JP6261810B1 - レーザ加工機及びレーザ加工機の演算装置 - Google Patents

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Abstract

レーザ加工機(1)は、レーザ光(La)を発生する複数のレーザモジュール(41)と、複数のレーザモジュール(41)から発生した複数のレーザ光(La)を集めて一つのレーザ光(L)として出力するコンバイナ(42)とを備える。レーザ加工機(1)は、対応する複数のレーザモジュール(41)各々に電力供給する複数の駆動電源(43)と、受け付けた加工条件に応じて複数のレーザモジュール(41)各々の駆動条件を演算する演算装置(70)と、駆動条件に従って複数の駆動電源(43)から複数のレーザモジュール(41)に電力供給させる電源制御装置(80)とを備える。演算装置(70)は、複数のレーザモジュール(41)各々が発生するレーザ光(La)のレーザ出力積算時間の差が短くなるように、電源制御装置(80)を制御する。

Description

本発明は、加工対象物をレーザ加工するレーザ加工機及びレーザ加工機の演算装置に関する。
加工対象物にレーザ光を照射するレーザ加工機には、それぞれがレーザ光を発生する複数のレーザモジュールと、複数のレーザモジュールが発生したレーザ光を集めて一本のレーザ光の出力とするコンバイナと、を備えるレーザ加工機が用いられる(特許文献1、特許文献2及び特許文献3参照)。
特開2006−47471号公報 特開2003−273435号公報 特許第5729107号公報
特許文献1及び特許文献2に示されたレーザ加工機は、加工を行う際、全てのレーザモジュールから同じ出力のレーザ光を発生させる設計となっていた。このために、レーザ加工機は、低出力のレーザ光を出力するのに、全てのレーザモジュールを動作させると、各レーザモジュールがレーザ発振閾値付近での動作となるため、レーザ光が不安定となり、レーザ加工の信頼性が低下する、という問題があった。
また、特許文献1及び特許文献2に示されたレーザ加工機は、各レーザモジュールが発生するレーザ光の波長が異なるために、加工条件によっては、特定のレーザモジュールが多用される場合があった。この場合、レーザ加工機は、特定のレーザモジュールの経年劣化が早まる、という問題があった。
また、特許文献3に示されたレーザ加工機は、加工条件に応じて、全てのレーザモジュールを駆動せずに、駆動するレーザモジュールの個数を減らす選択条件判定部を有するが、特定のレーザモジュールが多用され、経年劣化が早まる、という問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、特定のレーザモジュールの経年劣化を抑制することができるレーザ加工機を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、加工対象物にレーザ光を照射してレーザ加工するレーザ加工機である。レーザ加工機は、レーザ光を発生すると共に、レーザ光を発生する順番を示す識別番号を有する複数のレーザモジュールと、複数のレーザモジュールから発生した複数のレーザ光を集めて一つのレーザ光として出力する集光手段とを備える。レーザ加工機は、対応する複数のレーザモジュール各々に電力供給する複数の駆動電源と、加工条件を受け付けると共に加工条件に応じて複数のレーザモジュール各々の駆動条件を演算する演算装置と、駆動条件に従って複数の駆動電源から複数のレーザモジュールに電力供給させる電源制御装置とを備える。演算装置は、複数のレーザモジュール各々が発生するレーザ光のレーザ出力積算時間の差が短くなるように、複数のレーザモジュールに電力供給する順番を識別番号順とし、レーザ出力積算時間の短い順に、複数のレーザモジュール各々に持たせられた識別番号を再配置する。
本発明に係るレーザ加工機は、特定のレーザモジュールの経年劣化を抑制することができる、という効果を奏する。
実施の形態1に係るレーザ加工機の構成を示す図 図1に示されたレーザ加工機の各レーザモジュールの構成を示す図 実施の形態1に係るレーザ加工機の光源装置のレーザモジュールの印加電力とレーザ光の出力との関係を示す図 実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置の記憶部が記憶した電力供給順番情報の一例を示す図 実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置が駆動条件を演算する過程の一部を示すフローチャート 図5に示されたステップST9において演算された駆動条件を示す図 実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置が駆動条件を演算する過程の他の一部を示すフローチャート 図7に示されたステップST11において演算された駆動条件を示す図 図7に示されたステップST12において演算された駆動条件を示す図 実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置が駆動条件を演算する過程の他の一部を示すフローチャート 図10に示されたステップST14において演算された駆動条件を示す図 図10に示されたステップST15において演算された駆動条件を示す図 実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置が図4に示す電力供給順番情報に基づいて演算した高周波パルスモードの駆動条件を示す図 図13に示された駆動条件で電力が供給された各レーザモジュールのレーザ出力積算時間を示す図 図14に示されたレーザ出力積算時間に基づいて識別番号が再配置された電力供給順番情報を示す図 実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置が図15に示す電力供給順番情報に基づいて演算した低出力標準パルスモードの駆動条件を示す図 図16に示された駆動条件で電力が供給された各レーザモジュールのレーザ出力積算時間を示す図 図17に示されたレーザ出力積算時間に基づいて識別番号が再配置された電力供給順番情報を示す図 実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置が図18に示す電力供給順番情報に基づいて演算した低出力CWモードの駆動条件を示す図 図19に示された駆動条件で電力が供給された各レーザモジュールのレーザ出力積算時間を示す図 図20に示されたレーザ出力積算時間に基づいて識別番号が再配置された電力供給順番情報を示す図 実施の形態2に係るレーザ加工機の演算装置の記憶部が記憶した電力供給順番情報の一例を示す図 実施の形態3に係るレーザ加工機の各レーザモジュールが加工条件に定められた出力に到達する時間を示す図 各実施の形態に係るレーザ加工機の加工機制御装置のハードウェアの構成の一例を示す図 各実施の形態に係るレーザ加工機の演算装置のハードウェアの構成の一例を示す図
以下に、本発明の実施の形態に係るレーザ加工機及びレーザ加工機の演算装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係るレーザ加工機の構成を示す図である。図2は、図1に示されたレーザ加工機の各レーザモジュールの構成を示す図である。
図1に示すレーザ加工機1は、加工対象物Wにレーザ光Lを照射して、加工対象物Wをレーザ加工するものである。実施の形態1において、レーザ加工機1は、加工対象物Wにレーザ光Lを照射して、加工対象物Wをレーザ加工することにより、加工対象物Wをパーツと残材とに切断するための装置である。実施の形態1において、レーザ加工機1により加工される加工対象物Wは、金属により構成され、平板状に形成されている。
レーザ加工機1は、図1に示すように、加工対象物Wを支持する加工対象物支持部10と、加工対象物Wにレーザ光Lを照射する加工ヘッド20と、加工対象物支持部10と加工ヘッド20とを相対的に移動可能な相対移動部30と、を備える。また、レーザ加工機1は、レーザ光Lを発生する光源装置40と、光源装置40が発生したレーザ光Lを加工ヘッド20に導く光ファイバ50と、加工条件を受け付ける加工機制御装置60と、光源装置40の複数のレーザモジュール41各々の駆動条件を演算する演算装置70と、光源装置40の駆動電源43を制御する電源制御装置80とを備える。
相対移動部30は、加工対象物Wの加工ヘッド20に対向する表面WSに沿うX方向に沿って加工ヘッド20と加工対象物支持部10とを相対的に移動可能であり、かつX方向に交差するY方向に沿って加工ヘッド20と加工対象物支持部10とを相対的に移動可能である。相対移動部30は、加工対象物Wの厚み方向に沿うZ方向に沿って加工ヘッド20と加工対象物支持部10とを相対的に移動可能である。実施の形態1において、X方向とY方向とZ方向とは、互いに直交している。実施の形態1において、相対移動部30は、加工対象物支持部10をX方向とY方向とZ方向とに移動可能である。
光源装置40は、複数のレーザモジュール41と、集光手段であるコンバイナ42と、複数の駆動電源43とを備える。レーザモジュール41は、レーザ光Laを発生する。複数のレーザモジュール41は、互いに等しい波長のレーザ光Laを発生する。実施の形態1において、レーザモジュール41は、4つ設けられるが、レーザモジュール41の数は、4つに限定されない。なお、実施の形態1において、4つのレーザモジュール41同士を区別する際には、第1のレーザモジュール41−1、第2のレーザモジュール41−2、第3のレーザモジュール41−3及び第4のレーザモジュール41−4と示す。なお、各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4の−の後の数字「1」、「2」、「3」及び「4」は、各レーザモジュール41の固有番号である。なお、固有番号は、各レーザモジュール41に付された固有の番号であり、変更されることがない番号である。
レーザモジュール41は、図2に示すように、それぞれレーザ光Lbを発生する複数の半導体レーザ411と、コンバイナ412とを備える。
半導体レーザ411は、レーザ光Lbを発生する。実施の形態1において、半導体レーザ411は、半導体レーザパッケージである。半導体レーザパッケージは、ヒートシンクに半導体レーザを搭載した一体物である。コンバイナ412は、複数の半導体レーザ411から発生した複数のレーザ光Lbを集めて一つのレーザ光Laの出力とするものである。
実施の形態1において、複数のレーザモジュール41は、全ての半導体レーザ411が発生するレーザ光Lbの波長が等しくても良く、全ての半導体レーザ411が発生するレーザ光Lbの波長が互いに異なっても良い。実施の形態1において、複数のレーザモジュール41は、コンバイナ412の構成が互いに等しい。複数のレーザモジュール41は、複数の半導体レーザ411が発生するレーザ光Lbの波長を互いに等しくし、コンバイナ412の構成を互いに等しくすることによって、互いに等しい波長のレーザ光Laを発生する。
コンバイナ42は、複数のレーザモジュール41から発生した複数のレーザ光Laを集めて一つのレーザ光Lとして出力するものである。
