(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送手段によって搬送される加工対象物に対してレーザ光を照射して該加工対象物の加工を行うレーザ加工装置であって、
前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光の方向を変えて前記加工対象物上で走査させる光学走査手段と、
前記搬送手段の搬送方向に沿った前記加工対象物の長さを設定する長さ設定手段と、
前記搬送手段にて搬送される前記加工対象物の通過を検出した１つのトリガセンサから出力される検出信号を前記加工対象物への加工を開始するための基準として取り込むトリガ入力手段と、
加工情報に基づき生成された座標データにより前記光学走査手段を制御するとともに、前記加工対象物に照射する前記レーザ光を前記トリガ入力手段の出力信号に基づいてオンオフ制御する加工制御手段と、
前記トリガ入力手段が入力した検出信号に基づいて前記加工対象物が前記トリガセンサを通過する時間を検出し、該時間と、前記長さ設定手段にて設定された前記加工対象物の長さとに基づいて前記加工対象物の搬送速度を算出する搬送速度算出手段とを備え、
前記加工制御手段は、前記搬送速度に基づいて前記座標データを補正して前記光学走査手段を制御することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記搬送速度を算出して記憶手段に記憶する算出モードを備え、前記算出モードにて算出された搬送速度を表示する表示手段を備えた、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記レーザ光をオンオフする制御情報と、前記加工対象物に照射するレーザ光の座標値とを含む座標データを生成するデータ生成手段と、前記座標データを記憶する記憶手段と、を備え、前記加工制御手段は、前記トリガ入力手段が前記検出信号を取り込むことに基づいて、前記記憶手段に記憶した座標データを取り出し前記搬送速度に基づいて補正しつつ前記光学走査手段を駆動することにより前記レーザ光を移動中の前記加工対象物上で走査して加工対象物への加工動作を行わせる、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
算出された前記搬送速度を記憶する記憶手段を備え、
前記搬送速度算出手段により新たに算出された搬送速度と前記記憶手段から読み出した搬送速度とを比較し、前記記憶手段から読み出した搬送速度を含む所定範囲内に前記新たに算出された搬送速度が含まれる場合には前記記憶手段から読み出した搬送速度を用いて前記座標データの補正を行い、前記記憶手段から読み出した搬送速度を含む所定範囲内に前記新たに算出された搬送速度が含まれない場合には、新たに算出された搬送速度を前記記憶手段に記憶するようにした、ことを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか１項に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルトコンベア等の搬送装置により搬送される加工対象物にレーザ光を照射して文字・記号等の所定のパターンの加工を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、搬送される加工対象物にレーザ光を照射して加工を行うレーザ加工装置として、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。このレーザ加工装置は、ワークを一方向に搬送する搬送装置の途中に配置されており、レーザ光源から出射されるレーザ光を所定の加工エリア内で走査させるように構成されている。その加工エリア内をワークが順次通過することで、ワークの適切な位置に対して所定のパターンの印字が施される。
【０００３】
