JPH09248688A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のレーザ加工装置は、レーザ光走査系に
よるレーザ光の位置決め誤差を補正することは可能であ
るが、ＸＹテーブル上に設置される被加工物の取り付け
誤差によって発生するレーザ光の位置決め誤差を補正す
る機能がない。そのため、従来のレーザ加工装置は、被
加工物をＸＹテーブル上に正確を位置合わせして取り付
ける必要があり、被加工物を高精度に固定できる治具を
用いなければならずコスト高となる。 【解決手段】 レーザ光走査系の位置指令を、被加工物
の位置誤差を補正する第一の被加工物補正部で補正し、
さらにレーザ光走査系の位置誤差を補正するレーザ光走
査補正部で補正され、誤差の少ない位置指令を生成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高速高精度にレーザ
穴あけ加工、レーザ切断加工、マーキング等を行うレー
ザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板のような薄板の穴あけ、
切断加工を行うレーザ加工機では、高速高精度にレーザ
光を走査し加工を行う必要がある。高速高精度にレーザ
光を走査するためにはガルバノメータビームスキャナを
用いてレーザ光を走査する方法が一般的である。このよ
うなレーザ加工装置は、ビームスキャナによりレーザ光
を走査する高速なレーザ光走査系と、被加工物の設置台
を移動させるＸＹテーブル制御系の２つ位置制御系を併
用する場合が多い。レーザ光走査制御系は、ミラーを用
いてレーザ光を走査するので高速にレーザ光を走査をで
きるが、ビームスキャナやレーザ光を集光、光路修正に
用いるレンズ特性のため非線形なビーム位置決め誤差が
発生する。また、ビームスキャナやレンズの取り付け誤
差でもレーザ光の位置決め誤差が発生する。また、被加
工物は前記テーブル制御系上に設置され、レーザ加工さ
れるので、前記のレーザ光の位置決め誤差以外に被加工
物の取り付け誤差により、加工誤差を発生する。従来、
このようなレーザ加工装置では、校正用被加工物にレー
ザ加工を行い、テレビカメラ等を用いた外部計測系によ
り前記レーザ加工位置を計測し、レーザ光の位置決め誤
差を補正する特開平３ー３５８９２号公報に記載された
レーザ加工装置のようなものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ加工装置
は、レーザ光走査系によるレーザ光の位置決め誤差を補
正することは可能であるが、ＸＹテーブル上に設置され
る被加工物の取り付け誤差によって発生するレーザ光の
位置決め誤差を補正する機能がない。そのため、従来の
レーザ加工装置は、被加工物をＸＹテーブル上に正確を
位置合わせして取り付ける必要があり、被加工物を高精
度に固定できる治具を用いなければならずコスト高とな
る。また、前記のような治具を用いても、治具の熱変形
や被加工物の変形により、取り付け誤差が発生し、高精
度なレーザ加工ができないという問題点があった。

【０００４】本発明は、上述のような課題を解決するた
めになされたもので、複雑な操作を必要とせず、高精度
なレーザ加工ができるレーザ加工装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ加工
装置においては、レーザ光を前記被加工物に照射するレ
ーザ発振部と、前記レーザ発振部で照射されるレーザ光
の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を走査するレー
ザ光走査部と、前記レーザ光走査部の位置指令を生成す
るレーザ光位置指令部と、前記位置指令を入力し、被加
工物の位置誤差を補正する第１の補正位置指令を出力す
る第１の被加工物補正部と、前記第１の補正位置指令を
入力し、レーザ光走査部の位置誤差を補正する第２の補
正位置指令を出力するレーザ光走査補正部と、前記第２
の補正位置指令を前記レーザ光走査部に入力してレーザ
光の照射位置を走査するものである。

【０００６】また、レーザ発振部から照射されるレーザ
光の被加工物への照射位置を被加工物の位置を変化させ
て制御する被加工物位置制御部と、前記被加工物位置制
御部の位置指令を生成する被加工物位置指令部と、前記
被加工物位置指令部からの位置指令を入力し、前記被加
工物の位置誤差を補正する第３の補正位置指令を出力す
る第２の被加工物補正部と、前記第３の補正位置指令を
前記被加工物位置制御部に入力して被加工物への照射位
置を制御するものである。

【０００７】また、被加工物の特徴位置を計測して出力
する特徴位置計測部を備え、前記特徴位置計測部の出力
を前記第１の被加工物補正部に入力して前記第１の補正
位置指令を出力するものである。

【０００８】また、被加工物の特徴位置を計測して出力
する特徴位置計測部を備え、前記特徴位置計測部の出力
を前記第２の被加工物補正部に入力して前記第３の補正
位置指令を出力するものである。

