JP4999145B2 - Laser processing equipment - Google Patents

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本発明は、レーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a record over The processing equipment.

この種のレーザ加工装置としては、例えば、レーザ光を発生するレーザ発振器を有するレーザ発生部と、このレーザ発生部が出射したレーザ光の光路方向を変更するガルバノミラー等を有する走査部とを備えたレーザマーキング装置が知られている(特許文献1参照。)。このものでは、上記ガルバノミラーの回動範囲やそのガルバノミラーからのレーザ光を収束する収束レンズのサイズ等に応じて定める加工可能領域内でレーザ光を照射して加工対象物上への加工を施すようになっている。
特開平10−118778号公報
This type of laser processing apparatus includes, for example, a laser generator having a laser oscillator that generates laser light, and a scanning unit having a galvanometer mirror that changes the optical path direction of the laser light emitted from the laser generator. A laser marking device is known (see Patent Document 1). In this device, the processing is performed on the object to be processed by irradiating the laser beam within a processable region determined according to the rotation range of the galvano mirror or the size of the converging lens for converging the laser beam from the galvano mirror. It has come to give.
JP-A-10-118778

ところで、上記した従来のレーザ加工装置では、上記加工可能領域は固定であり、レーザ加工装置に対する加工対象物の相対的な位置を変更しない限り、この加工可能領域内でしか加工対象物への加工ができなかった。従って、これよりも広い範囲で加工対象物への加工をするためには、例えばガルバノミラーの回動範囲を大きくしたり、サイズの大きい収束レンズを設けるなどといった方法があるが、これでは装置全体の大型化に繋がるおそれがある。   By the way, in the above-described conventional laser processing apparatus, the processable area is fixed, and unless the relative position of the process target with respect to the laser processing apparatus is changed, the process on the process target object is performed only within the processable area. I could not. Therefore, in order to process a workpiece in a wider range than this, there are methods such as increasing the rotation range of the galvanometer mirror or providing a converging lens with a large size. May lead to an increase in size.

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、その目的は、装置の大型化を抑制しつつ、加工対象物を移動させることなくその加工対象物に対して広範囲の領域に加工を施すことが可能とするを提供するところにある。   The present invention has been completed based on the above-described circumstances, and its purpose is to suppress the enlargement of the apparatus and to move the workpiece to a wide area without moving the workpiece. It is in the place where it is possible to perform processing on.

上記の目的を達成するための手段として、請求項の発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を出力するレーザ出力部と、前記レーザ出力部からのレーザ光を加工可能領域内で加工対象物上の各箇所に照射させるレーザ照射部と、前記レーザ照射部からのレーザ光により形成される前記加工可能領域の基準軸の軸方向を、当該軸方向に直交する回転軸を中心に回動させることで、前記加工対象物上における前記レーザ照射部の前記加工可能領域の位置を変更する変更機構と、前記変更機構によって変更される各位置の加工可能領域ごとに、当該各加工可能領域内で前記加工対象物上に加工すべき加工パターンを設定する設定部と、前記変更機構によって前記加工可能領域が前記各位置に変更されるごとに、その位置での加工可能領域に対応して設定された前記各加工パターンに基づき前記レーザ照射部を制御して当該レーザ照射部から前記レーザ光を照射させ前記加工対象物に加工を施す加工制御部と、前記複数の加工可能領域のうち1つの基準加工可能領域に対して前記変更機構による前記軸方向の回動角度に応じて、他の加工可能領域に対応する前記加工パターンの単位長当たりにおける前記レーザ照射部のレーザ光照射位置偏差量を補正する補正部と、を備える。
なお、本発明でいう「レーザ光により形成される前記加工可能領域の基準軸」とは、例えば加工可能領域の中心点を照射するレーザ光の光路を意味する。
As means for achieving the above object, a laser processing apparatus according to the invention of claim 1 includes a laser output unit for outputting a laser beam, and a workpiece to be processed within a region where the laser beam from the laser output unit can be processed. The axial direction of the reference axis of the processable region formed by the laser irradiation part to be irradiated to each of the above locations and the laser light from the laser irradiation part is rotated around a rotation axis orthogonal to the axial direction. By changing the position of the workable area of the laser irradiation unit on the work object, and for each workable area of each position changed by the change mechanism, within each workable area Each time the processable area is changed to each position by the setting unit that sets a process pattern to be processed on the object to be processed, and the change mechanism, the processable area at that position is handled. A processing control unit configured above by controlling the laser irradiation unit based on each processing pattern is irradiated with the laser beam from the laser irradiation unit performs processing on the workpiece, one of said plurality of removable region A laser beam irradiation position deviation amount of the laser irradiation unit per unit length of the processing pattern corresponding to another processable region according to the rotation angle in the axial direction by the change mechanism with respect to one reference processable region A correction unit that corrects .
The “reference axis of the workable region formed by laser light” in the present invention means, for example, the optical path of laser light that irradiates the center point of the workable region.

請求項の発明は、請求項に記載のレーザ加工装置において、前記複数の加工可能領域のうち1つの基準加工可能領域に対して前記変更機構による前記軸方向の回動角度に応じて、前記レーザ照射部からのレーザ光の焦点距離を変更する焦点距離変更部を備える。 A second aspect of the present invention, in the laser processing apparatus according to claim 1, in accordance with the rotation angle of the shaft direction of the changing mechanism for one reference machining region of the plurality of removable regions, A focal length changing unit that changes the focal length of the laser beam from the laser irradiation unit is provided.

請求項の発明は、請求項1または請求項に記載のレーザ加工装置において、前記変更機構は、前記レーザ出力部と前記レーザ照射部とを前記回転軸を中心に回転可能に連結する連結部を備えて構成され、前記レーザ照射部は、その軸方向が前記連結部による連結方向に直交する方向とされ、前記レーザ出力部に対して前記レーザ照射部を前記連結部にて回転させることで前記加工可能領域の位置を変更可能とされている。 According to a third aspect of the present invention, in the laser processing apparatus according to the first or second aspect , the change mechanism connects the laser output unit and the laser irradiation unit so as to be rotatable about the rotation axis. The laser irradiation unit is configured such that the axial direction of the laser irradiation unit is a direction orthogonal to the connection direction by the connection unit, and the laser irradiation unit is rotated by the connection unit with respect to the laser output unit. The position of the workable area can be changed.

請求項の発明は、請求項に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ出力部からレーザを前記連結部内を通して前記レーザ照射部に出力する構成とされ、前記レーザ照射部は、前記レーザ出力部からのレーザ光の方向を変更して前記加工可能領域内において前記加工対象物上でレーザ光を走査する走査用光学系を備えて構成され、前記連結部内に収容され、前記レーザ出力部からのレーザ光のビーム径を変更するビームエキスパンダを備える。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the laser processing apparatus according to the third aspect , wherein a laser is output from the laser output unit to the laser irradiation unit through the connection unit, and the laser irradiation unit is configured to output the laser output unit. And a scanning optical system that scans the laser beam on the object to be processed in the processable region by changing the direction of the laser beam from the laser beam, accommodated in the connecting part, and from the laser output part A beam expander is provided for changing the beam diameter of the laser beam.

請求項の発明は、請求項に記載のレーザ加工装置において、前記基準加工可能領域に対して前記変更機構による前記軸方向の回動角度に応じて、前記ビームエキスパンダにより前記レーザ光のビーム径を変更するビーム径制御部を備える。 According to a sixth aspect of the present invention, in the laser processing apparatus according to the fifth aspect , the laser beam is expanded by the beam expander according to the axial rotation angle of the changing mechanism with respect to the reference processable region. A beam diameter control unit for changing the beam diameter is provided.

<請求項1の発明>
本構成によれば、加工対象物上におけるレーザ照射部の加工可能領域の位置が変更可能とされ、各位置の加工可能領域ごとに加工対象物への加工を順次行うことで、加工可能領域が固定された従来のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法に比べて、加工対象物に対して広い範囲の加工を施すことができる。
また、設定部で設定された加工パターンに基づきそのままレーザ照射部を制御した場合には、各加工可能領域によって加工対象物への軸方向が異なるため、これに応じて各加工可能領域の倍率変動が生じ、加工品質上問題になり得る。そこで、本構成では、一軸方向の基準加工可能領域を基準とし、これに対する軸方向の回動角度に応じてレーザ照射部のレーザ光照射位置偏差量(加工パターンの単位長に対して、レーザ照射部が加工対象物上に照射するレーザ光の照射位置の偏差)を補正するようにした。これにより、各加工可能領域に対して設定部で設定した加工パターン通りの加工を加工対象物に施すことができる。
<Invention of Claim 1 >
According to this configuration, the position of the workable area of the laser irradiation unit on the work object can be changed, and the workable area is obtained by sequentially processing the work object for each workable area at each position. Compared with a laser processing method using a fixed conventional laser processing apparatus, a wider range of processing can be performed on a workpiece.
In addition, when the laser irradiation unit is controlled as it is based on the processing pattern set in the setting unit, the axial direction to the processing target differs depending on each processing region, and accordingly, the magnification variation of each processing region varies accordingly. May occur, which may cause a problem in processing quality. Therefore, in this configuration, the reference processable region in the uniaxial direction is used as a reference, and the laser beam irradiation position deviation amount of the laser irradiation unit (laser irradiation with respect to the unit length of the processing pattern) according to the rotation angle in the axial direction with respect to this. The deviation of the irradiation position of the laser beam irradiated on the workpiece is corrected. Thereby, the processing object can be processed according to the processing pattern set by the setting unit for each processable region.

<請求項の発明>
レーザ照射部からのレーザ光の焦点距離を固定とした場合には、各加工可能領域によって加工対象物までの距離が異なるため、これに応じて各加工可能領域における加工対象物上のスポット径が異なり加工品質上問題になり得る。そこで、本構成によれば、一軸方向の基準加工可能領域を基準とし、これに対する軸方向の回動角度に応じてレーザ照射部からのレーザ光の焦点距離を変更するようにした。これにより、各加工可能領域に対して略同一スポット径で加工対象物に対する加工が可能となる。
<Invention of Claim 2 >
When the focal length of the laser beam from the laser irradiation unit is fixed, the distance to the workpiece is different depending on each processable region, and accordingly, the spot diameter on the workpiece in each processable region is It may be a problem in processing quality. Therefore, according to this configuration, the focal length of the laser beam from the laser irradiation unit is changed in accordance with the rotation angle in the axial direction relative to the reference workable region in the uniaxial direction. As a result, it is possible to process a workpiece with substantially the same spot diameter for each processable region.

