JP2004148322A

JP2004148322A - Laser marking device

Info

Publication number: JP2004148322A
Application number: JP2002313267A
Authority: JP
Inventors: Shinji Matsui; 真治松井
Original assignee: Sunx Ltd
Current assignee: Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2004-05-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser marking device for shortening the required marking time while suppressing degradation of the marking quality. <P>SOLUTION: For marking start points P1 and P8, the time is changed to the weight time according to the non-marking section length, and degradation of the marking quality caused by oscillation of marking start portions can be avoided. For marking stop points P7 and P12, the time is changed to the weight time according to the length of the immediately previous linear element, a so-called discontinuous character or the like is avoided, and marking is performed with high quality. In addition, for apexes P2-P6, and P9-P11, the time is changed to the weight time according to the magnitude of the apex angle, any inboard turning phenomenon or deep gouging state can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガルバノスキャナを備えたレーザマーキング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、レーザマーキング装置は、一対のガルバノミラーを、レーザ光源からのレーザ光の光路の途中に配して、印字すべき文字、記号、図形等（以下、「文字等」）に基づいてガルバノミラーを駆動させることでワーク上で前記レーザ光の照射点を走査させるものである。
【０００３】
具体的には、レーザマーキング装置には、設定された文字等を処理しかつレーザ光源のオンオフ及びガルバノミラーを制御するＣＰＵ（図示せず）が備えられている。ＣＰＵが、印字開始前に、前記文字等を、所定の線分要素に分け、その各線分要素についてその始点及や終点である端点の座標データを生成する。そして、この端点の座標データがＣＰＵからガルバノミラーに与えられると、前記照射点が現在位置から前記端点の座標データに対応する目標位置へと移動するようガルバノミラーが駆動され、もってワーク上に前記文字等を印字することができるのである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２４８６３公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記端点には、レーザ光源をオフして照射点を移動させる非印字区間の終端点となる印字開始点、レーザ光源をオンして照射点を移動させる印字区間の終端点となる印字停止点、及び、２以上の線分要素が連続して印字される場合においてそれらの線分要素間の接点となる頂点がある。具体的には、例えば図３に示すように、文字列「ＤＷ」をワーク上に印字（同図中の矢印に沿った順序で印字）する場合、前記印字開始点はＰ１，Ｐ８、前記印字停止点はＰ７，Ｐ１２、また、前記頂点はＰ２〜Ｐ６及びＰ９〜Ｐ１１となる。
【０００６】
ここで、前記非印字区間については、ＣＰＵはその始点及び終点の座標データのみを生成しガルバノミラーに与える。従って、例えば印字開始点Ｐ１については、ガルバノミラーは、ワーク上に予め設定した原点Ｐ０から印字開始点Ｐ１に移動する非印字区間Ｄ１の両端点の座標データの偏差に応じて一気に加速され印字開始点Ｐ１の近傍で一気に減速、つまり急ブレーキをかけて停止させるよう動作する。そして、照射点が印字開始点Ｐ１に至った際、ガルバノミラーの機械的振動、即ちリンギングが発生する。従って、このリンギングが停止する前に次の端点の座標データが与えられてガルバノミラーが駆動されると、図４（Ａ）に示すように印字線分が揺らいだ線分となって印字品質が低下してしまうことがある。
【０００７】
これに対して、前記印字区間については、ＣＰＵはその始点及び終点の座標データに加えて、始点及び終点間に等間隔（具体的には、例えばワーク上の照射点の半径に相当する間隔）で並ぶ中間点の座標データをも生成しガルバノミラーに順次与えるから、照射点は、図５に示すように、全体として、前記中間点の配置間隔に応じた一定速度Ｖで移動して、略同一の速度で減速して印字開始点に到達する（同図のＸ１，Ｘ２を比較参照）。従って、例えば印字停止点Ｐ１０については、リンギングが発生したとしても上記印字開始点Ｐ１よりもは短い時間で収まる。
【０００８】
更に、例えば頂点Ｐ２においては、ガルバノミラーを駆動するとそのガルバノミラーの駆動部分の慣性力により、与えられた座標データに対して、実際の照射点の位置が遅れて追従し、いわゆる内回り現象を生じる場合がある。即ち、図４（Ｂ）に示すように、印字開始点Ｐ１から頂点Ｐ２への移動命令を受けてしばらく経過しても、レーザ光の照射点Ｍは、頂点Ｐ２へ向かう途中位置にあり、その位置で頂点Ｐ２より先の中間点Ｎへの移動命令が与えられてしまう。すると、その移動命令の影響を受け、照射点Ｍが頂点Ｐ２を通らずに内回りする。
