JPH1058167A

JPH1058167A - スキャニング式レーザマーキング装置

Info

Publication number: JPH1058167A
Application number: JP8242690A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Ishikawa; 光男石川
Original assignee: Miyachi Technos Corp
Current assignee: Miyachi Technos Corp
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 1998-03-03

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】マーキング装置における被加工物の決め位置
を簡単、迅速かつ正確に行う。【解決手段】「マーキング領域図投射」モードに入る
と、制御部は、先ず選択されている起動Ｎｏ．を識別
し、次いでこの起動Ｎｏ．に対応するマーキング領域図
の描画データを検索する。次にＨｅ−Ｎｅレーザを作動
可視性（赤色）のガイド光を点灯させる。そして、検索
した描画データおよび条件データに応じた制御信号をス
キャニング・ヘッドに送って、被加工物の表面上でガイ
ド光のビームスポットを１回スキャンさせ、この起動Ｎ
ｏ．のパターンに係るマーキング領域図を描画する。こ
のスキャニング動作を、所定のコマンドが入力されるま
で連続的に繰り返す。このように、マーキング領域図の
描画が連続的に高速で繰り返され、かつ、人間の持つ視
覚的な残像効果が加味されることによって、被加工物の
表面上にはマーキング領域図の定在的な投射像が形成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【００１０】

【発明の属する技術分野】本発明は、スキャニング式の
レーザマーキング装置に関する。

【００２０】

【従来の技術】スキャニング式のレーザマーキング法
は、被加工物に高密度に集光されたレーザ光を照射し、
該レーザ光をスキャン・ミラーで振って、被加工物表面
上でレーザスポットをスキャンし、ビームスポットの当
たった被加工物表面の微小部分をレーザエネルギーで瞬
間的に蒸発または変色させながら、文字、図形、記号等
の所望のパターンを描画するようにしてマーキング（刻
印）する技術である。

【００３０】一般に、スキャニング式レーザマーキング
装置は、レーザ光を発振出力するレーザ発振部と、この
レーザ発振部からのレーザ光をスキャン（走査）しなが
ら被加工物に向けて集光照射するスキャニングヘッド部
と、レーザ発振部およびスキャニングヘッド部の各々の
動作（レーザ発振動作、スキャニング動作）を制御する
制御部とを備えている。

【００４０】スキャニングヘッド部は、そのレーザ出射
口をたとえば作業台上のマーキング加工位置に向けて固
定配置される。作業台上には、装置側から見てソフトウ
ェア上のスキャニング座標が設定されている。被加工物
は、マーキングを施す面（マーキング面）がスキャニン
グヘッド部のレーザ出射口側に向けられて作業台上にセ
ットされる。作業台上の被加工物の位置や向きを変える
ことで、被加工物におけるマーキング位置（パターン形
成位置）を調整できる。

【００５０】

【発明が解決しようとする課題】この種のレーザマーキ
ング装置では、被加工物にマーキングされるパターンが
スキャニング座標上の任意の位置に設定され、しかも任
意の拡がりと方向性を有するため、Ｘ，Ｙ（水平，垂
直）方向およびθ（回転）方向で被加工物の位置合わせ
をする必要がある。

【００６０】従来は、被加工物におけるマーキング位置
を調整ないし決定するために、被加工物のサンプルに所
望のパターンを実際にマーキングしてみて、作業員がそ
の出来具合（マーキング位置）と所望のマーキング位置
との誤差を推し量り、その推し量った誤差に応じて被加
工物の位置を合わせるようにしていた。

【００７０】しかし、そのようにマーキング加工を実施
しながら試行錯誤的に被加工物の位置合わせを行う従来
の方法では、レーザ発振器や被加工物（サンプル）等を
無駄に消耗または消費するだけでなく、位置合わせのた
めに多くの時間と手間を必要とし、生産性が低いという
問題があった。

【００８０】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、被加工物におけるマーキング位置の調整
を簡単、迅速かつ正確に行えるようにしたスキャニング
式レーザマーキング装置を提供することを目的とする。

【００９０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、レーザ
発振部からのマーキング用のレーザ光をスキャン・ミラ
ーを介して被加工物に照射し、制御部からのスキャニン
グ制御信号に応じてスキャニング手段により前記スキャ
ン・ミラーを振らせて、前記被加工物の表面上で前記レ
ーザ光のビームスポットをスキャンして、文字、記号ま
たは図形等からなる所望のパターンをマーキングするス
キャニング式レーザマーキング装置において、前記パタ
ーンのマーキング領域を図形的に表すマーキング領域図
を設定するマーキング領域図設定手段と、前記マーキン
グの工程に先立ち、ガイド光発生手段からの可視性のガ
イド光を前記スキャン・ミラーを介して前記被加工物に
照射し、前記制御部からのスキャニング制御信号に応じ
て前記スキャニング手段により前記スキャン・ミラーを
振らせて、前記被加工物の表面上で前記ガイド光のビー
ムスポットを連続的に繰り返しスキャンして、前記マー
キング領域図の投射像を形成するマーキング領域図投射
手段とを備えることを特徴とする。

