JP2008114257A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のレーザ装置を使用して複数の加工対象物や同一の加工対象物の複数の箇所に同一線幅の溝・トリミング加工を施すレーザ加工技術を提供する。
【解決手段】複数のレーザ装置を用いて、複数のレーザ加工を施すレーザ加工方法において、予め複数のレーザ装置６の所定のレーザ照射条件と加工対照物１１の加工状態との関係を測定し当該測定データを記憶し、複数の中の第１のレーザ装置の前記測定データに基づき加工対象物を加工し、その加工された加工対象物の加工状態を画像認識して該加工後の形状を測定し該測定データと前記加工対象物の重要部分の形状データと比較して目標仕様に合致するレーザ照射条件を決定し、照射条件に対応し記憶された他のレーザ装置の照射条件の中から目標仕様に適合する前記それぞれの他のレーザ装置の最適照射条件を決定し、該最適照射条件にてレーザ加工する
【選択図】図１

Description

本発明は複数のレーザ装置を用いて、ワークに各々のレーザが同一の加工を行う場合のレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。

近年、タクトの短縮や生産性の向上、更には加工精度の向上が求められる中、レーザによる穴明けや切断、トリミング、マーキングなど種々の加工のニーズが出てきている。

これまでレーザ加工装置としては、レーザ発振管から出たレーザ光に対して、光学系を通し、レンズで集光して加工対象物に定点照射し、加工対象物を保持しているステージ側で加工箇所を移動したり、レーザ発振管から出たレーザ光に対して、光学系を通した後にガルバノミラーを介する事で、レーザ光を種々の角度に振り、加工対象物の加工エリアを広げる装置が主であり、今も主流である。

しかし、更なるタクトの短縮や生産性の向上が求められてきており、加工用途に使用するレーザの発振管を複数台使用して各々に光学系やレンズ系、場合によってはガルバノミラーを設けて、複数台レーザ装置を製作し、並べて使用する方法（特許文献１参照）や、一台のレーザ発振管から出たレーザ光を光学系やまたはレンズを介する段階で複数個のレーザ光に分岐することで対応する場合（特許文献１、２、３、４、５、６参照）がある。特に同一線幅の溝・トリミング加工を複数のレーザ光で実施する場合は、一つもしくは複数のレーザ光を一度一つにまとめ、その上で分岐するという方法が多く用いられている。
特開２００３−１４６３号公報 特開平１０−７８５５５号公報 特開２００２−３１６２８４号公報 特開２００１−１３８０８３号公報 特開２００３−１５４４７８号公報 特開２００５−１４４４８７号公報

加工対象物に対するタクト時間の短縮や生産性の向上を要求される中、一度に複数の加工を実現しようとする場合には、複数のレーザ装置を使用するか、一つのレーザ光を複数のレーザ光に分岐することで使用するかの２通りがある。

まず、複数のレーザ装置を使用する場合においては、確実に一対一の加工になるため、仕様を満足する加工が行えるが、各々のレーザ装置が単独になるため、台数が多くなると照射条件の相関が取れず、照射条件の設定において初期段階での間違いが発生したり、連続運転時における条件変更においても相関や間違いが発生したりする可能性がある。同一線幅の加工を行う場合には、それぞれのレーザ装置にデータを入力する必要があり、データの面においても変更がある場合などは、データ更新されたかどうかなどの不安点が発生することとなる。更には加工がメインのレーザ装置では、レーザ発振管やレンズ系、光学系などのコストが高くなる可能性がある。

次に一つのレーザ光を複数のレーザ光に分岐することで使用する場合においては、レーザ発生装置の出力から加工対象物に対して分岐する数に制限が生じ、加工する箇所や加工対象物が多くなるとそのメリットに大きな効果が得られにくい上に、分岐によるばらつきが生じることで単なる穴明け加工や切断加工には問題ないが、精度が要求されるトリミング等の加工には同一の線幅・溝・トリミング加工ができない可能性がある。更には複雑かつ精度が要求されるようなトリミングや切断加工を行う場合には、各々のガルバノミラーとレーザ照射制御のタクトが操作時間とファイル展開時間に間に合わない可能性もある。

