JPH0741431B2 - Laser engraving method - Google Patents
Laser engraving methodInfo
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- JPH0741431B2 JPH0741431B2 JP62252712A JP25271287A JPH0741431B2 JP H0741431 B2 JPH0741431 B2 JP H0741431B2 JP 62252712 A JP62252712 A JP 62252712A JP 25271287 A JP25271287 A JP 25271287A JP H0741431 B2 JPH0741431 B2 JP H0741431B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はレーザをエネルギー源にして彫刻原版に倣っ
て被加工物に彫刻を行なうレーザ彫刻方法に関するもの
である。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser engraving method for engraving a work piece by using a laser as an energy source and following an original plate for engraving.
［従来の技術］ 第14図は例えば印刷物等の彫刻原版に倣って被加工物に
彫刻を行なう従来のレーザ彫刻装置の構成図であり、図
において（４）はレーザ発振器、（１）は上記レーザ発
振器（４）の出力レーザのピーク値を設定するレーザ出
力設定器、（２）は例えば印刷物である彫刻原版（９）
の図柄の明暗を検出する光学センサ、（３）は上記レー
ザ出力設定器（１）と上記レーザ発振器（４）間に設け
られたスイッチ手段であり、このスイッチ手段（３）の
制御端子（3a）へ上記光学センサー（２）の出力信号が
入力されて、この信号によりON,OFF制御される。（５）
は彫刻原版（９）に倣って被加工物（８）へレーザ
（Ｌ）を照射して彫刻する彫刻手段であり、上記レーザ
発振器（４）からのレーザ（Ｌ）を偏向するベンドミラ
ー（６）と、上記被加工物（８）へレーザ（Ｌ）を集光
照射する加工ヘッド（７）と、上記被加工物（８）と彫
刻原版（９）を配し、これ等（８），（９）の相対位置
関係を一定に保持してXY座標面上を移動させる駆動手段
（10），（11）を備えた加工テーブル（12）とから構成
されている。[Prior Art] FIG. 14 is a configuration diagram of a conventional laser engraving device for engraving a workpiece in accordance with an engraving original plate such as a printed matter. In the figure, (4) is a laser oscillator and (1) is the above A laser output setting device for setting the peak value of the output laser of the laser oscillator (4), (2) is an engraving original plate (9) which is, for example, a printed matter
An optical sensor (3) for detecting light and darkness of the pattern is switch means provided between the laser output setting device (1) and the laser oscillator (4), and a control terminal (3a) of the switch means (3). ), The output signal of the optical sensor (2) is input, and ON / OFF control is performed by this signal. (5)
Is an engraving means for irradiating a laser beam (L) on the workpiece (8) in accordance with the original plate (9) for engraving, and a bend mirror (6) for deflecting the laser (L) from the laser oscillator (4). ), A processing head (7) for converging and irradiating a laser (L) onto the workpiece (8), the workpiece (8) and the engraving original plate (9), and these (8), The machining table (12) is provided with driving means (10) and (11) for keeping the relative positional relationship of (9) constant and moving it on the XY coordinate plane.
次に動作について説明する。レーザ出力設定器（１）の
出力信号（A1）はレーザ発振器（４）が彫刻原版（９）
に倣って被加工物（８）に彫刻するのに適した強度のレ
ーザ（Ｌ）を出力する所定の値に設定しておき、制御装
置（図示せず）により駆動手段（10），（11）を駆動し
て上記被加工物（８）と彫刻原版（９）を配した加工テ
ーブル（12）をXY座標面上を往復させると、光学センサ
ー（２）は第15図ａに示すごとき彫刻原版（９）の図柄
の明暗、例えば白黒を識別して、第15図ｂに示すごとく
この図柄が黒地のとき高レベル、白地のとき低レベルの
検知信号（c1）を出力する。この検知信号（c1）がスイ
ッチ手段（３）の制御端子（3a）に入力され、このスイ
ッチ手段（３）を高レベル信号入力時にON、低レベル信
号入力時にOFFに制御することにより、上記レーザ出力
設定器（１）の出力信号（A1）は上記スイッチ手段
（３）により、第15図ｃに示すごとく制御され、レーザ
発振器（４）へレーザ出力設定信号（A2）として入力さ
れる。そしてこのレーザ発振器（４）は上記レーザ出力
設定信号（A2）に応じたピーク値と時間巾のレーザ
（Ｌ）を出力し、このレーザ（Ｌ）はベンドミラー
（６）、加工ヘッド（７）を介して上記被加工物（８）
へ集光照射される。この結果この被加工物（８）は上記
彫刻原版（９）に倣って、第15図ｅに示すごとき、この
彫刻原版（９）の黒地部分を彫込んだ同一図柄の彫刻が
なされる。Next, the operation will be described. The output signal (A 1 ) of the laser output setting device (1) is the laser oscillator (4) engraved original plate (9).
