JP2017131930A - レーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、ガルバノ駆動回路における構成部品等の過熱で加工動作ができなくなることを防止することを目的とするものである。【解決手段】ガルバノスキャナのミラーを回転駆動するための駆動回路に供給される電流を検出する電流検出部と、当該電流検出部が検出した検出電流値に基づいて前記駆動回路の累積消費電力に対応した数値を算出しかつ当該数値が所定の閾値を超えているか否かを判定する消費電力判定部とを備え、当該消費電力判定部において閾値を超えていると判定したらレーザパルス発生部からのレーザパルスを遅延させる制御部とを設けたことを特徴とする。【選択図】図１
Description
本発明は、例えばプリント基板の如き被加工物にレーザスキャンを行うためのガルバノスキャナを有するレーザ加工装置に関する。
ガルバノスキャナには高速位置決め動作が求められており、このため、ガルバノスキャナのミラーを回転するモータやこのモータを駆動するための回路、すなわちガルバノ駆動回路で発生する発熱が無視できなくなっている。例えば特許文献１や２に開示された技術においては、ガルバノスキャナのミラーを回転するモータについて冷却性能を向上させるようにして対策を施しているが、ガルバノ駆動回路の発熱については何も考慮されていない。このガルバノ駆動回路は高速駆動のために大電流化をはかっているが、ミラーの移動ストロークや加工位置の密集度によっては、ガルバノ駆動回路の構成部品である半導体素子等が過熱してしまい、ガルバノ駆動回路が動作しなくなり加工動作ができなくなるおそれがある。
そこで本発明は、ガルバノ駆動回路における構成部品等の過熱で加工動作ができなくなることを防止することを目的とするものである。
上記課題を解決するため、請求項１に記載のレーザ加工装置においては、被加工物にレーザスキャンを行うためのガルバノスキャナと、当該ガルバノスキャナにおけるミラーの停止を条件に前記被加工物へのレーザパルスを出力するレーザパルス発生部とを有するレーザ加工装置において、前記ミラーを回転駆動するための駆動回路に供給される電流を検出する電流検出部と、当該電流検出部が検出した検出電流値に基づいて前記駆動回路の累積消費電力に対応した数値を算出しかつ当該数値が所定の閾値を超えているか否かを判定する消費電力判定部とを備え、当該消費電力判定部において閾値を超えていると判定したら前記レーザパルス発生部からのレーザパルスを遅延させる制御部とを設けたことを特徴とする。
本発明によれば、ガルバノ駆動回路における構成部品等の過熱で加工動作ができなくなることを防止することが可能となる。
本発明の一実施例について説明する。図２は本発明の一実施例となるレーザ穴あけ装置の概略ブロック図である。図２において、１は穴あけ加工を行うプリント基板、２はプリント基板１が載置されるテーブルで、図示されていない駆動制御系によりＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能になっている。３はレーザパルスを出力するレーザパルス発生部、４はレーザパルスの照射位置を移動させるためのガルバノスキャナ、５は集光（ｆθ）レンズである。
レーザパルス発生部３には、レーザパルスを発振させるレーザ発振器や分岐制御によってレーザパルスの出力制御を行う音響光学変調器（ＡＯＭ）等が含まれる。ガルバノスキャナ４にはＸ軸系とＹ軸系のための一対が設けられ、それぞれミラー６Ａ、６Ｂとそれらを回転させるモータ７Ａ、７Ｂとそれらを駆動するガルバノ駆動回路８Ａ、８Ｂとから構成される。ガルバノ駆動回路８Ａ、８Ｂは、例えばパルス幅変調方式のＦＥＴフルブリッジ回路を使用したものである。
ガルバノ駆動回路８Ａと８Ｂは、ガルバノスキャナ４の回転動作を制御するガルバノ制御部９からの指示に従い、それぞれモータ７Ａ、７Ｂの回転を制御するようになっている。１０Ａ、１０Ｂはそれぞれガルバノ駆動回路８Ａ、８Ｂからモータ７Ａ、７Ｂに供給される負荷電流を検出する電流検出器であり、一定周期で負荷電流を検出し、その検出電流値をディジタル信号で出力するものである。