本発明では前述したような点に鑑みて、複数のレーザ装置を用い、各々に同一線幅の溝・トリミング加工を実施する装置において、均一で照射条件の間違いが無く、相関性の取れるレーザ加工装置及びその制御方法を提供するものである。

従来の課題を解決するために、本発明のレーザ加工方法は、複数のレーザ装置を用いて、複数のレーザ加工を施すレーザ加工方法において、予め前記複数のレーザ装置の所定のレーザ照射条件と加工対照物の加工状態との関係を測定し当該測定データを記憶する工程、前記複数の中の基準とする第１のレーザ装置の前記測定データに基づき加工対象物を加工する工程、その加工された加工対象物の加工状態を画像認識して該加工後の形状を測定し該測定データと前記加工対象物の重要部分の形状データと比較して目標仕様に合致するレーザ照射条件を決定する工程、前記照射条件に対応し記憶された他のレーザ装置の照射条件の中から目標仕様に適合する前記それぞれの他のレーザ装置の最適照射条件を決定する工程、とを含み、前記最適照射条件にてレーザ加工することを特徴としたものである。

また、本発明のレーザ加工装置は、複数のレーザ装置を用いて、加工対象物に同一線幅の溝・トリミングのレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記複数のレーザ装置をそれぞれ制御するコントローラと、前記レーザ装置のレーザ照射データに基づいてレーザ加工された加工物の形状を測定検査する検査装置と、前記測定検査された測定データ及び前記複数のレーザ装置の照射データを記憶し所定のレーザ加工を制御する制御装置と、を備え、予め前記複数のレーザ装置のレーザ照射条件と加工対照物の加工状態との関係を測定し当該測定データを記憶し、前記複数の中の基準とする第１のレーザ装置の前記測定データに基づき加工対象物を加工し、その加工された加工対象物の加工状態を画像認識して該加工後の形状を測定し該測定データと前記加工対象物の重要部分の形状データと比較して目標仕様に合致するレーザ照射条件を決定し、前記照射条件に対応し記憶された他のレーザ装置の照射条件の中から目標仕様に適合する前記それぞれの他のレーザ装置の最適照射条件を決定して前記最適照射条件にてレーザ加工することを特徴としたものである。

本発明の複数のレーザにて同一線幅の溝・トリミング加工を行う場合のレーザ加工装置及びその制御方法によれば、複数のレーザ装置を使用して各々のレーザ装置が複数の加工対象物や同一の加工対象物の複数の箇所に同一線幅の溝・トリミング加工を施す場合に、あらかじめ採取したレーザパワー・パルス周波数などによる線幅との関係となるデータをＰＣにて管理し、各々のレーザ装置のパワーと比較することで各々のレーザ装置における最適照射条件の相関把握や最適照射条件の設定における初期段階での間違い発生、連続運転時における温度や湿度の変化に対応した条件変更においても相関や間違いが発生したりすることを防ぎ、適切な条件変更による最適照射条件の選択が可能となる。また、各々のレーザ１対１で加工を行うことから、加工対象物のズレやレンズなどの歪による補正も個別で対応でき、レーザパワーなどの照射条件も各々で設定できることから安定した高精度が要求される加工対象物への加工が可能となる。

また、複数のレーザを使用することでコストが懸念されるが、近年は高精度でコストメリットのあるレーザマーカーが普及してきており、以前のようにデメリットとなることも少ないと考えられる。

以下に、本発明の複数のレーザにて同一加工を行う場合のレーザ加工装置及びその制御方法の実施の形態を図面とともに詳細を説明する。

図１は、本発明の実施例１における複数のレーザにて同一加工を行う場合のレーザ加工装置及びその制御方法の外観斜視図である。図２は、図１の一部を拡大し、第一のレーザ装置で加工した状態をカメラ４を用いて検査する流れを説明するための図である。図３は、複数のレーザ装置のパワー測定結果の一例を示した図で、定格出力である１００％のレーザパワーに対する割合であるパワーレートの測定を示すものであり、定格出力のバラツキ、パワーレートのバラツキを示すものである。

