KR101050177B1 - 가공 장치, 가공 방법 및 판스프링의 제조 방법 - Google Patents

가공 장치, 가공 방법 및 판스프링의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 빔 스폿의 에너지 변동을 확실히 방지할 수 있는 가공 장치 및 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
광원(24)으로부터 레이저 광선이 조사된다. 출사구(27)에는 광학계(28)가 접속된다. 광학계(28)는 출사구(27)로부터 단위 시간당으로 단위 면적에 조사되는 레이저 광선의 에너지를 조정한다. 레이저 광선의 작용으로 피가공물에는 절단이나 절곡이라고 하는 가공이 실시될 수 있다. 또한 광학계의 작용으로 레이저 광선의 에너지가 조정된다. 예컨대 레이저 발진기의 구동 전압에 기초하여 레이저 광선의 에너지가 조정되는 경우에 비해, 레이저 광선의 에너지는 순간적으로 변화할 수 있다. 피가공물은 레이저 광선으로 높은 정밀도로 가동될 수 있다.

Description

가공 장치, 가공 방법 및 판스프링의 제조 방법{PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF PROCESSING AND METHOD OF MAKING LEAF SPRING}
본 발명은 가공시 레이저 광선의 에너지를 이용하는 가공 장치 및 가공 방법에 관한 것이다.
예컨대 특허문헌 1에 기재되는 바와 같이, 피가공물의 절단에 있어서 레이저 광선은 널리 이용된다. 레이저 광선은 피가공물상에 빔 스폿을 형성한다. 빔 스폿으로 레이저 광선은 피가공물을 관통한다. 빔 스폿의 이동에 따라서 피가공물은 절단된다.
예컨대 굴곡선인 절단선으로 피가공물이 절단되는 경우, 치수 정밀도의 확보를 위해 빔 스폿의 이동 속도는 직선인 절단선에 비해 감속한다. 이 때, 감속에 따라 레이저의 에너지를 일정하게 유지하면, 피가공물에서 양호한 절단면이 얻어진다. 이러한 에너지의 조정에 있어서 레이저 광선의 출력 파워나 펄스 듀티(pulse duty), 펄스 주파수(pulse frequency)가 제어된다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평9-150282호 공보
[특허문헌 2] 일본 특허 공개 평5-138374호 공보
[특허문헌 3] 일본 특허 공개 평10-128565호 공보
레이저 광선의 출력 파워, 펄스 듀티 및 펄스 주파수의 제어를 위해 레이저 발진기의 구동 전압이 제어된다. 그러나, 구동 전압이 변화할 때 구동 전압을 순간적으로 안정시킬 수는 없다. 그 결과 빔 스폿의 에너지가 변동된다.
본 발명은 상기 실상을 감안하여 이루어진 것으로서, 빔 스폿의 에너지 변동을 확실하게 방지할 수 있는 가공 장치 및 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 이러한 가공 방법에 기초하는 판스프링의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일형태에 의하면, 피가공물을 지지하는 스테이지와, 출사구로부터 피가공물을 향해 레이저 광선을 조사하는 광원과, 출사구 및 피가공물 사이에 배치되고, 출사구로부터 단위 시간당으로 단위 면적에 조사되는 레이저 광선의 에너지를 조정하는 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치가 제공된다.
이러한 가공 장치에 의하면, 레이저 광선의 작용으로 피가공물에 빔 스폿이 형성된다. 빔 스폿의 에너지에 기초하여 피가공물에 절단이나 절곡이라고 하는 가공이 실시될 수 있다. 또한 광학계의 작용으로 피가공물에 조사되는 레이저 광선의 에너지가 조정된다. 예컨대 레이저 발진기의 구동 전압에 기초하여 레이저 광 선의 에너지가 조정되는 경우에 비해, 레이저 광선의 에너지는 순간적으로 변화할 수 있다. 그 결과, 피가공물은 레이저 광선으로 높은 정밀도로 가공될 수 있다.
이러한 가공 장치는, 스테이지 및 출사구 사이의 상대 이동을 일으키는 이동 기구와, 상대 이동의 가속도에 따라서 광학계에 의해 레이저 광선의 에너지 조정을 제어하는 제어 회로를 더 포함하여도 좋다. 스테이지와 출사구 사이에 일어나는 상대 이동에 따라 피가공물상의 빔 스폿이 이동한다. 빔 스폿의 이동에 따라서 빔 스폿에서의 레이저 광선의 에너지가 조정될 수 있다. 예컨대 빔 스폿이 피가공물상에서 임의의 가속도로 이동하여도, 광학계의 작용에 의해 피가공물상에서 특정한 위치마다 레이저 광선의 에너지는 일정하게 유지될 수 있다. 빔 스폿의 이동의 가속도에 상관없이 피가공물은 높은 정밀도로 가공될 수 있다. 여기서 가속도에는 음의 가속도, 즉 감속도도 포함된다. 따라서 빔 스폿이 피가공물상에서 임의의 감속도로 이동하여도, 광학계의 작용에 의하여 피가공물상에서 특정한 위치마다 레이저 광선의 에너지는 일정하게 유지될 수 있다. 빔 스폿의 이동의 감속도에 상관없이 피가공물은 높은 정밀도로 가공될 수 있다.
광학계는 피가공물상에 형성되는 레이저 광선의 빔 스폿을 확대 축소시켜도 좋다. 이러한 빔 스폿의 확대 축소에 따라서 빔 스폿의 에너지는 조정될 수 있다.
그 외에도, 가공 장치는 피가공물과 출사구의 거리에 따라서 빔 스폿에서 레이저 광선의 에너지의 조정을 제어하는 제어 회로를 더 포함하여도 좋다. 예컨대 피가공물의 가공에 있어서 레이저 광선이 집광 렌즈로 집광되는 경우에는, 피가공물과 출사구의 거리에 따라서 빔 스폿의 크기가 변화한다. 빔 스폿은 확대 축소된 다. 즉, 빔 스폿에서는 그 확대 축소에 따라서 레이저 광선의 에너지 밀도가 변화한다. 이러한 변화에 따라서 단위 시간당으로 단위 면적에 조사되는 에너지가 조정될 수 있다. 광학계의 작용에 기초하여 피가공물상에서는 특정한 위치마다 레이저 광선의 에너지가 일정하게 유지될 수 있다. 빔 스폿의 이동의 가속도에 상관없이 피가공물은 높은 정밀도로 가공될 수 있다.
