JP4800114B2 - レーザマーキング方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、スキャニング方式のレーザマーキング技術に係り、特にレイアウト合成機能および／または繰り返しマーキング機能を備えたレーザマーキング方法および装置に関する。

スキャニング式のレーザマーキング方法は、被加工物に高密度に集光されたレーザ光を照射し、該レーザ光をスキャニング・ミラーで振って、被加工物表面上でレーザスポットをスキャニングし、ビームスポットの当たった被加工物表面の微小部分をレーザエネルギーで瞬間的に改質（溶融、蒸発、変色等）させながら、文字、図形、記号等の所望のパターンを描画するようにしてマーキング（刻印または印字）する技術である。レーザ光には、ピークパワーの高いＱスイッチ方式の高速繰り返しパルスレーザ光を用いるのが通例である。

ところで、実際のアプリケーションにおいては、１つの被加工物に複数種類のパターン、たとえば製造番号、社名、バーコード等を一緒にマーキングする例が多い。本出願人は、以前にそのような複数種類のパターンを任意の配置関係で組み合わせて同一の被加工物にマーキングするためのレーザマーキング方法および装置を開発して、特許出願している（特許文献１参照）。

上記先願発明は、文字、記号または図形等からなる所望の単位パターンについてその単位パターンを規定する描画データとその単位パターンに対するマーキング特性を規定する条件データとを所望のデータ管理コードに対応させて設定し、所望の１つまたは複数のデータ管理コードの組み合わせを所望のシーケンスコードに対応させて設定し、マーキングの実行のために所望の１つのシーケンスコードを選択し、その選択したシーケンスコードに対応する１つまたは複数のデータ管理コードに設定した描画データと条件データとにしたがって各該当する単位パターンのマーキングを順次実行するようにしている。

かかる技法によれば、ユーザが予め多数種類の単位パターンを設定しておいて、所定のシーケンス設定画面上でシーケンス設定表に所定のフォーマットで所望の起動番号を書き込めば、装置側は１回のスタート指令に応動してそれらの起動番号でそれぞれ管理（設定）されている単位パターンに係るマーキング動作を自動的に１回のシーケンスで順次実行することにより、被加工物に一組の合成パターンを一度にマーキングできるようになっている。
特開２００１−８７８７４号公報

しかしながら、上記従来技術（先願発明）には、改善の余地が色々と残されている。第一に、１回のシーケンスで一度にマーキングできる複数のパターンは１つの単位パターンと同じサイズのマーキングエリア内に収めなければならないという制約がある。従来のレーザマーキング装置では、被加工物とこれにレーザ光を照射するレーザ出射ユニットとの間の相対的な位置関係がレーザマーキング加工中に始終固定されているので、単位パターンまたは合成パターンのいずれであっても被加工物上に設定可能なマーキングエリアのサイズはレーザ出射ユニット内の光学系（特にｆθレンズ）の光学特性やワーキングディスタンス（ｆθレンズと被加工物との距離）等に依存して一義的に決まっている。このため、複数のパターンを合成する際には画面上の設定段階から単位パターンを作成する場合と同一サイズのエリア内で編集するほかない。このように一組の合成パターンを構築するために所望のパターンを任意に配置ないし編集できるエリアのサイズが制限されているため、合成パターンの組み合わせ態様や全体のレイアウトに関して選択の自由度が小さい。

また、上記従来技術（先願発明）においては、合成パターンに応じてそれを構成する各単位パターンの配置位置をそのパターン設定段階から決めておかなければならないという制約もある。たとえば、単位パターン「１２」と単位パターン「ＡＢ」とを組み合わせて２種類の合成パターン「１２ＡＢ」，「ＡＢ１２」を設定する場合、単位パターン「１２」について、当該単位パターン「１２」を第１の合成パターン「１２ＡＢ」のために左側に配置する場合と第２の合成パターン「ＡＢ１２」のために右側に配置する場合とで２種類のファイルを作る必要がある。同様に、他方の単位パターン「ＡＢ」についても、当該単位パターン「ＡＢ」を第１の合成パターン「１２ＡＢ」のために右側に配置する場合と第２の合成パターン「ＡＢ１２」のために左側に配置する場合とで２種類のファイルを作る必要がある。このため、設定入力作業が煩雑であるだけでなくパターンのデータ量が倍増するという問題もあり、合成パターンの種類が増えるほど、あるいは合成パターンを構成する単位パターンの数が増えるほどこの問題は顕著になる。

また、上記従来技術（先願発明）においては、合成パターン用のシーケンスを組むためにシーケンス設定画面上のシーケンス設定表に所望の起動番号を書き込むのであるが、ユーザまたはオペレータは各起動番号と各単位パターンとの対応付けを知っておかなければならず、熟練者でないと所望のシーケンスを自由自在に組むことも、自分または他人の組んだシーケンスの設定内容を一目瞭然に把握することも困難であり、結局のところ使い回しがあまりよくない。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、パターン合成またはレイアウト合成機能の拡充、効率および使い勝手を改善するレーザマーキング方法および装置を提供することを目的とする。

