JP2007050414A - Laser beam machining apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ発振器からのレーザ光に分割し、一つのレーザ発振器で複数の加工を同時に行うことが出来るレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus that can divide a laser beam from a laser oscillator and simultaneously perform a plurality of processes with a single laser oscillator.
従来のレーザ発振器からのレーザ光を複数に分割して複数の加工を同時に行うレーザ加工装置の例として、以下、プリント基板の穴あけレーザ加工装置を用いて説明する(例えば特許文献1参照)。 As an example of a laser processing apparatus that divides a laser beam from a conventional laser oscillator into a plurality of parts and performs a plurality of processings simultaneously, a description will be given below using a printed circuit board drilling laser processing apparatus (see, for example, Patent Document 1).
図5において、レーザ発振器1から出射したレーザビーム2は反射鏡3aで方向変換しビームスプリッター(分岐手段)10により2本に分岐し、X―Y2軸のガルバノメータ4、5とそれぞれのガルバノミラー4a、5aとfθレンズ6とを備えた2組のレーザ照射部A、Bに導かれる。
In FIG. 5, a laser beam 2 emitted from a laser oscillator 1 is changed in direction by a reflecting mirror 3a and branched into two by a beam splitter (branching means) 10, and
前記ビームスプリッター10で分岐した各レーザビーム2a、2bが各レーザ照射部A、Bそれぞれのfθレンズ6による集束点に到達する光路長は同一距離になるように設定している。
The optical path lengths at which the
即ち、ビームスプリッター10で分岐したレーザビーム2aが反射鏡3b、3cで反射してガルバノミラー4aに入射する光路長と、ビームスプリッター10で分岐したレーザビーム2bが反射鏡3d、3e、3fで反射してガルバノミラー4aに入射する光路長とは同一長さである。
That is, the
このように光路長を一致させることによって各レーザ照射部A、Bにおけるレーザビーム2a、2bの集束状態が同一となり、2枚の基板17に対する同時加工を精度よく行うことができる。
By matching the optical path lengths in this way, the focused states of the
上記レーザ照射構造により加工する基板17は、XYテーブル19の所定位置に保持している。この基板17の加工範囲は各レーザ照射部A、Bの走査領域より広いので、破線で示すように複数に加工範囲を分割して、各レーザ照射部A、Bによる走査により1つの加工範囲の加工が終了すると、XYテーブル19により次の加工範囲を各レーザ照射部A、Bの下方に移動させる。
The
なお、この構成におけるレーザ照射部A、Bの内部構成を図6に示す。図示するように、fθレンズ6を構成するレンズ体の支持枠部分に捨てパルス受け(レーザビーム遮蔽手段)20が設けられている。
In addition, the internal structure of the laser irradiation parts A and B in this structure is shown in FIG. As shown in the figure, a discarded pulse receiver (laser beam shielding means) 20 is provided on the support frame portion of the lens body constituting the
先に加工を終了した側のレーザ照射部A、Bは、ガルバノメータ4、5の掃引動作によりガルバノミラー4a、5aを回動させてレーザビーム2を前記捨てパルス受け20に照射するようにする。このレーザ照射の停止では、素早くレーザビーム2の遮蔽がなされるので、不必要なレーザ照射がなく、無駄なレーザ照射による弊害も防止されるようにしている。
上記従来の構成のようにレーザ光を分割する構成では、片方のみの加工を行う際にもレーザ光を分割する構成になっており、レーザ発振器の出力の1/2の強度のレーザ光しか使用できないという制限があった。 In the configuration in which the laser beam is divided as in the above-described conventional configuration, the laser beam is divided even when processing only one side, and only a laser beam having an intensity half that of the output of the laser oscillator is used. There was a restriction that it was not possible.
そのため、高出力のレーザ強度を必要とする加工に際しては、レーザ発振器の条件を変えるか、それでもレーザ強度が足りない場合は別のレーザ加工装置を使用しなければならず、煩雑であるという問題があった。 Therefore, in processing that requires high output laser intensity, the laser oscillator conditions must be changed, or if the laser intensity is still insufficient, another laser processing apparatus must be used, which is complicated. there were.
