JP6002391B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
この発明では、ガイドマークの環状の枠内に第2の可視光の照射位置があるか否かによって、加工対象物の加工面が収束レンズの軸線方向において加工可能な位置にあるか否かが教示される。このため、ユーザは加工面へのレーザ加工が可能かどうかを直感的に把握することができる。
この発明では、ガイドマーク(第1の可視光)と第2の可視光の照射位置の視認性を向上させることができ、その結果、加工面へのレーザ加工が可能かどうかをより容易に把握することができる。
図1に示すように、本実施形態のレーザマーキング装置(レーザ加工装置)10は、本体部11と、本体部11にファイバケーブル12及び電気ケーブル13を介して接続されたヘッド部14と、本体部11に電気ケーブル15を介して接続されたコンソール16とを備えている。
図3、図4及び図6に示すように、コネクタ20は略円筒形状の保持部21を有し、その保持部21の内部にファイバケーブル12が挿通保持されている。保持部21の後端部には、ファイバケーブル12に外挿された外挿部材22が締結固定されている。保持部21の先端部には、板状のフランジ部23が形成されている。フランジ部23よりも先端側には、保持部21と同軸をなすとともに該保持部21よりも小径の円筒形状をなす突出部24が突出形成されている。ファイバケーブル12は突出部24まで挿通されており、ファイバケーブル12の先端面12a(レーザ出射面)と突出部24の先端面24aとは略面一となっている。このコネクタ20の保持部21から突出部24に亘る部位によって、可撓性の有るファイバケーブル12が真っ直ぐに保たれる。なお、フランジ部23の前面(ヘッド部14側の面)には、位置決めピン23aが突設されている。また、コネクタ20の保持部21の下部側面には、溝状の凹部25が設けられている。
図2に示すように、ヘッド部14のハウジング30内において、保護ガラス33の後段には光合流手段としてのハーフミラー41が設けられている。ハーフミラー41は、ファイバケーブル12から出射されて保護ガラス33から入射するレーザ光Lの光軸上に配置されている。ハーフミラー41は、所定の割合のレーザ光Lを透過する。
次に、本実施形態のレーザマーキング装置10によるワークWへのマーキングについて説明する。
本実施形態では、レーザ光LによるワークWの印字面Waへのレーザマーキングの前に、第1及び第2の可視光VL1,VL2による印字面Waへのガイド表示を行うことが可能となっている。
また、レーザマーキング装置10の制御部17は、ワークディスタンスに応じて印字範囲(マーキング範囲)が変わらないようにガルバノミラー42を補正制御するようになっている。なお、ワークディスタンスは、設定部としての前記操作部16bを介して使用者による入力及び変更が可能となっている。また、レーザマーキング装置10では、一般的にワークディスタンスの基準位置がメーカー側で予め設定されており、本実施形態では図9(a)に示すように基準位置を位置Wd0としている。そして、本実施形態のレーザマーキング装置10では、操作部16bによってこの基準位置Wd0における印字面Waでのレーザ光Lの速度を設定可能となっている。
(1)第1の可視光VL1を印字面Wa(加工面)に照射する第1の可視光源51と、第1の可視光VL1と交差させるべくfθレンズ44の軸線方向(Z軸方向)に対して斜めに第2の可視光VL2を出射する第2の可視光源52とからなる教示手段を備える。第1の可視光VL1が印字面Waに照射されることで、印字面Waにはレーザ光Lの焦点深度dfに対応する範囲を示すガイドマークGaが表示される。印字面Waでの第2の可視光VL2の照射位置(ガイド点の表示位置)は、Z軸方向における印字面Waの位置に応じてZ軸方向と直交する方向(X−Y軸方向)に変化する。そして、ガイドマークGaに対するガイド点の表示位置によって印字面WaがZ軸方向において加工可能な位置にあるか否かが教示される。このため、ユーザはレーザマーキングの前に第1及び第2の可視光VL1,VL2を印字面Waに照射させ、ガイドマークGaの範囲内にガイド点があるか否かを確認するだけで、印字面Waへのレーザマーキングが可能かどうかを容易に把握することができる。
・上記実施形態において、ガイドマークGaで示す範囲の大きさを調節可能に構成してもよい。例えば、より高いマーキング品質が求められる場合、つまり、マーキングに必要なレーザパワーの大きさにより高い精度が求められる場合には、レーザ光Lの焦点とみなせる範囲(焦点深度)は狭くなる。反対に、高いマーキング品質を必要としない場合、つまり、マーキングに必要なレーザパワーの大きさにそれほど高い精度を必要としない場合には、レーザ光Lの焦点とみなせる範囲(焦点深度)は広くなる。つまり、マーキングの態様に応じて、所望のマーキングが可能であるかどうかを示すガイドマークGaの大きさを調節可能とすることで、ガイドマークGaの使い勝手を向上させることができる。なお、ユーザは操作部16bにて、例えば必要なレーザパワーの値やワークWの材質を入力し、その入力に基づいて制御部17は、ガルバノミラー42の駆動制御によってガイドマークGaの大きさを制御する。また、ユーザが操作部16bにてガイドマークGaの大きさを直接設定することができるように構成してもよい。このように、ガイドマークGaの大きさが調整可能な構成において、ガイドマークGaの範囲を小さく調節した場合、高精度なレーザマーキングが可能かどうかを容易に把握することができる。
