レーザ加工装置
【課題】ガルバノミラーの駆動系の回動範囲の使用状況に応じた寿命を容易に認識することが可能となるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】レーザマーキング装置１は、制御装置２６と表示器７ａを備え、制御装置２６は、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数し、積算使用回数を記憶し、記憶した積算使用回数の最大値、および、予め設定される規定値に基づいてガルバノミラー２３ａ，２３ｂの寿命に関する情報を出力する。
【解決手段】レーザマーキング装置１は、制御装置２６と表示器７ａを備え、制御装置２６は、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数し、積算使用回数を記憶し、記憶した積算使用回数の最大値、および、予め設定される規定値に基づいてガルバノミラー２３ａ，２３ｂの寿命に関する情報を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置において、光源から加工対象物に対してレーザ光を照射して加工を行う際に、ガルバノ駆動装置を用いて走査して加工を行っている。このガルバノ駆動装置の動作異常を検出することが行われている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８２３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガルバノミラーの駆動系には寿命があり、メンテナンスが必要であるが、寿命の残りが少ないか否かの判断が困難であった。
より詳しくは、例えば同じ文字を一箇所に印字する使い方と、同じ文字を複数箇所に印字する使い方を比較した場合を考える。同数の文字を印字する場合、同じ文字を一箇所に印字する使い方に比べて、同じ文字を複数箇所に印字する使い方の方が多く印字することができる。これは、ガルバノミラーの駆動系は、使用頻度が高い回動範囲が劣化するためである。
【０００５】
この発明の目的は、ガルバノミラーの駆動系の回動範囲の使用状況に応じた寿命を容易に認識することが可能となるレーザ加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、軸を中心として回動可能なガルバノミラーを回動させて、光源から出力されたレーザ光を走査しつつ加工対象物に照射して加工するレーザ加工装置であって、前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数する計数手段と、前記計数手段による積算使用回数を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した積算使用回数の最大値、および、予め設定される規定値に基づいて前記ガルバノミラーの寿命に関する情報を出力する出力手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、計数手段により、ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数が計数され、計数手段による積算使用回数が記憶手段に記憶される。そして、出力手段により、記憶手段に記憶した積算使用回数の最大値、および、予め設定される規定値に基づいてガルバノミラーの寿命に関する情報が出力される。
【０００８】
その結果、ガルバノミラーの駆動系の回動範囲の使用状況に応じた寿命を容易に認識することが可能となる。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記計数手段による前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、前記ガルバノミラーの走査を行わせるための座標データ毎から求めた積算使用回数であることを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、ソフトウェアのみの変更でガルバノミラーの駆動系の寿命を認識することが可能となる。
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記計数手段は、前記ガルバノミラーの回動角度を検出する角度検出手段による回動角度を取得し、前記計数手段による前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、前記角度検出手段により検出した回動角度毎の積算使用回数であることを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、実際のガルバノミラーの走査から積算使用回数を得ることができる。
請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、前記計数手段による前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、区分された領域毎を通る回数であるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガルバノミラーの駆動系の回動範囲の使用状況に応じた寿命を容易に認識することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態におけるレーザマーキング装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】レーザマーキング装置の概略構成を示すブロック図。
【図３】ガルバノミラーの駆動装置を示す模式図。
【図４】レーザマーキング装置の表示器の正面図。
【図５】第１の実施形態のレーザマーキング装置の作用を説明するためのフローチャート。
【図６】座標データの説明図。
【図７】書き順の説明図。
【図８】計数値の説明図。
【図９】Ｘ軸での座標間を通る回数の説明図。
【図１０】表示内容を説明するための正面図。
【図１１】第２の実施形態における回路図。
【図１２】角度と角度センサの出力電圧との関係を示す特性図。
【図１３】区間に入った回数についての説明図。
【図１４】第２の実施形態のレーザマーキング装置の作用を説明するためのフローチャート。
【図１５】第３の実施形態のレーザマーキング装置の作用を説明するためのフローチャート。
【図１６】別例を説明するためのタイムチャート。
【図１７】別例における計数値の説明図。
【図１８】別例におけるＸ座標点を通る回数の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、本発明をレーザマーキング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
【００１４】
図１に示すように、レーザ加工装置としてのレーザマーキング装置１は、レーザ光Ｌを出射するコントローラ２を備えている。コントローラ２にはファイバケーブル３を介してヘッド４が接続されている。また、コントローラ２には電気ケーブル５を介してヘッド４が接続されるとともに、コントローラ２には電気ケーブル６を介してコンソール７が接続されている。そして、レーザマーキング装置１は、載置台８に載置された加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａ上に所望の文字、図形、記号等（以下、文字等という）をマーキングするようになっている。
【００１５】
ヘッド４の下面には、レーザ光Ｌが出射される窓部９が形成されている。そして、ヘッド４は、窓部９が加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａと対向するように設置されている。
図２に示すように、コントローラ２はレーザ光源（レーザ発振器）２０を備え、レーザ光源２０からレーザ光Ｌが出射され、ファイバケーブル３に送られる。ファイバケーブル３を通してレーザ光がヘッド４に送られる。図１に示すようにヘッド４においてファイバケーブル３の一端がビームエキスパンダ収納部１０に接続されている。ビームエキスパンダ収納部１０にはビームエキスパンダ２１（図２参照）が収納されており、ファイバケーブル３からのレーザ光がビームエキスパンダ２１に送られる。
【００１６】
図２に示すように、ヘッド４においてレーザ光Ｌの光路途中には、レーザ光源２０側から順に、第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂと、集光レンズ２４が配設されている。そして、ビームエキスパンダ２１からのレーザ光Ｌは第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂに入射される。第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂは、ボールベアリングを用いた機械式の駆動装置２５により回動される。図３を用いて詳しく説明する。
【００１７】
図３において、第１の軸としてのａ１軸上において、ボールベアリング３０，３１、第１のガルバノモータ３４の回動軸、第１のガルバノミラー２３ａの回動軸が配置され、第１のガルバノモータ３４の両側のボールベアリング３０，３１により第１のガルバノミラー２３ａが回動可能に支持されている。同様に、第２の軸としてのａ２軸上において、ボールベアリング３２，３３、第２のガルバノモータ３５の回動軸、第２のガルバノミラー２３ｂの回動軸が配置され、第２のガルバノモータ３５の両側のボールベアリング３２，３３により第２のガルバノミラー２３ｂが回動可能に支持されている。各ガルバノモータ３４，３５により、第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂを互いに略直交するａ１，ａ２軸を中心としてそれぞれ正・逆方向に回動させることができるようになっている。
【００１８】