また、レーザ強度を高くした場合、レーザ光を反射する光学部品ではレーザ光の波長に合わせて反射率を高めるためのコーティングが為されている場合が多いが、やはり、時間が経つにつれて損傷してくる。 In addition, when the laser intensity is increased, optical parts that reflect the laser beam are often coated to increase the reflectivity in accordance with the wavelength of the laser beam. come.
このように光学部品が損傷してくると被加工物へのレーザ光の強度が低下し所望の加工結果が得られないという問題が出てくるので、光学部品を交換しなければならず、レーザ光との位置調整などの光学部品の再セッティングなど作業時間がかかり、その間のライン停止や光学部品代、作業費用など、コストがかかるといった問題もあった。 If the optical parts are damaged in this way, the intensity of the laser beam on the workpiece decreases, and the desired processing result cannot be obtained. Therefore, the optical parts must be replaced, and the laser There was also a problem that it took time to reset the optical parts such as position adjustment with the light, and the line stopped during that time, the cost of optical parts, and the work cost.
本発明は上記課題に鑑み、レーザ光の強度を従来の倍にすることができるレーザ加工装置を提供するものである。 In view of the above problems, the present invention provides a laser processing apparatus that can double the intensity of a laser beam.
上記課題を解決するために、本発明のレーザ加工装置は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から射出したレーザ光を分割する分割光学手段と、前記分割したレーザ光を各々入射して被加工物上の加工位置へ各々位置決めする第1と第2の位置決め手段とを備え、前記分割光学手段を保持し、かつ前記分割光学手段をレーザ光の光路に対して出し入れする移動部を設けたものである。 In order to solve the above problems, a laser processing apparatus of the present invention includes a laser oscillator, splitting optical means for splitting the laser light emitted from the laser oscillator, and the split laser light incident on the workpiece. The first and second positioning means are respectively positioned to the machining positions, and a moving part is provided for holding the divided optical means and for taking the divided optical means into and out of the optical path of the laser beam. .
また、本発明のレーザ加工装置は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から射出したレーザ光を分割する分割光学手段と、前記分割したレーザ光を各々入射して被加工物上の加工位置へ各々位置決めする第1と第2の位置決め手段とを備え、前記レーザ発振器と前記分割光学手段の間に、複数の反射鏡からなる前記第1の位置決め手段と前記第2の位置決め手段の何れか一方へ至る光路をレーザ光の進行方向に対して出し入れする反射鏡移動部を設けたものである。 The laser processing apparatus of the present invention also includes a laser oscillator, splitting optical means for splitting the laser light emitted from the laser oscillator, and positioning each of the split laser light to the processing position on the workpiece. First and second positioning means, and between the laser oscillator and the splitting optical means, reach either one of the first positioning means and the second positioning means including a plurality of reflecting mirrors. A reflecting mirror moving unit is provided for taking the optical path in and out of the traveling direction of the laser beam.
このように構成したので、上記いずれの構成においても、分割して使うときにはレーザ光を分割して使用でき、レーザ光の強度を必要とするときにはレーザ光を分割することなく一方の位置決め手段に入射してレーザ光の強度を従来の倍にして使用できる。 With this configuration, in any of the above configurations, the laser beam can be divided and used when divided and used, and when the intensity of the laser beam is required, the laser beam is incident on one positioning means without being divided. Thus, the intensity of the laser beam can be doubled compared to the conventional one.
以上のように本発明によれば、レーザ光を複数に分割するレーザ加工装置の少なくとも一方のレーザ光側において分割されないレーザ光が使用可能となることで、従来のレーザ光を複数に分割するレーザ加工装置で出来なかったレーザ光の強度を要する加工ができる。 As described above, according to the present invention, a laser beam that is not divided on at least one laser beam side of a laser processing apparatus that divides a laser beam into a plurality of laser beams can be used, so that a laser that splits a conventional laser beam into a plurality of laser beams. Processing that requires the intensity of laser light that could not be performed by the processing apparatus can be performed.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1におけるレーザ加工装置(例えば、UVレーザー加工装置)の光学系配置の一部を示す図である。図1(a)は、第1、第2の各位置決め手段を含まない配置図であり、図1(b)は、第1、第2の各位置決め手段を含む配置図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a part of an optical system arrangement of a laser processing apparatus (for example, a UV laser processing apparatus) in the first embodiment. FIG. 1A is a layout diagram that does not include the first and second positioning means, and FIG. 1B is a layout diagram that includes the first and second positioning means.