図４は、レーザ装置６の加工の線幅とパルス周波数およびレーザパワーとの関係の一例を示すもので、例えばレーザ光の移動速度を２０００ｍｍ／ｓｅｃと固定し、パワーレートは、駆動パルス周波数を８０KＨｚに固定した場合の線幅との関係を示し、パルス周波数は、例えばパワーレートを２０％と固定した時にパルス周波数を変化させた場合の加工線幅との関係を示すものである。

測定方法は、各照射条件において加工対象物１１に加工された加工線幅１４を画像処理もしくは顕微鏡などで、自動もしくはマニュアルであらかじめ測定し、数値化したものでよい。

図５ａ、ｂ、ｃは、各レーザ装置の照射条件が最適である場合と最適でない場合の加工の一例を示した図であり、照射条件の影響を説明するための図。

図６は、レーザ装置の内部構成を模式的に示した図。

図７は、本発明の複数のレーザにて同一加工を行う場合のレーザ加工装置及びその制御方法の実施例１におけるフローチャートである。

レーザ装置６から照射されるレーザ光１３は、図６に示すようにレーザ発振管２１から照射され、図示していないが種々の光学系を介し、レーザ光１３を加工対象物１１の任意の位置に照射できる様にガルバノミラー駆動系２２、２３を介し、ｆθレンズ２４を通過して、加工対象物１１に照射される。ガルバノミラー駆動系２２、２３やｆθレンズ２４の精度向上により、レーザ光１３による加工も微細で高精度なものとなってきている。

しかしながら、レーザ装置６には、図３に示すように、設定パワーレートとパワーの関係があり、レーザ装置６には定格出力というものがあるが、その値は、レーザ装置６全てが全く同じものではない。つまり、厳密に言うとレーザ装置６各々で最大出力はもちろんのこと、設定パワーレートにおけるパワー（出力）値も違ってくる。その他には加工対象物１１に対する加工状態１２のなかで重要な要素が線幅１４の場合、図4に示すようなパルス周波数とパワー値によって線幅１４値も違ってくる。前述のようにパワー値が違うと、各レーザ装置６における最適な線幅１４を得るための最適照射条件も違ってくるためである。ここで図４のデータは、あるレーザ装置６から照射されるレーザ光１３のある一定の移動スピードにおけるパルス周波数とパワー値での線幅１４の変化を示したものである。

ここでいうレーザ光１３の一定の移動スピードとは、加工対象物１１に加工するためのタクト上必要な移動スピードが最も好ましく、加工対象物１１に加工するレーザ光１３の移動スピードが複数必要な場合は、図４で示されるグラフが必要なレーザ光１３の移動スピードの数だけ必要となる。その移動スピードが２０００mm／ｓｅｓｃと３５００mm／ｓｅｃ必要な場合は、各々の移動スピードにおけるデータが必要となる。

また、図４に示しているグラフの傾きは、レーザ光１３の加工対象物１１上の移動スピードによって変化するため、移動スピードも加工のタクトや加工状態１２に大きく影響する要素でもある。即ち、レーザ装置６から出射されるレーザ光１３を加工対象物１１上を速く移動して加工すると加工線幅は細くなり、遅く移動すると太くなる。また、図４で示すように、パワーレートやパルス周波数が変化することで、加工対象物１１における加工状態１２は大きく変化する。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、移動スピードが増加することによって、パワーレートと線幅、パルス周波数と線幅の関係は、線幅１４においてパワーレートやパルス周波数による影響度が低くなってくる。つまり、移動スピードが低いとパワーレートやパルス周波数の値の変化による線幅１４の変化が大きくなり、移動スピードが大きいとパワーレートやパルス周波数の値の変化による線幅１４への影響は小さくなる。しかし、移動スピードが速ければ、重要部分の寸法精度にも影響を及ぼすため、移動スピードの選択は、タクト・寸法精度の面からもバランスが必要となる。

このようにレーザ光１３による加工は、微細で高精度なものが近年要求されるようになってきているが、厳密に言えば各々のレーザ装置６での特性があるため、その照射条件や補正条件、温度管理などは非常に重要なものとなってくる。