【０００９】また、レーザ光を用いて被加工物を加工す
るレーザ加工装置において、レーザ光を前記被加工物に
照射するレーザ発振部と、前記被加工物の特徴位置を計
測して出力する特徴位置計測部と、前記被加工物に前記
レーザ発振部からレーザ光を照射して作成したレーザ加
工痕の位置情報を用いて前記計測情報の誤差を補正する
計測誤差補正部を備えたものである。

【００１０】また、レーザ発振部で照射されるレーザ光
の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を走査するレー
ザ光走査部と、前記レーザ光走査部の位置指令を生成す
るレーザ光位置指令部を備え、前記レーザ加工痕は前記
レーザ光走査部を走査領域の中心点付近で位置決めをし
て作成したものを用いるものである。この発明に係るレ
ーザ加工装置は、レーザ光走査部の走査が静止したこと
を判断するレーザ光走査静止判断部を備え、前記レーザ
光走査静止判断部の出力に基づいて前記レーザ発振部に
レーザ発振指令を制御するものである。

【００１１】また、レーザ光走査静止判断部は、前記レ
ーザ光走査部の移動距離情報と、前記レーザ光走査部の
移動距離と静止時間との関係を示したデータと、前記静
止時間を計測するタイマを用いて判断結果を出力するも
のである。

【００１２】また、レーザ発振部がレーザ光を照射し終
わったことを判断するレーザ光発振終了判断部を備え、
前記レーザ光発振終了判断部の出力に基づいて前記レー
ザ光位置指令部の位置指令を制御するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその発明の実施の
形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。 実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１に係るレー
ザ加工装置を示すブロック図である。図において、１は
本レーザ加工装置のレーザ機械制御部、２はガルバノビ
ームスキャナ（以下、スキャナと略す）やミラー、レン
ズ等から構成されるレーザ光を走査するレーザ光走査
部、３はレーザ発振器部、４はテレビカメラ等を用いて
被加工物の特徴点の位置を計測する特徴位置計測部、５
は被加工物を設置し位置決め制御するＸＹテーブル等か
らなる被加工物位置制御部、１０は本レーザ加工装置を
統括して制御するシステム制御部、１１はプログラムを
解読してプログラムに従って処理を行い指令値を出力す
るメイン制御部、１２はメイン制御部１１からレーザ光
走査部２の位置指令を入力記憶し、処理周期に応じて位
置指令を出力するレーザ光位置指令部、１３は前記レー
ザ光位置指令部から前記位置指令を入力し、被加工物の
取り付け誤差を補正する第１の補正位置指令を出力する
第１の被加工物補正部、１４は前記第１の補正位置指令
を入力し、レーザ光走査部の取り付け誤差や光学特性に
よる非線形特性を補正する第２の補正位置指令を出力す
るレーザ光走査補正部である。前記第２の補正位置指令
はレーザ走査部２に入力される。１５はメイン処理部か
らのレーザ発振部３の制御指令を入力記憶し、レーザ発
振部３にレーザ発振のトリガ信号を出力するレーザ発振
指令部である。１６は特徴位置計測部４から計測データ
を入力し処理する計測処理部である。前記計測情報はメ
イン処理部１１に出力される。１７は被加工物位置指令
部であり、メイン制御部１１から被加工物位置制御部５
の位置指令を入力記憶し、処理周期に応じて位置指令を
出力する。１８は前記位置指令を入力し前記被加工物の
取り付け誤差を補正する第３の補正位置指令を出力する
第２の被加工物補正部である。前記第３の補正位置指令
は、被加工物位置補正部５に入力される。上記システム
制御部１０は、１つあるいは複数のＣＰＵ（中央処理装
置）、メモリ、入出力インターフェイス等で構成される
コンピュータシステムから成る。

