JP2009082932A - Laser beam machining apparatus and laser beam machining method - Google Patents

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JP2009082932A JP2007252938A JP2007252938A JP2009082932A JP 2009082932 A JP2009082932 A JP 2009082932A JP 2007252938 A JP2007252938 A JP 2007252938A JP 2007252938 A JP2007252938 A JP 2007252938A JP 2009082932 A JP2009082932 A JP 2009082932A
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Hirobumi Iketani
博文 池谷
Hiroyuki Suyama
洋行 須山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining apparatus and a laser beam machining method capable of performing the laser beam machining of an object even when the profile (contour) of a surface of the object is variously changed in the radial direction. <P>SOLUTION: The laser beam machining apparatus comprises a table 21 for setting an object 10, and a machining head 31 for performing the laser beam machining of the object 10 by applying laser beam to the object 10. The table 21 is turned by a spindle motor 22, and driven in the radial direction by a feed motor 23. The machining head 31 is supported by a head driving device 30 so as to change the vertical position and the inclination. A controller 60 controls first and second motors 35, 36 by using the profile data indicating the profile in the radial direction of the object 10, and adjusts the height and the inclination of the machining head to the object 10. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、加工対象物にレーザ光を照射して加工対象物をレーザ加工するレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for irradiating a processing target with laser light to perform laser processing on the processing target.

従来から、加工対象物を回転させながら、加工ヘッドからのレーザ光を加工対象物に照射し、加工対象物の表面に微細なピット、溝又は反応跡を形成するレーザ加工装置はよく知られている。この種のレーザ加工装置においては、回転に伴って上下に変動する加工対象物の面ぶれに対処するため、例えば下記特許文献1に示されているように、加工対象物からの反射光を用いて、光ディスクにおけるデータの記録及び再生時のようなフォーカスサーボ制御を行い、レーザ光が常に加工対象物の表面に合焦するようにしている。
特開2001−243663号公報
Conventionally, a laser processing apparatus that irradiates a processing target with laser light from a processing head while rotating the processing target to form fine pits, grooves, or reaction traces on the surface of the processing target is well known. Yes. In this type of laser processing apparatus, in order to deal with the surface shake of the workpiece that fluctuates up and down with rotation, for example, as shown in Patent Document 1 below, reflected light from the workpiece is used. Thus, focus servo control as during data recording and reproduction on the optical disc is performed so that the laser beam is always focused on the surface of the workpiece.
JP 2001-243663 A

前記従来のレーザ加工装置においては、加工対象物の表面が光ディスクの原盤のようにほぼ平面である場合には、フォーカスサーボ機能を充分に発揮させることができる。しかし、半径方向に様々に変化する表面プロファイル(外形)を有する加工対象物をレーザ加工する場合、加工対象物の表面の高さにおける変化範囲がフォーカスサーボ制御におけるレーザ光の焦点の変化範囲を越えることもある。このような場合には、レーザ光を加工対象物の表面に常に合焦させることはできず、レーザ加工の精度が悪化する。また、半径方向に様々変化する表面プロファイルにより、レーザ光が加工対象物の表面に対して垂直に照射されず、すなわちレーザ光の光軸が表面プロファイルの接線方向に対して垂直にならず、高精度な加工を期待できないという問題もある。さらには、半径方向に様々に変化する表面プロファイルにより、表面プロファイルの接線方向と光加工ヘッドの移動方向が一致しなくなり、設定された半径方向の加工ピッチで加工対象物をレーザ加工できなくなり、高精度な加工を期待できないという問題もある。   In the conventional laser processing apparatus, the focus servo function can be sufficiently exerted when the surface of the object to be processed is substantially flat like a master disk of an optical disk. However, when laser processing a workpiece having a surface profile (outer shape) that varies in the radial direction, the range of change in the height of the surface of the workpiece exceeds the range of change in the focus of laser light in focus servo control. Sometimes. In such a case, the laser beam cannot always be focused on the surface of the object to be processed, and the accuracy of laser processing deteriorates. Also, due to the surface profile that varies in the radial direction, the laser beam is not irradiated perpendicularly to the surface of the workpiece, that is, the optical axis of the laser beam is not perpendicular to the tangential direction of the surface profile, There is also a problem that accurate machining cannot be expected. Furthermore, due to the surface profile varying in the radial direction, the tangential direction of the surface profile and the moving direction of the optical machining head do not match, and the workpiece cannot be laser machined at the set radial machining pitch. There is also a problem that accurate machining cannot be expected.

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、半径方向に様々に変化する表面プロファイル(外形)を有する加工対象物をレーザ加工する場合でも、高精度な加工を実現するレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することにある。   The present invention has been made to address the above problems, and its purpose is to realize high-precision machining even when laser machining a workpiece having a surface profile (outer shape) that varies in the radial direction. An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method.

前記目的を達成するために、本発明の特徴は、加工対象物をセットするテーブルと、テーブルにセットされた加工対象物にレーザ光を照射して加工対象物をレーザ加工する加工ヘッドと、テーブルを回転させる回転装置と、加工ヘッドをテーブルに対して相対的にテーブルの半径方向に移動させる半径方向送り装置とを備えたレーザ加工装置において、加工対象物の半径方向におけるプロファイルを表すプロファイルデータに基づいて、加工対象物に対する加工ヘッドの高さ及び傾きのうちの少なくとも一方を調整するヘッド調整手段を設けたことにある。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a table for setting a processing object, a processing head for irradiating the processing object set on the table with laser light and laser processing the processing object, and a table In a laser processing apparatus comprising a rotating device for rotating the workpiece and a radial feed device for moving the machining head relative to the table in the radial direction of the table, profile data representing a profile in the radial direction of the workpiece Based on this, there is provided a head adjusting means for adjusting at least one of the height and inclination of the machining head with respect to the workpiece.

前記のように構成したレーザ加工装置においては、ヘッド調整手段が、加工対象物のプロファイルに応じて、加工対象物に対する加工ヘッドの高さ及び/又は傾きを調整する。これにより、加工ヘッドから出射されるレーザ光の焦点位置を加工対象物の表面に常に合わせ、又はレーザ光の光軸を加工対象物の表面に対して常に垂直に保つ。したがって、加工対象物表面のプロファイル(外形)が半径方向に様々に変化していても、加工対象物はレーザ光により高精度で加工される。   In the laser processing apparatus configured as described above, the head adjusting means adjusts the height and / or inclination of the processing head with respect to the processing target according to the profile of the processing target. Thereby, the focal position of the laser beam emitted from the machining head is always aligned with the surface of the workpiece, or the optical axis of the laser beam is always kept perpendicular to the surface of the workpiece. Therefore, even if the profile (outer shape) of the surface of the workpiece varies in the radial direction, the workpiece is processed with high accuracy by the laser beam.

また、本発明の他の特徴は、さらに、プロファイルデータに基づいて、半径方向送り装置によるテーブルに対する加工ヘッドの相対的な半径方向の移動速度を補正する移動速度補正手段を設けたことにある。これによれば、加工対象物における半径方向の表面プロファイルの接線方向が加工ヘッドの移動方向に対して傾いている場合には、移動速度補正手段が加工ヘッドのテーブルに対する移動速度を補正するので、加工対象物における半径方向の表面プロファイルの接線方向に対して常に一定速度でレーザ光を移動させることができる。その結果、設定された半径方向の加工ピッチで加工対象物をレーザ加工することができる。   Another feature of the present invention is that a moving speed correcting means for correcting the relative moving speed of the machining head with respect to the table by the radial feeding device is provided based on the profile data. According to this, when the tangential direction of the surface profile in the radial direction in the workpiece is inclined with respect to the moving direction of the processing head, the moving speed correction means corrects the moving speed of the processing head with respect to the table. The laser beam can always be moved at a constant speed with respect to the tangential direction of the surface profile in the radial direction of the workpiece. As a result, the object to be processed can be laser processed at a set processing pitch in the radial direction.

また、本発明の他の特徴は、プロファイルデータは、加工対象物の設計時に予め用意されているデータ又は加工対象物の設計時に予め用意されているデータに基づいて生成されるデータであり、さらに加工対象物の設計時に予め用意されているデータを取得して、前記取得したデータをプロファイルデータとし、又は前記取得したデータからプロファイルデータを生成する第1のプロファイルデータ取得手段を設けたことにある。これによれば、加工対象物の設計時にプロファイルデータに関係したデータが用意されている場合には、同データが有効に利用されて、プロファイルデータに基づいた調整や補正を行う上記レーザ加工が迅速に行われる。   Another feature of the present invention is that the profile data is data prepared in advance when designing a workpiece or data generated based on data prepared in advance when designing a workpiece. There is provided first profile data acquisition means for acquiring data prepared in advance at the time of designing a workpiece and using the acquired data as profile data or generating profile data from the acquired data . According to this, when data related to the profile data is prepared at the time of designing the workpiece, the data can be used effectively, and the laser processing for performing adjustment and correction based on the profile data can be performed quickly. To be done.

また、本発明の他の特徴は、さらに、加工対象物の3次元形状を測定して3次元形状を表す3次元形状データを取得する3次元形状測定装置と、3次元形状測定装置によって取得された3次元形状データに基づいて、加工対象物の半径方向のプロファイルを表わすプロファイルデータを生成して取得する第2のプロファイルデータ取得手段とを設けたことにある。これによれば、加工対象物のプロファイルデータが予め用意されていなくても、3次元形状測定装置により取得された3次元形状データに基づいてプロファイルデータが生成され得るので、プロファイルデータに基づいた調整や補正を行う高精度なレーザ加工が実現される。   In addition, another feature of the present invention is further acquired by a three-dimensional shape measuring device that measures a three-dimensional shape of a workpiece and acquires three-dimensional shape data representing the three-dimensional shape, and a three-dimensional shape measuring device. Further, there is provided second profile data acquisition means for generating and acquiring profile data representing a radial profile of the workpiece based on the three-dimensional shape data. According to this, since profile data can be generated based on the three-dimensional shape data acquired by the three-dimensional shape measuring apparatus even if the profile data of the workpiece is not prepared in advance, adjustment based on the profile data is possible. And high-precision laser processing for correction.

また、本発明の他の特徴は、3次元形状測定装置が、テーブルに対して位置が固定され、加工対象物をテーブルにセットした状態で、加工対象物の3次元形状を測定することにある。これによれば、加工対象物の3次元形状測定もレーザ加工の一連の工程の中で行われるので、加工対象物のプロファイルデータが予め用意されていない場合におけるレーザ加工の作業効率が良好となる。   Another feature of the present invention is that the three-dimensional shape measuring apparatus measures the three-dimensional shape of the processing object in a state where the position is fixed with respect to the table and the processing object is set on the table. . According to this, since the three-dimensional shape measurement of the object to be processed is also performed in a series of steps of laser processing, the work efficiency of laser processing when the profile data of the object to be processed is not prepared in advance is improved. .

また、本発明の他の特徴は、第2のプロファイルデータ取得手段が、加工対象物の複数の異なる周方向位置におけるプロファイルを平均して、加工対象物の半径方向におけるプロファイルを表わすプロファイルデータを取得することにある。これによれば、加工対象物の表面全体を考慮したプロファイルデータが生成されるので、プロファイルデータに基づいた調整や補正を行うレーザ加工をより高精度にすることが可能となる。   Another feature of the present invention is that the second profile data acquisition means averages profiles at a plurality of different circumferential positions of the workpiece, and acquires profile data representing a profile in the radial direction of the workpiece. There is to do. According to this, since profile data in consideration of the entire surface of the workpiece is generated, it is possible to make the laser processing for adjustment and correction based on the profile data more accurate.

さらに、本発明の実施にあたっては、加工対象物をレーザ加工するレーザ加工装置の発明に限定されることなく、加工対象物をレーザ加工するレーザ加工方法及び同レーザ加工方法を実現するコンピュータプログラムの発明としても実施し得るものである。   Furthermore, in carrying out the present invention, the invention is not limited to the invention of the laser processing apparatus for laser processing the workpiece, and the invention of the laser processing method for laser processing of the workpiece and the computer program for realizing the laser processing method Can also be implemented.

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明すると、図1は、同実施形態に係るレーザ加工装置の全体概略図である。このレーザ加工装置は、加工対象物10を固定支持する支持部材としてのテーブル21と、加工対象物10に向けてレーザ光を照射して加工対象物をレーザ加工する加工ヘッド31とを備えている。テーブル21は、円形に形成されていて、スピンドルモータ22及びフィードモータ23によって駆動される。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall schematic diagram of a laser processing apparatus according to the embodiment. This laser processing apparatus includes a table 21 as a support member that fixes and supports the workpiece 10 and a machining head 31 that irradiates the workpiece 10 with laser light to laser process the workpiece. . The table 21 is formed in a circular shape and is driven by a spindle motor 22 and a feed motor 23.

スピンドルモータ22は、その回転により、回転軸22aを介してテーブル21を回転駆動する。スピンドルモータ22内には、同モータ22すなわちテーブル21の回転を検出して、同回転を表す回転検出信号を出力するエンコーダ22bが組み込まれている。この回転検出信号は、テーブル21の回転位置が一つの基準回転位置に来るごとに発生されるインデックス信号Indexと、所定の微小な回転角度ずつハイレベルとローレベルを繰返すパルス列信号からなるとともに互いにπ/2だけ位相のずれたA相信号φA及びB相信号φBとからなる。回転検出信号は、スピンドルモータ制御回路41及び回転角検出回路42に供給される。スピンドルモータ制御回路41は、エンコーダ22bからの回転検出信号を用いてスピンドルモータ22の回転速度を計算し、コントローラ60の指示により、前記計算した回転速度がコントローラ60によって指定された回転速度に等しくなるようにスピンドルモータ22の回転を制御する。回転角検出回路42は、コントローラ60の指示により、スピンドルモータ22すなわちテーブル21の回転角を検出してコントローラ60に供給する。 The spindle motor 22 rotationally drives the table 21 through the rotation shaft 22a by the rotation. The spindle motor 22 incorporates an encoder 22b that detects the rotation of the motor 22, that is, the table 21, and outputs a rotation detection signal representing the rotation. This rotation detection signal is composed of an index signal Index generated every time the rotation position of the table 21 comes to one reference rotation position, and a pulse train signal that repeats a high level and a low level by a predetermined minute rotation angle and is mutually π A phase signal φ A and a B phase signal φ B that are out of phase by / 2. The rotation detection signal is supplied to the spindle motor control circuit 41 and the rotation angle detection circuit 42. The spindle motor control circuit 41 calculates the rotation speed of the spindle motor 22 using the rotation detection signal from the encoder 22b, and the calculated rotation speed becomes equal to the rotation speed designated by the controller 60 according to an instruction from the controller 60. Thus, the rotation of the spindle motor 22 is controlled. The rotation angle detection circuit 42 detects the rotation angle of the spindle motor 22, that is, the table 21 in accordance with an instruction from the controller 60 and supplies it to the controller 60.

フィードモータ23は、スクリューロッド24を回転させて、テーブル21を半径方向に駆動する。スクリューロッド24は、その一端にてフィードモータ23の回転軸に一体回転するように連結され、その他端に支持部材25に固着されたナット(図示しない)に螺合している。支持部材25は、スピンドルモータ22を固定支持するとともに、テーブル21の径方向への移動のみが許容されている。したがって、フィードモータ23が回転すると、スピンドルモータ22、テーブル21及び支持部材25はスクリューロッド24及びナットからなるねじ機構により光ディスクDKの径方向に変位する。   The feed motor 23 rotates the screw rod 24 to drive the table 21 in the radial direction. The screw rod 24 is connected to one end of the screw rod 24 so as to rotate integrally with the rotation shaft of the feed motor 23, and is screwed to a nut (not shown) fixed to the support member 25 at the other end. The support member 25 fixedly supports the spindle motor 22 and is only allowed to move in the radial direction of the table 21. Therefore, when the feed motor 23 rotates, the spindle motor 22, the table 21, and the support member 25 are displaced in the radial direction of the optical disk DK by the screw mechanism including the screw rod 24 and the nut.