【０００９】
ところが、上記特許文献１に開示されたレーザマーキング装置は、全ての端点について同一タイミングで座標データを出力する構成なので、例えば上記印字開始点でのリンギングが収まるまで待って次の座標データを出力するようタイミングを調整すると、印字停止点や頂点においては必要以上に長い時間待った後に次の座標データが出力されることになり、上記「ＤＷ」のマーキング所要時間が長くなってしまう。逆に、マーキング所要時間を短くしようとして例えば印字停止点でのリンギングが収まるタイミングに調整すると、上述したように印字開始点でのリンギングにより印字線分が揺らいだりして印字品質の低下を招く結果となってしまう。なお、何れの端点においても照射点を必要以上に長い時間止めておくと、その部分に集中的にレーザ光が照射されることになり、いわゆる深堀状態となって、かえって印字品質を低下させる結果にもなる。
【００１０】
また、仮に、印字開始点、印字停止点及び頂点についてそれぞれ異なるウエイト時間を設けた構成とした場合であっても次のような問題が生じ得る。即ち、例えば印字開始点について言えばその非印字区間の長さは、様々であり、それら非印字区間の長さによって、ガルバノミラーのリンギングの大きさも異なる。その理由は、レーザマーキング装置では、移動距離に応じて、照射点の最高速度が決まる。従って、非印字区間の長さが長いほど、最高速度が大きくなって、停止するときには、大きな急ブレーキを必要とし、その結果、移動距離が長いほど、リンギングの減衰時間が長くなる。従って、図６に示すように、非印字区間の距離が異なる印字開始点Ｐ１と印字開始点Ｐ８とではリンギングが収まるまでに要する時間（同図のＴ１，Ｔ２を比較参照）が異なり、特に、両印字開始点Ｐ１，Ｐ８の非印字区間の長さの差が大きい場合にはそれぞれ異なるウエイト時間を設ける必要が生じることがある。
【００１１】
また、印字停止点について言えば、上述したようにそれを終点とする線分要素が所定の長さ以上である場合には、一般に照射点はその線分要素上を一定速度Ｖで移動するので一定のウエイト時間を設ければ良いのであるが、前記線分要素が極端に短い場合には、図５中のＸ３に示すように、印字開始点の座標データを出力後、ガルバノミラーの加速駆動中に印字停止点の座標データが出力されることもあり、そうすると、やはりガルバノミラーは急ブレーキをかけて停止させるよう動作するためにリンギング時間が通常よりも長くなり、一律のウエイト時間では印字品質を低下させてしまうことがある。
【００１２】
また、頂点について言えば、それを挟む２つの線分要素のなす角（以下、「頂角」）がある程度大きい場合（例えば頂角Ｐ２〜Ｐ６）には、所定のウエイト時間を設けることによって内回り現象を防止するすることができるが、例えば図３に示す頂点Ｐ９のように頂角が小さい場合には、照射点が線分Ｌ１から線分Ｌ２上を移動する際に、頂点Ｐ９付近で照射点が往復して通過して集中的にレーザ光が照射される部分が生じ、やはり深堀状態となってしまうことがある。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、印字品質を低下を抑制しつつ、マーキング所要時間の短縮化を図ることが可能なレーザマーキング装置を提供するところにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明に係るレーザマーキング装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光の方向を変えてワーク上にレーザ光の照射点を照射させるガルバノスキャナと、印字すべき文字等を構成する線分要素について、その始点及び終点である端点を含む複数の座標データを生成し、座標データを順次出力してガルバノスキャナに与える制御手段とを備えて、レーザ光の照射点を現在位置から制御手段にて出力された複数の座標データに対応する目標位置へと順次移動させるようガルバノスキャナを駆動させることで文字等をワーク上に印字するレーザマーキング装置において、各端点にはそれぞれに対応付けられたウエイト時間が設けられ、端点の座標データを出力した後、ウエイト時間経過後に次の座標データを出力するよう構成されるとともに、ウエイト時間を、端点について個別に変更可能な変更手段が設けられているところに特徴を有する。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１記載のレーザマーキング装置において、端点が、レーザ光源をオフして照射点を移動させる非印字区間の終端点となる印字開始点であるか、レーザ光源をオンして照射点を移動させる印字区間の終端点となる印字停止点であるか、２以上の線分要素が連続して印字される場合においてそれらの線分要素の接点となる頂点であるかを識別する識別手段が備えられ、変更手段は、ウエイト時間を、識別手段による識別結果に応じて、次の（ａ）〜（ｃ）のように変更されるところに特徴を有する。
（ａ）端点が印字開始点であるときは、非印字区間の長さに基づき変更。
（ｂ）端点が印字停止点であるときは、それを終点とする線分要素の長さに基づき変更。
（ｃ）端点が頂点であるときは、当該頂点を挟む両線分要素がなす角度に基づき変更。
【００１６】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
上述した従来説明のように、端点が、例えば印字開始点か、印字停止点か或いは頂点かによって印字品質を保持するのに要する必要ウエイト時間が異なることがある。更に、例えば同じ印字開始点であっても非印字区間の長さによって必要ウエイト時間が異なることがある。
【００１７】
そこで、本発明の構成によれば、各端点にはそれぞれに対応付けられたウエイト時間が設けられ、変更手段によって各端点毎にそれぞれウエイト時間を変更することができる。従って、例えば各端点についての必要ウエイト時間を、予め実験によって求めておき、それらの必要ウエイト時間を各端点に対応付けて設定しておけば、レーザ光の照射点を、各端点において必要最小限の時間だけ待って次の端点へと移動させるようにすることができる。これにより、単に一律のウエイト時間を設けた従来のものに比べて高品質の印字を可能としつつマーキング所要時間の短縮化を図ることができる。
