レーザー加工装置
【課題】 走査装置の故障によって走査用ミラーが停止したことを速やかに検知することができるレーザー加工装置を提供する。
【解決手段】 レーザー光Ｌを生成するレーザー生成手段と、レーザー光ＬをワークＷに向けて反射させる走査用ミラー４７１と、走査用ミラー４７１の回動位置を指定する位置制御信号Ｖｒを生成する位置制御手段と、走査用ミラー４７１の回動位置を検出し、位置検出信号Ｖｐｏｓを生成する角度センサ７５と、位置制御信号Ｖｒ及び位置検出信号Ｖｐｏｓに基づいて、走査用ミラー４７１の回動位置に応じた制御偏差を求める位置偏差信号生成部７１と、制御偏差に基づいて、走査用ミラー４７１を回動させるミラー駆動部７２，７３，４７２と、制御偏差に基づいて、ミラー駆動部の故障検出を行う故障検出部４７５により構成される。
【解決手段】 レーザー光Ｌを生成するレーザー生成手段と、レーザー光ＬをワークＷに向けて反射させる走査用ミラー４７１と、走査用ミラー４７１の回動位置を指定する位置制御信号Ｖｒを生成する位置制御手段と、走査用ミラー４７１の回動位置を検出し、位置検出信号Ｖｐｏｓを生成する角度センサ７５と、位置制御信号Ｖｒ及び位置検出信号Ｖｐｏｓに基づいて、走査用ミラー４７１の回動位置に応じた制御偏差を求める位置偏差信号生成部７１と、制御偏差に基づいて、走査用ミラー４７１を回動させるミラー駆動部７２，７３，４７２と、制御偏差に基づいて、ミラー駆動部の故障検出を行う故障検出部４７５により構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置に係り、さらに詳しくは、レーザー光を照射して加工対象物を加工する際に、レーザー光の照射位置を走査させるレーザー加工装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーマーキング装置は、レーザー光を照射することにより加工対象物（ワーク）を加工するレーザー加工装置であり、レーザー光の照射位置を走査させることにより、ワーク上に文字、記号、図形などを印字することができる（例えば、特許文献１参照）。レーザー光を走査させるための走査装置は、通常、レーザー光を反射させる走査用ミラーと、走査用ミラーを回動させる回動用モーターと、回動用モーターに駆動電流を供給する駆動回路と、走査用ミラーの回動位置を検出する位置センサにより構成される。駆動回路は、走査用ミラーの回動位置を指定する位置制御信号と、位置センサの位置検出信号とから回動位置の偏差を求め、この偏差に基づいて駆動電流の大きさ及び向きを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３４６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した様な従来のレーザー加工装置では、回動用モーター内の駆動用コイルが断線した場合や、駆動回路内で駆動電流を増幅する増幅器が故障した場合、走査用ミラーが停止してしまい、ワーク上の同じ位置にレーザー光が照射されるなどの不具合が生じることが考えられる。特に、搬送装置により搬送されるワークを順次に加工するようなケースでは、走査装置の故障によって加工不良のワークが多数発生する虞があった。そこで、位置センサの位置検出信号に基づいて走査用ミラーの停止を検知することが考えられるが、走査装置の故障によって停止したのか否かを識別することはできなかった。
【０００５】
なお、特許文献１には、回動用モーター内の回路を保護するためのヒューズの断線を検知する技術が開示されている。この特許文献１に記載されたレーザー加工装置は、駆動用コイルを保護するヒューズの両端の電位差に基づいて、当該ヒューズの断線を検知するものであり、駆動用コイル自体の断線や駆動電流の増幅器の故障を検知できるものではない。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、レーザー光を走査させる走査装置の信頼性を向上させたレーザー加工装置を提供することを目的とする。特に、走査装置の故障によって走査用ミラーが停止したことを速やかに検知することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、加工対象物を加工している最中に生じた走査装置の故障だけでなく、非加工時に生じた走査装置の故障も検知することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。さらに、加工不良のワークが生じるのを抑制することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の本発明によるレーザー加工装置は、レーザー光を生成するレーザー生成手段と、上記レーザー光をワークに向けて反射させる走査用ミラーと、上記走査用ミラーの回動位置を指定する位置制御信号を生成する位置制御手段と、上記走査用ミラーの回動位置を検出し、位置検出信号を生成する位置検出手段と、上記位置制御手段にて生成された位置制御信号及び上記位置検出手段にて生成された位置検出信号に基づいて、上記走査用ミラーの回動位置に応じた制御偏差を求める偏差演算手段と、上記偏差演算手段により求められた制御偏差に基づいて、上記走査用ミラーを回動させるミラー駆動手段と、上記偏差演算手段により求められた制御偏差に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行う故障検出手段とを備えて構成される。
【０００９】
一般に、ミラー駆動手段が正常に動作している場合とミラー駆動手段の故障によって走査用ミラーが停止した場合とでは、位置制御信号と位置検出信号とから求められる制御偏差に大きな変化が生じる。上記レーザー加工装置では、この様な制御偏差に基づいてミラー駆動手段の故障検出を行うので、ミラー駆動手段の故障によって走査用ミラーが停止したことを速やかに検知することができる。特に、制御偏差に基づいて故障検出を行うので、駆動用コイルを保護するためのヒューズの断線だけでなく、駆動用コイル自体の断線や駆動電流を増幅する増幅器の故障を速やかに検知することができる。
【００１０】
第２の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記故障検出手段が、上記制御偏差を第１閾値と比較する第１比較手段を有し、第１比較手段の比較結果に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行うように構成される。
【００１１】
この様な構成によれば、走査用ミラーの回動位置を指定する位置制御信号から想定される偏差範囲に応じて第１閾値を定めることにより、制御偏差が第１閾値を越えたか否かによってミラー駆動手段の故障を検知することができる。
【００１２】
第３の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記走査用ミラーが、所定の角度範囲内を回動し、上記故障検出手段が、第１比較手段の比較結果の継続時間を第２閾値と比較する第２比較手段を有し、第２比較手段の比較結果に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行うように構成される。
【００１３】
一般に、走査用ミラーは所定の角度範囲内を回動するので、ミラー駆動手段が正常に動作していれば、制御偏差が一定値を越えた状態が一定時間以上継続することはない。このため、制御偏差と第１閾値との比較結果の継続時間を第２閾値と比較してミラー駆動手段の故障検出を行うことにより、ミラー駆動手段の故障を高い精度で検知することができる。
【００１４】
第４の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記レーザー光の非出力時に、上記位置制御信号としてスロープ信号を生成するスロープ信号生成手段を備えて構成される。
【００１５】
通常、レーザー光の非出力時には、ミラー駆動手段が正常に動作しているか否かに関わらず、制御偏差に大きな変化がない。そこで、上記レーザー加工装置では、この様なレーザー光の非出力時であってもミラー駆動手段の故障検知を可能とするために、位置制御信号として所定のスロープ信号を生成している。つまり、ミラー駆動手段が正常に動作していれば、制御偏差が一定値を越えることのないようなスロープ信号を生成することにより、レーザー光の非出力時であっても、ミラー駆動手段の故障を検知することができる。
【００１６】
第５の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記故障検出手段が、上記レーザー光の非出力時には第１比較手段の比較結果に基づいて上記ミラー駆動手段の故障検出を行い、上記レーザー光の出力時には第２比較手段の比較結果に基づいて上記ミラー駆動手段の故障検出を行うように構成される。
【００１７】
この様な構成によれば、レーザー光の出力時に生じたミラー駆動手段の故障を高い精度で検知することができるとともに、レーザー光の非出力時に生じたミラー駆動手段の故障も検知することができる。
【００１８】
第６の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記故障検出手段の検出結果に基づいて、上記レーザー光の上記ワークへの出射を禁止するレーザー出射禁止手段を備えて構成される。
【００１９】
この様な構成によれば、ミラー駆動手段の故障によって走査用ミラーが停止した場合に、加工対象物上の同じ位置にレーザー光が照射されるのを防止することができる。その際、例えば、レーザー生成手段を制御してレーザー光の出力を停止させれば、装置の構成を複雑化させることなく、レーザー光がワークに向けて出射されるのを確実に防止することができる。
【００２０】
第７の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記故障検出手段の検出結果に基づいて、上記レーザー光を開閉可能に遮断するシャッタを備えて構成される。この様な構成によれば、ミラー駆動手段の故障によって走査用ミラーが停止した際に、直ちにレーザー光の出力を停止させることができる。
【００２１】
第８の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記故障検出手段の検出結果に基づいて、外部機器に対しエラー通知を行うエラー通知手段を備えて構成される。この様な構成によれば、ミラー駆動手段の故障によって走査用ミラーが停止した場合に、外部機器に対してエラー通知を行うので、加工対象物（ワーク）を搬送する搬送装置を緊急停止させたり、レーザー光の出力を緊急停止させることができる。このため、加工不良のワークが多数発生するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によるレーザー加工装置では、位置制御信号と位置検出信号とから求められる制御偏差に基づいてミラー駆動手段の故障検出を行うので、走査装置の故障によって走査用ミラーが停止したことを速やかに検知することができる。
【００２３】
また、本発明によるレーザー加工装置では、制御偏差と第１閾値との比較結果の継続時間を第２閾値と比較してミラー駆動手段の故障検出を行うことにより、走査装置の故障を高い精度で検知することができる。
【００２４】
また、本発明によるレーザー加工装置では、ミラー駆動手段が正常に動作していれば、制御偏差が一定値を越えることのないようなスロープ信号を生成することにより、レーザー光の非出力時であっても、走査装置の故障を検知することができる。さらに、レーザー光の出力時に生じた走査装置の故障を高い精度で検知することができるとともに、レーザー光の非出力時に生じた走査装置の故障も検知することができる。
【００２５】
また、本発明によるレーザー加工装置では、ミラー駆動手段の故障によって走査用ミラーが停止した場合に、加工対象物上の同じ位置にレーザー光が照射されるのを防止することができ、加工不良のワークが多数発生するのを防止することができる。従って、本発明によれば、レーザー光を走査させる走査装置の信頼性を向上させたレーザー加工装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態によるレーザーマーカ２０を含むレーザーマーキングシステム１の概略構成の一例を示したシステム図である。
【図２】図１のレーザーマーカ２０の詳細構成を示したブロック図である。
