JP2010194554A - Laser beam machining apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はレーザ加工技術に係り、特に、レーザビームを複数本に分岐させることにより、ワーク上に複数の加工ラインを同時に形成するレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing technique, and more particularly to a laser processing apparatus that simultaneously forms a plurality of processing lines on a workpiece by branching a laser beam into a plurality of laser beams.
レーザ加工の効率化を図るため、レーザ発振器から出射されたレーザビームを光学素子を用いて複数に分岐させ、ワーク上の複数箇所に同時照射することが以前より行われている。例えば、特許文献1の第3図においては、全反射ミラーと半透過ミラーを組み合わせることにより、2台のレーザ発振器からそれぞれ出射されたレーザビームを、8本のレーザビームに分岐する技術が開示されている。
この結果、比較的長尺なローラの表面に対して、レーザビームを一度に広範囲に照射することが可能となり、ローラ表面の皮膜除去作業を効率化させることができる。
As a result, it is possible to irradiate the surface of the relatively long roller with a laser beam over a wide range at a time, and the film removal operation on the roller surface can be made efficient.
この従来技術の場合、加工目的がローラ上の表面に付着した有機性皮膜を除去することにあるため、上記のようにレーザビームを複数本に分岐させ、そのままローラの表面に集光させれば事足りる。
これに対し、平面的なワークの表面にレーザビームを照射し、多数本の加工ラインを高精度で形成する加工が存在している(例えば、絶縁基板の表面全域に導電膜を被着形成させたワークに対してレーザビームを照射し、導電膜を線状に除去する加工等)。
このような加工に対しても、1本のレーザビームを複数本に分岐させ、同時に照射する技術を応用することにより、加工効率を向上させることが期待できる。
In the case of this prior art, the purpose of processing is to remove the organic film adhering to the surface on the roller. Therefore, if the laser beam is branched into a plurality of beams as described above, and condensed directly on the surface of the roller. That's enough.
On the other hand, there is a process in which a laser beam is irradiated onto the surface of a planar workpiece and a large number of processing lines are formed with high accuracy (for example, a conductive film is deposited on the entire surface of an insulating substrate). For example, the work piece is irradiated with a laser beam to remove the conductive film into a linear shape).
Even for such processing, it is expected that the processing efficiency can be improved by applying a technique in which one laser beam is branched into a plurality of beams and irradiated simultaneously.
しかしながら、このような加工の場合、加工対象ライン間のピッチが異なる場合が多く、また加工対象ラインの寸法や位置も一様でない場合が多いため、レーザビームを単純に複数本に分岐し、そのままワーク表面に照射するだけでは使い物にならなかった。
もちろん、特許文献2の図6に開示されているように、分岐ビーム毎に専用のガルバノスキャナを用意すれば、それぞれの照射位置を独立して制御可能となるが、この場合には装置構成の大型化や複雑化が避けられない。
However, in such processing, the pitch between processing target lines is often different, and the size and position of the processing target lines are often not uniform. Simply irradiating the work surface did not make it useful.
Of course, as disclosed in FIG. 6 of
この発明は、従来技術が抱えていた上記の問題を解決するために案出されたものであり、レーザビームを複数本に分岐させ、各分岐ビームを用いて同時加工を行う多軸同時加工技術に改良を加えることにより、ワークの表面にピッチや寸法、位置が一様でない複数本の加工ラインを、効率よく形成することが可能なレーザ加工技術の提供を目的としている。 The present invention has been devised to solve the above-described problems of the prior art, and is a multi-axis simultaneous machining technique in which a laser beam is branched into a plurality of beams and simultaneous machining is performed using each branched beam. An object of the present invention is to provide a laser processing technique that can efficiently form a plurality of processing lines with non-uniform pitches, dimensions, and positions on the surface of a workpiece by making improvements.
