JP4841716B2 - 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り、特に被加工物の搬送手段と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、切断などを行う加工には、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１２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はビームポ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とともに固定されている。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、上述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が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、従来で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】
【発明が解決しようとする課題】
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の動作範囲よりも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】
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を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係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の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させるレーザ光走査手段と、上記レーザ光走査手段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が、Ｘ軸に沿っての移動とＹ軸に沿っての移動を繰り返すように、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、上記搬送手段によって上記レーザ光走査手段及び上記被加工物が、Ｘ軸またはＹ軸に沿って一定方向に相対移動している際、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き、上記目標位置と上記現在位置との距離に応じて、上記目標位置が上記現在位置に近づいている場合は上記搬送手段の速度を増加させ、上記目標位置が上記現在位置から遠ざかる場合は上記搬送手段を減速あるいは停止させるように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】
この発明に係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の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させ、それぞれが一定の間隔を保って駆動する複数のレーザ光走査手段と、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が、Ｘ軸に沿っての移動とＹ軸に沿っての移動を繰り返すように、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、上記搬送手段によって上記レーザ光走査手段及び上記被加工物が、Ｘ軸またはＹ軸に沿って一定方向に相対移動している際、上記加工計画手段が上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して生成した上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置のうち、上記搬送手段の現在位置との間隔が最小となるものを抽出し、これと上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づき、上記目標位置と上記現在位置との距離に応じて、上記目標位置が上記現在位置に近づいている場合は上記搬送手段の速度を増加させ、上記目標位置が上記現在位置から遠ざかっている場合は上記搬送手段を減速あるいは停止させるように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】
この発明に係るレーザ加工装置は、加工計画手段は、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生成し、搬送速度制御手段は、上記搬送手段によってレーザ光走査手段及び被加工物が、Ｘ軸またはＹ軸に沿って一定方向に相対移動している際、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き、上記目標位置と上記現在位置との距離に応じて、上記目標位置が上記現在位置に近づいている場合は上記搬送手段の速度を増加させ、上記目標位置が上記現在位置から遠ざかっている場合は上記搬送手段を減速あるいは停止させるように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ものである。
【００１２】
この発明に係るレーザ加工装置は、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。
【００１３】
この発明に係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、この発明の実施の一形態を説明する。
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、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、Ｎｄ：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。２は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）、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。５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。８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。
【００１５】
９はレーザ光走査制御手段で、加工計画手段８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２，２を制御する。１０は搬送速度制御手段１１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。１１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。１２はレーザ光照射位置指令パターン生成手段（レーザ光走査手段）であり、レーザ光走査制御手段９を構成して、加工計画手段８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。１３はレーザ光走査サーボ手段（レーザ光走査手段）で、減算部１９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２，２を動作させる。１９はリニアスケール５，５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１２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１３に入力する減算部である。
【００１６】
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８に設定し、これ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、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１０に出力される。
【００１７】
加工開始後、加工計画手段８は、加工の進捗に従い１個ず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１２に出力し、同時に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１１に出力する。搬送速度制御手段１１は、加工計画手段８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５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１０に出力する。
【００１８】
搬送位置制御手段１０は、加工計画手段８と搬送速度制御手段１１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１２は、加工計画手段８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１９に出力する。減算部１９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５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照射位置指令としてレーザ光走査サーボ手段１３に出力する。レーザ光走査サーボ手段１３は減算部１９から入力したレーザ光走査位置に基づいてガルバノスキャナ２，２を制御する。
【００１９】
