JP2009255150A - Laser machining apparatus and laser machining method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser machining apparatus and a laser machining method, capable of excellently forming point-marks machined with laser beams of immediately after the start of machining. <P>SOLUTION: The laser machining apparatus machines the surface of a workpiece 10 loaded on a table 21 from the start point of laser machining by irradiating the surface of the workpiece 10 with a laser beam while rotating the table 21. While a laser beam for non-machining is emitted from a laser source 31 for machining, an offset signal generating circuit 62 generates an offset signal of a level corresponding to a change from the focal distance of an objective lens 35 in the incidence of a laser beam for non-machining to the focal distance of the objective lens 35 in the incidence of a laser beam for machining, and offsets the focal position of the laser beam. Thus, when the emission of the laser beam for non-machining is switched to the emission of the laser beam for machining, the offset signal generation from the offset signal generating circuit 62 is stopped, and the laser beam is focused on the surface of the workpiece 10. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、加工対象物の表面にレーザ光を照射して、加工対象物の表面に微細なピット、連続した溝、又は反応跡を形成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 forming fine pits, continuous grooves, or reaction traces on a surface of a processing target by irradiating the surface of the processing target with laser light.

従来から、加工対象物を円盤状のテーブル又はドラム状の固定治具に固定し、テーブル又は固定治具を回転させながら、加工対象物に加工ヘッドからレーザ光を照射し、レーザ光の照射位置を半径方向又は回転軸方向に移動させることにより、加工対象物の表面に微細なピット、連続した溝、又はそれらをエッチングにより形成する際の元となる反応跡(以下、これらを総称して加工跡という)を形成するレーザ加工装置は知られている。このようなレーザ加工装置は、加工対象物の回転により、加工対象物の表面はレーザ光の光軸方向に微変動する。このような加工対象物の表面の微変動があっても、レーザ光の焦点位置を加工対象物の表面に常に一致させるために、この種のレーザ加工装置においては、例えば下記特許文献1に示されているように、加工対象物の表面からの反射光により生成した信号を用いて、対物レンズをレーザ光の光軸方向に駆動するフォーカスサーボ制御を行うようにしている。
特開2001−243663号公報
Conventionally, a processing object is fixed to a disk-shaped table or a drum-shaped fixing jig, and while rotating the table or the fixing jig, the processing object is irradiated with laser light from the processing head, and the irradiation position of the laser light Is moved in the radial direction or the rotational axis direction to form fine pits, continuous grooves, or reaction traces that are the basis for forming these by etching (hereinafter collectively referred to as processing). Laser processing apparatuses that form a trace) are known. In such a laser processing apparatus, the surface of the processing object slightly fluctuates in the optical axis direction of the laser light due to the rotation of the processing object. In order to always make the focal position of the laser beam coincide with the surface of the object to be processed even if there is such a slight change in the surface of the object to be processed, this type of laser processing apparatus is disclosed in, for example, Patent Document 1 below. As described above, focus servo control for driving the objective lens in the optical axis direction of the laser beam is performed using a signal generated by the reflected light from the surface of the workpiece.
JP 2001-243663 A

一方、この種のレーザ加工装置において、半径位置ごと又は軸方向位置ごとに、レーザ加工開始点とレーザ加工終了点とを同一にするレーザ加工が行われることがある。すなわち、円盤状のテーブルを用いてレーザ光の照射位置を半径方向に移動させるレーザ加工においては、図8に示すように、円盤状の加工対象物の表面に複数の同心円状の加工跡を形成することがある。また、ドラム状の固定治具を用いてレーザ光の照射位置を回転軸方向に移動させるレーザ加工においては、ドラムの回転軸方向に所定間隔で複数の円形状の加工跡を形成することがある。このようなレーザ加工においては、一つの半径方向位置又は軸方向位置のレーザ加工が終了した時点で、レーザ光の照射強度を非加工用に切換え、すなわち加工用のレーザ照射強度よりも小さな非加工用のレーザ照射強度に切換えて、レーザ光の照射位置を次の半径方向位置又は軸方向位置まで移動する。そして、前記レーザ光の照射位置を次の半径方向位置又は軸方向位置まで移動した後、レーザ光の照射強度を加工用に切換え、すなわち非加工用のレーザ照射強度よりも大きな加工用のレーザ照射強度に切換えてレーザ加工を行う。   On the other hand, in this type of laser processing apparatus, laser processing that makes the laser processing start point and the laser processing end point the same may be performed for each radial position or for each axial position. That is, in laser processing in which the irradiation position of laser light is moved in the radial direction using a disk-shaped table, a plurality of concentric processing marks are formed on the surface of the disk-shaped workpiece as shown in FIG. There are things to do. Further, in laser processing in which the irradiation position of laser light is moved in the direction of the rotation axis using a drum-shaped fixing jig, a plurality of circular processing marks may be formed at predetermined intervals in the direction of the rotation axis of the drum. . In such laser processing, when the laser processing at one radial position or axial position is completed, the laser beam irradiation intensity is switched to non-processing, that is, non-processing smaller than the processing laser irradiation intensity. The laser beam irradiation position is moved to the next radial position or axial position. Then, after moving the irradiation position of the laser beam to the next radial position or axial position, the irradiation intensity of the laser beam is switched to processing, that is, the laser irradiation for processing larger than the non-processing laser irradiation intensity. Switch to intensity and perform laser processing.

前記のようなレーザ加工において、本発明者は、非加工用のレーザ照射強度から加工用のレーザ照射強度に切換えた直後、すなわち各半径方向位置又は各軸方向位置における初期のレーザ加工跡が良好に形成されないことを発見した。特に、この現象は、加工跡が微細になるほど顕著となる。図9(a)は、連続した溝状の加工跡が良好に形成されていない例を示しており、レーザ加工開始した直後には加工跡の幅が正常な幅よりも狭く、その後に次第に大きくなって正常な幅になっている。図9(b)は、複数のピット状の加工跡が良好に形成されていない例を示しており、レーザ加工開始した直後にはピットの径が正常なピットの径よりも小さく、その後に次第に大きくなって正常な径になっている。   In the laser processing as described above, the present inventor has good initial laser processing traces immediately after switching from the non-processing laser irradiation intensity to the processing laser irradiation intensity, that is, at each radial position or each axial position. I found that it was not formed. In particular, this phenomenon becomes more prominent as the processing trace becomes finer. FIG. 9A shows an example in which a continuous groove-shaped processing trace is not formed well. The width of the processing trace is narrower than the normal width immediately after the start of laser processing, and then gradually increases. It has become a normal width. FIG. 9B shows an example in which a plurality of pit-shaped processing marks are not formed satisfactorily. Immediately after the start of laser processing, the pit diameter is smaller than the normal pit diameter, and then gradually. It becomes larger and has a normal diameter.

本発明者は、前記加工跡が良好に形成されない原因を究明した結果、この原因は次の理由によるものであるという結論を得た。第1の理由は、レーザ光源から出射されるレーザ光の強度が変化すると、レーザ光の波長が微妙に変化する。一般的に、レーザ光の強度が大きくなると、図10に示すように、レーザ光の波長は微小ではあるが、大きくなる。すなわち、非加工用のレーザ光から加工用のレーザ光に切り換わったとき、レーザ光の波長は大きくなる。凸レンズでレーザ光を集光している場合は、レーザ光の波長が大きくなると、直後には、図11に示すように、レーザ光の焦点位置が加工対象物の表面から加工対象物の内部へずれる。また、レーザ光を集光する光学系に複数のレンズを用いている場合には、前記場合とは逆に、レーザ光の焦点位置が加工対象物の表面からレンズ側にずれることもある。この焦点位置のずれはフォーカスサーボ制御によりその後に回復するが、図12のフォーカスエラー信号の変化が示すように、回復には多少の時間が必要である。この焦点位置がずれた状態では、加工跡が加工対象物の表面に的確に形成されない。   As a result of investigating the reason why the processing trace is not satisfactorily formed, the present inventor has concluded that this cause is due to the following reason. The first reason is that when the intensity of the laser beam emitted from the laser light source changes, the wavelength of the laser beam slightly changes. Generally, when the intensity of laser light increases, the wavelength of the laser light increases although it is very small, as shown in FIG. That is, when the non-processing laser beam is switched to the processing laser beam, the wavelength of the laser beam increases. When the laser beam is condensed by the convex lens, immediately after the wavelength of the laser beam increases, the focal position of the laser beam moves from the surface of the workpiece to the inside of the workpiece as shown in FIG. Shift. Further, when a plurality of lenses are used in the optical system for condensing the laser light, the focal position of the laser light may be shifted from the surface of the workpiece to the lens side, contrary to the above case. This shift in the focal position is recovered thereafter by focus servo control. However, as shown by the change in the focus error signal in FIG. 12, some time is required for the recovery. In this state where the focal position is shifted, the processing trace is not accurately formed on the surface of the processing target.

第2の理由は、加工対象物の表面に加工用の大きな強度のレーザ光を連続して照射している状態では、焦点近傍の加工対象物の表面が強度の大きなレーザ光により熱せられて温度がある程度上昇している。したがって、レーザ光によって実際に加工される位置の加工対象物の表面の温度は事前に上昇しており、加工跡が形成され易い。しかし、非加工用のレーザ光の強度は小さいので、レーザ光の強度が非加工用の小さな強度から加工用の大きな強度に切換えられた直後には、レーザ光によって実際に加工される位置の加工対象物の表面の温度は低く、加工跡が形成され難い。   The second reason is that the surface of the processing object in the vicinity of the focal point is heated by the high-intensity laser light when the surface of the processing object is continuously irradiated with high-intensity laser light for processing. Has risen to some extent. Therefore, the temperature of the surface of the object to be processed at the position that is actually processed by the laser light has risen in advance, and a processing trace is easily formed. However, since the intensity of the non-processing laser beam is small, immediately after the intensity of the laser beam is switched from the small non-processing intensity to the large processing intensity, the processing at the position where the laser beam is actually processed is performed. The surface temperature of the object is low, and it is difficult to form a processing mark.

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、非加工用のレーザ照射強度から加工用のレーザ照射強度に切換えた直後においても、レーザ加工跡が良好に形成されるようにした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 in order to cope with the above-described problems, and the purpose of the present invention is to form a good laser processing trace even immediately after switching from the non-processing laser irradiation intensity to the processing laser irradiation intensity. 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ためのセット部と、セット部を回転させる回転手段と、加工対象物の表面をレーザ加工するためのレーザ光を出射する加工用レーザ光源、前記出射されたレーザ光を集光する対物レンズ、及び対物レンズをレーザ光の光軸方向に駆動するフォーカスアクチュエータを含む加工ヘッドと、加工対象物の表面からの反射光に基づくフォーカスサーボ信号をフォーカスアクチュエータに供給することによりフォーカスアクチュエータを駆動制御して、レーザ光の焦点位置を加工対象物の表面に保つフォーカスサーボ制御回路と、加工対象物の表面に対するレーザ光の照射位置を移動する移動手段と、加工用レーザ光源に駆動信号を出力して、駆動信号のレベルに応じた強度のレーザ光を加工用レーザ光源に出射させる加工用レーザ駆動回路と、移動手段を制御してレーザ光の照射位置をレーザ加工開始位置まで移動させるとともに、加工用レーザ駆動回路を制御して加工対象物の表面がレーザ加工されない程度に小さな強度の非加工用のレーザ光を加工用レーザ光源から出射させてフォーカスサーボ制御回路を作動させた後、加工用レーザ駆動回路を制御して非加工用のレーザ光の強度よりも大きな強度の加工用のレーザ光を加工用レーザ光源から出射させる制御手段とを備え、セット部にセットされた加工対象物の表面をレーザ加工開始位置からレーザ加工するレーザ加工装置において、さらに、非加工用のレーザ光の入射時における対物レンズの焦点距離から加工用のレーザ光の入射時における対物レンズの焦点距離への変化分に対応したレベルのオフセット信号を発生して、フォーカスサーボ信号に重畳するオフセット信号発生回路を設け、制御手段は、非加工用のレーザ光を加工用レーザ光源から出射させているとき、オフセット信号発生回路にオフセット信号を発生させてレーザ光の焦点位置を加工対象物の表面から前記変化分に対応した距離だけずらしておき、非加工用のレーザ光の出射から加工用のレーザ光の出射への切換え時に、オフセット信号発生回路にオフセット信号の発生を停止させてレーザ光の焦点位置を加工対象物の表面に一致させるようにしたことにある。この場合、前記セット部は、例えば加工対象物が載置されて固定されるテーブル又は加工対象物が外周面上に巻かれて固定されたるドラム状の固定部材である。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a set portion for setting a workpiece, a rotating means for rotating the set portion, and a laser beam for laser processing the surface of the workpiece are emitted. A processing laser light source for processing, an objective lens for condensing the emitted laser light, a processing head including a focus actuator for driving the objective lens in the optical axis direction of the laser light, and reflected light from the surface of the processing object A focus servo control circuit that drives and controls the focus actuator by supplying a focus servo signal based on the focus actuator to maintain the focus position of the laser beam on the surface of the workpiece, and the irradiation position of the laser beam on the surface of the workpiece A driving signal is output to the moving means for moving the laser beam and the processing laser light source, and the intensity level corresponding to the level of the driving signal is output. The processing laser drive circuit for emitting the light to the processing laser light source and the moving means to move the irradiation position of the laser light to the laser processing start position, and the processing laser drive circuit to control the object to be processed A non-machining laser beam is emitted by emitting a non-machining laser beam having such a small intensity that the surface of the laser beam is not machined from the machining laser light source and operating the focus servo control circuit. And a laser processing device for processing the surface of the workpiece set on the set unit from the laser processing start position, with a control unit that emits a processing laser beam having an intensity greater than the intensity of the light from the processing laser light source. In addition, from the focal length of the objective lens when the non-processing laser beam is incident, the focal point of the objective lens when the processing laser beam is incident An offset signal generation circuit that generates an offset signal of a level corresponding to the change to the separation and is superimposed on the focus servo signal is provided, and the control means emits non-processing laser light from the processing laser light source When the offset signal generation circuit generates an offset signal, the focal position of the laser beam is shifted from the surface of the workpiece by a distance corresponding to the change, and the laser beam for processing is emitted from the emission of the non-processing laser beam. In switching to light emission, the offset signal generation circuit stops generating the offset signal so that the focal position of the laser beam coincides with the surface of the workpiece. In this case, the set unit is, for example, a table on which a processing target is placed and fixed, or a drum-shaped fixing member on which a processing target is wound and fixed on the outer peripheral surface.

