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JP5896459B2 - マーキング装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ディスプレイ材料や半導体デバイスなどのマーキング対象物に、識別コードや任意のパターンをマーキングする装置及び方法に関し、特に連続搬送されるマーキング対象物に対してマーキングする技術に関する。
TVやパソコン、携帯端末などのディスプレイ材料や、半導体デバイスなどには、生産管理用途や出荷後のトレーサビリティ用途に利用するために、製造ロットや製造年月に関する情報、シリアル番号などの識別コードがマーキングされている。また、製造元や製品の判別を容易にするために、ロゴやマーク、型式、品番などの任意のパターンがマーキングされている。これらの識別コードや任意のパターンは、描画パターンと呼ばれ、複数の描画パターンがマトリクス状に整列された位置にマーキングされている。
前記マーキング対象物にマーキングされる描画パターンは、マーキング装置を用いてマーキングされており、前記マーキング対象物を静止させた状態でマーキングされていた(例えば特許文献1)。
図11は、従来技術におけるマーキングの様子を示す側面図であり、従来技術におけるマーキング装置を用いて、マーキング対象物上の2箇所に所定の描画パターン15a,15bをマーキングする様子が示されている。
従来のマーキング装置1zは、マーキング対象物10zを静止した状態で保持する載置台20zと、マーキング対象物10zに向けて描画パターンに対応したマーキング用光線47を照射させるマーキングユニット4とを含んで構成されている。
マーキングユニット4は、マーキング対象物10zとz方向に所定の間隔を保ったまま、矢印40yに示す方向(y方向)に移動できるように構成されている。さらに、マーキングユニット4は、描画パターン生成部40と、マーキング位置補正部45とを含んで構成されている。描画パターン生成部40から照射された、描画パターンに対応した光線42は、光学部品43に入射される。光学部品43を経た後、描画パターンに対応した光線44は、マーキング位置補正部45のミラー45mに照射され、ミラー45mで反射した光がfθレンズ46などの光学部品を通過して、マーキング用光線47としてマーキング対象物10zに向けて照射される。マーキング位置補正部45は、ミラー45mをθ方向に回転させることができ、マーキング用光線47の照射方向を変更することができる。
マーキングユニット4は、外部の制御機器と接続されており、マーキングユニット4を矢印40y(y方向)で示す方向に移動させながら、マーキング位置補正部45を制御することで、マーキング対象物10z上の所定の場所に、所定の時間、マーキング用光線47を照射し続けることができる。
時系列で説明をすると、過去の時刻t1から時刻t2にかけて、マーキングユニット4が破線40t1から破線40t2に示す位置に移動しながら、ミラー45は、破線45m1から破線45m2に示す位置に移動する。このとき、マーキング用光線47は、破線47t1から破線47t2に示す位置・方向に変化しながら照射される。そのため、マーキング対象物10z上には、所定の描画パターン15aがマーキングされる。
さらに、過去の時刻t3から現在にかけて、マーキングユニット4が破線40t3に示す位置から実線で示す現在の位置に移動しながら、ミラー45は、破線45m3に示す位置から現在の位置に移動する。このとき、マーキング用光線47は、破線47t3に示す位置・方向から実線で示す現在の位置・方向に変化しながら照射される。そのため、マーキング対象物10z上には、所定の描画パターン15bがマーキングされる。
そのため、マーキング対象物10z上の2箇所に、所定の描画パターン15a,15bをマーキングすることができる。
特開2006−259515号公報
しかし、マーキング対象物10zを静止させた状態でマーキングさせると、マーキング対象物10zを入れ替えたり、間欠的に搬送させたりする必要があり、生産性を上げることができなかった。生産性を上げるために、マーキング対象物10zを連続搬送させながら、従来の技術を用いて所定の描画パターンをマーキングしようとすると、以下に説明する「位置ずれ」や「ぶれ」が生じてしまうという課題があった。
図12は、従来技術におけるマーキングの様子を示す平面図であり、マーキング対象物10zを前記マーキングユニット4の移動方向と交差する方向(つまりx方向)に移動させながらマーキングした場合の、描画パターン16a,16bのマーキング位置を示している。過去の時刻t1,t2,t3と経過し、現在に至るまで、マーキング対象物10zは矢印10vで示す方向(x方向)に移動しており、マーキング対象物上のとある位置は破線10e1,10e2,10e3で示す位置に移動し、現在は実線10eで示す位置にある。マーキングユニット4は、y方向に移動しながら、y方向のマーキング用光線の照射位置・方向を変化させることができるので、過去の時刻t1からt2にかけてマーキングする所定の描画パターン16aや、過去の時刻t3から現在にかけてマーキングする所定の描画パターン16bの、y方向の相対移動速度に起因する「ぶれ」は生じない。
一方、マーキングされる描画パターン16a,16bは、マーキングユニット4が移動する方向(つまりy方向)と交差する方向(つまりx方向)にマーキング対象物が搬送される状態でマーキングされるので、当該描画パターンをマトリクス状に整列した状態で規定された場所にマーキングできない、搬送方向(x方向)の「位置ずれ」が生じる。
さらに、マーキングされる描画パターン16a,16bは、マーキング対象物10zがマーキングユニットに対して搬送方向に相対移動しているため、搬送方向(x方向)相対移動速度に起因する「ぶれ」が生じてしまう。
つまり、過去の時刻t1からt2にかけてマーキングする所定の描画パターン16aは、マーキング中に、破線16c1に示す位置から破線16c2に示す位置に変化し、搬送方向(x方向)の相対移動速度に起因する「ぶれ」が生じた状態となる。同様に、過去の時刻t3から現在にかけてマーキングする所定の描画パターン16bは、マーキング中に、破線16c3に示す位置から実線16c4に示す位置に変化し、搬送方向の相対移動速度に起因する「ぶれ」が生じた状態となる。
また、描画パターン16a,16bは、マーキング開始位置時刻が異なるために、搬送方向(x方向)に「位置ずれ」が生じる。
そこで本発明は、連続的に搬送されるマーキング対象物であっても、所定の描画パターンを、「位置ずれ」や「ぶれ」のない状態で連続的にマーキングすることができ、生産性を上げることができる、マーキング装置及び方法を提供することを目的とする。
以上の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
マーキング対象物に描画パターンをマーキングするマーキング装置において、
前記マーキング対象物を第一の方向に連続搬送させる搬送部と、
前記マーキング対象物を前記第一の方向に搬送した量を検出する搬送量検出器と、
前記マーキング対象物に向けて、前記描画パターンに対応するマーキング用光線を照射するマーキングユニットと、
前記マーキングユニットを前記第一の方向に移動させるマーキングユニット第一移動部とを備え、
前記搬送量検出器で検出された単位時間当たりに前記マーキング対象物を搬送した量に基づいて、前記マーキングユニット第一移動部を前記第一の方向と同じ方向に同じ量を移動させる、同期移動制御部とを備え、
前記マーキングユニットを前記第一の方向と交差する第二の方向に移動させるマーキングユニット第二移動部と、
前記マーキングユニットの第二の方向の位置を検出する位置検出器と、
前記マーキング用光線を照射する位置を変更して前記マーキング対象物上の同じ位置に前記マーキング用光線が照射されるように補正する、マーキング位置補正部とを備え、
前記マーキングユニットが前記第二の方向に移動している間に、
前記位置検出器で検出された前記マーキングユニットの第二の方向の位置に基づいて、
前記マーキング位置補正部におけるずらし量を制御して、前記マーキング対象物上の第二の方向の同じ位置に前記マーキング用光線を所定時間照射させる、
マーキング位置重ね合わせ制御部を備え、
前記マーキング位置重ね合わせ制御部及び前記同期移動制御部を制御して、
前記マーキング対象物を前記第一の方向に連続搬送しつつ、
前記マーキング対象物上の第一の方向及び第二の方向の同じ位置に、前記マーキング用光線を所定時間照射させる統括制御部を備えた
ことを特徴とするマーキング装置である。
請求項2に記載の発明は、
前記マーキング対象物には位置決め基準用マークが付与されており、
前記位置決め基準用マークの位置に対するマーキングすべき描画パターンの相対位置をマーキング予定位置として登録しておく描画予定位置登録部と、
前記位置決め基準用マークを撮像するマーク撮像部と
前記マーク撮像部で撮像された前記位置決め基準用マークの位置情報を検出するマーク位置検出部とを備え、
前記統括制御部は、前記マーク撮像部と前記マーキングユニットとの間隔と、前記マーク位置検出部で検出された位置決め基準用マークの位置情報に基づいて、前記マーキング位置重ね合わせ制御部及び前記同期移動制御部を制御する
ことを特徴とする、請求項1に記載のマーキング装置である。
請求項3に記載の発明は、
前記マーク撮像部で撮像された前記位置決め基準用マークの角度情報を検出するマーク角度検出部をさらに備え、
前記マーキングユニットは、