そして、第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂは、ビームエキスパンダ２１からのレーザ光Ｌを反射し、その出射方向を変更させるようになっている。具体的には、第１のガルバノミラー２３ａは、回動して加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌを、そのマーキング面Ｗａの一方向（Ｘ方向、図１，３参照）に走査させるようになっている。また、第２のガルバノミラー２３ｂは、回動して加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌを、そのマーキング面ＷａのＸ方向に対して直交する方向（Ｙ方向、図１，３参照）に走査させるようになっている。従って、加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌは、第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂにより、加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに対して、Ｘ方向およびＹ方向に走査されるようになっている。
【００１９】
このようにして、第１のガルバノミラー２３ａは第１の軸としてのａ１軸を中心として回動可能であり、第２のガルバノミラー２３ｂは第２の軸としてのａ２軸を中心として回動可能であり、第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂを回動させて、レーザ光源２０から出力されたレーザ光Ｌを走査しつつ加工対象物Ｗに照射して加工が行われる。
【００２０】
ここで、レーザマーキング装置における軸受け（ボールベアリング３０，３１，３２，３３）の寿命について言及する。
一般に軸受けの「寿命」は疲労寿命を指し、これは、軸受けの軌道輪と転動体との間の繰り返し負荷応力により、材料が疲労して剥離を起こす現象であり、同一の角度部分を通過する回数に比例する。
【００２１】
軸受けの寿命範囲内でフレーキングという損傷を生じなければ軌道面には剥離片が存在せず、軸受けは健全な状態を保っている。予め軸受けの寿命となる回動回数を決めておき、現在の軸の絶対角度毎の累計の回動回数（積算使用回数）の最大値と、軸受けの寿命となる回動回数とから寿命を判定することが可能となる。
【００２２】
軸受けの寿命となる回動回数は、具体的には、予圧を含めた動等価荷重を用いて算出することができる。そして、加工対象物Ｗに印字したい文字等（例えば、文字列）について印字トリガ信号により文字等（例えば、文字列）の印字が開始されるが、その文字等の座標データから現在の軸の絶対角度毎の累計の回動回数（積算使用回数）を算出する。
【００２３】
図１においてコンソール７には表示器７ａと操作部７ｂが設けられている。操作部７ｂはテンキー等を具備しており、操作部７ｂにより加工対象物Ｗに加工を行うレーザパワーの設定等を行うことができるようになっている。表示器７ａの詳細を図４に示す。
【００２４】
図４において、表示器７ａは、印字位置表示部４０と使用率表示部４１と寿命表示灯４２とＸ軸用グラフ４３とＹ軸用グラフ４４を備えている。印字位置表示部４０には印字する文字等の位置がＸＹ座標に表示される。使用率表示部４１には、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの軸受けの使用率、即ち、積算使用回数の最大値を、軸受けの寿命となる回動回数である規定値で除算した値が表示される。寿命表示灯４２は、積算使用回数の最大値が、軸受けの寿命となる回動回数である規定値に達すると点灯する。Ｘ軸用グラフ４３とＹ軸用グラフ４４については後述する。
【００２５】
図２において、コントローラ２は、レーザマーキング装置１を統括的に制御する制御装置２６を備えている。制御装置２６は不揮発性メモリを具備しており、不揮発性メモリには、印字される文字等のマーキング情報が記憶されている。このマーキング情報は、文字等を構成する各線分の始点および終点の座標値、レーザ光Ｌの照射により形成される線分の太さ等の情報を含む。
【００２６】
制御装置２６はコンソール７の操作部７ｂと接続され、制御装置２６は操作部７ｂによるレーザパワーの設定値等を入力する。また、制御装置２６は、レーザ光源２０、ガルバノミラー用の駆動装置２５が接続されている。ガルバノミラー用の駆動装置２５は、第１のガルバノモータ３４および第２のガルバノモータ３５を含んでおり、当該ガルバノモータ３４，３５を駆動することにより第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂが制御される。
【００２７】
制御装置２６は、レーザ光源２０を駆動してレーザ光Ｌを出射させ、不揮発性メモリに記憶されたマーキング情報から座標データが作成され、この座標データに基づいて第１および第２のガルバノモータ３４，３５を駆動制御することでレーザ光Ｌを２次元的に走査し、加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに所定の文字等をマーキングするようになっている。
【００２８】
つまり、制御装置２６は、加工対象物Ｗに加工する文字等の座標データを基に駆動装置（ガルバノ駆動装置）２５に駆動信号、即ち、ＸＹ座標位置への移動指令信号を送る。これにより、駆動装置（ガルバノ駆動装置）２５において、例えば、サーボ機構によりガルバノミラー２３ａ，２３ｂが目標の座標位置に対応する角度に回動され、レーザ光源２０からのレーザ光Ｌが走査されて加工対象物Ｗに照射される。
【００２９】
次に、このように構成したレーザマーキング装置１の作用を説明する。
図５に示すように、制御装置２６は座標データを作成する（図５のステップＳ１００）。
【００３０】
図６に示すように、座標データには、マーキング情報と位置情報とを含んでいる。マーキング情報とは、マーキングの際の始点と終点の座標を示す情報が含まれる。また、位置情報とは、ＸＹの直交座標系における印字範囲内でのマーキング情報の配置を示す情報である。ＸＹの直交座標系における座標点は印字範囲を等間隔に区切った形で配置されている。
【００３１】
例えば、図７に示すように、アルファベットの「Ａ」をマーキングする場合においては、マーキング（印字）の順序としては、ＸＹの直交座標系において、点Ｐ１を始点としてＰ２が終点となり、Ｐ２からＰ３にジャンプし、Ｐ３を始点としてＰ４が終点となる。
【００３２】
図５において制御装置２６は、座標データを作成すると、積算通過回数処理を行う（図５のステップＳ１０１）。
図７において「Ａ」のマーキングの場合、ガルバノミラー２３ａの動きとしては図８に示すようになる。図８において、横軸にＸ軸座標を設定しているとともに縦軸に回数（計数値ｎ）を設定している。この図８において、「Ａ」の印字の際には、原点Ｐ０から始め、まず、始点Ｐ１におけるＸ軸の座標点（１）にジャンプする。そして、始点Ｐ１におけるＸ軸の座標点（１）から、終点Ｐ２におけるＸ軸の座標点（４）に行く。引き続き、Ｐ２から始点Ｐ３におけるＸ軸の座標点（２）にジャンプする。そして、始点Ｐ３におけるＸ軸の座標点（２）から、終点Ｐ４におけるＸ軸の座標点（３）に行く。Ｙ軸座標での積算通過回数処理についても、Ｘ軸座標での積算通過回数処理と同様である。
【００３３】
図５において制御装置２６は、積算通過回数処理を行った後、ステップＳ１０２において、積算使用回数の計数を行う。
具体的には、図７，８の状況における各座標間を通過する回数である積算使用回数を求めると、図８のごとくＸ座標点（０）とＸ座標点（１）との間を通過する回数は１回である（図９参照）。また、図８において、Ｘ座標点（１）とＸ座標点（２）との間を通過する回数は１回である（図９参照）。さらに、図８において、Ｘ座標点（２）とＸ座標点（３）との間を通過する回数は３回である（図９参照）。さらに、図８において、Ｘ座標点（３）とＸ座標点（４）との間を通過する回数は２回である（図９参照）。
【００３４】
よって、図９に示すように、ガルバノミラー２３ａの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、座標データから求めた各座標間を通過する回数であり、この積算使用回数のうちの最大値は、Ｘ座標点（２）とＸ座標点（３）との間を通過する回数である「３」となる。これが積算使用回数の最大値となっている。
【００３５】
Ｙ軸の座標（Ｙ座標）での積算使用回数の計数についてもＸ軸の座標（Ｘ座標）での積算使用回数の計数と同様に行う。
図５において制御装置２６は、積算使用回数の計数を行った後、ステップＳ１０３において印字トリガ信号が入力されたか、即ち、印字開始か否か判定する。そして、制御装置２６は、印字開始であると（印字トリガ信号が入力されると）、ステップＳ１０２で求めた積算使用回数を、メモリにおけるこれまでの積算使用回数に加算する（図５のステップＳ１０４）。
【００３６】
引き続き、制御装置２６は、Ｘ座標およびＹ座標での「積算使用回数の最大値」を「軸受けの寿命となる回動回数である規定値」で除算して使用率を算出し、使用率（％）を、図４の表示器７ａの使用率表示部４１に表示させる（図５のステップＳ１０５）。
【００３７】
また、制御装置２６は図４のＸ軸用グラフ４３とＹ軸用グラフ４４に表示動作を行わせる。具体的には、例えば、図１０に示すように、Ｘ軸用グラフ４３の横軸はＸ軸座標をとり、左の縦軸に使用率をとり、右の縦軸に今回印字しようとする文字列の積算使用回数をとっている。図１０での表示部位４３ａにおいてＸ軸の所定間隔ごとの使用率が表示され、「これまでの積算使用回数」を「Ｘ軸の軸受けの寿命となる回動回数」で除算した値をグラフ化したものを表示する。また、表示部位４３ｂは、図９で説明したように現在表示中の文字列による通過する回数をグラフ化したものを表示する。さらに、表示部位４３ｃにおいて、「トリガ数」を表示する。このトリガ数とは、「Ｘ軸の軸受けの寿命となる回動回数」−「これまでの積算使用回数」を、現在表示中の文字等（例えば、文字列）における積算使用回数の最大値で除算したものであり、同じ文字等（例えば、文字列）を、後何回、印字することが可能かを表している。