さらに本発明は、同一のパターンを空間的に一定間隔で繰り返してマーキングするのに好適なレーザマーキング方法および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に、本発明のレーザマーキング方法は、画面上で文字、記号または図形からなる所望のパターンを設定し、スキャニング機構を有するレーザ出射ユニットより前記パターンを描画するようにレーザ光を被加工物に照射して、前記被加工物の表面に前記パターンをマーキングするレーザマーキング方法であって、第１の設定画面上で、任意のパターンを設定できる一単位をレイアウトとして、１つまたは複数のレイアウトを設定する第１の工程と、第２の設定画面上で、前記設定されたレイアウトのいずれか１つをマーキングさせるためのマーキング・コマンドを表すマーキング・コマンド画像と、前記レーザ出射ユニットに対して相対的に前記被加工物を所望の方向に所望の移動量だけ移動させるための移動コマンドを表す移動コマンド画像とを所望の実行順序にしたがった配列で一覧表示する第２の工程と、前記第２の設定画面上に一覧表示された前記マーキング・コマンド画像および前記移動コマンド画像の配列内容および配列順序に対応する一連のマーキング・コマンドおよび移動コマンドからなる実行シーケンスを設定する第３の工程と、前記実行シーケンスにしたがって、各々の前記マーキング・コマンド毎に前記レーザ出射ユニットと前記被加工物との相対的な位置関係を固定して前記被加工物に前記レーザ光を照射して当該レイアウトのパターンをマーキングし、各々の前記移動コマンド毎に前記レーザ出射ユニットに対して相対的に前記被加工物を設定移動方向に設定移動量だけ移動させる第４の工程とを有する。

また、本発明のレーザマーキング装置は、画面上で文字、記号または図形からなる所望のパターンを設定し、スキャニング機構を有するレーザ出射ヘッドより前記パターンを描画するようにレーザ光を被加工物に照射して、前記被加工物の表面に前記パターンをマーキングするレーザマーキング装置であって、第１の設定画面上で、任意のパターンを設定できる一単位をレイアウトとして、１つまたは複数のレイアウトを設定するレイアウト設定部と、第２の設定画面上で、前記設定されたレイアウトのいずれか１つをマーキングするためのマーキング・コマンドを表すマーキング・コマンド画像と、前記レーザ出射ヘッドに対して相対的に前記被加工物を所望の方向に所望の移動量だけ移動させるための移動コマンドを表す移動コマンド画像とを所望の実行順序にしたがった配列で一覧表示するコマンド一覧表示部と、前記第２の設定画面上に一覧表示された前記マーキング・コマンド画像および前記移動コマンド画像の配列内容および配列順序に対応する一連のマーキング・コマンドおよび移動コマンドからなる実行シーケンスを設定する実行シーケンス設定部と、前記実行シーケンスにしたがって、各々の前記マーキング・コマンド毎に前記レーザ出射ヘッドと前記被加工物との相対的な位置関係を固定して前記被加工物に前記レーザ光を照射して当該レイアウトのパターンをマーキングし、各々の前記移動コマンド毎に前記レーザ出射ヘッドに対して相対的に前記被加工物を設定移動方向に設定移動量だけ移動させるマーキング実行処理部とを有する。

上記の構成においては、レイアウト単位で１つまたは複数のパターンを第１の設定画面上で設定しておいて、第２の設定画面上で移動コマンドを織り交ぜて所望のレイアウトの編集ないし合成を行う。移動コマンドにより一定範囲内で移動方向および移動量を任意に指定することで、レイアウト単位のマーキングエリアの範囲に拘束されずに多種多様なパターンのマーキングを形成することができる。また、ユーザ側においては、コマンド画像の一覧表示の内容からシーケンス設定内容を一目で容易に把握し理解することができる。

本発明の好適な一態様においては、第２の工程において第２の設定画面上に、実行シーケンスの一部または全部を任意の回数繰り返させるためのループ・コマンドを表すループ・コマンド画像を一覧表示の中に加え、第３の工程において実行シーケンスの中にループ・コマンド画像で指示されるループ・コマンドを加え、第４の工程においてループ・コマンドにしたがってマーキング動作または移動操作を所定の箇所で繰り返す。かかるループ機能により、所望のパターンを空間的に一定間隔で繰り返すレーザマーキングを自由自在、多種多様かつ容易にプログラムすることができる。

また、本発明の好適な一態様として、第１の工程において、各レイアウト毎に加工条件を設定し、第４の工程において各レイアウト毎に加工条件設定値に基づいてレーザ光の特性およびスキャニング動作を制御する。このように、レイアウト毎に加工条件を変えることも可能である。なお、第１の工程においては、各レイアウト毎にパターンの絵柄と加工条件設定値とを同時に表示する機能が好ましい。

また、本発明の好適な一態様によれば、第２の工程において、第２の設定画面上でループ・コマンド画像をマーキング・コマンド画像および移動コマンド画像と同形状および同サイズで表示し、さらにはループ・コマンド画像をマーキング・コマンド画像および移動コマンド画像と同形状および同サイズで表示する。また、好ましくは、マーキング・コマンド画像が、第１の設定画面上で表示される当該パターンの画像のサムネイルの形態で表示される。また、移動コマンド画像が、選択可能な移動方向を絵柄で示し、各選択可能な移動方向における移動量の設定値を数値で表すサムネイルの形態で表示される。

また、本発明の好適な一態様によれば、第２の設定画面上の一覧表示内容から想定されるレイアウト合成結果のパターンを所定の画面上に表示する機能も設けられる。

本発明のレーザマーキング方法および装置によれば、上記のような構成および作用により、パターン合成またはレイアウト合成機能の拡充、効率および使い勝手を改善することができるとともに、同一のパターンを空間的に一定間隔で繰り返してマーキングすることも多種多様に行える。

以下、添付図を参照して本発明の一実施形態を説明する。

図１に、本発明の一実施形態によるスキャニング式レーザマーキング装置の外観を示す。このレーザマーキング装置は、制御電源ユニット１０とレーザ発振ユニット１２とスキャニング・ヘッド１４とを有する。

