JPH08197274A - Laser marking device - Google Patents

Laser marking device

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JPH08197274A
JPH08197274A JP7008840A JP884095A JPH08197274A JP H08197274 A JPH08197274 A JP H08197274A JP 7008840 A JP7008840 A JP 7008840A JP 884095 A JP884095 A JP 884095A JP H08197274 A JPH08197274 A JP H08197274A
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laser
laser marking
marking device
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holes
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Masami Takao
正実 田顔
Makoto Tani
誠 谷
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Materials Corp
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE: To provide a laser marking device having a shutter mechanism having good responsiveness by controlling the passage and shut off a laser beam at a high speed. CONSTITUTION: This laser marking device is provided with a shutter mechanism for executing the shut off and passage of the laser beam converged by an intermediate condenser lens between the intermediate condenser lens 14-4 and a condenser lens 14-3 for processing in the marker head 14. The shutter mechanism includes a rotary disk 16 and a stepping motor 17 and allows the passage of the laser beam at a desired period by controlling the stepping motor with a controller.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を対象物体に
照射して識別マークを形成するレーザマーキング装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser marking device for irradiating a target object with laser light to form an identification mark.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザマーキング装置の利用例として、
缶詰や缶飲料用の缶に識別マークを刻印する場合につい
て説明する。一般に、缶の製造工程は、アンコイラから
繰り出される原料の金属板を打ち抜いて大径浅底のカッ
プ状に形成する打抜き工程と、このカップ状の缶体を小
径深底の有底円筒状に形成する深絞りしごき工程と、こ
の缶体の開口端部を裁断するトリミング工程と、裁断さ
れた缶体を洗浄する洗浄工程と、洗浄された缶体の外面
にベースコーティングおよび印刷を施す印刷工程と、外
面に印刷を施された缶体の内面に内面塗装を施す内面塗
装工程と、内外面に印刷・塗装を施された缶体の開口端
部を縮径してフランジを形成するネッキング・フランジ
ング工程と、形成された缶体の検査を行う検査工程とか
ら構成されている。
2. Description of the Related Art As an example of using a laser marking device,
The case of engraving an identification mark on a can for canned food or canned beverage will be described. Generally, in the can manufacturing process, a punching process in which a metal plate of a raw material fed from an uncoiler is punched out to form a large-diameter shallow-bottom cup shape, and this cup-shaped can body is formed into a small-diameter deep-bottomed cylindrical shape. A deep drawing ironing step, a trimming step of cutting the opening end of the can body, a washing step of washing the cut can body, and a printing step of applying base coating and printing to the outer surface of the washed can body. , An inner coating process that applies inner coating to the inner surface of the can body that has been printed on the outer surface, and a necking flange that forms a flange by reducing the diameter of the open end of the can body that has been printed and painted on the inner and outer surfaces. And a test process for testing the formed can body.

【0003】これらの工程においては、缶体は、スター
ホイールあるいはコンベア等の搬送手段によって高速で
搬送されながら各加工・処理を施されるようになってい
る。また、これらの工程のうち、深絞りしごき工程およ
び内面塗装工程は、1缶あたりに要する作業時間が他の
諸工程と比較して長くなるために、複数のDIプレスお
よび複数の塗装装置を使用して行われるのが一般的であ
る。
In these steps, the can is subjected to each processing / treatment while being conveyed at a high speed by a conveying means such as a star wheel or a conveyor. Further, among these processes, the deep drawing ironing process and the inner surface coating process use a plurality of DI presses and a plurality of coating devices because the work time required for one can is longer than other processes. It is generally done by doing.

【0004】すなわち、高速で大量に搬送されてくる缶
体は、深絞りしごき工程においては複数のDIプレスに
分岐され、内面塗装工程においても複数の各塗装装置に
分岐されて、各作業を施された後に、再度合流させられ
て搬送されるようになっている。これにより、各DIプ
レスあるいは各塗装装置が作業を受け持つべき缶の数量
が減少させられるので、製造工程全体の製造速度を低下
させることなく、高速で多量の缶を製造することができ
るようになっている。
That is, a large number of cans conveyed at high speed are branched into a plurality of DI presses in the deep drawing and ironing process, and into a plurality of coating devices in the inner surface coating process to carry out each work. After being processed, they are merged again and transported. As a result, the number of cans that each DI press or each coating device has to take charge of is reduced, so that a large number of cans can be manufactured at high speed without reducing the manufacturing speed of the entire manufacturing process. ing.

