JP2023050541A - Laser processing device - Google Patents

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Kenji Suzuki
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Abstract

To provide a laser processing device capable of processing with superior positional accuracy, during a period after activation of a laser oscillator until an optical axis position of a laser beam is stabilized.SOLUTION: A calibration amount of an optical axis position is calculated according to a positional change in an optical axis of a laser beam, for a period after activation of a laser oscillator until a prescribed time has elapsed, and stores the calibration amount in beforehand. During the period after activation of the laser oscillator until a prescribed time has elapsed, an optical axis position of a laser beam is calibrated using optical axis deflection means, on the basis of the stored calibration amount of the optical axis position.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、例えばプリント基板にレーザを使用して穴あけを行うためのレーザ加工装置にかかり、より詳しくは光軸偏向手段により、レーザ発振器から出力されたレーザ光の光軸位置を、基本光軸に一致するように補正するレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to, for example, a laser processing apparatus for drilling holes in a printed circuit board using a laser. It relates to a laser processing apparatus that corrects so as to match.

レーザ加工装置において、光源となるレーザ発振器の起動後しばらくの間は、発振器から出力されるレーザの光軸位置がずれ、安定しないことが知られている。これは、レーザ発振器内部において、レーザ発振を始めると温度が上昇し、レンズ、ミラー及びこれらを支えているブラケット等の構成要素が熱変形するためである。そして、構成要素が熱的に飽和すると、光軸位置が安定することが知られている。 In a laser processing apparatus, it is known that the optical axis position of the laser output from the oscillator shifts and becomes unstable for a while after the laser oscillator as a light source is started. This is because the temperature inside the laser oscillator rises when laser oscillation starts, and components such as lenses, mirrors, and brackets supporting them are thermally deformed. It is known that the optical axis position stabilizes when the components are thermally saturated.

このような光軸位置ずれに対応するために、例えば特許文献1に開示されるような、光軸偏向手段を有するレーザ加工装置が知られている。図1は、従来の光軸偏向手段を有するレーザ加工装置の光路系を模式的に示す説明図であり、図2は、従来の光軸偏向手段の動作を説明する図である。従来のレーザ加工装置を、図1および図2を用いて説明する。 In order to cope with such an optical axis positional deviation, a laser processing apparatus having an optical axis deflecting means, such as that disclosed in Patent Document 1, is known. FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing an optical path system of a laser processing apparatus having a conventional optical axis deflecting means, and FIG. 2 is a diagram explaining the operation of the conventional optical axis deflecting means. A conventional laser processing apparatus will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

従来のレーザ加工装置は、図1に示すように、レーザ発信器1、光軸偏向手段10、外部光学系2、光軸位置決め手段30、集光レンズ(fθレンズ)3、第一及び第二スプリッタ22、24、第一及び第二光軸位置検出センサ21、23、及びテーブル5を有して構成されている。 As shown in FIG. 1, a conventional laser processing apparatus includes a laser transmitter 1, an optical axis deflecting means 10, an external optical system 2, an optical axis positioning means 30, a condensing lens (fθ lens) 3, first and second It comprises splitters 22 , 24 , first and second optical axis position detection sensors 21 , 23 , and table 5 .

レーザ発振器1から出射されたレーザ光は、複数のミラー等から構成される光軸偏向手段10、ミラーやレンズ等で構成された外部光学系2に導かれた後、ガルバノミラー等から構成される光軸位置決め手段30に入射し、集光レンズ(fθレンズ)3を介してテーブル5上に固定された被加工物4に入射される。外部光学系2は、軸線が基本光軸Oと同軸になるように配置されている。なお、基本光軸Oとは、レーザ発振器の開口部(射出部)の中心に一致し、かつ開口部に対して垂直な光軸をいう。 A laser beam emitted from a laser oscillator 1 is guided to an optical axis deflecting means 10 composed of a plurality of mirrors, etc., and an external optical system 2 composed of mirrors, lenses, etc. The light enters the optical axis positioning means 30 and enters the workpiece 4 fixed on the table 5 via the condensing lens (fθ lens) 3 . The external optical system 2 is arranged so that its axis is coaxial with the basic optical axis O. As shown in FIG. The basic optical axis O is an optical axis that coincides with the center of the opening (emission part) of the laser oscillator and is perpendicular to the opening.