始点SP0から終点EP0までの座標データに基づき、レーザ光Lを走査してレーザ加工する際に、制御部17は、始点SP0及び終点EP0間、又は、始点SP0を基準として終点EP0とは反対方向の所定長の位置に、補正点CPを生成する。そして、制御部17は、補正点CP及び前記始点SP0間をレーザ光Lが往復するように走査して、レーザ光Lを出射してから加工可能な状態となるまでの時間を確保する。
レーザマーキング装置により例えば「A」という文字をワークWにマーキングする場合、前記制御部17は、図17(a)に示すように、第1の単位マーキングの始点SP1から終点EP1までガルバノモータ43を制御してレーザ光Lを走査する。その後、制御部17は、第1の単位マーキングの終点EP1から第2の単位マーキングの始点SP2までレーザ光Lを外部に出射していない状態で移動するように、ガルバノモータ43を制御する。次いで、第2の単位マーキングの始点SP2から終点EP2までガルバノモータ43を制御してレーザ光Lを走査する。その後、制御部17は第2の単位マーキングの終点EP2から第1の単位マーキングの始点SP1までレーザ光Lを外部に出射していない状態で移動するように、ガルバノモータ43を制御する。
ここで、繰り返しマーキングを行う場合、例えば印字データ(加工データ)を単位マーキング毎に分解し、単位マーキング毎で必要回数マーキングした後に次の単位マーキングに移行するような構成を採用してもよい。以下に、その単位マーキング毎で必要回数分だけ2往復マーキング、即ち単位マーキング毎で4回マーキングした場合の具体例を説明する。
・上記実施形態において、ヘッド部14やコネクタ20等にビームエキスパンダを設け、そのビームエキスパンダによって入射光の広がり角を可変することでレーザ光Lの焦点の位置(絞り位置)をZ軸方向に変更可能としてもよい。
・上記実施形態では、レーザ発振部18が設けられた本体部11がヘッド部14から分離されたタイプのレーザマーキング装置10に本発明を適用したが、これに特に限定されるものではなく、本体部とヘッド部とが一体型のタイプのレーザマーキング装置に適用してもよい。
Claims (6)
- レーザ光を発振するレーザ発振手段と、前記レーザ発振手段から出射されたレーザ光を反射して収束レンズを介して加工対象物に照射させる走査ミラーとを有し、前記走査ミラーの回動により前記レーザ光が前記加工対象物の加工面において走査されることで該加工面に加工を施すレーザ加工装置において、
第1の可視光を前記加工面に照射する第1の可視光源と、第2の可視光を前記加工面に照射する第2の可視光源とからなる教示手段を備え、
前記教示手段は、前記第1の可視光源から出射された前記第1の可視光を前記レーザ光の光軸上において前記走査ミラーの前段に配置されたハーフミラーにて反射させて前記走査ミラーに照射させることによって所定の範囲を示すガイドマークを前記加工面に表示させ、
前記第2の可視光は、前記第1の可視光と交差するように前記収束レンズの軸線方向に対して斜めに出射され、前記加工面での前記第2の可視光の照射位置は、前記軸線方向における前記加工面の位置に応じて前記軸線方向と直交する軸直交方向に変化し、
前記軸線方向において前記加工面が前記レーザ光にて加工可能な範囲内に位置する状態では、前記第2の可視光の前記照射位置が前記ガイドマークの範囲内にあり、
前記軸線方向において前記加工面が前記レーザ光にて加工可能な範囲外に位置する状態では、前記第2の可視光の前記照射位置が前記ガイドマークの範囲外にあるように設定されていることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1に記載のレーザ加工装置において、
前記ガイドマークは、前記所定の範囲を示す環状の枠の図形を含んでいることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1に記載のレーザ加工装置において、
前記ガイドマークは、前記第2の可視光の照射位置の軌跡方向に並ぶ一対の範囲教示線であることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーザ加工装置において、
前記ガイドマークは、焦点位置を教示するための焦点位置教示マークを含み、
前記加工面が前記収束レンズの焦点位置にある状態で、前記第2の可視光の前記照射位置が前記焦点位置教示マークと重なるように設定されていることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のレーザ加工装置において、
前記ガイドマークで示す範囲の大きさを調節可能に構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のレーザ加工装置において、
前記第1の可視光の色と前記第2の可視光の色とが異なることを特徴とするレーザ加工装置。
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