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相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２とを同時に駆動させる。
レーザ光が被加工物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２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２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。
【００２０】
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２，２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２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２，２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。
【００２１】
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。
本願発明では（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）の時間が短縮化する。
【００２２】
ここで、加工計画手段８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述べる。
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。
【００２３】
次に動作について説明する。
図４は実施の形態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８が探索する。
ステップＳＴ３において、縦長長方形ブロックａ１１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８が順序付けし、右隣の縦長長方形ブロックａ１２に探索対象を移動する。
【００２４】
ステップＳＴ４において、縦長長方形ブロックａ１２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８が順序付けし、右隣の縦長長方形ブロックａ１３に探索対象を移動する。
ステップＳＴ５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ＳＴ３に戻り、縦長長方形ブロック内の探索を継続し、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ＳＴ６に進む。
【００２５】
ステップＳＴ６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ＳＴ７において、横長長方形ブロックａｎａ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順序付けし、１個上の横長長方形ａｎｂブロックに探索対象を移動する。
ステップＳＴ８において、横長長方形ブロックａｎｂ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順序付けし、１個上の横長長方形ブロックａｎｃに探索対象を移動する。
【００２６】
ステップＳＴ９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ＳＴ７まで戻り、横長長方形ブロック内の探索を継続し、横長長方形ブロックａｎｄまで完了していればステップＳＴ１０に進む。
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８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ＳＴ１０）。
【００２７】
次に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２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。
【００２８】
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）の右下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。以降、同様にしてＸＹテーブル４の目標位置を定める。
【００２９】
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１０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１１が上述したように加工計画手段８によって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１１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１０を制御することで、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の位置が制御される。
【００３０】
以上のように、この実施の形態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ガルバノスキャナ２，２と、ガルバノスキャナ２，２と被加工物７との間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８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１１と、この搬送速度制御手段１１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１０と、加工計画手段８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２，２を制御するレーザ光走査制御手段９とを備え、ＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２，２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２，２とを同期制御することが可能となり、ガルバノスキャナ２，２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２，２を停止してＸＹテーブル４の移動を待つ必要がなく、加工時間を短縮することができる。
【００３１】
また、搬送位置制御手段１０は、搬送速度制御手段１１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。
【００３２】
実施の形態２．
この実施の形態２は、複数のレーザ光走査手段を備え、これらと搬送手段とを同時に駆動させて加工を行うものである。
【００３３】
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、ガルバノスキャナ２とｆθレンズ３とからなるレーザ光走査手段を二組有している。図において、１４はレーザ光６を２方向に分岐させるレーザ光分岐手段で、ビームスプリッタあるいは音響光学素子が使用される。１５はレーザ光６の方向を変えるベンドミラーである。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。
【００３４】
図７は実施の形態２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を上方から見ている。図において、ｆθレンズ３を示す円の内側のハッチ部分が現在のＸＹテーブル４の位置におけるガルバノスキャナ２，・・・，２の動作範囲を示す。ｆθレンズ３ａを含むレーザ光走査手段が被加工物７の上端面でレーザ光６を走査し、ｆθレンズ３ｂを含むレーザ光走査手段が被加工物７の下端面でレーザ光６を走査する。複数のｆθレンズ３ａ，３ｂの間隔は、ガルバノスキャナ２，・・・，２の動作範囲に合わせて手動あるいは自動で調整する。
【００３５】
次に動作について説明する。
図７中の矢印に示すように、加工が始めに左下から右下へＸ軸に沿って進行し、次にＹ軸に沿って上に進行し、続いてＸ軸に沿って右から左に進行し、以降同様な手順で進行する。加工計画手段８は複数のガルバノスキャナ２，・・・，２の組に対して、上記実施の形態１と同様にしてそれぞれレーザ光照射位置指令および搬送位置指令を生成する。加工が開始されると、搬送速度制御手段１１は、複数のガルバノスキャナ２，・・・，２の組に対して、それぞれ搬送位置指令が指定する目標位置とＸＹテーブル４の現在位置との差を計算し、現在位置との間隔が最小となるものを抽出し、これと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。この実施の形態２によるレーザ加工装置は、複数のレーザ光走査手段のそれぞれが一定の間隔を保って駆動する以外は、上記実施の形態１と同様に動作する。
【００３６】