前記マーキング予定位置に対して、前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせて照射するマーキング位置シフト機能をさらに備え、
前記統括制御部は、
前記マーク撮像部と前記マーキングユニットとの間隔と、
前記マーク位置検出部で検出された位置決め基準用マークの位置情報と、
前記マーク角度検出部で検出された位置決め基準用マークの角度情報に基づいて、
描画パターン毎に前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせ、前記マーキング位置重ね合わせ制御部及び前記同期移動制御部を制御する
ことを特徴とする、請求項2に記載のマーキング装置である。
請求項4に記載の発明は、
前記マーキング対象物には複数の位置決め基準用マークが付与されており、
前記マーク位置検出部は前記複数の位置決め基準用マークの位置情報を検出し、
前記マーク撮像部で撮像された前記複数の位置決め基準用マークの位置情報に基づいて、当該位置決め基準用マークの角度情報を検出する、複数のマーク位置に基づく角度検出部をさらに備え、
前記マーキングユニットは、
前記マーキング予定位置に対して、前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせて照射するマーキング位置シフト機能をさらに備え
前記統括制御部は、
前記マーク撮像部と前記マーキングユニットの間隔と、
前記マーク位置検出部で検出された位置決め基準用マークの位置情報と、
前記複数のマーク位置に基づく角度検出部で検出された位置決め基準用マークの角度情報に基づいて、
描画パターン毎に前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせ、前記マーキング位置重ね合わせ制御部及び前記同期移動制御部を制御する
ことを特徴とする、請求項2に記載のマーキング装置置である。
請求項5に記載の発明は、
前記搬送部の搬送速度を演算する搬送速度演算部をさらに備え、
前記描画予定位置登録部には、
前記複数配列して登録されたマーキング予定位置のうち、
第一の方向の方向に繰り返しマーキングする間隔を送りピッチとして登録する、送りピッチ登録部と、
第二の方向に順次マーキングされる最初の描画パターンと最後の描画パターンとの間隔を両端描画パターン間隔として登録する、両端描画パターン間隔登録部とが備えられており、
前記搬送速度演算部は、
前記送りピッチと、前記両端描画パターン間隔と、
前記マーキングユニット第二移動部における順次マーキングのために要する時間と、
前記マーキングユニット第一移動部における繰り返しマーキングのために要する時間とに基づいて前記搬送部の搬送速度の許容値を算出し、
前記統括制御部は、
当該算出された搬送速度の許容値を前記搬送部の搬送速度として設定し、繰り返しマーキングする機能を備えている
ことを特徴とする、請求項2〜4に記載のマーキング装置である。
請求項6に記載の発明は、
マーキング対象物に描画パターンをマーキングするマーキング方法において、
前記マーキング対象物を第一の方向に連続搬送させる搬送ステップと、
前記マーキング対象物を第一の方向に搬送した量を検出する、搬送量検出ステップとを有し、
前記マーキング対象物に向けて、前記描画パターンに対応するマーキング用光線を照射するマーキングユニットを用い、
前記マーキングユニットを前記第一の方向に移動させるマーキングユニット第一移動ステップとを有し、
前記搬送量検出ステップで検出された単位時間当たりに前記マーキング対象物を搬送した量に基づいて、前記マーキングユニット第一移動ステップにおける前記第一の方向と同じ方向に同じ量を移動させる、同期移動制御ステップとを有し
前記マーキングユニットを前記第一の方向と交差する第二の方向に移動させるマーキングユニット第二移動ステップと、
前記マーキングユニットの第二の方向の位置を検出する位置検出ステップと、
前記マーキング用光線を照射する位置を変更して前記マーキング対象物上の同じ位置に前記マーキング用光線が照射されるように補正する、マーキング位置補正ステップとを有し、
前記マーキングユニットが前記第二の方向に移動している間に、
前記位置検出ステップで検出された前記マーキングユニットの第二の方向の位置に基づいて、前記マーキング位置補正ステップにおけるずらし量を制御して、前記マーキング対象物上の第二の方向の同じ位置に前記マーキング用光線を所定時間照射させる、
マーキング位置重ね合わせ制御ステップを有し、
前記マーキング位置重ね合わせ制御ステップ及び前記同期移動制御ステップを統括制御して、
前記マーキング対象物が前記第一の方向に連続搬送されている間に、
前記マーキング対象物上の第一の方向及び第二の方向の同じ位置に、前記マーキング用光線を所定時間照射することを特徴とするマーキング方法である。
請求項7に記載の発明は、
前記マーキング対象物には位置決め基準用マークが付与されており、
前記位置決め基準用マークの位置に対するマーキングすべき描画パターンの相対位置をマーキング予定位置として登録しておく描画予定位置登録ステップと、
前記位置決め基準用マークを撮像するマーク撮像ステップと、
前記マーク撮像ステップで撮像された前記位置決め基準用マークの位置情報を検出するマーク位置検出ステップとを有し、
前記マーク撮像ステップで用いられるマーク撮像部とマーキングユニットとの間隔と、前記マーク位置検出ステップで検出された位置決め基準用マークの位置情報に基づいて、前記マーキング位置重ね合わせ制御ステップ及び前記同期移動制御ステップを統括制御する
ことを特徴とする、請求項6に記載のマーキング方法である。
請求項8に記載の発明は、
前記マーク撮像ステップで撮像された前記位置決め基準用マークの角度情報を検出するマーク角度検出ステップをさらに備え、
前記マーキングユニットは、
前記マーキング予定位置に対して、前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせて照射するマーキング位置シフト機能をさらに有し、
前記マーク撮像部と前記マーキングユニットとの間隔と、
前記マーク位置検出ステップで検出された位置決め基準用マークの位置情報と、
前記マーク角度検出ステップで検出された位置決め基準用マークの角度情報に基づいて、
描画パターン毎に前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせ、前記マーキング位置重ね合わせ制御ステップ及び前記同期移動制御ステップを統括制御する
ことを特徴とする、請求項7に記載のマーキング方法である。
請求項9に記載の発明は、
前記マーキング対象物には複数の位置決め基準用マークが付与されており、
前記マーク位置検出ステップでは、前記複数の位置決め基準用マークの位置情報を検出し、
前記マーク撮像ステップで撮像された前記複数の位置決め基準用マークの位置情報に基づいて、当該位置決め基準用マークの角度情報を検出するマーク角度検出ステップをさらに備え、
前記マーキングユニットは、
前記マーキング予定位置に対して、前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせて照射するマーキング位置シフト機能をさらに有し、
前記マーク撮像部と前記マーキングユニットの間隔と、
前記マーク位置検出ステップで検出された位置決め基準用マークの位置情報と、
前記マーク角度検出ステップで検出された位置決め基準用マークの角度情報に基づいて、
描画パターン毎に前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせ、前記マーキング位置重ね合わせ制御ステップ及び前記同期移動制御ステップを統括制御する
ことを特徴とする、請求項7に記載のマーキング方法である。
請求項10に記載の発明は、
前記搬送ステップの搬送速度を演算する搬送速度演算ステップをさらに有し、
前記描画予定位置登録ステップでは、
前記複数配列して登録されたマーキング予定位置のうち、
第一の方向の方向に繰り返しマーキングする間隔を送りピッチとして登録する、送りピッチ登録ステップと、
第二の方向に順次マーキングされる最初の描画パターンと最後の描画パターンとの間隔を両端描画パターン間隔として登録する、両端描画パターン間隔登録ステップとが備えられており、
前記搬送速度演算ステップは、
前記送りピッチと、前記両端描画パターン間隔と、
前記マーキングユニット第二移動ステップにおける順次マーキングのために要する時間と、
前記マーキングユニット第一移動ステップにおける繰り返しマーキングのために要する時間とに基づいて前記搬送ステップの搬送速度の許容値を算出し、
当該算出された搬送速度の許容値を前記搬送ステップの搬送速度として設定し、繰り返しマーキングする機能を備えている
ことを特徴とする、請求項7〜9に記載のマーキング方法である。
連続的に搬送されるマーキング対象物に対して、所定の描画パターンを、「位置ずれ」や「ぶれ」のない状態で連続的にマーキングすることができ、生産性を上げることができる。
本発明を具現化する形態の一例を示す斜視図である。 本発明を具現化する形態の一例に用いられる機器の概略図である。 本発明を具現化する形態の一例を示すシステム構成図である。 本発明を具現化する形態の一例を示すフロー図である。 本発明を具現化する形態の一例におけるマーキング例を示す平面図である。 本発明を具現化する形態の別の一例におけるマーキング例を示す平面図である。 本発明を具現化する形態のさらに別の一例におけるマーキング例を示す平面図である。 本発明を具現化する形態の別の一例を示すフロー図である。 本発明を具現化する形態の別の一例におけるタイムチャート図である。 本発明を具現化する別の形態の一例を示す斜視図である。 従来技術におけるマーキングの様子を示す側面図である。 従来技術におけるマーキングの様子を示す平面図である。
