JPS61229488A - レ−ザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は加工速度に応じたレーザ光を出力するレーザ加
工装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図は従来のレーザ加韮装置のブロック構成図である
。第３図において、（１）はレーザ発振器、（２）はレ
ーザ発振器（１）から出力されるレーザ光、（３）はレ
ーザ光（２）を集光するための反射＠！　（４）及びレ
ンズ（５）などを備えた光学系、（６）は光学系（３）
Ｋよって集光されたレーザ光が照射される加工物、（７
）は加工物（６）が載置される加工テーブル、（８）は
加工物（６）罠照射されるレーザ光（２）に直交するＸ
Ｙ平面のＸ軸方向に加工テーブル（７）を駆動して加工
物（６）を移動させる駆動モータ、（９）はＸＹ平面の
Ｙ軸方向に加工テーブル（７）を駆動して加工物（６）
を移動させる駆動モータ、ＱＯは駆動モータ（８）の回
転数を検出するタコジェネレータ、（１１）は駆動モー
タ（９）の回転数を検出するタコジェネレータ、（６）
はレーザ発振器（１）、駆動モータ（８）及び（９）な
どを制御する制御盤、（２）及びａ４は制御盤（６）と
駆動モータ（８）　、　（９）及び制御盤υとレーザ発
振器をそれぞれ接続するケーブルである。

制御盤いはレーザ発振器（１）を制御するレーザ光制御
回路、駆動モータ（８）　、　（９）を制御するモータ
制御回路及びシーケンサが内蔵されている（図示せず）
。レーザ光制御回路はレーザ光（２）のオンオフ制御、
レーザ光（２）の出力制御及びパルス条件の制御などを
行なうもので、これらの制御信号をケーブル収◆を介し
てレーザ発振器（１）に出力する。また、モータ制御回
路は加工形状に応じて駆動モータ（８）。

（９）を駆動して加工物（６）をＸＹ平面の任意の位置
に移動させるもので、駆動モータ（８）　Ｉ　（９）の
制御信号をケーブル（至）を介して出力する。また、シ
ーケンサは予め設定された順序に従ってレーザ光制御回
路及びモータ制御回路を制御するう 次に従来のレーザ加工装置の動作例について説明する。

まず、制御盤（２）がレーザ光（２）をオンにするとと
もに出力及びパルス条件を定めた制御信号なレーザ発振
器（１）に出力すると、レーザ光（２）が加工物（６ン
上に照射される。一定時間後、レーザ光（２）Ｋよって
加工物（６）に穴があくと、駆動モータ（８）。

（９）に駆動信号が出力され、加工ステージ（７）上の
加工物（６）が一定の移動速度で移動し、切断される。

切断が終了するとレーザ光（２）をオフにする制御信号
が出力される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、従来のレーザ加工装置はシーケンス制御、レ
ーザ発振器（１）の制御及び加工テーブル（７）の制御
を行なっていたが、加工テーブル（７）の状態を検出し
てレーザ発振器（１）の制御を行なう機能、又はレーザ
発振器（１）の状態を検出して加工テーブル（７）の制
御を行なう機能を備えていなかった。

しかし、移動開始時及び移動終了時における加工物（６
）の移動速度は一定でない。即ち、加工物（６）の移動
速度は第４図に示すように移動開始から一定時間Ｔ、の
間に除々に増加し、移動終了から一定時間Ｔ２の間に除
々に減少し、一定時間Ｔ、の間だけ一定である。このた
め、レーザ光（２）による加工物（６）の切断面は、第
５図に示すように、加工方向Ａに対する切断幅Ｂが異な
ってしまう。即ち移動開始時及び移動終了時における切
断幅が広がってしまい、精密加工ができないという問題
があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
加工物の切断幅が均一になるレーザ１ｎ工装置を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明ではレーザ発振器と、レーザ発振器から
出力されるレーザ光を加工物に照射する光学系と、レー
ザ光に対して加工物を所定の移動速度で２次元移動する
駆動手段と、加工物の移動速度を算出し、算出した移動
速度に対応する大きさの電圧を出力する速度演算回路と
、速度演算回路の出力電圧に対応する周波数のパルス信
号を出力する第１の電圧−周波数変換回路と、加工物の
厚さ及び材質に応じて、レーザ光の加工物への照射時間
を設定し、この設定した照射時間に対応する大きさの電
圧を出力するパルス幅調整器の出力電圧に対応する周波
数のパルス信号を出力する第２の電圧−周波数変換回路
と、第１の電圧−周波数変換回路が出力するパルス信号
によりハイレベルの状態となり、第２の電圧−周波数変
換回路が出力するパルス信号によりローペルの状態とな
る信号を出力するフリップフロップと、フリップフロッ
プの出力信号に基づいて、レーザ発振器から出力される
レーザ光をオンオフ制御するレーザ光制御回路とからレ
ーザ加工装置を構成する。