【０１００】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の装置において、前記マーキング領域図の投射像
を形成するためのスキャニング速度を前記マーキング工
程のためのスキャニング速度よりも高くすることを特徴
とする。

【０１１０】また、請求項３に記載の発明は、レーザ発
振部からのマーキング用のレーザ光をスキャン・ミラー
を介して被加工物に照射し、制御部からのスキャニング
制御信号に応じてスキャニング手段により前記スキャン
・ミラーを振らせて、前記被加工物の表面上で前記レー
ザ光のビームスポットをスキャンして、文字、記号また
は図形等からなる所望のパターンをマーキングするスキ
ャニング式レーザマーキング装置において、前記パター
ンのマーキング領域を図形的に表すマーキング領域図を
設定するマーキング領域図設定手段と、所定の区域内で
前記被加工物を撮像するためのモニタカメラと、画像を
表示できる画面を有する表示手段と、前記マーキングの
工程に先立ち、前記表示手段の画面上で、前記モニタカ
メラより得られるモニタ画像を表示すると同時に、前記
モニタ画像に重ねて前記マーキング領域図設定手段によ
り設定されている前記マーキング領域図の画像を表示す
る合成表示制御手段とを備えることを特徴とする。

【０１２０】また、請求項４に記載の発明は、レーザ発
振部からのマーキング用のレーザ光をスキャン・ミラー
を介して被加工物に照射し、制御部からのスキャニング
制御信号に応じてスキャニング手段により前記スキャン
・ミラーを振らせて、前記被加工物の表面上で前記レー
ザ光のビームスポットをスキャンして、文字、記号また
は図形等からなる所望のパターンをマーキングするスキ
ャニング式レーザマーキング装置において、所定の区域
内で前記被加工物を撮像するためのモニタカメラと、画
像を表示できる画面を有する表示手段と、前記マーキン
グの工程に先立ち、前記表示手段の画面上で、前記モニ
タカメラより得られるモニタ画像を表示すると同時に、
前記モニタ画像に重ねて前記パターンの画像を表示する
合成表示制御手段とを備えることを特徴とする。

【０１３０】

【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して本発明の
実施例を説明する。

【０１４０】図１に、この実施例によるスキャニング式
ＹＡＧレーザマーキング装置の外観を示す。このＹＡＧ
レーザマーキング装置は、制御電源ユニット１０とレー
ザ発振ユニット１２とスキャニング・ヘッド２０とを有
する。

【０１５０】制御電源ユニット１０において、上部室に
は表示部のディスプレイ１３が設けられ、中間室（前扉
１４の奥）にはキーボードや制御基板が設けられ、下部
室（前扉１６の奥）にはレーザ電源回路やレーザ冷却装
置等が配置されている。中間室内の制御部より発生され
たスキャニング制御信号は所定の信号線（図示せず）を
介してスキャニング・ヘッド２０へ伝送される。スキャ
ニング・ヘッド２０はレーザ発振ユニット１２のレーザ
出射口に取り付けられ、ヘッド２０の真下に作業台１８
が配置されている。この作業台１８の上で、被加工物Ｗ
にマーキングが施される。また、作業台１８上の被加工
物Ｗを撮像するためのモニタカメラ４８が、適当な支持
部材を介してスキャニング・ヘッド２０付近に配置され
ている。

【０１６０】図２に、制御電源ユニット１０およびレー
ザ発振ユニット１２内の要部の構成を示す。

【０１７０】レーザ発振ユニット１２内には、マーキン
グ用のＹＡＧレーザ光ＬM を発振出力するためのＹＡＧ
レーザ発振器２２だけでなく、可視性たとえば赤色のガ
イド光ＬG を発生するためのＨｅ−Ｎｅレーザ２４も設
けられている。ＹＡＧレーザ発振器２２より発振出力さ
れたＹＡＧレーザ光ＬM は、先ずミラー２６で光路が直
角に曲げられ、次にミラー２８で光路が直角に曲げられ
てから直進してスキャニング・ヘッド２０へ送られる。
Ｈｅ−Ｎｅレーザ２４より発生されたガイド光ＬG は、
先ずミラー３０で光路が直角に曲げられ、次にミラー３
２で光路が直角に曲げられてからミラー２８を裏側から
透過し、そのまま直進してスキャニング・ヘッド２０へ
送られる。

【０１８０】制御電源ユニット１０内には、ＹＡＧレー
ザ電源部３４、Ｈｅ−Ｎｅレーザ電源部３６、制御部３
８、表示部４０、入力部４２、インタフェース回路４４
等が設けられている。ＹＡＧレーザ電源部３４は、制御
部３８の制御の下でＹＡＧレーザ発振器２２内のレーザ
励起手段（たとえば励起ランプ）に電力を供給する。Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ電源部３６は、制御部３８の制御の下で
Ｈｅ−Ｎｅレーザ２４内のレーザ励起手段（たとえばレ
ーザ管）に電力を供給する。

