JP4749092B2 - レーザ加工方法、並びにレーザ加工装置 - Google Patents
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Description
このものでは、加工に先立ってテスト加工を行って、実際に加工がされた位置と真の位置との誤差量を算出して、これに基づいて補正処理を行っている(いわゆるピンクッション歪と、リニアリティ歪に対するもの)。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、簡単なテスト加工を行うことで、正確なレーザ加工を行うことが可能なレーザ加工方法、並びにレーザ加工装置を提供することを目的とする。
請求項1のものにおいて、前記補正処理は前記走査手段の走査量を補正する走査量補正である。
<手段2>
請求項1のものにおいて、前記補正処理は前記加工データを補正するデータ補正である。
このような加工方法であれば、台形歪(加工装置のヘッド部と加工台の加工面とが位置合わせされた正規状態でない場合に生ずる歪)を起因する加工誤差を小さく出来、加工精度が高まる。また、用途に応じて、加工速度、加工精度を選択できるから、商品性が高まる。
このような加工方法であれば、ピンクッション歪に起因する加工誤差を小さく出来、加工精度が高まる。
このような加工方法であれば、リニアリティ歪に起因する加工誤差を小さく出来、加工精度が高まる。
このような加工方法であれば、加工領域倍率変動に起因する加工誤差を小さく出来、加工精度が高まる。
本発明の実施形態1を図1ないし図8によって説明する。
1.レーザ加工装置の全体構成
図1に示す符号Zは加工対象物(本実施形態では、携帯電話に使用される絶縁シート)がセットされる加工台であり、符号Mはレーザ加工装置である。
レーザ加工装置Mはレーザ光源10を備え、同レーザ光源10から出射されたレーザ光はガルバノスキャナ(本発明の光走査手段に相当)20によって向きが変更されて加工対象物W上に照射される。ガルバノスキャナ20は、一対のガルバノミラー20V,20Wと収束レンズ20Zを備えており、一方のガルバノミラー20Wは、駆動手段20Yによって縦方向に反射角度を変移させることができ、他方のガルバノミラー20Vは、駆動手段20Xによって横方向に反射角度を変移させることができる。
図2に示すようにコントローラ30は、文字図形等の加工データが記憶されているメモリ(本発明の記憶手段に相当する)32と、CPU34とからなり、CPU34に対して入力装置31が接続されている。尚、CPUが本発明の走査制御手段、補正制御手段、台形歪補正係数決定手段に相当する。
そして、入力装置31で、所定の加工パターンが設定されると、CPU34はメモリ32から対応する加工データ(ベクトルデータ)を読み出す。そして、読み出された加工データの線要素について、始点及び終点を含む複数点の座標データを算出するとともに、これを加工対象物W上の座標に割り付ける(座標データの生成)。そして、この割り付けに続いて、座標データに対して後述する補正処理を行う。
ここでの、補正処理は台形歪を対象としているため、まず台形歪について簡単に説明する。
台形歪は、図3に示すように、例えば4角形の4隅を加工目標点とした場合に、現実に加工を行ってみると、同図の(b)に示すように実際の加工点は加工目標点とはずれてしまい、加工点同士をを結ぶと台形状に歪が出てしまうというものであり、これは、加工装置Mと加工台Zの相対的な位置関係(例えば、設置誤差や、作業面が傾斜している等、図10参照)に起因するものである。
テスト加工は、加工対象と同じ形のワークを使用して行う。具体的には入力装置31によって加工領域の4隅の点の座標値を入力する。この実施形態において、ワークの加工領域は、図4に示すハッチングに示す領域(1辺の長さが110mmの4角形領域)であり、その中心を(0、0)とし、水平方向をX軸、これと直交する方向をY軸としているから、4隅の各点の座標値はP1(−55、55)、P2(55、55)、P3(−55、−55)、P4(55、−55)となる。
Y=d+e・y+f・(y・x) (2)式
尚、x、yは加工点の座標(ここではP’)であり、X、Yは目標点の座標(ここではP)である。また、(1)、(2)式中の「・」は「×」の意味である。a〜fは回帰係数(本発明の台形歪補正係数に相当)である。
−55=a−45b−1800c (3)式
55=d+40e−1800f (4)式
55=a+60b+3600c (5)式
55=d+60e+3600f (6)式
−55=a−45b+2025c (7)式