【００３８】
さらに、制御装置２６は、図５のステップＳ１０６において積算使用回数の最大値が規定値を超えたか否か判定する。そして、制御装置２６は、積算使用回数の最大値が規定値を超えると、図４の寿命表示灯４２を点灯する（図５のステップＳ１０７）。一方、制御装置２６は、積算使用回数の最大値が規定値に達していないと、ステップＳ１０７の処理は行わない（迂回する）。
【００３９】
つまり、第１のガルバノミラー２３ａの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値および第２のガルバノミラー２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値に基づいて寿命が残り少ないガルバノミラーの寿命に関する情報を表示する。特に、本実施形態では 図５のステップＳ１０６，Ｓ１０７において、ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値が規定値に達したか否か判定して判定結果を表示している。なお、判定結果に基づいて警報してもよい。
【００４０】
このようにして、図２の計数手段としての制御装置２６は、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数する。特に、本実施形態においては、座標データから求めた各座標間を通過する回数を、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数として計数し、積算使用回数を記憶し、記憶した積算使用回数の最大値に基づいてガルバノミラー２３ａ，２３ｂの寿命に関する情報を表示させる。
【００４１】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）レーザマーキング装置１の構成として、計数手段、記憶手段および出力手段としての制御装置２６を備える。制御装置２６は、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数し、積算使用回数を記憶し、記憶した積算使用回数の最大値、および、予め設定される規定値に基づいてガルバノミラー２３ａ，２３ｂの寿命に関する情報を表示器７ａに出力する。これにより、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの駆動系の回動範囲の使用状況に応じた寿命を容易に認識することが可能となる。
【００４２】
より詳しくは、ガルバノミラーの駆動系には寿命があり、メンテナンスが必要であるが、従来においては、寿命の残りが少ないか否かの判断が困難である。ガルバノミラーの駆動系は、使用頻度が高い回動範囲が劣化するため、例えば、同じ文字を一箇所に印字する使い方と同じ文字を複数箇所に印字する使い方とでは、同数の文字を印字する場合、同じ文字を複数箇所に印字する使い方の方が多く印字することができる。駆動系の寿命を回動範囲の使用状況に応じて寿命を求めることができなかった。
【００４３】
これに対し本実施形態においては、積算使用回数の最大値および規定値に基づいてガルバノミラー２３ａ，２３ｂの寿命に関する情報を得て出力して表示することにより、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの駆動系の回動範囲の使用状況に応じた寿命を容易に認識することが可能となるようになる。
【００４４】
（２）特に、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査を行わせるための座標データ毎から求めた積算使用回数である。これにより、制御装置２６におけるハードウェアはそのままで、ソフトウェアのみの変更でガルバノミラー２３ａ，２３ｂの駆動系の寿命を認識することが可能となる。また、印字を開始する前、即ち、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査前に積算使用回数を得ることができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４５】
第１の実施形態においては座標データに基づいてガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数した。これに対し、本実施形態においては、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの角度データ（角度センサによるガルバノミラー２３ａ，２３ｂの検出する回動角度）に基づいてガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数している。
【００４６】
図１１に示すように、駆動装置２５はガルバノ駆動回路１２０を備えている。ガルバノ駆動回路１２０は、駆動信号が入力されてガルバノモータ３４（３５）を駆動する。一方、角度センサ１１０によりガルバノモータ３４（３５）の回動軸の角度、即ち、ガルバノミラー２３ａ（２３ｂ）の回動角度を検出してガルバノ駆動回路１２０にフィードバックしている。角度センサ１１０は、ガルバノミラー２３ａ（２３ｂ）の回動角度を検出する角度検出手段となる。
【００４７】
一方、制御装置２６はマイコン１００とＡ／Ｄ変換器１１１を備えている。そして、角度センサ１１０の角度検出信号が、Ａ／Ｄ変換器１１１によりアナログ信号からデジタル信号に変換されて計数手段としてのマイコン１００に取り込まれる。
【００４８】
つまり、図１２に示すように、角度センサ１１０の出力電圧と角度θとは比例関係にあるので、この関係を用いてマイコン１００は角度についてのデジタル値を得る。
そして、マイコン１００は取り込んだガルバノモータ３４（３５）の角度（デジタル値）から、図１３に示すように、角度θについてのデジタル値の区間に入った回数をカウントして積算使用回数ｎを算出する。
【００４９】
次に、このように構成したレーザマーキング装置１の作用を説明する。
図１４に示すように、制御装置２６は座標データを作成する（図１４のステップＳ２００）。
【００５０】
制御装置２６は、座標データを作成した後、印字トリガ信号が入力されたか、即ち、印字開始か否か判定する（図１４のステップＳ２０１）。そして、制御装置２６は、印字開始であると（印字トリガ信号が入力されると）、ステップＳ２０２において駆動装置（ガルバノ駆動装置）２５に駆動信号を出力する。これにより、駆動装置（ガルバノ駆動装置）２５はガルバノミラー２３ａ，２３ｂを回動駆動する（図１４のステップＳ２０３）。
【００５１】
一方、駆動装置２５は図１４のステップＳ２０４において回動角度積算処理を行う。つまり、図１３に示すように角度θについてのデジタル値の区間に入るか否かの判定処理を行う。
【００５２】
さらに、制御装置２６は、ステップＳ２０５において積算使用回数の計数を行う（図５のステップＳ１０２と同様の処理）。つまり、図１３に示すように、角度θについてのデジタル値の区間に入った回数をカウントして積算使用回数ｎを算出する。
【００５３】
そして、制御装置２６は、求めた積算使用回数を、メモリにおけるこれまでの積算使用回数に加算する（図１４のステップＳ２０６）。引き続き、制御装置２６は、Ｘ座標およびＹ座標での「積算使用回数の最大値」を「軸受けの寿命となる回動回数である規定値」で除算して使用率を算出し、図４の表示器７ａの使用率表示部４１に表示させる（図１４のステップＳ２０７）。さらに、制御装置２６は、図１４のステップＳ２０８において積算使用回数の最大値が規定値を超えたか否か判定して、積算使用回数の最大値が規定値を超えると、図４の寿命表示灯４２を点灯させる（図１４のステップＳ２０９）。一方、制御装置２６は、積算使用回数の最大値が規定値に達していないと、ステップＳ２０９の処理は行わない（迂回する）。
【００５４】
このようにして、計数手段としての制御装置２６（マイコン１００）は、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの回動角度を検出する角度検出手段としての角度センサ１１０による回動角度を取得する。また、制御装置２６（マイコン１００）におけるガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、角度センサ１１０により検出した回動角度毎の積算使用回数である。
【００５５】
この場合、実際のガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査から積算使用回数を得ることができる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５６】
本実施形態では、図５の処理に代わり、図１５の処理を実行する。
図５では制御装置２６は座標データを作成すると直ちに（駆動装置２５に駆動信号を出力する前において）、積算通過回数処理を行った。これに対し図１５の本実施形態においては、制御装置２６は駆動装置２５に対し駆動信号を出力した後に積算通過回数処理を行っている。
【００５７】
図１５において、制御装置２６は座標データを作成する（ステップＳ３００）。そして、制御装置２６は、印字トリガ信号を入力したか、即ち、印字開始か否か判定する（図１５のステップＳ３０１）。そして、制御装置２６は、印字開始であると（印字トリガ信号が入力されると）、ステップＳ３０２で駆動装置（ガルバノ駆動装置）２５に駆動信号を出力する。
【００５８】
引き続き、駆動装置２５は図１５のステップＳ３０３において積算通過回数処理を行う（図５のステップＳ１０１と同様の処理）。さらに、制御装置２６は、ステップＳ３０４において積算使用回数の計数を行う（図５のステップＳ１０２と同様の処理）。
