JP2008218819A

JP2008218819A - Laser machining device

Info

Publication number: JP2008218819A
Application number: JP2007055969A
Authority: JP
Inventors: Masanori Seki; 政則関; Hiroaki Takeuchi; 博明竹内
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2008-09-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser machining device capable of realizing laser machining with excellent reproducibility. <P>SOLUTION: The laser machining device includes a laser generator 20, a sensor 24, an energy calculation part 26, a deviation calculation part 28, a control value calculation part 32, a stop computation part 34, a proportional element 36, a switch 30 and a changeover control part 62. The laser generator 20 generates a laser beam, the sensor 24 detects the intensity of the laser beam, the energy calculation part 26 calculates the energy of the laser beam, and the deviation calculation part 28 calculates the deviation of the energy of the laser beam. The control value calculation part 32 calculates a control value corresponding to the deviation, and the stop computation part 34 and the proportional element 36 hold the control value calculated when the generation of the laser beam is ended. The switch 30 and the changeover control part 62 control the laser generator 20 on the basis of the control value calculated at the end when the generation of the laser beam is restarted and on the basis of the control value calculated after the restart after it is restarted. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ加工装置に関し、特に、バーストモードで運転され得るレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly to a laser processing apparatus that can be operated in a burst mode.

特許文献１は、レーザ加工装置とともに用いられレーザ加工装置のレーザパワーを安定化させるためのレーザパワー安定化装置を開示する。レーザパワー安定化装置は、センサと、処理部と、判定部とを有する。センサは、レーザ加工装置からのレーザ光を受け、光強度信号を検出する。光強度信号は、レーザ光の光強度を表す。処理部は、光強度信号を所定の時間で積分してパルスエネルギー計測値を得る。判定部は、予め設定されたパルスエネルギー基準値とパルスエネルギー計測値とを比較してその偏差を求め偏差に応じてレーザ加工装置のレーザパワーを調整する。 Patent Document 1 discloses a laser power stabilization device that is used together with a laser processing device to stabilize the laser power of the laser processing device. The laser power stabilization device includes a sensor, a processing unit, and a determination unit. The sensor receives laser light from the laser processing apparatus and detects a light intensity signal. The light intensity signal represents the light intensity of the laser light. The processing unit obtains a pulse energy measurement value by integrating the light intensity signal with a predetermined time. The determination unit compares a preset pulse energy reference value with a pulse energy measurement value to obtain a deviation, and adjusts the laser power of the laser processing apparatus according to the deviation.

特許文献１に開示された発明によると、高能率にしかも精度よくレーザパワーを安定化することができる。 According to the invention disclosed in Patent Document 1, the laser power can be stabilized with high efficiency and high accuracy.

特許文献２は、レーザ光のレーザパワーをモニタするレーザモニタ装置を開示する。レーザモニタ装置は、タイミング回路と、レーザ光検出器と、積分回路と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とを具備する。タイミング回路は、レーザ光が出力されている期間と出力されていない期間とを判別する。レーザ光検出器は、レーザ光の一部または全部を受光し、レーザ光のレーザ出力に対応した電気的なレーザ光検出信号を発生する。積分回路は、タイミング回路の判別に基づいてレーザ光検出信号を積分する。積分される期間はレーザ光が出力されている期間のみである。積分は、所定の累積時間にわたって実施される。ＣＰＵは、積分回路の積分によって得られた積分値に基づいてレーザ光のレーザパワー測定値を求める。 Patent Document 2 discloses a laser monitor device that monitors the laser power of laser light. The laser monitor device includes a timing circuit, a laser light detector, an integration circuit, and a CPU (Central Processing Unit). The timing circuit determines a period during which laser light is output and a period during which laser light is not output. The laser light detector receives a part or all of the laser light and generates an electrical laser light detection signal corresponding to the laser output of the laser light. The integrating circuit integrates the laser light detection signal based on the discrimination of the timing circuit. The integration period is only the period during which the laser beam is output. The integration is performed over a predetermined cumulative time. The CPU obtains a laser power measurement value of the laser light based on the integration value obtained by the integration of the integration circuit.

特許文献２に開示された発明によると、レーザ光の中断の影響を受けない高精度なレーザパワー測定値を得ることができる。
特開平１１−２６１１４６号公報特開平６−２３７０２８号公報 According to the invention disclosed in Patent Document 2, it is possible to obtain highly accurate laser power measurement values that are not affected by the interruption of laser light.
JP-A-11-261146 Japanese Patent Laid-Open No. 6-237028

しかし、特許文献１に開示された発明では、レーザの出力が開始された直後は、レーザ光として出力されるエネルギが目標値から大きく外れるという問題点がある。このことは、被加工面の性状が位置ごとに変動することを意味する。このようなことが生じると、再現性のよいレーザ加工を実施することは困難である。 However, the invention disclosed in Patent Document 1 has a problem that the energy output as the laser beam deviates greatly from the target value immediately after the output of the laser is started. This means that the properties of the work surface fluctuate from position to position. When this occurs, it is difficult to perform laser processing with good reproducibility.

この問題点について詳細に説明する。図７は、一般的なレーザ加工装置の構成を表わす図である。図７を参照して、一般的なレーザ加工装置は、レーザ生成器２０と、ビームスプリッタ２２と、センサ２４と、エネルギ算出部４２と、偏差算出部４４と、制御値算出部４６とを含む。 This problem will be described in detail. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a general laser processing apparatus. Referring to FIG. 7, a general laser processing apparatus includes a laser generator 20, a beam splitter 22, a sensor 24, an energy calculation unit 42, a deviation calculation unit 44, and a control value calculation unit 46. .

レーザ生成器２０は、レーザ光を発振する。ビームスプリッタ２２は、レーザ生成器２０が発振したレーザ光を分岐させる。センサ２４は、ビームスプリッタ２２が分岐したレーザ光に基づいて、そのレーザ光の強度を検出する。センサ２４は、その強度を表わす信号を出力する。エネルギ算出部４２は、センサ２４が出力した信号が入力されると、その信号が表わす強度を積分することにより、所定の期間にレーザ光として出力されたエネルギを算出する。エネルギ算出部４２は、エネルギが算出されると、エネルギの値を表わす信号を出力する。偏差算出部４４は、図示しない装置が出力した信号とエネルギ算出部４２が出力した信号とが入力されると、それらの信号が表わす値の差を算出する。図示しない装置が出力し、かつ偏差算出部４４に入力される信号は、レーザ光として出力されるエネルギの目標値を表わす。偏差算出部４４が算出した差を表わす信号が入力されると、制御値算出部４６は制御信号を出力する。この信号に応答して、レーザ生成器２０は動作する。これにより、レーザ生成器２０がレーザ光として出力するエネルギは制御値算出部４６に入力された信号が表わす値に対応することとなる。 The laser generator 20 oscillates laser light. The beam splitter 22 branches the laser light oscillated by the laser generator 20. The sensor 24 detects the intensity of the laser beam based on the laser beam branched by the beam splitter 22. The sensor 24 outputs a signal indicating the intensity. When the signal output from the sensor 24 is input, the energy calculation unit 42 integrates the intensity represented by the signal to calculate the energy output as the laser beam in a predetermined period. When the energy is calculated, the energy calculation unit 42 outputs a signal representing the energy value. When a signal output from a device (not shown) and a signal output from the energy calculation unit 42 are input, the deviation calculation unit 44 calculates a difference between values represented by these signals. A signal output from a device (not shown) and input to the deviation calculation unit 44 represents a target value of energy output as laser light. When a signal representing the difference calculated by the deviation calculating unit 44 is input, the control value calculating unit 46 outputs a control signal. In response to this signal, the laser generator 20 operates. As a result, the energy output from the laser generator 20 as laser light corresponds to the value represented by the signal input to the control value calculation unit 46.

図７に示したレーザ加工装置をバーストモードで運転する方法は２つある。第１の方法は、レーザ光として出力するエネルギを変更する方法である。この方法を実施する場合、レーザを出力する期間中、レーザ光として出力するエネルギはほぼ目標値に等しくなる。レーザを停止する期間中、レーザ光として出力するエネルギはゼロになる。第２の方法は、レーザ生成器２０に信号が入力される時期を制限する方法である。この方法を実施する場合、レーザを出力する期間中、信号はレーザ生成器２０に周期的に入力される。レーザを停止する期間中、信号の入力は停止される。第１の方法を「出力値変更法」と称する。第２の方法を「時期制限法」と称する。 There are two methods of operating the laser processing apparatus shown in FIG. 7 in the burst mode. The first method is a method of changing energy output as laser light. When this method is carried out, the energy output as the laser beam becomes substantially equal to the target value during the period of outputting the laser. During the period when the laser is stopped, the energy output as laser light becomes zero. The second method is a method of limiting the time when a signal is input to the laser generator 20. When implementing this method, the signal is periodically input to the laser generator 20 during the laser output period. During the period of stopping the laser, the signal input is stopped. The first method is referred to as “output value changing method”. The second method is referred to as “time limit method”.