Following the above, a predetermined value for outputting a laser (L) having an intensity suitable for engraving on a workpiece (8) is set, and a controller (not shown) drives means (10), (11). ) Is driven to reciprocate the processing table (12) on which the work (8) and the engraving master plate (9) are arranged, on the XY coordinate plane, the optical sensor (2) engraves as shown in FIG. The lightness and darkness of the pattern of the original plate (9), for example, black and white are identified, and as shown in FIG. 15b, a high-level detection signal (c 1 ) is output when the pattern is a black background and a low level when the pattern is a white background. The detection signal (c 1 ) is input to the control terminal (3a) of the switch means (3), and the switch means (3) is turned on when a high level signal is input and turned off when a low level signal is input, thereby The output signal (A 1 ) of the laser output setting device (1) is controlled by the switch means (3) as shown in FIG. 15c, and is input to the laser oscillator (4) as the laser output setting signal (A 2 ). It The laser oscillator (4) outputs a laser (L) having a peak value and a time width according to the laser output setting signal (A 2 ), and the laser (L) outputs the bend mirror (6) and the processing head (7). ) Via the work piece (8)
The light is focused and emitted. As a result, the workpiece (8) is engraved with the same pattern as the engraving original plate (9) by engraving the black background portion of the engraving original plate (9) as shown in FIG. 15e.
［発明が解決しようとする課題］ 以上のように構成されている従来のレーザ彫刻方法にお
いては、被加工物（８）が例えば木材、皮革、プラスチ
ック等で、かつ彫刻の深さを比較的浅くするといった場
合のように、通常の金属等の被加工物の加工時に必要と
するレーザ発振器（４）の定格出力に比較して、レーザ
出力を下げなければならない場合には、上記レーザ発振
器（４）を第３図に示すレーザ出力特性図においてその
レーザ出力のスレッショルド点B0に近い、低い出力位置
B1に設定して運転しなければならないが、このような状
態で運転すると、レーザ出力が第15図ｃに示すごとく、
極めて不安定となり、均一な深さの、かつその深さが浅
い彫刻が困難であるなどの問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional laser engraving method configured as described above, the workpiece (8) is, for example, wood, leather, plastic or the like, and the engraving depth is relatively shallow. When it is necessary to reduce the laser output as compared with the rated output of the laser oscillator (4) required for processing a work piece such as a normal metal, as in the case of ) Is a low output position near the laser output threshold point B 0 in the laser output characteristic chart shown in FIG.
It has to be set to B 1 for operation, but when operated in such a state, the laser output is as shown in Fig. 15c,
There was a problem that it became extremely unstable, and it was difficult to engrave with a uniform depth and a shallow depth.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので通常の金属等の被加工物の加工時に必要とする
レーザ発振器の定格出力より小さい、すなわちレーザ出
力のスレッショルド点に近い領域までレーザ出力を下げ
なければならない場合においても、均一な深さでかつそ
の深さが比較的浅い彫刻ができるレーザ彫刻方法を得る
ことを目的とする。This invention has been made in order to solve the above problems, and is smaller than the rated output of a laser oscillator required when processing a workpiece such as a normal metal, that is, up to a region close to the threshold point of laser output. An object of the present invention is to obtain a laser engraving method capable of engraving with a uniform depth and a relatively shallow depth even when the laser output must be reduced.
［課題を解決するための手段］ この発明に係る彫刻方法は、彫刻原版の図柄若しくは表
面の高低をセンサーで検知し被加工物を上記彫刻原版に
倣って彫刻するレーザによる彫刻方法において、上記被
加工物の素材に応じて定格出力よりも小さくスレッショ
ルド点に近いレーザ出力で彫刻する場合に、上記レーザ
出力を制御する出力パルス信号の、周波数を定格出力時
よりも高く設定し、かつデイューティを定格出力時より
も下げることにより、上記レーザ出力を定格出力よりも
下げるものである。[Means for Solving the Problem] The engraving method according to the present invention is a laser engraving method for engraving a workpiece in accordance with the engraving original plate by detecting a pattern or surface height of the engraving original plate with a sensor. When engraving with a laser output that is smaller than the rated output and closer to the threshold point according to the material of the work piece, set the frequency of the output pulse signal that controls the laser output above that at the rated output, and rate the duty The laser output is lowered below the rated output by lowering the output from the output.
［作用］ この発明におけるレーザ出力設定信号はレーザ発振器が
安定したレーザを出力する値に設定して出力され、彫刻
原版の図柄若しくは表面の高低を検知するセンサーの出
力信号で制御されると共に、定格出力より小さい、スレ
ッショルド点に近い出力までレーザの出力を下げる場
合、デイューティを定格出力時よりも下げ、かつ、周波
数を定格出力時よりも上げる設定にされたパルス信号で
制御されて上記レーザ発振器へ入力されることにより、
このレーザ発振器は平均エネルギーが小さく、かつピー
ク値の大きな安定したパルス状レーザを出力し、このパ
ルス状レーザの照射により、被加工物は上記彫刻原版に
倣って彫刻される。[Operation] The laser output setting signal in the present invention is output by setting the laser oscillator to a value that outputs a stable laser, and is controlled by the output signal of the sensor that detects the pattern of the engraving original plate or the height of the surface, and the rated value. When lowering the laser output to an output that is smaller than the output and close to the threshold point, the duty is controlled to a value lower than the rated output and the frequency is controlled to be higher than the rated output. By being input,
This laser oscillator outputs a stable pulsed laser having a small average energy and a large peak value, and the irradiation of this pulsed laser engraves the workpiece according to the engraving original plate.