制御電源ユニット１０において、上部室にはディスプレイ１６が設けられ、中間室の前扉１８の奥にはキーボードや制御基板等が設けられ、下部室の前扉２０の奥にはレーザ電源やレーザ冷却装置等が配置されている。中間室内の制御部より発生されたスキャニング制御信号は所定の信号線（図示せず）を介してスキャニング・ヘッド１４へ伝送される。スキャニング・ヘッド１４はレーザ発振ユニット１２のレーザ出射口に取り付けられ、ヘッド１４の真下に作業台２２が配置されている。この作業台２２の上で、被加工物ＷにレーザビームＬＢが照射され、レーザマーキングが施される。

制御電源ユニット１０内の上記制御基板は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）や、このＣＰＵに所定の処理を行わせるための各種プログラムおよび各種設定値またはデータを保持するためのメモリ、および各部と制御信号やデータのやりとりを行うためのインタフェース回路等からなり、機能的には図２に示すように、入力部３０、表示部３２、操作盤インタフェース３４、レイアウトファイル作成部３６、レイアウトファイル記憶部３８、レイアウト編集部４０、マーキング実行シーケンス記憶部４２、マーキング実行制御部４４を有している。

入力部３０は、キーボードやマウス等のポインティングデバイスを含み、さらには通信ケーブルを介して外部装置からデータを取り込めるようになっている。表示部３２は、ディスプレイ１６（図１）および表示出力回路等を含み、各種設定画面や運転（状態表示）画面等を表示出力する。操作盤インタフェース３４は、入力部３０および表示部３２と演算処理部および記憶部（３６〜４４）との間での信号のやりとりをインタフェースする。

レイアウトファイル作成部３６は、入力部３０および表示部３２を通じたマン・マシン・インタフェースにより画面入力でユーザの希望するパターンおよび加工条件をレイアウト単位で作成ないし設定する処理部であり、各レイアウトのパターンデータおよび加工条件設定値をファイル形式でレイアウトファイル記憶部３８に格納して管理する。

レイアウトファイル記憶部３８は、各レイアウトについて、パターンの図柄を表すデータを格納するパターン記憶部３８Ａと、加工条件（マーキング速度、Ｑスイッチ周波数、電流等）の設定値データを格納する加工条件記憶部３８Ｂとを備えており、各レイアウトのファイル名にリンクさせてそのファイル名の下で設定されたパターンデータおよび／または加工条件データの書き込み・読み出しを行えるようになっている。

レイアウト編集部４０は、上記のようにしてレイアウトファイル作成部３６によりいったん作成されレイアウトファイル記憶部３８に登録された各レイアウトのパターンについて、入力部３０および表示部３２を通じたユーザとのマン・マシン・インタフェースにより画面入力でハッチング、拡大・縮小、コピー、回転等の様々な編集を行う処理部であり、その編集機能の１つとしてこの実施形態の特徴とするパターン合成またはレイアウト合成機能やレイアウト繰り返し機能がある。マーキング実行シーケンス記憶部４２は、レイアウト編集部４０で作成されたマーキング実行のための手順またはシーケンス（一種のプログラム）を格納して保存する。

マーキング実行制御部４４は、入力部３０より入力されるスケジュールコードまたは起動番号に応答し、その起動番号の指定するレイアウトのパターンを設定した通りの加工条件にしたがってマーキングするように、マーキング実行シーケンス記憶部４２より該当のシーケンスがあればそれを読み出すとともに、レイアウトファイル記憶部３８より該当のパターンデータ、加工条件設定値等を読み出して、読み出したシーケンスの手順およびパターンデータ、加工条件設定値に基づいてレーザ電源４６、レーザ発振器４８、ガルバノメータ・スキャナ５０、移動機構５２の各動作を制御する。

レーザ電源４６は上記のように制御電源ユニット１０内に設けられており、レーザ発振器４８およびガルバノメータ・スキャナ５０はレーザ発振ユニット１２およびスキャニング・ヘッド１４内にそれぞれ設けられている。レーザ電源４６は、レーザ発振器４８に加工条件の一つとして設定されたレーザ励起用電流を供給する。レーザ発振器４８は、たとえばＹＡＧロッド、光共振器、電気光学励起部、Ｑスイッチ等で構成されるＱスイッチ型ＹＡＧレーザ発振器であり、加工条件の一つとして設定されたＱスイッチング周波数でＱスイッチパルスのＹＡＧレーザ光ＬＢを発振出力する。ガルバノメータ・スキャナ５０は、直交する２方向に首振り運動の可能な一対の可動ミラーを有しており、加工条件の一つとして設定されたマーキング速度で両可動ミラーを振ってそのミラー角を制御することで、レーザ発振器４８からのＱスイッチＹＡＧレーザ光ＬＢを加工テーブル２２上の被加工物Ｗ表面の所望の位置に集光照射する。移動機構５２は、作業台２２に組み込まれるモータ駆動のＸＹテーブルまたはロボットであり、たとえばＸ，Ｙの２軸移動で、あるいはＸ，Ｙ，Ｚ，Ｕ（回転）の４軸移動で作業台２２上の被加工物Ｗの位置を任意に変えられるようになっている。

次に、図３〜図２０につき、このレーザマーキング装置における特徴的な機能ないし作用を説明する。先ず、図３Ａおよび図３Ｂに、このレーザマーキング装置の適用可能なレーザマーキング加工の一例を示す。被加工物である物品Ｗの上面に、図３Ａのように「２００６ＡＢＣ」のパターンをレーザマーキングで形成する場合と、図３Ｂのように「ＡＢＣ２００６」のパターンをレーザマーキングで形成する場合の２通りの加工を行うものとする。

