JP2012148317A - レーザー加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 レーザー光Lを生成するレーザー生成手段と、レーザー光LをワークWに向けて反射させる走査用ミラー471と、走査用ミラー471の回動位置を指定する位置制御信号Vrを生成する位置制御手段と、走査用ミラー471の回動位置を検出し、位置検出信号Vposを生成する角度センサ75と、位置制御信号Vr及び位置検出信号Vposに基づいて、走査用ミラー471の回動位置に応じた制御偏差を求める位置偏差信号生成部71と、制御偏差に基づいて、走査用ミラー471を回動させるミラー駆動部72,73,472と、制御偏差に基づいて、ミラー駆動部の故障検出を行う故障検出部475により構成される。
【選択図】 図4
Description
図1は、本発明の実施の形態によるレーザー加工装置を含むレーザーマーキングシステム1の概略構成の一例を示したシステム図であり、レーザー加工装置の一例としてレーザーマーカ20が示されている。このレーザーマーキングシステム1は、レーザー光Lを照射してワークWを加工するレーザーマーカ20と、その加工条件を編集するための端末装置10とにより構成される。また、レーザーマーカ20は、レーザー光Lの生成及び走査を行うマーカヘッド21と、マーカヘッド21の動作制御を行うマーカコントローラ22とからなる。
図2は、図1のレーザーマーカ20の詳細構成を示したブロック図であり、マーカヘッド21及びマーカコントローラ22の内部構成の一例が示されている。
マーカコントローラ22は、商用電源を利用して、マーカヘッド21へ電力を供給し、レーザー発振のための励起光を生成する。この励起光は、光ファイバー23を介してマーカヘッド21に伝送される。また、マーカコントローラ22は、端末装置10から転送された加工設定データに基づいてマーカヘッド21を制御し、レーザー光Lの出力制御及び走査制御を行う。
マーカヘッド21は、レーザー発振器41、ビームサンプラー42、発振器用シャッタ43、ミキシングミラー44、Zスキャナ45、偏光ビームスプリッタ46、XYスキャナ47、テレセントリックレンズ48、パワーモニタ51、ガイド光源52、照明光源53、ハーフミラー54、カメラ用シャッタ55及びカメラ56により構成される。
図3は、図2の光学ユニット41〜48,51〜56の空間的配置を示した図である。レーザー発振器41、ビームサンプラー42、ミキシングミラー44、Zスキャナ45、偏光ビームスプリッタ46及びXYスキャナ47は、水平方向に略一直線に整列配置され、レーザー光Lは、レーザー発振器41からXYスキャナ47まで直線経路を通り、XYスキャナ47によって下方へ曲げられ、テレセントリックレンズ48に入射する。このような構成を採用することにより、レーザー光が折れ曲がる回数を少なくすることができるので、上記光学ユニット41〜47のばらつきによる誤差を抑制し、レーザー加工の精度を向上させることができる。
図4は、図2のマーカヘッド21におけるXYスキャナ47の詳細構成を示したブロック図であり、X方向走査ユニット470が示されている。X方向走査ユニット470は、DAC70、ヒューズ74、角度センサ75、走査用ミラー471、回動用モーター472、駆動制御部474及び故障検出部475により構成される。Y方向走査ユニットもX方向走査ユニット470と同様に構成される。
図5は、図4のX方向走査ユニット470におけるコンパレータ76の構成例を示した図である。このコンパレータ76は、位置偏差信号Vdに基づいて、静定検出信号Vcを生成する静定検出信号生成回路であり、いわゆるウィンドウコンパレータと呼ばれるものである。具体的に説明すれば、コンパレータ76は、2つのコンパレータ81,82と、判定閾値Th1として基準電圧V1,V2を生成する電源部からなる。
図6は、図4のX方向走査ユニット470における異常判別部77の構成例を示した図である。この異常判別部77は、静定検出信号Vcに基づいて、故障検出信号Voutを生成する故障検出信号生成回路であり、遅延回路90、単安定マルチバイブレータ91、論理回路92及び出力切替SW93からなる。
図7は、図2のマーカコントローラ22の詳細構成を示したブロック図である。このマーカコントローラ22は、端子台31、主電源220、レーザー出力用電源221、励起光生成部222、加工設定データ記憶部223、位置制御信号生成部224、スロープ信号生成部225、出力切替SW226、出力制御部227、レーザー出力停止部228及びエラー通知部229により構成される。