［発明の実施例］ 以下、これ等の発明の一実施例を図について説明する。
第１図はレーザ彫刻装置の構成図であり、図において、
（１）〜（12）は第14図に示す従来のものと同一符号を
付して表わしているように従来例のそれと同じものであ
る。（15）はデイューティ設定器（13）および周波数設
定器（14）からの信号入力により出力パルス信号（c2）
の周波数とそのデイューティを任意に設定できるパルス
発生器、（16）はこのパルス発生器（15）の出力パルス
信号（c2）と光学センサー（２）の出力検知信号（c1）
を入力とするAND回路、（３）はレーザ出力設定信号制
御手段を構成する制御端子（3a）付のスイッチ手段であ
り、上記AND回路（16）の出力パルス信号（c3）が上記
制御端子（3a）に入力され、上記レーザ出力設定器
（１）から出力されたレーザ出力設定信号（A1）が上記
スイッチ手段（３）を介して上記レーザ発振器（４）へ
入力される。[Embodiment of the Invention] An embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a laser engraving device.
(1) to (12) are the same as those of the conventional example as indicated by the same reference numerals as those of the conventional example shown in FIG. (15) is an output pulse signal (c 2 ) due to signal input from the duty setting device (13) and frequency setting device (14)
The pulse generator whose frequency and its duty can be set arbitrarily, (16) is the output pulse signal (c 2 ) of this pulse generator (15) and the output detection signal (c 1 ) of the optical sensor (2).
AND circuit (3) is a switch means with a control terminal (3a) that constitutes a laser output setting signal control means, and the output pulse signal (c 3 ) of the AND circuit (16) is the control terminal The laser output setting signal (A 1 ) input to (3a) and output from the laser output setting device ( 1 ) is input to the laser oscillator (4) via the switch means (3).
次に動作について説明する。光学センサー（２）は第14
図に示した従来例の場合と同様に、例えば印刷物である
彫刻原版（９）の表面に計測用の半導体レーザを照射
し、その反射レーザの反射率の差から、例えば第２図ａ
に示すごとき上記彫刻原版（９）の図柄の明暗、例えば
白黒の相違を識別して第２図ｂに示すごとく上記彫刻原
版（９）が黒白の場合は高レベルの、白地の場合は低レ
ベルの２値からなる検知信号（c1）を出力する。一方、
パルス発生器（15）はデイューティ設定器（13）および
周波数設定器（14）を適切に設定することにより、第２
図ｃに示すごとき、比較的高い周波数でそのデイューテ
ィが比較的小さな所定の高周波パルス信号（c2）を出力
する。AND回路（16）は上記二つの信号(c1),(c2)を入力
してこれ等の論理積信号（c3）を出力し、この信号
（c3）がスイッチ手段（３）の制御端子（3a）に入力さ
れ、このスイッチ手段（３）は上記パルス信号のON,OFF
に応じON,OFF制御される。それゆえ、レーザ出力設定器
（１）からこのスイッチ手段（３）を介してレーザ発振
器（４）へ入力されるレーザ出力設定信号（A2）および
この信号（A2）の入力により上記レーザ発振器（４）か
ら出力されるレーザ（Ｌ）も第２図ｄに示すごとく、上
記AND回路（16）の出力信号と同じ周波数およびデイュ
ーティのものが得られる。この結果、この出力レーザ
（Ｌ）はその平均エネルギーは小さく、かつそのピーク
値が第３図に示すレーザ出力特性において例えばB2点の
ごとき、スレッショルド点B0から充分離れた安定な出力
領域に設定され、平均値が低く、安定なレーザ出力が得
られ、彫刻深さが均一で、かつ滑らかな加工が行なわれ
る。なお第14図に示した従来例と同様に、上記被加工物
（８）と彫刻原版（９）はその相対位置が固定されて加
工テーブル（12）上に配されており、駆動手段（10），
（11）で上記加工テーブルごとに往復動されることによ
り、上記被加工物（８）は彫刻原版（９）に倣って彫刻
される。この結果、木材、皮革、プラスチック等の素材
のごとく、上記レーザ発振器（４）の定格出力に対し
て、加工に要すレーザエネルギーが極めて小さな被加工
物（８）に彫刻する場合においても、第２図ｅに示すご
とく深さが均一で、その深さが比較的浅い彫刻がなされ
る。上記第２図ａと第２図ｅの比較することにより明ら
かなごとく、上記彫刻原版（９）の図柄の黒地部分が上
記被加工物（８）では彫込まれており、この被加工物
（８）は上記彫刻原版（９）と同一形状物を注形するた
めの注型用の「型」として用いられる。Next, the operation will be described. Optical sensor (2) is 14th
As in the case of the conventional example shown in the figure, for example, the surface of an engraving original plate (9), which is a printed matter, is irradiated with a semiconductor laser for measurement, and, for example, from the difference in reflectance of the reflected laser, for example, FIG.