【0005】ところで、上記製造工程のように複数のD
Iプレスあるいは塗装装置を使用する場合には、それら
の工程において実際にその缶に作業を施したDIプレ
ス、塗装装置をその後に特定し得るようにしておくこと
が望まれる。つまり、深絞りしごき工程においては、金
型の摩耗・欠損等、内面塗装工程においては、塗料供給
切れ、ノズルのつまり等、なんらかの不具合が発生した
場合に、その不具合が発生した号機を早急に究明するこ
とができるように、缶とDIプレスあるいは塗装装置と
を対応付けておく必要がある。
By the way, as in the above manufacturing process, a plurality of D
When using the I press or the coating device, it is desirable to be able to specify the DI press and the coating device that actually worked the can in those steps. In other words, in the deep drawing and ironing process, when there is some trouble such as wear and breakage of the mold, and in the inner surface coating process, such as paint supply shortage, nozzle clogging, etc., immediately identify the machine that caused the trouble. In order to be able to do so, it is necessary to associate the can with the DI press or the coating device.

【0006】従来、深絞りしごき加工された缶と、その
加工を施したDIプレスとの対応づけは、DIプレスの
金型自体をDIプレスごとに異なる微小な凹凸を形成す
るように構成しておくことにより行われていた。これ
は、深絞りしごき工程の後段に配される印刷工程等が実
施された後においても、DIプレスを特定し得るように
するためであり、凹凸は通常目立たない缶底等に設けら
れていた。
Conventionally, the deep-drawing and ironing cans are associated with the DI presses that have been processed by constructing the die itself of the DI press so as to form minute irregularities different for each DI press. It was done by leaving. This is to make it possible to identify the DI press even after the printing step or the like arranged in the latter stage of the deep drawing and ironing step is performed, and the unevenness is usually provided on the bottom of the can which is not conspicuous. .

【0007】しかしながら、内面塗装工程における複数
のうちの1つの塗装装置と、その塗装装置によって内面
塗装を施された缶体とを対応づけることは困難であっ
た。すなわち、塗装装置には、DIプレスにおけるよう
な金型が存在しないために缶体に凹凸を形成することが
できないからである。また、塗装装置ごとに凹凸を設け
るような特別の工程を設けることも、工程短縮の見地か
ら困難であるため、缶体の製造速度に影響を与えないよ
うに、迅速かつ適格に識別マークを形成することが望ま
れる。
However, it has been difficult to associate one of a plurality of coating devices in the inner surface coating process with a can body having the inner surface coated by the coating device. That is, it is not possible to form irregularities on the can body in the coating apparatus because there is no mold as in the DI press. Also, it is difficult to provide a special process such as unevenness for each coating device from the viewpoint of shortening the process, so the identification mark is formed promptly and appropriately so as not to affect the manufacturing speed of the can body. It is desired to do.

【0008】このような要望に対し、本発明者は以下の
ような缶体レーザマーキング装置を提案した。これを図
5〜図8を参照して説明する。図5は本発明者によるレ
ーザマーキング装置により得られたレーザマーキング付
缶を示している。このレーザマーキング付缶30は、有
底円筒状のアルミニウム缶31(以下、単にアルミ缶と
いう。)であって、印刷を施されない缶底32に識別マ
ーク33を施したものである。
In response to such a demand, the present inventor has proposed the following can body laser marking device. This will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows a can with a laser marking obtained by the laser marking device by the present inventor. The laser marking can 30 is a bottomed cylindrical aluminum can 31 (hereinafter, simply referred to as an aluminum can) in which an identification mark 33 is provided on a can bottom 32 which is not printed.

【0009】この識別マーク33は、例えば図6に示す
ように、直径約0.2mmの微小な円形よりなる2個以
下の点記号34により構成されており、図6(a)〜
(f)に示すように、アルミ缶31の半径方向に異なる
位置に刻印されることにより、6種類の缶体を形成する
ことができるようになっている。
As shown in FIG. 6, for example, the identification mark 33 is composed of two or less dot marks 34 which are minute circles having a diameter of about 0.2 mm, and are shown in FIGS.
As shown in (f), six types of can bodies can be formed by marking the aluminum can 31 at different positions in the radial direction.

【0010】すなわち、図6(a),(b),(c)の
レーザマーキング付缶30は、1個の点記号34よりな
る識別マーク33を、缶底32に設けられる円形のボト
ムリム部35の内側に配したものである。これらの識別
マーク33は、(a),(b),(c)の順に、中心近
傍、中心とボトムリム部35との中間位置近傍およびボ
トムリム部35近傍にそれぞれ点記号34が刻印される
ことにより構成されているものである。
That is, in the laser marking can 30 shown in FIGS. 6A, 6B and 6C, a circular bottom rim portion 35 provided on the can bottom 32 is provided with an identification mark 33 consisting of one dot symbol 34. It is arranged inside the. These identification marks 33 are marked with dot symbols 34 in the order of (a), (b) and (c) in the vicinity of the center, in the vicinity of the intermediate position between the center and the bottom rim portion 35 and in the vicinity of the bottom rim portion 35, respectively. It is configured.