駆動電源43は、レーザモジュール41に対応して設けられている。駆動電源43とレーザモジュール41とは、1対1で対応している。駆動電源43は、対応する複数のレーザモジュール41各々の複数の半導体レーザ411に電力供給して、レーザモジュール41にレーザ光Laを発生させる。なお、以下、駆動電源43同士を区別して説明する際に、本明細書は、符号43−1,43−2,43−3,43−4を付して説明する。
また、コンバイナ42が出力した一つのレーザ光Lは、加工ヘッド20に一端が接続された光ファイバ50の他端に導かれる。
加工機制御装置60は、コンピュータを少なくとも備える。加工機制御装置60は、相対移動部30及び加工ヘッド20を制御し、かつ演算装置70及び電源制御装置80を介して駆動電源43を制御して、加工対象物Wをレーザ加工する。加工機制御装置60は、加工対象物Wをレーザ加工する際に、加工ヘッド20と加工対象物WとをX方向とY方向とに沿って相対的に移動させる。
加工機制御装置60には、入力装置61が接続している。入力装置61は、レーザ加工機1に関する情報、加工対象物Wにおける各パーツの位置を示す位置情報、加工時の加工プログラム、及び加工条件を入力するためのものである。加工機制御装置60は、入力装置61から入力されたレーザ加工機1に関する情報、加工対象物Wにおける各パーツの位置を示す位置情報、加工時の加工プログラム及び加工条件を受け付ける。
レーザ加工機1に関する情報は、光源装置40のレーザモジュール41の数、光源装置40のレーザ光Lの最大出力、光源装置40のレーザ光Lの最小出力、各レーザモジュール41のレーザ光Laの最大出力、各レーザモジュール41のレーザ光Laの最小出力、光源装置40のレーザ光Lの最大繰り返し周波数、各レーザモジュール41のレーザ光Laの最大繰り返し周波数、光源装置40の出力レーザモジュール数判定出力、及び光源装置40の各レーザモジュール41の半導体レーザ411の温度時定数の少なくとも1つ以上である。
光源装置40又はレーザモジュール41のレーザ光L,Laの最大出力は、光源装置40又はレーザモジュール41が発生することが可能な最大のレーザ出力を示している。レーザモジュール41のレーザ光Laの最小出力は、レーザモジュール41が発生することが可能な最小のレーザ出力を示している。
レーザモジュール41が発生することが可能な最小のレーザ出力は、レーザ光Laの許容できる出力のばらつきにより予め設定される。図3は、実施の形態1に係るレーザ加工機の光源装置のレーザモジュールの印加電力とレーザ光の出力との関係を示す図である。
図3によると、レーザモジュール41は、印加される電力が発振閾値OTを超えると、レーザ光Laを発生し、発振閾値OTを超えた電力が印加されると、電力増加に伴い、レーザ光Laの出力も増加する。また、レーザモジュール41の発振閾値OTは、部品の個体差・調整状態などによりばらつくため、結果としてレーザ光Laの出力は、図3に示す破線のようにばらつくことになる。このために、レーザ光Laの出力のばらつきσは、レーザモジュール41に印加される電力をWP(min)とし、電力WP(min)を印加した時のレーザ光Laの出力のばらつきの最大値をW4、最小値をW3とすると、以下の式1で示すことができる。
σ=((W4−W3)/(W3+W4))・・・式1
式1によれば、レーザ光Laの出力の許容できるばらつきσを予め設定することにより、レーザモジュール41に印加することが可能な最小の電力WP(min)、即ちレーザモジュール41のレーザ光Laの最小出力を設定することができる。また、実施の形態1において、光源装置40が各レーザモジュール41単独でのレーザ光Laの出力を行うから、レーザモジュール41の最小出力が光源装置40のレーザ光Lの最小出力と等しい。
光源装置40のレーザ光Lの繰り返し周波数は、光源装置40がパルス状のレーザ光Lを発生する際に光源装置40全体の駆動電源43がレーザモジュール41に印加するパルス状の電圧の繰り返し周波数を示している。レーザモジュール41のレーザ光Laの繰り返し周波数は、パルス状のレーザ光Lを発生する際に各駆動電源43が各レーザモジュール41に印加するパルス状の電圧の繰り返し周波数を示している。
光源装置40の出力レーザモジュール数判定出力は、複数のレーザモジュール41が同時にレーザ光Laを発生させるか各レーザモジュール41が他のレーザモジュール41と異なるタイミングでレーザ光Laを発生させるかを判定するための出力である。実施の形態1において、光源装置40の出力レーザモジュール数判定出力は、全てのレーザモジュール41が最小出力のレーザ光Laを発生させた時の光源装置40のレーザ光Lの出力を示している。光源装置40の出力レーザモジュール数判定出力は、各レーザモジュール41の最小出力とレーザモジュール41の数とを乗算した値である。半導体レーザ411の温度時定数は、半導体レーザ411に電力を供給してレーザ光Laを発生している状態の温度から電力の供給を停止して定常状態の温度まで下降するまでの時間を示している。
加工条件は、レーザ光Lの照射を開始するビームオンのタイミング、レーザ光Lの照射を停止するビームオフのタイミング、レーザ光Lの出力、レーザ光Lの繰り返し周波数、レーザ光Lのデューティ比、レーザ光Lの焦点位置、及び加工時の加工ヘッド20と加工対象物Wとの間の距離である。ビームオンのタイミングは、例えば、レーザ光Lの照射を開始する時刻であり、ビームオフのタイミングは、例えば、レーザ光Lの照射を停止する時刻である。ビームオンのタイミングと、ビームオフのタイミングとは、加工条件に1以上含まれる。ビームオンのタイミングと、ビームオフのタイミングとは、加工条件に同数含まれる。レーザ光Lのデューティ比は、単位時間当たりのレーザ光Lを照射する時間の割合をパーセントで示すものである。また、加工機制御装置60は、加工対象物Wにおける各パーツの位置などを表示する表示装置62が接続している。
加工機制御装置60は、レーザ加工機1に関する情報、各パーツの位置情報、加工プログラム及び加工条件を記憶する記憶部63と、各パーツの位置情報、加工プログラム及び加工条件に従って加工時に相対移動部30及び加工ヘッド20を制御する制御部64とを備える。加工機制御装置60は、受け付けたレーザ加工機1に関する情報を演算装置70に送信する。加工機制御装置60は、受け付けた加工条件のうちの一部の加工条件である、ビームオンのタイミング、ビームオフのタイミング、レーザ光Lの出力、レーザ光Lの繰り返し周波数、及びレーザ光Lのデューティ比を演算装置70に送信する。
演算装置70は、コンピュータである。演算装置70は、加工機制御装置60を介してレーザ加工機1に関する情報及び加工条件の一部を受け付ける。演算装置70は、レーザ加工機1に関する情報と受け付けた加工条件と図4に示す電力供給順番情報OIとに応じて複数の各レーザモジュール41各々の駆動条件を演算する。演算装置70は、レーザ加工機1に関する情報と加工条件と電力供給順番情報OIとに基づいて、複数のレーザモジュール41各々の駆動条件を演算するためのプログラムを記憶する記憶部71と、レーザ加工機1に関する情報及び加工条件とに基づいて、複数のレーザモジュール41各々の駆動条件を演算する演算部72とを備える。なお、図4は、実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置の記憶部が記憶した電力供給順番情報の一例を示す図である。
駆動条件は、レーザ光Laを発生するレーザモジュール41の数、各レーザモジュール41の出力、各レーザモジュール41の繰り返し周波数、各レーザモジュール41の各パルス状のレーザ光Laを発生する時の印加時間、各レーザモジュール41の電源制御装置80のクロックパルス生成からの印加開始までの遅延時間、及びレーザモジュール41への電力供給の順番である。演算装置70は、演算した駆動条件を電源制御装置80に送信する。
レーザ加工機1は、レーザモジュール41に電力供給即ちレーザ光Laを発生する順番を示す識別番号を複数のレーザモジュール41各々に持たせておき、電力供給順番情報OIは、レーザモジュール41の識別番号と、レーザモジュール41の固有番号とを1対1で対応付けている。識別番号は、例えば、1から順に大きな自然数が用いられ、電力供給順番情報OIは、小さい識別番号が持たされたレーザモジュール41から順に電力が供給されることを示している。電力供給順番情報OIは、記録装置である記憶部71に記憶される。演算部72は、レーザモジュール41への電力供給する順番、即ちレーザ光Laを発生させる順番を電力供給順番情報OI順、即ちレーザモジュール41の識別番号順とする。なお、図4に示す電力供給順番情報OIは、固有番号が「1」である第1のレーザモジュール41−1に最初に電力供給し、次に、固有番号が「2」である第2のレーザモジュール41−2に電力供給し、次に、固有番号が「3」である第3のレーザモジュール41−3に電力供給し、次に、固有番号が「4」である第4のレーザモジュール41−4に電力供給することを示している。
また、演算部72は、電力供給順番情報OIに示された識別番号の順番を繰り返して、複数のレーザモジュール41各々に電力供給する。また、演算部72は、最後のビームオフのタイミングが終了した後、複数のレーザモジュール41各々のレーザ光Laを発生した時間であるレーザ出力積算時間を記憶部71に記録し、レーザ出力積算時間の短い順にレーザモジュール41の識別番号を再配置して、新たな電力供給順番情報OIを生成し、新たな電力供給順番情報OIを記憶部71に記録する。再配置においては、演算部72は、レーザ出力積算時間の短い順に各レーザモジュール41に小さい識別番号を持たせ、同じレーザ出力積算時間のレーザモジュール41が複数存在する場合には、固有番号の小さいレーザモジュール41に小さい識別番号を持たせる。なお、レーザ出力積算時間は、レーザモジュール41がレーザ光Laを発生する時間を累積した値である。
電源制御装置80は、複数の駆動電源43各々に接続しており、演算装置70が演算した駆動条件に従って複数の駆動電源43から複数のレーザモジュール41に電力供給させる。電源制御装置80は、クロックパルスを生成するクロック生成回路を備え、クロック生成回路が生成したクロックパルスと印加時間と遅延時間とレーザモジュール41への電力供給の順番に基づいて、各駆動電源43から各レーザモジュール41に電力を供給させる。なお、電源制御装置80のクロック生成回路は、ビームオンのタイミングで予め定められた一定時間毎のクロックパルスの生成を開始し、ビームオフのタイミングでクロックパルスの生成を終了する。
次に、実施の形態1に係るレーザ加工機1の演算装置70が複数のレーザモジュール41各々の駆動条件を演算する過程を説明する。図5は、実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置が駆動条件を演算する過程の一部を示すフローチャートである。図6は、図5に示されたステップST9において演算された駆動条件を示す図である。図7は、実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置が駆動条件を演算する過程の他の一部を示すフローチャートである。図8は、図7に示されたステップST11において演算された駆動条件を示す図である。図9は、図7に示されたステップST12において演算された駆動条件を示す図である。図10は、実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置が駆動条件を演算する過程の他の一部を示すフローチャートである。図11は、図10に示されたステップST14において演算された駆動条件を示す図である。図12は、図10に示されたステップST15において演算された駆動条件を示す図である。