광학계는 피가공물에 대하여 앞뒤 이동하는 집광 렌즈를 구비하여도 좋다. 이러한 집광 렌즈는 특정한 초점 거리에서 최소 직경의 빔 스폿을 형성한다. 집광 렌즈의 앞뒤 이동에 따라서 빔 스폿의 확대 축소가 일어난다. 이러한 확대 축소에 의하여 빔 스폿의 에너지가 조정될 수 있다. 마찬가지로, 광학계는 복수값의 광학 농도를 갖는 광학 필터를 구비하여도 좋다. 이 경우, 광학 필터의 광학 농도에 기초하여 빔 스폿의 에너지가 조정될 수 있다. 그 외에도, 광학계는 조리개를 구비하여도 좋고 빔 익스팬더를 구비하여도 좋다. 어느 경우라도 빔 스폿에서 레이저 광선의 에너지는 조정될 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 출사구로부터 스테이지상의 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 공정과, 레이저 광선의 조사에 있어서, 출사구 및 피가공물 사이에 배치되는 광학계에 의하여 출사구로부터 단위 시간당으로 단위 면적에 조사되는 레이저 광선의 에너지를 조정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 방법이 제공된다.
이러한 가공 방법에 의하면, 레이저 광선의 작용으로 피가공물에 빔 스폿이 형성된다. 빔 스폿의 에너지에 의하여 피가공물에 절단이나 절곡이라고 하는 가공 이 실시될 수 있다. 또한 광학계의 작용에 의해 피가공물에 조사되는 레이저 광선의 에너지가 조정된다. 예컨대 레이저 발진기의 구동 전압에 기초하여 레이저 광선의 에너지가 조정되는 경우에 비해, 레이저 광선의 에너지는 순간적으로 변화할 수 있다. 피가공물은 레이저 광선으로 높은 정밀도로 가공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 출사구로부터 스테이지상의 판스프링에 레이저 광선을 조사하여 판스프링에 절곡 가공을 실시하는 공정과, 레이저 광선의 조사에 있어서 출사구 및 판스프링 사이에 배치되는 광학계에 의하여 출사구로부터 단위 시간당으로 단위 면적에 조사되는 레이저 광선의 에너지를 조정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 판스프링의 제조 방법이 제공된다.
이러한 판스프링의 제조 방법에 의하면, 레이저 광선의 작용으로 판스프링 표면에 빔 스폿이 형성된다. 빔 스폿의 에너지에 의하여 판스프링에는 굴곡이라는 가공이 실시될 수 있다. 또한 광학계의 작용으로 판스프링에 조사되는 레이저 광선의 에너지가 조정된다. 예컨대 레이저 발진기의 구동 전압에 기초하여 레이저 광선의 에너지가 조정되는 경우에 비해, 레이저 광선의 에너지는 순간적으로 변화할 수 있다. 판스프링은 레이저 광선으로 높은 정밀도로 절곡 가공될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면 빔 스폿의 에너지의 변동을 확실하게 방지할 수 있는 가공 장치 및 가공 방법을 제공할 수 있다. 이러한 가공 방법에 기초하는 판스프링의 제조 방법을 제공할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시형태를 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 레이저 가공 장치(11)를 도시한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 레이저 가공 장치(11)는 피가공물 배치 스테이지(12)를 구비한다. 피가공물 배치 스테이지(12)에는 임의의 수평면을 따라 넓어지는 지지면(13)이 구획된다. 지지면(13)은 수직 방향, 즉 z축 방향으로 이동할 수 있다. 이러한 z축 방향 이동의 실현에 있어서 피가공물 배치 스테이지(12)는 z축 방향 이동 기구(14)로 지지된다. z축 방향 이동 기구(14)는 예컨대 받침대(15) 및 z축 방향 이동체(16)를 구비한다. 받침대(15)는 z축 방향으로 상승한다. 받침대(15)는 z축 방향 이동체(16)의 z축 방향 이동을 안내한다. z축 방향 이동체(16)에 피가공물 배치 스테이지(12)가 탑재된다. z축 방향 이동체(16)의 이동은 예컨대 볼 나사 기구나 리니어모터 기구에 기초하여 실현된다. 동시에 지지면(13)은 수평면에 평행하게 규정되는 x축 방향으로 이동할 수 있다. 이러한 x축 방향 이동의 실현에 있어서 피가공물 배치 스테이지(12)는 x축 방향 이동 기구(17)로 지지된다. x축 방향 이동 기구(17)는 예컨대 안내 레일(18)을 구비한다. 안내 레일(18)은 z축 방향 이동체(16)상에서 x축 방향으로 연장된다. 안내 레일(18)은 피가공물 배치 스테이지(12)의 x축 방향 이동을 안내한다. 피가공물 배치 스테이지(12)의 x축 방향 이동은 예컨대 볼 나사 기구나 리니어모터 기구에 기초하여 실현된다.
피가공물 배치 스테이지(12)에는 가공 헤드 유닛(19)이 조합된다. 가공 헤드 유닛(19)은 지주(21)에 지지된다. 지주(21)는 수평면을 따라 y축 방향으로 이동할 수 있다. y축은 전술한 x축과 수평면 내에서 직교한다. 이러한 y축 방향 이 동의 실현에 있어서 지주(21)는 y축 방향 이동 기구(22)로 지지된다. y축 방향 이동 기구(22)는, 예컨대 지주(21)의 y축 방향 이동을 안내하는 안내 레일(23)을 구비한다.
가공 헤드 유닛(19)에는 레이저 광원(24)이 내장된다. 레이저 광원(24)은 레이저 발진기(25)를 포함한다. 레이저 발진기(25)는 인가 전압에 따라서 소정 출력의 레이저 광선을 발진한다. 레이저 발진기(25)에는 예컨대 반사 미러(26) 및 기타 광학 부품이 광학적으로 연결된다. 레이저 발진기(25)로부터 출력되는 레이저 광선은 반사 미러(26)의 작용으로 하향의 출사구(27)에 유도된다. 출사구(27)로부터 z축 방향, 즉 중력 방향으로 평행광의 레이저 광선이 조사된다. 레이저 발진기(25)로는, 예컨대 YAG 레이저 발진기라고 하는 고체 레이저 발진기, 또는 CO2(이산화탄소) 발진기나 Ar(아르곤) 발진기, 엑시머 레이저 발진기라고 하는 기체 레이저 발진기가 이용되면 좋다. 그 외에, 레이저 발진기(25)로부터 출사구(27)까지 레이저 광선은 광파이버로 유도되어도 좋다. 레이저 광원(24)은 예컨대 지주(21)에 움직이지 않게 고정된다.
