JP4286677B2

JP4286677B2 - レーザマーキング装置及びレーザマーキング方法

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Publication number: JP4286677B2
Application number: JP2004024926A
Authority: JP
Inventors: 公男近藤
Original assignee: サンクス株式会社
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: JP2005211979A

Description

従来、特許文献１に示すように、ベルトコンベア等の搬送装置により搬送される搬送ワークにマーキングパターンをマーキングすることができるレーザマーキング装置がある。

ここで、レーザマーキング装置におけるレーザ光を照射可能な範囲は、ガルバノミラーの角度や使用する収束レンズによって定まるため限界があり、それに伴ってマーキングパターンをマーキング可能な範囲（マーキングエリア）も所定の範囲内のみがマーキング可能となっている。
特許第３３１１４５２号公報

しかしながら、上記した構成では、搬送方向においてマーキングエリアよりも長いマーキングパターンをマーキングしたい場合には、このマーキングパターンのうちマーキングエリアを超える部分についてマーキングすることができなかった。ここで、マーキングエリアよりも長いマーキングパターンを、マーキングエリアよりも搬送方向に長い搬送ワークにマーキングする必要がある場合には、例えば、マーキングエリアに相当する長さの部分のマーキングパターンを作業者が作業開始点を設定してマーキングした後に、マーキングパターンのうちマーキングしたい残りの部分については、当該残りの部分の作業開始点を作業者が再び設定してマーキングする必要があり、これでは作業工数が増加してしまう。
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、作業工数を増加させずにマーキングエリアを超えるマーキングパターンをマーキング可能なレーザマーキング装置及びレーザマーキング方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、文字、図形、記号等のマーキングパターンに対応させてレーザ光の照射点を所定のマーキングエリア内で走査するように照射させ、当該マーキングエリア内を連続的に搬送される搬送ワークに対しその搬送方向において前記マーキングエリアを超える長さのマーキングパターンをマーキングするためのレーザマーキング装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の方向を換えて前記マーキングエリア内で前記レーザ光の照射点を走査するガルバノスキャナと、前記マーキングエリアを超える長さのマーキングパターンが、前記マーキングエリア内に収まる複数の分割パターンとされ、これら各分割パターン毎に、それを構成する線要素の始点及び終点を含む複数点に対応した前記マーキングエリア上の各位置に前記レーザ光の照射点を移動させるよう前記ガルバノスキャナを駆動させるための複数の座標データが記憶されるデータ記憶手段と、前記データ記憶手段で記憶された前記複数の分割パターンの座標データを、前記搬送ワーク上におけるマーキング位置が下流側の分割パターンの座標データから順に前記ガルバノスキャナに与えるデータ付与手段と、前記搬送ワークの搬送速度または前記搬送ワークを搬送するための搬送手段の搬送速度に応じた速度信号が入力される搬送速度入力手段と、前記各分割パターン毎に、前記搬送速度入力手段で入力される速度信号と、前記マーキングエリアに対する、前記搬送ワーク上の前記各分割パターンのマーキング位置の移動量とに応じて変化する補正信号を前記ガルバノスキャナに与えて、前記レーザ光の照射点が、前記データ記憶手段で記憶された座標データに基づく位置から前記補正信号に応じて前記搬送方向の下流側にずらした位置に補正するための補正手段とを備えたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記搬送速度入力手段は、前記搬送手段の搬送速度を検出する搬送速度検出手段から出力される速度信号が入力される構成になっているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記搬送速度入力手段は、前記搬送ワークの搬送速度を検出するワーク速度検出手段から出力される速度信号が入力される構成になっているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１に記載のものにおいて、作業者が前記搬送ワークの搬送速度を設定可能な設定手段が備えられ、前記搬送速度入力手段は、この設定手段により設定された搬送速度に応じた速度信号が入力される構成になっているところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のものにおいて、作業者が前記マーキングパターンを、前記マーキングエリアに収まるパターン（分割パターン）毎に設定するためのパターン設定手段（分割パターン設定手段）と、前記パターン設定手段（分割パターン設定手段）で設定された各パターン（分割パターン）毎にそれに対応する前記座標データを生成し、前記マーキングエリアに収まるパターン（分割パターン）毎に前記データ記憶手段に記憶するデータ生成手段とを備えているところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記複数の分割パターンは、前記マーキングパターンを、それを構成する線要素単位を基準として前記マーキングエリア内に収まるように分割されているところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のものにおいて、前記補正手段は、前記搬送手段の搬送速度と、前記各分割パターンの前記搬送方向における長さとに基づき定められる時間により、前記分割パターンに対する補正動作から次の分割パターンに対する補正動作に切り替えるところに特徴を有する。