入力装置61から加工機制御装置60に加工条件が入力され、演算装置70が加工条件の一部を受け付ける(ステップST1)。演算装置70は、記憶部71に記憶したレーザ加工機1に関する情報を参照する(ステップST2)。演算装置70は、光源装置40のレーザ光Lの最大出力をP(max)とし、光源装置40のレーザ光Lの最小出力をP(min)とし、光源装置40のレーザ光Lの最大繰り返し周波数をf(max)とし、加工条件に定められたレーザ光Lの出力をPとし、加工条件に定められたレーザ光Lの繰り返し周波数をfとし、以下の式2と式3との双方が成立しているか否かを判定する(ステップST3)。
P(min)≦P≦P(max)・・・式2
f≦f(max)・・・式3
演算装置70は、式2と式3とのうち少なくとも一方が成立していないと判定する(ステップST3:No)と、ステップST1に戻り、加工条件を再度受け付ける。演算装置70は、式2と式3との双方が成立していると判定する(ステップST3:Yes)と、加工条件に定められたデューティ比をDとし、以下の式4が成立しているか否かを判定する(ステップST4)。
D=100・・・式4
演算装置70は、式4が成立していないと判定する(ステップST4:No)と、各レーザモジュール41のレーザ光Laの最大繰り返し周波数をfm(max)とし、以下の式5が成立しているか否かを判定する(ステップST5)。
f>fm(max)・・・式5
演算装置70は、式5が成立していると判定する(ステップST5:Yes)と、加工条件に定められたレーザ光Lの繰り返し周波数fが、複数のレーザモジュール41各々のレーザ光Laを繰り返し発生可能な最大繰り返し周波数fm(max)を超えていると判定し、高周波パルスモードの駆動条件を演算する。高周波パルスモードは、複数のレーザモジュール41のうちの2つ以上のレーザモジュール41から加工条件に定められた繰り返し周波数fに応じた時間差でレーザ光Laを発生させて加工条件に定められた繰り返し周波数fでレーザ光Lを発生させるモードである。即ち、高周波パルスモードは、複数のレーザモジュール41のうちの2つ以上のレーザモジュール41が時間差をあけて発生させたレーザ光Laにより、加工条件に定められた繰り返し周波数fでレーザ光Lを照射することを実現するモードである。
演算装置70は、光源装置40のレーザモジュール41の数をnとし、各レーザモジュール41のレーザ光Laの最大出力をPm(max)とし、以下の式6が成立しているか否かを判定する(ステップST6)。
{f/fm(max)}×{P/Pm(max)}≦n・・・式6
式6は、加工条件に定められたレーザ光Lの繰り返し周波数fとレーザ光Lの出力Pとを、光源装置40により実現可能か否かを示す。演算装置70は、式6が成立していないと判定する(ステップST6:No)と、加工条件に定められたレーザ光Lの繰り返し周波数fとレーザ光Lの出力Pとが光源装置40により実現不可能であるので、ステップST1に戻り、加工条件を再度受け付ける。
演算装置70は、式6が成立していると判定する(ステップST6:Yes)と、加工条件に定められたレーザ光Lの繰り返し周波数fとレーザ光Lの出力Pとが光源装置40により実現可能であるので、複数のレーザモジュール41各々の駆動条件を演算する(ステップST7)。レーザモジュール41のレーザ光Laの出力をPm(i)とし、レーザモジュール41のレーザ光Laの繰り返し周波数をfm(i)とし、i=1とし、以下の式7及び式8を用いて、レーザモジュール41の出力Pm(i)及び繰り返し周波数fm(i)を算出する。
Pm(i)=P/i・・・式7
fm(i)=f×i/n・・・式8
演算装置70は、ステップST7において演算したレーザモジュール41の出力Pm(i)と、繰り返し周波数をfm(i)とが、以下の式9と式10との双方を満たしているか否かを判定する(ステップST8)。
fm(i)≦fm(max)・・・式9
Pm(i)≦Pm(max)・・・式10
演算装置70は、ステップST7において演算したレーザモジュール41の出力Pm(i)と、繰り返し周波数fm(i)とが、式9と式10とのうちの一方を満たしていないと判定する(ステップST8:No)と、ステップST7に戻り、i=i+1として、i=nとなるまで、又は式9と式10との双方を満たしていると判定する(ステップST8:Yes)まで、ステップST7及びステップST8を繰り返す。
演算装置70は、ステップST7において演算したレーザモジュール41の出力Pm(i)と、繰り返し周波数fm(i)とが、式9と式10との双方を満たしていると判定する(ステップST8:Yes)と、高周波パルスモードの駆動条件を演算する(ステップST9)。
演算装置70は、ステップST9において、q=iとし、qを、加工条件を実現するためにレーザ光Laを同タイミングで発生するレーザモジュール41の数とする。演算装置70は、ステップST9において、各レーザモジュール41へ電力供給する順番を電力供給順番情報OIに示された順番とする。演算装置70は、ステップST9において、レーザ光Laを発生する各レーザモジュール41の出力をPm、レーザ光Laを発生する各レーザモジュール41の繰り返し周波数をfmとし、レーザ光Laを発生する各レーザモジュール41に電力を印加する印加時間をTpmとし、各レーザモジュール41の印加開始の遅延時間をTdkとして、以下の式11、式12、式13及び式14を用いて、各レーザモジュール41の出力Pmと、各レーザモジュール41の繰り返し周波数fmと、各レーザモジュール41の印加時間Tpmと、各レーザモジュール41の遅延時間Tdkとを演算し、演算結果を記憶部71に記憶し、レーザ加工機1は、演算した駆動条件で加工対象物Wをレーザ加工する。
Pm=P/q・・・式11
fm=f×q/n・・・式12
Tpm=1/fm×D・・・式13
Tdk=Td1+1/fm×(k−1)、ただし、k=1,2,,,q
・・・式14
なお、遅延時間Tdkは、クロック生成回路が生成した図6に示すクロックパルスCPの立ち上がりからの各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4に対応する駆動電源43−1,43−2,43−3,43−4が電力を印加開始するまでの時間、即ち、クロックパルスCPの立ち上がりからの各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4がレーザ光Laを発生開始するまでの時間を示している。また、各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4同士のレーザ光Laを発生開始させる時間差は、式13と式14とから、Tpm/Dとなり、この時間差Tpm/Dは、式12により、繰り返し周波数fに応じた時間差となる。
図6は、高周波パルスモードのクロックパルスCPと、図4に示された電力供給順番情報OIに示された順番で各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4が発生するパルス状のレーザ光Laとの時間的な関係を示している。なお、式14によると、第1のレーザモジュール41−1の遅延時間をTd1とすると、第2のレーザモジュール41−2の遅延時間Td2は、Td1+1/fmとなり、第3のレーザモジュール41−3の遅延時間Td3は、Td1+1/fm×2となり、第4のレーザモジュール41−4の遅延時間Td4は、Td1+1/fm×3となる。
このように、演算装置70は、加工条件に定められたレーザ光Lの繰り返し周波数fが、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4各々の最大繰り返し周波数fm(max)を超えていると、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4のうちの2つ以上のレーザモジュール41から加工条件に定められた繰り返し周波数fに応じた時間差Tpm/Dでレーザ光Laを発生させ、加工条件に定められた繰り返し周波数fでレーザ光Lを発生させる駆動条件を演算する。なお、図6は、全てのレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4が、順にレーザ光Laを発生させているが、本発明では、2つ以上のレーザモジュール41が順にレーザ光Laを発生させれば良い。高周波パルスモードにおいて、演算装置70は、演算した加工条件通りに駆動電源43から電力を供給させる。
演算装置70は、ステップST4において、式4が成立していると判定する(ステップST4:Yes)と、光源装置40の出力レーザモジュール数判定出力をPsとし、以下の式15が成立しているか否かを判定する(ステップST10)。
P<Ps・・・式15
演算装置70は、式15が成立していると判定する(ステップST10:Yes)と、低出力CW(Continuous Wave)モードの駆動条件を演算する(ステップST11)。低出力CWモードは、加工条件に定められたデューティ比Dが100パーセントであると、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4のうちの2つ以上のレーザモジュール41に順にレーザ光Laを発生させ、かつ2つ以上のレーザモジュール41のうち一つのレーザモジュール41のレーザ光Laの発生を停止するタイミングと他の一つのレーザモジュール41のレーザ光Laの発生を開始するタイミングとを同期させて、あたかも連続したレーザ光Lを発生させるモードである。即ち、低出力CWモードは、一つのレーザモジュール41のレーザ光Laの発生を停止させるタイミングと、他の一つのレーザモジュール41のレーザ光Laの発生を開始するタイミングとを同時にして、加工条件に定められたデューティ比Dが100パーセントのレーザ光Lを実現するモードである。
演算装置70は、ステップST11において、各レーザモジュール41へ電力供給する順番を電力供給順番情報OIに示された順番とする。演算装置70は、ステップST11において、半導体レーザ411の温度時定数をτとし、以下の式16、式17及び式18を用いて、各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4の出力Pmと、各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4の印加時間Tpmと、各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4の遅延時間Tdkとを演算し、演算結果を記憶部71に記憶し、レーザ加工機1は、演算した駆動条件で加工対象物Wをレーザ加工する。
Pm=P・・・式16
Tpm=β×τ、ただし、βは、安全率・・・式17
Tdk=Td1+β×τ×(k−1)、ただし、k=1,2,,,n
・・・式18