以下、図４〜図１４につき、「２００６ＡＢＣ」のパターンを物品Ｗにレーザマーキングする場合について設定からレーザマーキング加工までの各段階の作用を説明する。

図４および図５に、ディスプレイ１６に表示される『レイアウトファイル作成画面』を示す。この『レイアウトファイル作成画面』は、左端から中心部に広がるレイアウト設定画面５６と、右端寄りの加工条件設定画面５８とに２分割されている。レイアウト設定画面５６には、マーキングエリアを示す円（または矩形）の枠６０が表示される。このエリア６０内に文字、図形、記号からなる任意のパターンを作成ないし設定入力できるようになっており、このエリア６０内のパターン内容を一単位のレイアウトとしている。なお、エリア６０内に所望のパターンを作成するために作図ツール（図示せず）も利用可能となっており、あるいはパターン作成用の別画面で作成したパターンをこのレイアウト設定画面５６にコピーまたは貼り付けることも可能となっている。

本例においては、所与のパターン「２００６ＡＢＣ」を「２００６」のパターンと「ＡＢＣ」のパターンとに２分割して扱い、図４および図５に示すようにそれらのパターン「２００６」，「ＡＢＣ」を別々のレイアウトで設定し、個別のファイル名（たとえば「２００６」には“Ｆ１”、「ＡＢＣ」には“Ｆ２”）を付けてファイル管理する。また、各レイアウト毎に、加工条件設定画面５８上でマーキング速度、Ｑスイッチ周波数、電流（またはレーザ出力）等の加工条件について所望の設定値を入力する。

上記のような『レイアウトファイル作成画面』上のレイアウト（パターン、加工条件）設定処理は、ユーザとのマン・マシン・インタフェースによりレイアウトファイル作成部３６が行う。本例の場合、レイアウトファイル作成部３６は、個別の『レイアウトファイル作成画面』上で確定されたレイアウト「２００６」，「ＡＢＣ」に係るパターンデータおよび加工条件設定値を各々ファイル名“Ｆ１”，“Ｆ２”でレイアウトファイル記憶部３８のパターン記憶部３８Ａおよび加工条件記憶部３８Ｂに格納する。

図６に、この実施形態のレイアウト合成機能においてディスプレイ１６に表示される『レイアウトファイル合成画面』の初期状態を示す。この『レイアウト合成ファイル画面』も左右に２分割され、左側にはレイアウト合成の内容ないしシーケンスを一連の絵柄で表示するための多数のサムネイル欄（初期状態は全部空欄）６２からなるコマンド画像一覧画面６４が表示され、右側にはコマンド関連の設定入力を行うためのコマンド設定入力画面６６が表示される。以下に説明する『レイアウトファイル合成画面』上での設定入力処理は、ユーザとのマン・マシン・インタフェースを通じてレイアウト編集部４０が行う。

コマンド画像一覧画面６４において、たとえば３×３のマトリクスで同時表示される９個のサムネイル欄６２にはシーケンス上の順番が付けられており、後述するように設定入力順に説明の便宜上（１），（２），（３）・・・で示す各欄にコマンド画像が逐次表示されるようになっている。また、コマンド画像一覧画面６４の右端にスクロールバー６８が表示されており、スクロール機能により１０個以上のコマンド画像でも設定・一覧表示できるようになっている。

この実施形態のレイアウト合成機能において、ユーザは最初にコマンド設定入力画面６６の［種別選択］欄で「ループ」を選択し、その右横の「ループ回数登録」欄で「ループ開始」を選択する取り決めとなっている。この取り決めにしたがって「ループ」，「ループ開始」を選択すると、図７に示すように、コマンド画像一覧画面６４の先頭サムネイル欄（１）にループの開始を指示するコマンドを所定の絵柄（図示の例はフラグの絵）で表すサムネイルつまりループ開始コマンド画像７０が表示される。このようにループ開始コマンド画像７０が先頭サムネイル欄（１）に入ることで、このループ開始コマンドがシーケンス開始のコマンドも兼ねる取り決めになっている。

また、「ループ回数登録」の欄では、「ループ開始」の右隣で「ループ回数（繰り返し回数）」も設定するようになっている。たとえば、同一のパターンまたは合成パターンに係るレーザマーキング動作を同一位置で２回繰り返す場合、あるいは位置を変えて２回繰り返す場合は、この欄に数値の“２”を入れる。通常の一回きりのレーザマーキングを望む場合は、図示のように数値の“１”を入れる。この設定入力されたループ回数の値 “１”は、コマンド画像一覧画面６４の中でも表示される。すなわち、図示のように、当該ループ開始コマンド画像７０の下に“ループ回数（１回）”の注釈が表示される。なお、画面上で設定入力または選択した内容を確定するには、コマンド設定入力画面６６の「追加」のボタンをクリックする。

次に、ユーザは、コマンド設定入力画面６６の［種別選択］欄で「レイアウト」を選択し、その右上の「レイアウトファイル名」欄でレイアウト「２００６」のファイル名「Ｆ１」を選択する。そうすると、図８に示すように、コマンド画像一覧画面６４の２番目のサムネイル欄（２）にレイアウト「２００６」をマーキングさせるためのマーキング・コマンドを表すサムネイルつまりマーキング・コマンド画像７２が表示される。このマーキング・コマンド画像７２は、『レイアウトファイル作成画面』のレイアウト設定画面５６（図４）に表示されたパターン「２００６」と同じ絵柄の縮小画像であり、その下にファイル名“Ｆ１”の注釈が付けられる。このレイアウト「２００６」の設定入力を確定するには、コマンド設定入力画面６６の「追加」ボタンをクリックする。

