JP5154607B2

JP5154607B2 - レーザ加工制御装置及びレーザ加工制御方法

Info

Publication number: JP5154607B2
Application number: JP2010135580A
Authority: JP
Inventors: 恭之奥平; 悟田村
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2026-04-14
Also published as: JP2010207914A

Description

本発明は、レーザ加工制御装置及びレーザ加工制御方法に係り、特に高精度かつ高速に加工対象物へのレーザ加工を実現するためのレーザ加工制御装置及びレーザ加工制御方法に関する。

従来、レーザ加工制御装置において、レーザ光を用いた半導体基板等の加工対象物への加工を行う場合、予めどのような加工対象物のどの位置に、どの程度のレーザパワーからなるレーザ光を何ショット照射するか等が設定された加工計画情報（パラメータ、プログラム等を含む）等により、レーザ光の照射タイミングや加工対象物が載置されたステージ等を目標位置に移動させるコントローラ（制御装置）が設けられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

ここで、従来のレーザ加工制御装置について図を用いて説明する。図１は、従来のレーザ加工制御装置の一例を示す図である。図１に示すレーザ加工制御装置１０は、主制御手段としてのメインコントローラ１１と、トリガ制御手段としてのトリガコントローラ１２と、レーザ発振器１３と、反射ミラー１４と、ガルバノ駆動制御手段としてのガルバノドライバ１５と、ガルバノスキャナ１６と、ガルバノミラー１７と、ステージ駆動制御手段としてのステージドライバ１８と、ステージ１９とを有するよう構成されている。ここで、上述の構成におけるドライバとは、各制御信号（連続的なデータ）を入力して、各装置（ガルバノスキャナ１６やステージ１９等）を動作させるものである。

メインコントローラ１１は、レーザ加工制御装置１０全体の制御を行う。具体的には、メインコントローラ１１は、加工計画パラメータ２１を入力し、入力した情報に基づいて加工条件を設定し、トリガコントローラ１２、ガルバノドライバ１５、及びステージドライバ１８のそれぞれ対応する制御情報（照射条件設定情報、照射開始情報、整定情報、ステージ目標位置情報等）を出力する。

また、メインコントローラ１１は、トリガコントローラ１２、ガルバノドライバ１５、及びステージドライバ１８のそれぞれからの完了信号やエラー信号を受信し、レーザ加工制御装置１０の制御を行う。

トリガコントローラ１２は、メインコントローラ１１から得られる所定の加工対象物２２の加工領域をレーザ加工するためのレーザ光の周波数やパワー、ショット数、パルス幅、照射タイミング情報、照射位置等の照射条件設定情報に基づいて、レーザ光の照射条件を設定すると共に、メインコントローラ１１から得られる照射開始情報に基づいて、レーザ発振器１３から所定のレーザ光を照射させる。また、トリガコントローラ１２は、レーザ光の照射が正常に完了した場合には、照射完了信号をメインコントローラ１１に出力する。更に、トリガコントローラ１２は、例えばレーザ光の照射処理中にガス不足により所定のレーザパワーが出力されない等の何らかのエラーが発生した場合、エラー信号を生成し、メインコントローラ１１に出力する。

レーザ発振器１３は、トリガコントローラ１２の制御により、所定のタイミングでレーザ光を照射する。なお、レーザ光の種類としては、ＹＡＧレーザやエキシマレーザ、ＣＯ_２レーザ等、通常のレーザ光を用いることができる。また、反射ミラー１４は、レーザ発振器１３から照射されたレーザ光を所定の加工対象物２２の方向に導く。

ガルバノドライバ１５は、メインコントローラ１１から得られるガルバノミラー１７の位置や角度等の整定情報に基づいて、ガルバノミラー１７を所定の位置に移動させるガルバノスキャナ１６を駆動させる。また、ガルバノドライバ１５は、ガルバノミラー１７が所定の位置に整定された場合、整定完了信号をメインコントローラ１１に出力する。また、ガルバノドライバ１５は、整定情報による整定処理中に何らかのエラーが発生した場合は、エラー信号をメインコントローラ１１に出力する。

ガルバノスキャナ１６は、ガルバノドライバ１５からの制御信号に基づいて、ガルバノミラー１７を所定の位置に移動及び整定させ、反射ミラー１４により反射されたレーザ発振器１３からのレーザ光の方向を変えて加工対象物２２の所定の加工位置に照射させる。ガルバノスキャナ１６を用いることで、加工対象物２２の水平方向（ＸＹ方向）に対するレーザ光の照射位置を変更し、所定の領域（ブロック）に対してレーザ光を振って照射させることができる。

ステージドライバ１８は、メインコントローラ１１から得られるレーザ加工を行う加工対象物２２が載置されたステージ１９を加工条件に対応した所定の高さ（Ｚ方向）及び／又は平面上の位置（ＸＹ方向）に位置付けるためのステージ目標位置情報に基づいて加工対象物２２を載置したステージ１９を移動させる。また、ステージドライバ１８は、ステージ１９の移動が完了した場合、移動完了信号をメインコントローラ１１に出力する。更に、ステージドライバ１８は、ステージ１９の移動処理中に何らかのエラーが発生した場合は、エラー信号をメインコントローラ１１に出力する。

ここで、従来技術におけるメインコントローラ１１と、メインコントローラ１１により制御されるステージドライバ１８、ガルバノドライバ１５、及びトリガコントローラ１２のそれぞれにおける処理手順についてフローチャートを用いて説明する。

＜（従来）メインコントローラ１１＞
図２は、従来のメインコントローラにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。メインコントローラ１１は、上述した加工計画パラメータを入力し、加工条件を設定する（Ｓ０１）。