図８は、出力値変更法を実施した場合における、信号のタイミングを表わす図である。図８において、「目標値」は上述した目標値を意味する。「トリガ信号」はレーザ生成器２０に入力される信号を表わす。この信号が入力されると、レーザ生成器２０はレーザ光を出力する。「強度信号」は制御値算出部４６が出力する信号を意味する。「エネルギ測定値」は、レーザ光のエネルギの測定値を意味する。「偏差信号」は、偏差算出部４４が出力し、制御値算出部４６に入力される信号を意味する。図８において太い丸で囲まれた箇所が表わすように、レーザの出力が開始された直後は、それ以外の時期に比べ、エネルギ測定値が目標値よりも大幅に小さくなっている。 FIG. 8 is a diagram showing signal timing when the output value changing method is performed. In FIG. 8, “target value” means the target value described above. “Trigger signal” represents a signal input to the laser generator 20. When this signal is input, the laser generator 20 outputs a laser beam. “Intensity signal” means a signal output by the control value calculation unit 46. “Energy measurement value” means a measurement value of energy of laser light. The “deviation signal” means a signal output from the deviation calculation unit 44 and input to the control value calculation unit 46. As shown by a thick circled portion in FIG. 8, immediately after the laser output is started, the measured energy value is significantly smaller than the target value compared to other periods.

図９は、時期制限法を実施した場合における、信号のタイミングを表わす図である。「目標値」と、「トリガ信号」と、「強度信号」と、「エネルギ測定値」と、「偏差信号」との意味は、図８の場合と同様である。図９において太い丸で囲まれた箇所が表わすように、レーザの出力が開始された直後は、それ以外の時期に比べ、エネルギ測定値が大きくなったり小さくなったりする。このような現象は、制御ループ内の回路の遅れにより生じる。 FIG. 9 is a diagram illustrating signal timing when the time limit method is performed. The meanings of “target value”, “trigger signal”, “intensity signal”, “energy measurement value”, and “deviation signal” are the same as in FIG. As shown by a thick circled portion in FIG. 9, immediately after the laser output is started, the energy measurement value becomes larger or smaller than other times. Such a phenomenon is caused by a delay in the circuit in the control loop.

特許文献２に開示された発明では、レーザを出力する期間中に、レーザ光として出力されるエネルギの変動を抑制できないという問題点がある。いったんレーザ光の出力が終了した後、新たにレーザ光の出力を再開する際に、レーザ加工装置の制御を実施するためである。レーザを出力する期間中にエネルギの変動を抑制できないことは、被加工面の性状が位置ごとに変動することを意味する。このようなことが生じると、再現性のよいレーザ加工を実施することは困難である。 In the invention disclosed in Patent Document 2, there is a problem in that fluctuations in energy output as laser light cannot be suppressed during a laser output period. This is because the laser processing apparatus is controlled when the output of the laser beam is restarted after the output of the laser beam is once completed. The fact that energy fluctuation cannot be suppressed during the laser output period means that the properties of the surface to be processed fluctuate from position to position. When this occurs, it is difficult to perform laser processing with good reproducibility.

本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、再現性のよいレーザ加工を実現できるレーザ加工装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a laser processing apparatus capable of realizing laser processing with good reproducibility.

上記目的を達成するために、本発明のある局面にしたがうと、レーザ加工装置は、レーザ生成手段と、検出手段と、エネルギ算出手段と、偏差算出手段と、制御値算出手段と、保持手段と、制御手段とを含む。レーザ生成手段は、レーザ光を生成する。検出手段は、レーザ光の強度を検出する。エネルギ算出手段は、検出手段が検出した強度に基づいてレーザ光のエネルギを算出する。偏差算出手段は、レーザ光のエネルギの予め定められた値に対する偏差を算出する。制御値算出手段は、偏差算出手段が算出した偏差に対応する制御値を算出する。保持手段は、レーザ光の生成の終了時に算出された制御値を保持する。制御手段は、レーザ光の生成の再開時には終了時に算出された制御値に基づいてレーザ生成手段を制御し、かつレーザ光の生成の再開後には再開後に算出された制御値に基づいてレーザ生成手段を制御する。 In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, a laser processing apparatus includes a laser generation unit, a detection unit, an energy calculation unit, a deviation calculation unit, a control value calculation unit, and a holding unit. And control means. The laser generator generates laser light. The detection means detects the intensity of the laser light. The energy calculating means calculates the energy of the laser beam based on the intensity detected by the detecting means. The deviation calculating means calculates a deviation with respect to a predetermined value of the energy of the laser beam. The control value calculation means calculates a control value corresponding to the deviation calculated by the deviation calculation means. The holding unit holds the control value calculated at the end of the generation of the laser beam. The control means controls the laser generation means based on the control value calculated at the end when the generation of the laser light is resumed, and after restarting the generation of the laser light, the laser generation means based on the control value calculated after the restart. To control.

また、上述した保持手段は、制御値算出手段に入力される値を制御値に基づいて算出するための入力値算出手段を含むことが望ましい。併せて、制御手段は、導入手段と、切替制御手段とを含むことが望ましい。導入手段は、偏差算出手段が算出した値と入力値算出手段が算出した値とのうち一方を制御値算出手段に導入する。切替制御手段は、再開時には入力値算出手段が算出した値が制御値算出手段に導入され、かつ再開後には偏差算出手段が算出した値が制御値算出手段に導入されるように、導入手段を制御する。 Moreover, it is preferable that the holding unit described above includes an input value calculation unit for calculating a value input to the control value calculation unit based on the control value. In addition, it is desirable that the control means includes introduction means and switching control means. The introducing means introduces one of the value calculated by the deviation calculating means and the value calculated by the input value calculating means to the control value calculating means. The switching control means sets the introducing means so that the value calculated by the input value calculating means is introduced into the control value calculating means when restarting, and the value calculated by the deviation calculating means is introduced into the control value calculating means after restarting. Control.

もしくは、上述した入力値算出手段は、偏差を算出するための手段と、補正値算出手段とを含むことが望ましい。偏差を算出するための手段は、制御値の予め定められた基準値に対する偏差を算出する。補正値算出手段は、制御値の偏差に比例する補正値を算出する。 Alternatively, the input value calculation means described above preferably includes a means for calculating a deviation and a correction value calculation means. The means for calculating the deviation calculates a deviation of the control value with respect to a predetermined reference value. The correction value calculation means calculates a correction value that is proportional to the deviation of the control value.

もしくは、上述したレーザ生成手段は、レーザ光のパルスを生成するための手段を含むことが望ましい。併せて、制御値算出手段は、信号生成手段と、増幅手段とを含むことが望ましい。信号生成手段は、入力された信号の低周波成分に対応する信号を生成する。増幅手段は、信号生成手段が生成した信号を増幅する。併せて、制御手段は、増幅手段を制御するための手段と、補正値算出手段を制御するための手段とをさらに含むことが望ましい。増幅手段を制御するための手段は、基準幅に対するパルスの幅の比に反比例する増幅率で信号生成手段が生成した信号を増幅するように、増幅手段を制御する。補正値算出手段を制御するための手段は、制御値の偏差に対する補正値の比がパルスの幅の比に比例するように、補正値算出手段を制御する。 Alternatively, the laser generation means described above preferably includes means for generating a pulse of laser light. In addition, it is desirable that the control value calculation means includes a signal generation means and an amplification means. The signal generating means generates a signal corresponding to the low frequency component of the input signal. The amplification means amplifies the signal generated by the signal generation means. In addition, it is desirable that the control means further includes a means for controlling the amplification means and a means for controlling the correction value calculation means. The means for controlling the amplifying means controls the amplifying means to amplify the signal generated by the signal generating means at an amplification factor inversely proportional to the ratio of the pulse width to the reference width. The means for controlling the correction value calculating means controls the correction value calculating means so that the ratio of the correction value to the deviation of the control value is proportional to the ratio of the pulse width.

もしくは、上述したレーザ生成手段は、レーザ光のパルスを生成するための手段を含むことが望ましい。併せて、制御値算出手段は、信号生成手段と、増幅手段とを含むことが望ましい。信号生成手段は、入力された信号の低周波成分に対応する信号を生成する。増幅手段は、信号生成手段が生成した信号を増幅する。併せて、制御手段は、記憶手段と、増幅手段を制御するための手段と、補正値算出手段を制御するための手段とをさらに含むことが望ましい。記憶手段は、信号生成手段が生成した信号の増幅率と、制御値の偏差に対する補正値の比とを、基準幅に対するパルスの幅の比に対応付けて記憶する。増幅手段を制御するための手段は、パルスの幅の比に対応する増幅率で信号生成手段が生成した信号を増幅するように、増幅手段を制御する。補正値算出手段を制御するための手段は、制御値の偏差に対する補正値の比がパルスの幅の比に対応するように、補正値算出手段を制御する。 Alternatively, the laser generation means described above preferably includes means for generating a pulse of laser light. In addition, it is desirable that the control value calculation means includes a signal generation means and an amplification means. The signal generating means generates a signal corresponding to the low frequency component of the input signal. The amplification means amplifies the signal generated by the signal generation means. In addition, it is desirable that the control means further includes a storage means, a means for controlling the amplification means, and a means for controlling the correction value calculation means. The storage means stores the amplification factor of the signal generated by the signal generation means and the ratio of the correction value to the deviation of the control value in association with the ratio of the pulse width to the reference width. The means for controlling the amplifying means controls the amplifying means to amplify the signal generated by the signal generating means at an amplification factor corresponding to the pulse width ratio. The means for controlling the correction value calculating means controls the correction value calculating means so that the ratio of the correction value to the deviation of the control value corresponds to the ratio of the pulse width.

