JP4417241B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ加工装置に関する。

従来より、ワークにレーザ光を照射して文字、図形、記号等のマーキング情報を印字するレーザ加工装置が広く知られている（たとえば、特許文献１）。
このものは、レーザ光を走査させるヘッド部、ヘッド部を制御するためのコントローラ、文字等のマーキング情報を入力するためのコンソールを主体に構成されている。
特開２００１−６２５７３公報

上記のものは、文字等を入力するコンソールに円形の表示窓が設けられ、そこに、印字すべき文字が表示されるようになっている。そのため、この表示窓の表示を参照することで、ワーク上に印字される文字に誤りがないか、確認することが出来るが、それは文字が正しいという事だけを確認できるに過ぎない。すなわち、一般に、ワークに印字される文字の方向と、表示窓に表示される文字の方向とは異なることから、たとえば、文字を傾斜させて印字する場合などでは、ワーク上に印字される文字から受ける印象が、表示窓に表示される文字から受ける印象と異なる場合があり、改善の余地があった。
また、表示方向が固定的であると、例えば、コンソール周辺に干渉物がありオペレータが斜め方向から入力操作をしている場合などでは、文字を確認し難くなる。
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、コンソールの表示方向をオペレータの使用状況に応じて変えることが出来るレーザ加工装置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、レーザ光源から出射されるレーザ光を被加工対象物上に照射させることに基づいて、文字・記号・図形等のマーキング情報よりなる印字データを前記被加工対象物に対して印字するレーザ加工装置であって、前記印字データの印字イメージを表示する表示手段と、前記表示手段の表示方向を所望の方向に切り替える表示方向切替手段と、を備えてなる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、前記表示方向切替手段は、前記表示手段における印字イメージの表示方向が前記被加工対象物に対する印字方向と異なる場合に、前記印字イメージの表示方向を前記印字方向に合わせて変えるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記表示方向切替手段は、変更角度の異なる複数種の切替パターンが記憶される記憶手段と、前記複数種の切替パターンの中から一の切替パターンを選択するための選択入力手段とを備えるところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記表示手段は前記ヘッド部を有する装置本体に対して可撓性を有するケーブルを介して接続される構成であるところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項４に記載のものにおいて、前記表示方向切替手段は予め設定された基準方向に対する前記印字イメージの表示方向の角度を入力するための角度入力手段を備え、この角度入力手段から入力された角度情報に基づいて、前記印字イメージの表示方向を切り替えるところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項５に記載のものにおいて、前記ヘッド部は一方向に長い形状をなし、その先端部分にレーザの出射窓が設けられたものにおいて、前記予め設定された基準方向とは前記ヘッド部の長手方向であ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４のいずれかに記載のものにおいて、前記表示方向切替手段は予め設定された基準方向に対する前記印字イメージの表示方向の角度を検出する角度検出手段を備え、この角度検出手段により検出された角度情報に基づいて、前記印字イメージの表示方向を切り替えるところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のものにおいて、前記表示手段に前記印字イメージを表示させるイメージ表示領域、前記選択入力手段が配される入力領域が設けられたものにおいて、前記表示方向切替手段は前記表示手段のうちの前記イメージ表示領域の表示方向のみを切り替えるよう構成されているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、表示方向切替手段により表示手段の表示方向をオペレータの好みに合わせて見やすい方向に変えることが出来るから、使い勝手がよく商品性に優れる。
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、表示方向切替手段により印字イメージの表示方向を印字方向に合わせて切り替えることが出来るから、被加工対象物に対する実際の印字の様子により近い表示をすることが出来る。

＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、複数の切替パターンの中からオペレータにより一の方向が選択されることで、表示方向の切り替えが行われるようになっている。このような構成であれば、方向切り替えのための操作が簡単であるし、方向切り替えに必要な制御も単純な制御で済む。

＜請求項４の発明＞
請求項４の発明によれば、オペレータの操作位置を任意に決めることが出来るから、使い勝手がよく、商品性に優れる。

＜請求項５の発明＞
請求項５の発明によれば、角度入力できるから、微調整が可能でより現実に近い表示を行うことが出来る。

＜請求項６の発明＞
このような構成であれば、方向が分かりやすく基準として最適である。

＜請求項７の発明＞
こうような構成であれば、複雑な入力操作（方向切り替えのための角度入力操作）を廃止できるから、使い勝手がよく、より一層商品性に優れるものとなる。