前記のように構成したレーザ加工装置においては、加工対象物の表面がレーザ加工される前には、強度の小さな非加工用のレーザ光が加工対象物の表面に照射されるとともに、対物レンズによるレーザ光の焦点位置がオフセットされる。そして、レーザ加工開始時には、強度の大きな加工用のレーザ光が加工対象物の表面に照射されるとともに、対物レンズによるレーザ光の焦点位置のオフセットが解除される。このオフセット解除により、レーザ光源から出射されるレーザ光の強度変化によってレーザ光の波長が変化しても、非加工用のレーザ光から加工用のレーザ光への切換え直後から、対物レンズによるレーザ光の焦点位置は加工対象物の表面に正確に一致し、レーザ加工跡が良好に形成されるようになる。   In the laser processing apparatus configured as described above, before the surface of the object to be processed is laser processed, the surface of the object to be processed is irradiated with a low-intensity non-processing laser beam, and the object lens is used. The focal position of the laser beam is offset. At the start of laser processing, a processing laser beam having a high intensity is irradiated onto the surface of the processing object, and the offset of the focal position of the laser beam by the objective lens is released. With this offset cancellation, even if the wavelength of the laser beam changes due to the intensity change of the laser beam emitted from the laser light source, the laser beam from the objective lens is immediately after switching from the non-processing laser beam to the processing laser beam. The focal position accurately matches the surface of the object to be processed, so that a laser processing trace can be satisfactorily formed.

また、本発明の他の特徴は、さらに、回転手段による回転の基準位置を検出する基準位置検出手段を設け、前記制御手段は、基準位置の検出時に加工用レーザ駆動回路を切換え制御して、加工用レーザ光源から出射されるレーザ光を、非加工用のレーザ光から加工用のレーザ光に切換え、又は加工用のレーザ光から非加工用のレーザ光に切換え、かつ前記制御手段は、非加工用のレーザ光が加工用レーザ光源から出射されているときのみ、移動手段を制御して前記レーザ光の照射位置をレーザ加工開始位置まで移動させるようにしたことにある。   Further, another feature of the present invention is further provided with a reference position detecting means for detecting a reference position of rotation by the rotating means, and the control means switches and controls the processing laser drive circuit when detecting the reference position, The laser beam emitted from the processing laser light source is switched from a non-processing laser beam to a processing laser beam, or from a processing laser beam to a non-processing laser beam, and the control means Only when the processing laser beam is emitted from the processing laser light source, the moving means is controlled to move the irradiation position of the laser beam to the laser processing start position.

基準位置を加工開始位置とするとともに加工終了位置とするような円形状のレーザ加工においては、複数の異なる位置が次々にレーザ加工される。したがって、このようなレーザ加工においては、複数の異なる位置ごとにレーザ加工が開始されることになるので、前記本発明の他の特徴がより有効となる。   In the circular laser processing in which the reference position is set as the processing start position and the processing end position, a plurality of different positions are laser processed one after another. Therefore, in such laser processing, since the laser processing is started at each of a plurality of different positions, the other features of the present invention are more effective.

また、本発明の他の特徴は、前記加工用レーザ駆動回路は、非加工用のレーザ光の出射から加工用のレーザ光の出射への切換え時に駆動信号のレベルを過渡的に上昇させて、その後に所定レベルに復帰させるようにしたことにある。   Another feature of the present invention is that the machining laser drive circuit transiently increases the level of the drive signal when switching from emission of non-machining laser light to emission of machining laser light, Thereafter, the level is returned to a predetermined level.

上記のように構成した本発明の他の特徴においては、加工用レーザ駆動回路から出力される駆動信号は、加工用強度のレーザ光への切換え直後から所定の短時間だけ高くなる。そして、加工用レーザ光源は、駆動信号のレベルに対応した強度のレーザ光を出射するので、加工用強度のレーザ光への切換え直後には、加工対象物の表面のレーザ加工箇所の温度の上昇が大きくなる。その結果、加工用強度のレーザ光への切換え直前に、加工対象物の表面におけるレーザ加工箇所の温度が充分に上昇していなくても、前記温度上昇により、加工対象物が良好にレーザ加工されるようなる。   In another aspect of the present invention configured as described above, the drive signal output from the processing laser drive circuit is increased for a predetermined short period of time immediately after switching to the processing intensity laser light. Since the processing laser light source emits laser light having an intensity corresponding to the level of the drive signal, immediately after switching to the laser light having the processing intensity, the temperature of the laser processing portion on the surface of the processing object increases. Becomes larger. As a result, even if the temperature of the laser processing location on the surface of the workpiece is not sufficiently increased immediately before switching to the processing intensity laser beam, the workpiece is laser processed satisfactorily due to the temperature increase. It becomes.

また、本発明の他の特徴は、前記加工ヘッド内に、加工用のレーザ光源によるレーザ光が移動する方向において、加工用レーザ光源によるレーザ光の照射位置よりも手前位置の加工対象物の表面に余熱用のレーザ光を照射する余熱用レーザ光源をさらに設け、さらに、前記制御手段による前記加工用レーザ駆動回路に対する前記非加工用のレーザ光の出射から前記加工用のレーザ光の出射への切換えを、余熱用のレーザ光の照射位置と加工用のレーザ光の照射位置との距離に対応した、加工用のレーザ光源によるレーザ光の照射位置の移動時間だけ遅延する遅延回路と、余熱用レーザ光源を駆動するための駆動信号であって、制御手段による非加工用のレーザ光の出射から加工用のレーザ光の出射への切換え時に過渡的に上昇して、それ以外は所定レベルとなる駆動信号を余熱用レーザ光源に出力して、駆動信号に応じた強度のレーザ光を余熱用レーザ光源に出射させる余熱用レーザ駆動回路とを設けたことにある。   Another feature of the present invention is that the surface of the object to be processed is positioned in front of the irradiation position of the laser light from the processing laser light source in the direction in which the laser light from the processing laser light source moves in the processing head. Further provided with a preheating laser light source for irradiating preheating laser light, and further, from the emission of the non-processing laser light to the processing laser drive circuit by the control means to the emission of the processing laser light. A delay circuit that delays switching by the moving time of the laser light irradiation position by the processing laser light source corresponding to the distance between the irradiation position of the laser light for preheating and the irradiation position of the laser light for processing, and for the residual heat Drive signal for driving the laser light source, which rises transiently when switching from non-processing laser light emission to processing laser light emission by the control means, and otherwise It outputs a drive signal to a predetermined level to preheat laser light source lies in the provision and preheating laser drive circuit for emitting a preheating laser source of laser light having an intensity corresponding to the drive signals.

上記のように構成した本発明の他の特徴においては、加工用レーザ光源によるレーザ光の照射位置の直前位置の温度が余熱用レーザ光源によるレーザ光の照射により上昇する。そして、余熱用レーザ光源によるレーザ光の強度が過渡的に上昇制御され、レーザ加工開始時の直前でその前後の照射強度より大きくなる。したがって、加工対象物の表面のレーザ加工箇所の温度が、加工用レーザ光源による加工用強度のレーザ光への切換え直前であっても、それ以降と同程度に上昇する。その結果、加工対象物が良好にレーザ加工されるようになる。     In another aspect of the present invention configured as described above, the temperature immediately before the laser light irradiation position by the processing laser light source is increased by the laser light irradiation by the preheating laser light source. Then, the intensity of the laser beam from the preheating laser light source is transiently controlled to be higher than the irradiation intensity before and after the start of laser processing. Therefore, the temperature of the laser processing portion on the surface of the processing object increases to the same extent as before even immediately before switching to the processing intensity laser light by the processing laser light source. As a result, the object to be processed can be satisfactorily laser processed.

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30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。なお、テーブル21は本発明のセット部に対応する。   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. The laser processing apparatus includes a table 21 as a support member that fixes and supports the workpiece 10 and a machining head 30 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. The table 21 corresponds to the setting unit of the present invention.

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。インデックス信号Indexは、後述するコントローラ70に供給される。A相信号φA及びB相信号φBは、スピンドルモータ制御回路51に供給される。スピンドルモータ制御回路51は、エンコーダ22bからのA相信号φA及びB相信号φB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70の指示により、前記計算した回転速度がコントローラ70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。 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 index signal Index is supplied to the controller 70 described later. The A phase signal φ A and the B phase signal φ B are supplied to the spindle motor control circuit 51. The spindle motor control circuit 51 calculates the rotation speed of the spindle motor 22 using the A-phase signal φ A and the B-phase signal φ B from the encoder 22b, and the calculated rotation speed is determined by the controller 70 according to an instruction from the controller 70. The rotation of the spindle motor 22 is controlled so as to be equal to the designated rotational speed.

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テーブル21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 table 21 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(インデックス信号Index及びA相信号φA及びB相信号φB)を出力するエンコーダ23aが組み込まれている。このA相信号φA及びB相信号φBは、半径位置検出回路52に出力される。半径位置検出回路52は、エンコーダ23aからのA相信号φA又はB相信号φBをフィードモータ23の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウン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算出して、半径位置を表す検出信号をフィードモータ制御回路53及びコントローラ70に出力する。なお、カウント回路の初期設定は、電源投入時にコントローラ70の指示によって行われる。 Also incorporated in the feed motor 23 is an encoder 23a that detects the rotation of the feed motor 23 and outputs the same rotation detection signals (index signal Index, A phase signal φ A and B phase signal φ B ) as the encoder 22b. It is. The A phase signal φ A and the B phase signal φ B are output to the radial position detection circuit 52. The radial position detection circuit 52 has a count circuit that counts up or counts down the A phase signal φ A or the B phase signal φ B from the encoder 23a in accordance with the rotation direction of the feed motor 23. Based on this, the radial position of the table irradiated with the laser light is calculated, and a detection signal representing the radial position is output to the feed motor control circuit 53 and the controller 70. The initial setting of the count circuit is performed according to an instruction from the controller 70 when the power is turned on.

すなわち、コントローラ70は、電源投入時に、フィードモータ制御回路53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52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53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52は、この支持部材25の移動中、エンコーダ23aからのA相信号φA又はB相信号φB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52はエンコーダ23aからのA相信号φA又はB相信号φB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52は、フィードモータ制御回路53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53はフィードモータ23への駆動信号の出力を停止する。その後に、フィードモータ23が駆動された際には、半径位置検出回路52は、A相信号φA又はB相信号φBをフィードモータ23の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンして、そ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21の半径位置を算出し、半径位置を表す信号をフィードモータ制御回路53及びコントローラ70に出力し続ける。 That is, the controller 70 instructs the feed motor control circuit 53 to move the support member 25 to the initial position and the radial position detection circuit 52 at the time of power-on. In response to this instruction, the feed motor control circuit 53 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 52 continues to input the A phase signal φ A or the B phase signal φ B 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 52 detects the stop of the input of the A phase signal φ A or the B phase signal φ B from the encoder 23a, and is built in. The count value of the count circuit is reset to “0”. At this time, the radial position detection circuit 52 outputs a signal for stopping the output to the feed motor control circuit 53, whereby the feed motor control circuit 53 stops outputting the drive signal to the feed motor 23. Thereafter, when the feed motor 23 is driven, the radial position detection circuit 52 counts up or down the A phase signal φ A or the B phase signal φ B according to the rotation direction of the feed motor 23, Based on the count value, the radial position of the table 21 irradiated with the laser light is calculated, and a signal representing the radial position is continuously output to the feed motor control circuit 53 and the controller 70.

フィードモータ制御回路53は、コントローラ70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る。具体的には、フィードモータ制御回路53は、コントローラ70によって指定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52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前記指定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。   The feed motor control circuit 53 drives and controls the feed motor 23 in accordance with an instruction from the controller 70 to move the laser light irradiation position to the designated radius position on the table 21. Specifically, the feed motor control circuit 53 uses the radial position detected by the radial position detection circuit 52 when the controller 70 instructs to move the irradiation position of the laser beam to the designated radial position. And the feed motor 23 is rotated until the detected radial position becomes equal to the designated radial position.