もしくは、上述した制御手段は、制御値に基づいて基準値を算出するための基準値算出手段をさらに含むことが望ましい。 Alternatively, it is desirable that the control means described above further includes a reference value calculation means for calculating a reference value based on the control value.

もしくは、上述した基準値算出手段は、レーザ生成手段がレーザ光の生成を開始した時を始期とする期間に制御値算出手段が算出した制御値に基づいて、基準値を算出するための手段を含むことが望ましい。 Alternatively, the reference value calculation means described above includes means for calculating a reference value based on the control value calculated by the control value calculation means during a period starting from when the laser generation means starts generating laser light. It is desirable to include.

もしくは、上述したレーザ生成手段は、レーザ光のパルスを生成するための手段を含むことが望ましい。併せて、基準値算出手段は、レーザ生成手段がレーザ光の生成を開始した時からパルスの周波数とレーザ生成手段に供給される交流電力の周波数とに対応する数のパルスを生成した時までの期間に制御値算出手段が算出した制御値に基づいて、基準値を算出するための手段を含むことが望ましい。 Alternatively, the laser generation means described above preferably includes means for generating a pulse of laser light. At the same time, the reference value calculating means starts from the time when the laser generating means starts generating laser light until the number of pulses corresponding to the frequency of the pulse and the frequency of AC power supplied to the laser generating means is generated. It is desirable to include means for calculating a reference value based on the control value calculated by the control value calculating means during the period.

もしくは、上述した基準値算出手段は、レーザ光が生成される期間であって開始時および終了時を除く期間に制御値算出手段が算出した制御値の平均値に基づいて、基準値を算出するための手段を含むことが望ましい。 Alternatively, the reference value calculation unit described above calculates the reference value based on the average value of the control values calculated by the control value calculation unit during the period in which the laser light is generated and excluding the start time and the end time. It is desirable to include means for

もしくは、上述した基準値算出手段は、レーザ光の生成の終了時を含む期間に制御値算出手段が算出した制御値に基づいて、基準値を算出するための手段を含むことが望ましい。 Alternatively, the reference value calculation unit described above preferably includes a unit for calculating the reference value based on the control value calculated by the control value calculation unit during a period including the end of the generation of the laser beam.

もしくは、上述したレーザ生成手段は、レーザ光のパルスを生成するための手段を含むことが望ましい。併せて、基準値算出手段は、パルスの周波数とレーザ生成手段に供給される交流電力の周波数とに対応する数のパルスが生成された期間であってレーザ光の生成の終了時を含む期間に制御値算出手段が算出した制御値に基づいて、基準値を算出するための手段を含むことが望ましい。 Alternatively, the laser generation means described above preferably includes means for generating a pulse of laser light. In addition, the reference value calculation means is a period in which the number of pulses corresponding to the frequency of the pulse and the frequency of the AC power supplied to the laser generation means is generated, and includes a period including the end of generation of laser light. It is desirable to include means for calculating a reference value based on the control value calculated by the control value calculating means.

また、上述したレーザ生成手段は、レーザ光を連続して生成するための手段を含むことが望ましい。 Moreover, it is desirable that the laser generation means described above includes means for continuously generating laser light.

また、上述したレーザ生成手段は、レーザ光のパルスを生成するための手段を含むことが望ましい。併せて、エネルギ算出手段は、レーザ光の１パルスあたりのエネルギを算出するための手段を含むことが望ましい。 Further, the laser generating means described above preferably includes means for generating a pulse of laser light. In addition, the energy calculating means preferably includes means for calculating the energy per pulse of the laser light.

もしくは、上述したエネルギ算出手段は、積分手段と、保持するための手段とを含むことが望ましい。積分手段は、検出手段が検出した強度を、レーザ光のパルスごとに積分する。保持するための手段は、積分手段が積分した値を保持する。 Alternatively, it is desirable that the energy calculating unit described above includes an integrating unit and a holding unit. The integrating means integrates the intensity detected by the detecting means for each pulse of the laser light. The means for holding holds the value integrated by the integrating means.

また、上述した制御値算出手段は、信号生成手段と、増幅手段とを含むことが望ましい。信号生成手段は、入力された信号の低周波成分に対応する信号を生成する。増幅手段は、信号生成手段が生成した信号を増幅する。 The control value calculation means described above preferably includes a signal generation means and an amplification means. The signal generating means generates a signal corresponding to the low frequency component of the input signal. The amplification means amplifies the signal generated by the signal generation means.

また、上述した信号生成手段は、ローパスフィルタを含むことが望ましい。 Moreover, it is desirable that the signal generation means described above includes a low-pass filter.

本発明に係るレーザ加工装置は、再現性のよいレーザ加工を実現できる。 The laser processing apparatus according to the present invention can realize laser processing with good reproducibility.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

図１は、本実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を表わす図である。図１を参照して、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、レーザ生成器２０と、ビームスプリッタ２２と、センサ２４と、エネルギ算出部２６と、偏差算出部２８と、スイッチ３０と、制御値算出部３２と、停止演算部３４と、比例要素３６と、コンピュータ３８とを含む。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a laser processing apparatus according to the present embodiment. Referring to FIG. 1, a laser processing apparatus according to the present embodiment includes a laser generator 20, a beam splitter 22, a sensor 24, an energy calculation unit 26, a deviation calculation unit 28, a switch 30, and a control. A value calculation unit 32, a stop calculation unit 34, a proportional element 36, and a computer 38 are included.

