JPH0733475U - レーザマーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動する対象物の表面に図形要素を正確に描
くことができるレーザマーキング装置を提供する。 【構成】 レーザマーキング装置は、Ｘ軸スキャナ８及
びＹ軸スキャナ９を制御するコントローラ40を具えてい
る。コントローラ40に装備されたＣＰＵ１は、位置検出
器42から対象物の変位情報が入力されると、該変位情報
に基づいて、対象物の位置変化に応じた位置補正データ
Ｂｘ、Ｂｙを作成する。該位置補正データは、夫々Ｘ加
算器50及びＹ加算器51へ送られて座標データＡｘ、Ａｙ
と加算され、補正座標データＡｘ′、Ａｙ′が作成され
る。そして、該補正座標データに基づいて、Ｘ軸スキャ
ナ８及びＹ軸スキャナ９によるレーザビームの走査が行
なわれる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、対象物体にレーザビームを照射して、該対象物体上に文字、記号等 の図形を描画するレーザマーキング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

レーザマーキング装置は、レーザ源として例えばＣＯ₂レーザを具え、該ＣＯ₂ レーザからのレーザ光を、ガルバノミラー等から構成されるスキャナーを経て、 対象物の表面に照射し、スキャナーの偏向動作をコンピュータ制御することによ って、対象物表面に図形を描くものである。 例えば図１の如く、ベルトコンベア等の運搬台(41)によって搬送される対象物 (81)に所定の図形を描く場合、従来のレーザマーキング装置においては、対象物 (81)がマーキングヘッド(80)の下方位置まで搬送されたとき、運搬台(41)を停止 させて、静止した対象物(81)の表面に、マーキングヘッド(80)からレーザビーム を照射しつつ、該レーザビームをＸ軸及びＹ軸方向に走査するのである。

【０００３】

【考案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おいては、図形描画中は、対象 物は静止していなければならないので、図１に示す如く運搬台(41)によって搬送 される複数の対象物(81)に対して連続的に図形を描画する場合には、図形描画の 都度、運搬台(41)を停止させねばならず、生産効率が悪い問題があった。 本考案は、対象物を移動させながら、対象物上に図形要素を正確に描くことが できるレーザマーキング装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】

本考案に係るレーザマーキング装置は、レーザ源と、レーザ源からのレーザ光 を２次元方向へ偏向せしめる光学走査系と、光学走査系の動作を制御する制御系 と、移動する対象物の変位情報を入力する手段とを具えている。 制御系には、図形を構成する複数のドットの座標データを発生する座標発生手 段と、前記変位情報に基づいて、対象物の位置変化分だけ座標データを前記位置 変化の方向に補正する座標補正手段とが設けられ、該座標補正手段から得られる 補正座標データが光学走査系へ供給される。

【０００５】

【作用】

上記レーザマーキング装置において、レーザ光による走査は、対象物の移動を 停止させることなく行なわれる。この過程で、対象物の位置変化を表わす変位情 報は刻々と制御系へ入力される。 一方、座標発生手段から得られる座標データは、静止している対象物に対する 相対的なドットの座標を表わしている。 光学走査系の動作において、座標発生手段からの座標データに応じて、例えば レーザ光をＸ軸方向(或いはＹ方向)に走査すべき場合には、対象物のＸ軸方向( 或いはＹ方向)の位置変化分だけ、図形を構成するドットのＸ軸座標値(或いはＹ 軸座標値)が補正されて、前記対象物上の相対座標から絶対座標へ座標変換が施 されることになる。該絶対座標上の座標データ(補正座標データ)によれば、移動 中の対象物に対しても正確な描画が行なわれる。