加工ヘッド30は、レーザ光源31、コリメートレンズ32、偏光ビームスプリッタ33、1/4波長板34、対物レンズ35、集光レンズ36、シリンドリカルレンズ37及びフォトディテクタ38を備えている。そして、この加工ヘッド30においては、レーザ光源31からのレーザ光を、コリメートレンズ32、偏光ビームスプリッタ33、1/4波長板34及び対物レンズ35を介して、加工対象物10の表面に集光させ、加工対象物10の表面に光スポットを形成する。レーザ光源31は、レーザ駆動回路54によってフィードバック制御回路55を介して駆動制御される。   The processing head 30 includes a laser light source 31, a collimating lens 32, a polarizing beam splitter 33, a quarter wavelength plate 34, an objective lens 35, a condensing lens 36, a cylindrical lens 37, and a photodetector 38. In the processing head 30, the laser light from the laser light source 31 is condensed on the surface of the processing object 10 through the collimating lens 32, the polarization beam splitter 33, the quarter wavelength plate 34 and the objective lens 35. And a light spot is formed on the surface of the workpiece 10. The laser light source 31 is driven and controlled by a laser driving circuit 54 via a feedback control circuit 55.

加工ヘッド30内には、集光レンズ41及び受光素子42も設けられている。集光レンズ41は、レーザ光源31からコリメートレンズ32を介して偏光ビームスプリッタ33に入射されて、偏光ビームスプリッタ33にて僅かに反射されたレーザ光を受光素子42に集光する。受光素子42は、この受光されたレーザ光すなわち偏光ビームスプリッタ33によって反射されたレーザ光の強度を検出することにより、レーザ光源31によるレーザ光の出射強度を表す信号をフィードバック制御回路55に供給する。   A condenser lens 41 and a light receiving element 42 are also provided in the processing head 30. The condensing lens 41 condenses the laser light incident on the polarizing beam splitter 33 from the laser light source 31 via the collimating lens 32 and slightly reflected by the polarizing beam splitter 33 on the light receiving element 42. The light receiving element 42 detects the intensity of the received laser light, that is, the laser light reflected by the polarization beam splitter 33, thereby supplying a signal representing the emission intensity of the laser light from the laser light source 31 to the feedback control circuit 55. .

レーザ駆動回路54は、コントローラ70からの非加工用強度のレーザ照射開始の指令に応答して、図3(a)及び図3(b)に示すように、低レベル(すなわち非加工レベル)L1の直流信号からなる駆動信号を出力する。この非加工レベルL1は、レーザ光源31から出射されるレーザ光の加工対象物10の表面への照射によって加工対象物10の表面がレーザ加工されない程度に低く、かつ後述するフォーカスサーボ制御を可能とする程度のレベルを有するように設定されている。また、レーザ駆動回路54は、コントローラ70からの加工用強度のレーザ照射開始の指令に応答して、図3(a)及び図3(b)に示すように、高レベル(すなわち加工レベル)L2の駆動信号を出力する。図3(a)の加工レベルL2の駆動信号は、加工対象物10の表面に連続する溝を形成するための直流的信号の例である。図3(b)の加工レベルL2の駆動信号は、加工対象物10の表面に微細なピットを形成するためのパルス状信号の例である。なお、レーザ駆動回路54から出力される加工信号種類(直流的信号又はパルス状信号)は、コントローラ70によって制御されるものであり、他の種類の信号波形も可能である。   The laser drive circuit 54 responds to the non-processing intensity laser irradiation start command from the controller 70, as shown in FIGS. 3A and 3B, at a low level (that is, the non-processing level) L1. A drive signal composed of a direct current signal is output. This non-processing level L1 is low enough that the surface of the workpiece 10 is not laser-processed by irradiation of the laser light emitted from the laser light source 31 onto the surface of the workpiece 10, and focus servo control described later can be performed. Is set to have a level of Further, the laser drive circuit 54 responds to the command for starting the laser irradiation of the processing intensity from the controller 70, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). The drive signal is output. The drive signal at the machining level L2 in FIG. 3A is an example of a direct current signal for forming a continuous groove on the surface of the workpiece 10. The drive signal at the machining level L2 in FIG. 3B is an example of a pulse signal for forming fine pits on the surface of the workpiece 10. Note that the processing signal type (DC signal or pulse signal) output from the laser drive circuit 54 is controlled by the controller 70, and other types of signal waveforms are possible.

本実施形態における特徴は、前記加工レベルL2の駆動信号の波形の種類ではなく、加工レベル(直流的信号の場合は直流レベル、パルス状信号の場合はパルスレベル)L2が、レーザ光源31から出射されるレーザ光の加工対象物10の表面への照射によって加工対象物10の表面がレーザ加工される程度に高いことである。なお、この加工レベルL2の駆動信号は、当然に、後述するフォーカスサーボ制御を可能とするものである。また、これらの加工レベルL2の駆動信号の特徴は、その開始時、すなわち非加工信号から加工信号への切換え時に、連続したレーザ加工時における定常的な加工レベルL2よりも過渡的に高くなる部分Aを有する点である。これは、レーザ光の強度が非加工用の小さな強度から加工用の大きな強度に切換えられた直後は、レーザ光によって実際に加工される位置の加工対象物の表面の温度は低いために、加工跡が形成され難くなることを回避するためである。   The feature of the present embodiment is that the processing level (DC level in the case of a DC signal, pulse level in the case of a pulse signal) L2 is emitted from the laser light source 31 instead of the type of the waveform of the driving signal at the processing level L2. The surface of the workpiece 10 is high enough to be laser processed by irradiating the surface of the workpiece 10 with the laser beam. The processing level L2 drive signal naturally enables focus servo control to be described later. Further, the characteristics of the drive signal at these machining levels L2 are portions that become transiently higher than the steady machining level L2 at the time of continuous laser machining at the start, that is, when switching from the non-machining signal to the machining signal. It is a point having A. This is because immediately after the intensity of the laser beam is switched from a small intensity for non-machining to a large intensity for machining, the surface temperature of the workpiece at the position where the laser beam is actually machined is low. This is to avoid the formation of traces.

フィードバック制御回路55は、受光素子42からの検出信号を用いたフィードバック制御により、前記駆動信号の非加工レベルL1及び加工レベルL2に対応した強度のレーザ光をレーザ光源31に出射させる。   The feedback control circuit 55 causes the laser light source 31 to emit laser light having an intensity corresponding to the non-processing level L1 and the processing level L2 of the drive signal by feedback control using the detection signal from the light receiving element 42.

また、この加工対象物10の表面に形成された光スポットからの反射光は、対物レンズ35、1/4波長板34、偏光ビームスプリッタ33、集光レンズ36及びシリンドリカルレンズ37を介して、フォトディテクタ38に導かれて受光される。フォトディテクタ38は、分割線で区切られた4つの同一正方形状の受光素子からなる4分割受光素子によって構成されており、各受光素子は受光量に比例した検出信号Sa,Sb,Sc,Sdをそれぞれ受光信号として出力する。なお、検出信号Sa,Sb,Sc,Sdは、左上から時計回りに配置された各受光素子の受光量を表している。また、この加工ヘッド30は、フォーカスアクチュエータ43も備えている。フォーカスアクチュエータ43は、対物レンズ35をレーザ光の光軸方向(加工対象物10の表面に対して垂直方向)に駆動する。   Further, the reflected light from the light spot formed on the surface of the workpiece 10 passes through the objective lens 35, the quarter wavelength plate 34, the polarization beam splitter 33, the condensing lens 36, and the cylindrical lens 37, and the photo detector. The light is guided to 38 and received. The photo detector 38 is constituted by four divided light receiving elements composed of four identical square light receiving elements divided by dividing lines, and each light receiving element receives detection signals Sa, Sb, Sc, Sd proportional to the amount of received light. Output as a received light signal. The detection signals Sa, Sb, Sc, and Sd represent the received light amounts of the respective light receiving elements arranged clockwise from the upper left. The machining head 30 also includes a focus actuator 43. The focus actuator 43 drives the objective lens 35 in the optical axis direction of the laser light (perpendicular to the surface of the workpiece 10).

このレーザ加工装置は、フォトディテクタ38に接続されて、その検出信号Sa,Sb,Sc,Sdをそれぞれ増幅するHF信号増幅回路56を備えている。このHF信号増幅回路56には、フォーカスエラー信号生成回路57が接続されている。フォーカスエラー信号生成回路57は、HF信号増幅回路56を介したフォトディテクタ38からの検出信号Sa〜Sdを用いた演算(具体的には、非点収差法によるフォーカスサーボ制御の場合は(Sa+Sc)−(Sb+Sd)の演算)により、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58に出力する。フォーカスサーボ回路58は、コントローラ70により作動制御され、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てドライブ回路59に供給する。ドライブ回路59は、このフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ43を駆動制御して、対物レンズ35を光軸方向に変位させる。これらのフォーカスエラー信号生成回路57及びフォーカスサーボ回路58により、対物レンズ35は、加工対象物10の表面にレーザ光を集光させ続ける。   This laser processing apparatus includes an HF signal amplification circuit 56 that is connected to the photodetector 38 and amplifies the detection signals Sa, Sb, Sc, and Sd. A focus error signal generation circuit 57 is connected to the HF signal amplification circuit 56. The focus error signal generation circuit 57 calculates using the detection signals Sa to Sd from the photodetector 38 via the HF signal amplification circuit 56 (specifically, in the case of focus servo control by the astigmatism method, (Sa + Sc) − A focus error signal is generated by (calculation of (Sb + Sd)) and output to the focus servo circuit 58. The focus servo circuit 58 is controlled by the controller 70, generates a focus servo signal based on the focus error signal, and supplies the focus servo signal to the drive circuit 59. The drive circuit 59 drives and controls the focus actuator 43 according to the focus servo signal to displace the objective lens 35 in the optical axis direction. With these focus error signal generation circuit 57 and focus servo circuit 58, the objective lens 35 continues to focus the laser beam on the surface of the workpiece 10.

フォーカスサーボ回路58とドライブ回路59との間には、加算器61が接続されている。この加算器61は、フォーカスサーボ回路58からのフォーカスサーボ信号にオフセット信号発生回路62からのオフセット信号を加算(すなわち重畳)して出力するものである。オフセット信号発生回路62は、コントローラ70によって制御され、図4に示すように、非加工状態でオフセット信号を出力し、加工状態でオフセット信号の出力を停止する(すなわち、オフセット信号のレベルを「0」にする)。このオフセット信号のレベルは、非加工時におけるレーザ光の焦点位置を、前記レーザ光の強度の切換え直後における焦点位置のずれ量に等しい距離だけ、加工対象物10の表面から離れる方向にずらしておく、すなわちオフセットしておくためのもので、前記距離だけ焦点位置をずらす値に設定されている。これにより、加工用のレーザ光源31からのレーザ光の強度が非加工用強度から加工用強度に切換えられた直後における焦点位置のずれがなくなる。   An adder 61 is connected between the focus servo circuit 58 and the drive circuit 59. The adder 61 adds (that is, superimposes) the offset signal from the offset signal generation circuit 62 to the focus servo signal from the focus servo circuit 58 and outputs the result. The offset signal generation circuit 62 is controlled by the controller 70, and as shown in FIG. 4, outputs the offset signal in the non-machining state and stops outputting the offset signal in the machining state (that is, the level of the offset signal is “0”). ”). The level of the offset signal is shifted in the direction away from the surface of the workpiece 10 by a distance equal to the focal position deviation immediately after switching the intensity of the laser beam when the laser beam is not processed. That is, it is for offsetting, and is set to a value that shifts the focal position by the distance. Thereby, there is no shift in the focal position immediately after the intensity of the laser beam from the processing laser light source 31 is switched from the non-processing intensity to the processing intensity.

コントローラ70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71からの指示に従って、図2に示すレーザ加工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70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72も接続されている。   The controller 70 is configured by a computer including a CPU, ROM, RAM, and non-volatile memory such as a hard disk, and executes the laser processing program shown in FIG. 2 in accordance with an instruction from an input device 71 such as a keyboard and a mouse. As a result, the laser processing apparatus is operated. The controller 70 is also connected with a display device 72 for visually informing the operator of the operation instruction and the operation status.

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。作業者は、レーザ加工装置の図示しない電源をオンして、図1に示す各種回路の作動を開始させる。前記電源の投入時には、コントローラ70は、図示しないプログラムの実行により、半径位置検出回路52及びフィードモータ制御回路53に対して初期設定を指示する。この指示により、上述した半径位置検出回路52及びフィードモータ制御回路53の初期設定動作により、半径位置検出回路52は、レーザ光が照射される半径位置を表す信号を出力し始める。   Next, the operation of the laser processing apparatus configured as described above will be described. The operator turns on a power supply (not shown) of the laser processing apparatus to start operation of various circuits shown in FIG. When the power is turned on, the controller 70 instructs the radial position detection circuit 52 and the feed motor control circuit 53 to perform initial setting by executing a program (not shown). In response to this instruction, the radial position detection circuit 52 starts to output a signal representing the radial position where the laser beam is irradiated by the initial setting operation of the radial position detection circuit 52 and the feed motor control circuit 53 described above.