레이저 광원(24)의 출사구(27)에는 제1 실시형태에 따른 광학계(28)가 접속된다. 광학계(28)는 집광 렌즈(29)를 구비한다. 집광 렌즈(29)의 광축은 전술한 출사구(27)의 광축에 맞추어진다. 레이저 광선은 집광 렌즈(29)로 집속한다. 집광 렌즈(29)로부터 레이저 광선은 중력 방향으로 출력된다. 집광 렌즈(29)는 z축 방향으로 변위할 수 있다. 이러한 z축 방향 변위의 실현을 위하여 집광 렌즈(29) 는 z축 방향 변위 기구(31)에 부착된다. z축 방향 변위 기구(31)는 안내 레일(32)을 구비한다. 집광 렌즈(29)는 안내 레일(32)에 장착된다. 안내 레일(32)은 지지체(33) 상에서 수직 방향, 즉 z축 방향으로 연장된다. 안내 레일(32)은 집광 렌즈(29)의 z축 방향 변위를 안내한다. 집광 렌즈(29)의 z축 방향 변위는 예컨대 볼 나사 기구나 리니어모터 기구에 기초하여 실현되면 좋다. 본 실시형태에서는 집광 렌즈(29)에 평행광이 입사하기 때문에, 집광 렌즈(29)의 z축 방향 변위에 기초하여 출사 레이저 광선의 초점은 수직 방향, 즉 z축 방향으로 변위할 수 있다. 마찬가지로, 집광 렌즈(29)는 y축 방향으로 변위할 수 있다. 이러한 y축 방향 변위의 실현을 위하여 지지체(33)는 y축 방향 변위 기구(34)에 부착된다. y축 방향 변위 기구(34)는 안내 레일(35)을 구비한다. 지지체(33)는 안내 레일(35)에 장착된다. 안내 레일(35)은 지주(21) 상에서 수평 방향, 즉 y축 방향으로 연장된다. 안내 레일(35)은 지지체(33)의 y축 방향 변위를 안내한다. 지지체(33)의 y축 방향 변위는 예컨대 볼 나사 기구나 리니어모터 기구에 기초하여 실현된다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 레이저 발진기(25)에는 광원 컨트롤러(36)가 접속된다. 광원 컨트롤러(36)는 레이저 발진기(25)의 동작을 제어한다. 광원 컨트롤러(36)는 레이저 광선의 레이저 파워, 레이저 펄스폭, 펄스 듀티 및 펄스 주파수라고 하는 발진 조건에 따라서 레이저 발진기(25)에 구동 전압을 인가한다. 펄스 듀티나 펄스 주파수가 조정되면, 레이저 발진기(25)로부터 출사되는 레이저 광선의 피크 에너지가 변화한다. 레이저 파워나 펄스 폭이 조정되면, 레이저 발진기(25)로부터 출사되는 레이저 광선의 평균 에너지가 변화한다.
z축 방향 변위 기구(31) 및 y축 방향 변위 기구(34)에는 광학계 컨트롤러(37)가 접속된다. 광학계 컨트롤러(37)는 z축 방향 변위 기구(31) 및 y축 방향 변위 기구(34)의 동작을 제어한다. 이러한 제어에 기초하여 광학계(28)의 z축 방향 변위 및 y축 방향 변위가 제어된다. 광학계 컨트롤러(37)는 z축 방향으로 설정되는 레이저 광선의 초점의 위치에 따라서 z축 방향 변위 기구(31)에 제어 신호를 공급한다. z축 방향 변위 기구(31)는 이 제어 신호의 수신에 따라서 z축 방향으로 광학계(28), 즉 집광 렌즈(29)의 앞뒤 이동을 일으킨다. 동시에, 광학계 컨트롤러(37)는 y축 방향으로 설정되는 레이저 광선의 초점의 위치에 따라서 y축 방향 변위 기구(34)에 제어 신호를 공급한다. y축 방향 변위 기구(34)는 이 제어 신호의 수신에 따라서 y축 방향으로 광학계(28), 즉 집광 렌즈(29)의 수평 이동을 일으킨다.
z축 방향 이동 기구(14), x축 방향 이동 기구(17) 및 y축 방향 이동 기구(22)에는 스테이지 드라이버(38)가 접속된다. 스테이지 드라이버(38)는 z축 방향 이동 기구(14), x축 방향 이동 기구(17) 및 y축 방향 이동 기구(22)의 동작을 제어한다. 스테이지 드라이버(38)는 이들 이동 기구(14, 17, 22)의 동작의 제어를 위하여 소정의 위치 정보를 취득한다. 취득된 위치 정보에 기초하여 광학계(28)와 피가공물 배치 스테이지(12)상의 지지면(13) 사이에서 상대 위치가 특정된다. 스테이지 드라이버(38)는 특정되는 상대 위치에 따라서 z축 방향 이동 기구(14), x축 방향 이동 기구(17) 및 y축 방향 이동 기구(22)에 제어 신호를 공급한다. z축 방향 이동 기구(14)는 제어 신호의 수신에 따라서 z축 방향으로 피가공물 배치 스테 이지(12)를 움직인다. 마찬가지로, x축 방향 이동 기구(17)는 제어 신호의 수신에 따라서 x축 방향으로 피가공물 배치 스테이지(12)를 움직인다. y축 방향 이동 기구(22)는 제어 신호의 수신에 따라서 y축 방향으로 가공 헤드 유닛(19)을 움직인다.
광원 컨트롤러(36), 광학계 컨트롤러(37) 및 스테이지 드라이버(38)에는 컴퓨터(39)가 접속된다. 컴퓨터(39)는 소정의 프로그램에 따라서 통합적으로 광원 컨트롤러(36), 광학계 컨트롤러(37) 및 스테이지 드라이버(38)의 동작을 제어한다. 제어에 있어서 컴퓨터(39)는 레이저 광선, 즉 집광 렌즈(29)와 피가공물 배치 스테이지(12)의 목표 상대 이동 속도 및 레이저 광선의 단위 시간당 에너지 밀도를 특정한다. 레이저 광선 및 피가공물 배치 스테이지(12)의 상대 이동 속도는 목표 상대 이동 속도, 즉 최대 상대 이동 속도로 유지된다. 즉 레이저 광선은 목표 상대 이동 속도로 수평 방향으로 등속 이동한다. 목표 상대 이동 속도에 따라서 광학계 컨트롤러(37)는 y축 방향 변위 기구(34)의 제어 신호를 생성한다. 상대 이동 속도 확립시의 단위 시간당 에너지 밀도가 특정되면, 컴퓨터(39)는 레이저 광선의 레이저 파워, 레이저 펄스폭, 펄스 듀티 및 펄스 주파수라고 하는 발진 조건을 산출한다. 산출된 발진 조건은 광원 컨트롤러(36)에 통지된다. 광원 컨트롤러(36)는 통지된 발진 조건에 기초하여 구동 전압을 생성한다. 또한 본 실시형태에서, 일단 발진 조건이 결정되면 피가공물의 가공 중에는 레이저 발진기(25)의 발진 조건은 산출된 조건으로 유지된다.
