JPH0466283A - レーザマーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は鋼材等の表面に数字、文字、記号等をドツトマ
ーキングするマーキング装置に関する。

（従来の技術） 一般に、自動製造ラインにおいて生産された製品を管理
するために、製品の表面に固有の文字や記号が刻印され
る。この文字や記号は後工程で読み取られ、製品の工程
間の流れ、種類等について制御用計算機のデータと照合
されて管理される。

従来、製品の表面の文字や記号を刻印するには人手によ
ってポンチで打たれていたが、自動読み取りの要求から
品質が制限され、最近ではレーザマーキング装置やイン
クジェットマーキング装置が使用され、中でも特に耐久
性に優れているレーザマーキング装置が主流になってい
る。

ところで、このレーザマーキング装置でマーキングされ
る文字や記号は、表面状態の良い金属加工面の場合には
連続線による文字や記号のマーキングで充分に読み取る
ことができるが、鋼材の黒皮表面などの場合には充分な
コントラストを得ることが困難なために、ドツトによっ
て構成された文字や記号が採用されている。この場合、
レーザ光のエネルギーをドツトに集中させて表面の黒皮
を破壊、溶融飛散させることによって鋼材の下地を露出
させてコントラストを確保している。この方法は、酸化
、還元雰囲気のアシストガスを切り替えることによって
鋼材の加工面、黒皮面のいずれにもマーキングすること
ができる。

しかし、黒皮面は表面状態が一定していないため、文字
や記号を構成する全ドツトについて均一にマーキングす
ることが難しく、読み取り不能や誤読が生じる。第７図
（ａ）は本来このように読み取られることが期待されて
いるマーキングの例であるが、同図（ｂ）では黒丸で示
したドツトが正しく読み取られずに欠落したことを示す
。このような場合は、データとの照合結果が一致しない
ので、ラインアウトされてしまう。そこで、製品の材質
および表面状態を目視検査することによって、その都度
マーキング条件を変更し、マーキングの品質を安定化す
る努力が払われている。

（発明が解決しようとする課題） このように従来のレーザマーキング装置では、製品例々
の複雑な表面状態に対応させたマーキングが困難であり
、ドツトの生成が不均一になって後工程のマーキング読
み取り装置での誤読および読み取り不能を発生していた
。そのため、常にマーキングの品質をチエツクしなけれ
ばならないばかりか、誤読および読み取り不能によるラ
インアウトが発生し、製品の歩留まりの低下を避けるこ
とができなかった。また、ラインアウトされた製品をチ
エツクして再度ラインへ戻す作業が発生するため、流れ
作業の能率を著しく阻害する原因となっていた。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたもので
、マーキングしたドツトの品質を検出してフィードバッ
ク制御可能にすることにより、ドツトの品質を一定に保
つことができるレーザマーキング装置を提供することを
目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、レーザ光を鋼材等
の表面に照射することによって文字をドツトマーキング
するレーザマーキング装置において、マーキング用のレ
ーザ光を発振するレーザ発振器と、このレーザ発振器か
ら出力されるレーザ光をマーキング対象物に照射して文
字や記号をドツトマーキングすると共にそのマーキング
されたドツト画像光を前記レーザ発振器のレーザ光路側
へ導く光学系と、前記マーキングされたドツト画像光を
撮像する撮像装置と、前記レーザ発振器と光学系との間
に設けられドツトマーキング時には前記レーザ光路より
外れた位置に存しドツト画像撮像時には前記レーザ光路
位置に移動させて前記光学系を通して得られる前記ドツ
ト画像光を前記撮像装置に反射する反射装置と、前記撮
像装置で撮像された画像信号が入力され、その画像信号
を処理してその良否を判定する画像処理装置と、この画
像処理装置の判定信号を受け画像信号が不良と判定され
ると前記レーザ発振器に再照射指令を与えるマーキング
制御装置とを備えた構成としたものである。

（作用） 本発明はこのような手段を講じたことにより、一つのド
ツトをマーキングする度にマーキングされたドツト画像
光を撮像装置から画像信号として出力し、画像処理装置
において前記画像信号の良否を判定して、不良の場合は
品質基準を満たすドツトがマーキングされるまでマーキ
ング制御装置によりレーザ発振器が再起動されるので、
常に安定した品質のドツトから成るマーキングを施すこ
とができる。

（実施例） 以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明のレーザマーキング装置の一実施例の構
成図である。同図において、１はレーザ光を発生させる
レーザ発振器、２はド、。