フィードモータ23内にも、フィードモータ23の回転を検出して、前記エンコーダ22bと同様な回転検出信号を出力するエンコーダ23aが組み込まれている。この回転検出信号は、半径位置検出回路43及びフィードモータ制御回路44に出力される。半径位置検出回路43は、エンコーダ23aからの回転検出信号をカウントするカウント回路を有し、このカウント回路のカウント値に基づいてレーザ光が照射されるテーブルの半径位置を検出して、半径位置を表す検出信号を出力する。なお、カウント回路の初期設定は、コントローラ60による指示により、フィードモータ制御回路44と協働して行われる。   An encoder 23a that detects the rotation of the feed motor 23 and outputs a rotation detection signal similar to the encoder 22b is also incorporated in the feed motor 23. The rotation detection signal is output to the radial position detection circuit 43 and the feed motor control circuit 44. The radial position detection circuit 43 has a count circuit that counts the rotation detection signal from the encoder 23a, detects the radial position of the table irradiated with laser light based on the count value of the count circuit, and determines the radial position. A detection signal is output. The initial setting of the count circuit is performed in cooperation with the feed motor control circuit 44 according to an instruction from the controller 60.

すなわち、コントローラ60は、初期において、フィードモータ制御回路44に支持部材25の初期位置への移動及び半径位置検出回路43に初期設定を指示する。この指示により、フィードモータ制御回路44は、フィードモータ23を回転させて支持部材25を初期位置に移動させる。なお、この初期位置は、フィードモータ23によって駆動される支持部材25の駆動制限位置である。半径位置検出回路43は、この支持部材25の移動中、エンコーダ23aからの回転検出信号を入力し続けている。そして、支持部材25が初期位置まで達してフィードモータ23の回転が停止すると、半径位置検出回路43はエンコーダ23aからの回転検出信号の入力停止を検出して、内蔵のカウント回路のカウント値を「0」にリセットする。このとき、半径位置検出回路43は、フィードモータ制御回路44に出力停止のための信号を出力し、これにより、フィードモータ制御回路44はフィードモータ23への駆動信号の出力を停止する。   That is, at the initial stage, the controller 60 instructs the feed motor control circuit 44 to move the support member 25 to the initial position and the radial position detection circuit 43 to perform initial setting. In response to this instruction, the feed motor control circuit 44 rotates the feed motor 23 to move the support member 25 to the initial position. This initial position is a drive limit position of the support member 25 driven by the feed motor 23. The radial position detection circuit 43 continues to input the rotation detection signal from the encoder 23a while the support member 25 is moving. When the support member 25 reaches the initial position and the rotation of the feed motor 23 stops, the radial position detection circuit 43 detects the stop of the input of the rotation detection signal from the encoder 23a, and sets the count value of the built-in count circuit as “ Reset to “0”. At this time, the radius position detection circuit 43 outputs a signal for stopping the output to the feed motor control circuit 44, whereby the feed motor control circuit 44 stops outputting the drive signal to the feed motor 23.

フィードモータ制御回路44は、コントローラ60の指示により、フィードモータ23を駆動制御して、レーザ光の照射位置をテーブル21の指定半径位置へ移動させたり、テーブル21を半径方向に指定速度で移動させる。具体的には、フィードモータ制御回路44は、コントローラ60によって指定される半径位置へのレーザ光の照射位置の移動が指示されたときには、半径位置検出回路43によって検出される半径位置を用いてフィードモータ23の回転を制御し、検出される半径位置がコントローラ60から指定された半径位置に等しくなるまでフィードモータ23を回転させる。また、フィードモータ制御回路44は、コントローラ60によって指定される移動速度でレーザ光の照射位置をテーブルの半径方向に移動させることが指示されたときには、エンコーダ23aからの回転検出信号からテーブル21の半径方向への移動速度を計算して、計算された移動速度がコントローラ60によって指定される移動速度に等しくなるようにフィードモータ23の回転を制御する。   The feed motor control circuit 44 drives and controls the feed motor 23 according to an instruction from the controller 60 to move the irradiation position of the laser beam to a designated radial position of the table 21 or move the table 21 in the radial direction at a designated speed. . Specifically, the feed motor control circuit 44 feeds using the radial position detected by the radial position detection circuit 43 when the movement of the irradiation position of the laser beam to the radial position designated by the controller 60 is instructed. The rotation of the motor 23 is controlled, and the feed motor 23 is rotated until the detected radial position becomes equal to the radial position designated by the controller 60. When the feed motor control circuit 44 is instructed to move the irradiation position of the laser beam in the radial direction of the table at the movement speed specified by the controller 60, the radius of the table 21 is determined from the rotation detection signal from the encoder 23a. The movement speed in the direction is calculated, and the rotation of the feed motor 23 is controlled so that the calculated movement speed becomes equal to the movement speed designated by the controller 60.

加工ヘッドは、レーザ光源、コリメートレンズ、偏光ビームスプリッタ、1/4波長板、対物レンズ、凸レンズ、シリンドリカルレンズ及び4分割フォトディテクタ、フォーカスアクチュエータなどを備え、レーザ光源からのレーザ光を加工対象物10に集光させるとともに加工対象物10からの反射光を受光する。レーザ光源は、コントローラ60によって作動制御される発光信号供給回路45及びレーザ駆動回路46によって駆動制御される。発光信号供給回路45は、コントローラ60からの加工模様を表すデータを入力して、同データに対応したパルス列信号をレーザ駆動回路46に供給する。レーザ駆動回路46は、コントローラ60によって制御されて、発光信号供給回路45からのパルス列信号に対応した駆動信号又は発光信号供給回路45とは無関係に初期駆動信号をレーザ光源に供給する。   The processing head includes a laser light source, a collimating lens, a polarizing beam splitter, a quarter-wave plate, an objective lens, a convex lens, a cylindrical lens, a quadrant photodetector, a focus actuator, and the like, and laser light from the laser light source is applied to the processing object 10. Condensed light and reflected light from the workpiece 10 is received. The laser light source is driven and controlled by a light emission signal supply circuit 45 and a laser driving circuit 46 that are controlled by the controller 60. The light emission signal supply circuit 45 inputs data representing the machining pattern from the controller 60 and supplies a pulse train signal corresponding to the data to the laser drive circuit 46. The laser drive circuit 46 is controlled by the controller 60 and supplies an initial drive signal to the laser light source irrespective of the drive signal corresponding to the pulse train signal from the light emission signal supply circuit 45 or the light emission signal supply circuit 45.

また、この加工対象物10に照射されたレーザ光による反射光は、4分割フォトディテクタに導かれて受光される。4分割フォトディテクタは、HF信号増幅回路47を介して4つの信号からなる受光信号をフォーカスエラー信号生成回路48に供給する。フォーカスエラー信号生成回路48は、4分割フォトディテクタにより検出されてHF信号増幅回路47にて増幅された受光信号に基づいて、フォーカスエラー信号を生成してフォーカスサーボ回路49に出力する。フォーカスサーボ回路49は、コントローラ60により指示されて、フォーカスエラー信号に基づいてフォーカスサーボ信号を生成し、ドライブ回路50に供給する。ドライブ回路50は、このフォーカスサーボ信号に応じて加工ヘッド31内のフォーカスアクチュエータを駆動制御して、レーザ光が加工対象物10の表面で合焦するように制御する。なお、フォーカスアクチュエータは、加工ヘッド31内に設けられて対物レンズを光軸方向に変位させるものである。   Further, the reflected light from the laser light irradiated onto the workpiece 10 is guided to and received by a four-divided photodetector. The four-divided photodetector supplies a light reception signal composed of four signals to the focus error signal generation circuit 48 via the HF signal amplification circuit 47. The focus error signal generation circuit 48 generates a focus error signal based on the light reception signal detected by the four-divided photodetector and amplified by the HF signal amplification circuit 47 and outputs the focus error signal to the focus servo circuit 49. The focus servo circuit 49 is instructed by the controller 60, generates a focus servo signal based on the focus error signal, and supplies the focus servo signal to the drive circuit 50. The drive circuit 50 drives and controls the focus actuator in the machining head 31 according to the focus servo signal, and controls the laser light to be focused on the surface of the workpiece 10. The focus actuator is provided in the processing head 31 to displace the objective lens in the optical axis direction.

加工ヘッド31は、図示しない支持機構によってテーブル21の上方に固定されたヘッド駆動装置30に組み付けられている。ヘッド駆動装置30は、枠体32に上下方向にのみ変位可能に支持された第1支持部材33と、第1支持部材33に紙面垂直方向を軸線とする軸線回りに回転可能に支持された第2支持部材34とを備えている。加工ヘッド31は、第2支持部材34に組み付けられて固定されている。ヘッド駆動装置30は、第1モータ35及び第2モータ36を有する。第1モータ35は、ボールねじ機構を介して、その回転により第1支持部材33を枠体32に対して上下に変位させる。第2モータ36は、歯車機構を介して、その回転により第2支持部材34を第1支持部材33に対して紙面垂直軸線回りに回転させる。第1及び第2モータ35,36内には、エンコーダ35a,36aが組み込まれている。エンコーダ35a,36aは、前記エンコーダ22b,23aと同様な回転検出信号を出力する。   The processing head 31 is assembled to a head driving device 30 fixed above the table 21 by a support mechanism (not shown). The head driving device 30 includes a first support member 33 supported by the frame body 32 so as to be displaceable only in the vertical direction, and a first support member 33 supported by the first support member 33 so as to be rotatable about an axis whose axis is perpendicular to the paper surface. 2 support members 34. The processing head 31 is assembled and fixed to the second support member 34. The head driving device 30 includes a first motor 35 and a second motor 36. The 1st motor 35 displaces the 1st support member 33 up and down with respect to the frame 32 by the rotation via a ball screw mechanism. The second motor 36 rotates the second support member 34 about the first support member 33 around the vertical axis of the paper surface by the rotation of the second motor 36 via the gear mechanism. Encoders 35a and 36a are incorporated in the first and second motors 35 and 36, respectively. The encoders 35a and 36a output rotation detection signals similar to those of the encoders 22b and 23a.

エンコーダ35aには高さ検出回路51が接続され、第1モータ35には第1モータ制御回路52が接続されている。高さ検出回路51は、エンコーダ35aからの回転検出信号をカウントするカウント回路を有し、このカウント回路のカウント値に基づいて加工ヘッド31の上下方向の高さを表す検出信号を出力する。なお、カウント回路の初期設定は、コントローラ60による指示により、第1モータ制御回路52と協働して行われる。具体的には、コントローラ60は、初期において、第1モータ制御回路52に加工ヘッド31の初期位置への移動及び高さ検出回路51の初期設定を指示する。この指示により、第1モータ制御回路52は、第1モータ35を回転させて加工ヘッド31を初期位置に移動させる。なお、この初期位置は、第1モータ35によって駆動される加工ヘッド31の駆動制限位置である。高さ検出回路51は、この加工ヘッド31の移動中、エンコーダ35aからの回転検出信号を入力し続けている。そして、加工ヘッド31が初期位置まで達して第1モータ35の回転が停止すると、高さ検出回路51はエンコーダ35aからの回転検出信号の入力停止を検出して、内蔵のカウント回路のカウント値を「0」にリセットする。このとき、高さ検出回路51は、第1モータ制御回路52に出力停止の信号を出力し、これにより、第1モータ制御回路52は第1モータ35への駆動信号の出力を停止する。   A height detection circuit 51 is connected to the encoder 35a, and a first motor control circuit 52 is connected to the first motor 35. The height detection circuit 51 has a count circuit that counts the rotation detection signal from the encoder 35a, and outputs a detection signal indicating the vertical height of the machining head 31 based on the count value of the count circuit. The initial setting of the count circuit is performed in cooperation with the first motor control circuit 52 according to an instruction from the controller 60. Specifically, the controller 60 instructs the first motor control circuit 52 to move the machining head 31 to the initial position and to initially set the height detection circuit 51 in the initial stage. In response to this instruction, the first motor control circuit 52 rotates the first motor 35 to move the machining head 31 to the initial position. This initial position is a drive limit position of the machining head 31 driven by the first motor 35. The height detection circuit 51 continues to input the rotation detection signal from the encoder 35a while the machining head 31 is moving. When the machining head 31 reaches the initial position and the rotation of the first motor 35 stops, the height detection circuit 51 detects the stop of the rotation detection signal input from the encoder 35a and calculates the count value of the built-in count circuit. Reset to “0”. At this time, the height detection circuit 51 outputs an output stop signal to the first motor control circuit 52, whereby the first motor control circuit 52 stops outputting the drive signal to the first motor 35.

第1モータ制御回路52は、コントローラ60の指示により、第1モータ35を駆動制御して、加工ヘッド31を上下に移動する。具体的には、第1モータ制御回路52は、コントローラ60によって指定される高さへの加工ヘッド31の移動が指示されたとき、高さ検出回路51によって検出される高さを用いて第1モータ35の回転を制御し、検出される高さがコントローラ60から指定された高さに等しくなるまで第1モータ35を回転させる。   The first motor control circuit 52 drives and controls the first motor 35 according to an instruction from the controller 60 to move the machining head 31 up and down. Specifically, the first motor control circuit 52 uses the height detected by the height detection circuit 51 when the movement of the machining head 31 to the height specified by the controller 60 is instructed. The rotation of the motor 35 is controlled, and the first motor 35 is rotated until the detected height becomes equal to the height designated by the controller 60.

エンコーダ36aには角度検出回路53が接続され、第2モータ36には第2モータ制御回路54が接続されている。角度検出回路53は、エンコーダ36aからの回転検出信号をカウントするカウント回路を有し、このカウント回路のカウント値に基づいて紙面垂直方向の軸線周りの加工ヘッド31の角度を表す検出信号を出力する。なお、カウント回路の初期設定は、コントローラ60による指示により、第2モータ制御回路54と協働して行われる。具体的には、コントローラ60は、初期において、第2モータ制御回路54に加工ヘッド31の初期位置への移動及び角度検出回路53の初期設定を指示する。この指示により、第2モータ制御回路54は、第2モータ36を回転させて加工ヘッド31を初期位置に回転移動させる。なお、この初期位置は、第2モータ36によって駆動される加工ヘッド31の駆動制限位置である。角度検出回路53は、この加工ヘッド31の移動中、エンコーダ36aからの回転検出信号を入力し続けている。そして、加工ヘッド31が初期位置まで達して第2モータ36の回転が停止すると、角度検出回路53はエンコーダ36aからの回転検出信号の入力停止を検出して、内蔵のカウント回路のカウント値を「0」にリセットする。このとき、角度検出回路53は、第2モータ制御回路54に出力停止の信号を出力し、これにより、第2モータ制御回路54は第2モータ36への駆動信号の出力を停止する。   An angle detection circuit 53 is connected to the encoder 36a, and a second motor control circuit 54 is connected to the second motor 36. The angle detection circuit 53 has a count circuit that counts the rotation detection signal from the encoder 36a, and outputs a detection signal that represents the angle of the machining head 31 around the axis in the direction perpendicular to the paper surface based on the count value of the count circuit. . The initial setting of the count circuit is performed in cooperation with the second motor control circuit 54 according to an instruction from the controller 60. Specifically, the controller 60 instructs the second motor control circuit 54 to move the machining head 31 to the initial position and to initially set the angle detection circuit 53 in the initial stage. In response to this instruction, the second motor control circuit 54 rotates the second motor 36 to rotate the machining head 31 to the initial position. This initial position is a drive limit position of the machining head 31 driven by the second motor 36. The angle detection circuit 53 continues to input a rotation detection signal from the encoder 36a while the machining head 31 is moving. When the machining head 31 reaches the initial position and the rotation of the second motor 36 stops, the angle detection circuit 53 detects the stop of the input of the rotation detection signal from the encoder 36a and sets the count value of the built-in count circuit as “ Reset to “0”. At this time, the angle detection circuit 53 outputs an output stop signal to the second motor control circuit 54, whereby the second motor control circuit 54 stops outputting the drive signal to the second motor 36.