동시에, 컴퓨터(39)는 특정된 목표 상대 이동 속도에 기초하여 가속시의 상 대 이동 속도, 즉 가속시 상대 이동 속도와, 감속시의 상대 이동 속도, 즉 감속시 상대 이동 속도를 특정한다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 레이저 광선과 피가공물 배치 스테이지(12)의 상대 이동 속도는 정지 상태(V0)로부터 목표 상대 이동 속도(Vs)를 향해 임의의 가속도(예컨대 등가속도)로 변화한다. 마찬가지로, 레이저 광선과 피가공물 배치 스테이지(12)의 상대 이동 속도는 목표 상대 이동 속도(Vs)로부터 정지 상태(V0)를 향해 임의의 감속도(등감속도)로 변화한다. 이러한 가속도나 감속도에 기초하여 컴퓨터(39)는 집광 렌즈(29)의 y축 방향 이동 속도를 특정한다. 특정된 집광 렌즈(29)의 y축 방향 이동 속도는 광학계 컨트롤러(37)에 통지된다. 광학계 컨트롤러(37)는 통지된 y축 방향 이동 속도에 기초하여 제어 신호를 생성한다. 본 실시형태에서는 가속도나 감속도와 y축 방향 이동 속도의 관계가 참조 테이블로부터 취입된다. 참조 테이블은, 예컨대 컴퓨터(39)에 내장되는 기억 장치에 저장되면 좋다. 가속도나 감속도와 y축 방향 이동 속도의 관계는 미리 실측에 기초하여 특정되면 좋다. 이상과 같은 제어를 위하여 컴퓨터(39)에서 실시간 운영 체제(OS) 상에서 프로그램의 동작이 실현되면 좋다.
이제, 레이저 가공 장치(11)에서 소위 헤드 서스펜션 어셈블리의 절곡 가공을 실시하는 장면을 상정한다. 헤드 서스펜션 어셈블리는 하드디스크 구동 장치로 사용된다. 헤드 서스펜션 어셈블리는 하드디스크 구동 장치의 케이스 내에 내장된다. 예컨대 도 4에 도시되는 바와 같이, 헤드 서스펜션 어셈블리(41)는 선단으로 부상 헤드 슬라이더(42)를 지지한다. 부상 헤드 슬라이더(42)에는 전자 변환 소자 가 탑재된다. 하드디스크 구동 장치의 동작중, 부상 헤드 슬라이더(42)는 회전중인 자기디스크와 마주한다.
헤드 서스펜션 어셈블리(41)는 베이스 플레이트(43)로 캐리지(도시 생략)에 연결된다. 캐리지는 수직 방향으로 연장되는 지지축으로 회전 가능하게 지지된다. 베이스 플레이트(43)는 캐리지 아암의 선단에 중첩된다. 캐리지 아암은 지지축으로부터 수평 방향으로 연장된다. 캐리지가 지지축 둘레로 회전하면, 부상 헤드 슬라이더(42)는 자기디스크의 반경 방향으로 이동할 수 있다. 이러한 반경 방향 이동에 기초하여 부상 헤드 슬라이더(42)상의 전자 변환 소자는 원하는 기록 트랙에 정렬될 수 있다.
베이스 플레이트(43)에는 헤드 서스펜션(44)이 부착된다. 헤드 서스펜션(44)은 베이스 플레이트(43)로부터 전방으로 소정의 간격으로 이격되는 로드빔(45)을 구비한다. 베이스 플레이트(43)와 로드빔(45) 사이에서 헤드 서스펜션(44)에 힌지(46)가 구획된다. 힌지(46)는 소정의 탄성력을 발휘한다. 이러한 탄성력의 확립을 위하여 헤드 서스펜션(44)은 예컨대 알루미늄이나 마그네슘, 스테인리스강이라고 하는 금속 소재의 판재로 성형된다.
헤드 서스펜션(44)의 표면에는 플렉셔(flexure)(47)가 고정된다. 플렉셔(47)는 헤드 서스펜션(44)의 선단으로 소위 짐벌(gimbal)을 구획한다. 짐벌에 부상 헤드 슬라이더(42)가 고착된다. 짐벌의 작용으로 부상 헤드 슬라이더(42)는 헤드 서스펜션(44)에 대하여 임의로 자세를 변화시킬 수 있다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 힌지(46)는 접음선(49)을 따라 절곡된다. 접음선(49)은 일직선상으로 연장된다. 베이스 플레이트(43)와 로드빔(45) 사이에는 소정의 절곡각(θ)이 설정된다. 이 절곡각(θ)에 기초하여 로드빔(45)에 규정의 압박력이 확립된다.
부상 헤드 슬라이더(42)가 회전중인 자기디스크를 마주하면, 부상 헤드 슬라이더(42)에는 공기 흐름의 작용으로 부력이 작용한다. 이 부력은 부상 헤드 슬라이더(42)의 표면 형상에 기초하여 설정된다. 동시에, 부상 헤드 슬라이더(42)에는 헤드 서스펜션(44)으로부터 자기디스크를 향해 힌지(46)의 압박력이 작용한다. 부력 및 압박력의 밸런스에 기초하여 부상 헤드 슬라이더(42)의 부상 높이가 결정된다. 압박력의 크기는 절곡각(θ)에 기초하여 설정된다. 따라서, 절곡각(θ)의 편차는 압박력을 변화시킨다. 부상 헤드 슬라이더(42)의 부상 높이는 변화한다. 압박력은 0.01[g]단위로 조정된다.
힌지(46)의 탄성력, 즉 스프링압은 부상 헤드 슬라이더(42)의 부상 높이를 결정한다. 부상 높이에 따라서 힌지(46)의 스프링압이 설정된다. 그러나 헤드 서스펜션(44)의 가공 정밀도의 문제 등으로부터, 반드시 힌지(46)에서 원하는 스프링압이 확립될 수는 없다. 스프링압의 조정에 있어서 헤드 서스펜션(44)에는 레이저 광선이 조사된다. 레이저 광선의 조사에 따라서 헤드 서스펜션(44)의 절곡 가공이 수정된다. 이러한 수정에 기초하여 힌지(46)의 스프링압이 조정된다.
힌지(46)의 스프링압의 조정에 있어서, 먼저 가공 대상인 힌지(46)의 스프링압이 측정된다. 측정된 스프링압과 규정된 스프링압의 차분이 산출된다. 산출된 차분에 기초하여 절곡의 방향과 수정량(절곡각 α)이 구해진다. 계속해서, 산출된 힌지(46)의 절곡각 α에 따라서 레이저 광선의 조사 조건이 구해진다. 레이저 광 선의 조사 조건에는, 레이저 광선의 레이저 파워, 레이저 펄스폭, 펄스 듀티 및 펄스 주파수라고 하는 레이저 광선의 발진 조건이나, 레이저 광선의 조사 위치, 조사 횟수, 힌지(46)에 대한 레이저 광선의 주사 속도, 레이저 광선의 초점 거리, 기타 조건이 조합된다. 이들 조사 조건은 상정되는 힌지(46)의 절곡각 α에 따라서 미리 준비될 수 있다. 실제 가공시에는 준비된 조사 조건 중으로부터 적정한 조사 조건이 선택된다.