〔作用〕

上記構成のレーザ加工装置は、レーザ発振器が光学系を
介して加工物にレーザ光を照射する。駆動手段が加工形
状に応じて加工物を所定の移動速度で移動させる。この
とき、速度演算回路が加工物の移動速度に対応する大き
さの電圧を出力し、第１の電圧−周波数変換回路がこの
出力電圧に対応する周波数のパルス信号を出力する。一
方、パルス幅調整器がレーザ光の加工物への照射時間に
対応する大きさの電圧を出力し、第２の電圧−周波数変
換回路がこの出力電圧に対応する周波数のパルス信号を
出力す°る。さらにフリップ７０ツブが第１の電圧−周
波数変換回路のパルス信号によりハイレベルの状態とな
り、第２の電圧−周波数変換回路のパルス信号によりロ
ーレベルの状態となる信号を出力し、レーザ光制御回路
がこの信号に基づいてレーザ発振器から出力されるレー
ザ光をオンオフ制御を行なう。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細忙説
明する。

第１図は本発明に係るレーザ加工装置のブロック構成図
である。第１図において、（１）〜α４は第３図の（１
）〜α→に対応する部分であり、その説明は省略する。

また、（至）はタフジェネレータα１．α埠、乗算回路
α峰、′（ロ）および平方根回路α日から構成された速
度演算回路、（イ）は速度演算回路（ト）の出力電圧に
対応する周波数のパルス信号を出力する第１の電圧／周
波数変換回路（以下、Ｖ／Ｆ変換回路という）、翰は加
工物（６）Ｋ照射するレーザ光（２）のパルス幅を設定
する可変抵抗器（パルス幅調整器）、（２）は可変抵抗
器−の出力電圧に対応する周波数のパルス信号を出力す
る第２のＶ　／　Ｆ変換回路、（２）はセットリセット
フリップフロップ（以下、Ｒ８−ＦＦという）、器はレ
ーザ光制御回路である。

乗算回路（２）はタコジェネレータα１が検出するステ
ージ（７）（加工物（６））のＸ軸方向の速度に対応す
る大きさの電圧信号ｖｘを二乗して、電圧信号ｖ−を出
力する。同様にして、乗算回路（ロ）はタコジェネレー
タが検出するステージ（７）のＹ軸方向の速度に対応す
る大きさの電圧信号Ｖｙを二乗して、電圧信号Ｖｙを出
力する。平方根回路Ｑ樟は電圧信号■ｔとＶｌｙとの和
の平方根である電圧信号Ｖｒ（＝　Ｉ（りＴＮＶ）を出
力する。従って、この電圧信号Ｖｔは加工物（６）の実
際の移動速度に対応するものとなる。

