JPH06312280A - Method for laser beam marking onto steel plate - Google Patents
Method for laser beam marking onto steel plateInfo
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- JPH06312280A JPH06312280A JP5124646A JP12464693A JPH06312280A JP H06312280 A JPH06312280 A JP H06312280A JP 5124646 A JP5124646 A JP 5124646A JP 12464693 A JP12464693 A JP 12464693A JP H06312280 A JPH06312280 A JP H06312280A
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- B23K2103/04—Steel or steel alloys
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、鋼板表面にレーザマーキングを行
う装置においてショットブラスト加工等によって消えな
いような深いマーキングを均一のドットパターンで簡
潔、高速に行うレーザマーキング方法を提供せんとする
ものである。
【構成】 レーザにより鋼板にマーキングを行う装置に
おいて、刻印する文字、記号を線分の集合として認識
し、ガルバノスキャンミラーを各文字、記号を構成する
線分の始点と終点の2点の情報を基にガルバノスキャン
ミラーの位置を確認する事無くビームスポットを走査
し、かつノーマルパルスレーザを該線分集合の中の線分
の終点から始点への各線分間の切れ間の部分だけを発振
停止させる事により、鋼板への高速でかつ鮮明なマーキ
ングを可能とする、鋼板へのレーザマーキング方法。
(57) [Abstract] [Object] The present invention does not provide a laser marking method for performing simple, high-speed, deep marking with a uniform dot pattern that does not disappear due to shot blasting or the like in a device for laser marking on the surface of a steel sheet. It is what [Structure] In a device for marking a steel plate with a laser, characters and symbols to be engraved are recognized as a set of line segments, and a galvano-scan mirror is used to display information on two points, that is, the start point and the end point of the line segments that make up each character and symbol. The beam spot is scanned without confirming the position of the galvano-scan mirror based on it, and the normal pulse laser is oscillated only at the gaps between the line segments from the end point to the start point of the line segment set. A laser marking method for steel sheets that enables high-speed and clear marking on steel sheets.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームを使って
鋼板表面上にマーキングする方法に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for marking on the surface of a steel sheet using a laser beam.
【0002】[0002]
【従来の技術】鋼板表面上に製品番号、社標、検査機関
マークなどを刻印にて表示する方法としては、ハンマー
等を使って手作業で刻印する方法とハンマー落下式によ
る自動刻印機がある。しかし手作業では作業環境が悪い
上に時間が長くかかる、また自動刻印機は騒音や刻印ポ
ンチの消耗、文字サイズや刻印方向の変化に対応出来な
いといった欠点がある。このような事から、刻印状態が
鮮明で一様であり、自動化も容易であるレーザマーキン
グが考案されてきた。レーザマーキングされた鋼板は大
気暴露、ショットブラスト加工、熱処理等で消えないよ
うな深さが要求され、一般的には100μm程度以上の
深さでなければならない。そのためパルスあたりJオー
ダのエネルギーを持つ大出力のパルスレーザが必要とな
る。鋼板のレーザマーキング装置としては特公昭62ー
13117号公報に提案されているようなレーザビーム
を分割しファイバーで伝送して集光ヘッドに集め集光ヘ
ッドを動かすことによってマーキングを行う装置や特開
昭57ー142785号公報に提案されているような光
学系を搭載した移動台車をモーターによってスキャンし
てマーキングを行う方法がある。しかし前者はシャッタ
ーによりレーザ発振をコントロールしているため、また
後者は移動台車をモーターによってスキャンしているた
めどちらも時間がかかりすぎる欠点があった。また、ガ
ルバノスキャンミラーとレーザによるマーキング装置は
既にIC等へは実用化されているが、これは文字のサイ
ズも小さく、Qスイッチレーザを使用しマーキング深さ
も数μm程度でありこれをそのまま鋼板のマーキングと
して使うのは不可能である。また高繰り返しが可能なQ
スイッチレーザを用いているため、刻印する文字や記号
等をドットパターンとして表す方式であり、特開昭58
ー53444号公報に提案されているようなワンドット
ごとにガルバノスキャンミラー等のスキャン装置とレー
ザ発振のタイミングをとりながらマーキングする方法が
とられており、この方法だとデータのやりとりが複雑化
し、繰り返しの遅いノーマルパルスレーザを使用するマ