【０１９０】表示部４０は、制御部３８からの画像デー
タおよび表示制御にしたがってディスプレイ１３に画像
を映し出す。入力部４２には、キーボード、マウス、イ
メージスキャナ等の入力装置が含まれる。インタフェー
ス回路４４は、外部装置（図示せず）とデータや制御信
号等をやりとりするために用いられる。

【０２００】制御部３８は、マイクロコンピュータから
なり、内蔵のメモリに蓄積されている所定のソフトウェ
アにしたがって所要のデータ処理を行い、装置内の各部
を制御する。たとえば、制御部３８は、後述するような
スキャニング・ヘッド２０におけるスキャニング動作を
制御するためのスキャニング制御信号をヘッド２０内の
スキャニング駆動回路に供給する。また、ＹＡＧレーザ
発振器２２にはピーク出力（尖頭値）の極めて高いパル
スレーザ光を得るためのＱスイッチが内蔵されており、
制御部３８は図示しない制御線を介してこのＱスイッチ
の制御を行う。また、制御部３８は、モニタカメラ４８
からのモニタ画像（動画像）をいったん蓄積するための
画像メモリたとえばフレームメモリをも有している。

【０２１０】図３に、スキャニング・ヘッド２０内のス
キャニング機構の構成を示す。このスキャニング機構
は、互いに直交する回転軸５２ａ，５４ａに取り付けら
れたＸ軸スキャン・ミラー５２およびＹ軸スキャン・ミ
ラー５４と、両ミラー５２，５４をそれぞれ回転振動
（首振り）させるＸ軸ガルバノメータ５６およびＹ軸ガ
ルバノメータ５８を有している。

【０２２０】スキャニング・ヘッド２０内に入って来た
レーザ発振ユニット１２からのレーザ光ＬM および／ま
たはガイド光ＬG は、先ずＸ軸スキャン・ミラー５２に
入射して、そこで全反射してからＹ軸スキャン・ミラー
５４に入射し、このミラー５４で全反射してのちｆθレ
ンズ６０を通って被加工物Ｗのマーキング加工面に集光
照射する。マーキング面上のビームスポットＳＰの位置
は、Ｘ方向においてはＸ軸スキャン・ミラー５２の振れ
角によって決まり、Ｙ方向においてはＹ軸スキャン・ミ
ラー５４の振れ角によって決まる。

【０２３０】Ｘ軸スキャン・ミラー５２は、Ｘ軸ガルバ
ノメータ５６の駆動で矢印Ａ，Ａ’方向に回転振動（首
振り）する。一方、Ｙ軸スキャン・ミラー５４は、Ｙ軸
ガルバノメータ５８の駆動で矢印Ｂ，Ｂ’方向に回転振
動（首振り）する。

【０２４０】Ｘ軸ガルバノメータ５６には、Ｘ軸スキャ
ン・ミラー５２に結合された可動鉄片（回転子）と、こ
の可動鉄片に接続された制御バネと、固定子に取り付け
られた駆動コイルとが内蔵されている。Ｘ軸ガルバノメ
ータ駆動回路（図示せず）よりＸ方向スキャニング制御
信号に応じた駆動電流が電気ケーブル６２を介してＸ軸
ガルバノメータ５６内の該駆動コイルに供給されること
で、該可動鉄片（回転子）が該制御バネに抗してＸ軸ス
キャン・ミラー５２と一体にＸ方向スキャニング制御信
号の指定する角度に振れるようになっている。

【０２５０】Ｙ軸ガルバノメータ５８も同様の構成を有
しており、Ｙ軸ガルバノメータ駆動回路（図示せず）よ
りＹ方向スキャニング制御信号に応じた駆動電流が電気
ケーブル６４を介してＹ軸ガルバノメータ５８内の駆動
コイルに供給されることで、Ｙ軸ガルバノメータ５８内
の可動鉄片（回転子）がＹ軸スキャン・ミラー５４と一
体にＹ方向スキャニング制御信号の指定する角度に振れ
るようになっている。

【０２６０】したがって、レーザ発振ユニット１２から
のレーザ光ＬM および／またはガイド光ＬG がスキャニ
ング・ヘッド２０内に所定のタイミングで入ってくる度
に、それと同期して両ガルバノメータ５６，５８がＸ方
向およびＹ方向スキャニング制御信号に応じてＸ軸スキ
ャン・ミラー５２およびＹ軸スキャン・ミラー５４をそ
れぞれ所定の角度で振ることにより、被加工物Ｗのマー
キング面上でレーザ光ＬM および／またはガイド光ＬG
のビームスポットＳＰがスキャンされる。

【０２７０】図４に、制御電源ユニット１０のディスプ
レイ１３で表示される設定画面の一例を示す。画面の左
側領域において、最上段には現在のモード（図示のモー
ドは「起動待機」モード」）が表示される。その下に、
当該マーキング動作を指定するための起動Ｎｏ．が表示
され、その下にその起動Ｎｏ．のマーキング動作を規定
する条件データすなわちＱスイッチ周波数、マーキング
速度、ランプ電流、アパーチャＮｏ．等の各種条件デー
タの設定入力値が列挙して表示される。画面の右側領域
には、当該起動Ｎｏ．のパターンを規定する描画データ
に応じた静止画像ＭＳがＸ−Ｙ座標上に表示される。な
お、この画面右側領域では、モニタカメラ４８より得ら
れるモニタ画像も表示可能となっている。