【0011】また、図6(d),(e),(f)のレー
ザマーキング付缶30は、2個の点記号34よりなる識
別マーク33を上述した1個の点記号34よりなる識別
マーク33と同等の位置に配することにより構成されて
いる。これらの点記号34は、例えば中心間距離を約
0.7mmとなるように設定されている。
The laser marking can 30 shown in FIGS. 6 (d), 6 (e) and 6 (f) has an identification mark 33 consisting of two dot symbols 34 and an identification mark consisting of one dot symbol 34 described above. It is configured by arranging it at the same position as 33. These dot symbols 34 are set so that the center-to-center distance is about 0.7 mm, for example.

【0012】そして、これらのレーザマーキング付缶3
0によれば、6種類のものを一見して識別することがで
きる。また、無印のものを含めれば7種類のレーザマー
キング付缶30を成形することができる。
Then, these cans 3 with laser marking are provided.
According to 0, 6 types can be identified at a glance. Further, if the unmarked ones are included, seven types of cans 30 with laser marking can be molded.

【0013】このようなレーザマーキング付缶30は、
次のようにして製造される。すなわち、有底円筒状に形
成され、印刷工程において外面印刷を施されたアルミ缶
31は、図7に示すように、マスコンベア36により内
面塗装工程に大量に搬送されてくる。そして、マスコン
ベア36に接続する複数の塗装装置44に振り分けられ
るとともに、マスコンベア36から塗装装置44に向か
う搬送途中において、識別マーク33を刻印されること
により製造される。
Such a can 30 with a laser marking is
It is manufactured as follows. That is, as shown in FIG. 7, a large number of aluminum cans 31, which are formed in a cylindrical shape with a bottom and whose outer surface is printed in the printing process, are transported to the inner surface coating process by the mass conveyor 36. Then, it is distributed to a plurality of coating devices 44 connected to the mass conveyor 36, and is manufactured by imprinting the identification mark 33 on the way of conveyance from the mass conveyor 36 to the coating device 44.

【0014】識別マーク33は、レーザマーキング装置
37により刻印される。レーザマーキング装置37は、
図7に示すように、マスコンベア36と各塗装装置44
とを接続する搬送路38の側壁に搬送路38内に向けて
レーザ光Lを出射するように取り付けられたマーカヘッ
ド39と、例えば、YAGレーザのような複数のレーザ
発振器40と、マーカヘッド39とレーザ発振器40と
を接続しレーザ発振器40で発生されたレーザ光Lをマ
ーカヘッド39に伝送する光ファイバ41とから構成さ
れている。
The identification mark 33 is engraved by the laser marking device 37. The laser marking device 37 is
As shown in FIG. 7, the mass conveyor 36 and each coating device 44
And a marker head 39 attached to the side wall of the conveyance path 38 that connects the laser head 40 to emit the laser light L toward the inside of the conveyance path 38, a plurality of laser oscillators 40 such as a YAG laser, and a marker head 39. And a laser oscillator 40, and an optical fiber 41 for transmitting the laser light L generated by the laser oscillator 40 to the marker head 39.

【0015】マーカヘッド39には、図示しないシャッ
タが設けられており、必要に応じて、レーザ光Lの出射
・遮断を実施するようになっている。また、2個の点記
号34よりなる識別マーク33を刻印するレーザマーキ
ング装置37は、図8に示すように、マーカヘッド39
の内部に、光ファイバ41からの拡散光を平行光に変換
する第1のレンズ39−1と、平行光を2つのレーザ光
Lに分離するプリズム39−2と、分離されたレーザ光
Lを結焦させる集光レンズ39−3とからなる光学系を
具備している。
The marker head 39 is provided with a shutter (not shown) so that the laser light L can be emitted or blocked as needed. In addition, as shown in FIG. 8, a laser marking device 37 for engraving an identification mark 33 composed of two dot symbols 34 has a marker head 39.
The first lens 39-1 that converts the diffused light from the optical fiber 41 into parallel light, the prism 39-2 that separates the parallel light into two laser lights L, and the separated laser light L inside An optical system including a condenser lens 39-3 for focusing is provided.

【0016】このマーカヘッド39から出射されるレー
ザ光Lは、マーカヘッド39に対して所定間隔を空けて
配されるアルミ缶31の缶底32に、2つの焦点を形成
し、2個の点記号34よりなる識別マーク33を刻印す
るようになっている。
The laser light L emitted from the marker head 39 forms two focal points on the can bottom 32 of the aluminum can 31 which is arranged at a predetermined distance from the marker head 39 and forms two focal points. An identification mark 33 composed of a symbol 34 is engraved.

【0017】塗装装置44は、図7に示すように、その
内部に、スターホイールのようなターンテーブル45と
図示しない吸着機構とを有し、各アルミ缶31をターン
テーブル45のポケット45a内に収納した状態に吸着
機構によって保持しつつ間欠的に送るようになってい
る。そして、その間に、図示しない塗料噴射口からアル
ミ缶31内に塗料を吹き付けて内面塗装を行うようにな
っている。
As shown in FIG. 7, the coating device 44 has a turntable 45 such as a star wheel and a suction mechanism (not shown) inside, and each aluminum can 31 is placed in a pocket 45a of the turntable 45. It is designed to be intermittently sent while being held in the housed state by a suction mechanism. In the meantime, paint is sprayed into the aluminum can 31 from a paint injection port (not shown) to perform internal coating.