図１において、第一のレーザ装置６ａは、あらかじめＰＣ１から通信手段２にてレーザコントローラ７ａに転送されたデータ及び種々のレーザ照射条件にて、加工対象物１１に任意の加工１２を施す。ここで種々のレーザ照射条件とは、レーザ光１３の移動速度やパワーレートあるいはパルス周波数などをパラメータとして変化させた数パターンの照射条件で、加工対象物１１に任意の加工１２を施すことを指す。

今回の実施例の中で、加工対象物１１は、シート状の樹脂基板やパターン形成やトリミングが必要な樹脂や金属シートを指す。シート状の加工対象物１１は、パレット１０上に固定されており、パレット１０の下に配置されている移動手段８、９にて移動可能となっている。固定方法は、ボルト止めでも吸着でもどのような方法でも良い。パレット１０の下に配置されている移動手段８、９は、レーザ装置６の加工エリア１５が加工対象物１１であるシートよりも十分に小さく、シート全体に加工が必要な場合に、パレット１０と一緒に移動し、加工対象物１１であるシート全体に加工を施すため必要である。

第一のレーザ装置６ａで、加工対象物１１に任意の加工１２を施した後、その加工状態１２における重要部分の寸法および線幅をカメラ４で認識し、画像処理装置３にてその線幅・寸法を処理・計測を行い、そのデータはＰＣ１に通信手段２を介して転送される。

ここで重要部分の寸法および線幅とは、例えばレーザ光１３によって加工された状態１２が図９に示すように、２本の線幅１４を有し、その間隔における部分１６が高精度な電気抵抗を要求されるようなパターン形状の一部分である場合は、２本の線幅１４と間隔の部位１６の寸法を示す。

また、ここで通信手段２は、ネットワークやＲＳ２３２Ｃ等、データ転送ができる環境であれば何れでも良い。また、ＰＣ１は画像処理装置３及び各レーザ装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆのコントローラ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆにつながっており、ＰＣ１にて制御することとなる。

転送されたデータは、図3、図４、図８にある、あらかじめ初期段階にて実験・検証され、ＰＣ１に入力されている各レーザ装置６のレーザパワーとパワーレートやパルス周波数／パワーレートと線幅、レーザ光１３の移動速度と線幅などのデータと比較・検証される。

図３に示すパワーレート直線、即ち、定格出力に対するパワーレートは、全てのレーザ装置に測定される。図４に示す加工線幅に対するパワーレート曲線、パルスレート曲線は、基準とする第１のレーザ装置６のみに対し、加工対象物１１にレーザ加工して測定する。図８（ａ）、（ｂ）に示す各レーザ光１３の移動速度におけるパワーレート・パルス周波数と線幅の関係も第１のレーザ装置６のみに対し、加工対象物１１にレーザ加工して測定する。なお、パワーレート曲線は、パルスレートを一定にして、本実施例では、８０ＫＨｚのパルス周波数にて測定する。また、パルスレート曲線は、パワーレートを１５％とし、パルス周波数を変更して測定する。

図５（ａ）に示すように、レーザ光１３の最適な照射条件にて加工対象物１１に加工された線幅１４ａであるとすれば、レーザパワーが弱かったり、パルス周波数が高い場合や、レーザ光１３の移動速度が速すぎると図５（ｂ）に示すような線幅１４ｂのように細い加工状態１２となる。反対にレーザパワーが強い場合や、パルス周波数が低い場合、あるいはレーザ光１３の移動速度が遅い場合には、図５（ｃ）に示すような線幅１４ｃのように太い加工状態１２となる。このような加工状態１２が画像処理装置３をもって処理・計測され、転送されたデータとあらかじめ入力しているデータとを比較し、第一のレーザ装置６ａの最適なレーザ照射条件を決定する。なお、レーザ光の照射速度の測定も第１のレーザ装置６に対してのみ行う。

