JP4590782B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は穴あけ加工、切断加工、マーキング等を行うレーザ加工装置に係わり、特に被加工物の搬送手段とレーザ光の走査手段を同時に駆動させることで、高速高精度に加工することができるレーザ加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被加工物として、例えばプリント配線板のような薄板に対して高精度に穴あけを行う加工には、レーザ加工機が用いられてきた。このようなレーザ加工機は生産性の向上を図るために高速高精度にレーザ光を走査し加工を行う必要がある。レーザ光を高速高精度に走査する手段としてガルバノメータビームスキャナ（以下、ガルバノスキャナと称する）が一般的である。従来、ガルバノスキャナのようなレーザ光走査手段と、被加工物の設置台を移動させる搬送手段であるＸＹテーブルからなる２つの位置制御手段を併用するレーザ加工装置が広く用いられている。
【０００３】
図１１は特開昭５８−１２３７０２号公報に開示された上述したような従来のレーザ加工装置を示す斜視図であり、被加工物である絶縁基板上に形成された電子回路をトリミングする。例えば電子回路内の抵抗体の一部を切断して抵抗値を調整するレーザトリミングを行う。図において、１００は被加工物である絶縁基板で、トリミングされる電子回路が形成されている。１１０、１２０、１３０、１４０はビームボジショナの移動範囲内に多分割されたブロックの例、１５０はＸＹテーブル、１６０はプローブカード、１７０はブロック１１０内のトリミングされる抵抗、１８０、１８０’はプローブ、１９０はレーザ光源、２００はエキスパンダ、２１０はＸ軸ガルバノスキャナ、２２０はＹ軸ガルバノスキャナ、２３０は対物レンズ、２４０は９０度反射鏡、２５０はＸＹテーブル１５０のＸ軸駆動源、２６０はＸＹテーブル１５０のＹ軸駆動源である。また、エキスパンダ２００、Ｘ軸ガルバノスキャナ２１０、及びＹ軸ガルバノスキャナ２２０からレーザ光のポジショニングを行うビームポジショナが構成される。
【０００４】
次に動作について説明する。
トリミングされる電子回路が形成された絶縁基板１００は、ビームポジショナの移動範囲内でブロック１１０、１２０、１３０、１４０のように多分割され、ＸＹテーブル１５０上にプローブカード１６０と共に固定されている。図示の例では、ブロック１１０に区画された絶縁基板１００上の抵抗１７０は、プローブカード１６０上に固定されたプローブ１８０，１８０’により測定器に接続され、その抵抗値が測定される。
【０００５】
レーザ光によるトリミング動作について説明すると、レーザ光源１９０から出射されたレーザ光はエキスパンダ２００、Ｘ軸ガルバノスキャナ２１０、及びＹ軸ガルバノスキャナ２２０によって高速度の移動が行われ、対物レンズ２３０と９０度反射鏡２４０とにより、抵抗１７０上に集光される。Ｘ軸ガルバノスキャナ２１０、Ｙ軸ガルバノスキャナ２２０によってレーザ光を走査して抵抗１７０に対するトリミングが完了すると、ブロック１１０内の他のトリミングすべき電子回路までレーザ光を走査してトリミング動作を行う。ブロック１１０内のトリミングすべき電子回路のトリミングが完了すると、ＸＹテーブル１５０のＸ軸駆動源２５０、Ｙ軸駆動源２６０を動作させてビームポジショナの下にブロック１２０を移動させる。このあと、上記したものと同様にしてブロック１２０内のトリミングすべき電子回路に対してトリミングを行い、これが完了すると引き続いてブロック１３０、１４０に対しても同様にトリミングを行う。
【０００６】
このように、従来のレーザ加工装置では、エキスパンダ２００、Ｘ軸ガルバノスキャナ２１０、及びＹ軸ガルバノスキャナ２２０から構成されるレーザ光走査手段であるビームポジショナの動作とＸＹテーブル１５０、Ｘ軸駆動源２５０、及びＹ軸駆動源２６０からなる被加工物の搬送手段が別々に駆動して被加工物に対する加工が行われる。
具体的に説明すると、ガルバノスキャナ２１０、２２０は、軽量なミラーを動かしてレーザ光を走査するため高速に走査することはできるが動作範囲は小さい。一方、ＸＹテーブル１５０は、動作範囲は大きいが大質量の物体を搬送するために高速な移動は困難である。これにより、従来は両者の動作範囲や移動速度が適合するように別々に駆動して加工を行っていた。上述した特開昭５８−１２３７０２号公報に開示されたレーザ加工装置の例では、ＸＹテーブル１５０を停止させた状態でガルバノスキャナ２１０、２２０の動作範囲でレーザ光を走査し、ガルバノスキャナ２１０，２２０を停止させた状態で、被加工物である絶縁基板１００上の未加工実施部分がガルバノスキャナ２１０、２２０の動作範囲内に来るようにＸＹテーブル１５０により絶縁基板１００を移動させている。
【０００７】
従来のレーザ加工装置は以上のように構成されているので、ガルバノスキャナ２１０，２２０の動作範囲より広い加工面積を有する被加工物を加工するためには、ガルバノスキャナ２１０、２２０によるレーザ光走査の時間の他に、ＸＹテーブル１５０による被加工物の移動時間が必要であり、加工時間が長くなるという課題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、被加工物の搬送手段と複数のレーザ光の走査手段とを同時に駆動させることで、高速高精度に加工することができるレーザ加工装置を得ることである。
また、この発明は複数のレーザ光を結合させて入射し、ｆθレンズで被加工物上に集光させることで、安価で高い生産性を持つレーザ加工機を得ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の構成によるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発生するレーザ光発生手段と、このレーザ光発生手段が発生するレーザ光を複数に分岐させるレーザ光分岐手段と、上記分岐された複数のレーザ光の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、上記走査された複数のレーザ光を結合させて入射し、被加工物上で最小径に集光するｆθレンズと、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれと被加工物との間の相対位置を変化させる搬送手段と、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、上記被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、この複数のレーザ光照射位置指令に対応した上記搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、上記搬送位置指令に従って移動する上記搬送手段の移動順序に適合するように上記レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替えるとともに、レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置に来るように搬送位置指令を生成する加工計画手段と、上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するとともに上記加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する上記搬送手段の位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と上記加工計画手段が生成した上記搬送位置指令とに基づいて上記搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、上記加工計画手段が生成した上記レーザ光照射位置指令と上記搬送手段の現在位置とに基づいて上記レーザ光照射位置指令が指定する上記被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるように上記複数のレーザ光走査手段を制御するレーザ光走査制御手段とを備え、上記搬送手段と上記複数のレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うものである。
【００１０】
この発明の第２の構成によるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発生する複数のレーザ光発生手段と、上記複数のレーザ光の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、上記走査された複数のレーザ光を結合させて入射し、被加工物上で最小径に集光するｆθレンズと、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれと被加工物との間の相対位置を変化させる搬送手段と、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、上記被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応した上記搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、上記搬送位置指令に従って移動する上記搬送手段の移動順序に適合するように上記レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替えるとともに、レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置に来るように搬送位置指令を生成する加工計画手段と、上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するともに、上記加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する上記搬送手段の位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と上記加工計画手段が生成した上記搬送位置指令とに基づいて上記搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、上記加工計画手段が生成した上記レーザ光照射位置指令と上記搬送手段の現在位置とに基づいて上記レーザ光照射位置指令が指定する上記被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるように上記複数のレーザ光走査手段を制御するレーザ光走査制御手段とを備え、上記搬送手段と上記複数のレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うものである。
【００１１】
この発明の第３の構成によるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発生するレーザ光発生手段と、このレーザ光発生手段が発生するレーザ光を複数に分岐させるレーザ光分岐手段と、上記分岐された複数のレーザ光の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、上記走査された複数のレーザ光を結合させて入射し、被加工物上で最小径に集光するｆθレンズと、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれと被加工物との間の相対位置を変化させる搬送手段と、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、上記被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、この複数のレーザ光照射位置指令に対応した上記搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、上記搬送位置指令に従って移動する上記搬送手段の移動順序に適合するように上記レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替える加工計画手段と、上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成すると搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と上記加工計画手段が生成した上記搬送位置指令とに基づいて上記搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、上記加工計画手段が生成した上記レーザ光照射位置指令と上記搬送手段の現在位置とに基づいて上記レーザ光照射位置指令が指定する上記被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるように上記複数のレーザ光走査手段を制御するとともに、前回のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までを滑らかに補間する加減速パターン指令値を生成し、この加減速パターン指令値と、搬送手段の現在位置及び搬送手段の現在速度から推測される一定時間後の搬送手段の予測位置との差からなるレーザ光走査位置指令を生成する遅れ補償手段を備え、この遅れ補償手段が算出したレーザ光走査位置指令に基づいてレーザ光走査手段の制御を行うレーザ光走査制御手段とを備え、上記搬送手段と上記複数のレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うものである。
【００１２】
この発明の第４の構成によるレーザ加工装置は、
加工用のレーザ光を発生する複数のレーザ光発生手段と、上記複数のレーザ光の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、上記走査された複数のレーザ光を結合させて入射し、被加工物上で最小径に集光するｆθレンズと、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれと被加工物との間の相対位置を変化させる搬送手段と、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、上記被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応した上記搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、上記搬送位置指令に従って移動する上記搬送手段の移動順序に適合するように上記レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替える加工計画手段と、上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と上記加工計画手段が生成した上記搬送位置指令とに基づいて上記搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、上記加工計画手段が生成した上記レーザ光照射位置指令と上記搬送手段の現在位置とに基づいて上記レーザ光照射位置指令が指定する上記被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるように上記複数のレーザ光走査手段を制御するとともに、前回のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までを滑らかに補間する加減速パターン指令値を生成し、この加減速パターン指令値と、搬送手段の現在位置及び搬送手段の現在速度から推測される一定時間後の搬送手段の予測位置との差からなるレーザ光走査位置指令を生成する遅れ補償手段を備え、この遅れ補償手段が算出したレーザ光走査位置指令に基づいてレーザ光走査手段の制御を行うレーザ光走査制御手段とを備え、上記搬送手段と上記複数のレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うものである。
【００１３】
この発明の第５の構成によるレーザ加工装置は、加工実行前にレーザ光走査手段の動作範囲、搬送手段の目標位置に付加する距離、及び搬送手段の移動速度をパラメータとして加工動作のシミュレーションを行い、最も加工性能を向上させる上記パラメータを決定する動作条件決定手段を備えるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーザ加工装置を示す斜視図であり、図２は実施の形態１によるレーザ加工装置の制御系の構成を示すブロック図である。図において、１は加工用のレーザ光を発生するレーザ発振器（レーザ光発生手段）で、CO2やYAGレーザなどの従来のレーザ加工装置に使用されているものでよい。２ａ〜２ｄレーザ光を走査するためのガルバノスキャナ（レーザ光走査手段）であり各々走査用ミラーを備えている。３はレーザ光を被加工物７の所望の位置に集光するためのｆθレンズで、４は被加工物７を搬送するXYテーブル（搬送手段）で、X軸及びY軸の駆動源の図示は省略している。５ａ、５ｂは被加工物７の位置を検出するリニアスケールで、XYテーブル４の動作から被加工物７の位置を検出する。６はレーザ発振器１から出射されたレーザ光、７は被加工物で、図示の例ではプリント配線板のような薄板が示されている。８ａ、８ｂは偏光ビームスプリッタであり、8aはレーザ発振器１から出射されたレーザ光６を２本に分岐させるものであり、8bは8aから出射された１本のレーザ光とガルバノスキャナ2cにより走査されたレーザ光の２本を１本のレーザ光に結合して、ガルバノスキャナ2bに出射するものである。９ａ、９ｂはレーザ光の方向を変えるためのベンドミラーである。
【００１５】
レーザ発振器１から出射されたレーザ光６は、ビームスプリッタ８ａにより２本に分岐されて、１本はまっすぐビームスプリッタ８ｂに入射する。もう１本はベンドミラー９ａおよび９ｂにより方向を変えられて、１組のガルバノスキャナ２ｄ，２ｃ（副レーザ光走査手段）に入射し、走査されてからビームスプリッタ８ｂに入射する。ビームスプリッタ８ｂに入射した２本のレーザ光は入射角度が異なり、もう１組のガルバノスキャナ２ｂ，２ａ（主レーザ光走査手段）に走査されて、ｆθレンズ３に入射する。ｆθレンズ３に入射した２本のレーザ光は、入射位置が異なり、それぞれ入射位置の真下の被加工物７上に集光され、同時に２箇所の加工が実施される。
【００１６】