＜請求項８の発明＞
表示方向の切り替えを行う際、入力領域も方向変えてしまうと、再操作を行い難くなるという点が問題となるが、本発明によれば、イメージ表示領域の方向のみを切り替えるものであるから再操作を含む入力操作に支障を来たすことがない。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図７によって説明する。
１.レーザ加工装置の全体構成
図１に示す１０はレーザ加工装置であって、ヘッドユニット２１と発振ユニット２５を前後に連結してなるヘッド部２０、ヘッド部２０を駆動・制御するためのコントローラ（本発明の装置本体に相当）３０、入力操作用のコンソール（本発明の表示手段に相当）４０よりなる。ヘッドユニット２１はガルバノミラー装置等の光学部材を備えるとともに、先端の底部２１Ａにはレーザ出射窓が開口し、そこには収束レンズが取り付けられている。

一方、発振ユニット２５は断面略矩形状の筒形状をなすケーシング２６内に不可視光であるレーザ光を出射するレーザ光源（例えばＣＯ２レーザ光源）を備えている。そして、ヘッド部２０は加工対象となるワークＷが送られる搬送ラインＳに対して直交する向き、より具体的には、ヘッド部２０の長手方向に関する軸線Ｌ１と搬送ラインＳの流し方向Ｌ２とが直交する向きに配置されている。

コントローラ３０は縦長なケーシング３１内に印字すべき文字、記号、図形等のマーキング情報が記憶された記憶部（本発明の記憶手段に相当）と、先に説明したヘッド部２０のレーザ光源に対して駆動信号を与えるとともにガルバノミラー装置に対して制御信号を与える中央演算処理装置とを備えている。そして、コントローラ３０の前面壁にはＦＤドライブ３４、エラーコード表示用の表示部３２、非常停止・レーザ励起等のスイッチ３３が順に設けられている。

一方、コントローラ３０の背面壁からはフレキシブルケーブル３９Ａ、３９Ｂが２本引き出されており、フレキシブルケーブルの一方側３９Ａの端部が前記ヘッド部２０の後端部に接続され、フレキシブルケーブルの他方側３９Ｂの端部が次に説明するコンソール４０に対して接続されている。これにより、ヘッド部２０とコントローラ３０とが電気的に接続され、コントローラ３０とコンソール４０とが電気的に接続されるようになっている。

コンソール４０は上面４０Ａにディスプレイ４１を備えた薄い箱型をなすとともに、図２に示すように、ディスプレイ４１の右側部にはタッチパネル式の入力窓４２が設けられている。そして、この入力窓４２には設定変更キーＫｔが縦方向に並んで設けられており、設定変更キーＫｔを押圧操作することで、ディスプレイ４１の表示がそれぞれ切り替わって、文字設定、機能設定、印字条件、レーザ設定、イメージ表示等の設定変更を行うことが出来るようになっている。
例えば、図２は印字条件が選択された場合の画面であるが、印字の対象となる文字の高さ、文字間隔、傾斜角度、フォント等の条件設定を行うことができ、これによりオペレータはワークＷ上に印字される文字の仕様を所望の仕様に変更できるようになっている。

また、図３はイメージ表示が選択された場合の画面である。イメージ表示機能は選択されたマーキング情報、すなわちワークＷ上に実際に印字される文字のデータ（以下、印字データとする）に誤りがないかを、印字に先立ってディスプレイ４１上で確認するための機能である。具体的には、イメージ表示が選択されると、ディスプレイ４１の左部にイメージ表示領域５１が現れ、そこに、印字データ（以下、イメージ表示領域に表示される印字データを印字イメージＤとする）が表示されるようになっている。

また、イメージ表示領域５１の右側部（本発明の入力領域に相当）には表示方向切り替えのための入力部５５が設けられている。表示方向の切り替えについては、後述するがイメージ表示領域５１に表示された印字イメージＤの表示の方向が、ワークＷ上に印字される印字データの表示の方向と合致するように、イメージ表示領域５１の表示方向を調整するためのものである。

そして、印字データに誤りがないとした場合には、ディスプレイ４１の下部に表示されたスタートキー４３を押圧してやれば、印字が開始される。すなわち、コントローラ３０からヘッド部２０の発振ユニット２５に対して駆動信号が与えられる。これにより、レーザ光源からはレーザ光がヘッドユニット２１側に向けて出射される。すると、出射されたレーザ光はガルバノスキャナ装置によって向きが変えらた後、収束レンズで収束光にされてワークＷ上に照射される。そして、コントローラ３０からガルバノミラー装置に対してはコンソール４０によって入力された文字情報等に基づいて制御信号が送られる。これにより、ガルバノミラー装置の備えるガルバノミラーの回動角の調整がなされてレーザ光がワークＷ上を走査することで、同ワークＷ上には選択されたマーキング情報、すなわち印字データが印字される。
また、図３における４４はストップキーであり、そこへの押圧操作によって、ワークＷに対する印字を停止させることが出来るようになっている。

