特許 7310686 レーザ刻印装置、レーザ刻印システム及びレーザ刻印方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-10

(45)【発行日】2023-07-19

(54)【発明の名称】レーザ刻印装置、レーザ刻印システム及びレーザ刻印方法

(51)【国際特許分類】

   B22C 9/02 20060101AFI20230711BHJP

   B22C 9/12 20060101ALI20230711BHJP

   B22D 45/00 20060101ALI20230711BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20230711BHJP

【ＦＩ】

B22C9/02 101Z

B22C9/12 Z

B22D45/00 A

B23K26/00 B

B23K26/00 Q

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020067753

(22)【出願日】2020-04-03

(65)【公開番号】P2021159988

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2022-04-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100161425

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 鉄平

(72)【発明者】

【氏名】朝岡 康明

(72)【発明者】

【氏名】小倉 和憲

(72)【発明者】

【氏名】石川 敏之

(72)【発明者】

【氏名】杉野 剛大

【審査官】中西 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－０１５３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１４５２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７５１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０３５９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１４４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－１６７５０７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０８－２３８５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２６３８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１０２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－００７２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１３６８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３０９５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０１６７６８９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００９－２４１１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１５６６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－００９１０１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０５３２９９８５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｃ １／００－２５／００

Ｂ２３Ｋ ２６／００－２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋳型を搬送する搬送ラインに設けられ、前記搬送ライン上の鋳型に対して識別子を刻印するレーザ刻印装置であって、
レーザ光を前記鋳型へ照射して前記鋳型に前記識別子を刻印するヘッドと、
内部に前記ヘッドが収容される作業空間を画成し、前記作業空間と連通する搬入口及び搬出口を有し、前記鋳型が前記搬入口及び前記搬出口を介して前記作業空間に搬入出されるように前記搬送ラインに設けられる遮光ケースと、
前記搬入口及び前記搬出口の何れか一方に設けられる開閉可能な遮光ゲートと、
前記ヘッド及び前記遮光ゲートの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記遮光ケースは、前記ヘッドにより照射される前記レーザ光に対して遮光性を有し、
前記制御部は、前記鋳型が前記作業空間に搬入されたことに応じて前記遮光ゲートを閉とするとともに前記ヘッドに前記鋳型への刻印動作を開始させ、前記刻印動作が終了したことに応じて前記遮光ゲートを開とする、
レーザ刻印装置。

【請求項2】

前記遮光ゲートは前記搬入口に設けられ、
前記搬出口に設けられる別の遮光ゲートをさらに備え、
前記制御部は、前記鋳型が前記作業空間に搬入されたことに応じて前記遮光ゲート及び前記別の遮光ゲートを閉とするとともに前記ヘッドに前記鋳型への刻印動作を開始させ、前記刻印動作が終了したことに応じて前記遮光ゲート及び前記別の遮光ゲートを開とする、
請求項１に記載のレーザ刻印装置。

【請求項3】

前記搬入口及び前記搬出口が一つの開口で構成され、前記遮光ゲートは前記開口に設けられる、
請求項１に記載のレーザ刻印装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記搬送ラインの動作を制御するライン制御部と通信可能に構成され、
前記ライン制御部は、前記鋳型が前記作業空間へ搬入された場合に前記制御部へ搬入完了信号を送信し、
前記制御部は、前記ライン制御部から搬入完了信号を受信した後に前記遮光ゲートを閉とする、
請求項１に記載のレーザ刻印装置。

【請求項5】

前記制御部は、ヘッド制御部とゲート制御部とを有し、
前記ヘッド制御部は、前記刻印動作が完了した場合に前記ゲート制御部へ刻印完了信号を送信し、
前記ゲート制御部は、前記刻印完了信号を受信した後に前記遮光ゲートを開とする、
請求項１に記載のレーザ刻印装置。

【請求項6】

前記制御部は、ヘッド制御部とゲート制御部とを有し、
前記ヘッド制御部は、前記ヘッドが正常な動作をしない場合に前記ゲート制御部へ異常信号を送信し、
前記ゲート制御部は、前記異常信号を受信した場合に前記遮光ゲートを開とする、
請求項１に記載のレーザ刻印装置。

【請求項7】

前記制御部は、ヘッド制御部とゲート制御部とを有し、
前記搬送ラインの動作を制御するライン制御部は、前記識別子の刻印が不要な鋳型を搬入する信号を受信した場合に前記制御部へ通過信号を送信し、
前記ヘッド制御部は、前記通過信号を受信した場合には、前記識別子の刻印が不要な鋳型への刻印動作を前記ヘッドに開始させず、
前記ゲート制御部は、前記通過信号を受信した場合には、前記遮光ゲートを開とする、
請求項１に記載のレーザ刻印装置。

【請求項8】

前記遮光ケースに設けられる集塵機をさらに備える、請求項１に記載のレーザ刻印装置。

【請求項9】

前記レーザ刻印装置は、
レーザ光を発生させる光源と、
前記光源から前記ヘッドへレーザ光を伝搬するケーブルと、
前記ケーブルを被覆する被覆部材と、
前記ケーブル及び被覆部材を支持する支持部材と、
をさらに備える、請求項１に記載のレーザ刻印装置。