１０は加工計画手段で、ユーザが予め設定しておいた被加工物７上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令を主副の２組のガルバノスキャナ２ａ〜２ｄに振り分け、主レーザ光照射位置指令に対応したXYテーブル４の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成する。生成された搬送位置指令に従って移動するXYテーブル４の移動順序に適合するように主レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替える。１１はレーザ光走査制御手段で、加工計画手段１０が生成した主あるいは副レーザ光照射位置指令とXYテーブル４の現在位置とに基づいてレーザ光照射位置指令が指定する被加工物７上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるようにガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを制御する。１３は搬送速度制御手段１２が生成した搬送速度指令と加工計画手段１０が生成した搬送位置指令とに基づいてXYテーブル４の移動を制御する搬送位置制御手段で、市販の数値制御装置等から構成される。１２は搬送速度制御手段で、搬送位置指令が指定するXYテーブル４の目標位置とXYテーブル４の現在位置との位置関係に基づいて、XYテーブル４の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する。１４はレーザ光照射位置指令パターン生成手段であり、レーザ光走査制御手段１１を構成して、加工計画手段１０が前回に生成したレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までが指定するレーザ光照射位置を滑らかに補間するレーザ光照射位置指令パターン（加減速パターン指令値）を生成する。１５はレーザ光走査サーボ手段で、減算部１６から入力したレーザ光走査位置指令に基づいてガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを動作させる。１６はリニアスケール５ａ、５ｂからのXYテーブル４の現在位置とレーザ光照射位置指令パターン生成手段１４からのレーザ光照射位置指令パターンとの差をとってレーザ光走査位置指令（値）としてレーザ光走査サーボ手段１５に入力する減算部である。
【００１７】
次に動作について説明する。
先ず、加工開始前に、ユーザが被加工物７上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令を予め加工計画手段１０に設定し、２個のレーザ光照射位置指令が予め設定された距離より近い場合には、これらを主レーザ光照射位置指令、副レーザ光照射位置指令として組み分けする。近くに他のレーザ照射位置指令が存在しない場合には、このレーザ照射位置指令を主レーザ照射位置指令とし、副レーザ照射位置指令としてはレーザ光がｆθレンズ３に入射されないような回避位置指令を設定する。主レーザ照射位置指令と対応するように被加工物７上の全加工範囲に基づいてXYテーブル４の目標位置を指定する搬送位置指令を生成する。具体的には、搬送位置指令に従って移動するXYテーブル４の移動順序に適合するように、主レーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を順序付けし、XYテーブル４の目標位置を主レーザ光照射位置指令に対応させる。また、搬送位置指令は、加工開始前に全て搬送位置制御手段１３に出力される。
【００１８】
加工開始後、加工計画手段１０は、加工の進捗に従い主副の１組づつレーザ光照射位置指令をレーザ光照射位置指令パターン生成手段１４に出力し、同時に主レーザ光照射位置指令に対応したXYテーブル４の目標位置を搬送速度制御手段１２に出力する。搬送速度制御手段１２は、加工計画手段１０から入力したXYテーブル４の目標位置と、リニアスケール５ａ、５ｂから入力したXYテーブル４の現在位置とを比較して、XYテーブル４の移動速度を制御する搬送速度指令を生成し、搬送位置制御手段１３に出力する。
【００１９】
搬送位置制御手段１３は、加工計画手段１０と搬送速度制御手段１２とからそれぞれ入力した搬送位置指令及び搬送速度指令に従ってXYテーブル４の移動及び加減速制御を行う。また、レーザ光照射位置指令パターン生成手段１４は、加工計画手段１０から入力する１個前のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までを滑らかに補間するレーザ光照射位置指令パターンを生成し、減算部１６に出力する。減算部１６は、上記レーザ光照射位置指令パターンからリニアスケール５ａ、５ｂにより計測されたXYテーブル４の現在位置を引いたものをレーザ光走査位置指令としてレーザ光走査サーボ手段１５に出力する。レーザ光走査サーボ手段１５は減算部１６から入力したレーザ光走査位置指令に基づいてガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを制御する。
【００２０】
このようにして、レーザ光の走査を制御するレーザ光照射位置指令とＸＹテーブル４の動作を制御する搬送位置指令及び搬送速度指令とを交互に対応付けることで、加工時にＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとを同時に駆動させる。全てのガルバノスキャナ２ａ〜２ｄが被加工物７上のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置に到達すると、レーザ発振器１からレーザ光６を照射して加工を実施する。このとき、レーザ光走査手段であるガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作中に、搬送手段であるＸＹテーブル４が、レーザ光照射位置指令に対応付けられた搬送位置指令の指定する目標位置に向けて移動することにより、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲の中央から被加工物７上のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置までの距離が短縮される。
【００２１】
これにより、ＸＹテーブル４の移動速度が十分に高速である場合には、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲の中央から被加工物７上のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置までの距離が、常にガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲内に保たれる。また、ＸＹテーブル４の移動速度が高速でない場合にも、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄが動作範囲の制限のためにＸＹテーブル４の移動を待つ時間が短縮される。以上により、全体の加工時間を短縮することができる。
【００２２】
上述した動作を具体的に説明する。先ず、従来では被加工物７の全加工範囲を加工するためには、（１）ガルバノスキャナ２によりレーザ光を走査してその動作範囲内にある被加工物７を加工する。（２）ＸＹテーブル４により被加工物７における次の加工領域をガルバノスキャナ２の動作範囲に移動させる。（３）ガルバノスキャナ２によりレーザ光を走査して被加工物７の次の加工領域を加工する。
上記（１）、（２）、（３）の動作を繰り返す必要があり、全加工時間は（１）に要する時間＋（２）に要する時間＋（３）に要する時間となる。
本発明では（１）、（２）の動作を同時に実行することができることからＸＹテーブル４が十分に高速であるとき、全加工時間は（１）の時間に近似される。また、ＸＹテーブル４が高速でないときでも、（１）の動作時間中に（２）における被加工物７の移動が進行し、（２）の時間が短縮される。
【００２３】
ここで、加工計画手段１０において生成されるレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の並べ替え動作について説明する。
図３は実施の形態１によるレーザ加工装置のレーザ光照射位置の並べ替えについて説明する図であり、被加工物７を上方から見て、被加工物７の加工範囲をガルバノスキャナ２の動作範囲以内の小ブロックに区分している。図において、下から上に順にＡ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｘの記号を、左から右に順に１，２，３，・・・，ｎの番号を各ブロックに付している。例えば、左下はブロックＡ１、右下はブロックＡｎとなる。ここで、ｎは横方向のブロック数であり、左下ブロックＡ１及び右下ブロックＡｎのみを表示したものである。さらに、ブロックＡ１は４個の縦長長方形ブロックａ１１，ａ１２，ａ１３，ａ１４に、ブロックＡｎは２個の縦長長方形ブロックａｎ１，ａｎ２と４個の横長長方形ブロックａｎａ，ａｎｂ，ａｎｃ，ａｎｄに分割している。
黒丸で示された点が主レーザ光照射位置指令により指定されるレーザ光照射位置であり、白丸で示された点が副レーザ光照射位置指令により指定されるレーザ光照射位置である。楕円で囲まれた一対の黒白丸は、一回のレーザ光発振により同時に加工される２点を示す。黒丸をつなぐ矢印は、加工順序を示す。
【００２４】
次に動作について説明する。
図４はこの発明の実施の形態１によるレーザ加工装置の加工計画手段によるレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の並べ替え動作を示すフロー図であり、これに沿って説明を行う。
先ず、ステップＳＴ１において、ブロックＡ１からブロックＡｎの左半面までをブロックの１／４の幅で縦長の長方形ブロックに分割する。
次に、ステップＳＴ２において、縦長長方形ブロックａ１１から予め設定しておいたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を加工計画手段１０が探索する。
ステップＳＴ３において、縦長長方形ブロックａｉｊ内でレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を探索する。ｉは１，２，３，・・・，ｎの各ブロックを示す番号であり、ｊは１，２，３，４の縦長長方形ブロックを示す番号である。ｊが奇数の場合には、縦長長方形ブロックａｉｊの下から上に向けてレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を探索して出現順に加工計画手段１０が順序付けし、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに対する指令値である主レーザ光照射位置指令として記録する。ｊが偶数の場合には、縦長長方形ブロックａｉｊの上から下に向けてレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を探索して出現順に加工計画手段１０が順序付けし、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに対する指令値である主レーザ光照射位置指令として記録する。
【００２５】
次に、ステップＳＴ４において、今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置から、縦横それぞれ予め設定された所定の距離以内に未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置が存在するかどうかを探索する。
ステップＳＴ５において、探索結果を評価し、今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の近傍に未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置が存在する場合には、ステップＳＴ６に進む。今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の近傍に未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置が存在しない場合には、ステップＳＴ７に進む。
【００２６】
ステップＳＴ６において、今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の近傍に存在する未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を、ガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに対する指令値である副レーザ光照射位置指令として記録する。
ステップＳＴ７において、ガルバノスキャナ２ｃ，２ｄにより走査されたレーザ光がｆθレンズ３に入射しないように予め設定された回避位置を、ガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに対する指令値である副レーザ光照射位置指令として記録する。
ステップＳＴ６及びステップＳＴ７を通して、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに対する指令値である主レーザ光照射位置指令と、それに対応したガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに対する指令値である副レーザ光照射位置指令が設定される。
【００２７】
ステップＳＴ８において、レーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の探索がブロックＡｎの左半面まで完了したかどうかを確認する。未完了であればステップＳＴ９に進む。ブロックＡｎの左半面まで探索が完了していればステップＳＴ１０に進む。
ステップＳＴ９において、次の縦長長方形ブロックに探索対象を移動してステップＳＴ３に戻り、縦長長方形ブロック内の探索を継続する。
【００２８】
ステップＳＴ１０において、ブロックＡｎの右半面をブロックの１／４の高さで横長の長方形ブロックに分割し、下端の横長長方形ブロックａｎａからレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の探索を開始する。
ステップＳＴ１１において、横長長方形ブロックａｎｋ内でレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を探索する。ｋはａ，ｂ，ｃ，ｄの横長長方形ブロックを示す番号である。ｋがaあるいはｃの場合には、横長方形ブロックａｎｋの左から右に向けてレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を探索して出現順に加工計画手段１０が順序付けし、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに対する指令値である主レーザ光照射位置指令として記録する。ｋがｂあるいはｄの場合には、横長長方形ブロックａｎｋの右から左に向けてレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を探索して出現順に加工計画手段１０が順序付けし、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに対する指令値である主レーザ光照射位置指令として記録する。
【００２９】
次に、ステップＳＴ１２において、今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置から、縦横それぞれ予め設定された所定の距離以内に未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置が存在するかどうかを探索する。
ステップＳＴ１３において、探索結果を評価し、今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の近傍に未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置が存在する場合には、ステップＳＴ１４に進む。今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の近傍に未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置が存在しない場合には、ステップＳＴ１５に進む。
【００３０】
ステップＳＴ１４において、今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の近傍に存在する未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を、ガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに対する指令値である副レーザ光照射位置指令として記録する。
ステップＳＴ１５において、ガルバノスキャナ２ｃ，２ｄにより走査されたレーザ光がｆθレンズ３に入射しないように予め設定された回避位置を、ガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに対する指令値である副レーザ光照射位置指令として記録する。
ステップＳＴ１４及びステップＳＴ１５を通して、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに対する指令値である主レーザ光照射位置指令と、それに対応したガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに対する指令値である副レーザ光照射位置指令が設定される。
【００３１】
ステップＳＴ１６において、レーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の探索がブロックＡｎの上端の横長長方形ブロックａｎｄまで完了したかどうかを確認する。未完了であればステップＳＴ１７に進む。横長長方形ブロックａｎｄまで探索が完了していればステップＳＴ１８に進む。
ステップＳＴ１７において、次の横長長方形ブロックに探索対象を移動してステップＳＴ１１に戻り、横長長方形ブロック内の探索を継続する。
以降、全てのレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の探索が完了するまで、加工計画手段１０が、ブロックの横長長方形および縦長長方形への分割と、長方形ブロック内のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の探索および順序付けを繰り返す（ステップＳＴ１８）。
【００３２】
次に主レーザ光照射位置指令とＸＹテーブルの目標位置及び搬送位置指令との関係について説明する。
図５は主レーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置に対するＸＹテーブルの目標位置及び搬送位置指令の関係を説明する図であり、被加工物７を上方から見た図である。図５では、図３と同様に被加工物７の加工範囲をガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲以内の小ブロックに区分し、これらのうち左下ブロックＡ１及び右下ブロックＡｎのみを表示している。ここで、ブロックＡ１の左半分に存在するレーザ光照射位置に対してはブロックＡ１の中央を搬送手段であるＸＹテーブル４の目標位置とする。また、ブロックＡ１の右半分からブロックＡｎの左半分までの領域では、レーザ光照射位置が含まれる各縦長長方形（ａ１２，・・・，ａｎ２）の右辺の中点をＸＹテーブル４の目標位置とする。
【００３３】