請求項８の発明は、レーザ光源から出射されるレーザ光の照射点を所定のマーキングエリア内において文字、図形、記号等からなるマーキングパターンをガルバノスキャナによって走査するように照射させ、当該マーキングエリア内を連続的に搬送される搬送ワークに対しその搬送方向において前記マーキングエリアを超える長さのマーキングパターンをマーキングするためのレーザマーキング方法であって、前記マーキングエリアを超えるマーキングパターンが、前記マーキングエリア内に収まる複数の分割パターンとされ、これら各分割パターン毎に、それを構成する線要素の始点及び終点を含む複数点に対応した前記マーキングエリア上の各位置に前記レーザ光の照射点を移動させるよう前記ガルバノスキャナを駆動させるための複数の座標データをデータ記憶手段に記憶し、この記憶された前記複数の分割パターンの座標データを、前記搬送ワーク上におけるマーキング位置が下流側の分割パターンの座標データから順に前記ガルバノスキャナに与えるとともに、前記各分割パターン毎に、入力される前記搬送ワークの搬送速度と、前記マーキングエリアに対する、前記搬送ワーク上の前記各分割パターンのマーキング位置の移動量とに応じて変化する補正信号を前記ガルバノスキャナに与えて、前記レーザ光の照射点が、前記データ記憶手段で記憶された座標データに基づく位置から前記補正信号に応じて前記搬送方向の下流側にずらした位置に補正するところに特徴を有する。

＜請求項１の発明及び請求項８の発明＞
本構成によれば、補正手段により、搬送速度入力手段で入力される速度信号と、マーキングエリアに対する、搬送ワーク上のマーキング位置の移動量とに応じて変化する補正信号をガルバノスキャナに与えて、レーザ光の照射点が、データ記憶手段で記憶された座標データに基づく位置から搬送方向の下流側にずらした位置に補正されるから、マーキングエリア内を通過する搬送ワークに対し、レーザ光の照射点を搬送ワークの移動方向（下流側）に追従させることができる。また、搬送ワークの搬送方向においてマーキングエリアを超えるマーキングパターンを、マーキングエリア内に収まる複数の分割パターンとし、この分割パターン毎に、レーザ光の照射点が補正される構成となっている。したがって、搬送ワークに分割パターンの一つをマーキングした後に、次の分割パターンをマーキングする際には補正信号に応じてレーザ光の照射点が補正されるから搬送方向においてマーキングエリアを超えるマーキングパターンであっても、マーキングすることができる。

＜請求項２の発明＞
例えば、作業者の入力操作によって速度信号を搬送速度入力手段に入力する構成では、実際の搬送速度との誤差が生じるおそれがある。そこで、本構成によれば、搬送速度入力手段は、搬送速度検出手段からの搬送手段の実際の搬送速度に応じて変化する速度信号が入力される構成であるから、実際の搬送手段の搬送速度変化に対応した補正信号に基づき搬送ワークの移動に対してより正確に追従させたマーキングを行うことができる。

＜請求項３の発明＞
搬送手段の振動等により搬送ワーク自身が搬送方向において搬送手段に対して相対的に移動することから、搬送手段の搬送速度と実際の搬送ワークの搬送速度とは若干の誤差が生じる場合がある。そこで、本構成によれば、搬送速度入力手段は、ワーク速度検出手段からの搬送ワークの実際の搬送速度に応じて変化する速度信号が入力される構成であるから、実際の搬送ワークの搬送速度変化に対応した補正信号に基づき搬送ワークの移動に対してより正確に追従させたマーキングを行うことができる。

＜請求項４の発明＞
本構成によれば、作業者が設定手段により搬送ワークの搬送速度を設定する。これにより、搬送速度入力手段には、この設定手段により設定された搬送速度に応じた速度信号が入力される。

＜請求項５の発明＞
本構成によれば、作業者は、パターン設定手段にて前記マーキングパターンをマーキングエリアに収まるパターン（分割パターン）毎に設定する。すると、データ生成手段によってマーキングエリアに収まるパターン毎に、パターン設定手段で設定された各パターンに対応する座標データが生成されデータ記憶手段に記憶される。そして、上記各パターン毎の座標データが、搬送ワークにマーキングする順に順次ガルバノスキャナに与えられることで搬送ワークに上記マーキングパターンがマーキングされる。
このように、作業者がマーキングパターンをマーキングエリアに収まるパターン（分割パターン）毎に設定する構成であれば、レーザマーキング装置側でマーキングパターンを分割する処理が必要なくなり処理の簡略化を図ることができる。

＜請求項６の発明＞
例えば、マーキングパターンをそれを構成する文字、記号、図形等単位を基準に分割して複数の分割パターンとする構成も考えられる（上記請求項１に含まれる構成）。しかし、本構成のように、線要素単位を基準として分割する構成の方が各分割パターンの搬送方向における長さ偏差を抑えることができる。

＜請求項７の発明＞
本構成によれば、補正手段は、搬送手段の搬送速度と、各分割パターンの搬送方向における長さとに基づき定められる時間により、分割パターンに対する補正動作から次の分割パターンに対する補正動作に順次切り替わるようになっている。

＜実施形態１＞
本発明の一実施形態について、図１〜図６を参照しつつ説明する。
本実施形態のレーザマーキング装置１は、文字、図形、記号等（以下、「文字等」）のマーキングパターン６に対応させてレーザ光の照射点を所定のマーキングエリア５内で走査するように照射させ、当該マーキングエリア５内を通過する搬送ワークＷに対しその搬送方向において上記マーキングエリア５を超える長さのマーキングパターン６をマーキングするためのものである。