【００５９】
そして、制御装置２６は、求めた積算使用回数を、メモリにおけるこれまでの積算使用回数に加算する（図１５のステップＳ３０５）。引き続き、制御装置２６は、Ｘ座標およびＹ座標での「積算使用回数の最大値」を「軸受けの寿命となる回動回数である規定値」で除算して使用率を算出し、図４の表示器７ａの使用率表示部４１に表示させる（図１５のステップＳ３０６）。さらに、制御装置２６は、図１５のステップＳ３０７において積算使用回数の最大値が規定値を超えたか否か判定して、積算使用回数の最大値が規定値を超えると、図４の寿命表示灯４２を点灯させる（図１５のステップＳ３０８）。一方、制御装置２６は、積算使用回数の最大値が規定値に達していないと、ステップＳ３０８の処理は行わない（迂回する）。
【００６０】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図１６に示すように、ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値とその値に至るに要した期間Ｔ１から、走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値が規定値に達する時期ｔ１２を予測して表示するようにしてもよい（制御装置２６により駆動装置２５の寿命予測を行うようにしてもよい）。詳しくは、図１６において、横軸に時間をとり、縦軸に走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値をとっている。ｔ１０のタイミングでレーザマーキング装置１の使用を開始している。レーザマーキング装置１の使用により、走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値は大きくなっていく。そして、現在の時点（ｔ１１のタイミング）において、使用開始から現在までの期間Ｔ１と、現在の走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値ｎ１と、軸受けの寿命となる回動回数である規定値ｎ１０から、次のように寿命予測時期ｔ１２を算出する。
【００６１】
ｔ１２＝ｔ１１＋（Ｔ１・（ｎ１０−ｎ１））／ｎ１
・・・（１）
つまり、このままのペースでレーザマーキング装置１の使用を継続していった場合、駆動装置２５の寿命となる時期（規定値に達する時期）を推定する。
【００６２】
具体的に説明する。例えば、設置後、一ヶ月分のデータをとり、走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値をｎ１として、上記（１）式においてＴ１＝一ヶ月として寿命予測時期ｔ１２を算出する。そして、制御装置２６は、このようにして算出した寿命予測時期を、表示器７ａに表示させる。これにより、駆動装置２５がその使用により寿命に達する時期を知ることができる。
【００６３】
このように、使用を開始してから規定の期間が経過したときに、その時点におけるガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値と規定の時期から、走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値が規定値に達する時期を予測し、表示するようにしてもよい。
【００６４】
あるいは、操作スイッチが操作されると、その時点におけるガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値とその値に至るに要した期間から、走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値が規定値に達する時期を予測し、表示するようにしてもよい。
【００６５】
また、ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値から当該最大値が規定値に達するまでの残りのガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数を算出して表示するようにしてもよい。
【００６６】
また、規定値に達する時期になったら警告するようにしてもよい。
また、ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値が規定値に達する前の予め定めた値に達したか否か判定し、判定結果に基づいて警報するようにしてもよい。
【００６７】
・図８，９の説明においては座標の間を通る回数を計数して積算使用回数を得ていたが、これに代わり、図１７，１８に示すようにＸ座標点を通る回数を計数して積算使用回数を得るようにしてもよい。詳しくは、スタート点はプラス１、通過点はプラス１、折り返し点はプラス２として計数し、図１７，１８の場合には、Ｘ座標点（０）を通る回数は１、Ｘ座標点（１）を通る回数は１、Ｘ座標点（２）を通る回数は３、Ｘ座標点（３）を通る回数は３、Ｘ座標点（４）を通る回数は２となる。
【００６８】
このように、計数手段としての制御装置２６によるガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、図８，９で説明したように区分された領域毎を通る回数であった。詳しくは、ＸＹの直交座標系における座標点は印字範囲を等間隔に区切った形で配置されており、始点・終点である座標点（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を区分された領域を通過する回数を計数した。これに代わり、図１７，１８で説明したように区分された領域の境界を通る回数であってもよい。両者の比較において、図１７，１８で説明したように区分された領域の境界を通る回数を計数する場合には、スタート点はプラス１、通過点はプラス１、折り返し点はプラス２とする処理が必要であるのに対し、図８，９で説明したように区分された領域毎を通る回数を計数する場合にはその処理が不要となる。
【００６９】
なお、図８，９においては印字の際のドットとドットの間隔（ドットピッチ）を座標点の間隔とし、ドット間を、区分された領域として説明したが、複数のドットピッチを１つの単位とし、これを区分された領域として、この区分された領域毎を通る回数を計数してもよいことはいうまでもない。
【００７０】
・出力手段としての制御装置２６はガルバノミラーの寿命に関する情報を表示器７ａに出力する場合について説明したが、これに限ることなく、例えば、ガルバノミラーの寿命に関する情報を、レーザマーキング装置の外部機器、例えば、レーザマーキングを含めたシステム全体を統括するコンピュータに出力するようにしてよい。
【００７１】
・ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数して積算使用回数を記憶し、このデータから軸受けの回動範囲ごとの使用状況が分かるのでこのデータを用いて、印字の際に、積算使用回数が多くなっている場所は使わないように印字位置を変更する等の処理を行うようにしてもよい。
【００７２】
・表示手段に積算使用回数の最大値と規定値をそのまま表示してもよい。
・規定値はメモリに予め記憶されていてもよいし、ハード構成（例えば、コンパレータの閾値）としてもよい。
【００７３】
・軸受けを含めたガルバノミラーを交換したときに座標の積算使用回数をリセットすることができるようにリセット操作スイッチ等を設けておいてもよい。また、軸受けを含めたガルバノミラーを外したときに積算使用回数が自動的にリセットされるようにしてもよい。
【００７４】
・ガルバノ駆動装置はＸ，Ｙの２軸に限定されず、Ｘ，Ｙ，Ｚ（集光レンズ２４の光軸方向）の３軸ガルバノミラーを採用することもできる。
・レーザマーキング装置に具体化したが、これに限定されるものではなく、他のレーザ加工装置、例えばレーザ溶接機、レーザ穴あけ機、レーザ切断機等に具体化してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…レーザマーキング装置、７ａ…表示器、２０…レーザ光源、２３ａ…第１のガルバノミラー、２３ｂ…第２のガルバノミラー、２６…制御装置、３４…第１のガルバノモータ、３５…第２のガルバノモータ、１１０…角度センサ、Ｌ…レーザ光、Ｗ…加工対象物。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置において、光源から加工対象物に対してレーザ光を照射して加工を行う際に、ガルバノ駆動装置を用いて走査して加工を行っている。このガルバノ駆動装置の動作異常を検出することが行われている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８２３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガルバノミラーの駆動系には寿命があり、メンテナンスが必要であるが、寿命の残りが少ないか否かの判断が困難であった。
より詳しくは、例えば同じ文字を一箇所に印字する使い方と、同じ文字を複数箇所に印字する使い方を比較した場合を考える。同数の文字を印字する場合、同じ文字を一箇所に印字する使い方に比べて、同じ文字を複数箇所に印字する使い方の方が多く印字することができる。これは、ガルバノミラーの駆動系は、使用頻度が高い回動範囲が劣化するためである。
【０００５】