上記の目的を達成するため、この発明に係るレーザ加工装置は、レーザ発振器から出射されたレーザビームを複数本のビームに分岐するビーム分岐手段と、各分岐ビーム間のピッチを、所定の範囲内で調整するピッチ調整手段と、各分岐ビームが通過する光路の開/閉を切り替えるシャッタ装置と、ワークに対する各分岐ビームの照射位置を、XY方向に相対的に移動させる照射位置移動手段と、上記レーザ発振器のON/OFF、上記ピッチ調整手段による分岐ビーム間のピッチ調整、上記シャッタ装置による光路の開閉、上記照射位置移動手段による照射位置の移動を制御する制御手段と、複数の加工対象ラインが記述されたCADデータを取り込み、各加工対象ラインの寸法及び位置と、各加工対象ライン間のピッチを算出する手段と、各加工対象ラインの寸法、位置、各加工対象ライン間のピッチ、分岐ビームの本数、分岐ビーム間のピッチ可変範囲に基づいて、同時加工すべき加工対象ラインの組合せを選択し、各組合せを同時加工グループとして設定する手段と、同時加工グループ単位で、分岐ビームの中の少なくとも一つの加工開始時点における位置情報と、加工終了時点における位置情報と、各分岐ビーム間のピッチ情報と、加工中に閉塞すべきシャッタの特定情報を求め、これらの情報を含む制御プログラムを生成する手段と、上記制御手段にこの制御プログラムを送信する手段とを備え、上記制御手段は、この制御プログラムに基づいて、上記レーザ発振器のON/OFF、上記ピッチ調整手段による分岐ビーム間のピッチ調整、上記シャッタ装置による光路の開閉、照射位置移動手段による照射位置の移動を制御することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a laser processing apparatus according to the present invention includes a beam branching unit for branching a laser beam emitted from a laser oscillator into a plurality of beams, and a pitch between the branched beams within a predetermined range. A pitch adjusting means for adjusting the position, a shutter device for switching the opening and closing of the optical path through which each branched beam passes, an irradiation position moving means for relatively moving the irradiation position of each branched beam on the workpiece in the XY direction, and the above A laser oscillator ON / OFF, a pitch adjustment between branched beams by the pitch adjusting means, an optical path opening / closing by the shutter device, a control means for controlling movement of an irradiation position by the irradiation position moving means, and a plurality of processing target lines. Means to import the described CAD data, calculate the size and position of each machining target line, the pitch between each machining target line, and each machining target Select the combination of machining target lines to be processed at the same time based on the dimensions of the in, the position, the pitch between each machining target line, the number of branch beams, and the pitch variable range between the branch beams. Means to be set, position information at the start of processing of at least one of the branched beams, position information at the end of processing, pitch information between each branched beam, and block during processing, in units of simultaneous processing groups Means for obtaining shutter specific information and generating a control program including the information, and means for transmitting the control program to the control means, the control means based on the control program, the laser oscillator ON / OFF, pitch adjustment between branched beams by the pitch adjusting means, opening / closing of the optical path by the shutter device, movement of irradiation position It is characterized by controlling the movement of the irradiation position by stage.
この発明に係るレーザ加工装置にあっては、各加工対象ラインの寸法、位置、加工対象ライン間のピッチ、分岐ビームの本数、可変ピッチ範囲に基づいて、同時加工が可能な加工対象ラインの組合せが求められ、同時加工グループとして認定される。また、各グループ単位で、加工開始時の位置情報と、加工終了時の位置情報、加工時のピッチ情報、閉塞するシャッタ装置の特定情報が求められ、これらを反映させた制御プログラムが生成される。そして、この制御プログラムに従って実際のレーザ加工が実行される仕組みを備えている。
すなわち、装置構成としては、既存の装置に対して各分岐ビーム間のピッチを調整する機構を設けるだけで済み、あとはCADデータに基づいて加工対象ラインの構成を事前に分析し、同時加工が可能な加工対象ラインを同時加工グループとしてまとめておき、グループ毎に加工条件を設定し、これらを反映させた制御プログラムを生成することにより、多様な加工対象ラインを有するワークに対し、極めて効率的な加工を行うことが可能となる。
In the laser processing apparatus according to the present invention, combinations of processing target lines that can be simultaneously processed based on the dimensions and positions of the processing target lines, the pitch between the processing target lines, the number of branch beams, and the variable pitch range. Is required and certified as a simultaneous processing group. Further, for each group, position information at the start of processing, position information at the end of processing, pitch information at the time of processing, and specific information of the shutter device to be closed are obtained, and a control program reflecting these is generated. . A mechanism is provided in which actual laser processing is executed according to this control program.
In other words, as the device configuration, it is only necessary to provide a mechanism for adjusting the pitch between each branch beam to the existing device, and then the configuration of the processing target line is analyzed in advance based on the CAD data, and simultaneous processing is possible. Possible machining target lines are grouped as simultaneous machining groups, machining conditions are set for each group, and a control program that reflects these is generated, making it extremely efficient for workpieces with various machining target lines. Can be processed.