１．レーザマーキング装置の概要説明
本実施形態のレーザマーキング装置１は、図１に全体が示されており、同図において、符号は、レーザ光源１０であって、ここから出射されたレーザ光Ｌはガルバノスキャナ２０によって向きが変更される。ガルバノスキャナ２０は、一対のガルバノミラー２０Ｖ，２０Ｗ、駆動手段２０Ｘ、２０Ｙ及び収束レンズ２０Ｚを備えており、一方のガルバノミラー２０Ｖは、駆動手段Ｘ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２０Ｗは、駆動手段２０Ｙによって横方向に角度を変移させることができる。他方のガルバノミラー２０Ｗからのレーザ光Ｌが収束レンズ２０Ｚで収束されて搬送ワークＷ上にレーザ光Ｌの照射点が形成される。そして、これら両ガルバノミラー２０Ｖ，２０Ｗにより、レーザ光Ｌが方向に向きを変えられ、上記照射点が、搬送ワークＷ上を二次元的に移動するようになっている。
制御部３０は、後述するように、コンソール３５により設定したマーキングパターン６に基づいてそれを構成する線要素について始点及び終点を含む複数点に対応した上記マーキングエリア５上の各位置にレーザ光Ｌの照射点を移動させるようガルバノスキャナを駆動させるための複数の座標データと、オンオフ制御信号を生成する。

そして、制御部３０は、複数の座標データを所定のタイミングで順次ガルバノスキャナ２０に与えて各ガルバノミラー２０Ｖ，２０Ｗの回動角度を制御するとともに、オンオフ制御信号をレーザ光源１０に与えてオンオフ動作を制御する。
以上の構成により搬送ワークＷ上に上記文字等をマーキングすることができる。

２．搬送ラインの説明
図１に示すように、搬送ラインは同図の右から左に向かって所定の速度ｖで流れるように制御されており、ベルトコンベア４０（本発明の「搬送手段」に相当する）上を搬送ワークＷが搬送される。ベルトコンベア４０途中の上方にはレーザマーキング装置１本体が配置されており、搬送されてくる搬送ワークＷにレーザ光Ｌを照射して順次マーキングするようになっている。尚、ベルトコンベア４０の搬送速度ｖは、例えば、コンソール３５等に設けられた設定手段（図示しない）により設定できるようになっている。

また、ベルトコンベア４０上方においてレーザマーキング装置１本体よりも搬送方向の上流側には、光電センサを備えたワーク検出装置５３を設け、搬送ワークＷが光電センサの検出領域に進出したときにワーク検出信号Ｊを出力するようになっている。

ベルトコンベア４０を駆動するコンベア駆動手段の軸部分にはロータリエンコーダ５１（本発明の「搬送速度検出手段」に相当する）が取付けられており、コンベア駆動手段の回転速度（搬送速度ｖ）に応じたパルス信号Ｓ（本発明の「速度信号」に相当する）を入出力回路３３を介してレーザマーキング装置１本体の制御部３０に出力する。

なお、前記レーザマーキング装置１本体に備えられた制御部３０は、次のようにして遅延時間算出手段として機能するようにプログラムがロードされる。すなわち、前述のように制御部３０にはロータリエンコーダ５１からベルトコンベア４０の搬送速度ｖに対応するパルス信号Ｓが入力されており、かつ、収束レンズ２０Ｚの中心位置と、ワーク検出装置５３の検出位置との間の距離は既知の値として制御部３０に入力されているから、制御部３０はＥ（ワーク検出装置５３の検出位置と収束レンズ２０Ｚの中心位置との間の距離）／ｖ（搬送速度）の演算を行うことで、搬送ワークＷがワーク検出装置５３の検出位置から収束レンズ２０Ｚの中心位置の真下のマーキング位置に移動するまでに要する遅延時間ｔを算出する。

３．各ユニットの詳細説明
本実施形態では、図２に示すように、レーザ光源１０が筐体内に収容されてレーザ出射ユニット１２としてユニット化されている。また、ガルバノスキャナ２０が筐体内に収容されて走査ユニット２２としてユニット化され、更に、制御部３０が筐体内に収容されてコントローラユニット３２としてユニット化されている。そして、これらのレーザ出射ユニット１２、走査ユニット２２及びコントローラユニット３２は、同種または異種のものと相互に交換可能となっている。

（１）レーザ出射ユニット
具体的には、レーザ出射ユニット１２は、レーザマーキング装置１において筐体内に、レーザ光源１０とともに、外部との信号のやり取りを行うための入出力回路１３とが収容されて構成されている。入出力回路１３は、発振器用電源１８から駆動電流が供給されるレーザ発振器１７に電気的に接続されている。また、レーザ光源１０からのレーザ光Ｌは、例えば筐体壁部に形成された開口部を介して挿通された光ファイバケーブルを介して外部に導かれるようになっている。