ーキングでは時間がかかる等の問題があった。2. Description of the Related Art As a method of marking a product number, a company mark, an inspection agency mark, etc. on the surface of a steel sheet, there are a method of manually marking with a hammer and an automatic marking machine by a hammer drop type. . However, there are drawbacks in that the manual work environment is bad and it takes a long time, and the automatic marking machine cannot cope with noise, consumption of the marking punch, and changes in the character size and marking direction. Under such circumstances, laser marking has been devised which has a clear and uniform marking state and is easy to automate. The laser-marked steel plate is required to have a depth that does not disappear by exposure to the atmosphere, shot blasting, heat treatment, etc. Generally, the depth must be about 100 μm or more. Therefore, a high-power pulse laser having an energy on the order of J per pulse is required. As a laser marking device for a steel sheet, a device for marking by dividing a laser beam as described in Japanese Patent Publication No. 62-13117 and transmitting it with a fiber and collecting it into a focusing head and moving the focusing head is disclosed. There is a method of performing marking by scanning a moving carriage equipped with an optical system as proposed in Japanese Patent Publication No. 57-142785 by a motor. But the former because control a laser oscillation by a shutter, and the latter has a disadvantage that neither too much time since the moving carriage to scan by a motor. Further, a marking device using a galvano scan mirror and a laser has already been put into practical use for ICs and the like, but this has a small character size, uses a Q-switch laser, and has a marking depth of about several μm. It cannot be used as a marking. Also, high repeatability Q
Since a switch laser is used, this is a method of representing characters or symbols to be engraved as a dot pattern.
A method of marking each dot while keeping the timing of laser oscillation with a scanning device such as a galvano scan mirror as proposed in Japanese Patent No. 53444 is adopted, and this method complicates data exchange, Marking using a normal pulse laser with slow repetition has a problem that it takes time.
【0003】こうした問題を解決する手段として発明者
らは特願平04ー232575号により、鋼板へのレー
ザマーキング装置において、ノーマルパルスレーザと、
レーザビームをスキャンする2組のガルバノスキャンミ
ラーからなるビームスキャンニング系と、該ガルバノス
キャンミラーを駆動する駆動系と、レーザビームを集光
するfθレンズあるいはミラーと、マーキング情報を処
理する制御コンピュータと、刻印を行わない部分におい
てレーザの発振を停止するようレーザ発振器の発振を制
御するパルス制御系とを備えた事を特徴とする鋼板への
レーザマーキング装置、ならびに該レーザマーキング装
置において、刻印する文字、記号をドットの集合ではな
く、線分の集合として認識し、ガルバノスキャンミラー
を各文字、記号を構成する線分の始点と終点の2点の情
報を基に走査し、さらに該ガルバノスキャンミラーの駆
動信号に、駆動信号に対して実際のガルバノスキャンミ
ラーの動きが遅れる事を想定し、それに対応したある待
ち時間をあらかじめ入れる事によりガルバノスキャンミ
ラーの位置を確認する事無くビームスポットを走査し、
かつノーマルパルスレーザを該ガルバノスキャンミラー
に合わせたあらかじめ求めたタイミングでパルス制御系
により該線分集合の中の線分の終点から始点への各線分
間の切れ間の部分だけを発振停止させ、刻印中にはガル
バノスキャンミラーによるレーザビームの走査位置の情
報を全く認識する事無く、独立に自由発振させる事によ
り、鋼板への高速でかつ鮮明なマーキングを可能とす
る、鋼板へのレーザマーキング方法の発明を特許出願中
である。As a means for solving such a problem, the inventors of the present invention have disclosed in Japanese Patent Application No. 04-232575 that a normal pulse laser is used in a laser marking device for a steel sheet.