【請求項10】

鋳型を搬送する搬送ラインと、
前記搬送ライン上の前記鋳型へレーザ光を照射して前記鋳型に識別子を刻印するヘッドと、
内部に前記ヘッドが収容される作業空間を画成し、前記作業空間と連通する搬入口及び搬出口を有し、前記鋳型が前記搬入口及び前記搬出口を介して前記作業空間に搬入出されるように前記搬送ラインに設けられる遮光ケースと、
前記搬入口及び前記搬出口の何れか一方に設けられる開閉可能な遮光ゲートと、
前記ヘッド及び前記遮光ゲートの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記遮光ケースは、前記ヘッドにより照射される前記レーザ光に対して遮光性を有し、
前記制御部は、前記鋳型が前記作業空間に搬入されたことに応じて前記遮光ゲートを閉とするとともに前記ヘッドに鋳型への刻印動作を開始させ、前記刻印動作が終了したことに応じて前記遮光ゲートを開とする、
レーザ刻印システム。

【請求項11】

鋳型を搬送する搬送ライン上の鋳型に対して識別子を刻印するレーザ刻印方法であって、
前記識別子を刻印するための作業空間を内部に画成した遮光ケースであって前記作業空間と連通する搬入口及び搬出口を有する遮光ケースの前記作業空間へ前記鋳型を搬入するステップと、
前記鋳型が前記作業空間に搬入されたことに応じて前記搬入口及び前記搬出口の何れか一方に設けられる開閉可能な遮光ゲートを閉とするステップと、
前記遮光ゲートが閉とされたことに応じて前記鋳型への刻印動作を開始するステップと、
前記刻印動作が終了したことに応じて前記遮光ゲートを開とするステップと、
を備え、
前記遮光ケースは、レーザ光に対して遮光性を有する、
レーザ刻印方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザ刻印装置、レーザ刻印システム及びレーザ刻印方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、文字や番号などの識別子を鋳型に彫り込むレーザ刻印装置と、鋳型の造型機から鋳型を搬送する搬送装置とを備える鋳造設備を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－１５３９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の鋳造設備において、レーザ刻印装置を搬送装置に設け、搬送中の鋳型に対してレーザ刻印装置で識別子を刻印することが考えられる。このとき、レーザ光が周囲環境へ与える影響を考慮し、レーザ刻印装置の作業空間を遮光部材で覆うことが考えられる。しかしながら、レーザ刻印装置の作業空間への鋳型の搬入出口が必要になるため、レーザ刻印装置の作業空間を遮光部材で完全に覆うことは困難である。本開示は、搬送ライン上の鋳型に対してレーザ光で識別子を刻印する場合に、作業空間から外部へのレーザ光の漏れを抑制できる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面に係るレーザ刻印装置は、鋳型を搬送する搬送ラインに設けられ、搬送ライン上の鋳型に対して識別子を刻印するレーザ刻印装置であって、レーザ光を鋳型へ照射して鋳型に識別子を刻印するヘッドと、内部にヘッドが収容される作業空間を画成し、作業空間と連通する搬入口及び搬出口を有し、鋳型が搬入口及び搬出口を介して作業空間に搬入出されるように搬送ラインに設けられる遮光ケースと、搬入口及び搬出口の何れか一方に設けられる開閉可能な遮光ゲートと、ヘッド及び遮光ゲートの動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、鋳型が作業空間に搬入されたことに応じて遮光ゲートを閉とするとともにヘッドに鋳型への刻印動作を開始させ、刻印動作が終了したことに応じて遮光ゲートを開とする。

【0006】

このレーザ刻印装置では、鋳型は、搬送ラインによって遮光ケースの搬入口へ搬入される。鋳型が遮光ケースの内部の作業空間へ搬入されると、搬入口及び搬出口の何れか一方に設けられる遮光ゲートが閉にされるとともに鋳型への刻印動作が開始される。刻印動作が終了すると遮光ゲートが開にされる。このように、鋳型が搬送される場合は遮光ゲートが開にされ、レーザ光が照射される場合は遮光ゲートが閉にされる。これにより、レーザ刻印装置は、搬送ライン上の鋳型に対してレーザ光で識別子を刻印する場合に、作業空間から外部へのレーザ光の漏れを抑制できる。

【0007】

一実施形態においては、遮光ゲートは搬入口に設けられ、搬出口に設けられる別の遮光ゲートをさらに備え、制御部は、鋳型が作業空間に搬入されたことに応じて遮光ゲート及び別の遮光ゲートを閉とするとともにヘッドに鋳型への刻印動作を開始させ、刻印動作が終了したことに応じて遮光ゲート及び別の遮光ゲートを開としてもよい。この場合、搬入口及び搬出口にそれぞれ遮光ゲートが設けられるため、レーザ刻印装置は、搬入口及び搬出口の何れか一方にのみ遮光ゲートが設けられる場合と比べて、作業空間から外部へのレーザ光の漏れを一層抑制できる。

【0008】

一実施形態においては、搬入口及び搬出口が一つの開口で構成され、遮光ゲートは開口に設けられてもよい。

【0009】

一実施形態においては、制御部は、搬送ラインの動作を制御するライン制御部と通信可能に構成され、ライン制御部は、鋳型が作業空間へ搬入された場合に制御部へ搬入完了信号を送信し、制御部は、ライン制御部から搬入完了信号を受信した後に遮光ゲートを閉としてもよい。この場合、レーザ刻印装置は、搬送ライン上の鋳型が遮光ゲートと干渉することを回避できる。

【0010】

一実施形態においては、制御部は、ヘッド制御部とゲート制御部とを有し、ヘッド制御部は、刻印動作が完了した場合にゲート制御部へ刻印完了信号を送信し、ゲート制御部は、刻印完了信号を受信した後に遮光ゲートを開としてもよい。この場合、レーザ刻印装置は、ヘッドの刻印動作が完了した後に遮光ゲートを開とできる。