As shown in FIG. 2b, a high level is obtained when the engraving original plate (9) is black and white and a low level is obtained when the engraving original plate (9) is black and white, as shown in FIG. 2b. The detection signal (c 1 ) consisting of the two values is output. on the other hand,
The pulse generator (15) has a duty setting device (13) and a frequency setting device (14) that are set appropriately to make the second
As shown in FIG. 7C, a predetermined high frequency pulse signal (c 2 ) whose duty is relatively small is output at a relatively high frequency. The AND circuit (16) inputs the above-mentioned two signals (c 1 ) and (c 2 ) and outputs a logical product signal (c 3 ) of these signals, and this signal (c 3 ) of the switch means (3). This switch means (3) is input to the control terminal (3 a ) and the pulse signal is turned on and off.
ON / OFF is controlled according to. Therefore, the laser oscillator is set by the laser output setting signal (A 2 ) input from the laser output setting device (1) to the laser oscillator (4) via the switch means (3) and the input of this signal (A 2 ). The laser (L) output from (4) has the same frequency and duty as the output signal of the AND circuit (16) as shown in FIG. 2d. As a result, this output laser (L) has a small average energy, and its peak value is in a stable output region sufficiently distant from the threshold point B 0 such as B 2 point in the laser output characteristics shown in FIG. It is set, the average value is low, a stable laser output is obtained, the engraving depth is uniform, and smooth processing is performed. As in the conventional example shown in FIG. 14, the workpiece (8) and the engraving original plate (9) are arranged on the processing table (12) with their relative positions fixed, and the driving means (10) is used. ),
The workpiece (8) is engraved following the original engraving plate (9) by being reciprocated by the machining table (11). As a result, even when engraving on a workpiece (8) such as wood, leather, plastic, etc., for which the laser energy required for processing is extremely small with respect to the rated output of the laser oscillator (4), As shown in FIG. 2e, engraving is performed with a uniform depth and a relatively shallow depth. As is clear by comparing FIG. 2a and FIG. 2e, the black background portion of the design of the engraving original plate (9) is engraved in the work (8), and this work ( 8) is used as a "mold" for casting to cast the same shape as the original engraving plate (9).
第４図は別の実施例であり、第１図に示した実施例とは
光学センサー（２）とAND回路（16）間にインバータ（1
7）を挿入し、光学センサー（２）の出力検知信号
（C1）の高低レベルを反転させてAND回路（16）へ入力
させた点が異なる。この結果、第１図に示した実施例の
場合は第２図ｅに示すごとく彫刻原版（９）の黒地部分
が被加工物（８）へ凹部となるように彫刻されていた
が、第４図に示すこの実施例では第２図ｆに示すごと
く、上記彫刻原版（９）の白地部分が、上記被加工物
（８）の凹部となるように、すなわち黒地部分が凸部と
なるように彫刻される。FIG. 4 shows another embodiment, which is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that an inverter (1) is provided between the optical sensor (2) and the AND circuit (16).
7) is inserted, and the high and low levels of the output detection signal (C 1 ) of the optical sensor (2) are inverted and input to the AND circuit (16). As a result, in the case of the embodiment shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2e, the black background portion of the engraving original plate (9) was engraved on the workpiece (8) to be a concave portion. In this embodiment shown in the drawing, as shown in FIG. 2f, the white background portion of the engraving original plate (9) becomes the concave portion of the work piece (8), that is, the black background portion becomes the convex portion. Carved.
また光学センサー（２）が、彫刻原版（９）の黒白に応
じて、高、低レベルの検知信号を出力する端子の他に、
その反転信号を出力する端子をも備えている場合には、
第４図に示したインバータ（17）を挿入せずとも、上記
光学センサー（２）の二つの信号出力端子の切替によ
り、第２図e,fに示した彫刻を選定することができる。The optical sensor (2) outputs high and low level detection signals according to the black and white of the engraving original plate (9),
If it also has a terminal that outputs its inverted signal,
The engraving shown in FIGS. 2e and 2f can be selected by switching the two signal output terminals of the optical sensor (2) without inserting the inverter (17) shown in FIG.
第５図はまた別の実施例であり、第１図に示した実施例
とは、AND回路（16）の代りに、第２のスイッチ手段（1
8）を第１のスイッチ手段（３）と直列に接続し、光学
センサー（２）の出力検知信号（c1）を上記第１のスイ
ッチ手段（３）の制御端子（3a）に、パルス発生器（1
5）の出力信号（c2）を上記第２のスイッチ手段（18）
の制御端子（18a）に接続した点が異なり、第１図に示
した実施例と同様な効果が得られる。FIG. 5 shows another embodiment, which is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that instead of the AND circuit (16), the second switch means (1
8) is connected in series with the first switch means (3), and the output detection signal (c 1 ) of the optical sensor (2) is generated at the control terminal (3a) of the first switch means (3) by pulse generation. Bowl (1
The output signal (c 2 ) of 5) is used as the second switch means (18).
The same effect as the embodiment shown in FIG. 1 can be obtained except that the control terminal (18a) is connected.