また、低出力CWモードの各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4同士のレーザ光Laを発生開始させる時間差は、式17と式18とから、Tpmとなる。
図8は、低出力CWモードのクロックパルスCPと、図4に示された電力供給順番情報OIに示された順番で各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4が発生するパルス状のレーザ光Laとの時間的な関係を示している。第1のレーザモジュール41−1の遅延時間をTd1とすると、第2のレーザモジュール41−2の遅延時間Td2は、Td1+β×τとなり、第3のレーザモジュール41−3の遅延時間Td3は、Td1+β×τ×2となり、第4のレーザモジュール41−4の遅延時間Td4は、Td1+β×τ×3となる。
このように、演算装置70は、加工条件に定められたデューティ比Dが100パーセントでかつ加工条件に定められたレーザ光Lの出力Pが出力レーザモジュール数判定出力Psを下回っていると、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4のうちの2つ以上のレーザモジュール41から順に出力Pのレーザ光Laを発生させ、一つのレーザモジュール41のレーザ光Laの発生を停止させるタイミングと他のレーザモジュール41のレーザ光Laの発生を開始するタイミングとを同期させる駆動条件を演算する。なお、図8は、全てのレーザモジュール41が、順にレーザ光Laを発生させているが、本発明では、2つ以上のレーザモジュール41が順にレーザ光Laを発生させれば良い。低出力CWモードにおいて、電源制御装置80は、演算装置70が演算した加工条件通りに駆動電源43から電力を供給させる。
また、演算装置70は、低出力CWモードにおいて、一つのレーザモジュール41のレーザ光Laの発生を停止してから他の一つのレーザモジュール41のレーザ光Laの設定された所定の出力に対して10%以下に立ち下がった状態から90%に立ち上がった状態になるまでの時間差ΔTpmが例えば20μsec(second)以下となるように電源制御装置80に駆動電源43を制御させる。レーザ加工機1は、低出力CWモードにおいて、時間差ΔTpmを例えば20μsec以下とすることにより、相対移動部30による加工ヘッド20と加工対象物支持部10との相対移動速度が50m/min(minute)である時に、レーザ光Lが照射されない距離を17μm以下にすることができる。
演算装置70は、ステップST10において、式15が成立していないと判定する(ステップST10:No)と、標準出力CWモードの駆動条件を演算する(ステップST12)。標準出力CWモードは、加工条件に定められたデューティ比Dが100パーセントであると、複数のレーザモジュール41の全てのレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4から同時にレーザ光Laを発生させて、連続したレーザ光Lを発生させるモードである。
演算装置70は、ステップST12において、以下の式19を用いて、各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4の出力Pmを演算し、演算結果を記憶部71に記憶し、レーザ加工機1は、演算した駆動条件で加工対象物Wをレーザ加工する。
Pm=P/n・・・式19
図9は、標準出力CWモードのクロックパルスCPと各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4が発生するパルス状のレーザ光Laとの時間的な関係を示している。標準出力CWモードは、全てのレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4に同時にレーザ光Laを発生させる。図9において、第1のレーザモジュール41−1の遅延時間をTd1とすると、第2のレーザモジュール41−2、第3のレーザモジュール41−3及び第4のレーザモジュール41−4の遅延時間もTd1となり、光源装置40が発生するレーザ光Lの出力Pは、n×Pmとなる。標準出力CWモードにおいて、電源制御装置80は、演算装置70が演算した加工条件通りに駆動電源43から電力を供給させる。
演算装置70は、ステップST5において、式5が成立していないと判定する(ステップST5:No)と、以下の式20が成立しているか否かを判定する(ステップST13)。
P<Ps・・・式20
演算装置70は、式20が成立していると判定する(ステップST13:Yes)と、低出力標準パルスモードの駆動条件を演算する(ステップST14)。低出力標準パルスモードは、加工条件に定められたレーザ光Lの繰り返し周波数fが、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4各々のレーザ光Laを繰り返し発生可能な最大繰り返し周波数fm(max)以下であると、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4のうちの2つ以上のレーザモジュール41から加工条件に定められた繰り返し周波数fに応じた時間差でレーザ光Laを発生させるモードである。即ち、低出力標準パルスモードは、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4のうちの2つ以上のレーザモジュール41から時間差をあけて発生させたレーザ光Laにより、加工条件に定められた繰り返し周波数f及び出力Pのレーザ光Lを実現するモードである。
演算装置70は、ステップST14において、各レーザモジュール41へ電力供給する順番を電力供給順番情報OIに示された順番とする。演算装置70は、ステップST14において、以下の式21、式22、式23及び式24を用いて、各レーザモジュール41の出力Pmと、各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4の繰り返し周波数fmと、各レーザモジュール41の印加時間Tpmと、各レーザモジュール41の遅延時間Tdkとを演算し、演算結果を記憶部71に記憶し、レーザ加工機1は、演算した駆動条件で加工対象物Wをレーザ加工する。
Pm=P・・・式21
fm=f/n・・・式22
Tpm=1/fm×D・・・式23
Tdk=Td1+1/fm×(k−1)、ただし、k=1,2,,,n
・・・式24
低出力標準パルスモードの各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4同士のレーザ光Laを発生開始させる時間差は、式23と式24とから、Tpm/Dとなり、この時間差Tpm/Dは、式22により、繰り返し周波数fに応じた時間差となる。
図11は、低出力標準パルスモードのクロックパルスCPと、図4に示された電力供給順番情報OIに示された順番で各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4が発生するパルス状のレーザ光Laとの時間的な関係を示している。第1のレーザモジュール41−1の遅延時間をTd1とすると、第2のレーザモジュール41−2の遅延時間Td2は、Td1+1/fmとなり、第3のレーザモジュール41−3の遅延時間Td3は、Td1+1/fm×2となり、第4のレーザモジュール41−4の遅延時間Td4は、Td1+1/fm×3となる。
このように、演算装置70は、加工条件に定められたレーザ光Lの繰り返し周波数fが複数のレーザモジュール41各々の最大繰り返し周波数fm(max)以下でかつレーザ光Lの出力Pが光源装置40の出力レーザモジュール数判定出力Psを下回ると、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4のうちの2つ以上のレーザモジュール41から加工条件に定められた繰り返し周波数fに応じた時間差Tpm/Dでレーザ光Laを発生させる駆動条件を演算する。なお、図11は、全てのレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4が、時間差Tpm/Dをあけてレーザ光Laを発生させているが、本発明では、2つ以上のレーザモジュール41がレーザ光Laを発生させれば良い。低出力標準パルスモードにおいて、電源制御装置80は、演算装置70が演算した加工条件通りに駆動電源43から電力を供給させる。
なお、実施の形態1において、低出力標準パルスモードにおいて、演算装置70は、各レーザモジュール41に順に1回ずつ電力供給する例を示したが、本発明では、低出力標準パルスモードにおいて、演算装置70は、各レーザモジュール41に順に複数回ずつ電力供給して、各レーザモジュール41から所定回数繰り返しレーザ光Laを発生させても良い。
演算装置70は、ステップST13において、式20が成立していないと判定する(ステップST13:No)と、標準出力標準パルスモードの駆動条件を演算する(ステップST15)。標準出力標準パルスモードは、加工条件に定められたレーザ光Lの繰り返し周波数fが、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4各々のレーザ光Laを繰り返し発生可能な最大繰り返し周波数fm(max)以下であり、かつ、式20が成立しないと、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4の全てのレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4から同時にレーザ光Laを発生させて、加工条件に定められた繰り返し周波数f及び出力Pのレーザ光Lを実現するモードである。
演算装置70は、ステップST15において、以下の式25、式26及び式27を用いて、各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4の出力Pmと、各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4の繰り返し周波数fmと、各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4の印加時間Tpmとを演算し、演算結果を記憶部71に記憶し、レーザ加工機1は、演算した駆動条件で加工対象物Wをレーザ加工する。
Pm=P/n・・・式25
fm=f・・・式26
Tpm=1/fm×D・・・式27
図12は、標準出力標準パルスモードのクロックパルスCPと各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4が発生するパルス状のレーザ光Laとの時間的な関係を示している。標準出力標準パルスモードは、全てのレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4に同時にレーザ光Laを発生させ、全てのレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4に同時にレーザ光Laの発生を停止させる。
図12において、第1のレーザモジュール41−1の遅延時間をTd1とすると、第2のレーザモジュール41−2、第3のレーザモジュール41−3及び第4のレーザモジュール41−4の遅延時間もTd1となり、光源装置40が発生するレーザ光Lの出力Pは、n×Pmとなる。標準出力標準パルスモードにおいて、電源制御装置80は、演算装置70が演算した加工条件通りに駆動電源43から電力を供給させる。