【図３】図２の光学ユニット４１〜４８，５１〜５６の空間的配置を示した図である。
【図４】図２のマーカヘッド２１におけるＸＹスキャナ４７の詳細構成を示したブロック図であり、Ｘ方向走査ユニット４７０が示されている。
【図５】図４のＸ方向走査ユニット４７０におけるコンパレータ７６の構成例を示した図である。
【図６】図４のＸ方向走査ユニット４７０における異常判別部７７の構成例を示した図である。
【図７】図２のマーカコントローラ２２の詳細構成を示したブロック図である。
【図８】図２のレーザーマーカ２０の印字時の動作の一例を示した図であり、各種信号及びレーザー出力のタイミングチャートが示されている。
【図９】図２のレーザーマーカ２０の非印字時の動作の一例を示した図であり、各種信号のタイミングチャートが示されている。
【図１０】図４のＸ方向走査ユニット４７０における印字時の動作の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜レーザーマーキングシステム１＞
図１は、本発明の実施の形態によるレーザー加工装置を含むレーザーマーキングシステム１の概略構成の一例を示したシステム図であり、レーザー加工装置の一例としてレーザーマーカ２０が示されている。このレーザーマーキングシステム１は、レーザー光Ｌを照射してワークＷを加工するレーザーマーカ２０と、その加工条件を編集するための端末装置１０とにより構成される。また、レーザーマーカ２０は、レーザー光Ｌの生成及び走査を行うマーカヘッド２１と、マーカヘッド２１の動作制御を行うマーカコントローラ２２とからなる。
【００２８】
端末装置１０は、レーザーマーカ２０を制御するための装置であり、例えば、レーザーマーカ用のアプリケーションプログラムがインストールされたパーソナルコンピュータを用いることができる。ユーザは、端末装置１０を用いることにより、レーザーマーカ２０の加工条件を規定する加工設定データを作成し、編集することができる。
【００２９】
マーカコントローラ２２は、端末装置１０から受信した加工設定データに基づいて、マーカヘッド２１の動作制御を行っている。また、レーザー発振用の励起光は、マーカコントローラ２２において生成され、光ファイバー２３を介してマーカヘッド２１へ伝送される。マーカコントローラ２２には、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）などの外部機器を接続するための複数の入出力端子からなる端子台３１が設けられている。
【００３０】
マーカヘッド２１は、マーカコントローラ２２からの励起光に基づいて、レーザー光Ｌを生成し、ワークＷへ照射する。このとき、マーカコントローラ２２からの制御信号に基づいてレーザー光Ｌの出射軸を走査することにより、ワークＷ上に文字、記号、図形などのシンボルを印字することができる。また、マーカヘッド２１内には、図示しない照明光源及びカメラが内蔵され、当該カメラにより撮影されたワークＷの撮影画像が、マーカコントローラ２２を介して端末装置１０に転送され、ディスプレイ上に表示される。ユーザは、この撮影画像を閲覧することにより、ワークＷ上の加工位置の確認、調整などを行うことができる。
【００３１】
＜レーザーマーカ２０＞
図２は、図１のレーザーマーカ２０の詳細構成を示したブロック図であり、マーカヘッド２１及びマーカコントローラ２２の内部構成の一例が示されている。
【００３２】
このレーザーマーカ２０は、テレセントリックレンズ４８を介してレーザー光Ｌを照射することにより、高精度のレーザー加工を行うことができる。また、ワークＷを撮影するための照明光源５３及びカメラ５６を備え、照明光源５３の光軸及びカメラ５６の撮影軸が、レーザー光Ｌの出射軸と同軸になるように配置されている。このため、テレセントリックレンズ４８を介して、歪みの少ない撮影画像を得ることができる。
【００３３】
また、照明光源５３は、レーザー光Ｌと略同一の波長を含む照明光を生成し、カメラ５６は、レーザー光と略同一の波長からなる戻り光を撮影している。このため、レーザー光Ｌと略同一の波長の光を用いてワークＷを撮影することができるので、鮮明な撮影画像が得られる。さらに、カメラ５６の撮影軸上にカメラ用シャッタ５５を備えることにより、ワークＷで反射したレーザー光Ｌが、戻り光としてカメラ５６に入射し、カメラ５６が破損するのを防止している。
【００３４】
＜マーカコントローラ２２＞
マーカコントローラ２２は、商用電源を利用して、マーカヘッド２１へ電力を供給し、レーザー発振のための励起光を生成する。この励起光は、光ファイバー２３を介してマーカヘッド２１に伝送される。また、マーカコントローラ２２は、端末装置１０から転送された加工設定データに基づいてマーカヘッド２１を制御し、レーザー光Ｌの出力制御及び走査制御を行う。
【００３５】
＜マーカヘッド２１＞
マーカヘッド２１は、レーザー発振器４１、ビームサンプラー４２、発振器用シャッタ４３、ミキシングミラー４４、Ｚスキャナ４５、偏光ビームスプリッタ４６、ＸＹスキャナ４７、テレセントリックレンズ４８、パワーモニタ５１、ガイド光源５２、照明光源５３、ハーフミラー５４、カメラ用シャッタ５５及びカメラ５６により構成される。
【００３６】
レーザー発振器４１は、励起光を吸収してレーザービームからなるレーザー光Ｌを生成するレーザー生成器であり、レーザー媒質、共振器、Ｑスイッチなどによって構成される。ここでは、レーザー発振器４１が、パルス発振する固体レーザー発振器、例えば、ＳＨＧ型レーザー発振器であるものとする。ＳＨＧ型レーザー発振器は、レーザー媒質として、Ｎｄ（ネオジム）がドープされたＹＶＯ４（イットリウム・バナデート）結晶を用い、第２高調波を利用して波長５３２ｎｍの緑色光を出力する。上記レーザー媒質を励起するための励起光には、波長８０８ｎｍのレーザー光が用いられる。レーザー発振器４１によって生成されたレーザー光Ｌは、ビームサンプラー４２、ミキシングミラー４４、Ｚスキャナ４５、偏光ビームスプリッタ４６、ＸＹスキャナ４７及びテレセントリックレンズ４８を順に経由してワークＷに照射される。
【００３７】
ビームサンプラー４２は、レーザー発振器４１から出力されるレーザー光Ｌのうち、一定割合をサンプリングビームとして分岐させる光学スプリッタである。例えば、透明基板の表面反射などを利用することにより、入射したレーザー光Ｌの全光量の約３％が分光され、サンプリングビームとしてパワーモニタ５１へ入射される。パワーモニタ５１は、レーザー発振器４１の出力パワーを検出するための光強度検出手段であり、例えば、サーモパイルなどの感熱素子からなり、その検出結果はレーザー発振器４１の出力制御に用いられる。
【００３８】
発振器用シャッタ４３は、レーザー光Ｌの出射経路を開閉可能に遮断し、レーザー光Ｌの漏出を防止する漏出防止用遮断手段であり、偏光ビームスプリッタ４６よりも上流側に配置される。ここでは、ビームサンプラー４２及びミキシングミラー４４間に発振器用シャッタ４３が設けられ、レーザー光Ｌの出力制御信号に基づいて、レーザー光Ｌの照射時を除き、レーザー光Ｌの出射経路を遮断している。このため、カメラ５６によるワークＷの撮影時には、レーザー光Ｌの出射経路が、発振用シャッタ４３により遮断されている。
【００３９】
ミキシングミラー４４は、ガイド光の出射軸をレーザー光Ｌの出射軸と略一致させる光混合用光学スプリッタであり、レーザー発振器４１からのレーザー光Ｌを透過させ、ガイド光源５２からのガイド光を反射させることにより、ともにＺスキャナ４５へ送り出している。ガイド光源５２は、加工位置をワークＷ上に表示するガイド光を生成する光源装置であり、ＬＤ（レーザーダイオード）などの発光素子からなる。ガイド光の点灯制御と、ガイド光の出射軸の高速スキャンとによって、印字しようとするシンボルパターンを照射スポットの残像として視認させることができる。
【００４０】
Ｚスキャナ４５は、レーザー光Ｌのビーム径を調整するビーム径制御手段であり、レーザー光Ｌの光軸上に配置された２枚のレンズからなり、これらのレンズの相対距離を変化させることにより、例えば、レーザー光Ｌのビーム径２ｍｍφを最大８ｍｍφまで拡大させることができる。レーザー光のスポット径を拡大させることにより、スポット内におけるエネルギー密度を低下させるデフォーカス制御を行うことができる。
【００４１】
偏光ビームスプリッタ４６は、レーザー光Ｌの出射経路上であって、ＸＹスキャナ４７よりも上流側に配置され、Ｚスキャナ４５からのレーザー光Ｌを透過させる一方、カメラ５６の受光軸をレーザー光Ｌの出射軸と略一致させるカメラ用光学スプリッタである。すなわち、ワークＷによる反射光のうち、テレセントリックレンズ４８に入射してレーザー光Ｌの出射経路を遡る戻り光は、偏光ビームスプリッタ４６で反射されることにより、レーザー光Ｌの出射軸から分離され、カメラ５６の方へ向かう。また、偏光ビームスプリッタ４６は、ハーフミラー５４を介して入射される照明光をＸＹスキャナ４７に向けて反射し、照明光の出射軸をレーザー光Ｌの出射軸と一致させている。例えば、レーザー発振器４１により、Ｐ偏光のレーザー光Ｌが生成される場合、Ｐ偏光成分を選択的に透過させ、Ｓ偏光成分を反射させる偏光ビームスプリッタ４６を用いることにより、レーザー光Ｌを通過させる一方、Ｓ偏光成分を含む戻り光及び照射光をそれぞれ反射させることができる。
【００４２】
ＸＹスキャナ４７は、レーザー光Ｌの出射軸を２次元走査させるための走査装置であり、レーザー光ＬをワークＷに向けて反射させる走査用ミラーなどの光学系と、走査用ミラーを回動させる駆動部からなる。このＸＹスキャナ４７は、マーカコントローラ２２からの位置制御信号に基づいて、上記走査用ミラーを回動させる。
【００４３】
テレセントリックレンズ４８は、レーザー光ＬをワークＷに向けて出射させる出射光学系であり、レーザー光Ｌの出射経路においてＸＹスキャナ４７よりも下流側、すなわち、ワークＷ側に配置される。このテレセントリックレンズ４８は、複数の光学レンズやカバーガラスによって構成され、ワークＷ側の画角が略０°となるオブジェクト側テレセントリック光学系からなる。つまり、テレセントリックレンズ４８は、レーザー光Ｌの入射角度に関わらず、レーザー光の主光線がレンズ光軸と略平行となるように、ワークＷに向けてレーザー光Ｌを出射させる。
【００４４】
照明光源５３は、ワークＷを照明するための照明光を生成する光源装置であり、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子からなる。この照明光源５３は、少なくともレーザー光Ｌと略同一の波長を含む照明光を生成し、ハーフミラー５４へ出射する。
【００４５】
ハーフミラー５４は、カメラ５６の受光経路上に配置され、偏光ビームスプリッタ４６からの戻り光を透過させる一方、照明光の出射軸をカメラ５６の受光軸と略一致させる照明用光学スプリッタである。すなわち、偏光ビームスプリッタ４６からの戻り光を透過させ、カメラ５６に入射する一方、照明光源５３からの照明光を偏光ビームスプリッタに向けて反射する。
【００４６】
カメラ用シャッタ５５は、カメラ５６の受光経路を開閉可能に遮断し、レーザー光Ｌの照射時に戻り光がカメラ５６に入射するのを防止するためのカメラ保護用遮断手段であり、偏光ビームスプリッタ４６よりも上流側に配置される。ここでは、ハーフミラー５４及びカメラ５６間にカメラ用シャッタ５５が設けられ、レーザー光Ｌの出力制御信号に基づいて開閉され、少なくともレーザー光Ｌの照射期間中は、カメラ５６の受光経路を遮断している。このため、レーザー照射のタイミングと、カメラ撮影のタイミングを異ならせれば、レーザー光Ｌの戻り光によってカメラ５６が損傷を受けるのを防止することができる。
【００４７】
カメラ５６は、ワークＷを撮影し、撮影画像を生成するための撮像ユニットであり、マーカコントローラ２２からの撮像制御信号に基づいて撮影を行い、得られた撮影画像をマーカコントローラ２２へ出力する。ここでは、カメラ５６が、レーザー光と略同一の波長を受光し、撮影画像を生成しているものとする。
【００４８】
＜光学ユニットの空間的配置＞
図３は、図２の光学ユニット４１〜４８，５１〜５６の空間的配置を示した図である。レーザー発振器４１、ビームサンプラー４２、ミキシングミラー４４、Ｚスキャナ４５、偏光ビームスプリッタ４６及びＸＹスキャナ４７は、水平方向に略一直線に整列配置され、レーザー光Ｌは、レーザー発振器４１からＸＹスキャナ４７まで直線経路を通り、ＸＹスキャナ４７によって下方へ曲げられ、テレセントリックレンズ４８に入射する。このような構成を採用することにより、レーザー光が折れ曲がる回数を少なくすることができるので、上記光学ユニット４１〜４７のばらつきによる誤差を抑制し、レーザー加工の精度を向上させることができる。
