レーザマーキング装置

【目的】各種工業製品，貴金属，装身具などに文字，数字，図形などを高速でマーキングするレーザマーキング装置に関し、確実で多面的にマーキングできるものを提供することを目的とするものである。
【構成】ターンテーブル２５に複数個の加工部材３３を保持する部材保持部２６ａ〜２６ｄを設け、このターンテーブル２５の周囲に供給・取出し部２３，位置決め部２７，レーザマーキング部２９，部材割出し部３０を設け、高速で多面へのレーザマーキングを可能にする。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子部品，機構部品，工具，プレス型などの工業製品，貴金属，装身具等に文字，数字，図形などを高速でマーキングするレーザマーキング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザマーキング装置は半導体や電子部品のみならず多種類の製品の製品番号，分類記号，図形などをマーキングするための方法として用いられている。
【０００３】以下に従来のレーザマーキング装置について説明する。図６は従来のレーザマーキング装置の加工部材の搬送方法の例を示すものである。図６において１はレーザマーカ、２は加工部材搬入用の主搬送路、３ａ〜３ｄは加工部材の貯蔵装置、４ａ〜４ｄは加工部材搬入用の副搬送路、５は加工部材搬出用の主搬送路、６ａ〜６ｄは加工済部材の貯蔵装置、７ａ〜７ｄは加工部材搬出用の副搬送路である。
【０００４】以上のように構成されたレーザマーキング装置の加工部材の搬送方法について、以下その動作について説明する。
【０００５】まず、貯蔵装置３ｄから副搬送路４ｄを経て主搬送路２に搬送された加工部材をレーザマーカ１まで搬送する場合の搬送方法について説明する。
【０００６】貯蔵装置３ｄより取り出した加工部材を副搬送路４ｄへ移す。次に副搬送路４ｄから主搬送路２上へ加工部材を移した後、主搬送路２上の加工部材を搬送する。この動作を複数回にわたって間歇的に返すことで加工部材がレーザマーカ１の位置へ到達するとレーザマーキング処理が開始される。レーザマーキング処理が完了すると上記動作と同じように加工済の加工部材が搬出用の主搬送部５より搬出用の副搬送部７ａを経由して貯蔵装置６ａへ収納される。
【０００７】次に図７は従来のレーザマーキング装置で複数個の加工部材をマーキングする場合の例を示すものである。図７において８はレーザ発振器、９は光ファイバ、１０はレーザビーム分岐光学系、１１ａ，１１ｂはレーザビーム、１２ａ，１２ｂは反射鏡、１３ａ，１３ｂは加工部材、１４ａ，１４ｂはレンズである。
【０００８】以上のように構成されたレーザマーキング装置について、以下その動作について説明する。
【０００９】レーザ発振器８のレーザ発振端に光ファイバ９の一端が接続され、この光ファイバ９の他端は、レーザビーム分岐光学系１０に接続されている。このレーザビーム分岐光学系１０により、レーザ発振器８から発振され、光ファイバ９を通ってレーザビーム分岐光学系１０に伝送される単一レーザビームを２本のレーザビーム１１ａ，１１ｂに分岐し、反射鏡１２ａ，１２ｂおよびレンズ１４ａ，１４ｂを経由して複数個の加工部材１３ａ，１３ｂがマーキングされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従来の加工部材の搬送方法の構成では加工部材搬入用および搬出用の主搬送路２，５と複数個の加工部材の貯蔵装置３ａ〜３ｄと貯蔵装置６ａ〜６ｄと主搬送路２，５間で加工部材を搬送する複数個の副搬送路４ａ〜４ｄ，７ａ〜７ｄがあり複雑な構成となっている。また、この搬送方法では加工部材の位置決め部がないため加工部材へのマーキング位置精度が問題となる。
【００１１】次に、従来の複数個の加工部材をマーキングする場合の構成ではレーザ発振器８で発振されたレーザビームをレーザビーム分岐光学系１０で複数のレーザビーム１１ａ，１１ｂに分岐するという問題点を有していた。