レーザ光を分割してレーザ軸を2軸にして加工する2軸加工と、レーザ光を分割せずレーザ軸を1軸にして加工する1軸加工の各々においては、反射鏡移動部を構成するベントミラー(以下、ミラーと略記)113〜115の配置が異なる。図1(a)において、2軸加工と1軸加工の各場合について、ミラー113〜115の配置を、各々、実線と点線で示す。
まず、ミラー113〜115の配置を実線で示した2軸加工の際の光学系配置について説明する。レーザ発振器101(例えば、YAGレーザを用いたUVレーザ発振器)から出射したレーザ光は、ミラー102、ミラー103、2枚1組のコリメータレンズ104、マスク105、1/2波長板106を経て、分割光学手段となるビームスプリッター107で分割する。分割したレーザ光の一方はミラー108、ミラー109と経てミラー110へと導かれる。残りのレーザ光はミラー111を経てミラー112へと導かれる。
反射鏡移動部を構成するミラー113〜115は2軸加工の際の光軸と直角方向に移動する機構を有し、通常の2軸加工の際、ミラー113〜115は全て光路からはずれている。
図1(b)に示すように、ベンドミラー110及び112で光路は下方に下ろし、それぞれガルバノミラー及びfθレンズの組み込まれたZ1軸、Z2軸のユニット121、122(第1、第2の位置決め手段)を経て加工テーブル123へ導かれる。
次に、ミラー113〜115の配置を点線で示した1軸加工の際の動作について説明する。ミラー113〜115がレーザ光の光軸に直角に出し入れするようにエアシリンダー(図示せず)を設ける。2分岐したレーザ光で強度が不足するような加工の際、加工装置の操作画面(加工装置タッチパネル)において「1軸加工」のメニューを選択すると、制御部(図示せず)からの指令によりエアシリンダーが動作し、ミラー113が1/2波長板106よりレーザ発振器101に近い側で光路に挿入するように、ミラー113及び114を共に固定した台座がスライドする。同時に、もう1つのエアシリンダーによりミラー115の固定された台座がスライドしてミラー115が2軸加工時にビームスプリッター107が導く2つのいずれかの一方の光路内に入る。
In each of two-axis machining that divides the laser beam to make the laser axis two axes and one-axis machining that does not divide the laser beam and makes the laser axis one axis, a reflecting mirror moving part is configured. The arrangement of vent mirrors (hereinafter abbreviated as mirrors) 113 to 115 is different. In FIG. 1A, the arrangement of the
First, the arrangement of the optical system at the time of biaxial machining in which the arrangement of the
The
As shown in FIG. 1B, the optical path is lowered by the
Next, an operation at the time of uniaxial machining in which the arrangement of the
この時、ミラー113で直角方向に反射されたレーザ光はミラー114で直角方向に反射される。その延長線上にミラー115があり、レーザ光はミラー115で反射されるとそのまま、ミラー110の下方のZ1軸、または、ミラー112の下方のZ2軸、いずれか一方へ導かれる。それにより、ビームスプリッター107を経ない光路となるので、Z1軸、または、Z2軸のいずれか一方において2分割されないレーザ光を用いて加工することができる。
At this time, the laser beam reflected by the
加工点出力測定時、測定値及びレーザ発振器の内部パワーモニタ値(発振器出力)がともに履歴に残る。この時、発振器出力に対する加工点出力の比率が算出され、同時に履歴に残る。この比率が過去のある時点から10%以上低下の際、「光学部品に汚れまたは損傷あり→ミラー位置移動」と加工装置タッチパネルに画面表示する。過去のある時点とは、加工装置納入当初または光学部品清掃・交換等で加工点出力が正常出力を示した時点を意味する。 When measuring the machining point output, both the measured value and the internal power monitor value of the laser oscillator (oscillator output) remain in the history. At this time, the ratio of the machining point output to the oscillator output is calculated and remains in the history at the same time. When this ratio is reduced by 10% or more from a certain point in the past, “optical component is dirty or damaged → mirror position movement” is displayed on the processing device touch panel. A certain point in the past means a point in time when the processing point output shows a normal output at the beginning of delivery of the processing apparatus or cleaning / replacement of optical parts.