次に、コントローラ70は、図示しないプログラムの実行により、表示装置72を用いて、加工対象物10の加工に必要な加工データの入力を作業者に促す。作業者は、入力装置71を用いて、レーザ加工開始半径位置、レーザ加工終了半径位置、半径方向の加工ピッチP、加工対象物10に対するレーザ光スポットの回転線速度、溝加工又はピット加工の指定、ピット加工の場合には回転方向のピット間隔などを入力する。コントローラ70は、入力された加工データを内部の記憶装置に記憶する。なお、加工データがコントローラ70内に既に記憶されている場合には、この処理を省略してもよい。   Next, the controller 70 prompts the operator to input machining data necessary for machining the workpiece 10 using the display device 72 by executing a program (not shown). The operator uses the input device 71 to specify the laser processing start radius position, the laser processing end radius position, the processing pitch P in the radial direction, the rotational linear velocity of the laser beam spot with respect to the processing target 10, and the groove processing or pit processing. In the case of pit processing, the pit interval in the rotation direction is input. The controller 70 stores the input machining data in an internal storage device. Note that this processing may be omitted when the machining data is already stored in the controller 70.

このような初期処理の実行後、レーザ加工プログラムが図2のステップS10から実行開始され、コントローラ70は、ステップS12にて、レーザ光の照射位置を半径方向に移動するための変数nを初期値「0」に設定する。次に、コントローラ70は、ステップS14にて、フィードモータ制御回路53に、前記入力されたレーザ加工開始半径位置を出力するとともに、レーザ光の照射位置をレーザ加工開始半径位置に移動するように指示する。フィードモータ制御回路53は、半径位置検出回路52によって検出された半径位置を入力しながら、レーザ光の照射位置がレーザ加工開始半径位置に一致するまで、フィードモータ23の回転を制御してテーブル21を移動する。半径位置検出回路52によって検出された半径位置がレーザ加工開始半径位置に等しくなると、フィードモータ制御回路53はフィードモータ23の回転を停止する。これにより、レーザ光の照射位置がレーザ加工開始半径位置まで移動する。   After execution of such initial processing, the laser machining program is started from step S10 in FIG. 2, and the controller 70 sets a variable n for moving the irradiation position of the laser beam in the radial direction to an initial value in step S12. Set to “0”. Next, in step S14, the controller 70 outputs the input laser machining start radius position to the feed motor control circuit 53 and instructs the laser beam irradiation position to move to the laser machining start radius position. To do. The feed motor control circuit 53 inputs the radius position detected by the radius position detection circuit 52 and controls the rotation of the feed motor 23 until the irradiation position of the laser beam coincides with the laser processing start radius position. To move. When the radial position detected by the radial position detection circuit 52 becomes equal to the laser processing start radial position, the feed motor control circuit 53 stops the rotation of the feed motor 23. Thereby, the irradiation position of a laser beam moves to the laser processing start radius position.

前記ステップS14の処理後、コントローラ70は、ステップS16にて、前記入力されたレーザ加工開始半径位置及び回転線速度を用いて、スピンドルモータ22の回転速度を計算し、この計算した回転速度をスピンドルモータ制御回路51に出力するとともにスピンドルモータ22の回転開始を指示する。スピンドルモータ制御回路51は、エンコーダ22bからのA相信号φA及びB相信号φBを用いてスピンドルモータ22の回転速度を計算し、この計算した回転速度が前記コントローラ70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。 After the process of step S14, the controller 70 calculates the rotational speed of the spindle motor 22 by using the input laser processing start radius position and the rotational linear speed in step S16, and uses the calculated rotational speed as the spindle. Outputs to the motor control circuit 51 and instructs the spindle motor 22 to start rotating. The spindle motor control circuit 51 calculates the rotational speed of the spindle motor 22 using the A-phase signal φ A and the B-phase signal φ B from the encoder 22b, and the calculated rotational speed is the rotational speed input from the controller 70. The rotation of the spindle motor 22 is controlled so as to be equal to.

前記ステップS16の処理後、コントローラ70は、ステップS18にて、非加工用強度のレーザ光の出射をレーザ駆動回路54に指示する。レーザ駆動回路54は、図3(a)(b)に示すように、非加工レベルL1の駆動信号をフィードバック制御回路55を介してレーザ光源31に出力し始める。レーザ光源31は、非加工レベルL1に対応した非加工用強度のレーザ光を出射し始める。したがって、加工対象物10には、非加工用強度のレーザ光が照射され始める。そして、このレーザ光の照射によって加工対象物10の表面に光スポットが形成され、光スポットからの反射光がフォトディテクタ38によって検出され始める。   After the process of step S16, the controller 70 instructs the laser drive circuit 54 to emit laser light having non-processing intensity in step S18. As shown in FIGS. 3A and 3B, the laser drive circuit 54 starts to output a drive signal of the non-processing level L1 to the laser light source 31 via the feedback control circuit 55. The laser light source 31 starts to emit laser light having non-processing intensity corresponding to the non-processing level L1. Therefore, the processing object 10 starts to be irradiated with non-processing intensity laser light. Then, a light spot is formed on the surface of the workpiece 10 by the irradiation of the laser light, and reflected light from the light spot starts to be detected by the photodetector 38.

前記ステップS18の処理後、コントローラ70は、ステップS20にてフォーカスサーボ回路58に作動開始を指示する。このとき、前記フォトディテクタ38によって検出された反射光に応じた受光信号はHF信号増幅回路56を介してフォーカスエラー信号生成回路57に供給されており、フォーカスエラー信号生成回路57は前記反射光に応じたフォーカスエラー信号をフォーカスサーボ回路58に出力している。したがって、フォーカスサーボ回路58は、前記作動開始の指示により、図示しないフォーカスアクチュエータ駆動回路とS字検出回路によるフォーカス引き込み後、作動開始し、フォーカスサーボ信号を加算器61及びドライブ回路59を介してフォーカスアクチュエータ43に供給して、対物レンズ35をレーザ光の光軸方向に駆動するフォーカスサーボ制御が開始される。すなわち、フォーカスサーボ回路58は、対物レンズ35によるレーザ光の焦点位置が加工対象物10の表面に一致するようにフォーカスアクチュエータ43を駆動制御し始める。   After the process of step S18, the controller 70 instructs the focus servo circuit 58 to start operation in step S20. At this time, the received light signal corresponding to the reflected light detected by the photodetector 38 is supplied to the focus error signal generating circuit 57 via the HF signal amplifying circuit 56, and the focus error signal generating circuit 57 responds to the reflected light. The focus error signal is output to the focus servo circuit 58. Therefore, the focus servo circuit 58 starts operating after drawing in focus by a focus actuator driving circuit and an S-shaped detection circuit (not shown) according to the operation start instruction, and the focus servo signal is focused via the adder 61 and the drive circuit 59. Focus servo control for supplying the actuator 43 to drive the objective lens 35 in the optical axis direction of the laser beam is started. That is, the focus servo circuit 58 starts to drive and control the focus actuator 43 so that the focal position of the laser beam by the objective lens 35 coincides with the surface of the workpiece 10.

前記ステップS20の処理後、コントローラ70は、ステップS22にて、オフセット信号発生回路62にオフセット信号の発生を指示する。これに応答して、オフセット信号発生回路62は、図4に示すように、所定レベルのオフセット信号を加算器61に出力し始める。加算器61は、フォーカスサーボ回路58からのフォーカスサーボ信号にオフセット信号を加算(重畳)して、ドライブ回路59に供給する。ドライブ回路59は、このオフセット信号の加算(重畳)されたフォーカスサーボ信号に従ってフォーカスアクチュエータ43を駆動制御する。したがって、フォーカスアクチュエータ43は、対物レンズ35を加工対象物10の表面から離れる方向にオフセット信号のレベルに対応した量だけ移動させる。その結果、この状態では、対物レンズ35によるレーザ光の焦点位置は、図5の破線で示すように、オフセット信号のレベルに対応した量だけ加工対象物10の表面から離れた位置となる。なお、この状態では、フォーカスサーボ回路58が出力する信号は、前記レーザ光の焦点位置のずれを表すレベルに保たれている。   After the process of step S20, the controller 70 instructs the offset signal generation circuit 62 to generate an offset signal in step S22. In response to this, the offset signal generation circuit 62 starts outputting an offset signal of a predetermined level to the adder 61 as shown in FIG. The adder 61 adds (superimposes) an offset signal to the focus servo signal from the focus servo circuit 58 and supplies it to the drive circuit 59. The drive circuit 59 drives and controls the focus actuator 43 according to the focus servo signal added (superposed) with the offset signal. Therefore, the focus actuator 43 moves the objective lens 35 by an amount corresponding to the level of the offset signal in the direction away from the surface of the workpiece 10. As a result, in this state, the focal position of the laser beam by the objective lens 35 is a position away from the surface of the workpiece 10 by an amount corresponding to the level of the offset signal, as indicated by a broken line in FIG. In this state, the signal output from the focus servo circuit 58 is kept at a level representing the deviation of the focal position of the laser beam.

前記ステップS22の処理後、コントローラ70は、ステップS24にて時間計測を開始し、ステップS26にて前記時間計測の開始から所定の短時間だけ経過したか否かを判定する。そして、前記所定の短時間が経過すると、コントローラ70は、ステップS26にて「Yes」と判定して、ステップS28以降の処理を実行する。これらのステップS24,S26の処理は、ステップS28以降の処理により、オフセット信号が出力されるタイミングとほぼ同時に、インデックス信号Indexの到来に応答してレーザ加工が開始されないようにするためである。ステップS28においては、エンコーダ22bからインデックス信号Indexの入力を待つ。すなわち、レーザ光の照射位置が加工対象物10に対して基準回転位置に来るまで待つ。   After the process of step S22, the controller 70 starts time measurement in step S24, and determines in step S26 whether or not a predetermined short time has passed since the start of time measurement. Then, when the predetermined short time has elapsed, the controller 70 determines “Yes” in Step S26 and executes the processes after Step S28. The processes in steps S24 and S26 are performed so that laser processing is not started in response to the arrival of the index signal Index almost simultaneously with the timing at which the offset signal is output by the processes in and after step S28. In step S28, input of the index signal Index from the encoder 22b is awaited. That is, it waits until the irradiation position of the laser beam comes to the reference rotation position with respect to the workpiece 10.

レーザ光の照射位置が加工対象物10に対して基準回転位置に来て、インデックス信号Indexがコントローラ70に入力されると、コントローラ70は、ステップS28にて「Yes」と判定し、ステップS30にて加工用強度のレーザ光の出射をレーザ駆動回路54に指示し、ステップS32にてオフセット信号発生回路62にオフセット信号の出力停止を指示する。これにより、レーザ駆動回路54は、図3(a)又は(b)に示すように、加工レベルL2の駆動信号をフィードバック制御回路55を介してレーザ光源31に出力し始める。レーザ光源31は、加工レベルL2に対応した加工用強度のレーザ光を出射し始める。したがって、加工対象物10には加工用強度のレーザ光が照射され始めて、加工対象物10の表面がレーザ加工され始める。また、オフセット信号発生回路62は、オフセット信号の発生を停止する。   When the irradiation position of the laser beam comes to the reference rotation position with respect to the workpiece 10 and the index signal Index is input to the controller 70, the controller 70 determines “Yes” in step S28, and proceeds to step S30. Then, the laser drive circuit 54 is instructed to emit laser light having a processing intensity, and the offset signal generation circuit 62 is instructed to stop outputting the offset signal in step S32. As a result, the laser driving circuit 54 starts to output a processing level L2 driving signal to the laser light source 31 via the feedback control circuit 55, as shown in FIG. The laser light source 31 starts to emit laser light having a processing intensity corresponding to the processing level L2. Therefore, the processing object 10 starts to be irradiated with laser light having a processing intensity, and the surface of the processing object 10 starts to be laser processed. Further, the offset signal generation circuit 62 stops generating the offset signal.

前記非加工用強度のレーザ光から加工用強度のレーザ光への切換えにより、レーザ光の波長が大きくなり、対物レンズ35による焦点距離が大きくなる。この場合、加工用強度へのレーザ光の切換え前には、すなわち非加工用強度のレーザ光の照射時には、オフセット信号により、レーザ光の焦点位置が加工対象物10の表面から離れたオフセット位置に設定されていた。そして、このオフセット位置の加工対象物10の表面からの距離は、前記非加工用強度のレーザ光から加工用強度のレーザ光への切換えによる焦点位置の変化量に等しく設定されている。したがって、加工用強度のレーザ光への切換え及び前記オフセット信号の停止により、加工用強度のレーザ光への切換え直後から、対物レンズ35によるレーザ光の焦点位置は、加工対象物10の表面に正確に一致するようにフォーカスサーボ制御が行われる。   By switching from the non-processing intensity laser light to the processing intensity laser light, the wavelength of the laser light increases and the focal length of the objective lens 35 increases. In this case, before the switching of the laser beam to the processing intensity, that is, at the time of irradiation of the non-processing intensity laser beam, the focal position of the laser beam is set to an offset position away from the surface of the workpiece 10 by the offset signal. It was set. The distance of the offset position from the surface of the workpiece 10 is set equal to the amount of change in the focal position due to switching from the non-machining intensity laser beam to the machining intensity laser beam. Therefore, immediately after switching to the processing intensity laser light by switching to the processing intensity laser light and stopping the offset signal, the focal position of the laser light by the objective lens 35 is accurately on the surface of the processing object 10. Focus servo control is performed so that

また、ステップS30においては、コントローラ70は、前記入力された溝加工又はピット加工の指定、及びピット加工の場合には回転方向のピット間隔に基づいて、レーザ駆動回路54に直流的な駆動信号の発生又は計算されたパルス幅を有するパルス状の駆動信号の発生を指示する。したがって、直流的な駆動信号の発生が指示された場合には、レーザ駆動回路54は、図3(a)に示すような加工レベルL2を有する直流的な駆動信号をフィードバック制御回路55を介してレーザ光源31に出力して、レーザ光源31に加工用強度のレーザ光を連続して出射させる。また、パルス状の駆動信号の発生が指示された場合には、レーザ駆動回路54は、図3(b)に示すような加工レベルL2を有するパルス状の駆動信号をフィードバック制御回路55を介してレーザ光源31に出力して、レーザ光源31に加工用強度のレーザ光を非連続で出射させる。   In step S30, the controller 70 sends a direct drive signal to the laser drive circuit 54 based on the input designation of grooving or pit machining and, in the case of pit machining, the pit interval in the rotation direction. Instructs the generation of a pulsed drive signal having a generated or calculated pulse width. Therefore, when generation of a DC drive signal is instructed, the laser drive circuit 54 sends a DC drive signal having a processing level L2 as shown in FIG. The laser beam is output to the laser light source 31 so that the laser light source 31 continuously emits laser light having a processing intensity. When generation of a pulsed drive signal is instructed, the laser drive circuit 54 sends a pulsed drive signal having a processing level L2 as shown in FIG. The laser beam is output to the laser light source 31 so that the laser light source 31 emits laser light having a processing intensity discontinuously.

