JP2000317657A - レーザマーキング装置 - Google Patents
レーザマーキング装置Info
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- JP2000317657A JP2000317657A JP11131371A JP13137199A JP2000317657A JP 2000317657 A JP2000317657 A JP 2000317657A JP 11131371 A JP11131371 A JP 11131371A JP 13137199 A JP13137199 A JP 13137199A JP 2000317657 A JP2000317657 A JP 2000317657A
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- Japan
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- laser
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ発信部をマーキング面に対してレーザ
の焦点距離の精度内に維持することにより、レーザマー
キングの品質の安定化を図る。 【解決手段】 コンベア１０に載置された鉄板Ｗに、該
鉄板Ｗの上方に配されたレーザヘッド１２からレーザを
照射してマーキングするレーザマーキング装置におい
て、前記レーザヘッド１２と前記鉄板Ｗのマーキング面
との距離を変更する、サーボモータ２２等を含むＺ軸稼
働装置１４と、前記レーザヘッド１２と前記鉄板Ｗのマ
ーキング面との距離を測定するレーザ変位計１６と、測
定された距離が、前記レーザヘッド１２から照射される
レーザの焦点距離に一致するように、前記上Ｚ軸稼働装
置１４を制御する制御手段と、を備えた。
の焦点距離の精度内に維持することにより、レーザマー
キングの品質の安定化を図る。 【解決手段】 コンベア１０に載置された鉄板Ｗに、該
鉄板Ｗの上方に配されたレーザヘッド１２からレーザを
照射してマーキングするレーザマーキング装置におい
て、前記レーザヘッド１２と前記鉄板Ｗのマーキング面
との距離を変更する、サーボモータ２２等を含むＺ軸稼
働装置１４と、前記レーザヘッド１２と前記鉄板Ｗのマ
ーキング面との距離を測定するレーザ変位計１６と、測
定された距離が、前記レーザヘッド１２から照射される
レーザの焦点距離に一致するように、前記上Ｚ軸稼働装
置１４を制御する制御手段と、を備えた。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、レーザマーキング
装置、特にマーキングの品質を安定させる際に適用して
好適なレーザマーキング装置に関する。
装置、特にマーキングの品質を安定させる際に適用して
好適なレーザマーキング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、レーザマーキング装置により金
属製品等の表面にレーザを照射して、その製品に関する
情報等をマーキングすることが行われている。従来、こ
のようなレーザマーキング装置では、マーキング品質の
安定化を図るために、オンライン又はオフラインでレー
ザ出力をパワーメータにより測定し、その測定結果を基
にパワーのフィードバック制御を行っている。
属製品等の表面にレーザを照射して、その製品に関する
情報等をマーキングすることが行われている。従来、こ
のようなレーザマーキング装置では、マーキング品質の
安定化を図るために、オンライン又はオフラインでレー
ザ出力をパワーメータにより測定し、その測定結果を基
にパワーのフィードバック制御を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レーザマーキング装置には、レーザビームをレンズで絞
り込んで数μｍの細線をマーキングする場合、必要とな
るレーザビームの焦点距離の精度（焦点深度）が約±
０．２５ｍｍ以下になるため、パワーコントロール以上
にレーザ照射部が製品上のマーキング面に対して焦点深
度から外れる方が、マーキング品質に及ぼす影響が大き
いという問題があることが明らかになった。
レーザマーキング装置には、レーザビームをレンズで絞
り込んで数μｍの細線をマーキングする場合、必要とな
るレーザビームの焦点距離の精度（焦点深度）が約±
０．２５ｍｍ以下になるため、パワーコントロール以上