また、発振器出力が10%以上低下の場合、「レーザ発振器出力低下」と加工装置タッチパネルに画面表示する。また、レーザ発振器出力及びマスク無し時の加工点出力低下が認められず、マスク通過時の加工点出力が過去のある時点に比べ10%以上低下の際、「光軸〜マスク間相対位置ズレ」と加工装置タッチパネルに画面表示する。 When the oscillator output is reduced by 10% or more, “laser oscillator output reduced” is displayed on the processing device touch panel. In addition, when the laser oscillator output and the processing point output decrease without the mask are not recognized, and the processing point output when passing through the mask is more than 10% lower than the past time point, the “relative positional deviation between the optical axis and the mask” Is displayed on the processing device touch panel.
なお、レーザ発振器出力をモニタする上記のような内部パワーモニタ機能のないレーザ発振器ではビーム出射口付近にパワーセンサーを設置する。パワーセンサーはエアシリンダーに固定され、発振器出力測定の際、光路内に移動してレーザ光を受ける。測定終了後、パワーセンサーはエアシリンダーにより光路からはずれる。その後、マスク無し時の加工点出力が測定され、発振器出力に対する加工点出力の比率が算出される。この比率が過去のある時点から10%以上低下の際、「光学部品に汚れまたは損傷あり→ミラー位置移動」と表示する。 In the laser oscillator having no internal power monitoring function as described above for monitoring the laser oscillator output, a power sensor is installed in the vicinity of the beam exit. The power sensor is fixed to the air cylinder, and moves to the optical path to receive the laser beam when measuring the oscillator output. After the measurement is completed, the power sensor is removed from the optical path by the air cylinder. Thereafter, the machining point output without the mask is measured, and the ratio of the machining point output to the oscillator output is calculated. When this ratio has decreased by 10% or more from a certain point in the past, “dirt or damage on optical component → mirror position movement” is displayed.
加工装置にてプログラム運転中、加工に使用しているマスク通過時の加工点出力及びマスク無し時の加工点出力が約2時間毎(加工中のワークの加工が終了した時点)に自動的に測定され、前述の出力または比率のいずれかに10%以上の低下が検出された場合、表示手段となる加工装置タッチパネルに「加工点出力が低下しています。残ワークの加工を中止します。」というアラームメッセージを画面表示するとともに加工プログラムの実行を自動的に停止する。残った未加工のワークは加工されない。 During program operation on the processing device, the processing point output when passing through the mask used for processing and the processing point output without mask are automatically about every 2 hours (when processing of the workpiece being processed is completed). Measured and if a decrease of 10% or more is detected in any of the outputs or ratios mentioned above, “Processing point output has decreased. Processing of the remaining workpiece will be stopped.” "Is displayed on the screen and the execution of the machining program is automatically stopped. The remaining unprocessed workpiece is not processed.