【００４９】
レーザ発振器４１は、Ｔ字型の形状からなり、右下の入力端子４１Ｔから励起光が入力され、左上の出力筒４１Ｂの先端に形成された出力窓４１Ｗからレーザー光Ｌが出力される。
【００５０】
ビームサンプラー４２及びミキシングミラー４４は、レーザー光Ｌの出射軸に対し、４５°傾斜させて配置されている。
【００５１】
発振器用シャッタ４３は、遮光板４３ａ、回転駆動部４３ｂ、位置検出部４３ｃ及び反射光吸収装置４３ｄにより構成される。遮光板４３ａは、レーザー光Ｌの光路を遮断する遮光手段であり、例えば金属板からなる。回転駆動部４３ｂは、遮光板４３ａを回転させる駆動手段であり、例えば、ロータリーソレノイドが用いられる。この回転駆動部４３ｂが、遮光板４３ａを回転させることにより、レーザー光Ｌの光路を開閉可能に遮断することができる。位置検出部４３ｃは、遮光板４３ａの回転位置を検出する検出手段であり、例えば、フォトカプラが用いられる。反射光吸収装置４３ｄは、遮光板４３ａにより反射されたレーザー光Ｌを吸収し、レーザー光Ｌが散乱するのを防止している。
【００５２】
偏光ビームスプリッタ４６は、レーザー光Ｌの出射軸に対して約５６．６°傾斜させて配置され、レーザー光Ｌの入射角をブリュースター角と略一致させている。このため、レーザー光Ｌを概ね１００％透過させることができる。戻り光は、偏光ビームスプリッタ４６で反射され、水平方向のレーザー光Ｌの出射軸に対し、約６６．８°の角度をもって上に向かう。
【００５３】
照明モジュール５３０は、紙面手前側に照明光源５３が配置され、紙面奥側にハーフミラー５４が配置されたモジュールであり、手前から奥に向けて照射された照明光は、ハーフミラー５４で反射され、左下方向の偏光ビームスプリッタ４６に入射する。また、偏光ビームスプリッタ４６から入射する戻り光は、ハーフミラー５４を透過して、右上方向のカメラモジュール５６０へ入射される。
【００５４】
カメラモジュール５６０は、カメラ５６及びレンズ鏡筒５６１により構成されるモジュールであり、カメラ５６は、レンズ鏡筒５６１に対し交換可能に取り付けられている。
【００５５】
ＸＹスキャナ４７は、レーザー光Ｌを走査させる走査装置であり、Ｘ軸方向に走査させるためのＸ方向走査ユニット４７０と、Ｙ軸方向に走査させるためのＹ方向走査ユニットからなる。Ｘ方向走査ユニット４７０は、レーザー光Ｌを反射させる走査用ミラー４７１と、走査用ミラー４７１を回動させる回動用モーター４７２からなる。走査用ミラー４７１は、ガルバノミラーと呼ばれ、レーザー光Ｌの出射経路上に配置されている。この走査用ミラー４７１は、回動軸を中心として所定の角度範囲内を回動する。例えば、走査用ミラー４７１は、９０°を越えない角度範囲内で回動する。
【００５６】
＜ＸＹスキャナ４７＞
図４は、図２のマーカヘッド２１におけるＸＹスキャナ４７の詳細構成を示したブロック図であり、Ｘ方向走査ユニット４７０が示されている。Ｘ方向走査ユニット４７０は、ＤＡＣ７０、ヒューズ７４、角度センサ７５、走査用ミラー４７１、回動用モーター４７２、駆動制御部４７４及び故障検出部４７５により構成される。Ｙ方向走査ユニットもＸ方向走査ユニット４７０と同様に構成される。
【００５７】
駆動制御部４７４は、位置偏差信号生成部７１、ＰＩＤ制御部７２及び増幅器７３からなるフィードバック制御部である。故障検出部４７５は、コンパレータ７６及び異常判別部７７からなり、駆動制御部４７４において生成される制御偏差に基づいて、ミラー駆動部の故障検出を行う。
【００５８】
ＤＡＣ７０は、マーカコントローラ２２から入力される位置制御信号をアナログ信号に変換し、位置偏差信号生成部７１へ出力するコンバータである。位置制御信号は、走査用ミラー４７１の回動位置を指定するための位置指令信号であり、例えば、基準位置に対する回動角度の目標値を示す。アナログ信号に変換後の位置制御信号Ｖｒは、回動角度の目標値に応じて電圧レベルが変化する電圧信号であり、フィードバック制御のリファレンス信号として用いられる。
【００５９】
走査用ミラー４７１は、所定の回動軸を中心として回動する平板状の回転鏡であり、レーザー光ＬをワークＷに向けて反射させる。回動用モーター４７２は、走査用ミラー４７１を回動させる電動モーターであり、回転軸を回転させるための駆動用コイル４７３を有する。この駆動用コイル４７３は、駆動電流Ｉが流れることによって磁界を発生させ、回転軸を回転させる。走査用ミラー４７１は、回動用モーター４７２の回転軸に固定され、当該回転軸を回動軸として回動する。
【００６０】
角度センサ７５は、走査用ミラー４７１の回動位置を検出して、フィードバック制御のための位置検出信号Ｖｐｏｓを生成し、位置偏差信号生成部７１へ出力する位置検出装置であり、例えば、フォトダイオードを用いた光電式のロータリーエンコーダからなる。この角度センサ７５により、基準位置に対する回動角度が検出され、その検出値を示す位置検出信号Ｖｐｏｓが生成される。
【００６１】
位置偏差信号生成部７１は、位置制御信号Ｖｒ及び位置検出信号Ｖｐｏｓに基づいて、位置偏差信号Ｖｄを生成し、ＰＩＤ制御部７２及びコンパレータ７６へ出力する。位置偏差信号Ｖｄは、回動用モーター４７２の回転をＰＩＤ制御するための制御偏差を示す信号である。制御偏差は、走査用ミラー４７１の回動位置の目標値と回動位置の検出値との差分として求められる。
【００６２】
この位置偏差信号生成部７１は、位置制御信号Ｖｒ及び位置検出信号Ｖｐｏｓを２つの入力信号とし、２つの入力信号の差分を一定の差動利得によって増幅する差動増幅器からなる。
【００６３】
ＰＩＤ制御部７２は、位置偏差信号生成部７１からの位置偏差信号Ｖｄに基づいて、回動用モーター４７２の回転をＰＩＤ制御するフィードバック制御部であり、増幅器７３の利得を調整し、回動用モーター４７２を駆動するための駆動電流Ｉの大きさ及び向きを制御する。ＰＩＤ制御は、位置の偏差Δａ、すなわち、回動角度の目標値と検出値との差分が概ね０に収束するように、偏差Δａに基づく比例制御と、偏差Δａの積分に基づく積分制御と、偏差Δａの微分に基づく微分制御とを組み合わせた制御である。
【００６４】
増幅器７３は、ＰＩＤ制御部７２によって指定された利得で駆動電流Ｉを増幅し、ヒューズ７４を介して回動用モーター４７２へ供給する。ヒューズ７４は、回動用モーター４７２内の駆動用コイル４７３を保護するための遮断器であり、一定レベルを越える駆動電流Ｉが流れれば断線する。ＰＩＤ制御部７２、増幅器７３及び回動用モーター４７２は、位置偏差信号生成部７１により求められた制御偏差に基づいて、走査用ミラー４７１を回動させるミラー駆動部である。
【００６５】
故障検出部４７５は、位置偏差信号Ｖｄに基づいて、ミラー駆動部の故障を検出し、所定の故障検出信号Ｖｏｕｔを出力する。ここでは、位置偏差信号生成部７１、ＰＩＤ制御部７２及び増幅器７３からなる駆動制御部４７４と、コンパレータ７６及び異常判別部７７からなる故障検出部４７５とが、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いてハードウェア的に構成されるものとする。ＦＰＧＡは、プログラム可能な論理回路からなる半導体装置である。
【００６６】
コンパレータ７６は、位置偏差信号生成部７１からの位置偏差信号Ｖｄに基づいて、偏差Δａを予め定められた判定閾値Ｔｈ１と比較し、その比較結果を静定検出信号Ｖｃとして異常判別部７７へ出力する偏差比較手段である。判定閾値Ｔｈ１は、走査用ミラー４７１の回動位置を指定する位置制御信号Ｖｒから想定される偏差範囲に基づいて定められる。
【００６７】
異常判別部７７は、コンパレータ７６の比較結果の継続時間を予め定められた判定閾値Ｔｈ２と比較し、その比較結果を故障検出信号Ｖｏｕｔとしてマーカコントローラ２２へ出力する継続時間比較手段である。具体的には、コンパレータ７６からの静定検出信号Ｖｃに基づいて、偏差Δａが判定閾値Ｔｈ１を越えている状態が判定閾値Ｔｈ２以上継続したか否かが判別される。
【００６８】
＜コンパレータ７６＞
図５は、図４のＸ方向走査ユニット４７０におけるコンパレータ７６の構成例を示した図である。このコンパレータ７６は、位置偏差信号Ｖｄに基づいて、静定検出信号Ｖｃを生成する静定検出信号生成回路であり、いわゆるウィンドウコンパレータと呼ばれるものである。具体的に説明すれば、コンパレータ７６は、２つのコンパレータ８１，８２と、判定閾値Ｔｈ１として基準電圧Ｖ１，Ｖ２を生成する電源部からなる。
【００６９】
コンパレータ８１は、位置偏差信号Ｖｄの電圧レベルを基準電圧Ｖ１と比較し、当該電圧レベルが基準電圧Ｖ１を上回れば、出力をハイレベルからローレベルに切り替える。一方、コンパレータ８２は、位置偏差信号Ｖｄの電圧レベルを基準電圧Ｖ２と比較し、当該電圧レベルが基準電圧Ｖ２を下回れば、出力をハイレベルからローレベルに切り替える。静定検出信号Ｖｃは、これらのコンパレータ８１，８２の出力の論理和として生成される。
【００７０】
＜異常判別回路７７＞
図６は、図４のＸ方向走査ユニット４７０における異常判別部７７の構成例を示した図である。この異常判別部７７は、静定検出信号Ｖｃに基づいて、故障検出信号Ｖｏｕｔを生成する故障検出信号生成回路であり、遅延回路９０、単安定マルチバイブレータ９１、論理回路９２及び出力切替ＳＷ９３からなる。
【００７１】
遅延回路９０は、単安定マルチバイブレータ９１の出力と位相を合わせるために、静定検出信号Ｖｃを一定時間だけ遅延させ、論理回路９２へ出力するフィルタ回路であり、抵抗素子Ｒ１及び容量素子Ｃ１からなる。
【００７２】
単安定マルチバイブレータ９１は、静定検出信号Ｖｃに基づいて、状態信号Ｖｍを生成し、論理回路９２へ出力する電子回路であり、安定状態と、静定検出信号Ｖｃによって移行する不安定状態を有し、不安定状態に移行した後、一定時間Ｔ１の経過によって安定状態に遷移する。この単安定マルチバイブレータ９１は、抵抗素子Ｒ２及び容量素子Ｃ２を介して直流電源が供給され、上記一定時間Ｔ１は、抵抗素子Ｒ２の抵抗値と、容量素子Ｃ２の静電容量値により規定される判定閾値Ｔｈ２である。
【００７３】
論理回路９２は、遅延回路９０による遅延後の静定検出信号Ｖｃと、単安定マルチバイブレータ９１からの状態信号Ｖｍとの論理和を故障検出信号Ｖｏｕｔとして出力する電子回路である。
【００７４】
出力切替ＳＷ９３は、論理回路９２の出力と静定検出信号Ｖｃの出力とを切り替えるためのスイッチである。この出力切替ＳＷ９３は、マーカコントローラ２２からの出力制御信号に基づいて、印字時には、論理回路９２の出力を故障検出信号Ｖｏｕｔとして出力し、非印字時には、入力した静定検出信号Ｖｃをそのまま故障検出信号Ｖｏｕｔとして出力する。なお、ここでいう印字時とは、主に、文字などのシンボルパターンを印字するために、レーザー光Ｌを出力させる出力期間のことであり、非印字時は、レーザー光Ｌの非出力期間である。
【００７５】
＜マーカコントローラ２２＞
図７は、図２のマーカコントローラ２２の詳細構成を示したブロック図である。このマーカコントローラ２２は、端子台３１、主電源２２０、レーザー出力用電源２２１、励起光生成部２２２、加工設定データ記憶部２２３、位置制御信号生成部２２４、スロープ信号生成部２２５、出力切替ＳＷ２２６、出力制御部２２７、レーザー出力停止部２２８及びエラー通知部２２９により構成される。
【００７６】
主電源２２０は、商用電源を利用して、マーカヘッド２１やレーザー出力用電源２２１へ電力供給を行う電源装置である。レーザー出力用電源２２１は、励起光生成部２２２に対して電力供給を行う電源装置である。励起光生成部２２２は、レーザー発振のための励起光を生成し、マーカヘッド２１へ出力する。
【００７７】
加工設定データ記憶部２２３には、端末装置１０から転送された加工設定データが保持される。位置制御信号生成部２２４は、マーカヘッド２１内のＸＹスキャナ４７を制御する走査制御部であり、加工設定データ記憶部２２３内の加工設定データに基づいて、所定の位置制御信号を生成する。この位置制御信号生成部２２４による走査制御により、印字しようとするシンボルパターンに合わせて、レーザー光Ｌの出射光軸を２次元走査させることができる。
【００７８】
スロープ信号生成部２２５は、レーザー光Ｌの非出力時に、位置制御信号として、所定のスロープ信号を生成する。このスロープ信号は、レーザー光Ｌの非出力時であっても、ＸＹスキャナ４７の故障検知を可能とするために生成される制御信号であり、走査用ミラー４７１が追従できる程度に回動位置の目標値が緩やかに変化する。出力切替ＳＷ（スイッチ）２２６は、位置制御信号生成部２２４の出力とスロープ信号生成部２２５の出力とを切り替えるためのスイッチである。