にレーザ照射部が製品上のマーキング面に対して焦点深
度から外れる方が、マーキング品質に及ぼす影響が大き
いという問題があることが明らかになった。
【０００４】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、レーザ照射部をマーキング面に対し
てレーザの焦点距離の精度内に維持できるようにし、レ
ーザマーキングの品質の安定化を図ることができるレー
ザマーキング装置を提供することを課題とする。
くなされたもので、レーザ照射部をマーキング面に対し
てレーザの焦点距離の精度内に維持できるようにし、レ
ーザマーキングの品質の安定化を図ることができるレー
ザマーキング装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、載置手段に載
置された対象物に、該対象物の上方に配されたレーザ照
射手段からレーザを照射してマーキングするレーザマー
キング装置において、前記レーザ照射手段と前記対象物
のマーキング面との距離を変更する上下駆動手段と、前
記レーザ照射手段と前記対象物のマーキング面との距離
を測定する測距手段と、測定された距離が、前記レーザ
照射手段から照射されるレーザの焦点距離に一致するよ
うに、前記上下駆動手段を制御する制御手段と、を備え
たことにより、前記課題を解決したものである。
置された対象物に、該対象物の上方に配されたレーザ照
射手段からレーザを照射してマーキングするレーザマー
キング装置において、前記レーザ照射手段と前記対象物
のマーキング面との距離を変更する上下駆動手段と、前
記レーザ照射手段と前記対象物のマーキング面との距離
を測定する測距手段と、測定された距離が、前記レーザ
照射手段から照射されるレーザの焦点距離に一致するよ
うに、前記上下駆動手段を制御する制御手段と、を備え
たことにより、前記課題を解決したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。
実施の形態について詳細に説明する。
【０００７】図１は、本発明に係る一実施形態のレーザ
マーキング装置の概略を示す正面図と側面図、図２はそ
の制御ブロック図である。
マーキング装置の概略を示す正面図と側面図、図２はそ
の制御ブロック図である。
【０００８】本実施形態のレーザマーキング装置は、コ
ンベア１０により搬送されてきた鉄板（対象物）Ｗが所
定位置で停止され、図示するように該コンベア（載置手
段）１０に載置された状態になる。このように、コンベ
ア１０の所定位置で停止され、載置された鉄板Ｗの上方
には、ＹＡＧレーザ照射部が内蔵されたレーザヘッド
（レーザ照射手段）１２が配されており、該レーザヘッ
ド１２から上記鉄板Ｗにレーザを照射してそのマーキン
グ面にマーキングが行われるようになっている。
ンベア１０により搬送されてきた鉄板（対象物）Ｗが所
定位置で停止され、図示するように該コンベア（載置手
段）１０に載置された状態になる。このように、コンベ
ア１０の所定位置で停止され、載置された鉄板Ｗの上方
には、ＹＡＧレーザ照射部が内蔵されたレーザヘッド
（レーザ照射手段）１２が配されており、該レーザヘッ
ド１２から上記鉄板Ｗにレーザを照射してそのマーキン
グ面にマーキングが行われるようになっている。
【０００９】本実施形態では、前記レーザヘッド１２
と、鉄板Ｗのマーキング面の距離を変更するためにＺ軸
稼働装置（上下駆動手段）１４と、前記レーザヘッド１
２と前記鉄板Ｗのマーキング面との距離を測定するレー
ザ変位計（測距手段）１６と、該レーザ変位計１６によ
り測定された距離が、前記レーザヘッド１２から照射さ
れるレーザの焦点距離に一致するように前記Ｚ軸稼働装
置１４を制御する制御装置１８とを備えている。又、マ
ーキングする際に鉄板Ｗを固定するためのマグネット２
０と、マーキング後の品質を確認するためのカメラ２１
も併設されている。
と、鉄板Ｗのマーキング面の距離を変更するためにＺ軸
稼働装置（上下駆動手段）１４と、前記レーザヘッド１
２と前記鉄板Ｗのマーキング面との距離を測定するレー
ザ変位計（測距手段）１６と、該レーザ変位計１６によ
り測定された距離が、前記レーザヘッド１２から照射さ
れるレーザの焦点距離に一致するように前記Ｚ軸稼働装
置１４を制御する制御装置１８とを備えている。又、マ
ーキングする際に鉄板Ｗを固定するためのマグネット２
０と、マーキング後の品質を確認するためのカメラ２１
も併設されている。