図2(a)は、実施の形態1におけるレーザ加工装置におけるミラー113〜115の本体ミラー116の回転を示す図であり、図2(b)は、実施の形態1におけるレーザ加工装置における受光位置変更手段を示す図である。ミラー本体116は対向した2本の雄ネジの付いたリング117に固定されている。ミラーホルダー118にはミラー固定用の前記雄ネジがねじこまれる雌ネジが8箇所(周上等配)あり、8通りの角度で固定できる。ミラーホルダー118の台座の部分にはステージ119があり、上下方向の移動ができる。光軸は当初ミラーの中心で合せ、次にステージ119によりミラー位置をシフトする。
ビームスプリッター107のホルダーには、ビームスプリッター107のレーザ光を分岐することができる部分を中空にしたリング状の部材をマト中心として設けている。ミラーから光軸がはずれないぎりぎりの範囲でステージを移動してもビームスプリッター107のホルダーに固定したマト中心から光軸がずれないように、調整ツマミ120を用いて、ステージの角度を微調整する。
FIG. 2A is a diagram illustrating rotation of the
The holder of the
なお、ステージの代わりにサーボモータ付リニアガイドが組み込まれていてもよい。「光学部品に汚れまたは損傷あり→ミラー位置移動」と加工装置タッチパネルに表示した時、ミラー113をステージにて3mm上方(光路をはずれない範囲)にスライドさせ、マスク無し時の加工点出力を測定する。この時の発振器出力に対する比率が変化しなければ、このミラーに汚れやダメージはない。しかし、もし回復傾向を示したならば、ミラー移動前の受光位置に汚れまたはダメージが存在する。
A linear guide with a servo motor may be incorporated instead of the stage. When "Optical parts are dirty or damaged-> Move mirror position" is displayed on the processing device touch panel, the
この場合、まずミラー表面(反射面)を清掃し、ステージによりミラー113を元位置に戻し、再度マスク無し時の加工点出力を測定する。この時の発振器出力に対する比率がミラー移動時と同等まで回復していればミラーの汚れは除去されている。
清掃前と大差ないようであれば清掃で除去できないダメージが存在する。この場合、取付角度を45°ずらせて損傷部を光軸からはずし、マスク無し時の加工点出力を測定し、ミラー移動時の発振器出力に対する比率と同等になることを確認する。
In this case, the mirror surface (reflection surface) is first cleaned, the
There is damage that cannot be removed by cleaning if it is not much different from before cleaning. In this case, the attachment angle is shifted by 45 °, the damaged part is removed from the optical axis, the machining point output without the mask is measured, and it is confirmed that the ratio is equivalent to the ratio of the oscillator output when the mirror is moved.
光軸を変えずに位置をシフトできる光学部品に対し、損傷の可能性の高い光学部品(照射ビーム径が細く、対光強度の弱いもの)から順に前述の作業を実施し、加工点出力が当初レベルに回復するまで続ける。発振器出力に対する比率が過去のある時点と比較して1%以内であれば「出力が回復しました。ワークの加工が再開できます。」と画面表示する。
最後まで続行して出力が完全に回復しない場合、シフト機構のない他の光学部品に汚れまたは損傷が存在する。この場合、「他の光学部品に汚れまたは損傷あり」のメッセージと可能性のある該当光学部品リストが加工装置タッチパネルに画面表示する。これらの光学部品は位置をシフトして使うことができないため、清掃しても加工点出力が回復しなければ交換の必要がある。
ミラーの固定角度8箇所全てにおいて受光位置が損傷した場合、ホルダー全体を3mm上方(光路をはずれない範囲)にスライドさせれば再び損傷のない受光位置8通りが確保できる。
For the optical components that can shift the position without changing the optical axis, the above work is performed in order from the optical components with high possibility of damage (those with a narrow irradiation beam diameter and low light intensity), and the processing point output is Continue until the original level is restored. If the ratio to the oscillator output is within 1% compared to a certain point in the past, the screen will display “Output has recovered. Workpiece processing can be resumed.”
If the output is not fully recovered by continuing to the end, there is dirt or damage on other optical components without the shift mechanism. In this case, a message “Other optical components are dirty or damaged” and a list of possible optical components are displayed on the processing device touch panel. Since these optical components cannot be used with their positions shifted, if the machining point output does not recover even after cleaning, they must be replaced.
If the light receiving positions are damaged at all eight fixed angles of the mirror, the eight light receiving positions that are not damaged can be secured again by sliding the entire holder upward 3 mm (in a range where the optical path cannot be removed).
サーボモータでミラーを任意の角度回転できる場合、受光できる場所はさらに増加する。(図3参照。)交換部品であるミラーには、識別のため番号を各々付与し、ミラーNo.1のように呼ぶ。加工装置タッチパネルに画面表示した「ミラーNo.1移動量設定」にて「径(上下)方向シフト量」及び「円周(角度)方向シフト量」に数値を入力する。ビーム径は直径1mm程度であるのでミラーの径(上下)方向シフト量は3mmあれば充分である。シフト量はビーム径の3倍程度を目安とする。径方向のシフトは受光位置がミラーの有効径の80%の範囲内で実施する。 If the servomotor can rotate the mirror at an arbitrary angle, the number of places where light can be received further increases. (Refer to FIG. 3.) Each mirror, which is a replacement part, is assigned a number for identification. Called as 1. Numerical values are input to “diameter (vertical) direction shift amount” and “circumferential (angle) direction shift amount” in “mirror No. 1 movement amount setting” displayed on the processing apparatus touch panel. Since the beam diameter is about 1 mm, it is sufficient if the amount of shift in the diameter (up and down) direction of the mirror is 3 mm. The amount of shift is approximately 3 times the beam diameter. The radial shift is performed within a range where the light receiving position is 80% of the effective diameter of the mirror.