次に、ユーザは、コマンド設定入力画面６６の［種別選択］欄で「移動制御」を選択する。そうすると、図９に示すように、コマンド画像一覧画面６４の３番目のサムネイル欄（３）に移動制御のための移動コマンドを所定の絵柄（図示の例は座標軸の絵）で表すサムネイルつまり移動コマンド画像７４が表示される。この場合、コマンド設定入力画面６６の「移動制御登録」欄が設定入力可能となり、たとえば「４軸制御」を選択すると、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕの４軸で被加工物Ｗの移動量を設定でき、その右側に列挙表示された「Ｘ軸」、「Ｙ軸」，「Ｚ軸」，「Ｕ軸」の各欄に移動量の設定値（数値）を入力する。図示の例では、「Ｘ軸」の欄に“−２０”、「Ｙ軸」の欄に“０”，「Ｚ軸」の欄に“０”，「Ｕ軸」の欄に“０”を入力している。この設定内容は、被加工物ＷをＸ方向で−２０（ｍｍ）だけ移動させ、他の方向では全く移動させないことを意味する。

このようにコマンド設定入力画面６６の「移動制御登録」欄に設定値を入力すると、図９に示すように、コマンド画像一覧画面６４では当該移動コマンド画像７４の絵柄の中に “Ｘ−２０”，“Ｙ０”，“Ｚ０”，“Ｕ０”というように各座標軸上の移動量設定値が表示されるようになっている。また、当該移動コマンド画像７４の下に“４軸制御”の注釈も付けられる。この場合も、この「移動制御」に関連した各設定項目の入力を確定するには、コマンド設定入力画面６６の「追加」ボタンをクリックする。

次に、ユーザは、コマンド設定入力画面６６の［種別選択］欄で「レイアウト」を選択し、その右上の「レイアウトファイル名」欄でレイアウト「ＡＢＣ」のファイル名「Ｆ２」を選択する。そうすると、図１０に示すように、コマンド画像一覧画面６４の４番目のサムネイル欄（４）にレイアウト「ＡＢＣ」をマーキングさせるためのマーキング・コマンドを表すサムネイルつまりマーキング・コマンド画像７６が表示される。このマーキング・コマンド画像７６は、『レイアウトファイル作成画面』のレイアウト設定画面５６（図５）に表示されたパターン「ＡＢＣ」と同じ絵柄の縮小画像であり、その下にファイル名“Ｆ２”の注釈が付けられる。このレイアウト「ＡＢＣ」の設定入力を確定するには、コマンド設定入力画面６６の「追加」ボタンをクリックする。

次に、ユーザは、コマンド設定入力画面６６の［種別選択］欄で「ループ」を選択し、さらにその右横の「ループ回数登録」欄で「ループ終了」を選択する。そうすると、図１１に示すように、コマンド画像一覧画面６４の５番目のサムネイル欄（５）にループの終了を指示するコマンドを所定の絵柄（図示の例は一回りしたフラグの絵）で表すサムネイルつまりループ終了コマンド画像７８が表示される。このループ終了コマンド画像７８は、先頭のサムネイル欄（１）に設定入力されたループ開始コマンド画像７０と対をなし、両者の間に挟まれているコマンド画像７２，７４，７６の指示するコマンドをその配列順に設定ループ回数だけ繰り返し実行させる意味（コマンド内容）をもっている。

本例では、『レイアウトファイル合成画面』上で「２００６ＡＢＣ」に関する一通りの設定作業を終了した段階で、ユーザはコマンド設定入力画面６６の［編集ファイル名］欄に合成レイアウト「２００６ＡＢＣ」を識別するための適当なファイル名（図示の例は“Ｆ１Ｆ２”）を記入してよい。こうして、個々のレイアウト「２００６」，「ＡＢＣ」が固有のファイル名「Ｆ１」，「Ｆ２」でファイル管理されるのと別に、合成レイアウト「２００６ＡＢＣ」も固有のファイル名「Ｆ１Ｆ２」でファイル管理されることになる。

なお、コマンド画像一覧画面６４上に表示されるコマンド画像のうち、マーキング・コマンド画像７２，７６はレイアウトファイル記憶部３８より読み出されたものでよく、ループ開始コマンド画像７０、移動制御画像７４、ループ終了コマンド画像７８はレイアウト編集部４０内（あるいは外部）のグラフィカル・メモリ（図示せず）から読み出される。

また、本実施形態における一機能として、この段階でコマンド設定入力画面６６に表示される「確認」ボタンをクリックすると、図１２に示すように、コマンド画像一覧画面６４がレイアウト合成確認画面８０に切り替わって、レイアウト合成結果である「２００６ＡＢＣ」の画像またはパターンが表示される。このレイアウト合成結果のパターンは、コマンド画像一覧画面６４に一覧表示された一連のコマンド画像群の配列順序・配列内容をレイアウト編集部４０が解釈して、その一覧表示の意味する実行シーケンスをパターンレベルで実行処理した結果をレイアウト合成確認画面８０上に表示するものであり、実際に被加工物Ｗにレーザ光ＬＢを照射して形成する予定のマーキングパターンの絵柄に相当する。ユーザは、このレイアウト合成結果の構図を見て、自己の設定内容を確認し、必要に応じて一部または全体を修正することもできる。たとえば、「２００６」と「ＡＢＣ」との間隔をもう少し広げたい場合は、コマンド設定入力画面６６の［種別選択］欄で「移動制御」を選択して移動コマンド画像７４の設定画面に戻し、「Ｘ軸」の欄の設定入力値“−２０”をたとえば“−３０”と変更すればよい。