光軸位置決め手段30は、回転の軸がねじれの位置に配置されたガルバノミラー31、32と、ガルバノミラー31、32を回転させるスキャナモータ33、34とから構成されており、ガルバノミラーの回転の軸線が基本光軸Oに垂直になるように配置されている。そして、ガルバノミラー31、32を回転させることにより、レーザ光を被加工物4上の所望の位置に位置決めする。テーブル5は、XY方向(紙面の左右及び紙面の垂直方向)に移動自在に構成されている。 The optical axis positioning means 30 is composed of galvanometer mirrors 31 and 32 whose rotation axes are twisted, and scanner motors 33 and 34 for rotating the galvanometer mirrors 31 and 32. They are arranged so that their axes are perpendicular to the basic optical axis O. By rotating the galvanometer mirrors 31 and 32, the laser beam is positioned at a desired position on the workpiece 4. FIG. The table 5 is configured to be movable in the XY directions (left and right directions of the paper and vertical directions of the paper).

また、光軸偏向手段10から光軸位置決め手段30までの間に、レーザ光を分光する第一及び第二スプリッタ22、24が設けられ、分光したレーザ光を第一及び第二光軸位置検出センサ21、23へ入射し、それぞれの光軸の位置を検出する。両光軸位置検出センサ21、23は、その表面に、多数の微小な受光素子が(入射するレーザ光が基本光軸Oにある際の)検出ビームに対して垂直な平面方向に配置されており、検出中心が基本光軸Oの延長線上に位置決めされている。 Further, first and second splitters 22 and 24 for splitting the laser light are provided between the optical axis deflection means 10 and the optical axis positioning means 30 to detect the first and second optical axis positions of the split laser light. The light enters the sensors 21 and 23 and detects the positions of the respective optical axes. Both optical axis position detection sensors 21 and 23 have a large number of minute light receiving elements arranged on their surfaces in a plane direction perpendicular to the detection beam (when the incident laser light is on the basic optical axis O). , and the detection center is positioned on an extension of the basic optical axis O.

レーザ発振器1と外部光学系2との間に設けられた、光軸偏向手段10を構成する第一及び第三ミラー11、14は、それぞれの回転軸の軸線が基本光軸Oに対して垂直な軸線と平行、かつ、基本光軸Oに対して接離する方向(即ち、被加工物の表面上のXY方向に対応する方向)に移動自在に配置されている。 The first and third mirrors 11 and 14 constituting the optical axis deflecting means 10 provided between the laser oscillator 1 and the external optical system 2 have their rotation axes perpendicular to the basic optical axis O. and parallel to the axis of the workpiece and movable in a direction toward or away from the basic optical axis O (that is, a direction corresponding to the XY directions on the surface of the workpiece).

第一ミラー11は、レーザ光を入射する方向に垂直な(紙面に垂直方向の)軸12を有しており、該軸12の回りの、矢印U-U’方向に回動自在であり、図示を省略する移動装置により基本光軸Oと直角のZ軸方向(矢印Z-Z’方向、被加工物4の表面上におけるY軸方向であって、紙面の上下方向)(即ち、基本光軸Oに対して垂直な軸線と平行、かつ基本光軸Oに対して接離する方向)に移動自在である。また、第一ミラー11の基本光軸Oに対する基準角度は45°である。第二ミラー13は、第一ミラー11で偏向された基本光軸Oを紙面に垂直かつ紙面の奥側方向に偏向させる。 The first mirror 11 has an axis 12 perpendicular to the direction in which the laser beam is incident (perpendicular to the paper surface), and is rotatable about the axis 12 in the direction of the arrow UU', A moving device (not shown) is used to move the Z-axis direction perpendicular to the basic optical axis O (the direction of the arrow ZZ', the Y-axis direction on the surface of the workpiece 4 and the vertical direction of the paper surface) (that is, the basic light It is movable in a direction parallel to an axis perpendicular to the axis O and in a direction toward and away from the basic optical axis O). Also, the reference angle of the first mirror 11 with respect to the basic optical axis O is 45°. The second mirror 13 deflects the basic optical axis O deflected by the first mirror 11 perpendicularly to the plane of the paper and in the depth direction of the plane of the paper.