演算装置70は、高周波パルスモード、低出力CWモード、標準出力パルスCWモード、低出力標準パルスモード、及び標準出力標準パルスモードの駆動条件を演算した(ステップST9、ステップST11、ステップST12、ステップST14及びステップST15)後、最後のビームオフのタイミングが終了したか否かを判定する(ステップST20)。演算装置70は、最後のビームオフのタイミングが終了していないと判定する(ステップST20:No)と、ステップST20を繰り返し、最後のビームオフのタイミングが終了したと判定する(ステップST20:Yes)と、複数のレーザモジュール41各々のレーザ光Laを発生した時間であるレーザ出力積算時間を記憶部71に記録させ、レーザ出力積算時間の短い順にレーザモジュール41の識別番号を再配置して、新たな電力供給順番情報OIを生成し、新たな電力供給順番情報OIを記憶部71に記録(ステップST21)して、図5に示されたフローチャートを終了する。
次に、実施の形態1に係る演算装置70が、レーザモジュール41への電力供給を平均化即ち複数のレーザモジュール41各々が発生するレーザ光Laの出力差を小さくする過程を図面に基づいて説明する。図13は、実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置が図4に示す電力供給順番情報に基づいて演算した高周波パルスモードの駆動条件を示す図である。図14は、図13に示された駆動条件で電力が供給された各レーザモジュールのレーザ出力積算時間を示す図である。図15は、図14に示されたレーザ出力積算時間に基づいて識別番号が再配置された電力供給順番情報を示す図である。
演算装置70は、ステップST9において、図13に示す駆動条件を演算し、レーザ加工機1は、加工対象物Wをレーザ加工する。なお、以下の電力供給を平均化即ち複数のレーザモジュール41各々が発生するレーザ光Laの出力差を小さくする過程の説明において、各レーザモジュール41に電力を供給する印加時間の単位時間をTpmとして説明する。また、以下の電力供給を平均化即ち複数のレーザモジュール41各々が発生するレーザ光Laの出力差を小さくする過程の説明において、図13に示す駆動条件にしたがってレーザ加工する前の各レーザモジュール41のレーザ出力積算時間を零とする。
図13に示す駆動条件は、図4に示された電力供給順番情報OIに基づいて演算されているために、第1のレーザモジュール41−1、第2のレーザモジュール41−2、第3のレーザモジュール41−3、第4のレーザモジュール41−4に順に電力供給する。図13に示す駆動条件は、第1のレーザモジュール41−1には、印加時間をTpmとする出力がPmとなる電力を3回供給し、第2のレーザモジュール41−2には、印加時間をTpmとする出力がPmとなる電力を2回供給し、第3のレーザモジュール41−3には、印加時間をTpmとする出力がPmとなる電力を2回供給し、第4のレーザモジュール41−4には、印加時間をTpmとする出力がPmとなる電力を2回供給する。
演算装置70は、ステップST21において、図13に示す駆動条件に基づいて、図14に示すように、複数のレーザモジュール41各々のレーザ出力積算時間を算出し、記憶部71に記録する。また、演算装置70は、ステップST21において、図14に示す複数のレーザモジュール41各々のレーザ出力積算時間に基づいて、レーザ出力積算時間の短い順に識別番号を再配置して、図15に示す新たな電力供給順番情報OI´を生成して、記憶部71に記録する。新たな電力供給順番情報OI´を生成する際には、演算装置70は、第2、第3及び第4のレーザモジュール41−2,41−3,41−4のレーザ出力積算時間が、互いに等しく、かつ第1のレーザモジュール41−1のレーザ出力積算時間よりも短いので、第2のレーザモジュール41−2の識別番号を「1」とし、第3のレーザモジュール41−3の識別番号を「2」とし、第4のレーザモジュール41−4の識別番号を「3」とし、第1のレーザモジュール41−1の識別番号を「4」とする。
演算装置70は、図13に示された駆動条件にしたがったレーザ加工が終了した後に、図16に示す低出力標準パルスモードの駆動条件を算出し、レーザ加工機1が図16に示す駆動条件にしたがって加工対象物Wをレーザ加工する場合を想定する。図16は、実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置が図15に示す電力供給順番情報に基づいて演算した低出力標準パルスモードの駆動条件を示す図である。図17は、図16に示された駆動条件で電力が供給された各レーザモジュールのレーザ出力積算時間を示す図である。図18は、図17に示されたレーザ出力積算時間に基づいて識別番号が再配置された電力供給順番情報を示す図である。
演算装置70は、ステップST14において、図16に示す駆動条件を演算し、レーザ加工機1は、加工対象物Wをレーザ加工する。図16に示す駆動条件は、図15に示された電力供給順番情報OI´に基づいて演算されているために、第2のレーザモジュール41−2、第3のレーザモジュール41−3、第4のレーザモジュール41−4、第1のレーザモジュール41−1に順に電力供給する。また、図16に示す駆動条件は、各ビームオンのタイミングからビームオフのタイミングまでの間、同じレーザモジュール41にレーザ光Lを発生させている。図16に示す駆動条件は、第2のレーザモジュール41−2には、印加時間をTpmとする出力がPmとなる電力を3回供給し、第3のレーザモジュール41−3には、印加時間をTpmとする出力がPmとなる電力を5回供給し、第4のレーザモジュール41−4には、印加時間をTpmとする出力がPmとなる電力を4回供給する。
演算装置70は、ステップST21において、図16に示す駆動条件に基づいて、図17に示すように、複数のレーザモジュール41各々のレーザ出力積算時間を算出し、記憶部71に記録する。また、演算装置70は、ステップST21において、図17に示す複数のレーザモジュール41各々のレーザ出力積算時間に基づいて、レーザ出力積算時間の短い順に識別番号を再配置して、図18に示す新たな電力供給順番情報OI´´を生成して、記憶部71に記録する。新たな電力供給順番情報OI´´を生成する際には、演算装置70は、第1のレーザモジュール41−1、第2のレーザモジュール41−2、第4のレーザモジュール41−4、第3のレーザモジュール41−3の順番でレーザ出力積算時間が短いので、第1のレーザモジュール41−1の識別番号を「1」とし、第2のレーザモジュール41−2の識別番号を「2」とし、第4のレーザモジュール41−4の識別番号を「3」とし、第3のレーザモジュール41−3の識別番号を「4」とする。
演算装置70は、図16に示された駆動条件にしたがったレーザ加工が終了した後に、図19に示す低出力CWモードの駆動条件を算出し、レーザ加工機1が図19に示す駆動条件にしたがって加工対象物Wをレーザ加工する場合を想定する。図19は、実施の形態1に係るレーザ加工機の演算装置が図18に示す電力供給順番情報に基づいて演算した低出力CWモードの駆動条件を示す図である。図20は、図19に示された駆動条件で電力が供給された各レーザモジュールのレーザ出力積算時間を示す図である。図21は、図20に示されたレーザ出力積算時間に基づいて識別番号が再配置された電力供給順番情報を示す図である。
演算装置70は、ステップST11において、図19に示す駆動条件を演算し、レーザ加工機1は、加工対象物Wをレーザ加工する。図19に示す駆動条件は、図18に示された電力供給順番情報OI´´に基づいて演算されているために、第1のレーザモジュール41−1、第2のレーザモジュール41−2、第4のレーザモジュール41−4、第3のレーザモジュール41−3に順に電力供給する。また、図19に示す駆動条件は、第1のレーザモジュール41−1には、印加時間を2Tpmとする出力がPmとなる電力と、印加時間をTpmとする出力がPmとなる電力とを1回ずつ供給し、第2のレーザモジュール41−2には、印加時間を2Tpmとする出力がPmとなる電力を1回供給し、第3のレーザモジュール41−3には、印加時間を2Tpmとする出力がPmとなる電力を1回供給し、第4のレーザモジュール41−4には、印加時間を2Tpmとする出力がPmとなる電力を1回供給する。
演算装置70は、ステップST21において、図19に示す駆動条件に基づいて、図20に示すように、複数のレーザモジュール41各々のレーザ出力積算時間を算出し、記憶部71に記録する。また、演算装置70は、ステップST21において、図20に示す複数のレーザモジュール41各々のレーザ出力積算時間に基づいて、レーザ出力積算時間の短い順に識別番号を再配置して、図21に示す新たな電力供給順番情報OI´´´を生成して、記憶部71に記録する。新たな電力供給順番情報OI´´´を生成する際には、演算装置70は、第1のレーザモジュール41−1、第2のレーザモジュール41−2、第4のレーザモジュール41−4、第3のレーザモジュール41−3の順番でレーザ出力積算時間が短いので、第1のレーザモジュール41−1の識別番号を「1」とし、第2のレーザモジュール41−2の識別番号を「2」とし、第4のレーザモジュール41−4の識別番号を「3」とし、第3のレーザモジュール41−3の識別番号を「4」とする。
このように、実施の形態1に係るレーザ加工機1の演算装置70は、図17に示す複数のレーザモジュール41各々のレーザ出力積算時間において、第1のレーザモジュール41−1と第3のレーザモジュール41−3との間に最大4Tpmのレーザ出力積算時間の差が存在する。しかしながら、実施の形態1に係るレーザ加工機1の演算装置70は、ステップST21において、各レーザモジュール41の識別番号を再配置することにより、図20に示すように、第1のレーザモジュール41−1と第3のレーザモジュール41−3との間のレーザ出力積算時間の差を3Tpmまで抑制することができる。このように、実施の形態1に係るレーザ加工機1の演算装置70は、ステップST21において、各レーザモジュール41の識別番号を再配置することにより、複数のレーザモジュール41各々への電力供給が平均化し、複数のレーザモジュール41各々が発生するレーザ光Laのレーザ出力積算時間の差が短くなるように、電源制御装置80の複数のレーザモジュール41各々への電力供給するタイミングを制御する。
実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、複数のレーザモジュール41各々への電力供給が平均化し、複数のレーザモジュール41各々が発生するレーザ光Laのレーザ出力積算時間の差が短くなるように電源制御装置80を制御するので、最も電力供給されるレーザモジュール41と最も電力供給されないレーザモジュール41の電力供給の頻度の差を抑制することができる。その結果、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、特定のレーザモジュール41の経年劣化を抑制することができる。