【００７９】
出力制御部２２７は、加工設定データに基づいて、レーザー光Ｌの出力制御を行う制御部であり、レーザー発振器４１内のＱスイッチや励起光生成部２２２を制御する。また、出力制御部２２７は、例えば、端末装置１０からの指示に基づいて、出力切替ＳＷ２２６を制御し、印字時には、位置制御信号生成部２２４の出力を位置制御信号として出力させ、非印字時には、スロープ信号生成部２２５の出力を位置制御信号として出力させる。
【００８０】
レーザー出力停止部２２８は、マーカヘッド２１から入力される故障検出信号Ｖｏｕｔに基づいて、レーザー光ＬがワークＷへ出射されるのを禁止する。具体的には、ＸＹスキャナ４７の故障が検出された場合に、レーザー出力用電源２２１を制御して励起光生成部２２２に対する電力供給が遮断される。また、マーカヘッド２１内の発振器用シャッタ４３を制御してレーザー光Ｌの出射経路が遮断される。
【００８１】
エラー通知部２２９は、マーカヘッド２１から入力される故障検出信号Ｖｏｕｔに基づいて、エラー通知を行う。このエラー通知は、ＸＹスキャナ４７の故障が検出された場合に、端子台３１に接続されたＰＬＣなどの外部機器に対して行われる。
【００８２】
＜位置偏差信号Ｖｄに基づく故障検知＞
図８は、図２のレーザーマーカ２０の印字時の動作の一例を示した図であり、各種信号Ｖｒ，Ｖｐｏｓ，Ｖｄ，Ｖｃ，Ｖｍ，Ｖｏｕｔ及びレーザー出力のタイミングチャートが示されている。印字時には、走査用ミラー４７１の回動位置の目標値を示す位置制御信号Ｖｒと、回動位置の検出値を示す位置検出信号Ｖｐｏｓとから位置偏差信号Ｖｄが求められ、この位置偏差信号Ｖｄに基づいて走査用ミラー４７１の回動制御が行われる。
【００８３】
一方、ＸＹスキャナ４７の故障検知は、位置偏差信号Ｖｄに基づいて静定検出信号Ｖｃ及び状態信号Ｖｍを生成し、この静定検出信号Ｖｃ及び状態信号Ｖｍに基づいて故障検出信号Ｖｏｕｔを生成することにより行われる。
【００８４】
この位置検出信号Ｖｐｏｓは、走査用ミラー４７１の追従遅れから、位置制御信号Ｖｒに対して、概ね一定時間Ｔ２だけ遅れて振動している。時間Ｔ２は、停止指示があってから実際に停止するまでに要する時間、いわゆる静定時間である。
【００８５】
位置偏差信号Ｖｄは、位置制御信号Ｖｒと位置検出信号Ｖｐｏｓとの差分（制御偏差）が上限閾値を越えているか否か、或いは、下限閾値を越えているか否かでそれぞれ電圧レベルが異なる多値のアナログ信号である。
【００８６】
この例では、制御偏差が時刻ｔ１に上限閾値を上回り、Ｖｄは、ハイレベルに移行している。そして、制御偏差が時刻ｔ２に上限閾値を下回ってＶｄは中間レベルに移行している。また、制御偏差が時刻ｔ３に下限閾値を下回り、Ｖｄは、ローレベルに移行している。そして、制御偏差が時刻ｔ４に下限閾値を上回ってＶｄは中間レベルに移行している。
【００８７】
静定検出信号Ｖｃは、位置偏差信号Ｖｄがハイレベルであるか、或いは、ローレベルであれば、電圧レベルがローレベルとなる一方、Ｖｄが中間レベルである場合には、ハイレベルとなって、走査用ミラー４７１の静定状態が検出されるデジタル信号である。
【００８８】
状態信号Ｖｍは、静定検出信号Ｖｃの立ち下がりに同期してハイレベルへ移行し、一定時間Ｔ１（判定閾値Ｔｈ２）の経過によってローレベルへ移行するデジタル信号である。故障検出信号Ｖｏｕｔは、静定検出信号Ｖｃと状態信号Ｖｍとの論理和を示すデジタル信号であり、Ｖｃ又はＶｍのいずれかがハイレベルである場合にハイレベルとなり、Ｖｃ及びＶｍがいずれもローレベルである場合にローレベルとなる。
【００８９】
この例では、概ね静定検出信号Ｖｃに同期してレーザーパルスが出力されている。そして、時刻ｔ６にＸＹスキャナ４７の故障が発生している。ＸＹスキャナ４７の故障によって走査用ミラー４７１が停止した場合、位置検出信号Ｖｐｏｓは、一定となる。このため、位置偏差信号Ｖｄは、位置制御信号Ｖｒが原点付近を通過するごとにハイレベル及びローレベル間で電圧レベルが切り替わり、静定検出信号Ｖｃは、Ｖｄの立ち上がりと立ち下がりでひげ状のパルスが生じている。
【００９０】
状態信号Ｖｍが、Ｖｃの立ち下がりに同期してハイレベルに移行した後、一定時間Ｔ１の経過によってローレベルへ移行すれば、Ｖｃ及びＶｍが共にローレベルとなるので、故障検出信号Ｖｏｕｔは、ハイレベルからローレベルに移行する。このＶｏｕｔの状態変化によってＸＹスキャナ４７の故障が検知され、レーザー出力が停止する。
【００９１】
図９は、図２のレーザーマーカ２０の非印字時の動作の一例を示した図であり、各種信号Ｖｒ，Ｖｐｏｓ，Ｖｄ及びＶｃ＝Ｖｏｕｔのタイミングチャートが示されている。非印字時には、位置制御信号Ｖｒとして、緩やかに変化するスロープ信号が用いられる。
【００９２】
ＸＹスキャナ４７の故障検知は、位置偏差信号Ｖｄに基づいて静定検出信号Ｖｃ（Ｖｃ＝Ｖｏｕｔ）を生成することにより行われる。この位置偏差信号Ｖｄは、ＸＹスキャナ４７が正常であれば、制御偏差が下限閾値以上かつ上限閾値以下の範囲内となるので、中間レベルのまま一定である。
【００９３】
これに対し、ＸＹスキャナ４７の故障によって走査用ミラー４７１が停止すれば、位置偏差信号Ｖｄは、位置制御信号Ｖｒが原点付近を通過するごとにハイレベル及びローレベル間で電圧レベルが切り替わる。この例では、時刻ｔ１１にＸＹスキャナ４７の故障が発生している。
【００９４】
Ｖｃ＝Ｖｏｕｔは、位置偏差信号Ｖｄが中間レベルからローレベルへ移行するのに同期してハイレベルからローレベルへ移行するので、この状態変化によってＸＹスキャナ４７の故障を検知することができる。
【００９５】
図１０のステップＳ１０１〜Ｓ１０４は、図４のＸ方向走査ユニット４７０における印字時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、位置偏差信号生成部７１は、位置制御信号と位置検出信号とに基づいて、制御偏差を演算する（ステップＳ１０１）。ＰＩＤ制御部７２、増幅器７３及び回動用モーター４７２からなるミラー駆動部は、この制御偏差に基づいて、走査用ミラー４７１を駆動することにより、印字動作が行われる（ステップＳ１０２）。
【００９６】
次に、故障検出部４７５は、制御偏差に基づいて、ミラー駆動部の故障検出を行い、故障が検出されれば、故障検出信号を出力し、レーザー光Ｌの出力が停止する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。
【００９７】
本実施の形態によれば、位置偏差信号Ｖｄに基づいてＸＹスキャナ４７の故障検出を行うので、ＸＹスキャナ４７の故障によって走査用ミラー４７１が停止したことを速やかに検知することができる。特に、回動位置の制御偏差に基づいて故障検出を行うので、駆動用コイル４７３を保護するためのヒューズ７４の断線だけでなく、駆動用コイル４７３自体の断線や駆動電流Ｉを増幅する増幅器７３の故障を速やかに検知することができる。
【００９８】
また、制御偏差と判定閾値Ｔｈ１との比較結果の継続時間を判定閾値Ｔｈ２と比較してＸＹスキャナ４７の故障検出を行うので、ＸＹスキャナ４７の故障を高い精度で検知することができる。さらに、レーザー光Ｌの出力時に生じたＸＹスキャナ４７の故障を高い精度で検知することができるとともに、レーザー光Ｌの非出力時に生じたＸＹスキャナ４７の故障も検知することができる。
【００９９】
また、ＸＹスキャナ４７の故障によって走査用ミラー４７１が停止した場合に、ワークＷ上の同じ位置にレーザー光Ｌが照射されるのを防止することができ、加工不良のワークＷが多数発生するのを防止することができる。従って、本発明によれば、レーザー光Ｌを走査させる走査装置の信頼性を向上させたレーザーマーカ２０を実現することができる。
【０１００】
なお、本実施の形態では、駆動制御部及び故障検出部が、ハードウェア的に構成される場合の例について説明したが、本発明は駆動制御部や故障検出部の構成をこれに限定するものではない。例えば、コンパレータ７６及び異常判別部７７からなる故障検出部が、所定のアプリケーションプログラムによってプロセッサを動作させることによりソフトウェア的に構成されるようなものも本発明には含まれる。
【０１０１】
また、本実施の形態では、レーザーマーカ２０がＳＨＧ型レーザーマーキング装置である場合の例について説明したが、本発明によるレーザー加工装置はこれに限定されるものではない。例えば、ファイバーレーザー型のマーキング装置にも本発明は適用することができる。ファイバーレーザー型マーキング装置は、Ｙｂ（イッテルビウム）をドープしたファイバーを増幅器として用いるレーザーマーカである。
【符号の説明】
【０１０２】
１ レーザーマーキングシステム
１０ 端末装置
２０ レーザーマーカ
２１ マーカヘッド
２２ マーカコントローラ
２３ 光ファイバー
３１ 端子台
４１ レーザー発振器
４２ ビームサンプラー
４３ 発振器用シャッタ
４４ ミキシングミラー
４５ Ｚスキャナ
４６ 偏光ビームスプリッタ
４７ ＸＹスキャナ
４７０ Ｘ方向走査ユニット
４７１ 走査用ミラー
４７２ 回動用モーター
４７３ 駆動用コイル
４８ テレセントリックレンズ
５１ パワーモニタ
５２ ガイド光源
５３ 照明光源
５４ ハーフミラー
５５ カメラ用シャッタ
５６ カメラ
７０ ＤＡＣ
７１ 位置偏差信号生成部
７２ ＰＩＤ制御部
７３ 増幅器
７４ ヒューズ
７５ 角度センサ
７６ コンパレータ
７７ 異常判別部
２２０ 主電源
２２１ レーザー出力用電源
２２２ 励起光生成部
２２３ 加工設定データ記憶部
２２４ 位置制御信号生成部
２２５ スロープ信号生成部
２２６ 出力切替ＳＷ
２２７ 出力制御部
２２８ レーザー出力停止部
２２９ エラー通知部
Ｌ 加工用のレーザー光
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置に係り、さらに詳しくは、レーザー光を照射して加工対象物を加工する際に、レーザー光の照射位置を走査させるレーザー加工装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーマーキング装置は、レーザー光を照射することにより加工対象物（ワーク）を加工するレーザー加工装置であり、レーザー光の照射位置を走査させることにより、ワーク上に文字、記号、図形などを印字することができる（例えば、特許文献１参照）。レーザー光を走査させるための走査装置は、通常、レーザー光を反射させる走査用ミラーと、走査用ミラーを回動させる回動用モーターと、回動用モーターに駆動電流を供給する駆動回路と、走査用ミラーの回動位置を検出する位置センサにより構成される。駆動回路は、走査用ミラーの回動位置を指定する位置制御信号と、位置センサの位置検出信号とから回動位置の偏差を求め、この偏差に基づいて駆動電流の大きさ及び向きを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３４６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した様な従来のレーザー加工装置では、回動用モーター内の駆動用コイルが断線した場合や、駆動回路内で駆動電流を増幅する増幅器が故障した場合、走査用ミラーが停止してしまい、ワーク上の同じ位置にレーザー光が照射されるなどの不具合が生じることが考えられる。特に、搬送装置により搬送されるワークを順次に加工するようなケースでは、走査装置の故障によって加工不良のワークが多数発生する虞があった。そこで、位置センサの位置検出信号に基づいて走査用ミラーの停止を検知することが考えられるが、走査装置の故障によって停止したのか否かを識別することはできなかった。
【０００５】