以上のように、この実施の形態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の軌道を変化させてレーザ光６の照射位置を移動させ、それぞれが一定の間隔を保って駆動する複数のガルバノスキャナ２，・・・，２と、複数のガルバノスキャナ２，・・・，２のそれぞれと被加工物７との間の相対位置を変化させるＸＹテーブル４と、複数のガルバノスキャナ２，・・・，２のそれぞれに対して、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８と、加工計画手段８が複数のガルバノスキャナ２，・・・，２のそれぞれに対して生成した搬送位置指令が指定するＸＹテーブル４の目標位置のうち、ＸＹテーブル４の現在位置との間隔が最小となるものを抽出し、これと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１１と、この搬送速度制御手段１１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１０と、加工計画手段８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複数のガルバノスキャナ２，・・・，２を制御するレーザ光走査制御手段９とを備え、ＸＹテーブル４と複数のガルバノスキャナ２，・・・，２とを同時に駆動させながら加工を行うので、複数のガルバノスキャナ２，・・・，２と単一のＸＹテーブル４とを同期制御することが可能となり、複数のガルバノスキャナ２，・・・，２の動作範囲に制限がある場合にも、従来のように、複数のガルバノスキャナ２，・・・，２を停止してＸＹテーブル４の移動を待つ必要がなく、加工時間を大幅に短縮することができる。
【００３７】
また、搬送位置制御手段１０は、搬送速度制御手段１１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。
【００３８】
実施の形態３．
この実施の形態３は、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。
【００３９】
実施の形態３による加工計画手段８は、レーザ光照射位置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系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８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を上方から見ている。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のブロック内に存在する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対応している。ただし、加工計画手段８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節している。また、ブロックＡｎの右下１／４の領域に存在するレーザ光照射位置指令に対応する搬送系位置指令には先行距離を加えない。ブロックＡｎの右上１／４の領域に存在する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応する搬送位置指令には、横長長方形のブロックａｎｃ，ａｎｄ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。
【００４０】
次に概要について説明する。
本願発明におけるレーザ加工装置は、ガルバノスキャナ２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２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１２が被加工物７上に位置づ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照射位置指令が、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、この実施の形態３のレーザ加工装置ように、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。
【００４１】
以上のように、この実施の形態３によれば、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８が生成し、搬送速度制御手段１１は、加工計画手段８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２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。
【００４２】
実施の形態４．
この実施の形態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。
【００４３】
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構成を示すブロック図である。図において、１６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）、１９ａはレーザ光照射位置指令パターン生成手段１２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１６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１６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２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。
【００４４】
図１０は実施の形態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。
【００４５】
次に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１０（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１６が算出し、減算部１９ａがＸＹテーブル４の現在位置の代わりに遅れ補償回路１６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。
【００４６】
以上のように、この実施の形態４によればレーザ光走査制御手段９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１６や減算部１９ａ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２の制御を行うので、ガルバノスキャナ２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２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。
【００４７】
実施の形態５．
この実施の形態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。
【００４８】
図１１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、１７はレーザ光照射位置指令パターン生成手段１２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８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。
【００４９】
次に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がレーザ光走査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。
【００５０】
シミュレーション部１７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２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。
【００５１】
以上のように、この実施の形態５によれば加工実行前にガルバノスキャナ２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１７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。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、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の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させるレーザ光走査手段と、レーザ光走査手段と被加工物との間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必要がなく、加工時間を短縮することができるという効果がある。
【００５３】
また、搬送位置制御手段は、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を入力して、これらで搬送手段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という効果がある。
【００５４】
この発明によれば、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の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させ、それぞれが一定の間隔を保って駆動する複数のレーザ光走査手段と、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、複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、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加工計画手段と、加工計画手段が複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して生成した搬送位置指令が指定する搬送手段の目標位置のうち、搬送手段の現在位置との間隔が最小となるものを抽出し、これ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、搬送手段と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ので、上記段落００５３と同様の効果を奏すると共に、複数のレーザ光走査手段と単一の搬送手段とを同期制御することが可能となり、複数の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、複数のレーザ光走査手段を停止して搬送手段の移動を待つ必要がなく、加工時間を大幅に短縮することができるという効果がある。