レーザ光照射位置がブロックＡｎの右下１／４の領域に存在する場合には、ブロックＡｎの中央をＸＹテーブル４の目標位置とする。ブロックＡｎの右上１／４、及び右２段目におけるブロックＢｎ（不図示）の右した１／４の領域では、レーザ光照射位置が含まれる各横長長方形（ａｎｃ，ａｎｄ，・・・）の左上の頂点をＸＹテーブル４の目標位置とする。ブロックＢｎの右上１／４の領域に存在するレーザ光照射位置に対しては、ブロックＢｎの中央をＸＹテーブル４の目標位置とする。以下、同様にしてＸＹテーブル４の目標位置を定める。
【００３４】
図示の例では、ＸＹテーブル４の各搬送目標位置は被加工物７の左右の両端に位置するブロックの中央の点を結ぶ線分上に存在し、上記線分の左端点に搬送位置指令を指定して、ＸＹテーブル４の移動始点を決定している。搬送位置制御手段１３は、搬送位置指令が指定する目標位置の順にＸＹテーブル４を移動させる。また、搬送速度制御手段１２が上述したように加工計画手段１０によって主レーザ光照射位置指令に対応付けられたＸＹテーブル４の目標位置とＸＹテーブル４の現在位置とを比較する。このとき、搬送速度制御手段１２は、ＸＹテーブル４の目標位置が現在位置より先にある場合、その距離に応じてＸＹテーブル４の速度を増加させ、ＸＹテーブル４の目標位置が現在位置より手前にある場合は、ＸＹテーブル４を減速あるいは停止させるように搬送速度指令を生成し、これに基づいて搬送位置制御手段１３を制御することで、主レーザ光照射位置指令に対してＸＹテーブル４の位置が適切になるようにＸＹテーブル４の位置が制御させる。
【００３５】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、加工用のレーザ光６を発生するレーザ発振器１と、このレーザ発振器１が発生するレーザ光６を分岐させるビームスプリッタ８と、このビームスプリッタ８により分岐されたレーザ光６のそれぞれの軌道を変化させてレーザ光６の照射位置を移動させる２組のガルバノスキャナ２ａ〜２ｄと、分岐された２本のレーザ光を結合させて１個のｆθレンズ３に入射させるビームスプリッタ８ｂと、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄと被加工物７との相対位置を変化させるＸＹテーブル４と、被加工物７上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応したＸＹテーブル４の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、搬送位置指令に従って移動するＸＹテーブル４の移動順序に適合するようにレーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替える加工計画手段１０と、搬送位置指令が指定するＸＹテーブル４の目標位置とＸＹテーブル４の現在位置との位置関係に基づいてＸＹテーブル４の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段１２と、この搬送速度制御手段１２が生成した搬送速度指令と加工計画手段１０が生成した搬送位置指令とに基づいてＸＹテーブル４の移動を制御する搬送位置制御手段１３と、加工計画手段１０が生成したレーザ光照射位置指令とＸＹテーブル４の現在位置とに基づいてレーザ光照射位置指令が指定する被加工物７上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるようにガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを制御するレーザ光走査制御手段１１とを備え、ＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとを同時に駆動させながら加工を行うので、ＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとを同期制御することが可能となり、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲に制限がある場合にも、従来のように、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを停止してＸＹテーブル４の移動を待つ時間がなく、加工時間を短縮することができる。
【００３６】
また、搬送位置制御手段１３は、搬送速度制御手段１２が生成した搬送速度指令と加工計画手段１０が生成した搬送位置指令とを入力にして、これらでＸＹテーブル４の駆動源に供給する電力を調整することができればよいので、市販の数値制御装置が使用できる。これにより、安価に協調同期システムを構成するレーザ加工装置を得ることができる。
【００３７】
また、ビームスプリッタ８ｂは、一組のガルバノスキャナ２ｃ，２ｄにより走査されたレーザ光６と、もう一組のガルバノスキャナ２a，２ｂに走査されるレーザ光６を結合し、ｆθレンズ３に入射させることができるので、従来、２本のレーザ光６に対して２個必要であった高価なｆθレンズ３を１枚節約することが可能となり、安価に２点同時加工が可能なレーザ加工装置を得ることができる。また、ビームスプリッタ８ｂは、一組のガルバノスキャナ２ｃ，２ｄにより走査されたレーザ光６と、もう一組のガルバノスキャナ２a，２ｂに走査されるレーザ光６を結合し、ｆθレンズ３に入射させることができるので、ｆθレンズ３の収差の補正演算を簡単かつ短時間に行うことができる。また、ビームスプリッタ８ｂは、一組のガルバノスキャナ２ｃ，２ｄにより走査されたレーザ光６と、もう一組のガルバノスキャナ２a，２ｂに走査されるレーザ光６を結合し、ｆθレンズ３に入射させることができるので、光学系を小型化することができる。
【００３８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２は、複数のレーザ光発生手段を備え、被加工物７上の２箇所を同時に加工するものである。
【００３９】
図６はこの発明の実施の形態２によるレーザ加工装置を示す斜視図であり、レーザ発振器１より構成された２個のレーザ光発生手段(レーザ発振器１)を有している。それ以外の構成は、この発明の実施の形態１と同じであり、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４０】
次に動作について説明する。
一方のレーザ発振器１から出射されたレーザ光６はビームスプリッタ８ｂにより方向を曲げられてガルバノスキャナ２ａ，２ｂに入射し、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに走査されて、ｆθレンズ３に入射し、被加工物７上に集光されて加工が行われる。他方のレーザ発振器１から出射されたレーザ光６はガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに走査されてから、ビームスプリッタ８ｂを透過してガルバノスキャナ２ａ，２ｂに入射し、再度ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに走査されて、ｆθレンズ３に入射し、被加工物７上に集光されて加工が行われる。この発明の実施の形態２によるレーザ加工装置は、レーザ発振器１が複数備えられていること以外は、上記この発明の実施の形態１と同様に動作する。
【００４１】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、加工用のレーザ光６を発生する２台のレーザ発振器１と、このレーザ発振器１が発生するレーザ光６のそれぞれの軌道を変化させてレーザ光６の照射位置を移動させる２組のガルバノスキャナ２ａ〜２ｄと、２本のレーザ光を結合させて１個のｆθレンズ３に入射させるビームスプリッタ８ｂと、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄと被加工物７との相対位置を変化させるＸＹテーブル４と、被加工物７上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応したＸＹテーブル４の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、搬送位置指令に従って移動するＸＹテーブル４の移動順序に適合するようにレーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替える加工計画手段１０と、搬送位置指令が指定するＸＹテーブル４の目標位置とＸＹテーブル４の現在位置との位置関係に基づいてＸＹテーブル４の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段１２と、この搬送速度制御手段１２が生成した搬送速度指令と加工計画手段１０が生成した搬送位置指令とに基づいてＸＹテーブル４の移動を制御する搬送位置制御手段１３と、加工計画手段１０が生成したレーザ光照射位置指令とＸＹテーブル４の現在位置とに基づいてレーザ光照射位置指令が指定する被加工物７上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるようにガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを制御するレーザ光走査制御手段１１とを備え、ＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとを同時に駆動させながら加工を行うので、ＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとを同期制御することが可能となり、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲に制限がある場合にも、従来のように、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを停止してＸＹテーブル４の移動を待つ時間がなく、加工時間を短縮することができる。
【００４２】
また、搬送位置制御手段１３は、搬送速度制御手段１２が生成した搬送速度指令と加工計画手段８が生成した搬送位置指令とを入力にして、これらでＸＹテーブル４の駆動源に供給する電力を調整することができればよいので、市販の数値制御装置が使用できる。これにより、安価に協調同期システムを構成するレーザ加工装置を得ることができる。
【００４３】
また、ビームスプリッタ８ｂは、一組のガルバノスキャナ２ｃ，２ｄにより走査されたレーザ光６と、もう一組のガルバノスキャナ２a，２ｂに走査されるレーザ光６を結合し、唯一のｆθレンズ３に入射させることができるので、従来、２本のレーザ光６に対して２個必要であった高価なｆθレンズ３を１枚節約することが可能となり、安価に２点同時加工が可能なレーザ加工装置を得ることができる。
【００４４】
また、レーザ発振器を複数備えているため、複数のレーザ照射位置に対して各レーザ発振器の最大出力のレーザ光を照射することが可能となり、１個のレーザ発振器から出射されたレーザ光を複数に分岐する場合に比べて、効率良く加工を実施することができる。
【００４５】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３は、主レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置にくるように搬送位置指令を加工計画手段が生成し、搬送速度制御手段は、加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する搬送手段の位置と搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するものである。
【００４６】
この発明の実施の形態３による加工計画手段１０は、主レーザ光照射指令から計算されるＸＹテーブル４の目標位置よりも一定の距離だけ先行した位置を搬送位置指令として与えるものである。以下、先行させる距離を先行距離と称する。
図７はこの発明の実施の形態３によるレーザ加工装置の加工動作を説明する説明図であり、被加工物７を上方から見た平面図を示している。被加工物７の加工範囲をガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲以内の小ブロックに区分したものの中で、右下ブロックＡｎのみを表示している。ブロックＡｎの左半面をブロックＡｎの１／４の幅で縦長長方形である２個のブロックａｎ１，ａｎ２に、ブロックＡｎの右半面をブロックＡｎの１／４の高さで横長長方形である４個のブロックａｎａ，ａｎｂ，ａｎｃ，ａｎｄに区分してある。左下ブロックＡ１から右下ブロックＡｎの左半面までの縦長長方形ブロック内に存在する主レーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置には、縦長長方形のブロックにおける右辺の中点から右方向に先行距離を加えた位置に相当する搬送位置指令の目標位置がそれぞれに対応している。ただし、加工計画手段１０は、先行距離を加えた後の搬送位置指令がブロックＡｎの中央より右にならないように先行距離の値を調整している。また、横長長方形ブロックａｎａに存在する主レーザ光照射位置指令に対応する搬送位置指令には先行距離を加えない。横長長方形ブロックａｎｂ，ａｎｃ，ａｎｄに存在する主レーザ光照射位置指令に対応する搬送位置指令には、横長長方形ブロックの左上頂点から上方向に先行距離を加えた位置を搬送位置指令が指定するＸＹテーブル４の目標位置としている。以下、同様にして搬送位置指令に先行距離を加える。
【００４７】
次にこの発明の実施の形態３における概要について説明する。
この発明におけるレーザ加工装置は、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとＸＹテーブル４とを同時に駆動するが、ＸＹテーブル４の移動速度に比べて、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの移動速度が大きい。そのため、ＸＹテーブル４の遅れが大きい場合には、レーザ光照射位置指令パターン生成手段１４が被加工物７上に位置付けたレーザ光照射位置指令パターンとＸＹテーブル４の現在位置との差をとることで求められるレーザ光走査位置が、ガルバノスキャナ２の動作範囲外となり、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄがレーザ光走査位置指令に最も近い動作範囲内の最大値で停止して、ＸＹテーブル４の移動を待つことになる。そこで、この発明の実施の形態３におけるレーザ加工装置では、搬送位置指令に先行距離を加えることによりＸＹテーブル４の遅れが小さくなり、ＸＹテーブル４の速度に比べてガルバノスキャナ２の速度が大きい場合にも、ＸＹテーブル４の移動をガルバノスキャナ２が待つ時間が短縮され、総合的な加工時間を短縮することができる。
【００４８】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、主レーザ光照射位置指令に対応するＸＹテーブル４の目標位置よりも一定距離付加した位置にくるように搬送位置指令を加工計画手段１０が生成し、搬送速度制御手段１２は、加工計画手段１０が生成した搬送位置指令が指定するＸＹテーブル４の位置とＸＹテーブル４の現在位置との位置関係に基づいてＸＹテーブル４の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するので、ＸＹテーブル４の速度に比べてガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの速度が大きい場合にも、搬送位置指令に先行距離を加えることによりＸＹテーブル４の遅れが小さくなり、ＸＹテーブル４の移動をガルバノスキャナ２ａ〜２ｄが待つ時間が短縮され、総合的な加工時間を短縮することができる。
【００４９】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４は、レーザ光走査制御手段が、前回のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までが指定するレーザ光照射位置を滑らかに補間する加減速パターン指令値を生成し、この加減速パターン指令値と、搬送手段の現在位置及び搬送手段の現在速度から推測される一定時間後の搬送手段の予測位置との差からなるレーザ光走査位置指令を生成する遅れ補償手段を備え、この遅れ補償手段が算出したレーザ光走査位置指令に基づいてレーザ光走査手段の制御を行うものである。
【００５０】
図８はこの発明の実施の形態４によるレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。図において、１７はＸＹテーブル４の一定時間後の予測位置を算出する遅れ補償回路（遅れ補償手段）、１６ａはレーザ光照射位置指令パターン生成手段１４が生成したレーザ光照射位置指令パターンからＸＹテーブル４の現在位置を引いてレーザ光走査位置指令（値）を生成する際に、ＸＹテーブル４の現在位置の代わりに、遅れ補償回路１７が算出したＸＹテーブル４の一定時間後の予測位置を用いてレーザ光走査位置指令（値）を算出する減算部（遅れ補償手段）である。また、遅れ補償回路１７は以下の式でＸＹテーブル４の予測位置を算出する。
Ｐ＾＝Ｐ＋Ｖ・Ｔｂ・・・（１）
ここで、Ｐ＾はＸＹテーブル４の遅れ補償後の予測位置、ＰはＸＹテーブル４の現在位置、ＶはＸＹテーブル４の現在速度、Ｔｂはレーザ光走査手段であるガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの制御サンプリング時間と同等な時定数である。
なお、図２と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５１】
図９はこの発明の実施の形態４によるレーザ加工装置の搬送手段の遅れ補償を説明する説明図であり、（ａ）は時刻Ｔにおける被加工物７上のレーザ光照射位置、（ｂ）は時刻Ｔ＋ΔＴにおける被加工物７上のレーザ光照射位置を示している。図において、時刻Ｔで被加工物７上のレーザ光照射位置ａに対するレーザ光走査系位置は点Ａである。また、ガルバノスキャナ２の制御サンプリング時間であるΔＴ時間後の時刻Ｔ＋ΔＴで、ガルバノスキャナ２が点Ａに到達するものとする。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５２】
次にこの発明の実施の形態４に関する概要について説明する。
時刻Ｔから時刻Ｔ＋ΔＴまで経過する間に、ＸＹテーブル４は速度Ｖで移動中であるとすると、被加工物７上のレーザ光照射位置指令ａは、図９の（ｂ）に示すように、ＸＹテーブル４の移動した距離Ｖ・ΔＴだけ右に移動してしまっている。そこで、この実施の形態４によるレーザ加工装置では、時刻ＴにおいてＸＹテーブル４のΔＴ時間分の移動距離Ｖ・ΔＴを考慮した予測位置を遅れ補償回路１７が算出し、減算部１６ａがＸＹテーブル４の現在位置の代わりに遅れ補償回路１７が算出した予測位置とレーザ光照射位置指令パターンとの差からレーザ光走査系位置指令を生成する。これにより、このレーザ光走査位置指令に従ってガルバノスキャナ２を制御することで、点Ａから点Ｂがレーザ光走査系位置となり、時刻Ｔ＋ΔＴにおけるレーザ光照射位置を点ａに移動させることができる。
【００５３】