図8は、図2のレーザーマーカ20の印字時の動作の一例を示した図であり、各種信号Vr,Vpos,Vd,Vc,Vm,Vout及びレーザー出力のタイミングチャートが示されている。印字時には、走査用ミラー471の回動位置の目標値を示す位置制御信号Vrと、回動位置の検出値を示す位置検出信号Vposとから位置偏差信号Vdが求められ、この位置偏差信号Vdに基づいて走査用ミラー471の回動制御が行われる。
10 端末装置
20 レーザーマーカ
21 マーカヘッド
22 マーカコントローラ
23 光ファイバー
31 端子台
41 レーザー発振器
42 ビームサンプラー
43 発振器用シャッタ
44 ミキシングミラー
45 Zスキャナ
46 偏光ビームスプリッタ
47 XYスキャナ
470 X方向走査ユニット
471 走査用ミラー
472 回動用モーター
473 駆動用コイル
48 テレセントリックレンズ
51 パワーモニタ
52 ガイド光源
53 照明光源
54 ハーフミラー
55 カメラ用シャッタ
56 カメラ
70 DAC
71 位置偏差信号生成部
72 PID制御部
73 増幅器
74 ヒューズ
75 角度センサ
76 コンパレータ
77 異常判別部
220 主電源
221 レーザー出力用電源
222 励起光生成部
223 加工設定データ記憶部
224 位置制御信号生成部
225 スロープ信号生成部
226 出力切替SW
227 出力制御部
228 レーザー出力停止部
229 エラー通知部
L 加工用のレーザー光
W ワーク
Claims (8)
- レーザー光を生成するレーザー生成手段と、
上記レーザー光をワークに向けて反射させる走査用ミラーと、
上記走査用ミラーの回動位置を指定する位置制御信号を生成する位置制御手段と、
上記走査用ミラーの回動位置を検出し、位置検出信号を生成する位置検出手段と、
上記位置制御手段にて生成された位置制御信号及び上記位置検出手段にて生成された位置検出信号に基づいて、上記走査用ミラーの回動位置に応じた制御偏差を求める偏差演算手段と、
上記偏差演算手段により求められた制御偏差に基づいて、上記走査用ミラーを回動させるミラー駆動手段と、
上記偏差演算手段により求められた制御偏差に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行う故障検出手段とを備えたことを特徴とするレーザー加工装置。 - 上記故障検出手段は、上記制御偏差を第1閾値と比較する第1比較手段を有し、第1比較手段の比較結果に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行うことを特徴とする請求項1に記載のレーザー加工装置。
- 上記走査用ミラーは、所定の角度範囲内を回動し、
上記故障検出手段は、第1比較手段の比較結果の継続時間を第2閾値と比較する第2比較手段を有し、第2比較手段の比較結果に基づいて、上記ミラー駆動手段の故障検出を行うことを特徴とする請求項2に記載のレーザー加工装置。 - 上記レーザー光の非出力時に、上記位置制御信号としてスロープ信号を生成するスロープ信号生成手段を備えたことを特徴とする請求項2又は3に記載のレーザー加工装置。
- 上記故障検出手段は、上記レーザー光の非出力時には第1比較手段の比較結果に基づいて上記ミラー駆動手段の故障検出を行い、上記レーザー光の出力時には第2比較手段の比較結果に基づいて上記ミラー駆動手段の故障検出を行うことを特徴とする請求項4に記載のレーザー加工装置。
- 上記故障検出手段の検出結果に基づいて、上記レーザー光の上記ワークへの出射を禁止するレーザー出射禁止手段を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のレーザー加工装置。
- 上記故障検出手段の検出結果に基づいて、上記レーザー光を開閉可能に遮断するシャッタを備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のレーザー加工装置。
- 上記故障検出手段の検出結果に基づいて、外部機器に対しエラー通知を行うエラー通知手段を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のレーザー加工装置。
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