【００５５】
この発明によれば、加工計画手段が、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。
【００５６】
この発明によれば、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。
【００５７】
この発明によれば、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】 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】 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る。
【図４】 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】 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】 実施の形態２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る。
【図８】 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構成を示すブロック図である。
【図１０】 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る。
【図１１】 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１２】 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）、２ ガルバノスキャナ（レーザ光走査手段）、３ ｆθレンズ、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、８ 加工計画手段、９ レーザ光走査制御手段、１０ 搬送位置制御手段、１１ 搬送速度制御手段、１２ レーザ光照射位置指令パターン生成手段（レーザ光走査手段）、１３ レーザ光走査サーボ手段（レーザ光走査手段）、１４ レーザ光分岐手段、１５ ベンドミラー、１６ 遅れ補償回路（遅れ補償手段）、１７ シミュレーション部（動作条件決定手段）、１９ 減算部、１９ａ 減算部（遅れ補償手段）。
【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り、特に被加工物の搬送手段と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、切断などを行う加工には、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１２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はビームポ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とともに固定されている。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、上述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が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、従来で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】
【発明が解決しようとする課題】
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の動作範囲よりも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】
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を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係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の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させるレーザ光走査手段と、上記レーザ光走査手段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が、Ｘ軸に沿っての移動とＹ軸に沿っての移動を繰り返すように、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、上記搬送手段によって上記レーザ光走査手段及び上記被加工物が、Ｘ軸またはＹ軸に沿って一定方向に相対移動している際、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き、上記目標位置と上記現在位置との距離に応じて、上記目標位置が上記現在位置に近づいている場合は上記搬送手段の速度を増加させ、上記目標位置が上記現在位置から遠ざかる場合は上記搬送手段を減速あるいは停止させるように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】
この発明に係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の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させ、それぞれが一定の間隔を保って駆動する複数のレーザ光走査手段と、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が、Ｘ軸に沿っての移動とＹ軸に沿っての移動を繰り返すように、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、上記搬送手段によって上記レーザ光走査手段及び上記被加工物が、Ｘ軸またはＹ軸に沿って一定方向に相対移動している際、上記加工計画手段が上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して生成した上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置のうち、上記搬送手段の現在位置との間隔が最小となるものを抽出し、これと上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づき、上記目標位置と上記現在位置との距離に応じて、上記目標位置が上記現在位置に近づいている場合は上記搬送手段の速度を増加させ、上記目標位置が上記現在位置から遠ざかっている場合は上記搬送手段を減速あるいは停止させるように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】
この発明に係るレーザ加工装置は、加工計画手段は、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生成し、搬送速度制御手段は、上記搬送手段によってレーザ光走査手段及び被加工物が、Ｘ軸またはＹ軸に沿って一定方向に相対移動している際、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き、上記目標位置と上記現在位置との距離に応じて、上記目標位置が上記現在位置に近づいている場合は上記搬送手段の速度を増加させ、上記目標位置が上記現在位置から遠ざかっている場合は上記搬送手段を減速あるいは停止させるように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ものである。
【００１２】
この発明に係るレーザ加工装置は、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。
【００１３】
この発明に係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、この発明の実施の一形態を説明する。
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、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、Ｎｄ：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。２は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）、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。５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。８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。
【００１５】