以上のように、この発明の実施の形態４によればレーザ光走査制御手段１１が、前回のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までが指定するレーザ光照射位置を滑らかに補間するレーザ光照射位置指令パターンを生成し、このレーザ光照射位置指令パターンと、ＸＹテーブル４の現在位置及び現在速度から推測される一定時間後のＸＹテーブル４の予測位置との差からなるレーザ光走査位置指令を生成する遅れ補償回路１７や減算部１６ａからなる遅れ補償手段を備え、この遅れ補償手段が算出したレーザ光走査位置指令に基づいてガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの制御を行うので、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄに対してＸＹテーブル４の現在位置を認識させる際に、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの制御サンプリング時間分の遅れを考慮することができ、レーザ光照射位置の精度を向上させることができる。これにより、高精度のレーザ加工を実現することができる。
【００５４】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５は、加工実行前にレーザ光走査手段の動作範囲、搬送手段の目標位置に付加する距離、及び搬送手段の移動速度をパラメータとして加工動作のシミュレーションを行い、最も加工性能を向上させるパラメータを決定する動作条件決定手段を備えるものである。
【００５５】
図１０はこの発明の実施の形態５によるレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。図において、１８はレーザ光照射位置指令パターン生成手段１４が生成するレーザ光照射位置指令パターン（ガルバノスキャナ２の動作範囲）、加工計画手段１０が算出するＸＹテーブル４の目標位置に付加する距離、及びＸＹテーブル４の移動速度をパラメータとして加工動作のシミュレーションを行い、最も加工性能を向上させるパラメータを決定するシミュレーション部（動作条件決定手段）である。なお、図２と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５６】
次にこの発明の実施の形態５に関する概要について説明する。
ＸＹテーブル４の遅れが大きい場合には、被加工物７上のレーザ光照射位置指令パターンからＸＹテーブル４の現在位置を引いたレーザ光走査系位置指令がガルバノスキャナ２の動作範囲外となり、ガルバノスキャナ２がレーザ光操作系位置指令に最も近い動作範囲内の最大値で停止して、ＸＹテーブル４の移動を待つ必要がある。このため、この時間分全体の加工時間が長くなる。そこで、この実施の形態５は、ＸＹテーブル４の目標位置である搬送位置指令に加える先行距離及びＸＹテーブル４の最大速度を、加工に先立ってシミュレーションすることによって調整する機能を付加したものである。
【００５７】
シミュレーション部１８は、レーザ光照射位置指令パターン（ガルバノスキャナ２の動作範囲）、ＸＹテーブル４の目標位置に付加する先行距離、及びＸＹテーブル４の最大速度を何通りか変化させて、ＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとを同時に駆動するシミュレーションを実施する。このような試行錯誤から得られる加工時間が最も短くなり、及び／又は、レーザ光６の走査位置の誤差が最も小さくなり、若しくは、加工時間がある一定時間内で最も誤差が小さくなるようなレーザ光照射位置指令パターン（ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲）、ＸＹテーブル４の目標位置に付加する先行距離、及びＸＹテーブル４の最大速度を決定する。これらのパラメータを用いて実際の加工を実施することにより、加工時間の短縮や精度向上を図ることができる。
【００５８】
以上のように、この発明の実施の形態５によれば加工実行前にガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲、ＸＹテーブル４の目標位置に付加する距離、及びＸＹテーブル４の最大速度をパラメータとして加工動作のシミュレーションを行い、最も加工性能を向上させるパラメータを決定するシミュレーション部１８を備えるので、加工時間の短縮や精度向上を図ることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、この発明の第１の構成によれば、加工用のレーザ光を発生するレーザ光発生手段と、このレーザ光発生手段が発生するレーザ光を分岐させるレーザ光分岐手段と、このレーザ光分岐手段により分岐された複数のレーザ光のそれぞれの軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、分岐された複数のレーザ光を結合させてｆθレンズに入射させるレーザ光結合手段と、レーザ光走査手段と被加工物との相対位置を変化させる搬送手段と、被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応した搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、搬送位置指令に従って移動する搬送手段の移動順序に適合するようにレーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替えるとともに、レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置に来るように搬送位置指令を生成する加工計画手段と、搬送位置指令が指定する搬送手段の目標位置と搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するともに、上記加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する上記搬送手段の位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と加工計画手段が生成した搬送位置指令とに基づいて搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、加工計画手段が生成したレーザ光照射位置指令と搬送手段の現在位置とに基づいてレーザ光照射位置指令が指定する被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるようにレーザ光走査手段を制御するレーザ光走査制御手段とを備え、搬送手段とレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うので、搬送手段とレーザ光走査手段とを同期制御することが可能となり、レーザ光走査手段の動作範囲に制限がある場合にも、従来のように、レーザ光走査手段を停止して搬送手段の移動を待つ時間がなく、加工時間を短縮することができるという効果がある。
【００６０】
この発明の第２の構成によれば、加工用のレーザ光を発生する複数のレーザ光発生手段と、このレーザ光発生手段が発生する複数レーザ光のそれぞれの軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数組のレーザ光走査手段と、複数のレーザ光を結合させてｆθレンズに入射させるレーザ光結合手段と、レーザ光走査手段と被加工物との相対位置を変化させる搬送手段と、被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応した搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、搬送位置指令に従って移動する搬送手段の移動順序に適合するようにレーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替えるとともに、レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置に来るように搬送位置指令を生成する加工計画手段と、搬送位置指令が指定する搬送手段の目標位置と搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するともに、上記加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する上記搬送手段の位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と加工計画手段が生成した搬送位置指令とに基づいて搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、加工計画手段が生成したレーザ光照射位置指令と搬送手段の現在位置とに基づいてレーザ光照射位置指令が指定する被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるようにレーザ光走査手段を制御するレーザ光走査制御手段とを備え、搬送手段とレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うので、搬送手段とレーザ光走査手段とを同期制御することが可能となり、レーザ光走査手段の動作範囲に制限がある場合にも、従来のように、レーザ光走査手段を停止して搬送手段の移動を待つ時間がなく、加工時間を短縮することができるという効果がある。
【００６１】
また、レーザ光発生手段を複数備えているため、複数のレーザ光照射位置に対してそれぞれのレーザ光発生手段からの最大出力のレーザを照射することが可能となり、１個のレーザ光発生手段から出射されたレーザ光を複数に分岐する場合に比べて、効率良く加工を実施することができるという効果がある。
【００６２】
また、この発明の第１または第２の構成によれば、主レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置にくるように搬送位置指令を加工計画手段が生成し、搬送速度制御手段は、加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する搬送手段の位置と搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するので、搬送手段の速度に比べてレーザ光走査手段の速度が大きい場合にも、搬送位置指令に先行距離を加えることにより搬送手段の遅れが小さくなり、搬送手段の移動をレーザ光走査手段が待つ時間が短縮され、総合的な加工時間を短縮することができるという効果がある。
【００６３】
さらに、この発明の第３または第４の構成によれば、レーザ光走査制御手段が、前回のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までが指定するレーザ光照射位置を滑らかに補間するレーザ光照射位置指令パターンを生成し、このレーザ光照射位置指令パターンと、搬送手段の現在位置及び現在速度から推測される一定時間後の搬送手段の予測位置との差からなるレーザ光走査位置指令を生成する遅れ補償手段を備え、この遅れ補償手段が算出したレーザ光走査位置指令に基づいてレーザ光走査手段の制御を行うので、レーザ光走査手段に対して搬送手段の現在位置を認識させる際に、レーザ光走査手段の制御サンプリング時間分の遅れを考慮することができ、レーザ光照射位置の精度を向上させることができる。これにより、高精度のレーザ加工を実現することができるという効果がある。
以 上
【００６４】
この発明の第５の構成によれば、加工実行前にレーザ光走査手段の動作範囲、搬送手段の目標位置に付加する距離、及び搬送手段の最大速度をパラメータとして加工動作のシミュレーションを行い、最も加工性能を向上させるパラメータを決定する動作条件決定手段を備えるので、加工時間の短縮や精度向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるレーザ加工装置を示す斜視図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるレーザ加工装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１によるレーザ加工装置のレーザ光照射位置の並べ替えについて説明するため、被加工物を示す平面図である。
図である。
【図４】 この発明の実施の形態１によるレーザ加工装置の加工計画手段によるレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の並べ替え動作を示すフロー図である。
【図５】 この発明の実施の形態１において、レーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置に対するＸＹテーブルの目標位置及び搬送位置指令の関係を説明するため、被加工物を示す平面図である。
【図６】 この発明の実施の形態２によるレーザ加工装置を示す斜視図である。
【図７】 この発明の実施の形態３によるレーザ加工装置の加工動作を説明する説明するため、被加工物を示す平面図である。
【図８】 この発明の実施の形態４によるレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態４によるレーザ加工装置の搬送手段の遅れ補償を説明する構成図である。
【図１０】 この発明の実施の形態５によるレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 従来のレーザ加工装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ レーザ発振器（レーザ光発生手段）、２ａ〜２ｄ ガルバノスキャナ（レーザ光走査手段）、３ ｆθレンズ（レーザ光集光手段）、４ ＸＹテーブル（搬送手段）、５ リニアスケール、６ レーザ光、７ 被加工物、８ａ、８ｂ ビームスプリッタ（レーザ光分岐／結合手段）、９ａ、９ｂ ベンドミラー、１０ 加工計画手段、１１ レーザ光走査制御手段、１２ 搬送速度制御手段、１３ 搬送位置制御手段、１４ レーザ光照射位置指令パターン生成手段、１５ レーザ光走査サーボ手段、１６ 減算部、１７ 遅れ補償回路（遅れ補償手段）、１８ シミュレーション部（動作条件決定手段）。
【発明の属する技術分野】
この発明は穴あけ加工、切断加工、マーキング等を行うレーザ加工装置に係わり、特に被加工物の搬送手段とレーザ光の走査手段を同時に駆動させることで、高速高精度に加工することができるレーザ加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被加工物として、例えばプリント配線板のような薄板に対して高精度に穴あけを行う加工には、レーザ加工機が用いられてきた。このようなレーザ加工機は生産性の向上を図るために高速高精度にレーザ光を走査し加工を行う必要がある。レーザ光を高速高精度に走査する手段としてガルバノメータビームスキャナ（以下、ガルバノスキャナと称する）が一般的である。従来、ガルバノスキャナのようなレーザ光走査手段と、被加工物の設置台を移動させる搬送手段であるＸＹテーブルからなる２つの位置制御手段を併用するレーザ加工装置が広く用いられている。
【０００３】
図１１は特開昭５８−１２３７０２号公報に開示された上述したような従来のレーザ加工装置を示す斜視図であり、被加工物である絶縁基板上に形成された電子回路をトリミングする。例えば電子回路内の抵抗体の一部を切断して抵抗値を調整するレーザトリミングを行う。図において、１００は被加工物である絶縁基板で、トリミングされる電子回路が形成されている。１１０、１２０、１３０、１４０はビームボジショナの移動範囲内に多分割されたブロックの例、１５０はＸＹテーブル、１６０はプローブカード、１７０はブロック１１０内のトリミングされる抵抗、１８０、１８０’はプローブ、１９０はレーザ光源、２００はエキスパンダ、２１０はＸ軸ガルバノスキャナ、２２０はＹ軸ガルバノスキャナ、２３０は対物レンズ、２４０は９０度反射鏡、２５０はＸＹテーブル１５０のＸ軸駆動源、２６０はＸＹテーブル１５０のＹ軸駆動源である。また、エキスパンダ２００、Ｘ軸ガルバノスキャナ２１０、及びＹ軸ガルバノスキャナ２２０からレーザ光のポジショニングを行うビームポジショナが構成される。
【０００４】
次に動作について説明する。
トリミングされる電子回路が形成された絶縁基板１００は、ビームポジショナの移動範囲内でブロック１１０、１２０、１３０、１４０のように多分割され、ＸＹテーブル１５０上にプローブカード１６０と共に固定されている。図示の例では、ブロック１１０に区画された絶縁基板１００上の抵抗１７０は、プローブカード１６０上に固定されたプローブ１８０，１８０’により測定器に接続され、その抵抗値が測定される。
【０００５】
レーザ光によるトリミング動作について説明すると、レーザ光源１９０から出射されたレーザ光はエキスパンダ２００、Ｘ軸ガルバノスキャナ２１０、及びＹ軸ガルバノスキャナ２２０によって高速度の移動が行われ、対物レンズ２３０と９０度反射鏡２４０とにより、抵抗１７０上に集光される。Ｘ軸ガルバノスキャナ２１０、Ｙ軸ガルバノスキャナ２２０によってレーザ光を走査して抵抗１７０に対するトリミングが完了すると、ブロック１１０内の他のトリミングすべき電子回路までレーザ光を走査してトリミング動作を行う。ブロック１１０内のトリミングすべき電子回路のトリミングが完了すると、ＸＹテーブル１５０のＸ軸駆動源２５０、Ｙ軸駆動源２６０を動作させてビームポジショナの下にブロック１２０を移動させる。このあと、上記したものと同様にしてブロック１２０内のトリミングすべき電子回路に対してトリミングを行い、これが完了すると引き続いてブロック１３０、１４０に対しても同様にトリミングを行う。
【０００６】
このように、従来のレーザ加工装置では、エキスパンダ２００、Ｘ軸ガルバノスキャナ２１０、及びＹ軸ガルバノスキャナ２２０から構成されるレーザ光走査手段であるビームポジショナの動作とＸＹテーブル１５０、Ｘ軸駆動源２５０、及びＹ軸駆動源２６０からなる被加工物の搬送手段が別々に駆動して被加工物に対する加工が行われる。
具体的に説明すると、ガルバノスキャナ２１０、２２０は、軽量なミラーを動かしてレーザ光を走査するため高速に走査することはできるが動作範囲は小さい。一方、ＸＹテーブル１５０は、動作範囲は大きいが大質量の物体を搬送するために高速な移動は困難である。これにより、従来は両者の動作範囲や移動速度が適合するように別々に駆動して加工を行っていた。上述した特開昭５８−１２３７０２号公報に開示されたレーザ加工装置の例では、ＸＹテーブル１５０を停止させた状態でガルバノスキャナ２１０、２２０の動作範囲でレーザ光を走査し、ガルバノスキャナ２１０，２２０を停止させた状態で、被加工物である絶縁基板１００上の未加工実施部分がガルバノスキャナ２１０、２２０の動作範囲内に来るようにＸＹテーブル１５０により絶縁基板１００を移動させている。
【０００７】
従来のレーザ加工装置は以上のように構成されているので、ガルバノスキャナ２１０，２２０の動作範囲より広い加工面積を有する被加工物を加工するためには、ガルバノスキャナ２１０、２２０によるレーザ光走査の時間の他に、ＸＹテーブル１５０による被加工物の移動時間が必要であり、加工時間が長くなるという課題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、被加工物の搬送手段と複数のレーザ光の走査手段とを同時に駆動させることで、高速高精度に加工することができるレーザ加工装置を得ることである。