本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。以下の説明では、マーキング対象物10の一例として、シート状の連続体を用いて説明する。
各図中の直交座標系の3軸をX、Y、Zとし、XY平面を水平面、Z方向を鉛直方向とする。特にZ方向は矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。
図1は、本発明を具現化する形態の一例を示す斜視図である。
本発明にかかるマーキング装置1は、搬送部2と、搬送量検出器22と、マーキングユニット4と、マーキングユニット第一移動部5と、マーキングユニット第二移動部6と、制御部9を含んで構成されている。
搬送部2は、マーキング対象物10の被マーキング領域を水平に保った状態で、矢印10vで示す第一の方向に、搬送速度VSで連続搬送させるものである。なお本説明においては、矢印10vで示す第一の方向と、図中の直交座標系x方向とは一致させている。
具体的には、マーキング装置1の筐体フレーム11(図中において点線で示す)に取り付けられた、y方向に所定の長さを有する円筒状のローラ21と、円筒状のローラ21を回転させるモータ21mを適宜配置して構成することができる。
搬送量検出器22は、マーキング対象物10が矢印10vで示す第一の方向(つまり、x方向)に搬送した量を検出するものであり、本発明における搬送量検出器を構成する。
具体的には、搬送量検出器22は、円筒状のローラ21やモータ21mにロータリエンコーダやFVカウンタなどを取り付けたものが例示できる。搬送量検出器22は、マーキング対象物10が搬送した量に応じたパルス信号を出力するものや、単位時間当たりの搬送速度に比例した電圧信号を出力するものを用いて構成することができる。
あるいは、搬送量検出器22は、レーザ測長器などの、マーキング対象物10に設けられた凸凹や端面の位置を検出して、搬送した量を検出するようにしたものでも良い。
マーキングユニット4は、詳細を後述するが、マーキング対象物10に向けて所定の描画パターンに対応するマーキング用光線を照射するものである。
マーキングユニット第一移動部5は、マーキングユニット4を第一の方向に移動させるものである。本説明においては、第一の方向と、図中の直交座標系x方向とは一致させている。
具体的には、マーキングユニット第一移動部5は、X軸スライダーユニット50を含んで構成することができる。X軸スライダーユニット50は、マーキング対象物10の表面と平行であってx方向に延びるレールと当該レール上を移動可能に取り付けられた、X軸スライダー51を用いて構成することができる。X軸スライダー51は、外部からの制御信号に基づいて、当該レール上を所定の速度で移動したり、当該レール上の所定の位置で静止したりすることができる。さらに、X軸スライダー51にはマーキングユニット4が取り付けられている。
マーキングユニット第二移動部6は、マーキングユニット4を第一の方向と交差する第二の方向(矢印40yで示す方向)に移動させるものである。なお本説明においては、第二の方向と、図中の直交座標系y方向とは一致させている。
具体的には、マーキングユニット第二移動部6は、筐体フレーム11の上に配置された一組の支柱12と、支柱12の上に取り付けられたY軸スライダーユニット60を含んで構成することができる。Y軸スライダーユニット60は、マーキング対象物10の表面と平行であってy方向に延びるレールと当該レール上を移動可能に取り付けられた、Y軸スライダー61を用いて構成することができる。Y軸スライダー61は、外部からの制御信号に基づいて、当該レール上を所定の速度で移動したり、当該レール上の所定の位置で静止したりすることができる。さらに、Y軸スライダー61には、X軸スライダーユニット50が取り付けられている。
制御部9は、詳細を後述するが、上述の各機器を制御して、マーキング対象物10上の所定の位置に描画コードをマーキングするものである。
そのため、マーキングユニット4は、マーキング対象物10とz方向に所定の間隔を保ったまま、制御部9からの制御信号に基づいて、x方向及びy方向に、それぞれ独立して移動したり静止したりすることができる。
さらに、マーキング装置1は、マーキングユニット4の第二の方向の位置を検出する位置検出器62を含んで構成されている。具体的には、位置検出器62は、Y軸スライダーユニット60に組み込まれたリニアエンコーダで構成することができ、Y軸スライダー61のy方向の位置や移動量に応じた信号を外部機器に出力する形態のものが例示できる。
[マーキングユニット詳細]
図2は、本発明を具現化する形態の一例に用いられる機器の概略図であり、マーキングユニット4の内部の機器レイアウトを示す図である。
マーキングユニット4は、描画パターン生成部40と、マーキング位置補正部45とが含まれて構成されている。
描画パターン生成部40は、光源40aと、パターン表示器40mとが含まれて構成されている。また、反射ミラー40c、ビームエキスパンダ40e、リレーレンズ43aが必要に応じて配置されている。光源40aから照射されたレーザビーム40bは、反射ミラー40cで反射され、ビームエキスパンダ40eを通過した後、ビーム幅が拡大されたレーザビーム40fとなる。ビーム幅が拡大されたレーザビーム40fは、パターン表示器40mに照射される。パターン表示器40mの表面で選択的に反射したビーム42aは、リレーレンズ43aを通過し、描画パターンに対応した光線42として描画パターン生成部40から照射される。
描画パターンに対応した光線42は、必要に応じて、反射ミラー43mで反射され、リレーレンズ43bを通過し、描画パターンに対応した光線44としてマーキング位置補正部のミラー45mに照射される。描画パターンに対応した光線44は、ミラー45mに照射され、fθレンズ46を通過し、マーキング用光線47として、マーキング対象物10に照射される。ミラー45mは、マーキング位置補正部45に取り付けられており、外部機器からマーキング位置補正部45に制御信号を送信することにより、ミラー45mの角度が変更され、マーキング用光線47の照射方向が変更される。
光源40aは、レーザダイオード、レーザ発振器、LED照明、UVランプなどを用いて構成することができ、外部機器から信号を入力してON/OFFや出力が制御される。パターン表示器40mは、DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)を用いて構成することができ、外部機器からデータを入力して所定の描画パターンを得ることができる。
マーキング位置補正部45は、ガルバノメータスキャナを用いて構成することができ、外部機器から信号を入力して、ミラー45mの角度を調節することができる。
[システム構成]
マーキング装置1の制御部9は、マーキング位置重ね合わせ制御部91と、同期移動制御部93と、統括制御部95とを含んで構成されている。
図3は、本発明を具現化する形態の一例を示すシステム構成図であり、マーキング装置1を構成する各機器がどのように接続されているかを示している。
マーキング位置重ね合わせ制御部91は、
マーキングユニット4が第二の方向に移動している間に、
搬送量検出器22で検出されたマーキングユニット4の、第二の方向の位置に基づいて、マーキング位置補正部45におけるずらし量を制御して、前記マーキング対象物10上の第二の方向が同じ位置となるようにマーキング用光線47を所定時間照射させるものである。
具体的には、マーキング位置重ね合わせ制御部91は、制御用コンピュータ及び制御用コンピュータの実行プログラムにおける処理ブロックにて構成されており、以下の動作を具現化するものである。
マーキング位置重ね合わせ制御部91は、光源40a、描画パターン表示器40m、マーキング位置補正部45と接続されており、光源40a、描画パターン表示器40mを制御して所定の描画パターンに対応した光線44をミラー45mに照射させることができる。さらに、マーキング位置補正部45を制御して、マーキング用光線47の方向を変えることができる。
マーキング位置重ね合わせ制御部91は、さらに位置検出器62と接続されており、位置検出器62で検出されたマーキングユニット4の第二の方向の位置や移動量に応じた信号を入力する。また、この位置や移動量に応じた信号に基づいて、マーキング位置補正部45におけるずらし量を制御するように、実行プログラムにおける処理ブロックが構成されている。
マーキング位置重ね合わせ制御部91は、詳細を後述する統合制御部95と接続されており、マーキングユニット4の位置や移動量、並びに、統合制御部95からの制御指令に基づいて、光源40a、描画パターン表示器40m、マーキング位置補正部45を制御することができる。
マーキング位置重ね合わせ制御部91は、このような構成をしているので、
マーキングユニット4が第二の方向に移動している間に、前記マーキング対象物10上の第二の方向の位置を変えず、マーキング対象物10上の同じ位置に、所定の描画パターンに対応したマーキング用光線47を所定時間だけ照射し、一列の描画パターン群を所定の位置に整列させた状態でマーキングすることができる。