A beam scanning system composed of two sets of galvano scan mirrors for scanning the laser beam, a drive system for driving the galvano scan mirrors, an fθ lens or mirror for condensing the laser beam, and a control computer for processing marking information. A laser marking device for a steel plate, which comprises a pulse control system for controlling the oscillation of a laser oscillator so as to stop the oscillation of the laser in a portion where the marking is not performed, and the marking character in the laser marking device. , The symbol is recognized not as a set of dots but as a set of line segments, and the galvanoscan mirror is scanned based on the information of two points of the start and end points of the line segments forming each character and symbol, and further the galvanoscan mirror Drive signal, the actual movement of the galvano scan mirror is delayed with respect to the drive signal. Assuming things, by putting in advance a certain waiting time corresponding thereto scans without beam spot to check the position of the galvano-scan mirror,
In addition, the pulse control system stops the oscillation of only the gap between the line segments in the line segment set from the end point to the start point of the normal pulse laser at a pre-determined timing matched with the galvano scan mirror, and during engraving. The invention of a laser marking method for a steel sheet enables high-speed and clear marking on a steel sheet by freely oscillating independently without recognizing the information on the scanning position of the laser beam by the galvano scan mirror. Is pending.
【0004】しかし発明者らの前記発明においては、実
際に刻印している場所を逐次センシングしながら刻印し
ているわけではないため、例えば、文字中に線分の交差
する箇所が存在すると、偶然に交差点付近にレーザを複
数回照射し、交差点付近の刻印のみが深くなる可能性が
ある。鋼板への刻印においては、鋼板の特性維持のため
刻印の穴形状が細かく規定されている場合も多く、こう
した部分的に刻印が深く入ることは鋼板の特性を劣化さ
せる恐れがあるという問題がある。However, in the above-mentioned inventions of the inventors, since the marking is not performed while sequentially sensing the actual marking position, for example, if there is a point where a line segment intersects in a character, it happens to occur. In addition, there is a possibility that only the marking near the intersection will become deeper by irradiating the laser near the intersection multiple times. In the engraving of steel sheets, the hole shape of the engraving is often specified in detail in order to maintain the characteristics of the steel sheet, and there is a problem that such deep engraving of the engravings may deteriorate the characteristics of the steel sheet. .
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋼板表面に
レーザマーキングを行う装置においてショットブラスト
加工等によって消えないような深く、かつ均一なマーキ
ングを均一のドットパターンで簡潔、高速に行うレーザ
マーキング方法を提供せんとするものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is a laser marking method for performing a deep and uniform marking with a uniform dot pattern at a simple and high speed so as not to be erased by shot blasting in a device for laser marking on the surface of a steel sheet. It is intended to provide a method.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の要旨とするところは、ノーマルパルスレー
ザと、レーザビームをスキャンする2組のガルバノスキ
ャンミラーからなるビームスキャンニング系と、該ガル
バノスキャンミラーを駆動する駆動系と、レーザビーム
を集光するfθレンズあるいはミラーと、マーキング情
報を処理する制御コンピュータと、刻印を行わない部分
においてレーザの発振を停止するようレーザ発振器の発
振を制御するパルス制御系とを備えた レーザにより鋼
板にマーキングを行う装置を用いて鋼板表面に刻印する
方法において、刻印する文字、記号をドットの集合では
なく、線分の集合として認識し、かつ文字あるいは記号
中の線分の交差する箇所では交差する線分の1本を除く
他の線分を交差点の前後で中断したパターンにより構成
し、ガルバノスキャンミラーを各文字、記号を構成する
線分の始点と終点の2点の情報を基に走査し、さらに該
ガルバノスキャンミラーの駆動信号に、駆動信号に対し
て実際のガルバノスキャンミラーの動きが遅れる事を想
定し、それに対応したある待ち時間をあらかじめ入れる
事によりガルバノスキャンミラーの位置を確認する事無
くビームスポットを走査し、かつノーマルパルスレーザ
を該ガルバノスキャンミラーに合わせたあらかじめ求め
たタイミングでパルス制御系により該線分集合の中の線
分の終点から始点への各線分間の切れ間の部分だけを発
振停止させ、刻印中にはガルバノスキャンミラーによる
レーザビームの走査位置の情報を全く認識する事無く独
立に自由発振させる事により、鋼板への高速でかつ鮮明
なマーキングを可能とする鋼板へのレーザマーキング方
法である。The gist of the present invention for solving the above problems is to provide a normal pulse laser and a beam scanning system comprising two sets of galvano scan mirrors for scanning a laser beam, A drive system for driving the galvanoscan mirror, an fθ lens or mirror for converging a laser beam, a control computer for processing marking information, and a laser oscillator for stopping laser oscillation in a portion where no marking is performed. In the method of marking on the surface of a steel sheet using a device that marks a steel sheet with a laser equipped with a pulse control system for controlling, the letters and symbols to be marked are recognized not as a set of dots but as a set of line segments and Or, at the point where the line segments in the symbol intersect, other line segments except one that intersect The galvanoscan mirror is configured by a pattern that is interrupted later, and the galvanoscan mirror is scanned based on the information of two points of the start point and the end point of the line segment that configures each character and symbol. On the other hand, assuming that the actual movement of the galvano-scan mirror is delayed, a certain waiting time corresponding to that is inserted in advance to scan the beam spot without confirming the position of the galvano-scan mirror, and the normal pulse laser is used to scan the beam spot. At the timing determined in advance according to the scan mirror, the pulse control system stops the oscillation of only the gap between the line segments from the end point to the start point of the line segment set, and the laser by the galvano scan mirror during the marking. Freely oscillates independently without recognizing beam scanning position information It is a high speed and the laser marking method of the steel sheet to enable a clear marking.