【０２８０】制御部３８内のＲＯＭには、起動Ｎｏ．単
位で所望のパターンを規定する描画データや各種条件デ
ータを設定入力するための「設定入力」モード用のソフ
トウェア、起動Ｎｏ．単位でマーキング動作を実行制御
するための「マーキング実行」モード用のソフトウェア
等が格納される。また、制御部３８内のＲＡＭまたは外
部記憶装置には、各起動Ｎｏ．毎に設定入力された描画
データおよび条件データ等が図５に示すような対応関係
をもって所定の記憶位置に格納される。

【０２９０】なお、本実施例では、後述するような「マ
ーキング領域図設定」モード、「マーキング領域図投
射」モード、「合成表示」モード等を実行するためのソ
フトウェアおよび設定値もそれぞれ制御部３８内のＲＯ
ＭおよびＲＡＭに格納される。

【０３００】このレーザマーキング装置では、図４に示
すような「起動待機」モード以外に「設定入力」モー
ド、「マーキング実行」モード、そして本実施例による
「マーキング領域図設定」モード、「マーキング領域図
投射」モード、「合成画像表示」モードがある。入力部
４２のキーボードまたはマウス等から所定のコマンドを
入力することによって、各モードに切り換えられる。

【０３１０】図６に、「マーキング領域図設定」モード
における制御部３８の処理動作をフローチャートで示
す。

【０３２０】たとえば図４に示す例で、この「マーキン
グ領域図設定」モードに入ると、制御部３８は、先ずデ
ィスプレイ１３の画面に現在表示されている起動Ｎｏ．
３を識別し（ステップＡ1 ）、次いでこの起動Ｎｏ．３
に対応する描画データＤｍ3（“ＡＢＣＤ”の画像デー
タ）をメモリから検索する（ステップＡ2 ）。その際
に、描画位置を規定する位置（座標）データも一緒に検
索する。

【０３３０】次に制御部３８は、検索した画像データＤ
ｍ3 および位置データを基に当該パターン（“ＡＢＣ
Ｄ”）がマーキングされる領域を決定する（ステップＡ
3 ）。

【０３４０】次に、制御部３８は、図７に示すように予
め設定（用意）されている領域図のモードまたは種類
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）（一例として４種類を
示す）を指定するユーザからのコマンドを入力し（ステ
ップＡ4 ）、その指定された図形モードでマーキング領
域を図形的に表すマーキング領域図ＥＳをディスプレイ
１３の画面上に当該パターン（“ＡＢＣＤ”）の画像Ｍ
Ｓと一緒に表示する（ステップＡ5 ）。したがって、起
動Ｎｏ．３の例でユーザがたとえば図形モード（ａ）を
選択した場合には、図１０に示すような画像がディスプ
レイ画面１３の右側領域に表示される。ここで、ディス
プレイ画面上では、マーキング領域図ＥＳとパターンＭ
Ｓとを明確に識別できるように異なる色付けで表示され
るのが好ましい。

【０３５０】ユーザ（作業員）は、ディスプレイ画面１
３に表示されている図形モード（ａ）のマーキング領域
図ＥＳが気に入らなければ、別の図形モードたとえば
（ｄ）のマーキング領域図ＥＳに変更することが可能で
あり（ステップＡ6 →Ａ7 →Ａ4 →Ａ5 ）、ディスプレ
イ画面に気に入ったマーキング領域図ＥＳが表示されて
いれば、そこで“確認”のコマンドを入力すればよい
（ステップＡ6 ）。そうすると、その選択されたマーキ
ング領域図が設定登録される（ステップＡ8 ）。本実施
例では、この登録されたマーキング領域図を表す描画デ
ータ（画像データおよび位置データ）がたとえば図５の
フォーマットで当該起動Ｎｏ．（Ｎｏ．３）に対応付け
られてメモリに格納されてよい。

【０３６０】なお、マーキング領域図は、当該パターン
をマーキングすべき領域を図形的に表すものであれば任
意の図柄が使用可能であるが、通常は図７に示すように
マーキング領域の外郭または外枠を示す簡単な図形たと
えば四辺形を用いるのが好適である。図示の例のパター
ン（“ＡＢＣＤ”）は比較的簡単な１個の文字列である
が、複数個の文字列や複雑な図形あるいは塗り潰し部分
を有する図形等でも、マーキング領域図はやはりパター
ン全体の外郭または外枠を示す簡単な図形として設定さ
れる。

【０３７０】後述するように、本実施例の「マーキング
領域図投射」モードでは、被加工物Ｗの表面に可視性の
ガイド光ＬC を繰り返しスキャニングしてマーキング領
域図を投射する。その際、マーキング領域図の図柄が簡
単であるため、１回のスキャニング時間（周期）が短く
て済み、マーキング領域図の投射像を明瞭に形成するこ
とができる。