第三ミラー14は、レーザ光を入射する方向に垂直な(紙面に平行方向の)軸15を有しており、該軸15の回りの、矢印V-V’方向に回動自在であり、図示を省略する移動装置により紙面に垂直な方向(即ち、基本光軸Oに対して垂直な軸線と平行、かつ基本光軸Oに対して接離する方向)に移動自在である。なお、図中A方向から見た第三ミラー14と軸15との関係は、同図における第一ミラー11と軸12との関係と同じであり、第三ミラー14の基本光軸Oに対する基準角度は45°である。 The third mirror 14 has an axis 15 perpendicular to the direction of incidence of the laser light (parallel to the paper surface), and is rotatable about the axis 15 in the direction of the arrow VV', It is movable in a direction perpendicular to the plane of the drawing (that is, in a direction parallel to an axis perpendicular to the basic optical axis O and in a direction toward or away from the basic optical axis O) by a moving device (not shown). The relationship between the third mirror 14 and the axis 15 when viewed from direction A in the figure is the same as the relationship between the first mirror 11 and the axis 12 in the figure, and is the reference for the basic optical axis O of the third mirror 14. The angle is 45°.

第一ミラー11は、次のように作動して光軸位置を補正する。図2(a)に示すように、レーザ光6の光軸が、基本光軸Oに対してZ軸方向に平行にずれた場合には、第一ミラー11をZ軸方向に移動させ基本光軸Oに一致させる。また、図2(b)に示すように、レーザ光6が角度α傾いた場合には、第一ミラー11をU方向に角度α傾けることで、基本光軸Oと平行にし、更にZ軸方向に移動させ、基本光軸Oに一致させる。更に、レーザ光6が基本光軸Oに対して平行にずれ、かつ傾いている場合には、第一ミラー11の角度を変え、更にZ軸方向に移動させることで、基本光軸Oに一致させることで、X軸方向のずれを解消する。また同様に、第三ミラー14を用いてY軸方向のずれを解消する。なお、第一及び第三ミラー11、14を回動させる角度と移動させる距離は、両光軸位置検出センサ21、23における、センサの中心に対するレーザ光の中心のずれ量から演算で求めることができる。 The first mirror 11 operates as follows to correct the optical axis position. As shown in FIG. 2A, when the optical axis of the laser beam 6 deviates parallel to the basic optical axis O in the Z-axis direction, the first mirror 11 is moved in the Z-axis direction to Align with axis O. Further, as shown in FIG. 2B, when the laser beam 6 is tilted by an angle α, the first mirror 11 is tilted in the U direction by an angle α so as to be parallel to the basic optical axis O, and further in the Z-axis direction. to coincide with the basic optical axis O. Furthermore, when the laser beam 6 is deviated parallel to and tilted with respect to the basic optical axis O, the angle of the first mirror 11 is changed and further moved in the Z-axis direction to match the basic optical axis O. , the deviation in the X-axis direction is eliminated. Similarly, the third mirror 14 is used to eliminate deviation in the Y-axis direction. The angle of rotation and the distance of movement of the first and third mirrors 11 and 14 can be calculated from the amount of deviation of the center of the laser light from the center of the sensor in both the optical axis position detection sensors 21 and 23. can.

