(57)【要約】【課題】被加工物が支持される支持面とレーザーヘッドの光軸との垂直を確保する姿勢調整を簡易に行えるようにする【解決手段】被加工物を載置する支持面に対して角度調整自在にレーザーヘッドを設置するレーザーマーキング装置の姿勢調整方法であって、被加工面上に半径Ｒの真円とその中心点を描画する画像データを入力して前記レーザーヘッドを作動することで被加工面上にテスト描画を行い、テスト描画された描画像のＸＹ座標を抽出し、描画像のＸＹ座標に基づいて、中心点の描画点からの距離が最大Ｒmになる描画点を求め、ＸＹ座標によって得られる楕円の長軸方向に沿って姿勢調整を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を載置する支持面に対して角度調整自在にレーザーヘッドを設置するレーザーマーキング装置の姿勢調整方法であって、
被加工面上に半径Ｒの真円とその中心点を描画する画像データを入力して前記レーザーヘッドを作動することで被加工面上にテスト描画を行い、
前記テスト描画された描画像のＸＹ座標を抽出し、
前記ＸＹ座標によって得られる楕円の長軸方向に沿って姿勢調整を行うことを特徴とするレーザーマーキング装置の姿勢調整方法。
【請求項２】
前記描画像のＸＹ座標に基づいて、前記中心点の描画点からの距離が最大Ｒmになる描画点を求め、該描画点と前記中心点の描画点とを結ぶ方向に沿って、角度θ＝ｃｏｓ-1（Ｒ／Ｒm）だけ、前記支持面に対して前記レーザーヘッドを傾斜させることを特徴とする請求項１に記載されたレーザーマーキング装置の姿勢調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光したレーザー光を被加工面に照射してマーキング（加工）を行うレーザーマーキング装置の姿勢調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザーマーキング装置は、レーザーエンジンが出射したレーザー光をスキャナヘッドで偏向して被加工面に照射するものであり、レーザーエンジンとスキャナヘッドが一体になったレーザーヘッドを被加工物が載置される支持台に装着している（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２８５６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザーマーキング装置におけるスキャナヘッドは、集光光学系（ｆθレンズ）を備えており、レーザー光の集光位置が集光光学系の光軸に垂直な平面上に設定されている。このため、集光光学系の光軸に対して被加工面が傾斜していると、被加工面上の全面で均一なビームスポット径が得られなくなり、これによって加工むらが生じる。このような加工むらをなくすためには、被加工物が支持される支持面に対してレーザーヘッドの光軸が垂直になるように、レーザーヘッドを姿勢調整することが不可欠で有り、マーキングに先立って煩雑な調整作業に多大な時間と労力を要することが問題になっている。
【０００５】
本発明は、このような事情に対処することを課題とするものである。すなわち、レーザーヘッドの姿勢調整を簡易に行えるようにすること、などが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するために、本発明によるレーザーマーキング装置の姿勢調整方法は、以下の構成を具備するものである。
【０００７】
被加工物を載置する支持面に対して角度調整自在にレーザーヘッドを設置するレーザーマーキング装置の姿勢調整方法であって、被加工面上に半径Ｒの真円とその中心点を描画する画像データを入力して前記レーザーヘッドを作動することで被加工面上にテスト描画を行い、前記テスト描画された描画像のＸＹ座標を抽出し、前記ＸＹ座標によって得られる楕円の長軸方向に沿って姿勢調整を行うことを特徴とするレーザーマーキング装置の姿勢調整方法。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】レーザーマーキング装置の外観構成を示した説明図である。
【図２】レーザーマーキング装置におけるレーザーヘッドの構成例を示した説明図である。
【図３】姿勢調整方法のフローを示した説明図である。
【図４】（ａ）がテスト描画に用いる画像データを示し、（ｂ）がテスト描画による描画像を示した説明図である。
【図５】調整角度θの求め方を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。レーザーマーキング装置１は、図１に示すように、支持面２Ａを有する支持台２に対して角度調整自在に設置されているレーザーヘッド１０を備えている。レーザーヘッド１０は、支持面２Ａと平行なＸ−Ｙ平面に対して角度調整できるようになっており、Ｘ軸に平行なＸ１軸とＹ軸に平行なＹ１軸の２軸周りに回転自在に支持されていることで、支持面２Ａに対する光軸Ｏの角度を垂直に調整できるようにしている。