<請求項の発明>
本構成によれば、レーザ出力部に対してレーザ照射部を回転させるという比較的簡単な構成で加工可能領域の位置を変更することができる。また、レーザ照射部を横スライドさせて加工可能領域の位置を変更する構成に比べて、設置スペースの狭い場所でも使用することができる。
<Invention of Claim 3 >
According to this configuration, the position of the workable region can be changed with a relatively simple configuration in which the laser irradiation unit is rotated with respect to the laser output unit. Further, it can be used in a place where the installation space is narrow as compared with the configuration in which the position of the workable region is changed by horizontally sliding the laser irradiation unit.

<請求項の発明>
本構成によれば、ビームエキスパンダを連結部に収容させることでレーザ加工装置の大型化を抑制できる。
<Invention of Claim 4 >
According to this structure, the enlargement of a laser processing apparatus can be suppressed by accommodating a beam expander in a connection part.

<請求項の発明>
本構成によれば、ビームエキスパンダによるビーム径の変更により、各加工可能領域に対して略同一スポット径で加工対象物に対する加工が可能となる。
<Invention of Claim 5 >
According to this configuration, by changing the beam diameter by the beam expander, it is possible to process a workpiece with substantially the same spot diameter for each processable region.

<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1〜図9を参照しつつ説明する。
1.レーザマーキング装置の全体構成
本実施形態に係るレーザ加工装置は、ガルバノスキャニング方式のレーザマーキング装置1である。このレーザマーキング装置1は、図1に示すように、例えば図示しない載置テーブル上に配置されたワークW(例えば電子部品など 本発明の「加工対象物」に相当)の表面に例えば製品番号などの所定のマーキングパターン(加工パターン)を印字するために使用される。
<Embodiment 1>
Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
1. Overall Configuration of Laser Marking Apparatus A laser processing apparatus according to this embodiment is a galvano scanning laser marking apparatus 1. As shown in FIG. 1, the laser marking device 1 has, for example, a product number or the like on the surface of a workpiece W (for example, an electronic component or the like corresponding to the “processing object” of the present invention) placed on a mounting table (not shown). Are used for printing a predetermined marking pattern (processed pattern).

レーザマーキング装置1は、図1に示すように、全体として角柱形をなすレーザ光源ユニット10(本発明の「レーザ出力部」に相当)の先端側に、走査ユニット20(本発明の「レーザ照射部」に相当)を備えた構成となっている。レーザ光源ユニット10には、内部にレーザ光源14が収容され、走査ユニット20には、内部にガルバノミラー装置24及び収束レンズ(本実施形態では、例えば、fθレンズ25)等の光学部材(本発明の「走査用光学系」に相当)が収容されている。また、レーザ光源ユニット10と走査ユニット20とが連結部材30(本発明の「連結部」に相当)を介して、レーザ光源ユニット10の長手方向に沿った軸(レーザ光Lの光軸LC)を中心に相対的に回動可能に連結されている。これによりレーザ光源ユニット10は、図3に示すように、所定の箇所に設置されるレーザ光源ユニット10に対して走査ユニット20を回動可能な首振りヘッドタイプのものとされている。また、連結部材30内にはビームエキスパンダ50が収容されている(図2参照)。   As shown in FIG. 1, the laser marking device 1 has a scanning unit 20 (“laser irradiation” of the present invention) on the tip side of a laser light source unit 10 (corresponding to “laser output unit” of the present invention) that has a prism shape as a whole. Part). The laser light source unit 10 accommodates therein a laser light source 14, and the scanning unit 20 includes optical members (in the present embodiment, for example, an fθ lens 25) such as a galvano mirror device 24 and an optical member (the present invention). (Corresponding to “scanning optical system”). In addition, the laser light source unit 10 and the scanning unit 20 are connected to the axis along the longitudinal direction of the laser light source unit 10 (optical axis LC of the laser light L) via a connecting member 30 (corresponding to the “connecting portion” of the present invention). Are connected to each other so as to be relatively rotatable. Thereby, as shown in FIG. 3, the laser light source unit 10 is of a swing head type capable of rotating the scanning unit 20 with respect to the laser light source unit 10 installed at a predetermined location. A beam expander 50 is accommodated in the connecting member 30 (see FIG. 2).

(1)レーザ光源ユニット
レーザ光源ユニット10のケーシング11は断面略矩形状の筒形をなす。ケーシング11の内部にはレーザ光源14(例えばCO2レーザ光源)がケーシング11の長手方向(図2における上下方向)に沿って配されており、不可視光であるレーザ光Lを走査ユニット20が配された先端側に出射可能としている。
(1) Laser light source unit The casing 11 of the laser light source unit 10 has a cylindrical shape with a substantially rectangular cross section. Inside the casing 11, a laser light source 14 (for example, a CO 2 laser light source) is arranged along the longitudinal direction of the casing 11 (vertical direction in FIG. 2), and the scanning unit 20 is arranged with laser light L which is invisible light. The light can be emitted to the tip side.

また、ケーシング11のうち先端開口部分は先端壁12によって閉止されており、この先端壁12には、レーザ光源14からのレーザ光Lの光軸LCが突き当たる位置に略円形状のレーザ出射口15が開口されている。これにより、レーザ光源14からのレーザ光Lはレーザ出射口15からケーシング11の外部に出射される。   In addition, a front end opening portion of the casing 11 is closed by a front end wall 12, and a substantially circular laser emission port 15 is located at a position where the optical axis LC of the laser light L from the laser light source 14 abuts on the front end wall 12. Is open. As a result, the laser light L from the laser light source 14 is emitted from the laser emission port 15 to the outside of the casing 11.

(2)走査ユニット
走査ユニット20のケーシング21は側断面略扇形状の箱体をなしており、上記走査ユニット20の先端壁12と対向する後端開口部分は壁体22Aによって閉止されるとともに、底面にはベース板22が装着されている。
(2) Scanning unit The casing 21 of the scanning unit 20 forms a box body having a substantially sectoral cross section, and the rear end opening portion facing the front end wall 12 of the scanning unit 20 is closed by the wall body 22A. A base plate 22 is mounted on the bottom surface.

ケーシング21の内部にはガルバノミラー装置24及びfθレンズ25等が備えられており、壁体22Aに形成された円形状のレーザ入射口26を通って内部に入射したレーザ光Lを、ガルバノミラー装置24を介して向きを変更し、その後、fθレンズ25で収束光にしてワークW上に照射する。具体的には、ガルバノミラー装置24は、レーザ入射口26からのレーザ光Lの方向を一方の方向に変更する第1ガルバノミラー24A(X−ガルバノミラー)と、この第1ガルバノミラー24Aで反射されたレーザ光Lを、その第1ガルバノミラー24Aによる反射方向と直交する方向に変更する第2ガルバノミラー24B(Y−ガルバノミラー)とを備えて構成されている。さらに、ガルバノミラー装置24は、第1及び第2ガルバノミラー24A,24Bのそれぞれの回動角度を駆動制御する第1ガルバノ駆動手段及び第2ガルバノ駆動手段が設けられている。   The casing 21 is provided with a galvanomirror device 24, an fθ lens 25, and the like. The galvanomirror device converts the laser light L incident inside through a circular laser entrance 26 formed in the wall 22A. The direction is changed via 24, and then the light is converged by the fθ lens 25 and irradiated onto the workpiece W. Specifically, the galvanometer mirror device 24 reflects the first galvanometer mirror 24A (X-galvanometer mirror) that changes the direction of the laser light L from the laser incident port 26 to one direction, and the first galvanometer mirror 24A. The laser beam L is configured to include a second galvanometer mirror 24B (Y-galvanometer mirror) that changes the laser beam L in a direction orthogonal to the direction of reflection by the first galvanometer mirror 24A. Further, the galvano mirror device 24 is provided with first galvano drive means and second galvano drive means for driving and controlling the respective rotation angles of the first and second galvano mirrors 24A and 24B.

レーザ入射口26からのレーザ光Lは、第1ガルバノミラー24A及び第2ガルバノミラー24Bでそれぞれ反射されfθレンズ25を介してワークW上に照射される。そして、ワークW上におけるレーザ光Lの照射点Pの位置は、第1ガルバノ駆動手段により第1ガルバノミラー24Aが回動されることでワークW上において上記一方の方向(連結筒31の中心軸(レーザ光源ユニット10に対する走査ユニット20の回動中心軸)に直交する方向 以下、「X軸方向」という)に移動(走査)され、第2ガルバノ駆動手段により第2ガルバノミラー24Bが回動されることでワークW上において上記一方の方向に直行する方向(連結筒31の中心軸に沿った方向 以下、「Y軸方向」という)に移動(走査)される。このように、レーザ光Lの照射点Pの位置はガルバノミラー装置24に備えられているガルバノミラー24A,24Bの回動角度によって決まり、所望の文字・記号・図形等のマーキングパターンに基づいてこの第1及び第2のガルバノミラー24A,24Bを回動動作させることにより、収束光をワーク上で走査させてマーキングパターンを印字する。   The laser light L from the laser incident port 26 is reflected by the first galvanometer mirror 24A and the second galvanometer mirror 24B, and is irradiated onto the workpiece W via the fθ lens 25. The position of the irradiation point P of the laser light L on the work W is determined by the first galvano mirror 24A being rotated by the first galvano driving means so that the one direction (the central axis of the connecting cylinder 31) on the work W. The second galvano mirror 24B is rotated by the second galvano driving means (moving in the direction orthogonal to the rotation axis of the scanning unit 20 with respect to the laser light source unit 10). As a result, the workpiece W is moved (scanned) in a direction perpendicular to the one direction (a direction along the central axis of the connecting cylinder 31, hereinafter referred to as “Y-axis direction”). As described above, the position of the irradiation point P of the laser beam L is determined by the rotation angle of the galvanometer mirrors 24A and 24B provided in the galvanometer mirror device 24, and based on the marking pattern of desired characters, symbols, figures, etc. By rotating the first and second galvanometer mirrors 24A and 24B, the converging light is scanned on the work to print the marking pattern.