（２）走査ユニット
走査ユニット２２は、筐体内に、ガルバノスキャナ２０とともに、外部との信号のやり取りを行うための入出力回路２３と、Ｄ／Ａ変換器２４と、サーボ回路２５と、近接状態検出部と、印字エリア情報記憶部２７と、補正回路２９（本発明の「補正手段」相当する）とが収容されて構成されている。入出力回路２３は、Ｄ／Ａ変換器２４、近接状態検出部及び印字エリア情報記憶部２７のそれぞれと電気的に接続されている。また、筐体には、レーザ出射ユニット１２から導出された光ファイバケーブルの先端側を挿入させるための開口部が形成され、この開口部によって光ファイバケーブルの先端が位置決めされ、この先端からの出射レーザ光Ｌがガルバノミラー２０Ｖ，２０Ｗ側に導かれるようになっている。なお、収束レンズ２０Ｚは、筐体に貫通形成された装着口に嵌着されている。

次いで、Ｄ／Ａ変換器２４は、前記コントローラユニット３２側から入出力回路２３,３３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。サーボ回路２５は、Ｄ／Ａ変換器２４からの電圧に基づいて、前記ガルバノミラー２０Ｖ，２０Ｗの駆動手段Ｘ，Ｙ（図１参照）を制御する。したがって、Ｄ／Ａ変換器２４が本発明のデータ付与手段に相当する。
近接状態検出部は、コンパレータ２６Ａ、ウィンドウコンパレータ２６Ｂ、角度センサ２６Ｃ及び微分回路２６Ｄから構成されている。そして、Ｄ／Ａ変換器２４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２０Ｖ，２０Ｗの回動角度に対応する電圧とに基づいてマーキングされる各線分の始点及び終点である端点の座標データに対する照射点の接近状態を検出し、サーボ回路２５に信号を与える。

さて、補正回路２９は、ロータリエンコーダ５１から入出力回路２３，３３を介して入力される搬送速度ｖに応じたパルス信号Ｓと、制御部３０から入出力回路２３，３３を介して各分割パターン３Ａ〜３Ｄのマーキング開始時間毎に入力されるマーキング開始信号Ｔとを受けると、縦軸を搬送速度ｖに応じた電圧（電流）レベル、横軸を時間として分割パターン３Ａ〜３Ｄの開始時間ごとに繰り返す三角波状の補正信号Ｐを生成し、この補正信号Ｐをコンパレータ２６Ａとサーボ回路２５に出力する（図６参照）。

この補正信号Ｐが補正回路２９から出力されると、Ｄ／Ａ変換器２４から出力される座標データの信号に、この補正信号Ｐが加算されて、レーザ光Ｌの照射点が、メモリ３４で記憶された座標データに基づく位置から搬送方向の下流側にずらした位置に補正されるようになっている。

そして、補正された座標データがサーボ回路２５に出力されることにより、レーザ光Ｌの照射点が、メモリ３４で記憶された座標データに基づく位置から補正信号Ｐに応じて前記搬送方向の下流側にずらした位置に補正される。
なお、各分割パターン３Ａ〜３Ｄのマーキング開始時間は、搬送速度ｖと、マーキングエリア５に対する、搬送ワークＷ上の各分割パターン３Ａ〜３Ｄのマーキング位置の移動量とから求めることができる。

印字エリア情報記憶部２７には、印字エリア情報が記憶されている。これは、収束レンズ２０Ｚの特性の相違、ガルバノミラー２０Ｖ，２０Ｗの大きさ、その回動角度範囲や回動特性の相違などによって変動する。従って、印字エリア情報としては、収束レンズ２０Ｚの特性、ガルバノミラー２０Ｖ，２０Ｗの大きさ回動角度範囲や回動特性に関する情報、或いは、それらに基づいて定まるマーキングエリア５そのものの範囲を示す情報であってもよい。

（３）コントローラユニット
コントローラユニット３２は、上記本体ケース内において取り外し可能に設けられた筐体内に、制御部３０とともに、外部との信号のやり取りを行うための入出力回路３３と、メモリ３４（本発明の「データ記憶手段」に相当する）とが収容されている。入出力回路３３は、制御部３０と電気的に接続されるとともに、レーザ出射ユニット１２の入出力回路１３及び走査ユニット２２の入出力回路２３それぞれと例えばコネクタ４０，４１を介して着脱可能であって、信号伝達可能に（電気的に）接続されている。

また、コントローラユニット３２にはマーキングパターン６を設定可能なコンソール３５の表示部が設けられており、ここで印字したいマーキングパターン６を設定するようになっている。なお、このコンソール３５の表示部には、搬送方向においてマーキングエリア５を超える長さのマーキングパターン６を設定できるようになっている。
そして、作業者がこのコンソール３５の表示部で、例えば、搬送方向においてマーキングエリア５の４倍の長さからなるマーキングパターン６を印字する順（図３の左側から右側へ）に順次設定すると、このマーキングパターン６に応じた信号がコンソール３５から制御部３０に送信される。