【0018】したがって、マスコンベア36と塗装装置
44との間に配される搬送路38内のアルミ缶31も、
間欠的に搬送されることになるので、アルミ缶31が停
止される瞬時の内にマーカヘッド39からレーザ光Lを
出射することにより、缶底32の所望の位置に識別マー
ク33が形成されるようになっている。各塗装装置44
に対するレーザマーキング装置37では、それぞれ同一
位置に識別マーク33が形成されるようになっている。
Therefore, the aluminum can 31 in the transport path 38 arranged between the mass conveyor 36 and the coating device 44 is also
Since the aluminum can 31 is conveyed intermittently, the laser light L is emitted from the marker head 39 at the instant when the aluminum can 31 is stopped, so that the identification mark 33 is formed at a desired position on the can bottom 32. It is like this. Each coating device 44
In the laser marking device 37, the identification mark 33 is formed at the same position.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】ところで、シャッタと
しては、ロータリソレノイドを駆動部としたものが一般
的であるが、このようなシャッタは応答性が十分でな
く、寿命の点でも信頼性に欠けるという問題がある。
By the way, as a shutter, a shutter using a rotary solenoid as a drive portion is generally used, but such a shutter does not have sufficient responsiveness and lacks reliability in terms of life. There is a problem.

【0020】また、上述した内面塗装工程では、複数の
塗装装置44から非同期でそれぞれのマーカヘッド39
にマーキング要求信号が出され、各マーカヘッド39は
個別にシャッタを制御してレーザマーキング動作を行う
ために、レーザ発振器40も複数台必要であった。
Further, in the above-mentioned inner surface coating process, the marker heads 39 are asynchronously supplied from the plurality of coating devices 44.
A marking request signal is issued to each of the marker heads 39, and a plurality of laser oscillators 40 are required in order to individually control the shutters and perform the laser marking operation.

【0021】上記のような問題点に鑑み、本発明の主た
る課題は、レーザ光の通過、遮断を高速で制御できるよ
うにして応答性の良好なシャッタ機構を備えたレーザマ
ーキング装置を提供することにある。
In view of the above problems, a main object of the present invention is to provide a laser marking apparatus provided with a shutter mechanism having a good responsiveness so that passage and interruption of laser light can be controlled at high speed. It is in.

【0022】本発明の他の課題は、複数のマーカヘッド
に対して1台のレーザ発振器で済むようなレーザマーキ
ング装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a laser marking apparatus which requires only one laser oscillator for a plurality of marker heads.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光を加
工用集光光学系を通して対象物体に照射して識別マーク
を形成するマーカヘッドを備えたレーザマーキング装置
において、前記マーカヘッドは、前記加工用集光光学系
の前にレーザ光の中間集光系を有すると共に、この中間
集光系と前記加工用集光光学系との間には前記中間集光
系で絞り込まれたレーザ光の遮断、通過を行うシャッタ
機構を有し、該シャッタ機構を制御して前記レーザ光を
所望の周期で通過させるコントローラを備えたことを特
徴とする。
The present invention is a laser marking apparatus provided with a marker head for forming an identification mark by irradiating a target object with a laser beam through a converging optical system for processing. An intermediate focusing system for laser light is provided in front of the processing focusing optical system, and a laser beam narrowed down by the intermediate focusing system is provided between the intermediate focusing system and the working focusing optical system. A shutter mechanism for blocking and passing the light is provided, and a controller for controlling the shutter mechanism to pass the laser light at a desired cycle is provided.

【0024】なお、前記シャッタ機構は、周方向に角度
αの間隔をおいてレーザ光通過用の複数の穴が設けられ
た回転円板と、該回転円板を角度α/2ずつ回動させる
ステッピングモータとを備えている。
The shutter mechanism rotates a rotating disk provided with a plurality of holes for passing a laser beam at intervals of an angle α in the circumferential direction, and rotates the rotating disk by an angle of α / 2. And a stepping motor.

【0025】また、前記回転円板は、前記レーザ光通過
用の複数の穴の他に、これらの穴の間の中間部に対応す
るように前記角度αの間隔をおいて設けた位置合わせ用
の複数の穴が設けられ、この位置合わせ用の穴を前記角
度α/2の整数倍の角度間隔をおいて配置した2つのフ
ォトセンサで交互に検出するようにしている。
In addition to the plurality of holes for passing the laser beam, the rotating disk is provided for alignment with a space of the angle α so as to correspond to an intermediate portion between the holes. Are provided, and the holes for alignment are alternately detected by two photosensors arranged at an angular interval of an integral multiple of the angle α / 2.