レーザパルス発生部３には、レーザパルスを発振させるレーザ発振器や分岐制御によってレーザパルスの出力制御を行う音響光学変調器（ＡＯＭ）等が含まれる。ガルバノスキャナ４にはＸ軸系とＹ軸系のための一対が設けられ、それぞれミラー６Ａ、６Ｂとそれらを回転させるモータ７Ａ、７Ｂとそれらを駆動するガルバノ駆動回路８Ａ、８Ｂとから構成される。ガルバノ駆動回路８Ａ、８Ｂは、例えばパルス幅変調方式のＦＥＴフルブリッジ回路を使用したものである。
ガルバノ駆動回路８Ａと８Ｂは、ガルバノスキャナ４の回転動作を制御するガルバノ制御部９からの指示に従い、それぞれモータ７Ａ、７Ｂの回転を制御するようになっている。１０Ａ、１０Ｂはそれぞれガルバノ駆動回路８Ａ、８Ｂからモータ７Ａ、７Ｂに供給される負荷電流を検出する電流検出器であり、一定周期で負荷電流を検出し、その検出電流値をディジタル信号で出力するものである。
１１は装置全体の動作を制御する全体制御部で、例えばプログラム制御の処理装置によって実現され、ここで説明しない要素も含まれている。１２は電流検出器１０Ａ、１０Ｂで検出された検出電流値に基づいてモータ７Ａ、７Ｂの累積消費電力に対応した数値を算出し、それが閾値を超えているか否か判定する消費電力判定部である。ここで、ガルバノ制御部９は、全体制御部１１とは別個に構築してあるが、これらの全部あるいは一部は、全体制御部１１の中の要素として構築されていても良い。
また、図２において、各構成要素間を接続する線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、必要な全てを示している訳ではない。
また、図２において、各構成要素間を接続する線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、必要な全てを示している訳ではない。
図３は、消費電力判定部１２の処理フローを示すものである。消費電力判定部１２では、先ず、一定周期で得られる電流検出器１０Ａ、１０Ｂからの検出電流値を二乗したうえでその出力を積分していき、それまでの平均値を算出する。次に、その平均値が閾値を超えているか否か判定するようになっている。
図２において、ガルバノスキャナ４の作動量等が大きくなって、モータ７Ａ、７Ｂでの累積消費電力が大きくなった場合、この累積消費電力に対応して消費電力判定部１２で算出する平均値が増大する。前記の閾値とは、それを前記平均値が超えると、モータ駆動回路８Ａ、８Ｂを構成する半導体素子等が過熱してガルバノ駆動回路８Ａ、８Ｂが動作不能になるおそれが出てくる境界となる数値であり、実験等により予め求めておくものである。
図２において、ガルバノスキャナ４の作動量等が大きくなって、モータ７Ａ、７Ｂでの累積消費電力が大きくなった場合、この累積消費電力に対応して消費電力判定部１２で算出する平均値が増大する。前記の閾値とは、それを前記平均値が超えると、モータ駆動回路８Ａ、８Ｂを構成する半導体素子等が過熱してガルバノ駆動回路８Ａ、８Ｂが動作不能になるおそれが出てくる境界となる数値であり、実験等により予め求めておくものである。
図１は、図２における全体制御部１１の動作を中心としたフローチャートである。
ガルバノスキャナに対し新たな位置への移動を指示すると（ステップＳ１）、ガルバノスキャナは位置決めを開始する（ステップＳ２）。ステップＳ３で目標位置に到達したことを検出すると、位置決めを停止する（ステップＳ４）。この時点において、消費電力判定部１２での判定が閾値を超えているかどうかを判定し（ステップＳ５）、双方のガルバノ駆動回路において閾値を超えていなかったら、通常通りレーザパルス発生部からレーザパルスを出力させる（ステップＳ７）。もしも、いずれかのガルバノ駆動回路において閾値を超えていたら、所定のインターバルを作って（ステップＳ６）、レーザパルス発生部からレーザパルスを出力させる。レーザパルス発生部からレーザパルスを出力させたら（ステップＳ８）、再びガルバノスキャナに対し新たな位置への移動を指示するステップＳ１に戻る。
ガルバノスキャナに対し新たな位置への移動を指示すると（ステップＳ１）、ガルバノスキャナは位置決めを開始する（ステップＳ２）。ステップＳ３で目標位置に到達したことを検出すると、位置決めを停止する（ステップＳ４）。この時点において、消費電力判定部１２での判定が閾値を超えているかどうかを判定し（ステップＳ５）、双方のガルバノ駆動回路において閾値を超えていなかったら、通常通りレーザパルス発生部からレーザパルスを出力させる（ステップＳ７）。もしも、いずれかのガルバノ駆動回路において閾値を超えていたら、所定のインターバルを作って（ステップＳ６）、レーザパルス発生部からレーザパルスを出力させる。レーザパルス発生部からレーザパルスを出力させたら（ステップＳ８）、再びガルバノスキャナに対し新たな位置への移動を指示するステップＳ１に戻る。