第2モータ制御回路52は、コントローラ60の指示により、第2モータ36を駆動制御して、加工ヘッド31を紙面垂直軸線回りに回転させる。具体的には、第2モータ制御回路54は、コントローラ60によって指定される角度位置への加工ヘッド31の回転が指示されたとき、角度検出回路53によって検出される角度を用いて第2モータ36の回転を制御し、検出される角度がコントローラ60から指定された角度に等しくなるまで第2モータ36を回転させる。   The second motor control circuit 52 drives and controls the second motor 36 according to an instruction from the controller 60 to rotate the processing head 31 around the vertical axis on the paper surface. Specifically, the second motor control circuit 54 uses the angle detected by the angle detection circuit 53 when the rotation of the machining head 31 to the angular position specified by the controller 60 is instructed. And the second motor 36 is rotated until the detected angle becomes equal to the angle designated by the controller 60.

コントローラ60は、CPU、ROM、RAM、ハードディスクなどの不揮発性メモリなどからなるコンピュータによって構成されており、キーボード、マウスなどからなる入力装置61からの指示に従って、プログラムを実行することにより、レーザ加工装置を作動させる。また、コントローラ60には、作動指示及び作動状況を作業者に対して視覚的に知らせるための表示装置62も接続されている。   The controller 60 is configured by a computer including a CPU, a ROM, a RAM, a non-volatile memory such as a hard disk, and the like. By executing a program in accordance with an instruction from an input device 61 such as a keyboard and a mouse, the laser processing apparatus Is activated. The controller 60 is also connected with a display device 62 for visually informing the operator of the operation instructions and the operation status.

また、コントローラ60には、3次元形状測定装置70も接続されている。3次元形状測定装置70は、図示しない支持機構に固定されて、テーブル21の上方位置にてヘッド駆動装置30と並設されている。この3次元形状測定装置70は、レーザ光で加工対象物の外表面を走査し、すなわち加工対象物の外表面の微小領域にレーザ光を順次照射し、前記外表面からの反射光に基づいて外表面の各微小領域までの距離を検出することにより、外表面の形状を表す3次元形状データ(点群データ)を生成する。なお、この3次元形状測定装置70によって測定された3次元形状データは、3次元形状測定装置70のいずれかの定点を原点とした3次元座標系による座標値として表される。   In addition, a three-dimensional shape measuring device 70 is also connected to the controller 60. The three-dimensional shape measuring device 70 is fixed to a support mechanism (not shown) and is arranged in parallel with the head driving device 30 at a position above the table 21. The three-dimensional shape measuring apparatus 70 scans the outer surface of the processing object with laser light, that is, sequentially irradiates a minute region on the outer surface of the processing object with laser light, and based on the reflected light from the outer surface. By detecting the distance to each minute region on the outer surface, three-dimensional shape data (point cloud data) representing the shape of the outer surface is generated. Note that the three-dimensional shape data measured by the three-dimensional shape measuring apparatus 70 is expressed as coordinate values in a three-dimensional coordinate system with any fixed point of the three-dimensional shape measuring apparatus 70 as the origin.

次に、上記のように構成したレーザ加工装置の動作を説明する。まず、作業者は、レーザ加工装置の図示しない電源をオンして、コントローラ60の作動を開始させる。コントローラ60は、メインプログラムの実行を図2AのステップS10にて開始する。   Next, the operation of the laser processing apparatus configured as described above will be described. First, the operator turns on a power supply (not shown) of the laser processing apparatus and starts the operation of the controller 60. The controller 60 starts execution of the main program in step S10 of FIG. 2A.

このプログラムの実行開始後、コントローラ60は、ステップS11にて、表示装置62を用いて、加工対象物10の加工に必要なデータの入力を作業者に促す。作業者は、入力装置61を用いて、半径方向の加工ピッチ、回転方向の加工模様(例えば、微細ピットを一定間隔で作成する場合には回転方向の加工ピッチ)、テーブル21の回転の線速度、レーザ加工開始半径位置、レーザ加工終了半径位置などを表すデータをコントローラ60に入力する。コントローラ60は、これらの入力されたデータを記憶する。なお、これから加工する加工対象物10を以前のデータを用いて加工する場合には、このステップS11の処理は不要となる。   After starting the execution of this program, the controller 60 uses the display device 62 to prompt the operator to input data necessary for processing the workpiece 10 in step S11. The operator uses the input device 61 to use a processing pitch in the radial direction, a processing pattern in the rotational direction (for example, a processing pitch in the rotational direction when creating fine pits at regular intervals), and a linear velocity of rotation of the table 21. Data representing the laser processing start radius position, the laser processing end radius position, and the like are input to the controller 60. The controller 60 stores these input data. In addition, when processing the processing target object 10 to be processed using previous data, the processing in step S11 is not necessary.

次に、コントローラ60は、ステップS12にて、半径位置検出回路43、フィードモータ制御回路44、高さ検出回路51、第1モータ制御回路52、角度検出回路53及び第2モータ制御回路54に、半径位置、高さ及び角度の初期設定処理のための動作を指示する。この指示により、前記回路43,44,51〜54は、前述した初期設定動作を実行することにより、テーブル21及び加工ヘッド31を初期位置に位置させるとともに、半径位置検出回路43、高さ検出回路51及び角度検出回路53内の、半径位置、高さ及び角度を検出するためのカウント値をそれぞれ初期値「0」にリセットする。以降、半径位置検出回路43、高さ検出回路51及び角度検出回路53は、このカウント値に基づいて、テーブル21の半径位置、加工ヘッド31の高さ及び加工ヘッド31の角度を表す検出信号を出力する。   Next, in step S12, the controller 60 sends the radial position detection circuit 43, the feed motor control circuit 44, the height detection circuit 51, the first motor control circuit 52, the angle detection circuit 53, and the second motor control circuit 54 to the An operation for initial setting processing of the radial position, height, and angle is instructed. In response to this instruction, the circuits 43, 44, 51 to 54 perform the initial setting operation described above, thereby positioning the table 21 and the machining head 31 at the initial positions, as well as the radial position detection circuit 43 and the height detection circuit. 51 and the count values for detecting the radial position, height and angle in the angle detection circuit 53 are reset to the initial value “0”, respectively. Thereafter, the radial position detection circuit 43, the height detection circuit 51, and the angle detection circuit 53 generate detection signals representing the radial position of the table 21, the height of the processing head 31, and the angle of the processing head 31 based on the count value. Output.

次に、コントローラ60は、ステップS13にて、フィードモータ制御回路44に対してテーブル21を初期半径位置に移動することを指示する。フィードモータ制御回路44は、半径位置検出回路43から入力される半径位置検出信号が、テーブル21がコントローラ60によって指示された初期半径位置に等しくなるまでフィードモータ23を回転させる。初期半径位置は、図5に示すように、3次元形状測定装置70がテーブル21の回転中心位置の上方に来る位置である。このステップS13の処理により、テーブル21はこの位置まで移動する。この状態で、作業者は加工対象物10をテーブル21上にセットする。   Next, in step S13, the controller 60 instructs the feed motor control circuit 44 to move the table 21 to the initial radius position. The feed motor control circuit 44 rotates the feed motor 23 until the radial position detection signal input from the radial position detection circuit 43 becomes equal to the initial radial position instructed by the controller 60. As shown in FIG. 5, the initial radius position is a position where the three-dimensional shape measuring device 70 comes above the rotation center position of the table 21. The table 21 moves to this position by the process of step S13. In this state, the operator sets the workpiece 10 on the table 21.

次に、コントローラ60は、表示装置62を用いて、加工対象物10の3次元形状測定の必要性を作業者に問う。3次元形状の測定処理は、レーザ加工におけるテーブル21の移動速度、加工ヘッド31の高さ及び傾き角度の調整のために、加工対象物10のプロファイルデータを取得するための処理である。なお、このプロファイルデータは、加工対象物10の非加工面(テーブル21にセットした状態では下面)の高さを「0」とする、加工対象物10の上面形状を表す半径方向のデータPD(n)であり、後述するプロファイル取得ルーチンの説明で詳述する。この場合、加工対象物10を設計した際の設計データとしてプロファイルデータが既に存在している場合には、作業者は3次元形状の測定不要を指定する。一方、前記プロファイルデータが存在しない場合には、作業者は3次元形状の測定を指定する。   Next, the controller 60 uses the display device 62 to ask the operator about the necessity of measuring the three-dimensional shape of the workpiece 10. The three-dimensional shape measurement process is a process for acquiring profile data of the workpiece 10 in order to adjust the moving speed of the table 21 and the height and tilt angle of the machining head 31 in laser machining. Note that this profile data is radial data PD (representing the upper surface shape of the workpiece 10, where the height of the non-machined surface of the workpiece 10 (the lower surface when set on the table 21) is “0”. n), which will be described in detail later in the description of the profile acquisition routine. In this case, when profile data already exists as design data when the workpiece 10 is designed, the operator specifies that measurement of a three-dimensional shape is not required. On the other hand, when the profile data does not exist, the operator designates measurement of a three-dimensional shape.

3次元形状の測定不要を指定した場合、コントローラ60は、ステップS15にて「No」と判定して、ステップS16に進む。ステップS16においては、コントローラ60は、表示装置62を用いて、作業者にプロファイルデータの入力を指示する。この種のプロファイルデータは、通常、コントローラ60のハードディスクなどの不揮発性メモリ又は外部記憶装置に記憶されている。したがって、作業者は、前記不揮発性メモリ又は外部記憶装置に記憶されているプロファイルデータのファイル名(例えば、加工対象物10を指定する識別データ)を、入力装置61を用いて指定する。このファイル名の指定により、コントローラ60は、指定されたプロファイルデータを読み出して、RAMなどに書き込む。   When the measurement unnecessary for the three-dimensional shape is designated, the controller 60 determines “No” in step S15 and proceeds to step S16. In step S <b> 16, the controller 60 instructs the operator to input profile data using the display device 62. This type of profile data is usually stored in a non-volatile memory such as a hard disk of the controller 60 or an external storage device. Accordingly, the operator designates the file name of the profile data stored in the nonvolatile memory or the external storage device (for example, identification data for designating the processing object 10) using the input device 61. By designating the file name, the controller 60 reads the designated profile data and writes it in the RAM or the like.

なお、前記プロファイルデータの取得においては、加工対象物10の設計データに基づくプロファイルデータが、加工対象物10を平板上に置いたとき、加工対象物10の中心軸と平板の交点を原点とし、方向が平板の面上にあるx座標軸と前記座標軸に垂直なy座標軸との2つの座標軸において、x,y座標値で表される複数の高さデータ又はy=f(x)の関係曲線の式として用意されている場合には、単にプロファイルデータを入力するだけでよい。しかし、設計データ又は設計データに基づくプロファイルデータが直接利用できない場合には、前記プロファイルデータの取得の際に、設計データ又は設計データに基づくプロファイルデータが、加工対象物10の中心軸近傍に座標軸の原点があるx,y座標値で表される複数のデータ又はy=f(x)の関係曲線の式にされ、さらに後述する3次元形状データの座標変換と同様の座標変換により、前記複数のデータ又は関係曲線の式が、加工対象物10を平板上に置いたとき、加工対象物10の中心軸と平板の交点を原点とし、方向が平板の面上にあるx座標軸と前記座標軸に垂直なy座標軸との2つの座標軸により表される複数のデータ又は関係曲線の式に座標変換されることで、利用され得るプロファイルデータに変換される。   In the acquisition of the profile data, when the profile data based on the design data of the workpiece 10 is placed on the flat plate, the intersection of the central axis of the workpiece 10 and the flat plate is the origin, In two coordinate axes, the x coordinate axis whose direction is on the plane of the flat plate and the y coordinate axis perpendicular to the coordinate axis, a plurality of height data represented by x, y coordinate values or a relation curve of y = f (x) If it is prepared as an expression, it is only necessary to input profile data. However, when the design data or the profile data based on the design data cannot be directly used, the profile data based on the design data or the design data is obtained near the central axis of the workpiece 10 when the profile data is acquired. A plurality of data represented by x, y coordinate values having an origin or a relational curve expression of y = f (x), and the coordinate conversion similar to the coordinate conversion of three-dimensional shape data to be described later is performed. When the workpiece 10 is placed on a flat plate, the data or the relational curve expression indicates that the intersection of the central axis of the workpiece 10 and the flat plate is the origin, and the direction is on the plane of the flat plate and the x coordinate axis is perpendicular to the coordinate axis. The coordinate data is converted into a plurality of data represented by two coordinate axes and a relational curve expression, and the profile data can be used.

一方、作業者が3次元形状の測定を指定した場合には、コントローラ60は、ステップS15にて、「Yes」と判定して、ステップS17にて3次元形状測定装置70に加工対象物10の3次元形状の測定を指示する。3次元形状測定装置70は、前記測定指示に応答して、加工対象物10の上面の3次元形状を測定して、同3次元形状を表す3次元形状データ(点群データ)を取得して、コントローラ60に供給する。コントローラ60は、供給された3次元形状データをRAMなどの記憶装置に書き込む。なお、この3次元形状データは、3次元形状測定装置70のいずれかの定点を原点とした3次元座標系による座標値として表されている。この3次元座標系を、以降、3次元形状測定装置70の座標系M(図6参照)という。   On the other hand, when the operator designates the measurement of the three-dimensional shape, the controller 60 determines “Yes” in step S15, and in step S17, the controller 60 determines the three-dimensional shape measurement apparatus 70 to store the processing object 10. Instructs measurement of 3D shape. In response to the measurement instruction, the three-dimensional shape measuring apparatus 70 measures the three-dimensional shape of the upper surface of the workpiece 10 and acquires three-dimensional shape data (point cloud data) representing the three-dimensional shape. , Supplied to the controller 60. The controller 60 writes the supplied three-dimensional shape data in a storage device such as a RAM. This three-dimensional shape data is represented as coordinate values by a three-dimensional coordinate system with any fixed point of the three-dimensional shape measuring apparatus 70 as the origin. This three-dimensional coordinate system is hereinafter referred to as a coordinate system M (see FIG. 6) of the three-dimensional shape measuring apparatus 70.

前記ステップS17の処理後、コントローラ60は、ステップS18にてプロファイル取得ルーチンを実行する。プロファイル取得ルーチンは、図3に詳細に示されており、その実行がステップS100にて開始される。コントローラ60は、ステップS101にて、3次元形状測定装置70の座標系Mによる3次元形状データを、基準座標系Sによる3次元形状データに座標変換する。基準座標系Sは、図6に示すように、テーブル21の中心に座標原点があり、Z軸がテーブル21の平面に垂直である座標系である。座標系Mの3次元形状データを基準座標系Sの3次元形状データに座標変換するための座標変換関数Fは予め取得されてコントローラ60の光ディスクなどの不揮発性メモリに記憶されている。なお、この座標変換関数Fの取得方法の一例に関しては、後述する。   After the processing in step S17, the controller 60 executes a profile acquisition routine in step S18. The profile acquisition routine is shown in detail in FIG. 3, and its execution is started in step S100. In step S101, the controller 60 converts the three-dimensional shape data based on the coordinate system M of the three-dimensional shape measuring apparatus 70 into the three-dimensional shape data based on the reference coordinate system S. As shown in FIG. 6, the reference coordinate system S is a coordinate system in which the coordinate origin is at the center of the table 21 and the Z axis is perpendicular to the plane of the table 21. A coordinate conversion function F for converting the three-dimensional shape data of the coordinate system M into the three-dimensional shape data of the reference coordinate system S is acquired in advance and stored in a nonvolatile memory such as an optical disk of the controller 60. An example of a method for obtaining the coordinate conversion function F will be described later.

前記ステップS101の処理後、コントローラ60は、ステップS102にて変数m,nをそれぞれ「0」に初期設定する。変数mは、図7に示すように、基準座標系SのX,Y座標軸をZ軸回りに所定角度θずつ回転させた回転座標系R(m)を指定するものである。図7においては、回転座標系R(0),R(1),R(2)を、X’−Y’座標、X’’−Y’’座標、X’’’−Y’’’座標として示している。変数nは、図8に示すように、回転座標系R(m)における原点及び原点からX軸方向に所定距離Bずつ外側に向かった半径方向位置を指定するものである。   After the processing in step S101, the controller 60 initializes variables m and n to “0” in step S102. As shown in FIG. 7, the variable m designates a rotating coordinate system R (m) obtained by rotating the X and Y coordinate axes of the reference coordinate system S by a predetermined angle θ around the Z axis. In FIG. 7, the rotating coordinate systems R (0), R (1), R (2) are represented by X′-Y ′ coordinates, X ″ -Y ″ coordinates, and X ′ ″-Y ′ ″ coordinates. As shown. As shown in FIG. 8, the variable n designates the origin in the rotating coordinate system R (m) and the radial position directed outward by a predetermined distance B in the X-axis direction from the origin.