図1は、この発明に係るレーザ加工装置10の基本構成を示す模式図であり、レーザヘッド12と、レーザ発振器14と、制御部16と、PC18と、テーブル20とを備えている。
テーブル20上には、平板状のワーク22が載置されている。このワーク22は、例えば絶縁基板24の表面に導電性の薄膜26が被着形成されたものよりなる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a
On the table 20, a
上記レーザヘッド12は、リニアサーボモータ28上に載置されており、リニアガイドに沿ってY方向に往復移動できるように設置されている。
またテーブル20も、図示は省略したが、同じくリニアサーボモータ上に載置されており、リニアガイドに沿ってX方向に往復移動できるように設置されている。
レーザヘッド12側のリニアサーボモータ28及びテーブル20側のリニアサーボモータが、請求項の「照射位置移動手段」に該当する。
The
Although not shown, the table 20 is also placed on a linear servo motor, and is installed so as to reciprocate in the X direction along the linear guide.
The
レーザヘッド12は、図2に示すように、直方体形状のケーシング30と、ケーシング30の内部に配置固定された横長の固定プレート31と、この固定プレート31に取り付けられた4枚の縦長の分岐用プレート32〜35とを備えている。
ケーシング30の底面側には、レーザビーム通過用の開放部36が設けられている。また、ケーシング30の側面には、レーザビーム導入用の開口部37が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
An
各分岐用プレートの中、左端に配置された第1の分岐用プレート32には、その表面側に第1の全反射ミラー38と、第1のシャッタ装置39と、第1の加工レンズ40が配置固定されている。
また、第2の分岐用プレート33には、その表面側に第1のビームスプリッタ41と、第2のシャッタ装置42と、第2の加工レンズ43が配置固定されている。
第3の分岐用プレート34には、その表面側に第2のビームスプリッタ44と、第1の偏光板45と、第3のビームスプリッタ46と、第3のシャッタ装置47と、第3の加工レンズ48が配置固定されている。
第4の分岐用プレート35には、その表面側に第2の偏光板49と、第2の全反射ミラー50と、第4のシャッタ装置51と、第4の加工レンズ52が配置固定されている。
第2の分岐用プレート33と第3の分岐用プレート34との間には、第3の偏光板53が配置固定されている。
The
Further, a
The
On the surface of the
A third polarizing
第1の分岐用プレート32は、その背面側が固定プレート31の表面に固着されているのに対し、第2の分岐用プレート33、第3の分岐用プレート34、第4の分岐用プレート35は、それぞれ背面側に設けられたリニアサーボモータ54により、固定プレート31に対して一定の可動範囲内で横方向にスライド可能に取り付けられている。
このリニアサーボモータ54が、請求項の「ピッチ調整手段」に該当する。
The
The
第1のシャッタ装置39、第2のシャッタ装置42、第3のシャッタ装置47及び第4のシャッタ装置51は、それぞれソレノイドの駆動によって遮光板が開閉し、レーザビームの光路を開閉する機能を備えている。
The
第1のビームスプリッタ41、第2のビームスプリッタ44及び第3のビームスプリッタ46は、約50%の光束を透過すると共に、残り50%の光束を反射する機能を備えている。
The first beam splitter 41, the second beam splitter 44, and the
第1の偏光板45、第2の偏光板49及び第3の偏光板53は、それぞれ第3のビームスプリッタ46、第2のビームスプリッタ44、第1のビームスプリッタ41の直前に配置され、回転可能に取り付けられている。これらの偏光板はλ/4及びλ/2板よりなり、それぞれを適当な角度で回転させることにより、ビームスプリッタによって分岐されたレーザビームのバランスを調整することができる。
The first polarizing
レーザ発振器14から出射されたレーザビームLBは、 第3の全反射ミラー55で反射され、レーザヘッド12の開口部37からケーシング30内に進入する。
そして、第2の偏光板49を通過したレーザビームLBは、第2のビームスプリッタ44によって2つに分岐される。
The laser beam LB emitted from the
Then, the laser beam LB that has passed through the second polarizing
まず、第2のビームスプリッタ44を透過した分岐ビームは、第1のビームスプリッタ41に入射し、さらに2つのビームに分岐される。
すなわち、第1のビームスプリッタ41を透過した第1の分岐ビームB1は、第1の全反射ミラー38によって下方向に反射され、第1のシャッタ装置39が「開」の状態にある場合にはこれを通過して第1の加工レンズ40に到達し、そこで集光されてワーク22の表面に照射される。
また、第1のビームスプリッタ41によって下方向に反射された第2の分岐ビームB2は、第2のシャッタ装置42に入射し、これが「開」の状態にある場合にはそのまま第2の加工レンズ43に到達し、ワーク22の表面に照射される。
First, the branched beam that has passed through the
That is, when the first branched beam B1 transmitted through the
Further, the second branched beam B2 reflected downward by the
一方、第2のビームスプリッタ44によって下方向に反射された分岐ビームは、第3のビームスプリッタ46に入射し、さらに2つのビームに分岐される。