同期移動制御部93は、搬送部2と、マーキングユニット第一移動部5と、マーキングユニット第二移動部6と接続されており、搬送量検出器22で検出された単位時間当たりにマーキング対象物10を搬送した量に基づいて、マーキングユニット第一移動部5を第一の方向と同じ方向に同じ量を移動させるものである。
具体的には、位置決め制御ユニットを備えたプログラマブルコントローラの、実行プログラムにおける処理ブロックにて構成することができる。
同期移動制御部93は、搬送部2のモータ21mと接続されており、モータ21mを所定の回転数で回転させたり、停止させたり、回転数を変化させたりすることができる。
同期移動制御部93は、搬送部2の搬送量検出器22と接続されており、搬送量検出器22から出力された信号を入力する。搬送量検出器22から出力された信号は、現在位置や移動量を示すパルス信号であれば、単位時間当たりの前記パルス信号のカウント数に基づいて、単位時間当たりにマーキング対象物10を搬送した量を取得する。
さらに、同期移動制御部93は、X軸スライダー51と接続されており、当該単位時間当たりにマーキング対象物10を搬送した量に基づいて、X軸スライダー51に対して制御信号を出力し、X軸スライダー51を第一の方向(x方向)に移動させることができる。同様に、同期移動制御部93は、Y軸スライダー61と接続されており、Y軸スライダー61に対して制御信号を出力し、Y軸スライダー61を第二の方向(y方向)に移動させることができる。
同期移動制御部93は、詳細を後述する統合制御部95と接続されており、搬送量検出器22から取得したマーキング対象物10の搬送量と、統合制御部95からの制御指令に基づいて、マーキング対象物10のx方向の移動と、X軸スライダー51のx方向の移動とが、互いに移動方向及び移動量とが同じになるように制御しながら、X軸スライダー51に対して制御信号を出力する。
統括制御部95は、
マーキング位置重ね合わせ制御部91と、同期移動制御部93とを制御して、マーキング対象物10が第一の方向(x方向)に連続搬送されている間に、マーキング対象物上の第一の方向(x方向)及び第二の方向(y方向)の同じ位置に、マーキング用光線47を所定時間照射するものである。
具体的には、統括制御部95は、制御用コンピュータを用い、その実行プログラムにおける処理ブロックにて構成され、以下のような処理ができるように構成されている。
統括制御部95は、予めマーキング位置情報や、マーキング対象物10の搬送速度、X軸スライダーやY軸スライダーの制御パラメータ、その他マーキングに必要な制御パラメータが設定されている。これらの情報は、マーキング位置重ね合わせ制御部91や、同期移動制御部93を通じて各部機器へ出力しておく。各部は、制御指令に基づいてマーキング動作が開始できる、マーキング待機状態にしておく。
統括制御部95は、搬送量検出器22から出力された信号に基づいて、現在位置からマーキング対象物10がどれだけ(例えば、何パルス分)移動した後に、X軸スライダー51とY軸スライダー61の移動を開始させれば、移動中のマーキング対象物10上の所定の位置に、描画パターン群をマーキングできるか、を演算する。
そして、統括制御部95は、当該演算結果に基づいて、搬送量検出器22から出力されるマーキング対象物10の現在位置情報を参照しながら、同期移動制御部93を通じてX軸スライダー51とY軸スライダー61とを制御しつつ、マーキング位置重ね合わせ制御部91を通じてマーキングユニット4の描画パターン生成部40とマーキング位置補正部45とを制御して、マーキング対象物10上の所定の位置に所定の描画パターンがマーキングされるように、統括的な制御を行う。
本発明にかかるマーキング装置1は、上述の様な構成をしているため、連続搬送されるマーキング対象物10に対して、所定の描画パターンを、「位置ずれ」や「ぶれ」のない状態で連続的にマーキングすることができる。また、マーキング対象物10を連続的に搬送させながらマーキングするため、間欠送りの場合に必要となる加減速時間や静止時間を省くことができ、生産性を上げることができる。
[フローチャート]
図4は、本発明を具現化する形態の一例を示すフロー図であり、マーキング対象物10上に所定の描画パターンをマーキングするための一連のフローが、ステップ毎に示されている。
先ず、マーキング対象物10を搬送部2のローラ21にセットする(s101)。次に、モータ21mを回転させ、所定の速度でマーキング対象物10を連続搬送させる(s102)。そして、搬送量検出器22から検出されたマーキング対象物10の搬送量を検出する(s104)。
マーキング対象物10を連続搬送させたまま、マーキングユニット第一移動部を用いて、マーキングユニット4を第一の方向に移動させる(s111)。このステップs102からステップs111の一連のステップを、同期移動制御ステップ(s10)という。
一方、マーキング対象物10を連続搬送させたまま、マーキングユニット4を第一の方向に移動させながら、マーキングユニット第二移動部を用いて、マーキングユニット4を第二の方向に移動させる(s121)。このとき、位置検出器62からマーキングユニット4の第二の方向の位置を検出する(s122)。そして、マーキングユニット4の第二の方向の位置に基づいて、ミラー45の角度を調整する(s123)。このとき、ミラー45mの角度は、マーキング用光線27を照射する位置を変更し、マーキング対象物10上の同じ位置にマーキング用光線27が照射されるように補正している。つまり、マーキングユニット4が移動する方向とは逆向きにマーキング用光線27を照射する角度を変更し、y方向の相対速度が無い状態となるように補正している。そのようにして、所定時間、同じ場所にマーキング用光線27をマーキング対象物10上に照射している(s124)。
そして、一列の描画パターン群に対してマーキングが完了したかどうかを判断する(s125)。ステップs125で、一列の描画パターン群に対してマーキングが完了していないと判断されれば、上記ステップs121〜s125を繰り返す。一方、ステップs125で、一列の描画パターン群に対してマーキングが完了していると判断されれば、次のステップへ進む。このステップs121からステップs125までの一連のステップ(つまり、一列の描画パターン群を順次マーキングする動作)を、マーキング位置重ね合わせ制御ステップ(s20)という。
そして、同期移動制御ステップ(s10)と、マーキング位置重ね合わせ制御ステップ(s20)とを連携させながら制御して、マーキング対象物10が第一の方向に連続搬送されている間に、マーキング対象物上の第一の方向及び第二の方向の同じ位置に、マーキング用光線27を所定時間照射する。
マーキングユニット4が第二の方向に移動し終われば、マーキングユニット4をx方向と逆向きに動かし、元のx位置に戻す(s131)。そして、マーキングが終了したかどうかを判断し(s132)、マーキングが終了していると判断されれば、一連のフローが完了する。一方、マーキングが終了していないと判断されれば、上述のステップs104以降の動作が繰り返し行われ、複数列の描画パターン群に対して繰り返しマーキングが行われる。
[マーキング例1]
図5は、本発明を具現化する形態の一例におけるマーキング例を示す平面図であり、マーキング対象物10上に、所定の描画パターンが良好にマーキングされている様子が示されている。
マーキング対象物10は、矢印10vに示す方向に、所定の速度VSで搬送されており、
マーキングユニット4は、矢印40v1に示す方向に相対移動しながら、マーキング対象物10上の所定の位置に、描画パターン17a〜17dを順次マーキングする。
その後、マーキングユニット4は、矢印40v2に示す方向に相対移動しながら、マーキング対象物10上の所定の位置に、描画パターン17e〜17hを順次マーキングする。
なお、17a〜17dを一列の描画パターン群、17e〜17hを次の一列の描画パターン群とし、これらの列の間隔を、送りピッチPXと呼ぶ。つまり、一列の描画パターン群は、順次マーキングされるが、その動作が繰り返し行われ、送りピッチPX毎に、順次マーキングが繰り返し行われる。
また、一列の描画パターン群の両端(17aと17d)の描画パターンの間隔や、次の一列の描画パターン群の両端(17eと17h)の描画パターンの間隔は、第二の方向に順次マーキングされる最初の描画パターンと最後の描画パターンとの間隔であり、両端ピッチLYと呼ぶ。
このとき、マーキングユニット4のマーキング可能エリアの中心位置に着目し、当該中心位置が、前記描画パターン17a〜17hをマーキングする際に通過した軌跡(以下、マーキングユニットの動作軌跡と呼ぶ)を、破線40kとして、図に示す。
以下、マーキングユニット4の当該中心位置について、X軸スライダー51,Y軸スライダー61などの動作と併せて説明をする。なお、y方向の矢印の方向を往路、その逆方向を復路と呼ぶ。
最初、マーキング開始前の当該中心位置は、往路マーキング前待機位置48z1にある。
その後、X軸スライダー51とY軸スライダー61が移動し、矢印48v1で示す方向に移動する。
その後、地点48aの前後で描画パターン17aが、地点48bの前後で描画パターン17bが、地点48cの前後で描画パターン17cが、地点48dの前後で描画パターン17dが、描画される。
その後、X軸スライダー51とY軸スライダーが減速し、往路マーキング後停止位置48z2で停止する。
その後、X軸スライダー51が矢印48v2で示す方向に移動し、復路マーキング前待機位置48z3で停止する。