第１のＶ／Ｆ変換回路（至）は平方根回路（２）が出力
する電圧信号Ｖｒに対応する周波数Ｆｔのパルス信号Ｓ
ｔを出力する。

ところで、前述したように従来は加工物（６）が一定の
移動速度で移動することを条件として、連続的なレーザ
光（２）の照射により加工物（６）を加工していた。し
かし、加工物（６）の移動開始時又は移動終了時には加
工物（６）が一定の移動速度で移動しないので、加工物
（６）により多くのレーザ光（２）のエネルギーが注が
れ、加工物（６）の切断幅が広がる。そこで、本発明に
おいては、加工物（６）の移動開始時又は移動終了時に
は加工物（６）に断続的にレーザ光（２）を照射し、切
断幅を一定にするウレーザ光（２）のビーム径をφ（ｍ
ｍ〕、加工物（６）の移動速度を■［朋／ｓｅｅ］とし
たとき、加工物（６）に加えるべきレーザ光（２）の周
期Ｔｔ〔秒〕はＴｒ；２Ｖ／φ　になる。即ち、レーザ
光（２）の−周期Ｔｆ（秒〕間に加工物（６）がレーザ
光（２）のビーム径のほぼ半分（φ／２（ｗ））程度移
動するようＫすれば、レーザ光（２）を加工物（６）に
断続的に照射しても、加工物（６）は連続的に加工され
ることになる。従って、加工物（６）の移動速度■に対
応する電圧信号ｖｆＫ対して、パルス信号Ｓｆの周波数
がＦｒ［：Ｈｍ〕（周期Ｔｆ（秒〕）となるようにする
。

可変抵抗器（イ）は加工物（６）の板厚及び材質により
定まり、前記断続的に照射されるレーザ光（２）の１パ
ルス当りの照射時間を調整するものである。

Ｖ／Ｆ変換回路（ロ）は、可変抵抗器−の出力電圧Ｖｔ
Ｋ対応する周波数Ｆｔを有するパルス信号Ｓｔに変換す
る。なお、パルス信号Ｓｔはパルス信号Ｓｔが出力され
てから一定時間、即ちレーザ光（２）の１パルス当りの
照射時間経過後に出力され、又パルス信号Ｓｔの周波数
Ｆｔが一定周波数以上になったときは出力されないよう
罠なっている。

がハイレベル″Ｈ”の状態ねなり、リセット端子（Ｒ）
に入力されるＶ　／　Ｆ変換回路（ロ）のパルス信号Ｓ
ｔザ光（２）のパルス条件を制御する。

次Ｋ、本発明に係るレーザ加工装置の動作について第２
図に示したタイミングチャートを参照しズ説明する。な
お、本実施例では説明のため加工物（６）の移動速度は
６段階に変化するものとする。

また、加工物（６）の厚さが一定であり、可変抵抗器−
の出力電圧Ｖ　ｔ、は一定とする（第２図Φ）参照）。

まず、加工物（６）の移動開始直後であって、加工物（
６）の移動速度が遅いときは、速度演算回路（ロ）の出
力電圧Ｖｔは低い電圧Ｖｒａである（第２図（ａ）参照
）。

出力電圧Ｖｔが低いときは、Ｖ／Ｆ変換回路（ロ）から
出力されるパルス信号Ｓｆの周期Ｔｔが長いので（第２
図（Ｃ）参照）、このパルス信号Ｓｆとパルス信号Ｓｆ
の出力から一定時間後にＶ／Ｆ変換回路（ハ）から出力
されるパルス信号Ｓｔ（第２図（ｄ）参照）Ｋよってパ
ルス幅が決定されるＲ８−ＦＦ（２）の出力信号ｖ−ｐ
の出力間隔は長い（第２図（ｅ）参照）。

従って、レーザ光制御回路（至）はレーザ発振器（１）
が長い周期で断続的にレーザ光（２）を出力するように
制御することになる。次いで、加工物（６）の移動速度
が少し速くなり、出力電圧Ｖｔが電圧Ｖｒｂになると、
パルス信号Ｓｔの周期が短かくなり、出力信号Ｖｐはパ
ルス幅が変わらずに、出力間隔が小さくなる（ハイレベ
ル”　Ｈ”である時間が少なくなる）。さらＫ、加工物
（６）の移動速度が速くなり、出力電圧Ｖｔが電圧Ｖｔ
ａになると、パルス信号Ｓｆの周期がさらに短かくなる
とともに、パルス信号Ｓｔが出力されなくなり（第２図
（ｄ）参照）、レーザ光制御回路（至）は連続的にレー
ザ光（２）が出力されるようにレーザ発振器（１）を制
御するうなお、本実施例では、モータ（８）　＃　（９
）の回転数の検出にタコジェネレータ（至）、Ｕを使用
したが、これは他の回転数検出器でもよい。