前記ステップS102の処理後、コントローラ60は、ステップS103にて、前記変換された基準座標系Sの3次元形状データを、m・θだけ回転させた回転座標系R(m)の3次元形状データに変換する。θは、予め決められた所定の正の値であり、例えば20度、30度程度の値である。この場合、基準座標系Sによる座標を(xs,ys,zs)とし、回転座標系R(m)による座標を(xr,yr,zr)とし、かつ回転角θはテーブル21を上方から見て左回りを正とする。座標変換は、下記数1の演算の実行により行われる。なお、最初のステップS103の処理においては、m=0であるので、m・θ=0であり、基準座標系Sの3次元形状データは実質的には変換されない。

Figure 2009082932
After the processing in step S102, the controller 60 in step S103, the three-dimensional shape data of the rotational coordinate system R (m) obtained by rotating the converted three-dimensional shape data of the reference coordinate system S by m · θ. Convert to θ is a predetermined positive value determined in advance, for example, a value of about 20 degrees or 30 degrees. In this case, the coordinates based on the reference coordinate system S are (x s , y s , z s ), the coordinates based on the rotating coordinate system R (m) are (x r , y r , z r ), and the rotation angle θ is a table. A counterclockwise direction when 21 is viewed from above is positive. The coordinate conversion is performed by executing the calculation of Equation 1 below. In the process of the first step S103, since m = 0, m · θ = 0, and the three-dimensional shape data of the reference coordinate system S is not substantially converted.
Figure 2009082932

次に、コントローラ60は、ステップS104にて、前記ステップS103で変換された全ての3次元形状データの中から、Y座標値の絶対値が予め決めた極小値A以下である3次元形状データ(点群データ)D(x,y,z)を抽出する。図8は、前記ステップS104の処理により抽出される点群データが属する領域を誇張して点模様で示している。この処理は、X−Z平面の近傍付近の点群データを抽出することを意味する。言い換えれば、加工対象物をX−Z平面で切断したときの断面を表す点群データを抽出することを意味する。   Next, in step S104, the controller 60 selects the three-dimensional shape data (the absolute value of the Y coordinate value is equal to or less than a predetermined minimum value A from all the three-dimensional shape data converted in step S103). Point cloud data) D (x, y, z) is extracted. FIG. 8 exaggerates the area to which the point cloud data extracted by the process of step S104 belongs and shows with a dot pattern. This processing means extracting point cloud data near the vicinity of the XZ plane. In other words, it means that point cloud data representing a cross section when the workpiece is cut along the XZ plane is extracted.

次に、コントローラ60は、ステップS105にて、前記抽出した点群データD(x,y,z)の中から、値(X座標値−n・B)が正である最小のデータD(xc,yc,zc)と、値(X座標値−n・B)が負である最小のデータD(xe,ye,ze)とを抽出する。この抽出は、図9(A)に示すように、中心位置r0及び同中心位置r0から半径方向外側に距離Bずつ離れた位置r1,r2,r3,・・を挟む最も近い位置の点群データの取出しを意味する。最初、変数nは「0」に設定されているので、中心位置r0を挟む最も近い位置の2つのデータD(xc,yc,zc),D(xe,ye,ze)を抽出することになる。 Next, in Step S105, the controller 60 selects the minimum data D (x (x coordinate value−n · B) having a positive value from the extracted point group data D (x, y, z). c , y c , z c ) and minimum data D (x e , y e , z e ) having a negative value (X coordinate value −n · B) are extracted. As shown in FIG. 9 (A), the point group data at the closest position sandwiching the center position r0 and the positions r1, r2, r3,. Means taking out. Initially, since the variable n is set to “0”, two pieces of data D (x c , y c , z c ) and D (x e , y e , z e ) at the closest positions across the center position r0 Will be extracted.

次に、コントローラ60は、ステップS106にて、下記数2の演算の実行により、2つのデータD(xc,yc,zc),D(xe,ye,ze)を用いて、前記2つのデータにより特定される2つの点を結ぶ直線上の点であって、前記距離Bずつ離れた半径位置に対応した点のZ座標値Z(m,n)を補間法により計算して、RAM内に記憶する(図9(B)参照)。このZ座標値Z(m,n)は、加工対象物10の中心位置r0及び同中心位置r0から半径方向外側に距離Bずつ離れた位置r1,r2,r3,・・の高さを表す。ただし、最初、変数nは「0」であるので、加工対象物10の中心位置r0の高さを表す。

Figure 2009082932
Next, in step S106, the controller 60 uses the two data D (x c , y c , z c ) and D (x e , y e , z e ) by executing the following equation 2. The Z coordinate value Z (m, n) of the point on the straight line connecting the two points specified by the two data and corresponding to the radial position separated by the distance B is calculated by the interpolation method. And stored in the RAM (see FIG. 9B). This Z coordinate value Z (m, n) represents the height of the center position r0 of the workpiece 10 and the positions r1, r2, r3,... Separated from the center position r0 by a distance B outward in the radial direction. However, since the variable n is initially “0”, it represents the height of the center position r 0 of the workpiece 10.
Figure 2009082932

前記ステップS106の処理後、コントローラ60は、ステップS107にて変数nに「1」を加算して、ステップS108の判定処理を実行する。この判定処理においては、前記ステップS104の処理によって抽出した点群データD(x,y,z)中に、X座標値が値n・B以上であるデータが存在するかが判定される。この判定処理は、値n・Bによって表される半径位置又はその外側に点群データD(x,y,z)が存在するか、言い換えれば加工対象物10の半径方向の外側端が前記半径位置n・Bよりも大きいかを判定するものである。前記データが存在すれば、コントローラ60は、ステップS108にて「Yes」と判定して、ステップS105に戻り、ステップS105〜S108の処理を再び実行する。このステップS105〜S108の処理により、変数nが「1」ずつ増加され、値n・Bによって表される複数の半径位置のZ座標値(加工対象物10の高さ)Z(m,0),Z(m,1),Z(m,2)・・が計算される。   After the process of step S106, the controller 60 adds “1” to the variable n in step S107, and executes the determination process of step S108. In this determination process, it is determined whether data having an X coordinate value equal to or greater than the value n · B exists in the point cloud data D (x, y, z) extracted by the process of step S104. In this determination process, whether or not the point cloud data D (x, y, z) exists at or outside the radial position represented by the value n · B, in other words, the radially outer end of the workpiece 10 is the radius. It is determined whether it is larger than the position n · B. If the data exists, the controller 60 determines “Yes” in step S108, returns to step S105, and executes the processes of steps S105 to S108 again. By the processing of steps S105 to S108, the variable n is incremented by “1”, and Z coordinate values (heights of the workpiece 10) Z (m, 0) at a plurality of radial positions represented by the value n · B. , Z (m, 1), Z (m, 2)... Are calculated.

変数nの増加により、前記X座標値が値n・B以上である点群データが存在しなくなると、コントローラ60は、ステップS108にて「No」と判定して、ステップS109にて変数mに「1」を加算して、ステップS110の判定処理を実行する。ステップS110においては、値m・θが360度未満であるかが判定される。これは、角度θずつの座標軸の回転が1回転したかを判定するものである。   If there is no point cloud data whose X coordinate value is greater than or equal to the value n · B due to the increase of the variable n, the controller 60 determines “No” in step S108 and sets the variable m in step S109. “1” is added, and the determination process of step S110 is executed. In step S110, it is determined whether the value m · θ is less than 360 degrees. This is to determine whether the rotation of the coordinate axis at each angle θ has made one rotation.

値m・θが360度未満であれば、コントローラ60は、ステップS110にて「Yes」と判定して、ステップS111にて変数nを初期値「0」に戻して、ステップS103〜S110からなる処理をふたたび実行する。これらのステップS103〜S110からなる処理の繰り返しにより、変数mによって指定される回転座標系R(0),R(1),R(2)・・におけるX−Z平面近傍の点群データD(x,y,z)がそれぞれ抽出されるとともに、これらの点群データD(x,y,z)を用いて、回転座標系R(0),R(1),R(2)・・におけるX−Z平面の半径位置n・BごとのZ座標値Z(m,n)がそれぞれ計算される。   If the value m · θ is less than 360 degrees, the controller 60 determines “Yes” in step S110, returns the variable n to the initial value “0” in step S111, and includes steps S103 to S110. Run the process again. By repeating these steps S103 to S110, point group data D () near the XZ plane in the rotational coordinate system R (0), R (1), R (2),. x, y, z) are extracted, and using these point cloud data D (x, y, z), the rotational coordinate systems R (0), R (1), R (2),. The Z coordinate value Z (m, n) for each radial position n · B in the XZ plane is calculated.

値m・θが360度以上になると、コントローラ60は、ステップS110にて「No」と判定して、ステップS112にて変数nを初期値「0」に設定して、ステップS113〜S115の処理を実行する。ステップS113においては、コントローラ60は、変数n(0,1,2・・)によって指定されるZ座標値Z(m,n)を抽出し、前記抽出したZ座標値Z(m,n)の平均値を計算して、同平均値を、変数nによって指定される半径位置(中心位置及び中心位置から距離Bずつ離れた半径位置)の加工対象物10の高さを表すプロファイルデータPD(n)とする。この平均値の計算においては、前記抽出した全てのZ座標値Z(m,n)を合算して、同合算値を前記抽出した全てのZ座標値Z(m,n)の数で除算する。この計算されたプロファイルデータPD(n)は、RAMに記憶されるとともに、加工対象物10を表す識別データと共にハードディスクなどの不揮発性メモリに記憶される。なお、前記抽出した全てのZ座標値Z(m,n)の数は、通常は変数mの最大値よりも「1」だけ大きい数である。しかし、加工対象物10が完全な円形でない場合には、回転座標系R(m)ごとに最大半径が異なるので、変数nが大きな値である状態では、前記抽出した全てのZ座標値Z(m,n)の数は必ずしも変数mの最大値よりも「1」だけ大きい数とは限らない。   When the value m · θ is 360 degrees or more, the controller 60 determines “No” in step S110, sets the variable n to the initial value “0” in step S112, and performs the processing in steps S113 to S115. Execute. In step S113, the controller 60 extracts the Z coordinate value Z (m, n) specified by the variable n (0, 1, 2,...), And the extracted Z coordinate value Z (m, n) is extracted. The average value is calculated, and the average value is profile data PD (n representing the height of the workpiece 10 at the radial position specified by the variable n (the central position and the radial position at a distance B from the central position). ). In the calculation of the average value, all the extracted Z coordinate values Z (m, n) are added together, and the combined value is divided by the number of all the extracted Z coordinate values Z (m, n). . The calculated profile data PD (n) is stored in the RAM and also stored in a non-volatile memory such as a hard disk together with identification data representing the workpiece 10. Note that the number of all the extracted Z coordinate values Z (m, n) is usually a number larger by “1” than the maximum value of the variable m. However, when the workpiece 10 is not completely circular, the maximum radius is different for each rotating coordinate system R (m). Therefore, in the state where the variable n is a large value, all the extracted Z coordinate values Z ( The number of m, n) is not necessarily a number that is “1” larger than the maximum value of the variable m.

ステップS114においては、コントローラ60は、変数nに「1」を加算する。ステップS115においては、コントローラ60は、変数nによって指定されるZ座標値Z(m,n)が存在するかを判定する。すなわち、前記ステップS106の処理によって計算されたZ座標値Z(m,n)中に、現在の変数nによって指定される半径位置に関するZ座標値が存在するかが判定される。前記Z座標値が存在する限り、コントローラ60は、ステップS115にて「Yes」と判定して、ステップS113〜S115の循環処理を繰り返し実行する。そして、変数nの増加により前記Z座標値が存在しなくなると、コントローラ60は、ステップS115にて「No」と判定して、ステップS116にてプロファイル取得ルーチンの実行を終了する。その結果、この状態では、中心位置及び同中心位置から距離Bずつの外側の半径位置(n=0,1,2・・)における加工対象物10の高さを表すプロファイルデータPD(n)がRAM及び不揮発性メモリに記憶されている。   In step S114, the controller 60 adds “1” to the variable n. In step S115, the controller 60 determines whether or not the Z coordinate value Z (m, n) specified by the variable n exists. That is, it is determined whether the Z coordinate value related to the radius position specified by the current variable n exists in the Z coordinate value Z (m, n) calculated by the process of step S106. As long as the Z coordinate value exists, the controller 60 determines “Yes” in step S115, and repeatedly executes the circulation processing in steps S113 to S115. If the Z coordinate value no longer exists due to an increase in the variable n, the controller 60 determines “No” in step S115, and ends the execution of the profile acquisition routine in step S116. As a result, in this state, profile data PD (n) representing the height of the workpiece 10 at the center position and the outer radial position (n = 0, 1, 2,...) At a distance B from the center position is obtained. It is stored in RAM and non-volatile memory.

ふたたび、図2Aのプログラムの説明に戻り、コントローラ60は、ステップS16のプロファイルデータの入力又はステップS18のプロファイル取得ルーチンの実行後、コントローラ60は、ステップS19,S20の処理を実行する。ステップS19においては、コントローラ60は、前記ステップS11の処理によって入力したレーザ加工開始半径位置をフィードモータ制御回路44に供給して、フィードモータ制御回路44にテーブル21の移動を指示する。フィードモータ制御回路44は、半径位置検出回路43によって検出される半径位置を用いてフィードモータ23を制御して、検出される半径位置がコントローラ50によって指定されたレーザ加工開始半径位置になるまでテーブル21を移動する。   Returning to the description of the program in FIG. 2A again, the controller 60 executes the processing of steps S19 and S20 after the input of profile data in step S16 or the execution of the profile acquisition routine in step S18. In step S19, the controller 60 supplies the laser machining start radius position input by the process of step S11 to the feed motor control circuit 44, and instructs the feed motor control circuit 44 to move the table 21. The feed motor control circuit 44 controls the feed motor 23 using the radial position detected by the radial position detection circuit 43, and the table until the detected radial position reaches the laser processing start radial position designated by the controller 50. Move 21.

ステップS20においては、コントローラ60は、半径位置検出回路43によって検出された半径位置rと前記ステップS11で入力した線速度とを用いて、スピンドルモータ22の回転速度を計算する。そして、コントローラ60は、前記計算した回転速度をスピンドルモータ制御回路41に出力して、スピンドルモータ22の回転を指示する。スピンドルモータ制御回路41は、エンコーダ22bからの回転検出信号に基づいて計算したスピンドルモータ22の回転速度を計算して、この計算した回転速度が前記コントローラから入力された回転速度に等しくなるように、スピンドルモータ22の回転を制御する。これにより、スピンドルモータ22は、レーザ光の照射位置の線速度が前記入力した線速度に等しくなる回転速度で回転し始める。   In step S20, the controller 60 calculates the rotational speed of the spindle motor 22 using the radial position r detected by the radial position detection circuit 43 and the linear velocity input in step S11. Then, the controller 60 outputs the calculated rotation speed to the spindle motor control circuit 41 to instruct the rotation of the spindle motor 22. The spindle motor control circuit 41 calculates the rotation speed of the spindle motor 22 calculated based on the rotation detection signal from the encoder 22b, and the calculated rotation speed becomes equal to the rotation speed input from the controller. The rotation of the spindle motor 22 is controlled. As a result, the spindle motor 22 starts to rotate at a rotational speed at which the linear velocity at the laser light irradiation position becomes equal to the input linear velocity.