【０３８０】図９に、「マーキング領域図投射」モード
における制御部３８の処理動作をフローチャートで示
す。

【０３９０】たとえば上記の起動Ｎｏ．３の例で、この
「マーキング領域図投射」モードに入ると、制御部３８
は、先ずディスプレイ１３の画面に現在表示されている
起動Ｎｏ．３を識別し（ステップＢ1 ）、次いでこの起
動Ｎｏ．３に対応するマーキング領域図ＥＳの描画デー
タをメモリから検索する（ステップＢ2 ）。ただし、ス
キャニング速度等の条件データについては「マーキング
領域図投射」モード用の設定値を検索する（ステップＢ
3 ）。なお、「マーキング領域図投射」モード用のスキ
ャニング速度は、マーキング工程用の設定値よりも高い
値に設定されるのが普通である。

【０４００】次に、制御部３８は、ＹＡＧレーザ発振器
２２をオフ状態にしたまま、Ｈｅ−Ｎｅレーザ電源部３
６を通じてＨｅ−Ｎｅレーザ２４を作動させ、ガイド光
ＬGを点灯させる（ステップＢ4 ）。そして、上記検索
したマーキング領域図ＥＳの描画データおよび条件デー
タに応じたスキャニング制御信号をスキャニング・ヘッ
ド２０に送って、被加工物Ｗの表面上でガイド光ＬG の
ビームスポットＳＰを１回スキャンさせ、被加工物Ｗの
表面上にこの起動Ｎｏ．３のパターン（“ＡＢＣＤ”）
に係るマーキング領域図ＥＳを描画する（ステップＢ5
）。このスキャニング動作を、所定のコマンドが入力
されるまで連続的に繰り返す（ステップＢ5 →Ｂ6 →Ｂ
7 →Ｂ5 ）。

【０４１０】この繰り返しのスキャニングにおいて、ビ
ームスポットＳＰはパターンの終点から始点へ幾らかの
時間を費やして戻る。スキャン・ミラーの限界速度を上
げることで、このビームスポットＳＰのリターン時間を
短縮化できる。また、マーキング領域図ＥＳは、概して
当該パターンよりも格段に簡単な図柄であるから、１回
のスキャニング時間（周期）自体が非常に短くて済む。

【０４２０】このように、可視性（赤色）のカイド光Ｌ
G によるマーキング領域図ＥＳの描画が連続的に高速で
繰り返されることで、しかも人間の持つ視覚的な残像効
果が加味されることによって、被加工物Ｗの表面上には
該マーキング領域図ＥＳの定在的な投射像が形成され
る。

【０４３０】したがって、作業員は、マーキング領域図
ＥＳの投射像が被加工物Ｗにおいて所望のマーキング位
置（箇所）に一致するように被加工物Ｗの位置を調整す
ればよい。

【０４４０】たとえば、図１０に示すように、図形モー
ド（ａ）のマーキング領域図ＥＳの投射像に対して被加
工物Ｗがずれているときは（図１０の(A) ）、被加工物
Ｗをθ方向に回転移動させたり、Ｘ，Ｙ方向に平行移動
させることによって、マーキング領域図ＥＳを被加工物
Ｗの所望のマーキング位置に合わせることができる（図
１０の(B) ）。その際、マーキング領域図ＥＳの投射像
は同じ位置に定在しているので、この投射像を基準とし
て被加工物Ｗの位置合わせを迅速かつ適確に行うことが
できる。

【０４５０】上記のようにして「マーキング領域図投
射」モードで被加工物Ｗの位置合わせを行った後、作業
員は所定のコマンドたとえば「マーキング実行」モード
のコマンドを入力すればよい。そうすると、制御部３８
は、スキャニング制御信号を止め（ステップＢ8 ）、ガ
イド光ＬC を消灯して（ステップＢ9 ）、「マーキング
領域図投射」モードを終了し、それから「マーキング実
行」モードに入る。

【０４６０】図１１に、「マーキング実行」モードにお
ける制御部３８の処理動作をフローチャートで示す。

【０４７０】たとえば、上記の起動Ｎｏ．３の例で「マ
ーキング実行」モードに入ると、制御部３８は、先ずデ
ィスプレイ１３の画面に現在表示されている起動Ｎｏ．
３を識別し（ステップＣ1 ）、次いでこの起動Ｎｏ．３
に対応する描画データＤｍ3（“ＡＢＣＤ”の描画デー
タ）および条件データ（Ｑスイッチ周波数、マーキング
速度等）をメモリから検索する（ステップＣ2 ）。