この発明の目的は、ガルバノミラーの駆動系の回動範囲の使用状況に応じた寿命を容易に認識することが可能となるレーザ加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、軸を中心として回動可能なガルバノミラーを回動させて、光源から出力されたレーザ光を走査しつつ加工対象物に照射して加工するレーザ加工装置であって、前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数する計数手段と、前記計数手段による積算使用回数を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した積算使用回数の最大値、および、予め設定される規定値に基づいて前記ガルバノミラーの寿命に関する情報を出力する出力手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、計数手段により、ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数が計数され、計数手段による積算使用回数が記憶手段に記憶される。そして、出力手段により、記憶手段に記憶した積算使用回数の最大値、および、予め設定される規定値に基づいてガルバノミラーの寿命に関する情報が出力される。
【０００８】
その結果、ガルバノミラーの駆動系の回動範囲の使用状況に応じた寿命を容易に認識することが可能となる。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記計数手段による前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、前記ガルバノミラーの走査を行わせるための座標データ毎から求めた積算使用回数であることを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、ソフトウェアのみの変更でガルバノミラーの駆動系の寿命を認識することが可能となる。
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記計数手段は、前記ガルバノミラーの回動角度を検出する角度検出手段による回動角度を取得し、前記計数手段による前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、前記角度検出手段により検出した回動角度毎の積算使用回数であることを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、実際のガルバノミラーの走査から積算使用回数を得ることができる。
請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、前記計数手段による前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、区分された領域毎を通る回数であるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガルバノミラーの駆動系の回動範囲の使用状況に応じた寿命を容易に認識することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態におけるレーザマーキング装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】レーザマーキング装置の概略構成を示すブロック図。
【図３】ガルバノミラーの駆動装置を示す模式図。
【図４】レーザマーキング装置の表示器の正面図。
【図５】第１の実施形態のレーザマーキング装置の作用を説明するためのフローチャート。
【図６】座標データの説明図。
【図７】書き順の説明図。
【図８】計数値の説明図。
【図９】Ｘ軸での座標間を通る回数の説明図。
【図１０】表示内容を説明するための正面図。
【図１１】第２の実施形態における回路図。
【図１２】角度と角度センサの出力電圧との関係を示す特性図。
【図１３】区間に入った回数についての説明図。
【図１４】第２の実施形態のレーザマーキング装置の作用を説明するためのフローチャート。
【図１５】第３の実施形態のレーザマーキング装置の作用を説明するためのフローチャート。
【図１６】別例を説明するためのタイムチャート。
【図１７】別例における計数値の説明図。
【図１８】別例におけるＸ座標点を通る回数の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、本発明をレーザマーキング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
【００１４】
図１に示すように、レーザ加工装置としてのレーザマーキング装置１は、レーザ光Ｌを出射するコントローラ２を備えている。コントローラ２にはファイバケーブル３を介してヘッド４が接続されている。また、コントローラ２には電気ケーブル５を介してヘッド４が接続されるとともに、コントローラ２には電気ケーブル６を介してコンソール７が接続されている。そして、レーザマーキング装置１は、載置台８に載置された加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａ上に所望の文字、図形、記号等（以下、文字等という）をマーキングするようになっている。
【００１５】
ヘッド４の下面には、レーザ光Ｌが出射される窓部９が形成されている。そして、ヘッド４は、窓部９が加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａと対向するように設置されている。
図２に示すように、コントローラ２はレーザ光源（レーザ発振器）２０を備え、レーザ光源２０からレーザ光Ｌが出射され、ファイバケーブル３に送られる。ファイバケーブル３を通してレーザ光がヘッド４に送られる。図１に示すようにヘッド４においてファイバケーブル３の一端がビームエキスパンダ収納部１０に接続されている。ビームエキスパンダ収納部１０にはビームエキスパンダ２１（図２参照）が収納されており、ファイバケーブル３からのレーザ光がビームエキスパンダ２１に送られる。
【００１６】
図２に示すように、ヘッド４においてレーザ光Ｌの光路途中には、レーザ光源２０側から順に、第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂと、集光レンズ２４が配設されている。そして、ビームエキスパンダ２１からのレーザ光Ｌは第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂに入射される。第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂは、ボールベアリングを用いた機械式の駆動装置２５により回動される。図３を用いて詳しく説明する。
【００１７】
図３において、第１の軸としてのａ１軸上において、ボールベアリング３０，３１、第１のガルバノモータ３４の回動軸、第１のガルバノミラー２３ａの回動軸が配置され、第１のガルバノモータ３４の両側のボールベアリング３０，３１により第１のガルバノミラー２３ａが回動可能に支持されている。同様に、第２の軸としてのａ２軸上において、ボールベアリング３２，３３、第２のガルバノモータ３５の回動軸、第２のガルバノミラー２３ｂの回動軸が配置され、第２のガルバノモータ３５の両側のボールベアリング３２，３３により第２のガルバノミラー２３ｂが回動可能に支持されている。各ガルバノモータ３４，３５により、第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂを互いに略直交するａ１，ａ２軸を中心としてそれぞれ正・逆方向に回動させることができるようになっている。
【００１８】
そして、第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂは、ビームエキスパンダ２１からのレーザ光Ｌを反射し、その出射方向を変更させるようになっている。具体的には、第１のガルバノミラー２３ａは、回動して加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌを、そのマーキング面Ｗａの一方向（Ｘ方向、図１，３参照）に走査させるようになっている。また、第２のガルバノミラー２３ｂは、回動して加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌを、そのマーキング面ＷａのＸ方向に対して直交する方向（Ｙ方向、図１，３参照）に走査させるようになっている。従って、加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌは、第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂにより、加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに対して、Ｘ方向およびＹ方向に走査されるようになっている。
【００１９】
このようにして、第１のガルバノミラー２３ａは第１の軸としてのａ１軸を中心として回動可能であり、第２のガルバノミラー２３ｂは第２の軸としてのａ２軸を中心として回動可能であり、第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂを回動させて、レーザ光源２０から出力されたレーザ光Ｌを走査しつつ加工対象物Ｗに照射して加工が行われる。
【００２０】
ここで、レーザマーキング装置における軸受け（ボールベアリング３０，３１，３２，３３）の寿命について言及する。
一般に軸受けの「寿命」は疲労寿命を指し、これは、軸受けの軌道輪と転動体との間の繰り返し負荷応力により、材料が疲労して剥離を起こす現象であり、同一の角度部分を通過する回数に比例する。
【００２１】
軸受けの寿命範囲内でフレーキングという損傷を生じなければ軌道面には剥離片が存在せず、軸受けは健全な状態を保っている。予め軸受けの寿命となる回動回数を決めておき、現在の軸の絶対角度毎の累計の回動回数（積算使用回数）の最大値と、軸受けの寿命となる回動回数とから寿命を判定することが可能となる。
【００２２】
軸受けの寿命となる回動回数は、具体的には、予圧を含めた動等価荷重を用いて算出することができる。そして、加工対象物Ｗに印字したい文字等（例えば、文字列）について印字トリガ信号により文字等（例えば、文字列）の印字が開始されるが、その文字等の座標データから現在の軸の絶対角度毎の累計の回動回数（積算使用回数）を算出する。