９はレーザ光走査制御手段で、加工計画手段８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２，２を制御する。１０は搬送速度制御手段１１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。１１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。１２はレーザ光照射位置指令パターン生成手段（レーザ光走査手段）であり、レーザ光走査制御手段９を構成して、加工計画手段８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。１３はレーザ光走査サーボ手段（レーザ光走査手段）で、減算部１９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２，２を動作させる。１９はリニアスケール５，５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１２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１３に入力する減算部である。
【００１６】
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８に設定し、これ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、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１０に出力される。
【００１７】
加工開始後、加工計画手段８は、加工の進捗に従い１個ず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１２に出力し、同時に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１１に出力する。搬送速度制御手段１１は、加工計画手段８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５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１０に出力する。
【００１８】
搬送位置制御手段１０は、加工計画手段８と搬送速度制御手段１１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１２は、加工計画手段８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１９に出力する。減算部１９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５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照射位置指令としてレーザ光走査サーボ手段１３に出力する。レーザ光走査サーボ手段１３は減算部１９から入力したレーザ光走査位置に基づいてガルバノスキャナ２，２を制御する。
【００１９】
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相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２とを同時に駆動させる。
レーザ光が被加工物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２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２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。
【００２０】
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２，２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２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２，２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。
【００２１】
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。
本願発明では（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）の時間が短縮化する。
【００２２】
ここで、加工計画手段８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述べる。
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。
【００２３】
次に動作について説明する。
図４は実施の形態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８が探索する。
ステップＳＴ３において、縦長長方形ブロックａ１１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８が順序付けし、右隣の縦長長方形ブロックａ１２に探索対象を移動する。
【００２４】
ステップＳＴ４において、縦長長方形ブロックａ１２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８が順序付けし、右隣の縦長長方形ブロックａ１３に探索対象を移動する。
ステップＳＴ５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ＳＴ３に戻り、縦長長方形ブロック内の探索を継続し、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ＳＴ６に進む。
【００２５】
ステップＳＴ６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ＳＴ７において、横長長方形ブロックａｎａ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順序付けし、１個上の横長長方形ａｎｂブロックに探索対象を移動する。
ステップＳＴ８において、横長長方形ブロックａｎｂ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順序付けし、１個上の横長長方形ブロックａｎｃに探索対象を移動する。
【００２６】
ステップＳＴ９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ＳＴ７まで戻り、横長長方形ブロック内の探索を継続し、横長長方形ブロックａｎｄまで完了していればステップＳＴ１０に進む。
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８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ＳＴ１０）。
【００２７】
次に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２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。
【００２８】
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）の右下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。以降、同様にしてＸＹテーブル４の目標位置を定める。
【００２９】
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１０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１１が上述したように加工計画手段８によって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１１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１０を制御することで、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の位置が制御される。
【００３０】
以上のように、この実施の形態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ガルバノスキャナ２，２と、ガルバノスキャナ２，２と被加工物７との間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８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１１と、この搬送速度制御手段１１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１０と、加工計画手段８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２，２を制御するレーザ光走査制御手段９とを備え、ＸＹテーブル４とガルバノスキャナ２，２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２，２とを同期制御することが可能となり、ガルバノスキャナ２，２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２，２を停止してＸＹテーブル４の移動を待つ必要がなく、加工時間を短縮することができる。
【００３１】
また、搬送位置制御手段１０は、搬送速度制御手段１１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。
【００３２】
実施の形態２．
この実施の形態２は、複数のレーザ光走査手段を備え、これらと搬送手段とを同時に駆動させて加工を行うものである。
【００３３】