レーザ生成器２０は、レーザ光を発振する。ビームスプリッタ２２は、レーザ生成器２０が発振したレーザ光を分岐させる。センサ２４は、ビームスプリッタ２２が分岐したレーザ光に基づいて、レーザ光の強度を検出する。センサ２４は、その強度を表わす信号を出力する。エネルギ算出部２６は、センサ２４が出力した信号が入力されると、その信号が表わす強度を積分することにより、所定の期間にレーザ光として出力されたエネルギを算出する。この「所定の期間」は特に限定されるものではないが、本実施の形態においては、レーザ生成器２０に入力されたトリガ信号が「ＨＩＧＨ」である期間を意味することとする。このトリガ信号はコンピュータ３８が出力した信号である。エネルギ算出部２６は、エネルギが算出されると、エネルギの値を表わす信号を出力する。偏差算出部２８は、コンピュータ３８が出力した信号が入力され、かつエネルギ算出部２６が出力した信号が入力されると、差を算出する。コンピュータ３８が出力し、かつ偏差算出部２８に入力される信号は、レーザ光として出力されるエネルギの目標値を表わす。本実施の形態において、この目標値を「出力目標値」と称する。偏差算出部２８が算出する差は、エネルギ算出部２６が算出したエネルギを表わす値と出力目標値との差である。偏差算出部２８は、その差を表わす信号を出力する。この信号を「変更信号」と称する。スイッチ３０は、制御値算出部３２に入力される信号の経路を切替える。この切り替えにより、偏差算出部２８が算出した値と比例要素３６が算出した値とのうち一方が制御値算出部３２に導入されることとなる。制御値算出部３２は信号を出力する。この信号に応答してレーザ生成器２０は動作する。これにより、レーザ生成器２０が出力するレーザ光の強度は制御値算出部３２に入力された信号が表わす値に対応することとなる。本実施の形態において、制御値算出部３２が出力する信号を「強度信号」と称する。停止演算部３４は、コンピュータ３８が出力した信号が入力され、かつ制御値算出部３２が出力した信号が入力されると、差を算出する。コンピュータ３８が出力し、かつ停止演算部３４に入力される信号は、レーザ光の強度の目標値を表わす。本実施の形態において、この目標値を「強度基準値」と称する。本実施の形態の場合、この値は、レーザ光が出力されている期間のうちいずれかの時点における、強度信号が表わす値に基づいて算出される。コンピュータ３８に強度信号が入力されることにより、コンピュータ３８は強度基準値を算出することができる。停止演算部３４が算出する差は、制御値算出部３２が出力した信号が表わす値と強度基準値との差である。停止演算部３４は、その差を表わす信号を出力する。この信号を「維持信号」と称する。また、変更信号と維持信号とを、「偏差信号」と総称する。比例要素３６は、維持信号が入力されると、維持信号が表わす値に係数を乗算する。比例要素３６は、その乗算の結果得られた値を表す信号を出力する。これにより、比例要素３６は、制御値の偏差に比例する補正値を算出する補正値算出素子として動作することとなる。比例要素３６の乗算により得られた値を表わす信号は、スイッチ３０を経て、制御値算出部３２に入力される。コンピュータ３８は、レーザ生成器２０と、エネルギ算出部２６と、偏差算出部２８と、スイッチ３０と、制御値算出部３２と、停止演算部３４とに、信号を出力する。 The laser generator 20 oscillates laser light. The beam splitter 22 branches the laser light oscillated by the laser generator 20. The sensor 24 detects the intensity of the laser beam based on the laser beam branched by the beam splitter 22. The sensor 24 outputs a signal indicating the intensity. When the signal output from the sensor 24 is input, the energy calculating unit 26 integrates the intensity represented by the signal to calculate the energy output as the laser beam in a predetermined period. This “predetermined period” is not particularly limited, but in the present embodiment, it means a period in which the trigger signal input to the laser generator 20 is “HIGH”. This trigger signal is a signal output from the computer 38. When the energy is calculated, the energy calculation unit 26 outputs a signal representing the energy value. The deviation calculating unit 28 calculates a difference when a signal output from the computer 38 is input and a signal output from the energy calculating unit 26 is input. A signal output from the computer 38 and input to the deviation calculating unit 28 represents a target value of energy output as laser light. In the present embodiment, this target value is referred to as “output target value”. The difference calculated by the deviation calculating unit 28 is a difference between the value representing the energy calculated by the energy calculating unit 26 and the output target value. Deviation calculation unit 28 outputs a signal representing the difference. This signal is referred to as a “change signal”. The switch 30 switches the path of a signal input to the control value calculation unit 32. By this switching, one of the value calculated by the deviation calculating unit 28 and the value calculated by the proportional element 36 is introduced into the control value calculating unit 32. The control value calculation unit 32 outputs a signal. In response to this signal, the laser generator 20 operates. Thereby, the intensity of the laser beam output from the laser generator 20 corresponds to the value represented by the signal input to the control value calculation unit 32. In the present embodiment, a signal output from the control value calculation unit 32 is referred to as an “intensity signal”. When the signal output from the computer 38 is input and the signal output from the control value calculation unit 32 is input, the stop calculation unit 34 calculates the difference. A signal output from the computer 38 and input to the stop calculation unit 34 represents a target value of the intensity of the laser beam. In the present embodiment, this target value is referred to as an “intensity reference value”. In the case of the present embodiment, this value is calculated based on the value represented by the intensity signal at any point in the period during which the laser beam is output. When the intensity signal is input to the computer 38, the computer 38 can calculate the intensity reference value. The difference calculated by the stop calculation unit 34 is a difference between the value represented by the signal output from the control value calculation unit 32 and the intensity reference value. Stop calculation unit 34 outputs a signal representing the difference. This signal is referred to as a “maintenance signal”. Further, the change signal and the maintenance signal are collectively referred to as “deviation signal”. When the sustain signal is input, the proportional element 36 multiplies the value represented by the sustain signal by a coefficient. The proportional element 36 outputs a signal representing a value obtained as a result of the multiplication. Thus, the proportional element 36 operates as a correction value calculation element that calculates a correction value proportional to the deviation of the control value. A signal representing a value obtained by multiplication of the proportional element 36 is input to the control value calculation unit 32 via the switch 30. The computer 38 outputs signals to the laser generator 20, the energy calculation unit 26, the deviation calculation unit 28, the switch 30, the control value calculation unit 32, and the stop calculation unit 34.

制御値算出部３２は、遅れ要素５０と、比例要素５２と、図示しない論理回路とを含む。遅れ要素５０は、遅れ補償回路とローパスフィルタとにより構成される信号生成回路である。比例要素５２は、遅れ要素５０が出力した信号を増幅する増幅回路である。論理回路は、遅れ要素５０と比例要素５２との間に接続され、遅れ要素５０が出力した信号に所定の加工を加える。この加工は、遅れ要素５０が出力した信号が示す値に、レーザ生成器２０が出力したレーザ光の強度を示す値を加算する処理に相当する。この加工が施された信号が比例要素５２に入力されると、比例要素５２は、入力された信号を増幅して出力する。出力された信号は、レーザ生成器２０が生成するレーザ光の強度に対応する。 The control value calculation unit 32 includes a delay element 50, a proportional element 52, and a logic circuit (not shown). The delay element 50 is a signal generation circuit including a delay compensation circuit and a low-pass filter. The proportional element 52 is an amplifier circuit that amplifies the signal output from the delay element 50. The logic circuit is connected between the delay element 50 and the proportional element 52, and applies predetermined processing to the signal output from the delay element 50. This processing corresponds to a process of adding a value indicating the intensity of the laser beam output from the laser generator 20 to a value indicated by the signal output from the delay element 50. When the processed signal is input to the proportional element 52, the proportional element 52 amplifies and outputs the input signal. The output signal corresponds to the intensity of the laser beam generated by the laser generator 20.

エネルギ算出部２６は、積分回路５４と、サンプルホールド回路５６とを含む。積分回路５４は、レーザ光として出力されたエネルギを表わす信号を生成する回路である。この信号は、次に述べる信号に基づいて生成される。その信号とは、レーザ生成器２０に入力されたトリガ信号が「ＨＩＧＨ」である期間にセンサ２４が出力した、レーザ光の強度を表わす信号である。サンプルホールド回路５６は、積分回路５４が生成した信号の波高を保持する回路である。その波高は、積分回路５４が新たに信号を生成するまで保持される。 The energy calculation unit 26 includes an integration circuit 54 and a sample hold circuit 56. The integrating circuit 54 is a circuit that generates a signal representing energy output as laser light. This signal is generated based on the signal described below. The signal is a signal representing the intensity of the laser beam output from the sensor 24 during a period when the trigger signal input to the laser generator 20 is “HIGH”. The sample hold circuit 56 is a circuit that holds the wave height of the signal generated by the integration circuit 54. The wave height is held until the integration circuit 54 newly generates a signal.

コンピュータ３８は、切替制御部６２と、増幅制御部６４と、補正制御部６６と、基準値算出部６８と、記憶部７０と、目標値算出部７２とを含む。これらは、コンピュータ３８によって実現される仮想装置である。切替制御部６２は、レーザ光の生成の再開時には後述する入力値算出ユニットが算出した値が制御値算出部３２に導入され、かつ再開後には偏差算出部２８が算出した値が制御値算出部３２に導入されるように、スイッチ３０を制御する。切替制御部６２は、トリガ信号を出力することにより、レーザ生成器２０とエネルギ算出部２６とを制御する装置でもある。増幅制御部６４は、比例要素５２を制御する。補正制御部６６は、比例要素３６を制御する。基準値算出部６８は、強度基準値を算出する。記憶部７０は、遅れ要素５０が生成した信号の増幅率と、制御値の偏差に対する補正値の比とを、レーザ光のパルスの幅の基準幅に対する比に対応付けて記憶する。増幅制御部６４および補正制御部６６の制御により定められる比例係数は、記憶部７０が記憶した値に基づいて定められた値と、増幅制御部６４および補正制御部６６がレーザ光のパルスの幅の基準幅に対する比に基づいて算出した値とのうち一方である。どちらの値が使用されるかということは、ユーザの設定に基づいて定められる。目標値算出部７２は、記憶部７０が記憶した出力目標値を読み出し、偏差算出部２８に出力する。 The computer 38 includes a switching control unit 62, an amplification control unit 64, a correction control unit 66, a reference value calculation unit 68, a storage unit 70, and a target value calculation unit 72. These are virtual devices realized by the computer 38. The switching control unit 62 introduces a value calculated by an input value calculation unit, which will be described later, into the control value calculation unit 32 when resuming the generation of laser light, and the value calculated by the deviation calculation unit 28 after the restart is a control value calculation unit. The switch 30 is controlled so as to be introduced at 32. The switching control unit 62 is also a device that controls the laser generator 20 and the energy calculation unit 26 by outputting a trigger signal. The amplification control unit 64 controls the proportional element 52. The correction control unit 66 controls the proportional element 36. The reference value calculation unit 68 calculates an intensity reference value. The storage unit 70 stores the amplification factor of the signal generated by the delay element 50 and the ratio of the correction value to the deviation of the control value in association with the ratio of the pulse width of the laser light to the reference width. The proportional coefficient determined by the control of the amplification control unit 64 and the correction control unit 66 is a value determined based on the value stored in the storage unit 70, and the width of the pulse of the laser light by the amplification control unit 64 and the correction control unit 66 One of the values calculated on the basis of the ratio to the reference width. Which value is used is determined based on user settings. The target value calculation unit 72 reads the output target value stored in the storage unit 70 and outputs it to the deviation calculation unit 28.