ト画像光を反射する反射装置であり、ミラー、ノ１−フ
ミラー　プリズム等を使用することができる。

３はミラー駆動装置であり、反射装置２にミラーまたは
プリズムを使用する場合にレーザ光の光路から反射装置
２を移動させたり、挿入したりするためのものである。

４は光ファイバであり、マーキング時にはレーザ発振器
１からのレーザ光をマーキング対象物に伝えるために使
用され、ド・ソト画像光を読み取るときはレーザ光とは
反対方向へドツト画像光を伝える。５はマーキングへ・
ソド、６はマーキング対象物の表面に焦点を結ぶように
取り付けたレンズ、７はマーキング時に発生するヒユー
ムからレンズを保護するためのシールドガラス、８はド
ツト画像光を読み取るためにドツトを照明する照明装置
、９はドツト画像光を入力して電気信号に変換された画
像信号を出力する撮像装置、１０は撮像装置９の出力信
号を人力してドツトの品質の良否を判定する画像処理装
置、１１は画像処理装置１０においてドツトの品質が不
良と判定された場合、レーザ発振器１を起動するマーキ
ング制御装置、１２はマーキング対象物のワークである
。

次に、上記実施例の動作について第２図のフローチャー
トを参照して説明する。マーキングをするワーク１２が
所定の位置にあり、マーキングの準備が完了すると（ス
テップＳ１）、図示しないアシストガス供給装置からマ
ーキングを効果的に行うためのアシストガスが供給され
る（ステップＳ２）。次に、マーキング制御装置１１は
ミラー駆動装置３に指令を与え、反射装置２をレーザ光
の光路から（ロ）で示した位置へ移動させ、続いてレー
ザ発振器１にレーザの発振条件をセットすることにより
、レーザ発振器１からレーザ光が発射され、光ファイバ
４を通り、レンズ６で集光されてワーク１２上にドツト
がマーキングされる（ステップＳ３）。レーザ光の発振
が終了すると、マーキング制御装置１１はミラー駆動装
置３に指令を出して反射装置２を第１図の実線の位置（
イ）に移動させることにより、照明装置８によって照明
されたワーク１２上にマーキングされたドツトの画像が
レンズ６を通って平行光線になり、光ファイバ４を経由
−して反射装置２によって反射される。このドツト画像
は撮像装置９によって電気信号に変換され、画像処理装
置１０において正しく認識することができるかを判定す
る（ステップＳ４）。正しく認識できない場合は、マー
キングのやり直しをマーキング制御装置１１へ指示する
ことによってステップＳ３へ戻り、再度このドツト上に
レーザ光を照射してステップＳ４において、再照射され
た前記ドツトが正しく認識できるかを判定する。このよ
うに、レーザ光の照射とドツトの認識性の判定を繰り返
し行うことによって、完全なマーキングを可能にする。

所定数のドツトが全てマーキングされたかをマーキング
制御装置１１において判断しくステップＳ５）、所定数
のマーキングが終了していなければマーキングヘッド５
を次のマーキング位置へ移動しくステップＳ６）、ステ
ップ３へ戻る。所定数のマーキングが終了したならばこ
のワークについてのマーキングが完了する（ステップＳ
７）。

したがって、以上のような実施例の構成によれば、一つ
のドツトをマーキングする度に、正しく認識できるかを
自動的に判定し、正しく認識できなければ、正しく認識
できるようになるまでレーザ光を再照射するので、確実
に読み取り可能なマーキングをすることができる。

次に、第３図乃至第５図を参照してミラー駆動装置３の
異なる三つの実施例の構成と動作について説明する。い
ずれも、図の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

第３図において、１３はミラー２を固定するためのミラ
ーホルダ、１４はミラー２を確実に保持するためのミラ
ーガイドで、ミラー２はこのミラーガイド１４に沿って
上下方向に滑らかに移動することができるようになって
いる。１５はロータリアクチュエータ、１６−１．１６
−２はロークリアクチュエータ１５の回転運動をミラー
２の往復運動に変換するためのリンクで、リンク１６−
１とミラーホルダ１３は自在に回転することができるよ
うにピン１７−１によって連結されている。同様に、リ
ンク１６−１とリンク１６−２はピン１７−２によって
連結されている。また、リンク１６−２の他方の端はロ
ータリアクチュエータ１５の回転軸１８に固定されてい
て、ロータリアクチュエータ１５が回転する度にミラー
ホルダ１３が上下方向に往復運動をして、ミラー２はレ
ーザ光の光路から移動したり、光路に入ったりする。な
お、１９はロータリアクチュエータ１５とミラーガイド
１４とを固定するための架台である。