【0026】本発明によればまた、複数のマーカヘッド
を備え、各マーカヘッドにはレーザ発振器からのレーザ
光を複数に分岐して供給し、前記コントローラは複数の
前記シャッタ機構を個別の周期で前記レーザ光を通過さ
せるように制御することを特徴とするレーザマーキング
装置が得られる。
Further, according to the present invention, a plurality of marker heads are provided, and the laser light from the laser oscillator is branched into a plurality of supplies to each marker head, and the controller supplies the plurality of shutter mechanisms at individual cycles. It is possible to obtain a laser marking device characterized in that the laser beam is controlled to pass therethrough.

【0027】[0027]

【実施例】図1を参照して本発明の一実施例を図7と同
じ、缶の塗装装置に適用した場合について説明する。そ
れ故、図1において、図7と同じ部分には同一番号を付
して説明は省略する。本実施例では、6台の塗装装置4
4を3台ずつの2グループに分け、各グループに対応し
て2台のレーザ発振器11A,11Bを備え、各レーザ
発振器11A,11Bからのレーザ光を2つのハーフミ
ラー12−1,12−2とミラー13とで3分岐して3
台のマーカヘッド14に供給するようにしている。レー
ザ発振器としては、YAGレーザ発振器が用いられる
が、これに限らない。各グループの塗装装置44は個別
にそれぞれのグループのコントローラ15A,15Bに
マーキング要求信号を送出する。各グループのコントロ
ーラ15A,15Bは、マーキング要求信号に応答して
3台のマーカヘッド14を個別に、すなわち非同期で制
御する。コントローラ15A,15Bはまた、対応する
レーザ発振器11A,11Bのレーザパルスの周波数を
制御可能である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, which is the same as in FIG. Therefore, in FIG. 1, the same parts as those in FIG. In this embodiment, six coating devices 4
4 is divided into two groups of three units, two laser oscillators 11A and 11B are provided corresponding to each group, and the laser light from each laser oscillator 11A and 11B is divided into two half mirrors 12-1 and 12-2. And mirror 13 for 3 branches
The marker head 14 of the table is supplied. A YAG laser oscillator is used as the laser oscillator, but the laser oscillator is not limited to this. The coating device 44 of each group individually sends a marking request signal to the controllers 15A and 15B of each group. The controllers 15A and 15B of each group control the three marker heads 14 individually, that is, asynchronously, in response to the marking request signal. The controllers 15A and 15B can also control the frequency of the laser pulse of the corresponding laser oscillators 11A and 11B.

【0028】図2を参照して、マーカヘッド14につい
て説明する。マーカヘッド14は、光ファイバ41から
のレーザ光を平行光にするコリメーションレンズ14−
1と、平行光をスポット光に収束するための屋根形プリ
ズム14−2と集光レンズ14−3とによる加工用の集
光光学系とを含む他に、コリメーションレンズ14−1
と集光光学系との間に2つのレンズ14−4と14−5
とから成る1:1ビームエキスパンダ光学系を有する。
そして、中間集光系としてのレンズ14−4によってレ
ーザ光が収束する直前の領域にシャッタとして機能する
回転円板16を配置し、この回転円板16をステッピン
グモータ17で一定角度α/2ずつ回動させるようにし
ている。
The marker head 14 will be described with reference to FIG. The marker head 14 collimates the laser light from the optical fiber 41 into parallel light.
1 and a roof-shaped prism 14-2 for converging parallel light into a spot light and a condensing optical system for processing by a condensing lens 14-3, and a collimation lens 14-1.
And two condensing optics between the two lenses 14-4 and 14-5.
And a 1: 1 beam expander optical system consisting of
Then, a rotary disc 16 functioning as a shutter is arranged in a region immediately before the laser beam is converged by a lens 14-4 as an intermediate condensing system, and the rotary disc 16 is stepped by a stepping motor 17 by a constant angle α / 2. It is designed to rotate.

【0029】このようなマーカヘッド14における光学
計算値は、光ファイバ41のコア径φを400(μ
m)、コリメーションレンズ14−1の焦点距離f1を
100(mm)、屋根形プリズム14−2の偏向角度
θ、屈折率n、集光レンズ14−3の焦点距離f2を5
0(mm)とすると、スポット光の直径φD、スポット
光の間隔dは次の式で表わされる。
The optical calculation value of the marker head 14 is such that the core diameter φ of the optical fiber 41 is 400 (μ).
m), the focal length f1 of the collimation lens 14-1 is 100 (mm), the deflection angle θ of the roof prism 14-2, the refractive index n, and the focal length f2 of the condenser lens 14-3 are 5 mm.
Assuming 0 (mm), the spot light diameter φD and the spot light interval d are expressed by the following equations.