【０４８０】次に、制御部３８は、ＹＡＧレーザ電源部
３４およびＨｅ−Ｎｅレーザ電源部３６を通じてそれぞ
れＹＡＧレーザ発振器２２およびＨｅ−Ｎｅレーザ２４
を作動させ、ＹＡＧレーザ光ＬM およびガイド光ＬG を
それぞれ点灯させる（ステップＣ3 ，Ｃ4 ）。そして、
上記検索した描画データおよび条件データに応じたスキ
ャニング制御信号をスキャニング・ヘッド２０に送っ
て、被加工物Ｗの表面上でＹＡＧレーザ光ＬM およびガ
イド光ＬG のビームスポットＳＰを１回スキャンさせ、
被加工物Ｗの表面上にこの起動Ｎｏ．（Ｎｏ．３）によ
るパターンＭＳ（“ＡＢＣＤ”の文字）を描画する（ス
テップＣ5 ）。

【０４９０】このスキャニング動作により、被加工物Ｗ
の表面上では、ＹＡＧレーザ光ＬMのビームスポットの
当たった被加工物表面の微小部分がレーザエネルギーで
瞬間的に蒸発または変色し、結果として当該パターンＭ
Ｓ（“ＡＢＣＤ”）がマーキング（刻印）される。ま
た、可視光（赤色）のガイド光ＬG のビームスポットが
非可視光（赤外線）のＹＡＧレーザ光ＬM のビームスポ
ットと同じパターンを描くため、マーキングの軌跡が目
視で確認できる。

【０５００】なお、作業台１８上の被加工物Ｗにマーキ
ング加工が施される様子をモニタカメラ４８で撮像し、
そのモニタ画像（動画）をディスプレイ１３の画面に表
示することもできる。特に、被加工物Ｗのサイズまたは
マーキング・パターンのサイズが小さいときは、目視よ
りも、モニタカメラ４８より得られる大きな画角のモニ
タ画像を通してマーキング加工の様子を確認するのが便
利である。また、作業員の目の安全等のためにスキャニ
ング・ヘッド２０と被溶接物Ｗとの間に遮光カバーを設
ける場合にも、被加工物Ｗを直接目視することが難しい
ので、モニタ画像を利用するのが便利である。

【０５１０】通常は、１回のスキャニングでマーキング
加工は完了する。したがって、１回のスキャニングを行
ったなら、そこでスキャニング制御信号を止め（ステッ
プＣ6 ）、ＹＡＧレーザ光ＬM およびガイド光ＬG を消
灯させる（ステップＣ7 ）。なお、必要に応じてマーキ
ング加工用のスキャニングを複数回繰り返し行うことも
可能である。

【０５２０】上記のような「マーキング実行」モードで
ＹＡＧレーザ光ＬM によるスキャニングが行われること
により、被加工物Ｗの表面上には、たとえば図１２に示
すように直前の「マーキング領域図投射」モードで位置
合わせした位置に所望のパターン（“ＡＢＣＤ”）がマ
ーキング（刻印）される。

【０５３０】なお、ガイド光発生手段（Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ２４）は、人間（作業員）に「マーキング実行」モー
ドにおけるマーキングの軌跡を目視確認させる目的で、
従来より備えられているものである。本実施例の装置で
は、このガイド光発生手段（Ｈｅ−Ｎｅレーザ２４）を
「マーキング領域図投射」モードに兼用させて、ガイド
光ＬG によるパターン投射像を得るようにしている。し
たがって、「マーキング領域図投射」モードのために、
新たにガイド光発生手段を設ける必要はない。

【０５４０】次に、図１３〜図１８につき「合成画像表
示」モードについて説明する。この「合成画像表示」モ
ードは、上記した「マーキング領域図投射」モードの代
わりとして利用できる。つまり、「マーキング実行」モ
ードによるマーキング工程に先立って作業台１８上で被
加工物Ｗの位置合わせを行うときに使われてよい。特
に、被加工物Ｗのサイズまたはマーキング・パターンの
サイズが小さい場合や、スキャニング・ヘッド２０付近
に遮光カバーを付けた場合、モニタカメラ４８の使用と
併せて「合成画像表示」モードを選択してよい。

【０５５０】本実施例の「合成画像表示」モードには、
２種類の副モード、すなわち、モニタカメラ４８より得
られるモニタ画像にマーキング領域図を重ねて表示する
「第１の合成画像表示」モードと、モニタ画像にマーキ
ングすべきパターンを重ねて表示する「第２の合成画像
表示」モードとがある。

【０５６０】図１３に、「第１の合成画像表示」モード
における制御部３８の処理動作をフローチャートで示
す。

【０５７０】この「第１の合成画像表示」モードに入る
と、制御部３８は、選択されている起動Ｎｏ．を識別し
（ステップＤ1 ）、この起動Ｎｏ．のパターンにつき予
め「マーキング領域図設定」モードで設定されているマ
ーキング領域図の描画データを検索する（ステップＤ2
）。次いで、モニタカメラ４８からのモニタ画像をフ
レームメモリに取り込むとともに（ステップＤ3 ）、検
索したマーキング領域図の描画データをフレームメモリ
に書き込むことにより、フレームメモリ内でモニタ画像
にマーキング領域図を重ね合わせる（ステップＤ4 ）。
そして、この合成画像をディスプレイ１３の画面に映し
出す（ステップＤ5 ）。この合成画像表示を所定のコマ
ンドが入力されるまで続ける（ステップＤ5 →Ｄ6 →Ｄ
7 →Ｄ3 →Ｄ4 →Ｄ5 ）。