【００１０】本実施形態について詳述すると、前記Ｚ軸
稼働装置１４は、サーボモータ２２と、該サーボモータ
２２の回転をレーザヘッド１２の上下動に変換するボー
ルネジ２４と、該レーザヘッド１２の上下動を案内する
一対のリニアガイド２６Ａ、２６Ｂを備えている。
稼働装置１４は、サーボモータ２２と、該サーボモータ
２２の回転をレーザヘッド１２の上下動に変換するボー
ルネジ２４と、該レーザヘッド１２の上下動を案内する
一対のリニアガイド２６Ａ、２６Ｂを備えている。
【００１１】又、前記レーザ変位計１６は、前記レーザ
ヘッド１２と一体化され、該レーザヘッド１２の上下動
に伴なって同方向に移動するようになっている。このレ
ーザ変位計１６は、三角測量の原理を利用して、マーキ
ング位置近傍の変位を測定するものであり、図３には、
この変位量の測定原理を概念的に示した。
ヘッド１２と一体化され、該レーザヘッド１２の上下動
に伴なって同方向に移動するようになっている。このレ
ーザ変位計１６は、三角測量の原理を利用して、マーキ
ング位置近傍の変位を測定するものであり、図３には、
この変位量の測定原理を概念的に示した。
【００１２】即ち、このレーザ変位計１６は、半導体レ
ーザと投光レンズ等からなるレーザ投光部１６Ａと、該
投光部１６Ａから鉄板Ｗのマーキング面に照射されたレ
ーザの反射光を受光する受光レンズと受光素子等からな
る受光部１６Ｂとを備えており、これら投光部１６Ａ、
受光部１６Ｂの各光軸は、マーキング面が前記レーザヘ
ッド１２から照射されるレーザの焦点距離の近傍にある
ときに反射光が受光部１６Ｂで受光されるように調整さ
れている。この受光素子としては、リニアＣＣＤ（Char
ge Coupled Device）やＰＳＤ（Position Sensitive
Detector）を利用でき、その受光位置（結像位置）から
レーザヘッド１２とワークＷの表面（反射面）までの距
離を演算することができる。従って、入射光が図中“マ
ーキング位置”で示す面で反射すると受光される位置
で、反射光が常に受光されるように、前記Ｚ軸稼働装置
１４を駆動することにより、レーザヘッド１２の高さを
常に焦点距離の高さになるように制御することができる
ようになる。
ーザと投光レンズ等からなるレーザ投光部１６Ａと、該
投光部１６Ａから鉄板Ｗのマーキング面に照射されたレ
ーザの反射光を受光する受光レンズと受光素子等からな
る受光部１６Ｂとを備えており、これら投光部１６Ａ、
受光部１６Ｂの各光軸は、マーキング面が前記レーザヘ
ッド１２から照射されるレーザの焦点距離の近傍にある
ときに反射光が受光部１６Ｂで受光されるように調整さ
れている。この受光素子としては、リニアＣＣＤ（Char
ge Coupled Device）やＰＳＤ（Position Sensitive
Detector）を利用でき、その受光位置（結像位置）から
レーザヘッド１２とワークＷの表面（反射面）までの距
離を演算することができる。従って、入射光が図中“マ
ーキング位置”で示す面で反射すると受光される位置
で、反射光が常に受光されるように、前記Ｚ軸稼働装置
１４を駆動することにより、レーザヘッド１２の高さを
常に焦点距離の高さになるように制御することができる
ようになる。
【００１３】本実施形態の前記図２に示した制御系で
は、前記レーザ変位計１６から高さ方向の位置ずれ量
が、制御装置（シーケンサ）１８に信号入力されると、
そのずれを解消するための移動量が演算され、その移動
量がサーボモータドライバ２８に出力されると、該ドラ
イバ２８は前記サーボモータ２２にその指令を出して前
記レーザヘッド１２を移動させる。前記レーザヘッド１
２が目標位置に一致すると、前記制御装置１８からマー
キング内容がレーザコントローラ３０に出力されると、
該コントローラ３０は前記レーザヘッド１２にレーザ照
射の指令を出し、マーキングが行われる。マーキングが
終了すると、前記制御装置１８はコンベア用サーボモー
タドライバ３２を介してサーボモータ３４に指令を出
し、マーキングが完了した鉄板Ｗを搬送する制御を行
う。
は、前記レーザ変位計１６から高さ方向の位置ずれ量
が、制御装置（シーケンサ）１８に信号入力されると、
そのずれを解消するための移動量が演算され、その移動
量がサーボモータドライバ２８に出力されると、該ドラ
イバ２８は前記サーボモータ２２にその指令を出して前
記レーザヘッド１２を移動させる。前記レーザヘッド１
２が目標位置に一致すると、前記制御装置１８からマー