特開2005-205429号公報JP-A-2005-205429

しかし、従来の技術は、光軸位置のずれをセンサで検知しながら補正するものであるため、センサがずれを検知してから実際にミラーを作動するまでの間に時差が生じ、加工位置精度の観点から問題があった。また、光軸位置を検出し補正しながら加工しているため、光軸位置検出センサが故障した場合には、光軸位置を補正できなくなり、加工を中断しなければならないという問題があった。 However, the conventional technology corrects the optical axis position while detecting it with a sensor. Therefore, there is a time lag between when the sensor detects the misalignment and when the mirror is actually operated, and the accuracy of the machining position deteriorates. There was a problem from the point of view of In addition, since processing is performed while detecting and correcting the optical axis position, if the optical axis position detection sensor fails, the optical axis position cannot be corrected and the machining must be interrupted.

そこで本発明は、上記課題を解決し、レーザ発振器起動後の光軸位置のずれを、時差を生じさせることなく直ちに補正し、位置精度を向上することができるとともに、光軸位置検出センサが故障しても、光軸位置を補正しながら加工することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, immediately corrects the deviation of the optical axis position after starting the laser oscillator without causing the time difference, improves the positional accuracy, and prevents the optical axis position detection sensor from malfunctioning. It is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus capable of processing while correcting the optical axis position.

本発明者は、上記課題を解決するために種々の検討を行い、レーザ発振器の起動後、光軸位置が安定するまでの光軸の位置変化を調べた結果、レーザの発振条件(レーザの繰返し周波数及びパルス幅)ごとに、光軸位置がほぼ同様に変化することを見出した。つまり、発振器起動後の光軸の位置変化が、発振条件毎に許容できる範囲内のずれで再現されることを見出した。 In order to solve the above problems, the present inventor conducted various investigations, and as a result of examining the change in the position of the optical axis after starting the laser oscillator until the position of the optical axis stabilizes, the laser oscillation conditions (repetition of the laser It was found that the optical axis position changes almost similarly for each frequency and pulse width. In other words, the inventors have found that the change in the position of the optical axis after the oscillator is started can be reproduced within the permissible range for each oscillation condition.

図3及び図4は、レーザ発振器起動後のレーザ光軸の位置変化を説明する図である。図3は、Co2パルスレーザ発振器を用いて、繰返し周波数及び照射パルス幅が異なる発振条件1と2とで、交互に出射したときの光軸位置の変化を測定したグラフである。横軸が経過時間、縦軸が光軸位置の座標であり、光軸位置検出センサによるX軸の位置変化を(A)に、Y軸の位置変化を(B)に示している。なお、発振条件1と2の切換えごとに発振器を停止、起動したが、停止中はレーザが照射されないため、グラフの見易さを考慮して停止時間中のデータは省略した。 3 and 4 are diagrams for explaining the position change of the laser optical axis after the laser oscillator is started. FIG. 3 is a graph showing the change in the optical axis position when the Co2 pulse laser oscillator is alternately emitted under oscillation conditions 1 and 2 with different repetition frequencies and irradiation pulse widths. The horizontal axis represents the elapsed time, and the vertical axis represents the coordinates of the optical axis position. (A) shows the position change of the X-axis and (B) shows the position change of the Y-axis by the optical axis position detection sensor. Note that the oscillator was stopped and started each time the oscillation conditions 1 and 2 were switched, but since the laser was not irradiated during the stop, the data during the stop time was omitted in consideration of the visibility of the graph.

図4は、図3のデータを測定したレーザ加工装置とは別のレーザ加工装置で、Co2パルスレーザ発振器を用いて、図3と同様の時間間隔で、発振条件3と発振条件4とで交互に出射したときの光軸位置の変化を測定したグラフであり、図3と同様に、光軸位置検出センサによるX軸の位置変化を(A)に、Y軸の位置変化を(B)に示しており、発振条件切換の間のデータは省略している。なお、発振条件3及び4は、繰返し周波数及び照射パルス幅が異なる。 FIG. 4 shows a laser processing apparatus different from the laser processing apparatus in which the data in FIG. 3 was measured. FIG. 3 is a graph showing the change in the position of the optical axis when the beam is emitted to . Similar to FIG. , data during oscillation condition switching are omitted. Oscillation conditions 3 and 4 differ in repetition frequency and irradiation pulse width.