【0011】

一実施形態においては、制御部は、ヘッド制御部とゲート制御部とを有し、ヘッド制御部は、ヘッドが正常な動作をしない場合にゲート制御部へ異常信号を送信し、ゲート制御部は、異常信号を受信した場合に遮光ゲートを開としてもよい。この場合、レーザ刻印装置は、ヘッドの不具合が鋳型の搬送に影響を与えることを回避できる。

【0012】

一実施形態においては、制御部は、ヘッド制御部とゲート制御部とを有し、ライン制御部は、識別子の刻印が不要な鋳型を搬入する信号を受信した場合に制御部へ通過信号を送信し、ヘッド制御部は、通過信号を受信した場合には、識別子の刻印が不要な鋳型への刻印動作をヘッドに開始させず、ゲート制御部は、通過信号を受信した場合には、遮光ゲートを開としてもよい。この場合、レーザ刻印装置は、識別子の刻印が不要な鋳型に対する刻印動作を省略できるので、レーザ光を発生させる光源及びヘッドの寿命を縮めることを防止できる。

【0013】

一実施形態においては、遮光ケースに設けられる集塵機をさらに備えてもよい。この場合、レーザ刻印装置は、刻印動作で発生する煙などによるレーザ光の減衰を抑制し、刻印の精度が低下することを抑制できる。

【0014】

一実施形態においては、レーザ刻印装置は、レーザ光を発生させる光源と、光源からヘッドへレーザ光を伝搬するケーブルと、ケーブルを被覆する被覆部材と、ケーブル及び被覆部材を支持する支持部材と、をさらに備えてもよい。この場合、被覆部材及び支持部材によりケーブルに発生する曲げ応力が抑制されるので、レーザ刻印装置は、被覆部材及び支持部材を備えない場合と比べて、ケーブルの劣化を抑制できる。

【0015】

本開示の他の側面に係るレーザ刻印システムは、鋳型を搬送する搬送ラインと、搬送ライン上の鋳型へレーザ光を照射して鋳型に識別子を刻印するヘッドと、内部にヘッドが収容される作業空間を画成し、作業空間と連通する搬入口及び搬出口を有し、鋳型が搬入口及び搬出口を介して作業空間に搬入出されるように搬送ラインに設けられる遮光ケースと、搬入口及び搬出口の何れか一方に設けられる開閉可能な遮光ゲートと、ヘッド及び遮光ゲートの動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、鋳型が作業空間に搬入されたことに応じて遮光ゲートを閉とするとともにヘッドに鋳型への刻印動作を開始させ、刻印動作が終了したことに応じて遮光ゲートを開とする。

【0016】

このレーザ刻印システムでは、鋳型は、搬送ラインによって遮光ケースの搬入口へ搬入される。鋳型が遮光ケースの内部の作業空間へ搬入されると、搬入口及び搬出口の何れか一方に設けられる遮光ゲートが閉にされ、鋳型への刻印動作が開始される。刻印動作が終了すると遮光ゲートが開にされる。このように、鋳型が搬送される場合は遮光ゲートが開にされ、レーザ光が照射される場合は遮光ゲートが閉にされる。これにより、レーザ刻印システムは、搬送ライン上の鋳型に対してレーザ光で識別子を刻印する場合に、作業空間から外部へのレーザ光の漏れを抑制できる。

【0017】

本開示の他の側面に係るレーザ刻印方法は、鋳型を搬送する搬送ライン上の鋳型に対して識別子を刻印するレーザ刻印方法であって、鋳型に対して識別子を刻印する作業空間を内部に画成する遮光ケースであって作業空間と連通する搬入口及び搬出口を有する遮光ケースの作業空間へ鋳型を搬入するステップと、鋳型が作業空間に搬入されたことに応じて搬入口及び搬出口の何れか一方に設けられる開閉可能な遮光ゲートを閉とするステップと、遮光ゲートが閉とされたことに応じて鋳型への刻印動作を開始するステップと、刻印動作が終了したことに応じて遮光ゲートを開とするステップと、を備える。

【0018】

このレーザ刻印方法では、鋳型は遮光ケースの搬入口へ搬送される。遮光ゲートは、鋳型が作業空間に搬入されたことに応じて閉とされる。鋳型への刻印動作は、遮光ゲートが閉とされたことに応じて開始される。遮光ゲートは、鋳型への刻印動作が終了したことに応じて開とされる。このように、鋳型が搬送される場合には遮光ゲートは開にされ、レーザ光が照射される場合には遮光ゲートは閉にされる。これにより、レーザ刻印方法は、搬送ライン上の鋳型に対してレーザ光で識別子を刻印する場合に、作業空間から外部へのレーザ光の漏れを抑制できる。

【発明の効果】

【0019】

本開示によれば、搬送ライン上の鋳型に対してレーザ刻印装置で識別子を刻印する場合に、作業空間から外部へのレーザ光の漏れを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態に係るレーザ刻印装置が備わる鋳造システムの一例を概略的に示す構成図である。