即ち、パワーレート曲線は、全てのレーザ装置に対して測定し、基準となる第１のレーザ装置に対しては、パワーレート曲線、パルスレート曲線、レーザ光の移動速度と加工線幅との関係などを測定し、第１のレーザ装置６の測定結果から目標仕様に合致する加工対象物１１のレーザ照射条件を決定し、その照射条件に対応して予め測定して記憶されている他のレーザ装置のパワーレート曲線から目標仕様に適合する照射条件、即ち、全てのレーザ装置に対する最適照射条件を決定するものである。そして、目標仕様からずれている他のレーザ装置に対しては、所定量以上ずれている場合は、パワーレートを調整し、所定量未満ずれている場合は、パルス周波数を調整する。パルス周波数の方がパワーレートに比べ、微調整がきくからである。

ここで所定量とは、例えば今回の実施例においては目標線幅に対し、５％以上のズレがある場合はパワーレートにより調整を実施し、５％未満ではパルスレートにて微調整を実施する。そして、目標仕様としては、目標値に対し、±（２％〜３％）のずれに収まることである。

例えば線幅１４が細い場合、目標線幅１４に対し、５％以上のズレの場合はパワーレートを増やし、５％未満での微調整を行う場合はパルス周波数を減らすことで線幅１４を調整する。線幅１４が太い場合はその逆により調整を行う。

ただ、調整値はレーザ光１３の移動スピードにより変わるため、前述のレーザパワーとパワーレートやパルス周波数とパワーレートと線幅、レーザ光１３の移動速度と線幅などのデータが重要となる。ただ、同じ加工対象物１１に対しては、各レーザ装置６の特性が違うとはいえ、同じ移動スピードにおけるパワーレートやパルス周波数変更時の線幅１４の変化値はほぼ同等である。そのため、まずパワーレートにより線幅１４を調整した後、微調整においてパルス周波数による変化を与えることが望ましい。

その後、更に、他のレーザ装置６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆに対する照射条件や補正条件を、あらかじめ初期段階にて実験・検証しＰＣ１に入力されているレーザパワーとパワーレートやパルス周波数／パワーレートと線幅、レーザ光１３の移動速度と線幅などのデータと第一のレーザ装置６ａのデータとを比較、計算を行い、最適なレーザ照射条件を決定し、各々のレーザコントローラ７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆに転送されることとなる。そして転送されたレーザ照射条件により、複数のレーザ装置６を使用して各々のレーザ装置６が複数の加工対象物１１や同一の加工対象物１１の複数の箇所にレーザ光１３による同一線幅の溝・トリミング加工を施す。

ここで、本発明により提供される複数のレーザ装置６を使用して複数の加工対象物１１や同一の加工対象物１１の複数の箇所に同一の加工を施すレーザ加工装置及びその制御方法の手順の一例を図７を用い、説明する。
（１）ステップＳ１では、予め複数のレーザ装置６のレーザパワーとパワーレートの測定、パワーレートと加工線幅との関係、レーザ装置６の駆動パルス周波数と加工線幅との関係及びレーザ光の照射移動速度と加工線幅との関係を測定しグラフ化、データ化してＰＣ１に記憶する。なお、パワーレートの測定は、複数のレーザ装置全てについて測定する。また、パワーレートと加工線幅との関係、駆動パルス周波数と加工線幅との関係及びレーザ光の照射移動速度と加工線幅との関係は、基準とする第１のレーザ装置６ａのみ行なう。もちろん、他のレーザ装置もパワーレート以外の加工パラメータを測定し、以下に述べるステップＳ７において適宜利用すれば、加工精度を向上さすことができる。
（２）ステップＳ２では、第一のレーザ装置６ａのレーザコントローラ７ａに、レーザ照射条件のデータをＰＣ１より通信手段２にて転送する。即ち、実際に使用するパターンやトリミング形状など必要とされる寸法や線幅１４などに対し、複数のレーザ照射条件を設定し、レーザパワーやパルス周波数、レーザ光１３の移動速度などを変化させたレーザ照射条件のデータを転送する。
（３）ステップＳ３では、ステップＳ２で転送されたデータ（ファイル）にて、実際に使用する加工対象物１１に数パターンの照射条件にてレーザ加工１２を実施する。（図２参照）
（４）ステップＳ４では、レーザ加工された加工対象物１１の加工後の加工状態を画像処理装置３で認識し、計測データを処理する。そしてレーザ加工後の加工対象物１１の加工状態１２を測定し、重要な要素部分の寸法や線幅１４のデータを仕様と比較する。
（５）ステップＳ５では、目標仕様と比較し、仕様を満足するレーザ照射条件があるかどうかを判断する。
（６）仕様を満足できる照射条件が無い場合、ステップＳ２において再度違うレーザ照射条件を選択し、ステップＳ２〜ステップＳ５までの順序を踏む。
（７）仕様を満足できるレーザ照射条件がある場合は、まずステップＳ６において、最適照射条件のデータを正規のパターンとしてＰＣ１内のメモリ（図示せず）内の加工形状ファイルに書き込み、第一のレーザ装置６ａのレーザコントローラ７ａに転送する。
（８）そして、ステップＳ７において、あらかじめＰＣ１に入力してあるその他のレーザ装置６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆの単体での図３に示すレーザパワーとパワーレートの関係から第一のレーザ装置６ａのレーザパワーを比較し、同等のレーザパワーが出るパワーレートを選択する。この場合パルス周波数は同等とする。そして各レーザ装置６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆに転送する。
（９）転送された条件でレーザ光１３を照射し、ステップＳ８にて加工状態１２を画像処理装置３で認識し、処理・計測を実施する。そして加工状態１２の加工対象物１１の加工後の形状において重要な要素部分の寸法や線幅１４のデータを仕様と比較する。