なお、図3の条件1及び、図4の条件3において、開始直後の測定時間だけ長く測定した(約30分)。これは、発振器起動後しばらくの間が最も位置変化が大きく、その後光軸位置が安定することを示すためである。条件切換後は、光軸位置が安定するまでの短時間(それぞれの測定時間は等しい)のデータのみを用いたグラフとした。 In addition, in the condition 1 of FIG. 3 and the condition 3 of FIG. 4, the measurement was made longer by the measurement time immediately after the start (about 30 minutes). This is to show that the position change is the largest for a while after the oscillator is started, and then the optical axis position stabilizes. After the condition change, the graph was made using only the data for a short time (each measurement time is the same) until the optical axis position stabilizes.

図3及び図4から明らかなように、発振条件1乃至4は、それぞれの条件毎に同様の位置変化を示している。なお、図3及び4のデータは発振器に近い側の光軸位置検出センサによる測定結果であるが、発振器から遠い側の光軸位置センサにおいても、各条件で同様の位置変化が示された。 As is clear from FIGS. 3 and 4, oscillation conditions 1 to 4 show similar position changes for each condition. Although the data in FIGS. 3 and 4 are the measurement results of the optical axis position detection sensor on the side closer to the oscillator, the optical axis position sensor on the side farther from the oscillator showed similar position changes under each condition.

図3、図4から、レーザ発振器の起動後レーザ光軸位置が安定するまでの位置変化が、発振条件毎に同様であることがわかる。これは、発振器内部の光学部品やこれを支えるブラケットが、熱的に飽和状態となるまでに、レーザの発振条件毎に同様の変化過程を経るためと思われる。 From FIGS. 3 and 4, it can be seen that the position change after the laser oscillator is started until the position of the laser optical axis stabilizes is the same for each oscillation condition. It is believed that this is because the optical components inside the oscillator and the brackets that support them go through a similar change process for each laser oscillation condition until they reach a thermally saturated state.

以上の知見に基づき、上記課題を解決するため、本願において開示される発明のうち代表的なレーザ加工装置は以下の通りである。レーザ発振器から出力されるレーザ光の予め定める光軸上に光軸位置決め手段を配置し、この光軸位置決め手段により前記レーザ発振器から出力されるレーザ光を被加工物上に位置決めするようにしたレーザ加工装置であって、前記レーザ発振器と前記光軸位置決め手段との間に配置され、前記レーザ光の光軸を偏向自在な光軸偏向手段と、前記光軸位置決め手段と前記光軸偏向手段との間に配置され、前記レーザ光の光軸の位置を検出するための光軸位置検出手段と、を備え、さらに、前記光軸位置検出手段により検出した、レーザ発振器の起動後所定の時間が経過するまでの間の、前記レーザ光の光軸位置の変化に基づき、前記光軸偏向手段によって前記光軸位置決め手段に入射する前記レーザ光の光軸を前記予め定める光軸に一致させるための補正量を算出する、補正量算出部と、前記算出された補正量を記憶する、補正情報記憶部と、を有し、前記補正情報記憶部に記憶された補正量に基づき、前記光軸偏向手段が前記レーザ光の光軸を偏向する、ことを特徴とする Based on the above findings, a representative laser processing apparatus among the inventions disclosed in the present application is as follows in order to solve the above problems. A laser in which an optical axis positioning means is arranged on a predetermined optical axis of a laser beam output from a laser oscillator, and the laser beam output from the laser oscillator is positioned on a workpiece by the optical axis positioning means A processing apparatus comprising: optical axis deflection means disposed between the laser oscillator and the optical axis positioning means and capable of deflecting the optical axis of the laser beam; and the optical axis positioning means and the optical axis deflection means. and an optical axis position detection means for detecting the position of the optical axis of the laser beam, and further comprising a predetermined time after the activation of the laser oscillator detected by the optical axis position detection means. for aligning the optical axis of the laser beam incident on the optical axis positioning means with the predetermined optical axis by the optical axis deflection means based on the change in the optical axis position of the laser beam until the time elapses a correction amount calculation unit that calculates a correction amount; and a correction information storage unit that stores the calculated correction amount, the optical axis deflection based on the correction amount stored in the correction information storage unit characterized in that the means deflects the optical axis of the laser light