【０００６】

【考案の効果】

本考案に係るレーザマーキング装置によれば、対象物を移動させながら、対象 物上に図形要素を正確に描くことができるので、複数の対象物に連続的にマーキ ングを施す際、高い生産能率が得られる。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の一実施例につき、図面に沿って詳述する。 図１に示すように、対象物(81)は運搬台(41)に載置されて、一方向に搬送され る。搬送速度は例えば４０m／minである。運搬台(41)には、ロータリエンコーダ 等から構成される位置検出器(42)が取り付けられ、対象物(81)の移動距離を検出 している。位置検出器(42)は、図２(a)に示すように運搬台(41)の移動距離に応 じたエンコーダパルスＰを発するものである。 運搬台(41)の上方には、支持アーム(43)を介して、ＣＯ₂レーザ及び光学走査 系を内蔵したマーキングヘッド(80)が取り付けられ、ビーム出射口を対象物(81) の表面へ向けている。 マーキングヘッド(80)は、後述のコントローラ(40)に連繋されて、ＣＯ₂レー ザのＯＮ／ＯＦＦ動作及び光学走査系の偏向動作が制御されている。マーキング ヘッド(80)のレーザ走査速度は例えば３０００mm／secである。 前記位置検出器(42)から得られる位置検出信号はコントローラ(40)へ送出され て、コントローラ(40)による光学走査系の制御に供される。

【０００８】 図３は、コントローラ(40)の内部構成を表わしており、ＣＰＵ(１)のアドレス バス及びデータバスには、ＲＯＭ(２)及びＲＡＭ(３)が接続されると共に、グラ フィック描画用のＬＳＩであるＧＤＣ(グラフィックディスプレイコントローラ) (４)が接続されている。ＧＤＣ(４)としては、例えばＮＥＣ社製「μＰＣ７２１ ２３」を採用することが出来る。

【０００９】 ＲＯＭ(２)には、各種図形を構成する複数の線要素の夫々について図形データ が格納されている。図形データには、線要素の線種(直線、楕円等)と、線要素の 始点及び終点の座標、更に楕円の場合は中心の座標と長軸及び短軸の長さが格納 されている。更に図形データには、線要素の始点でレーザをＯＮ、終点でレーザ をＯＦＦとするためのレーザＯＮ／ＯＦＦ基礎データが含まれる。

【００１０】 ＣＰＵ(１)は、ＲＯＭ(２)に登録されているコンピュータプログラムを実行し て、前記図形データを含む図形描画コマンドを作成し、該コマンドをＧＤＣ(４) へ供給する。ＧＤＣ(４)は、ＣＰＵ(１)からの１つの線要素についてのコマンド を受け取ると、該コマンドに基づいて、該線要素の始点と終点を繋ぐ多数の軌跡 点の座標データを算出すると共に、前記レーザＯＮ／ＯＦＦ基礎データに基づい て軌跡点に対応するレーザＯＮ／ＯＦＦデータを算出する。ＧＤＣ(４)のデータ 出力速度は、例えば１本の直線を描画する場合、１座標の出力時間が０.２μｓ であって、後述するＸ軸スキャナー(８)及びＹ軸スキャナー(９)の動作速度(１ 座標当り少なくとも５.０μｓ)と比較して、遥かに高速である。

【００１１】 ＧＤＣ(４)によって算出された座標データ及びレーザＯＮ／ＯＦＦデータは夫 々、グラフィックアドレスバスＧＡ及びグラフィックデータバスＧＤを通じてＦ ＩＦＯメモリ(５)へ送出される。 ＦＩＦＯメモリ(５)は、例えば６４個分の軌跡点についてのデータを格納し得 る容量を有しており、各アドレスへ順番にデータが格納され、格納されたデータ は一定速度で順次読み出される。

【００１２】 ＦＩＦＯメモリ(５)から一定速度で出力されるデータの内、Ｘ軸方向の座標デ ータＡｘはＸ加算器(50)の第１の入力端へ、Ｙ軸方向の座標データＡｙはＹ加算 器(51)の第１の入力端へ入力される。 又、ＦＩＦＯメモリ(５)から出力されるレーザＯＮ／ＯＦＦデータＤは、レー ザ制御回路(13)へ送られて、ＣＯ₂レーザ(14)をＯＮ／ＯＦＦ制御するための制 御信号が作成される。