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、ガルバノスキャナ２とｆθレンズ３とからなるレーザ光走査手段を二組有している。図において、１４はレーザ光６を２方向に分岐させるレーザ光分岐手段で、ビームスプリッタあるいは音響光学素子が使用される。１５はレーザ光６の方向を変えるベンドミラーである。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。
【００３４】
図７は実施の形態２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を上方から見ている。図において、ｆθレンズ３を示す円の内側のハッチ部分が現在のＸＹテーブル４の位置におけるガルバノスキャナ２，・・・，２の動作範囲を示す。ｆθレンズ３ａを含むレーザ光走査手段が被加工物７の上端面でレーザ光６を走査し、ｆθレンズ３ｂを含むレーザ光走査手段が被加工物７の下端面でレーザ光６を走査する。複数のｆθレンズ３ａ，３ｂの間隔は、ガルバノスキャナ２，・・・，２の動作範囲に合わせて手動あるいは自動で調整する。
【００３５】
次に動作について説明する。
図７中の矢印に示すように、加工が始めに左下から右下へＸ軸に沿って進行し、次にＹ軸に沿って上に進行し、続いてＸ軸に沿って右から左に進行し、以降同様な手順で進行する。加工計画手段８は複数のガルバノスキャナ２，・・・，２の組に対して、上記実施の形態１と同様にしてそれぞれレーザ光照射位置指令および搬送位置指令を生成する。加工が開始されると、搬送速度制御手段１１は、複数のガルバノスキャナ２，・・・，２の組に対して、それぞれ搬送位置指令が指定する目標位置とＸＹテーブル４の現在位置との差を計算し、現在位置との間隔が最小となるものを抽出し、これと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。この実施の形態２によるレーザ加工装置は、複数のレーザ光走査手段のそれぞれが一定の間隔を保って駆動する以外は、上記実施の形態１と同様に動作する。
【００３６】
以上のように、この実施の形態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の軌道を変化させてレーザ光６の照射位置を移動させ、それぞれが一定の間隔を保って駆動する複数のガルバノスキャナ２，・・・，２と、複数のガルバノスキャナ２，・・・，２のそれぞれと被加工物７との間の相対位置を変化させるＸＹテーブル４と、複数のガルバノスキャナ２，・・・，２のそれぞれに対して、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８と、加工計画手段８が複数のガルバノスキャナ２，・・・，２のそれぞれに対して生成した搬送位置指令が指定するＸＹテーブル４の目標位置のうち、ＸＹテーブル４の現在位置との間隔が最小となるものを抽出し、これと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１１と、この搬送速度制御手段１１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１０と、加工計画手段８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複数のガルバノスキャナ２，・・・，２を制御するレーザ光走査制御手段９とを備え、ＸＹテーブル４と複数のガルバノスキャナ２，・・・，２とを同時に駆動させながら加工を行うので、複数のガルバノスキャナ２，・・・，２と単一のＸＹテーブル４とを同期制御することが可能となり、複数のガルバノスキャナ２，・・・，２の動作範囲に制限がある場合にも、従来のように、複数のガルバノスキャナ２，・・・，２を停止してＸＹテーブル４の移動を待つ必要がなく、加工時間を大幅に短縮することができる。
【００３７】
また、搬送位置制御手段１０は、搬送速度制御手段１１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。
【００３８】
実施の形態３．
この実施の形態３は、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。
【００３９】
実施の形態３による加工計画手段８は、レーザ光照射位置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系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８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を上方から見ている。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のブロック内に存在する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対応している。ただし、加工計画手段８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節している。また、ブロックＡｎの右下１／４の領域に存在するレーザ光照射位置指令に対応する搬送系位置指令には先行距離を加えない。ブロックＡｎの右上１／４の領域に存在する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応する搬送位置指令には、横長長方形のブロックａｎｃ，ａｎｄ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。
【００４０】
次に概要について説明する。
本願発明におけるレーザ加工装置は、ガルバノスキャナ２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２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１２が被加工物７上に位置づ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照射位置指令が、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、この実施の形態３のレーザ加工装置ように、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。
【００４１】
以上のように、この実施の形態３によれば、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８が生成し、搬送速度制御手段１１は、加工計画手段８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２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。
【００４２】
実施の形態４．
この実施の形態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。
【００４３】
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構成を示すブロック図である。図において、１６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）、１９ａはレーザ光照射位置指令パターン生成手段１２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１６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１６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２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。
【００４４】
図１０は実施の形態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。
【００４５】
次に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１０（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１６が算出し、減算部１９ａがＸＹテーブル４の現在位置の代わりに遅れ補償回路１６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。
【００４６】
以上のように、この実施の形態４によればレーザ光走査制御手段９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１６や減算部１９ａ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２の制御を行うので、ガルバノスキャナ２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２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。
【００４７】
実施の形態５．
この実施の形態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。
【００４８】
図１１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、１７はレーザ光照射位置指令パターン生成手段１２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８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。
【００４９】