【０５８０】これにより、図１４に示すように、ディス
プレイ１３の画面には、作業台１８上の被加工物Ｗを映
すモニタ画像が表示されると同時に、このモニタ画像の
上に重ねて起動Ｎｏ．のパターン（“ＡＢＣＤ”）に係
るマーキング領域図ＥＳも表示される。ここで、作業員
は、このディスプレイ１３に表示されている合成画像を
見ながら作業台１８上の被加工物ＷをＸ，Ｙ，θ方向に
適当に移動させればよい。そうすると、作業台１８上で
被加工物Ｗが移動したとおりにディスプレイ１３の画面
でも被加工物Ｗは移動する。しかし、マーキング領域図
ＥＳは描画位置に対応した表示位置で固定（静止）した
ままである。

【０５９０】したがって、作業員は、図１５に示すよう
にディスプレイ１３の画面上でマーキング領域図ＥＳが
モニタ画像の被加工物Ｗにおける所望のマーキング位置
（箇所）に一致するように作業台１８上の被加工物Ｗの
位置を調整すればよい。上記した「マーキング領域図投
射」モードと同様に、この「第１の合成画像表示」モー
ドでも、静止しているマーキング領域図ＥＳを基準とし
て被加工物Ｗの位置合わせを迅速かつ正確に行うことが
できる。

【０６００】図１６に、「第２の合成画像表示」モード
における制御部３８の処理動作をフローチャートで示
す。「第２の合成画像表示」モードは、マーキング領域
図ＥＳの代えて、図１７に示すようにパターンＭＳ
（“ＡＢＣＤＥＦ”）をディスプレイ１３の画面に表示
するものである。「第２の合成画像表示」モードによれ
ば、ディスプレイ画面上でパターンＭＳ（“ＡＢＣＤＥ
Ｆ”）が被加工物Ｗにおける所望のマーキング位置に一
致するように作業台１８上の被加工物Ｗの位置を調整す
ればよい。なお、「第２の合成画像表示」は、マーキン
グ領域図を設定しなくても実行できる。

【０６１０】図１８は、一変形例による「第３の合成画
像表示」モードにおけるディスプレイ１３の画面の例を
示す。この「第３の合成画像表示」モードは、モニタカ
メラ４８より得られるモニタ画像にマーキング領域図Ｅ
ＳおよびバターンＭＳの双方を重ねて表示するようにし
たものである。

【０６２０】上記した実施例では、マーキング領域図が
予め「マーキング領域図設定」モードで設定されメモリ
に蓄積され、「マーキング領域図投射」モードや「第１
の合成画像表示」モードあるいは「第２の合成画像表
示」モードで検索されるようにしていた。しかし、「マ
ーキング領域図設定」モードを省き、「マーキング領域
図投射」モード等で必要の都度（随時）、選択されたパ
ターンの画像データおよび位置データからマーキング領
域図を設定（作成）してもよい。

【０６３０】被加工物Ｗにおけるマーキング位置を調整
するために、上記した実施例では被加工物Ｗを移動させ
たが、スキャニング・ヘッド２０側を移動させるように
してもよい。

【０６４０】上記した実施例によるＹＡＧレーザマーキ
ング装置は、マーキング用のレーザ発振部をＹＡＧレー
ザ発振器で構成し、ガイド光発生手段をＨｅ−Ｎｅレー
ザで構成した。しかし、それらは一例であり、本発明に
おいては任意のマーキング用レーザ発振部および任意の
ガイド光発生手段が使用可能である。

【０６５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ・マーキング工程に先立ち、被加工物の表面上で
可視性のガイド光のビームスポットを連続的に繰り返し
スキャンして、マーキングのパターンの領域を図形的に
表すマーキング領域図の投射像を形成するようにしたの
で、被加工物におけるマーキング位置の調整を簡単、迅
速かつ正確に行うことができる。

【０６６０】また、本発明によれば、レーザ・マーキン
グ工程に先立ち、表示手段の画面上で被加工物を映すモ
ニタ画像に重ねてマーキング領域図を表示するようにし
たので、被加工物におけるマーキング位置の調整を簡
単、迅速かつ正確に行うことができる。

【０６７０】また、本発明によれば、レーザ・マーキン
グ工程に先立ち、表示手段の画面上で被加工物を映すモ
ニタ画像に重ねてパターンを表示するようにしたので、
被加工物におけるマーキング位置の調整を簡単、迅速か
つ正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるスキャニング式ＹＡＧ
レーザマーキング装置の外観を示す斜視図である。

【図２】実施例の装置における制御電源ユニットおよび
レーザ発振ユニット内の要部の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】実施例の装置におけるスキャニング・ヘッド内
のスキャニング機構の構成例を示す斜視図である。