(3)連結部材
連結部材30は図4に示すように、一端部に径方向外側に向かって環状に張り出す鍔縁32が設けられた連結筒31を備えてなる。この連結筒31は鍔縁32をケーシング11内に収容させ他端側を走査ユニット20側に向けた横向きの姿勢でレーザ出射口15に対して隙間なく内嵌されるようになっている。これにより、取り付け状態においてはレーザ出射口15から出射されるレーザ光Lの光軸LCと連結筒31の中心軸とが一致ように位置決めされる。なお、鍔縁32にはその周方向に螺子孔(図示せず)が複数形成されており、側面部分をケーシング11の先端壁12に宛がって螺子止めすることで、連結筒31全体がケーシング11に固定されるようになっている。
(3) Connecting member As shown in FIG. 4, the connecting member 30 includes a connecting cylinder 31 provided with a flange 32 that protrudes in an annular shape toward the radially outer side at one end. The connecting cylinder 31 is fitted in the laser emission port 15 with no gap in a lateral orientation in which the flange 32 is accommodated in the casing 11 and the other end is directed to the scanning unit 20 side. Thereby, in the attached state, the optical axis LC of the laser beam L emitted from the laser emission port 15 and the central axis of the connecting cylinder 31 are positioned so as to coincide with each other. Note that a plurality of screw holes (not shown) are formed in the circumferential direction of the flange 32, and the entire connecting tube 31 is formed by screwing the side surface portion to the distal end wall 12 of the casing 11. It is fixed to the casing 11.

連結筒31のうちレーザ光源ユニット10と反対側の端部は壁体22Aのレーザ入射口26に差し込まれた状態にあって、この連結筒31によってレーザ光源ユニット10と走査ユニット20とが同連結筒31の中心軸(本発明でいう「回転軸」に相当)回りに相対回動可能に連結されている。従って、連結部材30が本発明の「変更機構」に相当する。また、レーザ光源ユニット10と走査ユニット20との並び方向が、本発明でいう「連結方向」に相当する。   The end of the connecting tube 31 opposite to the laser light source unit 10 is inserted into the laser incident port 26 of the wall 22A, and the laser light source unit 10 and the scanning unit 20 are connected to each other by the connecting tube 31. The cylinder 31 is connected so as to be relatively rotatable around a central axis (corresponding to a “rotary axis” in the present invention). Accordingly, the connecting member 30 corresponds to the “change mechanism” of the present invention. The arrangement direction of the laser light source unit 10 and the scanning unit 20 corresponds to the “connection direction” in the present invention.

より具体的にには、連結筒31には円環状をなす一対のリング(第1、第2リング41、42)からなる回動機構が設けられている。第1、第2の両リング41、42は共に径方向外側に張り出す環状突部41A、42Aを設けるとともに、両リング41、42の対向面同士を突き合わせた状態で連結筒31に外嵌されるようになっており、取り付け状態においては上記対向面同士が摺接面となって、連結筒31の中心軸回りに両リング41、42が相対回動するようになっている。そして、第1リング41がレーザ光源ユニット10に対して固定され、第2リング42が走査ユニット20に固定されるようになっており、これにて、レーザ光源ユニット10と走査ユニット20とが相対回動可能に連結されることとなる(図3参照)。   More specifically, the connecting cylinder 31 is provided with a turning mechanism including a pair of rings (first and second rings 41 and 42) forming an annular shape. Both the first and second rings 41 and 42 are provided with annular projections 41A and 42A projecting radially outward, and are fitted on the connecting cylinder 31 with the opposing surfaces of the rings 41 and 42 butting each other. In the attached state, the opposing surfaces are slidable contact surfaces, and both rings 41 and 42 are relatively rotated around the central axis of the connecting cylinder 31. The first ring 41 is fixed to the laser light source unit 10 and the second ring 42 is fixed to the scanning unit 20, so that the laser light source unit 10 and the scanning unit 20 are relative to each other. It will be connected so that rotation is possible (refer FIG. 3).

また、これら両リング41、42の外周部分には両リング41、42の嵌合状態を保持、換言すると連結筒31の中心軸の軸線方向に両リング41、42が離間するのを規制するための嵌合保持リング43が配置されている。嵌合保持リング43は有端環状をなすとともに、第1、第2リング41、42と対向する側にV字状の嵌合溝43Aを設けており、この嵌合溝43A内に第1、第2リング41、42の環状突部41A、42Aが嵌め合わされるようになっている。   In addition, the outer peripheral portions of both the rings 41 and 42 maintain the fitting state of both the rings 41 and 42, in other words, to restrict the two rings 41 and 42 from separating in the axial direction of the central axis of the connecting cylinder 31. The fitting holding ring 43 is arranged. The fitting holding ring 43 has an end ring shape, and is provided with a V-shaped fitting groove 43A on the side facing the first and second rings 41, 42, and the first, The annular protrusions 41A and 42A of the second rings 41 and 42 are fitted together.

(4)ビームエキスパンダ
ビームエキスパンダ50は、円筒状のハウジング内にコリメータレンズ53と発散レンズ54とを収容してなる。ハウジングはコリメータレンズ53を収容する円筒状の第1のレンズホルダ51と発散レンズ54を収容する第2のレンズホルダ52とから構成されており、第1のレンズホルダ51のレーザ光源ユニット10側に形成されている嵌合孔部51Aに第2のレンズホルダ52が同軸状に嵌合されている。
(4) Beam Expander The beam expander 50 includes a collimator lens 53 and a diverging lens 54 housed in a cylindrical housing. The housing is composed of a cylindrical first lens holder 51 that houses a collimator lens 53 and a second lens holder 52 that houses a diverging lens 54, and the laser light source unit 10 side of the first lens holder 51. The second lens holder 52 is coaxially fitted in the formed fitting hole 51A.

第1のレンズホルダ51に収容されるコリメータレンズ53は走査ユニット20側の端面側に配されており、端面から蓋締めされることで第1のレンズホルダ51の段部51Dと蓋51Eとにより挟まれて移動不能状態とされている。   The collimator lens 53 accommodated in the first lens holder 51 is disposed on the end face side on the scanning unit 20 side, and is tightened from the end face by the stepped portion 51D and the lid 51E of the first lens holder 51. It is sandwiched and cannot move.

第2のレンズホルダ52は第1のレンズホルダ51と同様に円筒状をなしており、その外径が前述した嵌合孔部51Aの径と略同一径とされて密嵌状態とされるようになっている。このうち、レーザ光源ユニット10側の端面には全体が傾斜状をなすテーパ面52Aが形成されている(図5参照)。   The second lens holder 52 has a cylindrical shape like the first lens holder 51, and has an outer diameter that is substantially the same as the diameter of the fitting hole 51A described above so as to be in a close fitting state. It has become. Among these, the end surface on the laser light source unit 10 side is formed with a tapered surface 52A that is entirely inclined (see FIG. 5).

また、第1のレンズホルダ51の内周側であって、長さ方向の中央部分にはバネ収容部51Bが設けられており、そこには第2のレンズホルダ52をコリメータレンズ53に対して離間方向に付勢するコイルスプリング55が収容されている(図4参照)。   In addition, a spring accommodating portion 51B is provided on the inner peripheral side of the first lens holder 51 and in the central portion in the length direction, and the second lens holder 52 is placed on the collimator lens 53 there. A coil spring 55 for energizing in the separating direction is accommodated (see FIG. 4).

第1のレンズホルダ52は連結筒31に対して隙間なく嵌め合わされるようになっており、これによって連結筒31の中心軸とビームエキスパンダ50の光軸とが一致するように位置決めされている。また、連結筒31の軸方向に関する位置決めは第1のレンズホルダ52の外周面に形成される段部51Gによってなされる。すなわち、第1のレンズホルダ51を連結筒31に対して取り付けると段部51Gが連結筒31の段部35に突き当たって、それ以上の押し込み動作が規制されるようになっている。また、この取り付け状態において第1のレンズホルダ51の先端部はレーザ光源ユニット10の内部に突出するようになっている。 このレーザ光源ユニット10側に突出した部分には図5において左右に貫通する貫通孔51Fが形成されており、そこには発散レンズ54の位置調整をする調整機構(これについては後述する。)60が取り付けられるようになっている。連結筒31には部分的に肉薄の部分が形成されており、第1のレンズホルダ51との間には空洞Aが形成されてるようになっている。空洞A内には電線が配索され、レーザ光源ユニット10と走査ユニット20とを電気的に接続できるようになっている。   The first lens holder 52 is fitted to the connecting cylinder 31 without any gap, and is positioned so that the central axis of the connecting cylinder 31 and the optical axis of the beam expander 50 coincide with each other. . The positioning of the connecting cylinder 31 in the axial direction is performed by a step 51G formed on the outer peripheral surface of the first lens holder 52. That is, when the first lens holder 51 is attached to the connecting cylinder 31, the stepped portion 51 </ b> G hits the stepped portion 35 of the connecting tube 31, and further pushing operation is restricted. In this attached state, the tip of the first lens holder 51 protrudes into the laser light source unit 10. A through hole 51F penetrating to the left and right in FIG. 5 is formed in a portion protruding toward the laser light source unit 10, and an adjustment mechanism (which will be described later) 60 for adjusting the position of the diverging lens 54 is formed there. Can be attached. The connecting cylinder 31 is partially formed with a thin portion, and a cavity A is formed between the connecting lens 31 and the first lens holder 51. An electric wire is routed in the cavity A so that the laser light source unit 10 and the scanning unit 20 can be electrically connected.

(4)調整機構
調整機構60は、調整ブロック61と円柱形状のシャフト部62と段つきの支持ボルト63とから構成されている。
(4) Adjustment mechanism The adjustment mechanism 60 includes an adjustment block 61, a cylindrical shaft portion 62, and a stepped support bolt 63.

先端壁12のうち連結筒31の左右両側には、図5に示すように板状の装着板19が連結筒31の中心軸に沿う向きに取り付けられるとともに、右側の装着板19における貫通孔51Fと対向する位置にはねじ孔部19Aが形成されている。このねじ孔部19Aには、中心部に左右に貫通する貫通孔63Cが形成された支持ボルト63が螺合されるようになっている。支持ボルト63の貫通孔63Cにはシャフト部62が遊挿されるようになっている。   As shown in FIG. 5, plate-shaped mounting plates 19 are attached to the left and right sides of the connecting cylinder 31 in the front end wall 12 in a direction along the central axis of the connecting cylinder 31, and through holes 51 </ b> F in the right mounting plate 19. A screw hole 19 </ b> A is formed at a position opposite to. A support bolt 63 having a through hole 63C penetrating left and right at the center is screwed into the screw hole 19A. The shaft portion 62 is loosely inserted into the through hole 63 </ b> C of the support bolt 63.