ここで重要部分の寸法および線幅とは、例えばレーザ光１３によって加工された状態１２が図９に示すように、２本の線幅１４を有し、その間隔における部分１６が高精度な電気抵抗を要求されるようなパターン形状の一部分である場合は、２本の線幅１４と間隔の部位１６の寸法を示す。
（１０）ステップ１０では、仕様を満足できる照射条件であれば、最適照射条件を正規のパターンとしてＰＣ１内のメモリ（図示せず）内の加工形状ファイルに書き込み、その他のレーザ装置６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆのレーザコントローラ７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆに決定したレーザ照射条件を書き込んだ正規のファイルを転送する。
（１１）しかし、仕様を満足しない照射条件の場合、ステップＳ９において、線幅１４が目標線幅に対して５％以上ズレている場合は、パワーレートにて調整を行い、５％未満の場合はパルス周波数にて微調整を行う。これらのずれは、例えばレーザ装置６と加工対象物１１との距離がレーザ装置６の所定のワーク間距離と違うことによる等の場合に発生しやすい。その調整量は、図４にあるパルス周波数と加工線幅及びパワーレートと線幅の関係から選択し、再度設定した照射条件により、加工対象物１１にレーザ光１３を照射し、再度ステップＳ８、ステップＳ９の手順を行なう。
（１２）そして、ステップＳ１１にて、初期段階でのレーザ照射条件の入力は完了し、実際のレーザ加工を実施することとなる。

本実施例では、初期段階におけるレーザ照射条件について言及したが、レーザ装置６には必ず存在するレンズ２４とガルバノミラー駆動系２２、２３とで発生する加工エリア１５の歪みなどによって発生する線幅１４の誤差や変化においても同様のステップを踏むことで複数のレーザ装置６の制御を実現することができる。また、違う線幅１４の加工を実施したい場合でもあらかじめ初期段階にて実験・検証しＰＣ１に入力されているレーザパワーとパワーレートやパルス周波数／パワーレートと線幅、レーザ光１３の移動速度と線幅などのデータを介する事により、容易にタクトアップやパターン・トリミング形状の変化にも対応することが可能となる。

複数のレーザ装置６を使用して各々のレーザ装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆが複数の加工対象物１１や同一の加工対象物１１の複数の箇所に同一線幅１４の溝・トリミング加工を施す場合、その加工状態１２に要求される仕様が微細や高精度になるほど、レーザ装置６それぞれの固有のばらつきに対する加工状態１２への影響は大きく、各々のレーザ装置６にあった照射条件や補正条件を見出すことで最適にする必要がある。