このマーキングパターン６に応じた信号を制御部３０が受けると、制御部３０では、図４に示すように、入出力回路２３，３３を介して印字エリア情報記憶部２７からガルバノスキャナ２０がマーキング可能なマーキングエリア５を読み出し（Ｓ１）、設定されたマーキングパターン６が搬送方向においてマーキングエリア５を超えるものか判断する（Ｓ２）。そして、マーキングエリア５を超える場合にはマーキングパターン６を先に入力した情報から順にマーキングエリア５と同じ大きさの分割パターン３Ａ〜３Ｄに分割し（Ｓ３）、この各分割パターン３Ａ〜３Ｄの座標データをメモリ３４に記憶させる（Ｓ４）。

また、制御部３０は、分割パターン３Ａ〜３Ｄ毎に、コンソール３５にて入力された、所望の文字等及びマーキング位置についてのデータに基づいて、フォント情報記憶手段であるメモリ３４内のフォント記憶領域に記憶されたフォント情報を読み出して所定の線要素に分けてマーキングデータとして生成し、このマーキングデータを所定の換算係数に基づいて実際のマーキングエリア５上の位置関係を示す複数の座標データに変換する。そして、設定されているマーキング速度に応じた所定のタイミングで順次各座標データを入出力回路３３及び走査ユニット２２の入出力回路２３を介してＤ／Ａ変換器２４に送る。

さらに、制御部３０は、ロータリエンコーダ５１から出力されたベルトコンベア４０の搬送速度ｖに応じたパルス信号Ｓを入出力回路３３を介して受ける。従って、この入力出力回路３３は、本発明の「搬送速度入力手段」に相当する。制御部３０は、パルス信号Ｓと、後述する各分割パターン３Ａ〜３Ｄのマーキング開始信号Ｔとを補正回路２９に送信する。
以下、上記構成に係るレーザマーキング装置１の制御部３０の動作について説明する。レーザマーキング装置１を起動させると制御部３０は図５のフローチャートに示す手順に従って動作する。

＜搬送ワークＷ検出時＞
制御部３０には、ロータリエンコーダ５１からの搬送速度ｖに応じたパルス信号Ｓが入力され続けるともに、ワーク検出装置５３からのワーク検出信号Ｊの監視を行う。また、制御部３０はワーク検出信号Ｊを受けると、遅延時間ｔと、遅延時間ｔ経過して搬送ワークＷの先端が収束レンズ２０Ｚのの中心位置の真下に位置した後に最初の分割パターン３Ａ〜３Ｄの開始位置に達する時間となるまで待機する。

＜マーキング開始時＞
次に、制御部３０は分割パターンの順番を初期化して最初の分割パターン３Ａとし（Ｓ１１）、経過時間のカウントを開始する（Ｓ１２）。最初の分割パターン３Ａでは（Ｓ１３で「Ｙ」）、搬送ワークＷが最初にマーキングする分割パターン３Ａの開始位置に達する時間が経過すると（Ｓ１４）、制御部３０はマーキング開始信号Ｔを入出力回路２３，３３を介して補正回路２９に出力する（Ｓ１５）。
そして、制御部３０は、最初の分割パターン３Ａの座標データをメモリ３４から読み出し、この座標データを入出力回路２３，３３を介してＤ／Ａ変換器２４に順次出力しつつ、レーザ発振器１７をオンオフ制御するための出力信号をレーザ発振器１７に与えるとともに、パルス信号Ｓを入出力回路２３，３３を介して補正回路２９に出力する動作を開始する（Ｓ１６）。そして、このパルス信号Ｓに基づいて、ガルバノミラーを回動させる電圧レベルが増加して最初の分割パターン３Ａの左側の文字から順に搬送ワークＷの移動に追従するようにしてマーキングが行われる。

次に、制御部３０は、分割パターン３Ａが最後の分割パターン３Ｄでないことを判断した後に（Ｓ１７で「Ｙ」）、現在の分割パターン３Ａの順番を加算して分割パターン３Ｂとする（Ｓ１８）。そして、二番目の分割パターン３Ｂの開始位置に達する時間が経過するまで分割パターン３Ａのマーキングが続けられたのち（Ｓ１３で「Ｎ」,Ｓ１９）、制御部３０はマーキング開始信号Ｔを入出力回路２３，３３を介して補正回路２９に出力する（Ｓ１５）。このマーキング開始信号Ｔが補正回路２９に入力されると、補正回路２９から出力される補正信号Ｐの電圧レベルが下がり、レーザ光Ｌの出射位置が新たな分割パターン３Ｂの開始位置に移動する。

そして、制御部３０は、二番目の分割パターン３Ｂの座標データをメモリ３４から読み出し、この座標データを入出力回路２３，３３を介してＤ／Ａ変換器２４に順次出力しつつ、レーザ発振器１７をオンオフ制御するための出力信号をレーザ発振器１７に与えるとともに、パルス信号Ｓを入出力回路２３，３３を介して補正回路２９に出力する動作を開始する（Ｓ１６）。これにより、二番目の分割パターン３Ｂにおいても、搬送ワークＷの移動に追従するようにしてマーキングが行われる。