【００１８】
なお、上記請求項１記載のレーザマーキング装置において、前記端点が、前記レーザ光源をオフして前記照射点を移動させる非印字区間の終端点となる印字開始点であるか、前記レーザ光源をオンして前記照射点を移動させる印字区間の終端点となる印字停止点であるか、２以上の前記線分要素が連続して印字される場合においてそれらの線分要素の接点となる頂点であるかを識別する識別手段が備えられ、前記変更手段は、前記ウエイト時間を、前記各端点についての前記識別手段による識別結果に応じた時間にそれぞれ変更することを特徴とするものであっても良い。
【００１９】
上記従来技術の欄で述べたように、印字開始点については非印字区間の長さに応じたある程度長いウエイト時間が必要であるのに対し、印字停止点については一般的にそれを終点とする線分要素の長さにかかわらずほぼ同一の短いウエイト時間を設ければ印字品質の低下を実質的に回避することが可能になる。また、頂点についても印字すべき文字等のなかに極めて頂角の角度が小さい部分がなければほぼ一定のウエイト時間を設ければやはり印字品質の低下を実質的に回避することが可能になる。
【００２０】
そこで、上記構成によれば、識別手段によって各端点が印字開始点か、印字停止点か、頂点かが識別され、各端点のウエイト時間は、識別手段の識別結果に応じて時間に変更される。つまり、各端点についてその種類（印字開始点、印字停止点、頂点）に応じたウエイト時間に変更されるから、端点の種類にかかわらず一律のウエイト時間を設けた従来のものに比べて印字品質の低下を防止しつつマーキング所要時間の短縮化を図ることができる。しかもウエイト時間の変更が自動で行われるために印字作業負担の軽減を図ることができる。
【００２１】
＜請求項２の発明＞
上記従来技術の欄で述べたように、印字開始点は非印字区間の長さに応じてリンギングの収束時間が長くなり、印字停止点は例えば印字区間が極めて短い場合にはリンギング時間が通常よりも長くなる。また、頂点はその頂角（頂点を挟む両線分要素がなす角度）が極めて小さい場合には、たとえ内回り現象を回避できる程度のウエイト時間を設けても深堀状態で印字されてしまい却って印字品質が低下してしまうことがある。
【００２２】
そこで、本発明によれば、端点が、印字開始点であるときは非印字区間の長さに基づきウエイト時間を変更し、印字停止点であるときはそれを終点とする線分要素の長さに基づき変更し、更に、頂点であるときは、その頂角に基づき変更するよう構成されている。従って、各端点について、印字品質を低下させず、かつ必要最小限の時間にウエイト時間が変更されるから、単に一律のウエイト時間を設けた従来のものに比べて高品質の印字を可能としつつマーキング所要時間の短縮化を図ることができるとともに、ウエイト時間の変更が自動で行われるために印字作業負担の軽減を図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１ないし図３によって説明する。
図１において、符号１０は、レーザ光源であって、ここから出射されたレーザ光はガルバノスキャナ１１によって向きが変更される。ガルバノスキャナ１１は、一対のガルバノミラー１２を備えており、一方のガルバノミラー１２は、駆動手段１３によって縦方向に角度を変移させることができ、他方のガルバノミラー１２は、駆動手段１３によって横方向に角度を変移させることができる。これにより、レーザ光が両ガルバノミラー１２によって２方向に向きを変えられ、そのレーザ光の照射点Ｍが、ワークＷ上を二次元的に移動する。
ガルバノスキャナ１１にはコントローラ部１４が連なっており、このコントローラ部１４には、本発明に係る制御手段、変更手段及び識別手段として機能する制御部１５と、記憶部１６と、設定部１７が備えられている。
次に、このレーザマーキング装置に、マーキングの対象として文字列「ＤＷ」が設定されている場合を例に挙げて本実施形態の動作を説明する。
設定部１７にて印字開始のトリガ信号が入力されると、そのトリガ信号を受けた制御部１５において、文字列「ＤＷ」の軌跡データに基づき、図２（Ａ）に示すように、文字列「ＤＷ」が所定の直線要素（本発明の「線分要素」に相当）に分解される。そして、それらの直線要素の始点及び終点である端点（図２及び図３中のＰ１〜Ｐ１２）に関する座標データ、及び始点から終点までの中間点Ｎに関する座標データが生成される。このとき、制御部１５は、まず本発明の識別手段として機能する。即ち、制御部１５は、上記軌跡データに基づき、各端点Ｐ１〜Ｐ１２が次の（Ａ）〜（Ｃ）のいずれの点に該当するかを識別する。
（Ａ）印字開始点：レーザ光源１０をオフして照射点Ｍを移動させる非印字区間の終端点となる点。
（Ｂ）印字停止点：レーザ光源１０をオンして照射点Ｍを移動させる印字区間の終端点。
（Ｃ）頂点：２以上の前記直線要素Ｌが連続して印字される場合においてそれらの直線要素Ｌの接点。
【００２４】
本実施形態において、文字列「ＤＷ」を図３中の矢印に沿った順序に印字する場合、端点Ｐ１，Ｐ８が印字開始点、端点Ｐ７，Ｐ１２が印字停止点、そして、端点Ｐ２〜Ｐ６及びＰ９〜Ｐ１１が頂点であると識別される。
【００２５】
次いで、制御部１５は、上記識別結果に応じて次に示すような判定に基づき決められたウエイト時間に関する情報を各端点の座標データに付する。
（ａ）印字開始点であると識別された端点について
この場合には、上記軌跡データから非印字区間の長さを算出し、
（１）非印字区間の長さが、ｘｍｍ以下である場合は、ウエイト時間をｔ１。（２）非印字区間の長さが、ｘｍｍより大きくｙｍｍ以下である場合は、ウエイト時間をｔ２。
（３）非印字区間の長さが、ｙｍｍより大きい場合は、ウエイト時間をｔ３。
なお、Ｄ１＜ｘ＜Ｄ２＜ｙ
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
これにより非印字区間の長さがＤ１である印字開始点Ｐ１の座標データには、ウエイト時間ｔ１の情報が付される。一方、非印字区間の長さがＤ２である印字開始点Ｐ８の座標データには、ウエイト時間ｔ２の情報が付される。なお、ウエイト時間ｔ１，ｔ２は、例えば、各印字開始点Ｐ１，Ｐ８において発生するリンギングが収束するまでの時間をそれぞれ実験的に測定して求めたものである。