その後、X軸スライダー51とY軸スライダー61が矢印48v3で示す方向に移動する。その後、地点48eの前後で描画パターン17eが、地点48fの前後で描画パターン17fが、地点48gの前後で描画パターン17gが、地点48hの前後で描画パターン17hが、マーキングされる。
その後、X軸スライダー51とY軸スライダーが減速し、復路マーキング後停止位置48z4で停止する。
その後、X軸スライダー51が矢印48v4で示す方向に移動し、往路マーキング前待機位置48z5で停止する。
その後、再びX軸スライダー51とY軸スライダー61が移動し、矢印48v1で示す方向に移動し、上記と同様の動作が繰り返される。このような動作を繰り返すことで、マーキングユニット4は、図5に示す破線40kのような軌跡を描きながら、所定の位置に描画パターンをマーキングする。
[マーキング例2]
上述説明では、X軸スライダー51、Y軸スライダー61の双方が停止後に、X軸スライダー51が戻る形態について説明した。しかし、時間短縮のためにマーキング位置通過後に、Y軸スライダー61が減速中に、X軸スライダー51が減速完了後、すぐに逆方向に移動を開始する場合もある。この場合、前記マーキング可能エリアの中心位置は、図5を用いて説明した前記位置48z2,48z4には到達せず、異なる軌跡で移動する。
図6は、本発明を具現化する形態の別の一例におけるマーキング例を示す平面図であり、図5と異なる軌跡で移動する例が、図6(a)に示されている。
図6(a)に示す形態の場合、マーキングユニット4は、地点48dの前後で描画パターン17dをマーキングするまでは、図5を用いて上述した形態と同じ動きであり、X軸スライダー51とY軸スライダー61は、描画パターン17dをマーキングした後に減速を開始する。
しかし、X軸スライダー51は、停止後直ぐに、復路マーキング前待機位置48z3に向かって移動を開始し、その移動中に、Y軸スライダー61が停止状態となる。
その後、X軸スライダー51、Y軸スライダー61は、復路マーキング前待機位置48z3で停止状態となる。
その後、マーキングユニット4は、再び図5を用いて上述した形態と同じ動きで、描画パターン17e〜17hをマーキングする。そして、X軸スライダー51とY軸スライダー61は、描画パターン17eをマーキングした後に減速を開始する。
しかし、X軸スライダー51は、停止後直ぐに、復路マーキング前待機位置48z5に向かって移動を開始し、その移動中に、Y軸スライダー61が停止状態となる。
その後、X軸スライダー51、Y軸スライダー61は、往路マーキング前待機位置48z5で停止状態となる。
上述の動作を繰り返すことで、マーキングユニット4は、図6(a)に示す破線40k1のような軌跡を描きながら、所定の位置に描画パターンをマーキングする。
[マーキング例3]
図6(b)には、マーキングユニット4の前記中心位置が、図5,図6(a)と異なる軌跡で移動する例が示されている。
この形態では、Y軸スライダー61が停止状態となった後、X軸スライダー51が停止する前に、Y軸スライダー61は、次の列のマーキングをするために移動し始める。
上述の動作を繰り返すことで、マーキングユニット4は、図6(b)に示す破線40k2のような軌跡を描きながら、所定の位置に描画パターンをマーキングする。
[アライメント]
マーキング対象物10上に予め準備されているマーキング用エリアの配列は、x方向やy方向にずれている場合がある。これは、前工程で形成される主回路パターンなどが、マーキング対象物の搬送速度方向や幅方向に位置ずれした状態で、形成されてしまったためである。このように位置ずれしたマーキング用エリアの配列に対しても、所定の場所にマーキングすることが求められる。そのため、マーキング装置1は、さらにマーク撮像部7と、描画予定位置登録部94と、マーク位置検出部97とを含んで構成することが好ましい。
マーク撮像部7は、マーキング対象物10に付与された、位置決め基準用マークを撮像するものである。具体的には、マーク撮像部7は、撮像カメラ71、レンズ、照明などで構成し、図1に示すような場所に配置することができる。
描画予定位置登録部94は、マーキング対象物10上の、位置決め基準用マークの位置に対するマーキングすべき描画パターンの相対位置を、マーキング予定位置として登録しておくものである。
マーク位置検出部97は、マーク撮像部7で撮像された前記位置決め基準用マークの位置情報を検出するものである。具体的には、マーク位置検出部97は、市販の画像処理ユニットを用い、当該画像処理ユニットの実行プログラムにおける処理ブロックにて構成することができ、マーク観察部7の視野内のどの位置に当該マークの中心位置又は基準位置があるか、画像処理を行って検出する。さらに、図3に示すように、マーク位置検出部97は、統括制御部95と接続して用い、検出された前記位置決め基準用マークの位置情報を、統括制御部95に出力する。
統括制御部95は、予め登録された、撮像カメラ71とマーキングユニット4の間隔(つまり、x方向の距離と、y方向の距離)と、検出された前記位置決め基準用マークの位置情報に基づいて、マーキング対象物10上のどの位置にマーキングすべきかを演算し、その演算結果に基づいて、マーキング位置重ね合わせ制御部91と、同期移動制御部93とを制御して、所定の位置にマーキングを行う。
そうすることで、本発明にかかるマーキング装置及び方法により、マーキング対象物10上に予め準備されているマーキング用エリアの配列が、x方向やy方向にずれていても、所定の場所にマーキングすることができる。
[マーキング位置シフト機能]
マーキング対象物10上に予め準備されているマーキング用エリアの配列が、x方向及びy方向のずれのみならず、ローテート(いわゆる、θずれ)している場合がある。ここで、θ方向とは、z方向を回転中心とた回転方向(紙面に向かって時計回り)をいい、θずれとは、図7に示すような例が示される。
図7は、本発明を具現化する形態のさらに別の一例におけるマーキング例を示す平面図であり、前記θずれが無い場合の配置として設定し、登録された、破線で示すマーキング用エリア19a〜19d,19e〜19hと、それらに対応する位置決め基準用マーク76a,77aが図示されている。そして、実際のマーキング対象物10上に付された位置決め基準用マーク76a’,77a’を撮像し、位置情報と角度情報とから、実際にマーキングすべきエリア19a’〜19d’,19e’〜19h’の位置を演算し、一連のマーキング動作を行う。
このとき、矢印40v1’,40v2’の方向にマーキングユニット4を相対移動させてしまうと、マーキング対象物10とマーキングユニット4との間に、x方向の相対移動速度が発生してしまう。この状態で一連のマーキング動作を行うと、マーキングされる描画パターンは、所定の位置に「位置ずれ」なくマーキングされるが、搬送方向の相対移動速度に起因する「ぶれ」のある状態でマーキングされるおそれがある。
そのために、本発明にかかるマーキング装置1は、マーク角度検出部98と、マーキング位置シフト機能とをさらに備えて構成することが好ましい。
マーク角度検出部98は、マーク撮像部で撮像された前記位置決め基準用マークの角度情報を検出するものであり、位置決め基準用マークの形状や特徴点を抽出して、角度情報を取得するものである。
具体的には、マーク角度検出部98は、マーク位置検出部97を構成する画像処理ユニットと共通の機器を用い、当該画像処理ユニットの実行プログラムにおける処理ブロックにて構成することができる。当該画像処理ユニットでは、撮像カメラ71で撮像されたマークの、位置や角度を検出することができるように、当該処理ブロックが構成されている。
マーク位置検出部97で検出された位置決め基準用マークの位置情報と、マーク角度検出部98で検出された位置決め基準用マークの角度情報は、統括制御部95へ出力される。
マーキング位置シフト機能は、予め設定登録されたマーキング予定位置に対して、マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせて照射するものである。
具体的には、マーキングユニット4は、マーキング対象物10に対して矢印40v1,40v2の方向に相対移動するものとし、x方向の相対移動速度が無い状態で、一連のマーキング動作を行う。このとき、統括制御部95は、マーク撮像部7の撮像カメラ71とマーキングユニット4との間隔と、マーク位置検出部97で検出された位置決め基準用マークの位置情報と、マーク角度検出部98で検出された位置決め基準用マークの角度情報に基づいて、描画パターン毎に前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向にシフトさせる所定量を決定し、当該シフトさせる所定量をマーキングユニット4に出力する。そして、実際に描画パターンをマーキングする際のY軸スライダー61の位置情報に基づいて、描画パターン毎に前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向(x方向、y方向の一方或いは双方)に所定量シフトさせるとともに、マーキング位置重ね合わせ制御部91と、前記同期移動制御部93と制御し、一連のマーキング動作を行う。
そうすることで、θずれに起因して、予め設定されるマーキング用エリアが、X方向,Y方向の一方又は双方に位置ずれしていたとしても、所定のエリア内に整列させた「位置ずれ」も「ぶれ」もない状態で、所定の場所にマトリクス状に整列させた状態で描画パターンをマーキングすることができる。
[2マークアライメント]