また、この発明は複数のレーザ光を結合させて入射し、ｆθレンズで被加工物上に集光させることで、安価で高い生産性を持つレーザ加工機を得ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の構成によるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発生するレーザ光発生手段と、このレーザ光発生手段が発生するレーザ光を複数に分岐させるレーザ光分岐手段と、上記分岐された複数のレーザ光の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、上記走査された複数のレーザ光を結合させて入射し、被加工物上で最小径に集光するｆθレンズと、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれと被加工物との間の相対位置を変化させる搬送手段と、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、上記被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、この複数のレーザ光照射位置指令に対応した上記搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、上記搬送位置指令に従って移動する上記搬送手段の移動順序に適合するように上記レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替えるとともに、レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置に来るように搬送位置指令を生成する加工計画手段と、上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するとともに上記加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する上記搬送手段の位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と上記加工計画手段が生成した上記搬送位置指令とに基づいて上記搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、上記加工計画手段が生成した上記レーザ光照射位置指令と上記搬送手段の現在位置とに基づいて上記レーザ光照射位置指令が指定する上記被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるように上記複数のレーザ光走査手段を制御するレーザ光走査制御手段とを備え、上記搬送手段と上記複数のレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うものである。
【００１０】
この発明の第２の構成によるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発生する複数のレーザ光発生手段と、上記複数のレーザ光の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、上記走査された複数のレーザ光を結合させて入射し、被加工物上で最小径に集光するｆθレンズと、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれと被加工物との間の相対位置を変化させる搬送手段と、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、上記被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応した上記搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、上記搬送位置指令に従って移動する上記搬送手段の移動順序に適合するように上記レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替えるとともに、レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置に来るように搬送位置指令を生成する加工計画手段と、上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するともに、上記加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する上記搬送手段の位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と上記加工計画手段が生成した上記搬送位置指令とに基づいて上記搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、上記加工計画手段が生成した上記レーザ光照射位置指令と上記搬送手段の現在位置とに基づいて上記レーザ光照射位置指令が指定する上記被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるように上記複数のレーザ光走査手段を制御するレーザ光走査制御手段とを備え、上記搬送手段と上記複数のレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うものである。
【００１１】
この発明の第３の構成によるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発生するレーザ光発生手段と、このレーザ光発生手段が発生するレーザ光を複数に分岐させるレーザ光分岐手段と、上記分岐された複数のレーザ光の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、上記走査された複数のレーザ光を結合させて入射し、被加工物上で最小径に集光するｆθレンズと、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれと被加工物との間の相対位置を変化させる搬送手段と、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、上記被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、この複数のレーザ光照射位置指令に対応した上記搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、上記搬送位置指令に従って移動する上記搬送手段の移動順序に適合するように上記レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替える加工計画手段と、上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成すると搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と上記加工計画手段が生成した上記搬送位置指令とに基づいて上記搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、上記加工計画手段が生成した上記レーザ光照射位置指令と上記搬送手段の現在位置とに基づいて上記レーザ光照射位置指令が指定する上記被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるように上記複数のレーザ光走査手段を制御するとともに、前回のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までを滑らかに補間する加減速パターン指令値を生成し、この加減速パターン指令値と、搬送手段の現在位置及び搬送手段の現在速度から推測される一定時間後の搬送手段の予測位置との差からなるレーザ光走査位置指令を生成する遅れ補償手段を備え、この遅れ補償手段が算出したレーザ光走査位置指令に基づいてレーザ光走査手段の制御を行うレーザ光走査制御手段とを備え、上記搬送手段と上記複数のレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うものである。
【００１２】
この発明の第４の構成によるレーザ加工装置は、
加工用のレーザ光を発生する複数のレーザ光発生手段と、上記複数のレーザ光の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、上記走査された複数のレーザ光を結合させて入射し、被加工物上で最小径に集光するｆθレンズと、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれと被加工物との間の相対位置を変化させる搬送手段と、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、上記被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応した上記搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、上記搬送位置指令に従って移動する上記搬送手段の移動順序に適合するように上記レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替える加工計画手段と、上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と上記加工計画手段が生成した上記搬送位置指令とに基づいて上記搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、上記加工計画手段が生成した上記レーザ光照射位置指令と上記搬送手段の現在位置とに基づいて上記レーザ光照射位置指令が指定する上記被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるように上記複数のレーザ光走査手段を制御するとともに、前回のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までを滑らかに補間する加減速パターン指令値を生成し、この加減速パターン指令値と、搬送手段の現在位置及び搬送手段の現在速度から推測される一定時間後の搬送手段の予測位置との差からなるレーザ光走査位置指令を生成する遅れ補償手段を備え、この遅れ補償手段が算出したレーザ光走査位置指令に基づいてレーザ光走査手段の制御を行うレーザ光走査制御手段とを備え、上記搬送手段と上記複数のレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うものである。
【００１３】
この発明の第５の構成によるレーザ加工装置は、加工実行前にレーザ光走査手段の動作範囲、搬送手段の目標位置に付加する距離、及び搬送手段の移動速度をパラメータとして加工動作のシミュレーションを行い、最も加工性能を向上させる上記パラメータを決定する動作条件決定手段を備えるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーザ加工装置を示す斜視図であり、図２は実施の形態１によるレーザ加工装置の制御系の構成を示すブロック図である。図において、１は加工用のレーザ光を発生するレーザ発振器（レーザ光発生手段）で、CO2やYAGレーザなどの従来のレーザ加工装置に使用されているものでよい。２ａ〜２ｄレーザ光を走査するためのガルバノスキャナ（レーザ光走査手段）であり各々走査用ミラーを備えている。３はレーザ光を被加工物７の所望の位置に集光するためのｆθレンズで、４は被加工物７を搬送するXYテーブル（搬送手段）で、X軸及びY軸の駆動源の図示は省略している。５ａ、５ｂは被加工物７の位置を検出するリニアスケールで、XYテーブル４の動作から被加工物７の位置を検出する。６はレーザ発振器１から出射されたレーザ光、７は被加工物で、図示の例ではプリント配線板のような薄板が示されている。８ａ、８ｂは偏光ビームスプリッタであり、8aはレーザ発振器１から出射されたレーザ光６を２本に分岐させるものであり、8bは8aから出射された１本のレーザ光とガルバノスキャナ2cにより走査されたレーザ光の２本を１本のレーザ光に結合して、ガルバノスキャナ2bに出射するものである。９ａ、９ｂはレーザ光の方向を変えるためのベンドミラーである。
【００１５】
レーザ発振器１から出射されたレーザ光６は、ビームスプリッタ８ａにより２本に分岐されて、１本はまっすぐビームスプリッタ８ｂに入射する。もう１本はベンドミラー９ａおよび９ｂにより方向を変えられて、１組のガルバノスキャナ２ｄ，２ｃ（副レーザ光走査手段）に入射し、走査されてからビームスプリッタ８ｂに入射する。ビームスプリッタ８ｂに入射した２本のレーザ光は入射角度が異なり、もう１組のガルバノスキャナ２ｂ，２ａ（主レーザ光走査手段）に走査されて、ｆθレンズ３に入射する。ｆθレンズ３に入射した２本のレーザ光は、入射位置が異なり、それぞれ入射位置の真下の被加工物７上に集光され、同時に２箇所の加工が実施される。
【００１６】
１０は加工計画手段で、ユーザが予め設定しておいた被加工物７上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令を主副の２組のガルバノスキャナ２ａ〜２ｄに振り分け、主レーザ光照射位置指令に対応したXYテーブル４の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成する。生成された搬送位置指令に従って移動するXYテーブル４の移動順序に適合するように主レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替える。１１はレーザ光走査制御手段で、加工計画手段１０が生成した主あるいは副レーザ光照射位置指令とXYテーブル４の現在位置とに基づいてレーザ光照射位置指令が指定する被加工物７上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるようにガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを制御する。１３は搬送速度制御手段１２が生成した搬送速度指令と加工計画手段１０が生成した搬送位置指令とに基づいてXYテーブル４の移動を制御する搬送位置制御手段で、市販の数値制御装置等から構成される。１２は搬送速度制御手段で、搬送位置指令が指定するXYテーブル４の目標位置とXYテーブル４の現在位置との位置関係に基づいて、XYテーブル４の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する。１４はレーザ光照射位置指令パターン生成手段であり、レーザ光走査制御手段１１を構成して、加工計画手段１０が前回に生成したレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までが指定するレーザ光照射位置を滑らかに補間するレーザ光照射位置指令パターン（加減速パターン指令値）を生成する。１５はレーザ光走査サーボ手段で、減算部１６から入力したレーザ光走査位置指令に基づいてガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを動作させる。１６はリニアスケール５ａ、５ｂからのXYテーブル４の現在位置とレーザ光照射位置指令パターン生成手段１４からのレーザ光照射位置指令パターンとの差をとってレーザ光走査位置指令（値）としてレーザ光走査サーボ手段１５に入力する減算部である。
【００１７】
次に動作について説明する。
先ず、加工開始前に、ユーザが被加工物７上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令を予め加工計画手段１０に設定し、２個のレーザ光照射位置指令が予め設定された距離より近い場合には、これらを主レーザ光照射位置指令、副レーザ光照射位置指令として組み分けする。近くに他のレーザ照射位置指令が存在しない場合には、このレーザ照射位置指令を主レーザ照射位置指令とし、副レーザ照射位置指令としてはレーザ光がｆθレンズ３に入射されないような回避位置指令を設定する。主レーザ照射位置指令と対応するように被加工物７上の全加工範囲に基づいてXYテーブル４の目標位置を指定する搬送位置指令を生成する。具体的には、搬送位置指令に従って移動するXYテーブル４の移動順序に適合するように、主レーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を順序付けし、XYテーブル４の目標位置を主レーザ光照射位置指令に対応させる。また、搬送位置指令は、加工開始前に全て搬送位置制御手段１３に出力される。
【００１８】
加工開始後、加工計画手段１０は、加工の進捗に従い主副の１組づつレーザ光照射位置指令をレーザ光照射位置指令パターン生成手段１４に出力し、同時に主レーザ光照射位置指令に対応したXYテーブル４の目標位置を搬送速度制御手段１２に出力する。搬送速度制御手段１２は、加工計画手段１０から入力したXYテーブル４の目標位置と、リニアスケール５ａ、５ｂから入力したXYテーブル４の現在位置とを比較して、XYテーブル４の移動速度を制御する搬送速度指令を生成し、搬送位置制御手段１３に出力する。
【００１９】
搬送位置制御手段１３は、加工計画手段１０と搬送速度制御手段１２とからそれぞれ入力した搬送位置指令及び搬送速度指令に従ってXYテーブル４の移動及び加減速制御を行う。また、レーザ光照射位置指令パターン生成手段１４は、加工計画手段１０から入力する１個前のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までを滑らかに補間するレーザ光照射位置指令パターンを生成し、減算部１６に出力する。減算部１６は、上記レーザ光照射位置指令パターンからリニアスケール５ａ、５ｂにより計測されたXYテーブル４の現在位置を引いたものをレーザ光走査位置指令としてレーザ光走査サーボ手段１５に出力する。レーザ光走査サーボ手段１５は減算部１６から入力したレーザ光走査位置指令に基づいてガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを制御する。
【００２０】
このようにして、レーザ光の走査を制御するレーザ光照射位置指令とＸＹテーブル４の動作を制御する搬送位置指令及び搬送速度指令とを交互に対応付けることで、加工時にＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとを同時に駆動させる。全てのガルバノスキャナ２ａ〜２ｄが被加工物７上のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置に到達すると、レーザ発振器１からレーザ光６を照射して加工を実施する。このとき、レーザ光走査手段であるガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作中に、搬送手段であるＸＹテーブル４が、レーザ光照射位置指令に対応付けられた搬送位置指令の指定する目標位置に向けて移動することにより、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲の中央から被加工物７上のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置までの距離が短縮される。