第６図はさらに別の実施例であり、第１図に示した印刷
物のごとき彫刻原版（９）の代りに、その図柄の頂部が
同一高さの平面の凸部をなす彫刻原版（9a）と、平面の
明暗の相違を識別する光学センサー（２）の代りに、上
記彫刻原版（9a）の表面の凸部を判別して高低の２値信
号を出力する光学変位センサー（2a）を用いた点が第１
図に示した実施例とは異なる。この実施例では第７図ａ
に示すごとき、上記彫刻原版（9a）の凸凹すなわち高、
低に応じて、上記光学変位センサー（2a）は第７図ｂに
示すごとく、高、低レベルの検知信号（c1）を出力し、
この信号（c1）がAND回路（16）の一方の入力端子に入
力される。このAND回路（16）の他方の入力端子にはパ
ルス発振器（15）の第７図ｃに示すごとき出力パルス信
号（c2）が入力されることにより、以下第１図に示した
実施例の場合と同様な作用により、レーザ発振器（４）
から第７図ｄに示すごとき高周波パルス状のレーザ
（Ｌ）が出力され、このレーザ（Ｌ）の集光照射によ
り、被加工物（８）は第７図ｅに示すごとく、上記彫刻
原版（9a）の図柄の凸凹が反転した彫刻が、すなわちこ
の彫刻原版（9a）と同一形状物を注型できる「型」が彫
刻される。FIG. 6 is still another embodiment. Instead of the engraving master plate (9) such as the printed matter shown in FIG. 1, the engraving master plate (9a) in which the top of the design forms a flat convex portion of the same height. Instead of the optical sensor (2) for discriminating the difference between the lightness and the darkness of the plane, an optical displacement sensor (2a) for discriminating the convex portion of the surface of the engraving original plate (9a) and outputting a high and low binary signal is used. The point was first
This is different from the embodiment shown in the figure. In this embodiment, FIG.
As shown in, the unevenness or height of the original engraving plate (9a),
Depending on the low level, the optical displacement sensor (2a) outputs the high and low level detection signals (c 1 ) as shown in FIG. 7b,
This signal (c 1 ) is input to one input terminal of the AND circuit (16). By inputting the output pulse signal (c 2 ) of the pulse oscillator (15) shown in FIG. 7c to the other input terminal of the AND circuit (16), the embodiment shown in FIG. By the same action as the case, the laser oscillator (4)
A high frequency pulsed laser (L) as shown in FIG. 7d is output from the laser beam (L), and the laser beam (L) is focused and irradiated onto the workpiece (8) as shown in FIG. 7e. 9a) is a sculpture in which the irregularities of the pattern are reversed, that is, a "mold" that can cast the same shape as the original plate (9a).
また第６図において、光学変位センサー（2a）とAND回
路（16）の入力端子間にインバータ（図示せず）を挿入
して、上記光学変位センサー（2a）の出力信号（c1）の
反転信号をAND回路（16）へ入力することにより、被加
工物（８）は第６図に示した実施例の場合とは逆に、第
７図ｆに示すごとく、彫刻原版（9a）の平面部が彫られ
て凹部となり、この彫刻原版（9a）と同じ凸凹を有す彫
刻がなされる。Further, in FIG. 6, an inverter (not shown) is inserted between the optical displacement sensor (2a) and the input terminal of the AND circuit (16) to invert the output signal (c 1 ) of the optical displacement sensor (2a). By inputting the signal to the AND circuit (16), the work piece (8), as opposed to the case of the embodiment shown in FIG. 6, has the plane of the original engraving plate (9a) as shown in FIG. 7f. The part is carved into a concave part, and the same sculpture as the original plate (9a) is engraved.
第８図はさらに別の実施例であり、第６図に示した実施
例の頂部が同一高さの平面の凸部を為す彫刻原版（9a）
の代りに、表面の凸部が曲面をなす彫刻原版（9b）と、
単なる高低（深，浅）の２値信号を出力する光学変位セ
ンサー（2a）の代りに上記彫刻原版（9b）の凸部の曲面
の高さの差をリニアに計測して出力する光学変位センサ
ー（2b）を用いると共に、レーザ出力設定信号制御手段
が第６図の実施例に示したスイッチ手段（３）と共に、
このスイッチ手段（３）に直列に接続された加算器（2
0）から構成されており、この加算器（20）の二つの入
力端子の一方にレーザ出力設定器（１）の出力信号
（A1）が、他方の入力端子に上記光学変位センサー（2
b）の出力信号（c1）が分率器（19）を介し、この分率
器（19）により、所定の割合に分率されて入力され、上
記二つの入力信号の加算値である上記加算器（20）の出
力信号（A2）が上記スイッチ手段（３）に入力される。
一方このスイッチ手段（３）の制御端子（3a）にはパル
ス発生器（15）の出力信号（c2）が入力されている。そ
れゆえに、上記彫刻原版（9b）の断面が第９図ａに示す
形状の場合において、上記光学変位センサー（2b）は第
９図ｂに示すごとき検知信号（c1）を出力し、この信号
（c1）が分率器（19）を介して加算器（20）に入力さ
れ、この加算器（20）において、レーザ出力設定器
（１）からの信号（A1）に加算されることにより、この
加算器（20）の出力信号（A3）も第９図ｂに示すごとき
波形となって、上記スイッチ手段（３）に入力され、こ
のスイッチ手段（３）にて、第９図ｃに示すごときパル
ス発生器（15）の出力信号（c2）によりON,OFF制御され
て上記レーザ発振器（４）へ入力される。この結果、こ
のレーザ発振器（４）は第９図ｄに示すごとき、そのピ
ーク値が上記彫刻原版（9b）の凹凸に応じて変化した高
周波パルス状のレーザ（Ｌ）を出力し、上記被加工物
（８）は第９図ｅに示すごとく、彫刻原版（9b）の凸凹
が反転した彫刻が、すなわちこの彫刻原版（9b）と同一
形状物を注型できる「型」が彫刻される。FIG. 8 shows a further embodiment, and the engraving original plate (9a) in which the top portion of the embodiment shown in FIG. 6 is a convex portion of a flat surface having the same height.