このレーザ加工装置は、搬送されるワークに対して正確に加工を施すために、ベルトコンベアに近接して配置されたセンサにより、搬送方向におけるワークの先端位置を検出する。また、レーザ加工装置は、ベルトコンベアの軸部分に設けられたロータリエンコーダにより、ベルトの移動速度、即ちワークの搬送速度を検出する。そしれ、センサにより検出したワークと、ロータリエンコーダにより検出したワークの移動速度とに基づいて、ワークが加工エリアに進入するタイミング及び座標データを演算し、そのタイミング及び座標データにてレーザ光を走査するとともにオンオフ制御する。
【特許文献１】特開２００５−２１１９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したレーザ加工装置であると、ロータリエンコーダにより検出される速度と、実際のワークの速度との間にずれが生じる場合があった。例えば、ベルトコンベアのプーリとベルトとの間の摩擦力が減少してプーリに対してベルトが滑り、プーリが固定された回転軸の回転に対してベルトコンベアによる搬送速度が遅くなる場合があった。そうすると、ロータリエンコーダの出力に基づいて制御されているレーザ光の出射タイミングとワークの位置とにずれが生じ、ワークの適切な位置及び形状に加工を施すことができない。そこで、ワークの搬送速度を直接計測するための速度センサを設け、制御に使用する搬送速度を補正することが考えられるが、そうすると構成部材が増え装置の全体構成が複雑化するとともに、補正のための作業が煩雑で時間がかかるという問題があった。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構成で正確な加工を施すことができるレーザ加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、搬送手段によって搬送される加工対象物に対してレーザ光を照射して該加工対象物の加工を行うレーザ加工装置であって、前記レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の方向を変えて前記加工対象物上で走査させる光学走査手段と、前記搬送手段の搬送方向に沿った前記加工対象物の長さを設定する長さ設定手段と、前記搬送手段にて搬送される前記加工対象物の通過を検出した１つのトリガセンサから出力される検出信号を前記加工対象物への加工を開始するための基準として取り込むトリガ入力手段と、加工情報に基づき生成された座標データにより前記光学走査手段を制御するとともに、前記加工対象物に照射する前記レーザ光を前記トリガ入力手段の出力信号に基づいてオンオフ制御する加工制御手段と、前記トリガ入力手段が入力した検出信号に基づいて前記加工対象物が前記トリガセンサを通過する時間を検出し、該時間と、前記長さ設定手段にて設定された前記加工対象物の長さとに基づいて前記加工対象物の搬送速度を算出する搬送速度算出手段とを備え、前記加工制御手段は、前記搬送速度に基づいて前記座標データを補正して前記光学走査手段を制御するものである。
【０００７】
同構成によれば、トリガセンサからの検出信号を利用して加工対象物の実際の搬送速度が算出され、その搬送速度が光学走査手段を制御するための座標データに反映されるため、簡易な構成で正確な加工を施すことが可能となる。
【０００８】
また、同構成によれば、加工対象物の長さとその加工対象物がトリガセンサを通過する時間とに基づいて、加工対象物の実際の搬送速度が正確に算出される。
【００１１】
請求項２に記載のように、前記搬送速度を算出して記憶手段に記憶する算出モードを備え、前記算出モードにて算出された搬送速度を表示する表示手段を備えたてもよい。この場合、加工対象物の搬送により測定した搬送速度をユーザが確認し、その搬送速度を採用するか、異なる搬送速度を設定するかを容易に判断することができるようになる。
【００１２】
請求項３に記載のように、前記レーザ光をオンオフする制御情報と、前記加工対象物に照射するレーザ光の座標値とを含む座標データを生成するデータ生成手段と、前記座標データを記憶する記憶手段と、を備え、前記加工制御手段は、前記トリガ入力手段が前記検出信号を取り込むことに基づいて、前記記憶手段に記憶した座標データを取り出し前記搬送速度に基づいて補正しつつ前記光学走査手段を駆動することにより前記レーザ光を移動中の前記加工対象物上で走査して加工対象物への加工動作を行わせる。同構成によれば、予め作成され記憶手段に記憶された座標データが読み出されて加工対象物が加工される。