【００１４】図２は本発明の実施の形態１に係るレーザ
機械制御部を示す図である。図において、２０はＸＹテ
ーブル、２１はＸＹテーブル２０のＸ軸を駆動するモー
タ、２２はＸ軸のテーブルの位置を計測するエンコー
ダ、２３はＹ軸テーブルを駆動するモータ、２４はＹ軸
のテーブル位置を計測するエンコーダ、２５は被加工
物、２６は被加工物２５を設置するＸＹテーブル面、２
７はレーザ加工痕、２８は被加工物２５の位置合わせに
用いる基準点である。前記基準点２８は通常、被加工物
２５を作成するときに被加工物２５上に取り付けられて
いる。２９はＸＹテーブル２０の位置制御を行うテーブ
ル制御装置であり、位置制御演算を行いモータ２１、２
３を駆動する。テーブル制御装置２９は前記第２の被加
工物補正部の前記第３の補正位置指令を入力し、前記位
置制御演算を行う。３０はレーザ光、３１はレーザ発振
器、３２はレーザ発振器を制御する発振器制御部であ
る。前記発振器制御部は前記レーザ発振指令部１６から
発振指令を入力し指令に応じてレーザ光３０を照射する
ように働く。３３はレーザ光３０を反射するベンドミラ
ー、３４はＸ軸方向にレーザ光を走査するガルバノメー
タビームスキャナ（スキャナと略す）、３５はＸ軸のミ
ラー、３６はＹ軸方向にレーザ光を走査するスキャナ、
３７はＹ軸のミラー、３８はレーザ光を集光、光路補正
を行うレンズ、３９はスキャナ３４、３６の位置制御を
行うスキャナ制御装置である。前記スキャナ制御装置３
８は前記レーザ光走査補正部１４の第２の補正位置指令
を入力し、レーザ光の走査、位置決め動作を行う。４０
はテレビカメラ、４１はテレビカメラ４０で計測した画
像情報をパターンマッチング等の方法を用いて処理し、
画像中に含まれる特徴形状の２次元座標値を出力する画
像処理装置であり、ここでは被加工物２５上の前記レー
ザ加工痕２７や前記基準点２８の２次元座標を出力す
る。前記画像処理装置４１の出力は前記計測情報処理部
１６へ出力される。４３はレーザ光３０の稼働範囲であ
るレーザ走査領域である。レーザ光走査部２は、スキャ
ナ３４、３６、ミラー３５、３７、レンズ３８、ベンド
ミラー３３、スキャナ制御装置３９の構成からなる。レ
ーザ発振部３はレーザ発振器３１および発振器制御部３
２の構成からなる。特徴位置計測部４はテレビカメラ１
８および画像処理装置１９の構成からなる。また、被加
工物位置制御部５はＸＹテーブル２０、モータ２１、２
３、エンコーダ２２、２４、ＸＹテーブル面２６、テー
ブル制御装置２９の構成からなる。

【００１５】次に本実施の形態１に係るレーザ加工装置
のレーザ光走査補正部の動作について説明する。レーザ
光走査部２は、スキャナ３４、３６の回転角を制御しＸ
Ｙテーブル面２６上にレーザ光３０を走査、位置決めす
るように働くが、通常、スキャナ、ミラー、レンズ等の
光学要素の取り付け誤差や非線形特性のために光学的誤
差が発生し（以下、レーザ光走査誤差と称す）、レーザ
光３０の照射位置誤差が発生する。このレーザ光走査誤
差を補正するために、前記レーザ光走査補正部１４は第
２の補正位置指令を出力し、前記光学要素誤差を除去す
る。レーザ光走査補正部１４の補正動作は、レーザ光走
査部２に入力される位置指令Xsc、Yscと、前記位置指令
でレーザ光３０を照射したときの被加工物２５上のレー
ザ加工痕２７の位置Xw、Ywの対応関係から補正量を求め
る。前記Xsc、YscとXw、Ywの対応関係は、対応データ表
や座標変換式で表現され、これらによって補正量を計算
して行う。なお、前記加工痕２７の位置は前記特徴位置
計測部４で計測される。

【００１６】次に、第１および第２の被加工物補正部１
３、１８の補正動作について説明する。レーザ光走査部
２が指令通りにレーザ光３０を制御し、ＸＹテーブル面
２６上に正確に照射されたとしても、被加工物２５がＸ
Ｙテーブル面２６の設置位置に正確に取り付けられてい
なければ加工誤差を発生する。そこで、第１の被加工物
補正部１３は、被加工物２５の取り付け誤差を補正する
ため、レーザ光位置指令部１２から入力した位置指令を
前記被加工物２５の取り付け誤差に応じて座標変換して
補正する。前記座標変換するためには被加工物２５にあ
らかじめ設置されている複数の基準点２８の位置を特徴
位置計測部４で計測する。前記基準点２８の計測した位
置をXm、Ymとし、被加工物２５がＸＹテーブル面２６に
正確に取り付けられた場合の前記基準点２８の位置をX
b、Ybとすると、以下の座標変換式を用いてこれらの関
係をあらわすことができる。 Xm=Pw1・Xb + Pw2・Yb + Pw3 （１） Ym=Pw4・Xb + Pw5・Yb + Pw6 （２） ただし、Pw1、Pw2、Pw3、Pw4、Pw5、Pw6はパラメータで
ある。前記パラメータは基準点２８を被加工物２５上に
３点以上設け、特徴点位置計測部４によって計測するこ
とで求められる。そこで、第１の被加工物補正部１３の
座標変換は、式１、２を用いて以下の計算を行う。レー
ザ光位置指令部１２から入力される位置指令をXsr、Ｙs
r、出力をXsr1、Ｙsr1とすると、 Xsr1 = Pw1・Xsr + Pw2・Ysr + Pw3 （３） Ysr1 = Pw4・Xsr + Pw5・Ysr + Pw6 （４） となる。