さて、図１においては文字Ａが印字されたワークＷが示されているが、これに対してコンソール４０のイメージ表示領域５１に表示されている印字イメージＤは、文字Ａを表示している点では同じであるが、その向きが異なっている。すなわち、印字データは図１における左手前側が文字の基準となっているのに対して、印字イメージＤはこれとは反対に図１における右奥側が文字の基準となっている。そこで、印字イメージＤの表示方向をワークＷ上に印字される実際の印字データの方向に合わせるべく、表示方向切替機能を設けている。

２．表示方向切替機能
図３に示すように、イメージ表示が選択された際に、イメージ表示領域５１の右側部には表示方向を切り替えるための入力部５５が表示されるようになっている。この入力部５５は上・下・右・左の４つの選択キー（本発明の選択入力手段に相当）Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４より構成される。

まず、全く選択キーが押されていない初期状態においては、イメージ表示領域５１の座標系は図４に示すように横軸をＸ軸（右側を＋Ｘ）とし、縦軸をＹ軸（上側を＋Ｙ）としている。一方、コントローラ３０内の記憶部に記憶されたマーキング情報、すなわちフォントデータは複数の点座標よりなるが、これはイメージ表示領域５１の座標系と同じくＸ、Ｙ軸の直交座標系で与えられている。そのため、初期状態においては、図４に示すように（ａ）の座標系に従って、文字（例えば、Ａ）が表示される。

一方、この状態から選択キーＫ２が押圧操作されると、イメージ表示領域５１の座標系が１８０度回転される。すなわち、横軸がＸ軸、縦軸がＹ軸である点は初期状態と同じであるが、同図における左側が＋Ｘ、同図における下側が＋Ｙとなるように座標系が切り替わる。これにより、印字イメージＤは初期状態の表示方向に比べて表示方向が１８０度反転した状態で表示されることとなる。

また、初期状態から選択キーＫ３が押圧操作されると、イメージ表示領域５１の座標系は右方向に９０度回転される。すなわち、縦軸がＸ軸（下側を＋Ｘ）、横軸がＹ軸（右側を＋Ｙ）に切り替わる。これにより、印字イメージＤは初期状態の表示方向に比べて表示方向が時計回りに９０度回転した状態で表示されることとなる。
そして、初期状態から選択キーＫ４が押圧操作されると、イメージ表示領域５１の座標系は縦軸がＸ軸（上側を＋Ｘ）、横軸がＹ軸（左側を＋Ｙ）に切り替わる。これにより、印字イメージＤは初期状態の表示方向に比べて表示方向が反時計回りに９０度回転した状態で表示されることとなる。

尚、上記のように表示方向を９０度間隔で回転させるには、座標値の入れ替えをおこなってもよい。変換前の状態が（Ｘ、Ｙ）である場合に、（−Ｘ、−Ｙ）としてやれば表示方向を１８０度回転させることが可能となるし、（Ｙ、−Ｘ）としてやれば表示方向を右回りに９０度回転させることが可能となり、（−Ｙ、Ｘ）としてやれば表示方向を左回りに９０度回転させることが可能となる。

以上のことから、選択キーＫ２〜Ｋ４を押圧操作すると、選択されたキーに応じた向きにイメージ表示領域５１の座標系、ひいては表示された印字イメージＤ全体が方向を変えるようになっている。従って、図１の状態であれば、選択キーＫ２を押圧操作することで、コンソール４０上には図５に示す向き、すなわち実際にワークＷ上に印字される印字データの向きと同じ向きで、印字イメージＤが表示されることになる。尚、選択キーＫ１は、いずれかの選択キーＫ２〜Ｋ４が押圧操作された後に、イメージ表示領域５１の表示方向を初期設定に戻す場合に使用される。また、図３における５６は座標系の表示窓、５６Ａは印字イメージＤの表示方向の基準を表示するための目印である。

また、図３に示すように、選択キーＫ１〜Ｋ４の上部には印字イメージＤの表示方向を微調整するための角度入力部（本発明の角度入力手段に相当）５８が設けられている。先の選択キーＫ１〜Ｋ４では、表示方向が９０度間隔であるのに対して、コンソール４０はコントローラ３０に対してフレキシブルケーブル３９Ｂによって接続されており、その向きをオペレータの好きなように自由に選ぶことが出来る。そのため、図６に示すように、ワークＷ上に印字される印字データの表示方向に対して、コンソール４０上に表示される印字イメージＤが斜めに傾いた状態となる場合があるから、それに対応して表示方向を微調整するためである。