キング内容がレーザコントローラ３０に出力されると、
該コントローラ３０は前記レーザヘッド１２にレーザ照
射の指令を出し、マーキングが行われる。マーキングが
終了すると、前記制御装置１８はコンベア用サーボモー
タドライバ３２を介してサーボモータ３４に指令を出
し、マーキングが完了した鉄板Ｗを搬送する制御を行
う。
【００１４】次に、図４のフローチャートを参照しなが
ら、鉄板に文字をレーザマーキングする具体例について
説明する。
ら、鉄板に文字をレーザマーキングする具体例について
説明する。
【００１５】鉄板に文字をマーキングする場合、表面を
焦がさないよう、即ち酸化による変色が生じないよう
に、大気との接触面積ができる限り小さくなるように、
なるべくビーム径を絞ってマーキングする場合がある。
このように、ビーム径を、レンズで焦ることで、レーザ
の焦点距離が、例えば従来１００ｍｍ±１．０ｍｍでよ
かったものが、１００ｍｍ±０．２ｍｍになるため、高
さ方向の制御が必要となる。それも、表面が平坦なＸス
テージ上であれば高さ方向の精度がある程度保証される
が、コンベア搬送しているため、ベルトの厚みの変動
や、ベルトのテンションの変動等により、０．５ｍｍ程
度の高さ変動が予想される。
焦がさないよう、即ち酸化による変色が生じないよう
に、大気との接触面積ができる限り小さくなるように、
なるべくビーム径を絞ってマーキングする場合がある。
このように、ビーム径を、レンズで焦ることで、レーザ
の焦点距離が、例えば従来１００ｍｍ±１．０ｍｍでよ
かったものが、１００ｍｍ±０．２ｍｍになるため、高
さ方向の制御が必要となる。それも、表面が平坦なＸス
テージ上であれば高さ方向の精度がある程度保証される
が、コンベア搬送しているため、ベルトの厚みの変動
や、ベルトのテンションの変動等により、０．５ｍｍ程
度の高さ変動が予想される。
【００１６】そこで、コンベア上のマーキング位置にコ
ンベアが停止し、ワーク固定用マグネットにより吸着し
て固定した後、前記レーザ変位計１６により計測を開始
する（ステップ１）。レーザの焦点距離が１００ｍｍ±
０．２ｍｍであれば、レーザ変位計の精度は２０μｍ程
度であれば十分である。
ンベアが停止し、ワーク固定用マグネットにより吸着し
て固定した後、前記レーザ変位計１６により計測を開始
する（ステップ１）。レーザの焦点距離が１００ｍｍ±
０．２ｍｍであれば、レーザ変位計の精度は２０μｍ程
度であれば十分である。
【００１７】前記レーザ変位計１６の出力は、シーケン
サ（制御装置）１８に取り込まれ、その内部でＡ／Ｄ変
換されて変位量となり、焦点距離との差が演算され、そ
の差がＺ軸のサーボモータに伝達される（ステップ
２）。
サ（制御装置）１８に取り込まれ、その内部でＡ／Ｄ変
換されて変位量となり、焦点距離との差が演算され、そ
の差がＺ軸のサーボモータに伝達される（ステップ
２）。
【００１８】前記サーボモータ２２によりレーザヘッド
部１２が目標位置に移動されると（ステップ３）、マー
キングが開始される（ステップ４）。その後、マーキン
グが終了すると、鉄板Ｗは下流側の品質確認用カメラ２
１により拡大撮像され、モニタリングによりマーキング
品質が確認される（ステップ６）。
部１２が目標位置に移動されると（ステップ３）、マー
キングが開始される（ステップ４）。その後、マーキン
グが終了すると、鉄板Ｗは下流側の品質確認用カメラ２
１により拡大撮像され、モニタリングによりマーキング
品質が確認される（ステップ６）。
【００１９】以上詳述した本実施形態によれば、レーザ
ヘッド１２をマーキング面に対して常にレーザの焦点距
離の精度内に維持することができるようになることか
ら、レーザマーキングの品質の安定化を図ることができ
る。
ヘッド１２をマーキング面に対して常にレーザの焦点距
離の精度内に維持することができるようになることか
ら、レーザマーキングの品質の安定化を図ることができ
る。
【００２０】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。
が、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。
【００２１】例えば、前記レーザ変位計としては、レー
ザヘッドの両側に、レーザの光軸と平行に光軸が配され
た２つのレーザ変位計を使用するようにしてもよい。こ
の場合、２台の変位計の測定値の平均をとるようにして
もよい。
ザヘッドの両側に、レーザの光軸と平行に光軸が配され
