JP2014108454A - レーザ加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のワークを一つのパルスを分割して加工する場合に生ずる、各光路に配置された位置決め装置の動作のバラツキのために同時加工ができない。
【解決手段】レーザ発振器（１）から出射されたレーザビーム（４）をビームスプリッタユニット（５）で二つ以上に分割（４ａ，４ｂ）し、そのレーザビームを偏向装置（６ａ，６ｂ）でＯＮ−ＯＦＦし、位置決め装置（７ａ，７ｂ）でレーザビームの位置決めと集光を行うＸＹ方向に移動自在なステージ（９）に載置されたワーク（８ａ，８ｂ）を加工するレーザ加工機において、それぞれの光路にある偏向装置と位置決め装置を制御するコントローラ（３ａ，３ｂ）から出される位置決め終了信号を受け、全ての光路の位置決めが完了したことを確認してレーザ発振器（１）のショット指令と偏向装置（６ａ，６ｂ）のＯＮ指令を出すための調停装置（２）を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、１台のレーザ発振器を用いて複数のワーク又は加工箇所の同時加工に好適な制御方法を有するレーザ加工機に係るものである。

レーザ加工機においては、レーザ発振器が高価であるために、１台のレーザ発振器を用いて複数のワーク（又は複数の加工箇所）を同時に加工したいという要求がある。このような要求に答えるため、例えば特許文献１に開示されているように、パルスレーザ発振器のパルスレーザを音響光学偏向素子（ＡＯＤ）で光路を切り替えて複数のワークを加工するというレーザ加工機が実用化されている。このレーザ加工機は、一つのパルス強度をほとんど落とすことなく加工点に集光できるという利点を持っているが、反面、複数の加工箇所の加工においてはパルスの順番を待たなければならない、という欠点がある。

ところが最近のパルスレーザ発振器の出力の向上は目覚しく、一つのパルスを分割して強度が低下しても加工に必要な強度が確保できる程となってきた。そうすると当然ながら、一つのパルスを分割して加工すれば、パルスの順番を待つ必要がないため高速な加工を行うことができることになる。しかしながら、この場合複数に分割したレーザビームの各光路に配置された位置決め装置の動作にバラツキがあるため、同時加工ができない、という問題が発生する。

特許第４０１４４９８号公報

複数の加工箇所を一つのパルスを分割して加工する場合に生ずる、各光路に配置された位置決め装置の動作のバラツキのために同時加工ができないという問題を解決し、同時加工による加工時間が短いレーザ加工機を提供することを目的とする。

図１を参照して説明する。レーザビームを出射するレーザ発振器（１）と、レーザ発振器（１）から出射されたレーザビーム（４）を二つ以上に分割（４ａ，４ｂ）してそれぞれの光路に送り出すビームスプリッタユニット（５）と、ビームスプリッタユニット（５）から送り出されたそれぞれの光路にレーザビームをＯＮ−ＯＦＦするための偏向装置（６ａ，６ｂ）を有し、偏向装置でＯＮ−ＯＦＦされたそれぞれの光路にレーザビームの位置決めと集光を行う位置決め装置（７ａ，７ｂ）を有し、同一光路にある前記偏向装置と前記位置決め装置を制御するコントローラ（３ａ，３ｂ）をそれぞれの光路に有し、レーザビームでＸＹ方向に移動自在なステージ（９）に載置されたワーク（８ａ，８ｂ）を加工するレーザ加工機において、それぞれのコントローラ（３ａ，３ｂ）から出される位置決め終了信号を受け、全ての光路の位置決めが完了したことを確認してレーザ発振器（１）のショット指令と偏向装置（６ａ，６ｂ）のＯＮ指令を出すための調停装置（２）を有することを特徴とするレーザ加工機にすると良い。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。