예컨대 도 6에 도시되는 바와 같이, 절곡 가공에 있어서 헤드 서스펜션 어셈블리(41)는 레이저 가공 장치(11)의 피가공물 배치 스테이지(12)상에 탑재된다. 헤드 서스펜션 어셈블리(41)는 베이스 플레이트(43)로 지지면(13)에 고정된다. 도 7로부터 명백한 바와 같이, 헤드 서스펜션(44)의 힌지(46), 즉 판스프링에는 접음선(49)이 규정된다. 접음선(49)은 일직선상으로 연장된다. 접음선(49)은 y축으로 평행하게 규정된다. 헤드 서스펜션(44), 즉 힌지(46)는 피가공 배치 스테이지(12)상의 일 수평면 내에서 넓어진다. 접음선(49)은 빔 스폿의 이동 경로에 상당한다.
컴퓨터(39)에서는, 절곡각 α의 크기에 따라서 레이저 광선과 피가공물 배치 스테이지(12)의 목표 상대 이동 속도 및 빔 스폿의 단위 시간당 에너지 밀도가 결정된다. 단위 시간당 에너지 밀도는 집광 렌즈(29)의 초점으로 확립되는 레이저 광선의 빔 스폿에 기초하여 특정된다. 이렇게 해서 목표 상대 이동 속도 및 단위 시간당 에너지 밀도가 설정되면, 힌지(46) 상의 특정한 위치마다 미소 단위 면적당의 에너지가 특정된다. 이 미소 단위 면적당의 에너지가 절곡각, 즉 수정량을 결정한다. 목표 상대 이동 속도에 따라서 컴퓨터(39)는 y축 방향 변위 기구(34)의 제어량을 결정한다. 단위 시간당 에너지 밀도에 따라서 컴퓨터(39)는 레이저 파워, 레이저 펄스폭, 펄스 듀티 및 펄스 주파수를 결정한다. 이들 발진 조건은 일정한 상태로 유지된다.
헤드 서스펜션 어셈블리(41)가 지지면(13)에 고정되면, 컴퓨터(39)는 집광 렌즈(29)의 광축(51)에 대하여 접음선(49)을 정렬한다. 집광 렌즈(29)의 광축(51)은 접음선(49)의 임의의 위치에서 수직 방향으로 직교한다. 동시에 집광 렌즈(29)와 힌지(46)의 표면의 거리는 집광 렌즈(29)의 초점 거리에 맞춰진다. 정렬에 있어서 컴퓨터(39)는 광학계(28)의 위치 정보 및 피가공물 배치 스테이지(12)의 위치 정보를 취득한다. 이들 위치 정보에 기초하여 z축 방향 이동 기구(14)의 제어량, x축 방향 이동 기구(17)의 제어량, y축 방향 이동 기구(22)의 제어량, z축 방향 변위 기구(31)의 제어량 및 y축 방향 변위 기구(34)의 제어량이 결정된다. 결정된 제어량에 기초하여 스테이지 드라이버(38)는 제어 신호를 생성한다. 생성된 제어 신호는 z축 방향 이동 기구(14), x축 방향 이동 기구(17) 및 y축 방향 이동 기구(22)에 각각 공급된다. 마찬가지로, 결정된 제어량에 기초하여 광학계 컨트롤러(37)는 제어 신호를 생성한다. 생성된 제어 신호는 z축 방향 변위 기구(31) 및 y축 방향 변위 기구(34)에 각각 공급된다.
컴퓨터(39)는 목표 상대 이동 속도 및 빔 스폿의 이동 거리에 기초하여 집광 렌즈(29)와 헤드 서스펜션 어셈블리(41) 사이에서 상대 이동 속도의 변화를 특정한다. 즉 상대 이동 속도로 속도 변화가 특정된다. 컴퓨터(39)는 속도 변화에 기초하여 집광 렌즈(29)의 z축 방향 이동 속도를 특정한다. 그 결과 z축 방향 변위 기 구(31)의 제어량이 특정된다. 본 실시형태에서는 z축 방향 이동 속도의 판별에 있어서 z축 방향 변위 기구(31)의 가속도가 이용된다. 여기서 가속도에는 음의 가속도, 즉 감속도가 포함된다. 추가로, 본 실시형태로에서는 집광 렌즈(29)와 헤드 서스펜션 어셈블리(41)의 상대 이동 속도의 변화에 상관없이, 광학계(28)의 작용에 따라서, 헤드 서스펜션 어셈블리(41)에 조사되는 레이저 광선의 미소 단위 면적당의 에너지가 일정하게 유지된다. 도 8에 도시되는 바와 같이, 레이저 광선의 미소 단위 면적당의 에너지의 유지에 있어서, 정지 상태(V0)로부터 목표 상대 이동 속도(Vs)를 향해 상대 이동 속도의 가속에 따라서 단위 시간당 에너지 밀도는 증대한다. 반대로, 목표 상대 이동 속도(Vs)로부터 정지 상태(V0)를 향해 상대 이동 속도의 감속에 따라서 단위 시간당 에너지 밀도는 감소한다. 여기서 빔 스폿의 에너지 밀도는 집광 렌즈(29)의 초점의 위치에 따라서 설정된다. 초점 위치의 이동에 따라서 레이저 광선의 빔 스폿이 확대되면, 레이저 광선의 단위 시간당 에너지 밀도는 감소한다. 초점 위치의 이동은 광학계(28)의 z축 방향 이동에 기초하여 실현된다.
컴퓨터(39)에서는 레이저 광선의 발진 조건을 특정하는 통지 신호가 생성된다. 통지 신호는 광원 컨트롤러(36)에 공급된다. 광원 컨트롤러(36)는 통지된 발진 조건에 따라서 레이저 발진기(25)에 구동 전압을 인가한다. 레이저 발진기(25)로부터 레이저 광선이 출력된다. 레이저 광선은 반사 미러(26)의 작용으로 출사구(27)에 유도된다. 출사구(27)로부터 출사된 레이저 광선은 광학계(28)에 도입된 다. 집광 렌즈(29)는 레이저 광선을 집광한다.
도 9에는 z축 방향으로 힌지(46)와 집광 렌즈(29)의 위치 관계가 개념적으로 도시된다. 힌지(46) 상에 형성되는 빔 스폿은 x0 위치(시간 t0)부터 x3 위치(시간 t3)를 향해 y축 방향으로 이동한다. x0 위치(시간 t0)부터 x1 위치(시간 t1)까지 집광 렌즈(29)는 가속한다. x1 위치(시간 t1)부터 x2 위치(시간 t2)까지 집광 렌즈(29)는 등속 이동한다. x2 위치(시간 t2)부터 x3 위치(시간 t3)까지 집광 렌즈(29)는 감속한다. 본 실시형태에서는 빔 스폿의 이동에 있어서 y축 방향의 집광 렌즈(29)의 변위가 이용된다. 이 때, 집광 렌즈(29)는 빔 스폿의 이동 거리에 대하여 충분한 크기의 직경을 갖는 것이 요구된다. 동시에, 집광 렌즈(29)는 평행광의 레이저 광선의 단면 직경보다 충분히 큰 직경을 갖는 것이 요구된다.