【００１０】
レーザーヘッド１０は、図２に示すように、レーザーエンジン１１（レーザー発振器１１Ａ）とスキャナヘッド１２を備えており、スキャナヘッド１２は、レーザーエンジン１１から出射されるレーザー光をＸ−Ｙ平面上にスキャンするガルバノミラー１２Ａ，１２Ｂと集光光学系（ｆθレンズ）１２Ｃを備えている。これによって、レーザーヘッド１０から出射されるレーザー光は、集光光学系１２Ｃの光軸に垂直な焦点平面Ｓ上にビームスポットが形成されることになる。
【００１１】
レーザーヘッド１０は、制御部１３によって、レーザーエンジン１１とガルバノミラー１２Ａ，１２Ｂが制御されることで、被加工面に所望のマーキングを施す。制御部１３には、画像データが入力され、その画像データに伴ってレーザーエンジン１１とガルバノミラー１２Ａ，１２Ｂが制御される。
【００１２】
ここで、マーキングに先立って、前述した焦点平面Ｓが、支持面２Ａに支持される被加工物の被加工面と一致するように支持台２に設置されるレーザーヘッド１０の設置姿勢を調整することが必要になる。以下、その姿勢調整方法を図３に示したフローに従って具体的に説明する。
【００１３】
先ず、第１工程Ｓ１として、支持台２の支持面２Ａ上にテスト用の被加工物（平板）を載置して、被加工物の被加工面上にテスト描画を行う。テスト描画では、前述した制御部に、被加工面上に半径Ｒの真円Ｔとその中心点Ｔ１を描画する画像データが入力される（図４（ａ））。
【００１４】
ここで、前述した焦点平面Ｓが被加工面に一致している場合には、画像データを入力してレーザーヘッド１０を作動することで被加工面に描画される画像は、入力した画像データのとおり半径Ｒの真円Ｔとその中心点Ｔ１になるが、レーザーヘッド１０の光軸に対して被加工面が傾斜していると、実際に描画される画像は、図４（ｂ）に示すような楕円になる。
【００１５】
次に、第２工程Ｓ２として、テスト描画でマーキングされた描画像をＣＣＤなどで読み取って、テスト描画された描画像のＸＹ座標を抽出する。この際、ＣＣＤの読み取り画像には、支持面２Ａ上のＸＹ座標が設定されている。
【００１６】
次に、第３工程Ｓ３として、テスト描画で楕円がマーキングされた場合には、抽出したＸＹ座標によって、楕円の長軸方向を求める。このために先ず、中心点Ｔ１の描画点座標ｔ１（Ｘ１，Ｙ１）からの距離が最大になる描画点座標ｔｍ（Ｘｍ，Ｙｍ）（或いは、ｔｍ’（Ｘｍ’，Ｙｍ’））を求める。この際、描画点座標ｔｍ（Ｘｍ，Ｙｍ）を求めるためには、楕円を形成している全ての描画点ｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）に対して、Ｒｔ＝（（Ｘｔ−Ｘ１）2＋（Ｙｔ−Ｙ１）2）1/2を計算して、順次比較することで、最大の距離Ｒｍ＝（（Ｘｍ−Ｘ１）2＋（Ｙｍ−Ｙ１）2）1/2を算出する。
【００１７】
そして、第４工程Ｓ４として、中心点の描画点ｔ１と描画点ｔｍを結ぶ直線方向（Ｘ軸に対して角度θａの方向）を求める。この直線方向が楕円の長軸方向になるので、この方向を角度調整方向として定め、図５に示した角度θ＝ｃｏｓ-1（Ｒ／Ｒｍ）を調整角度として算出する。このようにして求めた角度θａと角度θに基づいて、レーザーヘッド１０の設置姿勢を前述した直線方向に沿って角度θだけ傾斜させる。
【００１８】
このような姿勢調整をおこなうことで、レーザーヘッド１０における集光光学系の光軸Ｏを支持面２Ａに対して垂直にすることができる。この姿勢調整後、支持面２Ａを図示Ｚ方向に平行移動させることで、前述した焦点平面Ｓを被加工面に一致させることができる。
【００１９】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る姿勢調整方法を採用することで、角度調整の方向と調整角度が予め分かるので、姿勢調整に要する時間と労力を大幅に軽減することが可能になる。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、これまで説明した実施形態では支持面に対してレーザーヘッドを傾斜させているが、レーザーヘッドを固定すると共に支持面を移動可能にして、レーザーヘッドに対して支持面を傾斜させても良い。
【符号の説明】
【００２１】
１：レーザーマーキング装置，２：支持台，２Ａ：支持面，
１０：レーザーヘッド，１１：レーザーエンジン，１２：スキャンヘッド，
１２Ａ，１２Ｂ：ガルバノミラー，１２Ｃ：集光光学系（ｆθレンズ），
１３：制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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