すなわち、第3のビームスプリッタ46を通過した第3の分岐ビームB3は、第3のシャッタ装置47に入射し、これが「開」の状態にある場合にはそのまま第3の加工レンズ48に到達し、ワーク22の表面に照射される。
また、第3のビームスプリッタ46によって水平方向に反射された第4の分岐ビームB4は、第2の全反射ミラー50によって下方向に反射され、第4のシャッタ装置51が「開」の状態にある場合にはこれを通過して第4の加工レンズ52に到達し、ワーク22の表面に照射される。
On the other hand, the branched beam reflected downward by the
That is, the third branched beam B3 that has passed through the
Further, the fourth branched beam B4 reflected in the horizontal direction by the
制御部16はNC装置(Numerical Control unit)よりなり、与えられた制御プログラムに従って制御用信号を生成し、レーザ発振器14やレーザヘッド12、テーブル20に出力する機能を備えている。
以下に、制御部16による制御内容を例示する。
(1)レーザ発振器14のON/OFF、出力レベル、発振形態(PW/パルス)の制御
(2)レーザヘッド12のY方向への往復移動(リニアサーボモータ28の駆動制御)
(3)第2の分岐用プレート33、第3の分岐用プレート34及び第4の分岐用プレート35の位置調整用のリニアサーボモータ54の駆動(分岐ビーム間のピッチの調整)
(4)第1のシャッタ装置39、第2のシャッタ装置42、第3のシャッタ装置47及び第4のシャッタ装置51の開閉制御
(5)テーブル20のX方向への往復移動(リニアサーボモータの駆動制御)
The
Below, the control content by the
(1) ON / OFF of
(2) Reciprocating movement of
(3) Driving the
(4) Opening / closing control of the
(5) Reciprocating movement of table 20 in the X direction (linear servo motor drive control)
PC18内には、ワーク22上に形成すべき加工対象ラインが描画されたCADデータと、このCADデータに基づいて制御部16用の上記制御プログラムを自動生成する機能を備えた専用のアプリケーションプログラムが搭載されている。
以下、図3のフローチャートに従い、この専用アプリケーションプログラムに従って動作するPC18の処理手順を説明する。
In the
The processing procedure of the
まずPC18は、そのハードディスク内に格納されたCADデータのファイルを読み込み、その中に記述された加工対象ラインの始点(XY座標)と終点(XY座標)を取得する(S10)。
つぎにPC18は、加工対象ラインの始点及び終点に基づいて、各加工対象ラインのX方向の寸法(長さ)、X方向の位置、加工対象ライン間のピッチを算出する(S12)。
First, the
Next, the
つぎにPC18は、各加工対象ラインついて、同時加工すべきグループを設定する(S14)。
このグループ化に際しては、以下のロジック(ルール)が適用される。
(1)X方向の寸法及び位置が同じ加工対象ライン間で同一グループを形成する。
(2)X方向の寸法及び位置が同じ加工対象ライン間では、レーザヘッド12の各分岐ビームの本数及び可動範囲(ピッチの調整可能範囲)内に収まるか否かでグループ化の可否を判断する。
(3)各分岐ビームの可動範囲内にグループ化が可能な複数の組合せが存在する場合には、加工ピッチが同じになる組合せを優先的に選択する。
Next, the
In this grouping, the following logic (rule) is applied.
(1) The same group is formed between processing target lines having the same dimension and position in the X direction.
(2) Whether or not grouping is possible is determined based on the number of each branch beam of the
(3) When there are a plurality of combinations that can be grouped within the movable range of each branch beam, a combination having the same processing pitch is preferentially selected.
例えば図4に示すように、CADデータ中にL01〜L14の計14本の加工対象ラインが記述されていた場合に、PC18は以下のようにしてG1〜G5の5つの同時加工グループを認定する。
まず、加工対象ラインL01はX方向の寸法が他の加工対象ラインよりも長いため、1本で独立の加工グループと認定され、グループIDのG1が付与される。
また、L13及びL14は、L02〜L12と同じ寸法であるが、X方向の位置(始点及び終点のX座標)が異なるため、2本で独立の加工グループと認定され、グループIDのG5が付与される。
For example, as shown in FIG. 4, when a total of 14 machining target lines L01 to L14 are described in the CAD data, the
First, since the processing target line L01 has a longer dimension in the X direction than other processing target lines, one processing line is recognized as an independent processing group, and a group ID G1 is given.
