JP7478984B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents
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Description
<レーザ加工装置1の構成>
図1を参照して本開示の実施の形態に係るレーザ加工装置1の構成を説明する。図1は本開示の実施の形態に係るレーザ加工装置1の構成を模式的に示す図である。
次に、図2を用いて、色収差による影響について説明する。図2は第1ミラー13を原点位置から動作させた状態のレーザ加工装置1を模式的に示す図である。図2において、測定光偏向ユニット17は原点位置にあるとする。
次に、図3を用いて、倍率色収差の補正方法について説明する。図3は倍率色収差による加工用レーザ光11及び測定光15のそれぞれの到達位置のずれを補正した状態のレーザ加工装置1を模式的に示す図である。
次に、補正量と走査角との関係について説明する。
以下では、図4を参照して補正量の算出の前提となる、加工面19上の加工用レーザ光11及び測定光15のそれぞれの軌跡について説明する。
次に、加工光格子点30における補正量を算出する方法について説明する。図5は、加工光格子点30における補正量を算出するために用いられるビーム位置測定ユニット38の構成例を示す図である。
次に、図8を参照して補正数表データの作成方法について説明する。図8は、補正数表データの作成方法を示すフローチャートである。
次に、被加工物18の加工に用いられる加工データについて説明する。
次に、図10のフローにより設定された加工データに対して、加工点位置毎の補正量を設定する方法について説明する。
次に、図12に示したステップS34(補間処理)について詳細に説明する。ステップS34の補間処理は、ユーザが設定した走査角(φxk,φyk)が、データ点32内の補正数表用走査角(Φxi,Φyj)のいずれにも一致していない場合に行われる。
次に、図14を用いて、本開示の実施の形態に係るレーザ加工装置1によるレーザ加工方法について説明する。図14は、本開示の実施の形態に係るレーザ加工装置1によるレーザ加工方法を説明するためのフローチャートである。
次に、図15を参照して、上述したレーザ加工方法の実行時におけるキーホール22の深さの計測方法の流れについて説明する。図15は、キーホール22の深さの計測方法を説明するためのフローチャートである。
以上に説明したように、本実施の形態のビーム位置測定ユニット38は、レンズ14を透過した加工用レーザ光11及び測定光15を反射する位置測定ミラー39と、位置測定ミラー39で反射した加工用レーザ光11及び測定光15の位置を測定する2次元撮像素子40を備える。
上記の実施の形態では、測定光15の光軸方向を変化させるための測定光偏向ユニットとして、ガルバノミラーである測定光偏向ユニット17を用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。
図18は、本開示の第2変形例に係るレーザ加工装置1の構成を模式的に示す図である。図18に示すレーザ加工装置1は、図17に示した第2ミラー35の代わりに、図1等に示したコリメートレンズ16を有する。さらに移動ステージ36及びステージドライバ37を有する。なお、図18に示すレーザ加工装置1は、図1等に示した測定光偏向ユニット17を有していない。
2 加工ヘッド
3 光干渉計
4 計測処理部
5 レーザ発振器
6 制御部
7 第1ドライバ
8 第2ドライバ
9 測定光導入口
10 加工光導入口
11 加工用レーザ光
12 ダイクロイックミラー
13 第1ミラー
14 レンズ
15 測定光
16 コリメートレンズ
17 測定光偏向ユニット
18 被加工物
19 加工面
20 加工点
21 溶融池
22 キーホール
23 測定光軸
24 加工光軸
25 レンズ光軸
26 加工原点
27 測定光軌跡
28 加工光軌跡
29 測定光格子点
30 加工光格子点
31 メモリ
32 データ点
33 補正データ点
34 加工点位置の補正数表
35 第2ミラー
36 移動ステージ
37 ステージドライバ
38 ビーム位置測定ユニット
39 位置測定ミラー
40 2次元撮像素子
41 ビーム終端器
Claims (7)
- 被加工物の加工面の加工点に照射される加工用レーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記加工用レーザ光及び前記加工点に照射される測定光の進行方向を変化させる第1ミラーと、
前記測定光の前記第1ミラーへの入射角を変化させる測定光偏向ユニットと、
前記加工用レーザ光及び前記測定光を前記加工点に集光させるレンズと、
加工データに基づいて、前記レーザ発振器、前記第1ミラー、及び前記測定光偏向ユニットを制御する制御部と、
前記加工点で反射された測定光と参照光との光路差によって生じる干渉に基づく光干渉信号を用いて、前記加工用レーザ光が照射されることで前記加工点に生じるキーホールの深さを計測する計測処理部と、
前記加工用レーザ光と前記測定光の位置を測定するビーム位置測定ユニットと、
を有する、レーザ加工装置。 - 前記加工データは、前記第1ミラーの動作量を示す第1指示値と、前記測定光偏向ユニットの動作量を示す第2指示値と、を含み、
前記ビーム位置測定ユニットは、前記レンズを通った前記加工用レーザ光及び前記測定光を反射する位置測定ミラーと、前記位置測定ミラーで反射した前記加工用レーザ光及び前記測定光の位置を測定する2次元撮像素子とを有し、
前記制御部は、前記加工面上の目標位置を設定し、前記目標位置に、前記加工用レーザ光が到達する前記第1指示値を設定し、前記2次元撮像素子によって測定した前記加工用レーザ光及び前記測定光の位置に基づいて、前記第2指示値を算出する、
請求項1に記載のレーザ加工装置。 - 前記位置測定ミラーは、前記加工用レーザ光が前記2次元撮像素子に入力可能なパワーになる前記加工用レーザ光の波長の反射率に設定され、
前記2次元撮像素子は、前記レンズから前記2次元撮像素子の光路長が前記レンズから前記加工点の光路長に一致する位置に設置される、
請求項2に記載のレーザ加工装置。 - 前記位置測定ミラーは、複数のミラーで構成されている、
請求項2又は3に記載のレーザ加工装置。 - 前記位置測定ミラーは、前記加工用レーザ光の波長の反射率が0.1%以下である、
請求項2から4の何れか一項に記載のレーザ加工装置。 - 前記制御部は、前記加工面上に格子状パターンを設定し、前記格子状パターンの格子点を前記目標位置に設定する、
請求項2から5の何れか一項に記載のレーザ加工装置。 - 加工用レーザ光及び測定光の進行方向を変化させる第1ミラーと、前記測定光の前記第1ミラーへの入射角を変化させる測定光偏向ユニットと、前記加工用レーザ光及び前記測定光を被加工物の加工面の加工点に集光させるレンズとを有し、前記加工用レーザ光が照射されることで前記加工点に生じるキーホールの深さを計測するレーザ加工装置が行うレーザ加工方法であって、
前記加工面上の目標位置を設定するステップと、
前記目標位置に前記加工用レーザ光が到達する、前記第1ミラーの動作量を示す第1指示値を設定するステップと、
前記加工用レーザ光と前記測定光の位置を測定するビーム位置測定ユニットによって測定した前記加工用レーザ光及び前記測定光の位置に基づいて、前記測定光偏向ユニットの動作量を示す第2指示値を求めるステップと、
前記第1指示値と前記第2指示値とを含む加工データに基づき、前記加工用レーザ光を発振するレーザ発振器、前記第1ミラー、及び前記測定光偏向ユニットを制御するステップと、
を含む、レーザ加工方法。
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