そして、上記動作を最後の分割パターンＮ（４）の順番となるまで繰り返し、最後の分割パターンＮ（４）となった場合には（Ｓ１７で「Ｙ」）、最後の分割パターン３Ｄの終了位置に到達する時間が経過した後（Ｓ２０）、制御部３０は、座標データのＤ／Ａ変換器２４への出力、レーザ発振器１７をオンオフ制御するための出力信号、パルス信号Ｓの補正回路２９への出力を停止する（Ｓ２１）。
これにより、搬送ワークＷ上へのマーキングパターン６のマーキングが終了する。

具体的には、搬送ワークＷがマーキングエリア５内に入ると、補正信号Ｐにより、ガルバノミラーを回動させる電圧レベルが搬送速度ｖに比例して増加する。したがって、例えば、図６の文字Ａをマーキングしようとする場合には、補正信号Ｐの大きさの電圧レベル（搬送ワークの下に示す図）とＤ／Ａ変換器２４からの出力電圧レベルとを加算した電圧によりガルバノミラーが回動される。すると、レーザ光Ｌの照射位置が搬送ワークＷの移動に追従しつつ順に印字され（図６（ａ））、分割パターン３Ａのマーキングが終了し、マーキングする位置が次の分割パターン３Ｂに移動する時間で電圧レベルが補正され（図６（ｂ））、次の分割パターン３Ｂがマーキングされる（図６（ｃ））。以後、各分割パターン毎に電圧レベルの補正が繰り返される。

このように、補正回路２９により、入出力回路３３で入力されるパルス信号Ｓと、マーキング時間に応じて変化する補正信号Ｐをガルバノスキャナ２０に与えて、レーザ光Ｌの照射点が、メモリ３４で記憶された座標データに基づく位置から搬送方向の下流側にずらした位置に補正されるから、マーキングエリア５内を通過する搬送ワークＷに対し、レーザ光Ｌの照射点を搬送ワークＷの移動方向（下流側）に追従させることができる。

また、搬送ワークＷの搬送方向においてマーキングエリア５を超えるマーキングパターン６を、マーキングエリア５内に収まる複数の分割パターン３Ａ〜３Ｄとし、この分割パターン３Ａ〜３Ｄ毎に、レーザ光Ｌの照射点が補正される構成となっている。したがって、搬送ワークＷに分割パターン３Ａ〜３Ｃの一つをマーキングした後に、次の分割パターン３Ｂ〜３Ｄをマーキングする際には補正信号Ｐに応じてレーザ光Ｌの照射点が補正されるから搬送方向においてマーキングエリア５を超えるマーキングパターン６であっても、マーキングすることができる。

また、例えば、作業者の入力操作によって設定された搬送速度を、パルス信号Ｓとして入出力回路３３に入力する構成では、実際の搬送速度との誤差が生じるおそれがあるが、ロータリエンコーダ５１から搬送速度ｖに応じたパルス信号Ｓが出力される構成としたので、ロータリエンコーダ５１の搬送速度変化に対応したパルス信号Ｓに基づき搬送ワークＷの移動に対してより正確に追従させたマーキングを行うことができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図７によって説明する。
実施形態１では、マーキングエリア５と搬送方向に同じ長さＤの分割パターン３Ａ〜３Ｄでマーキングパターン６を分割する場合について説明したが、実施形態２では、マーキングエリア５と同じ長さＤで分割しようとすると、隣接する分割パターンの境界部分がマーキングしようとする文字に触れてしまうため、マーキングエリア５よりも搬送方向に小さい長さＤ´の分割パターンを形成するものであり、その他の点は前記第１実施形態と同様である。従って、第１実施形態と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。

図７（ａ）に示すように、マーキングエリア５と搬送方向に同じ長さＤの分割パターン３Ａとした場合には、文字Ｃが触れてしまうため、文字Ｃに触れない長さＤ´まで分割パターン３Ａを短くたものである。なお、次の分割パターン３Ａ〜３Ｄで再び文字に触れてしまう場合には（図７（ａ）で文字Ｅ）、再び文字に触れない長さまで分割パターン３Ｂを短くしたものである。他の分割パターン３Ｃ,３Ｄについても同様である。
１文字が隣接する分割パターンの境界部分に位置した状態でマーキングした場合には、この境界部分にマーキングのずれ等が生じることがあるが、本実施形態によれば、マーキングのずれ等が生じない。