また、一つのレーザ光１３を分岐することは非常に効率よく見えるが、完全な等分にレーザ光１３を分岐することも非常に難しく、例えばレーザパワーに若干のズレが生じた場合は、それぞれの分岐した加工箇所でのパルス周波数やレーザ光１３の移動速度を一つのレーザコントローラ７と一つもしくは複数のガルバノミラー駆動系１２、１３で制御する必要が出てくる。今回の仕様のように複数個所に同一の加工をする場合、その制御は非常に難しく、異なった製品や異なったパターン・トリミング形状への対応も難しくなる。

レーザ装置６での加工は、高速・高精度・微細と非常に有効であるため、レーザ装置６単体のみの加工では非常に便利であるといえるが、更なるタクト改善や生産性向上への要求に対しては、複数のレーザ装置６が必要となってくる。しかし、そのレーザ装置６が構成するレーザ発振管２１やガルバノミラー駆動系２２、２３やｆθレンズ２４などは、非常に高精度で加工・組立が行われているものの、個体差は必ず発生する。そのため、同一線幅１４での溝・トリミング加工を実施するための精度が高くなればなるほど、その個体差は何らかの形で補正を行う必要がある。その経時的もしくは初期的な補正は必ず必要であり、その時点でのレーザ照射条件や補正条件の入力の間違いや相関が無い場合、生産に大きなロスが発生したり、異なる製品やパターンへの対応ができない可能性がある。

本発明の複数のレーザ装置６を使用して複数の加工対象物１１や同一の加工対象物１１の複数の箇所に同一線幅１４の溝・トリミング加工を施す場合のレーザ加工装置及びその制御方法では、このように、あらかじめ複数のレーザ装置６の初期段階にて実験・検証しＰＣ１に入力されているレーザパワーとパワーレートやパルス周波数／パワーレートと線幅、レーザ光１３の移動速度と線幅などのデータを実験・検証し、データをＰＣ１に入力することで、第一のレーザ装置６ａを基準にし、その加工データからその他のレーザ装置６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆのレーザ照射条件や補正条件などを決定することで、初期段階で決定するレーザ照射条件の入力間違いを防ぐことができる上、照射条件自体が各々相関が取れていることから、異なった製品や異なったパターン・仕様にも柔軟に対応することが可能となる。

懸念事項とされるコスト面においても、最近のレーザマーキング装置６および７は、非常にコストも低くなってきており、大きくコストアップになるようなことは無くなりつつある。

本発明のレーザ加工装置及びその制御方法では、複数のレーザ装置６を使用して複数の加工対象物１１や同一の加工対象物１１の複数の箇所に同一線幅の溝・トリミング加工を施す場合の初期段階もしくは経時的な変化に対応したレーザ照射条件や補正条件などの入力間違いがなく、レーザ装置６同士の相関を取ることができ、異なった製品や異なったパターンへの対応も可能となる。

本発明の実施例１におけるレーザ加工装置の構成図 本発明の実施例１におけるレーザ加工装置の第１のレーザ装置で加工した状態を検査する流れを説明するための図 本発明の実施例１におけるレーザ加工装置の複数のレーザ装置のパワー測定結果の一例を示した図 本発明の実施例１におけるレーザ加工装置のレーザ装置単体において加工の線幅とパルス周波数およびレーザパワーとの関係の一例を示した図 本発明の実施例１におけるレーザ加工装置のレーザ照射条件に対する加工状態を説明するための図 本発明の実施例１におけるレーザ加工装置のレーザ装置の内部構成を模式的に示した図 本発明の実施例１におけるレーザ加工方法の制御方法のフローチャート 本発明の実施例１におけるレーザ加工装置のレーザ光の移動速度特性を示す図 本発明の実施例１におけるレーザ加工装置の加工状態を説明するための図

符号の説明

１ ＰＣ
２ 通信手段
３ 画像処理装置
４ カメラ
５ カメラ用照明
６ レーザ装置
７ レーザコントローラ
８ 移戴手段
９ 移戴手段
１０ パレット
１１ 加工対象物
１２ 加工状態
１３ レーザ光
１４ 加工線幅
１５ 加工エリア
１６ 重要エリア部の寸法
２１ レーザ発振管
２２ ガルバノミラー駆動系
２３ ガルバノミラー駆動系
２４ ｆθレンズ