도 9에 도시되는 바와 같이, x0 위치(시간 t0)에서는 집광 렌즈(29)와 힌지(46)의 상대 속도가 낮다. 이 때, 집광 렌즈(29)의 z축 방향 변위에 기초하여, 레이저 광선의 초점은 힌지(46)의 표면으로부터 떨어진 위치에 배치된다. 이 위치에서는 집광 렌즈(29)는 초점 거리보다 큰 거리로 힌지(46)의 표면으로부터 멀어진다. x0 위치(시간 t0)에서는 힌지(46)의 표면에 최대 직경의 빔 스폿이 형성된다.
컴퓨터(39)에서는, 레이저 광선의 출사와 동시에, 전술한 목표 상대 이동 속도에 기초하여 y축 방향 변위 기구(34)의 제어량이 특정된다. 특정된 제어량에 기초하여 광학계 컨트롤러(37)는 제어 신호를 생성한다. 생성된 제어 신호는 y축 방 향 변위 기구(34)에 공급된다. 집광 렌즈(29)는 y축 방향으로 이동하기 시작한다. 레이저 광선의 빔 스폿은 접음선(49) 상을 이동해 간다.
정지 상태로부터 목표 상대 이동 속도까지 집광 렌즈(29)는 소정의 가속도로 가속한다. 광학계 컨트롤러(37)에서는, 집광 렌즈(29)의 가속도에 기초하여 특정되는 제어량에 기초하여 제어 신호가 생성된다. 제어 신호는 z축 방향 변위 기구(31)에 공급된다. 집광 렌즈(29)가 가속함에 따라서 집광 렌즈(29)는 z축 방향으로 힌지(46)에 근접한다. 그 결과, 집광 렌즈(29)의 초점은 힌지(46)의 표면에 근접한다. 힌지(46)의 표면에서는 빔 스폿이 점차 축소되어 간다. x0 위치에 비해 레이저 광선의 단위 시간당 에너지 밀도는 증대한다. 상대 이동의 가속중에도 상관없이 힌지(46) 상에서는 개개의 위치마다 미소 단위 면적당의 에너지가 일정하게 유지된다. 정지 위치(x0 위치)부터 가속도 종단 위치(x1 위치)까지 균일한 곡절이 실현된다.
x1 위치에서 집광 렌즈(29)의 y축 방향 변위는 목표 상대 이동 속도에 도달한다. 집광 렌즈(29)의 z축 방향 변위는 정지한다. 집광 렌즈(29)의 z축 방향 변위의 정지에 있어서 z축 방향 변위 기구(31)에는 광학계 컨트롤러(37)로부터 제어 신호가 공급된다. 집광 렌즈(29)의 초점은 힌지(46)의 표면에 맞춰진다. 즉, 집광 렌즈(29)와 힌지(46)의 표면의 거리는 집광 렌즈(29)의 초점 거리에 일치한다. x2 위치를 향해 집광 렌즈(29)가 등속도로 이동하는 동안 이 상태가 유지된다. 힌지(46)의 표면에는 최소 직경의 빔 스폿이 형성된다. 빔 스폿에서는 단위 시간당 에너지 밀도가 최대한으로 높아진다. 이렇게 해서 개개의 위치마다 미소 단위 면적당 에너지가 일정하게 유지된다. 가속도 종단 위치(x1 위치)부터 목표 상대 이동 속도 종단 위치(x2 위치)까지 균일한 굴곡 형상이 실현된다.
집광 렌즈(29)가 X2 위치에 도달하면 , 집광 렌즈(29)의 y축 방향 변위의 정지에 앞서서 집광 렌즈(29)는 소정의 감속도로 감속하기 시작한다. 광학계 컨트롤러(37)에서는, 감속도에 기초하여 특정되는 제어량에 기초하여 z축 방향 변위 기구(31)의 제어 신호가 생성된다. 제어 신호는 z축 방향 변위 기구(31)에 공급된다. 집광 렌즈(29)가 y축 방향으로 감속함에 따라서 집광 렌즈(29)는 z축 방향으로 힌지(46)에 더 근접한다. 그 결과, 집광 렌즈(29)의 초점은 힌지(46)의 표면으로부터 멀어진다. 힌지(46)의 표면에서는 빔 스폿이 점차 확대되어 간다. 레이저 광선의 단위 시간당 에너지 밀도는 점차 감소한다. 감속에도 불구하고 힌지(46)상에서는 개개의 위치마다 미소 단위 면적당의 에너지가 일정하게 유지된다. 목표 상대 이동 속도 종단 위치(x2 위치)부터 정지 위치(x3 위치)까지 균일한 굴곡 형상이 실현된다.
집광 렌즈(29)가 x3 위치에 도달하면, y축 방향으로 집광 렌즈(29)의 이동이 정지한다. 이 때, 광원 컨트롤러(36)는 레이저 발진기(25)에 대하여 구동 전압의 인가를 정지한다. 레이저 발진기(25)로부터 레이저 광선의 출력은 종료한다. 또한, 이상의 절곡 가공으로는 빔 스폿의 확대에 있어서, 집광 렌즈(29)의 초점보다 먼 위치에서 힌지(46)의 표면에 빔 스폿이 형성되어도 좋고, 집광 렌즈(29)의 초점보다 가까운 위치에서 힌지(46) 표면에 빔 스폿이 형성되어도 좋다.
도 8을 더불어 참조하면, 시간 t0 또는 시간 t3에서는, 힌지(46) 표면에 형성되는 빔 스폿의 스폿 직경이 크기 때문에, 레이저 광선의 단위 시간당 에너지 밀도(ΔE1)는 낮다. 한편 시간 t1 또는 시간 t2에서는 힌지(46) 표면에 형성되는 빔 스폿의 스폿 직경이 작기 때문에, 레이저 광선의 단위 시간당 에너지 밀도(ΔE2)는 높다. 단, 경과 시간(t)에 따라서 집광 렌즈(29)와 힌지(46)의 상대 이동 속도는 변화하기 때문에, 힌지(46)상에서는 어느 위치라도 에너지(E)는 일정하게 유지된다. 에너지는 단위 시간당 에너지 밀도, 및 집광 렌즈(29)와 힌지(46)의 상대 이동 속도의 함수가 된다. 즉, 집광 렌즈(29)가 y축 방향으로 상대적으로 가속하는 상태에서는 집광 렌즈(29)의 초점은 피가공물의 표면에 서서히 접근한다. 접근에 따라서, 피가공물에 작용하는 단위 시간당 에너지 밀도는 높아진다. 반대로, 집광 렌즈(29)가 y축 방향으로 상대적으로 감속하는 상태에서는 집광 렌즈(29)의 초점은 피가공물의 표면으로부터 서서히 멀어진다. 이렇게 해서 균일한 레이저 에너지에 의하여 힌지(46)의 절곡 가공이 실시될 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 집광 렌즈(29)와 피가공물의 거리는 집광 렌즈(29)의 이동에 기초하여 변화한다. 단 집광 렌즈(29)와 피가공물의 거리는, 피가공물 배치 스테이지(12)의 이동에 기초하여 변화하여도 좋고, 집광 렌즈(29)의 이동 및 피가공물 배치 스테이지(12)의 이동에 기초하여 변화되어도 좋다.