なお、特許文献１には、回動用モーター内の回路を保護するためのヒューズの断線を検知する技術が開示されている。この特許文献１に記載されたレーザー加工装置は、駆動用コイルを保護するヒューズの両端の電位差に基づいて、当該ヒューズの断線を検知するものであり、駆動用コイル自体の断線や駆動電流の増幅器の故障を検知できるものではない。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、レーザー光を走査させる走査装置の信頼性を向上させたレーザー加工装置を提供することを目的とする。特に、走査装置の故障によって走査用ミラーが停止したことを速やかに検知することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、加工対象物を加工している最中に生じた走査装置の故障だけでなく、非加工時に生じた走査装置の故障も検知することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。さらに、加工不良のワークが生じるのを抑制することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の本発明によるレーザー加工装置は、レーザー光を生成するレーザー生成手段と、上記レーザー光をワークに向けて反射させる走査用ミラーと、上記走査用ミラーの回動位置を指定する位置制御信号を生成する位置制御手段と、上記走査用ミラーの回動位置を検出し、位置検出信号を生成する位置検出手段と、上記位置制御手段にて生成された位置制御信号及び上記位置検出手段にて生成された位置検出信号に基づいて、上記走査用ミラーの回動位置に応じた制御偏差を求める偏差演算手段と、上記偏差演算手段により求められた制御偏差に基づいて、上記走査用ミラーを回動させるミラー駆動手段と、上記偏差演算手段により求められた制御偏差に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行う故障検出手段とを備えて構成される。
【０００９】
一般に、ミラー駆動手段が正常に動作している場合とミラー駆動手段の故障によって走査用ミラーが停止した場合とでは、位置制御信号と位置検出信号とから求められる制御偏差に大きな変化が生じる。上記レーザー加工装置では、この様な制御偏差に基づいてミラー駆動手段の故障検出を行うので、ミラー駆動手段の故障によって走査用ミラーが停止したことを速やかに検知することができる。特に、制御偏差に基づいて故障検出を行うので、駆動用コイルを保護するためのヒューズの断線だけでなく、駆動用コイル自体の断線や駆動電流を増幅する増幅器の故障を速やかに検知することができる。
【００１０】
第２の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記故障検出手段が、上記制御偏差を第１閾値と比較する第１比較手段を有し、第１比較手段の比較結果に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行うように構成される。
【００１１】
この様な構成によれば、走査用ミラーの回動位置を指定する位置制御信号から想定される偏差範囲に応じて第１閾値を定めることにより、制御偏差が第１閾値を越えたか否かによってミラー駆動手段の故障を検知することができる。
【００１２】
第３の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記走査用ミラーが、所定の角度範囲内を回動し、上記故障検出手段が、第１比較手段の比較結果の継続時間を第２閾値と比較する第２比較手段を有し、第２比較手段の比較結果に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行うように構成される。
【００１３】
一般に、走査用ミラーは所定の角度範囲内を回動するので、ミラー駆動手段が正常に動作していれば、制御偏差が一定値を越えた状態が一定時間以上継続することはない。このため、制御偏差と第１閾値との比較結果の継続時間を第２閾値と比較してミラー駆動手段の故障検出を行うことにより、ミラー駆動手段の故障を高い精度で検知することができる。
【００１４】
第４の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記レーザー光の非出力時に、上記位置制御信号としてスロープ信号を生成するスロープ信号生成手段を備えて構成される。
【００１５】
通常、レーザー光の非出力時には、ミラー駆動手段が正常に動作しているか否かに関わらず、制御偏差に大きな変化がない。そこで、上記レーザー加工装置では、この様なレーザー光の非出力時であってもミラー駆動手段の故障検知を可能とするために、位置制御信号として所定のスロープ信号を生成している。つまり、ミラー駆動手段が正常に動作していれば、制御偏差が一定値を越えることのないようなスロープ信号を生成することにより、レーザー光の非出力時であっても、ミラー駆動手段の故障を検知することができる。
【００１６】
第５の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記故障検出手段が、上記レーザー光の非出力時には第１比較手段の比較結果に基づいて上記ミラー駆動手段の故障検出を行い、上記レーザー光の出力時には第２比較手段の比較結果に基づいて上記ミラー駆動手段の故障検出を行うように構成される。
【００１７】
この様な構成によれば、レーザー光の出力時に生じたミラー駆動手段の故障を高い精度で検知することができるとともに、レーザー光の非出力時に生じたミラー駆動手段の故障も検知することができる。
【００１８】
第６の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記故障検出手段の検出結果に基づいて、上記レーザー光の上記ワークへの出射を禁止するレーザー出射禁止手段を備えて構成される。
【００１９】
この様な構成によれば、ミラー駆動手段の故障によって走査用ミラーが停止した場合に、加工対象物上の同じ位置にレーザー光が照射されるのを防止することができる。その際、例えば、レーザー生成手段を制御してレーザー光の出力を停止させれば、装置の構成を複雑化させることなく、レーザー光がワークに向けて出射されるのを確実に防止することができる。
【００２０】
第７の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記故障検出手段の検出結果に基づいて、上記レーザー光を開閉可能に遮断するシャッタを備えて構成される。この様な構成によれば、ミラー駆動手段の故障によって走査用ミラーが停止した際に、直ちにレーザー光の出力を停止させることができる。
【００２１】
第８の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加え、上記故障検出手段の検出結果に基づいて、外部機器に対しエラー通知を行うエラー通知手段を備えて構成される。この様な構成によれば、ミラー駆動手段の故障によって走査用ミラーが停止した場合に、外部機器に対してエラー通知を行うので、加工対象物（ワーク）を搬送する搬送装置を緊急停止させたり、レーザー光の出力を緊急停止させることができる。このため、加工不良のワークが多数発生するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によるレーザー加工装置では、位置制御信号と位置検出信号とから求められる制御偏差に基づいてミラー駆動手段の故障検出を行うので、走査装置の故障によって走査用ミラーが停止したことを速やかに検知することができる。
【００２３】
また、本発明によるレーザー加工装置では、制御偏差と第１閾値との比較結果の継続時間を第２閾値と比較してミラー駆動手段の故障検出を行うことにより、走査装置の故障を高い精度で検知することができる。
【００２４】
また、本発明によるレーザー加工装置では、ミラー駆動手段が正常に動作していれば、制御偏差が一定値を越えることのないようなスロープ信号を生成することにより、レーザー光の非出力時であっても、走査装置の故障を検知することができる。さらに、レーザー光の出力時に生じた走査装置の故障を高い精度で検知することができるとともに、レーザー光の非出力時に生じた走査装置の故障も検知することができる。
【００２５】
また、本発明によるレーザー加工装置では、ミラー駆動手段の故障によって走査用ミラーが停止した場合に、加工対象物上の同じ位置にレーザー光が照射されるのを防止することができ、加工不良のワークが多数発生するのを防止することができる。従って、本発明によれば、レーザー光を走査させる走査装置の信頼性を向上させたレーザー加工装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態によるレーザーマーカ２０を含むレーザーマーキングシステム１の概略構成の一例を示したシステム図である。
【図２】図１のレーザーマーカ２０の詳細構成を示したブロック図である。
【図３】図２の光学ユニット４１〜４８，５１〜５６の空間的配置を示した図である。
【図４】図２のマーカヘッド２１におけるＸＹスキャナ４７の詳細構成を示したブロック図であり、Ｘ方向走査ユニット４７０が示されている。
【図５】図４のＸ方向走査ユニット４７０におけるコンパレータ７６の構成例を示した図である。
【図６】図４のＸ方向走査ユニット４７０における異常判別部７７の構成例を示した図である。
【図７】図２のマーカコントローラ２２の詳細構成を示したブロック図である。
【図８】図２のレーザーマーカ２０の印字時の動作の一例を示した図であり、各種信号及びレーザー出力のタイミングチャートが示されている。
【図９】図２のレーザーマーカ２０の非印字時の動作の一例を示した図であり、各種信号のタイミングチャートが示されている。
【図１０】図４のＸ方向走査ユニット４７０における印字時の動作の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜レーザーマーキングシステム１＞
図１は、本発明の実施の形態によるレーザー加工装置を含むレーザーマーキングシステム１の概略構成の一例を示したシステム図であり、レーザー加工装置の一例としてレーザーマーカ２０が示されている。このレーザーマーキングシステム１は、レーザー光Ｌを照射してワークＷを加工するレーザーマーカ２０と、その加工条件を編集するための端末装置１０とにより構成される。また、レーザーマーカ２０は、レーザー光Ｌの生成及び走査を行うマーカヘッド２１と、マーカヘッド２１の動作制御を行うマーカコントローラ２２とからなる。
【００２８】
端末装置１０は、レーザーマーカ２０を制御するための装置であり、例えば、レーザーマーカ用のアプリケーションプログラムがインストールされたパーソナルコンピュータを用いることができる。ユーザは、端末装置１０を用いることにより、レーザーマーカ２０の加工条件を規定する加工設定データを作成し、編集することができる。
【００２９】
マーカコントローラ２２は、端末装置１０から受信した加工設定データに基づいて、マーカヘッド２１の動作制御を行っている。また、レーザー発振用の励起光は、マーカコントローラ２２において生成され、光ファイバー２３を介してマーカヘッド２１へ伝送される。マーカコントローラ２２には、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）などの外部機器を接続するための複数の入出力端子からなる端子台３１が設けられている。
【００３０】
マーカヘッド２１は、マーカコントローラ２２からの励起光に基づいて、レーザー光Ｌを生成し、ワークＷへ照射する。このとき、マーカコントローラ２２からの制御信号に基づいてレーザー光Ｌの出射軸を走査することにより、ワークＷ上に文字、記号、図形などのシンボルを印字することができる。また、マーカヘッド２１内には、図示しない照明光源及びカメラが内蔵され、当該カメラにより撮影されたワークＷの撮影画像が、マーカコントローラ２２を介して端末装置１０に転送され、ディスプレイ上に表示される。ユーザは、この撮影画像を閲覧することにより、ワークＷ上の加工位置の確認、調整などを行うことができる。
【００３１】
＜レーザーマーカ２０＞
図２は、図１のレーザーマーカ２０の詳細構成を示したブロック図であり、マーカヘッド２１及びマーカコントローラ２２の内部構成の一例が示されている。
【００３２】
このレーザーマーカ２０は、テレセントリックレンズ４８を介してレーザー光Ｌを照射することにより、高精度のレーザー加工を行うことができる。また、ワークＷを撮影するための照明光源５３及びカメラ５６を備え、照明光源５３の光軸及びカメラ５６の撮影軸が、レーザー光Ｌの出射軸と同軸になるように配置されている。このため、テレセントリックレンズ４８を介して、歪みの少ない撮影画像を得ることができる。
【００３３】