−55=d−45e+2025f (8)式
55=a+60b−3600c (9)式
−55=d−60e−3600f (10)式
すなわち、a=−7.857であり、b=1.048であり、c=0であり、d=4.60であり、e=1.080、f=−0.04である。
CPU34は回帰係数の算出すると、同回帰係数をメモリ32に記憶するとともに、各回帰係数を上記(1)、(2)式に代入することで、以下の(11)式、(12)式がえられる。
Y=4.60+1.08y−0.04(y・x) (12)式
Xa=−7.875+1.048xa (13)式
Ya=4.60+1.08ya−0.04(ya・xa) (14)式
Xaは補正目標点のX座標であり、Yaは補正目標点のY座標である。
X=a+b・x+c・(y・y・y)+d・(x・y・y)+e・(x・y) (15)式
Y=f+g・y+h・(x・x・x)+j・(x・x・y)+k・(x・y) (16)式
尚、x、yは加工点の座標であり、X、Yは目標点の座標である。また、(15)式、(16)式中の「・」は「×」の意味である。a〜kは回帰係数である。
尚、回帰係数a〜kが本発明の台形歪補正係数並びに、ピンクッション歪補正係数に相当するものである。
Xr=m+n・x+p・(x・x)+q・(x・x・x) (17)式
Yr=r+s・y+t・(y・y)+u・(y・y・y) (18)式
尚、ここでのx、yは加工点の座標であり、Xr、Yrは台形歪、ピンクッション歪に対する補正処理がなされた目標点の座標である。また、(17)、(18)式中の「・」は「×」の意味である。m〜uは回帰係数(本発明のリニアリティ歪補正係数に相当)である。
次に、本発明の実施形態2を図9によって説明する。
本実施形態のものは、上記した一連の歪に対する補正処理に加えて、更なる、加工精度の向上が要求される場合に加工倍率変動に関する補正処理を追加するものである。
次に、本発明の参考技術1を図11ないし図19によって説明する。
本実施形態のものは、実施形態1の構成に対して案内表示機能、すなわち、テスト加工を行なうときに必要な、作業者による加工目標点、加工点の入力操作、並びにその後本加工に至るまでの入力操作を案内するナビゲーション機能を搭載するとともに、設置誤差(加工台Zと加工装置Mとの相対的な位置のずれ)が、基準値(後述する、許容設置誤差)に比べて大きい場合には、本加工を行なわせないようにしたものであり、その他の構成については、実施形態1と同様である。
尚、メモリ32には、基準値(許容設置誤差)として15%の値が予め記憶されているものとする。また、設置誤差が、本発明の「加工対象物の加工面と収束レンズの光軸との相対的な角度誤差の大きさに応じた誤差量」に相当するものである。
そして、各入力ボックス83に対する座標値の入力操作が完了すると、入力された各点の座標値は一旦、メモリ32に記憶され、これに続いて、メッセージボックス90に、「テスト印字を実行下さい」という文字列が表示される(図14参照)。
尚、ここでの、入力操作とは、テンキー85を使用して各入力ボックス83に計測された各加工点の座標値を入力する操作である。
また、ステップ140において、CPU34が設置誤差を算出する演算機能が、本発明の誤差量決定手段に相当するものである。
尚、CPU34により、ステップ150の判定結果に応じて、その後の制御パターンが通常加工モード、或いは強制加工モードのいずれかに切り換え制御される処理内容が、本発明のモード切換制御手段に相当するものである。また、表示パネル31Aの画面上に表示される各種キーK1、K2、K3、K4、並びにテンキー85が本発明の入力手段に相当するものである。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
また、参考技術1では、「4隅の座標に基づく情報」として加工目標点、或いは加工点の座標値そのものを、入力させる構成としたが、入力させる情報としては、設置誤差を算出することが出来る情報であればよく、例えば、座標値に変えて、4隅を結んだ4角形の各片(L1〜L4や、L1’〜L4’)の長さを入力させる構成としてもよい。
20…ガルバノスキャナ
30…コントローラ
34…CPU
Claims (6)
- レーザ光源からのレーザ光を光走査手段により走査した後、同レーザ光を収束レンズを通じて加工対象物上の加工領域に集光させて加工を行うレーザ加工方法において、
静止中の加工対象物をレーザ加工する静止加工モードの際には、テスト用加工対象物に対し加工領域の少なくとも4隅にレーザ光を集光させてテスト加工を行って、実際に加工がされた4隅の座標を計測し、