【００１２】また、従来の技術では加工部材１３の供給および取出し時間，位置決め時間，マーキング確認時間および多面体や円筒形加工部材の複数個所へのマーキングの場合、１面マーキング完了後次面への割出し時間の間マーキングを停止しなければならないという問題を有していた。
【００１３】本発明は上記従来の問題点を解決し、簡単な構成で確実なマーキングが行えるレーザマーキング装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するために本発明のレーザマーキング装置は割出し回転されるターンテーブル上に複数個の加工部材を保持する部材保持部をターンテーブルの各ステーションに対応する数だけ設け、上記ターンテーブルの周囲の１ステーションに加工部材を部材保持部に供給また加工されたものを取出す供給・取出し部を設け、次のステーションに部材保持部に供給された加工部材の保持位置を決定する位置決め部を設け、次のステーションに部材保持部に位置決めされた一個の部材にレーザを照射しレーザマーキングを施すレーザ発生部とこのレーザマーキングされる隣りの位置でレーザマーキングされた後の加工部材を自転させて次のレーザマーキングに備える部材割出し部を設けた構成になっている。
【００１５】
【作用】この構成によって、簡単な搬送システムを実現し、ターンテーブル上に位置決め部を設けることで加工部材へのマーキング位置精度が向上し、また、一系統のレーザビームで複数個の加工部材をマーキングし、レーザマーキング停止時間を大幅に削減できるとともに、多面体や円筒形の加工部材の複数個所へのマーキングが可能となる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１７】図１は本発明のレーザマーキング装置の一実施例を示すものである。図１において、２１は加工部材の貯蔵部、２２は主搬送路、２３は供給・取出し部、２４ａ〜２４ｂはチャック、２５はターンテーブル、２６ａ〜２６ｄは部材保持部、２７は位置決め部、２８はレーザ発生部、２９はレーザマーキング部、３０は部材割出し部、３１はマーキング確認部、３２はマーキング済加工部材の貯蔵部である。
【００１８】なお、本実施例は多面体の加工部材であり、また、ターンテーブル２５上に部材保持部２６ａ〜２６ｄが４ヵ所あり、各箇所に３個ずつ計１２個の部材保持部がある。
【００１９】以上のように構成されたレーザマーキング装置について以下その動作を説明する。
【００２０】まず加工部材が加工部材の貯蔵部２１より加工部材の主搬送路２２（たとえばフリーフローコンベア）へ移替えられる。主搬送路２２上に並んだ複数個の加工部材はチャック２４ａで保持し、供給・取出し部２３でターンテーブル２５上の部材保持部２６ａへ移替えられると同時に複数個（本実施例では３個）の加工済の部材がチャック２４ｂで保持され、供給・取出し部２３でターンテーブル２５上の部材保持部２６ａより主搬送路２２へ移替えられる。
【００２１】複数個の加工部材が主搬送路２２よりターンテーブル２５上の部材保持部２６ａに移替えられた後、ターンテーブル２５が回転割出しされ、部材保持部２６ａ上の複数個の加工部材が位置決め部２７へ移動する。部材保持部２６ａ上の複数個の加工部材が位置決め部２７で高さ方向および回転方向の位置決めがなされる。高さ方向の位置決めは複数個の加工部材の上部を押すことで、また、回転方向の位置決めは、部材保持部２６ａを回転することで部材保持部２６ａ上の複数個の加工部材をそれぞれ回転させ、位置決め位置で各加工部材を停止させ位置決めする。位置決め完了後、ターンテーブル２５が回転割出しされ、部材保持部上の複数個の加工部材がレーザマーキング部２９へ移動する。部材保持部２６ａ上の複数個の加工部材の１個の第１面にレーザ発生部２８からのレーザ光を照射しレーザマーキングを施す。レーザマーキング完了後隣りの加工部材の第１面にレーザマーキングを施す。この間先にレーザマーキング完了の加工部材は部材保持部２６ａを部材割出し部３０により回転割出しさせ、加工部材の第２面目へのレーザマーキングのために回転割出しされる。この動作を複数個の加工部材間で繰り返し、すべての加工部材へのレーザマーキングが行われる。なお、図２に複数個の各加工部材（１），（２），（３）へのレーザマーキングと各加工部材の回転割出しのタイミングチャートを示す。