ミラーと光軸は45°の角をなすので、照射ビーム径は円周方向に20.5倍に広がる。従って、円周方向(角度)のシフト量は約4mmとする。ミラーのシフト方向が水平方向の場合、水平方向のシフト量を約4mm、円周方向(角度)のシフト量を約3mmとする。直径2インチのミラーに対し、径方向シフト量3mm、円周方向シフト量4mmの場合、1枚のミラーで中心を含め103箇所の受光位置が確保できる。
ミラーNo.1において、受光位置シフトの度に画面の「ミラーNo.1受光位置」欄に表示したカウンタの数字は1ずつ増し、103に達した時点で「ミラーNo.1が交換時期です。」と表示する。ミラーを交換した場合、このカウンタをリセットする。ミラー固定用の雌ネジの数やシフト量はミラーのサイズやビームの照射径に応じて適正値に決めればよい。
以上により、反射鏡の受光可能な位置を番号で管理し、予め定めたしきい値に達した時点で受光位置全てが損傷したことになり、その反射鏡をレーザ加工装置から取り外して検査しなくても交換が必要であることが判明することが可能となる。
Since the mirror and the optical axis form an angle of 45 °, the irradiation beam diameter spreads 20.5 times in the circumferential direction. Therefore, the amount of shift in the circumferential direction (angle) is about 4 mm. When the mirror shift direction is the horizontal direction, the horizontal shift amount is about 4 mm, and the circumferential direction (angle) shift amount is about 3 mm. When the radial shift amount is 3 mm and the circumferential shift amount is 4 mm for a mirror having a diameter of 2 inches, 103 light receiving positions including the center can be secured by one mirror.
Mirror No. 1, the counter number displayed in the “Mirror No. 1 light receiving position” column of the screen is incremented by 1 every time the light receiving position is shifted, and when it reaches 103, “Mirror No. 1 is time to replace” is displayed. To do. This counter is reset when the mirror is replaced. The number of female screws for fixing the mirror and the shift amount may be determined to be appropriate values according to the size of the mirror and the beam irradiation diameter.
As described above, the position where the reflecting mirror can receive light is managed by the number, and when the predetermined threshold value is reached, all the light receiving positions are damaged, and the reflecting mirror is not removed from the laser processing apparatus for inspection. However, it becomes possible to prove that the replacement is necessary.
また、上記「ミラーNo.1移動量設定」にて「径(上下)方向移動量」を設定せず、「円周(角度)方向移動量」のみに数値を入力してミラーNo.1の受光位置を変更する場合、360°の約数である2°、3°、5°を除く360°以下の素数の角度単位でミラーNo.1を回転させると、重なることなく効率的に受光位置を選択することが可能となる。 Also, in the “mirror No. 1 movement amount setting”, the “diameter (vertical) direction movement amount” is not set, and a numerical value is input only in the “circumference (angle) direction movement amount”, and the mirror When the light receiving position of 1 is changed, mirror No. 1 is a unit of prime number of 360 ° or less excluding 2 °, 3 °, and 5 °, which is a divisor of 360 °. When 1 is rotated, the light receiving position can be efficiently selected without overlapping.