Instead of, engraving original plate (9b) where the convex part of the surface has a curved surface,
An optical displacement sensor that linearly measures and outputs the difference in the height of the curved surface of the convex portion of the engraving master plate (9b) instead of the optical displacement sensor (2a) that outputs simple high and low (deep, shallow) binary signals. (2b) is used, and the laser output setting signal control means together with the switch means (3) shown in the embodiment of FIG.
The adder (2 connected in series to the switch means (3)
0), the output signal (A 1 ) of the laser output setting device (1) is applied to one of the two input terminals of the adder (20), and the optical displacement sensor (2) is applied to the other input terminal.
The output signal (c 1 ) of b) is divided into a predetermined ratio by the fractionator (19) and input by the fractionator (19), which is the sum of the two input signals. The output signal (A 2 ) of the adder (20) is input to the switch means (3).
On the other hand, the output signal (c 2 ) of the pulse generator (15) is input to the control terminal (3a) of the switch means (3). Therefore, when the cross section of the engraving original plate (9b) has the shape shown in FIG. 9a, the optical displacement sensor (2b) outputs the detection signal (c 1 ) as shown in FIG. 9b. (C 1 ) is input to the adder (20) via the divider (19), and is added to the signal (A 1 ) from the laser output setting device (1) in this adder (20) As a result, the output signal (A 3 ) of the adder (20) also has a waveform as shown in FIG. 9b and is input to the switch means (3). The output signal (c 2 ) of the pulse generator (15) as shown in c is ON / OFF controlled and input to the laser oscillator (4). As a result, this laser oscillator (4) outputs a high-frequency pulsed laser (L) whose peak value changes according to the unevenness of the engraving original plate (9b) as shown in FIG. As shown in FIG. 9e, the object (8) is engraved with the engraved original plate (9b) in which the irregularities are reversed, that is, a “mold” capable of casting the same shape as the original engraving plate (9b).
第10図はさらに別の実施例であり、第８図に示した実施
例において、光学変位センサー（2b）と分率器（19）の
間に反転増巾器（21）を挿入した点が第８図に示した実
施例とは異なり、上記光学変位センサー（2b）の出力信
号（c1）は、上記反転増巾器（21）により、その極性が
反転され、分率器（19）を介して加算器（20）に入力さ
れる結果、上記被加工物（８）は第９図ｆに示すごと
く、彫刻原版（9b）と同一形状の彫刻を行なう。FIG. 10 shows a further embodiment, which is different from the embodiment shown in FIG. 8 in that an inversion amplifier (21) is inserted between the optical displacement sensor (2b) and the divider (19). Unlike the embodiment shown in FIG. 8, the polarity of the output signal (c 1 ) of the optical displacement sensor (2b) is inverted by the inversion amplifier (21), and the output signal (c 1 ) is divided by the fractionator (19). As a result of being input to the adder (20) via, the work piece (8) is engraved in the same shape as the engraving original plate (9b) as shown in FIG. 9f.
第11図は第８図に示した実施例に類似した別の実施例で
あり、図において（22）は光学変位センサー（2b）から
の入力信号が所定のレベル以上では常に高レベルの、所
定のレベル未満では低レベルの２値信号（c4）を出力す
る比較器（22）であり、この信号（c4）でAND回路（1
6）を介してスイッチ手段（３）を制御することによ
り、彫刻原版（図示せず）の端部境界を検知時に、レー
ザ発振器（４）の出力レーザのON,OFFを鋭敏に実行で
き、第８図に示した実施例の場合と比較して同等以上の
効果的な倣い彫刻ができる。FIG. 11 shows another embodiment similar to the embodiment shown in FIG. 8, in which (22) is a high level signal when the input signal from the optical displacement sensor (2b) is higher than a predetermined level. Below this level, it is a comparator (22) that outputs a low level binary signal (c 4 ), and this signal (c 4 ) outputs an AND circuit (1
By controlling the switch means (3) via 6), the output laser of the laser oscillator (4) can be sharply turned on and off when the end boundary of the engraving master plate (not shown) is detected. Compared with the case of the embodiment shown in FIG. 8, more effective copy engraving can be achieved.