【００２３】
図１においてコンソール７には表示器７ａと操作部７ｂが設けられている。操作部７ｂはテンキー等を具備しており、操作部７ｂにより加工対象物Ｗに加工を行うレーザパワーの設定等を行うことができるようになっている。表示器７ａの詳細を図４に示す。
【００２４】
図４において、表示器７ａは、印字位置表示部４０と使用率表示部４１と寿命表示灯４２とＸ軸用グラフ４３とＹ軸用グラフ４４を備えている。印字位置表示部４０には印字する文字等の位置がＸＹ座標に表示される。使用率表示部４１には、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの軸受けの使用率、即ち、積算使用回数の最大値を、軸受けの寿命となる回動回数である規定値で除算した値が表示される。寿命表示灯４２は、積算使用回数の最大値が、軸受けの寿命となる回動回数である規定値に達すると点灯する。Ｘ軸用グラフ４３とＹ軸用グラフ４４については後述する。
【００２５】
図２において、コントローラ２は、レーザマーキング装置１を統括的に制御する制御装置２６を備えている。制御装置２６は不揮発性メモリを具備しており、不揮発性メモリには、印字される文字等のマーキング情報が記憶されている。このマーキング情報は、文字等を構成する各線分の始点および終点の座標値、レーザ光Ｌの照射により形成される線分の太さ等の情報を含む。
【００２６】
制御装置２６はコンソール７の操作部７ｂと接続され、制御装置２６は操作部７ｂによるレーザパワーの設定値等を入力する。また、制御装置２６は、レーザ光源２０、ガルバノミラー用の駆動装置２５が接続されている。ガルバノミラー用の駆動装置２５は、第１のガルバノモータ３４および第２のガルバノモータ３５を含んでおり、当該ガルバノモータ３４，３５を駆動することにより第１および第２のガルバノミラー２３ａ，２３ｂが制御される。
【００２７】
制御装置２６は、レーザ光源２０を駆動してレーザ光Ｌを出射させ、不揮発性メモリに記憶されたマーキング情報から座標データが作成され、この座標データに基づいて第１および第２のガルバノモータ３４，３５を駆動制御することでレーザ光Ｌを２次元的に走査し、加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに所定の文字等をマーキングするようになっている。
【００２８】
つまり、制御装置２６は、加工対象物Ｗに加工する文字等の座標データを基に駆動装置（ガルバノ駆動装置）２５に駆動信号、即ち、ＸＹ座標位置への移動指令信号を送る。これにより、駆動装置（ガルバノ駆動装置）２５において、例えば、サーボ機構によりガルバノミラー２３ａ，２３ｂが目標の座標位置に対応する角度に回動され、レーザ光源２０からのレーザ光Ｌが走査されて加工対象物Ｗに照射される。
【００２９】
次に、このように構成したレーザマーキング装置１の作用を説明する。
図５に示すように、制御装置２６は座標データを作成する（図５のステップＳ１００）。
【００３０】
図６に示すように、座標データには、マーキング情報と位置情報とを含んでいる。マーキング情報とは、マーキングの際の始点と終点の座標を示す情報が含まれる。また、位置情報とは、ＸＹの直交座標系における印字範囲内でのマーキング情報の配置を示す情報である。ＸＹの直交座標系における座標点は印字範囲を等間隔に区切った形で配置されている。
【００３１】
例えば、図７に示すように、アルファベットの「Ａ」をマーキングする場合においては、マーキング（印字）の順序としては、ＸＹの直交座標系において、点Ｐ１を始点としてＰ２が終点となり、Ｐ２からＰ３にジャンプし、Ｐ３を始点としてＰ４が終点となる。
【００３２】
図５において制御装置２６は、座標データを作成すると、積算通過回数処理を行う（図５のステップＳ１０１）。
図７において「Ａ」のマーキングの場合、ガルバノミラー２３ａの動きとしては図８に示すようになる。図８において、横軸にＸ軸座標を設定しているとともに縦軸に回数（計数値ｎ）を設定している。この図８において、「Ａ」の印字の際には、原点Ｐ０から始め、まず、始点Ｐ１におけるＸ軸の座標点（１）にジャンプする。そして、始点Ｐ１におけるＸ軸の座標点（１）から、終点Ｐ２におけるＸ軸の座標点（４）に行く。引き続き、Ｐ２から始点Ｐ３におけるＸ軸の座標点（２）にジャンプする。そして、始点Ｐ３におけるＸ軸の座標点（２）から、終点Ｐ４におけるＸ軸の座標点（３）に行く。Ｙ軸座標での積算通過回数処理についても、Ｘ軸座標での積算通過回数処理と同様である。
【００３３】
図５において制御装置２６は、積算通過回数処理を行った後、ステップＳ１０２において、積算使用回数の計数を行う。
具体的には、図７，８の状況における各座標間を通過する回数である積算使用回数を求めると、図８のごとくＸ座標点（０）とＸ座標点（１）との間を通過する回数は１回である（図９参照）。また、図８において、Ｘ座標点（１）とＸ座標点（２）との間を通過する回数は１回である（図９参照）。さらに、図８において、Ｘ座標点（２）とＸ座標点（３）との間を通過する回数は３回である（図９参照）。さらに、図８において、Ｘ座標点（３）とＸ座標点（４）との間を通過する回数は２回である（図９参照）。
【００３４】
よって、図９に示すように、ガルバノミラー２３ａの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、座標データから求めた各座標間を通過する回数であり、この積算使用回数のうちの最大値は、Ｘ座標点（２）とＸ座標点（３）との間を通過する回数である「３」となる。これが積算使用回数の最大値となっている。
【００３５】
Ｙ軸の座標（Ｙ座標）での積算使用回数の計数についてもＸ軸の座標（Ｘ座標）での積算使用回数の計数と同様に行う。
図５において制御装置２６は、積算使用回数の計数を行った後、ステップＳ１０３において印字トリガ信号が入力されたか、即ち、印字開始か否か判定する。そして、制御装置２６は、印字開始であると（印字トリガ信号が入力されると）、ステップＳ１０２で求めた積算使用回数を、メモリにおけるこれまでの積算使用回数に加算する（図５のステップＳ１０４）。
【００３６】
引き続き、制御装置２６は、Ｘ座標およびＹ座標での「積算使用回数の最大値」を「軸受けの寿命となる回動回数である規定値」で除算して使用率を算出し、使用率（％）を、図４の表示器７ａの使用率表示部４１に表示させる（図５のステップＳ１０５）。
【００３７】
また、制御装置２６は図４のＸ軸用グラフ４３とＹ軸用グラフ４４に表示動作を行わせる。具体的には、例えば、図１０に示すように、Ｘ軸用グラフ４３の横軸はＸ軸座標をとり、左の縦軸に使用率をとり、右の縦軸に今回印字しようとする文字列の積算使用回数をとっている。図１０での表示部位４３ａにおいてＸ軸の所定間隔ごとの使用率が表示され、「これまでの積算使用回数」を「Ｘ軸の軸受けの寿命となる回動回数」で除算した値をグラフ化したものを表示する。また、表示部位４３ｂは、図９で説明したように現在表示中の文字列による通過する回数をグラフ化したものを表示する。さらに、表示部位４３ｃにおいて、「トリガ数」を表示する。このトリガ数とは、「Ｘ軸の軸受けの寿命となる回動回数」−「これまでの積算使用回数」を、現在表示中の文字等（例えば、文字列）における積算使用回数の最大値で除算したものであり、同じ文字等（例えば、文字列）を、後何回、印字することが可能かを表している。
【００３８】
さらに、制御装置２６は、図５のステップＳ１０６において積算使用回数の最大値が規定値を超えたか否か判定する。そして、制御装置２６は、積算使用回数の最大値が規定値を超えると、図４の寿命表示灯４２を点灯する（図５のステップＳ１０７）。一方、制御装置２６は、積算使用回数の最大値が規定値に達していないと、ステップＳ１０７の処理は行わない（迂回する）。
【００３９】
つまり、第１のガルバノミラー２３ａの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値および第２のガルバノミラー２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値に基づいて寿命が残り少ないガルバノミラーの寿命に関する情報を表示する。特に、本実施形態では 図５のステップＳ１０６，Ｓ１０７において、ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値が規定値に達したか否か判定して判定結果を表示している。なお、判定結果に基づいて警報してもよい。
【００４０】
このようにして、図２の計数手段としての制御装置２６は、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数する。特に、本実施形態においては、座標データから求めた各座標間を通過する回数を、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数として計数し、積算使用回数を記憶し、記憶した積算使用回数の最大値に基づいてガルバノミラー２３ａ，２３ｂの寿命に関する情報を表示させる。
【００４１】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）レーザマーキング装置１の構成として、計数手段、記憶手段および出力手段としての制御装置２６を備える。制御装置２６は、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数し、積算使用回数を記憶し、記憶した積算使用回数の最大値、および、予め設定される規定値に基づいてガルバノミラー２３ａ，２３ｂの寿命に関する情報を表示器７ａに出力する。これにより、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの駆動系の回動範囲の使用状況に応じた寿命を容易に認識することが可能となる。