シャフト部62のうち支持ボルト63の右端部には大径部62Bが形成される一方、支持ボルト63の左端部には抜止めリング64が装着されている。これによりシャフト部62は同シャフト部62の軸線方向(図5における左右方向)に関する移動が禁止され、軸線を中心とする回動動作のみが許容されることとなる。   A large diameter portion 62 </ b> B is formed at the right end portion of the support bolt 63 in the shaft portion 62, and a retaining ring 64 is attached to the left end portion of the support bolt 63. As a result, the shaft portion 62 is prohibited from moving in the axial direction (the left-right direction in FIG. 5) of the shaft portion 62, and only a rotation operation around the axial line is allowed.

尚、シャフト部62と支持ボルト63の貫通孔63Cとの間には筒状の樹脂Jが介在されている。これはベアリングの機能を有するもので、シャフト部62が空回りするようにされている。   A cylindrical resin J is interposed between the shaft portion 62 and the through hole 63 </ b> C of the support bolt 63. This has a function of a bearing, and the shaft portion 62 is idled.

また、シャフト部62の先端部には外周に螺子切りが施されたねじ部62Cが形成されるとともに、下端部には直線状の溝部62Aが形成されている。このねじ部62Cには次述する調整ブロック61が螺合されるようになっている。   In addition, a threaded portion 62C having a threaded outer periphery is formed at the distal end portion of the shaft portion 62, and a linear groove portion 62A is formed at the lower end portion. An adjustment block 61 described below is screwed onto the screw portion 62C.

調整ブロック61は円盤状の基端部61Aから水平方向に突出した円柱を斜めに切り欠いた形状とされており、その切り欠かれた部分にテーパ面61Bが設けられている。このテーパ面61Bは取り付け状態においては、前述した第2のレンズホルダ52のテーパ面52Aに面当たりするようになっている。また、調整ブロック61のうち光軸LCに沿って同調整ブロック61を上下に貫通する通過孔61Cが形成されているが、これはレーザ光Lを通過させるためのものである。 また、基端部61Aの端面からは連結筒31の中心軸と直交するようにネジ孔が穿設されており、そこに前述したねじ部62Cが螺合されている。本実施形態では、例えば溝部62Aに連結される調整機構駆動部73(後述)からの駆動力が与えられることで、シャフト部62が回転し、調整ブロック61が連結筒31の中心軸と直交(光軸LCと直交する方向であって、図5における上下方向)に螺進退する。   The adjustment block 61 has a shape in which a cylinder protruding in the horizontal direction from the disc-shaped base end portion 61A is cut out obliquely, and a tapered surface 61B is provided in the cut-out portion. The tapered surface 61B comes into contact with the tapered surface 52A of the second lens holder 52 described above in the attached state. In addition, a passage hole 61 </ b> C that vertically penetrates the adjustment block 61 along the optical axis LC is formed in the adjustment block 61, and this is for allowing the laser light L to pass therethrough. Further, a screw hole is bored from the end face of the base end portion 61A so as to be orthogonal to the central axis of the connecting cylinder 31, and the above-described screw portion 62C is screwed there. In the present embodiment, for example, when a driving force is applied from an adjustment mechanism drive unit 73 (described later) connected to the groove portion 62A, the shaft portion 62 rotates and the adjustment block 61 is orthogonal to the central axis of the connection cylinder 31 ( It is a direction orthogonal to the optical axis LC, and is screwed back and forth in the vertical direction in FIG.

以上のことから、調整ブロック61がコイルスプリング55の付勢力に抗して第2のレンズホルダ52をコリメータレンズ53側に押し込んで両レンズ53、54を近ずけたり、或いはこれとは反対に両レンズ53、54を離間させたりする。このようにコリメータレンズ53と発散レンズ54の相対距離を調整することで、レーザ光Lの焦点距離の調整或いはレーザ光Lのスポット径の調整等行うことが出来る。   From the above, the adjustment block 61 pushes the second lens holder 52 toward the collimator lens 53 against the urging force of the coil spring 55 to bring both the lenses 53 and 54 close, or on the contrary. Both lenses 53 and 54 are separated. By adjusting the relative distance between the collimator lens 53 and the diverging lens 54 in this way, the focal length of the laser light L or the spot diameter of the laser light L can be adjusted.

2.レーザマーキング装置の電気的構成
図6は、レーザマーキング装置の電気的構成を示したブロック図である。走査ユニット20には、上述したようにガルバノミラー装置24及び収束レンズ25が設けられている。第1及び第2のガルバノミラー24A,24Bのそれぞれの回動角度を駆動制御する第1及び第2のガルバノ駆動手段は、その構成要素として、ガルバノ駆動モータ21及び駆動回路23を備える。なお、このガルバノ駆動モータ21は、第1及び第2のガルバノミラー24A,24Bを駆動する双方のモータを総称しており、これらのモータの駆動部(駆動軸等)が各々のガルバノミラー24A,24Bに直接又は他部材を介して間接的に連結されて第1及び第2のガルバノミラー24A,24Bを変位させることとなる。また、駆動回路23は、このガルバノ駆動モータ21を駆動制御するものであり、これについても同様に各々のガルバノ駆動モータを駆動する駆動回路を総称している。
2. FIG. 6 is a block diagram showing the electrical configuration of the laser marking apparatus. As described above, the scanning unit 20 is provided with the galvanometer mirror device 24 and the converging lens 25. The first and second galvano drive means for driving and controlling the respective rotation angles of the first and second galvanometer mirrors 24A and 24B include a galvano drive motor 21 and a drive circuit 23 as components thereof. The galvano drive motor 21 is a generic term for both motors that drive the first and second galvanometer mirrors 24A, 24B, and the drive units (drive shafts, etc.) of these motors are respectively connected to the respective galvanometer mirrors 24A, The first and second galvanometer mirrors 24A and 24B are displaced by being connected directly to 24B or indirectly through other members. Further, the drive circuit 23 controls the drive of the galvano drive motor 21, and the drive circuit for driving each of the galvano drive motors is also generically named.

この駆動回路23は、レーザ光源ユニット10側に設けられた制御部70(本発明の「加工制御部」に相当)から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換回路と、そのD/A変換回路により変換されたアナログ信号に基づいてモータを制御するモータ制御回路を含む構成であり、このモータ制御回路とモータによりサーボ回路が構成されている。なお、第1及び第2のガルバノ駆動手段の構造上或いは制御上等の制約によって各ガルバノミラー24A,24Bの回動角度は予め所定の範囲内に定まっている。その結果、レーザ光源ユニット10に対する走査ユニット20の相対回動位置を任意の位置に固定した状態では、レーザ光Lの照射点Pの位置をワークW上において二次元的に移動させ得る平面領域も有限的に定まり、この平面領域が本発明でいう「加工可能領域」に相当し、以下、「印字エリアE」という。   The drive circuit 23 includes a D / A conversion circuit that converts a digital signal output from a control unit 70 (corresponding to a “processing control unit” of the present invention) provided on the laser light source unit 10 side into an analog signal, The motor control circuit controls the motor based on the analog signal converted by the D / A conversion circuit. A servo circuit is configured by the motor control circuit and the motor. Note that the rotation angles of the galvanometer mirrors 24A and 24B are determined in advance within a predetermined range due to restrictions on the structure or control of the first and second galvano driving means. As a result, in a state where the relative rotation position of the scanning unit 20 with respect to the laser light source unit 10 is fixed at an arbitrary position, a planar area where the position of the irradiation point P of the laser light L can be moved two-dimensionally on the workpiece W is also obtained. The plane area is finitely defined and corresponds to the “workable area” in the present invention, and is hereinafter referred to as “printing area E”.

レーザ光源ユニット10側には、レーザ光源14、制御部70、設定部71、メモリ72、上記した調整機構駆動部73及び印字エリア変更部74を備えて構成されている。設定部71は、マーキング速度等の各マーキング条件の設定や、ワークW上にマーキングすべき所望のマーキングパターンの設定を行うためのものである。設定部71でマーキングパターンが設定されると、制御部70は、メモリ72のフォントデータ記憶領域から上記マーキングパターンに対応するフォントデータを読み出す。そして、制御部70は、このフォントデータを基に上記マーキングパターンを所定の線要素に分けて、各線要素について始点及び終点を含む複数点を、ワークW上の実際の印字エリアEに対応するXY座標系での位置関係を示す複数の座標データに変換し、これらをレーザ光源14のオンオフ指令と共にメモリ72内の座標データ記憶領域に記憶する。   On the laser light source unit 10 side, the laser light source 14, the control unit 70, the setting unit 71, the memory 72, the adjustment mechanism driving unit 73 and the print area changing unit 74 described above are provided. The setting unit 71 is for setting each marking condition such as a marking speed and setting a desired marking pattern to be marked on the workpiece W. When the marking pattern is set by the setting unit 71, the control unit 70 reads out font data corresponding to the marking pattern from the font data storage area of the memory 72. Then, the control unit 70 divides the marking pattern into predetermined line elements based on the font data, and sets a plurality of points including the start point and the end point for each line element to XY corresponding to the actual print area E on the workpiece W. It is converted into a plurality of coordinate data indicating the positional relationship in the coordinate system, and these are stored in a coordinate data storage area in the memory 72 together with an on / off command for the laser light source 14.

ここで、本実施形態のレーザマーキング装置1は、前述したようにレーザ光源ユニット10に対して走査ユニット20が連結部材30の中心軸(レーザ光源14から出射されガルバノミラー装置24に至るレーザ光Lの光路)を中心に回動可能とされている。走査ユニット20を回動させると、この走査ユニット20からのレーザ光Lの照射方向(本発明でいう「レーザ光により形成される前記加工可能領域の基準軸の軸方向」に相当)、換言すれば、fθレンズ25のレンズ中心軸方向が変更され、これに伴って、上記の有限的な印字エリアEがワークW上において移動(本実施形態では、X軸上のプラスマイナス方向の移動)する。すなわち、ワークW上における印字エリアの位置を、レーザ光源ユニット10に対する走査ユニット20の各回動角度に応じて移動させて、印字エリアEを越える大きさのマーキングパターンをワークWに印字することが可能となる。そして、印字エリア変更部74は、例えば走査ユニット20側とギア連結されて、制御部70からの制御信号を受けて走査ユニット20を回動させることで、印字エリアEの位置をワークW上で移動させるものである。   Here, in the laser marking device 1 of the present embodiment, the laser light L emitted from the laser light source 14 to the galvanometer mirror device 24 is scanned by the scanning unit 20 with respect to the laser light source unit 10 as described above. Of the optical path). When the scanning unit 20 is rotated, the irradiation direction of the laser light L from the scanning unit 20 (corresponding to “the axial direction of the reference axis of the workable region formed by the laser light” in the present invention), in other words, For example, the lens central axis direction of the fθ lens 25 is changed, and accordingly, the finite print area E moves on the workpiece W (in this embodiment, moves in the plus or minus direction on the X axis). . That is, the position of the print area on the work W can be moved according to each rotation angle of the scanning unit 20 with respect to the laser light source unit 10, and a marking pattern having a size exceeding the print area E can be printed on the work W. It becomes. The print area changing unit 74 is gear-coupled to the scanning unit 20 side, for example, and rotates the scanning unit 20 in response to a control signal from the control unit 70, thereby setting the position of the printing area E on the workpiece W. It is to be moved.