【００２６】
（ｂ）印字停止点であると識別された端点について
この場合には、その印字停止点を終点とする直線要素（以下、「直前線分要素」）の長さを上記軌跡データから算出し、
（１）直前線分要素の長さが、ｚｍｍより大きい場合は、ウエイト時間をｔ４。
（２）直前線分要素の長さが、ｚｍｍ以下である場合は、ウエイト時間をｔ５。
なお、ｔ４＜ｔ５
ｚ：ワークＷ上のレーザ光の照射点のスポット径の半径に相当。
上記文字列「ＤＷ」については、端点Ｐ７，Ｐ１２を終点とする直線要素Ｌ３，Ｌ４がともにｚｍｍより大きいので、それぞれの座標データにウエイト時間ｔ４の情報が付される。なお、ウエイト時間ｔ４は、例えば直前線分長さがｚより大きい場合に発生するリンギングが収束するまでの時間を実験的に測定して求めたものである。一方、ウエイト時間ｔ５は、例えば直前線分長さがｚ以下である場合に発生するリンギングが収束するまでの時間を実験的に測定して求めたものである。
【００２７】
なお、ガルバノスキャナ１１の固有値（例えば、ガルバノミラー１２の大きさや、駆動手段１３に備えられた駆動モータのトルクの大きさ等）によっては、リンギングが収束するまでに要する時間は、直前線分要素の長さが所定値、例えばｚｍｍ以下のときに短くなることがある。この場合には、上記設定とは反対に、ウエイト時間をｔ４＞ｔ５に設定する必要がある。
【００２８】
（ｃ）頂点であると識別された端点について
この場合には、その頂角（頂点を挟む２つの直線成分がなす角度）を軌跡データに基づき算出し、
（１）頂角の角度が、θ以上である場合は、ウエイト時間をｔ６。
（２）頂角の角度が、θより小さい場合は、ウエイト時間をｔ７。
なお、ｔ６＞ｔ７
θ：内回り現象が生じないようなウエイト時間で印字した場合に頂点付近が深堀状態にならない最小角度。
上記文字列「ＤＷ」については、文字「Ｄ」部分における端点Ｐ２〜Ｐ６の頂角はθ以上の角度となっているが、文字「Ｗ」部分における端点Ｐ９〜Ｐ１１の頂角はθより小さい角度になっている。なお、ウエイト時間ｔ６は、内回り現象が生じず、かつ頂点において深堀が生じない程度の時間を実験的に測定して求めたものである。一方、ウエイト時間ｔ７は、多少、内回り気味でも頂点付近で深堀状態とならないような時間を実験的に測定して求めたものである。
なお、これら端点には、レーザ光源１０に照射を開始させるか否かの判断基準となるレーザ光源１０の照射オン・オフ情報も付される。
【００２９】
次いで、座標データが記憶部１６に格納されたことを条件に、制御部１５は、それら複数の座標データを順次に取り出し、これに付されたウエイト時間を読み出す。そして、当該座標データを出力後、前記ウエイト時間経過にその次の座標データを出力する。ガルバノスキャナ１１は、各座標データを受けたタイミングで順次、照射点Ｍを現在位置から各座標データに対応する目標位置へと移動させるようガルバノミラー１２を駆動させる。すると、照射点Ｍが二次元的に動いてワークＷ上で軌跡を描く。また、このとき、座標データに付されたレーザ光源１０の照射オン・オフ情報に基づき、照射点が移動する途中でレーザ光源１０がオン・オフされ、もって「ＤＷ」に対応した軌跡がワーク表面にマーキングされる。
【００３０】
以上のように、本実施形態のレーザマーキング装置であれば、印字開始点Ｐ１，Ｐ８については、その非印字区間長さに応じたウエイト時間に変更されるから、印字開始部分が揺らいで印字品質が低下していまうといった事態を回避することができる。また、印字停止点Ｐ７，Ｐ１２については、その直前線分要素の長さに応じたウエイト時間に変更されるから、印字停止点Ｐ７，Ｐ１２に至る前に次の座標データに基づき照射点の移動方向が変更されることで、いわゆる文字切れといった事態を招くことなく、やはり高品質で印字することが可能になる。更に、頂点Ｐ２〜Ｐ６及びＰ９〜Ｐ１１については、その頂角の大きさに応じたウエイト時間に変更されるから、内回り現象及び深堀状態を防止して印字品質の低下を回避することができる。しかも、各端点におけるウエイト時間は必要最小限の時間であるから、端点について一律のウエイト時間で印字行う従来のものに比べて文字列「ＤＷ」を印字するのに要する時間、即ち、マーキング所要時間の短縮化を図ることができる。
【００３１】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、制御部１５によって自動的にウエイト時間を変更する構成を説明したが、これに限らず、例えば作業者が上記設定部１７（具体的には外部に設けられたコンソール等）にて各端点について予め実験的に求めた最適なウエイト時間を、各端点に対応付けてそれぞれ手動で設定し、これらが制御部において各端点の座標データに付される構成であっても良い。
【００３２】
（２）上記実施形態とは異なり、単に端点種類（印字開始点、印字停止点、頂点）に応じてウエイト時間を変更する構成であっても良く、このような構成であれば、少なくとも一律のウエイト時間で印字を行う従来のものに比べて高品質な印字及びマーキング所要時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザマーキング装置の概略斜視図
【図２】（Ａ）設定文字を複数のベクトル成分に分解した状態の模式図
（Ｂ）それらベクトル成分の両端の点を示した模式図
【図３】設定文字の端点を示した模式図
【図４】（Ａ）印字開始部分が揺らだ線分となった状態を示す模式図
（Ｂ）内回り現象を示す模式図
【図５】印字停止点を終点とする線分要素の長さと速度との関係図
【図６】照射点の振動の収束状態を示すグラフ
【符号の説明】
１０…レーザ光源
１１…ガルバノスキャナ
１５…制御部（制御手段、識別手段、変更手段）
Ｌ１〜４…直線要素（線分要素）
Ｍ…照射点
Ｐ１，Ｐ８ …印字開始点
Ｐ７，Ｐ１２…印字停止点
Ｐ２〜Ｐ６，Ｐ９〜Ｐ１１…頂点
Ｗ…ワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser marking apparatus provided with a galvano scanner.