【0030】 φD=φ×(f2/f1)=400×(50/100)=200(μm) d=2・f2・tanδ(但し、δは(n−1)θにほぼ等しい) 図3は回転円板16を示し、周方向に角度αの間隔をお
いて、ここでは10個のレーザ光通過用の穴16−1が
設けられている。図中、斜線を入れた円はレーザ光を遮
断する時にレーザ光が当たる領域を便宜上示したもの
で、隣り合う2つの穴16−1の間の中間位置、すなわ
ち角度α/2に位置している。そして、これらの領域と
中心とを結ぶ線分上であってこれらの領域よりも外側の
箇所には角度αの間隔をおいて位置決め用のフォトセン
サのための小穴16−2が設けられている。この小穴1
6−2を利用して回転円板16の位置決めを行うため
に、小穴16−2に対応し得る位置に第1,第2のフォ
トセンサ18−1,18−2が90°の角度間隔をおい
て配置されている。
ΦD = φ × (f2 / f1) = 400 × (50/100) = 200 (μm) d = 2 · f2 · tan δ (where δ is almost equal to (n−1) θ) FIG. The rotating disk 16 is shown, and ten holes 16-1 for passing laser light are provided here at intervals of an angle α in the circumferential direction. In the figure, the shaded circles indicate for convenience the region where the laser light hits when the laser light is blocked, and it is located at an intermediate position between two adjacent holes 16-1, that is, at an angle α / 2. There is. Then, small holes 16-2 for positioning photosensors are provided at positions on the line segment connecting these regions and the center and outside the regions at intervals of an angle α. . This small hole 1
In order to position the rotary disc 16 by using 6-2, the first and second photosensors 18-1 and 18-2 have an angular interval of 90 ° at a position corresponding to the small hole 16-2. It is placed in advance.

【0031】これら第1,第2のフォトセンサ18−
1,18−2は、一方がある小穴16−2を検出する位
置にある時に、他方は隣り合う2つの小穴16−2の中
間位置にあって、回転円板16がα/2だけ回動する毎
に交互に小穴16−2を検出するようにして、回転円板
16の位置決めが確実に行われていることを判別できる
ようにされている。それ故、第1,第2のフォトセンサ
18−1,18−2の角度間隔はα/2の整数倍であれ
ば良い。第1,第2のフォトセンサ18−1,18−2
の検出信号はコントローラ15A(あるいは15B)に
送られ、回転円板16の回転開始、回転停止のタイミン
グを決めるために利用される。
These first and second photosensors 18-
When one is located at a position where one small hole 16-2 is detected, the other is at an intermediate position between two adjacent small holes 16-2, and the rotary disc 16 is rotated by α / 2. The small holes 16-2 are alternately detected each time the rotation disc 16 is positioned, so that it can be determined that the rotary disc 16 is reliably positioned. Therefore, the angular interval between the first and second photosensors 18-1 and 18-2 may be an integral multiple of α / 2. First and second photosensors 18-1, 18-2
Is sent to the controller 15A (or 15B) and is used to determine the timing of starting and stopping the rotation of the rotary disc 16.

【0032】図2に戻って、1:1ビームエキスパンダ
光学系はスポット光の径の大小に関与せず、これを用い
る理由は次の通りである。すなわち、回転円板16を通
過するレーザ光を集光直前、すなわちレンズ14−4の
焦点距離の直前でとらえ、穴16−1の径をレーザ光が
平行の光束の時の径よりも小さくすることにある。レー
ザ光の通過する穴16−1の径を小さくできることは、
穴16−1の数を多くしてステッピングモータ17で駆
動する回転円板16の回動角度を小さくできることを意
味し、このことはまた応答性の良い高速シャッタを実現
できることを意味する。
Returning to FIG. 2, the 1: 1 beam expander optical system does not contribute to the size of the spot light diameter, and the reason for using it is as follows. That is, the laser light passing through the rotary disc 16 is captured immediately before the focusing, that is, immediately before the focal length of the lens 14-4, and the diameter of the hole 16-1 is made smaller than the diameter when the laser light is a parallel light flux. Especially. The fact that the diameter of the hole 16-1 through which the laser light passes can be reduced is
This means that the number of holes 16-1 can be increased to reduce the rotation angle of the rotary disk 16 driven by the stepping motor 17, which also means that a high-speed shutter with good responsiveness can be realized.