本実施形態でのマーキングパターンの設定工程では、ワークW自体或いは被マーキング部分の形状及びサイズ(以下、単に「ワークの形状及びサイズ」という)が上記設定部71に設定され、このワークWのサイズがX軸方向において上記印字エリアEを超える場合には、設定部71が備える表示部71Aに図7に示す図形情報が表示される。具体的には、表示部71Aには、ワークWの形状75と、基準印字エリア(基準加工可能領域)としての第1印字エリアE1とが所定の縮尺率で表示される。ここで、基準印字エリアとは、レーザ光源ユニット10に対して走査ユニット20が任意の一回動角度にあるときの印字エリアを意味し、本実施形態では、走査ユニット20のレーザ光Lの出射方向(fθレンズ25のレンズ中心軸方向)が、ワークW表面と垂直をなすときにワークW上に配される印字エリアである。以下、このときのレーザ光源ユニット10に対する走査ユニット20の回動角度を「ゼロ度」とする。   In the marking pattern setting step in the present embodiment, the shape and size of the workpiece W itself or the portion to be marked (hereinafter simply referred to as “the shape and size of the workpiece”) are set in the setting unit 71, and the size of the workpiece W is set. 7 exceeds the print area E in the X-axis direction, graphic information shown in FIG. 7 is displayed on the display unit 71A included in the setting unit 71. Specifically, the shape 75 of the workpiece W and the first print area E1 as the reference print area (reference processable area) are displayed on the display unit 71A at a predetermined scale. Here, the reference print area means a print area when the scanning unit 20 is at an arbitrary rotation angle with respect to the laser light source unit 10. In this embodiment, the laser light L of the scanning unit 20 is emitted. This is a print area arranged on the workpiece W when the direction (the lens center axis direction of the fθ lens 25) is perpendicular to the surface of the workpiece W. Hereinafter, the rotation angle of the scanning unit 20 with respect to the laser light source unit 10 at this time is referred to as “zero degree”.

そして、ユーザがこの第1印字エリアE1を超えてワークW上にマーキングパターンを印字したい場合、所定の操作をすることで、表示部71A上に第1印字エリアE1とは別の拡張印字エリアとしての1または複数の印字エリア(本説明では、例えば第2、第3の印字エリアE2,E3)が表示され、これらの第2、第3の印字エリアE2,E3を表示部71A内のワーク形状75内で所望の位置に移動させて確定操作をする。すると、この第1印字エリアE1に対する第2、第3の印字エリアE2,E3の位置偏差情報(本実施形態では、この位置偏差に対応する走査ユニット20の回動角度α)が制御部70によって各印字エリアEに対応付けてメモリ72の回動角度記憶領域に記憶される。   When the user wants to print a marking pattern on the workpiece W beyond the first print area E1, a predetermined operation is performed to make the extended print area different from the first print area E1 on the display unit 71A. 1 or a plurality of print areas (in this description, for example, the second and third print areas E2 and E3) are displayed, and the second and third print areas E2 and E3 are displayed on the workpiece shape in the display portion 71A. Move to a desired position within 75 and perform a confirmation operation. Then, the position deviation information of the second and third printing areas E2 and E3 with respect to the first printing area E1 (in this embodiment, the rotation angle α of the scanning unit 20 corresponding to the position deviation) is obtained by the control unit 70. It is stored in the rotation angle storage area of the memory 72 in association with each print area E.

そして、ユーザは、第1印字エリアE1から第3印字エリアE3までを順次指定し、それぞれに所望のマーキングパターンを設定する。図7中の第2、第3の印字エリアE2,E3は、例えば第1印字エリアE1に対して走査ユニット20をプラスマイナスαだけそれぞれ回動させたときの印字エリアであり、第1から第3の印字エリアE1〜E3全体に亘って”ABC”というマーキングパターンが設定された状態が示されている。なお、設定部71で設定されるマーキングパターンや、表示部71Aに表示される表示情報は、すべて基準印字エリアとしての第1印字エリアE1に対応する正規XY座標系(X軸とY軸とが同一単位長の座標系)が基準とされている。すなわち、ユーザは、拡張印字エリアとしての第2、第3の印字エリアE2,E3に対するマーキングパターンについても、第1印字エリアE1に対するマーキングパターンと同様に、実際に印字したいマーキングパターンと同じ縦横倍率で設定すればよい。   Then, the user sequentially designates the first print area E1 to the third print area E3, and sets a desired marking pattern for each. The second and third print areas E2 and E3 in FIG. 7 are print areas when the scanning unit 20 is rotated by plus or minus α with respect to the first print area E1, for example. 3 shows a state in which a marking pattern “ABC” is set over the entire three print areas E1 to E3. Note that the marking pattern set in the setting unit 71 and the display information displayed on the display unit 71A are all in the normal XY coordinate system (X axis and Y axis corresponding to the first print area E1 as the reference print area). The coordinate system with the same unit length) is the standard. That is, for the marking patterns for the second and third printing areas E2 and E3 as the extended printing area, the user can perform the same vertical and horizontal magnification as the marking pattern to be actually printed, similarly to the marking pattern for the first printing area E1. You only have to set it.

制御部70は、第1印字エリアE1に対して設定されたマーキングパターン”B”については、そのまま上記正規XY座標系上に割り付けた複数点の座標データを生成する。これに対して、走査ユニット20がプラスマイナスαだけ回動された第2、第3の印字エリアE2,E3に対して設定されたマーキングパターン”A”,”C”については後述する補正処理を経た補正座標データが生成される。これについて図8を参照しつつ詳説する。   For the marking pattern “B” set for the first print area E1, the control unit 70 generates coordinate data of a plurality of points assigned as they are on the normal XY coordinate system. On the other hand, for the marking patterns “A” and “C” set for the second and third printing areas E2 and E3 in which the scanning unit 20 is rotated by plus or minus α, correction processing described later is performed. The corrected correction coordinate data is generated. This will be described in detail with reference to FIG.

同図に示すように、fθレンズ25のレンズ中心軸がワークW表面に垂直をなす、換言すれば走査ユニット20の回動角度がゼロ度の状態で、第1ガルバノミラー24Aを角度θだけ回転駆動させたときにレーザ光Lの照射点Pの位置が第1印字エリアE1内でx1(=D1・θ D1:fθレンズ25からワークW表面までの距離)であったとする。これに対して、走査ユニット20の回動角度が角度αの状態で、同じく第1ガルバノミラー24Aを角度θだけ回転駆動させたときにはレーザ光Lの照射点Pの位置は第2、第3の印字エリアE2,E3内でx2(=(D2・θ)/cosα D2:fθレンズ25からワークW表面までの距離)となる。すなわち、同一マーキングパターンについて正規XY座標系上の位置偏差に基づきこれに対応する回転角度分だけ第1ガルバノミラー24Aを回転させた場合には、ワークW表面に対するfθレンズ25のレンズ中心軸方向の角度α及びワーク距離D1,D2の相違から、第2、第3の印字エリアE2,E3に実際に印字されるマーキングパターンが、設定部71で設定したマーキングパターンに対してX軸方向に延びたパターンとなってしまい、印字品質に影響を与えることがある。   As shown in the figure, the first galvano mirror 24A is rotated by an angle θ while the lens central axis of the fθ lens 25 is perpendicular to the surface of the workpiece W, in other words, the rotation angle of the scanning unit 20 is zero degrees. It is assumed that the position of the irradiation point P of the laser beam L when driving is x1 (= D1 · θ D1: distance from the fθ lens 25 to the surface of the workpiece W) in the first printing area E1. On the other hand, when the rotation angle of the scanning unit 20 is the angle α and the first galvanometer mirror 24A is rotated by the angle θ, the position of the irradiation point P of the laser light L is the second and third positions. In the printing areas E2 and E3, x2 (= (D2 · θ) / cosα D2: distance from the fθ lens 25 to the surface of the workpiece W). That is, when the first galvanometer mirror 24A is rotated by the corresponding rotation angle based on the positional deviation on the normal XY coordinate system for the same marking pattern, the fθ lens 25 in the lens central axis direction with respect to the surface of the workpiece W Due to the difference between the angle α and the workpiece distances D1 and D2, the marking pattern actually printed in the second and third printing areas E2 and E3 extends in the X-axis direction with respect to the marking pattern set by the setting unit 71. It becomes a pattern and may affect the print quality.

そこで、本実施形態では、制御部70は、第2、第3の印字エリアE2,E3に実際に印字されるマーキングパターンについては、例えば、上記正規XY座標系上の座標データを一旦生成し、この座標データを、走査ユニット20の回動角度αに応じた倍率分だけ正規XY座標系に対してX軸座標を縮小した非正規XY座標系上の補正座標データに変換補正して、メモリの座標データ記憶領域に記憶する。図8から分かるように、第2、第3の印字エリアE2,E3で、第1印字エリアE1とX軸方向において同じ長さのマーキングパターンを印字したい場合には、(cosα)^2倍分短い位置偏差の座標データを生成し、(cosα)^2倍分だけ第1ガルバノミラー24Aを回動させればよいことが分かる。従って、第1印字エリアE1に実際に印字されるマーキングパターンについては、正規XY座標系上の点として生成された座標データ(x,y)に対して、x変数について補正係数((cosα)^2)倍した(x・(cosα)^2,y)が補正座標データとして記憶されることになる。   Therefore, in the present embodiment, the control unit 70 temporarily generates coordinate data on the normal XY coordinate system for the marking patterns actually printed in the second and third printing areas E2 and E3, This coordinate data is converted and corrected to corrected coordinate data on a non-normal XY coordinate system obtained by reducing the X-axis coordinate with respect to the normal XY coordinate system by a magnification corresponding to the rotation angle α of the scanning unit 20, and Store in the coordinate data storage area. As can be seen from FIG. 8, in the second and third printing areas E2 and E3, when it is desired to print a marking pattern having the same length in the X-axis direction as the first printing area E1, (cosα) ^ 2 times It can be seen that it is only necessary to generate coordinate data of a short position deviation and rotate the first galvanometer mirror 24A by (cosα) ^ 2 times. Accordingly, for the marking pattern actually printed in the first print area E1, the correction coefficient ((cosα) ^ for the x variable is compared with the coordinate data (x, y) generated as a point on the normal XY coordinate system. 2) The multiplied (x · (cos α) ^ 2, y) is stored as the correction coordinate data.