なお、ミラーの固定リング117の端面をウォームホイールとし、これにウォームギアを噛み合わせてギア側を回転させればミラーを任意の角度で回転できる。ウォームギアにモーターを付け、角度を制御することも可能である。さらに、ミラーをサーボモータのローターと一体化させ、角度制御してもよい。
ミラーホルダーのスライド方向はレーザの入射方向に対して45°方向であってもよい。このような構造は主に受光面でのビーム径が細い部分で採用し、ビーム径が太くてミラー損傷の恐れのない場所では必ずしも採用しなくてよい。
また、この構造はベンドミラー113〜115に限らず1/2波長板106やビームスプリッター107に適用してもよい。ビームスプリッター107にはウェッジが付いているため取付角度を変えたり上下方向にシフトしたりした場合、ビームスプリッター107の透過光側の光軸は再調整が必要となる。
The mirror can be rotated at an arbitrary angle by using the end face of the
The sliding direction of the mirror holder may be 45 ° with respect to the incident direction of the laser. Such a structure is mainly employed in a portion where the beam diameter on the light receiving surface is thin, and it is not necessarily employed in a place where the beam diameter is large and there is no fear of mirror damage.
This structure may be applied not only to the bend mirrors 113 to 115 but also to the half-
本実施の形態1のレーザ加工装置において、レーザ発振器の出力は制御用DC電流値で調整され、そのレーザ発振器内部の制御用DC電流値を調整するための調整ツマミが設けられている。「発振器出力低下」と表示した場合、レーザ発振器内部の制御用DC電流値を調整ツマミで少しずつ増やし、マスク無し時の加工点出力が過去のある時点まで回復するよう調整する。発振器出力が過去のある時点と比較して1%以内であれば回復したと判断し、「出力が回復しました。ワークの加工が再開できます。」と画面表示する。
「光軸〜マスク間相対位置ズレ」と表示した場合、マスク位置を修正する。マスク位置調整は、円周方向と径方向の2種類がある。円周方向は、マスクチェンジャーのサーボモータの角度で調整する。最初は0.1°単位で動かしながら当該マスクを通過したビーム(加工に使用しているビーム)で加工点出力を測定する。加工点出力が前回測定値より大きい場合は同じ方向に、小さい場合は逆方向に0.1°動かし、加工点出力を測定して前回測定値と比較する。増加傾向の続く限りこれを繰り返す。最低限3種類の角度で測定する。前回測定値を下回った時点でピークを過ぎているので、角度に対する加工点出力の関係を2次曲線近似し、近似式からピーク位置に対応する角度を算出して角度設定する。
In the laser processing apparatus according to the first embodiment, the output of the laser oscillator is adjusted by the control DC current value, and an adjustment knob for adjusting the control DC current value inside the laser oscillator is provided. When “Oscillator output decrease” is displayed, the control DC current value inside the laser oscillator is gradually increased with the adjustment knob, and the machining point output without the mask is adjusted to recover to a past point in time. If the oscillator output is within 1% compared to a certain point in the past, it is judged that the oscillator has recovered, and the screen displays “Output has recovered. Machining of the workpiece can be resumed.”
When “relative positional deviation between optical axis and mask” is displayed, the mask position is corrected. There are two types of mask position adjustment, the circumferential direction and the radial direction. The circumferential direction is adjusted by the angle of the servo motor of the mask changer. Initially, the machining point output is measured with a beam (beam used for machining) that has passed through the mask while moving in units of 0.1 °. When the machining point output is larger than the previous measurement value, the machining point output is moved by 0.1 ° in the same direction, and when it is smaller, the machining point output is measured and compared with the previous measurement value. This is repeated as long as the increasing trend continues. Measure at least 3 different angles. Since the peak is past when the measured value is lower than the previous measurement value, the relation of the machining point output to the angle is approximated by a quadratic curve, and the angle corresponding to the peak position is calculated from the approximation formula and set.
ここで、加工点出力を測定し、加工時の正常出力値と比較する。差が2%以内まで回復すれば「出力が回復しました。ワークの加工が再開できます。」と画面表示する。回復しない場合、径方向の調整が必要である。光軸と直角方向の位置決めを行うサーボモータでマスクチェンジャーごと水平移動して調整する。移動は100μm単位で行い、前述と同じ要領で加工点出力がピークとなる位置を決め、設定する。ここで、加工点出力を測定し、加工時の正常出力まで回復していることを確認する。
いずれかのマスク位置を調整した場合、残りの他のマスクに対して同様の調整が必要となる。この場合、光軸に対するズレはほぼ等しいと考えられるので、先のマスク位置の調整前後の設定値の差分(円周方向・径方向とも)を修正して設定すれば調整時間が節約できる。「出力が回復しました。ワークの加工が再開できます。」の表示が出たら、この時点の出力測定値を以降の出力確認時に参照する比較基準データとして登録できる。
Here, the machining point output is measured and compared with the normal output value during machining. If the difference recovers to within 2%, the screen will display “Output is recovered. Machining of the workpiece can be resumed.” If it does not recover, radial adjustment is required. A servo motor that performs positioning in a direction perpendicular to the optical axis is moved horizontally along with the mask changer for adjustment. The movement is performed in units of 100 μm, and the position where the machining point output reaches a peak is determined and set in the same manner as described above. Here, the machining point output is measured, and it is confirmed that it has recovered to the normal output during machining.