【００２１】
これにより、ＸＹテーブル４の移動速度が十分に高速である場合には、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲の中央から被加工物７上のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置までの距離が、常にガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲内に保たれる。また、ＸＹテーブル４の移動速度が高速でない場合にも、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄが動作範囲の制限のためにＸＹテーブル４の移動を待つ時間が短縮される。以上により、全体の加工時間を短縮することができる。
【００２２】
上述した動作を具体的に説明する。先ず、従来では被加工物７の全加工範囲を加工するためには、（１）ガルバノスキャナ２によりレーザ光を走査してその動作範囲内にある被加工物７を加工する。（２）ＸＹテーブル４により被加工物７における次の加工領域をガルバノスキャナ２の動作範囲に移動させる。（３）ガルバノスキャナ２によりレーザ光を走査して被加工物７の次の加工領域を加工する。
上記（１）、（２）、（３）の動作を繰り返す必要があり、全加工時間は（１）に要する時間＋（２）に要する時間＋（３）に要する時間となる。
本発明では（１）、（２）の動作を同時に実行することができることからＸＹテーブル４が十分に高速であるとき、全加工時間は（１）の時間に近似される。また、ＸＹテーブル４が高速でないときでも、（１）の動作時間中に（２）における被加工物７の移動が進行し、（２）の時間が短縮される。
【００２３】
ここで、加工計画手段１０において生成されるレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の並べ替え動作について説明する。
図３は実施の形態１によるレーザ加工装置のレーザ光照射位置の並べ替えについて説明する図であり、被加工物７を上方から見て、被加工物７の加工範囲をガルバノスキャナ２の動作範囲以内の小ブロックに区分している。図において、下から上に順にＡ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｘの記号を、左から右に順に１，２，３，・・・，ｎの番号を各ブロックに付している。例えば、左下はブロックＡ１、右下はブロックＡｎとなる。ここで、ｎは横方向のブロック数であり、左下ブロックＡ１及び右下ブロックＡｎのみを表示したものである。さらに、ブロックＡ１は４個の縦長長方形ブロックａ１１，ａ１２，ａ１３，ａ１４に、ブロックＡｎは２個の縦長長方形ブロックａｎ１，ａｎ２と４個の横長長方形ブロックａｎａ，ａｎｂ，ａｎｃ，ａｎｄに分割している。
黒丸で示された点が主レーザ光照射位置指令により指定されるレーザ光照射位置であり、白丸で示された点が副レーザ光照射位置指令により指定されるレーザ光照射位置である。楕円で囲まれた一対の黒白丸は、一回のレーザ光発振により同時に加工される２点を示す。黒丸をつなぐ矢印は、加工順序を示す。
【００２４】
次に動作について説明する。
図４はこの発明の実施の形態１によるレーザ加工装置の加工計画手段によるレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の並べ替え動作を示すフロー図であり、これに沿って説明を行う。
先ず、ステップＳＴ１において、ブロックＡ１からブロックＡｎの左半面までをブロックの１／４の幅で縦長の長方形ブロックに分割する。
次に、ステップＳＴ２において、縦長長方形ブロックａ１１から予め設定しておいたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を加工計画手段１０が探索する。
ステップＳＴ３において、縦長長方形ブロックａｉｊ内でレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を探索する。ｉは１，２，３，・・・，ｎの各ブロックを示す番号であり、ｊは１，２，３，４の縦長長方形ブロックを示す番号である。ｊが奇数の場合には、縦長長方形ブロックａｉｊの下から上に向けてレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を探索して出現順に加工計画手段１０が順序付けし、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに対する指令値である主レーザ光照射位置指令として記録する。ｊが偶数の場合には、縦長長方形ブロックａｉｊの上から下に向けてレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を探索して出現順に加工計画手段１０が順序付けし、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに対する指令値である主レーザ光照射位置指令として記録する。
【００２５】
次に、ステップＳＴ４において、今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置から、縦横それぞれ予め設定された所定の距離以内に未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置が存在するかどうかを探索する。
ステップＳＴ５において、探索結果を評価し、今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の近傍に未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置が存在する場合には、ステップＳＴ６に進む。今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の近傍に未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置が存在しない場合には、ステップＳＴ７に進む。
【００２６】
ステップＳＴ６において、今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の近傍に存在する未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を、ガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに対する指令値である副レーザ光照射位置指令として記録する。
ステップＳＴ７において、ガルバノスキャナ２ｃ，２ｄにより走査されたレーザ光がｆθレンズ３に入射しないように予め設定された回避位置を、ガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに対する指令値である副レーザ光照射位置指令として記録する。
ステップＳＴ６及びステップＳＴ７を通して、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに対する指令値である主レーザ光照射位置指令と、それに対応したガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに対する指令値である副レーザ光照射位置指令が設定される。
【００２７】
ステップＳＴ８において、レーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の探索がブロックＡｎの左半面まで完了したかどうかを確認する。未完了であればステップＳＴ９に進む。ブロックＡｎの左半面まで探索が完了していればステップＳＴ１０に進む。
ステップＳＴ９において、次の縦長長方形ブロックに探索対象を移動してステップＳＴ３に戻り、縦長長方形ブロック内の探索を継続する。
【００２８】
ステップＳＴ１０において、ブロックＡｎの右半面をブロックの１／４の高さで横長の長方形ブロックに分割し、下端の横長長方形ブロックａｎａからレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の探索を開始する。
ステップＳＴ１１において、横長長方形ブロックａｎｋ内でレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を探索する。ｋはａ，ｂ，ｃ，ｄの横長長方形ブロックを示す番号である。ｋがaあるいはｃの場合には、横長方形ブロックａｎｋの左から右に向けてレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を探索して出現順に加工計画手段１０が順序付けし、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに対する指令値である主レーザ光照射位置指令として記録する。ｋがｂあるいはｄの場合には、横長長方形ブロックａｎｋの右から左に向けてレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を探索して出現順に加工計画手段１０が順序付けし、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに対する指令値である主レーザ光照射位置指令として記録する。
【００２９】
次に、ステップＳＴ１２において、今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置から、縦横それぞれ予め設定された所定の距離以内に未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置が存在するかどうかを探索する。
ステップＳＴ１３において、探索結果を評価し、今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の近傍に未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置が存在する場合には、ステップＳＴ１４に進む。今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の近傍に未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置が存在しない場合には、ステップＳＴ１５に進む。
【００３０】
ステップＳＴ１４において、今回探索されたレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の近傍に存在する未探索のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置を、ガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに対する指令値である副レーザ光照射位置指令として記録する。
ステップＳＴ１５において、ガルバノスキャナ２ｃ，２ｄにより走査されたレーザ光がｆθレンズ３に入射しないように予め設定された回避位置を、ガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに対する指令値である副レーザ光照射位置指令として記録する。
ステップＳＴ１４及びステップＳＴ１５を通して、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに対する指令値である主レーザ光照射位置指令と、それに対応したガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに対する指令値である副レーザ光照射位置指令が設定される。
【００３１】
ステップＳＴ１６において、レーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の探索がブロックＡｎの上端の横長長方形ブロックａｎｄまで完了したかどうかを確認する。未完了であればステップＳＴ１７に進む。横長長方形ブロックａｎｄまで探索が完了していればステップＳＴ１８に進む。
ステップＳＴ１７において、次の横長長方形ブロックに探索対象を移動してステップＳＴ１１に戻り、横長長方形ブロック内の探索を継続する。
以降、全てのレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の探索が完了するまで、加工計画手段１０が、ブロックの横長長方形および縦長長方形への分割と、長方形ブロック内のレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の探索および順序付けを繰り返す（ステップＳＴ１８）。
【００３２】
次に主レーザ光照射位置指令とＸＹテーブルの目標位置及び搬送位置指令との関係について説明する。
図５は主レーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置に対するＸＹテーブルの目標位置及び搬送位置指令の関係を説明する図であり、被加工物７を上方から見た図である。図５では、図３と同様に被加工物７の加工範囲をガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲以内の小ブロックに区分し、これらのうち左下ブロックＡ１及び右下ブロックＡｎのみを表示している。ここで、ブロックＡ１の左半分に存在するレーザ光照射位置に対してはブロックＡ１の中央を搬送手段であるＸＹテーブル４の目標位置とする。また、ブロックＡ１の右半分からブロックＡｎの左半分までの領域では、レーザ光照射位置が含まれる各縦長長方形（ａ１２，・・・，ａｎ２）の右辺の中点をＸＹテーブル４の目標位置とする。
【００３３】
レーザ光照射位置がブロックＡｎの右下１／４の領域に存在する場合には、ブロックＡｎの中央をＸＹテーブル４の目標位置とする。ブロックＡｎの右上１／４、及び右２段目におけるブロックＢｎ（不図示）の右した１／４の領域では、レーザ光照射位置が含まれる各横長長方形（ａｎｃ，ａｎｄ，・・・）の左上の頂点をＸＹテーブル４の目標位置とする。ブロックＢｎの右上１／４の領域に存在するレーザ光照射位置に対しては、ブロックＢｎの中央をＸＹテーブル４の目標位置とする。以下、同様にしてＸＹテーブル４の目標位置を定める。
【００３４】
図示の例では、ＸＹテーブル４の各搬送目標位置は被加工物７の左右の両端に位置するブロックの中央の点を結ぶ線分上に存在し、上記線分の左端点に搬送位置指令を指定して、ＸＹテーブル４の移動始点を決定している。搬送位置制御手段１３は、搬送位置指令が指定する目標位置の順にＸＹテーブル４を移動させる。また、搬送速度制御手段１２が上述したように加工計画手段１０によって主レーザ光照射位置指令に対応付けられたＸＹテーブル４の目標位置とＸＹテーブル４の現在位置とを比較する。このとき、搬送速度制御手段１２は、ＸＹテーブル４の目標位置が現在位置より先にある場合、その距離に応じてＸＹテーブル４の速度を増加させ、ＸＹテーブル４の目標位置が現在位置より手前にある場合は、ＸＹテーブル４を減速あるいは停止させるように搬送速度指令を生成し、これに基づいて搬送位置制御手段１３を制御することで、主レーザ光照射位置指令に対してＸＹテーブル４の位置が適切になるようにＸＹテーブル４の位置が制御させる。
【００３５】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、加工用のレーザ光６を発生するレーザ発振器１と、このレーザ発振器１が発生するレーザ光６を分岐させるビームスプリッタ８と、このビームスプリッタ８により分岐されたレーザ光６のそれぞれの軌道を変化させてレーザ光６の照射位置を移動させる２組のガルバノスキャナ２ａ〜２ｄと、分岐された２本のレーザ光を結合させて１個のｆθレンズ３に入射させるビームスプリッタ８ｂと、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄと被加工物７との相対位置を変化させるＸＹテーブル４と、被加工物７上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応したＸＹテーブル４の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、搬送位置指令に従って移動するＸＹテーブル４の移動順序に適合するようにレーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替える加工計画手段１０と、搬送位置指令が指定するＸＹテーブル４の目標位置とＸＹテーブル４の現在位置との位置関係に基づいてＸＹテーブル４の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段１２と、この搬送速度制御手段１２が生成した搬送速度指令と加工計画手段１０が生成した搬送位置指令とに基づいてＸＹテーブル４の移動を制御する搬送位置制御手段１３と、加工計画手段１０が生成したレーザ光照射位置指令とＸＹテーブル４の現在位置とに基づいてレーザ光照射位置指令が指定する被加工物７上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるようにガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを制御するレーザ光走査制御手段１１とを備え、ＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとを同時に駆動させながら加工を行うので、ＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとを同期制御することが可能となり、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲に制限がある場合にも、従来のように、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを停止してＸＹテーブル４の移動を待つ時間がなく、加工時間を短縮することができる。
【００３６】
また、搬送位置制御手段１３は、搬送速度制御手段１２が生成した搬送速度指令と加工計画手段１０が生成した搬送位置指令とを入力にして、これらでＸＹテーブル４の駆動源に供給する電力を調整することができればよいので、市販の数値制御装置が使用できる。これにより、安価に協調同期システムを構成するレーザ加工装置を得ることができる。
【００３７】