また、照明光源５３は、レーザー光Ｌと略同一の波長を含む照明光を生成し、カメラ５６は、レーザー光と略同一の波長からなる戻り光を撮影している。このため、レーザー光Ｌと略同一の波長の光を用いてワークＷを撮影することができるので、鮮明な撮影画像が得られる。さらに、カメラ５６の撮影軸上にカメラ用シャッタ５５を備えることにより、ワークＷで反射したレーザー光Ｌが、戻り光としてカメラ５６に入射し、カメラ５６が破損するのを防止している。
【００３４】
＜マーカコントローラ２２＞
マーカコントローラ２２は、商用電源を利用して、マーカヘッド２１へ電力を供給し、レーザー発振のための励起光を生成する。この励起光は、光ファイバー２３を介してマーカヘッド２１に伝送される。また、マーカコントローラ２２は、端末装置１０から転送された加工設定データに基づいてマーカヘッド２１を制御し、レーザー光Ｌの出力制御及び走査制御を行う。
【００３５】
＜マーカヘッド２１＞
マーカヘッド２１は、レーザー発振器４１、ビームサンプラー４２、発振器用シャッタ４３、ミキシングミラー４４、Ｚスキャナ４５、偏光ビームスプリッタ４６、ＸＹスキャナ４７、テレセントリックレンズ４８、パワーモニタ５１、ガイド光源５２、照明光源５３、ハーフミラー５４、カメラ用シャッタ５５及びカメラ５６により構成される。
【００３６】
レーザー発振器４１は、励起光を吸収してレーザービームからなるレーザー光Ｌを生成するレーザー生成器であり、レーザー媒質、共振器、Ｑスイッチなどによって構成される。ここでは、レーザー発振器４１が、パルス発振する固体レーザー発振器、例えば、ＳＨＧ型レーザー発振器であるものとする。ＳＨＧ型レーザー発振器は、レーザー媒質として、Ｎｄ（ネオジム）がドープされたＹＶＯ４（イットリウム・バナデート）結晶を用い、第２高調波を利用して波長５３２ｎｍの緑色光を出力する。上記レーザー媒質を励起するための励起光には、波長８０８ｎｍのレーザー光が用いられる。レーザー発振器４１によって生成されたレーザー光Ｌは、ビームサンプラー４２、ミキシングミラー４４、Ｚスキャナ４５、偏光ビームスプリッタ４６、ＸＹスキャナ４７及びテレセントリックレンズ４８を順に経由してワークＷに照射される。
【００３７】
ビームサンプラー４２は、レーザー発振器４１から出力されるレーザー光Ｌのうち、一定割合をサンプリングビームとして分岐させる光学スプリッタである。例えば、透明基板の表面反射などを利用することにより、入射したレーザー光Ｌの全光量の約３％が分光され、サンプリングビームとしてパワーモニタ５１へ入射される。パワーモニタ５１は、レーザー発振器４１の出力パワーを検出するための光強度検出手段であり、例えば、サーモパイルなどの感熱素子からなり、その検出結果はレーザー発振器４１の出力制御に用いられる。
【００３８】
発振器用シャッタ４３は、レーザー光Ｌの出射経路を開閉可能に遮断し、レーザー光Ｌの漏出を防止する漏出防止用遮断手段であり、偏光ビームスプリッタ４６よりも上流側に配置される。ここでは、ビームサンプラー４２及びミキシングミラー４４間に発振器用シャッタ４３が設けられ、レーザー光Ｌの出力制御信号に基づいて、レーザー光Ｌの照射時を除き、レーザー光Ｌの出射経路を遮断している。このため、カメラ５６によるワークＷの撮影時には、レーザー光Ｌの出射経路が、発振用シャッタ４３により遮断されている。
【００３９】
ミキシングミラー４４は、ガイド光の出射軸をレーザー光Ｌの出射軸と略一致させる光混合用光学スプリッタであり、レーザー発振器４１からのレーザー光Ｌを透過させ、ガイド光源５２からのガイド光を反射させることにより、ともにＺスキャナ４５へ送り出している。ガイド光源５２は、加工位置をワークＷ上に表示するガイド光を生成する光源装置であり、ＬＤ（レーザーダイオード）などの発光素子からなる。ガイド光の点灯制御と、ガイド光の出射軸の高速スキャンとによって、印字しようとするシンボルパターンを照射スポットの残像として視認させることができる。
【００４０】
Ｚスキャナ４５は、レーザー光Ｌのビーム径を調整するビーム径制御手段であり、レーザー光Ｌの光軸上に配置された２枚のレンズからなり、これらのレンズの相対距離を変化させることにより、例えば、レーザー光Ｌのビーム径２ｍｍφを最大８ｍｍφまで拡大させることができる。レーザー光のスポット径を拡大させることにより、スポット内におけるエネルギー密度を低下させるデフォーカス制御を行うことができる。
【００４１】
偏光ビームスプリッタ４６は、レーザー光Ｌの出射経路上であって、ＸＹスキャナ４７よりも上流側に配置され、Ｚスキャナ４５からのレーザー光Ｌを透過させる一方、カメラ５６の受光軸をレーザー光Ｌの出射軸と略一致させるカメラ用光学スプリッタである。すなわち、ワークＷによる反射光のうち、テレセントリックレンズ４８に入射してレーザー光Ｌの出射経路を遡る戻り光は、偏光ビームスプリッタ４６で反射されることにより、レーザー光Ｌの出射軸から分離され、カメラ５６の方へ向かう。また、偏光ビームスプリッタ４６は、ハーフミラー５４を介して入射される照明光をＸＹスキャナ４７に向けて反射し、照明光の出射軸をレーザー光Ｌの出射軸と一致させている。例えば、レーザー発振器４１により、Ｐ偏光のレーザー光Ｌが生成される場合、Ｐ偏光成分を選択的に透過させ、Ｓ偏光成分を反射させる偏光ビームスプリッタ４６を用いることにより、レーザー光Ｌを通過させる一方、Ｓ偏光成分を含む戻り光及び照射光をそれぞれ反射させることができる。
【００４２】
ＸＹスキャナ４７は、レーザー光Ｌの出射軸を２次元走査させるための走査装置であり、レーザー光ＬをワークＷに向けて反射させる走査用ミラーなどの光学系と、走査用ミラーを回動させる駆動部からなる。このＸＹスキャナ４７は、マーカコントローラ２２からの位置制御信号に基づいて、上記走査用ミラーを回動させる。
【００４３】
テレセントリックレンズ４８は、レーザー光ＬをワークＷに向けて出射させる出射光学系であり、レーザー光Ｌの出射経路においてＸＹスキャナ４７よりも下流側、すなわち、ワークＷ側に配置される。このテレセントリックレンズ４８は、複数の光学レンズやカバーガラスによって構成され、ワークＷ側の画角が略０°となるオブジェクト側テレセントリック光学系からなる。つまり、テレセントリックレンズ４８は、レーザー光Ｌの入射角度に関わらず、レーザー光の主光線がレンズ光軸と略平行となるように、ワークＷに向けてレーザー光Ｌを出射させる。
【００４４】
照明光源５３は、ワークＷを照明するための照明光を生成する光源装置であり、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子からなる。この照明光源５３は、少なくともレーザー光Ｌと略同一の波長を含む照明光を生成し、ハーフミラー５４へ出射する。
【００４５】
ハーフミラー５４は、カメラ５６の受光経路上に配置され、偏光ビームスプリッタ４６からの戻り光を透過させる一方、照明光の出射軸をカメラ５６の受光軸と略一致させる照明用光学スプリッタである。すなわち、偏光ビームスプリッタ４６からの戻り光を透過させ、カメラ５６に入射する一方、照明光源５３からの照明光を偏光ビームスプリッタに向けて反射する。
【００４６】
カメラ用シャッタ５５は、カメラ５６の受光経路を開閉可能に遮断し、レーザー光Ｌの照射時に戻り光がカメラ５６に入射するのを防止するためのカメラ保護用遮断手段であり、偏光ビームスプリッタ４６よりも上流側に配置される。ここでは、ハーフミラー５４及びカメラ５６間にカメラ用シャッタ５５が設けられ、レーザー光Ｌの出力制御信号に基づいて開閉され、少なくともレーザー光Ｌの照射期間中は、カメラ５６の受光経路を遮断している。このため、レーザー照射のタイミングと、カメラ撮影のタイミングを異ならせれば、レーザー光Ｌの戻り光によってカメラ５６が損傷を受けるのを防止することができる。
【００４７】
カメラ５６は、ワークＷを撮影し、撮影画像を生成するための撮像ユニットであり、マーカコントローラ２２からの撮像制御信号に基づいて撮影を行い、得られた撮影画像をマーカコントローラ２２へ出力する。ここでは、カメラ５６が、レーザー光と略同一の波長を受光し、撮影画像を生成しているものとする。
【００４８】
＜光学ユニットの空間的配置＞
図３は、図２の光学ユニット４１〜４８，５１〜５６の空間的配置を示した図である。レーザー発振器４１、ビームサンプラー４２、ミキシングミラー４４、Ｚスキャナ４５、偏光ビームスプリッタ４６及びＸＹスキャナ４７は、水平方向に略一直線に整列配置され、レーザー光Ｌは、レーザー発振器４１からＸＹスキャナ４７まで直線経路を通り、ＸＹスキャナ４７によって下方へ曲げられ、テレセントリックレンズ４８に入射する。このような構成を採用することにより、レーザー光が折れ曲がる回数を少なくすることができるので、上記光学ユニット４１〜４７のばらつきによる誤差を抑制し、レーザー加工の精度を向上させることができる。
【００４９】
レーザ発振器４１は、Ｔ字型の形状からなり、右下の入力端子４１Ｔから励起光が入力され、左上の出力筒４１Ｂの先端に形成された出力窓４１Ｗからレーザー光Ｌが出力される。
【００５０】
ビームサンプラー４２及びミキシングミラー４４は、レーザー光Ｌの出射軸に対し、４５°傾斜させて配置されている。
【００５１】
発振器用シャッタ４３は、遮光板４３ａ、回転駆動部４３ｂ、位置検出部４３ｃ及び反射光吸収装置４３ｄにより構成される。遮光板４３ａは、レーザー光Ｌの光路を遮断する遮光手段であり、例えば金属板からなる。回転駆動部４３ｂは、遮光板４３ａを回転させる駆動手段であり、例えば、ロータリーソレノイドが用いられる。この回転駆動部４３ｂが、遮光板４３ａを回転させることにより、レーザー光Ｌの光路を開閉可能に遮断することができる。位置検出部４３ｃは、遮光板４３ａの回転位置を検出する検出手段であり、例えば、フォトカプラが用いられる。反射光吸収装置４３ｄは、遮光板４３ａにより反射されたレーザー光Ｌを吸収し、レーザー光Ｌが散乱するのを防止している。
【００５２】
偏光ビームスプリッタ４６は、レーザー光Ｌの出射軸に対して約５６．６°傾斜させて配置され、レーザー光Ｌの入射角をブリュースター角と略一致させている。このため、レーザー光Ｌを概ね１００％透過させることができる。戻り光は、偏光ビームスプリッタ４６で反射され、水平方向のレーザー光Ｌの出射軸に対し、約６６．８°の角度をもって上に向かう。
【００５３】
照明モジュール５３０は、紙面手前側に照明光源５３が配置され、紙面奥側にハーフミラー５４が配置されたモジュールであり、手前から奥に向けて照射された照明光は、ハーフミラー５４で反射され、左下方向の偏光ビームスプリッタ４６に入射する。また、偏光ビームスプリッタ４６から入射する戻り光は、ハーフミラー５４を透過して、右上方向のカメラモジュール５６０へ入射される。
【００５４】
カメラモジュール５６０は、カメラ５６及びレンズ鏡筒５６１により構成されるモジュールであり、カメラ５６は、レンズ鏡筒５６１に対し交換可能に取り付けられている。
【００５５】
ＸＹスキャナ４７は、レーザー光Ｌを走査させる走査装置であり、Ｘ軸方向に走査させるためのＸ方向走査ユニット４７０と、Ｙ軸方向に走査させるためのＹ方向走査ユニットからなる。Ｘ方向走査ユニット４７０は、レーザー光Ｌを反射させる走査用ミラー４７１と、走査用ミラー４７１を回動させる回動用モーター４７２からなる。走査用ミラー４７１は、ガルバノミラーと呼ばれ、レーザー光Ｌの出射経路上に配置されている。この走査用ミラー４７１は、回動軸を中心として所定の角度範囲内を回動する。例えば、走査用ミラー４７１は、９０°を越えない角度範囲内で回動する。
【００５６】
＜ＸＹスキャナ４７＞
図４は、図２のマーカヘッド２１におけるＸＹスキャナ４７の詳細構成を示したブロック図であり、Ｘ方向走査ユニット４７０が示されている。Ｘ方向走査ユニット４７０は、ＤＡＣ７０、ヒューズ７４、角度センサ７５、走査用ミラー４７１、回動用モーター４７２、駆動制御部４７４及び故障検出部４７５により構成される。Ｙ方向走査ユニットもＸ方向走査ユニット４７０と同様に構成される。
【００５７】
駆動制御部４７４は、位置偏差信号生成部７１、ＰＩＤ制御部７２及び増幅器７３からなるフィードバック制御部である。故障検出部４７５は、コンパレータ７６及び異常判別部７７からなり、駆動制御部４７４において生成される制御偏差に基づいて、ミラー駆動部の故障検出を行う。
【００５８】
ＤＡＣ７０は、マーカコントローラ２２から入力される位置制御信号をアナログ信号に変換し、位置偏差信号生成部７１へ出力するコンバータである。位置制御信号は、走査用ミラー４７１の回動位置を指定するための位置指令信号であり、例えば、基準位置に対する回動角度の目標値を示す。アナログ信号に変換後の位置制御信号Ｖｒは、回動角度の目標値に応じて電圧レベルが変化する電圧信号であり、フィードバック制御のリファレンス信号として用いられる。