【0007】[0007]
【作用】図1に本発明に使用するレーザマーキング装置
の概略を示す。ノーマルパルスYAGレーザ発振器1か
ら発したレーザビーム2は2組のガルバノスキャンミラ
ー3、4を利用した高速、高精度ビームスキャニング系
9に導かれている。ガルバノスキャンミラー3、4は、
駆動系10によって2次元にレーザビームを移動させ、
さらにレーザビームはfθレンズ(あるいはミラー)5
によって鋼板表面上にスポットで集光される。一方、制
御コンピュータ6およびパルス制御系7はマーキング情
報の処理およびレーザ発振器1の制御を行うためのもの
である。サイドノズル8は加工のさいの蒸発の促進、溶
融物の除去のため乾燥空気、アルゴン等のガスを加工点
に吹き付けるためのものである。マーキングの情報は、
制御コンピュウータに入力されるマーキングパラメータ
とマーキングデータで構成される。マーキングパラメー
タは、文字の大きさ、文字の位置の指定であり、マーキ
ングデータはレーザマーキングする文字の配列を指定す
るものである。この2つの情報とマーキング開始命令に
より、制御コンピュータはあらかじめ作られている文字
形成のためのプログラムを動作させ、刻印する文字、記
号等をパターン化されたデータにし、駆動系10を通し
てガルバノスキャンミラー3、4をスキャンさせる。レ
ーザ発振器1は、最初に周波数、出力の設定したあとは
マーキングの開始点で発振開始の信号を制御コンピュー
タからパルス制御系を通して受信し、発振を開始する。FIG. 1 schematically shows a laser marking device used in the present invention. A laser beam 2 emitted from a normal pulse YAG laser oscillator 1 is guided to a high-speed and high-precision beam scanning system 9 using two sets of galvano scan mirrors 3 and 4. Galvano scan mirrors 3 and 4
The laser beam is moved two-dimensionally by the drive system 10,
Further, the laser beam is fθ lens (or mirror) 5
Is focused by a spot on the surface of the steel sheet. On the other hand, the control computer 6 and the pulse control system 7 are for processing marking information and controlling the laser oscillator 1. The side nozzle 8 is for spraying a gas such as dry air or argon to a processing point for promoting evaporation during processing and removing a molten material. The marking information is
It consists of marking parameters and marking data input to the control computer. The marking parameter is to specify the size of the character and the position of the character, and the marking data is to specify the array of characters to be laser-marked. Based on these two pieces of information and the marking start command, the control computer operates a pre-made program for forming characters to form the characters and symbols to be engraved into patterned data, and through the drive system 10, the galvano scan mirror 3 4 is scanned. The laser oscillator 1 receives an oscillation start signal from the control computer through the pulse control system at the marking start point after first setting the frequency and output, and starts oscillation.