前記ステップS19,S20の処理後、コントローラ60は、ステップS21にて、半径位置検出回路43によって検出されている半径位置rを入力して、同入力した半径位置r及びプロファイルデータPD(n)を用いて、加工ヘッド31の高さD及び傾きφを計算する。加工ヘッド31の高さDの計算においては、まず、プロファイルデータPD(n)の中から半径位置rの両隣の半径位置j−1,j(jは「0」又は正の整数)に対応した1対のプロファイルデータPD(j−1),PD(j)を抽出して、同抽出したプロファイルデータPD(j−1),PD(j)をZ座標値z(x1),z(x2)とする。この場合、値x1,x2は、プロファイルデータPD(j−1),PD(j)における変数j−1,jに対応した半径位置(X座標値)をそれぞれ表す。そして、下記数3の演算の実行により、補間法を用いて、半径位置rにおける加工対象物10のテーブル21からの高さHを計算する。なお、前記両隣のプロファイルデータPD(n)が存在せず、片方の隣りのプロファイルデータPD(n)のみが存在する場合には、前記片方のプロファイルデータPD(n)を高さHとする。

Figure 2009082932
次に、予め光ディスクなどの不揮発性メモリに記憶されていて、加工ヘッド31の初期高さ位置からレーザ光焦点がテーブル21の表面に合うまでの駆動距離Sから、前記計算した高さHを減算して加工ヘッド31の高さD(=S−H)を求める(図10参照)。 After the processing in steps S19 and S20, the controller 60 inputs the radial position r detected by the radial position detection circuit 43 in step S21, and uses the input radial position r and profile data PD (n). Using this, the height D and the inclination φ of the machining head 31 are calculated. In the calculation of the height D of the machining head 31, first, it corresponds to the radial position j-1, j (j is “0” or a positive integer) adjacent to the radial position r in the profile data PD (n). A pair of profile data PD (j−1) and PD (j) are extracted, and the extracted profile data PD (j−1) and PD (j) are converted into Z coordinate values z (x 1 ) and z (x 2 ). In this case, the values x 1 and x 2 represent the radial positions (X coordinate values) corresponding to the variables j−1 and j in the profile data PD (j−1) and PD (j), respectively. Then, the height H from the table 21 of the workpiece 10 at the radius position r is calculated using the interpolation method by executing the calculation of the following equation (3). When the profile data PD (n) on both sides does not exist and only the profile data PD (n) on one side exists, the profile data PD (n) on one side is set to a height H.
Figure 2009082932
Next, the calculated height H is subtracted from the driving distance S that is stored in advance in a non-volatile memory such as an optical disk and from which the laser beam focus is brought into contact with the surface of the table 21 from the initial height position of the processing head 31. Thus, the height D (= SH) of the machining head 31 is obtained (see FIG. 10).

加工ヘッド31の傾きφは、前記X座標値x1,x2及びZ座標値z(x1),z(x2)を用いた下記数4の演算の実行により計算される(図11参照)。なお、前記両隣のプロファイルデータPD(n)が存在せず、片方の隣りのプロファイルデータPD(n)のみが存在する場合には、傾きφを「0」とする。

Figure 2009082932
また、前記数4の演算の実行に代えて、半径位置rの両隣の2つ以上のプロファイルデータPD(n)を抽出し、最小2乗法により直線を求め、この直線の傾きを「a」とする。そして、tan-1aの演算により傾きφを計算するようにしてもよい。 The inclination φ of the machining head 31 is calculated by executing the following equation 4 using the X coordinate values x 1 and x 2 and the Z coordinate values z (x 1 ) and z (x 2 ) (see FIG. 11). ). Note that the slope φ is set to “0” when the profile data PD (n) on both sides does not exist and only the profile data PD (n) on one side exists.
Figure 2009082932
Further, instead of executing the calculation of Equation 4, two or more profile data PD (n) adjacent to the radius position r are extracted, a straight line is obtained by the least square method, and the slope of this straight line is expressed as “a”. To do. Then, the inclination φ may be calculated by calculating tan −1 a.

前記高さD及び傾きφの計算後、コントローラ60は、ステップS22にて、前記計算した高さD及び傾きφを第1及び第2モータ制御回路52,54にそれぞれ出力して、加工ヘッド31の高さ及び傾きの変更を第1及び第2モータ制御回路52,54に指示する。第1モータ制御回路52は、高さ検出回路51によって検出された高さを入力し、前記検出された高さがコントローラ60から供給された高さDに等しくなるように第1モータ35を駆動制御する。これにより、第1モータ35は、加工ヘッド31を上下方向に変位させて、加工ヘッド31の高さが前記コントローラ60から供給された高さDになるように制御する。第2モータ制御回路54は、角度検出回路53によって検出された角度を入力し、前記検出された角度がコントローラ60から供給された傾きφに等しくなるように第2モータ36を駆動制御する。これにより、第2モータ36は、加工ヘッド31を回転させて、加工ヘッド31の傾きが前記コントローラ60から供給された傾きφになるように制御する。その結果、レーザ光の焦点位置が加工対象物10の表面に移動するとともに、レーザ光の光軸が加工対象物10の半径方向の接線に対し垂直となる。   After calculating the height D and the inclination φ, the controller 60 outputs the calculated height D and inclination φ to the first and second motor control circuits 52 and 54 in step S22, respectively, and the machining head 31. The first and second motor control circuits 52 and 54 are instructed to change the height and inclination of the motor. The first motor control circuit 52 inputs the height detected by the height detection circuit 51 and drives the first motor 35 so that the detected height becomes equal to the height D supplied from the controller 60. Control. Thereby, the first motor 35 controls the height of the machining head 31 to be the height D supplied from the controller 60 by displacing the machining head 31 in the vertical direction. The second motor control circuit 54 inputs the angle detected by the angle detection circuit 53, and drives and controls the second motor 36 so that the detected angle becomes equal to the inclination φ supplied from the controller 60. As a result, the second motor 36 rotates the machining head 31 to control the inclination of the machining head 31 to the inclination φ supplied from the controller 60. As a result, the focal position of the laser beam moves to the surface of the workpiece 10 and the optical axis of the laser beam is perpendicular to the radial tangent of the workpiece 10.

前記ステップS22の処理後、コントローラ60は、ステップS23にて、レーザ駆動回路46にレーザ光の初期照射開始を指示する。レーザ駆動回路46は加工ヘッド31内のレーザ光源に電圧及び電流を供給し、レーザ光源はレーザ光を放射して加工対象物10にレーザ光を照射し始める。ただし、この場合のレーザ光源に対する供給電圧は低く、レーザ光源は、加工対象物10がレーザ光によって加工される強度よりも弱い強度のレーザ光を出射する。次に、コントローラ60は、ステップS24にて、フォーカスサーボ回路49にフォーカスサーボの開始を指示する。フォーカスサーボ回路49は、ドライブ回路50にフォーカス引き込み用の駆動信号を供給して加工ヘッド31内の対物レンズを上方及び下方に移動させて、フォーカスエラー信号生成回路48から供給されるS字信号のゼロクロス点を検出して、この時点から、フォーカスエラー信号生成回路48から供給される信号から作成したフォーカスサーボ信号をドライブ回路50に供給する。これにより、加工対象物10の上面にレーザ光が合焦され、これ以降、フォーカスサーボ回路49は、フォーカスエラー信号生成回路48からのフォーカスエラー信号から作成したフォーカスサーボ信号を用いて、ドライブ回路50を介して対物レンズを駆動し続ける。   After the process of step S22, the controller 60 instructs the laser drive circuit 46 to start the initial irradiation of laser light in step S23. The laser drive circuit 46 supplies voltage and current to the laser light source in the processing head 31, and the laser light source emits laser light and starts irradiating the processing object 10 with laser light. However, the supply voltage to the laser light source in this case is low, and the laser light source emits laser light having an intensity lower than the intensity at which the workpiece 10 is processed by the laser light. Next, in step S24, the controller 60 instructs the focus servo circuit 49 to start focus servo. The focus servo circuit 49 supplies a drive signal for focus pulling to the drive circuit 50 to move the objective lens in the processing head 31 upward and downward, and the S-shaped signal supplied from the focus error signal generation circuit 48. A zero-cross point is detected, and from this time, a focus servo signal created from a signal supplied from the focus error signal generation circuit 48 is supplied to the drive circuit 50. As a result, the laser beam is focused on the upper surface of the workpiece 10, and thereafter, the focus servo circuit 49 uses the focus servo signal created from the focus error signal from the focus error signal generation circuit 48 to drive the drive circuit 50. Continue to drive the objective lens through.

次に、コントローラ60は、ステップS25にて、テーブル21の半径方向の送り速度を計算する。前記ステップS11の処理により入力した線速度v及び加工ピッチp、前記ステップS21の処理によって半径位置検出回路43から取込んだ半径位置(半径値)r、並びに前記ステップS22の処理によって計算した半径位置rにおける加工対象物10の傾きφを用いて、下記数5の演算の実行により、加工対象物の上面のプロファイルを考慮した、補正半径方向送り速度Vrを計算する。

Figure 2009082932
Next, the controller 60 calculates the feed speed in the radial direction of the table 21 in step S25. The linear velocity v and machining pitch p input by the process of step S11, the radial position (radius value) r taken from the radial position detection circuit 43 by the process of step S21, and the radius position calculated by the process of step S22 By using the inclination φ of the workpiece 10 at r, the corrected radial feed speed Vr is calculated in consideration of the profile of the upper surface of the workpiece by executing the following equation (5).
Figure 2009082932

この数5について説明しておく。線速度をvとし、半径位置(半径値)をrとすると、テーブル21の回転速度kはk=v/2πrとなる。一方、回転速度kの逆数1/kはテーブル21の1回転に必要な時間を表すので、加工ピッチpを前記時間1/kで除算することにより、加工対象物10の上面のプロファイルを考慮しないテーブル21の半径方向送り速度p・kは、p・k=p・v/2πrと表される。ここで、加工対象物10の上面のプロファイルを考慮するために、半径位置rにおける傾きφを考慮すると、補正加工ピッチp’はp・cosφとして表される。したがって、補正したテーブル21の半径送り速度Vrは、p’・k=p・k・cosφ=p・v・cosφ/2πrとなる。   This equation 5 will be described. When the linear velocity is v and the radial position (radius value) is r, the rotational speed k of the table 21 is k = v / 2πr. On the other hand, since the reciprocal 1 / k of the rotational speed k represents the time required for one rotation of the table 21, the profile of the upper surface of the workpiece 10 is not considered by dividing the machining pitch p by the time 1 / k. The radial feed speed p · k of the table 21 is expressed as p · k = p · v / 2πr. Here, in consideration of the inclination φ at the radial position r in order to consider the profile of the upper surface of the workpiece 10, the corrected machining pitch p ′ is expressed as p · cos φ. Accordingly, the corrected radial feed speed Vr of the table 21 is p ′ · k = p · k · cosφ = p · v · cosφ / 2πr.

前記ステップS25の処理後、コントローラ60は、ステップS26にて、前記計算した補正半径方向送り速度Vrをフィードモータ制御回路44に出力して、フィードモータ23の回転開始を指示する。フィードモータ制御回路44は、エンコーダ23aから供給される回転検出信号に基づいてフィードモータ23の半径方向送り速度を計算し、同計算した半径方向送り速度が前記供給された補正半径方向送り速度Vrに等しくなるように、フィードモータ23の回転を制御する。その結果、テーブル21は、加工ピッチpを加工対象物10の上面のプロファイルに従って補正した加工ピッチp’で半径方向に移動し始める。   After the process of step S25, the controller 60 outputs the calculated corrected radial feed speed Vr to the feed motor control circuit 44 in step S26 to instruct the start of rotation of the feed motor 23. The feed motor control circuit 44 calculates the radial feed speed of the feed motor 23 based on the rotation detection signal supplied from the encoder 23a, and the calculated radial feed speed becomes the supplied corrected radial feed speed Vr. The rotation of the feed motor 23 is controlled so as to be equal. As a result, the table 21 starts to move in the radial direction at the processing pitch p ′ obtained by correcting the processing pitch p according to the profile of the upper surface of the processing target 10.

前記ステップS26の処理後、コントローラ60は、発光信号供給回路45に加工模様を表すデータを供給するとともに、レーザ駆動回路46に加工用のレーザ光強度であるレーザ光の出射を指示する。発光信号供給回路45は、前記供給さえた加工模様を表すデータに対応したパルス列信号をレーザ駆動回路46に出力する。レーザ駆動回路46は、発光信号供給回路45からのパルス列信号に対応した駆動信号を加工ヘッド31内のレーザ光源に供給する。この場合の駆動信号の出力レベルは大きく、レーザ光源は加工対象物10をレーザ加工するのに十分な出力エネルギーを有するレーザ光を放射し始める。これにより、加工対象物10は、レーザ加工され始める。   After the processing of step S26, the controller 60 supplies data representing the processing pattern to the light emission signal supply circuit 45 and instructs the laser driving circuit 46 to emit laser light having the processing laser light intensity. The light emission signal supply circuit 45 outputs a pulse train signal corresponding to the data representing the processed pattern supplied to the laser drive circuit 46. The laser drive circuit 46 supplies a drive signal corresponding to the pulse train signal from the light emission signal supply circuit 45 to the laser light source in the processing head 31. In this case, the output level of the drive signal is large, and the laser light source starts to emit laser light having output energy sufficient for laser processing the workpiece 10. Thereby, the workpiece 10 starts to be laser processed.

前記ステップS27の処理後、コントローラ60は、図2BのステップS28〜S32からなる循環処理を繰り返し実行する。ステップS28においては、コントローラ60は、半径位置検出回路43から半径位置rを入力して、同入力した半径位置rが前記ステップS11の処理によって入力した終了半径位置であるかを判定する。ステップS29,S30の処理は、前述したステップS21,S22の加工対象物10の上面のプロファイルを考慮した、加工ヘッド31の高さD及び傾きφの制御処理と同じである。ステップS31,S32の処理は、前述したステップS25,S26の加工対象物10の上面のプロファイルを考慮した、テーブル21の半径方向の移動速度の制御処理と同様である。   After the process of step S27, the controller 60 repeatedly executes the circulation process including steps S28 to S32 of FIG. 2B. In step S28, the controller 60 inputs the radius position r from the radius position detection circuit 43, and determines whether the input radius position r is the end radius position input by the process of step S11. The processing in steps S29 and S30 is the same as the control processing for the height D and the inclination φ of the machining head 31 in consideration of the profile of the upper surface of the workpiece 10 in steps S21 and S22 described above. The processing in steps S31 and S32 is the same as the control processing for the moving speed in the radial direction of the table 21 in consideration of the profile of the upper surface of the workpiece 10 in steps S25 and S26 described above.

これらのステップS28〜S31からなる循環処理により、テーブル21が終了半径位置に達するまで(レーザ照射位置が終了半径位置に達するまで)、加工対象物10の上面のプロファイルに応じて、加工ヘッド31の高さD及び傾きφが補正制御され続けるとともに、テーブル21の半径方向の移動速度も補正制御され続ける。その結果、加工対象物10のレーザ加工において、レーザ光の焦点位置が加工対象物10の表面に保たれ、かつレーザ光の光軸が加工対象物10の半径方向の接線に対し垂直に保たれる。また、加工ピッチも、加工対象物10の表面の傾きが変化しても、設定されたピッチに保たれる。したがって、この実施形態によれば、加工対象物10の上面のプロファイルとは無関係に、加工対象物10はレーザ加工される。   By the circulation process composed of these steps S28 to S31, until the table 21 reaches the end radius position (until the laser irradiation position reaches the end radius position), the processing head 31 is adjusted according to the profile of the upper surface of the processing object 10. The height D and the inclination φ are continuously controlled for correction, and the moving speed of the table 21 in the radial direction is also controlled for correction. As a result, in the laser processing of the workpiece 10, the focal position of the laser beam is maintained on the surface of the workpiece 10, and the optical axis of the laser beam is maintained perpendicular to the radial tangent of the workpiece 10. It is. Further, the processing pitch is also maintained at the set pitch even if the surface inclination of the processing object 10 changes. Therefore, according to this embodiment, the workpiece 10 is laser machined regardless of the profile of the upper surface of the workpiece 10.