また、これらの加工レベルL2の駆動信号は、共に、加工用強度のレーザ光への切換え直後から所定の短時間だけ、定常的な加工レベルL2よりも過渡的に高い部分Aを有し、レーザ光源31からもレーザ強度を過渡的に高くしたレーザ光を出射する。これは、加工用強度のレーザ光が加工対象物10の表面に照射され続けている際には、加工対象物10の表面のレーザ加工箇所が直前に熱せられて同加工箇所の温度が比較的高くなっているので、加工対象物10が良好にレーザ加工される。しかし、加工用強度のレーザ光への切換え直後には、直前の非加工用強度のレーザ光強度は低いので、加工対象物10の表面のレーザ加工箇所が直前にあまり熱せられずに同加工箇所の温度が低く、加工対象物10が良好にレーザ加工されない。これに対して、前記のように、本実施形態では、加工用強度のレーザ光への切換え直後から所定の短時間だけ定常的な加工レベルL2よりも過渡的に高い部分Aを設けるようにしたので、加工対象物10の表面のレーザ加工箇所が直前にあまり熱せられない場合でも、加工対象物10が良好にレーザ加工されるようになる。また、前記オフセット信号による焦点位置のオフセット量を非加工レベルL1から加工レベルL2のピーク値までの強度差による焦点距離の変化量に等しくするようにすれば、前記レーザ光の焦点位置の変化の影響を有効になくすことができる。   Further, both of the driving signals of these processing levels L2 have a portion A that is transiently higher than the steady processing level L2 for a predetermined short time immediately after switching to the processing intensity laser beam. The light source 31 also emits laser light whose laser intensity has been increased transiently. This is because when the laser beam having the processing intensity is continuously applied to the surface of the workpiece 10, the laser processing spot on the surface of the workpiece 10 is heated immediately before the temperature of the machining spot is relatively low. Since it is high, the workpiece 10 is laser processed satisfactorily. However, immediately after switching to the laser beam with the processing intensity, the laser beam intensity of the immediately preceding non-processing intensity is low, so that the laser processing spot on the surface of the workpiece 10 is not heated so much and the same processing spot Is low, and the workpiece 10 is not laser processed satisfactorily. On the other hand, as described above, in the present embodiment, the portion A that is transiently higher than the steady processing level L2 is provided for a predetermined short time immediately after switching to the processing intensity laser beam. Therefore, even when the laser processing portion on the surface of the processing object 10 is not heated so much immediately before, the processing object 10 is laser processed satisfactorily. Further, if the amount of offset of the focal position by the offset signal is made equal to the amount of change of the focal length due to the intensity difference from the non-processing level L1 to the peak value of the processing level L2, the change of the focal position of the laser beam is reduced. The effect can be effectively eliminated.

このようなレーザ加工の開始後、コントローラ70は、ステップS34にて、前記ステップS28と同様に、エンコーダ22bからインデックス信号Indexの入力を待つ。レーザ光の照射位置が加工対象物10に対して基準回転位置に来て、インデックス信号Indexがコントローラ70に入力されると、コントローラ70は、ステップS34にて「Yes」と判定し、ステップS36にて非加工用強度のレーザ光の出射をレーザ駆動回路54に指示する。これにより、レーザ駆動回路54は、高い加工レベルL2の駆動信号の発生を停止して、ふたたび低い非加工レベルL1の駆動信号をフィードバック制御回路55を介してレーザ光源31に出力し始める。したがって、レーザ光源31は、ふたたび非加工用強度のレーザ光を加工対象物10に出射し始める。その結果、一つの半径位置における1周分のレーザ加工が終了する。   After the start of such laser processing, the controller 70 waits for the input of the index signal Index from the encoder 22b in step S34, as in step S28. When the irradiation position of the laser beam comes to the reference rotation position with respect to the workpiece 10 and the index signal Index is input to the controller 70, the controller 70 determines “Yes” in step S34, and proceeds to step S36. Thus, the laser drive circuit 54 is instructed to emit laser light having non-processing intensity. As a result, the laser drive circuit 54 stops generating the drive signal of the high machining level L2, and again starts to output the drive signal of the low non-machining level L1 to the laser light source 31 via the feedback control circuit 55. Therefore, the laser light source 31 again starts emitting laser light having non-processing intensity to the workpiece 10. As a result, laser processing for one round at one radial position is completed.

前記ステップS36の処理後、コントローラ70は、ステップS38にて変数nに「1」を加算する。次に、コントローラ70は、ステップS40にて、前記入力したレーザ加工開始半径位置及び半径方向の加工ピッチPを用いて、レーザ加工開始半径位置にn・Pを加算して、前記レーザ加工が終了した半径位置よりも1つ外側の半径位置(レーザ加工開始半径位置+n・P)を計算する。そして、この半径位置(レーザ加工開始半径位置+n・P)が、前記入力したレーザ加工終了半径位置よりも大きいか否かを判定する。レーザ加工終了半径位置よりも大きくなければ、コントローラ70は、ステップS40にて「No」と判定してステップS42,S44に進む。   After the process of step S36, the controller 70 adds “1” to the variable n in step S38. Next, in step S40, the controller 70 adds n · P to the laser processing start radius position using the input laser processing start radius position and the processing pitch P in the radial direction, and the laser processing ends. A radius position (laser processing start radius position + n · P) that is one outside the calculated radius position is calculated. Then, it is determined whether or not the radius position (laser machining start radius position + n · P) is larger than the input laser machining end radius position. If it is not larger than the laser processing end radius position, the controller 70 determines “No” in step S40 and proceeds to steps S42 and S44.

ステップS42においては、コントローラ70は、フィードモータ制御回路53に、前記新たな半径位置(レーザ加工開始半径位置+n・P)を出力するとともに、レーザ光の照射位置を前記新たな半径位置に移動するように指示する。フィードモータ制御回路53は、半径位置検出回路52によって検出された半径位置を入力しながら、レーザ光の照射位置が前記新たな半径位置(レーザ加工開始半径位置+n・P)に一致するまで、フィードモータ23の回転を制御してテーブル21を半径方向に移動する。これにより、レーザ光の照射位置が、前記新たな半径位置(レーザ加工開始半径位置+n・P)まで移動する。次に、コントローラ70は、ステップS44にて、前記新たな半径位置(レーザ加工開始半径位置+n・P)及び前記決められた回転線速度を用いて、スピンドルモータ22の回転速度を計算し、この計算した回転速度をスピンドルモータ制御回路51に出力する。スピンドルモータ制御回路51は、前記ステップS16の処理で説明したように、スピンドルモータ22を前記入力された回転速度で回転させる。   In step S42, the controller 70 outputs the new radial position (laser machining start radial position + n · P) to the feed motor control circuit 53 and moves the irradiation position of the laser beam to the new radial position. To instruct. The feed motor control circuit 53 feeds the laser beam until the irradiation position of the laser beam coincides with the new radius position (laser processing start radius position + n · P) while inputting the radius position detected by the radius position detection circuit 52. The rotation of the motor 23 is controlled to move the table 21 in the radial direction. Thereby, the irradiation position of the laser beam moves to the new radius position (laser processing start radius position + n · P). Next, in step S44, the controller 70 calculates the rotational speed of the spindle motor 22 using the new radial position (laser processing start radial position + n · P) and the determined rotational linear velocity, The calculated rotation speed is output to the spindle motor control circuit 51. The spindle motor control circuit 51 rotates the spindle motor 22 at the input rotation speed as described in the processing of step S16.

前記ステップS44の処理後、コントローラ70は、前述したステップS22〜S36により、加工対象物10の前記新たな半径位置(レーザ加工開始半径位置+n・P)をレーザ加工する。そして、コントローラ70は、ふたたび、ステップS38にて変数nに「1」を加算し、ステップS40にてレーザ加工が終了した半径位置よりも1つ外側の半径位置(レーザ加工開始半径位置+n・P)を計算するとともに、この半径位置(レーザ加工開始半径位置+n・P)が、前記入力したレーザ加工終了半径位置よりも大きいか否かを判定する。レーザ加工終了半径位置よりも大きくなければ、コントローラ70は、ステップS40にて「No」と判定してステップS42,S44に進み、前述したステップS22〜S40の処理をふたたび実行する。このようなステップS22〜S44からなる循環処理により、新たな半径位置(レーザ加工開始半径位置+n・P)がレーザ加工終了半径位置よりも大きくなると、コントローラ70は、ステップS40にて「Yes」と判定して、ステップS46に進む。   After the processing of step S44, the controller 70 performs laser processing on the new radius position (laser processing start radius position + n · P) of the processing target object 10 through steps S22 to S36 described above. Then, the controller 70 again adds “1” to the variable n in step S38, and a radial position (laser machining start radius position + n · P) that is one outside the radius position where the laser machining is completed in step S40. ) And a determination is made as to whether or not the radius position (laser machining start radius position + n · P) is greater than the input laser machining end radius position. If it is not larger than the laser processing end radius position, the controller 70 makes a “No” determination at step S40 to proceed to steps S42 and S44, and again executes the processes of steps S22 to S40 described above. When the new radial position (laser machining start radius position + n · P) becomes larger than the laser machining end radius position by the circulation process including steps S22 to S44, the controller 70 determines “Yes” in step S40. Determine and proceed to step S46.

ステップS46においては、コントローラ70は、フォーカスサーボ回路58に作動停止を指示して、フォーカスサーボ回路58によるフォーカスサーボ制御を停止させる。次に、コントローラ70は、ステップS48にて、レーザ駆動回路54にレーザ光の出射停止を指示して、レーザ光源31からのレーザ光の出射を停止させる。次に、コントローラ70は、ステップS50にて、スピンドルモータ制御回路51にスピンドルモータ22の回転停止を指示して、スピンドルモータ22の回転を停止させる。その後、コントローラ70は、ステップS52にてレーザ加工プログラムの実行を終了する。これにより、加工対象物10は、前記入力されたレーザ加工開始半径位置からレーザ加工終了半径位置まで、前記入力された半径方向の加工ピッチPごとにレーザ加工される。   In step S46, the controller 70 instructs the focus servo circuit 58 to stop the operation, and stops the focus servo control by the focus servo circuit 58. Next, in step S <b> 48, the controller 70 instructs the laser drive circuit 54 to stop emitting laser light, and stops emitting laser light from the laser light source 31. Next, in step S50, the controller 70 instructs the spindle motor control circuit 51 to stop the rotation of the spindle motor 22, and stops the rotation of the spindle motor 22. Thereafter, the controller 70 ends the execution of the laser processing program in step S52. As a result, the workpiece 10 is laser machined at every inputted radial machining pitch P from the inputted laser machining start radius position to the laser machining end radius position.

そして、新たな加工対象物10を前記と同様にレーザ加工する場合には、作業者は、新たな加工対象物10をテーブル21上に載置してテーブル21に固定し、図2のレーザ加工プログラムの実行をふたたび開始させる。これにより、新たな加工対象物10が、前記と同様にレーザ加工される。   When laser processing the new workpiece 10 in the same manner as described above, the operator places the new workpiece 10 on the table 21 and fixes it to the table 21, and performs the laser processing shown in FIG. Start the program again. Thereby, the new workpiece 10 is laser-processed similarly to the above.