【0008】次に図2に示すマーキング時の信号のタイ
ミングチャートを元に実際の動作を説明する。図2
(a)(b)は制御コンピュータからの命令を元に駆動
系からガルバノスキャンミラーに送られる信号、(c)
は制御コンピュータからパルス制御系に送られる信号、
(d)はパルス制御系からレーザ発振器に送られる信
号、(e)はレーザ発振器の出力、(f)は実際の刻印
である。制御コンピュータは移動命令速度に対して、実
際のガルバノスキャンミラーの移動速度が遅れる事を見
越して、ガルバノスキャンミラーの移動パターンの変化
箇所においてあらかじめ設定した一定の待ち時間(〜
、〜、〜、〜)を組み込んで刻印のパタ
ーン命令を駆動系に送信する。この待ち時間はあらかじ
め設定された一定の時間であり、刻印する文字、記号の
曲がり、切れ目などビームスポットの移動パターンが変
化する時にガルバノスキャンミラーによるビームスポッ
トの軌跡が正確に刻印すべき箇所を通過する様に設ける
時間である。ガルバノスキャンミラーはこの信号に従っ
てビームスポットを走査し、の様にレーザ発振
のon/offの場所に確かにビームスポットが来た事
をいちいち確認する信号を送信する事はしない。制御コ
ンピュータは、パルス制御系に向けてはレーザ発振開
始、終了の命令を刻印の必要箇所、不要箇所をガルバノ
スキャンミラーへの動作信号にもとずいてあらかじめ決
めた時間で送信する。パルス制御系はレーザ繰り返しに
相当するパルス周期の信号を前記レーザ発振開始、終了
の信号に合わせてレーザ発振器に送信する。これからわ
かる様に、制御コンピュータは一方的に駆動系およびパ
ルス制御系に向けて命令を送信するのみであって、ガル
バノスキャンミラーのスキャンによるビームスポットの
位置を確認する事無くレーザを発振、停止させ刻印を進
めていく。Next, the actual operation will be described based on the timing chart of the signal at the time of marking shown in FIG. Figure 2
(A) and (b) are signals sent from the drive system to the galvanoscan mirror based on a command from the control computer, (c)
Is a signal sent from the control computer to the pulse control system,
(D) is a signal sent from the pulse control system to the laser oscillator, (e) is the output of the laser oscillator, and (f) is the actual marking. The control computer anticipates that the actual movement speed of the galvanoscan mirror will be delayed with respect to the movement command speed, so that a predetermined waiting time (~
, ~, ~, ~) Are incorporated and the pattern command of the marking is transmitted to the drive system. This waiting time is a preset fixed time, and when the movement pattern of the beam spot changes, such as when the characters or symbols to be engraved are bent or broken, the trajectory of the beam spot by the galvano scan mirror passes through the point that should be engraved accurately. It is time to set it up. The galvanoscan mirror scans the beam spot according to this signal, and does not send a signal for confirming that the beam spot has certainly arrived at the on / off position of laser oscillation. The control computer transmits a laser oscillation start / end command to the pulse control system at a predetermined time based on the operation signal to the galvano scan mirror, indicating the necessary and unnecessary portions for marking. The pulse control system transmits a signal having a pulse period corresponding to laser repetition to the laser oscillator in accordance with the laser oscillation start and end signals. As can be seen, the control computer unilaterally only sends commands to the drive system and the pulse control system, and oscillates and stops the laser without checking the position of the beam spot by scanning the galvano scan mirror. I will proceed with the engraving.
【0009】こうした、刻印中のビームスポットの位置
を逐次センシング・制御しない方法においては、図3に
示すように刻印文字、記号中に交差点がある場合、その
交差点にレーザビームを二度打ちする恐れがある。ある
いは完全に重ならなくとも部分的に刻印ドットが重なっ
てしまうことが考えられる。本発明が対称とする鋼板の
中には特殊用途に用いるため、その特性が厳しく管理さ
れているものも多く、刻印のドット形状についても鋼板
特性の劣化を防ぐために、深さ、曲率が規定されている
場合がある。そこで本発明ではこのようなドットの重な
りを避けるため、刻印する文字、記号のデータを作成す
る際に図4に示すようにあらかじめ交差点においては、
一本の線分を除き他の線分については交差点の前後で線
分が中断しているように作成しておく方法をとる。これ
により二度打ちや、部分的な重なりによる刻印ドットの
深さ、形状の変化がない、均一なドットによる刻印が可
能となる。In such a method in which the position of the beam spot during marking is not sequentially sensed and controlled, if there is an intersection in the marking character or symbol as shown in FIG. 3, there is a risk that the laser beam will be hit twice at that intersection. There is. Alternatively, it is possible that the marking dots partially overlap even if they do not completely overlap. Since many of the steel sheets to which the present invention is symmetrical are used for special purposes, their characteristics are strictly controlled, and the dot shape of the engraving is defined in terms of depth and curvature in order to prevent deterioration of steel sheet characteristics. There is a case. Therefore, in the present invention, in order to avoid such dot overlap, when creating data of characters and symbols to be imprinted, as shown in FIG.