そして、この補正座標データに基づき各座標点の位置偏差に応じたデジタル信号をガルバノミラー装置24に与えて制御する。これにより、第2、第3の印字エリアE2,E3への印字についても、設定部71で設定したマーキングパターンの単位長当たりにおけるワークW上でのレーザ光の照射点Pの位置偏差量を、第1印字エリアE1への印字時と同一にすることができる。つまり、第2、第3の印字エリアE2,E3への印字についても、X軸方向への歪みのない正規XY座標系に即したマーキングパターンを印字することができる。このとき、制御部70は、本発明の「補正部」として機能する。   Based on the corrected coordinate data, a digital signal corresponding to the positional deviation of each coordinate point is given to the galvanometer mirror device 24 for control. Thereby, also for the printing on the second and third printing areas E2 and E3, the positional deviation amount of the irradiation point P of the laser beam on the workpiece W per unit length of the marking pattern set by the setting unit 71 is calculated. This can be the same as when printing in the first print area E1. That is, for the printing in the second and third printing areas E2 and E3, it is possible to print a marking pattern conforming to the normal XY coordinate system without distortion in the X-axis direction. At this time, the control unit 70 functions as a “correction unit” of the present invention.

なお、この補正係数は、上記のように計算的に求めることもできるが、実際のレーザマーキング装置1の設計誤差等をも正確に反映させるには、実際の実験によって求めることが望ましい。また、各補正係数は、予めメモリ72に記憶された算出式におって導くようにしてもよいし、各回動角度と各補正係数との対応テーブルをメモリ72に記憶しておいてこの対応テーブルから補正係数を導く構成であってもよい。   Although this correction coefficient can be obtained computationally as described above, it is desirable to obtain it by actual experiments in order to accurately reflect the actual design error of the laser marking apparatus 1 and the like. Each correction coefficient may be derived from a calculation formula stored in advance in the memory 72, or a correspondence table between each rotation angle and each correction coefficient is stored in the memory 72, and this correspondence table is stored. The correction coefficient may be derived from the above.

更に、第1印字エリアE1に対して第2、第3の印字エリアE2,E3では、ワーク距離が変わるため、これに応じてワークW上におけるレーザ光Lのスポット径が変わり、印字品質に影響を与えることがある。そこで、本実施形態では、走査ユニット20の回動角度α(上記ワーク距離の変化量)に応じてビームエキスパンダ50を制御して、fθレンズ25とそこから出射されるレーザ光Lの集光点との間の距離(以下、「集光点距離」という)を変更し、レーザ光Lのスポット径を各印字エリアEに対する印字において略均一にするようにしている。   Furthermore, since the workpiece distance is changed in the second and third printing areas E2 and E3 with respect to the first printing area E1, the spot diameter of the laser beam L on the workpiece W changes accordingly, which affects the printing quality. May give. Therefore, in the present embodiment, the beam expander 50 is controlled in accordance with the rotation angle α of the scanning unit 20 (the amount of change in the workpiece distance), thereby condensing the fθ lens 25 and the laser light L emitted therefrom. The distance between the dots (hereinafter referred to as “focusing point distance”) is changed so that the spot diameter of the laser beam L is made substantially uniform in printing for each printing area E.

具体的には、本実施形態では、ビームエキスパンダ50のコリメータレンズ53と発散レンズ54との相対距離を変更することによって、このビームエキスパンダ50から出射されるレーザ光Lの広がり角度が若干変わるようになっている。その結果、コリメータレンズ53と発散レンズ54との相対距離を変更することで、fθレンズ25に対するレーザ光Lの入射角度が変わり、これによりfθレンズ25から照射されたレーザ光Lの集光点を、その照射方向(fθレンズ25のレンズ中心軸方向)に沿って移動させることができる。従って、ビームエキスパンダ50は、本発明の「焦点距離変更部」に相当する。   Specifically, in this embodiment, the spread angle of the laser light L emitted from the beam expander 50 is slightly changed by changing the relative distance between the collimator lens 53 and the diverging lens 54 of the beam expander 50. It is like that. As a result, by changing the relative distance between the collimator lens 53 and the diverging lens 54, the incident angle of the laser light L with respect to the fθ lens 25 changes, and thereby the condensing point of the laser light L emitted from the fθ lens 25 is changed. , And can be moved along the irradiation direction (the lens central axis direction of the fθ lens 25). Therefore, the beam expander 50 corresponds to the “focal length changing unit” of the present invention.

そして、制御部70は、コリメータレンズ53と発散レンズ54との相対距離を、第1印字エリアE1への印字時を基準に、第2、第3の印字エリアE2,E3への印字時に変更するよう制御する。具体的には、走査ユニット20の上記回動角度αに基づく補正係数で補正する。例えば、第1印字エリアE1への印字時のワーク距離がD1であり、第2、第3の印字エリアE2,E3への印字時のワーク距離がD2である場合には、第1印字エリアE1への印字時のワーク距離D1に対して、このワーク距離D1と第2、第3の印字エリアE2,E3への印字時のワーク距離D2との比(D2/D1=(1/cosα))を乗じたワーク距離D2に変更するように、コリメータレンズ53と発散レンズ54との相対距離を調整する。このとき、制御部70は、本発明の「ビーム径制御部」として機能する。   Then, the control unit 70 changes the relative distance between the collimator lens 53 and the diverging lens 54 when printing in the second and third printing areas E2 and E3 with reference to printing in the first printing area E1. Control as follows. Specifically, correction is performed with a correction coefficient based on the rotation angle α of the scanning unit 20. For example, when the work distance at the time of printing in the first print area E1 is D1, and the work distance at the time of printing in the second and third print areas E2 and E3 is D2, the first print area E1. The ratio of the workpiece distance D1 to the workpiece distance D2 at the time of printing on the second and third printing areas E2 and E3 (D2 / D1 = (1 / cosα)) The relative distance between the collimator lens 53 and the diverging lens 54 is adjusted so that the workpiece distance D2 is multiplied. At this time, the control unit 70 functions as a “beam diameter control unit” of the present invention.

なお、実際のレーザマーキング装置1では、fθレンズ25によって集光されたレーザ光Lは、その集光点に対し照射方向における前後の所定範囲で当該集光点と略同一光束径となる焦点深度を有するため、その範囲であればある程度の印字品質を保つことができる。従って、この走査ユニット20の回動角度αが所定の角度よりも小さい場合には、上記集光点距離変更を制御を行わないようにし、所定の角度を超える場合にだけ、そのときの回動角度αに基づき集光点距離変更の制御を行う構成としてもよい。   In the actual laser marking device 1, the laser beam L condensed by the fθ lens 25 has a depth of focus that is approximately the same light beam diameter as the focal point in a predetermined range before and after the focal point in the irradiation direction. In this range, a certain level of print quality can be maintained. Therefore, when the rotation angle α of the scanning unit 20 is smaller than a predetermined angle, the control of the focal point distance change is not performed, and the rotation at that time is performed only when the predetermined angle is exceeded. It is good also as a structure which performs control of a condensing point distance change based on the angle (alpha).

3.レーザマーキング装置の動作
以上のような構成により、設定部71で例えば各印字エリアE1〜E3に”A”,”B”,”C”のマーキングパターンがそれぞれ設定されると、制御部70は、図9に示す制御を実行する。まずS1で、印字エリア番号を”1”に初期化し、S2で第1印字エリアE1に対して設定されたマーキングパターン”B”について、上記正規XY座標系による複数点の座標データを生成する。そして、制御部70は、S3で、現在処理中の印字エリアEに対応する走査ユニット20の回動角度データをメモリ72から読み出し、その回動角度データに応じて、上記複数点の座標データを補正した補正座標データに変換し、S4で同じく回動角度αに応じて走査ユニット20の回動と集光点距離の変更を行う。なお、第1印字エリアE1では回動角度αは”ゼロ”であるから、これらの補正・変更処理(S3,S4)は実行されない。この第1印字エリアE1に対する処理が本発明の「第1ステップ」に相当する。
3. Operation of Laser Marking Device With the above-described configuration, when the setting unit 71 sets marking patterns “A”, “B”, and “C”, for example, in the print areas E1 to E3, the control unit 70 The control shown in FIG. 9 is executed. First, in S1, the print area number is initialized to “1”, and for the marking pattern “B” set for the first print area E1 in S2, coordinate data of a plurality of points using the normal XY coordinate system is generated. In S3, the control unit 70 reads the rotation angle data of the scanning unit 20 corresponding to the printing area E currently being processed from the memory 72, and determines the coordinate data of the plurality of points according to the rotation angle data. In step S4, the scanning unit 20 is rotated and the focal point distance is changed according to the rotation angle α. Since the rotation angle α is “zero” in the first print area E1, these correction / change processes (S3, S4) are not executed. The process for the first print area E1 corresponds to the “first step” of the present invention.

次に、S5で、制御部70は、上記座標データ或いは補正座標データに基づき各座標点間の位置偏差データをデジタル信号としてガルバノミラー装置24に与える。これにより、ガルバノミラー装置24は、上記座標点間の位置偏差に応じた回転角度ずつ第1、第2のガルバノミラー24A,24Bを回転させてワークW上でレーザ光Lの照射点Pを走査してマーキングパターン”B”を印字する。   Next, in S5, the control unit 70 gives the position deviation data between each coordinate point to the galvanometer mirror device 24 as a digital signal based on the coordinate data or the corrected coordinate data. Thereby, the galvanometer mirror device 24 scans the irradiation point P of the laser beam L on the workpiece W by rotating the first and second galvanometer mirrors 24A and 24B by a rotation angle corresponding to the positional deviation between the coordinate points. The marking pattern “B” is printed.