なお、分割パターンの搬送方向における長さを小さくする場合には、補正信号Ｐの繰り返しの時間間隔が短くなる。

図７（ｂ）では、最初の分割パターン３Ａを上記と同様に短くした後に、残りのマーキングパターン６を文字に触れない長さＡで均等に分割したものである。

＜実施形態３＞
図８は本発明の実施形態３を示す。
実施形態３では、マーキングすべき文字が所定の線要素単位で構成されており（例えば、図８（ａ）の文字Ａを構成する各線要素単位ａ１,ａ２,ａ３,ａ４,ａ５）、この線要素単位でマーキングエリア５と同じ大きさの分割パターン３Ａ〜３Ｄでマーキングパターン６を分割することが可能である場合には、その大きさで分割する（図８（ａ））。一方、マーキングエリア５と同じ長さＤで分割パターン３Ａ〜３Ｄを構成できない場合には、線要素単位で分割できる長さＤ´まで分割パターン３Ａを小さくするものである。なお、他の分割パターンについても同様である。このように、線要素単位を基準として分割する構成の方が各分割パターンの搬送方向における長さ偏差を抑えることができる。

＜実施形態４＞
実施形態４では、搬送速度ｖを検出する手段として、ロータリエンコーダ５１に代えて、図１の二点鎖線に示すように、搬送方向のＡ地点及びＢ地点に光電センサを備えた速度検出装置５２（本発明の「ワーク速度検出手段」に相当する）を設け、このＡＢ間の所定の距離と、ＢからＡに到達するまでの時間とから搬送ワークＷの実際の速度を検出し、この検出した速度をパルス信号Ｕとして入出力回路３３に入力するようにしたものである。
搬送手段の振動等により搬送ワーク自身が搬送方向においてベルトコンベア４０に対して相対的に移動することから、ベルトコンベア４０の搬送速度ｖと実際の搬送ワークの搬送速度ｖとは若干の誤差が生じる場合がある。そこで、入出力回路３３は、速度検出装置５２からの搬送ワークの実際の搬送速度に応じて変化するパルス信号Ｓが入力される構成であるから、実際の搬送ワークの搬送速度変化に対応した補正信号Ｐに基づき搬送ワークＷの移動に対してより正確に追従させたマーキングを行うことができる。

＜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、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では、ベルトコンベア４０の搬送速度ｖをロータリエンコーダ５１によって自動的に検出するようにしたが、これに限らず、例えばコンソール３５において作業者が設定した搬送速度を入力する構成でもよい。

（２）上記実施形態では、マーキングパターン６は４つの分割パターンに分割することとしたが、これ以上若しくはこれ以下の数に分割してもよい。

（３）上記実施形態では、分割パターン３Ａ〜３Ｄ毎に、制御部３０から、パルス信号Ｓと、マーキング開始信号Ｔを補正回路２９に与える構成としたが、マーキング開始信号Ｔに代えて、マーキングエリア５に対する、搬送ワークＷ上の前記各分割パターン３Ａ〜３Ｄのマーキング位置の移動量を制御部３０から補正回路２９に与える構成としてもよい。

（４）上記実施形態では、作業者が入力したマーキングパターン６は、制御部３０の処理によって分割パターン３Ａ〜３Ｄに分割されるこことしたが、予め作業者がマーキングエリア５を超える長さのマーキングパターン６を、マーキングエリア５内に収まる複数の分割パターン３Ａ〜３Ｄとして定め、これを作業者がコンソール３５等で設定することにより、各分割パターン３Ａ〜３Ｄ毎の座標データがメモリ３４に記憶されるようにしてもよい。なお、このコンソール３５が本発明のパターン設定手段に相当する。

（５）搬送方向においてマーキングエリア５を超える長さのマーキングパターン６を設定する方法としては、コンソール３５の表示部の表示倍率を作業者自身が、例えば、搬送速度ｖに応じて変更できるようにしておき、この倍率でマーキングパターン６の全体を表示可能とし、作業者がマーキングパターン６を設定できるようにしてもよい。
また、コンソール３５の表示部にマーキングパターン６の一部を表示させ、この一部について設定できるようにしておき、この表示部をスクロールさせることによって、マーキングパターン６の全体が設定できるようにしてもよい。
ここで、作業者がマーキングパターン６と分割パターン３Ａ〜３Ｄの搬送方向における長さとを設定し、制御部３０により分割パターン３Ａ〜３Ｄの座標データをメモリ３４に記憶させる構成としてもよく、また、作業者がマーキングパターン６のみ設定し、制御部３０にてマーキングエリア５を超える長さのマーキングパターン６を分割パターン３Ａ〜３Ｄに分割させ、この分割パターン３Ａ〜３Ｄの座標データをメモリ３４に記憶させる構成としてもよい。

本発明の実施形態１に係るレーザマーキング装置の全体構成図各ユニットのブロック図分割パターンに分割されたマーキングパターンの図マーキングパターン設定時における制御部の処理を示すフローチャートマーキングパターン時における制御部の処理を示すフローチャート搬送ワークの印字態様とその時の補正信号本発明の実施形態２に係る搬送ワークの印字態様とその時の補正信号本発明の実施形態３に係る文字の線要素、搬送ワークの印字態様とその時の補正信号