【００１７】また、第２の被加工物補正部１８は、同様
に前記被加工物２５の取り付け誤差を補正するため被加
工物位置指令部１７から出力される位置指令を座標変換
して第３の補正位置指令を作成する。第２の被加工物補
正部１８の補正計算式は、被加工物位置指令部１７から
出力される位置指令をX tr、Y trとし、座標変換した第
３の補正位置指令をX tr1、Y tr1とすると以下の計算が
行われる。 Xtr1 = Pw1・Xtr + Pw2・Ytr + Pw3 （５） Ytr1 = Pw4・Xtr + Pw5・Ytr + Pw6 （６） 前記の式３、４、５、６は被加工物２５に取り付け誤差
があった場合に、レーザ光走査部２か、被加工物位置制
御部５かどちらか一方の動作で補正しようとするもので
あるが、第１および第２の被加工物補正部１３、１８を
同時に作動させる場合もある。

【００１８】以下に前記第１および第２の被加工物補正
部１３、１８を同時に作動させる場合の補正について説
明する。今、被加工物位置制御部５とレーザ光走査部２
の特質を比較すると、被加工物位置制御部５はストロー
クが長く、レーザ光走査部２はストロークが短いが高速
にレーザ光を制御できるという特徴がある。そこでスト
ロークの長い被加工物位置制御部５にオフセット分も含
んだ座標変換式を用いるとレーザ光走査部のオフセット
は０になり、有利な加工ができる。前記第２の被加工物
補正部の座標変換式は、式７、８で表させ、 Xtr1 = Pw1・Xtr + Pw2・Ytr + Pw3 （７） Ytr1 = Pw4・Xtr + Pw5・Ytr + Pw6 （８） となるが、前記第２の被加工物補正部の座標変換式は式
３、４、５、６より、 Xsr1 = Pw1（Xsr −Xtr）+ Pw2（Ysr −Ytr） （９） Ysr1 = Pw4（Xsr −Xtr）+ Pw5（Ysr −Ytr） （１０） となる。なお、式７、８、９、１０のパラメータPw1、P
w2、Pw3、Pw4、Pw5、Pw6は図２の被加工物２５上の基準
点２８を３点以上持っており、前記基準点２８を前記特
徴位置計測部４で位置計測することで求めることができ
る。なお、式１〜１０の座標変換式は、６個のパラメー
タPw1、Pw2、Pw3、Pw4、Pw5、Pw6を用いる方法である
が、被加工物の取り付け誤差が、オフセットと回転ずれ
の場合はPw4=-Pw2、Pw5=Pw1となり、被加工物２５の基
準点は２点以上必要となる。

【００１９】図１のシステム制御部１０の動作を図３に
従って説明する。図３は本発明の実施の形態１に係るシ
ステム制御部の動作を示すフローチャートである。ステ
ップＳ１では特徴位置計測部４の計測情報と被加工物位
置制御部５の位置情報を入力して前記基準点２８の位置
を計算する。ステップＳ２では前記基準点２８の位置計
測値から第１の被加工物補正部１３と、第２の被加工物
補正部１８の前記パラメータを計算する。ステップＳ３
では、加工プログラムを読み出し、レーザ光走査部２の
位置指令と被加工物位置制御部５の位置指令を求める。
ステップＳ４では、前記位置指令を第１および第２の被
加工物補正部１３、１８の補正演算を行い、前記第１の
補正位置指令と第３の補正位置指令を計算する。ステッ
プＳ５では、前記第１の補正位置指令をレーザ光走査補
正部の補正演算を行い、前記第２の補正位置指令を計算
する。ステップＳ６では、前記第２の補正位置指令をレ
ーザ光走査部２に出力し、前記第３の補正位置指令は被
加工物位置制御部５に出力される。ステップＳ７では、
レーザ発振指令をレーザ発振器部にレーザ発振トリガ信
号を出力し、被加工物２５の指令位置を加工する。以上
のように第１と第２の被加工物補正部１３、１８とレー
ザ光走査補正部１４があるので、被加工物に取り付け誤
差があっても良好なレーザ加工が実現できる。