前記ステップS28〜S31からなる循環処理中、テーブル21が終了半径位置に達すると、コントローラ60は、ステップS28にて「Yes」と判定して、ステップS33〜S35の処理を実行する。ステップS33においては、コントローラ60は、レーザ駆動回路46にレーザ光の照射停止及び発光信号供給回路45にパルス列信号の出力停止を指示する。これにより、レーザ駆動回路46は加工ヘッド31内のレーザ光源への駆動信号の出力を停止するとともに、発光信号供給回路45はパルス列信号の出力を停止するので、レーザ光源がレーザ光の出射を停止する。ステップS34においては、コントローラ60はフォーカスサーボ回路49にフォーカスサーボの停止を指示する。これにより、フォーカスサーボ回路49による加工ヘッド31内の対物レンズのフォーカス制御も停止する。ステップS35においては、コントローラ60はフィードモータ制御回路44にテーブル21の半径方向への送り停止を指示する。これにより、フィードモータ制御回路44はフィードモータ23の回転を停止させる。ステップS36においては、コントローラ60はスピンドルモータ制御回路41にスピンドルモータ22の回転停止を指示する。これにより、スピンドルモータ制御回路41はスピンドルモータ22の回転を停止させる。   When the table 21 reaches the end radius position during the circulation process including the steps S28 to S31, the controller 60 determines “Yes” in step S28 and executes the processes of steps S33 to S35. In step S33, the controller 60 instructs the laser drive circuit 46 to stop laser light irradiation and the light emission signal supply circuit 45 to stop outputting the pulse train signal. As a result, the laser drive circuit 46 stops outputting the drive signal to the laser light source in the machining head 31, and the light emission signal supply circuit 45 stops outputting the pulse train signal, so the laser light source stops emitting the laser light. To do. In step S34, the controller 60 instructs the focus servo circuit 49 to stop the focus servo. Thereby, the focus control of the objective lens in the machining head 31 by the focus servo circuit 49 is also stopped. In step S35, the controller 60 instructs the feed motor control circuit 44 to stop the feed of the table 21 in the radial direction. As a result, the feed motor control circuit 44 stops the rotation of the feed motor 23. In step S36, the controller 60 instructs the spindle motor control circuit 41 to stop the rotation of the spindle motor 22. As a result, the spindle motor control circuit 41 stops the rotation of the spindle motor 22.

次に、コントローラ60は、ステップS37にて、前記ステップS13の処理と同様に、フィードモータ制御回路44に指示して、テーブル21を初期半径位置に移動させる。そして、コントローラ60は、ステップS38にてプログラムの実行を終了する。   Next, in step S37, the controller 60 instructs the feed motor control circuit 44 to move the table 21 to the initial radius position in the same manner as in step S13. And the controller 60 complete | finishes execution of a program in step S38.

その後、作業者はテーブル21にセットされた加工対象物10を取り除いて新たな加工対象物10をセットして、前記図2のプログラムを再度実行させる。この場合、加工対象物10の2回目以降の加工処理において加工条件の変更がなければ、図2のステップS12,S13の処理はスキップされる。   Thereafter, the operator removes the workpiece 10 set on the table 21, sets a new workpiece 10, and causes the program of FIG. 2 to be executed again. In this case, if there is no change in the processing conditions in the second and subsequent processing of the processing target 10, the processing in steps S12 and S13 in FIG. 2 is skipped.

上記のように構成した実施形態によれば、図2AのステップS21,22及び図2BのステップS29,S30の処理により、加工対象物10の半径方向のプロファイルに応じて、加工対象物10に対する加工ヘッド31の高さ及び傾きが調整される。したがって、加工ヘッド31から出射されるレーザ光の焦点位置は加工対象物10の表面に常に合わせられ、またレーザ光の光軸は加工対象物10の表面に対して常に垂直に保たれる。その結果、加工対象物10の表面のプロファイル(外形)が半径方向に様々に変化していても、加工対象物10はレーザ光により高精度で加工される。   According to the embodiment configured as described above, the processing on the workpiece 10 is performed according to the radial profile of the workpiece 10 by the processes of steps S21 and S22 in FIG. 2A and steps S29 and S30 in FIG. 2B. The height and inclination of the head 31 are adjusted. Therefore, the focal position of the laser light emitted from the processing head 31 is always adjusted to the surface of the processing object 10, and the optical axis of the laser light is always kept perpendicular to the surface of the processing object 10. As a result, even if the profile (outer shape) of the surface of the workpiece 10 varies in the radial direction, the workpiece 10 is machined with high accuracy by the laser beam.

また、上記のように構成した実施形態によれば、図2AのステップS25,S26及び図2BのステップS31,S32の処理により、加工対象物10のプロファイルに基づいて、テーブル21に対する加工ヘッド31の相対的な半径方向の移動速度が補正される。したがって、加工対象物10における半径方向の表面が加工ヘッド31の移動方向に対して傾いている場合には、加工ヘッド31のテーブル21に対する移動速度が補正される。その結果、加工対象物10における半径方向の表面に対して常に一定速度でレーザ光を移動させることができ、加工対象物10はレーザ光により高精度で加工される。   Further, according to the embodiment configured as described above, the processing head 31 with respect to the table 21 is processed based on the profile of the processing object 10 by the processing of steps S25 and S26 of FIG. 2A and steps S31 and S32 of FIG. 2B. The relative radial movement speed is corrected. Therefore, when the radial surface of the workpiece 10 is inclined with respect to the movement direction of the machining head 31, the movement speed of the machining head 31 relative to the table 21 is corrected. As a result, the laser beam can always be moved at a constant speed with respect to the radial surface of the workpiece 10, and the workpiece 10 is processed with high accuracy by the laser beam.

また、上記のように構成した実施形態によれば、プロファイルデータ又はプロファイルデータに相当するデータが、加工対象物10の設計時に予め用意されている場合には、図2AのステップS16の処理によって前記データが入力されて利用される。したがって、この場合には、前記予め用意されたデータが有効に利用されて、プロファイルデータに基づいた調整や補正を行うレーザ加工が迅速に行われる。また、前記予め用意されたデータが存在しない場合には、図2AのステップS17,S18の処理により、3次元形状測定装置70を用いてプロファイルデータが取得される。したがって、この場合にも、プロファイルデータに基づいた調整や補正を行う高精度なレーザ加工が実現される。   Further, according to the embodiment configured as described above, when profile data or data corresponding to the profile data is prepared in advance at the time of designing the workpiece 10, the process of step S16 in FIG. Data is input and used. Therefore, in this case, the previously prepared data is effectively used, and laser processing for adjusting and correcting based on the profile data is quickly performed. If the data prepared in advance does not exist, profile data is acquired by using the three-dimensional shape measuring apparatus 70 by the processing in steps S17 and S18 in FIG. 2A. Therefore, also in this case, highly accurate laser processing that performs adjustment and correction based on the profile data is realized.

さらに、3次元形状測定装置70は、テーブル21に対して位置が固定され、加工対象物10をテーブル21にセットした状態で、加工対象物10の3次元形状を測定する。これにより、加工対象物10の3次元形状測定もレーザ加工の一連の工程の中で行われるので、加工対象物10のプロファイルデータが予め用意されていない場合におけるレーザ加工の作業効率が良好となる。また、図3のプロファイル取得ルーチンにおいては、加工対象物10の複数の異なる周方向位置におけるプロファイルを平均して、加工対象物10の半径方向おけるプロファイルを表わすプロファイルデータが取得される。したがって、加工対象物10の表面全体を考慮したプロファイルデータが生成されて、プロファイルデータに基づいた調整や補正を行うレーザ加工をより高精度にすることが可能となる。   Further, the three-dimensional shape measuring apparatus 70 measures the three-dimensional shape of the workpiece 10 in a state where the position is fixed with respect to the table 21 and the workpiece 10 is set on the table 21. Thereby, since the three-dimensional shape measurement of the workpiece 10 is also performed in a series of steps of laser machining, the working efficiency of the laser machining is improved when the profile data of the workpiece 10 is not prepared in advance. . In the profile acquisition routine of FIG. 3, profile data representing a profile in the radial direction of the workpiece 10 is acquired by averaging the profiles at a plurality of different circumferential positions of the workpiece 10. Therefore, profile data considering the entire surface of the workpiece 10 is generated, and it becomes possible to make the laser processing for performing adjustment and correction based on the profile data more accurate.

次に、3次元形状測定装置70の座標系Mによる3次元形状データを、基準座標系Sによる3次元形状データに座標変換するための座標変換関数Fを取得する一例について説明しておく。   Next, an example of acquiring a coordinate conversion function F for converting the three-dimensional shape data based on the coordinate system M of the three-dimensional shape measuring apparatus 70 into the three-dimensional shape data based on the reference coordinate system S will be described.

作業者は、図2AのステップS13の処理と同様な図示しないプログラムの実行により、テーブル21を初期半径位置に移動させて、3次元形状測定装置70をテーブル21の回転中心の上方に位置させる(図12参照)。なお、この状態では、テーブル21上には何も載っていない。次に、作業者は、入力装置61を用いて、図4の座標変換関数取得プログラムを実行する。座標変換関数取得プログラムの実行は、ステップS200にて開始される。   The operator moves the table 21 to the initial radius position by executing a program (not shown) similar to the process of step S13 in FIG. 2A, and positions the three-dimensional shape measuring apparatus 70 above the rotation center of the table 21 ( (See FIG. 12). In this state, nothing is placed on the table 21. Next, the operator uses the input device 61 to execute the coordinate conversion function acquisition program of FIG. The execution of the coordinate conversion function acquisition program is started in step S200.

座標変換関数取得プログラムの実行開始後、コントローラ60は、ステップS201にて、回転角検出回路42の作動を開始させる。次に、コントローラ60は、ステップS202にて、3次元形状測定装置70に3次元形状を測定させ、3次元形状測定装置70によって測定された3次元形状データを取得する。この場合は、図12に示すように、テーブル21の表面が3次元形状測定される。このステップS202による3次元形状データの取得後、コントローラ60は、ステップS203にて、テーブル21の上面に相当する平面Tの式を算出する。具体的には、以下の方法を採用する。なお、前記取得された3次元形状データは、3次元形状測定装置70の座標系Mによって表されている。   After starting the execution of the coordinate conversion function acquisition program, the controller 60 starts the operation of the rotation angle detection circuit 42 in step S201. Next, in step S <b> 202, the controller 60 causes the three-dimensional shape measurement device 70 to measure the three-dimensional shape, and acquires the three-dimensional shape data measured by the three-dimensional shape measurement device 70. In this case, as shown in FIG. 12, the surface of the table 21 is three-dimensionally measured. After acquiring the three-dimensional shape data in step S202, the controller 60 calculates an expression of the plane T corresponding to the upper surface of the table 21 in step S203. Specifically, the following method is adopted. The acquired three-dimensional shape data is represented by the coordinate system M of the three-dimensional shape measuring apparatus 70.

前記取得した全ての3次元形状データの中から、所定の領域内の3次元形状データを抽出し、下記数6の平面の式に代入して最小2乗法により係数a,b,cを計算する(式導出処理1)。なお、所定の領域は、X,Y座標値が「0」付近にある領域が指定される。

Figure 2009082932
The three-dimensional shape data in a predetermined area is extracted from all the obtained three-dimensional shape data, and is substituted into the following formula 6 plane to calculate the coefficients a, b, and c by the least square method. (Formula derivation process 1). The predetermined area is designated as an area where the X and Y coordinate values are near “0”.
Figure 2009082932

次に、前記取得した全ての3次元形状データの中から、この平面Tからの距離が所定範囲内にある3次元形状データを抽出する(式導出処理2)。そして、先に抽出した所定領域内にある3次元形状データによって導出した式がテーブル21の平面Tを表しているかを判定するために、前記全ての3次元形状データの中から抽出した3次元形状データが所定数以上あるかを判定する(式導出処理3)。所定数以上あれば、平面Tからの距離が所定範囲内にある、後に抽出した全ての3次元形状データを、前記数6の平面Tの式に代入して最小2乗法により係数a,b,cを計算する(式導出処理4)。   Next, three-dimensional shape data whose distance from the plane T is within a predetermined range is extracted from all the acquired three-dimensional shape data (formula derivation process 2). Then, in order to determine whether the expression derived from the three-dimensional shape data in the predetermined region previously extracted represents the plane T of the table 21, the three-dimensional shape extracted from all the three-dimensional shape data It is determined whether or not there is a predetermined number of data (expression derivation process 3). If it is equal to or greater than the predetermined number, all the three-dimensional shape data extracted later, whose distance from the plane T is within the predetermined range, are substituted into the formula of the plane T in the formula 6, and the coefficients a, b, c is calculated (formula derivation process 4).

一方、所定数未満あれば、前記先に抽出した所定領域(X,Y座標値が「0」付近の領域)に隣接した所定領域の3次元形状データを抽出し直す。そして、前記式導出処理2〜4を再度行って平面Tの式を導出する。この処理は、前記式導出処理1によって導出した平面Tからの距離が所定範囲内にある3次元形状データが所定数以上になるまで繰り返される。その結果、テーブル21の上面に相当する平面Tの式が確定される。   On the other hand, if the number is less than the predetermined number, the three-dimensional shape data of the predetermined area adjacent to the previously extracted predetermined area (area where the X and Y coordinate values are near “0”) is extracted again. Then, the formula derivation processes 2 to 4 are performed again to derive the plane T formula. This process is repeated until the number of three-dimensional shape data whose distance from the plane T derived by the expression deriving process 1 is within a predetermined range reaches a predetermined number or more. As a result, the expression of the plane T corresponding to the upper surface of the table 21 is determined.

前記ステップS203の処理後、コントローラ60は、ステップS204にて、表示装置62に基準物体80を設置するように表示する。この基準物体80は定点を定義可能な物体であり、本実施形態では基準物体80として球体が採用され、定点は球体の中心である。なお、基準物体80としては、定点を定義可能な物体であれば他の物体、例えば直方体、多面体、三角錐、円錐、円柱なども採用され得る。前記基準物体80の設置の指示により、作業者は、図13に示すように、基準物体80をテーブル21の回転中心から離して置く。   After the process of step S203, the controller 60 displays the reference object 80 on the display device 62 so as to be placed in step S204. The reference object 80 is an object that can define a fixed point. In this embodiment, a sphere is adopted as the reference object 80, and the fixed point is the center of the sphere. As the reference object 80, other objects such as a rectangular parallelepiped, a polyhedron, a triangular pyramid, a cone, and a cylinder may be adopted as long as they can define a fixed point. In response to the instruction to install the reference object 80, the operator places the reference object 80 away from the center of rotation of the table 21, as shown in FIG.

次に、コントローラ60は、ステップS205にてテーブル21の回転回数を表す変数nを「0」に初期設定して、ステップS206〜S212からなる循環処理を繰り返し実行する。ステップS206においては、コントローラ60は、3次元形状測定装置70に3次元形状を測定させ、3次元形状測定装置70によって測定された3次元形状データを取得する。そして、ステップS207にて、この取得した3次元形状データを用いて、基準物体80の定点座標P(xn,yn,zn)を計算する。 Next, the controller 60 initializes a variable n indicating the number of rotations of the table 21 to “0” in step S205, and repeatedly executes the circulation process including steps S206 to S212. In step S206, the controller 60 causes the three-dimensional shape measurement apparatus 70 to measure the three-dimensional shape, and acquires the three-dimensional shape data measured by the three-dimensional shape measurement apparatus 70. In step S207, the fixed point coordinates P (x n , y n , z n ) of the reference object 80 are calculated using the acquired three-dimensional shape data.