符号の説明

５…マーキングエリア
６…マーキングパターン
１０…レーザ光源
１７…レーザ発振器
２０…ガルバノスキャナ
２０Ｖ，２０Ｗ…ガルバノミラー
２０Ｘ、２０Ｙ…ガルバノ駆動手段
２４…Ｄ／Ａ変換器（データ付与手段）
２５…サーボ回路
２７…印字エリア情報記憶部
２９…補正回路（補正手段）
３０…制御部
３３…入出力回路（搬送速度入力手段）
３４…メモリ（データ記憶手段）
３５…コンソール
４０…ベルトコンベア（搬送手段）
５０…ロータリエンコーダ
５３…ワーク検出装置
Ｐ…補正信号
Ｓ…パルス信号（速度信号）

Claims

文字、図形、記号等のマーキングパターンに対応させてレーザ光の照射点を所定のマーキングエリア内で走査するように照射させ、当該マーキングエリア内を連続的に搬送される搬送ワークに対しその搬送方向において前記マーキングエリアを超える長さのマーキングパターンをマーキングするためのレーザマーキング装置であって、
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光の方向を換えて前記マーキングエリア内で前記レーザ光の照射点を走査するガルバノスキャナと、
前記マーキングエリアを超える長さのマーキングパターンが、前記マーキングエリア内に収まる複数の分割パターンとされ、これら各分割パターン毎に、それを構成する線要素の始点及び終点を含む複数点に対応した前記マーキングエリア上の各位置に前記レーザ光の照射点を移動させるよう前記ガルバノスキャナを駆動させるための複数の座標データが記憶されるデータ記憶手段と、
前記データ記憶手段で記憶された前記複数の分割パターンの座標データを、前記搬送ワーク上におけるマーキング位置が下流側の分割パターンの座標データから順に前記ガルバノスキャナに与えるデータ付与手段と、
前記搬送ワークの搬送速度または前記搬送ワークを搬送するための搬送手段の搬送速度に応じた速度信号が入力される搬送速度入力手段と、
前記各分割パターン毎に、前記搬送速度入力手段で入力される速度信号と、前記マーキングエリアに対する、前記搬送ワーク上の前記各分割パターンのマーキング位置の移動量とに応じて変化する補正信号を前記ガルバノスキャナに与えて、前記レーザ光の照射点が、前記データ記憶手段で記憶された座標データに基づく位置から前記補正信号に応じて前記搬送方向の下流側にずらした位置に補正するための補正手段とを備えたことを特徴とするレーザマーキング装置。
前記搬送速度入力手段は、前記搬送手段の搬送速度を検出する搬送速度検出手段から出力される速度信号が入力される構成になっていることを特徴とする請求項１記載のレーザマーキング装置。
前記搬送速度入力手段は、前記搬送ワークの搬送速度を検出するワーク速度検出手段から出力される速度信号が入力される構成になっていることを特徴とする請求項１記載のレーザマーキング装置。
作業者が前記搬送ワークの搬送速度を設定可能な設定手段が備えられ、前記搬送速度入力手段は、この設定手段により設定された搬送速度に応じた速度信号が入力される構成になっていることを特徴とする請求項１記載のレーザマーキング装置。
作業者が前記マーキングパターンを、前記マーキングエリアに収まるパターン毎に設定するためのパターン設定手段と、
前記パターン設定手段で設定された各パターン毎にそれに対応する前記座標データを生成し、前記マーキングエリアに収まるパターン毎に前記データ記憶手段に記憶するデータ生成手段とを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のレーザマーキング装置。
前記複数の分割パターンは、前記マーキングパターンを、それを構成する線要素単位を基準として前記マーキングエリア内に収まるように分割されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のレーザマーキング装置。
前記補正手段は、前記搬送手段の搬送速度と、前記各分割パターンの前記搬送方向における長さとに基づき定められる時間により、前記分割パターンに対する補正動作から次の分割パターンに対する補正動作に切り替えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のレーザマーキング装置。
レーザ光源から出射されるレーザ光の照射点を所定のマーキングエリア内において文字、図形、記号等からなるマーキングパターンをガルバノスキャナによって走査するように照射させ、当該マーキングエリア内を連続的に搬送される搬送ワークに対しその搬送方向において前記マーキングエリアを超える長さのマーキングパターンをマーキングするためのレーザマーキング方法であって、
前記マーキングエリアを超えるマーキングパターンが、前記マーキングエリア内に収まる複数の分割パターンとされ、これら各分割パターン毎に、それを構成する線要素の始点及び終点を含む複数点に対応した前記マーキングエリア上の各位置に前記レーザ光の照射点を移動させるよう前記ガルバノスキャナを駆動させるための複数の座標データをデータ記憶手段に記憶し、この記憶された前記複数の分割パターンの座標データを、前記搬送ワーク上におけるマーキング位置が下流側の分割パターンの座標データから順に前記ガルバノスキャナに与えるとともに、
前記各分割パターン毎に、入力される前記搬送ワークの搬送速度と、前記マーキングエリアに対する、前記搬送ワーク上の前記各分割パターンのマーキング位置の移動量とに応じて変化する補正信号を前記ガルバノスキャナに与えて、前記レーザ光の照射点が、前記データ記憶手段で記憶された座標データに基づく位置から前記補正信号に応じて前記搬送方向の下流側にずらした位置に補正することを特徴とするレーザマーキング方法。