When any of the mask positions is adjusted, the same adjustment is required for the remaining other masks. In this case, since the deviation with respect to the optical axis is considered to be substantially equal, adjustment time can be saved by correcting and setting the difference between the set values before and after the previous mask position adjustment (both in the circumferential direction and the radial direction). When the message “Output is restored. Machining of the workpiece can be resumed” appears, the output measurement value at this point can be registered as comparison reference data to be referred to in the subsequent output confirmation.
1軸加工では、ビームスプリッター107からの反射光と透過光のいずれか一方をシャッターで遮る方法(2軸同時加工の片側だけを使用)のみならず、ビームの分岐をせずに全出力を片軸に集中して加工することができる。画面表示の「1軸加工」を選択すると、共通の台座に固定されたミラー113及び114がエアシリンダーにより1/2波長板106よりレーザ発振器101に近い側の光路に、ミラー115がユニット121またはユニット122の選択によりビームスプリッター107からの透過光側の光路または反射光側の光路に同時に挿入される。マスク105からfθレンズまでの光路長は不変である。
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2におけるレーザ加工装置の光学系配置の一部を示す図である。本実施の形態において実施の形態1と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図4において、分割手段であるビームスプリッター107とミラー213とそれらが固定された台座の配置を、2軸加工と1軸加工の各場合について、各々、実線と点線で示す。
In uniaxial machining, not only the method of blocking either the reflected light or transmitted light from the
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a diagram showing a part of the optical system arrangement of the laser processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In FIG. 4, the arrangement of the
2軸加工の際、ビームスプリッター107はレーザ光の光路に配置し、入射したレーザ光を分割する。1軸加工の際、ビームスプリッター107はレーザ光の光路から外れると同時にミラー213がレーザ光の光路に入り、元のレーザ光の進行方向とは異なる方向へ反射し、第2の位置決め手段であるユニット122へと進行する。
At the time of biaxial processing, the
以上のようにして、1軸加工時においてビームスプリッター107でレーザ光は分割されることはないので、2軸加工時に比べ、レーザ光の強度は1/2まで減少することはなくなり、2軸加工時と同等の強度のレーザ光で被加工物を加工することができる。
As described above, since the laser beam is not split by the
なお、ミラー213を設けず、ビームスプリッター107のみを固定した台座をレーザ光の光路に出し入れすると、1/2波長板106を通過したレーザ光は1軸加工時、直進しミラー108を経て第1の位置決め手段へと進行する。
If the pedestal on which only the
本発明によれば、レーザを2分岐して用いて加工時間を短縮するのみならず被加工物の材質により分割無しの強力なレーザ光も使用でき、産業上有用なレーザ加工装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible not only to shorten the processing time by using two lasers but also to use a powerful laser beam without division depending on the material of the workpiece, thereby providing an industrially useful laser processing apparatus.
101 レーザ発振器
107 ビームスプリッター(分割手段)
113〜115 ベンドミラー(反射鏡)
121 Z1軸のガルバノミラー及びfθレンズが組み込まれたユニット(第1の位置決め手段)
122 Z2軸のガルバノミラー及びfθレンズが組み込まれたユニット(第2の位置決め手段)
123 加工テーブル
213 ベンドミラー(反射鏡)
101
113-115 Bend mirror (reflecting mirror)
121 A unit in which a Z1-axis galvanometer mirror and an fθ lens are incorporated (first positioning means)
122 Unit in which Z2 axis galvanometer mirror and fθ lens are incorporated (second positioning means)
123 Processing table 213 Bend mirror (reflecting mirror)
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