【００５９】
走査用ミラー４７１は、所定の回動軸を中心として回動する平板状の回転鏡であり、レーザー光ＬをワークＷに向けて反射させる。回動用モーター４７２は、走査用ミラー４７１を回動させる電動モーターであり、回転軸を回転させるための駆動用コイル４７３を有する。この駆動用コイル４７３は、駆動電流Ｉが流れることによって磁界を発生させ、回転軸を回転させる。走査用ミラー４７１は、回動用モーター４７２の回転軸に固定され、当該回転軸を回動軸として回動する。
【００６０】
角度センサ７５は、走査用ミラー４７１の回動位置を検出して、フィードバック制御のための位置検出信号Ｖｐｏｓを生成し、位置偏差信号生成部７１へ出力する位置検出装置であり、例えば、フォトダイオードを用いた光電式のロータリーエンコーダからなる。この角度センサ７５により、基準位置に対する回動角度が検出され、その検出値を示す位置検出信号Ｖｐｏｓが生成される。
【００６１】
位置偏差信号生成部７１は、位置制御信号Ｖｒ及び位置検出信号Ｖｐｏｓに基づいて、位置偏差信号Ｖｄを生成し、ＰＩＤ制御部７２及びコンパレータ７６へ出力する。位置偏差信号Ｖｄは、回動用モーター４７２の回転をＰＩＤ制御するための制御偏差を示す信号である。制御偏差は、走査用ミラー４７１の回動位置の目標値と回動位置の検出値との差分として求められる。
【００６２】
この位置偏差信号生成部７１は、位置制御信号Ｖｒ及び位置検出信号Ｖｐｏｓを２つの入力信号とし、２つの入力信号の差分を一定の差動利得によって増幅する差動増幅器からなる。
【００６３】
ＰＩＤ制御部７２は、位置偏差信号生成部７１からの位置偏差信号Ｖｄに基づいて、回動用モーター４７２の回転をＰＩＤ制御するフィードバック制御部であり、増幅器７３の利得を調整し、回動用モーター４７２を駆動するための駆動電流Ｉの大きさ及び向きを制御する。ＰＩＤ制御は、位置の偏差Δａ、すなわち、回動角度の目標値と検出値との差分が概ね０に収束するように、偏差Δａに基づく比例制御と、偏差Δａの積分に基づく積分制御と、偏差Δａの微分に基づく微分制御とを組み合わせた制御である。
【００６４】
増幅器７３は、ＰＩＤ制御部７２によって指定された利得で駆動電流Ｉを増幅し、ヒューズ７４を介して回動用モーター４７２へ供給する。ヒューズ７４は、回動用モーター４７２内の駆動用コイル４７３を保護するための遮断器であり、一定レベルを越える駆動電流Ｉが流れれば断線する。ＰＩＤ制御部７２、増幅器７３及び回動用モーター４７２は、位置偏差信号生成部７１により求められた制御偏差に基づいて、走査用ミラー４７１を回動させるミラー駆動部である。
【００６５】
故障検出部４７５は、位置偏差信号Ｖｄに基づいて、ミラー駆動部の故障を検出し、所定の故障検出信号Ｖｏｕｔを出力する。ここでは、位置偏差信号生成部７１、ＰＩＤ制御部７２及び増幅器７３からなる駆動制御部４７４と、コンパレータ７６及び異常判別部７７からなる故障検出部４７５とが、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いてハードウェア的に構成されるものとする。ＦＰＧＡは、プログラム可能な論理回路からなる半導体装置である。
【００６６】
コンパレータ７６は、位置偏差信号生成部７１からの位置偏差信号Ｖｄに基づいて、偏差Δａを予め定められた判定閾値Ｔｈ１と比較し、その比較結果を静定検出信号Ｖｃとして異常判別部７７へ出力する偏差比較手段である。判定閾値Ｔｈ１は、走査用ミラー４７１の回動位置を指定する位置制御信号Ｖｒから想定される偏差範囲に基づいて定められる。
【００６７】
異常判別部７７は、コンパレータ７６の比較結果の継続時間を予め定められた判定閾値Ｔｈ２と比較し、その比較結果を故障検出信号Ｖｏｕｔとしてマーカコントローラ２２へ出力する継続時間比較手段である。具体的には、コンパレータ７６からの静定検出信号Ｖｃに基づいて、偏差Δａが判定閾値Ｔｈ１を越えている状態が判定閾値Ｔｈ２以上継続したか否かが判別される。
【００６８】
＜コンパレータ７６＞
図５は、図４のＸ方向走査ユニット４７０におけるコンパレータ７６の構成例を示した図である。このコンパレータ７６は、位置偏差信号Ｖｄに基づいて、静定検出信号Ｖｃを生成する静定検出信号生成回路であり、いわゆるウィンドウコンパレータと呼ばれるものである。具体的に説明すれば、コンパレータ７６は、２つのコンパレータ８１，８２と、判定閾値Ｔｈ１として基準電圧Ｖ１，Ｖ２を生成する電源部からなる。
【００６９】
コンパレータ８１は、位置偏差信号Ｖｄの電圧レベルを基準電圧Ｖ１と比較し、当該電圧レベルが基準電圧Ｖ１を上回れば、出力をハイレベルからローレベルに切り替える。一方、コンパレータ８２は、位置偏差信号Ｖｄの電圧レベルを基準電圧Ｖ２と比較し、当該電圧レベルが基準電圧Ｖ２を下回れば、出力をハイレベルからローレベルに切り替える。静定検出信号Ｖｃは、これらのコンパレータ８１，８２の出力の論理和として生成される。
【００７０】
＜異常判別回路７７＞
図６は、図４のＸ方向走査ユニット４７０における異常判別部７７の構成例を示した図である。この異常判別部７７は、静定検出信号Ｖｃに基づいて、故障検出信号Ｖｏｕｔを生成する故障検出信号生成回路であり、遅延回路９０、単安定マルチバイブレータ９１、論理回路９２及び出力切替ＳＷ９３からなる。
【００７１】
遅延回路９０は、単安定マルチバイブレータ９１の出力と位相を合わせるために、静定検出信号Ｖｃを一定時間だけ遅延させ、論理回路９２へ出力するフィルタ回路であり、抵抗素子Ｒ１及び容量素子Ｃ１からなる。
【００７２】
単安定マルチバイブレータ９１は、静定検出信号Ｖｃに基づいて、状態信号Ｖｍを生成し、論理回路９２へ出力する電子回路であり、安定状態と、静定検出信号Ｖｃによって移行する不安定状態を有し、不安定状態に移行した後、一定時間Ｔ１の経過によって安定状態に遷移する。この単安定マルチバイブレータ９１は、抵抗素子Ｒ２及び容量素子Ｃ２を介して直流電源が供給され、上記一定時間Ｔ１は、抵抗素子Ｒ２の抵抗値と、容量素子Ｃ２の静電容量値により規定される判定閾値Ｔｈ２である。
【００７３】
論理回路９２は、遅延回路９０による遅延後の静定検出信号Ｖｃと、単安定マルチバイブレータ９１からの状態信号Ｖｍとの論理和を故障検出信号Ｖｏｕｔとして出力する電子回路である。
【００７４】
出力切替ＳＷ９３は、論理回路９２の出力と静定検出信号Ｖｃの出力とを切り替えるためのスイッチである。この出力切替ＳＷ９３は、マーカコントローラ２２からの出力制御信号に基づいて、印字時には、論理回路９２の出力を故障検出信号Ｖｏｕｔとして出力し、非印字時には、入力した静定検出信号Ｖｃをそのまま故障検出信号Ｖｏｕｔとして出力する。なお、ここでいう印字時とは、主に、文字などのシンボルパターンを印字するために、レーザー光Ｌを出力させる出力期間のことであり、非印字時は、レーザー光Ｌの非出力期間である。
【００７５】
＜マーカコントローラ２２＞
図７は、図２のマーカコントローラ２２の詳細構成を示したブロック図である。このマーカコントローラ２２は、端子台３１、主電源２２０、レーザー出力用電源２２１、励起光生成部２２２、加工設定データ記憶部２２３、位置制御信号生成部２２４、スロープ信号生成部２２５、出力切替ＳＷ２２６、出力制御部２２７、レーザー出力停止部２２８及びエラー通知部２２９により構成される。
【００７６】
主電源２２０は、商用電源を利用して、マーカヘッド２１やレーザー出力用電源２２１へ電力供給を行う電源装置である。レーザー出力用電源２２１は、励起光生成部２２２に対して電力供給を行う電源装置である。励起光生成部２２２は、レーザー発振のための励起光を生成し、マーカヘッド２１へ出力する。
【００７７】
加工設定データ記憶部２２３には、端末装置１０から転送された加工設定データが保持される。位置制御信号生成部２２４は、マーカヘッド２１内のＸＹスキャナ４７を制御する走査制御部であり、加工設定データ記憶部２２３内の加工設定データに基づいて、所定の位置制御信号を生成する。この位置制御信号生成部２２４による走査制御により、印字しようとするシンボルパターンに合わせて、レーザー光Ｌの出射光軸を２次元走査させることができる。
【００７８】
スロープ信号生成部２２５は、レーザー光Ｌの非出力時に、位置制御信号として、所定のスロープ信号を生成する。このスロープ信号は、レーザー光Ｌの非出力時であっても、ＸＹスキャナ４７の故障検知を可能とするために生成される制御信号であり、走査用ミラー４７１が追従できる程度に回動位置の目標値が緩やかに変化する。出力切替ＳＷ（スイッチ）２２６は、位置制御信号生成部２２４の出力とスロープ信号生成部２２５の出力とを切り替えるためのスイッチである。
【００７９】
出力制御部２２７は、加工設定データに基づいて、レーザー光Ｌの出力制御を行う制御部であり、レーザー発振器４１内のＱスイッチや励起光生成部２２２を制御する。また、出力制御部２２７は、例えば、端末装置１０からの指示に基づいて、出力切替ＳＷ２２６を制御し、印字時には、位置制御信号生成部２２４の出力を位置制御信号として出力させ、非印字時には、スロープ信号生成部２２５の出力を位置制御信号として出力させる。
【００８０】
レーザー出力停止部２２８は、マーカヘッド２１から入力される故障検出信号Ｖｏｕｔに基づいて、レーザー光ＬがワークＷへ出射されるのを禁止する。具体的には、ＸＹスキャナ４７の故障が検出された場合に、レーザー出力用電源２２１を制御して励起光生成部２２２に対する電力供給が遮断される。また、マーカヘッド２１内の発振器用シャッタ４３を制御してレーザー光Ｌの出射経路が遮断される。
【００８１】
エラー通知部２２９は、マーカヘッド２１から入力される故障検出信号Ｖｏｕｔに基づいて、エラー通知を行う。このエラー通知は、ＸＹスキャナ４７の故障が検出された場合に、端子台３１に接続されたＰＬＣなどの外部機器に対して行われる。
【００８２】
＜位置偏差信号Ｖｄに基づく故障検知＞
図８は、図２のレーザーマーカ２０の印字時の動作の一例を示した図であり、各種信号Ｖｒ，Ｖｐｏｓ，Ｖｄ，Ｖｃ，Ｖｍ，Ｖｏｕｔ及びレーザー出力のタイミングチャートが示されている。印字時には、走査用ミラー４７１の回動位置の目標値を示す位置制御信号Ｖｒと、回動位置の検出値を示す位置検出信号Ｖｐｏｓとから位置偏差信号Ｖｄが求められ、この位置偏差信号Ｖｄに基づいて走査用ミラー４７１の回動制御が行われる。
【００８３】
一方、ＸＹスキャナ４７の故障検知は、位置偏差信号Ｖｄに基づいて静定検出信号Ｖｃ及び状態信号Ｖｍを生成し、この静定検出信号Ｖｃ及び状態信号Ｖｍに基づいて故障検出信号Ｖｏｕｔを生成することにより行われる。
【００８４】
この位置検出信号Ｖｐｏｓは、走査用ミラー４７１の追従遅れから、位置制御信号Ｖｒに対して、概ね一定時間Ｔ２だけ遅れて振動している。時間Ｔ２は、停止指示があってから実際に停止するまでに要する時間、いわゆる静定時間である。
【００８５】
位置偏差信号Ｖｄは、位置制御信号Ｖｒと位置検出信号Ｖｐｏｓとの差分（制御偏差）が上限閾値を越えているか否か、或いは、下限閾値を越えているか否かでそれぞれ電圧レベルが異なる多値のアナログ信号である。
【００８６】
この例では、制御偏差が時刻ｔ１に上限閾値を上回り、Ｖｄは、ハイレベルに移行している。そして、制御偏差が時刻ｔ２に上限閾値を下回ってＶｄは中間レベルに移行している。また、制御偏差が時刻ｔ３に下限閾値を下回り、Ｖｄは、ローレベルに移行している。そして、制御偏差が時刻ｔ４に下限閾値を上回ってＶｄは中間レベルに移行している。
【００８７】
静定検出信号Ｖｃは、位置偏差信号Ｖｄがハイレベルであるか、或いは、ローレベルであれば、電圧レベルがローレベルとなる一方、Ｖｄが中間レベルである場合には、ハイレベルとなって、走査用ミラー４７１の静定状態が検出されるデジタル信号である。
【００８８】
状態信号Ｖｍは、静定検出信号Ｖｃの立ち下がりに同期してハイレベルへ移行し、一定時間Ｔ１（判定閾値Ｔｈ２）の経過によってローレベルへ移行するデジタル信号である。故障検出信号Ｖｏｕｔは、静定検出信号Ｖｃと状態信号Ｖｍとの論理和を示すデジタル信号であり、Ｖｃ又はＶｍのいずれかがハイレベルである場合にハイレベルとなり、Ｖｃ及びＶｍがいずれもローレベルである場合にローレベルとなる。
【００８９】