次に、メインコントローラ１１は、ステージの目標位置情報をステージドライバ１８に出力し（Ｓ０２）、ステージドライバ１８から移動完了信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ０３）。ここで、移動完了信号が入力されていない場合（Ｓ０３において、ＮＯ）、ステージドライバ１８からエラー信号が入力されたか否かを判断し（Ｓ０４）、エラー信号が入力されていない場合（Ｓ０４において、ＮＯ）、Ｓ０３の処理に戻る。つまり、メインコントローラ１１は、ステージドライバ１８から移動完了信号又はエラー信号が入力されるまで待ち状態となる。

また、メインコントローラ１１は、Ｓ０３の処理において、移動完了信号を入力した場合（Ｓ０３において、ＹＥＳ）、ガルバノスキャナ１６におけるミラーの整定情報をガルバノドライバ１５に出力する（Ｓ０５）。また、メインコントローラ１１は、ガルバノドライバから、整定完了信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ０６）。ここで、整定完了信号が入力されていない場合（Ｓ０６において、ＮＯ）、エラー信号が入力されたか否かを判断し（Ｓ０７）、エラー信号が入力されていない場合（Ｓ０７において、ＮＯ）、Ｓ０６の処理に戻る。つまり、メインコントローラ１１は、ガルバノドライバ１５からの整定完了信号又はエラー信号が入力されるまで待ち状態となる。

また、メインコントローラ１１は、Ｓ０６の処理において、整定完了信号を入力した場合（Ｓ０６において、ＹＥＳ）、照射条件設定情報をトリガコントローラ１２に出力し（Ｓ０８）、トリガコントローラ１２から設定完了信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ０９）。ここで、設定完了信号が入力されていない場合（Ｓ０９において、ＮＯ）、トリガコントローラ１２からエラー信号が入力されたか否かを判断し（Ｓ１０）、エラー信号が入力されていない場合（Ｓ１０において、ＮＯ）、Ｓ０９の処理に戻る。つまり、メインコントローラ１１は、トリガコントローラ１２から設定完了信号又はエラー信号が入力されるまで待ち状態となる。

また、メインコントローラ１１は、Ｓ０９の処理において、設定完了信号を入力した場合（Ｓ０９において、ＹＥＳ）、照射開始情報をトリガコントローラ１２に出力し（Ｓ１１）、トリガコントローラ１２から照射完了信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ１２）。ここで、照射完了信号が入力されていない場合（Ｓ１２において、ＮＯ）、トリガコントローラ１２からエラー信号が入力されたか否かを判断し（Ｓ１３）、エラー信号が入力されていない場合（Ｓ１３において、ＮＯ）、Ｓ１２の処理に戻る。つまり、メインコントローラ１１は、トリガコントローラ１２から照射完了信号又はエラー信号が入力されるまで待ち状態となる。

また、照射完了信号を入力した場合（Ｓ１３において、ＹＥＳ）、整定された現在のガルバノミラー１７の位置からミラーのみの移動及び整定により照射可能な範囲（ある１ブロック）内の全ての加工位置への加工が終了したか否かを判断する（Ｓ１４）。ここで、１ブロック内の全ての加工位置への加工が終了していない場合（Ｓ１４において、ＮＯ）、ガルバノミラーの整定情報をガルバノドライバ１５に出力する（Ｓ１５）。また、ガルバノドライバ１５からの信号を入力してステージドライバ１８、ガルバノドライバ１５、及びトリガコントローラ１２の全制御が正常であるか否かを判断する（Ｓ１６）。ここで、全制御が正常でない場合（Ｓ１６において、ＮＯ）、ガルバノドライバ１５からエラー信号が入力されたか否かを判断し（Ｓ１７）、エラー信号が入力されていない場合（Ｓ１７において、ＮＯ）、Ｓ１６の処理に戻る。つまり、メインコントローラ１１は、ガルバノドライバ１５からの整定完了信号又はエラー信号が入力されるまで待ち状態となる。

また、メインコントローラ１１は、Ｓ１６の処理において、全制御が正常である場合（Ｓ１６において、ＹＥＳ）、Ｓ１１に戻り上述した処理を１ブロック内の全ての加工位置への加工が終了するまで行う。

また、メインコントローラ１１は、Ｓ１４の処理において、１ブロック内の全ての加工位置への加工が終了した場合（Ｓ１４において、ＹＥＳ）、予め設定された加工対象物への加工対象範囲に対応する全ブロックの加工が終了したか否かを判断する（Ｓ１８）。ここで、全ブロックの加工が終了していない場合（Ｓ１８において、ＮＯ）、Ｓ０２に戻り、加工をしていない他のブロックについて上述した処理を行う。

また、全ブロックの加工が終了した場合（Ｓ１８において、ＹＥＳ）、あるいはＳ０４、Ｓ０７、又はＳ１０の処理において、エラー信号を入力した場合（Ｓ０４、Ｓ０７、又はＳ１０において、ＹＥＳ）、処理を終了する。なお、エラー信号を入力した場合には、レーザ加工制御装置１０が備えたモニタ（図示せず）等にエラーの内容等を表示して管理者等に知らせてもよい。

＜（従来）ステージドライバ１８＞
図３は、従来のステージドライバにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。ステージドライバ１８は、メインコントローラ１１からステージ１９の目標位置情報を入力し（Ｓ２１）、入力された目標位置にステージを移動させる（Ｓ２２）。

ここで、目標位置情報に基づくステージ移動処理中にエラーが発生したか否かを判断し（Ｓ２３）、エラーが発生した場合（Ｓ２３において、ＹＥＳ）、エラー信号をメインコントローラ１１に出力する（Ｓ２４）。また、Ｓ２３の処理において、エラーが発生せずにステージの移動が完了した場合（Ｓ２３において、ＮＯ）、ステージ移動完了信号をメインコントローラ１１に出力する（Ｓ２５）。

＜（従来）ガルバノドライバ１５＞
図４は、従来のガルバノドライバにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。ガルバノドライバ１５は、メインコントローラ１１からガルバノミラー１７の位置、角度等を整定するための整定情報を入力し（Ｓ３１）、ガルバノスキャナ１６によりガルバノミラー１７を整定させる（Ｓ３２）。