この定点座標の計算処理は、例えば特開2004−333371号公報に示されるように公知の手法であり、例えば、基準物体80の特徴データを予め入力しておき、前記取得した全ての3次元データの中から基準物体80の外形を表す3次元形状データを抽出する。そして、前記抽出した3次元形状データを用いて基準物体80の定点を計算する。本実施形態のように、基準物体80が球体であり、定点が球体の中心である場合には、基準物体80の特徴データとして、球体及び半径が採用される。そして、前記取得した全ての3次元形状データの中から前記特徴データにより指定された球体の外形を表す3次元形状データを抽出し、抽出した3次元形状データを、球体を表す下記数7に代入して、最小2乗法を用いて球体の定点として中心座標(a,b,c)を計算する。そして、この中心座標(a,b,c)を、定点座標P(xn,yn,zn)とする。

Figure 2009082932
This fixed point coordinate calculation process is a known method as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-333371. For example, the feature data of the reference object 80 is input in advance, and all the obtained three-dimensional data is obtained. The three-dimensional shape data representing the outer shape of the reference object 80 is extracted. Then, a fixed point of the reference object 80 is calculated using the extracted three-dimensional shape data. As in the present embodiment, when the reference object 80 is a sphere and the fixed point is the center of the sphere, the sphere and the radius are adopted as the feature data of the reference object 80. Then, three-dimensional shape data representing the outer shape of the sphere designated by the feature data is extracted from all the obtained three-dimensional shape data, and the extracted three-dimensional shape data is substituted into the following formula 7 representing the sphere. Then, the center coordinates (a, b, c) are calculated as fixed points of the sphere using the least square method. The center coordinates (a, b, c) are set as fixed point coordinates P (x n , y n , z n ).
Figure 2009082932

前記ステップS207の処理後、コントローラ60は、ステップS208にて変数nに「1」を加算して、ステップS209にて値n・θが360度以上であるかを判定する。ここで、θは、異なる位置にある基準物体80の定点を計算するためにテーブル21を回転させる角度であり、少なくとも120度未満の予め決められた角度である。120度未満であることは、基準物体の定点が3個以上必要だからである。値n・θが360度未満であれば、コントローラ60は、ステップS209にて「No」と判定して、ステップS210にてスピンドルモータ制御回路41に、所定の低速を表す回転速度を指定して、スピンドルモータ22の低速回転開始を指示する。スピンドルモータ制御回路41は、前記指示により、エンコーダ22bからの回転検出信号を用いて、スピンドルモータ22を低速で回転させる。スピンドルモータ22の低速回転は、基準物体80をテーブル21上で移動させないためである。   After the processing in step S207, the controller 60 adds “1” to the variable n in step S208, and determines in step S209 whether the value n · θ is equal to or greater than 360 degrees. Here, θ is an angle at which the table 21 is rotated in order to calculate a fixed point of the reference object 80 at a different position, and is a predetermined angle of at least less than 120 degrees. That it is less than 120 degrees is because three or more fixed points of the reference object are necessary. If the value n · θ is less than 360 degrees, the controller 60 makes a “No” determination at step S209, and designates a rotation speed representing a predetermined low speed to the spindle motor control circuit 41 at step S210. Instructs the spindle motor 22 to start rotating at a low speed. The spindle motor control circuit 41 rotates the spindle motor 22 at a low speed using the rotation detection signal from the encoder 22b according to the instruction. The low speed rotation of the spindle motor 22 is because the reference object 80 is not moved on the table 21.

前記ステップS210の処理後、コントローラ60は、ステップS211にて回転角検出回路42から回転角を入力し続け、テーブル21の回転角が前記所定角θに達するまで、同ステップS211の判定処理を続ける。そして、テーブル21の回転角が所定角θに達すると、コントローラ60は、ステップS212にて、スピンドルモータ制御回路41にスピンドルモータ22の回転終了を指示して、スピンドルモータ22の回転を停止させる。そして、コントローラ60は、値n・θが360度以上になるまで、前述したステップS206〜S212からなる循環処理を繰り返し実行する。この循環処理により、異なる位置に位置する基準物体80における少なくとも3つの定点座標P(x0,y0,z0),P(x1,y1,z1),P(x2,y2,z2)・・が計算される。 After the process of step S210, the controller 60 continues to input the rotation angle from the rotation angle detection circuit 42 in step S211, and continues the determination process of step S211 until the rotation angle of the table 21 reaches the predetermined angle θ. . When the rotation angle of the table 21 reaches the predetermined angle θ, the controller 60 instructs the spindle motor control circuit 41 to end the rotation of the spindle motor 22 and stops the rotation of the spindle motor 22 in step S212. Then, the controller 60 repeatedly executes the circulation process including steps S206 to S212 described above until the value n · θ reaches 360 degrees or more. By this circulation processing, at least three fixed point coordinates P (x 0 , y 0 , z 0 ), P (x 1 , y 1 , z 1 ), P (x 2 , y 2 ) in the reference object 80 located at different positions. , z 2 ) .. are calculated.

値n・θが360度以上になると、コントローラ60は、ステップS209にて「Yes」と判定して、前記定点座標P(x0,y0,z0),P(x1,y1,z1),P(x2,y2,z2)・・を、下記数8の平面の式に代入して最小2乗法を用いて係数a,b,cを計算することにより、前記定点座標を含む平面Ptの式を導出する。

Figure 2009082932
When the value n · θ is 360 degrees or more, the controller 60 determines “Yes” in step S209 and determines the fixed point coordinates P (x 0 , y 0 , z 0 ), P (x 1 , y 1 , z 1 ), P (x 2 , y 2 , z 2 )... are substituted into the following equation (8) and the coefficients a, b, c are calculated using the least squares method. An expression of the plane Pt including the coordinates is derived.
Figure 2009082932

次に、コントローラ60は、ステップS212にて、複数の定点Pを通る円の中心座標O(x00,y00,z00)を計算する。この場合、図14に示すように、まず、2つの定点Pを結ぶ直線に垂直であり、かつ2つの定点Pの中点を含む平面P1,P2・・の式を、全ての2つの定点Pの組で計算する。2つの平面P1,P2(及び平面P1,P3、平面P2,P3・・)の式と平面Ptの式から成立する連立方程式を、全ての2つの平面P1,P2(及び平面P1,P3、平面P2,P3・・)の組ごとにそれぞれ解く。これにより、全ての2つの平面P1,P2(及び平面P1,P3、平面P2,P3・・)の組と、平面Ptの交点である座標すなわち複数の定点Pを通る円の中心座標が、全ての2つの平面P1,P2(及び平面P1,P3、平面P2,P3・・)の組ごとに計算される。最後に、計算された複数の中心座標の平均値を計算して、中心座標O(x00,y00,z00)とする。 Next, in step S212, the controller 60 calculates the center coordinates O (x 00 , y 00 , z 00 ) of the circle passing through the plurality of fixed points P. In this case, as shown in FIG. 14, first, the expressions of planes P1, P2,... Perpendicular to the straight line connecting the two fixed points P and including the midpoints of the two fixed points P are expressed as all the two fixed points P. Calculate with the set of The simultaneous equations formed from the expressions of the two planes P1, P2 (and planes P1, P3, planes P2, P3...) And the plane Pt are expressed as all two planes P1, P2 (and planes P1, P3, planes). Solve for each pair of P2, P3 ...). As a result, the coordinates of the intersections of all two planes P1, P2 (and planes P1, P3, planes P2, P3,...) And the plane Pt, that is, the center coordinates of a circle passing through a plurality of fixed points P, are all obtained. Are calculated for each set of two planes P1, P2 (and planes P1, P3, planes P2, P3,...). Finally, an average value of the calculated plurality of center coordinates is calculated as a center coordinate O (x 00 , y 00 , z 00 ).

次に、コントローラ60は、ステップS213にて、平面Pt(複数の定点Pを含む平面)の法線ベクトルに平行で中心座標Oを通る直線Lと、平面T(テーブル21の上面に相当)との交点Toの座標値(xto,yto,zto)を計算する(図15参照)。この場合、直線Lの式は、中心座標O(x00,y00,z00)を用いて下記数9により表される。a,b,cは、平面Ptの法線ベクトルの成分であり、前記数8におけるa,b,cである。

Figure 2009082932
一方、平面Tの式は、前記ステップS203の処理により前記数6のように定められている。したがって、前記数9の直線Lの式と前記数6の平面Tの式との連立方程式を解いて座標値x,y,zを求めれば、直線Lと平面Tとの交点Toの座標値(xto,yto,zto)が計算される。この交点Toは、テーブル21の表面における回転中心であり、基準座標系Sにおける座標原点である。 Next, in step S213, the controller 60 parallels the normal vector of the plane Pt (a plane including a plurality of fixed points P) and passes through the central coordinate O, and the plane T (corresponding to the upper surface of the table 21). The coordinate values (x to , y to , z to ) of the intersection To are calculated (see FIG. 15). In this case, the equation of the straight line L is expressed by the following equation 9 using the center coordinates O (x 00 , y 00 , z 00 ). a, b, c are components of the normal vector of the plane Pt, and are a, b, c in the equation (8).
Figure 2009082932
On the other hand, the expression of the plane T is determined as shown in Equation 6 by the process of Step S203. Therefore, if the coordinate values x, y, and z are obtained by solving simultaneous equations of the equation of the straight line L in the equation 9 and the equation of the plane T in the equation 6, the coordinate value of the intersection To of the straight line L and the plane T ( x to , y to , z to ) are calculated. This intersection To is the center of rotation on the surface of the table 21 and the coordinate origin in the reference coordinate system S.

次に、コントローラ60は、ステップS214にて、平面Tの法線ベクトルCMと、平面Tの法線ベクトルに垂直な2つのベクトルAM,BMを計算する。このベクトルの計算処理においては、まず、平面Tの式をa・x+b・y+c・z+1=0とすると、平面Tの法線ベクトルは(a,b,c)と(−a,−b,−c)であるので、この中で基準座標系SにおけるZ座標軸の向きと一致する(すなわちベクトルが3次元形状測定装置70の方向を向いている)法線ベクトルを選択する。この場合、3次元形状測定装置70の座標系MにおけるZ座標軸方向の基準ベクトル(0,0,1)と、前記平面Tの法線ベクトルとで内積を計算した際、符号がマイナスになる方の法線ベクトルを選択すればよい。このベクトルの単位ベクトル{1/(a2+b2+c2)1/2}・(a,b,c)をベクトルCMとする。 Next, in step S214, the controller 60 calculates a normal vector C M of the plane T and two vectors A M and B M perpendicular to the normal vector of the plane T. In this vector calculation process, first, assuming that the expression of the plane T is a · x + b · y + c · z + 1 = 0, the normal vectors of the plane T are (a, b, c) and (−a, −b, − Therefore, a normal vector that matches the direction of the Z coordinate axis in the reference coordinate system S (that is, the vector faces the direction of the three-dimensional shape measuring apparatus 70) is selected. In this case, when the inner product is calculated with the reference vector (0, 0, 1) in the Z coordinate axis direction in the coordinate system M of the three-dimensional shape measuring apparatus 70 and the normal vector of the plane T, the sign becomes negative. The normal vector may be selected. A unit vector {1 / (a 2 + b 2 + c 2 ) 1/2 } · (a, b, c) of this vector is defined as a vector C M.

次に、3次元形状測定装置70の座標系MをY座標軸回りに回転させ、X座標軸が平面Tと平行になったとき、X座標軸と平行なベクトルを想定する。3次元形状測定装置70の座標系Mではこのベクトルのy座標値成分は「0」であり、x座標値成分を「1」として、z座標値成分をeとする。そして、このベクトルはベクトルCMと垂直であるので、内積は「0」となる。したがって、a+c・e=0からeを計算する。このベクトル(1,0,e)の単位ベクトル{1/(1+e2) 1/2}・(a,b,c)をベクトルAMとする。次に、ベクトルCMとベクトルAMとの外積を計算し、このベクトルをBMとする。 Next, when the coordinate system M of the three-dimensional shape measuring apparatus 70 is rotated around the Y coordinate axis and the X coordinate axis is parallel to the plane T, a vector parallel to the X coordinate axis is assumed. In the coordinate system M of the three-dimensional shape measuring apparatus 70, the y coordinate value component of this vector is “0”, the x coordinate value component is “1”, and the z coordinate value component is e. Since this vector is perpendicular to the vector C M , the inner product is “0”. Therefore, e is calculated from a + c · e = 0. A unit vector {1 / (1 + e 2 ) 1/2 } · (a, b, c) of this vector (1, 0, e) is defined as a vector A M. Next, the cross product of the vector C M and the vector A M is calculated, and this vector is defined as B M.

次に、コントローラ60は、ステップS215にて、3次元形状測定装置70の座標系Mの3次元形状データを、基準座標系Sの3次元形状データに座標変換するための座標変換関数Fを計算する。同一の3次元形状データを3次元形状測定装置70の座標系Mの座標値で表したものを(xM,yM,zM)とし、基準座標系Sの座標値で表したものを(xS,yS,zS)とすると、座標変換関数Fは下記数10のように表される。

Figure 2009082932
ここで、値g11,g12,g13,g21,g22,g23,g31,g32,g33は座標系Mを基準座標系Sに平行にするための回転行列値を示し、値a,b,cは座標系Mの原点を基準座標系Sの原点に移動させるための平行移動成分を示す。 Next, in step S215, the controller 60 calculates a coordinate conversion function F for converting the three-dimensional shape data of the coordinate system M of the three-dimensional shape measuring apparatus 70 into the three-dimensional shape data of the reference coordinate system S. To do. The same three-dimensional shape data represented by the coordinate values of the coordinate system M of the three-dimensional shape measuring apparatus 70 is (x M , y M , z M ), and the coordinate values of the reference coordinate system S ( x s , y s , z s ), the coordinate transformation function F is expressed by the following formula 10.
Figure 2009082932
Here, the values g 11 , g 12 , g 13 , g 21 , g 22 , g 23 , g 31 , g 32 , g 33 indicate rotation matrix values for making the coordinate system M parallel to the reference coordinate system S. , Values a, b, and c indicate parallel movement components for moving the origin of the coordinate system M to the origin of the reference coordinate system S.

また、同一のベクトルを3次元形状測定装置70の座標系Mのベクトル成分で表したものを(xM,yM,zM)とし、基準座標系Sのベクトル成分で表したものを(xS,yS,zS)とすると、下記数11も成立する。

Figure 2009082932
Further, the same vector represented by the vector component of the coordinate system M of the three-dimensional shape measuring apparatus 70 is (x M , y M , z M ), and the one represented by the vector component of the reference coordinate system S is (x S , y S , z S ), the following equation 11 is also established.
Figure 2009082932

基準座標系SにおけるベクトルA,B,Cであるベクトル成分As,Bs,Csは(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)であるので、前記数11の(xS,yS,zS)に(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)を代入し、前記数11の(xM,yM,zM)に前記ステップS124で計算したベクトルAM,BM,CMのベクトル成分を代入する。これにより、9つの連立方程式が成立するので、これを解くことで値g11,g12,g13,g21,g22,g23,g31,g32,g33が求められる。 Since the vector components As, Bs, and Cs that are the vectors A, B, and C in the reference coordinate system S are (1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0, 1), the number 11 (x S , y S , z S ) is substituted with (1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0, 1), and (x M , y M substitutes z M) vector calculated in the step S124 in a M, B M, the vector components of C M. As a result, nine simultaneous equations are established, and the values g 11 , g 12 , g 13 , g 21 , g 22 , g 23 , g 31 , g 32 , g 33 are obtained by solving them.

次に、基準座標系Sにおける原点である交点Toの座標値は(0,0,0)であるので、前記数10の(xS,yS,zS)に(0,0,0)を代入し、(xM,yM,zM)に前記ステップS213で計算した(xto,yto,zto)を代入する。これにより、3つの方程式が成立するので、この連立方程式を解くことで、前記数11の値a,b,cを求めることができる。そして、前記ステップS215にて、コントローラ60は、これらの値g11,g12,g13,g21,g22,g23,g31,g32,g33,a,b,cを前記数10の式と共にハードディスクなどの不揮発性メモリに記憶しておく。そして、ステップS216にて、この座標変換数取得プログラムの実行が終了される。 Next, since the coordinate value of the intersection To, which is the origin in the reference coordinate system S, is (0, 0, 0), (x S , y S , z S ) in the above equation 10 is (0, 0, 0). And (x to , y to , z to ) calculated in step S213 is substituted for (x M , y M , z M ). As a result, three equations are established, and the values a, b, and c in Equation 11 can be obtained by solving the simultaneous equations. Then, in the step S215, the controller 60, these values g 11, g 12, g 13 , g 21, g 22, g 23, g 31, g 32, g 33, a, b, and c the number of the It is stored in a non-volatile memory such as a hard disk together with the equation (10). In step S216, the execution of the coordinate conversion number acquisition program is terminated.