Except for one line segment, other line segments are created so that the line segments are interrupted before and after the intersection. As a result, it is possible to carry out double-printing and uniform marking with no change in the marking dot depth or shape due to partial overlap.
【0010】従来のマーキング法では(例えば特開昭5
8ー53444号公報)文字を全てのドット情報に分解
し、ガルバノスキャンミラーが所定のドットに移動した
事をそのつど確認してレーザ照射を行っていたため、送
受信の回数が非常に多くなり、その結果マーキングに占
める信号のやり取りの時間が多くなり、マーキングに掛
かる時間が長くなっていた。これに対し、本発明は制御
コンピュータが一方的に指令を送り、ガルバノスキャン
ミラーとレーザ発振器を独立に制御するためこれらに掛
かる時間が大幅に節約され、高速なマーキングが可能と
なる。刻印される文字、記号を構成するドット間の距離
は周波数とガルバノミラーの速度によって決定されるた
め、文字の大きさに応じて、視認性を損なわないように
パルス数を決定する。一般的にはこの距離はドットの中
心間の距離をドット径の0.2〜2倍程度以内にすれば
充分である。このときに1ドットの深さはショットブラ
スト加工等で消えないように100μm程度以上が要求
されるため、レーザパルスのエネルギーは1J程度以上
が要求され、パルス繰り返し数も実用を考えると30H
z程度以上が必要とされる。こうした発振条件から鋼板
へのマーキングにはQスイッチでは不可能で、ノーマル
パルスレーザを使用する事が望ましい。In the conventional marking method (for example, Japanese Patent Laid-Open No.
(8-53444 gazette) Characters are decomposed into all dot information, and laser irradiation is performed after confirming that the galvanoscan mirror has moved to a predetermined dot each time, so the number of transmissions and receptions becomes very large. As a result, the time required for exchanging signals in marking was increased, and the time required for marking was increased. On the other hand, in the present invention, the control computer sends a command unilaterally and controls the galvanoscan mirror and the laser oscillator independently, so that the time required for them is greatly saved and high-speed marking is possible. Since the distance between the dots forming the characters or symbols to be engraved is determined by the frequency and the speed of the galvanometer mirror, the number of pulses is determined according to the size of the characters so as not to impair the visibility. Generally, this distance is sufficient if the distance between the centers of the dots is within 0.2 to 2 times the dot diameter. At this time, the depth of 1 dot is required to be about 100 μm or more so as not to be erased by shot blasting or the like, so the energy of the laser pulse is required to be about 1 J or more, and the pulse repetition rate is 30
z or more is required. It is not possible to use a Q switch to mark the steel sheet under such oscillation conditions, and it is desirable to use a normal pulse laser.
【0011】また図2の各信号は便宜的に電圧信号で示
しているが、TTL等の無電圧の信号を用いる事ももち
ろん可能である。Although each signal in FIG. 2 is shown as a voltage signal for the sake of convenience, it is of course possible to use a non-voltage signal such as TTL.