【図2】レーザ刻印装置の構成の一例を示す断面図である。

【図3】レーザ刻印装置の動作を示すフローチャートである。

【図4】異常信号を受信するレーザ刻印装置の動作を示すフローチャートである。

【図5】通過信号を受信するレーザ刻印装置の動作を示すフローチャートである。

【図6】レーザ刻印装置の他の構成の一例を示す断面図である。

【図7】遮光ケースに一つの開口が設けられるレーザ刻印装置の構成の一例を示す断面図である。

【図8】遮光ケースに集塵機が設けられるレーザ刻印装置の構成の一例を示す断面図である。

【図9】ケーブルを被覆する被覆部材と支持部材の構成の一例を示す概要図である。

【図10】遮光ゲートが搬入口にのみ設けられるレーザ刻印装置の構成の一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。図中において示されるＸ方向及びＹ方向は水平方向を示し、Ｚ方向は鉛直方向を示す。

【0022】

［鋳造システムの一例］
図１は、実施形態に係るレーザ刻印装置が備わる鋳造システムの一例を概略的に示す構成図である。図１に示される鋳造システム１は、鋳物を製造するためのシステムである。鋳造システム１は、造型機２、搬送ライン３、レーザ刻印装置４、注湯機５、及び、ライン制御部６を備える。

【0023】

造型機２は、鋳型Ｍを製造する装置である。造型機２は、鋳枠Ｆを用いて鋳型Ｍを形成する。造型機２は、ライン制御部６と通信可能に接続される。造型機２は、ライン制御部６から造型開始信号を受信した場合、造型エリアにおいて鋳型Ｍの製造を開始する。造型機２は、模型が配置された鋳枠Ｆ内に砂（生型砂）を投入し、鋳枠Ｆ内の砂を加圧して固める。造型機２は、固められた砂から模型を取り出すことにより鋳型Ｍを形成する。造型機２は、造型結果信号をライン制御部６に送信する。造型結果信号は、造型機２が正常に動作したか否かを示す信号である。

【0024】

搬送ライン３は、鋳型を搬送する設備である。搬送ライン３は、造型機２から鋳型Ｍを受け取り、注湯機５に向けて鋳型Ｍを搬送する。搬送ライン３は、例えば、ローラコンベヤ、レール、鋳型Ｍ及び鋳枠Ｆが載置されレール上を走行する台車、造型機２側に配置されたプッシャ装置、及び、注湯機５側に配置されたクッション装置などを有する。ローラコンベヤ又はレールは、造型機２から注湯機５に向けて直線状に延びる。ローラコンベヤ又はレールは、直線状に延びる場合に限定されず、例えば階段状に延びてもよい。ローラコンベヤ又はレールは、造型機２と注湯機５との間で一筆書き状に延びてもよい。搬送ライン３は、ローラコンベヤ又はレール上に等間隔で配列された複数の鋳型Ｍ及び鋳枠Ｆを造型機２から注湯機５に向けて順次搬送する。搬送ライン３は、間欠駆動され、鋳型Ｍ及び鋳枠Ｆを所定の枠分ずつ搬送する。所定の枠分は１枠でもよいし複数枠でもよい。搬送ライン３は、ライン制御部６と通信可能に接続される。搬送ライン３は、ライン制御部６から枠送り信号を受信すると、複数の鋳型Ｍ及び鋳枠Ｆを所定の枠分搬送する。搬送ライン３は、所定の枠分の搬送を完了すると、ライン制御部６に枠送り完了信号を送信する。搬送ライン３は、搬送された鋳型Ｍ及び鋳枠Ｆの位置決めを完了したときに、ライン制御部６に枠送り完了信号を送信してもよい。

【0025】

レーザ刻印装置４は、搬送ライン３に設けられ、搬送ライン３上の鋳型Ｍに対してレーザ光を照射して識別子を刻印する。レーザ刻印装置４は、ライン制御部６と通信可能に接続され得る。レーザ刻印装置４、搬送ライン３及びライン制御部６は、協働して動作する場合、レーザ刻印システム７を構成する。レーザ刻印装置４の詳細は後述する。

【0026】

注湯機５は、鋳型Ｍに溶湯を流し込む装置である。注湯機５は、ライン制御部６と通信可能に接続される。注湯機５は、ライン制御部６から枠送り完了信号を受信した場合、注湯エリアに位置する鋳型Ｍを注湯対象として、当該鋳型Ｍに溶湯を流し込む。注湯機５は、ライン制御部６から鋳型情報を受信し、鋳型情報に基づいた条件で注湯を行う。注湯された鋳型Ｍは、搬送ライン３により後工程を行うエリアへと搬送される。

【0027】

造型機２と注湯機５との間には、中子セット場Ｗが設けられてもよい。中子セット場Ｗには、作業者が駐留しており、鋳型Ｍに中子をセットする。または、装置が鋳型Ｍに中子を自動でセットしてもよい。

【0028】

ライン制御部６は、鋳造システム１を統括制御するコントローラである。ライン制御部６は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）として構成される。ライン制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＡＭ（RandomAccess Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリと、タッチパネル、マウス、キーボード、ディスプレイなどの入出力装置と、ネットワークカードなどの通信装置とを含むコンピュータシステムとして構成されてもよい。ライン制御部６は、メモリに記憶されているコンピュータプログラムに基づくプロセッサの制御のもとで各ハードウェアを動作させることにより、ライン制御部６の機能を実現する。

【0029】

［レーザ刻印装置の詳細］
図２は、レーザ刻印装置の構成の一例を示す断面図である。図２に示されるように、レーザ刻印装置４は、ヘッド１０、遮光ケース２０、遮光ゲート３０、遮光ゲート３１、及び、制御部４０を備える。

【0030】

ヘッド１０は、レーザ光Ｌを鋳型Ｍへ照射して、鋳型に識別子を刻印する。識別子とは対象物に付与される文字、数字又は記号などのことであり、刻印するとは、文字、数字又は記号などを鋳型に付与することである。以下では、鋳型Ｍに対して彫り込みをする場合を一例として説明する。