本実施の形態の場合、基準値算出部６８が予め算出する強度基準値は、次に述べる値のいずれかである。その第１の値は、次に述べる平均値に所定の係数を乗算した値である。その平均値とは、レーザ光の生成の開始時を含む期間に制御値算出部３２が算出した値の平均値である。第２の値は、次に述べる平均値に所定の係数を乗算した値である。その平均値とは、レーザ生成器２０が周波数ｆのレーザ光の生成を開始した時からｆ／６０×比例乗数ｋもしくはｆ／５０個×比例乗数ｋ個のパルスを生成した時までの期間に制御値算出部３２が算出した値の平均値である。第３の値は、次に述べる平均値に所定の係数を乗算した値である。その平均値とは、レーザ光が生成される期間であって開始時および終了時を除く期間に制御値算出部３２が算出した値の平均値である。第４の値は、次に述べる平均値に所定の係数を乗算した値である。その平均値とは、レーザ光の生成の終了時を含む期間に制御値算出部３２が算出した値の平均値である。第５の値は、周波数ｆのレーザ光の生成の終了時を含むｆ／６０×比例乗数ｋもしくはｆ／５０個×比例乗数ｋ個のレーザ光のパルスが生成された期間に制御値算出部３２が算出した値の平均値である。本実施の形態の場合、これらの値のうち、オペレータが選択した値が強度平均値として使用される。強度基準値は、上述した第１〜第５の値に限定されるものではない。強度基準値は、レーザ光が生成されている期間における、ある特定の強度値であっても良い。 In the case of the present embodiment, the intensity reference value calculated in advance by the reference value calculation unit 68 is one of the values described below. The first value is a value obtained by multiplying the average value described below by a predetermined coefficient. The average value is an average value of values calculated by the control value calculation unit 32 during a period including the start time of generation of laser light. The second value is a value obtained by multiplying the average value described below by a predetermined coefficient. The average value is a period from when the laser generator 20 starts generating laser light with the frequency f to when f / 60 × proportional multiplier k or f / 50 × proportional multiplier k pulses are generated. It is an average value of the values calculated by the control value calculation unit 32. The third value is a value obtained by multiplying the average value described below by a predetermined coefficient. The average value is an average value of values calculated by the control value calculation unit 32 during a period in which laser light is generated and excluding the start time and the end time. The fourth value is a value obtained by multiplying the average value described below by a predetermined coefficient. The average value is an average value of values calculated by the control value calculation unit 32 during a period including the end of generation of laser light. The fifth value is a control value calculation unit during a period in which the pulses of laser light of f / 60 × proportional multiplier k or f / 50 × proportional multiplier k including the end of the generation of laser light of frequency f are generated. 32 is an average value of the calculated values. In the present embodiment, a value selected by the operator among these values is used as the intensity average value. The strength reference value is not limited to the first to fifth values described above. The intensity reference value may be a specific intensity value during a period in which the laser light is generated.

図２は、コンピュータ３８の構成を表わす図である。図２を参照して、コンピュータ３８は、ＣＰＵ５００と、ディスプレイ５０１と、キーボード５０２と、スピーカ５０３と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０４と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０５と、メモリ駆動装置５０６と、マウス５０７と、Ｉ／Ｏ（Input/Output）５０８と、バス５１０とを含む。ＣＰＵ５００は、レーザ生成器２０と、エネルギ算出部２６と、偏差算出部２８と、スイッチ３０と、制御値算出部３２と、停止演算部３４とに対する処理手順が記述されたプログラムをＲＡＭ５０５から得る。ＣＰＵ５００は、そのプログラムを実行する。また、ＣＰＵ５００は、ディスプレイ５０１、キーボード５０２、スピーカ５０３、ＲＯＭ５０４、ＲＡＭ５０５、メモリ駆動装置５０６、マウス５０７、およびＩ／Ｏ５０８とデータのやりとりを行なう。ディスプレイ５０１は、表示しようとするデータを画像として表示する。キーボード５０２は、機械的もしくは電子的なスイッチなどにより、押下されたキーを検出する。これにより、ユーザの指示が入力される。ユーザの指示はバス５１０を介してＣＰＵ５００などに出力される。スピーカ５０３は、音声信号を音に変換し、かつ出力する装置である。ＲＯＭ５０４は、コンピュータ３８が情報処理を行なうために必須の情報を記憶する。ＲＡＭ５０５は、プログラム、データの保存場所として使用されるだけでなく、プログラムを実行するために必要なデータを一時的に記憶する装置としても使用される。メモリ駆動装置５０６は、ＰＣ（Personal Computer）カード６００などの、装着や脱着が可能な記録媒体からプログラムを読取る。マウス５０７は、いわゆるクリックアンドドラックにより、ユーザからの信号の入力を受付ける。Ｉ／Ｏ５０８は、レーザ生成器２０、エネルギ算出部２６、偏差算出部２８、スイッチ３０、制御値算出部３２、および停止演算部３４と、ＣＰＵ５００との間で信号を中継する。バス５１０は、コンピュータ３８を構成する装置を相互に接続する。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the computer 38. Referring to FIG. 2, a computer 38 includes a CPU 500, a display 501, a keyboard 502, a speaker 503, a ROM (Read Only Memory) 504, a RAM (Random Access Memory) 505, a memory driving device 506, A mouse 507, an input / output (I / O) 508, and a bus 510 are included. The CPU 500 obtains, from the RAM 505, a program in which processing procedures for the laser generator 20, the energy calculation unit 26, the deviation calculation unit 28, the switch 30, the control value calculation unit 32, and the stop calculation unit 34 are described. CPU 500 executes the program. The CPU 500 also exchanges data with the display 501, keyboard 502, speaker 503, ROM 504, RAM 505, memory driving device 506, mouse 507, and I / O 508. The display 501 displays data to be displayed as an image. The keyboard 502 detects a pressed key by a mechanical or electronic switch. Thereby, a user instruction is input. User instructions are output to the CPU 500 and the like via the bus 510. The speaker 503 is a device that converts an audio signal into sound and outputs the sound. The ROM 504 stores information essential for the computer 38 to perform information processing. The RAM 505 is used not only as a storage location for programs and data, but also as a device for temporarily storing data necessary for executing the programs. The memory driving device 506 reads a program from a recording medium that can be attached and detached, such as a PC (Personal Computer) card 600. The mouse 507 accepts input of a signal from the user by so-called click and drag. The I / O 508 relays signals between the laser generator 20, the energy calculator 26, the deviation calculator 28, the switch 30, the control value calculator 32, the stop calculator 34, and the CPU 500. The bus 510 connects devices constituting the computer 38 to each other.

図３を参照して、以上のような構造に基づく、レーザ加工装置の動作について説明する。図３は、本実施の形態に係るレーザ加工装置における、信号のタイミングを表わす図である。 With reference to FIG. 3, the operation of the laser processing apparatus based on the above structure will be described. FIG. 3 is a diagram showing signal timings in the laser processing apparatus according to the present embodiment.

図３における時刻Ｔ（０）の時点で、目標値算出部７２は、出力目標値を表わす信号の出力を開始する。この信号は、偏差算出部２８に入力される。 At time T (0) in FIG. 3, target value calculation unit 72 starts outputting a signal representing the output target value. This signal is input to the deviation calculation unit 28.

出力目標値を表わす信号の出力を開始すると同時に、切替制御部６２は、レーザ生成器２０とエネルギ算出部２６とにトリガ信号を繰り返して出力する。 At the same time as the output of the signal representing the output target value is started, the switching control unit 62 repeatedly outputs a trigger signal to the laser generator 20 and the energy calculation unit 26.

トリガ信号が「ＨＩＧＨ」の期間、レーザ生成器２０はレーザ光を出力する。また、トリガ信号が出力されると、積分回路５４はサンプルホールド回路５６に信号を出力する。サンプルホールド回路５６はその信号の波高を保持する。積分回路５４は、信号を出力すると、新たな信号の生成を開始する。サンプルホールド回路５６は、出力中の信号の波高を、積分回路５４が出力した信号の波高に基づいて変更する。サンプルホールド回路５６が出力中の信号が、エネルギの値を表わす信号である。 During the period when the trigger signal is “HIGH”, the laser generator 20 outputs laser light. When the trigger signal is output, the integration circuit 54 outputs a signal to the sample hold circuit 56. The sample hold circuit 56 holds the wave height of the signal. When the integration circuit 54 outputs a signal, it starts generating a new signal. The sample hold circuit 56 changes the wave height of the signal being output based on the wave height of the signal output from the integrating circuit 54. The signal being output by the sample and hold circuit 56 is a signal representing an energy value.

出力目標値を表わす信号の入力が開始され、かつエネルギの値を表わす信号が出力されると、偏差算出部２８は、出力目標値とエネルギの値との差を算出する。その差が算出されると、偏差算出部２８は、変更信号を出力する。この場合、スイッチ３０は偏差算出部２８と制御値算出部３２とを接続しているので、変更信号は制御値算出部３２に入力される。 When the input of the signal representing the output target value is started and the signal representing the energy value is output, the deviation calculating unit 28 calculates the difference between the output target value and the energy value. When the difference is calculated, the deviation calculating unit 28 outputs a change signal. In this case, since the switch 30 connects the deviation calculation unit 28 and the control value calculation unit 32, the change signal is input to the control value calculation unit 32.