上記実施形態によれば、加工対象物10がレーザ加工される前には、ステップS18の処理により非加工用強度のレーザ光を加工対象物10の表面に照射するとともに、ステップS22の処理により対物レンズ35によるレーザ光の焦点位置をオフセットするようにした。そして、レーザ加工開始時には、ステップS30の処理により加工用強度のレーザ光を加工対象物10の表面に照射するとともに、ステップS32の処理により対物レンズ35によるレーザ光の焦点位置のオフセットを解除するようにした。このオフセット解除により、レーザ光源31から出射されるレーザ光の強度変化によってレーザ光の波長が変化し、焦点距離が変化しても、非加工用強度のレーザ光から加工用強度のレーザ光への切換え直後から、対物レンズ35によるレーザ光の焦点位置は加工対象物10の表面に正確に一致し、レーザ加工跡が良好に形成されるようになる。   According to the above embodiment, before the workpiece 10 is laser-processed, the surface of the workpiece 10 is irradiated with laser light having a non-machining intensity by the process of step S18, and the objective is obtained by the process of step S22. The focal position of the laser beam by the lens 35 is offset. At the start of laser processing, laser light having a processing intensity is irradiated on the surface of the workpiece 10 by the process of step S30, and the offset of the focal position of the laser light by the objective lens 35 is canceled by the process of step S32. I made it. With this offset cancellation, even if the wavelength of the laser beam changes due to the change in the intensity of the laser beam emitted from the laser light source 31, and the focal length changes, the laser beam with the non-processing intensity changes to the laser beam with the processing intensity. Immediately after the switching, the focal position of the laser beam by the objective lens 35 exactly coincides with the surface of the workpiece 10, and a laser processing trace is formed satisfactorily.

また、前記ステップS30の処理によりレーザ駆動回路54から出力される駆動信号は、加工用強度のレーザ光への切換え直後から所定の短時間だけ、定常的な加工レベルL1よりも過渡的に高い部分Aを有する。そして、レーザ光源31は、前記駆動信号のレベルに対応した強度のレーザ光を出射するので、加工用強度のレーザ光への切換え直後には、加工対象物10の表面のレーザ加工箇所の温度の上昇が大きくなる。その結果、加工用強度のレーザ光への切換え直前に、加工対象物10の表面におけるレーザ加工箇所の温度が充分に上昇していなくても、前記加工レベルL2の高い部分Aによる前記温度上昇により、加工対象物10が良好にレーザ加工されるようなる。   Further, the drive signal output from the laser drive circuit 54 in the process of step S30 is a portion that is transiently higher than the steady processing level L1 for a predetermined short time immediately after switching to the processing intensity laser light. A. Since the laser light source 31 emits laser light having an intensity corresponding to the level of the drive signal, immediately after switching to the laser light having the processing intensity, the temperature of the laser processing portion on the surface of the processing object 10 is increased. The rise is greater. As a result, immediately before the processing intensity is switched to the laser beam, even if the temperature of the laser processing portion on the surface of the processing target 10 is not sufficiently increased, the temperature rise due to the portion A having the high processing level L2 The processing object 10 can be laser processed satisfactorily.

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、レーザ加工開始時(非加工用強度から加工用強度への切換え時)におけるレーザ光強度がそれ以降のレーザ光強度より過渡的に大きくなるようにした。しかし、これに代え又はこれと共に、加工用強度のレーザ光の照射点の直前位置を余熱用レーザ光で照射し、この余熱用レーザ光の照射強度をレーザ加工開始時の直前でその前後の照射強度より大きくして、レーザ加工開始時のレーザ照射点の照射前の温度上昇をそれ以降と同じ程度になるようにしてもよい。以下、この変形例に係るレーザ加工装置について図面を用いて説明する。   For example, in the above-described embodiment, the laser beam intensity at the start of laser processing (when switching from non-processing intensity to processing intensity) is made transiently higher than the laser beam intensity thereafter. However, instead of or together with this, the position immediately before the irradiation point of the processing intensity laser beam is irradiated with the preheating laser beam, and the irradiation intensity of the preheating laser beam is irradiated before and after the start of laser processing. It is possible to make the temperature rise before irradiation of the laser irradiation point at the start of laser processing to be the same as that after that by increasing the intensity. Hereinafter, a laser processing apparatus according to this modification will be described with reference to the drawings.

図6は、この変形例に係るレーザ加工装置の全体概略図を示している。このレーザ加工装置においては、上記実施形態に係るレーザ加工装置に加えて、加工ヘッド30内に余熱用のレーザ光源44を備えるとともに、このレーザ光源44を駆動するためのレーザ駆動回路63及びフィードバック制御回路64を備えている。レーザ光源44は、前記加工用のレーザ光源31とは異なる波長のレーザ光を出射するもので、レーザ光源44から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ45及び偏光ビームスプリッタ46を介してダイクロイックミラー47に入射する。ダイクロイックミラー47は、上記実施形態の偏光ビームスプリッタ33と1/4波長板34の間に設けられて、レーザ光源31からのレーザ光及び同レーザ光による加工対象物10の表面からの反射光をそのまま通過させるとともに、レーザ光源44からのレーザ光及び同レーザ光による加工対象物10の表面からの反射光を反射する。コリメートレンズ45及び偏光ビームスプリッタ46を介してレーザ光源44から入射したレーザ光は、ダイクロイックミラー47で反射されて、1/4波長板34及び対物レンズ35を介して加工対象物10の表面に集光される。この場合、レーザ光源44からのレーザ光の光軸は、レーザ光源31からのレーザ光の光軸に対して加工対象物10の回転方向とは逆方向に僅かに傾けられており、レーザ光源44からのレーザ光は、レーザ光源31のレーザ光の照射位置よりも加工対象物10の回転方向とは逆方向に僅かに離れた位置に集光される。   FIG. 6 shows an overall schematic view of a laser processing apparatus according to this modification. In this laser processing apparatus, in addition to the laser processing apparatus according to the above embodiment, a laser light source 44 for remaining heat is provided in the processing head 30, and a laser drive circuit 63 and a feedback control for driving the laser light source 44 are provided. A circuit 64 is provided. The laser light source 44 emits laser light having a wavelength different from that of the laser light source 31 for processing. The laser light emitted from the laser light source 44 passes through a collimating lens 45 and a polarization beam splitter 46, and is then dichroic mirror 47. Is incident on. The dichroic mirror 47 is provided between the polarizing beam splitter 33 and the ¼ wavelength plate 34 of the above embodiment, and reflects the laser light from the laser light source 31 and the reflected light from the surface of the workpiece 10 by the laser light. While allowing the light to pass, the laser light from the laser light source 44 and the reflected light from the surface of the workpiece 10 due to the laser light are reflected. Laser light incident from the laser light source 44 via the collimator lens 45 and the polarization beam splitter 46 is reflected by the dichroic mirror 47 and collected on the surface of the workpiece 10 via the quarter-wave plate 34 and the objective lens 35. To be lighted. In this case, the optical axis of the laser light from the laser light source 44 is slightly inclined with respect to the optical axis of the laser light from the laser light source 31 in the direction opposite to the rotation direction of the workpiece 10. Is condensed at a position slightly away from the laser light irradiation position of the laser light source 31 in the direction opposite to the rotation direction of the workpiece 10.

また、ダイクロイックミラー47で反射された反射光は偏光ビームスプリッタ46に入射して、偏光ビームスプリッタ46によって反射されて集光レンズ48に入射する。集光レンズ48は、偏光ビームスプリッタ46による反射光を受光素子49に集光する。受光素子49は、偏光ビームスプリッタ46によって反射されたレーザ光の強度を検出することにより、レーザ光源44によるレーザ光の出射強度を表す信号をフィードバック信号としてフィードバック制御回路64に供給する。レーザ駆動回路63は、図7のS1で示すように、駆動状態にて定常的に所定レベルL3に保たれていて、コントローラ70からの加工開始の指示タイミングT1におけるレベルアップの指示により、前記所定レベルL3から所定のレベルだけ上昇させ、その後、徐々に減衰して所定レベルL3に復帰する駆動信号をフィードバック制御回路64に出力する。フィードバック制御回路64は、前記駆動信号に対応した強度のレーザ光を出射するようにレーザ光源44を駆動制御する。   The reflected light reflected by the dichroic mirror 47 enters the polarization beam splitter 46, is reflected by the polarization beam splitter 46, and enters the condenser lens 48. The condensing lens 48 condenses the light reflected by the polarization beam splitter 46 on the light receiving element 49. The light receiving element 49 detects the intensity of the laser light reflected by the polarization beam splitter 46, and supplies a signal representing the intensity of the laser light emitted from the laser light source 44 to the feedback control circuit 64 as a feedback signal. As indicated by S1 in FIG. 7, the laser drive circuit 63 is constantly kept at the predetermined level L3 in the drive state, and the predetermined level L3 is given by the controller 70 at the processing start instruction timing T1. A drive signal that is raised from the level L3 by a predetermined level and then gradually attenuates and returns to the predetermined level L3 is output to the feedback control circuit 64. The feedback control circuit 64 drives and controls the laser light source 44 so as to emit laser light having an intensity corresponding to the drive signal.

また、この変形例に係るレーザ加工装置は、上記実施形態のレーザ駆動回路54とコントローラ70との間に遅延回路65を備えている。遅延回路65は、コントローラ70によって設定された遅延時間だけ、コントローラ70から供給される非加工用強度及び加工用強度のレーザ照射開始の指示を遅延してレーザ駆動回路54に出力する。この場合、レーザ駆動回路54は、遅延回路65によって遅延されたコントローラ70からの非加工用強度のレーザ照射開始の指示に応答して、図7のS2で示すように、低レベル(すなわち非加工レベル)L1の直流信号からなる駆動信号を出力する。また、レーザ駆動回路54は、遅延回路65によって遅延されたコントローラ70からの加工用強度のレーザ照射開始の指示に応答して、図7のS2の実線で示すように、ステップ状に変化する高レベル(すなわち加工レベル)L2の駆動信号を出力する。他のハード構成に関しては、上記実施形態と同じであるので、上記実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。   The laser processing apparatus according to this modification includes a delay circuit 65 between the laser drive circuit 54 and the controller 70 of the above embodiment. The delay circuit 65 delays the instruction to start laser irradiation of the non-processing intensity and the processing intensity supplied from the controller 70 by the delay time set by the controller 70 and outputs the delayed instruction to the laser driving circuit 54. In this case, the laser drive circuit 54 responds to the instruction to start laser irradiation with non-processing intensity from the controller 70 delayed by the delay circuit 65, as shown by S2 in FIG. A drive signal composed of a DC signal of level L1 is output. Further, the laser drive circuit 54 responds to the instruction to start laser irradiation of the processing intensity from the controller 70 delayed by the delay circuit 65, as shown by the solid line S2 in FIG. A drive signal of level (that is, machining level) L2 is output. Since the other hardware configurations are the same as those in the above embodiment, the same reference numerals as those in the above embodiment are given and the description thereof is omitted.

次に、上記のように構成した変形例の動作について説明すると、コントローラ70は、図2に示すレーザ加工プログラムとほぼ同じレーザ加工プログラムを実行する。また、上記実施形態と異なる点は、作業者が、加工対象物10に対するレーザ光スポットの回転線速度を入力した際に、この入力された回転線速度を用いて遅延回路65の遅延時間ΔTを計算して、遅延回路65に出力する点である。この遅延時間ΔTの計算においては、余熱用のレーザ光源44による加工対象物10の表面へのレーザ照射位置と、加工用のレーザ光源31による加工対象物10の表面へのレーザ照射位置との予め設定された間隔を前記回転線速度で除算することにより遅延時間ΔTを計算する。遅延回路65は、前記コントローラ70から供給された遅延時間ΔTを記憶して、非加工用強度及び加工用強度のレーザ照射開始の指示の遅延時間を設定する。   Next, the operation of the modified example configured as described above will be described. The controller 70 executes a laser processing program that is substantially the same as the laser processing program shown in FIG. Further, the difference from the above embodiment is that when the operator inputs the rotational linear velocity of the laser beam spot with respect to the workpiece 10, the delay time ΔT of the delay circuit 65 is set using the input rotational linear velocity. The point is to calculate and output to the delay circuit 65. In the calculation of the delay time ΔT, the laser irradiation position on the surface of the processing object 10 by the preheating laser light source 44 and the laser irradiation position on the surface of the processing object 10 by the processing laser light source 31 are preliminarily determined. The delay time ΔT is calculated by dividing the set interval by the rotational linear velocity. The delay circuit 65 stores the delay time ΔT supplied from the controller 70, and sets the delay time for instructing the start of laser irradiation of the non-processing intensity and the processing intensity.

そして、作業者は、加工対象物10をテーブル21上に載置してテーブル21に固定し、レーザ加工プログラムの実行を開始させる。この変形例に係るレーザ加工プログラムにおいては、図2のステップS18,S36の非加工用強度のレーザ照射開始の指示及びステップS30の加工用強度のレーザ照射開始の指示は遅延回路65に出力される。遅延回路65は、前記非加工用強度及び加工用強度のレーザ照射開始の指示を、余熱用のレーザ光源44によるレーザ照射位置と加工用のレーザ光源31によるレーザ照射位置との予め設定された間隔に対応した遅延時間ΔTだけ遅延してレーザ駆動回路54に出力する。したがって、図7に示すように、コントローラ70によって指定される、非加工用強度のレーザ光から加工用強度のレーザ光への切換えタイミングT1に対して前記遅延時間ΔTだけ遅れたタイミングT2にて、加工用のレーザ光源31のレーザ強度は非加工レベルL1から加工レベルL2に切換えられる。   Then, the operator places the workpiece 10 on the table 21 and fixes it to the table 21 to start execution of the laser machining program. In the laser processing program according to this modified example, the instruction to start laser irradiation with non-processing intensity in steps S18 and S36 of FIG. 2 and the instruction to start laser irradiation with processing intensity in step S30 are output to the delay circuit 65. . The delay circuit 65 gives an instruction to start laser irradiation of the non-processing intensity and the processing intensity with a predetermined interval between the laser irradiation position by the preheating laser light source 44 and the laser irradiation position by the processing laser light source 31. Output to the laser drive circuit 54 with a delay of ΔT. Therefore, as shown in FIG. 7, at a timing T2 specified by the controller 70, which is delayed by the delay time ΔT with respect to the switching timing T1 from the non-processing intensity laser beam to the processing intensity laser beam. The laser intensity of the processing laser light source 31 is switched from the non-processing level L1 to the processing level L2.