L13 and L14 have the same dimensions as L02 to L12, but the X-direction position (X coordinate of the start point and end point) is different, so two are recognized as independent processing groups, and the group ID G5 is given. Is done.
残りのL02〜L12に関しては、X方向の寸法及び位置が共通であるため、レーザヘッド12から出射される分岐ビームB1〜B4の可動範囲を考慮してグルーピングされる。
まず、L02、L05、L08、L11の組合せが、分岐ビームB1〜B4の可動範囲に収まり、加工ピッチも同じとなる組合せであるため、PC18によってG2のグループIDが付与される。
同様に、L03、L06、L09、L12の組合せが、分岐ビームB1〜B4の可動範囲に収まり、加工ピッチも同じとなる組合せであるため、PC18によってG3のグループIDが付与される。
さらに、L04、L07、L10の組合せが、分岐ビームB1〜B3の可動範囲に収まり、加工ピッチも同じとなる組合せであるため、PC18によってG4のグループIDが付与される。
The remaining L02 to L12 are grouped in consideration of the movable range of the branched beams B1 to B4 emitted from the
First, since the combination of L02, L05, L08, and L11 is a combination that falls within the movable range of the branched beams B1 to B4 and has the same processing pitch, the group ID of G2 is assigned by the
Similarly, since the combination of L03, L06, L09, and L12 is a combination that falls within the movable range of the branched beams B1 to B4 and has the same processing pitch, the group ID of G3 is given by the
Further, since the combination of L04, L07, and L10 is a combination that falls within the movable range of the branched beams B1 to B3 and has the same processing pitch, the group ID of G4 is assigned by the
上記のグループIDは、そのまま加工の順番を表している。
すなわち、L01は加工の起点となる図面左端の上部に存在するため、最も若いIDであるG1が付与されている。つぎに、レーザヘッド12がY方向に移動するに連れて、G2、G3、G4、G5のように大きな数のIDが割り振られている。
The above group ID represents the processing order as it is.
That is, since L01 exists at the upper left part of the drawing, which is the starting point of processing, G1 which is the youngest ID is assigned. Next, as the
上記のグループ化の後、あるいはグループ化と並行して、各グループの加工条件(パラメータ)がPC18によって算出される(S16)。
以下に、加工条件の具体例を示す。
(1)基準となる第1の分岐ビームB1の、レーザ照射開始時における位置(加工開始点)
(2)第1の分岐ビームB1の、レーザ照射終了時における位置(加工終了点)
(3)レーザ照射開始時における各分岐ビーム間のピッチ(加工ピッチ)
(4)レーザ照射時に遮蔽されるべきシャッタ装置の特定情報
After the above grouping or in parallel with the grouping, the processing conditions (parameters) of each group are calculated by the PC 18 (S16).
Specific examples of processing conditions are shown below.