た２つのレーザ変位計を使用するようにしてもよい。こ
の場合、２台の変位計の測定値の平均をとるようにして
もよい。
【００２２】又、上下駆動手段としては、対象物、即ち
載置手段の方を上下動させるものであってもよい。
載置手段の方を上下動させるものであってもよい。
【００２３】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明によれば、
レーザ照射部をマーキング面に対して常にレーザの焦点
距離の精度内に維持することができるようになることか
ら、レーザマーキングの品質の安定化を図ることができ
る。
レーザ照射部をマーキング面に対して常にレーザの焦点
距離の精度内に維持することができるようになることか
ら、レーザマーキングの品質の安定化を図ることができ
る。
【図１】本発明に係る一実施形態のレーザマーキング装
置の概略を示す正面図、側面図
置の概略を示す正面図、側面図
【図２】上記レーザマーキング装置の制御系の概略を示
すブロック図
すブロック図
【図３】レーザ変位計の原理を示す説明図
【図４】実施形態による操作手順を示すフローチャート
１０…コンベア １２…レーザヘッド １４…Ｚ軸稼働装置 １６…レーザ変位計 １８…制御装置 ２０…マグネット ２１…カメラ ２２…サーボモータ ２４…ボールネジ ２６…リニアガイド ２８…サーボモータドライバ ３０…レーザコントローラ ３２…コンベア用サーボモータドライバ Ｗ…鉄板
Claims (4)
- 【請求項１】載置手段に載置された対象物に、該対象物
の上方に配されたレーザ照射手段からレーザを照射して
マーキングするレーザマーキング装置において、 前記レーザ照射手段と前記対象物のマーキング面との距
離を変更する上下駆動手段と、 前記レーザ照射手段と前記対象物のマーキング面との距
離を測定する測距手段と、 測定された距離が、前記レーザ照射手段から照射される
レーザの焦点距離に一致するように、前記上下駆動手段
を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする
レーザマーキング装置。 - 【請求項２】請求項１において、 前記測距手段が、前記レーザ照射手段に一体化されたレ
ーザ変位計であることを特徴とするレーザマーキング装
置。 - 【請求項３】請求項１において、 前記上下駆動手段が、前記レーザ照射手段を前記対象物
に対して進退動させることを特徴とするレーザマーキン
グ装置。 - 【請求項４】請求項１において、 前記載置手段が、前記対象物を搬送する搬送手段として
の機能を備えていることを特徴とするレーザマーキング
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131371A JP2000317657A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | レーザマーキング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131371A JP2000317657A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | レーザマーキング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000317657A true JP2000317657A (ja) | 2000-11-21 |
Family
ID=15056383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11131371A Pending JP2000317657A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | レーザマーキング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000317657A (ja) |
Cited By (12)
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-
1999
- 1999-05-12 JP JP11131371A patent/JP2000317657A/ja active Pending
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