レイアウト編集部４０は、上記のようにコマンド画像一覧画面６４に一覧表示された一連のコマンド群の配列順序・配列内容を解釈して実行シーケンスを作成し、その実行シーケンスの手順に関するデータつまりプログラムをマーキング実行シーケンス記憶部４２に格納する。

本例の「２００６ＡＢＣ」の場合、図１１の一覧表示から作成される実行シーケンスは図１３のフローチャートに示すようなものとなる。図１３において、最初のステップＳ₁は、図１１のコマンド画像一覧画面６４上に表示されるマーキング・コマンド画像７２に対応するものであり、ファイル名「Ｆ１」で設定されたレイアウト「２００６」のパターンをファイル名「Ｆ１」で設定された加工条件の値にしたがってマーキングするマーキング実行処理のステップである。次のステップＳ₂は、図１１のコマンド画像一覧画面６４上に表示される移動コマンド画像７４に対応し、選択された移動方向に設定移動量だけ被加工物Ｗを移動させる移動処理のステップである。次のステップＳ₃は、コマンド画像一覧画面６４上のマーキング・コマンド画像７６に対応し、ファイル名「Ｆ２」で設定されたレイアウト「ＡＢＣ」のパターンをファイル名「Ｆ２」で設定された加工条件の値にしたがってマーキングするマーキング実行処理のステップである。また、この実行シーケンスを開始・終了させるステップと実行処理ステップＳ₁→Ｓ₂→Ｓ₃を１回だけループさせるためのステップＳ₄，Ｓ₅は、図１１のコマンド画像一覧画面６４におけるループ開始コマンド７０およびループ終了コマンド７８に対応する。

上記のようなレイアウト編集部４０における解釈だけでなく、ユーザ側においても、熟練者または初心者を問わず、自分または他人の誰が設定したものであれ、コマンド画像一覧画面６４（図１１）の表示内容からレイアウト合成の実行シーケンスの内容を一目で容易に把握し理解することができる。

マーキング実行処理部４４は、外部装置（たとえば搬送ロボット）より入力部３０に入力された起動信号を受け取ってデコードし、その起動番号の指定するファイル名または合成ファイル名を識別する。本例の場合、入力された起動信号が合成レイアウト「２００６ＡＢＣ」のファイル名「Ｆ１Ｆ２」を指定しているとする。この場合、マーキング実行処理部４４は、マーキング実行シーケンス記憶部４２より該当の実行シーケンス（図１３）を読み出し、その実行シーケンスの手順および各コマンドの内容にしたがってレイアウトファイル記憶部３８から該当のパターンデータや加工条件設定値を読み出し、図１４に示すように被加工物Ｗに「２００６ＡＢＣ」のマーキング加工を施すようにレーザ電源４６、レーザ発振器４８、ガルバノメータ・スキャナ５０および移動機構５２を働かせる。

すなわち、最初にステップＳ₁を実行し、図１４の（Ａ）に示すように被加工物Ｗに「２００６」のパターンをマーキングする。次に、ステップＳ₂を実行し、図１４の（Ｂ）に示すように被加工物ＷをＸ方向に設定移動量（−２０ｍｍ）だけ移動させる。次いで、ステップＳ₃を実行し、図１４の（Ｃ）に示すように被加工物Ｗに「ＡＢＣ」のパターンをマーキングする。結果として、図３Ａに示したように被加工物Ｗに所期のマーキング「２００６ＡＢＣ」を形成することができる。

さらに、図３Ｂに示すような「ＡＢＣ２００６」のパターンを形成する場合、ユーザにおいては、「２００６ＡＢＣ」について上述した全ての設定作業を繰り返す必要はなく、図１５に示すように『レイアウトファイル合成画面』上でレイアウト「２００６」に係るマーキング・コマンド画像７２とレイアウト「ＡＢＣ」に係るマーキング・コマンド画像７６の配置位置を互いに入れ替える操作、つまり前者のコマンド画像７２を４番目のサムネイル欄（４）に配置し、後者のコマンド画像７６を２番目のサムネイル欄（２）に配置する操作を行えばよい。この場合、先の合成レイアウト「２００６ＡＢＣ」とは別個のファイル名（図示の例では「Ｆ２Ｆ１」）でこの合成レイアウト「ＡＢＣ２００６」をファイル管理してよい。

レイアウト編集部４０は、上記のようにコマンド画像一覧画面６４に一覧表示された一連のコマンド群の配列順序・配列内容を解釈して実行シーケンスを設定し、その実行シーケンスの手順に関するデータつまりプログラムをマーキング実行シーケンス記憶部４２に格納する。

本例の「ＡＢＣ２００６」の場合、図１１の一覧表示から設定される実行シーケンスは図１６のフローチャートに示すようなものとなる。すなわち、レイアウト「２００６」のマーキング・コマンドを実行するステップＳ₁とレイアウト「ＡＢＣ」のマーキング・コマンドを実行するステップＳ₃とを互いに入れ替えたシーケンスとなる。

したがって、マーキング実行処理部４４は、外部装置より「ＡＢＣ２００６」のファイル名「Ｆ２Ｆ１」を指定する起動信号を受け取ると、マーキング実行シーケンス記憶部４２より該当の実行シーケンス（図１６）を読み出し、その実行シーケンスの手順および各コマンドの内容にしたがってレイアウトファイル記憶部３８から該当のパターンデータや加工条件設定値を読み出し、レーザ電源４６、レーザ発振器４８、ガルバノメータ・スキャナ５０および移動機構５２を働かせる。こうして、図１７に示すように、被加工物Ｗに「ＡＢＣ２００６」のパターンをマーキングすることができる。