【図４】実施例の装置において制御電源ユニットのディ
スプレイで表示される設定画面の一例を示す図である。

【図５】実施例の装置における設定値のデータ管理のフ
ォーマット例を示す図である。

【図６】実施例の装置における「マーキング領域図設
定」モードのための制御部の処理動作を示すフローチャ
ートである。

【図７】実施例の「マーキング領域図設定」モードで用
意されているマーキング領域図のモード（種類）の一例
を示す図である。

【図８】実施例の「マーキング領域図設定」モードでデ
ィスプレイ画面に表示されるマーキング領域図の例を示
す図である。

【図９】実施例の「マーキング領域図投射」モードのた
めの制御部の処理動作を示すフローチャートである。

【図１０】実施例の「マーキング領域図投射」モードで
の被加工物の位置合わせの例を示す図である。

【図１１】実施例の「マーキング実行」モードのための
制御部の処理動作を示すフローチャートである。

【図１２】実施例の「マーキング実行」モードで被加工
物にマーキングされたパターンの一例を示す図である。

【図１３】実施例の「第１の合成画像表示」モードのた
めの制御部の処理動作を示すフローチャートである。

【図１４】実施例の「第１の合成画像表示」モードでデ
ィスプレイ画面に表示される合成画像（位置合わせ前）
の一例を示す図である。

【図１５】実施例の「第１の合成画像表示」モードでデ
ィスプレイ画面に表示される合成画像（位置合わせ後）
の一例を示す図である。

【図１６】実施例の「第２の合成画像表示」モードのた
めの制御部の処理動作を示すフローチャートである。

【図１７】実施例の「第２の合成画像表示」モードでデ
ィスプレイ画面に表示される合成画像（位置合わせ後）
の一例を示す図である。

【図１８】実施例の一変形例による「第３の合成画像表
示」モードでディスプレイ画面に表示される合成画像
（位置合わせ後）の一例を示す図である。

【符号の説明】

１３ディスプレイ２０スキャニング・ヘッド２２ＹＡＧレーザ発振器２４Ｈｅ−Ｎｅレーザ３８制御部４０表示部４２入力部４８モニタカメラＷ被加工物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ発振部からのマーキング用のレー
ザ光をスキャン・ミラーを介して被加工物に照射し、制
御部からのスキャニング制御信号に応じてスキャニング
手段により前記スキャン・ミラーを振らせて、前記被加
工物の表面上で前記レーザ光のビームスポットをスキャ
ンして、文字、記号または図形等からなる所望のパター
ンをマーキングするスキャニング式レーザマーキング装
置において、前記パターンがマーキングされる領域を図形的に表すマ
ーキング領域図を設定するマーキング領域図設定手段
と、前記マーキングの工程に先立ち、ガイド光発生手段から
の可視性のガイド光を前記スキャン・ミラーを介して前
記被加工物に照射し、前記制御部からのスキャニング制
御信号に応じて前記スキャニング手段により前記スキャ
ン・ミラーを振らせて、前記被加工物の表面上で前記ガ
イド光のビームスポットを連続的に繰り返しスキャンし
て、前記マーキング領域図の投射像を形成するマーキン
グ領域図投射手段とを備えることを特徴とするスキャニ
ング式レーザマーキング装置。
【請求項２】前記マーキング領域図の投射像を形成す
るためのスキャニング速度を前記マーキング工程のため
のスキャニング速度よりも高くすることを特徴とする請
求項１に記載のスキャニング式レーザマーキング装置。
【請求項３】レーザ発振部からのマーキング用のレー
ザ光をスキャン・ミラーを介して被加工物に照射し、制
御部からのスキャニング制御信号に応じてスキャニング
手段により前記スキャン・ミラーを振らせて、前記被加
工物の表面上で前記レーザ光のビームスポットをスキャ
ンして、文字、記号または図形等からなる所望のパター
ンをマーキングするスキャニング式レーザマーキング装
置において、前記パターンのマーキング領域を図形的に表すマーキン
グ領域図を設定するマーキング領域図設定手段と、前記被加工物を撮像するためのモニタカメラと、画像を表示できる画面を有する表示手段と、前記マーキングの工程に先立ち、前記表示手段の画面上
で、前記モニタカメラより得られるモニタ画像を表示す
ると同時に、前記モニタ画像に重ねて前記マーキング領
域図設定手段により設定されている前記マーキング領域
図の画像を表示するモニタ表示制御手段とを備えること
を特徴とするスキャニング式レーザマーキング装置。
【請求項４】レーザ発振部からのマーキング用のレー
ザ光をスキャン・ミラーを介して被加工物に照射し、制
御部からのスキャニング制御信号に応じてスキャニング
手段により前記スキャン・ミラーを振らせて、前記被加
工物の表面上で前記レーザ光のビームスポットをスキャ
ンして、文字、記号または図形等からなる所望のパター
ンをマーキングするスキャニング式レーザマーキング装
置において、前記被加工物を撮像するためのモニタカメラと、画像を表示できる画面を有する表示手段と、前記マーキングの工程に先立ち、前記表示手段の画面上
で、前記モニタカメラより得られるモニタ画像を表示す
ると同時に、前記モニタ画像に重ねて前記パターンの画
像を表示するモニタ表示制御手段とを備えることを特徴
とするスキャニング式レーザマーキング装置。