이제, 예컨대 도 10에 도시되는 바와 같이, 전술한 헤드 서스펜션 어셈블리(41)로 접음선(49)이 소정의 경사각 β로 수평면으로부터 경사지는 장면을 상정한다. 여기서 광원 컨트롤러(36)는 전술과 마찬가지로 레이저 발진기(25)의 동작을 제어한다. 광학계 컨트롤러(37)는 전술과 마찬가지로 z축 방향 변위 기구(31) 및 y축 방향 변위 기구(34)의 동작을 제어한다. 스테이지 드라이버(38)는 전술과 마찬가지로 x축 방향 이동 기구(17) 및 y축 방향 이동 기구(22)의 동작을 제어한다. 스테이지 드라이버(38)는 경사각 β에 기초하여 z축 방향 이동 기구(14)의 동작을 제어한다.
정지 상태(x0 위치)부터 목표 상대 이동 속도의 도달(x1 위치)까지 집광 렌즈(29)는 y축 방향으로 전술의 가속도로 가속한다. 스테이지 드라이버(38)에서는, 그 가속도에 기초하여 특정되는 제어량에 기초하여 z축 방향 이동 기구(14)의 제어 신호가 생성된다. 제어 신호는 z축 방향 이동 기구(14)에 공급된다. z축 방향 이동 기구(14)의 작용에 따라서, 집광 렌즈(29)가 y축 방향으로 가속함에 따라서 힌지(46)는 하강해 간다. 힌지(46)의 표면에 형성되는 빔 스폿은 일 가상 수평면(52) 내에서 이동해 간다. 전술과 마찬가지로 레이저 광선의 단위 시간당 에너지 밀도는 증대한다. 상대 이동의 가속 중 및 힌지(46)의 경사에도 불구하고 힌지(46) 상에서는 개개의 위치마다 레이저 광선의 미소 단위 면적당의 에너지가 일정하게 유지된다. 정지 위치(x0 위치)부터 가속도 종단 위치(x1 위치)까지 균일한 굴곡 형상이 실현된다.
x1 위치에서 집광 렌즈(29)가 목표 상대 이동 속도에 도달하면, 스테이지 드라이버(38)에서는, 목표 상대 이동 속도에 기초하여 특정되는 제어량에 기초하여 z축 방향 이동 기구(14)의 제어 신호가 생성된다. 생성된 제어 신호는 z축 방향 이동 기구(14)에 공급된다. x1 위치부터 x2 위치까지 집광 렌즈(29)가 일정한 속도로 이동함에 따라서 z축 방향 이동 기구(14)의 작용에 따라서 힌지(46)는 하강해 간다. 힌지(46)의 표면에 형성되는 빔 스폿은 일 가상 수평면(52) 내에서 이동해 간다. 힌지(46)의 표면에는 최소 직경의 빔 스폿이 형성된다. x1 위치로부터 x2 위치까지 z축 방향으로 집광 렌즈(29)의 이동은 정지되기 때문에, 최소 직경의 빔 스폿이 유지된다. 그 결과, 레이저 광선의 단위 시간당 에너지 밀도는 최대한 높아진다. 힌지(46)의 경사에도 불구하고 힌지(46) 상에서는 개개의 위치마다 미소 단위 면적당의 에너지가 일정하게 유지된다. 가속도 종단 위치(x1 위치)로부터 목표 상대 이동 속도 종단 위치(x2 위치)까지 균일한 굴곡 형상이 실현된다.
집광 렌즈(29)의 y축 방향 변위의 정지에 앞서서 집광 렌즈(29)는 x2 위치에서 y축 방향으로 전술의 감속도로 감속하기 시작한다. 스테이지 드라이버(38)에서는, 감속도에 기초하여 특정되는 제어량에 기초하여 z축 방향 이동 기구(14)의 제어 신호가 생성된다. 제어 신호는 z축 방향 이동 기구(14)에 공급된다. 집광 렌즈(29)가 감속함에 따라서 z축 방향 이동 기구(14)의 작용에 따라서 힌지(46)는 더 하강해 간다. 이렇게 해서 힌지(46)의 표면에 형성되는 빔 스폿은 일 가상 수평 면(52) 내에서 이동해 간다. 집광 렌즈(29)의 초점은 힌지(46) 표면으로부터 멀어지기 때문에, 단위 시간당 에너지 밀도는 감소한다. 그 결과 상대 이동의 감속중 및 경사에도 상관없이 힌지(46) 상에서는 개개의 위치마다 미소 단위 면적당의 에너지가 일정하게 유지된다. 목표 상대 이동 속도 종단 위치(x2 위치)부터 정지 위치(x3 위치)까지 균일한 굴곡 형상이 실현된다.
도 11은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 광학계(28a)를 개략적으로 도시한다. 이 광학계(28a)에서는 예컨대 출사구(27)와 집광 렌즈(29) 사이에 광학 필터(53)가 내장된다. 광학 필터(53)는 임의의 범위에서 단계적으로 또는 연속적으로 레이저 광선에 대하여 광학 농도를 변화시킨다. 즉, 광학 필터(53)의 작용으로, 집광 렌즈(29)로부터 출사하는 레이저 광선의 광량은 변화한다. 레이저 광선의 광량의 변화에 따라서 단위 시간당 에너지 밀도의 변화가 일어난다. 그 결과, 전술과 마찬가지로, 집광 렌즈(29)와 피가공물의 상대 이동 속도의 변화에 상관없이 미소 단위 면적당의 에너지는 일정하게 유지된다. 구체적으로는 집광 렌즈(29)가 y축 방향으로 상대적으로 가속하는 상태에서는 광학 필터(53)의 작용으로 레이저 광선의 투과량은 점차 감소한다. 집광 렌즈(29)가 y축 방향으로 상대적으로 감속하는 상태에서는 광학 필터(53)의 작용으로 레이저 광선의 투과량은 점차 감소한다. 본 실시형태에서는 광학 필터(53)는 출사구(27)의 광축 상에서 지주(21)에 움직이지 않게 고정된다. 그 외에 광학 필터(53)는 집광 렌즈(29)와 함께 이동하여도 좋다.