また、加工物（６）は必ずしもＸＹ平面を移動する必要
はなく、例えばＸＺ平面を移動するよ５１ＣＬ、Ｙ軸方
向からレーザ光（２）を照射するようＫしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、レーザ発振器と、
該レーザ発振器から出力されるレーザ光を加工物に照射
する光学系と、該レーザ光に対して該加工物を所定の移
動速度で２次元移動する駆動手段とから構成されるレー
ザ加工装置Ｋ、加工物の移動速度を算出し、算出した移
動速度に対応する大きさの電圧を出力する速度演算回路
と、速度演算回路の出力電圧に対応する周波数のパルス
信号を出力する第１の電圧−周波数変換回路と、加工物
の厚さ及び材質に応じて、レーザ光の加工物への照射時
間を設定し、設定した照射時間に対応する大きさの電圧
を出力するパルス幅調整器と、パルス幅調整器の出力電
圧に対応する周波数のパルス信号を出力する第２の電圧
−周波数変換回路と、第１の電圧−周波数変換回路が出
力するパルス信号によりハイレベルの状態となり、第２
の電圧−周波数変換回路が出力するパルス信号によりロ
ーレベルの状態となる信号を出力するフリップフロップ
と、フリップフロップの出力信号に基づいて、レーザ発
振器から出力されるレーザ光をオンオフ制御するレーザ
光制御回路とを備えることにより、加工物に照射される
レーザ光のエネルギーが加工速度によって変化し、結果
として単位時間忙単位面積に照射されるレーザ光のエネ
ルギーが等しくなり、加工物の切断幅が均一になる。

また、加工物の切断幅が均一になることにより、加工条
件を容易に決定でき、精度の高い加工ができることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザ加工装置のブロック構成図
、第２図は第１図に示したレーザ加工装置の動作を説明
するタイミングチャート、第３図は従来のレーザ加工装
置のブロック構成図、第４図は従来のレーザ加工装置の
動作説明図、第５図は従来のレーザ加工装置により形成
される切断面の説明図である。 図において、１はレーザ発振器、２はレーザ光３は光学
系、４は反射伊、５はレンズ、６は加工物、７は加工テ
ーブル、８，９は駆動モータ、１０．１１はタフジェネ
レータ、１２は制御盤、１３゜１４はケーブル、１５は
速度演算回路、１６．１７は乗算回路、１８は平方根回
路、１９．２１は電圧−周波数変換回路、２０は可変抵
抗器、２２はリセットセットフリップフロップ、２３は
レーザ光制御回路である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すもので
ある。 代理人　弁理士　木　村　三　朗 手続補正書（自発） 昭和６０年１２月１８日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ発振器と、該レーザ発振器から出力される
   レーザ光を加工物に照射する光学系と、該レーザ光に対
   して該加工物を所定の移動速度で２次元移動する駆動手
   段とを備えたレーザ加工装置において、前記加工物の移
   動速度を算出し、該算出した移動速度に対応する大きさ
   の電圧を出力する速度演算回路と、該速度演算回路の出
   力電圧に対応する周波数のパルス信号を出力する第１の
   電圧−周波数変換回路と、前記加工物の厚さ及び材質に
   応じて、前記レーザ光の該加工物への照射時間を設定し
   、該設定した照射時間に対応する大きさの電圧を出力す
   るパルス幅調整器と、該パルス幅調整器の出力電圧に対
   応する周波数のパルス信号を出力する第２の電圧−周波
   数変換回路と、前記第１の電圧−周波数変換回路が出力
   するパルス信号によりハイレベルの状態となり、前記第
   ２の電圧−周波数変換回路が出力するパルス信号により
   ローレベルの状態となる信号を出力するフリップフロッ
   プと、該フリップフロップの出力信号に基づいて、前記
   レーザ発振器から出力されるレーザ光をオンオフ制御す
   るレーザ光制御回路とを備えたことを特徴とするレーザ
   加工装置。
2. （２）第２の電圧−周波数変換回路は、前記第１の電圧
   −周波数変換回路のパルス信号出力後、前記パルス幅調
   整器が設定した照射時間経過後にパルス信号を出力する
   特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工装置。