【００１３】
請求項４に記載のように、算出された前記搬送速度を記憶する記憶手段を備え、前記搬送速度算出手段により新たに算出された搬送速度と前記記憶手段から読み出した搬送速度とを比較し、前記記憶手段から読み出した搬送速度を含む所定範囲内に前記新たに算出された搬送速度が含まれる場合には前記記憶手段から読み出した搬送速度を用いて前記座標データの補正を行い、前記記憶手段から読み出した搬送速度を含む所定範囲内に前記新たに算出された搬送速度が含まれない場合には、新たに算出された搬送速度を前記記憶手段に記憶するようにした。同構成によれば、搬送速度の変化が大きい場合に、その搬送速度に応じて補正を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
従って、上記記載の発明によれば、簡易な構成で正確な加工を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施の形態にかかるレーザ加工装置１は、搬送手段としてのベルトコンベア５０の上方に配設されている。レーザ加工装置１は、ベルトコンベア５０により連続的に一方向（図中右から左に向かう方向）に搬送される加工対象物としてのワークＷに対してレーザ光を照射することで、ワークＷ上に文字・記号等の所定のパターンの加工を行う。
【００１６】
レーザ加工装置１は、レーザ光を出射するコントローラユニット１０を備えている。また、レーザ加工装置１は、コントローラユニット１０の下方に設けられ、コントローラユニット１０からレーザ光を入射する光学走査手段としての走査ユニット２０を備えている。走査ユニット２０は、レーザ光の向きを変更し、レーザ光のワークＷ上における照射点を二次元的に走査させる。
【００１７】
コントローラユニット１０の筐体１１には、レーザ光を出射するレーザ光源１２が収容されている。レーザ光源１２から出射されたレーザ光は、筐体１１に形成された開口部を介して挿通された光ファイバケーブルを介して走査ユニット２０に入射される。
【００１８】
走査ユニット２０の筐体２１には、一対のガルバノミラー２２ａ，２２ｂが収容されている。ガルバノミラー２２ａ，２２ｂは、それぞれモータ２３ａ，２３ｂに接続されており、モータ２３ａ，２３ｂにより駆動制御されて方向を変える。ガルバノミラー２２ａ，２２ｂ及びモータ２３ａ，２３ｂは、光学走査手段を構成する。一方のガルバノミラー２２ａは、レーザ光源１２の下方に配置され、レーザ光源１２からレーザ光を入射するように設けられている。他方のガルバノミラー２２ｂは、水平方向においてガルバノミラー２２ａに対向する位置に配置され、ガルバノミラー２２ａにて反射されたレーザ光を下方に向けて反射させるように設けられている。ガルバノミラー２２ｂにて反射されたレーザ光は、筐体２１の開口部に設けられた集束レンズ２４において集束され、筐体２１の下方に向けて出射される。
【００１９】
また、コントローラユニット１０の筐体１１内には、レーザ光源１２に接続された加工制御手段１３が収容されている。加工制御手段１３は、走査ユニット２０を構成するモータ２３ａ，２３ｂに接続されている。加工制御手段１３は、レーザ光源１２をオンオフ制御するとともに、モータ２３ａ，２３ｂを駆動制御してガルバノミラー２２ａ，２２ｂの方向を変える。ガルバノミラー２２ａはモータ２３ａにより縦方向（図中上下方向）に角度が変更され、ガルバノミラー２２ｂはモータ２３ｂにより横方向（図中左右方向）に角度が変更される。両ガルバノミラー２２ａ，２２ｂの方向が変更されることで、走査ユニット２０から出射されるレーザ光の照射点はベルトコンベア５０の上面において二次元方向に走査され、加工エリアが形成されるようになっている。このため、ベルトコンベア５０により連続的に搬送されるワークＷには、レーザ光により所定のパターンの加工が施される。
【００２０】