(1) Position at the start of laser irradiation of the first branch beam B1 as a reference (processing start point)
(2) Position of the first branched beam B1 at the end of laser irradiation (processing end point)
(3) Pitch between each branched beam at the start of laser irradiation (machining pitch)
(4) Specific information of the shutter device to be shielded during laser irradiation
PC18は、上記の算出結果、すなわち各グループの構成、加工順位、加工条件を反映させた制御用プログラムを自動生成した後(S18)、この制御用プログラムのファイルをハードディスクの所定の領域に登録する(S20)。
つぎにPC18は、制御用プログラムを制御部16にアップロードする(S22)。
制御部16は、この制御プログラムに従い、レーザ加工を実行する。
The
Next, the
The
以下、このレーザ加工装置10を用いた加工方法について説明する。
まず、加工グループG1に対する加工を行う際には、レーザヘッド12及びテーブル20が必要方向に必要量移動し、基準となる第1の分岐ビームB1の照射位置を、加工対象ラインL01の加工開始点に合わせる。
この際、図5に示すように、第1のシャッタ装置39のみが「開」となり、他のシャッタ装置は「閉」となされている。
ここで、レーザ発振器14からレーザビームBLが出射されると、第2のビームスプリッタ44及び第1のビームスプリッタ41によって1/4に分割された第1の分岐ビームB1が、第1の分岐用プレート32に搭載された第1の加工レンズ40で集光され、加工対象ラインL01の加工開始点に入射する。この状態で、テーブル20が図4の紙面下方向に移動することにより、加工対象ラインL01に対する加工が実行される。
Hereinafter, a processing method using the
First, when performing processing on the processing group G1, the
At this time, as shown in FIG. 5, only the
Here, when the laser beam BL is emitted from the
第1の分岐ビームB1の照射位置がL01の加工終了点に達した時点で、レーザ発振器14からのレーザビームBLの出射が停止され、同時にレーザヘッド12及びテーブル20が必要方向に必要量移動し、第1の分岐ビームB1の照射位置が次の加工グループG2に属する加工対象ラインL02の加工開始点に合わせられる。
When the irradiation position of the first branch beam B1 reaches the processing end point of L01, the emission of the laser beam BL from the
この際、図2に示したように、全ての分岐用プレートに搭載されたシャッタ装置が「開」となされている。また、第2の分岐用プレート33〜第4の分岐用プレート35が必要方向に必要量スライドし、それぞれの分岐ビームB2, B3, B4の照射位置がL05, L08, L11の加工開始点に合わせられる。
At this time, as shown in FIG. 2, the shutter devices mounted on all the branching plates are “open”. Further, the
ここで、レーザ発振器14からレーザビームLBが出射されると、第2のビームスプリッタ44、第1のビームスプリッタ41及び第3のビームスプリッタ46によって1/4に分割された分岐ビームB1〜B4が、それぞれ第1の加工レンズ40〜第4の加工レンズ52で集光され、加工対象ラインL02, L05, L08, L11の加工開始点に入射する。この状態で、テーブル20が図4の紙面上方向に移動することにより、加工対象ラインL02, L05, L08, L11に対する加工が実行される。
Here, when the laser beam LB is emitted from the
第1の分岐ビームB1の照射位置がL02の加工終了点に達した時点で、レーザ発振器14からのレーザビームLBの出射が停止され、同時にレーザヘッド12及びテーブル20が必要方向に必要量移動し、第1の分岐ビームB1の照射位置が次の加工グループG3に属する加工対象ラインL03の加工開始点に合わせられる。
When the irradiation position of the first branch beam B1 reaches the processing end point of L02, the emission of the laser beam LB from the
この場合も、図2に示したように、全ての分岐用プレートに搭載されたシャッタ装置が「開」となされている。また、各加工対象ライン間のピッチに変更はないため、第2の分岐用プレート33〜第4の分岐用プレート35の移動によるピッチの調整を行わなくても、それぞれの照射位置がL06, L09, L12の加工開始点に合致している。
Also in this case, as shown in FIG. 2, the shutter devices mounted on all the branching plates are “open”. Further, since there is no change in the pitch between the lines to be processed, each irradiation position is L06, L09 without adjusting the pitch by moving the second branching
ここで、レーザ発振器14からレーザビームLBが出射されると、第2のビームスプリッタ44、第1のビームスプリッタ41及び第3のビームスプリッタ46によって1/4に分割された分岐ビームB1〜B4が、それぞれ第1の加工レンズ40〜第4の加工レンズ52で集光され、加工対象ラインL03, L06, L09, L12の加工開始点に入射する。この状態で、テーブル20が図4の紙面下方向に移動することにより、加工対象ラインL03, L06, L09, L12に対する加工が実行される。