【0031】

ヘッド１０は、レーザ光Ｌを任意の位置で集束させる部品である。ヘッド１０は、レーザ光を発生させる光源１２（図９参照）に接続される。ヘッド１０は、一例として、ガルバノミラー（不図示）及び集束レンズ（不図示）を有し、レーザ光Ｌの照射位置及び焦点位置を調整する。ヘッド１０は、レーザ光Ｌの焦点位置を鋳型Ｍの表面の任意の位置に集束させて識別子を刻印する。

【0032】

ヘッド１０は、遮光ケース２０の内部に画成される作業空間Ｓに収容される。ヘッド１０は、作業空間Ｓに配置されたフレーム部材２１に支持される。ヘッド１０は、三軸駆動機構１１によって、ＸＹＺの３方向に移動することができる。このため、ヘッド１０は、三軸駆動機構１１によって作業空間Ｓに位置決めされ、その位置でレーザ光Ｌの照射位置及び焦点位置を調整して識別子を刻印することができる。

【0033】

遮光ケース２０は、作業空間Ｓと連通する搬入口２２及び搬出口２３を有する。遮光ケース２０は、搬入口２２及び搬出口２３を介して作業空間Ｓに鋳型Ｍが搬入出されるように搬送ライン３へ設けられる。例えば、搬送ライン３が直線である場合、搬入口２２と搬出口２３とは、対向するように遮光ケース２０に形成される。遮光ケース２０は、搬入口２２及び搬出口２３の対向方向が搬送ライン３の延在方向と一致するように搬送ライン３に設けられる。遮光ケース２０は、ヘッド１０により照射されるレーザ光Ｌに対して遮光性を有する。遮光ケース２０は、例えば、金属又は樹脂などの材質によって形成される。金属は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス、銅合金又は炭素鋼である。

【0034】

搬入口２２及び搬出口２３の何れか一方には、開閉可能な遮光ゲート３０が設けられる。図２の例においては、遮光ゲート３０は搬入口２２に設けられ、遮光ゲート３０とは別の遮光ゲート３１が搬出口２３に設けられる。遮光ゲート３０（３１）は、ヘッド１０により照射されるレーザ光Ｌに対して遮光性を有する。遮光ゲート３０（３１）は、例えば、金属又は樹脂などの材質によって形成される。遮光ゲート３０（３１）は、遮光ケース２０と同一の材質で形成されてもよい。

【0035】

遮光ゲート３０（３１）の開閉とは、遮光ゲート３０（３１）が開及び閉の何れか一方の位置へ動くことをいう。遮光ゲート３０（３１）は、駆動部３２（３３）に接続される。駆動部３２（３３）は、例えば、電動シリンダ、エアシリンダ、油圧シリンダ、ワイヤ巻上装置、ラックアンドピニオン機構などである。駆動部３２（３３）の動作により、遮光ゲート３０（３１）は、Ｚ方向に沿って移動する。これにより、遮光ゲート３０（３１）は、開位置及び閉位置の何れかに移動する。遮光ゲート３０が開の場合、搬送ライン３は、搬入口２２を介して鋳型Ｍを作業空間Ｓへ搬入することができる。遮光ゲート３１が開の場合、搬送ライン３は、搬出口２３を介して作業空間Ｓから鋳型Ｍを搬出することができる。遮光ゲート３０が閉の場合、搬入口２２は遮光ゲート３０に塞がれる。遮光ゲート３１が閉の場合、搬出口２３は遮光ゲート３１に塞がれる。つまり、遮光ゲート３０（３１）が閉の場合、遮光ゲート３０（３１）は、作業空間Ｓからヘッド１０のレーザ光Ｌが漏れることを抑制する。

【0036】

制御部４０は、ヘッド１０及び遮光ゲート３０（３１）を制御する。制御とは、位置及び動作を決定することをいう。制御部４０は、一例としてＰＬＣとして構成される。制御部４０は、上述したコンピュータシステムとして構成されてもよい。制御部４０は、遮光ケース２０の外側に配置されてもよいし、遮光ケース２０の内側に配置されても構わない。制御部４０は、ゲート制御部４１及びヘッド制御部４２を有する。

【0037】

ヘッド制御部４２は、主に、ヘッド１０の位置、レーザ光Ｌの出力、照射位置及び焦点位置などを制御する。ヘッド制御部４２は、三軸駆動機構１１を動作させて、ヘッド１０の作業空間Ｓにおける位置を制御する。ヘッド制御部４２は、レーザ光源、ガルバノミラー及び集束レンズを制御してレーザ光Ｌの出力、照射位置及び焦点位置を制御する。ヘッド１０は、ヘッド制御部４２の制御に基づいて、鋳型Ｍに識別子を刻印する。

【0038】

ゲート制御部４１は、遮光ゲート３０（３１）の開閉を制御する。ゲート制御部４１は、駆動部３２（３３）を動作させて遮光ゲート３０（３１）の位置を変化させる。遮光ゲート３０（３１）の開閉の態様は、上下方向に限定されず、左右方向又は回転方向でもよい。