次に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がレーザ光走査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。
【００５０】
シミュレーション部１７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２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。
【００５１】
以上のように、この実施の形態５によれば加工実行前にガルバノスキャナ２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１７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。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、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の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させるレーザ光走査手段と、レーザ光走査手段と被加工物との間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必要がなく、加工時間を短縮することができるという効果がある。
【００５３】
また、搬送位置制御手段は、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を入力して、これらで搬送手段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という効果がある。
【００５４】
この発明によれば、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の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させ、それぞれが一定の間隔を保って駆動する複数のレーザ光走査手段と、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、複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して、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加工計画手段と、加工計画手段が複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して生成した搬送位置指令が指定する搬送手段の目標位置のうち、搬送手段の現在位置との間隔が最小となるものを抽出し、これ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、搬送手段と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ので、上記段落００５３と同様の効果を奏すると共に、複数のレーザ光走査手段と単一の搬送手段とを同期制御することが可能となり、複数の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、複数のレーザ光走査手段を停止して搬送手段の移動を待つ必要がなく、加工時間を大幅に短縮することができるという効果がある。
【００５５】
この発明によれば、加工計画手段が、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。
【００５６】
この発明によれば、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。
【００５７】
この発明によれば、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】 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】 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る。
【図４】 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】 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】 実施の形態２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る。
【図８】 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構成を示すブロック図である。
【図１０】 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る。
【図１１】 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１２】 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）、２ ガルバノスキャナ（レーザ光走査手段）、３ ｆθレンズ、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、８ 加工計画手段、９ レーザ光走査制御手段、１０ 搬送位置制御手段、１１ 搬送速度制御手段、１２ レーザ光照射位置指令パターン生成手段（レーザ光走査手段）、１３ レーザ光走査サーボ手段（レーザ光走査手段）、１４ レーザ光分岐手段、１５ ベンドミラー、１６ 遅れ補償回路（遅れ補償手段）、１７ シミュレーション部（動作条件決定手段）、１９ 減算部、１９ａ 減算部（遅れ補償手段）。
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の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させるレーザ光走査手段と、
上記レーザ光走査手段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が、Ｘ軸に沿っての移動とＹ軸に沿っての移動を繰り返すように、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、
上記搬送手段によって上記レーザ光走査手段及び上記被加工物が、Ｘ軸またはＹ軸に沿って一定方向に相対移動している際、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き、上記目標位置と上記現在位置との距離に応じて、上記目標位置が上記現在位置に近づいている場合は上記搬送手段の速度を増加させ、上記目標位置が上記現在位置から遠ざかる場合は上記搬送手段を減速あるいは停止させるように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の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を移動させ、それぞれが一定の間隔を保って駆動する複数のレーザ光走査手段と、
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が、Ｘ軸に沿っての移動とＹ軸に沿っての移動を繰り返すように、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、
上記搬送手段によって上記レーザ光走査手段及び上記被加工物が、Ｘ軸またはＹ軸に沿って一定方向に相対移動している際、上記加工計画手段が上記複数のレーザ光走査手段のそれぞれに対して生成した上記搬送位置指令が指定する上記搬送手段の目標位置のうち、上記搬送手段の現在位置との間隔が最小となるものを抽出し、これと上記搬送手段の現在位置との位置関係に基づき、上記目標位置と上記現在位置との距離に応じて、上記目標位置が上記現在位置に近づいている場合は上記搬送手段の速度を増加させ、上記目標位置が上記現在位置から遠ざかっている場合は上記搬送手段を減速あるいは停止させるように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。 - 加工計画手段は、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生成し、
搬送速度制御手段は、上記搬送手段によってレーザ光走査手段及び被加工物が、Ｘ軸またはＹ軸に沿って一定方向に相対移動している際、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き、上記目標位置と上記現在位置との距離に応じて、上記目標位置が上記現在位置に近づいている場合は上記搬送手段の速度を増加させ、上記目標位置が上記現在位置から遠ざかっている場合は上記搬送手段を減速あるいは停止させるように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ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ加工装置。 - レーザ光走査制御手段は、
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上記搬送手段の現在速度から推測される一定時間後の上記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ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ加工装置。 - 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３記載のレーザ加工装置。
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