ここで、整定情報に基づくガルバノミラー１７の整定処理中にエラーが発生したか否かを判断し（Ｓ３３）、エラーが発生した場合（Ｓ３３において、ＹＥＳ）、エラー信号をメインコントローラ１１に出力する（Ｓ３４）。また、Ｓ３３の処理において、エラーが発生せずにガルバノミラー１７の整定が完了した場合（Ｓ３３において、ＮＯ）、整定完了信号をメインコントローラ１１に出力する（Ｓ３５）。

＜（従来）トリガコントローラ１２＞
図５は、従来のトリガコントローラにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。トリガコントローラ１２は、メインコントローラ１１から情報を入力し（Ｓ４１）、その情報が照射条件設定情報であるか否かを判断する（Ｓ４２）。

ここで、照射条件設定情報である場合（Ｓ４２において、ＹＥＳ）、入力した条件に基づいて照射条件を設定する（Ｓ４３）。また、Ｓ４２の処理において、照射条件設定情報でない場合（Ｓ４２において、ＮＯ）、メインコントローラ１１から入力される情報は、レーザ光の照射開始情報であるため、レーザ発振器１３によりレーザ光を照射させる（Ｓ４４）。

ここで、上述のＳ４３又はＳ４４の処理において、エラーが発生したか否かを判断し（Ｓ４５）、エラーが発生した場合（Ｓ４５において、ＹＥＳ）、エラー信号をメインコントローラ１１に出力する（Ｓ４６）。また、Ｓ４５の処理において、エラーが発生せずに処理が完了した場合（Ｓ４５において、ＮＯ）、完了信号をメインコントローラ１１に出力する（Ｓ４７）。なお、Ｓ４７の処理においては、Ｓ４３における照射条件の設定を行った場合には、設定完了信号をメインコントローラ１１に出力し、Ｓ４４におけるレーザ光の照射を行った場合には、照射完了信号をメインコントローラ１１に出力する。

上述したような各コントローラ及びドライバによる制御処理により、加工制御が行われる。つまり、メインコントローラ１１からの信号を契機として各構成装置が駆動制御されている。

特開２００４−３４１２１号公報特開２００２−２８３０７４号公報

しかしながら、上述したレーザ加工制御装置の場合、上位のメインコントローラは、下位のコントローラ及びドライバとの間で、ステージ移動や、ミラーの整定、レーザ光の照射等の各イベント発生毎に制御信号のやり取りを行っているため、メインコントローラに多大な負担がかかっていた。

また、メインコントローラは、ステージの移動完了待ち、ミラーの整定完了待ち、レーザ光の照射完了待ち等の待ち時間が多く発生していた。このため、高速な加工制御が実現できない状況であった。

本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、高精度かつ高速に加工対象物へのレーザ加工を実現するためのレーザ加工制御装置及びレーザ加工制御方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明は、予め設定された加工対象物の各加工位置へレーザ光を照射し加工を行うための制御を行うレーザ加工制御装置において、前記レーザ光を照射するレーザ発振器の照射タイミングを制御するトリガ制御手段と、前記レーザ光の方向を変えるガルバノミラーを所定の位置に整定させるガルバノスキャナを制御するガルバノ駆動制御手段と、前記加工対象物を所定の位置に移動させるステージの移動制御を行うステージ駆動制御手段と、前記トリガ制御手段に対して前記レーザ発振器による前記レーザ光の照射条件を設定するための照射条件設定情報を出力し、前記ガルバノ駆動制御手段に対して前記ガルバノミラーを所定の位置に整定させるための整定情報を出力し、前記ステージ駆動制御手段に対して前記ステージの位置を移動させるための目標位置情報を出力する主制御手段とを有し、前記ガルバノ駆動制御手段は、前記ガルバノミラーの整定完了後に整定完了信号を前記トリガ制御手段に出力し、前記トリガ制御手段は、前記ガルバノ駆動制御手段から得られる前記整定完了信号を契機として、前記主制御手段から得られる前記照射条件設定情報により設定された前記レーザ発振器からのレーザ光を照射させることを特徴とする。これにより、高精度かつ高速に加工対象物へのレーザ加工を実現することができる。また、主制御手段の制御負担を軽減することができる。また、主制御手段を経由せずに、整定完了信号を契機としてレーザ光の照射を行うため、レーザ加工の高速化を実現することができる。

更に、前記ステージ駆動制御手段は、前記主制御手段から得られる前記目標位置情報に基づいて、前記ステージを移動させ、前記ステージの移動完了後にステージ移動完了信号を前記ガルバノ駆動制御手段に出力し、前記ガルバノ駆動制御手段は、前記ステージ駆動制御手段から得られる前記ステージ移動完了信号を契機として、前記主制御手段から得られる前記整定情報に基づいて前記ガルバノスキャナによる前記ガルバノミラーの所定の位置への整定を行わせることが好ましい。これにより、ステージ移動完了信号をガルバノ駆動制御手段に出力することで主制御手段の制御負担を軽減することができる。

更に、前記ステージ駆動制御手段は、前記主制御手段から得られる前記目標位置情報に基づいて、前記ステージを移動させ、前記ステージの移動完了後にステージ移動完了信号を前記トリガ制御手段に出力し、前記トリガ制御手段は、前記整定完了信号及び前記ステージ移動完了信号を契機として、前記レーザ発振器によるレーザ光の照射を行わせることが好ましい。これにより、ステージ移動完了信号をトリガ制御手段に出力することで、主制御手段の制御負担を軽減することができる。

