JP2845552B2

JP2845552B2 - パルスレーザ加工方法

Info

Publication number: JP2845552B2
Application number: JP2076668A
Authority: JP
Inventors: 清岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1999-01-13
Anticipated expiration: 2014-01-13
Also published as: JPH03281081A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はレーザ加工装置に係り、特にパルスレーザ光
による加工装置に関する。

（従来の技術）レーザ光は周知のように各種の加工分野に利用されて
いる。切断加工を例にすると、レーザ光を利用して鋼板
等を切断する加工が一般的に行われている。この加工方
式には種々の方式があり、例えばXYテーブルを用いた方
式としては、特開昭62−270291号公報に開示されている
ように、加工物をXYテーブルに載置し、所定の加工形状
に基づいてこのテーブルを二次元方向に走査するととも
に、レーザ光を照射して所定形状に切断加工することが
知られている。このようなXY走査による加工の場合、被
加工形状における角部や鋭角形状の先端では走査速度が
零または零点近傍に低下し、入熱過多で丸みを帯びた
り、溶け落ちる。このような問題を解消するために、同
公報では加工速度とリアルタイムに対応してレーザ出力
またはその出力形態を制御するリアルタイム制御が開示
されている。すなわち、第３図に示すようにXYテーブル
のＸ軸速度検出器（１）と、Ｙ軸速度検出器（２）およ
びＹ軸速度検出器（２）の出力を補正する補正回路
（３）とを有し、Ｘ軸速度検出器（１）と補正回路
（３）の各出力は実加工速度を演算するベクトル演算器
（４）に入力され、ここでの演算結果がレーザ出力また
はパルス幅もしくは周波数等の出力形態を制御するレー
ザビーム制御回路（５）に制御信号として入力するよう
になっている。

（発明が解決しようとする課題）上記従来の技術では加工速度の変化に応じてレーザ出
力の出力形態を変えることで、加工速度が遅い部分の入
力過多は防止されることにはなるが、出力形態を変える
ということは加工能力も変わるということであり、一定
の加工を行い得ない事態を招くことになる。例えば、第
一にパルス幅もしくは周波数をそのままとしレーザ出力
を変化させた場合、加工速度が遅くなった加工部で、そ
うでない定速度の加工部に比べて単位長当たりのパルス
数が多くなり、そのため、各パルスの照射部分同士か重
なることになる。30％の出力低下の場合を例にすると上
記重なった部分は単純に２倍とすれば0.7×２、すなわ
ち、元の出力の1.4倍となり、レーザ出力を落とした効
果が得られなくなる。そして第二に多層膜の第１層目の
みを切断するような加工の場合、加工速度を落とさなく
てはならない部分では第２層目を傷つけたりあるいは切
断してしまうことになる。一方、第三にレーザ出力及び
周波数をそのままとして、パルス幅を変えた場合、入熱
と熱放散との関係から加工能力が著しく低下し、上記の
例でいえば、第１層目が満足に切断できない事態を招い
てしまう。また、第四に周波数のみを変化させた場合は
上述した第一の場合及び第二の場合と異なり、重なりや
加工能力低下を招くことはない。しかし、鋭角部や直角
のいわゆるコーナー部における方向変換点では、例えば
加工テーブルが一端停止する。この停止時に加工テーブ
ルが振動し、この振動期間中にレーザパルスが上記方向
変換点とその近傍に照射され、過剰な加工になってしま
う。この事は上述した第一の場合及び第二の場合に対し
ても共通した課題である。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、
二次元方向に走査されるパルスレーザ加工が均等に行わ
れるパルスレーザ加工装置を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］（課題を解決するための手段と作用）本発明は、パルスレーザ光と被加工物を載置した加工
テーブルとを相対的に移動させる工程と、その移動量が
所定値になった毎に前記パルスレーザ光の１パルスを前
記被加工物に照射する工程と、この移動量が前記所定値
に満たないときは前記被加工物への前記パルスレーザ光
を照射しない工程とを有することを特徴とするパルスレ
ーザ加工方法を提供するものであり、この方法により溝
や積層体の表層切断などの加工において、溝深さを深く
したり、加工の対象とはならない下層部分の切断や損傷
を防ぐことができるようになった。