前述では一列の描画コード群をマーキングするために、対応する1つのマークを撮像してアライメントする形態を述べた。1つのアライメントマークを撮像する場合、θずれの角度が検出しづらい。
そのために、本発明にかかるマーキング装置1は、マーキング対象物に予め付与された複数の位置決め基準用マークを撮像するマーク撮像部と、複数のマーク位置に基づく角度検出部98bと、マーキング位置シフト機能とをさらに備え、前記θずれを補正するように構成することが好ましい。
2マークアライメントに用いるマーク撮像部7は、図1に示すように、複数の撮像カメラ71,72を用いて構成する。或いは、マーク撮像部7は、それ以外の形態でも良く、1つの撮像カメラ71を用いて、複数の位置決め基準用マークを観察し、それぞれの撮像位置情報を取得する形態でも良い。
例えば、図7を用いて説明すると、マーキング用エリア19a〜19dに対しては、位置決め基準用マーク76a,76bを設定し、マーキング用エリア19e〜19hに対しては、位置決め基準用マーク77a,77bを設定しておく。
2マークアライメントの場合、描画予定位置登録部94には、マーキング対象物10上の、複数の位置決め基準用マーク位置に対応するマーキングすべき描画パターンの相対位置を、マーキング予定位置として設定し、登録しておく。
マーク位置検出部97は、マーク撮像部7の撮像カメラ71,72とマーキングユニット4との間隔と、前記撮像された複数の位置決め基準用マークの撮像位置情報を検出し、複数のマーク位置に基づく角度検出部98bに当該位置情報を出力する。
複数のマーク位置に基づく角度検出部98bは、マーク撮像部7で撮像された複数の位置決め基準用マークの位置情報に基づいて、角度情報を取得するものである。
具体的には、マーク角度検出部98bは、マーク位置検出部97を構成する画像処理ユニットと共通の機器を用い、当該画像処理ユニットの実行プログラムにおける処理ブロックにて構成することができる。
当該画像処理ユニットでは、撮像カメラ71,72で撮像された複数のマークの位置情報を、複数のマーク位置に基づく角度検出部98bに出力する。そして、複数のマーク位置に基づく角度検出部98bは、当該複数のマークの位置情報に基づいて、角度を検出するための演算が行われるように当該処理ブロックが構成されている。マーク位置検出部97で検出された位置決め基準用マークの位置情報と、複数のマーク位置に基づく角度検出部98bで検出された位置決め基準用マークの角度情報とは、統括制御部95へ出力される。
マーキング位置シフト機能は、予め設定登録されたマーキング予定位置に対して、マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせて照射するものである。
具体的には、マーキングユニット4は、マーキング対象物10に対して矢印40v1,40v2の方向に相対移動するものとし、x方向の相対移動速度が無い状態で、一連のマーキング動作を行う。このとき、統括制御部95は、マーク撮像部7の撮像カメラ71,72とマーキングユニット4との間隔と、マーク位置検出部97で検出された位置決め基準用マークの位置情報と、複数のマーク位置に基づく角度検出部98bで検出された位置決め基準用マークの角度情報に基づいて、描画パターン毎に前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向にシフトさせる所定量を決定し、当該シフトさせる所定量をマーキングユニット4に出力する。そして、実際に描画パターンをマーキングする際のY軸スライダー61の位置情報に基づいて、描画パターン毎に前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向(x方向、y方向の一方或いは双方)に所定量シフトさせるとともに、マーキング位置重ね合わせ制御部91と、前記同期移動制御部93と制御し、一連のマーキング動作を行う。
そうすることで、マーキング対象物10上に予め準備されている、マーキング用エリアが、θ方向に位置ずれした状態であっても、離れた位置にある複数の位置決め基準用マークを観察するので、θずれの補正精度を高めることができる。
[搬送速度許容値計算]
生産性を上げるために、マーキング対象物10を第一の方向に連続搬送する搬送速度VSをなるべく速くすることが求められる。しかし、マーキング対象物の搬送速度VSを上げすぎると、X軸スライダー51の繰り返し動作やY軸スライダー61の動作が間に合わず、所定の位置にマーキングできないおそれがある。例えば、以下のケースに示すような状態が例示できる。
(ケース1)送りピッチPXが狭く、一列の描画パターンをマーキングするためにY軸スライダー61が往路又は復路を移動する間に、次のマーキング位置が過ぎてしまう。
(ケース2)送りピッチPXが狭く、一列の描画パターンをマーキングするためにX軸スライダー51が往復移動する間に、次のマーキング位置が過ぎてしまう。
このような状態になることを防ぎ、なるべく早い搬送速度VSで運用するためには、搬送速度VSは、X軸スライダー51の繰り返し動作やY軸スライダー61の動作が確実に行える、搬送速度の許容値を算出し、その値に設定する必要がある。
そのため、本発明にかかるマーキング装置1は、搬送速度の許容値を算出する、搬送速度演算部99をさらに含んで構成することが好ましい。
搬送速度演算部99は、送りピッチPXと、両端ピッチLYと、
Y軸スライダー61が一列の描画パターン群を順次マーキングするために要する時間と、
X軸スライダー51が一列の描画パターン群を繰り返しマーキングするために要する(つまり、往復移動のための)時間と
に基づいて前記搬送部の搬送速度の許容値を算出するものである。
さらに統括制御部95は、
当該算出された搬送速度の許容値を、搬送部の搬送速度VSとして設定し、複数配列して登録されたマーキング予定位置に基づいて、マーキング対象物10を連続搬送させながら、
マーキング位置重ね合わせ制御部91と、同期移動制御部93とを制御して、複数配列して登録された描画パターンを、繰り返しマーキングを行うものである。
具体的には、搬送速度演算部99では、以下の手順で前記搬送部の搬送速度の許容値が算出される。
図8は、本発明を具現化する形態の別の一例を示すフロー図であり、マーキング対象物10上に所定の描画パターンを繰り返しマーキングするための、搬送速度の許容値を算出する一連のフローが、ステップ毎に示されている。
先ず、仮の搬送速度Vpを設定する(s201)。
次に、送りピッチPXと、仮の搬送速度Vpから、繰り返しマーキングに費やせる時間TSを算出する(s202)。この時間TSは、繰り返しマーキングのインターバル時間(いわゆる、タクトタイム)となり、この時間毎に繰り返しマーキング動作が実行される。
次に、マーキングユニット4が一列の描画パターン群を順次マーキングするために必要な時間TYを算出する(s203)。この時間TYは、Y軸スライダー61が停止状態から加速し、等速移動し、減速し、停止するまでの合計時間である。
併せて、マーキングユニット4が一列の描画パターン群を繰り返しマーキングするために必要な時間TXを算出する(s204)。この時間TXは、X軸スライダー51が停止状態から加速し、等速移動し、減速し、停止するまでの合計時間TX1と、元の位置に戻るための時間TX2とを合算した時間となる。
次に、上記ステップで算出した時間TX,TYが、前記時間TSより小さいかどうかを比較し、インターバル時間内に各マーキング動作が完了するかどうかを判断する(s205)。
そして、ステップs205で、前記時間TX,TYが、前記時間TSより小さいと判断されれば、その時の仮の搬送速度Vpの値を、搬送速度の許容値とし、実際の搬送速度VSとして設定する。
一方、前記時間TX,TYのいずれかが前記時間TSより大きいと判断されれば、仮の搬送速度Vpを小さい値に変更し(s211)、前記ステップs202〜s205を繰り返す。
図9は、本発明を具現化する形態の別の一例におけるタイムチャート図である。図9は、横軸を時間tとし、縦軸をY軸スライダー61の速度、X軸スライダー51の速度とし、マーキングユニット4のマーキング可能エリアの中心位置が図6(a)に示す軌跡を描くように移動する場合の、Y軸スライダー61の動作と、X軸スライダー51の動作が示されている。図9に示すタイムチャートは、図6(a)を用いて上述した形態に対応するものである。マーキング対象物10の搬送速度をVSとすると、X軸スライダーと、Y軸スライダーとは、下記の様に制御される。
時刻t1にて、アライメントマークを読み取り、アライメントマークの現在位置と、基準位置との距離を測定する。
時刻t2からY軸スライダーをY方向に加速させ、時刻t4で等速移動に切り替える。
時刻t4から時刻t5まで、Y軸スライダーを等速移動させる。
時刻t5からY軸スライダーを減速させ、時刻t7で停止させる。
時刻t7から次のマーク観察時刻t11まで、Y軸スライダーを待機させる。
一方、時刻t3からX軸スライダーを加速させ、時刻t4で等速移動に切り替える。
時刻t5からX軸スライダーを減速させ、時刻t6で停止させる。
その後、X軸スライダーを逆方向に移動させ、時刻t8で待機位置に戻して停止させる。
次のマーク観察時刻t11の後、時刻t12からY軸スライダーを逆方向に加速させ、時刻t13で等速移動に切り替える。
一方、時刻t12からX軸スライダーを加速させ、時刻t14で等速移動に切り替える。
なお、時刻t4から時刻t5の間に、マーキングユニットにて、マーキング対象物にマーキングが行われる。