この例では、概ね静定検出信号Ｖｃに同期してレーザーパルスが出力されている。そして、時刻ｔ６にＸＹスキャナ４７の故障が発生している。ＸＹスキャナ４７の故障によって走査用ミラー４７１が停止した場合、位置検出信号Ｖｐｏｓは、一定となる。このため、位置偏差信号Ｖｄは、位置制御信号Ｖｒが原点付近を通過するごとにハイレベル及びローレベル間で電圧レベルが切り替わり、静定検出信号Ｖｃは、Ｖｄの立ち上がりと立ち下がりでひげ状のパルスが生じている。
【００９０】
状態信号Ｖｍが、Ｖｃの立ち下がりに同期してハイレベルに移行した後、一定時間Ｔ１の経過によってローレベルへ移行すれば、Ｖｃ及びＶｍが共にローレベルとなるので、故障検出信号Ｖｏｕｔは、ハイレベルからローレベルに移行する。このＶｏｕｔの状態変化によってＸＹスキャナ４７の故障が検知され、レーザー出力が停止する。
【００９１】
図９は、図２のレーザーマーカ２０の非印字時の動作の一例を示した図であり、各種信号Ｖｒ，Ｖｐｏｓ，Ｖｄ及びＶｃ＝Ｖｏｕｔのタイミングチャートが示されている。非印字時には、位置制御信号Ｖｒとして、緩やかに変化するスロープ信号が用いられる。
【００９２】
ＸＹスキャナ４７の故障検知は、位置偏差信号Ｖｄに基づいて静定検出信号Ｖｃ（Ｖｃ＝Ｖｏｕｔ）を生成することにより行われる。この位置偏差信号Ｖｄは、ＸＹスキャナ４７が正常であれば、制御偏差が下限閾値以上かつ上限閾値以下の範囲内となるので、中間レベルのまま一定である。
【００９３】
これに対し、ＸＹスキャナ４７の故障によって走査用ミラー４７１が停止すれば、位置偏差信号Ｖｄは、位置制御信号Ｖｒが原点付近を通過するごとにハイレベル及びローレベル間で電圧レベルが切り替わる。この例では、時刻ｔ１１にＸＹスキャナ４７の故障が発生している。
【００９４】
Ｖｃ＝Ｖｏｕｔは、位置偏差信号Ｖｄが中間レベルからローレベルへ移行するのに同期してハイレベルからローレベルへ移行するので、この状態変化によってＸＹスキャナ４７の故障を検知することができる。
【００９５】
図１０のステップＳ１０１〜Ｓ１０４は、図４のＸ方向走査ユニット４７０における印字時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、位置偏差信号生成部７１は、位置制御信号と位置検出信号とに基づいて、制御偏差を演算する（ステップＳ１０１）。ＰＩＤ制御部７２、増幅器７３及び回動用モーター４７２からなるミラー駆動部は、この制御偏差に基づいて、走査用ミラー４７１を駆動することにより、印字動作が行われる（ステップＳ１０２）。
【００９６】
次に、故障検出部４７５は、制御偏差に基づいて、ミラー駆動部の故障検出を行い、故障が検出されれば、故障検出信号を出力し、レーザー光Ｌの出力が停止する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。
【００９７】
本実施の形態によれば、位置偏差信号Ｖｄに基づいてＸＹスキャナ４７の故障検出を行うので、ＸＹスキャナ４７の故障によって走査用ミラー４７１が停止したことを速やかに検知することができる。特に、回動位置の制御偏差に基づいて故障検出を行うので、駆動用コイル４７３を保護するためのヒューズ７４の断線だけでなく、駆動用コイル４７３自体の断線や駆動電流Ｉを増幅する増幅器７３の故障を速やかに検知することができる。
【００９８】
また、制御偏差と判定閾値Ｔｈ１との比較結果の継続時間を判定閾値Ｔｈ２と比較してＸＹスキャナ４７の故障検出を行うので、ＸＹスキャナ４７の故障を高い精度で検知することができる。さらに、レーザー光Ｌの出力時に生じたＸＹスキャナ４７の故障を高い精度で検知することができるとともに、レーザー光Ｌの非出力時に生じたＸＹスキャナ４７の故障も検知することができる。
【００９９】
また、ＸＹスキャナ４７の故障によって走査用ミラー４７１が停止した場合に、ワークＷ上の同じ位置にレーザー光Ｌが照射されるのを防止することができ、加工不良のワークＷが多数発生するのを防止することができる。従って、本発明によれば、レーザー光Ｌを走査させる走査装置の信頼性を向上させたレーザーマーカ２０を実現することができる。
【０１００】
なお、本実施の形態では、駆動制御部及び故障検出部が、ハードウェア的に構成される場合の例について説明したが、本発明は駆動制御部や故障検出部の構成をこれに限定するものではない。例えば、コンパレータ７６及び異常判別部７７からなる故障検出部が、所定のアプリケーションプログラムによってプロセッサを動作させることによりソフトウェア的に構成されるようなものも本発明には含まれる。
【０１０１】
また、本実施の形態では、レーザーマーカ２０がＳＨＧ型レーザーマーキング装置である場合の例について説明したが、本発明によるレーザー加工装置はこれに限定されるものではない。例えば、ファイバーレーザー型のマーキング装置にも本発明は適用することができる。ファイバーレーザー型マーキング装置は、Ｙｂ（イッテルビウム）をドープしたファイバーを増幅器として用いるレーザーマーカである。
【符号の説明】
【０１０２】
１ レーザーマーキングシステム
１０ 端末装置
２０ レーザーマーカ
２１ マーカヘッド
２２ マーカコントローラ
２３ 光ファイバー
３１ 端子台
４１ レーザー発振器
４２ ビームサンプラー
４３ 発振器用シャッタ
４４ ミキシングミラー
４５ Ｚスキャナ
４６ 偏光ビームスプリッタ
４７ ＸＹスキャナ
４７０ Ｘ方向走査ユニット
４７１ 走査用ミラー
４７２ 回動用モーター
４７３ 駆動用コイル
４８ テレセントリックレンズ
５１ パワーモニタ
５２ ガイド光源
５３ 照明光源
５４ ハーフミラー
５５ カメラ用シャッタ
５６ カメラ
７０ ＤＡＣ
７１ 位置偏差信号生成部
７２ ＰＩＤ制御部
７３ 増幅器
７４ ヒューズ
７５ 角度センサ
７６ コンパレータ
７７ 異常判別部
２２０ 主電源
２２１ レーザー出力用電源
２２２ 励起光生成部
２２３ 加工設定データ記憶部
２２４ 位置制御信号生成部
２２５ スロープ信号生成部
２２６ 出力切替ＳＷ
２２７ 出力制御部
２２８ レーザー出力停止部
２２９ エラー通知部
Ｌ 加工用のレーザー光
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を生成するレーザー生成手段と、
上記レーザー光をワークに向けて反射させる走査用ミラーと、
上記走査用ミラーの回動位置を指定する位置制御信号を生成する位置制御手段と、
上記走査用ミラーの回動位置を検出し、位置検出信号を生成する位置検出手段と、
上記位置制御手段にて生成された位置制御信号及び上記位置検出手段にて生成された位置検出信号に基づいて、上記走査用ミラーの回動位置に応じた制御偏差を求める偏差演算手段と、
上記偏差演算手段により求められた制御偏差に基づいて、上記走査用ミラーを回動させるミラー駆動手段と、
上記偏差演算手段により求められた制御偏差に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行う故障検出手段とを備えたことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
上記故障検出手段は、上記制御偏差を第１閾値と比較する第１比較手段を有し、第１比較手段の比較結果に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
上記走査用ミラーは、所定の角度範囲内を回動し、
上記故障検出手段は、第１比較手段の比較結果の継続時間を第２閾値と比較する第２比較手段を有し、第２比較手段の比較結果に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行うことを特徴とする請求項２に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
上記レーザー光の非出力時に、上記位置制御信号としてスロープ信号を生成するスロープ信号生成手段を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載のレーザー加工装置。
【請求項５】
上記故障検出手段は、上記レーザー光の非出力時には第１比較手段の比較結果に基づいて上記ミラー駆動手段の故障検出を行い、上記レーザー光の出力時には第２比較手段の比較結果に基づいて上記ミラー駆動手段の故障検出を行うことを特徴とする請求項４に記載のレーザー加工装置。
【請求項６】
上記故障検出手段の検出結果に基づいて、上記レーザー光の上記ワークへの出射を禁止するレーザー出射禁止手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザー加工装置。
【請求項７】
上記故障検出手段の検出結果に基づいて、上記レーザー光を開閉可能に遮断するシャッタを備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザー加工装置。
【請求項８】
上記故障検出手段の検出結果に基づいて、外部機器に対しエラー通知を行うエラー通知手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザー加工装置。
【請求項１】
レーザー光を生成するレーザー生成手段と、
上記レーザー光をワークに向けて反射させる走査用ミラーと、
上記走査用ミラーの回動位置を指定する位置制御信号を生成する位置制御手段と、
上記走査用ミラーの回動位置を検出し、位置検出信号を生成する位置検出手段と、
上記位置制御手段にて生成された位置制御信号及び上記位置検出手段にて生成された位置検出信号に基づいて、上記走査用ミラーの回動位置に応じた制御偏差を求める偏差演算手段と、
上記偏差演算手段により求められた制御偏差に基づいて、上記走査用ミラーを回動させるミラー駆動手段と、
上記偏差演算手段により求められた制御偏差に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行う故障検出手段とを備えたことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
上記故障検出手段は、上記制御偏差を第１閾値と比較する第１比較手段を有し、第１比較手段の比較結果に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
上記走査用ミラーは、所定の角度範囲内を回動し、
上記故障検出手段は、第１比較手段の比較結果の継続時間を第２閾値と比較する第２比較手段を有し、第２比較手段の比較結果に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行うことを特徴とする請求項２に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
上記レーザー光の非出力時に、上記位置制御信号としてスロープ信号を生成するスロープ信号生成手段を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載のレーザー加工装置。
【請求項５】
上記故障検出手段は、上記レーザー光の非出力時には第１比較手段の比較結果に基づいて上記ミラー駆動手段の故障検出を行い、上記レーザー光の出力時には第２比較手段の比較結果に基づいて上記ミラー駆動手段の故障検出を行うことを特徴とする請求項４に記載のレーザー加工装置。
【請求項６】
上記故障検出手段の検出結果に基づいて、上記レーザー光の上記ワークへの出射を禁止するレーザー出射禁止手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザー加工装置。
【請求項７】
上記故障検出手段の検出結果に基づいて、上記レーザー光を開閉可能に遮断するシャッタを備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザー加工装置。
【請求項８】
上記故障検出手段の検出結果に基づいて、外部機器に対しエラー通知を行うエラー通知手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザー加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１４８３１７（Ｐ２０１２−１４８３１７Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９０２３（Ｐ２０１１−９０２３）
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
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