【００２０】実施の形態２．図４は本発明の実施の形態
２に係るシステム制御部のブロック図である。図におい
て、１〜１８は実施の形態１を示す図１の構成と同じで
ある。６０は本レーザ加工装置を統括して制御するシス
テム制御部、６１はプログラムを解読し、プログラムに
従って処理を行い指令値を出力するメイン制御部、６２
は特徴位置計測部４から得られる計測情報を補正する計
測誤差補正部である。システム制御部６０が図１のシス
テム制御部１０と異なるのは、計測誤差補正部６２を備
える点とメイン制御部６１の処理内容が図１メイン制御
部１１の処理内容と一部異なる点である。メイン制御部
６１が前記メイン制御部１１と異なる点は計測誤差補正
部６２に入力する補正データを作成する処理を行ってい
る点が異なる。図５は本発明の実施の形態２に係るテレ
ビカメラに取付け誤差がある場合を示す図であり、詳し
くは、特徴位置計測部４に用いられる図２のテレビカメ
ラ４０に取り付け誤差がある場合を示している。図にお
いて、７０はテレビカメラ４０が正確に取り付けられて
いる場合の特徴位置計測部４の計測領域、７１はテレビ
カメラ４０に取り付け誤差がある場合の計測領域であ
る。図６は本発明の実施の形態２に係るシステム制御部
の計測誤差補正部の計測補正用パラメータを求める動作
を示すフローチャートである。

【００２１】次に、動作について説明する。図５のよう
に、計測領域が７０である場合が、テレビカメラ４０が
正確に取り付けられている場合とすると、テレビカメラ
４０に取り付け誤差があると計測領域が７１となり、特
徴位置計測部４は計測誤差を発生する。この計測誤差を
補正するには、計測領域７１から７０への座標変換を行
えばよい。たとえば、テレビカメラ４０が正確に取り付
けられている場合の特徴位置計測部４の出力がXv1、Yv1
とし、テレビカメラ４０に取り付け誤差がある場合の特
徴位置計測部４の出力をXv、Yvとすると、例えば、以下
のような座標変換式で関係づけられる。 Xv1=Pv1・Xv + Pv1・Yv + Pv3 （１１） Yv1=Pv4・Xv + Pv5・Yv + Pv6 （１２） ここで、Pv1、Pv2、Pv3、Pv4、Pv5、Pv6は計測補正用の
パラメータである。計測誤差補正部では式１１、１２の
計算が行われ、特徴位置計測部４の計測情報が補正され
る。前記計測誤差補正用パラメータは特徴位置計測部４
を用いてＸＹテーブル座標上の既知の位置を３点以上計
測させることで求められる。本実施の形態２では、前記
既知の位置はＸＹテーブル上に設置されている被加工物
２５上に作成する校正用レーザ加工痕を用いる。

【００２２】前記計測補正用パラメータを求める動作に
ついて、図６に従って説明する。Ｓ１０では、レーザ光
３０がレーザ光走査領域４２の中心位置に照射されるよ
うに図２のレーザ光走査部２のスキャナ１２、１４の位
置決めを行い、被加工物２５上にレーザ光３０を照射し
前記校正用加工痕を作成する。前記中心位置を用いるの
は、レンズ３８のレンズ歪みの影響がもっとも小さくレ
ーザ加工痕の形状も点形状に最も近くなり特徴位置計測
部４の計測精度が高くなるからである。Ｓ１１では、被
加工物位置制御部５を移動させ、前記校正用レーザ加工
痕をテレビカメラ４０の視野内に移動し、前記視野内で
異なる３点の位置を特徴位置計測部４で計測する。Ｓ１
２では、特徴位置計測部４の前記視野内の３点の位置計
測情報と、テレビカメラが正しく取り付けられていた場
合の前記３点の位置情報から計測誤差補正部６２で用い
る計測誤差補正用パラメータを計算し、計測誤差補正部
６２の補正計算に用いる。上述のように、レーザ加工痕
を用いて特徴位置計測部の取り付け誤差の校正を行うの
で、新たに校正用のマークを作成したりする手間が省
け、高精度な計測が可能となり、ひいてはレーザ加工の
高精度化が実現できる。

【００２３】なお、レーザ光走査領域４２の中心位置に
複数個の校正用レーザ加工痕を作成するとさらに高速に
計測誤差補正部６２の前記計測補正用のパラメータが求
められることはいうまでもない。