変更信号が入力されると、制御値算出部３２は強度信号を出力する。強度信号に応答してレーザ生成器２０は動作する。これにより、レーザの出力が増加し始める。 When the change signal is input, the control value calculation unit 32 outputs an intensity signal. In response to the intensity signal, the laser generator 20 operates. Thereby, the output of the laser begins to increase.

レーザ生成器２０がレーザの出力を開始したことに応じて、センサ２４が検出するレーザ光の強度は増加する。積分回路５４は、その強度を積分することにより、所定の期間にレーザ光として出力されたエネルギを算出する。積分回路５４が出力する信号の波高は、算出されたエネルギの値に対応する。その後、トリガ信号が出力されると、積分回路５４はサンプルホールド回路５６に信号を出力する。サンプルホールド回路５６は、出力中の信号の波高を、積分回路５４が出力した信号の波高に基づいて変更する。これにより、偏差算出部２８が算出する値の絶対値は次第に小さくなる。 In response to the laser generator 20 starting the output of the laser, the intensity of the laser light detected by the sensor 24 increases. The integrating circuit 54 calculates the energy output as the laser beam in a predetermined period by integrating the intensity. The wave height of the signal output from the integrating circuit 54 corresponds to the calculated energy value. Thereafter, when the trigger signal is output, the integration circuit 54 outputs a signal to the sample hold circuit 56. The sample hold circuit 56 changes the wave height of the signal being output based on the wave height of the signal output from the integrating circuit 54. Thereby, the absolute value of the value calculated by the deviation calculating unit 28 is gradually reduced.

その後、レーザ光の出力からサンプルホールド回路５６による波高の変更までの処理が繰り返されると、強度信号が表わす値はある範囲内で変動するようになる。図３において、時刻Ｔ（０）から時刻Ｔ（１）までの期間は、このことを表わす。また、この期間中に、基準値算出部６８は、強度信号をサンプリングしている。 Thereafter, when the processing from the output of the laser light to the change of the wave height by the sample and hold circuit 56 is repeated, the value represented by the intensity signal varies within a certain range. In FIG. 3, the period from time T (0) to time T (1) represents this. Further, during this period, the reference value calculation unit 68 samples the intensity signal.

その後、時刻がＴ（１）に達すると、切替制御部６２は、トリガ信号の出力を停止する。これにより、レーザ生成器２０はレーザの出力を停止する。サンプルホールド回路５６が出力する信号の波高は、トリガ信号の出力が停止された時点の高さに維持される。 Thereafter, when the time reaches T (1), the switching control unit 62 stops outputting the trigger signal. Thereby, the laser generator 20 stops the output of the laser. The wave height of the signal output from the sample hold circuit 56 is maintained at the height at which the trigger signal output is stopped.

その後、時刻がＴ（２）に達すると、基準値算出部６８は、強度基準値を表わす信号の出力を開始する。強度基準値を表わす信号の波高は、強度信号が表わす値に対応している。その強度信号は、次に述べる期間のうち基準値算出部６８が選択した時点の強度信号である。その期間とは、レーザ光が出力されていた直近の期間である。この信号は、停止演算部３４に入力される。停止演算部３４は、維持信号を出力する。併せて、切替制御部６２は、発振信号を「ＬＯＷ」にする。発振信号が「ＬＯＷ」になると、制御値算出部３２と比例要素３６とを接続するように、スイッチ３０は動作する。 Thereafter, when the time reaches T (2), the reference value calculation unit 68 starts outputting a signal representing the intensity reference value. The wave height of the signal representing the intensity reference value corresponds to the value represented by the intensity signal. The intensity signal is an intensity signal at the time point selected by the reference value calculation unit 68 in the following period. That period is the most recent period during which the laser beam was output. This signal is input to the stop calculation unit 34. The stop calculation unit 34 outputs a maintenance signal. At the same time, the switching control unit 62 sets the oscillation signal to “LOW”. When the oscillation signal becomes “LOW”, the switch 30 operates so as to connect the control value calculation unit 32 and the proportional element 36.

維持信号は、比例要素３６に出力される。維持信号が出力されると、比例要素３６は信号を出力する。出力される信号が表わす値は、維持信号が表わす値に比例する。その比例係数は、補正制御部６６が出力した信号が表わすパルス幅に対応している。 The maintenance signal is output to the proportional element 36. When the maintenance signal is output, the proportional element 36 outputs a signal. The value represented by the output signal is proportional to the value represented by the sustain signal. The proportional coefficient corresponds to the pulse width represented by the signal output from the correction control unit 66.

比例要素３６が信号を出力すると、その信号は遅れ要素５０に出力される。その信号が入力されると、遅れ要素５０は信号を出力する。その信号は、上述した論理回路に出力される。その信号が入力されると、論理回路はその信号に加工を施す。加工が施されると、論理回路は加工が施された信号を出力する。その信号は、比例要素５２に出力される。その信号が入力されると、比例要素５２は信号を出力する。比例要素５２が出力した信号が表わす値は、レーザ光の強度を示す値に比例する。その比例要素５２にて乗ずる比例係数は、増幅制御部６４が出力した信号が表わすパルス幅に対応している。比例要素５２が出力した信号は、停止演算部３４に制御信号として出力される。 When the proportional element 36 outputs a signal, the signal is output to the delay element 50. When the signal is input, the delay element 50 outputs a signal. The signal is output to the logic circuit described above. When the signal is input, the logic circuit processes the signal. When processing is performed, the logic circuit outputs a processed signal. The signal is output to the proportional element 52. When the signal is input, the proportional element 52 outputs the signal. The value represented by the signal output from the proportional element 52 is proportional to the value indicating the intensity of the laser beam. The proportional coefficient multiplied by the proportional element 52 corresponds to the pulse width represented by the signal output from the amplification control unit 64. The signal output from the proportional element 52 is output to the stop calculation unit 34 as a control signal.

これにより、レーザ光が出力されていない期間であっても、制御値算出部３２が出力した制御信号が表わす値と強度基準値との差に基づいて、フィードバック制御が実施される。そのようなフィードバック制御が実施されるので、制御値算出部３２に入力される値はある範囲内の値となる。 Thereby, even during a period when the laser beam is not output, feedback control is performed based on the difference between the value represented by the control signal output from the control value calculation unit 32 and the intensity reference value. Since such feedback control is performed, the value input to the control value calculation unit 32 is a value within a certain range.

その後、時刻がＴ（３）に達すると、切替制御部６２は、トリガ信号の出力を再開する。同時に、切替制御部６２は、発振信号を「ＨＩＧＨ」に変更する。変更に応じて、制御値算出部３２と偏差算出部２８とを接続するように、スイッチ３０は動作する。これにより、切替制御部６２は、スイッチ３０の制御を通じて、レーザ光の生成の再開時には終了時に算出された制御値に基づいてレーザ生成器２０を制御し、かつレーザ光の生成の再開後には再開後に算出された制御値に基づいてレーザ生成器２０を制御することとなる。トリガ信号の出力が再開されたことに応じて、積分回路５４はサンプルホールド回路５６に信号を出力する。サンプルホールド回路５６はその信号の波高を保持する。積分回路５４は、信号を出力すると、新たな信号の生成を開始する。サンプルホールド回路５６は、出力中の信号の波高を、積分回路５４が出力した信号の波高に基づいて変更する。 Thereafter, when the time reaches T (3), the switching control unit 62 resumes outputting the trigger signal. At the same time, the switching control unit 62 changes the oscillation signal to “HIGH”. The switch 30 operates so as to connect the control value calculation unit 32 and the deviation calculation unit 28 according to the change. Thereby, the switching control unit 62 controls the laser generator 20 based on the control value calculated at the end when the laser light generation is resumed through the control of the switch 30 and resumes after the laser light production is resumed. The laser generator 20 is controlled based on the control value calculated later. In response to the restart of the trigger signal output, the integration circuit 54 outputs a signal to the sample hold circuit 56. The sample hold circuit 56 holds the wave height of the signal. When the integration circuit 54 outputs a signal, it starts generating a new signal. The sample hold circuit 56 changes the wave height of the signal being output based on the wave height of the signal output from the integrating circuit 54.

出力目標値を表わす信号の入力が再開され、かつエネルギの値を表わす信号が出力されると、偏差算出部２８は、出力目標値とエネルギの値との差を算出する。その差が算出されると、偏差算出部２８は、変更信号を出力する。 When the input of the signal representing the output target value is resumed and the signal representing the energy value is output, the deviation calculating unit 28 calculates the difference between the output target value and the energy value. When the difference is calculated, the deviation calculating unit 28 outputs a change signal.