その後、加工目標とされた4隅の座標値と、計測された4隅の座標値とに基づいて回帰分析を行って、台形歪或いは菱形歪に起因する両座標値のズレ量に関する台形歪補正係数を決定し、
所定の加工データに基づいて加工対象物を本加工する時に、前記加工データを前記台形歪係数に基づいて補正処理して前記光走査手段を走査制御する制御パターンを実行し、
移動中の加工対象物をレーザ加工する移動加工モードの際には、前記補正処理を行わない制御パターンを実行することを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記テスト加工の際に、前記4隅に加えて加工領域上の直交する2つの座標軸の各軸端部の加工を行って、実際に加工がされた各軸端部の座標値を計測し、
その後、加工目標とされた各軸端部の座標値と、計測される各軸端部の座標値とに基づいて回帰分析を行って、ピンクッション歪に起因する両座標値のズレ量に関するピンクッション歪補正係数を決定し、
所定の加工データに基づいて加工対象物を本加工する時に、前記加工データを少なくとも前記台形歪補正係数、並びにピンクッション歪補正係数に基づいて補正して前記光走査手段を走査制御することを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工方法。 - 少なくとも前記台形歪補正係数による補正処理を行った状態で、改めて、テスト用加工対象物に所定ピッチで直交する2方向に、テスト用の直線加工を行って、実際に加工がされた各直線が交差する点の座標を計測し、
その後、加工目標とされた各直線が交差する点の座標値と、計測された各直線が交差する点の座標値とに基づいて回帰分析を行って、リニアリティ歪に起因する両直線のズレ量に関するリニアリティ歪補正係数を決定し、
所定の加工データに基づいて加工対象物を本加工する時に、前記加工データを少なくとも前記台形歪補正係数、並びにリニアリティ歪補正係数に基づいて補正して前記光走査手段を走査制御することを特徴とする請求項1ないし請求項2に記載のレーザ加工方法。 - 少なくとも前記台形歪補正係数による補正処理を行った状態で、改めて、テスト用加工対象物に、加工領域の座標系の中心点と、それ以外の1点に対しテスト加工を行って、実際に加工がされた部位の座標値を計測し、これに基づいて加工領域倍率変動補正係数を決定し、
所定の加工データに基づいて加工対象物を本加工する時に、前記加工データを少なくとも前記台形歪補正係数、並びに前記加工領域倍率変動補正係数に基づいて補正して前記光走査手段を走査制御することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のレーザ加工方法。 - 前記加工対象物は樹脂シートであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のレーザ加工方法。
- レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を走査する光走査手段と、
所定の加工データに基づいて前記走査手段の走査制御を行う走査制御手段と、
前記光走査手段からのレーザ光を加工対象物上の加工領域に集光させる収束レンズと、
前記加工領域の少なくとも4隅の座標データが記憶された記憶手段とを備え、
テスト用の加工対象物に対してテスト加工を行った後に、所定の加工データに基づいて加工対象物を本加工するレーザ加工装置であって、
前記走査制御手段は、前記テスト加工の際に、テスト用の加工対象物の加工領域の少なくとも4隅に対してレーザ光を集光させるように前記光走査手段の制御を行うととともに、
前記テスト加工の際に加工目標とされた4隅の座標値と、テスト加工により実際に加工された4隅の座標値とに基づいて回帰分析を行って、台形歪或いは菱型歪に起因する両座標値のズレ量に関する台形歪補正係数を決定する台形歪補正係数決定手段と、
前記本加工時に、前記台形歪補正係数に基づいて前記走査制御手段による制御に補正を行う補正制御手段と備えてなると共に、
移動中の加工対象物をレーザ加工する移動加工モードと、
静止中の加工対象物をレーザ加工する静止加工モードが設けられたものにおいて、
前記静止加工モードの際には前記補正制御手段による補正処理を行う制御パターンを実行し、前記移動加工モードの際には、前記補正制御手段による補正処理を行わない制御パターンを実行させる切り替え制御手段が設けられていることを特徴とするレーザ加工装置。
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