【００１３】 一方、位置検出器(42)からのエンコーダパルスＰはラッチ回路(20)及びリセッ ト信号作成回路(44)の各タイミング信号入力端へ接続される。ラッチ回路(20)の データ入力ポートには、カウンタ(21)を介して基準クロック回路(22)が接続され ている。カウンタ(21)には、リセット信号作成回路(44)からリセット信号ＲＥが 入力される。 カウンタ(21)は、リセット信号ＲＥによってエンコーダパルスＰの周期Ｔ毎に リセットされつつ、図２(ｂ)の如く該周期Ｔ内に発生する基準クロック回路(22) からのクロックＣＬＫをカウントし、該カウント値をラッチ回路(20)へ出力する 。そして、ＣＰＵ(１)からアドレスバスを経てラッチ回路(20)へデータ読出し指 令が発せられると、ラッチ回路(20)にラッチされているデータがデータバスを経 てＣＰＵ(１)に読み込まれることになる。これに応じて、ＣＰＵ(１)は、Ｘ軸方 向についての位置補正データＢｘと、Ｙ軸方向についての位置補正データＢｙを 算出する。この際の演算処理については後述する。

【００１４】 ＣＰＵ(１)のデータバスには、前記Ｘ軸方向についての位置補正データＢｘを ラッチすべきラッチＸ(10)と、前記Ｙ軸方向についての位置補正データＢｙをラ ッチすべきラッチＹ(11)が接続され、夫々の出力端はＸ加算器(50)及びＹ加算器 (51)の各第２入力端へ接続されている。 Ｘ加算器(50)及びＹ加算器(51)の出力端は夫々Ｄ／Ａコンバータ(６)(７)を介 して、Ｘ軸スキャナ(８)及びＹ軸スキャナ(９)へ連繋している。

【００１５】 以下、図１に示す如く対象物(81)が運搬台(41)によってＸ軸方向に搬送される 場合のレーザマーキング装置の動作について説明する。 位置検出器(42)は、運搬台(41)の移動距離に応じて、図２(a)に示すエンコー ダパルスＰを発生し、該パルスＰはリセット信号作成回路(44)へ送られて、カウ ンタ(21)がリセットされる。カウンタ(21)は、リセットされると同時に、基準ク ロック回路(22)からのクロックＣＬＫのカウントを開始する。そして、次のエン コーダパルスＰが発生したとき、該パルスＰがラッチ回路(20)へ送られることに よって、カウンタ(21)のカウント値がラッチ回路(20)にラッチされるのである。 その後、ＣＰＵ(１)からラッチ回路(20)がアクセスされることによって、前記カ ウント値がＣＰＵ(１)に取り込まれる。これに応じて、ＣＰＵ(１)は前記カウン ト値を時間換算して、周期Ｔを算出する。

【００１６】 更にＣＰＵ(１)は、周期Ｔの値に基づいて、Ｘ軸方向についての位置補正デー タＢｘと、Ｙ軸方向についての位置補正データＢｙを算出する。実施例の場合、 運搬台(41)がＸ軸方向に移動しているから、位置補正データＢｙは零である。こ こで、エンコーダパルスＰの１周期Ｔ内に対象物(81)が移動する距離をｄ、Ｘ軸 スキャナ(８)による走査の単位距離、即ち図形を構成するドットのピッチをｂと すると、対象物(81)が１ドットピッチだけ移動するのに要する時間ｃは、下記数 １によって表わされる。

【００１７】

【数１】 ｃ＝ｂ／(ｄ／Ｔ)＝(ｂ／ｄ)×Ｔ

【００１８】 従って、対象物(81)がＸ軸の正の方向へ移動している場合には、時間ｃ当りに 、座標データを１ドット分だけ増加させる位置補正データＢｘを算出し、該補正 データを元の座標データに加算した補正座標データに基づいて、Ｘ軸スキャナ( ８)を動作させれば、移動する対象物(81)に正確な図形を描くことが出来るので ある。 図３においては、ＣＰＵ(１)から得られる位置補正データＢｘがラッチＸ(10) にラッチされた後、ＦＩＦＯメモリ(５)からＸ加算器(50)へ座標データＡｘが送 られるタイミングに合わせて、ラッチＸ(10)の位置補正データＢｘがＸ加算器(5 0)へ送出される。 この結果、Ｘ加算器(50)にて座標データＡｘと位置補正データＢｘが加算され 、これによって得られる補正座標データＡｘ′がＤ／Ａコンバータ(６)を介して Ｘ軸スキャナ(８)へ供給される。