【0039】

制御部４０は、搬送ライン３の動作を制御するライン制御部６と通信可能に構成され得る。ライン制御部６は、搬送ライン３上の鋳型Ｍの位置を制御する。ライン制御部６は、鋳型Ｍが作業空間Ｓへ搬入されたことを制御部４０へ通知してもよい。具体的には、ライン制御部６は、鋳型Ｍの作業空間Ｓへの搬入が完了したことを通知する搬入完了信号を、制御部４０へ送信する。搬入完了信号を受信した制御部４０のゲート制御部４１は、遮光ゲート３０（３１）を閉とする。制御部４０のヘッド制御部４２は、遮光ゲート３０（３１）が閉となった後に、ヘッド１０を動作させて鋳型Ｍへ識別子の刻印を開始する。

【0040】

ヘッド制御部４２は、ヘッド１０によるレーザ光Ｌの照射が完了したことを通知してもよい。一例として、ヘッド制御部４２は、ヘッド１０による鋳型Ｍへ識別子の刻印が終了したことを通知する刻印完了信号を、ゲート制御部４１へ送信する。刻印完了信号を受信したゲート制御部４１は、遮光ゲート３０（３１）を開とする。

【0041】

［レーザ刻印システムの動作］
図３は、レーザ刻印システムの動作を示すフローチャートである。図３に示されるフローチャートは、例えば作業員の開始指示に基づいて開始される。システム起動時、ゲート制御部４１は、駆動部３２（３３）を動作させて遮光ゲート３０（３１）を開にする。図３に示されるフローチャートが開始されると、ライン制御部６は、搬送ライン３を動作させて鋳型Ｍを作業空間Ｓへ搬入する（ステップＳ１０）。ライン制御部６は、ゲート制御部４１に基づく遮光ゲート３０の開閉情報に基づいて鋳型Ｍを搬入してもよい。

【0042】

次に、ゲート制御部４１は、鋳型Ｍの搬入に応じて、遮光ゲート３０（３１）を閉とする（ステップＳ１２）。一例として、ライン制御部６は、鋳型Ｍが作業空間Ｓ内の所定位置に位置したときに、鋳型Ｍの搬入が完了したことを示す搬入完了信号をゲート制御部４１へ送信する。ライン制御部６は、所定位置に位置したことをセンサなどで検出してもよいし、搬送された所定の枠分に基づいて所定位置に位置したことを判定してもよい。鋳型Ｍは、位置決め部材（不図示）と接触して所定の位置に位置決めされてもよい。ゲート制御部４１は、ライン制御部６から搬入完了信号を受信した後に、駆動部３２（３３）を動作させて遮光ゲート３０（３１）を閉とする。ゲート制御部４１は、搬入完了信号に基づいて遮光ゲート３０（３１）を開閉させることで、レーザ刻印システム７は、搬送ライン３上の鋳型Ｍと遮光ゲート３０（３１）との干渉を確実に回避できる。

【0043】

次に、遮光ゲート３０（３１）が閉とされたことに応じて、ヘッド制御部４２は、鋳型Ｍへの刻印動作を開始する（ステップＳ１４）。一例として、ゲート制御部４１は、遮光ゲート３０（３１）が閉とされたことを示すゲート閉信号をヘッド制御部４２へ出力する。ヘッド制御部４２は、ゲート閉信号を受信した場合に、ヘッド１０に鋳型Ｍへの刻印動作を開始させる。

【0044】

最後に、ゲート制御部４１は、刻印動作が終了したことに応じて、遮光ゲート３０（３１）を開とする（ステップＳ１６）。一例として、ヘッド制御部４２はヘッド１０が鋳型Ｍへの刻印動作を終了したことを示す刻印完了信号をゲート制御部４１へ出力する。ゲート制御部４１は、刻印完了信号を受信した場合に、駆動部３２（３３）を動作させて遮光ゲート３０（３１）を開とする。ライン制御部６は、搬送ライン３を動作させて鋳型Ｍをレーザ刻印装置４から搬出する。以上によって、図３に示されたフローチャートは終了する。

【0045】

図４は、異常信号を受信するレーザ刻印装置の動作を示すフローチャートである。図４に示されるフローチャートは、例えばシステム起動時に開始される。図４に示されるフローチャートは、図３に示されるフローチャートと同時並行で実行され、図４に示されるフローチャートの動作が優先される。

【0046】

ゲート制御部４１は、異常信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２０）。ヘッド制御部４２は、ヘッド１０が正常動作しない場合に、ゲート制御部４１に異常信号を出力する。ヘッド制御部４２は、例えば、ヘッド１０の位置、レーザ光Ｌの出力、照射位置及び焦点位置を制御することができない場合、又は刻印完了信号を発信できない場合に、ゲート制御部４１へ異常信号を送信する。異常信号を受信していない場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、図４に示されるフローチャートは終了する。これに対して、異常信号を受信した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ゲート制御部４１は、遮光ゲート３０（３１）を開とする（ステップＳ２２）。あるいは、ゲート制御部４１は、遮光ゲート３０（３１）が開であることを判定し、ステップＳ２２を終了する。図４のフローチャートによって遮光ゲート３０（３１）が開とされた場合（開であると判定されたことも含む）、以降のタイミングにおいては図３のフローチャートの動作は無効となる。つまり、遮光ゲート３０（３１）は、常時、開となる。以上によって、図４に示されたフローチャートは終了する。

【0047】

図５は、通過信号を受信するレーザ刻印装置４の動作を示すフローチャートである。図５に示されるフローチャートは、例えば作業員の開始指示に基づいて開始される。システム起動時、ゲート制御部４１は、駆動部３２（３３）を動作させて遮光ゲート３０（３１）を開にする。図５に示されるフローチャートが開始されると、ライン制御部６は、搬送ライン３を動作させて鋳型Ｍを作業空間Ｓへ搬入する（ステップＳ３０）。