【0033】図1〜図3を参照してコントローラ15A
側の動作を説明する。いま、回転円板16は遮断領域1
6−3でレーザ光を遮断する状態にあるものとする。こ
の時、第1のフォトセンサ18−1からは小穴16−2
の検出信号が出力されている。ある塗装装置44からマ
ーキング要求信号が出力されると、これを受けたコント
ローラ15Aはマーキング要求信号を出力した塗装装置
44のマーカヘッド14のステッピングモータ17に起
動信号を出力して回転円板16を回動させる。角度α/
2だけ回動すると、第2のフォトセンサ18−2から小
穴16−2の検出信号が出力されることにより、コント
ローラ15Aはステッピングモータ17を停止させる。
その結果、穴16−1は図3の遮断領域16−3の位置
に移りレーザ光が通過する。一定時間後、コントローラ
15Aは再び回転円板16を角度α/2だけ回動させ
る。
Referring to FIGS. 1 to 3, the controller 15A
The operation on the side will be described. Now, the rotating disk 16 is in the blocking area 1
It is assumed that the laser light is blocked in 6-3. At this time, the small hole 16-2 is formed from the first photo sensor 18-1.
The detection signal of is output. When a marking request signal is output from a coating device 44, the controller 15A that receives the marking request signal outputs a start signal to the stepping motor 17 of the marker head 14 of the coating device 44 that outputs the marking request signal to cause the rotating disk 16 to move. Rotate. Angle α /
When rotated by two, the second photo sensor 18-2 outputs the detection signal of the small hole 16-2, and the controller 15A stops the stepping motor 17.
As a result, the hole 16-1 moves to the position of the blocking region 16-3 in FIG. 3 and the laser light passes therethrough. After a certain period of time, the controller 15A rotates the rotary disc 16 again by the angle α / 2.

【0034】以上のような動作は、3台の塗装装置44
から個別に非同期でマーキング要求信号が出力されるこ
とにより、コントローラ15Aはこれらのマーキング要
求信号に応答して個別に対応するマーカヘッド14のス
テッピングモータ17を制御する。例えば、各塗装装置
44からは5(Hz)のタイミングで非同期でマーキン
グ要求信号が出力され、レーザ発振器11A,11B側
では、10(Hz)の周波数でパルス状レーザ光を出力
する。マーカヘッド14では、コントローラ15A(1
5B)の制御下で5(Hz)のマーキング要求に同期す
るように回転円板16を回動させてレーザ光を通過さ
せ、マーキングを行う。
The above operation is performed by the three coating devices 44.
By individually outputting asynchronously the marking request signals from the controller, the controller 15A controls the stepping motors 17 of the corresponding marker heads 14 in response to these marking request signals. For example, the marking request signal is asynchronously output from each coating device 44 at a timing of 5 (Hz), and the pulsed laser light is output at a frequency of 10 (Hz) on the laser oscillators 11A and 11B side. In the marker head 14, the controller 15A (1
Under the control of 5B), the rotary disc 16 is rotated so as to synchronize with the marking request of 5 (Hz) to allow the laser beam to pass therethrough, thereby performing marking.

【0035】図5はマーカヘッドの他の例を示す。この
マーカヘッド14′は、レーザ光を光ファイバを通して
ではなく、レーザ発振器から直接受けるためのものであ
り、図2に示したコリメーションレンズ14−1を除い
た構成となっている。この場合のスポット光の径φD′
は、レーザ発振器からのレーザ光の拡がり角γを10
(mrad)とし、集光レンズ14−3の焦点距離f2
を50(mm)とすると、 φD′=f2・γ=500(μm) となる。
FIG. 5 shows another example of the marker head. The marker head 14 'is for directly receiving the laser light from the laser oscillator, not through the optical fiber, and has a configuration excluding the collimation lens 14-1 shown in FIG. Spot light diameter φD 'in this case
Is the divergence angle γ of the laser light from the laser oscillator.
(Mrad), and the focal length f2 of the condenser lens 14-3
Is 50 (mm), φD ′ = f2 · γ = 500 (μm).

【0036】以上、本発明を一実施例について説明した
が、本発明はこの実施例に限らず様々な変更が可能であ
り、適用分野も図1に示すような缶へのマーキングのみ
に限られない。
The present invention has been described above with reference to an embodiment, but the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made, and the field of application is also limited to marking on a can as shown in FIG. Absent.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明では、ステッピングモータと回転
円板との組み合わせによりシャッタを構成したことによ
り、ロータリソレノイド型のシャッタに比べて応答性が
良くて高速化が可能となり、寿命も長く信頼性が高いと
いう利点を有する。また、ステッピングモータは低コス
トで得られるうえに、設置スペースも小さくて済むとい
う利点を有する。また、本レーザマーキング装置は、複
数のマーカヘッドが非同期状態で動作する場合でもレー
ザ発振器が1台で済み、大幅なコストダウンを図ること
ができる。
According to the present invention, since the shutter is constituted by the combination of the stepping motor and the rotating disk, the response is good and the speed can be increased as compared with the rotary solenoid type shutter, and the life is long and the reliability is high. Has the advantage of being high. Further, the stepping motor has advantages that it can be obtained at a low cost and the installation space is small. In addition, the present laser marking apparatus requires only one laser oscillator even when a plurality of marker heads operate in an asynchronous state, and can significantly reduce costs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるレーザマーキング装置を缶へのマ
ーキング加工に適用する場合の全体構成を示した図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration when a laser marking device according to the present invention is applied to a marking process on a can.