【0012】[0012]
【実施例】図5は実施例で使用した刻印装置の構成図で
ある。実施例ではパルス制御系7をパルスジェネレータ
11とゲート制御器12により構成した。YAGレーザ
発振器1の発振周波数をパルスジェネレータ11により
直接制御するのではなく、制御コンピュータ6からゲー
ト制御器12に向けレーザ発振on/offの信号を送
り、ゲート制御器12によりパルスジェネレータの信号
にゲートを掛け図2の(d)の信号を作り、レーザ発振
器の制御を行った。また、ガルバノスキャンミラー駆動
系10はガルバノスキャンミラー制御器13とガルバノ
スキャンミラードライバー14で構成した。制御コンピ
ュータからの駆動信号をガルバノスキャンミラー制御器
13内でDA変換し、ガルバノスキャンミラードライバ
ー14に送り、図2(a)(b)の信号を作りX方向用
ガルバノスキャンミラー3とY方向用ガルバノスキャン
ミラー4を駆動した。本発明の制御系はこの様に簡単な
制御器の組み合わせにより構成する事ができ、装置の製
作が容易である事も特徴の一つである。EXAMPLE FIG. 5 is a block diagram of the marking device used in the example. In the embodiment, the pulse control system 7 is composed of the pulse generator 11 and the gate controller 12. Instead of directly controlling the oscillation frequency of the YAG laser oscillator 1 by the pulse generator 11, a laser oscillation on / off signal is sent from the control computer 6 to the gate controller 12, and the gate controller 12 gates the pulse generator signal. The signal of (d) of FIG. 2 was produced by multiplying by, and the laser oscillator was controlled. The galvano scan mirror drive system 10 is composed of a galvano scan mirror controller 13 and a galvano scan mirror driver 14. The drive signal from the control computer is DA converted in the galvanoscan mirror controller 13 and sent to the galvanoscan mirror driver 14 to generate the signals shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), and the galvanoscan mirror 3 for the X direction and the Y direction. The galvanoscan mirror 4 was driven. One of the features of the control system of the present invention is that it can be constructed by combining such simple controllers and that the device can be easily manufactured.
【0013】上記のレーザマーキング装置において、レ
ーザ発振器は最大定格出力400WのノーマルパルスY
AGレーザ発振器を用い、パルスエネルギー3J/P、
繰り返し130ppsの条件で刻印を行った。光学系は
f=100mmのfθレンズを使用した。熱延板に“A
BCDEFGHI”のアルファベット9文字を、各文字
サイズ8mm角で刻印したところ刻印時間約2.5秒で
刻印を終了した。刻印された各文字を形成するレーザ照
射痕は、穴径500μm、穴深さ500μmであり、鋼
板の刻印に必要な条件を充分満たすものであり、さらに
文字の線分交差点付近におけるドットの重なりもみとめ
られず均一なドットによる刻印が実現された。また同様
の刻印を文字をドット情報に分解し、1ドット毎にガル
バノスキャンミラーの位置を確認してレーザビームを照
射する従来のIC等で使用されていたマーキング方法を
用いて行った場合、刻印時間は約8秒であり、本発明に
より従来の刻印技術に比べ3倍以上の高速度刻印を実現
することができた。In the above laser marking apparatus, the laser oscillator is a normal pulse Y with a maximum rated output of 400 W.
Using an AG laser oscillator, pulse energy 3 J / P,
The marking was repeated under the condition of 130 pps. The optical system used an fθ lens with f = 100 mm. "A" on hot rolled sheet
The 9 letters of BCDEFGHI ”were engraved with each character size of 8 mm square, and the engraving was completed in about 2.5 seconds. The laser irradiation mark forming each engraved character had a hole diameter of 500 μm and a hole depth. The size is 500 μm, which sufficiently satisfies the conditions necessary for marking steel plates, and the dot overlapping near the intersections of the line segments of the characters was not found, and the marking with uniform dots was realized. When the marking method used in the conventional IC etc. which decomposes into dot information and confirms the position of the galvanoscan mirror for each dot and irradiates the laser beam, the marking time is about 8 seconds. According to the present invention, it is possible to realize high-speed marking three times or more compared with the conventional marking technology.
【0014】また本発明のレーザにはYAGレーザばか
りではなく、パルス発振のCO2レーザを用いても可能で
ある。そして、本実施例では使用しなかったが、レーザ
ビームをガルバノスキャンミラーまで、導くのに光ファ
イバーを用いたほうがビームの取扱いが簡単で装置構成
も簡潔になる。Further, not only a YAG laser but also a pulsed CO2 laser can be used as the laser of the present invention. Although not used in this embodiment, using an optical fiber to guide the laser beam to the galvanoscan mirror simplifies the beam handling and simplifies the device configuration.
【0015】[0015]
【発明の効果】本発明により鋼板への高速で、鮮明なレ
ーザマーキングが可能となった。EFFECTS OF THE INVENTION The present invention enables high-speed and clear laser marking on a steel sheet.
【図1】レーザマーキング装置概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a laser marking device.
【図2】本発明のレーザマーキング方法概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of a laser marking method of the present invention.
【図3】交差点における刻印ドット不均一の場合の概念
図である。FIG. 3 is a conceptual diagram in the case where marking dots are not uniform at intersections.