上記のような「２００６ＡＢＣ」、「ＡＢＣ２００６」の合成パターンは一例であり、『レイアウトファイル作成画面』上で個別に設定しておいた２つのパターン「２００６」，「ＡＢＣ」を『レイアウトファイル合成画面』上で自由自在に組み合わせ、しかもマーキングエリア６０（図４、図５）の範囲に拘束されずに、多種多様な合成パターンのマーキングを形成することができる。また、『レイアウトファイル合成画面』上でたとえば図１８に示すようなコマンド画像の配列を設定することによって、図１９に示すように３×２のマトリクスで「２００６ＡＢＣ」パターンの繰り返しマーキングを形成することもできる。図２０にこの場合の実行シーケンスを示す。

図１８のコマンド画像一覧画面６４において、先頭サムネイル欄（１）には、ループ回数を２（回）に指示するループ開始コマンド画像７０が配置される。２番目のサムネイル欄（２）には、ループ回数を３（回）に指示するループ開始コマンド画像８２が配置される。３番目のサムネイル欄（３）には、レイアウト「２００６」のマーキングを指示するマーキング・コマンド画像７２が配置される。４番目のサムネイル欄（４）には、Ｘ＝−２０ｍｍ、Ｙ＝Ｚ＝Ｕ＝０ｍｍの移動を指示する移動コマンド画像７２が配置される。５番目のサムネイル欄（５）には、レイアウト「ＡＢＣ」のマーキングを指示するマーキング・コマンド画像７６が配置される。６番目のサムネイル欄（６）には、Ｘ＝−５０ｍｍ、Ｙ＝Ｚ＝Ｕ＝０ｍｍの移動を指示する移動コマンド画像８４が配置される。７番目のサムネイル欄（７）には、内側のループ開始コマンド画像８２と対をなすループ終了コマンド画像８６が配置される。８番目のサムネイル欄（８）には、Ｘ＝１５０ｍｍ、Ｙ＝５０ｍｍ、Ｚ＝Ｕ＝０ｍｍの移動を指示する移動コマンド画像８８が配置される。９番目のサムネイル欄（９）には、外側のループ開始コマンド画像７０と対をなすループ終了コマンド画像７８が配置される。

図２０の実行シーケンスにおいて、ステップＳ₁，Ｓ₂，Ｓ₃は、マーキング・コマンド画像７２，移動コマンド画像７４，マーキング・コマンド画像７６にそれぞれ対応する。ステップ（Ｓ₂₄，Ｓ₂₆，Ｓ₂₇）は、ループ開始コマンド画像８２およびループ終了コマンド画像８６に対応する。ステップＳ₂₅は移動コマンド画像８４に対応し、ステップＳ２７は移動コマンド画像８８に対応する。ステップ（Ｓ₂₈，Ｓ₂₉）はループ開始コマンド画像７０およびループ終了コマンド画像７８に対応する。

単一レイアウトの繰り返しマーキングも勿論可能である。たとえば、図１８のコマンド画像一覧画面６４上からレイアウト「ＡＢＣ」に係るマーキング・コマンド画像７６および移動コマンド画像７４を削除すると、図２０の実行シーケンスにおいてステップＳ₂，Ｓ₃が削除され、パターン「２００６」の３×２の繰り返しマーキングが形成される。

上記した実施形態の他にも種々の実施形態や変形が可能である。たとえば、制御電源ユニット１０内の制御機能の一部または全部を一般の汎用パーソナルコンピュータで構成することも可能である。本発明において、被加工物Ｗの表面に施されるマーキング加工は、典型的には文字、記号、図形等のパターンを描画するものであるが、トリミング等の表面除去加工等も可能である。

本発明の一実施形態におけるスキャニング式レーザマーキング装置の外観を示す斜視図である。 実施形態のレーザマーキング装置における制御部の機能的構成を示すブロック図である。 実施形態におけるレーザマーキング加工の一例（「２００６ＡＢＣ」のパターンを形成する例）を示す図である。 実施形態におけるレーザマーキング加工の一例（「ＡＢＣ２００６」のパターンを形成する例）を示す図である。 実施形態におけるレイアウトファイル作成画面の一例（レイアウト「２００６」を設定する例）を示す図である。 実施形態におけるレイアウトファイル作成画面の一例（レイアウト「ＡＢＣ」を設定する例）を示す図である。 実施形態におけるレイアウトファイル合成画面の初期状態を示す図である。 実施形態におけるレイアウトファイル合成画面の一設定例の一段階を示す図である。 実施形態におけるレイアウトファイル合成画面上の一設定例の一段階を示す図である。 実施形態におけるレイアウトファイル合成画面の一設定例の一段階を示す図である。 実施形態におけるレイアウトファイル合成画面上の一設定例の一段階を示す図である。 実施形態におけるレイアウトファイル合成画面上の一設定例の一段階を示す図である。 実施形態においてレイアウト合成結果の合成パターンを表示する画面を示す図である。 図１１のコマンド画像一覧表示内容に対応する実行シーケンスの手順を示すフローチャート図である。 図１３の実行シーケンスによって実行されるレーザマーキング加工の各段階を示す斜視図である。 実施形態におけるレイアウトファイル合成画面上の別の設定例を示す図である。 図１５のコマンド画像一覧表示内容に対応する実行シーケンスの手順を示すフローチャート図である。 図１６の実行シーケンスによって実行されるレーザマーキング加工の各段階を示す斜視図である。 実施形態におけるレイアウトファイル合成画面上の別の設定例を示す図である。 図１８のコマンド画像一覧表示内容から得られる繰り返しマーキングのを示す図である。 図１８のコマンド画像一覧表示内容に対応する実行シーケンスの手順を示すフローチャート図である。