【００４２】
より詳しくは、ガルバノミラーの駆動系には寿命があり、メンテナンスが必要であるが、従来においては、寿命の残りが少ないか否かの判断が困難である。ガルバノミラーの駆動系は、使用頻度が高い回動範囲が劣化するため、例えば、同じ文字を一箇所に印字する使い方と同じ文字を複数箇所に印字する使い方とでは、同数の文字を印字する場合、同じ文字を複数箇所に印字する使い方の方が多く印字することができる。駆動系の寿命を回動範囲の使用状況に応じて寿命を求めることができなかった。
【００４３】
これに対し本実施形態においては、積算使用回数の最大値および規定値に基づいてガルバノミラー２３ａ，２３ｂの寿命に関する情報を得て出力して表示することにより、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの駆動系の回動範囲の使用状況に応じた寿命を容易に認識することが可能となるようになる。
【００４４】
（２）特に、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査を行わせるための座標データ毎から求めた積算使用回数である。これにより、制御装置２６におけるハードウェアはそのままで、ソフトウェアのみの変更でガルバノミラー２３ａ，２３ｂの駆動系の寿命を認識することが可能となる。また、印字を開始する前、即ち、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査前に積算使用回数を得ることができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４５】
第１の実施形態においては座標データに基づいてガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数した。これに対し、本実施形態においては、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの角度データ（角度センサによるガルバノミラー２３ａ，２３ｂの検出する回動角度）に基づいてガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数している。
【００４６】
図１１に示すように、駆動装置２５はガルバノ駆動回路１２０を備えている。ガルバノ駆動回路１２０は、駆動信号が入力されてガルバノモータ３４（３５）を駆動する。一方、角度センサ１１０によりガルバノモータ３４（３５）の回動軸の角度、即ち、ガルバノミラー２３ａ（２３ｂ）の回動角度を検出してガルバノ駆動回路１２０にフィードバックしている。角度センサ１１０は、ガルバノミラー２３ａ（２３ｂ）の回動角度を検出する角度検出手段となる。
【００４７】
一方、制御装置２６はマイコン１００とＡ／Ｄ変換器１１１を備えている。そして、角度センサ１１０の角度検出信号が、Ａ／Ｄ変換器１１１によりアナログ信号からデジタル信号に変換されて計数手段としてのマイコン１００に取り込まれる。
【００４８】
つまり、図１２に示すように、角度センサ１１０の出力電圧と角度θとは比例関係にあるので、この関係を用いてマイコン１００は角度についてのデジタル値を得る。
そして、マイコン１００は取り込んだガルバノモータ３４（３５）の角度（デジタル値）から、図１３に示すように、角度θについてのデジタル値の区間に入った回数をカウントして積算使用回数ｎを算出する。
【００４９】
次に、このように構成したレーザマーキング装置１の作用を説明する。
図１４に示すように、制御装置２６は座標データを作成する（図１４のステップＳ２００）。
【００５０】
制御装置２６は、座標データを作成した後、印字トリガ信号が入力されたか、即ち、印字開始か否か判定する（図１４のステップＳ２０１）。そして、制御装置２６は、印字開始であると（印字トリガ信号が入力されると）、ステップＳ２０２において駆動装置（ガルバノ駆動装置）２５に駆動信号を出力する。これにより、駆動装置（ガルバノ駆動装置）２５はガルバノミラー２３ａ，２３ｂを回動駆動する（図１４のステップＳ２０３）。
【００５１】
一方、駆動装置２５は図１４のステップＳ２０４において回動角度積算処理を行う。つまり、図１３に示すように角度θについてのデジタル値の区間に入るか否かの判定処理を行う。
【００５２】
さらに、制御装置２６は、ステップＳ２０５において積算使用回数の計数を行う（図５のステップＳ１０２と同様の処理）。つまり、図１３に示すように、角度θについてのデジタル値の区間に入った回数をカウントして積算使用回数ｎを算出する。
【００５３】
そして、制御装置２６は、求めた積算使用回数を、メモリにおけるこれまでの積算使用回数に加算する（図１４のステップＳ２０６）。引き続き、制御装置２６は、Ｘ座標およびＹ座標での「積算使用回数の最大値」を「軸受けの寿命となる回動回数である規定値」で除算して使用率を算出し、図４の表示器７ａの使用率表示部４１に表示させる（図１４のステップＳ２０７）。さらに、制御装置２６は、図１４のステップＳ２０８において積算使用回数の最大値が規定値を超えたか否か判定して、積算使用回数の最大値が規定値を超えると、図４の寿命表示灯４２を点灯させる（図１４のステップＳ２０９）。一方、制御装置２６は、積算使用回数の最大値が規定値に達していないと、ステップＳ２０９の処理は行わない（迂回する）。
【００５４】
このようにして、計数手段としての制御装置２６（マイコン１００）は、ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの回動角度を検出する角度検出手段としての角度センサ１１０による回動角度を取得する。また、制御装置２６（マイコン１００）におけるガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、角度センサ１１０により検出した回動角度毎の積算使用回数である。
【００５５】
この場合、実際のガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査から積算使用回数を得ることができる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５６】
本実施形態では、図５の処理に代わり、図１５の処理を実行する。
図５では制御装置２６は座標データを作成すると直ちに（駆動装置２５に駆動信号を出力する前において）、積算通過回数処理を行った。これに対し図１５の本実施形態においては、制御装置２６は駆動装置２５に対し駆動信号を出力した後に積算通過回数処理を行っている。
【００５７】
図１５において、制御装置２６は座標データを作成する（ステップＳ３００）。そして、制御装置２６は、印字トリガ信号を入力したか、即ち、印字開始か否か判定する（図１５のステップＳ３０１）。そして、制御装置２６は、印字開始であると（印字トリガ信号が入力されると）、ステップＳ３０２で駆動装置（ガルバノ駆動装置）２５に駆動信号を出力する。
【００５８】
引き続き、駆動装置２５は図１５のステップＳ３０３において積算通過回数処理を行う（図５のステップＳ１０１と同様の処理）。さらに、制御装置２６は、ステップＳ３０４において積算使用回数の計数を行う（図５のステップＳ１０２と同様の処理）。
【００５９】
そして、制御装置２６は、求めた積算使用回数を、メモリにおけるこれまでの積算使用回数に加算する（図１５のステップＳ３０５）。引き続き、制御装置２６は、Ｘ座標およびＹ座標での「積算使用回数の最大値」を「軸受けの寿命となる回動回数である規定値」で除算して使用率を算出し、図４の表示器７ａの使用率表示部４１に表示させる（図１５のステップＳ３０６）。さらに、制御装置２６は、図１５のステップＳ３０７において積算使用回数の最大値が規定値を超えたか否か判定して、積算使用回数の最大値が規定値を超えると、図４の寿命表示灯４２を点灯させる（図１５のステップＳ３０８）。一方、制御装置２６は、積算使用回数の最大値が規定値に達していないと、ステップＳ３０８の処理は行わない（迂回する）。
【００６０】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図１６に示すように、ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値とその値に至るに要した期間Ｔ１から、走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値が規定値に達する時期ｔ１２を予測して表示するようにしてもよい（制御装置２６により駆動装置２５の寿命予測を行うようにしてもよい）。詳しくは、図１６において、横軸に時間をとり、縦軸に走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値をとっている。ｔ１０のタイミングでレーザマーキング装置１の使用を開始している。レーザマーキング装置１の使用により、走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値は大きくなっていく。そして、現在の時点（ｔ１１のタイミング）において、使用開始から現在までの期間Ｔ１と、現在の走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値ｎ１と、軸受けの寿命となる回動回数である規定値ｎ１０から、次のように寿命予測時期ｔ１２を算出する。
【００６１】
ｔ１２＝ｔ１１＋（Ｔ１・（ｎ１０−ｎ１））／ｎ１
・・・（１）
つまり、このままのペースでレーザマーキング装置１の使用を継続していった場合、駆動装置２５の寿命となる時期（規定値に達する時期）を推定する。
【００６２】
具体的に説明する。例えば、設置後、一ヶ月分のデータをとり、走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値をｎ１として、上記（１）式においてＴ１＝一ヶ月として寿命予測時期ｔ１２を算出する。そして、制御装置２６は、このようにして算出した寿命予測時期を、表示器７ａに表示させる。これにより、駆動装置２５がその使用により寿命に達する時期を知ることができる。