[0002]
[Prior art]
In general, a laser marking device includes a pair of galvanometer mirrors arranged in the middle of an optical path of a laser beam from a laser light source, and galvanometer mirrors based on characters, symbols, figures, etc. (hereinafter referred to as “characters”) to be printed. Is driven to scan the irradiation point of the laser beam on the workpiece.
[0003]
Specifically, the laser marking device includes a CPU (not shown) that processes set characters and the like, and controls on / off of the laser light source and the galvanometer mirror. Prior to the start of printing, the CPU divides the character or the like into predetermined line segment elements, and generates coordinate data of end points that are the start point and end point of each line segment element. Then, when the coordinate data of this end point is given from the CPU to the galvano mirror, the galvano mirror is driven so that the irradiation point moves from the current position to the target position corresponding to the coordinate data of the end point, so that the galvano mirror is moved onto the workpiece. Characters etc. can be printed.
[0004]
[Patent Document 1]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-224863
[Problems to be solved by the invention]
By the way, at the end point, a printing start point that is a terminal point of a non-printing section in which the laser light source is turned off and the irradiation point is moved, and a printing stop point that is a terminal point of the printing section in which the laser light source is turned on and the irradiation point is moved. When a point and two or more line segment elements are printed continuously, there is a vertex that serves as a contact point between the line segment elements. Specifically, for example, as shown in FIG. 3, when the character string “DW” is printed on the work (printed in the order along the arrow in the figure), the print start points are P1, P8, and the print The stop points are P7 and P12, and the vertices are P2 to P6 and P9 to P11.
[0006]
Here, for the non-printing section, the CPU generates only the coordinate data of the starting point and the ending point and gives them to the galvanometer mirror. Therefore, for example, for the print start point P1, the galvanometer mirror is accelerated at a stroke according to the deviation of the coordinate data of both end points of the non-print section D1 moving from the preset origin P0 to the print start point P1 on the work, and printing starts. In the vicinity of the point P1, it operates to decelerate at a stroke, that is, to stop by applying a sudden brake. When the irradiation point reaches the printing start point P1, mechanical vibration of the galvano mirror, that is, ringing occurs. Therefore, if the coordinate data of the next end point is given before the ringing stops and the galvano mirror is driven, the printed line segment becomes a line segment that fluctuates as shown in FIG. May fall.
[0007]
On the other hand, with respect to the printing section, in addition to the coordinate data of the start point and end point, the CPU is equally spaced between the start point and end point (specifically, for example, an interval corresponding to the radius of the irradiation point on the workpiece). As shown in FIG. 5, the irradiation point as a whole moves at a constant speed V according to the arrangement interval of the intermediate points, and is substantially given. Decelerate at the same speed and reach the print start point (see X1 and X2 in the figure for comparison). Therefore, for example, the print stop point P10 is shorter than the print start point P1 even if ringing occurs.
[0008]
Further, at the vertex P2, for example, when the galvano mirror is driven, the inertial force of the driving part of the galvano mirror causes the position of the actual irradiation point to follow the given coordinate data with a delay, resulting in a so-called inward phenomenon. There is a case. That is, as shown in FIG. 4B, the laser beam irradiation point M is still on the way to the vertex P2 even after a lapse of a command from the printing start point P1 to the vertex P2, The movement command to the intermediate point N ahead of the vertex P2 is given at the position. Then, under the influence of the movement command, the irradiation point M goes inward without passing through the vertex P2.
[0009]
However, since the laser marking device disclosed in Patent Document 1 outputs coordinate data at the same timing for all end points, for example, the next coordinate data is output after the ringing at the print start point is settled. If the timing is adjusted, the next coordinate data is output after waiting for a longer time than necessary at the print stop point or vertex, and the time required for the marking of the “DW” becomes longer. On the other hand, if the time required for the marking is shortened, for example, if the timing is adjusted so that the ringing at the print stop point is settled, the print line segment fluctuates due to the ringing at the print start point as described above, resulting in a decrease in print quality. End up. In addition, if the irradiation point is stopped for an unnecessarily long time at any end point, the laser beam is intensively irradiated to that portion, resulting in a so-called deep digging state, which results in a decrease in print quality. It also becomes.
[0010]
Further, even if a different start time is provided for each of the print start point, print stop point, and vertex, the following problem may occur. That is, for example, the length of the non-printing section varies with respect to the printing start point, and the ringing amount of the galvanometer mirror varies depending on the length of the non-printing section. The reason is that in the laser marking apparatus, the maximum speed of the irradiation point is determined according to the moving distance. Therefore, as the length of the non-printing section is longer, the maximum speed is increased, and when stopping, a large sudden braking is required. As a result, the longer the moving distance, the longer the ringing decay time. Therefore, as shown in FIG. 6, the time required for the ringing to settle is different between the printing start point P1 and the printing start point P8 having different distances in the non-printing section (refer to T1 and T2 in the same figure). When there is a large difference between the lengths of the non-print sections of the print start points P1 and P8, it may be necessary to provide different wait times.