なお、時刻t8,t11のタイミングは、実際の運用においては、同時でも良いし、前後しても良い。例えば、時刻t7の直後に時刻t12に示したY軸スライダー61の加速を開始させ、時刻t8の直後に時刻t13に示したX軸スライダー51の加速を開始させる形態が例示できる。この形態の場合、マーキングユニット4は、当該中心位置が図6(b)に示すような軌跡を描くように移動を繰り返し、連続搬送されるマーキング対象物10上の所定の位置に、描画パターンをマーキングできる。
一方、時刻t6に示す、X軸スライダー51の戻り移動のための加速を、時刻t7に示すY軸スライダー61の減速完了後に開始させ、時刻t8に示すX軸スライダー51の戻り移動のための減速完了まで、Y軸スライダー61を静止状態にさせる形態が例示できる。この形態の場合、マーキングユニット4は、当該中心位置が図5に示すような軌跡を描くように移動を繰り返し、連続搬送されるマーキング対象物10上の所定の位置に、描画パターンをマーキングできる。
いずれの場合も、一列の描画パターン群をマーキングする間、マーキングユニット4は、マーキング対象物10の搬送方向に相対移動速度がないので「ぶれ」が生じない。
[バリエーション]
図10は、本発明を具現化する別の形態の一例を示す斜視図である。図10に示すマーキング装置1aは、マーキングユニット4をx方向及びy方向に移動させる、マーキングユニット第一移動部5と、マーキングユニット第二移動部6とが、図1に示すマーキング装置1と形態が異なる。マーキング装置1aにおけるマーキングユニット第一移動部5aは、筐体フレーム11の上に取り付けられたX軸スライダーユニット50aと、X軸スライダー51aとを含んで構成されている。
マーキングユニット第一移動部5aは、X軸スライダーユニット50aと平行となるように、筐体フレーム11の上に取り付けられたX軸補助スライダーユニット50bと、X軸補助スライダー51bとを含んで構成されている。
マーキングユニット第二移動部6は、X軸スライダー51aと、X軸補助スライダー51bの上に取り付けられたY軸スライダーユニット60と、Y軸スライダー61とを含んで構成されている。
Y軸スライダーユニット60は、X軸スライダー51aとX軸補助スライダー51b上に支柱13を介して取り付けられており、マーキング対象物10とz方向の距離を一定に保ちながら、x方向に移動できるように取り付けられている。Y軸スライダーユニット60は、y方向に移動可能なY軸スライダー61が含まれて構成されており、外部からの制御信号に基づいて、Y軸スライダー61を所定の位置に移動・静止させることができる。
マーキングユニット4は、マーキングユニット第二移動部6のY軸スライダー61に取り付けられている。そのため、マーキングユニット4は、x方向とy方向の一方又は双方に、独立して移動することができる。
その他の機器や、システム構成は、図1及び図2を用いて示した形態と同じである。そのため、マーキング装置1aは、上述のマーキング装置1と同様に、連続的に搬送されるマーキング対象物10に対して、所定の描画パターンを、搬送方向の相対移動速度に起因する「ぶれ」のない状態で連続的にマーキングすることができる。
[別のマーキングユニット例]
上述の説明においては、マーキングユニット4に用いる描画パターン生成部41は、パターン表示器40mとして、DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)を用いて構成する例を示して説明した。しかし、パターン表示器40mは、他の方式でも良く、例えば透過式液晶マスク方式のパターン表示器を用いることができる。この場合、Y軸スライダー61とマーキングユニットの間に、もう1つY軸スライダー61bを配置し、マーキング中にもう1つのY軸スライダー61bをY軸スライダー61と逆方向に同じ速度で移動させてマーキングするような、マーキング位置補正部を構成する。そうすることで、マーキング対象物10上の同じ場所に所定時間、描画パターンに対応したエネルギーを照射し続けるように位置補正し、本発明を適用したマーキングを行うことができる。

1 マーキング装置
1a マーキング装置
2 搬送部(x方向)
4 マーキングユニット
5 マーキングユニット第一移動部(x方向)
6 マーキングユニット第二移動部(y方向)
7 マーク撮像部
9 制御部
10 マーキング対象物
10v 搬送方向
10z マーキング対象物
11 筐体フレーム
12 支柱
13 支柱
15 描画パターン(従来:静止OK)
16 描画パターン(従来:搬送中NG)
17 描画パターン(本願:搬送中OK)
18 描画パターン(本願:搬送速すぎ:NG)

20z 載置台
21 ローラ
21m モータ
22 搬送量検出器
40 描画パターン生成部
40a 光源
40b レーザビーム
40c DMDミラー
40v1 矢印(マーキングユニットの相対移動方向・往路)
40v2 矢印(マーキングユニットの相対移動方向・復路)
41 描画パターン生成部
41a UVランプ
41b UV光線
41c 液晶マスク
42 描画パターンに対応した光線
43 光学部品
43m ミラー
43a リレーレンズ
43b リレーレンズ
44 描画パターンに対応した光線
45 マーキング位置補正部(ガルバノミラー等)
46 fθレンズ
47 マーキング用光線
47a
48v1 矢印(往路マーキング)
48v2 矢印(復路待機位置へ移動)
48v3 矢印(復路マーキング)
48v4 矢印(往路待機位置へ移動)
48z1 往路マーキング前待機位置
48z2 往路マーキング後停止位置
48z3 復路マーキング前待機位置
48z4 復路マーキング後停止位置
50 X軸スライダーユニット
51 X軸スライダー
50a X軸スライダーユニット
51a X軸スライダー
50b X軸補助スライダーユニット
51b X軸補助スライダー
60 Y軸スライダーユニット
61 Y軸スライダー
62 位置検出器
71 撮像カメラ
72 撮像カメラ
76a 位置決め基準用マーク
76b 位置決め基準用マーク(2マークアライメント用)
77a 位置決め基準用マーク
77b 位置決め基準用マーク(2マークアライメント用)
91 マーキング位置重ね合わせ制御部
93 同期移動制御部
94 描画予定位置登録部
95 統括制御部
97 マーク位置検出部
98 マーク角度検出部
99 搬送速度演算部
98b 複数のマーク位置に基づく角度検出部
PX 送りピッチ
LY 両端ピッチ
TS 繰り返しマーキングに費やせる時間
TX 一列の描画パターン群を繰り返しマーキングするために必要な時間
TY 一列の描画パターン群を順次マーキングするために必要な時間
Vp 仮の搬送速度
VS マーキング対象物の搬送速度
VX マーキングユニットの移動速度(x方向)
VY マーキングユニットの移動速度(y方向)

Claims (10)

  1. マーキング対象物に描画パターンをマーキングするマーキング装置において、
    前記マーキング対象物を第一の方向に連続搬送させる搬送部と、
    前記マーキング対象物を前記第一の方向に搬送した量を検出する搬送量検出器と、
    前記マーキング対象物に向けて、前記描画パターンに対応するマーキング用光線を照射するマーキングユニットと、
    前記マーキングユニットを前記第一の方向に移動させるマーキングユニット第一移動部とを備え、
    前記搬送量検出器で検出された単位時間当たりに前記マーキング対象物を搬送した量に基づいて、前記マーキングユニット第一移動部を前記第一の方向と同じ方向に同じ量を移動させる、同期移動制御部とを備え、
    前記マーキングユニットを前記第一の方向と交差する第二の方向に移動させるマーキングユニット第二移動部と、
    前記マーキングユニットの第二の方向の位置を検出する位置検出器と、
    前記マーキング用光線を照射する位置を変更して前記マーキング対象物上の同じ位置に前記マーキング用光線が照射されるように補正する、マーキング位置補正部とを備え、
    前記マーキングユニットが前記第二の方向に移動している間に、
    前記位置検出器で検出された前記マーキングユニットの第二の方向の位置に基づいて、
    前記マーキング位置補正部におけるずらし量を制御して、前記マーキング対象物上の第二の方向の同じ位置に前記マーキング用光線を所定時間照射させる、
    マーキング位置重ね合わせ制御部を備え、
    前記マーキング位置重ね合わせ制御部及び前記同期移動制御部を制御して、
    前記マーキング対象物を前記第一の方向に連続搬送しつつ、
    前記マーキング対象物上の第一の方向及び第二の方向の同じ位置に、前記マーキング用光線を所定時間照射させる統括制御部を備えた
    ことを特徴とするマーキング装置。
  2. 前記マーキング対象物には位置決め基準用マークが付与されており、
    前記位置決め基準用マークの位置に対するマーキングすべき描画パターンの相対位置をマーキング予定位置として登録しておく描画予定位置登録部と、
    前記位置決め基準用マークを撮像するマーク撮像部と
    前記マーク撮像部で撮像された前記位置決め基準用マークの位置情報を検出するマーク位置検出部とを備え、
    前記統括制御部は、前記マーク撮像部と前記マーキングユニットとの間隔と、前記マーク位置検出部で検出された位置決め基準用マークの位置情報に基づいて、前記マーキング位置重ね合わせ制御部及び前記同期移動制御部を制御する
    ことを特徴とする、請求項1に記載のマーキング装置。
  3. 前記マーク撮像部で撮像された前記位置決め基準用マークの角度情報を検出するマーク角度検出部をさらに備え、