【００２４】実施の形態３．図７は本発明のの実施の形
態３に係るレーザ光走査部のレーザ加工装置を説明する
ための図である。図において、１〜１８は実施の形態１
を示す図１の構成と同じである。８０は本レーザ加工装
置を統括して制御するシステム制御部、８１はプログラ
ムを解読し、プログラムに従って処理を行い指令値を出
力するメイン制御部、８２はレーザ光走査部２の移動距
離と静止時間の関係が記述されているデータ表、８３は
レーザ光走査部２が静止したかどうかを判断するレーザ
光走査静止判断部、８４はレーザ光走査静止判断部８３
のタイマ、８５はレーザ発振部３のレーザ光の発振が終
了したかどうかを判断するレーザ発振終了判断部、８６
は前記レーザ発振終了判断部８５のタイマである。シス
テム制御部８０は、図１のシステム制御部１０と異なる
ところは、前記８２〜８５の処理部と、図１のメイン制
御部１１がメイン制御部８１に変更されている点であ
る。メイン制御部８１は図１のメイン制御部の処理内容
に加えて、レーザ光走査静止判断部８３、レーザ発振終
了判断部８５の判断結果を用いて位置指令の出力、レー
ザ発振指令の出力を行う。図８は本発明の実施の形態３
に係るレーザ光走査部の位置指令に対する時間応答の様
子を示す図である。図８（ａ）は移動距離が短いD1の場
合であり、このときの静止時間はTs1 である。図８
（ｂ）は移動距離が長いD2の場合であり、このときの静
止時間はTs2 である。図９は本発明の実施の形態３に係
るデータを説明するための図であり、各移動距離に対す
る静止時間をあらかじめ測定しておく。なお、このデー
タはレーザ光走査部２の移動速度をスキャナ３４、３６
の最高速度で移動した場合の静止時間で計測する。図１
０は本発明の実施の形態３に係るレーザ出力の時間応答
を示す図であり、レーザ発振部３にレーザ発振指令が入
力されたときを示している。なお、レーザ光発振時間は
Tbである。図１１は本発明の実施の形態３に係るレーザ
加工装置の動作を表すフローチャートである。

【００２５】次に動作について説明する。プリント配線
板等の穴あけ加工を行う場合、多数のランダムに並んだ
穴位置にレーザ光走査部２を位置決めしてレーザ加工を
行う。このようなレーザ加工ではレーザ光走査部２が静
止している状態でレーザ加工を行わないとレーザ光が指
令位置に照射される加工精度が劣化するという問題が生
じる。また、レーザ発振部３がレーザ光を照射している
状態で、レーザ光走査部２を移動させると、同様にレー
ザ加工精度が悪くなる。そこで、本実施の形態３のレー
ザ加工装置では高精度な加工を実現するために、図７の
ようにレーザ光走査静止判断部８３とレーザ光発振終了
判断部８５を用いる構成をとる。図８のレーザ光走査部
２の静止時間はレーザ光走査部２が指令位置に達する時
間と目標位置に達してからの振動の整定時間の和とな
る。前記レーザ光走査静止判断部８３は、指令位置の移
動距離により前記静止時間を推定する。前記移動距離と
静止時間の関係はあらかじめ計測して図９のごとくデー
タ表を持っているので前記推定はテーブルルックアップ
方式で簡単に求められる。また、レーザ光走査静止判断
部８３はタイマ８４をもっているので、前記レーザ走査
部の静止したか否かを判断することができる。判断結果
は、メイン処理部８１に出力する。また、前記レーザ光
発振終了判断部８５は、発振図１０のレーザ発振時間も
通常レーザ加工条件で変化するので、加工条件（レーザ
ピーク出力とレーザパルス幅等）ごとに前記レーザ発振
時間も計測してデータ表として持つ。ただ、本実施の形
態３ではレーザ発振部の加工条件を変化させないので前
記レーザ発振時間はTb１つの値を持つ。

【００２６】図１１のフローチャートを用いて複数の穴
加工を行う場合の本レーザ加工装置の動作について説明
する。ステップＳ１、ステップＳ２は実施の形態１の図
３と同じ処理を行う。ステップＳ２０は加工プログラム
より被加工物位置制御部１７の位置指令を読み込み、被
加工物位置指令部１７に格納する、ステップＳ２１は第
２の被加工物補正部１８の補正計算を行う。ステップＳ
２２では第３の補正位置指令を被加工物位置制御部５に
出力し、被加工物位置制御部の位置決め動作を行う。ス
テップＳ２３では加工プログラムからレーザ光走査部２
の位置指令を読みだし、レーザ光位置指令部１２に格納
する。ステップＳ２４では前記位置指令から前記時間を
求める処理を行う。レーザ光走査静止判断部では、レー
ザ光走査静止時間を求めるために以下の処理を行う。前
記位置指令をXc、Ycとし、前回にレーザ光位置指令部１
２に格納された位置指令をXcd、Ycdとすると、以下の計
算により移動距離Dcを求める。 Dx= ｜Xc - Xcd｜ （１３） Dy= ｜Yc - Ycd｜ （１４） 求める移動距離Dcは、前記Dx、Dyの値の大きい方を選
ぶ。