以上、本発明の実施形態について詳しく説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形も可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, in implementing this invention, it is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible unless it deviates from the objective of this invention.

例えば、上記実施形態においては、3次元形状測定装置70をテーブル21の上方に固定し、加工対象物10の半径方向のプロファイルデータを入力しないときには、3次元形状測定により加工対象物10の3次元形状データを取得し、このデータ処理により加工対象物10の半径方向のプロファイルを求めた。しかし、加工対象物10の半径方向のプロファイルデータが設計データから常に用意できる場合には、3次元形状測定装置70を設けなくてもよい。また、加工対象物10の半径方向のプロファイルデータの有無にかかわらず、常に3次元形状測定により加工対象物10の3次元形状データを取得し、このデータ処理により加工対象物10の半径方向のプロファイルを求めるようにしてもよい。   For example, in the above embodiment, when the three-dimensional shape measuring device 70 is fixed above the table 21 and the profile data in the radial direction of the workpiece 10 is not input, the three-dimensional shape of the workpiece 10 is measured by the three-dimensional shape measurement. Shape data was acquired, and a profile in the radial direction of the workpiece 10 was obtained by this data processing. However, if the profile data in the radial direction of the workpiece 10 can always be prepared from the design data, the three-dimensional shape measuring device 70 may not be provided. In addition, regardless of the presence or absence of radial profile data of the workpiece 10, the three-dimensional shape data of the workpiece 10 is always acquired by three-dimensional shape measurement, and the radial profile of the workpiece 10 is obtained by this data processing. May be requested.

また、上記実施形態では、3次元形状測定装置70をテーブル21の上方に固定し、3次元形状測定とレーザ加工を一連の工程で実施するようにした。しかし、これに代えて、3次元形状測定装置70を全く別の場所に置き、加工対象物10を3次元形状測定して記録媒体に3次元形状データを記録するか、コントローラ60がダウンロードできるサーバに3次元形状データを保管した後、加工対象物10をテーブル21上にセットして、加工対象物10の3次元形状データを記録媒体から読み取るか、サーバからダウンロードしてもよい。この場合、加工対象物10を、平面で構成した上面を有し、かつ加工対象物10を置く位置が定まる台にセットできるようにしておく。そして、テーブル21の回転中心に相当する位置がマーク、ピンなどでわかるようにしておく。これによれば、座標変換関数Fを求める際の回転中心の座標を算出する方法のみが上記実施形態と異なるのみで、他の処理は上記実施形態と同じであり、上記実施形態の場合と同様にして加工対象物10の半径方向のプロファイルを得ることができる。   Moreover, in the said embodiment, the three-dimensional shape measuring apparatus 70 was fixed above the table 21, and three-dimensional shape measurement and laser processing were implemented in a series of processes. However, instead of this, the 3D shape measuring device 70 is placed in a completely different place, the 3D shape of the workpiece 10 is measured and 3D shape data is recorded on the recording medium, or the controller 60 can download the server. After storing the three-dimensional shape data, the processing object 10 may be set on the table 21 and the three-dimensional shape data of the processing object 10 may be read from the recording medium or downloaded from the server. In this case, the workpiece 10 is set so as to be set on a table having an upper surface constituted by a plane and where the position on which the workpiece 10 is placed is determined. Then, a position corresponding to the rotation center of the table 21 is made known by a mark, a pin or the like. According to this, only the method of calculating the coordinates of the center of rotation when obtaining the coordinate transformation function F is different from the above embodiment, and the other processes are the same as in the above embodiment, and are the same as in the above embodiment. Thus, a profile in the radial direction of the workpiece 10 can be obtained.

また、上記実施形態においては、図3のプロファイル取得ルーチンにて、3次元形状データを所定角度θずつ回転させた複数の回転座標系におけるX−Z平面のデータを抽出して、異なる半径位置ごとに加工対象物10の上面の高さを表すデータに基づいて加工対象物10のプロファイルを求めるようにした。しかし、加工対象物10の加工精度が高ければ、3次元形状データから直接的に半径方向におけるプロファイルを求め、加工対象物10の半径方向におけるプロファイルデータとしてもよい。   In the above embodiment, the X-Z plane data in a plurality of rotating coordinate systems obtained by rotating the three-dimensional shape data by a predetermined angle θ in the profile acquisition routine of FIG. In addition, the profile of the workpiece 10 is obtained based on data representing the height of the upper surface of the workpiece 10. However, if the machining accuracy of the workpiece 10 is high, a profile in the radial direction may be obtained directly from the three-dimensional shape data, and the profile data in the radial direction of the workpiece 10 may be used.

また、上記実施形態では、加工対象物10のプロファイルにより加工ヘッド31の高さD及び傾きφを調整するとともに、加工対象物10の半径方向の送り速度を補正するようにした。しかし、加工対象物10が平板に近かったり、高い加工精度を要求しない場合には、前記調整及び補正のうちの一部を省略してもよい。   Moreover, in the said embodiment, while adjusting the height D and inclination (phi) of the process head 31 with the profile of the process target object 10, the feed speed of the process target object 10 in the radial direction was correct | amended. However, when the workpiece 10 is close to a flat plate or does not require high machining accuracy, a part of the adjustment and correction may be omitted.

また、上記実施形態では、フィードモータ23によってテーブル21を半径方向に移動させることにより、加工ヘッド31を加工対象物10に対して半径方向に移動させるようにした。しかし、加工ヘッド31は、テーブル21に対して相対的に半径方向に移動すればよい。したがって、テーブル21に代えて、加工ヘッド31をモータにより駆動して、テーブル21に対して半径方向に移動させるようにしてもよい。   Further, in the above embodiment, the processing head 31 is moved in the radial direction with respect to the workpiece 10 by moving the table 21 in the radial direction by the feed motor 23. However, the machining head 31 may be moved in the radial direction relative to the table 21. Therefore, instead of the table 21, the machining head 31 may be driven by a motor and moved in the radial direction with respect to the table 21.

本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置の全体を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole laser processing apparatus concerning one Embodiment of this invention. 図1のコントローラにより実行されるメインプログラムの前半部分を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the first half part of the main program performed by the controller of FIG. 図1のコントローラにより実行されるメインプログラムの後半部分を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a second half of a main program executed by the controller of FIG. 1. 図2のプロファイル取得ルーチンの詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the profile acquisition routine of FIG. 図1のコントローラにより実行される座標変換関数取得プログラムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the coordinate transformation function acquisition program performed by the controller of FIG. テーブルを初期半径位置に位置させた状態におけるテーブル、3次元形状測定装置及び加工ヘッドの配置を示す概略図である。It is the schematic which shows arrangement | positioning of a table, a three-dimensional shape measuring apparatus, and a process head in the state which located the table in the initial radius position. テーブルを初期半径位置に位置させた状態における3次元形状測定装置の座標系と基準座標系とを説明する図である。It is a figure explaining the coordinate system and reference | standard coordinate system of a three-dimensional shape measuring apparatus in the state which located the table in the initial radius position. 基準座標系をテーブルの中心にZ軸回りに回転させた回転座標系を説明する図である。It is a figure explaining the rotation coordinate system which rotated the reference coordinate system around the Z-axis centering on the table. 回転座標系におけるX−Z平面の3次元形状データの抽出を説明する図である。It is a figure explaining extraction of the three-dimensional shape data of the XZ plane in a rotation coordinate system. (A)は距離Bずつ離れた半径位置を説明するための図であり、(B)は半径位置におけるZ座標値の補間計算を説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating the radial position which separated by the distance B, (B) is a figure for demonstrating the interpolation calculation of the Z coordinate value in a radial position. 半径位置と加工ヘッドの高さとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a radial position and the height of a process head. 半径位置に対する加工ヘッドの傾きを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the inclination of the processing head with respect to a radial position. テーブルの3次元形状を測定する際の3次元形状測定装置とテーブルの配置図である。It is a layout diagram of a table and a three-dimensional shape measuring device when measuring the three-dimensional shape of the table. テーブル上に基準物体を載置した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which mounted the reference | standard object on the table. 複数の定点を通る円の中心座標を計算するための処理の説明図である。It is explanatory drawing of the process for calculating the center coordinate of the circle | round | yen which passes through several fixed points. 複数の定点を含む平面とテーブルの上面に相当する平面とを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the plane containing several fixed points, and the plane equivalent to the upper surface of a table.

符号の説明Explanation of symbols

10…加工対象物、21…テーブル、22…スピンドルモータ、23…フィードモータ、30…ヘッド駆動装置、31…加工ヘッド、35,36…モータ、41…スピンドルモータ制御回路、42…回転角検出回路、43…半径位置検出回路、44…フィードモータ制御回路、45…発光信号供給回路、46…レーザ駆動回路、49…フォーカスサーボ回路、51…高さ検出回路、53…角度検出回路、60…コントローラ、70…3次元形状測定装置、80…基準物体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Processing object, 21 ... Table, 22 ... Spindle motor, 23 ... Feed motor, 30 ... Head drive device, 31 ... Processing head, 35, 36 ... Motor, 41 ... Spindle motor control circuit, 42 ... Rotation angle detection circuit , 43 ... Radial position detection circuit, 44 ... Feed motor control circuit, 45 ... Light emission signal supply circuit, 46 ... Laser drive circuit, 49 ... Focus servo circuit, 51 ... Height detection circuit, 53 ... Angle detection circuit, 60 ... Controller 70 ... 3D shape measuring device, 80 ... reference object

Claims (10)

加工対象物をセットするテーブルと、
前記テーブルにセットされた加工対象物にレーザ光を照射して加工対象物をレーザ加工する加工ヘッドと、
前記テーブルを回転させる回転装置と、
前記加工ヘッドを前記テーブルに対して相対的に前記テーブルの半径方向に移動させる半径方向送り装置とを備えたレーザ加工装置において、
加工対象物の半径方向におけるプロファイルを表すプロファイルデータに基づいて、加工対象物に対する前記加工ヘッドの高さ及び傾きのうちの少なくとも一方を調整するヘッド調整手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
A table for setting the workpiece,
A processing head for irradiating a processing target set on the table with a laser beam to laser process the processing target;
A rotating device for rotating the table;
In a laser processing apparatus comprising a radial feed device for moving the processing head relative to the table in the radial direction of the table,
A laser processing apparatus comprising: a head adjusting unit that adjusts at least one of a height and a tilt of the processing head with respect to a processing object based on profile data representing a profile in a radial direction of the processing object. .
請求項1に記載のレーザ加工装置において、さらに、
前記プロファイルデータに基づいて、前記半径方向送り装置による前記テーブルに対する前記加工ヘッドの相対的な半径方向の移動速度を補正する移動速度補正手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising:
A laser processing apparatus comprising: a moving speed correcting unit that corrects a relative moving speed of the processing head in the radial direction with respect to the table by the radial feeding apparatus based on the profile data.
請求項1又は2に記載のレーザ加工装置において、
前記プロファイルデータは、加工対象物の設計時に予め用意されているデータ又は加工対象物の設計時に予め用意されているデータに基づいて生成されるデータであり、さらに
加工対象物の設計時に予め用意されている前記データを取得して、前記取得したデータを前記プロファイルデータとし、又は前記取得したデータから前記プロファイルデータを生成する第1のプロファイルデータ取得手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 1 or 2,
The profile data is data prepared in advance when designing a workpiece or data generated based on data prepared in advance when designing a workpiece, and further prepared in advance when designing a workpiece. A laser processing apparatus comprising: first profile data acquisition means for acquiring the data and using the acquired data as the profile data or generating the profile data from the acquired data.
請求項1乃至3のうちのいずれ一つに記載のレーザ加工装置において、さらに
加工対象物の3次元形状を測定して前記3次元形状を表す3次元形状データを取得する3次元形状測定装置と、
前記3次元形状測定装置によって取得された3次元形状データに基づいて、加工対象物の半径方向のプロファイルを表わす前記プロファイルデータを生成して取得する第2のプロファイルデータ取得手段とを設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a three-dimensional shape measuring apparatus that measures a three-dimensional shape of a workpiece and acquires three-dimensional shape data representing the three-dimensional shape; ,
Second profile data acquisition means for generating and acquiring the profile data representing the profile in the radial direction of the workpiece based on the three-dimensional shape data acquired by the three-dimensional shape measuring apparatus is provided. A featured laser processing apparatus.
請求項4に記載のレーザ加工装置において、
前記3次元形状測定装置は、前記テーブルに対して位置が固定され、加工対象物を前記テーブルにセットした状態で、加工対象物の3次元形状を測定することを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus of Claim 4,
The laser processing apparatus, wherein the three-dimensional shape measuring apparatus measures a three-dimensional shape of a processing object in a state where the position is fixed with respect to the table and the processing object is set on the table.
請求項4又は5に記載のレーザ加工装置において、
前記第2のプロファイルデータ取得手段は、加工対象物の複数の異なる周方向位置におけるプロファイルを平均して、加工対象物の半径方向におけるプロファイルを表わすプロファイルデータを取得することを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus according to claim 4 or 5,
The second profile data acquisition means averages profiles at a plurality of different circumferential positions of the workpiece and acquires profile data representing a profile in the radial direction of the workpiece. .
加工対象物をテーブルにセットし、
前記テーブルを回転させるとともに、レーザ光を照射する加工ヘッドを前記テーブルに対して相対的に前記テーブルの半径方向に移動させながら、加工対象物に前記加工ヘッドからのレーザ光を照射して加工対象物をレーザ加工するレーザ加工方法において、
加工対象物の半径方向におけるプロファイルを表すプロファイルデータを用いて、加工対象物に対する前記加工ヘッドの高さ及び傾きのうちの少なくとも一方を調整することを特徴とするレーザ加工方法。
Set the workpiece on the table,
The processing target is irradiated with the laser beam from the processing head while rotating the table and moving the processing head for irradiating the laser beam relative to the table in the radial direction of the table. In a laser processing method for laser processing an object,
A laser processing method, wherein at least one of a height and an inclination of the processing head with respect to a processing target is adjusted using profile data representing a profile in a radial direction of the processing target.
請求項7に記載のレーザ加工方法において、さらに、
前記プロファイルデータに基づいて、前記テーブルに対する前記加工ヘッドの相対的な半径方向の移動速度を補正することを特徴とするレーザ加工方法。
The laser processing method according to claim 7, further comprising:
A laser processing method, wherein a relative moving speed of the processing head in the radial direction with respect to the table is corrected based on the profile data.
請求項7又は8に記載のレーザ加工方法において、
前記プロファイルデータは、加工対象物の設計時に予め用意されているデータ又は加工対象物の設計時に予め用意されているデータに基づいて生成されるデータであり、さらに
加工対象物の設計時に予め用意されている前記データを取得して、前記取得したデータを前記プロファイルデータとし、又は前記取得したデータから前記プロファイルデータを生成することを特徴とするレーザ加工方法。
In the laser processing method according to claim 7 or 8,
The profile data is data prepared in advance when designing a workpiece or data generated based on data prepared in advance when designing a workpiece, and further prepared in advance when designing a workpiece. The laser processing method is characterized in that the acquired data is acquired and the acquired data is used as the profile data, or the profile data is generated from the acquired data.
請求項7又は8に記載のレーザ加工方法において、さらに
3次元形状測定装置により、加工対象物の3次元形状を測定して前記3次元形状を表す3次元形状データを取得し、
前記取得した3次元形状データに基づいて、前記加工対象物の半径方向のプロファイルを表わす前記プロファイルデータを生成して取得することを特徴とするレーザ加工方法。
The laser processing method according to claim 7 or 8, further comprising: measuring a three-dimensional shape of a workpiece by using a three-dimensional shape measuring device to obtain three-dimensional shape data representing the three-dimensional shape;
A laser processing method comprising: generating and acquiring the profile data representing a radial profile of the workpiece based on the acquired three-dimensional shape data.
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