また、本発明は、レーザ光を照射するレーザ発振器の照射タイミングを制御するトリガ制御手段、前記レーザ光の方向を変えるガルバノミラーを所定の位置に整定させるガルバノスキャナを制御するガルバノ駆動制御手段、及び加工対象物を所定の位置に移動させるステージの移動制御を行うステージ駆動制御手段により、予め設定された加工対象物の各加工位置へレーザ光を照射して加工を行うためのレーザ加工制御方法において、前記トリガ制御手段に対して前記レーザ発振器による前記レーザ光の照射条件を設定するための照射条件設定情報を出力し、前記ガルバノ駆動制御手段に対して前記ガルバノミラーを所定の位置に整定させるための整定情報を出力し、前記ステージ駆動制御手段に対して前記ステージの位置を移動させるための目標位置情報を出力する制御信号出力ステップと、前記制御信号出力ステップにより得られる前記整定情報に基づき、前記ガルバノスキャナによる前記ガルバノミラーの所定の位置への整定を行わせ、整定完了後に整定完了信号を前記トリガ制御手段に出力する整定完了信号出力ステップと、前記整定完了信号出力ステップにより得られる前記整定完了信号を契機として、前記制御信号出力ステップにより得られる前記照射条件設定情報により設定された前記レーザ発振器からのレーザ光を照射させるレーザ照射制御ステップとを有することを特徴とする。これにより、高精度かつ高速に加工対象物へのレーザ加工を実現することができる。また、整定完了信号を契機としてレーザ光の照射を行うため、レーザ加工の高速化を実現することができる。

更に、前記制御信号出力ステップにより得られる前記目標位置情報に基づいて前記ステージを所定の位置に移動し、移動完了後にステージ移動完了信号を前記トリガ制御手段に出力するステージ移動制御ステップを有し、前記レーザ照射制御ステップは、前記整定完了信号出力ステップにより得られる整定完了信号及び前記ステージ移動制御ステップからのステージ移動完了信号を契機として、前記制御信号出力ステップにより得られる前記照射条件設定情報に基づき、前記レーザ発振器によるレーザ光の照射を行わせることが好ましい。これにより、ガルバノ駆動制御手段及びステージ駆動制御手段の処理を並行して制御することができる。したがって、レーザ加工の高速化を実現することができる。

更に、前記制御信号出力ステップにより得られる前記目標位置情報に基づいて前記ステージを所定の位置に移動し、移動完了後にステージ移動完了信号を前記ガルバノ駆動制御手段に出力するステージ移動制御ステップを有し、前記整定完了信号出力ステップは、前記ステージ移動制御ステップからのステージ移動完了信号を契機として、前記制御信号出力ステップにより得られる前記整定情報に基づき、前記ガルバノスキャナによる前記ガルバノミラーの所定の位置への整定を行わせることが好ましい。これにより、ステージ移動完了信号を契機としてガルバノミラーの所定位置への整定を行うため、ステージ駆動制御手段及びガルバノ駆動制御手段における制御を連続的に実施することができる。したがって、トリガ制御手段における処理を簡略化することができる。

本発明によれば、高精度かつ高速に加工対象物へのレーザ加工を実現することができる。

従来のレーザ加工制御装置の一例を示す図である。従来のメインコントローラにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。従来のステージドライバにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。従来のガルバノドライバにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。従来のトリガコントローラにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。第１の実施形態におけるレーザ加工制御装置の一例を示す図である。第１の実施形態のメインコントローラにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。第１の実施形態のステージドライバにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。第１の実施形態のガルバノドライバにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。第１の実施形態のトリガコントローラにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。第２の実施形態におけるレーザ加工制御装置の一例を示す図である。第２の実施形態のステージドライバにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。第２の実施形態のガルバノドライバにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下に、本発明におけるレーザ加工制御装置及びレーザ加工制御方法を好適に実施した形態について、図面を用いて説明する。

＜第１の実施形態＞
図６は、第１の実施形態におけるレーザ加工制御装置の一例を示す図である。なお、図６において図１と同一の機能構成を有する部分については同一の符号を付すものとし、ここでの説明は省略する。

図６に示すレーザ加工制御装置１００は、主制御手段としてのメインコントローラ１１１と、トリガ制御手段としてのトリガコントローラ１１２と、レーザ発振器１３と、反射ミラー１４と、ガルバノ駆動制御手段としてのガルバノドライバ１１５と、ガルバノスキャナ１６と、ガルバノミラー１７と、ステージ駆動制御手段としてのステージドライバ１１８と、ステージ１９とを有するよう構成されている。

メインコントローラ１１１は、レーザ加工制御装置１００全体の制御を行う。具体的には、メインコントローラ１１１は、加工計画パラメータ２１を入力し、入力した情報に基づいて加工条件を設定し、トリガコントローラ１１２、ガルバノドライバ１１５、及びステージドライバ１１８のそれぞれ対応する制御情報（照射条件設定情報、照射開始情報、整定情報、ステージ目標位置情報等）を出力する。また、メインコントローラ１１１は、トリガコントローラ１１２のみから制御完了信号やエラー信号を受信し、レーザ加工制御装置１００の制御を行う。

トリガコントローラ１１２は、メインコントローラ１１１から得られる所定の加工対象物２２の加工領域をレーザ加工するためのレーザ光の周波数やパワー、ショット数、パルス幅、照射タイミング情報、照射位置等の照射条件設定情報に基づいて、レーザ光の照射条件を設定すると共に、タイミング情報として得られるガルバノドライバ１１５からの整定完了信号と、ステージドライバ１１８からのステージ移動完了信号とに基づいて、レーザ発振器１３から所定のレーザ光を照射させる。つまり、トリガコントローラ１１２は、レーザ光の照射条件を設定し、整定完了信号及びステージ移動完了信号を照射開始情報として、これを契機にレーザ発振器１３から所定のレーザ光を照射させる。

また、トリガコントローラ１１２は、レーザ光の照射が正常に完了した場合には、完了信号をメインコントローラ１１１に出力する。更に、トリガコントローラ１１２は、照射条件の設定中やレーザ光の照射中に何らかのエラーが発生した場合、エラー信号を生成し、メインコントローラ１１１に出力する。