【００２７】次に、前記Ｄc とデータ表８２を用いて直
線補間式によりレーザ光走査静止時間を求める。例え
ば、前記Ｄc が図９のデータ表で、D1 ＜Ｄc＜D2 の範
囲ならば、求めるレーザ光走査静止時間Ｔs は下式で求
められる。 Ｔs = Ｄc・ (Ts2 - Ts1 ) / (Ｄ2 - D1 ) （１５） ステップＳ２５ではレーザ位置指令部１７の位置指令か
ら第１の被加工物補正部１８の補正計算を行い、第１の
補正位置指令を求める。また、前記第１の補正位置指令
からレーザ光走査補正部１４の補正計算を行い、第２の
補正位置指令を求める。ステップＳ２６では前記第２の
補正位置指令をレーザ光走査部２に出力する。ここでレ
ーザ光走査部２は第２の補正位置指令に従って位置制御
が開始される。ステップＳ２７では、前記レーザ光走査
静止判断部８３のタイマ８４が起動され時間計測が開始
される。ステップＳ２８はレーザ光走査部２の静止判断
を行う処理で、前記タイマ８４の時間計測値が前記光走
査静止時間Ｔs より小さければ前記レーザ光走査部は静
止していないと判断しＮへ、大きければ静止が完了した
と判断しＹへ分岐する。ステップＳ２９ではレーザ発振
指令部１５からレーザ発振部３にレーザ発振指令である
トリガ信号を出力する。ステップ３０では前記トリガ信
号を入力してレーザ発振終了判断部８５のタイマ８６が
起動され時間計測が開始する。ステップＳ３１では、レ
ーザ発振部３の発振終了判断を行う処理で、前記タイマ
８６の時間計測値が前記レーザ光発振時間Tbより小さけ
れば前記レーザ発振は終了してしていないと判断しＮ
へ、大きければ前記レーザ発振は終了したと判断しＹへ
分岐する。Ｓ３２では加工終了か否かを判断する。加工
終了でない場合はＹに分岐しステップＳ２２の処理に戻
り、次の穴加工を行う。加工終了なら、処理を終わる。
上述のように動作するのでレーザ光走査部２が確実に静
止している状態でレーザ光が発振されるので、加工誤差
の少ないレーザ加工が実現できる。また、レーザ発振部
のレーザ発振が確実に停止してから、レーザ光走査部が
移動するので加工誤差の少ないレーザ加工が実現でき
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。

【００２９】被加工物の位置誤差を補正する第１の被加
工物補正部と、レーザ光走査補正部を備えているので、
被加工物の取り付け誤差が大きい場合でも、高精度なレ
ーザ加工ができる。

【００３０】また、被加工物の位置誤差を補正する第２
の被加工物補正部を備えているので、被加工物の取り付
け誤差が大きい場合でも、高精度なレーザ加工ができ
る。

【００３１】また、第１の被加工物補正部は特徴位置計
測部で被加工物の特徴位置を計測した結果を用いて補正
を行うので、被加工物の取り付け誤差が大きい場合で
も、高精度なレーザ加工ができる。

【００３２】また、第２の被加工物補正部は特徴位置計
測部で被加工物の特徴位置を計測した結果を用いて補正
を行うので、被加工物の取り付け誤差が大きい場合で
も、高精度なレーザ加工ができる。

【００３３】また、特徴位置計測部に取り付け誤差があ
ってもレーザ加工痕の位置情報を用いて計測情報の誤差
を補正する計測誤差補正部を備えているので、被加工物
の取り付け誤差が大きい場合でも高精度なレーザ加工が
できる。

【００３４】また、特徴位置計測部に取り付け誤差があ
っても、レーザ光走査部の走査領域の中心点付近で位置
決めをして作成したレーザ加工痕の位置情報を用いて計
測情報の誤差を補正する計測誤差補正部を備えているの
で、被加工物の取り付け誤差が大きい場合でも高精度な
レーザ加工ができる。

【００３５】また、レーザ光走査静止判断部の出力に基
づいてレーザ発振指令を出力するので、レーザ光走査部
が移動中にレーザ加工されることがなく、高精度なレー
ザ加工ができる。

【００３６】また、レーザ光走査部の移動距離情報と、
レーザ光走査部の移動距離と静止時間との関係を示した
データと、タイマを用いてレーザ光走査部の静止判断を
行った結果を用いてレーザ発振指令を出力するので、レ
ーザ光走査部が移動中にレーザ加工されることがなく高
精度なレーザ加工ができる。

【００３７】また、レーザ発振部がレーザ光を照射し終
わったことを判断するレーザ光発振終了判断部を備え、
この出力に基づいてレーザ走査部の位置指令を出力する
ので、レーザ発振中にレーザ光走査が移動することがな
く、高精度なレーザ加工ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係るレーザ加工装置
を示すブロック図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係るレーザ機械制御
部を示す図である。