本発明によれば、加工装置起動後直ちに位置精度の良いレーザ加工を行うことができ、生産効率を向上させることができる。また、加工中に光軸位置検出センサが故障しても、継続して補正しながら加工することができる。 According to the present invention, laser processing can be performed with high positional accuracy immediately after starting the processing apparatus, and production efficiency can be improved. Moreover, even if the optical axis position detection sensor fails during processing, processing can be continued while correcting.

従来の光軸位置補正機能を有するレーザ加工機の光路系を模式的に示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing an optical path system of a conventional laser processing machine having an optical axis position correcting function; 従来の光軸位置補正ユニットの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of the conventional optical-axis position correction unit. レーザ発振器起動後の光軸位置の変化を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing changes in the optical axis position after starting the laser oscillator; レーザ発振器起動後の光軸位置の変化を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing changes in the optical axis position after starting the laser oscillator; 本発明の実施例となるレーザ加工装置のブロック図である。1 is a block diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.

以下、本発明の代表的な実施形態について図5を用いて説明する。図5は本発明の実施例となるレーザ加工装置のブロック図である。なお、図1または図2と同じものまたは同一機能のものは、同一の符号を付して説明を省略する。 A representative embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram of a laser processing apparatus that is an embodiment of the present invention. 1 or 2 are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

40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るものである。全体制御部40は、レーザ発振器1でのレーザパルスの発振を指示するレーザ発振指令信号を出力するレーザ発振制御部41、光軸偏向手段10の動作を制御する光軸偏向手段制御部42、外部光学系2の動作を制御する外部光学系制御部43、光軸位置決め手段30の動作を制御する光軸位置決め手段制御部44を含む。 Reference numeral 40 denotes an overall control unit for controlling the operation of the entire apparatus, which is implemented by, for example, a program-controlled processor. The general control unit 40 includes a laser oscillation control unit 41 for outputting a laser oscillation command signal for instructing the laser oscillator 1 to oscillate a laser pulse, an optical axis deflection means control unit 42 for controlling the operation of the optical axis deflection means 10, an external It includes an external optical system control section 43 that controls the operation of the optical system 2 and an optical axis positioning means control section 44 that controls the operation of the optical axis positioning means 30 .

全体制御部40は、さらに、第一及び第二の光軸検出センサ21、23により検出した光軸の位置変化に基づき光軸位置を基本光軸Oに一致させる補正量(第一及び第三ミラー11、14の回転量及び移動量)を算出する補正量算出部45、算出した補正量を補正情報として記憶する補正情報記憶部46を有する。なお、全体制御部40に含まれるこれらの機能要素のうちの一部は全体制御部40とは別個に設けても良い。レーザ穴明け装置としては、ここで説明するもの以外に種々の要素と接続線を有するが、ここでは省略してある。 The overall control unit 40 further provides correction amounts (first and third A correction amount calculation unit 45 for calculating the amount of rotation and movement of the mirrors 11 and 14, and a correction information storage unit 46 for storing the calculated correction amount as correction information. Note that some of these functional elements included in the overall control unit 40 may be provided separately from the overall control unit 40 . A laser drilling device has various components and connecting lines in addition to those described here, which are omitted here.