加工制御手段１３には、筐体１１に収容されたデータ生成手段１４が接続されている。データ生成手段１４は、図示しないディジタイザやデータスキャナ等の入力手段と、ワークＷの搬送方向の長さや搬送ピッチ等を設定するための設定手段とが接続されている。データ生成手段１４は、入力手段にて読み込まれたワークＷに施す文字・記号等のパターン（加工情報）を入力し、設定手段から各種設定値を入力すると、それらの情報に基づいて加工制御手段１３が走査ユニット２０を制御するための座標データを生成する。そして、データ生成手段１４は、生成した座標データを記憶手段としてのメモリ１４ａに記憶させる。このメモリ１４ａには、１種類又は複数種類の加工パターンの画像データが記憶される。データ生成手段１４は、例えば図示しない操作部や上位装置からの指示に従ってメモリ１４ａに記憶された画像データを読み出し、加工制御手段１３に出力する。加工制御手段１３は、座標データに基づいてモータ２３ａ，２３ｂを駆動制御する。
【００２１】
また、加工制御手段１３には、筐体１１に収容された搬送速度算出手段１５が接続されており、搬送速度算出手段１５には、筐体１１に収容された長さ設定手段１６が接続されている。ユーザにより長さ設定手段１６にベルトコンベア５０の搬送方向（図中、左右方向）の所定の長さが設定されると、その長さが搬送速度算出手段１５に入力される。所定の長さは、ベルトコンベア５０にて搬送される加工対象物としてのワークＷにおいて、そのベルトコンベア５０の搬送方向における加工対象物の前端及び後端間（所謂トリガセンサの出力信号の変化点（エッジ）間の長さ）であり、本実施形態では、長さ設定手段１６においてワークＷの搬送方向の長さＬが入力される。
【００２２】
また、コントローラユニット１０は、筐体１１に収容されたトリガ入力手段１７を備えている。トリガ入力手段１７は、ベルトコンベア５０の途中に配置されたトリガセンサ１８に接続されるとともに、加工制御手段１３及び搬送速度算出手段１５に接続されている。トリガセンサ１８は、物体の有無を検出する透過型又は反射型の光センサ等により構成されており、図２に示すように、通過する物体が存在するときにオン信号を出力するようになっている。トリガ入力手段１７は、トリガセンサ１８から信号を入力し、加工制御手段１３及び搬送速度算出手段１５に出力する。
【００２３】
加工制御手段１３はトリガセンサ１８の検出信号を制御開始の基準として入力し、搬送速度算出手段１５はトリガセンサ１８の検出信号に基づいてワークＷの実際の搬送速度を算出する。詳しくは、コントローラユニット１０は、図示しない基準クロック手段を備え、該基準クロック手段から基準クロック信号が加工制御手段１３及び搬送速度算出手段１５に供給される。加工制御手段１３及び搬送速度算出手段１５は、基準クロック信号に基づいて時間を計測する機能を有している。図２に示すようにトリガセンサ１８の出力信号に基づいて、搬送速度算出手段１５は時間ｔ１から時間ｔ２までの間ワークＷを検出し、ワークＷの搬送方向の長さＬをワークＷの通過時間（ｔ２−ｔ１）で除することでワークＷの実際の搬送速度ｖを算出する。そして、搬送速度算出手段１５は、算出した搬送速度ｖを加工制御手段１３に出力する。実際には、搬送速度算出手段１５は、センサ出力の立ち上がりに応答して時間計測を開始し、センサ信号の立ち下がりに応答して時間計測を終了する。この時に計測した経過時間がセンサ信号のパルス幅であり、ワークＷの長さ、つまり上記の通過時間に対応する。搬送速度算出手段１５は、通過時間とワークＷの長さとに基づいて搬送速度ｖを算出する。
【００２４】
搬送速度算出手段１５は、搬送速度ｖを入力すると、ワークＷがトリガセンサ１８の測定点を通過してからレーザ光による照射点に到達するまでの時間を算出し、時間ｔ１を基準として制御を開始する時間を算出する。また、加工制御手段１３は、搬送速度ｖを入力すると、メモリ１４ａに記憶された座標データを読み出し、ワークＷの実際の搬送速度ｖに基づいて座標データを補正する。また、加工制御手段１３は、補正された座標データに基づいて、レーザ光源１２のオンオフ制御信号を生成する。
【００２５】