ガルバノドライバ１１５は、メインコントローラ１１１から得られるガルバノミラー１７の整定情報に基づいて、ガルバノミラー１７を所定の位置に移動させるガルバノスキャナ１６を駆動させる。また、ガルバノドライバ１１５は、ガルバノスキャナ１６によりガルバノミラー１７を所定の位置に整定させた場合には、整定完了信号をトリガコントローラ１１２に出力する。なお、ガルバノドライバ１１５は、整定中に何らかのエラーが発生した場合、エラー信号をメインコントローラ１１１に出力する。

ステージドライバ１１８は、メインコントローラ１１１から得られるステージ移動情報に基づいてステージ１９を高さ（Ｚ）方向（及び／又は平面（ＸＹ）方向）に移動させる。また、ステージドライバ１１８は、ステージ１９の移動が完了した場合、移動完了信号をトリガコントローラ１１２に出力する。なお、ステージドライバ１１８は、ステージ１９を移動させる際、何らかのエラーが発生した場合は、エラー信号をメインコントローラ１１１に出力する。

ここで、本発明におけるエラー信号には、どのドライバ及びコントローラにおいてエラーが発生したのかを示す装置識別情報と、エラーの内容を示すエラー識別情報とが少なくとも含まれる。なお、本発明においてエラー信号に含まれる情報はこの限りではなく、例えば、エラー発生日時や、エラー発生時における入力情報（入力コマンド）、エラー発生回数、負荷率等の情報が含まれていてもよい。

ここで、上述した第１の実施形態におけるメインコントローラ１１１と、メインコントローラ１１１により制御されるステージドライバ１１８、ガルバノドライバ１１５、及びトリガコントローラ１１２の各処理手順についてフローチャートを用いて説明する。

＜（第１の実施形態）メインコントローラ１１１＞
図７は、第１の実施形態のメインコントローラにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。

まず、メインコントローラ１１１は、上述した加工計画パラメータを入力し、加工条件を設定する（Ｓ１０１）。次に、メインコントローラ１１は、ステージの目標位置情報をステージドライバ１１８に出力する（Ｓ１０２）。更に、ガルバノスキャナ１６におけるミラーの整定情報をガルバノドライバ１１５に出力し（Ｓ１０３）、レーザ発振器１３における照射条件設定情報をトリガコントローラ１１２に出力する（Ｓ１０４）。

ここで、メインコントローラ１１１は、トリガコントローラ１１２からの照射制御の完了信号が入力されたか否かを判断し（Ｓ１０５）、完了信号が入力されていない場合（Ｓ１０５において、ＮＯ）、ステージドライバ１１８、ガルバノドライバ１１５、及びトリガコントローラ１１２からエラー信号が入力されたか否かを判断し（Ｓ１０６）、エラー信号が入力されていない場合（Ｓ１０６において、ＮＯ）、Ｓ１０５の処理に戻る。つまり、メインコントローラ１１１は、トリガコントローラ１１２から照射完了信号又はエラー信号が入力されるまで待ち状態となる。

また、照射完了信号を入力した場合（Ｓ１０５において、ＹＥＳ）、整定された現在のガルバノミラー１７の位置からミラーのみの移動及び整定により照射可能な範囲（ある１ブロック）内の全ての加工位置への加工が終了したか否かを判断する（Ｓ１０７）。ここで、１ブロック内の全ての加工位置への加工が終了していない場合（Ｓ１０７において、ＮＯ）、ガルバノミラーの整定情報をガルバノドライバ１１５に出力し（Ｓ１０８）、Ｓ１０５に戻り、上述した処理を１ブロック内の全ての加工位置への加工が終了するまで、繰り返し行う。

次に、Ｓ１０７の処理において、１ブロック内の全ての加工位置への加工が終了した場合（Ｓ１０７において、ＹＥＳ）、予め設定された加工対象物への加工対象範囲に対応する全ブロックの加工が終了したか否かを判断する（Ｓ１０９）。ここで、全ブロックの加工が終了していない場合（Ｓ１０９において、ＮＯ）、Ｓ１０２に戻り、加工をしていない他のブロックについて上述した処理を行う。また、全ブロックの加工が終了した場合（Ｓ１０９において、ＹＥＳ）、あるいはＳ１０６の処理において、エラー信号を入力した場合（Ｓ０６において、ＹＥＳ）、処理を終了する。なお、エラー信号を入力した場合には、レーザ加工制御装置１００が備えたモニタ（図示せず）等にエラーの内容等を表示して管理者等に知らせてもよい。

＜（第１の実施形態）ステージドライバ１１８＞
図８は、第１の実施形態のステージドライバにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。ステージドライバ１１８は、メインコントローラ１１１からステージ１９の目標位置情報を入力し（Ｓ１２１）、入力された目標位置にステージを移動させる（Ｓ１２２）。ここで、目標位置情報に基づくステージ移動処理中にエラーが発生したか否かを判断し（Ｓ１２３）、エラーが発生した場合（Ｓ１２３において、ＹＥＳ）、エラー信号をメインコントローラ１１１に出力する（Ｓ１２４）。また、Ｓ１２３の処理において、エラーが発生せずにステージの移動が完了した場合（Ｓ１２３において、ＮＯ）、ステージ移動完了信号をトリガコントローラ１１２に出力する（Ｓ１２５）。

＜（第１の実施形態）ガルバノドライバ１１５＞
図９は、第１の実施形態のガルバノドライバにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。ガルバノドライバ１１５は、メインコントローラ１１１からガルバノミラー１７の位置を整定するための整定情報を入力し（Ｓ１３１）、ガルバノスキャナ１６によりガルバノミラー１７を整定させる（Ｓ１３２）。

ここで、整定情報に基づくガルバノミラー１７の整定処理中にエラーが発生したか否かを判断し（Ｓ１３３）、エラーが発生した場合（Ｓ１３３において、ＹＥＳ）、エラー信号をメインコントローラ１１１に出力する（Ｓ１３４）。また、Ｓ１３３の処理において、エラーが発生せずにガルバノミラー１７の整定が完了した場合（Ｓ１３３において、ＮＯ）、整定完了信号をトリガコントローラ１１２に出力する（Ｓ１３５）。