以上の構成において、穴あけ加工を行う前に、予め発振条件(繰り返し周波数及び照射パルス幅)毎の補正情報を以下のようにして得ておく。 In the above configuration, correction information for each oscillation condition (repetition frequency and irradiation pulse width) is obtained in advance as follows before drilling.

全体制御部40は、まずレーザ発振器1の起動後レーザ光軸が安定するまでの間の光軸の位置変化を、第一及び第二光軸位置検出センサ21、23で測定する。つまり、発振器の起動後から光軸が安定するまでの間の光軸位置の挙動を測定する。補正量算出部45は、測定した光軸の位置変化に基づき、基本光軸Oに一致させるための補正量(第一及び第三ミラー11、14を回動させる角度と移動させる距離)を算出し、補正情報記憶部46へ保存する。なお、発振条件(繰り返し周波数及び照射パルス幅)毎に、発振器起動後のレーザの光軸位置変化は異なるので、穴あけ加工に使用する可能性のある発振条件毎に、予め軸位置変化を測定して補正量を算出し、発振条件毎の補正情報を補正情報記憶部46に記憶する。なお、レーザ光軸が安定するまでの時間は、発振条件により異なるので、実験により予めこの時間を求めておく。 First, the general control unit 40 measures the position change of the optical axis by the first and second optical axis position detection sensors 21 and 23 until the laser optical axis stabilizes after the laser oscillator 1 is activated. In other words, the behavior of the optical axis position is measured from the start of the oscillator to the stabilization of the optical axis. The correction amount calculator 45 calculates the correction amount (the angle of rotation and the distance of movement of the first and third mirrors 11 and 14) for matching with the basic optical axis O based on the measured positional change of the optical axis. and save it in the correction information storage unit 46 . Since the change in the optical axis position of the laser after starting the oscillator differs for each oscillation condition (repetition frequency and irradiation pulse width), the change in the axis position should be measured in advance for each oscillation condition that may be used for drilling. , and the correction information for each oscillation condition is stored in the correction information storage unit 46 . Since the time required for the laser optical axis to stabilize varies depending on the oscillation conditions, this time is determined in advance by experiment.

穴あけ加工を行う際には、光軸偏向手段制御部42が、加工に使用する発振条件に対応する補正量を補正情報記憶部46から読み出し、当該補正情報に基づいて光軸偏向手段10を動作させる。 When drilling, the optical axis deflection means control section 42 reads out the correction amount corresponding to the oscillation conditions used for machining from the correction information storage section 46, and operates the optical axis deflection means 10 based on the correction information. Let

本発明によれば、加工に先立ち、予め測定した光軸の位置変化に基づいて算出した補正情報により光軸位置を補正することができる。つまり、光軸位置がずれるタイミングに合わせて光軸偏向手段を作動させることができる。従って、加工しながらセンサで光軸位置のずれを検出し補正する場合のような時差がなく、加工精度の低下を防止することができる。 According to the present invention, prior to processing, the optical axis position can be corrected using the correction information calculated based on the previously measured position change of the optical axis. In other words, the optical axis deflecting means can be operated in accordance with the timing when the optical axis position shifts. Therefore, there is no time lag, unlike the case where the sensor detects and corrects the deviation of the optical axis position while processing, and it is possible to prevent the deterioration of the processing accuracy.

また、従来は光軸位置を検出して補正しながら加工していたので、加工中に光軸位置検出センサが故障すると、光軸位置を補正することができなくなったが、本発明は、加工中は光軸位置を検出しないので、センサが故障しても引き続き補正することができる。 In addition, conventionally, machining was performed while detecting and correcting the optical axis position, so if the optical axis position detection sensor failed during machining, the optical axis position could not be corrected. Since the optical axis position is not detected during the medium, correction can be continued even if the sensor fails.