なお、トリガセンサ１８の設置位置は、ワークＷの搬送速度を検出し、その搬送速度に基づいて座標データを補正した後に、その搬送速度を検出したワークＷが加工エリアに進入するように、トリガセンサ１８の測定点とレーザ光のワークＷへの照射点との間の搬送方向に沿った距離は、ワークＷの長さＬよりも長くなるように設定されている。従って、レーザ加工装置１は、実際に搬送速度を測定したワークＷに対して、補正した座標データにより適切な位置に加工を行うようになっている。
【００２６】
そして、加工制御手段１３は、補正された座標データに基づいて、レーザ光源及び走査ユニット２０のモータ２３ａ，２３ｂを駆動制御する。なお、本実施形態では、レーザ加工装置１はベルトコンベア５０にて搬送されるすべてのワークＷに対して座標データの補正を行う。
【００２７】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）トリガセンサ１８からの検出信号を利用してワークＷの実際の搬送速度ｖが算出され、その搬送速度ｖは加工制御手段１３が走査ユニット２０のモータ２３ａ，２３ｂを駆動制御するための座標データに反映される。このため、ワークＷを検出するためのトリガセンサ１８が１個設けられているという簡易な構成で、ワークＷに対して正確な加工を施すことが可能となる。
【００２８】
（２）搬送方向にトリガセンサ１８の測定点とレーザ光の照射点との間の距離は、ワークＷの長さＬよりも長くなるように設定されている。このため、ベルトコンベア５０を使用開始して先頭に搬送されるワークＷであっても、測定点と照射点との間を通過する間に座標データの補正が行われ、正確な加工が施される。
【００２９】
（３）レーザ加工装置１は、ベルトコンベア５０にて搬送されるすべてのワークＷに対して、ワークＷの実際の搬送速度ｖに基づく補正処理を行うため、常にワークＷの適切な位置にパターンの加工を行うことができる。
【００３０】
（４）レーザ加工装置１は、ワークＷの搬送方向の長さＬに基づいてワークＷの実際の搬送速度ｖを算出する。このため、例えばワークＷの搬送ピッチが不規則となった場合や、ワークＷの搬送速度が変化した場合でも、搬送速度算出手段１５によりワークＷの実際の搬送速度ｖが正確に算出されることとなり、レーザ加工装置１はワークＷの搬送速度を適切に算出して加工を施すことができる。
【００３１】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、搬送するワークＷに対する加工とそのワークＷの搬送速度の算出とを同時に行うようにしたが、搬送速度を算出する算出モードと、その算出モードにより算出された搬送速度に基づいて補正した座標データに基づいてワークＷを加工する加工モードとを備えたレーザ加工装置に具体化してもよい。この場合、レーザ加工装置の搬送速度算出手段１５は、算出した搬送速度をメモリ１４ａに記憶する。データ生成手段１４は、メモリ１４ａに記憶された座標データと搬送速度とを読み出し加工制御手段１３に出力し、加工制御手段１３は座標データを搬送速度により補正してレーザ光源１２及び走査ユニット２０を制御する。尚、搬送速度に基づく補正をデータ生成手段１４が行うようにしてもよい。
【００３２】
・上記実施の形態では、搬送速度算出手段１５は、トリガ入力手段１７からの信号に基づいて、センサ出力のパルス幅（立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまで）の経過時間（時間ｔ１から時間ｔ２まで）を計測し、ワークＷの通過時間としたが、搬送速度算出手段１５がワークＷの搬送速度を算出できるようにトリガセンサ１８の検出信号を出力すればよい。例えば、各ワークＷの搬送方向に先端部が通過してから次のワークの先端が通過するまでの時間（図２において、センサ出力の立ち上がりエッジから立ち上がりエッジまでの時間）を計測して、ワークＷの搬送速度を算出するようにしてもよい。その場合、搬送速度算出手段１５は、各ワークＷが搬送される時間間隔と、長さ設定手段１６に入力されたワークＷの搬送ピッチとに基づいて、ワークＷの実際の搬送速度を算出する。また、各ワークＷの搬送方向に後端部が通過してから次のワークの先端が通過するまでの時間（図２において、センサ出力の立ち下がりエッジから立ち上がりエッジまでの時間）を計測して、ワークＷの搬送速度を算出するようにしてもよい。その場合、搬送速度算出手段１５は、各ワークＷの間の時間間隔と、長さ設定手段１６に入力されたワークＷの搬送ピッチ（各ワークＷ間の間隔）とに基づいて、ワークＷの実際の搬送速度を算出する。