第12図は第11図に示した実施例に類似したさらに別の実
施例であり、加算器（20）をデイューティ設定器（13）
とパルス発生器（15）間に挿入して、光学変位センサー
（2b）の出力信号（c1）を分率器（19）を介して上記加
算器（20）にて上記デイューティ設定器（13）の出力信
号に加算して、上記パルス発生器（15）に入力すること
により、レーザ発振器（４）が出力する高周波パルス状
レーザはそのピーク値は一定で、パルスのデイューティ
が彫刻原版（図示せず）の図柄の凸凹の高さに応じて増
減し、その平均エネルギー値が変化することにより、被
加工物（図示せず）は第９図ｅに示すごとき第11図に示
した実施例と同様な効果が得られる。FIG. 12 shows still another embodiment similar to the embodiment shown in FIG. 11, in which the adder (20) is replaced with the duty setting device (13).
And the pulse generator (15), and the output signal (c 1 ) of the optical displacement sensor (2b) is passed through the divider (19) to the adder (20) to the duty setting device (13). ) Output signal and input to the pulse generator (15), the high frequency pulsed laser output from the laser oscillator (4) has a constant peak value, and the duty of the pulse is the engraving original plate (Fig. (Not shown) increases or decreases according to the height of the unevenness of the pattern, and the average energy value changes, so that the work piece (not shown) is the embodiment shown in FIG. 11 as shown in FIG. 9e. The same effect as can be obtained.
第13図はさらに別の実施例であり、彫刻手段（5a）が駆
動手段（24）により回転されるドラム（23）と、光学セ
ンサー（２）および加工ヘッド（７）を取付けた駆動手
段（26）で往復動される構造体（25）から構成されてお
り、上記ドラム（23）上に印刷物のごとき彫刻原版
（９）と皮革等の被加工物（８）を巻付けて配設した点
が第１図に示した実施例と異なり、上記ドラム（23）を
その駆動手段（24）で回転駆動させ、かつ上記構造体
（25）をその駆動手段（26）で往復動させることによ
り、上記被加工物（８）は第１図に示した実施例の場合
と同様に第２図ｅに示すごとき、また上記光学センサー
（２）とAND回路（16）間にインバータ（図示せず）を
挿入して、上記光学センサー（２）の出力信号（c1）の
反転信号を上記AND回路（16）に入力することにより、
第２図ｆに示すごとき、上記彫刻原版（９）に倣った彫
刻がなされる。FIG. 13 shows a further embodiment, in which the engraving means (5a) is rotated by the driving means (24), the drum (23), the optical sensor (2) and the driving head (7) are attached. 26) is composed of a structure (25) which is reciprocated, and an engraving master plate (9) such as a printed matter and a work piece (8) such as leather are wound around the drum (23) and arranged. 1 in that the drum (23) is rotationally driven by its driving means (24) and the structure (25) is reciprocated by its driving means (26). The workpiece (8) is an inverter (not shown) between the optical sensor (2) and the AND circuit (16) as shown in FIG. 2e as in the case of the embodiment shown in FIG. ) by inserting, enter the inverted signal of the output signal of the optical sensor (2) (c 1) to the aND circuit (16) By,
As shown in FIG. 2f, engraving is performed in accordance with the engraving original plate (9).
上記第８図および第10図〜第12図に示した実施例におい
て、彫刻原版（9b）の凸部の曲面の高さの計測に光学変
位センサー（2b）を用い、また第６図に示した実施例に
おいて彫刻原版（9a）の凸部の判別に高低の２値信号を
出力する光学変位センサー（2a）を用いたが、これ等彫
刻原版（9a），（9b）の彫刻の深さの計測用センサーと
しては上記光学変位センサー（2a），（2b）に限定する
必要はなく、上記彫刻原版（9a），（9b）が金属であれ
ば静電容量変位センサーを、磁性体であれば磁気変位セ
ンサーを用いてもよい。In the embodiment shown in FIGS. 8 and 10 to 12 above, an optical displacement sensor (2b) is used to measure the height of the curved surface of the convex portion of the engraving original plate (9b), and shown in FIG. In the embodiment, the optical displacement sensor (2a) that outputs a high and low binary signal was used to determine the convex portion of the engraving original plate (9a). The engraving depth of these engraving original plates (9a) and (9b) It is not necessary to limit the measurement sensor of the optical displacement sensors (2a) and (2b) to above. If the engraving original plates (9a) and (9b) are made of metal, the capacitance displacement sensor may be a magnetic substance. For example, a magnetic displacement sensor may be used.
［発明の効果］ 以上のようにこの発明は、被加工物の素材に応じて、定
格出力よりも小さい、スレッショルド点に近いレーザ出
力で被加工物に彫刻する場合に、レーザ出力を制御する
出力パルス信号のデイューティを定格出力時よりも下げ
ることによりレーザ出力を定格出力よりも下げるととも
に、出力パルス信号の周波数を定格出力時よりも高く設
定するものである。[Advantages of the Invention] As described above, according to the material of the work piece, the present invention is an output for controlling the laser output when engraving on the work piece with a laser output smaller than the rated output and close to the threshold point. By lowering the duty of the pulse signal below the rated output, the laser output is lowered below the rated output, and the frequency of the output pulse signal is set higher than that at the rated output.