[0011]
As for the printing stop point, as described above, when the line segment element having the end point is not less than a predetermined length, the irradiation point generally moves at a constant speed V on the line segment element. It is sufficient to set a certain wait time. However, when the line segment element is extremely short, the coordinate data of the print start point is output as shown by X3 in FIG. The coordinate data of the printing stop point may be output during this, and as a result, the galvanometer mirror operates to stop with a sudden brake, and the ringing time is longer than usual. May be reduced.
[0012]
As for the vertex, when the angle (hereinafter, “vertical angle”) formed by two line segment elements sandwiching the vertex is somewhat large (for example, the vertical angles P2 to P6), a predetermined weight time is provided to increase the inner diameter. Although the phenomenon can be prevented, for example, when the apex angle is small like the vertex P9 shown in FIG. 3, when the irradiation point moves on the line segment L2 from the line segment L1, irradiation is performed near the vertex P9. There may be a portion where the point passes back and forth and is intensively irradiated with the laser beam, which may also result in a deep state.
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser marking apparatus capable of shortening the time required for marking while suppressing deterioration in print quality.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a laser marking device according to the invention of claim 1 includes a laser light source that emits laser light, a galvano scanner that changes the direction of the laser light and irradiates a laser beam irradiation point on the workpiece, Control means for generating a plurality of coordinate data including a start point and an end point as an end point for a line segment element constituting a character or the like to be printed, and outputting the coordinate data to a galvano scanner in order; In a laser marking device that prints characters on a workpiece by driving a galvano scanner so as to sequentially move the irradiation point from the current position to a target position corresponding to a plurality of coordinate data output by the control means, Each end point has a weight time associated with it, and after the end point coordinate data is output, the next coordinate data is output. While it is configured to output data, having the features a wait time, the place which is provided with changeable changing means separately for endpoints.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in the laser marking device according to the first aspect, the end point is a printing start point which is a terminal point of a non-printing section in which the laser light source is turned off and the irradiation point is moved, or the laser light source is turned on. Whether the print stop point is the end point of the print section in which the irradiation point is moved, or the apex that is the contact point between the line segment elements when two or more line segment elements are printed continuously. An identifying means for identifying is provided, and the changing means is characterized in that the wait time is changed as shown in the following (a) to (c) in accordance with the identification result by the identifying means.
(A) When the end point is the printing start point, change based on the length of the non-printing section.
(B) If the end point is a printing stop point, the length is changed based on the length of the line segment element.
(C) When the end point is a vertex, the change is made based on an angle formed by both line segment elements sandwiching the vertex.
[0016]
[Action and effect of the invention]
<Invention of Claim 1>
As described above, the necessary wait time required to maintain the print quality may differ depending on whether the end point is a print start point, a print stop point, or a vertex, for example. Furthermore, for example, even if the printing start point is the same, the necessary wait time may vary depending on the length of the non-printing section.
[0017]
Therefore, according to the configuration of the present invention, each end point is provided with a wait time associated therewith, and the change unit can change the wait time for each end point. Therefore, for example, if the necessary wait time for each end point is obtained in advance by experiment and the necessary wait time is set in association with each end point, the laser beam irradiation point is set to the minimum necessary at each end point. It is possible to move to the next end point after waiting for this time. As a result, it is possible to shorten the time required for marking while enabling high-quality printing as compared with the conventional one simply having a uniform wait time.
[0018]
The laser marking device according to claim 1, wherein the end point is a printing start point which is a terminal point of a non-printing section in which the laser light source is turned off and the irradiation point is moved, or the laser light source is turned on. The printing stop point that is the end point of the printing section in which the irradiation point is moved, or the apex that is the contact point between the line segment elements when two or more line segment elements are printed continuously Identification means for distinguishing between them is provided, and the changing means may change the weight time to a time corresponding to the identification result by the identifying means for each of the end points. .
[0019]
As described in the above-mentioned prior art section, the print start point requires a somewhat long wait time according to the length of the non-print section, whereas the print stop point is generally the end point. If substantially the same short wait time is provided regardless of the length of the line segment element, it is possible to substantially avoid a decrease in print quality. In addition, if there is no portion having a very small apex angle in the characters to be printed with respect to the apexes, it is possible to substantially avoid a decrease in print quality by providing a substantially constant wait time.
[0020]
Therefore, according to the above configuration, the identification unit identifies whether each end point is a print start point, a print stop point, or a vertex, and the wait time of each end point is changed to a time according to the identification result of the identification unit. . In other words, each end point is changed to a wait time according to its type (print start point, print stop point, vertex), so the print quality is higher than the conventional one with a uniform wait time regardless of the end point type. The time required for marking can be shortened while preventing a decrease in the number of marks. Moreover, since the wait time is automatically changed, the burden of printing work can be reduced.
[0021]
<Invention of Claim 2>
As described in the prior art section above, the printing start point has a longer ringing convergence time depending on the length of the non-printing section, and the printing stop point is, for example, when the printing section is very short, the ringing time is longer than usual. Also gets longer. In addition, when the apex angle (the angle formed by the two line segment elements sandwiching the apex) is extremely small, even if a waiting time is set to avoid the inward phenomenon, the print quality is rather deeply printed. May fall.
[0022]
Therefore, according to the present invention, when the end point is the print start point, the weight time is changed based on the length of the non-print section, and when the end point is the print stop point, the length of the line segment element having the end point as the end point is determined. Further, when it is a vertex, it is changed based on the apex angle. Accordingly, since the print quality is not deteriorated at each end point and the wait time is changed to the minimum necessary time, it is possible to print with higher quality than the conventional one simply having a uniform wait time. The required marking time can be shortened and the weighting time can be automatically changed, so that the burden of printing work can be reduced.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a laser light source, and the direction of the laser light emitted therefrom is changed by a galvano scanner 11. The galvano scanner 11 includes a pair of galvanometer mirrors 12. One galvanometer mirror 12 can be shifted in angle in the vertical direction by a driving unit 13, and the other galvano mirror 12 is laterally moved by the driving unit 13. The angle can be changed. As a result, the direction of the laser light is changed in two directions by both galvanometer mirrors 12, and the irradiation point M of the laser light moves two-dimensionally on the workpiece W.