角度入力部５８に対してテンキー（図示せず）或いは、上下キー５８Ａによって傾き角θ１の入力がされると、中央演算処理装置ではマーキング情報を構成する各座標データに、以下のような方向変換のための処理を行う。ここでは座標データＴ：（ｔｘ、ｔｙ）を例にとって説明すると、まず、直交座標で表された座標データを極座標に変換する。
Ｔ＝ｋ（Ｃｏｓθｔ、Ｓｉｎθｔ）・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
そして、変換された極座標データに対して、入力された傾き角θ１分の角度調整を、次の（２）式に基づいて行う。
Ｔ＝ｋ（Ｃｏｓ（θｔ＋θ１）、Ｓｉｎ（θｔ＋θ１））・・・・・・（２）

これにより、図７に示すように、座標データＴは基準となる座標系Ｌ４から角度θ１傾いた座標系Ｌ５に座標変換されることとなる。そして、このような方向変換のための処理をマーキング情報を構成する全ての座標データに対して行い、その上で、イメージ表示領域５１に印字イメージを表示させる。これにより、イメージ表示領域５１上には、印字イメージＤが角度入力分だけ傾いた状態で表示されることとなる。尚、上記角度調整は文字等の印字イメージが反時計回りに回動される方向を正方向にとっているため、図６の場合であれば、調整角度を−θとして入力してやる必要がある。尚、中央演算処理装置、コンソールの選択キー、角度入力部が本発明の表示方向切替手段に相当するものである。

次に、本実施形態の作用について説明する。
このように本実施形態によれば、ワークＷに対して搬送ラインＳ上で実際に印字される印字データの向きにあわせて、コンソール４０のイメージ表示領域５１上に表示される印字イメージＤの向きを変えることが出来るから、レーザ加工装置１０によってワークＷに対して印字がなされる前の段階で、ワークＷ上に印字される印字のイメージをより現実に近い状態でオペレータが捉えることが出来る。これにより、誤った向きでワーク上に印字を行ってしまうといった事態を未然に解消することが可能となる。
また、本実施形態では、上記のような表示方向の調整を行うのに、選択キーＫ１〜Ｋ４による９０度間隔での大まかな粗調整と、角度入力による微調整の双方を行うことが可能となっており、より商品性が高いものとなっている。

加えて、例えば、コンソール周辺に干渉物がありオペレータが斜め方向から入力操作をしている場合などでは、オペレータの好みに合わせて表示の向きを変えてやれば、印字イメージＤが見易くなるという利点もある。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図８を参照して説明する。
実施形態１では、イメージ表示領域５１の座標系自体を回転させることで、表示方向の切り替えを行ったが、実施形態２では、粗調整の際には、座標系の回転を行わず、データの読み出しに基づいて表示方向の切り替えを行うようにしている。

すなわち、実施形態２のものは、図８に示すように、コントローラ３０の記憶部に各マーキング情報（ここでは、文字Ａによってマーキング情報を代表させてある）ごとに、表示方向の異なる４種のフォントデータ（本発明の複数種の切替パターンに相当）が選択キーＫ１からＫ４とそれぞれ対応付けされた状態で記憶されている。そして、いずれかの選択キーが押圧操作されると、対応付けされたフォントデータが読み出されて、これがイメージ表示領域５１上に表示される。
このような構成であれば、実施形態１と同様に、選択キーＫ１からＫ４に対する押圧操作によってイメージ表示領域５１上の印字イメージの向きを自由に変えることが出来る。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を図９を参照して説明する。
実施形態１並びに実施形態２では、印字イメージＤの表示方向の変更を、選択キーＫ１〜Ｋ４による粗調整と角度入力による微調整の二つの調整手段を用いて変更したが、実施形態３では角度入力にのみによって表示方向の変更を行うようにしている。このような、構成であれは、表示方向を変えるために必要とされる操作数が少なくて済むから操作性に優れるものとなる。

また、角度入力を行う場合に、装置側の基準線をヘッド部２０の長手方向Ｌ１とし、これに対するコンソール４０の向き、具体的には図９における基準線Ｌ３とＬ１とのなす角度を入力角度として、コンソール４０にキー入力する。基準が曖昧であったり、分かり難いものであると、オペレータが角度入力するのに戸惑うが、ヘッド部２０の長手方向Ｌ１を基準とすれば、方向の特定が容易で基準として最適である。