また、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、レーザモジュール41に識別番号を持たせ、レーザモジュール41に電力供給する順番をレーザモジュール41の識別番号順とするので、レーザモジュール41への電力供給を平均化することができる。
また、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、レーザ出力積算時間の短い順にレーザモジュール41の識別番号を再配置するので、複数のレーザモジュール41各々への電力供給を平均化し、複数のレーザモジュール41各々が発生するレーザ光Laの出力差が小さくなるように電源制御装置80を制御することができる。
実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、加工条件に定められたレーザ光Lの繰り返し周波数fが、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4各々のレーザ光Laを繰り返し発生可能な最大繰り返し周波数fm(max)を超えていると、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4のうちの2つ以上のレーザモジュール41から繰り返し周波数fに応じた時間差Tpm/Dでレーザ光Laを発生させる駆動条件を演算する。実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、高周波パルスモードを実行する。
このために、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4各々の最大繰り返し周波数fm(max)を超えた繰り返し周波数fでレーザ光Lを加工対象物Wに照射することができる。その結果、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4各々の最大繰り返し周波数fm(max)を超えた繰り返し周波数fでレーザ光Lを加工対象物Wに照射する際に、各レーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4が発生するレーザ光Laの波長が等しく、2つ以上のレーザモジュール41から時間差Tpm/Dでレーザ光Laを発生させるので、複数のレーザモジュール41各々への電力供給が平均化することができ、特定のレーザモジュール41の経年劣化を抑制することができる。
また、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、加工条件に定められたレーザ光Lのデューティ比Dが100パーセントであると、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4のうちの2つ以上のレーザモジュール41に順にレーザ光Laを発生させ、かつ2つ以上のレーザモジュール41のうち一つのレーザモジュール41のレーザ光Laの発生を停止させるタイミングと他のレーザモジュール41のレーザ光Laの発生を開始するタイミングとを同期させる駆動条件を演算する。実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、低出力CWモードを実行する。
このために、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、デューティ比Dが100パーセントのレーザ光Lを複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4から順にレーザ光Laを発生させるので、出力Pの低いレーザ光Laを連続して加工対象物Wに照射することができる。また、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、デューティ比Dが100パーセントであり、かつ加工条件に定められたレーザ光Lの出力Pが出力レーザモジュール数判定出力Psを下回っていると、低出力CWモードを実行するので、出力レーザモジュール数判定出力Psを下回っている出力Pのレーザ光Lを一つのレーザモジュール41が発生したレーザ光Laにより形成する。
その結果、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、出力レーザモジュール数判定出力Psを下回っている出力Pのレーザ光Lを安定させて連続して加工対象物Wに照射することができ、低出力のレーザ加工の一例であるケガキ加工を安定して行うことができ、レーザ加工の信頼性が低下することを抑制することができる。
また、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、低出力CWモードにおいて、2つ以上のレーザモジュール41から時間差ΔTpmでレーザ光Laを発生させるので、複数のレーザモジュール41各々への電力供給が平均化することができる。その結果、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、レーザ加工の信頼性の低下を抑制でき、かつ、特定のレーザモジュール41の経年劣化を抑制することができる。
また、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、低出力CWモードにおいて、一つのレーザモジュール41のレーザ光Laの発生を停止してから他の一つのレーザモジュール41のレーザ光Laの発生を開始するまでの時間差ΔTpmが20μsec以下となるように電源制御装置80に駆動電源43を制御させる。このために、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、低出力CWモードにおいて、レーザ光Lが照射されない距離を抑制することができ、低出力のレーザ加工の一例であるケガキ加工を安定して行うことができ、レーザ加工の信頼性が低下することを抑制することができる。
また、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、低出力CWモードにおいて、印加時間Tpmが式17を満たし、各レーザモジュール41に電力が印加される時間が半導体レーザ411の温度時定数τよりも十分に長くなっている。このために、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、各レーザモジュール41の温度変化を抑制でき、複数のレーザモジュール41各々の寿命の低下を抑制することができる。
また、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、加工条件に定められたレーザ光Lの繰り返し周波数fが、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4各々のレーザ光Laを繰り返し発生可能な最大繰り返し周波数fm(max)以下であると、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4のうちの2つ以上のレーザモジュール41から繰り返し周波数fに応じた時間差Tpm/Dでレーザ光Laを発生させる駆動条件を演算する。実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、低出力標準パルスモードを実行する。
このために、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、繰り返し周波数fが最大繰り返し周波数fm(max)以下であると、複数のレーザモジュール41から順にレーザ光Laを発生させるので、出力Pの低いパルス状のレーザ光Laを加工対象物Wに照射することができる。また、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、繰り返し周波数fが最大繰り返し周波数fm(max)以下であり、かつ加工条件に定められたレーザ光Lの出力Pが出力レーザモジュール数判定出力Psを下回っていると、低出力標準パルスモードを実行するので、出力レーザモジュール数判定出力Psを下回っている出力Pのレーザ光Lを一つのレーザモジュール41が発生したレーザ光Laにより形成する。
その結果、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、出力レーザモジュール数判定出力Psを下回っている出力Pのレーザ光Lを安定させて加工対象物Wに照射することができ、低出力のレーザ加工の一例であるケガキ加工を安定して行うことができ、レーザ加工の信頼性が低下することを抑制することができる。
また、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、低出力標準パルスモードにおいて、2つ以上のレーザモジュール41から時間差Tpm/Dでレーザ光Laを発生させるので、複数のレーザモジュール41各々への電力供給が平均化することができる。その結果、実施の形態1に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、レーザ加工の信頼性の低下を抑制でき、かつ、特定のレーザモジュール41の経年劣化を抑制することができる。
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2に係るレーザ加工機1を図面に基づいて説明する。図22は、実施の形態2に係るレーザ加工機の演算装置の記憶部が記憶した電力供給順番情報の一例を示す図である。
実施の形態2に係るレーザ加工機1は、演算装置70の記憶部71が記憶した電力供給順番情報OI−2が実施の形態1と異なるだけで、他は実施の形態1と同一の構成を有し、実施の形態1と同一の処理を行う。
実施の形態2に係るレーザ加工機1の演算装置70の記憶部71に記憶された電力供給順番情報OI−2は、レーザモジュール41の識別番号と、レーザモジュール41の固有番号とを1対1で対応付けている。図22に示す電力供給順番情報OI−2のレーザモジュール41の識別番号は、レーザ出力累積エネルギーの小さい順に配置されている。演算装置70の演算部72は、最後のビームオフのタイミングが終了した後、複数のレーザモジュール41各々のレーザ出力累積エネルギーを演算し、記憶部71に記録させ、レーザ出力累積エネルギーの小さい順にレーザモジュール41の識別番号を再配置して、新たな電力供給順番情報OI−2を生成し、新たな電力供給順番情報OI−2を記憶部71に記録する。再配置においては、演算部72は、レーザ出力累積エネルギーの小さい順に各レーザモジュール41に小さい識別番号を持たせ、同じレーザ出力累積エネルギーのレーザモジュール41が複数存在する場合には、固有番号の小さいレーザモジュール41に小さい識別番号を持たせる。なお、レーザ出力累積エネルギーは、レーザモジュール41がレーザ光Laを発生する時間とレーザ光Laの出力とを乗算し、累積した値である。
実施の形態2に係るレーザ加工機1の演算装置70は、レーザ出力累積エネルギーの小さい順にレーザモジュール41の識別番号を再配置して、複数のレーザモジュール41各々が発生するレーザ光Laのレーザ出力累積エネルギーの差が小さくなるように、電源制御装置80の複数のレーザモジュール41各々への電力供給するタイミングを制御するので、複数のレーザモジュール41各々への電力供給を平均化することができる。
実施の形態3.