【0048】

次に、制御部４０は、通過信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ３２）。ライン制御部６は、識別子の刻印が不要な鋳型Ｍを搬入する信号を受信した場合に、制御部４０に通過信号を送信する。識別子の刻印が不要な鋳型Ｍは、例えば、上枠（又は下枠）にのみ識別子の刻印が必要な鋳型Ｍの下枠（又は上枠）、及び鋳型不良が発生した鋳型Ｍなどである。識別子の刻印が不要な鋳型Ｍを搬入する信号は、作業者が入力デバイスを介して送信してもよい。搬送ライン３に設けられるセンサ（不図示）が、識別子は不要か否かを判定して、識別子の刻印が不要な鋳型Ｍを搬入する信号を送信してもよい。

【0049】

通過信号を受信していない場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、レーザ刻印装置４は、上述のステップＳ１２～ステップＳ１６と同一のステップＳ３４～Ｓ３８を実行し、図５に示されたフローチャートは終了する。これに対して、通過信号を受信した場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、図５に示されたフローチャートは終了する。つまり、ヘッド制御部４２は、刻印動作を実行せず、ゲート制御部４１も遮光ゲート３０（３１）の開を維持する。以上によって、図５に示されたフローチャートは終了する。

【0050】

［レーザ刻印装置の他の構成例］
図６は、レーザ刻印装置４の他の構成の一例を示す断面図である。図６では、制御部４０は省略される。図６に示されるように、レーザ刻印装置４Ａにおいては、遮光ゲート３０（３１）は、作業空間Ｓ内に配置される。レーザ刻印装置４Ａの他の構成は、図２に記載のレーザ刻印装置４と同一である。この場合、遮光ゲート３０と遮光ゲート３１とが接続されて構成されてもよい。遮光ゲート３０と遮光ゲート３１とが接続されて一体に構成される場合、遮光ゲート３０及び遮光ゲート３１は枠部材として構成され、一体として開閉動作をする。

【0051】

図７は、遮光ケース２０に一つの開口２４が設けられるレーザ刻印装置４Ｂの構成の一例を示す断面図である。図７では、制御部４０は省略される。図７に示されるように、レーザ刻印装置４Ｂは、搬入口２２及び搬出口２３が一つの開口２４で構成され、遮光ゲート３０は一つの開口２４に設けられる。レーザ刻印装置４Ｂの他の構成は、図２に記載のレーザ刻印装置４と同一である。一つの開口２４は、遮光ケース２０の内部の作業空間Ｓと連通する。この場合、レーザ刻印装置４Ｂは、鋳型Ｍを作業空間Ｓへ搬入し、鋳型Ｍを作業空間Ｓから搬出する搬入出手段（不図示、例えばトラバーサ）を備える。鋳型Ｍは、一つの開口２４を介して遮光ケース２０の内部の作業空間Ｓへ搬入される。鋳型Ｍは、また、一つの開口２４を介して作業空間Ｓから外部へ搬出される。

【0052】

図８は、遮光ケース２０に集塵機５０が設けられるレーザ刻印装置４Ｃの構成の一例を示す断面図である。図８では、制御部４０は省略される。図８に示されるように、レーザ刻印装置４Ｃは、遮光ケース２０に設けられる集塵機５０をさらに備える。レーザ刻印装置４Ｃの他の構成は、図２に記載のレーザ刻印装置４と同一である。集塵機５０は、作業空間Ｓの内気を吸気し、識別子を刻印することによって鋳型Ｍから発生する煙又は蒸気を取り込み、粉塵などを捕集して、作業空間Ｓの内気を浄化する。レーザ刻印装置４Ｃは、集塵機５０に向けて気流を発生させる補助装置を有してもよい（不図示）。この場合、補助装置から集塵機５０へ向けて気流が発生するため、集塵機５０は、効果的に煙又は蒸気を取り込み、作業空間Ｓの内気を浄化できる。

【0053】

レーザ刻印装置４は、レーザ光を発生させる光源１２と、光源１２からヘッド１０へレーザ光を伝搬するケーブル１５と、ケーブル１５を被覆する被覆部材１３と、ケーブル１５及び被覆部材１３を支持する支持部材１４と、をさらに備えてもよい。図９は、ケーブル１５を被覆する被覆部材１３と支持部材１４の構成の一例を示す概要図である。ケーブル１５は、光源１２とヘッド１０とを接続して、光源１２で発生するレーザ光Ｌをヘッド１０へ伝搬する。三軸駆動機構１１によってヘッド１０は移動されるため、ヘッド１０に接続されるケーブル１５には、曲げ応力が発生する。曲げ応力は、ケーブル１５の自重によるたわみによっても発生する。大きな曲げ応力が繰り返し発生する場合、ケーブル１５は、疲労により断線する。

【0054】

被覆部材１３は、例えば、硬質ゴムなどの材質で形成される弾性部材である。被覆部材１３は、ケーブル１５と一体となって曲げ応力を受けて湾曲する。この場合、ケーブル１５の被覆部材に被覆された箇所は、被覆されない個所と比べて、曲げ半径が大きくなる。曲げ半径が大きい場合、曲げ半径が小さい場合と比べて、ケーブル１５に発生する曲げ応力は、軽減される。支持部材１４は、ケーブル１５及び被覆部材１３を支持する。支持とは、支持されるものの自重を支えることを意味し、支持されるものの下方から支えてもよく、上方から吊り下げてもよい。一例として、支持部材１４の一端は、被覆部材１３及びケーブル１５を吊り下げて支持し、支持部材１４の他端は、上方の部材に固定される。上方の部材とは、例えば、遮光ケース２０の筐体など、相対的に位置が安定した部材である。支持部材１４により、ケーブル１５の自重及び被覆部材１３の重さによってケーブル１５に発生するたわみは軽減される。よってケーブル１５に発生する曲げ応力は、被覆部材１３及び支持部材１４によって軽減される。