【図4】本発明の交差点での刻印ドット不均一発生回避
方法の概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram of a method for avoiding the occurrence of marking dot nonuniformity at intersections according to the present invention.
【図5】本発明の実施例で使用したレーザマーキング装
置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a laser marking device used in an example of the present invention.
1 ノーマルパルスYAGレーザ発振器 2 レーザビーム 3,4 ガルバノスキャンミラー 5 fθレンズ(ミラー) 6 制御コンピュータ 7 パルス制御系 8 サイドノズル 9 ビームスキャニング系 10 ガルバノスキャンミラー駆動系 11 パルスジェネレータ 12 ゲート制御器 13 ガルバノスキャンミラー制御器 14 ガルバノスキャンミラードライバー 1 Normal pulse YAG laser oscillator 2 Laser beam 3,4 Galvano scan mirror 5 fθ lens (mirror) 6 Control computer 7 Pulse control system 8 Side nozzle 9 Beam scanning system 10 Galvano scan mirror drive system 11 Pulse generator 12 Gate controller 13 Galvano Scan mirror controller 14 Galvano scan mirror driver
Claims (1)
をスキャンする2組のガルバノスキャンミラーからなる
ビームスキャンニング系と、該ガルバノスキャンミラー
を駆動する駆動系と、レーザビームを集光するfθレン
ズあるいはミラーと、マーキング情報を処理する制御コ
ンピュータと、刻印を行わない部分においてレーザの発
振を停止するようレーザ発振器の発振を制御するパルス
制御系とを備えたレーザにより鋼板にマーキングを行う
装置を用いて鋼板表面に刻印する方法において、 刻印する文字、記号をドットの集合ではなく、線分の集
合として認識し、かつ文字あるいは記号中の線分の交差
する箇所では交差する線分の1本を除く他の線分を交差
点の前後で中断したパターンにより構成し、ガルバノス
キャンミラーを各文字、記号を構成する線分の始点と終
点の2点の情報を基に走査し、さらに該ガルバノスキャ
ンミラーの駆動信号に、駆動信号に対して実際のガルバ
ノスキャンミラーの動きが遅れる事を想定し、それに対
応したある待ち時間をあらかじめ入れる事によりガルバ
ノスキャンミラーの位置を確認する事無くビームスポッ
トを走査し、かつノーマルパルスレーザを該ガルバノス
キャンミラーに合わせたあらかじめ求めたタイミングで
パルス制御系により該線分集合の中の線分の終点から始
点への各線分間の切れ間の部分だけを発振停止させ、刻
印中にはガルバノスキャンミラーによるレーザビームの
走査位置の情報を全く認識する事無く、独立に自由発振
させる事により、鋼板への高速でかつ鮮明なマーキング
を可能とする、鋼板へのレーザマーキング方法。1. A beam scanning system comprising a normal pulse laser, two sets of galvano scan mirrors for scanning the laser beam, a drive system for driving the galvano scan mirror, and an fθ lens or mirror for condensing the laser beam. And a control computer that processes the marking information and a pulse control system that controls the oscillation of the laser oscillator so as to stop the oscillation of the laser in the portion where the marking is not performed. In the method of marking on the surface, the characters or symbols to be marked are recognized not as a set of dots but as a set of line segments, and at the intersection of line segments in a character or symbol, one line segment that intersects is excluded. The line segment is composed of a pattern that is interrupted before and after the intersection. Scanning based on the information of the two points of the start point and the end point of the line segment that makes up the signal, and assuming that the drive signal of the galvanoscan mirror delays the actual movement of the galvanoscan mirror with respect to the drive signal, The beam spot is scanned without confirming the position of the galvanoscan mirror by inserting a certain waiting time corresponding to it, and the line is controlled by the pulse control system at a predetermined timing matched with the normal pulse laser to the galvanoscan mirror. Oscillation is stopped only at the breaks between each line segment from the end point to the start point in the segment set, and during engraving, the information on the laser beam scanning position by the galvano scan mirror is not recognized at all and can be set independently. Laser marking method for steel plates that enables high-speed and clear marking on steel plates by oscillating .
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1993
- 1993-04-30 JP JP5124646A patent/JP2811270B2/en not_active Expired - Fee Related
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