＜（第１の実施形態）トリガコントローラ１１２＞
図１０は、第１の実施形態のトリガコントローラにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。トリガコントローラ１１２は、情報を入力し（Ｓ１４１）、その情報はメインコントローラ１１１からの照射条件設定情報の入力であるか否かを判断する（Ｓ１４２）。ここで、照射条件設定条件の入力である場合（Ｓ１４２において、ＹＥＳ）、入力された情報に基づいて照射条件の設定を行う（Ｓ１４３）。更に、照射条件の設定中に何らかのエラーが発生したか否かを判断し（Ｓ１４４）、エラーが発生した場合は、エラー信号をメインコントローラ１１１に出力する。また、Ｓ１４４の処理において、エラーが発生していない場合（Ｓ１４４において、ＮＯ）、Ｓ１４１に戻り上述した処理を行う。

また、Ｓ１４２の処理において、Ｓ１４１にて入力した情報が、メインコントローラ１１１からの照射条件設定情報の入力でない場合（Ｓ１４２において、ＮＯ）、Ｓ１４１にて入力された情報は、ステージドライバ１１８から得られるステージ移動完了信号、又はガルバノドライバ１１５から得られる整定完了信号であるため、トリガコントローラ１１２は、ステージドライバ１１８、ガルバノドライバ１１５、トリガコントローラ１１２における全ての制御が正常であるか否かを判断する（Ｓ１４６）。

なお、Ｓ１４６の処理では、ガルバノミラー１７の移動及び整定により照射可能な各ブロック範囲において、各ブロック毎に最初にレーザ光を照射する場合、ステージドライバ１１８、ガルバノドライバ１１５、及びトリガコントローラ１１２の全てにおいて変更が必要になるため、照射条件の設定の完了、ステージ移動完了信号及び整定完了信号の入力により、全制御が正常であるか否かが判断される。また、同一ブロック内で異なる箇所にレーザ光を照射する場合には、ガルバノスキャナ１６によるガルバノミラーの移動及び整定のみが行われるため、新たに入力される整定完了信号と、既に得られている照射条件の設定の完了、及びステージ移動完了信号の入力とに基づいて全制御が正常であるか否かが判断される。

ここで、Ｓ１４６の処理において、全制御が正常でない場合（Ｓ１４６において、ＮＯ）、Ｓ１４１に戻り、まだ得られていない他の情報の入力や新たな照射条件設定情報の入力等を行う。また、Ｓ１４６の処理において、全制御が正常である場合（Ｓ１４６において、ＹＥＳ）、レーザ発振器１３からレーザ光を照射させる（Ｓ１４７）。

ここで、レーザ光の照射処理中にエラーが発生したか否かを判断し（Ｓ１４８）、エラーが発生した場合（Ｓ１４８において、ＹＥＳ）、エラー信号をメインコントローラ１１１に出力する（Ｓ１４６）。また、Ｓ１４８の処理において、エラーが発生せずに照射処理が完了した場合（Ｓ１４８において、ＮＯ）、照射完了信号をメインコントローラ１１１に出力する（Ｓ１５０）。

上述したように、各コントローラ及びドライバによる加工制御処理により本発明のおけるレーザ加工制御が行われる。つまり、第１の実施形態によれば、メインコントローラ１１１は、トリガコントローラ１１２からの信号のみを待てばよいだけとなり、下位コントローラ又はドライバとの処理のやり取りを削減することができ、レーザ加工の高速化を実現することができる。したがって、高精度かつ高速に加工対象物へのレーザ加工を実現する。

また、上述した実施形態では、ステージドライバにおける処理と、ガルバノドライバにおける処理とを並行して行い、それぞれからトリガコントローラに完了信号又はエラー信号を送り、トリガコントローラは、その内容に基づいて加工制御を行うため、より高速なレーザ加工を実現することができる。

なお、上述した実施形態においては、ステージの移動を行わないレーザ加工を行うような場合には、上述したステージドライバ１１８における処理は省略される。また、上述した実施形態においては、下位コントローラ又はドライバにおいて、何らかのエラーが発生した場合、そのエラー信号をメインコントローラ１１１に送信することでメインコントローラ１１１において迅速に制御、管理を行うことができる。

＜第２の実施形態＞
ここで、上述した第１の実施形態では、ステージドライバにおける処理と、ガルバノドライバにおける処理とを並行して行い、それぞれからトリガコントローラに完了信号又はエラー信号を送り、トリガコントローラは、その内容に基づいてレーザ加工を行うよう制御を行っていたが、ステージドライバにおける処理と、ガルバノドライバにおける処理とを連続的に行ってもよい。上述の内容を第２の実施形態として、以下に説明する。

図１１は、第２の実施形態におけるレーザ加工制御装置の一例を示す図である。なお、図１１において、図１及び図６と同一の機能構成を有する部分については同一の符号を付すものとし、ここでの説明は省略する。

図１１に示すレーザ加工制御装置２００は、主制御手段としてのメインコントローラ１１１と、トリガ制御手段としてのトリガコントローラ２１２と、レーザ発振器１３と、反射ミラー１４と、ガルバノ駆動制御手段としてのガルバノドライバ２１５と、ガルバノスキャナ１６と、ガルバノミラー１７と、ステージ駆動制御手段としてのステージドライバ２１８と、ステージ１９とを有するよう構成されている。

ここで、第２の実施形態を上述した第１の実施形態と比較すると、ステージドライバ２１８は、ステージ１９の移動を完了させるとステージ移動完了信号をガルバノドライバ２１５に出力する。また、ガルバノドライバ２１５は、ステージドライバ２１８からの移動完了信号を契機として、ガルバノミラー１７の整定を行い、整定を完了後に整定完了信号をトリガコントローラ２１２に出力する。したがって、トリガコントローラ２１２は、整定完了信号の入力により、移動完了信号も含めて得られることになる。