以上の実施例によれば、ガルバノスキャナの作動量等が大きくなって、ガルバノ駆動回路８Ａ、８Ｂを構成する半導体素子等が過熱により動作不能になりそうになったら、通常よりも遅れてレーザパルスが出力され、その後でガルバノスキャナの新たな位置への移動指示が出される。これにより、ガルバノスキャナの新たな位置への移動指示が遅らされるので、この期間において、ガルバノ駆動回路を構成する半導体素子等の冷却ができ、ガルバノ駆動回路が動作不能になって加工動作ができなくなるのを防止することができる。
なお、以上の実施例において、消費電力判定部１２は全体制御部１１とは別個にしているが、全体制御部１１の中の要素として構築されていても良い。
さらに、電流検出器１０Ａ、１０Ｂは検出電流値をアナログ信号で出力し、消費電力判定部１２はアナログ処理により、閾値超過の判定を行うようにしても良い。
さらに、電流検出器１０Ａ、１０Ｂは検出電流値をアナログ信号で出力し、消費電力判定部１２はアナログ処理により、閾値超過の判定を行うようにしても良い。
また、以上の実施例においては、プリント基板に穴あけを行うレーザ加工装置の実施例を説明したが、これに限らず、レーザスキャンを行うためのガルバノスキャナを有するレーザ加工装置に適用できる。
１：プリント基板 ２：テーブル ３：レーザパルス発生部
４：ガルバノスキャナ ５：集光（ｆθ）レンズ ６Ａ、６Ｂ：ミラー
７Ａ、７Ｂ：モータ ８Ａ、８Ｂ：ガルバノ駆動回路 ９：ガルバノ制御部
１０Ａ、１０Ｂ：電流検出器 １１：全体制御部 １２：消費電力判定部
４：ガルバノスキャナ ５：集光（ｆθ）レンズ ６Ａ、６Ｂ：ミラー
７Ａ、７Ｂ：モータ ８Ａ、８Ｂ：ガルバノ駆動回路 ９：ガルバノ制御部
１０Ａ、１０Ｂ：電流検出器 １１：全体制御部 １２：消費電力判定部
Claims (1)
- 被加工物にレーザスキャンを行うためのガルバノスキャナと、当該ガルバノスキャナにおけるミラーの停止を条件に前記被加工物へのレーザパルスを出力するレーザパルス発生部とを有するレーザ加工装置において、前記ミラーを回転駆動するための駆動回路に供給される電流を検出する電流検出部と、当該電流検出部が検出した検出電流値に基づいて前記駆動回路の累積消費電力に対応した数値を算出しかつ当該数値が所定の閾値を超えているか否かを判定する消費電力判定部とを備え、当該消費電力判定部において閾値を超えていると判定したら前記レーザパルス発生部からのレーザパルスを遅延させる制御部とを設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
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| JP2016013969A JP2017131930A (ja) | 2016-01-28 | 2016-01-28 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002144060A (ja) * | 2000-11-09 | 2002-05-21 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工方法 |
| JP2003329960A (ja) * | 2002-05-09 | 2003-11-19 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ガルバノスキャナの制御方法及び装置 |
| JP2004354780A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Keyence Corp | レーザ加工装置 |
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2016
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