【図３】 本発明の実施の形態１に係るシステム制御部
の動作を示すフローチャートである。

【図４】 本発明の実施の形態２に係るシステム制御部
のブロック図である。

【図５】 本発明の実施の形態２に係るテレビカメラに
取付け誤差がある場合を示す図である。

【図６】 本発明の実施の形態２に係るシステム制御部
の計測誤差補正部の計測補正用パラメータを求める動作
を示すフローチャートである。

【図７】 本発明の実施の形態３に係るレーザ光走査部
のレーザ加工装置を説明するための図である。

【図８】 本発明の実施の形態３に係るレーザ光走査部
の位置指令に対する時間応答の様子を示す図である。

【図９】 本発明の実施の形態３に係るデータを説明す
るための図である。

【図１０】 本発明の実施の形態３に係るレーザ出力の
時間応答を示す図である。

【図１１】 本発明の実施の形態３に係るレーザ加工装
置の動作を表すフローチャートである。

【符号の説明】

２ レーザ光走査部、３ レーザ発振部、４ 特徴位置
計測部、５ 被加工物位置制御部、１２ レーザ光位置
指令部、１３ 第１の被加工物補正部、１４レーザ光走
査補正部、 １７ 被加工物位置指令部、１８ 第２の
被加工物補正部、 ２７レーザ加工痕、６２ 計測誤差
補正部、 ８３ レーザ光走査静止判断部、 ８２ テ
ータ表、８４ タイマ、８５ レーザ光発振終了判断
部、８６タイマ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を用いて被加工物を加工するレ
   ーザ加工装置において、レーザ光を前記被加工物に照射
   するレーザ発振部と、前記レーザ発振部で照射されるレ
   ーザ光の軌道を変化させてレーザ光の照射位置を走査す
   るレーザ光走査部と、前記レーザ光走査部の位置指令を
   生成するレーザ光位置指令部と、前記位置指令を入力
   し、被加工物の位置誤差を補正する第１の補正位置指令
   を出力する第１の被加工物補正部と、前記第１の補正位
   置指令を入力し、レーザ光走査部の位置誤差を補正する
   第２の補正位置指令を出力するレーザ光走査補正部と、
   前記第２の補正位置指令を前記レーザ光走査部に入力し
   てレーザ光の照射位置を走査することを特徴とするレー
   ザ加工装置。
2. 【請求項２】 レーザ発振部から照射されるレーザ光の
   被加工物への照射位置を被加工物の位置を変化させて制
   御する被加工物位置制御部と、前記被加工物位置制御部
   の位置指令を生成する被加工物位置指令部と、前記被加
   工物位置指令部からの位置指令を入力し、前記被加工物
   の位置誤差を補正する第３の補正位置指令を出力する第
   ２の被加工物補正部と、前記第３の補正位置指令を前記
   被加工物位置制御部に入力して被加工物への照射位置を
   制御することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装
   置。
3. 【請求項３】 被加工物の特徴位置を計測して出力する
   特徴位置計測部を備え、前記特徴位置計測部の出力を前
   記第１の被加工物補正部に入力して前記第１の補正位置
   指令を出力することを特徴とする請求項１記載のレーザ
   加工装置。
4. 【請求項４】 被加工物の特徴位置を計測して出力する
   特徴位置計測部を備え、前記特徴位置計測部の出力を前
   記第２の被加工物補正部に入力して前記第３の補正位置
   指令を出力することを特徴とする請求項２記載のレーザ
   加工装置。
5. 【請求項５】 レーザ光を用いて被加工物を加工するレ
   ーザ加工装置において、レーザ光を前記被加工物に照射
   するレーザ発振部と、前記被加工物の特徴位置を計測し
   て出力する特徴位置計測部と、前記被加工物に前記レー
   ザ発振部からレーザ光を照射して作成したレーザ加工痕
   の位置情報を用いて前記計測情報の誤差を補正する計測
   誤差補正部を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
6. 【請求項６】 レーザ発振部で照射されるレーザ光の軌
   道を変化させてレーザ光の照射位置を走査するレーザ光
   走査部と、前記レーザ光走査部の位置指令を生成するレ
   ーザ光位置指令部を備え、前記レーザ加工痕は前記レー
   ザ光走査部を走査領域の中心点付近で位置決めして作成
   したものを用いることを特徴とする請求項５記載のレー
   ザ加工装置。
7. 【請求項７】 レーザ光走査部の走査が静止したことを
   判断するレーザ光走査静止判断部を備え、前記レーザ光
   走査静止判断部の出力に基づいて前記レーザ発振部にレ
   ーザ発振指令を制御することを特徴とする請求項６記載
   のレーザ加工装置。
8. 【請求項８】 レーザ光走査静止判断部は、前記レーザ
   光走査部の移動距離情報と、前記レーザ光走査部の移動
   距離と静止時間との関係を示したデータと、前記静止時
   間を計測するタイマを用いて判断結果を出力することを
   特徴とする請求項７記載のレーザ加工装置。
9. 【請求項９】 レーザ発振部がレーザ光を照射し終わっ
   たことを判断するレーザ光発振終了判断部を備え、前記
   レーザ光発振終了判断部の出力に基づいて前記レーザ光
   位置指令部の位置指令を制御することを特徴とする請求
   項１記載のレーザ加工装置。