【図2】図1に示された本発明の要部であるマーカヘッ
ドの構成例を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a marker head which is a main part of the present invention shown in FIG.

【図3】図2に示された回転円板一例を示した図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a rotating disc shown in FIG.

【図4】図2に示されたマーカヘッドの他の構成例を示
した図である。
FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of the marker head shown in FIG.

【図5】本発明のレーザマーキング装置により缶に形成
された識別マークを説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining an identification mark formed on a can by the laser marking device of the present invention.

【図6】図5に示された識別マークの他の例を説明する
ための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining another example of the identification mark shown in FIG.

【図7】本発明者により提案されている缶へのマーキン
グ加工を説明するための全体構成図である。
FIG. 7 is an overall configuration diagram for explaining marking processing on a can proposed by the present inventor.

【図8】図7に示されているマーカヘッドの構成を示し
た図である。
8 is a diagram showing a configuration of the marker head shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12−1,12−2 ハーフミラー 13 ミラー 14,39 マーカヘッド 14−1 コリメーションレンズ 14−2 屋根形プリズム 14−3 集光レンズ 14−4,14−5 レンズ 16 回転円板 17 ステッピングモータ 18−1 第1のフォトセンサ 18−2 第2のフォトセンサ 36 マスコンベア 37 レーザマーキング装置 38 搬送路 40 レーザ発振器 44 塗装装置 45 ターンテーブル 12-1, 12-2 Half mirror 13 Mirror 14, 39 Marker head 14-1 Collimation lens 14-2 Roof prism 14-3 Condensing lens 14-4, 14-5 Lens 16 Rotating disc 17 Stepping motor 18- 1 1st photosensor 18-2 2nd photosensor 36 Mass conveyor 37 Laser marking device 38 Conveying path 40 Laser oscillator 44 Coating device 45 Turntable

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B25H 7/04 E ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display area // B25H 7/04 E

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光を加工用集光光学系を通して対
象物体に照射して識別マークを形成するマーカヘッドを
備えたレーザマーキング装置において、前記マーカヘッ
ドは、前記加工用集光光学系の前にレーザ光の中間集光
系を有すると共に、この中間集光系と前記加工用集光光
学系との間には前記中間集光系で絞り込まれたレーザ光
の遮断、通過を行うシャッタ機構を有し、該シャッタ機
構を制御して前記レーザ光を所望の周期で通過させるコ
ントローラを備えたことを特徴とするレーザマーキング
装置。
1. A laser marking apparatus comprising a marker head for forming an identification mark by irradiating a target object with a laser beam through a machining condensing optical system, wherein the marker head is in front of the machining condensing optical system. And a shutter mechanism for blocking and passing the laser beam narrowed down by the intermediate focusing system between the intermediate focusing system and the processing focusing optical system. A laser marking device having a controller that controls the shutter mechanism to allow the laser light to pass through in a desired cycle.
【請求項2】 請求項1記載のレーザマーキング装置に
おいて、前記シャッタ機構は、周方向に角度αの間隔を
おいてレーザ光通過用の複数の穴が設けられた回転円板
と、該回転円板を角度α/2ずつ回動させるステッピン
グモータとを備えていることを特徴とするレーザマーキ
ング装置。
2. The laser marking device according to claim 1, wherein the shutter mechanism includes a rotating disk provided with a plurality of holes for passing a laser beam at intervals of an angle α in a circumferential direction, and the rotating circle. A laser marking device comprising: a stepping motor that rotates a plate by an angle α / 2.
【請求項3】 請求項2記載のレーザマーキング装置に
おいて、前記回転円板は、前記レーザ光通過用の複数の
穴の他に、これらの穴の間の中間部に対応するように前
記角度αの間隔をおいて設けた位置合わせ用の複数の穴
が設けられ、この位置合わせ用の穴を前記角度α/2の
整数倍の角度間隔をおいて配置した2つのフォトセンサ
で交互に検出するようにしたことを特徴とするレーザマ
ーキング装置。
3. The laser marking device according to claim 2, wherein the rotating disk has a plurality of holes for passing the laser beam and the angle α so as to correspond to an intermediate portion between the holes. A plurality of alignment holes provided at intervals of are provided, and the alignment holes are alternately detected by two photosensors arranged at an angular interval that is an integral multiple of the angle α / 2. The laser marking device characterized in that
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載のレーザ
マーキング装置において、複数のマーカヘッドを備え、
各マーカヘッドにはレーザ発振器からのレーザ光を複数
に分岐して供給し、前記コントローラは複数の前記シャ
ッタ機構を個別の周期で前記レーザ光を通過させるよう
に制御することを特徴とするレーザマーキング装置。
4. The laser marking device according to claim 1, further comprising a plurality of marker heads,
Laser marking from a laser oscillator is branched into a plurality of supplies to each marker head, and the controller controls the plurality of shutter mechanisms so as to pass the laser lights at individual cycles. apparatus.
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