また、この変形例に係るレーザ加工プログラムにおいては、図2のステップS18の括弧内に示すように、遅延回路65への非加工用強度のレーザ照射開始の指示出力に加えて、レーザ駆動回路63を作動開始させる。これにより、レーザ駆動回路63は、受光素子49及びフィードバック制御回路64と協働して、所定レベルL3に対応した強度のレーザ光をレーザ光源44に発生し始める。また、図2のステップS30の括弧内に示すように、遅延回路65への加工用強度のレーザ照射開始の指示出力に加えて、レーザ駆動回路63にレベルアップの指示信号を出力する。これに応答して、レーザ駆動回路63は、加工開始の指示タイミングT1で、所定レベルL3の駆動信号を所定のレベルだけ上昇させ、その後、徐々に減衰して所定レベルL3に復帰させる。この駆動信号に応答して、余熱用のレーザ光源44は、加工開始の指示タイミングT1にて、過渡的に上昇する強度のレーザ光を出射する。また、図2のステップS48においては、余熱用のレーザ光源44の出射停止の指示もレーザ駆動回路63に出力され、加工用のレーザ光源31のレーザ光の出射停止に加えて、余熱用のレーザ光源44のレーザ光の出射も停止制御される。なお、余熱用のレーザ光源44からのレーザ光の強度は前記加工開始の指示タイミングT1後に自動的に所定レベルL3に戻されるので、図2のステップS36においては、レーザ駆動回路63へのコントローラ70による制御はなされない。   Further, in the laser machining program according to this modification, in addition to the instruction output for starting the laser irradiation of the non-machining intensity to the delay circuit 65 as shown in parentheses in step S18 of FIG. Is activated. Thus, the laser driving circuit 63 starts to generate laser light having an intensity corresponding to the predetermined level L3 in cooperation with the light receiving element 49 and the feedback control circuit 64. Further, as shown in parentheses in step S30 of FIG. 2, in addition to the instruction output for starting the laser irradiation of the processing intensity to the delay circuit 65, a level-up instruction signal is output to the laser driving circuit 63. In response to this, the laser drive circuit 63 increases the drive signal of the predetermined level L3 by a predetermined level at the processing start instruction timing T1, and then gradually attenuates and returns to the predetermined level L3. In response to this drive signal, the laser light source 44 for remaining heat emits a laser beam having a transiently rising intensity at the processing start instruction timing T1. Further, in step S48 of FIG. 2, an instruction to stop the emission of the laser light source 44 for preheating is also output to the laser drive circuit 63. In addition to stopping the emission of the laser light from the laser light source 31 for processing, the laser for preheating is used. The emission of laser light from the light source 44 is also controlled to stop. Since the intensity of the laser beam from the preheating laser light source 44 is automatically returned to the predetermined level L3 after the processing start instruction timing T1, in step S36 in FIG. Control by is not done.

上記のような変形例に係るレーザ加工装置においては、図2のステップS18の括弧内の処理により、加工用のレーザ光源31によるレーザ光の照射点の直前位置が余熱用のレーザ光源44によるレーザ光の照射により温度上昇する。また、図2のステップS30の括弧内の処理により、余熱用のレーザ光源44によるレーザ光の照射強度が、過渡的に上昇制御され、レーザ加工開始時の直前でその前後の照射強度より大きくなる。したがって、加工対象物10の表面のレーザ加工箇所の温度が、加工用のレーザ光源31による加工用強度のレーザ光への切換え直前であっても、それ以降と同程度に上昇する。その結果、加工対象物10が良好にレーザ加工されるようなる。   In the laser processing apparatus according to the modification as described above, the position in front of the laser light irradiation point by the processing laser light source 31 is the laser by the preheating laser light source 44 by the processing in parentheses in step S18 of FIG. Temperature rises due to light irradiation. Further, by the process in parentheses in step S30 of FIG. 2, the irradiation intensity of the laser light from the laser light source 44 for residual heat is transiently controlled to be higher than the irradiation intensity before and after the start of laser processing. . Therefore, the temperature of the laser processing location on the surface of the processing object 10 rises to the same extent as before even immediately before switching to the processing intensity laser light by the processing laser light source 31. As a result, the workpiece 10 is laser processed satisfactorily.

また、前記変形例に係るレーザ加工装置においても、図7のS2に破線で示すように、レーザ駆動回路54は、タイミングT2すなわち加工開始時に過渡的にレベルを上昇させた部分A’を有する駆動信号でレーザ光源31の出射強度を制御するようにしてもよい。ただし、この場合には、前記部分A’の上昇レベルは、上記実施形態の部分A(図3参照)に比べて小さい。これによれば、前記部分A’に対応したレーザ光源31によるレーザ光の強度の増加により、加工開始時における加工対象物10の表面のレーザ加工箇所の温度が充分に上昇する。その結果、加工対象物10の表面のレーザ加工箇所の温度が、その加工開始時に、余熱用のレーザ光源44からのレーザ光によって充分に上昇していない場合でも、加工対象物10が良好にレーザ加工される。   Also in the laser machining apparatus according to the modified example, as indicated by a broken line in S2 of FIG. 7, the laser drive circuit 54 has a drive having a portion A ′ whose level is transiently increased at the timing T2, that is, when machining is started. The emission intensity of the laser light source 31 may be controlled by the signal. However, in this case, the rising level of the portion A ′ is smaller than that of the portion A (see FIG. 3) of the above embodiment. According to this, due to the increase in the intensity of the laser beam by the laser light source 31 corresponding to the portion A ′, the temperature of the laser processing portion on the surface of the processing object 10 at the start of processing sufficiently increases. As a result, even if the temperature of the laser processing portion on the surface of the processing object 10 is not sufficiently increased by the laser light from the preheating laser light source 44 at the start of the processing, the processing object 10 can be lasered satisfactorily. Processed.

また、上記実施形態及びその変形例においては、1つの対物レンズ35でレーザ光を集光させる加工ヘッド30を用いた。そして、この場合は、レーザ光の波長が長くなると焦点距離が長くなるため、焦点位置が加工対象物10の表面から対物レンズ30側に離れるようにオフセット信号をフォーカスサーボ信号に重畳した。しかし、これに代えて、複数のレンズを用いてレーザ光を集光させる加工ヘッドを用いてもよい。そして、この場合は、レーザ光の波長が長くなると、逆に焦点距離が短くなる場合があるため、レーザ光の波長が長くなった場合の焦点距離の変化に合わせて、オフセット信号の符号及びレベルを設定すればよい。   In the above-described embodiment and its modifications, the processing head 30 that condenses the laser light with the single objective lens 35 is used. In this case, since the focal length becomes longer as the wavelength of the laser beam becomes longer, the offset signal is superimposed on the focus servo signal so that the focal position moves away from the surface of the workpiece 10 toward the objective lens 30 side. However, instead of this, a processing head for condensing laser light using a plurality of lenses may be used. In this case, since the focal length may be shortened when the wavelength of the laser beam is increased, the sign and level of the offset signal are adjusted in accordance with the change of the focal length when the wavelength of the laser beam is increased. Should be set.

また、上記実施形態及びその変形例においては、回転の基準位置を検出すると同時に加工用のレーザ光を非加工用強度から加工用強度へ切換え、また加工用強度から非加工用強度に切換えた。しかし、これに代えて、加工用のレーザ光の非加工用強度から加工用強度への切換えは回転の基準位置の検出と同時に行い、加工用強度から非加工用強度への切換えを、回転の基準位置の検出から僅かな時間が経過した後に行うようにしてもよい。これによれば、レーザ加工開始点とレーザ加工終了点の間に未加工箇所が存在することがなくなる。加工用強度から非加工用強度への切換えを、回転の基準位置を検出してから僅かな時間が経過した後に行うためには、遅延回路を用いるようにすればよい。また、A相信号φA又はB相信号φBのパルス数のカウントをインデックス信号Indexが入力してから開始し、1回転に相当するカウント値より僅かに大きなカウント値になったときを回転の基準位置として検出するようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment and its modification, the processing laser beam is switched from the non-processing intensity to the processing intensity at the same time as the rotation reference position is detected, and the processing intensity is switched from the processing intensity to the non-processing intensity. However, instead of this, switching from the non-processing intensity of the processing laser beam to the processing intensity is performed simultaneously with the detection of the rotation reference position, and the switching from the processing intensity to the non-processing intensity is performed. It may be performed after a short time has elapsed since the detection of the reference position. According to this, there is no unprocessed portion between the laser processing start point and the laser processing end point. In order to switch from the processing strength to the non-processing strength after a short time has elapsed since the rotation reference position was detected, a delay circuit may be used. In addition, counting of the number of pulses of the A phase signal φ A or the B phase signal φ B is started after the index signal Index is input, and when the count value is slightly larger than the count value corresponding to one rotation, It may be detected as a reference position.

また、上記実施形態及びその変形例においては、平板で構成したテーブル21に加工対象物10を固定し、テーブル21を回転させてレーザ光を照射するレーザ加工装置及びレーザ加工方法に本発明を適用した。しかし、これに代えて、ドラム状(すなわち円筒状)の固定治具(本願発明のセット部)の外周面に加工対象物を固定し、ドラム状の固定治具をその軸線周りに回転させるとともにレーザ光を照射して、固定治具の回転軸方向に所定間隔で複数の円形状の加工跡を形成するレーザ加工装置及びレーザ加工方法にも本発明は適用できる。   Moreover, in the said embodiment and its modification, this invention is applied to the laser processing apparatus and laser processing method which fix the process target object 10 to the table 21 comprised with the flat plate, rotate the table 21, and irradiate a laser beam. did. However, instead of this, a workpiece is fixed to the outer peripheral surface of a drum-shaped (ie, cylindrical) fixing jig (the set portion of the present invention), and the drum-shaped fixing jig is rotated about its axis. The present invention can also be applied to a laser processing apparatus and a laser processing method for irradiating a laser beam to form a plurality of circular processing marks at predetermined intervals in the rotation axis direction of the fixing jig.

また、上記実施形態及びその変形例においては、異なる半径位置ごとに、レーザ加工開始点とレーザ加工終了点が同じである同心円状のレーザ加工跡を形成するレーザ加工装置及びレーザ加工方法に本発明を適用した。しかし、これに代えて、レーザ光を加工対象物に対して螺旋状に移動させて、螺旋状のレーザ加工跡を形成するレーザ加工装置及びレーザ加工方法にも本発明は適用できる。この場合、レーザ加工開始点は1つのみであるが、このレーザ加工開始点にも本発明は適用できる。   Further, in the above-described embodiment and its modification, the present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for forming concentric laser processing traces having the same laser processing start point and laser processing end point for each different radial position. Applied. However, instead of this, the present invention can also be applied to a laser processing apparatus and a laser processing method for forming a spiral laser processing trace by moving a laser beam spirally with respect to a processing object. In this case, there is only one laser processing start point, but the present invention can also be applied to this laser processing start point.

さらに、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30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30は、テーブル21に対して相対的に半径方向に移動されるようにすればよい。したがって、テーブル21に代えて、加工ヘッド30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 30 is moved in the radial direction with respect to the processing target 10 by moving the table 21 in the radial direction by the feed motor 23. However, the machining head 30 may be moved in the radial direction relative to the table 21. Therefore, instead of the table 21, the machining head 30 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レーザ加工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 laser processing program performed by the controller of FIG. レーザ駆動回路から出力される駆動信号のレベル及びレーザ光源から出射されるレーザ光の強度の変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the change of the level of the drive signal output from a laser drive circuit, and the intensity | strength of the laser beam radiate | emitted from a laser light source. オフセット信号のタイムチャートである。It is a time chart of an offset signal. 非加工状態及び加工状態でのレーザ光の焦点位置の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the focus position of the laser beam in a non-processing state and a processing state. 前記実施形態の変形例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 the modification of the said embodiment. 前記変形例に係る加工用及び余熱用のレーザ光源から出射されるレーザ光の強度変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the intensity | strength change of the laser beam radiate | emitted from the laser light source for process which concerns on the said modification, and a residual heat. 加工対象物に形成される円形のレーザ加工例を説明するための加工対象物の上面図である。It is a top view of the processing object for demonstrating the example of the circular laser processing formed in a processing object. 従来装置によるレーザ加工跡を示す図である。It is a figure which shows the laser processing trace by a conventional apparatus. レーザ光の強度と波長との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the intensity | strength of a laser beam, and a wavelength. 従来装置による非加工状態及び加工状態でのレーザ光の焦点位置の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the focus position of the laser beam in the non-processing state by a conventional apparatus, and a processing state. 従来装置によるフォーカスエラー信号の時間変化を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows the time change of the focus error signal by the conventional apparatus.