一方、第2、第3の印字エリアE2,E3への印字については、走査ユニット20が回動角度αだけ回動されているから、制御部70は、正規XY座標系に基づき生成したマーキングパターン”A(C)”の座標データを、S3で回動角度αに応じて補正した補正座標データに変換し、S4で同じく回動角度αに応じて走査ユニット20の回動と集光点距離の変更を行う。この第2及び第3の印字エリアE2,E3に対する処理が本発明の「第2,3ステップ」に相当する。   On the other hand, for the printing in the second and third printing areas E2 and E3, since the scanning unit 20 is rotated by the rotation angle α, the control unit 70 generates the marking pattern generated based on the normal XY coordinate system. The coordinate data “A (C)” is converted into corrected coordinate data corrected in accordance with the rotation angle α in S3, and the rotation of the scanning unit 20 and the focal point distance in the same manner in S4 according to the rotation angle α. Make changes. The processing for the second and third print areas E2 and E3 corresponds to the “second and third steps” of the present invention.

これにより、ガルバノミラー装置24及びfθレンズ25によって本来制限される印字エリアEを超えるマーキングパターンをワークWに印字することができる。また、上記の補正・変更処理により、第2、第3の印字エリアE2,E3に対しても、X軸方向への歪みのない設定どおりのマーキングパターン”A”、”C”をワークW上に印字することができる。更に、本実施形態は、走査ユニット20を回動させるといういわゆる首振り機構によってワークW上の印字エリアEの位置を変更する構成であるから、例えば走査ユニット20を水平スライドさせて印字エリアEの位置を変更する構成に比べて狭い設置スペースでも使用することができる。   Thereby, the marking pattern exceeding the printing area E originally restricted by the galvanometer mirror device 24 and the fθ lens 25 can be printed on the workpiece W. Also, by the above correction / change processing, marking patterns “A” and “C” as set without distortion in the X-axis direction are applied to the work W on the second and third print areas E2 and E3. Can be printed. Further, in the present embodiment, since the position of the print area E on the workpiece W is changed by a so-called swing mechanism that rotates the scan unit 20, for example, the scan unit 20 is horizontally slid to move the print area E to the position of the print area E. It can be used even in a narrow installation space compared to the configuration in which the position is changed.

<実施形態2>
上記実施形態1では、走査ユニット20自体を回動させることで印字エリアEの位置を変更する構成としたが、本実施形態2では、fθレンズ25の向きを変更することで印字エリアEの位置を変更する構成とした。その他の点は前記実施形態1と同様である。従って、実施形態1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。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, the position of the print area E is changed by rotating the scanning unit 20 itself. However, in the second embodiment, the position of the print area E is changed by changing the direction of the fθ lens 25. The configuration is changed. The other points are the same as in the first embodiment. Therefore, the same reference numerals as those in the first embodiment are given and the redundant description is omitted, and only different points will be described next.

図10に示すように、走査ユニット20に対し、fθレンズ25を例えばX軸に平行な軸及びY軸に平行な軸のうち少なくともいずれか一方の軸を中心に回動可能する回動機構(本発明の「変更機構」に相当)が設けられている。そして、この回動機構を駆動させることで、fθレンズ25のレンズ中心軸方向を変更し、これにより、ワークW上における印字エリアEの位置を変更することができる。そして、fθレンズ25の回動角度に応じて上記補正・変更処理(S3,S4)を実行することで、基準印字エリアに対する拡張印字エリアの印字品質の低下を抑えることができる。   As shown in FIG. 10, a rotation mechanism (for example, a rotation mechanism that allows the scanning unit 20 to rotate the fθ lens 25 about at least one of an axis parallel to the X axis and an axis parallel to the Y axis). Equivalent to the “change mechanism” of the present invention). Then, by driving this rotation mechanism, the lens central axis direction of the fθ lens 25 can be changed, and thereby the position of the print area E on the workpiece W can be changed. Then, by executing the correction / change processing (S3, S4) according to the rotation angle of the fθ lens 25, it is possible to suppress a decrease in print quality of the extended print area relative to the reference print area.

このような構成であれば、例えばX軸に平行な軸を中心に回動可能とし、かつ、Y軸に平行な軸を中心に回動可能とすることで、ワークW上において直交2方向に印字エリアEを超える範囲にマーキングパターンを印字することができる。   With such a configuration, for example, by enabling rotation about an axis parallel to the X axis and enabling rotation about an axis parallel to the Y axis, the workpiece W can be rotated in two orthogonal directions. A marking pattern can be printed in a range exceeding the printing area E.

<実施形態3>
上記実施形態1では、走査ユニット20自体を回動させることで印字エリアEの位置を変更する構成としたが、本実施形態2では、走査ユニット20内のガルバノミラー装置24の向きを変更することで印字エリアEの位置を変更する構成とした。その他の点は前記実施形態1と同様である。従って、実施形態1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。
<Embodiment 3>
In the first embodiment, the scanning unit 20 itself is rotated to change the position of the print area E. However, in the second embodiment, the orientation of the galvanomirror device 24 in the scanning unit 20 is changed. Thus, the position of the printing area E is changed. The other points are the same as in the first embodiment. Therefore, the same reference numerals as those in the first embodiment are given and the redundant description is omitted, and only different points will be described next.

本実施形態では、図11に示すように、レーザ光源14からのレーザ光Lは、光ファイバFを介して、ガルバノミラー装置24に導く構成とされている。そして、光ファイバFの先端がガルバノミラー装置24の装置カバー24Cの貫通口に嵌合固定され、第1及び第2のガルバノミラー24A,24Bに対するレーザ出射光の向きが固定されている。また、ガルバノミラー装置24自体は、走査ユニット20内において、例えばX軸に平行な軸及びY軸に平行な軸のうち少なくともいずれか一方の軸を中心に回動可能する回動機構(本発明の「変更機構」に相当)によって向きが変更されるようになっている。そして、この回動機構を駆動させることで、ガルバノミラー装置24からfθレンズ25を介して照射されるレーザ光Lの照射方向を変更し、これにより、ワークW上における印字エリアEの位置を変更することができる。そして、ガルバノミラー装置24の回動角度に応じて上記補正・変更処理(S3,S4)を実行することで、基準印字エリアに対する拡張印字エリアの印字品質の低下を抑えることができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the laser light L from the laser light source 14 is configured to be guided to the galvanometer mirror device 24 via the optical fiber F. The tip of the optical fiber F is fitted and fixed to the through hole of the device cover 24C of the galvanomirror device 24, and the direction of the laser emission light with respect to the first and second galvanometer mirrors 24A and 24B is fixed. In addition, the galvanometer mirror device 24 itself is a rotation mechanism that can rotate around at least one of the axis parallel to the X axis and the axis parallel to the Y axis in the scanning unit 20 (the present invention). The direction is changed by the “change mechanism”. Then, by driving this rotation mechanism, the irradiation direction of the laser light L irradiated from the galvanomirror device 24 through the fθ lens 25 is changed, and thereby the position of the print area E on the workpiece W is changed. can do. Then, by executing the correction / change processing (S3, S4) according to the rotation angle of the galvanometer mirror device 24, it is possible to suppress a decrease in print quality of the extended print area with respect to the reference print area.

このような構成であれば、例えばX軸に平行な軸を中心に回動可能とし、かつ、Y軸に平行な軸を中心に回動可能とすることで、ワークW上において直交2方向に印字エリアEを超える範囲にマーキングパターンを印字することができる。   With such a configuration, for example, by enabling rotation about an axis parallel to the X axis and enabling rotation about an axis parallel to the Y axis, the workpiece W can be rotated in two orthogonal directions. A marking pattern can be printed in a range exceeding the printing area E.

<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る。
(1)上記各実施形態では、印字エリアEの位置の変更や、集光点距離の変更を制御部70による制御によって自動で行う構成としたが、これに限らず、作業者による手動で行う構成であってもよい。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1) In each of the above-described embodiments, the change of the position of the print area E and the change of the focal point distance are automatically performed by the control of the control unit 70. However, the present invention is not limited to this and is manually performed by an operator. It may be a configuration.

(2)上記実施形態とは異なり、設定部71に基準印字エリアを越えるマーキングパターンを設定すると、表示部上で基準印字エリアの横に拡張印字エリアが自動で設定され、設定されたマーキングパターンが各印字エリア毎に分割され、その分割マーキングパターンに対する座標データが各印字エリアに対応つけて生成される構成であってもよい。   (2) Unlike the above embodiment, when a marking pattern exceeding the reference print area is set in the setting unit 71, an extended print area is automatically set on the display side next to the reference print area, and the set marking pattern is The print data may be divided for each print area, and coordinate data for the divided marking pattern may be generated in association with each print area.

(3)上記実施形態では、レーザ加工装置として、ガルバノスキャニング方式のレーザマーキング装置1を例に挙げて説明したが、これに限らず、走査用光学系としてガルバノミラー装置24の代わりにボリゴンミラー等の回転多面鏡によってレーザ光を走査する構成のレーザ加工装置についても本発明を適用することができる。更に、走査用光学系の代わりに、レーザ光の透過と遮光とが可能なセル(液晶セル)を複数配列してなるマスクを備え、設定されるマーキングパターンに応じて各セルを透過または遮光状態にして加工対象物に加工を施す、(液晶)ドットマーキング方式のレーザ加工装置に対しても本発明を適用することができる。この場合、本発明でいう「加工可能領域の基準軸」は、例えばマスクを介して形成され得る最大加工可能領域の中心点にレーザ光を照射させるセルの照射方向となる。   (3) In the above embodiment, the galvano scanning type laser marking device 1 has been described as an example of the laser processing device. However, the present invention is not limited to this, and a scanning optical system such as a Boligon mirror can be used instead of the galvano mirror device 24 The present invention can also be applied to a laser processing apparatus configured to scan laser light with a rotating polygon mirror. Furthermore, instead of the scanning optical system, a mask comprising a plurality of cells (liquid crystal cells) capable of transmitting and blocking laser light is provided, and each cell is transmitted or blocked according to the set marking pattern. Thus, the present invention can be applied to a (liquid crystal) dot marking type laser processing apparatus that processes an object to be processed. In this case, the “reference axis of the processable area” in the present invention is the irradiation direction of the cell that irradiates the center point of the maximum processable area that can be formed through a mask, for example.