（実施例）以下、実施例を示す図面に基いて本発明を説明する。
すなわち、第１図において、ＱスイッチパルスYAGレー
ザ発振器（以下、単にレーザ発振器と略す）（10）を有
し、このレーザ発振器（10）は出力したレーザ光（11）
が折返しミラー（12）および内部に集光レンズ（13）を
設けたヘッド（14）を介してXYテーブル（15）のＸテー
ブル（15a）上に載置された被加工物（16）を照射する
箇所に設けられている。XYテーブル（15）の移動制御は
被加工物（16）の加工パターン（17）に対応した走査制
御指令を発するテーブル制御部（18）によって行なわれ
る。すなわち、テーブル制御部（18）には走査制御部
（19）と、信号発生部（20）を備えている。信号発生部
（20）は＋Ｘ軸駆動信号発生部（21）と−Ｘ軸駆動信号
発生部（22）、および＋Ｙ軸駆動信号発生部（23）と−
Ｙ軸駆動信号発生部（24）を有し、それぞれＸ軸駆動体
（27）、Ｙ軸駆動体（28）に所定方向の駆動信号を送出
するようになっている。また、信号発生部（20）の上記
４つの各信号は信号処理部（30）へ送出され、処理され
た信号はカウンター（31）へ入力されるようになってい
る。この。カウンター（31）には設定値が設定されてい
て、カウンター（31）において入力信号がこの設定値に
達するとトリガ発生回路（32）に対してトリガー信号を
送出するようになっている。上記トリガー信号はゲート
回路（33）を介してレーザ発振器（10）の発振を制御す
る発振制御部（34）に備えられたＱスイッチドライバ
（35）に導かれる。一方、折返しミラー（12）とヘッド
（14）との間にはシャッタ機構部（36）が設けられてい
る。このシャッタ機構部（36）は走査制御部（19）によ
り、加工パターン（17）の各コーナー部における方向変
換点に到達したとき、シャッタ（37）がレーザ光（11）
の光路に所定時間だけ入り、被加工物（16）への照射を
遮断するようになっている。この所定時間はXYテーブル
（15）の振動が止まり、上記方向変換点から次の方向へ
の加工のための移動制御が開始される間の極めて短い時
間である。なお、シャッタ機構部（36）およびシャッタ
（37）はその同等機能を有するものをレーザ発振器（1
0）内に組込んでもよい。

次に上記構成の作用について、第１図の他に第２図を
参照して説明する。すなわち、加工パターン（17）に対
応した走査線（40）において、加工始点（Ａ）から方向
変換点（Ｂ）に至る間は加速域（Ｃ）、等速域（Ｄ）お
よび減速域（Ｅ）の各領域に分かれる。また、方向変換
点（Ｂ）から方向変換点までの間も同じく上記領域に分
かれる。加工が始まると、Ｘテーブル（15a）およびＹ
テーブル（15b）に対する移動信号の処理分析が信号処
理部（30）でなされ、走査線（40）に対する移動距離が
検出され、カウンター（31）における設定値に対応した
移動距離（ｌ）をピッチとして、走査線（40）上にレー
ザパルス（41）が照射される。また、方向変換点（Ｂ）
ではレーザパルス（41）の照射と同時にシャッタ機構部
（36）が作動し、シャッタ（37）がレーザ光（11）の照
射を所定時間一時的に遮断する。このため、方向変換点
（Ｂ）におけるXYテーブル（15）が振動していてもレー
ザパルス（41）は照射されず、次の方向に向かうと同時
にシャッタ（37）がレーザ光（11）の光路から退出し、
加工速度に関係なく一定ピッチでレーザパルス（41）が
照射される。

なお、上記実施例ではレーザ光の照射を固定し、被加
工物側（テーブル側）をXY方向に動かしたが、要は相対
的なことであるので、反対に被加工物側（テーブル側）
を固定し、レーザ光側をXY方向に動かしてもよい。ま
た、レーザ光はＱスイッチパルスYAGレーザに限らず、
例えば、CO₂レーザ等のパルスレーザに適用される。

［発明の効果］以上説明したように、加工速度が変化しても所定ピッ
チでレーザ照射されるので、レーザパルスが重なること
がなくなり、例えば、溝や積層体の表層切断などの加工
において、溝深さを深くしたり、加工してはいけない下
層部分を切断、あるいは損傷するようなことはなかっ
た。さらに、コーナー部におれる方向変換点を照射後、
次の方向への走査が開始される直前、すなわち、走査手
段による振動時に照射を一時的に止めるようにしたの
で、上記所定ピッチの加工とともに、コーナーや鋭角部
をだれさせることなくシャープにしかも高精度に加工す
ることができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明による加工態様図、第３図は従来例を示す構成図であ
る。（10）……レーザ発振器（15）……XYテーブル（18）……テーブル制御部（30）……信号処理部（31）……カウンター（32）……トリガー発生回路（35）……Ｑスイッチドライバ（37）……シャッタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】パルスレーザ光と被加工物を載置した加工
テーブルとを相対的に移動させる工程と、その移動量が
所定値になった毎に前記パルスレーザ光の１パルスを前
記被加工物に照射する工程と、この移動量が前記所定値
に満たないときは前記被加工物への前記パルスレーザ光
を照射しない工程とを有することを特徴とするパルスレ
ーザ加工方法。