変更信号が出力されると、制御値算出部３２は強度信号を出力する。強度信号に応答してレーザ生成器２０は動作する。これにより、レーザの出力が変化し始める。 When the change signal is output, the control value calculation unit 32 outputs an intensity signal. In response to the intensity signal, the laser generator 20 operates. Thereby, the output of the laser begins to change.

以上のようにして、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、レーザ光の生成の終了時、レーザ光の生成の再開時の制御に用いる値を保持する。制御に用いる値が保持されているので、次にレーザ光を発振する際、レーザ生成器２０は適切な強度のレーザ光を直ちに出力し始めることができる。その上、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、レーザ光を発振している期間、レーザ光の強度を表わす値を直ちに制御に用いることができる。その値が直ちに制御に用いられるので、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、レーザ光を発振している期間、レーザ光として出力されるエネルギの変動を迅速に抑制できる。 As described above, the laser processing apparatus according to the present embodiment holds values used for control at the end of the generation of the laser light and at the restart of the generation of the laser light. Since the value used for the control is held, the next time the laser beam is oscillated, the laser generator 20 can immediately start outputting a laser beam having an appropriate intensity. In addition, the laser processing apparatus according to the present embodiment can immediately use a value representing the intensity of the laser light for control during the period in which the laser light is oscillated. Since the value is immediately used for control, the laser processing apparatus according to the present embodiment can quickly suppress fluctuations in energy output as the laser light during the period in which the laser light is oscillated.

また、本実施の形態の場合、停止演算部３４と比例要素３６とからなる入力値算出ブロックが、制御値算出部３２が出力した値に基づいて、その値を出力するために制御値算出部３２に入力される値を算出する。これにより、入力値算出ブロックと制御値算出部３２との間で信号が循環していることになるので、レーザ生成器２０に適切な制御信号を入力するためのタイミングは自ずと最適化される。そのタイミングが自ずと最適化されるので、レーザ光の生成の再開時、出力されるレーザの強度は安定する。 In the case of the present embodiment, the input value calculation block including the stop calculation unit 34 and the proportional element 36 outputs a control value calculation unit based on the value output from the control value calculation unit 32. The value input to 32 is calculated. Thereby, since the signal circulates between the input value calculation block and the control value calculation unit 32, the timing for inputting an appropriate control signal to the laser generator 20 is naturally optimized. Since the timing is naturally optimized, the intensity of the output laser is stabilized when the generation of laser light is resumed.

また、本実施の形態の場合、停止演算部３４と比例要素３６とから入力値算出ブロックが構成されている。停止演算部３４は、制御値算出部３２が制御信号として出力した値の強度基準値に対する偏差を算出する。これにより、強度基準値を適切に選択することで、制御値算出部３２が制御信号として出力した値に含まれた誤差を小さくできる。誤差が小さくなるので、レーザ光の生成の再開時、その誤差が原因となってレーザの強度が不安定化する可能性は小さくなる。 In the case of the present embodiment, an input value calculation block is configured by the stop calculation unit 34 and the proportional element 36. The stop calculation unit 34 calculates the deviation of the value output as the control signal by the control value calculation unit 32 from the intensity reference value. Thereby, the error contained in the value which the control value calculation part 32 output as a control signal can be made small by selecting an intensity | strength reference value appropriately. Since the error becomes smaller, the possibility of destabilizing the laser intensity due to the error when the generation of laser light is resumed is reduced.

また、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、レーザ光のパルス幅に基づいて、制御値算出部３２を制御する。これにより、レーザ生成器２０と制御値算出部３２とで構成された開ループを想定した場合、その開ループの周波数特性を安定化させることができる。 Further, the laser processing apparatus according to the present embodiment controls the control value calculation unit 32 based on the pulse width of the laser light. Thereby, when the open loop comprised by the laser generator 20 and the control value calculation part 32 is assumed, the frequency characteristic of the open loop can be stabilized.

このことについて具体的に説明する。図４は、トリガ信号のパルス幅がある幅であった場合の、前述した開ループの周波数特性を表わす図である。本実施の形態では、そのパルス幅を「標準幅」と称する。図５は、トリガ信号のパルス幅が標準幅より長い場合の、前述した開ループの周波数特性を表わす図である。図６は、トリガ信号のパルス幅が標準幅より短い場合の、前述した開ループの周波数特性を表わす図である。 This will be specifically described. FIG. 4 is a diagram illustrating the above-described open loop frequency characteristics when the pulse width of the trigger signal is a certain width. In the present embodiment, the pulse width is referred to as “standard width”. FIG. 5 is a diagram showing the frequency characteristics of the above-described open loop when the pulse width of the trigger signal is longer than the standard width. FIG. 6 is a diagram showing the frequency characteristics of the above-described open loop when the pulse width of the trigger signal is shorter than the standard width.

図５において丸印で示した部分は、トリガ信号のパルス幅が標準幅より長い場合、標準幅であった場合に比べ、ゲイン余裕が小さいことを表わす。ゲイン余裕が小さいことは、フィードバック制御を行った場合、出力結果が却って目標値から離れてしまうことを意味する。 In FIG. 5, the circled portion indicates that the gain margin is smaller when the pulse width of the trigger signal is longer than the standard width compared to when the trigger signal is the standard width. A small gain margin means that when feedback control is performed, the output result is deviated from the target value.

図６において丸印で示した部分は、トリガ信号のパルス幅が標準幅より短い場合、標準幅であった場合に比べ、ゲイン交点周波数が小さくなってしまうことを表わす。ゲイン交点周波数が小さいことは、フィードバック制御によって出力を安定化できる事例が少なくなることを意味する。 The part indicated by a circle in FIG. 6 represents that when the pulse width of the trigger signal is shorter than the standard width, the gain intersection frequency becomes smaller than when the trigger signal has the standard width. A small gain intersection frequency means that there are fewer cases where the output can be stabilized by feedback control.

本実施の形態に係るレーザ加工装置において、比例要素５２が出力した信号が表わす値は、遅れ要素５０が出力した信号が表わす値に比例する。その比例係数は、ＣＰＵ５００がＩ／Ｏ５０８を介して出力した信号が表わすパルス幅に対応している。これにより、トリガ信号のパルス幅に関わらず、上述した開ループの周波数特性を一定に保つことができる。図４、図５、および図６から明らかなように、フィードバック制御をどの程度安定して実施できるかということと開ループの周波数特性とは対応している。フィードバック制御をどの程度安定して実施できるかということと開ループの周波数特性とが対応しているので、トリガ信号のパルス幅に関わらず開ループの周波数特性を一定に保つことができることは、トリガ信号のパルス幅に関わらずフィードバック制御を安定して実施できることを意味する。トリガ信号のパルス幅に関わらずフィードバック制御を安定して実施できることは、レーザ加工を行った場合、被加工面の性状を均一に保つことができることを意味する。その結果、再現性のよいレーザ加工を実現できるレーザ装置を提供することができる。 In the laser processing apparatus according to the present embodiment, the value represented by the signal output from proportional element 52 is proportional to the value represented by the signal output from delay element 50. The proportional coefficient corresponds to the pulse width represented by the signal output from the CPU 500 via the I / O 508. As a result, the frequency characteristics of the open loop described above can be kept constant regardless of the pulse width of the trigger signal. As is clear from FIGS. 4, 5, and 6, how stable the feedback control can be performed corresponds to the frequency characteristics of the open loop. Since how stable the feedback control can be performed corresponds to the frequency characteristics of the open loop, the fact that the frequency characteristics of the open loop can be kept constant regardless of the pulse width of the trigger signal This means that feedback control can be performed stably regardless of the pulse width of the signal. The ability to stably perform feedback control regardless of the pulse width of the trigger signal means that the properties of the surface to be processed can be kept uniform when laser processing is performed. As a result, it is possible to provide a laser apparatus that can realize laser processing with good reproducibility.

また、本実施の形態の場合、強度基準値はレーザ光の生成を停止する前に制御値算出部３２が制御信号として出力した値に基づいて算出される。これにより、レーザ光の生成の再開時に出力されるレーザ光の強度は停止前のレーザ光の強度に依存することになるので、レーザ光の出力が急激に変化することによる出力の不安定化を防止できる。 In the present embodiment, the intensity reference value is calculated based on the value output as the control signal by the control value calculation unit 32 before stopping the generation of the laser beam. As a result, the intensity of the laser beam output when resuming the generation of the laser beam depends on the intensity of the laser beam before stopping, so that the output becomes unstable due to a sudden change in the output of the laser beam. Can be prevented.

また、本実施の形態の場合、エネルギ算出部２６は、レーザ光１パルスあたりのエネルギを算出している。これにより、レーザ光１パルスあたりのエネルギに基づいてレーザ光の強度が制御されるので、出力されたレーザ光の強度の変動に対する応答性は高い。 In the case of the present embodiment, the energy calculation unit 26 calculates the energy per pulse of the laser beam. Thereby, since the intensity of the laser beam is controlled based on the energy per one pulse of the laser beam, the responsiveness to the fluctuation of the intensity of the output laser beam is high.