【００２２】複数個の加工部材全てのレーザマーキング完了後ターンテーブル２５が回転割出しされ、部材保持部２６ａ上の複数個の加工済部材がマーキング確認部３１へ移動する。部材保持部２６ａ上の複数個の加工済部材１個ずつ回転割出ししながらカメラ等を用いて外観検査しマーキング，文字，図形などを確認検査する。なお、このステーションはマーキング確認のみならず他の目的にも利用できる。複数個の加工済部材すべてのマーキングが確認検査された後、ターンテーブル２５が回転割出しされ、部材保持部２６ａ上の複数個の加工済部材が供給・取出し部２３へ移動する。そこで、前記したように、複数個の加工済部材はチャック２４ｂで保持され、供給・取出し部２３でターンテーブル２５上の部材保持部２６ａより主搬送路２２へ移替えられる。その後、加工済部材は主搬送路２２よりマーキング済加工部材の貯蔵部３２へと移替えられ収納される。
【００２３】図３〜図５に本発明のレーザマーキング装置のターンテーブル部上の部材保持部および部材割出し部の詳細図を示し、レーザマーキングと加工部材の動きについて詳細に説明する。図３〜図５において、３３は加工部材、３４はレーザ光、２６は部材保持部、３５は回転軸（Ａ）、３６はホルダ（Ａ）、３７は軸受（Ａ）、２５はターンテーブル、３９はブレーキ取付板、４０はブレーキ板、４１はバネ、４２はブレーキリング、４３はカムフォロア取付板、４４はカムフォロア、４５はガイドプレート、４６は回転軸（Ｂ）、４７はホルダ（Ｂ）、４８は軸受（Ｂ）、４９はベアリングナット、５０はタイミングプーリ（Ａ）、５１は検出板、５２はセンサ、５３はセンサ取付板、５４はタイミングベルト、５５はタイミングプーリ（Ｂ）、５６はモータ、５９はモータ取付板、５８はフレンジシャフト、５９はインデックスユニット、６０はベース、６１は筐体である。
【００２４】以上のように構成されたレーザマーキング装置のターンテーブル部上の部材保持部および部材割出し部について、以下その機構ならびに動作とレーザマーキングについて説明する。
【００２５】まず複数個の加工部材３３が位置決め部にて位置決め完了後インデックスユニット５９の入力軸が回転し、出力軸に取付けられたフランジシャフト５８をかえしてターンテーブル２５が回転割出しされる。その時、カムフォロア４４は図５に示すようにガイドプレート４５と回転軸（Ｂ）４６にある溝の中をころがりながら位置決め部２７よりレーザマーキング部２９へと移動する。レーザマーキング部２９へ移動した複数個の加工部材３３の１個目の第１面にレーザ発生部からのレーザ光３４を照射しレーザマーキングを施す。加工部材３３の１個目の第１面のレーザマーキングが完了すると隣りの加工部材３３（２個目）の第１面にレーザマーキングを施す。この間先にレーザマーキングが完了した１個目の加工部材３３は第１面より第２面へと回転割出しされる。この機構および動作について詳細に説明すると、加工部材３３は部材保持部２６により保持されている。部材保持部２６は回転軸（Ａ）３５に取付けてあり、ホルダ（Ａ）３６と軸受（Ａ）３７によりターンテーブル２５上で回転できるようになっている。この回転軸（Ａ）３５にはブレーキリング４２が取付けてあり、ブレーキ取付板３９よりバネ４１のバネ力によりブレーキ板４０をブレーキリング４２に押えつけることで回転軸（Ａ）３５，部材保持部２６と加工部材３３の回転オーバーランを防ぐ構造になっている。また、回転軸（Ａ）３５の端にカムフォロア取付板４３でカムフォロア４４が取付けてある。このカムフォロア４４は回転軸（Ｂ）４６の溝にはまっている。回転軸（Ｂ）４６はガイドプレート４５に取付けているホルダ（Ｂ）４７と軸受（Ｂ）４８により回転できる。なお軸受（Ｂ）４８はベアリングナット４９で固定されている。筐体６１上のベース６０に取付けられたモータ取付板５７上のモータ５６を回転させることでタイミングプーリ（Ｂ）５５，タイミングベルト５４，タイミングプーリ（Ａ）５０を通じ、回転軸（Ｂ）４６は回転する。また回転軸（Ｂ）４６の回転方向の原点および回転角度はセンサ取付板５３に取付けられたセンサ５２と検出板５１で確認できる機構となっている。