【００６３】
このように、使用を開始してから規定の期間が経過したときに、その時点におけるガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値と規定の時期から、走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値が規定値に達する時期を予測し、表示するようにしてもよい。
【００６４】
あるいは、操作スイッチが操作されると、その時点におけるガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値とその値に至るに要した期間から、走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値が規定値に達する時期を予測し、表示するようにしてもよい。
【００６５】
また、ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値から当該最大値が規定値に達するまでの残りのガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数を算出して表示するようにしてもよい。
【００６６】
また、規定値に達する時期になったら警告するようにしてもよい。
また、ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数の最大値が規定値に達する前の予め定めた値に達したか否か判定し、判定結果に基づいて警報するようにしてもよい。
【００６７】
・図８，９の説明においては座標の間を通る回数を計数して積算使用回数を得ていたが、これに代わり、図１７，１８に示すようにＸ座標点を通る回数を計数して積算使用回数を得るようにしてもよい。詳しくは、スタート点はプラス１、通過点はプラス１、折り返し点はプラス２として計数し、図１７，１８の場合には、Ｘ座標点（０）を通る回数は１、Ｘ座標点（１）を通る回数は１、Ｘ座標点（２）を通る回数は３、Ｘ座標点（３）を通る回数は３、Ｘ座標点（４）を通る回数は２となる。
【００６８】
このように、計数手段としての制御装置２６によるガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、図８，９で説明したように区分された領域毎を通る回数であった。詳しくは、ＸＹの直交座標系における座標点は印字範囲を等間隔に区切った形で配置されており、始点・終点である座標点（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を区分された領域を通過する回数を計数した。これに代わり、図１７，１８で説明したように区分された領域の境界を通る回数であってもよい。両者の比較において、図１７，１８で説明したように区分された領域の境界を通る回数を計数する場合には、スタート点はプラス１、通過点はプラス１、折り返し点はプラス２とする処理が必要であるのに対し、図８，９で説明したように区分された領域毎を通る回数を計数する場合にはその処理が不要となる。
【００６９】
なお、図８，９においては印字の際のドットとドットの間隔（ドットピッチ）を座標点の間隔とし、ドット間を、区分された領域として説明したが、複数のドットピッチを１つの単位とし、これを区分された領域として、この区分された領域毎を通る回数を計数してもよいことはいうまでもない。
【００７０】
・出力手段としての制御装置２６はガルバノミラーの寿命に関する情報を表示器７ａに出力する場合について説明したが、これに限ることなく、例えば、ガルバノミラーの寿命に関する情報を、レーザマーキング装置の外部機器、例えば、レーザマーキングを含めたシステム全体を統括するコンピュータに出力するようにしてよい。
【００７１】
・ガルバノミラー２３ａ，２３ｂの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数して積算使用回数を記憶し、このデータから軸受けの回動範囲ごとの使用状況が分かるのでこのデータを用いて、印字の際に、積算使用回数が多くなっている場所は使わないように印字位置を変更する等の処理を行うようにしてもよい。
【００７２】
・表示手段に積算使用回数の最大値と規定値をそのまま表示してもよい。
・規定値はメモリに予め記憶されていてもよいし、ハード構成（例えば、コンパレータの閾値）としてもよい。
【００７３】
・軸受けを含めたガルバノミラーを交換したときに座標の積算使用回数をリセットすることができるようにリセット操作スイッチ等を設けておいてもよい。また、軸受けを含めたガルバノミラーを外したときに積算使用回数が自動的にリセットされるようにしてもよい。
【００７４】
・ガルバノ駆動装置はＸ，Ｙの２軸に限定されず、Ｘ，Ｙ，Ｚ（集光レンズ２４の光軸方向）の３軸ガルバノミラーを採用することもできる。
・レーザマーキング装置に具体化したが、これに限定されるものではなく、他のレーザ加工装置、例えばレーザ溶接機、レーザ穴あけ機、レーザ切断機等に具体化してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…レーザマーキング装置、７ａ…表示器、２０…レーザ光源、２３ａ…第１のガルバノミラー、２３ｂ…第２のガルバノミラー、２６…制御装置、３４…第１のガルバノモータ、３５…第２のガルバノモータ、１１０…角度センサ、Ｌ…レーザ光、Ｗ…加工対象物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸を中心として回動可能なガルバノミラーを回動させて、光源から出力されたレーザ光を走査しつつ加工対象物に照射して加工するレーザ加工装置であって、
前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数する計数手段と、
前記計数手段による積算使用回数を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶した積算使用回数の最大値、および、予め設定される規定値に基づいて前記ガルバノミラーの寿命に関する情報を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記計数手段による前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、前記ガルバノミラーの走査を行わせるための座標データ毎から求めた積算使用回数であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記計数手段は、前記ガルバノミラーの回動角度を検出する角度検出手段による回動角度を取得し、前記計数手段による前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、前記角度検出手段により検出した回動角度毎の積算使用回数であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記計数手段による前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、区分された領域毎を通る回数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１】
軸を中心として回動可能なガルバノミラーを回動させて、光源から出力されたレーザ光を走査しつつ加工対象物に照射して加工するレーザ加工装置であって、
前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数を計数する計数手段と、
前記計数手段による積算使用回数を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶した積算使用回数の最大値、および、予め設定される規定値に基づいて前記ガルバノミラーの寿命に関する情報を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記計数手段による前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、前記ガルバノミラーの走査を行わせるための座標データ毎から求めた積算使用回数であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記計数手段は、前記ガルバノミラーの回動角度を検出する角度検出手段による回動角度を取得し、前記計数手段による前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、前記角度検出手段により検出した回動角度毎の積算使用回数であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記計数手段による前記ガルバノミラーの走査に使われる位置毎の積算使用回数は、区分された領域毎を通る回数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−５２３９４（Ｐ２０１３−５２３９４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９００７６（Ｐ２０１１−１９００７６）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００１０６２２１）パナソニック デバイスＳＵＮＸ株式会社 (578)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００１０６２２１）パナソニック デバイスＳＵＮＸ株式会社 (578)
【Ｆターム（参考）】
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