【００３３】
・上記実施の形態では、ベルトコンベア５０にて搬送されるすべてのワークＷに対して座標データの補正を行う場合について説明したが、ベルトコンベア５０にて搬送されるワークＷに対して一定の周期で座標データの補正処理を行うようにしてもよい。その場合、座標データが補正されると、メモリ１４ａに記憶されている座標データを順次書き換えるようにすればよい。そうすると、ベルトコンベア５０によって搬送されるすべてのワークＷに対して座標データの補正を行う場合と比較して、加工制御手段１３における処理を簡略化することができる。
【００３４】
・上記実施の形態において、搬送速度算出手段１５によるワークＷの実際の搬送速度ｖの算出を、オンオフ制御可能な構成としてもよい。つまり、ユーザが所望するときのみ、ワークＷの実際の搬送速度を算出し、その搬送速度に基づく座標データの補正を行うようにしてもよい。そうすると、レーザ加工装置１の使用中にワークＷ上の加工位置がずれた場合にのみ座標データの補正を行うことが可能となり、ベルトコンベア５０によって搬送されるすべてのワークＷに対して座標データの補正を行う場合と比較して、加工制御手段１３における処理を簡略化することができる。
【００３５】
・上記実施の形態では、トリガセンサ１８の測定点とレーザ光の照射点との間の搬送方向の長さはワークＷの長さＬよりも長く設定されているものとしたが、この長さをワークＷの長さよりも短く設定してもよい。その場合、ワークＷが一定の間隔で搬送されていれば、一旦トリガセンサ１８の測定点をワークＷの終端部が通過すれば、それ以降は座標データの補正が行われるため、正確に加工を施すことが可能となる。
【００３６】
・上記実施の形態において、搬送速度を記憶する記憶手段を備え、その記憶手段に記憶された搬送速度に基づいて補正を行うようにしてもよい。この場合、搬送速度算出手段１５により新たに算出された搬送速度と記憶手段から読み出した搬送速度とを比較し、記憶手段から読み出した搬送速度を含む所定範囲内に新たに算出された搬送速度が含まれる場合には記憶手段から読み出した搬送速度を用いて座標データの補正を行う。一方、記憶手段から読み出した搬送速度を含む所定範囲内に新たに算出された搬送速度が含まれない場合には、新たに算出された搬送速度を記憶手段に記憶し、以降その記憶した搬送速度に基づいて補正を行うようにする。このように構成することで、搬送速度の変化が大きい場合に、その搬送速度に応じて補正を行うことができる。
【００３７】
・上記実施の形態において、搬送速度算出手段１５により算出された搬送速度を表示する表示手段を備える構成としてもよい。表示手段としては、ＬＣＤ，８セグメントＬＥＤ、等の数値が表示可能なものであればよい。このように構成すると、加工対象物の搬送により測定した搬送速度をユーザが確認し、その搬送速度を採用するか、異なる搬送速度を設定するかを容易に判断することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】レーザ加工装置の概略構成図。
【図２】トリガセンサの出力の説明図。
【符号の説明】
【００３９】
１…レーザ加工装置、１２…レーザ光源、１３…加工制御手段、１４…データ生成手段、１５…搬送速度算出手段、１６…長さ設定手段、１７…トリガ入力手段、１８…トリガセンサ、２０…光学走査手段としての走査ユニット、２２ａ，２２ｂ…光学走査手段を構成するガルバノミラー、２３ａ，２３ｂ…光学走査手段を構成するモータ、５０…ベルトコンベア、Ｌ…長さ、ｖ…搬送速度、ｔ１，ｔ２…時間、Ｗ…加工対象物としてのワーク。
【図１】
0005081557.tif 000002
【図２】
0005081557.tif 000003