これにより同時加工できるので加工時間が早く、かつエネルギー損失を少なくできる。

本発明に係るレーザ加工装置のブロック図である。 本発明に係るコントローラのフローチャートである。 本発明に係る調停装置のフローチャートである。

以下、本発明に好適な実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明に係るレーザ加工装置のブロック図である。レーザビームを出射するレーザ発振器１と、レーザ発振器１から出射されたレーザビーム４を二つ以上に分割４ａ，４ｂしてそれぞれの光路に送り出すビームスプリッタユニット５と、ビームスプリッタユニット５から送り出されたそれぞれの光路にレーザビームをＯＮ−ＯＦＦするための偏向装置６ａ，６ｂ（以後、まとめて偏向装置６と呼ぶ。）を有し、偏向装置でＯＮ−ＯＦＦされたそれぞれの光路にレーザビームの位置決めと集光を行う位置決め装置７ａ，７ｂ（以後、まとめて位置決め装置７と呼ぶ。）を有し、同一光路にある前記偏向装置と前記位置決め装置を制御するコントローラ３ａ，３ｂ（以後、まとめてコントローラ３と呼ぶ。）をそれぞれの光路に有し、レーザビームでＸＹ方向に移動自在なステージ９に載置されたワーク８ａ，８ｂを加工するレーザ加工機において、それぞれのコントローラ３から出される位置決め終了信号を受け、全ての光路の位置決めが完了したことを確認してレーザ発振器１のショット指令と偏向装置６のＯＮ指令を出すための調停装置２を有する。ここにおいて、分割された光路４のそれぞれの光学系を、それぞれ加工軸と呼ぶ。また、偏向装置のＯＮとは、次段の位置決め装置に向かう光路にレーザビームを送り出すことをいい、ＯＦＦとは次段の位置決め装置に向かう光路からレーザビームを外し、ストッパ１１ａ又は１１ｂ（以後、まとめてストッパ１１と呼ぶ。）の方向に送り出すことをいう。レーザ発振器１、ステージ９、調停装置２、及びコントローラ３は、記憶部（図示せず。）に記憶された加工プログラムに基づいて、制御部（図示せず。）によって制御されている。

ここで、偏向装置６としては音響光学偏向素子（ＡＯＤ）、位置決め装置７としてはガルバノミラーとｆθレンズの組合せが好適である。

尚、本図の本実施の形態では加工軸が２つの場合のみ示したが、ビームスプリッタユニット５を変更して３つ以上のレーザビームに分割し、それぞれを加工軸にできることは容易にわかる。

図２は、それぞれのコントローラ３の動作のフローチャートを示す。まず、位置決め装置７の位置決め動作が完了したかどうかを判定する。位置決め動作が完了した後ショット要求を調停装置２に出力する。調停装置２からのショット応答を待つ。調停装置２からショット応答を受けたら、偏向装置６にショット指令を出力する。それにより偏向装置がＯＮされ、所定パルスの出力が完了するとショット信号をＯＦＦし、偏向装置がＯＦＦされる。その後ショット完了信号を調停装置２に送る。

図３は調停装置２の動作に関するフローチャートを示す。まず、各コントローラ３からのショット要求があるかどうかを判定する。次に同時加工を予定されている加工軸があるかどうかを判定する。ある場合は、全ての同時加工軸からショット要求が出ているかどうかを判定する。同時加工軸が無い場合はこの判定を飛ばし、次のステップに進む。次のステップでは、同時加工でない加工軸が加工中の場合加工終了まで待つ。同時加工でない加工軸の加工が終了した場合、同時加工でない加工軸を含めて全加工軸にショット応答を送信する。同時加工の各加工軸のコントローラ３からのショット完了信号を待つ。全ての同時加工軸からのショット完了を受取った場合、ショット応答出力終了となる。

ショット完了信号を調停装置２に出力したコントローラ３は、即座に次の加工位置に位置決め装置を移動させ、図２のフローチャートに戻る。全ての位置決め装置７の加工範囲の加工を完了した場合、ステージ９を移動して次の加工範囲に移動する。

ここで、図３のフローチャートは同時加工でない加工軸がある場合も含めたものを示したが、同時加工でない加工軸が存在する場合には、その加工が終了するまでの待ち時間が生じ、かつ加工終了を待っている間の同時加工軸に対応するパルスをストッパ１１に導いて捨てなければならないので、エネルギー効率が低下する。

１ レーザ発振器
２ 調停装置
３ａ，３ｂ コントローラ
４，４ａ，４ｂ 光路
５ ハーフミラー
６ａ，６ｂ 偏向装置
７ａ，７ｂ 位置決め装置
８ａ，８ｂ ワーク
９ ステージ
１１ａ，１１ｂ ストッパ

Claims (1)

1. レーザビームを出射するレーザ発振器と、
   前記レーザ発振器から出射されたレーザビームを二つ以上に分割してそれぞれの光路に送り出すビームスプリッタユニットと、
   前記ビームスプリッタユニットから送り出されたそれぞれの光路に前記レーザビームをＯＮ−ＯＦＦするための偏向装置を有し、
   前記偏向装置でＯＮ−ＯＦＦされたそれぞれの光路に前記レーザビームの位置決めと集光を行う位置決め装置を有し、
   同一光路にある前記偏向装置と前記位置決め装置を制御するコントローラをそれぞれの光路に有し、
   前記レーザビームでＸＹ方向に移動自在なステージに載置されたワークを加工するレーザ加工機において、
   前記それぞれのコントローラから出される位置決め終了信号を受け、全ての光路の位置決めが完了したことを確認して前記レーザ発振器のショット指令と前記偏向装置のＯＮ指令を出すための調停装置を有する
   ことを特徴とするレーザ加工機。
   

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