【0055】

［実施形態のまとめ］
レーザ刻印装置４、レーザ刻印システム７、及びレーザ刻印方法によれば、鋳型Ｍは、搬送ライン３によって遮光ケース２０の搬入口２２へ搬入される。鋳型Ｍが遮光ケース２０の内部の作業空間Ｓへ搬入されると、搬入口２２（搬出口２３）に設けられる遮光ゲート３０（３１）が閉にされるとともに鋳型Ｍへの刻印動作が開始される。刻印動作が終了すると、遮光ゲート３０（３１）が開にされる。このように、鋳型Ｍが搬送される場合は遮光ゲート３０（３１）が開にされ、レーザ光Ｌが照射される場合は遮光ゲート３０（３１）が閉にされる。これにより、レーザ刻印装置４、レーザ刻印システム７、及びレーザ刻印方法は、搬送ライン３上の鋳型Ｍに対してレーザ光Ｌで識別子を刻印する場合に、作業空間Ｓから外部へのレーザ光Ｌの漏れを抑制できる。レーザ刻印装置４、レーザ刻印システム７、及びレーザ刻印方法は、連続した搬入出又は間欠的な搬入出を繰り返す、搬送ライン３上の鋳型Ｍと干渉することなく、レーザ光Ｌを確実に遮光できる。

【0056】

レーザ刻印装置４は、搬入口２２及び搬出口２３にそれぞれ遮光ゲート３０（３１）が設けられるため、レーザ刻印装置４は、搬入口２２及び搬出口２３の何れか一方にのみ遮光ゲートが設けられる場合と比べて、レーザ光Ｌの漏れを一層抑制できる。レーザ刻印装置４は、搬送ライン３上の鋳型Ｍが遮光ゲート３０（３１）と干渉することを回避できる。レーザ刻印装置４は、ヘッド１０の不具合が鋳型Ｍの搬送に影響を与えることを回避できる。レーザ刻印装置４は、刻印が不要な鋳型Ｍに対する刻印動作を省略できるので、レーザ光Ｌを発生させる光源１２及びヘッド１０の寿命を縮めることを防止できる。レーザ刻印装置４Ｃは、刻印動作で発生する煙などによるレーザ光Ｌの減衰を抑制し、刻印の精度が低下することを抑制できる。レーザ刻印装置４は、被覆部材１３及び支持部材１４によりケーブル１５に発生する曲げ応力が抑制されるので、被覆部材１３及び支持部材１４を備えない場合と比べて、ケーブル１５の劣化を抑制できる。

【0057】

［変形例］
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上記の例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。

【0058】

遮光ゲートは、搬入口２２及び搬出口２３の何れか一方にのみ設けられてもよい。例えば、搬出口２３から漏れるレーザ光Ｌに作業者が晒されない場合は、遮光ゲートは搬入口２２にのみ設けられる。同様に、搬入口２２から漏れるレーザ光Ｌに作業者が晒されない場合は、遮光ゲートは搬出口２３にのみ設けられる。

【0059】

図１０は、遮光ゲート３０が搬入口２２にのみ設けられるレーザ刻印装置４Ｄの構成の一例を示す断面図である。レーザ刻印装置４Ｄでは、遮蔽部材２３Ａが搬出口２３に設けられる。遮蔽部材２３Ａは、搬出口２３から搬出された鋳型Ｍが通過可能な空間を内部に画成する。この場合、レーザ光Ｌは、遮蔽部材２３Ａの内部で反射及び減衰を繰り返すため、搬出口２３から漏れるレーザ光Ｌに作業者が晒されない。よって、遮光ゲート３０は、搬入口２２にのみ設けられる。レーザ刻印装置４Ｄの他の構成は、図２に記載のレーザ刻印装置４と同一である。同様に、搬入口２２に遮蔽部材が設けられる場合には、遮光ゲート３０は搬出口２３にのみ設けられる。

【0060】

レーザ刻印装置４は、砂により形成される鋳型に識別子を刻印する形態に限定されない。レーザ刻印装置４は、自硬性鋳型、熱硬化性鋳型、又はガス硬化性鋳型にも識別子を刻印することができる。レーザ刻印装置４は、鋳型だけでなく中子に識別子を刻印することもできる。本開示で説明された鋳型は、上述した鋳型、自硬性鋳型、熱硬化性鋳型、ガス硬化性鋳型、及び中子を包含する。

【0061】

本開示の実施形態では、造型機２として、上下鋳型を交互に上下鋳枠に造型する枠付鋳型造型機を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。この他に例えば、上下鋳型を同時に造型した後、該上下鋳型を型合わせし、その後、該上下鋳型を上下鋳枠から抜き出し、上下鋳型だけの状態で造型機２から搬出される方式の無枠鋳型造型機に適用するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0062】

３…搬送ライン、４…レーザ刻印装置、７…レーザ刻印システム、１０…ヘッド、２０…遮光ケース、Ｓ…作業空間、２２…搬入口、２３…搬出口、３０，３１…遮光ゲート、４０…制御部、Ｍ…鋳型。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】