【００２６】そこで、加工部材３３の第１面のレーザマーキング完了の信号により、加工部材３３の第１面より第２面への回転割出しが開始する。まず、モータ５６が回転割出しの角度分だけ回転を始める。タイミングプーリ（Ｂ）５５，タイミングベルト５４，タイミングプーリ（Ａ）５０を通じて回転軸（Ｂ）４６が回転する。回転軸（Ｂ）４６の溝にはまっているカムフォロア４４とカムフォロア取付板４３を介して回転軸（Ａ）３５が回転し、その上に取付けられた部材保持部２６，加工部材３３も回転する。モータ５６により回転割出しの角度分だけ回転したか回転軸（Ｂ）４６端に取付けてある検出板５１とセンサ５２で確認し加工部材３３の回転割出しが完了する。
【００２７】以上の動作が複数個の加工部材３３に渡り全ての加工面の順に割出し回転，レーザマーキングがなされ再び複数個の加工部材３３が回転原点（検出板５１とセンサ５２で確認）にくると複数個の加工部材３３の全面にレーザマーキングが施され、レーザマーキング完了となる。続いて、インデックスユニット５９，フランジシャフト５８によりターンテーブル２５が回転し、新しい複数個の加工部材３３がレーザマーキング部２９へと移動する。
【００２８】なお、以上は多面体の加工部材３３へのレーザマーキングの場合の例であるが円筒形，円柱形等の加工部材の場合は上記の方法でも、また加工部材を部材割出し部３０で連続回転させながらレーザマーキングを施すことでも可能となる。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明は簡単な搬送システムの実現および１系統のレーザビームで複数個の加工部材をレーザマーキングすることで設備価格を低減することができる。また、ターンテーブル上に位置決め部およびマーキング確認部を設けることでレーザマーキングの品質の確保，保証ができる。さらに、複数個の加工部材へのレーザマーキングと加工面の回転割出しを連続的に行うことでレーザマーキング停止時間が大幅に削減でき生産性が向上する。また、多面体や円筒形，円柱形の加工部材の複数箇所へのレーザマーキングが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザマーキング装置の一実施例を示す概略構成図
【図２】同レーザマーキングと各加工部材の回転割出しのタイミングチャート
【図３】同装置の上面図
【図４】同装置の要部断面正面図
【図５】同図４のＡ−Ａからみた上面図
【図６】従来のレーザマーキング装置の概略構成図
【図７】同装置の動作説明図
【符号の説明】
２１加工部材の貯蔵部
２２主搬送路
２３供給・取出し部
２４ａ，２４ｂチャック
２５ターンテーブル
２６ａ〜２６ｄ部材保持部
２７位置決め部
２８レーザ発生部
２９レーザマーキング部
３０部材割出し部
３１マーキング確認部
３２マーキング済加工部材の貯蔵部

【特許請求の範囲】
【請求項１】割出し回転されるターンテーブル上に複数個の加工部材を保持する部材保持部をターンテーブルの各ステーションに対応する数だけ設け、上記ターンテーブルの周囲の１ステーションに加工部材を部材保持部に供給また加工されたものを取出す供給・取出し部を設け、次のステーションに部材保持部に供給された加工部材の保持位置を決定する位置決め部を設け、次のステーションに部材保持部に位置決めされた一個の部材にレーザを照射しレーザマーキングを施すレーザ発生部とこのレーザマーキングされる隣りの位置でレーザマーキングされた後の加工部材を自転させて次のレーザマーキングに備える割出部を設けてなるレーザマーキング装置。

【図１】