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…加工ヘッド、31,44…レーザ光源、51…スピンドルモータ制御回路、52…半径位置検出回路、53…フィードモータ制御回路、54,63…レーザ駆動回路、55,64…フィードバック制御回路、58…フォーカスサーボ回路、61…加算器、62…オフセット信号発生回路、70…コントローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Processing object, 21 ... Table, 22 ... Spindle motor, 23 ... Feed motor, 30 ... Processing head, 31, 44 ... Laser light source, 51 ... Spindle motor control circuit, 52 ... Radial position detection circuit, 53 ... Feed motor Control circuit, 54, 63 ... laser drive circuit, 55, 64 ... feedback control circuit, 58 ... focus servo circuit, 61 ... adder, 62 ... offset signal generation circuit, 70 ... controller

Claims (6)

加工対象物をセットするためのセット部と、
前記セット部を回転させる回転手段と、
加工対象物の表面をレーザ加工するためのレーザ光を出射する加工用レーザ光源、前記出射されたレーザ光を集光する対物レンズ、及び前記対物レンズをレーザ光の光軸方向に駆動するフォーカスアクチュエータを含む加工ヘッドと、
加工対象物の表面からの反射光に基づくフォーカスサーボ信号を前記フォーカスアクチュエータに供給することにより前記フォーカスアクチュエータを駆動制御して、前記レーザ光の焦点位置を加工対象物の表面に保つフォーカスサーボ制御回路と、
加工対象物の表面に対する前記レーザ光の照射位置を移動する移動手段と、
前記加工用レーザ光源に駆動信号を出力して、前記駆動信号のレベルに応じた強度のレーザ光を前記加工用レーザ光源に出射させる加工用レーザ駆動回路と、
前記移動手段を制御して前記レーザ光の照射位置をレーザ加工開始位置まで移動させるとともに、前記加工用レーザ駆動回路を制御して加工対象物の表面がレーザ加工されない程度に小さな強度の非加工用のレーザ光を前記加工用レーザ光源から出射させて前記フォーカスサーボ制御回路を作動させた後、前記加工用レーザ駆動回路を制御して前記非加工用のレーザ光の強度よりも大きな強度の加工用のレーザ光を前記加工用レーザ光源から出射させる制御手段と
を備え、前記セット部にセットされた加工対象物の表面を前記レーザ加工開始位置からレーザ加工するレーザ加工装置において、さらに、
前記非加工用のレーザ光の入射時における前記対物レンズの焦点距離から前記加工用のレーザ光の入射時における前記対物レンズの焦点距離への変化分に対応したレベルのオフセット信号を発生して、前記フォーカスサーボ信号に重畳するオフセット信号発生回路を設け、
前記制御手段は、前記非加工用のレーザ光を前記加工用レーザ光源から出射させているとき、前記オフセット信号発生回路にオフセット信号を発生させて前記レーザ光の焦点位置を加工対象物の表面から前記変化分に対応した距離だけずらしておき、前記非加工用のレーザ光の出射から前記加工用のレーザ光の出射への切換え時に、前記オフセット信号発生回路にオフセット信号の発生を停止させて前記レーザ光の焦点位置を加工対象物の表面に一致させるようにしたことを特徴とするレーザ加工装置。
A set part for setting a workpiece;
Rotating means for rotating the set unit;
A processing laser light source that emits laser light for laser processing the surface of a workpiece, an objective lens that condenses the emitted laser light, and a focus actuator that drives the objective lens in the optical axis direction of the laser light A processing head including:
A focus servo control circuit that drives and controls the focus actuator by supplying a focus servo signal based on reflected light from the surface of the workpiece to the focus actuator and maintains the focal position of the laser beam on the surface of the workpiece When,
Moving means for moving the irradiation position of the laser beam on the surface of the workpiece;
A processing laser drive circuit that outputs a drive signal to the processing laser light source and emits laser light having an intensity corresponding to the level of the drive signal to the processing laser light source;
The moving means is controlled to move the irradiation position of the laser beam to the laser processing start position, and the processing laser drive circuit is controlled to control the processing target surface so that the surface of the workpiece is not laser processed. After the laser beam is emitted from the processing laser light source and the focus servo control circuit is operated, the processing laser drive circuit is controlled to have a strength greater than that of the non-processing laser light. A laser processing apparatus that emits the laser beam from the processing laser light source, and laser-processes the surface of the processing object set in the set unit from the laser processing start position.
Generating an offset signal of a level corresponding to a change from a focal length of the objective lens at the time of incidence of the non-machining laser light to a focal length of the objective lens at the time of incidence of the machining laser light; An offset signal generation circuit for superimposing the focus servo signal is provided,
When the non-processing laser light is emitted from the processing laser light source, the control means generates an offset signal in the offset signal generation circuit so that the focal position of the laser light is determined from the surface of the processing object. It is shifted by a distance corresponding to the amount of change, and at the time of switching from the emission of the non-processing laser beam to the emission of the processing laser beam, the offset signal generation circuit stops generating the offset signal, and A laser processing apparatus characterized in that a focal position of laser light is made to coincide with a surface of an object to be processed.
請求項1に記載のレーザ加工装置において、さらに、
前記回転手段による回転の基準位置を検出する基準位置検出手段を設け、
前記制御手段は、前記基準位置の検出時に前記加工用レーザ駆動回路を切換え制御して、前記加工用レーザ光源から出射されるレーザ光を、前記非加工用のレーザ光から前記加工用のレーザ光に切換え、又は前記加工用のレーザ光から前記非加工用のレーザ光に切換え、かつ
前記制御手段は、前記非加工用のレーザ光が加工用レーザ光源から出射されているときのみ、前記移動手段を制御して前記レーザ光の照射位置をレーザ加工開始位置まで移動させるようにし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:
Providing a reference position detecting means for detecting a reference position of rotation by the rotating means;
The control means switches and controls the processing laser drive circuit when detecting the reference position, and changes the laser light emitted from the processing laser light source from the non-processing laser light to the processing laser light. Or switching from the processing laser light to the non-processing laser light, and the control means is the moving means only when the non-processing laser light is emitted from the processing laser light source. Is controlled to move the irradiation position of the laser beam to the laser processing start position.
請求項1又は2に記載のレーザ加工装置において、
前記加工用レーザ駆動回路は、前記非加工用のレーザ光の出射から前記加工用のレーザ光の出射への切換え時に前記駆動信号のレベルを過渡的に上昇させて、その後に所定レベルに復帰させるようにし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 processing laser drive circuit transiently increases the level of the drive signal when switching from the emission of the non-processing laser light to the emission of the processing laser light, and then returns to a predetermined level. A laser processing apparatus characterized by being configured as described above.
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、
前記加工ヘッド内に、前記加工用のレーザ光源によるレーザ光が移動する方向において、前記加工用レーザ光源によるレーザ光の照射位置よりも手前位置の加工対象物の表面に余熱用のレーザ光を照射する余熱用レーザ光源をさらに設け、さらに、
前記制御手段による前記加工用レーザ駆動回路に対する前記非加工用のレーザ光の出射から前記加工用のレーザ光の出射への切換えを、前記余熱用のレーザ光の照射位置と前記加工用のレーザ光の照射位置との距離に対応した、前記加工用のレーザ光源によるレーザ光の照射位置の移動時間だけ遅延する遅延回路と、
前記余熱用レーザ光源を駆動するための駆動信号であって、前記制御手段による前記非加工用のレーザ光の出射から前記加工用のレーザ光の出射への切換え時に過渡的に上昇して、それ以外は所定レベルとなる駆動信号を前記余熱用レーザ光源に出力して、前記駆動信号に応じた強度のレーザ光を前記余熱用レーザ光源に出射させる余熱用レーザ駆動回路とを設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
In the direction in which the laser beam from the processing laser light source moves in the processing head, the surface of the object to be processed in front of the laser beam irradiation position by the processing laser light source is irradiated with the preheating laser beam. Further providing a preheating laser light source,
Switching from the emission of the non-machining laser beam to the machining laser beam to the machining laser drive circuit by the control means is performed by changing the irradiation position of the preheating laser beam and the machining laser beam. A delay circuit that delays by the moving time of the irradiation position of the laser beam by the laser light source for processing corresponding to the distance to the irradiation position of
A drive signal for driving the preheating laser light source, which rises transiently when the control means switches from emitting the non-machining laser beam to emitting the machining laser beam; A preheating laser drive circuit is provided that outputs a driving signal at a predetermined level to the preheating laser light source, and emits laser light having an intensity corresponding to the driving signal to the preheating laser light source. Laser processing equipment.
加工対象物をセットするためのセット部と、
前記セット部を回転させる回転手段と、
加工対象物の表面をレーザ加工するためのレーザ光を出射する加工用レーザ光源、前記出射されたレーザ光を集光する対物レンズ、及び前記対物レンズをレーザ光の光軸方向に駆動するフォーカスアクチュエータを含む加工ヘッドと、
加工対象物の表面からの反射光に基づくフォーカスサーボ信号を前記フォーカスアクチュエータに供給することにより前記フォーカスアクチュエータを駆動制御して、前記レーザ光の焦点位置を加工対象物の表面に保つフォーカスサーボ制御回路と、
加工対象物の表面に対する前記レーザ光の照射位置を移動する移動手段とを備えたレーザ加工装置に適用され、
前記移動手段を制御して前記レーザ光の照射位置をレーザ加工開始位置まで移動させる移動工程と、
加工対象物の表面がレーザ加工されない程度に小さな強度の非加工用のレーザ光を前記加工用レーザ光源から出射させて、加工対象物の表面に非加工用のレーザ光を照射する非加工用レーザ光照射工程と、
前記非加工用レーザ光照射工程の後、前記非加工用のレーザ光の強度よりも大きな強度の加工用のレーザ光を前記加工用レーザ光源から出射させて、加工対象物の表面に加工用のレーザ光を照射する加工用レーザ光照射工程と
を含み、前記セット部にセットされた加工対象物の表面をレーザ加工するレーザ加工方法において、
前記非加工用レーザ光照射工程による加工対象物の表面への前記非加工用のレーザ光の照射時に、前記フォーカスサーボ制御回路によるフォーカスサーボ制御に加えて前記フォーカスアクチュエータをオフセット制御して、前記非加工用のレーザ光の入射時における前記対物レンズの焦点距離から前記加工用のレーザ光の入射時における前記対物レンズの焦点距離への変化分に対応した距離だけ、前記レーザ光の焦点位置を加工対象物の表面からずらすオフセット工程と、
前記加工用レーザ光照射工程による前記非加工用のレーザ光の照射から前記加工用のレーザ光の照射への切換え時に、前記フォーカスアクチュエータに対するオフセット制御を解除して、前記レーザ光の焦点位置を加工対象物の表面に一致させるオフセット解除工程とを含むことを特徴とするレーザ加工方法。
A set part for setting a workpiece;
Rotating means for rotating the set unit;
A processing laser light source that emits laser light for laser processing the surface of a workpiece, an objective lens that condenses the emitted laser light, and a focus actuator that drives the objective lens in the optical axis direction of the laser light A processing head including:
A focus servo control circuit that drives and controls the focus actuator by supplying a focus servo signal based on reflected light from the surface of the workpiece to the focus actuator and maintains the focal position of the laser beam on the surface of the workpiece When,
Applied to a laser processing apparatus comprising a moving means for moving the irradiation position of the laser beam on the surface of the workpiece;
A moving step of controlling the moving means to move the irradiation position of the laser beam to a laser processing start position;
A non-machining laser that emits non-machining laser light from the machining laser light source so that the surface of the machining target is not laser-processed so that the non-machining laser light is emitted from the machining laser light source. A light irradiation process;
After the non-processing laser light irradiation step, a processing laser light having an intensity greater than the intensity of the non-processing laser light is emitted from the processing laser light source, and is applied to the surface of the processing object. A laser processing method for performing laser processing on a surface of a processing target set in the set portion, including a processing laser light irradiation step for irradiating laser light,
When the non-machining laser light is irradiated onto the surface of the workpiece by the non-machining laser light irradiation step, the focus actuator is offset controlled in addition to the focus servo control by the focus servo control circuit, and the non-processing laser light is irradiated. The focal position of the laser beam is processed by a distance corresponding to the change from the focal length of the objective lens when the processing laser beam is incident to the focal length of the objective lens when the processing laser beam is incident. An offset process for shifting from the surface of the object;
When switching from the non-processing laser light irradiation to the processing laser light irradiation in the processing laser light irradiation step, the offset control for the focus actuator is canceled and the focal position of the laser light is processed. A laser processing method comprising: an offset canceling step for matching with a surface of an object.
請求項5に記載のレーザ加工方法において、
前記加工用レーザ照射工程による前記非加工用のレーザ光の照射から前記加工用のレーザ光の照射への切換え時に、前記加工用のレーザ光の強度を過渡的に上昇させて、その後に所定レベルの強度に復帰させるようにしたことを特徴とするレーザ加工方法。
In the laser processing method of Claim 5,
When switching from the irradiation of the non-processing laser beam to the irradiation of the processing laser beam in the processing laser irradiation step, the intensity of the processing laser beam is transiently increased, and then a predetermined level. The laser processing method is characterized in that it is restored to the strength of.
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