A controller unit 14 is connected to the galvano scanner 11, and the controller unit 14 includes a control unit 15 that functions as a control unit, a change unit, and an identification unit according to the present invention, a storage unit 16, and a setting unit 17. It has been.
Next, the operation of this embodiment will be described by taking as an example the case where a character string “DW” is set as a marking target in this laser marking device.
When a trigger signal for starting printing is input by the setting unit 17, the control unit 15 that has received the trigger signal, as shown in FIG. 2 (A), based on the trajectory data of the character string “DW”, “DW” is decomposed into predetermined linear elements (corresponding to “line segment elements” of the present invention). Then, coordinate data relating to the end points (P1 to P12 in FIGS. 2 and 3) which are the start point and the end point of these linear elements and coordinate data relating to the intermediate point N from the start point to the end point are generated. At this time, the control unit 15 first functions as identification means of the present invention. That is, the control unit 15 identifies which of the following points (A) to (C) each end point P1 to P12 corresponds to based on the trajectory data.
(A) Printing start point: A point that is the end point of the non-printing section in which the laser light source 10 is turned off and the irradiation point M is moved.
(B) Printing stop point: The end point of the printing section in which the laser light source 10 is turned on and the irradiation point M is moved.
(C) Vertex: When two or more linear elements L are printed continuously, the contact points of those linear elements L.
[0024]
In the present embodiment, when the character string “DW” is printed in the order along the arrows in FIG. 3, the end points P1 and P8 are the print start points, the end points P7 and P12 are the print stop points, and the end points P2 to P6 and P9 to P11 are identified as vertices.
[0025]
Next, the control unit 15 attaches to the coordinate data of each end point information related to the wait time determined based on the following determination according to the identification result.
(A) For the end point identified as the print start point, in this case, the length of the non-print section is calculated from the locus data,
(1) When the length of the non-printing section is not more than xmm, the wait time is t1. (2) When the length of the non-printing section is greater than xmm and less than or equal to ymm, the wait time is t2.
(3) When the length of the non-printing section is larger than ymm, the waiting time is t3.
D1 <x <D2 <y
t1 <t2 <t3
As a result, information on the wait time t1 is added to the coordinate data of the printing start point P1 whose length of the non-printing section is D1. On the other hand, information on the wait time t2 is attached to the coordinate data of the printing start point P8 whose length of the non-printing section is D2. Note that the wait times t1 and t2 are obtained, for example, by experimentally measuring the time until the ringing generated at the print start points P1 and P8 converges.
[0026]
(B) For the end point identified as the print stop point, in this case, the length of a linear element (hereinafter referred to as “immediate line segment element”) having the print stop point as the end point is calculated from the trajectory data.
(1) When the length of the immediately preceding line segment element is larger than zmm, the wait time is t4.
(2) If the length of the immediately preceding line segment element is equal to or less than zmm, the wait time is t5.
T4 <t5
z: Corresponds to the radius of the spot diameter of the laser beam irradiation point on the workpiece W.
For the character string “DW”, since the linear elements L3 and L4 having the end points P7 and P12 as the end points are both larger than zmm, information on the wait time t4 is attached to the respective coordinate data. The wait time t4 is obtained by experimentally measuring the time until ringing that occurs when the length of the previous line segment is larger than z, for example. On the other hand, the wait time t5 is obtained by experimentally measuring the time until ringing that occurs when, for example, the length of the previous line segment is equal to or shorter than z is converged.
[0027]
Depending on the intrinsic value of the galvano scanner 11 (for example, the size of the galvano mirror 12 and the torque of the drive motor provided in the drive unit 13), the time required for the ringing to converge may be a line segment element. May be shortened when the length is less than a predetermined value, for example, zmm. In this case, contrary to the above setting, it is necessary to set the wait time to t4> t5.
[0028]
(C) In this case, for the end point identified as the vertex, the vertex angle (the angle formed by the two linear components sandwiching the vertex) is calculated based on the trajectory data,
(1) When the apex angle is equal to or greater than θ, the weight time is t6.
(2) When the apex angle is smaller than θ, the waiting time is t7.
T6> t7
θ: The minimum angle at which the apex does not become deep when printing is performed with a wait time that does not cause an inward turning phenomenon.
For the character string “DW”, the apex angles of the end points P2 to P6 in the character “D” portion are not less than θ, but the apex angles of the end points P9 to P11 in the character “W” portion are smaller than θ. It is at an angle. The wait time t6 is obtained by experimentally measuring a time to such an extent that no inward phenomenon occurs and no deepening occurs at the apex. On the other hand, the weight time t7 is obtained by experimentally measuring a time during which the inner surface is slightly inward but does not become deep in the vicinity of the apex.
These end points are also attached with irradiation on / off information of the laser light source 10 which is a criterion for determining whether or not the laser light source 10 starts irradiation.
[0029]
Next, on the condition that the coordinate data is stored in the storage unit 16, the control unit 15 sequentially retrieves the plurality of coordinate data, and reads the wait time attached thereto. Then, after outputting the coordinate data, the next coordinate data is output when the wait time elapses. The galvano scanner 11 sequentially drives the galvanometer mirror 12 so as to move the irradiation point M from the current position to the target position corresponding to each coordinate data at the timing of receiving each coordinate data. Then, the irradiation point M moves two-dimensionally and draws a locus on the workpiece W. At this time, on the basis of the irradiation on / off information of the laser light source 10 attached to the coordinate data, the laser light source 10 is turned on / off in the middle of the movement of the irradiation point. Is marked.