【００１９】 対象物(81)が運搬台(41)によってＹ軸方向に搬送される場合についても、同様 に位置補正データＢｙが算出され、該補正データを元の座標データに加算した補 正座標データに基づいて、Ｙ軸スキャナ(９)を動作させる。即ち、図３において 、ＣＰＵ(１)から得られる位置補正データＢｙがラッチＹ(11)にラッチされた後 、ＦＩＦＯメモリ(５)からＹ加算器(51)へ座標データＡｙが送られるタイミング に合わせて、ラッチＹ(11)の位置補正データＢｙがＹ加算器(51)へ送出される。 そして、Ｙ加算器(51)にて座標データＡｙと位置補正データＢｙが加算され、こ れによって得られる補正座標データＡｙ′がＤ／Ａコンバータ(７)を介してＹ軸 スキャナ(９)へ供給される。

【００２０】 例えば図４に示す様にＸ軸方向へ一定速度で移動する対象物(81)の表面を→ →→の順に走査して、矩形を描画するとき、座標データＡｘは、図５(a) に示すようにＸ軸方向に変化する。ここで、対象物(81)は図５(b)のように位置 が変化し、該位置変化に応じて図５(c)に示す補正座標データＡｘ′が算出され 、該補正座標データＡｘ′に基づいてＸ軸方向の走査が行なわれる。 この結果、移動する対象物(81)の表面に図４の矩形が正確に描かれることにな る。

【００２１】 尚、図１に示す実施例では、運搬台(41)に位置検出器(42)を取り付けて、対象 物(81)の位置変化を検出しているが、対象物(81)の移動速度が予め判明している 場合には、位置検出器(42)を省略することが出来る。この場合、運搬台(41)の移 動速度をａとすると、上記数１に対応する時間ｃは、下記数２によって表わされ る。

【００２２】

【数２】 ｃ＝ｂ／ａ 該時間ｃに基づいて位置補正データを作成し、更に補正座標データを算出する 手順は上記実施例と同様である。

【００２３】 上記実施例の説明は、本考案を説明するためのものであって、実用新案登録請 求の範囲に記載の考案を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又 、本考案の各部構成は上記実施例に限らず、実用新案登録請求の範囲に記載の技 術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザマーキング装置全体の斜視図である。

【図２】エンコーダパルス及びクロックのタイムチャー
トである。

【図３】コントローラ内部のブロック図である。

【図４】対象物の移動方向及びスキャナの走査経路を示
す図である。

【図５】座標データ、対象物の位置、及び補正座標デー
タの時間変化を表わすグラフである。

【符号の説明】

(80) マーキングヘッド (81) 対象物 (41) 運搬台 (42) 速度検出器 (40) コントローラ (１) ＣＰＵ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動する対象物の表面にレーザ光を照射
   しつつ、該レーザ光を２次元方向に走査することによっ
   て、対象物表面に文字、記号等の図形を描画するレーザ
   マーキング装置であって、レーザ源と、レーザ源からの
   レーザ光を２次元方向へ偏向せしめる光学走査系と、光
   学走査系の動作を制御する制御系と、移動する対象物の
   変位情報を入力する手段とを具え、制御系には、図形を
   構成する複数のドットの座標データを発生する座標発生
   手段と、前記変位情報に基づいて、対象物の位置変化分
   だけ座標データを前記位置変化の方向に補正する座標補
   正手段とが設けられ、該座標補正手段から得られる補正
   座標データを光学走査系へ供給することを特徴とするレ
   ーザマーキング装置。