次に、上述の各構成について図を用いて説明する。トリガコントローラ２１２は、メインコントローラ１１１から得られる所定の加工対象物２２の加工領域をレーザ加工するためのレーザ光の周波数やパワー、ショット数、パルス幅、照射タイミング情報、照射位置等の照射条件設定情報と、タイミング情報として得られるガルバノドライバ２１５からの整定完了信号とに基づいて、レーザ発振器１３から所定のレーザ光を照射させる。

また、トリガコントローラ２１２は、レーザ光の照射が正常に完了した場合には、照射完了信号をメインコントローラ１１１に出力する。更に、トリガコントローラ２１２は、照射条件の設定中やレーザ光の照射処理中に何らかのエラーが発生した場合には、エラー信号を生成しメインコントローラ１１１に出力する。

ガルバノドライバ２１５は、メインコントローラ１１１から得られるガルバノミラー１７の整定情報と、タイミング情報として得られるステージドライバ２１８からのステージの移動完了信号に基づいて、ガルバノミラー１７を所定の位置に移動させるガルバノスキャナ１６を駆動させる。

また、ガルバノドライバ２１５は、ガルバノスキャナ１６によりガルバノミラー１７を所定の位置に整定させた場合には、整定完了信号をトリガコントローラ２１２に出力する。また、ガルバノドライバ２１５は、整定中に何らかのエラーが発生した場合、エラー信号をメインコントローラ１１１に出力する。

また、ステージドライバ２１８は、メインコントローラ１１１から得られるステージ移動情報に基づいてステージ１９を高さ（Ｚ）方向（及び／又は平面（ＸＹ）方向）へ移動させる。また、ステージドライバ２１８は、ステージ１９の移動が完了した場合、移動完了信号をガルバノドライバ２１５に出力する。更に、ステージドライバ２１８は、ステージ１９を移動させる際、何らかのエラーが発生した場合は、エラー信号をガルバノドライバ２１５に出力する。

ここで、上述した第２の実施形態におけるメインコントローラ１１１における処理手順は、上述した第１の実施形態に示す処理手順（図７）を同様であるため、ここでの説明は省略する。また、トリガコントローラ２１２における処理手順についても上述した第１の実施形態に示す処理手順（図１０）と同様であるため、ここでの説明は省略するが、トリガコントローラ２１２における処理手順においては、図１０に示すＳ１４６の処理において、ガルバノミラー１７の移動及び整定により照射可能な各ブロック範囲において、各ブロック毎に最初にレーザ光を照射する場合には、照射条件の設定の完了及び整定完了信号の入力により、トリガコントローラ２１２、ガルバノドライバ２１５、及びステージドライバ２１８における全制御が正常であるか否かを判断することができる。また、同一ブロック内で異なる箇所にレーザ光を照射する場合には、ガルバノスキャナ１６によるガルバノミラーの移動及び整定のみが行われるため、新たに入力される整定完了信号と、既に得られている照射条件の設定の完了とに基づいて全制御が正常であるか否かを判断することができる。

次に、第２の実施形態におけるメインコントローラ１１１により制御されるステージドライバ２１８及びガルバノドライバ２１５の各処理手順についてフローチャートを用いて説明する。

＜（第２の実施形態）ステージドライバ２１８＞
図１２は、第２の実施形態のステージドライバにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。ステージドライバ２１８は、メインコントローラ１１１からステージ１９の目標位置情報を入力し（Ｓ２２１）、入力された目標位置にステージを移動させる（Ｓ２２２）。

ここで、目標位置情報に基づくステージ移動処理中にエラーが発生したか否かを判断し（Ｓ２２３）、エラーが発生した場合（Ｓ２２３において、ＹＥＳ）、エラー信号をメインコントローラ１１１に出力する（Ｓ２２４）。また、Ｓ２２３の処理において、エラーが発生せずにステージの移動が完了した場合（Ｓ２２３において、ＮＯ）、ステージ移動完了信号をガルバノドライバ２１５に出力する（Ｓ２２５）。

＜（第２の実施形態）ガルバノドライバ２１５＞
図１３は、第２の実施形態のガルバノドライバにおける制御処理手順の一例を示すフローチャートである。ガルバノドライバ２１５は、メインコントローラ１１１からガルバノミラー１７の位置を整定するための整定情報を入力し（Ｓ２３１）、またステージドライバ２１８からステージ移動完了信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ２３２）。

ここで、ステージドライバ２１８からの信号が入力されていない場合（Ｓ２３２において、ＮＯ）、ステージドライバ２１８から何らかの信号が入力されるまで待機する。

また、Ｓ２３２の処理において、ステージドライバ２１８から何らかの信号が入力された場合（Ｓ２３２において、ＮＯ）、ガルバノスキャナ１６によりガルバノミラー１７を整定させる（Ｓ２３３）。

ここで、整定情報に基づくガルバノミラー１７の整定処理中にエラーが発生したか否かを判断し（Ｓ２３４）、エラーが発生した場合（Ｓ２３４において、ＹＥＳ）、エラー信号をメインコントローラ１１１に出力する。

また、Ｓ２３４の処理において、エラーが発生せずにガルバノミラー１７の整定が完了した場合（Ｓ２３４において、ＮＯ）、整定完了信号をトリガコントローラ１１２に出力する（Ｓ２３６）。

上述したような各コントローラ及びドライバによる制御処理により、本発明のおけるレーザ加工制御が行われる。つまり、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、ステージドライバ及びガルバノドライバにおける制御を連続的に実施することができる。したがって、トリガコントローラ２１２における処理を簡略化することができる。