＜実施形態４＞
本発明の実施形態４を図１０を参照して説明する。
実施形態１ではイメージ表示領域５１の表示方向を変えるための角度入力操作を人手によって行ったが、実施形態４ではコンソール７０に姿勢検出用のセンサ（本発明の角度検出手段に相当）７５、７６を設けて、これらセンサ７５、７６から得られる出力信号から、搬送ラインＳに対するコンソール７０の傾きを検出し、その検出結果に基づいて、イメージ表示領域７１の表示の方向の微調整を自動的に行うものである。その他の処理、構成については実施形態１と同一である。

具体的には図１０に示すように、コンソール７０における前面壁の左右両端部に、投光・受光素子からなる光電センサ７５、７６を設けておき、両センサ７５、７６が同時に投光・受光を行うように設定してやる。同図に示すようにコンソール７０が搬送ラインＳに対して傾いた状態にあれば、光電センサ７５より光電センサ７６の方が光路が長くなるから、その分だけ、受光信号のタイミングが遅くなる。したがって、両光電センサ７５、７６の受光タイミングを比較してやることでラインＳに対するコンソール７０の傾きを検出することが出来る。このような構成であれば、コンソール７０の傾きを正確に検出することができるし、人手による角度入力操作を廃止することが可能となる。

＜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、コンソールをコントローラに対してフレキシブルケーブルによって接続し移動自在な構成としたが、図１１に示すように、コントローラ或いはヘッド部に対して固定的に設置するものであってもよい。

（２）上記実施形態では、印字イメージＤの方向を粗調整するのに、４つの選択キーを入力部として使用したが、入力部の構成としてはこれに限定されるものではなく、例えば、ダイヤル式のものであってもよい。

（３）上記実施形態では、表示方向の切り替えを行う際、イメージ表示画面中のイメージ表示領域５１のみ回転させたが、例えば、入力部５５を含む画面全体を回転させるものであってもよい。ただし、この場合には、回転後の再入力操作が行い難くなる点を考慮する必要がある（実施形態の構成であれば、再入力に支障をきたすことはない）。

実施形態１におけるレーザ加工装置の斜視図 コンソールの表示画面を示す図 同じく、コンソールの表示画面を示す図 印字データの方向が変えられる様子を示す図 コンソール上の印字イメージの向きが変えられた状態を示す図 コンソールの表示方向が斜めに傾いた状態を示す図 方向変換の仕組みを説明するための図 実施形態２におけるフォントデータが選択キーと関連付けられていることを表す図 実施形態３におけるレーザ加工装置の斜視図 実施形態４におけるコンソールの姿勢検出の原理を説明する図 コンソールがヘッド部に一体的に設けられた状態を示す図

符号の説明

１０…レーザ加工装置
２０…ヘッド部
３０…コントローラ（表示方向切替手段）
４０…コンソール（表示手段）
５１…イメージ表示領域
５５…入力部（表示方向切替手段）
Ｄ…印字イメージ

Claims (8)

1. レーザ光源から出射されるレーザ光を被加工対象物上に照射させることに基づいて、文字・記号・図形等のマーキング情報よりなる印字データを前記被加工対象物に対して印字するレーザ加工装置であって、
   前記印字データの印字イメージを表示する表示手段と、
   前記表示手段の表示方向を所望の方向に切り替える表示方向切替手段と、を備えてなることを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記表示方向切替手段は、前記表示手段における印字イメージの表示方向が前記被加工対象物に対する印字方向と異なる場合に、前記印字イメージの表示方向を前記印字方向に合わせて変えるところを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記表示方向切替手段は、
   変更角度の異なる複数種の切替パターンが記憶される記憶手段と、前記複数種の切替パターンの中から一の切替パターンを選択するための選択入力手段とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記表示手段は前記ヘッド部を有する装置本体に対して可撓性を有するケーブルを介して接続される構成であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
5. 前記表示方向切替手段は予め設定された基準方向に対する前記印字イメージの表示方向の角度を入力するための角度入力手段を備え、この角度入力手段から入力された角度情報に基づいて、前記印字イメージの表示方向を切り替えることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
6. 前記ヘッド部は一方向に長い形状をなし、その先端部分にレーザの出射窓が設けられたものにおいて、
   前記予め設定された基準方向とは前記ヘッド部の長手方向であることを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工装置。
7. 前記表示方向切替手段は予め設定された基準方向に対する前記印字イメージの表示方向の角度を検出する角度検出手段を備え、この角度検出手段により検出された角度情報に基づいて、前記印字イメージの表示方向を切り替え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加工装置。
8. 前記表示手段に前記印字イメージを表示させるイメージ表示領域、前記選択入力手段が配される入力領域が設けられたものにおいて、
   前記表示方向切替手段は前記表示手段のうちの前記イメージ表示領域の表示方向のみを切り替えるよう構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のレーザ加工装置。

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