なお、本実施の形態の第１の変形例として、入力値算出ブロックが値を算出することに代え、レーザ光の生成を再開する際に用いる値の保持は、コンピュータ３８によって実現されてもよい。この場合、入力値算出ブロックは不要である。 Note that, as a first modification of the present embodiment, holding of a value used when resuming the generation of laser light may be realized by the computer 38 instead of the value being calculated by the input value calculation block. . In this case, the input value calculation block is unnecessary.

また、本実施の形態の第２の変形例として、入力値算出ブロックが信号を入力することに代え、レーザ光の生成の再開時に、コンピュータ３８が適切な制御信号をレーザ生成器２０に直接入力してもよい。この場合、入力値算出ブロックは不要である。 As a second modification of the present embodiment, the computer 38 directly inputs an appropriate control signal to the laser generator 20 when resuming the generation of laser light instead of inputting the signal by the input value calculation block. May be. In this case, the input value calculation block is unnecessary.

また、本実施の形態の第３の変形例として、レーザ生成器２０は、レーザ光を連続して出力してもよい。レーザ生成器２０がレーザ光を連続して出力するための方法は特に限定されない。例えば、コンピュータ３８がトリガ信号を出力することに代え、レーザ生成器２０に対する信号のレベルを「ＨＩＧＨ」に保ってもよい。 As a third modification of the present embodiment, the laser generator 20 may continuously output laser light. The method for the laser generator 20 to continuously output laser light is not particularly limited. For example, instead of the computer 38 outputting a trigger signal, the level of the signal for the laser generator 20 may be kept “HIGH”.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the laser processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るコンピュータの構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the computer which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置における、信号のタイミングを表わす図である。It is a figure showing the timing of a signal in the laser processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る開ループの、トリガ信号のパルス幅が標準幅であった場合の、周波数特性を表わす図である。It is a figure showing a frequency characteristic when the pulse width of the trigger signal of the open loop which concerns on embodiment of this invention is a standard width. 本発明の実施の形態に係る開ループの、トリガ信号のパルス幅が標準幅より長い場合の、周波数特性を表わす図である。It is a figure showing the frequency characteristic when the pulse width of the trigger signal is longer than the standard width in the open loop according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る開ループの、トリガ信号のパルス幅が標準幅より短い場合の、周波数特性を表わす図である。It is a figure showing a frequency characteristic in case the pulse width of the trigger signal of the open loop which concerns on embodiment of this invention is shorter than a standard width. 一般的なレーザ加工装置の構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of a general laser processing apparatus. 一般的なレーザ加工装置において、出力値変更法を実施した場合における、信号のタイミングを表わす図である。It is a figure showing the timing of a signal in the case of implementing the output value change method in a general laser processing apparatus. 一般的なレーザ加工装置において、時期制限法を実施した場合における、信号のタイミングを表わす図である。It is a figure showing the timing of a signal in the case of implementing a time limit method in a general laser processing apparatus.

Explanation of symbols

２０レーザ生成器、２２ビームスプリッタ、２４センサ、２６，４２エネルギ算出部、２８，４４偏差算出部、３０スイッチ、３２，４６制御値算出部、３４停止演算部、３６，５２比例要素、３８コンピュータ、５０遅れ要素、５４積分回路、５６サンプルホールド回路、６２切替制御部、６４増幅制御部、６６補正制御部、６８基準値算出部、７０記憶部、７２目標値算出部、５００ＣＰＵ、５０１ディスプレイ、５０２キーボード、５０３スピーカ、５０４ＲＯＭ、５０５ＲＡＭ、５０６メモリ駆動装置、５０７マウス、５０８Ｉ／Ｏ、５１０バス、６００ＰＣカード。 20 laser generator, 22 beam splitter, 24 sensor, 26, 42 energy calculation unit, 28, 44 deviation calculation unit, 30 switch, 32, 46 control value calculation unit, 34 stop calculation unit, 36, 52 proportional element, 38 computer , 50 delay element, 54 integrating circuit, 56 sample hold circuit, 62 switching control unit, 64 amplification control unit, 66 correction control unit, 68 reference value calculation unit, 70 storage unit, 72 target value calculation unit, 500 CPU, 501 display , 502 keyboard, 503 speaker, 504 ROM, 505 RAM, 506 memory drive, 507 mouse, 508 I / O, 510 bus, 600 PC card.

Claims

Laser generating means for generating laser light;
Detection means for detecting the intensity of the laser beam;
Energy calculating means for calculating the energy of the laser beam based on the intensity detected by the detecting means;
A deviation calculating means for calculating a deviation from a predetermined value of the energy of the laser beam;
Control value calculating means for calculating a control value corresponding to the deviation calculated by the deviation calculating means;
Holding means for holding the control value calculated at the end of generation of the laser beam;
When resuming the generation of the laser light, the laser generating means is controlled based on the control value calculated at the end, and after resuming the generation of the laser light, based on the control value calculated after the resumption. A laser processing apparatus comprising: control means for controlling the laser generating means.

The holding means includes an input value calculating means for calculating a value input to the control value calculating means based on the control value,
The control means includes
Introducing means for introducing one of the value calculated by the deviation calculating means and the value calculated by the input value calculating means into the control value calculating means;
The introduction is performed such that the value calculated by the input value calculation unit is introduced into the control value calculation unit at the time of restart, and the value calculated by the deviation calculation unit is introduced into the control value calculation unit after the restart. The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising switching control means for controlling the means.

The input value calculation means includes
Means for calculating a deviation of the control value from a predetermined reference value;
The laser processing apparatus according to claim 2, further comprising: a correction value calculating means for calculating a correction value proportional to the deviation of the control value.

The laser generating means includes means for generating a pulse of the laser light,
The control value calculation means includes
Signal generating means for generating a signal corresponding to the low frequency component of the input signal;
Amplifying means for amplifying the signal generated by the signal generating means,
The control means includes
Means for controlling the amplification means to amplify the signal generated by the signal generation means at an amplification factor inversely proportional to the ratio of the width of the pulse to a reference width;
The laser processing apparatus according to claim 3, further comprising means for controlling the correction value calculation means so that a ratio of the correction value to a deviation of the control value is proportional to a ratio of the pulse width.

The laser generating means includes means for generating a pulse of the laser light,
The control value calculation means includes
Signal generating means for generating a signal corresponding to the low frequency component of the input signal;
Amplifying means for amplifying the signal generated by the signal generating means,
The control means includes
Storage means for storing the amplification factor of the signal generated by the signal generation means and the ratio of the correction value to the deviation of the control value in association with the ratio of the pulse width to the reference width;
Means for controlling the amplification means to amplify the signal generated by the signal generation means at the amplification factor corresponding to the ratio of the widths of the pulses;
The laser processing apparatus according to claim 3, further comprising means for controlling the correction value calculation means so that a ratio of the correction value to a deviation of the control value corresponds to a ratio of the pulse width.

The laser processing apparatus according to claim 3, wherein the control unit further includes a reference value calculation unit for calculating the reference value based on the control value.

The reference value calculation means calculates the reference value based on the control value calculated by the control value calculation means during a period starting from when the laser generation means starts generating the laser light. The laser processing apparatus according to claim 6, comprising means.

The laser generating means includes means for generating a pulse of the laser light,
The reference value calculation means generates the number of pulses corresponding to the frequency of the pulse and the frequency of AC power supplied to the laser generation means from when the laser generation means starts generating the laser light. The laser processing apparatus according to claim 7, further comprising means for calculating the reference value based on the control value calculated by the control value calculation means during a period until time.

The reference value calculation means calculates the reference value based on an average value of the control values calculated by the control value calculation means during a period in which the laser light is generated and excluding a start time and an end time. The laser processing apparatus according to claim 6, comprising means for performing.

The reference value calculating means includes means for calculating the reference value based on the control value calculated by the control value calculating means during a period including the end of generation of the laser light. The laser processing apparatus as described.

The laser generating means includes means for generating a pulse of the laser light,
The reference value calculation means is a period in which the number of pulses corresponding to the frequency of the pulses and the frequency of AC power supplied to the laser generation means is generated, and includes the end of generation of the laser light. The laser processing apparatus according to claim 10, further comprising means for calculating the reference value based on the control value calculated by the control value calculation means during a period.

The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the laser generating means includes means for continuously generating the laser light.

The laser generating means includes means for generating a pulse of the laser light,
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the energy calculating unit includes a unit for calculating energy per pulse of the laser light.

The energy calculating means includes
Integration means for integrating the intensity detected by the detection means for each pulse of the laser beam;
The laser processing apparatus according to claim 13, further comprising means for holding an integrated value by the integrating means.

The control value calculation means includes
Signal generating means for generating a signal corresponding to the low frequency component of the input signal;
The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising an amplifying unit for amplifying the signal generated by the signal generating unit.

The laser processing apparatus according to claim 15, wherein the signal generation unit includes a low-pass filter.