また、ビームスプリッタ８ｂは、一組のガルバノスキャナ２ｃ，２ｄにより走査されたレーザ光６と、もう一組のガルバノスキャナ２a，２ｂに走査されるレーザ光６を結合し、ｆθレンズ３に入射させることができるので、従来、２本のレーザ光６に対して２個必要であった高価なｆθレンズ３を１枚節約することが可能となり、安価に２点同時加工が可能なレーザ加工装置を得ることができる。また、ビームスプリッタ８ｂは、一組のガルバノスキャナ２ｃ，２ｄにより走査されたレーザ光６と、もう一組のガルバノスキャナ２a，２ｂに走査されるレーザ光６を結合し、ｆθレンズ３に入射させることができるので、ｆθレンズ３の収差の補正演算を簡単かつ短時間に行うことができる。また、ビームスプリッタ８ｂは、一組のガルバノスキャナ２ｃ，２ｄにより走査されたレーザ光６と、もう一組のガルバノスキャナ２a，２ｂに走査されるレーザ光６を結合し、ｆθレンズ３に入射させることができるので、光学系を小型化することができる。
【００３８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２は、複数のレーザ光発生手段を備え、被加工物７上の２箇所を同時に加工するものである。
【００３９】
図６はこの発明の実施の形態２によるレーザ加工装置を示す斜視図であり、レーザ発振器１より構成された２個のレーザ光発生手段(レーザ発振器１)を有している。それ以外の構成は、この発明の実施の形態１と同じであり、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４０】
次に動作について説明する。
一方のレーザ発振器１から出射されたレーザ光６はビームスプリッタ８ｂにより方向を曲げられてガルバノスキャナ２ａ，２ｂに入射し、ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに走査されて、ｆθレンズ３に入射し、被加工物７上に集光されて加工が行われる。他方のレーザ発振器１から出射されたレーザ光６はガルバノスキャナ２ｃ，２ｄに走査されてから、ビームスプリッタ８ｂを透過してガルバノスキャナ２ａ，２ｂに入射し、再度ガルバノスキャナ２ａ，２ｂに走査されて、ｆθレンズ３に入射し、被加工物７上に集光されて加工が行われる。この発明の実施の形態２によるレーザ加工装置は、レーザ発振器１が複数備えられていること以外は、上記この発明の実施の形態１と同様に動作する。
【００４１】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、加工用のレーザ光６を発生する２台のレーザ発振器１と、このレーザ発振器１が発生するレーザ光６のそれぞれの軌道を変化させてレーザ光６の照射位置を移動させる２組のガルバノスキャナ２ａ〜２ｄと、２本のレーザ光を結合させて１個のｆθレンズ３に入射させるビームスプリッタ８ｂと、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄと被加工物７との相対位置を変化させるＸＹテーブル４と、被加工物７上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応したＸＹテーブル４の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、搬送位置指令に従って移動するＸＹテーブル４の移動順序に適合するようにレーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替える加工計画手段１０と、搬送位置指令が指定するＸＹテーブル４の目標位置とＸＹテーブル４の現在位置との位置関係に基づいてＸＹテーブル４の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段１２と、この搬送速度制御手段１２が生成した搬送速度指令と加工計画手段１０が生成した搬送位置指令とに基づいてＸＹテーブル４の移動を制御する搬送位置制御手段１３と、加工計画手段１０が生成したレーザ光照射位置指令とＸＹテーブル４の現在位置とに基づいてレーザ光照射位置指令が指定する被加工物７上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるようにガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを制御するレーザ光走査制御手段１１とを備え、ＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとを同時に駆動させながら加工を行うので、ＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとを同期制御することが可能となり、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲に制限がある場合にも、従来のように、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄを停止してＸＹテーブル４の移動を待つ時間がなく、加工時間を短縮することができる。
【００４２】
また、搬送位置制御手段１３は、搬送速度制御手段１２が生成した搬送速度指令と加工計画手段８が生成した搬送位置指令とを入力にして、これらでＸＹテーブル４の駆動源に供給する電力を調整することができればよいので、市販の数値制御装置が使用できる。これにより、安価に協調同期システムを構成するレーザ加工装置を得ることができる。
【００４３】
また、ビームスプリッタ８ｂは、一組のガルバノスキャナ２ｃ，２ｄにより走査されたレーザ光６と、もう一組のガルバノスキャナ２a，２ｂに走査されるレーザ光６を結合し、唯一のｆθレンズ３に入射させることができるので、従来、２本のレーザ光６に対して２個必要であった高価なｆθレンズ３を１枚節約することが可能となり、安価に２点同時加工が可能なレーザ加工装置を得ることができる。
【００４４】
また、レーザ発振器を複数備えているため、複数のレーザ照射位置に対して各レーザ発振器の最大出力のレーザ光を照射することが可能となり、１個のレーザ発振器から出射されたレーザ光を複数に分岐する場合に比べて、効率良く加工を実施することができる。
【００４５】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３は、主レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置にくるように搬送位置指令を加工計画手段が生成し、搬送速度制御手段は、加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する搬送手段の位置と搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するものである。
【００４６】
この発明の実施の形態３による加工計画手段１０は、主レーザ光照射指令から計算されるＸＹテーブル４の目標位置よりも一定の距離だけ先行した位置を搬送位置指令として与えるものである。以下、先行させる距離を先行距離と称する。
図７はこの発明の実施の形態３によるレーザ加工装置の加工動作を説明する説明図であり、被加工物７を上方から見た平面図を示している。被加工物７の加工範囲をガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲以内の小ブロックに区分したものの中で、右下ブロックＡｎのみを表示している。ブロックＡｎの左半面をブロックＡｎの１／４の幅で縦長長方形である２個のブロックａｎ１，ａｎ２に、ブロックＡｎの右半面をブロックＡｎの１／４の高さで横長長方形である４個のブロックａｎａ，ａｎｂ，ａｎｃ，ａｎｄに区分してある。左下ブロックＡ１から右下ブロックＡｎの左半面までの縦長長方形ブロック内に存在する主レーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置には、縦長長方形のブロックにおける右辺の中点から右方向に先行距離を加えた位置に相当する搬送位置指令の目標位置がそれぞれに対応している。ただし、加工計画手段１０は、先行距離を加えた後の搬送位置指令がブロックＡｎの中央より右にならないように先行距離の値を調整している。また、横長長方形ブロックａｎａに存在する主レーザ光照射位置指令に対応する搬送位置指令には先行距離を加えない。横長長方形ブロックａｎｂ，ａｎｃ，ａｎｄに存在する主レーザ光照射位置指令に対応する搬送位置指令には、横長長方形ブロックの左上頂点から上方向に先行距離を加えた位置を搬送位置指令が指定するＸＹテーブル４の目標位置としている。以下、同様にして搬送位置指令に先行距離を加える。
【００４７】
次にこの発明の実施の形態３における概要について説明する。
この発明におけるレーザ加工装置は、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとＸＹテーブル４とを同時に駆動するが、ＸＹテーブル４の移動速度に比べて、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの移動速度が大きい。そのため、ＸＹテーブル４の遅れが大きい場合には、レーザ光照射位置指令パターン生成手段１４が被加工物７上に位置付けたレーザ光照射位置指令パターンとＸＹテーブル４の現在位置との差をとることで求められるレーザ光走査位置が、ガルバノスキャナ２の動作範囲外となり、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄがレーザ光走査位置指令に最も近い動作範囲内の最大値で停止して、ＸＹテーブル４の移動を待つことになる。そこで、この発明の実施の形態３におけるレーザ加工装置では、搬送位置指令に先行距離を加えることによりＸＹテーブル４の遅れが小さくなり、ＸＹテーブル４の速度に比べてガルバノスキャナ２の速度が大きい場合にも、ＸＹテーブル４の移動をガルバノスキャナ２が待つ時間が短縮され、総合的な加工時間を短縮することができる。
【００４８】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、主レーザ光照射位置指令に対応するＸＹテーブル４の目標位置よりも一定距離付加した位置にくるように搬送位置指令を加工計画手段１０が生成し、搬送速度制御手段１２は、加工計画手段１０が生成した搬送位置指令が指定するＸＹテーブル４の位置とＸＹテーブル４の現在位置との位置関係に基づいてＸＹテーブル４の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するので、ＸＹテーブル４の速度に比べてガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの速度が大きい場合にも、搬送位置指令に先行距離を加えることによりＸＹテーブル４の遅れが小さくなり、ＸＹテーブル４の移動をガルバノスキャナ２ａ〜２ｄが待つ時間が短縮され、総合的な加工時間を短縮することができる。
【００４９】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４は、レーザ光走査制御手段が、前回のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までが指定するレーザ光照射位置を滑らかに補間する加減速パターン指令値を生成し、この加減速パターン指令値と、搬送手段の現在位置及び搬送手段の現在速度から推測される一定時間後の搬送手段の予測位置との差からなるレーザ光走査位置指令を生成する遅れ補償手段を備え、この遅れ補償手段が算出したレーザ光走査位置指令に基づいてレーザ光走査手段の制御を行うものである。
【００５０】
図８はこの発明の実施の形態４によるレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。図において、１７はＸＹテーブル４の一定時間後の予測位置を算出する遅れ補償回路（遅れ補償手段）、１６ａはレーザ光照射位置指令パターン生成手段１４が生成したレーザ光照射位置指令パターンからＸＹテーブル４の現在位置を引いてレーザ光走査位置指令（値）を生成する際に、ＸＹテーブル４の現在位置の代わりに、遅れ補償回路１７が算出したＸＹテーブル４の一定時間後の予測位置を用いてレーザ光走査位置指令（値）を算出する減算部（遅れ補償手段）である。また、遅れ補償回路１７は以下の式でＸＹテーブル４の予測位置を算出する。
Ｐ＾＝Ｐ＋Ｖ・Ｔｂ・・・（１）
ここで、Ｐ＾はＸＹテーブル４の遅れ補償後の予測位置、ＰはＸＹテーブル４の現在位置、ＶはＸＹテーブル４の現在速度、Ｔｂはレーザ光走査手段であるガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの制御サンプリング時間と同等な時定数である。
なお、図２と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５１】
図９はこの発明の実施の形態４によるレーザ加工装置の搬送手段の遅れ補償を説明する説明図であり、（ａ）は時刻Ｔにおける被加工物７上のレーザ光照射位置、（ｂ）は時刻Ｔ＋ΔＴにおける被加工物７上のレーザ光照射位置を示している。図において、時刻Ｔで被加工物７上のレーザ光照射位置ａに対するレーザ光走査系位置は点Ａである。また、ガルバノスキャナ２の制御サンプリング時間であるΔＴ時間後の時刻Ｔ＋ΔＴで、ガルバノスキャナ２が点Ａに到達するものとする。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５２】
次にこの発明の実施の形態４に関する概要について説明する。
時刻Ｔから時刻Ｔ＋ΔＴまで経過する間に、ＸＹテーブル４は速度Ｖで移動中であるとすると、被加工物７上のレーザ光照射位置指令ａは、図９の（ｂ）に示すように、ＸＹテーブル４の移動した距離Ｖ・ΔＴだけ右に移動してしまっている。そこで、この実施の形態４によるレーザ加工装置では、時刻ＴにおいてＸＹテーブル４のΔＴ時間分の移動距離Ｖ・ΔＴを考慮した予測位置を遅れ補償回路１７が算出し、減算部１６ａがＸＹテーブル４の現在位置の代わりに遅れ補償回路１７が算出した予測位置とレーザ光照射位置指令パターンとの差からレーザ光走査系位置指令を生成する。これにより、このレーザ光走査位置指令に従ってガルバノスキャナ２を制御することで、点Ａから点Ｂがレーザ光走査系位置となり、時刻Ｔ＋ΔＴにおけるレーザ光照射位置を点ａに移動させることができる。
【００５３】
以上のように、この発明の実施の形態４によればレーザ光走査制御手段１１が、前回のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までが指定するレーザ光照射位置を滑らかに補間するレーザ光照射位置指令パターンを生成し、このレーザ光照射位置指令パターンと、ＸＹテーブル４の現在位置及び現在速度から推測される一定時間後のＸＹテーブル４の予測位置との差からなるレーザ光走査位置指令を生成する遅れ補償回路１７や減算部１６ａからなる遅れ補償手段を備え、この遅れ補償手段が算出したレーザ光走査位置指令に基づいてガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの制御を行うので、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄに対してＸＹテーブル４の現在位置を認識させる際に、ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの制御サンプリング時間分の遅れを考慮することができ、レーザ光照射位置の精度を向上させることができる。これにより、高精度のレーザ加工を実現することができる。
【００５４】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５は、加工実行前にレーザ光走査手段の動作範囲、搬送手段の目標位置に付加する距離、及び搬送手段の移動速度をパラメータとして加工動作のシミュレーションを行い、最も加工性能を向上させるパラメータを決定する動作条件決定手段を備えるものである。
【００５５】
図１０はこの発明の実施の形態５によるレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。図において、１８はレーザ光照射位置指令パターン生成手段１４が生成するレーザ光照射位置指令パターン（ガルバノスキャナ２の動作範囲）、加工計画手段１０が算出するＸＹテーブル４の目標位置に付加する距離、及びＸＹテーブル４の移動速度をパラメータとして加工動作のシミュレーションを行い、最も加工性能を向上させるパラメータを決定するシミュレーション部（動作条件決定手段）である。なお、図２と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５６】
次にこの発明の実施の形態５に関する概要について説明する。
ＸＹテーブル４の遅れが大きい場合には、被加工物７上のレーザ光照射位置指令パターンからＸＹテーブル４の現在位置を引いたレーザ光走査系位置指令がガルバノスキャナ２の動作範囲外となり、ガルバノスキャナ２がレーザ光操作系位置指令に最も近い動作範囲内の最大値で停止して、ＸＹテーブル４の移動を待つ必要がある。このため、この時間分全体の加工時間が長くなる。そこで、この実施の形態５は、ＸＹテーブル４の目標位置である搬送位置指令に加える先行距離及びＸＹテーブル４の最大速度を、加工に先立ってシミュレーションすることによって調整する機能を付加したものである。
【００５７】
シミュレーション部１８は、レーザ光照射位置指令パターン（ガルバノスキャナ２の動作範囲）、ＸＹテーブル４の目標位置に付加する先行距離、及びＸＹテーブル４の最大速度を何通りか変化させて、ＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２ａ〜２ｄとを同時に駆動するシミュレーションを実施する。このような試行錯誤から得られる加工時間が最も短くなり、及び／又は、レーザ光６の走査位置の誤差が最も小さくなり、若しくは、加工時間がある一定時間内で最も誤差が小さくなるようなレーザ光照射位置指令パターン（ガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲）、ＸＹテーブル４の目標位置に付加する先行距離、及びＸＹテーブル４の最大速度を決定する。これらのパラメータを用いて実際の加工を実施することにより、加工時間の短縮や精度向上を図ることができる。
【００５８】