    前記マーキングユニットは、
    前記マーキング予定位置に対して、前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせて照射するマーキング位置シフト機能をさらに備え、
    前記統括制御部は、
    前記マーク撮像部と前記マーキングユニットとの間隔と、
    前記マーク位置検出部で検出された位置決め基準用マークの位置情報と、
    前記マーク角度検出部で検出された位置決め基準用マークの角度情報に基づいて、
    描画パターン毎に前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせ、前記マーキング位置重ね合わせ制御部及び前記同期移動制御部を制御する
    ことを特徴とする、請求項2に記載のマーキング装置。
  4. 前記マーキング対象物には複数の位置決め基準用マークが付与されており、
    前記マーク位置検出部は前記複数の位置決め基準用マークの位置情報を検出し、
    前記マーク撮像部で撮像された前記複数の位置決め基準用マークの位置情報に基づいて、当該位置決め基準用マークの角度情報を検出する、複数のマーク位置に基づく角度検出部をさらに備え、
    前記マーキングユニットは、
    前記マーキング予定位置に対して、前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせて照射するマーキング位置シフト機能をさらに備え
    前記統括制御部は、
    前記マーク撮像部と前記マーキングユニットの間隔と、
    前記マーク位置検出部で検出された位置決め基準用マークの位置情報と、
    前記複数のマーク位置に基づく角度検出部で検出された位置決め基準用マークの角度情報に基づいて、
    描画パターン毎に前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせ、前記マーキング位置重ね合わせ制御部及び前記同期移動制御部を制御する
    ことを特徴とする、請求項2に記載のマーキング装置。
  5. 前記搬送部の搬送速度を演算する搬送速度演算部をさらに備え、
    前記描画予定位置登録部には、
    前記複数配列して登録されたマーキング予定位置のうち、
    第一の方向の方向に繰り返しマーキングする間隔を送りピッチとして登録する、送りピッチ登録部と、
    第二の方向に順次マーキングされる最初の描画パターンと最後の描画パターンとの間隔を両端描画パターン間隔として登録する、両端描画パターン間隔登録部とが備えられており、
    前記搬送速度演算部は、
    前記送りピッチと、前記両端描画パターン間隔と、
    前記マーキングユニット第二移動部における順次マーキングのために要する時間と、
    前記マーキングユニット第一移動部における繰り返しマーキングのために要する時間とに基づいて前記搬送部の搬送速度の許容値を算出し、
    前記統括制御部は、
    当該算出された搬送速度の許容値を前記搬送部の搬送速度として設定し、繰り返しマーキングする機能を備えている
    ことを特徴とする、請求項2〜4に記載のマーキング装置。
  6. マーキング対象物に描画パターンをマーキングするマーキング方法において、
    前記マーキング対象物を第一の方向に連続搬送させる搬送ステップと、
    前記マーキング対象物を第一の方向に搬送した量を検出する、搬送量検出ステップとを有し、
    前記マーキング対象物に向けて、前記描画パターンに対応するマーキング用光線を照射するマーキングユニットを用い、
    前記マーキングユニットを前記第一の方向に移動させるマーキングユニット第一移動ステップとを有し、
    前記搬送量検出ステップで検出された単位時間当たりに前記マーキング対象物を搬送した量に基づいて、前記マーキングユニット第一移動ステップにおける前記第一の方向と同じ方向に同じ量を移動させる、同期移動制御ステップとを有し
    前記マーキングユニットを前記第一の方向と交差する第二の方向に移動させるマーキングユニット第二移動ステップと、
    前記マーキングユニットの第二の方向の位置を検出する位置検出ステップと、
    前記マーキング用光線を照射する位置を変更して前記マーキング対象物上の同じ位置に前記マーキング用光線が照射されるように補正する、マーキング位置補正ステップとを有し、
    前記マーキングユニットが前記第二の方向に移動している間に、
    前記位置検出ステップで検出された前記マーキングユニットの第二の方向の位置に基づいて、前記マーキング位置補正ステップにおけるずらし量を制御して、前記マーキング対象物上の第二の方向の同じ位置に前記マーキング用光線を所定時間照射させる、
    マーキング位置重ね合わせ制御ステップを有し、
    前記マーキング位置重ね合わせ制御ステップ及び前記同期移動制御ステップを統括制御して、
    前記マーキング対象物が前記第一の方向に連続搬送されている間に、
    前記マーキング対象物上の第一の方向及び第二の方向の同じ位置に、前記マーキング用光線を所定時間照射することを特徴とするマーキング方法。
  7. 前記マーキング対象物には位置決め基準用マークが付与されており、
    前記位置決め基準用マークの位置に対するマーキングすべき描画パターンの相対位置をマーキング予定位置として登録しておく描画予定位置登録ステップと、
    前記位置決め基準用マークを撮像するマーク撮像ステップと、
    前記マーク撮像ステップで撮像された前記位置決め基準用マークの位置情報を検出するマーク位置検出ステップとを有し、
    前記マーク撮像ステップで用いられるマーク撮像部とマーキングユニットとの間隔と、前記マーク位置検出ステップで検出された位置決め基準用マークの位置情報に基づいて、前記マーキング位置重ね合わせ制御ステップ及び前記同期移動制御ステップを統括制御する
    ことを特徴とする、請求項6に記載のマーキング方法。
  8. 前記マーク撮像ステップで撮像された前記位置決め基準用マークの角度情報を検出するマーク角度検出ステップをさらに備え、
    前記マーキングユニットは、
    前記マーキング予定位置に対して、前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせて照射するマーキング位置シフト機能をさらに有し、
    前記マーク撮像部と前記マーキングユニットとの間隔と、
    前記マーク位置検出ステップで検出された位置決め基準用マークの位置情報と、
    前記マーク角度検出ステップで検出された位置決め基準用マークの角度情報に基づいて、
    描画パターン毎に前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせ、前記マーキング位置重ね合わせ制御ステップ及び前記同期移動制御ステップを統括制御する
    ことを特徴とする、請求項7に記載のマーキング方法。
  9. 前記マーキング対象物には複数の位置決め基準用マークが付与されており、
    前記マーク位置検出ステップでは、前記複数の位置決め基準用マークの位置情報を検出し、
    前記マーク撮像ステップで撮像された前記複数の位置決め基準用マークの位置情報に基づいて、当該位置決め基準用マークの角度情報を検出するマーク角度検出ステップをさらに備え、
    前記マーキングユニットは、
    前記マーキング予定位置に対して、前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせて照射するマーキング位置シフト機能をさらに有し、
    前記マーク撮像部と前記マーキングユニットの間隔と、
    前記マーク位置検出ステップで検出された位置決め基準用マークの位置情報と、
    前記マーク角度検出ステップで検出された位置決め基準用マークの角度情報に基づいて、
    描画パターン毎に前記マーキング用光線を照射する位置を所定の方向に所定量シフトさせ、前記マーキング位置重ね合わせ制御ステップ及び前記同期移動制御ステップを統括制御する
    ことを特徴とする、請求項7に記載のマーキング方法。
  10. 前記搬送ステップの搬送速度を演算する搬送速度演算ステップをさらに有し、
    前記描画予定位置登録ステップでは、
    前記複数配列して登録されたマーキング予定位置のうち、
    第一の方向の方向に繰り返しマーキングする間隔を送りピッチとして登録する、送りピッチ登録ステップと、
    第二の方向に順次マーキングされる最初の描画パターンと最後の描画パターンとの間隔を両端描画パターン間隔として登録する、両端描画パターン間隔登録ステップとが備えられており、
    前記搬送速度演算ステップは、
    前記送りピッチと、前記両端描画パターン間隔と、
    前記マーキングユニット第二移動ステップにおける順次マーキングのために要する時間と、
    前記マーキングユニット第一移動ステップにおける繰り返しマーキングのために要する時間とに基づいて前記搬送ステップの搬送速度の許容値を算出し、
    当該算出された搬送速度の許容値を前記搬送ステップの搬送速度として設定し、繰り返しマーキングする機能を備えている
    ことを特徴とする、請求項7〜9に記載のマーキング方法。
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