次に、本発明の実施の形態3に係るレーザ加工機1を図面に基づいて説明する。図23は、実施の形態3に係るレーザ加工機の各レーザモジュールが加工条件に定められた出力に到達する時間を示す図である。
実施の形態3に係るレーザ加工機1は、電力を供給されてから複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4各々が加工条件に定められた出力Pの90パーセントに到達する時間ΔTpm´a、及び、電力の供給を停止されてから複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4各々が加工条件に定められた出力Pの10パーセントに到達する時間ΔTpm´bが、20μsec以下となるように、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4各々が設計されている以外、実施の形態1と同じ構成である。なお、図23の実線は、レーザモジュール41に印加される電力を示し、図23の一点鎖線は、レーザ光Laの出力を示している。
実施の形態3に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、実施の形態1と同様に、高周波パルスモードを実行するので、特定のレーザモジュール41の劣化を抑制することができる。また、実施の形態3に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、実施の形態1と同様に、低出力CWモード及び低出力標準パルスモードを実行するので、レーザ加工の信頼性の低下を抑制でき、かつ、特定のレーザモジュール41の経年劣化を抑制することができる。
また、実施の形態3に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、時間ΔTpm´a,ΔTpm´bが20μsec以下となるように、複数のレーザモジュール41−1,41−2,41−3,41−4各々が設計されているので、相対移動部30による加工ヘッド20と加工対象物支持部10との相対移動速度が50m/minである時に、レーザ光Lが照射されない距離を17μm以下にすることができる。このために、実施の形態3に係るレーザ加工機1及び演算装置70は、低出力CWモードにおいて、レーザ光Lが照射されない距離を抑制することができ、低出力のレーザ加工の一例であるケガキ加工を安定して行うことができ、レーザ加工の信頼性が低下することを抑制することができる。
次に、各実施の形態に係るレーザ加工機1の加工機制御装置60の構成を説明する。図24は、各実施の形態に係るレーザ加工機の加工機制御装置のハードウェアの構成の一例を示す図である。加工機制御装置60は、図24に示す入出力インタフェース65に接続された入力装置61からレーザ加工機1に関する情報、加工対象物Wにおける各パーツの位置情報、及び加工条件が入力される。入力装置61は、タッチパネル、キーボード、マウス、トラックボール又はこれらの組み合わせにより構成される。加工機制御装置60は、入出力インタフェース65に接続された表示装置62に加工対象物Wにおける各パーツの位置などを表示する。各実施の形態において、表示装置62は、液晶表示装置であるが、液晶表示装置に限定されない。
加工機制御装置60は、図24に示すように、CPU(Central Processing Unit)66と、メモリ67と、入出力インタフェース65とを備えるコンピュータを含んで構成さされる。メモリ67は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせをプログラムとして格納する。また、メモリ67は、入力装置61から入力されたレーザ加工機1に関する情報、加工対象物Wにおけるパーツの位置情報、及び加工条件を記憶する。メモリ67は、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、又は光磁気ディスクにより構成される。不揮発性又は揮発性の半導体メモリとしては、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、又はEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)が用いられる。加工機制御装置60は、メモリ67に格納されたプログラムをCPU66が実行して、制御部64の機能を実現する。加工機制御装置60は、メモリ67により記憶部63の機能を実現する。
次に、各実施の形態に係るレーザ加工機1の演算装置70の構成を説明する。図25は、各実施の形態に係るレーザ加工機の演算装置のハードウェアの構成の一例を示す図である。演算装置70は、図25に示す入出力インタフェース73を介して加工機制御装置60及び電源制御装置80と通信可能である。
演算装置70は、図25に示すように、CPU74と、メモリ75と、入出力インタフェース73とを備えるコンピュータである。メモリ75は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせをプログラムとして格納する。メモリ75に記憶されたプログラムは、駆動条件を演算するプログラムを含む。また、メモリ75は、入力装置61から入力された加工条件の一部を記憶する。メモリ75は、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、又は光磁気ディスクにより構成される。不揮発性又は揮発性の半導体メモリとしては、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EPROM、又はEEPROMが用いられる。演算装置70は、メモリ75に格納されたプログラムをCPU74が実行して、演算部72の機能を実現する。演算装置70は、メモリ75により記憶部71の機能を実現する。
また、各実施の形態において、レーザ加工機1は、加工機制御装置60と演算装置70とを一つのコンピュータにより構成しても良い。
電源制御装置80の機能は、各実施の形態において、図25に示す処理回路81により実現されるが、図示しないメモリに格納されるプログラムを実行する演算装置により実現されても良い。
電源制御装置80の機能が処理回路81により実現される場合、処理回路81は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はこれらを組み合わせたものが該当する。
演算装置により実現される場合、電源制御装置80の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア、及びファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリに格納される。演算装置は、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、電源制御装置80の機能を実現する。メモリに記憶されるプログラムは、電源制御装置80の処理をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、演算装置は、中央処理装置(Central Processing Unit:CPU)、処理装置、マイクロプロセッサ(Microprocessor)、マイクロコンピュータ(Microcomputer)、プロセッサ(Processor)、又はデジタルシグナルプロセッサ(Digital Signal Processor:DSP)である。メモリは、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、又は光磁気ディスクが該当する。半導体メモリは、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EPROM、又はEEPROMである。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
1 レーザ加工機、41 レーザモジュール、42 コンバイナ(集光手段)、43 駆動電源、70 演算装置、71 記憶部(記録装置)、80 電源制御装置、W 加工対象物、L,La レーザ光、P 出力(加工条件)、f 繰り返し周波数(加工条件)、D デューティ比(加工条件)、Pm 出力(駆動条件)、fm 繰り返し周波数(駆動条件)、Tpm 印加時間(駆動条件)、Tdk,Td1,Td2,Td3,Td4 遅延時間(駆動条件)、fm(max) 最大繰り返し周波数、Tpm/D 時間差。

Claims (9)

  1. 加工対象物にレーザ光を照射してレーザ加工するレーザ加工機であって、
    前記レーザ光を発生すると共に、前記レーザ光を発生する順番を示す識別番号を有する複数のレーザモジュールと、
    該複数のレーザモジュールから発生した複数の前記レーザ光を集めて一つのレーザ光として出力する集光手段と、
    対応する前記複数のレーザモジュール各々に電力供給する複数の駆動電源と、
    加工条件を受け付けると共に該加工条件に応じて前記複数のレーザモジュール各々の駆動条件を演算する演算装置と、
    前記駆動条件に従って前記複数の駆動電源から前記複数のレーザモジュールに電力供給させる電源制御装置と、を備え、
    前記演算装置は、前記複数のレーザモジュール各々が発生するレーザ光のレーザ出力積算時間の差が短くなるように、前記複数のレーザモジュールに電力供給する順番を前記識別番号順とし、前記レーザ出力積算時間の短い順に、前記複数のレーザモジュール各々に持たせられた識別番号を再配置する
    ことを特徴とするレーザ加工機。
  2. 加工対象物にレーザ光を照射してレーザ加工するレーザ加工機であって、
    前記レーザ光を発生すると共に、前記レーザ光を発生する順番を示す識別番号を有する複数のレーザモジュールと、
    該複数のレーザモジュールから発生した複数の前記レーザ光を集めて一つのレーザ光として出力する集光手段と、
    対応する前記複数のレーザモジュール各々に電力供給する複数の駆動電源と、
    加工条件を受け付けると共に該加工条件に応じて前記複数のレーザモジュール各々の駆動条件を演算する演算装置と、
    前記駆動条件に従って前記複数の駆動電源から前記複数のレーザモジュールに電力供給させる電源制御装置と、を備え、
    前記演算装置は、前記複数のレーザモジュール各々が発生するレーザ光のレーザ出力累積エネルギーの差が小さくなるように、前記複数のレーザモジュールに電力供給する順番を前記識別番号順とし、前記レーザ出力累積エネルギーの小さい順に、前記複数のレーザモジュール各々に持たせられた識別番号を再配置する
    ことを特徴とするレーザ加工機。
  3. 加工対象物にレーザ光を照射してレーザ加工するレーザ加工機であって、
    前記レーザ光を発生する複数のレーザモジュールと、
    該複数のレーザモジュールから発生した複数の前記レーザ光を集めて一つのレーザ光として出力する集光手段と、
    対応する前記複数のレーザモジュール各々に電力供給する複数の駆動電源と、
    加工条件を受け付けると共に該加工条件に応じて前記複数のレーザモジュール各々の駆動条件を演算する演算装置と、
    前記駆動条件に従って前記複数の駆動電源から前記複数のレーザモジュールに電力供給させる電源制御装置と、を備え、
    前記演算装置は、前記加工条件に定められた前記一つのレーザ光の繰り返し周波数が、前記複数のレーザモジュール各々の前記レーザ光を繰り返し発生可能な最大繰り返し周波数を超え、さらに前記複数のレーザモジュールの各々の繰り返し周波数が最大繰り返し周波数以下かつ前記複数のレーザモジュールのレーザ光の出力が前記複数のレーザモジュールのレーザ光の最大出力以下である場合に、前記複数のレーザモジュールのうちの2つ以上のレーザモジュールから前記加工条件に定められた繰り返し周波数に応じた時間差で前記レーザ光を発生させ、前記加工条件に定められた繰り返し周波数で前記一つのレーザ光を発生させる駆動条件を演算し、前記時間差は、前記複数のレーザモジュールの数を、前記加工条件に定められた前記レーザ光の繰り返し周波数と前記加工条件を実現するためにレーザ光を同タイミングで発生する前記レーザモジュールの数との積で除した値であ
    ことを特徴とするレーザ加工機。
  4. 加工対象物にレーザ光を照射してレーザ加工するレーザ加工機であって、
    前記レーザ光を発生する複数のレーザモジュールと、
    該複数のレーザモジュールから発生した複数の前記レーザ光を集めて一つのレーザ光として出力する集光手段と、
    対応する前記複数のレーザモジュール各々に電力供給する複数の駆動電源と、
    加工条件を受け付けると共に該加工条件に応じて前記複数のレーザモジュール各々の駆動条件を演算する演算装置と、
    前記駆動条件に従って前記複数の駆動電源から前記複数のレーザモジュールに電力供給させる電源制御装置と、を備え、