以上のように、この発明の実施の形態５によれば加工実行前にガルバノスキャナ２ａ〜２ｄの動作範囲、ＸＹテーブル４の目標位置に付加する距離、及びＸＹテーブル４の最大速度をパラメータとして加工動作のシミュレーションを行い、最も加工性能を向上させるパラメータを決定するシミュレーション部１８を備えるので、加工時間の短縮や精度向上を図ることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、この発明の第１の構成によれば、加工用のレーザ光を発生するレーザ光発生手段と、このレーザ光発生手段が発生するレーザ光を分岐させるレーザ光分岐手段と、このレーザ光分岐手段により分岐された複数のレーザ光のそれぞれの軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、分岐された複数のレーザ光を結合させてｆθレンズに入射させるレーザ光結合手段と、レーザ光走査手段と被加工物との相対位置を変化させる搬送手段と、被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応した搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、搬送位置指令に従って移動する搬送手段の移動順序に適合するようにレーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替えるとともに、レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置に来るように搬送位置指令を生成する加工計画手段と、搬送位置指令が指定する搬送手段の目標位置と搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するともに、上記加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する上記搬送手段の位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と加工計画手段が生成した搬送位置指令とに基づいて搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、加工計画手段が生成したレーザ光照射位置指令と搬送手段の現在位置とに基づいてレーザ光照射位置指令が指定する被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるようにレーザ光走査手段を制御するレーザ光走査制御手段とを備え、搬送手段とレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うので、搬送手段とレーザ光走査手段とを同期制御することが可能となり、レーザ光走査手段の動作範囲に制限がある場合にも、従来のように、レーザ光走査手段を停止して搬送手段の移動を待つ時間がなく、加工時間を短縮することができるという効果がある。
【００６０】
この発明の第２の構成によれば、加工用のレーザ光を発生する複数のレーザ光発生手段と、このレーザ光発生手段が発生する複数レーザ光のそれぞれの軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数組のレーザ光走査手段と、複数のレーザ光を結合させてｆθレンズに入射させるレーザ光結合手段と、レーザ光走査手段と被加工物との相対位置を変化させる搬送手段と、被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応した搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、搬送位置指令に従って移動する搬送手段の移動順序に適合するようにレーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替えるとともに、レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置に来るように搬送位置指令を生成する加工計画手段と、搬送位置指令が指定する搬送手段の目標位置と搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するともに、上記加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する上記搬送手段の位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と加工計画手段が生成した搬送位置指令とに基づいて搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、加工計画手段が生成したレーザ光照射位置指令と搬送手段の現在位置とに基づいてレーザ光照射位置指令が指定する被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるようにレーザ光走査手段を制御するレーザ光走査制御手段とを備え、搬送手段とレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うので、搬送手段とレーザ光走査手段とを同期制御することが可能となり、レーザ光走査手段の動作範囲に制限がある場合にも、従来のように、レーザ光走査手段を停止して搬送手段の移動を待つ時間がなく、加工時間を短縮することができるという効果がある。
【００６１】
また、レーザ光発生手段を複数備えているため、複数のレーザ光照射位置に対してそれぞれのレーザ光発生手段からの最大出力のレーザを照射することが可能となり、１個のレーザ光発生手段から出射されたレーザ光を複数に分岐する場合に比べて、効率良く加工を実施することができるという効果がある。
【００６２】
また、この発明の第１または第２の構成によれば、主レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置にくるように搬送位置指令を加工計画手段が生成し、搬送速度制御手段は、加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する搬送手段の位置と搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するので、搬送手段の速度に比べてレーザ光走査手段の速度が大きい場合にも、搬送位置指令に先行距離を加えることにより搬送手段の遅れが小さくなり、搬送手段の移動をレーザ光走査手段が待つ時間が短縮され、総合的な加工時間を短縮することができるという効果がある。
【００６３】
さらに、この発明の第３または第４の構成によれば、レーザ光走査制御手段が、前回のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までが指定するレーザ光照射位置を滑らかに補間するレーザ光照射位置指令パターンを生成し、このレーザ光照射位置指令パターンと、搬送手段の現在位置及び現在速度から推測される一定時間後の搬送手段の予測位置との差からなるレーザ光走査位置指令を生成する遅れ補償手段を備え、この遅れ補償手段が算出したレーザ光走査位置指令に基づいてレーザ光走査手段の制御を行うので、レーザ光走査手段に対して搬送手段の現在位置を認識させる際に、レーザ光走査手段の制御サンプリング時間分の遅れを考慮することができ、レーザ光照射位置の精度を向上させることができる。これにより、高精度のレーザ加工を実現することができるという効果がある。
以 上
【００６４】
この発明の第５の構成によれば、加工実行前にレーザ光走査手段の動作範囲、搬送手段の目標位置に付加する距離、及び搬送手段の最大速度をパラメータとして加工動作のシミュレーションを行い、最も加工性能を向上させるパラメータを決定する動作条件決定手段を備えるので、加工時間の短縮や精度向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるレーザ加工装置を示す斜視図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるレーザ加工装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１によるレーザ加工装置のレーザ光照射位置の並べ替えについて説明するため、被加工物を示す平面図である。
図である。
【図４】 この発明の実施の形態１によるレーザ加工装置の加工計画手段によるレーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置の並べ替え動作を示すフロー図である。
【図５】 この発明の実施の形態１において、レーザ光照射位置指令が指定するレーザ光照射位置に対するＸＹテーブルの目標位置及び搬送位置指令の関係を説明するため、被加工物を示す平面図である。
【図６】 この発明の実施の形態２によるレーザ加工装置を示す斜視図である。
【図７】 この発明の実施の形態３によるレーザ加工装置の加工動作を説明する説明するため、被加工物を示す平面図である。
【図８】 この発明の実施の形態４によるレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態４によるレーザ加工装置の搬送手段の遅れ補償を説明する構成図である。
【図１０】 この発明の実施の形態５によるレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 従来のレーザ加工装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ レーザ発振器（レーザ光発生手段）、２ａ〜２ｄ ガルバノスキャナ（レーザ光走査手段）、３ ｆθレンズ（レーザ光集光手段）、４ ＸＹテーブル（搬送手段）、５ リニアスケール、６ レーザ光、７ 被加工物、８ａ、８ｂ ビームスプリッタ（レーザ光分岐／結合手段）、９ａ、９ｂ ベンドミラー、１０ 加工計画手段、１１ レーザ光走査制御手段、１２ 搬送速度制御手段、１３ 搬送位置制御手段、１４ レーザ光照射位置指令パターン生成手段、１５ レーザ光走査サーボ手段、１６ 減算部、１７ 遅れ補償回路（遅れ補償手段）、１８ シミュレーション部（動作条件決定手段）。
Claims (5)
- 加工用のレーザ光を発生するレーザ光発生手段と、このレーザ光発生手段が発生するレーザ光を複数に分岐させるレーザ光分岐手段と、上記分岐された複数のレーザ光の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、上記走査された複数のレーザ光を結合させて入射し、被加工物上で最小径に集光するｆθレンズと、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれと被加工物との間の相対位置を変化させる搬送手段と、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、上記被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、この複数のレーザ光照射位置指令に対応した上記搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、上記搬送位置指令に従って移動する上記搬送手段の移動順序に適合するように上記レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替えるとともに、レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置に来るように搬送位置指令を生成する加工計画手段と、上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するとともに、上記加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する上記搬送手段の位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と上記加工計画手段が生成した上記搬送位置指令とに基づいて上記搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、上記加工計画手段が生成した上記レーザ光照射位置指令と上記搬送手段の現在位置とに基づいて上記レーザ光照射位置指令が指定する上記被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるように上記複数のレーザ光走査手段を制御するレーザ光走査制御手段とを備え、上記搬送手段と上記複数のレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うレーザ加工装置。
- 加工用のレーザ光を発生する複数のレーザ光発生手段と、上記複数のレーザ光の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、上記走査された複数のレーザ光を結合させて入射し、被加工物上で最小径に集光するｆθレンズと、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれと被加工物との間の相対位置を変化させる搬送手段と、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、上記被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応した上記搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、上記搬送位置指令に従って移動する上記搬送手段の移動順序に適合するように上記レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替えるとともに、レーザ光照射位置指令に対応する搬送手段の目標位置よりも一定距離付加した位置に来るように搬送位置指令を生成する加工計画手段と、上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成するともに、上記加工計画手段が生成した搬送位置指令が指定する上記搬送手段の位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と上記加工計画手段が生成した上記搬送位置指令とに基づいて上記搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、上記加工計画手段が生成した上記レーザ光照射位置指令と上記搬送手段の現在位置とに基づいて上記レーザ光照射位置指令が指定する上記被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるように上記複数のレーザ光走査手段を制御するレーザ光走査制御手段とを備え、上記搬送手段と上記複数のレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うレーザ加工装置。
- 加工用のレーザ光を発生するレーザ光発生手段と、このレーザ光発生手段が発生するレーザ光を複数に分岐させるレーザ光分岐手段と、上記分岐された複数のレーザ光の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、上記走査された複数のレーザ光を結合させて入射し、被加工物上で最小径に集光するｆθレンズと、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれと被加工物との間の相対位置を変化させる搬送手段と、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、上記被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、この複数のレーザ光照射位置指令に対応した上記搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、上記搬送位置指令に従って移動する上記搬送手段の移動順序に適合するように上記レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替える加工計画手段と、上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成すると搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と上記加工計画手段が生成した上記搬送位置指令とに基づいて上記搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、上記加工計画手段が生成した上記レーザ光照射位置指令と上記搬送手段の現在位置とに基づいて上記レーザ光照射位置指令が指定する上記被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるように上記複数のレーザ光走査手段を制御するとともに、前回のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までを滑らかに補間する加減速パターン指令値を生成し、この加減速パターン指令値と、搬送手段の現在位置及び搬送手段の現在速度から推測される一定時間後の搬送手段の予測位置との差からなるレーザ光走査位置指令を生成する遅れ補償手段を備え、この遅れ補償手段が算出したレーザ光走査位置指令に基づいてレーザ光走査手段の制御を行うレーザ光走査制御手段とを備え、上記搬送手段と上記複数のレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うレーザ加工装置。
- 加工用のレーザ光を発生する複数のレーザ光発生手段と、上記複数のレーザ光の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させる複数のレーザ光走査手段と、上記走査された複数のレーザ光を結合させて入射し、被加工物上で最小径に集光するｆθレンズと、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれと被加工物との間の相対位置を変化させる搬送手段と、上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、上記被加工物上におけるレーザ光照射位置を指定するレーザ光照射位置指令と、このレーザ光照射位置指令に対応した上記搬送手段の目標位置を指定する搬送位置指令とを生成し、上記搬送位置指令に従って移動する上記搬送手段の移動順序に適合するように上記レーザ光照射位置指令によるレーザ光照射位置の指定順序を並べ替える加工計画手段と、上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置と上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づいて上記搬送手段の移動速度を制御する搬送速度指令を生成する搬送速度制御手段と、この搬送速度制御手段が生成した搬送速度指令と上記加工計画手段が生成した上記搬送位置指令とに基づいて上記搬送手段の移動を制御する搬送位置制御手段と、上記加工計画手段が生成した上記レーザ光照射位置指令と上記搬送手段の現在位置とに基づいて上記レーザ光照射位置指令が指定する上記被加工物上におけるレーザ光照射位置にレーザ光が照射されるように上記複数のレーザ光走査手段を制御するとともに、前回のレーザ光照射位置指令から今回のレーザ光照射位置指令までを滑らかに補間する加減速パターン指令値を生成し、この加減速パターン指令値と、搬送手段の現在位置及び搬送手段の現在速度から推測される一定時間後の搬送手段の予測位置との差からなるレーザ光走査位置指令を生成する遅れ補償手段を備え、この遅れ補償手段が算出したレーザ光走査位置指令に基づいてレーザ光走査手段の制御を行うレーザ光走査制御手段とを備え、上記搬送手段と上記複数のレーザ光走査手段とを同時に駆動させながら加工を行うレーザ加工装置。
- 加工実行前にレーザ光走査手段の動作範囲、搬送手段の目標位置に付加する距離、及び上記搬送手段の移動速度をパラメータとして加工動作のシミュレーションを行い、最も加工性能を向上させる上記パラメータを決定する動作条件決定手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
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