づいて、フィーダ導入部を
    介して所定個数の未刻印ワークを所定のタイミングでレ
    ーザマーカ装置の照射位置に供給し、刻印済みワークを
    フィーダ部から搬出することを特徴とするレーザマーキ
    ングシステム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のレーザマーキングシステ
    ムにおいて、 ワークに刻印する任意の刻印パターンを生成する刻印デ
    ータ作成コンピュータを備えたことを特徴とするレーザ
    マーキングシステム。
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