なお、発振器起動後の光軸の位置変化は、レーザ発振器1や外部光学系2の内部の構成要素の経年劣化や、光学部品への微小異物の付着等によりわずかずつ変化するため、例えば、加工装置を所定回数使用し、あるいは所定時間使用する毎に、光軸の位置変化を測定しなおして、補正情報を更新してもよい。 It should be noted that the positional change of the optical axis after the oscillator is activated changes little by little due to aging deterioration of internal components of the laser oscillator 1 and the external optical system 2, adhesion of minute foreign matter to the optical parts, etc. Therefore, for example, machining The correction information may be updated by re-measuring changes in the position of the optical axis each time the device is used a predetermined number of times or for a predetermined period of time.

以上、本発明の一実施例を説明したが、実施例における構成要素などを種々置換したり、別の要素を付加することにより、各種の変形が可能である。本発明は本実施例に限定されるものではなく、レーザを用いた加工であれば、穴あけ加工以外にも適用できる。 Although one embodiment of the present invention has been described above, various modifications are possible by variously replacing the constituent elements of the embodiment and adding other elements. The present invention is not limited to this embodiment, and can be applied to processes other than drilling as long as it is a process using a laser.

1:レーザ発振器、10:光軸偏向手段、21:第一光軸位置検出センサ、23:第二光軸位置検出センサ、2:外部光学系、30:光軸位置決め手段、4:被加工物、41:レーザ発振制御部、42:光軸偏向手段制御部、45:補正量算出部、46:補正情報記憶部

1: laser oscillator, 10: optical axis deflection means, 21: first optical axis position detection sensor, 23: second optical axis position detection sensor, 2: external optical system, 30: optical axis positioning means, 4: workpiece , 41: laser oscillation control section, 42: optical axis deflection means control section, 45: correction amount calculation section, 46: correction information storage section

Claims (2)

レーザ発振器から出力されるレーザ光の予め定める光軸上に光軸位置決め手段を配置し、この光軸位置決め手段により前記レーザ発振器から出力されるレーザ光を被加工物上に位置決めするようにしたレーザ加工装置であって、
前記レーザ発振器と前記光軸位置決め手段との間に配置され、前記レーザ光の光軸を偏向自在な光軸偏向手段と、
前記光軸位置決め手段と前記光軸偏向手段との間に配置され、前記レーザ光の光軸の位置を検出するための光軸位置検出手段と、を備え、
さらに、前記光軸位置検出手段により検出した、レーザ発振器の起動後所定の時間が経過するまでの間の、前記レーザ光の光軸位置の変化に基づき、前記光軸偏向手段によって前記光軸位置決め手段に入射する前記レーザ光の光軸を前記予め定める光軸に一致させるための補正量を算出する、補正量算出部と、
前記算出された補正量を記憶する、補正情報記憶部と、を有し、
前記補正情報記憶部に記憶された補正量に基づき、前記光軸偏向手段が前記レーザ光の光軸を偏向する、
ことを特徴とするレーザ加工装置。
A laser in which an optical axis positioning means is arranged on a predetermined optical axis of a laser beam output from a laser oscillator, and the laser beam output from the laser oscillator is positioned on a workpiece by the optical axis positioning means A processing device,
an optical axis deflecting means disposed between the laser oscillator and the optical axis positioning means and capable of deflecting the optical axis of the laser beam;
optical axis position detection means disposed between the optical axis positioning means and the optical axis deflection means for detecting the position of the optical axis of the laser beam;
Further, the optical axis is positioned by the optical axis deflecting means based on the change in the optical axis position of the laser beam detected by the optical axis position detecting means until a predetermined time elapses after starting the laser oscillator. a correction amount calculation unit that calculates a correction amount for matching the optical axis of the laser beam incident on the means with the predetermined optical axis;
a correction information storage unit that stores the calculated correction amount,
The optical axis deflection means deflects the optical axis of the laser beam based on the correction amount stored in the correction information storage unit.
A laser processing device characterized by:
前記補正情報記憶部が、レーザ発振器の発振条件毎の補正量を記憶する、
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。




wherein the correction information storage unit stores a correction amount for each oscillation condition of the laser oscillator;
2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein:




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