    前記演算装置は、前記加工条件に定められた前記一つのレーザ光のデューティ比が100パーセントであり、さらに前記加工条件に定められた前記一つのレーザ光の出力が、前記複数のレーザモジュールが同時に前記レーザ光を発生させるか各レーザモジュールが他のレーザモジュールと異なるタイミングで前記レーザ光を発生させるかを判定するための出力レーザモジュール数判定出力よりも小さい場合に、前記複数のレーザモジュールのうちの2つ以上のレーザモジュールに順にレーザ光を発生させ、かつ前記2つ以上のレーザモジュールのうち一つのレーザモジュールの前記レーザ光の発生を停止させるタイミングと他のレーザモジュールの前記レーザ光の発生を開始するタイミングとを同期させる駆動条件を演算し、前記出力レーザモジュール数判定出力は、前記複数のレーザモジュールの最小出力と前記複数のレーザモジュールの数とを乗算した値であ
    ことを特徴とするレーザ加工機。
  5. 前記演算装置は、前記加工条件に定められた前記一つのレーザ光の繰り返し周波数が、前記複数のレーザモジュール各々の前記レーザ光を繰り返し発生可能な最大繰り返し周波数以下であると、前記複数のレーザモジュールのうちの2つ以上のレーザモジュールから前記加工条件に定められた繰り返し周波数に応じた時間差で前記レーザ光を発生させる駆動条件を演算する
    ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のレーザ加工機。
  6. 複数のレーザモジュールから発生した複数のレーザ光を集めて形成された一つのレーザ光を加工対象物に照射するレーザ加工機の加工条件に応じて、前記複数のレーザモジュール各々の駆動条件を演算する演算装置であって、
    前記加工条件に定められた前記一つのレーザ光の繰り返し周波数が、前記複数のレーザモジュール各々の前記レーザ光を繰り返し発生可能な最大繰り返し周波数を超え、さらに前記複数のレーザモジュールの各々の繰り返し周波数が最大繰り返し周波数以下かつ前記複数のレーザモジュールのレーザ光の出力が前記複数のレーザモジュールのレーザ光の最大出力以下である場合に、前記複数のレーザモジュールのうちの2つ以上のレーザモジュールから前記加工条件に定められた繰り返し周波数に応じた時間差で前記レーザ光を発生させ、前記加工条件に定められた繰り返し周波数で前記一つのレーザ光を発生させる駆動条件を演算し、前記時間差は、前記複数のレーザモジュールの数を、前記加工条件に定められた前記レーザ光の繰り返し周波数と前記加工条件を実現するためにレーザ光を同タイミングで発生する前記レーザモジュールの数との積で除した値であ
    ことを特徴とするレーザ加工機の演算装置。
  7. 前記加工条件に定められた前記一つのレーザ光のデューティ比が100パーセントであると、前記複数のレーザモジュールのうちの2つ以上のレーザモジュールに順にレーザ光を発生させ、かつ前記2つ以上のレーザモジュールのうち一つのレーザモジュールの前記レーザ光の発生を停止させるタイミングと他のレーザモジュールの前記レーザ光の発生を開始するタイミングとを同期させる駆動条件を演算する
    ことを特徴とする請求項6に記載のレーザ加工機の演算装置。
  8. 複数のレーザモジュールから発生した複数のレーザ光を集めて形成された一つのレーザ光を加工対象物に照射するレーザ加工機の加工条件に応じて、前記複数のレーザモジュール各々の駆動条件を演算する演算装置であって、
    前記加工条件に定められた前記一つのレーザ光のデューティ比が100パーセントであり、さらに前記加工条件に定められた前記一つのレーザ光の出力が、前記複数のレーザモジュールが同時に前記レーザ光を発生させるか各レーザモジュールが他のレーザモジュールと異なるタイミングで前記レーザ光を発生させるかを判定するための出力レーザモジュール数判定出力よりも小さい場合に、前記複数のレーザモジュールのうちの2つ以上のレーザモジュールに順にレーザ光を発生させ、かつ前記2つ以上のレーザモジュールのうち一つのレーザモジュールの前記レーザ光の発生を停止させるタイミングと他のレーザモジュールの前記レーザ光の発生を開始するタイミングとを同期させる駆動条件を演算し、前記出力レーザモジュール数判定出力は、前記複数のレーザモジュールの最小出力と前記複数のレーザモジュールの数とを乗算した値であ
    ことを特徴とするレーザ加工機の演算装置。
  9. 前記加工条件に定められた前記一つのレーザ光の繰り返し周波数が、前記複数のレーザモジュール各々の前記レーザ光を繰り返し発生可能な最大繰り返し周波数以下であると、前記複数のレーザモジュールのうちの2つ以上のレーザモジュールから前記加工条件に定められた繰り返し周波数に応じた時間差で前記レーザ光を発生させる駆動条件を演算する
    ことを特徴とする請求項6から請求項8のいずれか1つに記載のレーザ加工機の演算装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110315201A (zh) * 2018-03-29 2019-10-11 住友重机械工业株式会社 激光加工装置
WO2019198215A1 (ja) * 2018-04-12 2019-10-17 三菱電機株式会社 レーザ装置およびレーザ加工装置
WO2021224977A1 (ja) * 2020-05-08 2021-11-11 日本電気株式会社 光増幅装置および光増幅方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111149262B (zh) * 2017-09-29 2021-09-28 株式会社藤仓 光纤激光系统及其控制方法
DE102017129790A1 (de) * 2017-12-13 2019-06-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Laservorrichtung und Laservorrichtung
JP6466036B1 (ja) * 2018-02-22 2019-02-06 三菱電機株式会社 レーザ発振装置
WO2019215798A1 (ja) * 2018-05-07 2019-11-14 三菱電機株式会社 レーザ装置、レーザ加工機およびレーザ装置の出力制御方法
US20220200236A1 (en) * 2019-05-28 2022-06-23 Mitsubishi Electric Corporation Laser beam generation device and laser processing apparatus including the same
JP7262410B2 (ja) * 2020-03-11 2023-04-21 住友重機械工業株式会社 加工順決定装置、レーザ加工装置、及びレーザ加工方法
US20210305763A1 (en) * 2020-03-24 2021-09-30 David Stucker Composite fiber laser assembly

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08171061A (ja) * 1994-12-15 1996-07-02 Fuji Xerox Co Ltd ビーム走査装置
JP2000208798A (ja) * 1999-01-13 2000-07-28 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 薄膜構成体の加工方法
JP2000223765A (ja) * 1999-02-01 2000-08-11 Fanuc Ltd 半導体励起固体レーザ発振装置
US20020000426A1 (en) * 2000-01-25 2002-01-03 Mead Roy D. Use of multiple laser sources for rapid, flexible machining and production of vias in multi-layered substrates
JP2002076479A (ja) * 2000-08-22 2002-03-15 Keyence Corp 固体レーザ発振器および固体レーザの発振方法
JP2011187825A (ja) * 2010-03-10 2011-09-22 Furukawa Electric Co Ltd:The ファイバレーザ装置およびファイバレーザ装置の制御方法
JP2012227353A (ja) * 2011-04-20 2012-11-15 Murata Mach Ltd レーザ発振器制御装置
WO2014061662A1 (ja) * 2012-10-16 2014-04-24 古河電気工業株式会社 レーザ装置
WO2016167019A1 (ja) * 2015-04-15 2016-10-20 三菱電機株式会社 レーザダイオード駆動用電源装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5729107A (en) 1980-07-30 1982-02-17 Mitsubishi Electric Corp Writing and reading system for sewing data of automatic sewing machine
US6324195B1 (en) * 1999-01-13 2001-11-27 Kaneka Corporation Laser processing of a thin film
JP2003273435A (ja) 2002-03-13 2003-09-26 Mitsubishi Cable Ind Ltd パルス光源
JP4340203B2 (ja) 2004-08-02 2009-10-07 住友重機械工業株式会社 光学装置
WO2008041648A1 (fr) * 2006-09-29 2008-04-10 Panasonic Corporation Dispositif d'émission de lumière laser et dispositif d'affichage d'image utilisant celui-ci
JP5816370B2 (ja) * 2013-02-27 2015-11-18 コマツ産機株式会社 ファイバレーザ加工機の出力制御方法及びファイバレーザ加工機
CN103825185B (zh) * 2014-03-25 2019-07-26 深圳市杰普特光电股份有限公司 一种激光输出装置的控制方法
CN107005020B (zh) * 2014-10-15 2021-07-20 朗美通经营有限责任公司 激光系统以及调谐激光系统的输出功率的方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08171061A (ja) * 1994-12-15 1996-07-02 Fuji Xerox Co Ltd ビーム走査装置
JP2000208798A (ja) * 1999-01-13 2000-07-28 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 薄膜構成体の加工方法
JP2000223765A (ja) * 1999-02-01 2000-08-11 Fanuc Ltd 半導体励起固体レーザ発振装置
US20020000426A1 (en) * 2000-01-25 2002-01-03 Mead Roy D. Use of multiple laser sources for rapid, flexible machining and production of vias in multi-layered substrates
JP2002076479A (ja) * 2000-08-22 2002-03-15 Keyence Corp 固体レーザ発振器および固体レーザの発振方法
JP2011187825A (ja) * 2010-03-10 2011-09-22 Furukawa Electric Co Ltd:The ファイバレーザ装置およびファイバレーザ装置の制御方法
JP2012227353A (ja) * 2011-04-20 2012-11-15 Murata Mach Ltd レーザ発振器制御装置
WO2014061662A1 (ja) * 2012-10-16 2014-04-24 古河電気工業株式会社 レーザ装置
JP2014082307A (ja) * 2012-10-16 2014-05-08 Furukawa Electric Co Ltd:The レーザ装置
WO2016167019A1 (ja) * 2015-04-15 2016-10-20 三菱電機株式会社 レーザダイオード駆動用電源装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110315201A (zh) * 2018-03-29 2019-10-11 住友重机械工业株式会社 激光加工装置
WO2019198215A1 (ja) * 2018-04-12 2019-10-17 三菱電機株式会社 レーザ装置およびレーザ加工装置
JPWO2019198215A1 (ja) * 2018-04-12 2020-04-30 三菱電機株式会社 レーザ装置およびレーザ加工装置
WO2021224977A1 (ja) * 2020-05-08 2021-11-11 日本電気株式会社 光増幅装置および光増幅方法
JP7416226B2 (ja) 2020-05-08 2024-01-17 日本電気株式会社 光増幅装置および光増幅方法

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