次に、第４図を参照して他のミラー駆動装置３の実施例
について説明する。同図において、２０は円盤状の板の
約１／４を２箇所、対称的に切り欠き、切り欠いていな
い部分にミラー２を装着したミラーホルダであり、ロー
タリアクチュエータ１５の回転軸１８がミラーホルダ２
０の中心に固定された構造になっている。したがって、
ロークリアクチュエータ１５を回転させることにより、
ミラー２がレーザ光の光路から移動したり、光路に入っ
たりする。本実施例は回転式であるから、滑らかに、か
つ、高速にミラーを移動させるのに適している。

次に、第５図を参照して他のミラー駆動装置３の実施例
について説明する。同図において、ミラーホルダ２２は
ソレノイド２３の駆動シャフト２４に固定され、架台２
５に固定されているガイド２６．２７に沿って滑らかに
左右方向に移動することができる構造になっている。し
たがって、ソレノイド２３の電源をオンオフすることに
よりシャフト２４が動くので、ミラー２を平行移動させ
ることができる。

次に、第６図を参照してミラーの代わりに、ハーフミラ
−を用いた実施例を説明する。同図において、第１図と
同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。３０は
ハーフミラ−であり、右方向からの入射光は若干の透過
損失をもって直進するが、左方向からの入射光は反射さ
せるものである。３１はレーザ光が撮像出力装置９に入
射されないように遮るためのシャッターである。さて、
このように構成されている本実施例では、レーザ発振器
１から発振されたレーザ光はハーフミラ−３０を貫通し
、光ファイバ４とレンズ６を通ってワーク１２上にドツ
トをマーキングすることができる。マーキングされたド
ツトは照明装置８により照明され、ドツト画像光として
レンズ６と光ファイバ４を通ってハーフミラ−３０にお
いて反射され、撮像装置９に入射される。この時、シャ
ッター３１はマーキング制御装置１１の指令によって開
かれる。一方、レーザ光が発振されている時は、ワーク
１２からのレーザ光の反射光が撮像装！９に入射される
のを防ぐ目的で、シャッター３１を閉じるようにマーキ
ング制御装置１１によって制御する。本実施例では、ミ
ラーを動かす必要がなく、シャッターを開閉するのみで
あるから、構造が簡単になるとともに高速の処理をする
ことができるという利点がある。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、マーキングされた
ドツトは確実に読み取ることができる品質を備えている
ので、人手によるレーザ発振条件の設定、マーキング状
態の確認等の付帯的な作業を無くすることができるとと
もに、後工程における誤読や読み取り不能が発生しない
ために、ライン稼働率の改善と生産性の向上に大きく寄
与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるブロック図、第２図
は動作を説明するフローチャート、第３図乃至第５図は
ミラー駆動装置の実施例の構造図、第６図は本発明の他
の実施例におけるブロック図、第７図はマーキングされ
たドツトの状態を示す説明図である。 ｌ・・・レーザ発振器、２・・・反射装置、３・・・ミ
ラー駆動装置、４・・・光ファイバ、５・・・マーキン
グヘッド、６・・・レンズ、７・・・シールドガラス、
８・・・照明装置、９・・・撮像装置、１０・・・画像
処理装置、１１・・・マーキング制御装置、１２・・・
ワーク、１３．２０．２２・・・ミラーホルダ、１４．
２６．２７・・・ミラーガイド、１５・・・ロータリア
クチュエータ、６・・・リンク、 ７・・・ピン、 ８・・・回転軸、 １９． ２１、 ５−・・架台、 ３・・・ソレノイ ド、 ２４・・・シ ャフト、３０・・・ハーフミラ− ・・・シャ ッター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光を鋼材等の表面に照射することによって文字や
   記号をドットマーキングするレーザマーキング装置にお
   いて、マーキング用のレーザ光を発振するレーザ発振器
   と、このレーザ発振器から出力されるレーザ光をマーキ
   ング対象物に照射して文字や記号をドットマーキングす
   ると共にそのマーキングされたドット画像光を前記レー
   ザ発振器のレーザ光路側へ導く光学系と、前記マーキン
   グされたドット画像光を撮像する撮像装置と、前記レー
   ザ発振器と光学系との間に設けられドットマーキング時
   には前記レーザ光路より外れた位置に存しドット画像撮
   像時には前記レーザ光路位置に移動させて前記光学系を
   通して得られる前記ドット画像光を前記撮像装置に反射
   する反射装置と、前記撮像装置で撮像された画像信号が
   入力され、その画像信号を処理してその良否を判定する
   画像処理装置と、この画像処理装置の判定信号を受け画
   像信号が不良と判定されると前記レーザ発振器に再照射
   指令を与えるマーキング制御装置とを備えたことを特徴
   とするレーザマーキング装置。