[0030]
As described above, in the laser marking device of this embodiment, the print start points P1 and P8 are changed to the wait time corresponding to the length of the non-print section, and therefore the print start portion fluctuates and the print quality is changed. Can be avoided. Since the print stop points P7 and P12 are changed to the wait time corresponding to the length of the immediately preceding line segment element, the irradiation point is moved based on the next coordinate data before reaching the print stop points P7 and P12. By changing the direction, it is possible to print with high quality without causing a so-called character breakage. Furthermore, since the vertices P2 to P6 and P9 to P11 are changed to the wait time corresponding to the size of the apex angle, it is possible to prevent the inner turning phenomenon and the deep state and avoid the deterioration of the print quality. In addition, since the wait time at each end point is the minimum necessary time, the time required to print the character string “DW”, that is, the time required for marking, compared to the conventional one in which the end point is printed with a uniform wait time. Can be shortened.
[0031]
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.
(1) In the above embodiment, the configuration in which the wait time is automatically changed by the control unit 15 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the operator can set the setting unit 17 (specifically, a console provided outside). Etc.), the optimum wait time experimentally obtained for each end point in advance is set manually in association with each end point, and these are attached to the coordinate data of each end point in the control unit. good.
[0032]
(2) Unlike the above embodiment, the weight time may be simply changed according to the end point type (print start point, print stop point, vertex). Higher quality printing and marking time can be shortened compared to conventional printing that performs printing in the wait time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a laser marking device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a schematic view of a set character disassembled into a plurality of vector components. FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing the end points of the set characters. FIG. 4A is a schematic diagram showing a state in which the printing start portion is a wobble line segment. FIG. 3B is a schematic diagram showing the inward phenomenon. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the length and speed of line segment elements with the printing stop point as the end point. FIG. 6 is a graph showing the convergence state of vibration at the irradiation point.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser light source 11 ... Galvano scanner 15 ... Control part (a control means, an identification means, a change means)
L1-4 ... Linear element (line segment element)
M ... Irradiation points P1, P8 ... Print start points P7, P12 ... Print stop points P2-P6, P9-P11 ... Vertex W ... Workpiece

Claims

レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光の方向を変えてワーク上に前記レーザ光の照射点を照射させるガルバノスキャナと、
印字すべき文字、図形、記号等を構成する線分要素について、その始点及び終点である端点を含む複数の座標データを生成し、前記座標データを順次出力して前記ガルバノスキャナに与える制御手段とを備えて、
前記レーザ光の照射点を現在位置から前記制御手段にて出力された前記複数の座標データに対応する目標位置へと順次移動させるよう前記ガルバノスキャナを駆動させることで前記文字、記号、図形等を前記ワーク上に印字するレーザマーキング装置において、
前記各端点にはそれぞれに対応付けられたウエイト時間が設けられ、前記端点の座標データを出力した後、前記ウエイト時間経過後に次の前記座標データを出力するよう構成されるとともに、
前記ウエイト時間を、前記端点について個別に変更可能な変更手段が設けられていることを特徴とするレーザマーキング装置。A laser light source for emitting laser light;
A galvano scanner that changes the direction of the laser beam to irradiate the irradiation point of the laser beam on a workpiece;
Control means for generating a plurality of coordinate data including the start point and the end point of the line segment elements constituting characters, figures, symbols, etc. to be printed, and sequentially outputting the coordinate data to give to the galvano scanner; With
By driving the galvano scanner to sequentially move the irradiation point of the laser light from the current position to a target position corresponding to the plurality of coordinate data output by the control means, the characters, symbols, figures, etc. In the laser marking device for printing on the workpiece,
Each of the end points is provided with a weight time associated therewith, and is configured to output the next coordinate data after the weight time has elapsed after outputting the coordinate data of the end point,
A laser marking device characterized in that a changing means capable of individually changing the weight time for the end point is provided.

前記端点が、前記レーザ光源をオフして前記照射点を移動させる非印字区間の終端点となる印字開始点であるか、前記レーザ光源をオンして前記照射点を移動させる印字区間の終端点となる印字停止点であるか、２以上の前記線分要素が連続して印字される場合においてそれらの線分要素の接点となる頂点であるかを識別する識別手段が備えられ、
前記変更手段は、前記ウエイト時間を、前記識別手段による識別結果に応じて、次の（ａ）〜（ｃ）のように変更されることを特徴とする請求項１記載のレーザマーキング装置。
（ａ）前記端点が前記印字開始点であるときは、前記非印字区間の長さに基づき変更。
（ｂ）前記端点が前記印字停止点であるときは、それを終点とする線分要素の長さに基づき変更。
（ｃ）前記端点が前記頂点であるときは、当該頂点を挟む両線分要素がなす角度に基づき変更。The end point is a printing start point which is a terminal point of a non-printing section in which the laser light source is turned off and the irradiation point is moved, or a printing section terminal point in which the laser light source is turned on and the irradiation point is moved An identification means for identifying whether the print stop point is or a vertex that is a contact point of the line segment elements when two or more line segment elements are continuously printed,
2. The laser marking device according to claim 1, wherein the changing unit is configured to change the wait time according to an identification result by the identifying unit as shown in the following (a) to (c).
(A) When the end point is the printing start point, the length is changed based on the length of the non-printing section.
(B) When the end point is the printing stop point, the end point is changed based on the length of the line segment element.
(C) When the end point is the vertex, the change is made based on an angle formed by both line segment elements sandwiching the vertex.