符号の説明

１０ 制御電源ユニット
１２ レーザ発振ユニット
１４ スキャニング・ヘッド
１８ ディスプレイ
３０ 入力部
３２ 表示部
３６ レイアウトファイル作成部
３８ レイアウトファイル記憶部
４０ イアウト編集部
４２ マーキング実行シーケンス記憶部
４４ マーキング実行制御部
４６ レーザ電源
４８ レーザ発振器
５０ ガルバノメータ・スキャナ
５２ 移動機構

Claims (10)

1. 画面上で文字、記号または図形からなる所望のパターンを設定し、スキャニング機構を有するレーザ出射ヘッドより前記パターンを描画するようにレーザ光を被加工物に照射して、前記被加工物の表面に前記パターンをマーキングするレーザマーキング方法であって、
   第１の設定画面上で、任意のパターンを設定できる一単位をレイアウトとして、１つまたは複数のレイアウトを設定する第１の工程と、
   第２の設定画面上で、前記設定されたレイアウトのいずれか１つをマーキングさせるためのマーキング・コマンドを表すマーキング・コマンド画像と、前記レーザ出射ヘッドに対して相対的に前記被加工物を所望の方向に所望の移動量だけ移動させるための移動コマンドを表す移動コマンド画像とを所望の実行順序にしたがった配列で一覧表示する第２の工程と、
   前記第２の設定画面上に一覧表示された前記マーキング・コマンド画像および前記移動コマンド画像の配列内容および配列順序に対応する一連のマーキング・コマンドおよび移動コマンドからなる実行シーケンスを設定する第３の工程と、
   前記実行シーケンスにしたがって、各々の前記マーキング・コマンド毎に前記レーザ出射ヘッドと前記被加工物との相対的な位置関係を固定して前記被加工物にスキャニング方式で前記レーザ光を照射して当該レイアウトのパターンをマーキングし、各々の前記移動コマンド毎に前記レーザ出射ヘッドに対して相対的に前記被加工物を所定方向に設定移動量だけ移動させる第４の工程と
   を有するレーザマーキング方法。
2. 前記第１の工程において各レイアウト毎に加工条件を設定し、
   前記第４の工程において各レイアウト毎に加工条件設定値に基づいて前記レーザ光の特性およびスキャニング動作を制御する請求項１に記載のレーザマーキング方法。
3. 前記第１の工程において、各レイアウト毎に前記パターンの絵柄と前記加工条件設定値とを同時に表示する請求項２に記載のレーザマーキング方法。
4. 前記第２の工程において、前記第２の設定画面上で前記マーキング・コマンド画像と前記移動コマンド画像とを同形状および同サイズで表示する請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザマーキング方法。
5. 前記２の工程において、前記マーキング・コマンド画像が、前記第１の設定画面上で表示される当該パターンの画像のサムネイルである請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザマーキング方法。
6. 前記２の工程において、前記移動コマンド画像が、選択可能な移動方向を絵柄で示し、各選択可能な移動方向における移動量の設定値を数値で表す請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザマーキング方法。
7. 前記２の工程において、前記第２の設定画面上に、前記実行シーケンスの一部または全部を任意の回数繰り返させるためのループ・コマンドを表すループ・コマンド画像を前記一覧表示の中に加え、
   前記第３の工程において、前記実行シーケンスの中に、前記ループ・コマンド画像で指示されるループ・コマンドを加え、
   前記第４の工程において、前記ループ・コマンドにしたがって前記マーキング動作または移動操作を所定の箇所で繰り返す請求項６に記載のレーザマーキング方法。
8. 前記第２の工程において、前記第２の設定画面上で前記ループ・コマンド画像を前記マーキング・コマンド画像および前記移動コマンド画像と同形状および同サイズで表示する請求項７に記載のレーザマーキング方法。
9. 前記第２の設定画面上の前記一覧表示内容から想定されるレイアウト合成結果のパターンを所定の画面上に表示する第５の工程を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載のレーザマーキング方法。
10. 画面上で文字、記号または図形からなる所望のパターンを設定し、スキャニング機構を有するレーザ出射ヘッドより前記パターンを描画するようにレーザ光を被加工物に照射して、前記被加工物の表面に前記パターンをマーキングするレーザマーキング装置であって、
    第１の設定画面上で、任意のパターンを設定できる一単位をレイアウトとして、１つまたは複数のレイアウトを設定するレイアウト設定部と、
    第２の設定画面上で、前記設定されたレイアウトのいずれか１つをマーキングするためのマーキング・コマンドを表すマーキング・コマンド画像と、前記レーザ出射ヘッドに対して相対的に前記被加工物を所望の方向に所望の移動量だけ移動させるための移動コマンドを表す移動コマンド画像とを所望の実行順序にしたがった配列で一覧表示するコマンド一覧表示部と、
    前記第２の設定画面上に一覧表示された前記マーキング・コマンド画像および前記移動コマンド画像の配列内容および配列順序に対応する一連のマーキング・コマンドおよび移動コマンドからなる実行シーケンスを設定する実行シーケンス設定部と、
    前記実行シーケンスにしたがって、各々の前記マーキング・コマンド毎に前記レーザ出射ヘッドと前記被加工物との相対的な位置関係を固定して前記被加工物に前記レーザ光を照射して当該レイアウトのパターンをマーキングし、各々の前記移動コマンド毎に前記レーザ出射ヘッドに対して相対的に前記被加工物を設定移動方向に設定移動量だけ移動させるマーキング実行処理部と
    を有するレーザマーキング装置。
    
    
    
    

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