Here, when the laser beam LB is emitted from the
第1の分岐ビームB1の照射位置がL03の加工終了点に達した時点で、レーザ発振器14からのレーザビームLBの出射が停止され、同時にレーザヘッド12及びテーブル20が必要方向に必要量移動し、第1の分岐ビームB1の照射位置が次の加工グループG4に属する加工対象ラインL04の加工開始点に合わせられる。
When the irradiation position of the first branch beam B1 reaches the processing end point of L03, the emission of the laser beam LB from the
この場合、図6に示すように、第4のシャッタ装置51のみが「閉」となされ、他のシャッタ装置は「開」となされている。また、各加工対象ライン間のピッチに変更はないため、第2の分岐用プレート33及び第3の分岐用プレート34の移動による分岐ビーム間のピッチの調整を行わなくても、それぞれの照射位置がL07, L10の加工開始点に合致している。
In this case, as shown in FIG. 6, only the
ここで、レーザ発振器14からレーザビームLBが出射されると、第2のビームスプリッタ44、第1のビームスプリッタ41及び第3のビームスプリッタ46によって1/4に分割された分岐ビームB1〜B3が、加工対象ラインL04, L07, L10の加工開始点に入射する。この状態で、テーブル20が図4の紙面上方向に移動することにより、加工対象ラインL04, L07, L10に対する加工が実行される。
Here, when the laser beam LB is emitted from the
第1の分岐ビームB1の照射位置が、L04の加工終了点に達した時点で、レーザ発振器14からのレーザビームLBの出射が停止され、同時にレーザヘッド12及びテーブル20が必要方向に必要量移動し、第1の分岐ビームB1の照射位置が次の加工グループG5に属する加工対象ラインL13の加工開始点に合わせられる。
When the irradiation position of the first branch beam B1 reaches the processing end point of L04, the emission of the laser beam LB from the
この場合、図7に示すように、第1のシャッタ装置39及び第2のシャッタ装置42が「開」となされ、第3のシャッタ装置47及び第4のシャッタ装置51が「閉」となされている。また、各加工対象ライン間のピッチに変更はないため、第2の分岐用プレートの移動によるピッチの調整を行わなくても、第2の分岐ビームB2の照射位置は、L14の加工開始点に合致している。
In this case, as shown in FIG. 7, the
ここで、レーザ発振器14からレーザビームLBが出射されると、第2のビームスプリッタ44、第1のビームスプリッタ41及び第3のビームスプリッタ46によって分割された第1の分岐ビームB1及び第2の分岐ビームB2が、加工対象ラインL13, L14の加工開始点に入射する。この状態で、テーブル20が紙面下方向に移動することにより、加工対象ラインL13, L14に対する加工が実行される。
Here, when the laser beam LB is emitted from the
上記のように、このレーザ加工装置10にあっては、CADデータ中に寸法や位置、ピッチの異なる様々なパターンの加工対象ラインが含まれていても、予め寸法及び位置が共通で同時加工が可能な加工対象ライン同士をグルーピング候補として絞り込み、つぎに分岐ビームの本数及び分岐ビーム間の可動ピッチ範囲に基づいて具体的な同時加工グループを設定するようにしているため、極めて効率的な多軸同時加工が可能となる。
As described above, in the
上記においては、レーザ発振器14から出射されたレーザビームを、第1のビームスプリッタ41、第2のビームスプリッタ44及び第3のビームスプリッタ46を用いて4分割する例を示したが、この発明はこれに限定されるものではなく、2以上の分岐ビームを生成する機構を備えたレーザ加工装置に広く応用可能である。
In the above, an example in which the laser beam emitted from the
また図4においては、一つのCADデータ中に、X方向の寸法及び位置、Y方向のピッチが異なる複数種類の加工対象ラインが含まれている例を示したが、一つのCADデータ中にはX方向の寸法及び位置、Y方向のピッチが共通する加工対象ラインのみが含まれているが、ワークに応じて異なる寸法、位置、ピッチの加工対象ラインに沿って加工を行う必要があるケースについても、本発明は適用可能である。
このような場合には、予め複数のCADデータに基づいて複数の制御用プログラムを生成し、制御部16にアップロードしておき、ワークを交換する際に制御用プログラムを切り替えるようにすればよい。
FIG. 4 shows an example in which one type of CAD data includes a plurality of types of machining target lines having different dimensions and positions in the X direction and different pitches in the Y direction. About the case where it is necessary to perform machining along the machining target line with different dimensions, position, and pitch depending on the workpiece, although only the machining target line with the same size and position in the X direction and the pitch in the Y direction is included. However, the present invention is applicable.