(4)上記実施形態では、fθレンズ25のレンズ中心軸を通過するレーザ光Lが印字エリアEの中心位置を照射するものとし、このfθレンズ25のレンズ中心軸を本発明でいう「加工可能領域の基準軸」としたが、これに限らず、収束レンズのレンズ中心軸から外れた位置を通過したレーザ光が印字エリアの中心点を照射するように印字エリアが設定されたものである場合には、その外れた位置を通過するレーザ光の光路を「加工可能領域の基準軸」とすることができる。   (4) In the above embodiment, it is assumed that the laser beam L passing through the lens central axis of the fθ lens 25 irradiates the central position of the printing area E, and the lens central axis of the fθ lens 25 is “processable” in the present invention. `` Regional axis of area '', but not limited to this, when the print area is set so that the laser beam that has passed the position deviated from the lens center axis of the converging lens irradiates the center point of the print area In this case, the optical path of the laser beam passing through the deviated position can be used as the “reference axis of the workable region”.

(5)上記実施形態では、ビームエキスパンダ50によって集光点距離(焦点距離)を変更する構成としたが、これに限らず、fθレンズ25をレーザ光Lの照射方向に沿って前後に移動させることで集光点距離(焦点距離)を変更する構成であってもよい。   (5) In the above embodiment, the condensing point distance (focal length) is changed by the beam expander 50. However, the present invention is not limited to this, and the fθ lens 25 is moved back and forth along the irradiation direction of the laser light L. By doing so, the condensing point distance (focal length) may be changed.

(6)上記実施形態では、一印字エリア(例えば第1印字エリアE1)に対する印字を行った後に、その次の印字エリア(例えば第2印字エリアE2または第3印字エリアE3)の座標データの補正処理を実行して印字を行う構成としたが、これに限らず、設定部71に各印字エリアEのマーキングパターンを設定した時点で、拡張印字エリアに対する座標データの補正処理を実行し、その後に、基準印字エリア及び拡張印字エリアの印字を実行する構成であってもよい。このようにすれば、全印字エリアへの印字時間の短縮化を図ることができる。   (6) In the above embodiment, after printing on one printing area (for example, the first printing area E1), the coordinate data of the next printing area (for example, the second printing area E2 or the third printing area E3) is corrected. However, the present invention is not limited to this. When the marking pattern of each print area E is set in the setting unit 71, the coordinate data correction process for the extended print area is executed, and thereafter The reference print area and the extended print area may be printed. In this way, it is possible to shorten the printing time for all the printing areas.

(7)上記実施形態では、拡張印字エリアへの印字に対し、座標データを補正する構成としたが、これに限らず、ガルバノミラー装置24の駆動回路23の回路定数を可変(例えば可変抵抗等を利用)とし、座標データの補正を行わずに、走査ユニット20の回動角度αに応じてその回路定数を変更し、マーキングパターンの単位長当たりにおけるレーザ光Lの照射点Pの位置偏差量を、基準印字エリアと拡張印字エリアとで同等にするようにしてもよい。   (7) In the above embodiment, the coordinate data is corrected for printing in the extended print area. However, the present invention is not limited to this, and the circuit constant of the drive circuit 23 of the galvanomirror device 24 is variable (for example, a variable resistor). The circuit constant is changed according to the rotation angle α of the scanning unit 20 without correcting the coordinate data, and the positional deviation amount of the irradiation point P of the laser beam L per unit length of the marking pattern May be the same in the reference print area and the extended print area.

本発明の一実施形態に係るレーザマーキング装置の斜視図1 is a perspective view of a laser marking device according to an embodiment of the present invention. レーザマーキング装置の側断面図Cross section of laser marking device 走査ユニットを回動させた状態を示すレーザマーキング装置の正面図Front view of the laser marking device showing a state in which the scanning unit is rotated 連結部材及びビームエキスパンダ部分を拡大して示す側断面図(図1のX−X断面)1 is an enlarged side sectional view of the connecting member and the beam expander portion (cross section XX in FIG. 1). 連結部材及びビームエキスパンダ部分を拡大して示す平断面図(図1のY−Y断面)Cross sectional view (Y-Y cross section in FIG. 1) showing the connecting member and the beam expander in an enlarged manner. レーザマーキング装置の電気的構成を示したブロック図Block diagram showing the electrical configuration of the laser marking device 設定部の表示部に表示される図形情報を説明するための模式図Schematic diagram for explaining graphic information displayed on the display section of the setting section 走査ユニットの回動角度と補正係数との関係を説明するための模式図Schematic diagram for explaining the relationship between the rotation angle of the scanning unit and the correction coefficient 制御部が実行する制御内容を示すフローチャートThe flowchart which shows the control content which a control part performs 実施形態2の走査ユニットの構成を説明するための模式図Schematic diagram for explaining the configuration of the scanning unit according to the second embodiment. 実施形態3の走査ユニットの構成を説明するための模式図Schematic diagram for explaining the configuration of the scanning unit according to the third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…レーザマーキング装置(レーザ加工装置)
10…レーザ光源ユニット(レーザ出力部)
20…走査ユニット(レーザ照射部)
24…ガルバノミラー装置(走査用光学系)
25…fθレンズ(走査用光学系)
30…連結部材(連結部、変更機構)
50…ビームエキスパンダ(焦点距離変更部)
70…制御部(加工制御部、補正部、ビーム径制御部)
71…設定部
E…印字エリア(加工可能領域)
E1…第1印字エリア(基準加工可能領域)
L…レーザ光
LC…光軸(回動軸)
W…ワーク(加工対象物)
1. Laser marking device (laser processing device)
10 ... Laser light source unit (laser output unit)
20 ... Scanning unit (laser irradiation part)
24 ... Galvano mirror device (scanning optical system)
25 ... fθ lens (scanning optical system)
30 ... Connecting member (connecting part, changing mechanism)
50 ... Beam expander (focal length changing part)
70: Control unit (processing control unit, correction unit, beam diameter control unit)
71 ... Setting part E ... Print area (processable area)
E1 ... 1st printing area (reference processing possible area)
L ... Laser beam LC ... Optical axis (rotating axis)
W ... Workpiece (workpiece)

Claims (5)

レーザ光を出力するレーザ出力部と、
前記レーザ出力部からのレーザ光を複数の加工可能領域内で加工対象物上の各箇所に照射させるレーザ照射部と、
前記レーザ照射部からのレーザ光により形成される前記加工可能領域の基準軸の軸方向を、当該軸方向に直交する回転軸を中心に回動させることで、前記加工対象物上における前記レーザ照射部の前記加工可能領域の位置を変更する変更機構と、
前記変更機構によって変更される各位置の加工可能領域ごとに、当該各加工可能領域内で前記加工対象物上に加工すべき加工パターンを設定する設定部と、
前記変更機構によって前記加工可能領域が前記各位置に変更されるごとに、その位置での加工可能領域に対応して設定された前記各加工パターンに基づき前記レーザ照射部を制御して当該レーザ照射部から前記レーザ光を照射させ前記加工対象物に加工を施す加工制御部と、
前記複数の加工可能領域のうち1つの基準加工可能領域に対して前記変更機構による前記軸方向の回動角度に応じて、他の加工可能領域に対応する前記加工パターンの単位長当たりにおける前記レーザ照射部のレーザ光照射位置偏差量を補正する補正部と、を備えるレーザ加工装置。
A laser output unit for outputting laser light;
A laser irradiation unit configured to irradiate each portion on the workpiece within a plurality of processable regions with laser light from the laser output unit;
The laser irradiation on the workpiece is performed by rotating the axial direction of the reference axis of the workable region formed by the laser light from the laser irradiation unit around a rotation axis orthogonal to the axial direction. A change mechanism for changing the position of the workable region of the part;
For each processable area at each position changed by the change mechanism, a setting unit that sets a processing pattern to be processed on the processing object within each processable area;
Each time the processable area is changed to each position by the change mechanism, the laser irradiation unit is controlled by controlling the laser irradiation unit based on each process pattern set corresponding to the processable area at that position. A processing control unit that irradiates the laser beam from a unit and processes the processing target;
The laser per unit length of the machining pattern corresponding to another workable area according to the rotation angle in the axial direction by the change mechanism with respect to one reference workable area among the plurality of workable areas A laser processing apparatus comprising: a correction unit that corrects a laser beam irradiation position deviation amount of the irradiation unit.
前記複数の加工可能領域のうち1つの基準加工可能領域に対して前記変更機構による前記軸方向の回動角度に応じて、前記レーザ照射部からのレーザ光の焦点距離を変更する焦点距離変更部を備える請求項に記載のレーザ加工装置。 A focal length changing unit that changes a focal length of the laser beam from the laser irradiation unit according to a rotation angle in the axial direction by the changing mechanism with respect to one reference workable region among the plurality of workable regions. A laser processing apparatus according to claim 1 . 前記変更機構は、前記レーザ出力部と前記レーザ照射部とを前記回転軸を中心に回転可能に連結する連結部を備えて構成され、
前記レーザ照射部は、その軸方向が前記連結部による連結方向に直交する方向とされ、
前記レーザ出力部に対して前記レーザ照射部を前記連結部にて回転させることで前記加工可能領域の位置を変更可能とされている請求項1または請求項に記載のレーザ加工装置。
The changing mechanism is configured to include a connecting portion that rotatably connects the laser output portion and the laser irradiation portion around the rotation axis,
The laser irradiation unit has an axial direction orthogonal to a connecting direction by the connecting unit,
The laser processing apparatus according to the laser irradiation portion on the processable claim is positioned and capable of changing the area 1 or claim 2 by rotating at the connecting portion with respect to the laser output unit.
前記レーザ出力部からレーザを前記連結部内を通して前記レーザ照射部に出力する構成とされ、
前記レーザ照射部は、前記レーザ出力部からのレーザ光の方向を変更して前記加工可能領域内において前記加工対象物上でレーザ光を走査する走査用光学系を備えて構成され、
前記連結部内に収容され、前記レーザ出力部からのレーザ光のビーム径を変更するビームエキスパンダを備える請求項に記載のレーザ加工装置。
It is configured to output a laser from the laser output unit to the laser irradiation unit through the connection unit,
The laser irradiation unit is configured to include a scanning optical system that changes the direction of the laser beam from the laser output unit and scans the laser beam on the workpiece in the processable region,
The laser processing apparatus of Claim 3 provided with the beam expander accommodated in the said connection part and changing the beam diameter of the laser beam from the said laser output part.
前記基準加工可能領域に対して前記変更機構による前記軸方向の回動角度に応じて、前記ビームエキスパンダにより前記レーザ光のビーム径を変更するビーム径制御部を備える請求項に記載のレーザ加工装置。 5. The laser according to claim 4 , further comprising a beam diameter control unit configured to change a beam diameter of the laser beam by the beam expander according to a rotation angle in the axial direction by the change mechanism with respect to the reference processable region. Processing equipment.
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