Claims (8)

1. 複数のレーザ装置を用いて、複数のレーザ加工を施すレーザ加工方法において、
   予め前記複数のレーザ装置の所定のレーザ照射条件と加工対照物の加工状態との関係を測定し当該測定データを記憶する工程、
   前記複数の中の基準とする第１のレーザ装置の前記測定データに基づき加工対象物を加工する工程、
   その加工された加工対象物の加工状態を画像認識して該加工後の形状を測定し該測定データと前記加工対象物の重要部分の形状データと比較して目標仕様に合致するレーザ照射条件を決定する工程、
   前記照射条件に対応し記憶された他のレーザ装置の照射条件の中から目標仕様に適合する前記それぞれの他のレーザ装置の最適照射条件を決定する工程、
   とを含み、前記最適照射条件にてレーザ加工することを特徴とするレーザ加工方法。
2. 前記照射条件は、パワーレート、パルス周波数又はレーザ光照射速度であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
3. 前記最適照射条件に基づいて前記他のレーザ装置の照射条件にて得られる前記記憶されている加工対象物の重要部分の形状データが、目標仕様と５%以上ずれている場合パワーレートを、５％未満の場合パルスレートを調整して他のレーザ装置の照射条件を決定することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
4. 前記重要部分は、加工対象物の高精度な電気的抵抗値を要求される部分のパターン形状の線幅、溝幅、トリミング幅であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
5. 複数のレーザ装置を用いて加工対象物に対し同一線幅の溝・トリミング加工を施すレーザ加工方法において、
   （１）基準とする第１のレーザ装置に対しては、パワーレートと出力、パワーレート／パルス周波数又はレーザ光の照射速度と線幅・溝幅・トリミング幅の関係を、他のレーザ装置に対しては、パワーレートと出力のレーザ照射条件のデータを採取し該データを制御装置に入力し、
   （２）前記第１のレーザ照射データを前記制御装置から前記第１のレーザ装置のコントローラに転送し該照射データに基づき前記加工対象物をレーザ加工し、加工後の重要部分の線幅・溝幅・トリミング幅の寸法を測定し、
   （３）前記第１のレーザ装置にて加工された加工対象物の重要部分の寸法を測定し、目標仕様に適合する第１のレーザ装置の照射条件を決定し、
   （４）前記第１のレーザ装置より求めた照射条件に対応する他のレーザ装置にて目標仕様が得られる最適照射条件を決定し、該最適照射条件のデータを全てのレーザ装置のコントローラに転送し、加工対象物をレーザ加工することを特徴とするレーザ加工方法。
6. 複数のレーザ装置を用いて、加工対象物に同一線幅の溝・トリミングのレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記複数のレーザ装置をそれぞれ制御するコントローラと、
   前記レーザ装置のレーザ照射データに基づいてレーザ加工された加工物の形状を測定検査する検査装置と、
   前記測定検査された測定データ及び前記複数のレーザ装置の照射データを記憶し所定のレーザ加工を制御する制御装置と、
   を備え、
   予め前記複数のレーザ装置のレーザ照射条件と加工対照物の加工状態との関係を測定し当該測定データを記憶し、
   前記複数の中の基準とする第１のレーザ装置の前記測定データに基づき加工対象物を加工し、その加工された加工対象物の加工状態を画像認識して該加工後の形状を測定し該測定データと前記加工対象物の重要部分の形状データと比較して目標仕様に合致するレーザ照射条件を決定し、
   前記照射条件に対応し記憶された他のレーザ装置の照射条件の中から目標仕様に適合する前記それぞれの他のレーザ装置の最適照射条件を決定して前記最適照射条件にてレーザ加工することを特徴とするレーザ加工装置。
7. 前記照射条件は、パワーレート、パルス周波数又はレーザ光照射速度であることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
8. 前記最適照射条件に基づいて前記他のレーザ装置の照射条件にて得られる前記記憶されている加工対象物の重要部分の形状データが、目標仕様と５%以上ずれている場合パワーレートを、５％未満の場合パルスレートを調整して他のレーザ装置の照射条件を決定することを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
   
   

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