このように、スレッショルド点近くまで出力を下げる場
合に、周波数を定格出力時よりも高く設定することによ
り、全体としてのレーザ出力が同量とした場合にパルス
の回数が増加するため、それと反比例して１パルス当た
りのエネルギー投入時間は短くなり、その結果、１パル
ス毎のレベルで見た場合に、被加工物に対して入熱過多
となることを防止できる。In this way, when lowering the output near the threshold point, by setting the frequency higher than that at the rated output, the number of pulses increases when the overall laser output is the same amount, which is inversely proportional to that. As a result, the energy input time per pulse is shortened, and as a result, it is possible to prevent excessive heat input to the workpiece when viewed at the level of each pulse.
以上に述べたように、この“周波数を定格出力時よりも
高く設定する”ことと、“デイューティを定格出力時よ
りも下げる”こととの相乗効果によって初めて、スレッ
ショルド点に近いレーザ出力における安定したレーザ発
生が可能となり、深さが均一で、かつ、深さが浅い彫刻
を行なうことが可能となる、といった効果がある。As described above, the synergistic effect of "setting the frequency higher than that at the rated output" and "reducing the duty than that at the rated output" ensures stable laser output near the threshold point for the first time. It is possible to generate a laser, and it is possible to perform engraving with a uniform depth and a shallow depth.
【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例によるレーザ彫刻装置の構
成図、第２図は第１図に示したレーザ彫刻装置の動作説
明図、第３図はレーザ発振器の特性図、第４図および第
５図は第１図におけるレーザ出力調整回路の変形例をそ
れぞれ示す回路ブロック図、第６図、第８図、第10図お
よび第13図はさらにこの発明の別の実施例をそれぞれ示
すレーザ彫刻装置の構成図、第７図は第６図に示したレ
ーザ彫刻装置の、第９図は第８図および第10図に示した
レーザ彫刻装置の動作説明図、第11図および第12図は第
10図におけるレーザ出力調整回路の変形例をそれぞれ示
す回路ブロック図、第14図は従来のレーザ彫刻装置の構
成図、第15図は第14図に示したレーザ彫刻装置の動作説
明図である。 図において、（１）はレーザ出力設定器、（２）は光学
センサー、（３）はレーザ出力設定信号制御手段を構成
するスイッチ手段、（４）はレーザ発振器、（５）は彫
刻手段、（８）は被加工物、（９）は彫刻原版、（13）
はデイューティ設定器、（14）は周波数設定器、（15）
はパルス発生器、（16）はAND回路を示す。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a laser engraving apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an operation explanatory view of the laser engraving apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a laser oscillator. FIG. 4 is a characteristic block diagram showing a modification of the laser output adjusting circuit in FIG. 1, FIG. 6, FIG. 8, FIG. 10, FIG. FIG. 7 is a block diagram of a laser engraving apparatus showing each embodiment of the present invention, FIG. 7 is an operation explanatory view of the laser engraving apparatus shown in FIG. 6, and FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the laser engraving apparatus shown in FIGS. 8 and 10. Figures 11 and 12 are
10 is a circuit block diagram showing a modified example of the laser output adjusting circuit in FIG. 10, FIG. 14 is a configuration diagram of a conventional laser engraving device, and FIG. 15 is an operation explanatory diagram of the laser engraving device shown in FIG. In the figure, (1) is a laser output setting device, (2) is an optical sensor, (3) is a switch device that constitutes a laser output setting signal control device, (4) is a laser oscillator, (5) is an engraving device, ( 8) is the work piece, (9) is the original engraving plate, (13)
Is a duty setting device, (14) is a frequency setting device, (15)
Is a pulse generator, and (16) is an AND circuit. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
サーで検知し被加工物を上記彫刻原版に倣って彫刻する
レーザによる彫刻方法において、上記被加工物の素材に
応じて定格出力よりも小さくスレッショルド点に近いレ
ーザ出力で彫刻する場合に、上記レーザ出力を制御する
出力パルス信号の、周波数を定格出力時よりも高く設定
し、かつデイューティを定格出力時よりも下げることに
より、上記レーザ出力を定格出力よりも下げることを特
徴とするレーザによる彫刻方法。1. A laser engraving method in which a pattern or surface height of an engraving original plate is detected by a sensor and an object to be engraved is engraved in accordance with the engraving original plate, which is smaller than a rated output depending on the material of the object to be engraved. When engraving with a laser output close to the threshold point, set the frequency of the output pulse signal that controls the laser output above the rated output and lower the duty to below the rated output to reduce the laser output. Laser engraving method characterized by lowering the rated output.
Priority Applications (1)
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| JP62252712A JPH0741431B2 (en) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | Laser engraving method |
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| JPH0195885A JPH0195885A (en) | 1989-04-13 |
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1987
- 1987-10-07 JP JP62252712A patent/JPH0741431B2/en not_active Expired - Lifetime
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