In such a case, a plurality of control programs may be generated in advance based on a plurality of CAD data, uploaded to the
10 レーザ加工装置
12 レーザヘッド
14 レーザ発振器
16 制御部
18 PC
20 テーブル
22 ワーク
26 薄膜
28 リニアサーボモータ
30 ケーシング
31 固定プレート
32 第1の分岐用プレート
33 第2の分岐用プレート
34 第3の分岐用プレート
35 第4の分岐用プレート
36 開放部
37 開口部
38 第1の全反射ミラー
39 第1のシャッタ装置
40 第1の加工レンズ
41 第1のビームスプリッタ
42 第2のシャッタ装置
43 第2の加工レンズ
44 第2のビームスプリッタ
45 第1の偏光板
46 第3のビームスプリッタ
47 第3のシャッタ装置
48 第3の加工レンズ
49 第2の偏光板
50 第2の全反射ミラー
51 第4のシャッタ装置
52 第4の加工レンズ
53 第3の偏光板
54 リニアサーボモータ
55 第3の全反射ミラー
LB レーザビーム
B1 第1の分岐ビーム
B2 第2の分岐ビーム
B3 第3の分岐ビーム
B4 第4の分岐ビーム
G1 加工グループ
G2 加工グループ
G3 加工グループ
G4 加工グループ
G5 加工グループ
L01〜L14 加工対象ライン
10 Laser processing equipment
12 Laser head
14 Laser oscillator
16 Control unit
18 PC
20 tables
22 Workpiece
26 Thin film
28 Linear servo motor
30 casing
31 Fixing plate
32 First branch plate
33 Second branch plate
34 Third branch plate
35 Fourth branch plate
36 Opening area
37 opening
38 First total reflection mirror
39 First shutter device
40 First processing lens
41 First beam splitter
42 Second shutter device
43 Second processing lens
44 Second beam splitter
45 First polarizing plate
46 Third beam splitter
47 Third shutter device
48 Third processing lens
49 Second Polarizer
50 Second total reflection mirror
51 Fourth shutter device
52 Fourth processing lens
53 Third Polarizer
54 Linear servo motor
55 Third total reflection mirror
LB laser beam
B1 First branch beam
B2 Second branch beam
B3 Third branch beam
B4 Fourth branch beam
G1 processing group
G2 processing group
G3 processing group
G4 processing group
G5 processing group
L01 to L14 Processed line
Claims (1)
各分岐ビーム間のピッチを、所定の範囲内で加減するピッチ調整手段と、
各分岐ビームが通過する光路の開閉を切り替えるシャッタ装置と、
ワークに対する各分岐ビームの照射位置を、XY方向に相対的に移動させる照射位置移動手段と、
上記レーザ発振器のON/OFF、上記ピッチ調整手段による分岐ビーム間のピッチ調整、上記シャッタ装置による光路の開閉、上記照射位置移動手段による照射位置の移動を制御する制御手段と、
複数の加工対象ラインが記述されたCADデータを取り込み、各加工対象ラインの寸法及び位置と、各加工対象ライン間のピッチを算出する手段と、
各加工対象ラインの寸法、位置、各加工対象ライン間のピッチ、分岐ビームの本数、分岐ビーム間のピッチ調整可能範囲に基づいて、同時加工すべき加工対象ラインの組合せを選択し、各組合せを同時加工グループとして設定する手段と、
同時加工グループ単位で、分岐ビームの中の少なくとも一つの加工開始時点における位置情報と、加工終了時点における位置情報と、各分岐ビーム間のピッチ情報と、加工中に閉塞すべきシャッタ装置の特定情報を求め、これらの情報を含む制御プログラムを生成する手段と、
上記制御手段にこの制御プログラムを送信する手段とを備え、
上記制御手段は、この制御プログラムに基づいて、上記レーザ発振器のON/OFF、上記ピッチ調整手段による分岐ビーム間のピッチ調整、上記シャッタ装置による光路の開閉、照射位置移動手段による照射位置の移動を制御することを特徴とするレーザ加工装置。 Beam branching means for branching the laser beam emitted from the laser oscillator into a plurality of beams;
Pitch adjusting means for adjusting the pitch between the branched beams within a predetermined range;
A shutter device that switches between opening and closing an optical path through which each branched beam passes;
An irradiation position moving means for relatively moving the irradiation position of each branch beam on the workpiece in the XY direction;
Control means for controlling ON / OFF of the laser oscillator, pitch adjustment between the branched beams by the pitch adjusting means, opening and closing of the optical path by the shutter device, movement of the irradiation position by the irradiation position moving means,
Means for taking in CAD data describing a plurality of machining target lines, calculating the dimensions and positions of each machining target line, and the pitch between each machining target line;
Based on the size and position of each processing target line, the pitch between each processing target line, the number of branch beams, and the adjustable range of pitch between branch beams, select the combination of processing target lines to be processed simultaneously. Means for setting as a simultaneous machining group;
Position information at the start of processing of at least one of the branched beams, position information at the end of processing, pitch information between the branched beams, and specific information of the shutter device to be closed during processing in units of simultaneous processing groups Means for generating a control program including these pieces of information,
Means for transmitting the control program to the control means,
Based on the control program, the control means turns on / off the laser oscillator, adjusts the pitch between the branched beams by the pitch adjusting means, opens and closes the optical path by the shutter device, and moves the irradiation position by the irradiation position moving means. A laser processing apparatus characterized by controlling.
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