なお、上述した第２の実施形態において、ステージドライバ２１８における処理と、ガルバノドライバ２１５における処理とは、それぞれの制御が完了していれば、レーザ光を照射させる処理をトリガコントローラ２１２に行わせることができる。そのため、ステージドライバ２１８における処理と、ガルバノドライバ２１５における処理とを上述とは逆の手順で行ってもよい。

上述したように本発明によれば、高精度かつ高速に加工対象物へのレーザ加工を実現することができる。具体的には、メインコントローラ（主制御手段）の加工ソフトが加工開始コマンドを発行し、下位コントローラ（トリガコントローラ）及びドライバ（ガルバノドライバ、ステージドライバ）は、それぞれの制御のタイミングを各制御完了の信号で行うことができる。そのため、処理のやり取りが削減されて、高速化を実現することができる。更に、加工ソフトにおけるアルゴリズムが単純になる。なお、本発明における加工制御は、加工対象物の穴あけや溶接、切断、アニール等のレーザ加工全般に適用することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１０，１００，２００レーザ加工制御装置
１１，１１１メインコントローラ
１２，１１２，２１２トリガコントローラ
１３レーザ発振器
１４反射ミラー
１５，１１５，２１５ガルバノドライバ
１６ガルバノスキャナ
１７ガルバノミラー
１８，１１８，２１８ステージドライバ
１９ステージ
２１加工計画パラメータ
２２加工対象物

Claims

予め設定された加工対象物の各加工位置へレーザ光を照射し加工を行うための制御を行うレーザ加工制御装置において、
前記レーザ光を照射するレーザ発振器の照射タイミングを制御するトリガ制御手段と、
前記レーザ光の方向を変えるガルバノミラーを所定の位置に整定させるガルバノスキャナを制御するガルバノ駆動制御手段と、
前記加工対象物を所定の位置に移動させるステージの移動制御を行うステージ駆動制御手段と、
前記トリガ制御手段に対して前記レーザ発振器による前記レーザ光の照射条件を設定するための照射条件設定情報を出力し、前記ガルバノ駆動制御手段に対して前記ガルバノミラーを所定の位置に整定させるための整定情報を出力し、前記ステージ駆動制御手段に対して前記ステージの位置を移動させるための目標位置情報を出力する主制御手段とを有し、
前記ガルバノ駆動制御手段は、前記ガルバノミラーの整定完了後に整定完了信号を前記トリガ制御手段に出力し、
前記トリガ制御手段は、前記ガルバノ駆動制御手段から得られる前記整定完了信号を契機として、前記主制御手段から得られる前記照射条件設定情報により設定された前記レーザ発振器からのレーザ光を照射させることを特徴とするレーザ加工制御装置。
前記ステージ駆動制御手段は、前記主制御手段から得られる前記目標位置情報に基づいて、前記ステージを移動させ、前記ステージの移動完了後にステージ移動完了信号を前記ガルバノ駆動制御手段に出力し、
前記ガルバノ駆動制御手段は、前記ステージ駆動制御手段から得られる前記ステージ移動完了信号を契機として、前記主制御手段から得られる前記整定情報に基づいて前記ガルバノスキャナによる前記ガルバノミラーの所定の位置への整定を行わせることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工制御装置。
前記ステージ駆動制御手段は、前記主制御手段から得られる前記目標位置情報に基づいて、前記ステージを移動させ、前記ステージの移動完了後にステージ移動完了信号を前記トリガ制御手段に出力し、
前記トリガ制御手段は、前記整定完了信号及び前記ステージ移動完了信号を契機として、前記レーザ発振器によるレーザ光の照射を行わせることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工制御装置。
レーザ光を照射するレーザ発振器の照射タイミングを制御するトリガ制御手段、前記レーザ光の方向を変えるガルバノミラーを所定の位置に整定させるガルバノスキャナを制御するガルバノ駆動制御手段、及び加工対象物を所定の位置に移動させるステージの移動制御を行うステージ駆動制御手段により、予め設定された加工対象物の各加工位置へレーザ光を照射して加工を行うためのレーザ加工制御方法において、
前記トリガ制御手段に対して前記レーザ発振器による前記レーザ光の照射条件を設定するための照射条件設定情報を出力し、前記ガルバノ駆動制御手段に対して前記ガルバノミラーを所定の位置に整定させるための整定情報を出力し、前記ステージ駆動制御手段に対して前記ステージの位置を移動させるための目標位置情報を出力する制御信号出力ステップと、
前記制御信号出力ステップにより得られる前記整定情報に基づき、前記ガルバノスキャナによる前記ガルバノミラーの所定の位置への整定を行わせ、整定完了後に整定完了信号を前記トリガ制御手段に出力する整定完了信号出力ステップと、
前記整定完了信号出力ステップにより得られる前記整定完了信号を契機として、前記制御信号出力ステップにより得られる前記照射条件設定情報により設定された前記レーザ発振器からのレーザ光を照射させるレーザ照射制御ステップとを有することを特徴とするレーザ加工制御方法。
前記制御信号出力ステップにより得られる前記目標位置情報に基づいて前記ステージを所定の位置に移動し、移動完了後にステージ移動完了信号を前記トリガ制御手段に出力するステージ移動制御ステップを有し、
前記レーザ照射制御ステップは、前記整定完了信号出力ステップにより得られる整定完了信号及び前記ステージ移動制御ステップからのステージ移動完了信号を契機として、前記制御信号出力ステップにより得られる前記照射条件設定情報に基づき、前記レーザ発振器によるレーザ光の照射を行わせることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工制御方法。
前記制御信号出力ステップにより得られる前記目標位置情報に基づいて前記ステージを所定の位置に移動し、移動完了後にステージ移動完了信号を前記ガルバノ駆動制御手段に出力するステージ移動制御ステップを有し、
前記整定完了信号出力ステップは、前記ステージ移動制御ステップからのステージ移動完了信号を契機として、前記制御信号出力ステップにより得られる前記整定情報に基づき、前記ガルバノスキャナによる前記ガルバノミラーの所定の位置への整定を行わせることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工制御方法。