도 12는 광학 필터(53)의 일 구체예를 도시한다. 이 광학 필터(53)는 원반형으로 형성된다. 원주 방향으로 복수 종류의 레이저 투과도를 가진 필터 요소(53a∼53f)가 배열된다. 여기서, 예컨대 투과도 100%의 필터 요소(53a), 90%의 필터 요소(53b), 80%의 필터 요소(53c), 70%의 필터 요소(53d), 60%의 필터 요소(53e) 및 50%의 필터 요소(53f)라고 하는 상태로 중심각 60˚마다 상이한 광학 농도의 광학 필터가 확립된다. 광학 필터(53)에는 중심에서 직교하는 회전축(54)이 결합된다. 회전축(54)에는 예컨대 스테핑 모터(55)가 연결된다. 스테핑 모터(55)의 구동축(55a) 및 회전축(54)에 타이밍 벨트(56)가 감긴다. 스테핑 모터(55)의 작용으로 회전축(54) 둘레로 광학 필터(53)의 회전이 실현된다. 스테핑 모터(55)의 동작은 전술한 광학계 컨트롤러(37)로 제어되면 좋다. 광학 농도는 예컨대 투과도 100%∼50%의 범위에서 원주 방향으로 연속적으로 변화되어도 좋다. 광학 필터(53)에는, 전기적인 제어에 기초하여 광의 투과도를 변화시키는 소자가 이용되어도 좋다. 예컨대 액정에 의하면 1개의 광학 필터(53)에서 복수의 투과도가 실현될 수 있다. 이 경우에는 광학 필터(53) 그 자체가 물리적으로 이동할 필요가 없다. 그 외 광학계(28a)에는 복수 개의 광학 필터(53, 53 …)가 내장되어도 좋다. 이 경우에는 개개의 광학 필터(53, 53 …)에서 상이한 투과도가 확립되면 좋다. 광학 필터(53, 53 …)는 순서대로 교체되면 좋다. 개개의 광학 필터(53, 53 …)에서는 동일한 투과도가 확립되어도 좋다. 광학 필터(53)의 매수에 기초하여 투과도가 조정되면 좋다.
도 13은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 광학계(28b)를 개략적으로 도시한 다. 이 광학계(28b)에서는 예컨대 출사구(27)와 집광 렌즈(29) 사이에 조리개(58)가 내장된다. 조리개(58)는 임의의 범위에서 단계적으로 또는 연속적으로 개구 면적을 변화시킨다. 즉, 조리개(58)의 작용으로 조리개(58)를 통과하는 레이저 광선의 광량이 변화된다. 그 결과, 전술과 마찬가지로 집광 렌즈(29)와 피가공물의 상대 이동 속도의 변화에 상관없이 미소 단위 면적당의 에너지는 일정하게 유지된다. 조리개(58)는, 예컨대 조리개 날개의 작용으로 레이저 광선의 투과량을 조절하면 좋다. 조리개(58)에는 그 외의 구조의 것이 이용되어도 좋다. 본 실시형태에서 조리개(58)는 출사구(27)의 광축 상에서 지주(21)에 움직이지 않게 고정된다. 그 외에, 조리개(58)는 집광 렌즈(29)와 함께 이동하여도 좋다.
도 14는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 광학계(28c)를 개략적으로 도시한다. 이 광학계(28c)에서는 예컨대 출사구(27)와 집광 렌즈(29) 사이에 빔 익스팬더(61)가 내장된다. 빔 익스팬더(61)의 광축은 집광 렌즈(29)의 광축에 맞춰진다. 빔 익스팬더(61)에서는 확대 렌즈(62)가 레이저 광선의 평행광을 확대한다. 렌즈(63)는 확대 렌즈(62)로부터 출사되는 레이저 광선을 평행광으로 변환한다. 확대 렌즈(62)가 렌즈(63)로부터 멀어지면 멀어질수록, 집광 렌즈(29)로부터 출력되는 레이저 광선의 빔 스폿은 축소한다. 단위 시간당 에너지 밀도는 증대한다. 그 결과, 전술과 마찬가지로 집광 렌즈(29)와 피가공물의 상대 이동 속도의 변화에 상관없이 미소 단위 면적당의 에너지는 일정하게 유지된다. 빔 익스팬더(61)에는 예컨대 액추에이터가 접속되면 좋다. 액추에이터는 광축을 따라서 빔 익스팬더(61)의 이동을 실현한다.
전술한 바와 같이 접음선(49)이 소정의 경사각 β로 수평면으로부터 경사지는 경우라도, 전술한 광학계(28) 대신에 광학계(28a, 28b, 28c)가 내장될 수 있다. 이러한 경우에는, 전술과 마찬가지로 스테이지 드라이버(38)는 경사각 β에 기초하여 z축 방향 이동 기구(14)의 동작을 제어하면 좋다.
(부기 1) 피가공물을 지지하는 스테이지와, 출사구로부터 피가공물을 향해 레이저 광선을 조사하는 광원과, 출사구 및 피가공물 사이에 배치되고, 출사구로부터 단위 시간당으로 단위 면적에 조사되는 레이저 광선의 에너지를 조정하는 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
(부기 2) 부기 1에 기재한 가공 장치에서, 상기 스테이지 및 출사구 사이의 상대 이동을 일으키는 이동 기구와, 상기 상대 이동의 가속도에 따라서 상기 에너지의 조정을 제어하는 제어 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
(부기 3) 부기 1에 기재한 가공 장치에서, 상기 광학계는 상기 피가공물상에 형성되는 레이저 광선의 빔 스폿을 확대 축소시키는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
(부기 4) 부기 1에 기재한 가공 장치에서, 피가공물 및 출사구의 거리에 따라서 상기 에너지의 조정을 제어하는 제어 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
(부기 5) 부기 1에 기재한 가공 장치에서, 상기 광학계는 상기 피가공물에 대하여 앞뒤 이동하는 집광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
(부기 6) 부기 1에 기재한 가공 장치에서, 상기 광학계는 복수값의 광학 농 도를 갖는 광학 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
(부기 7) 부기 1에 기재한 가공 장치에서, 상기 광학계는 조리개를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
(부기 8) 부기 1에 기재한 가공 장치에서, 상기 광학계는 빔 익스팬더를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
(부기 9) 출사구로부터 스테이지상의 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 공정과, 레이저 광선의 조사에 있어서, 출사구 및 피가공물 사이에 배치되는 광학계에 의하여 출사구로부터 단위 시간당으로 단위 면적에 조사되는 레이저 광선의 에너지를 조정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
(부기 10) 부기 9에 기재한 가공 방법에서, 상기 스테이지 및 출사구 사이의 상대 이동을 일으키는 공정과, 상기 상대 이동의 가속도에 따라서 상기 에너지의 조정을 제어하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
(부기 11) 부기 9에 기재한 가공 방법에서, 상기 에너지의 조정에 있어서, 상기 피가공물상에 형성되는 레이저 광선의 빔 스폿을 확대 축소하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
(부기 12) 부기 9에 기재한 가공 방법에서, 피가공물 및 출사구의 거리에 따라서 상기 에너지의 조정을 제어하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
(부기 13) 출사구로부터 스테이지상의 판스프링에 레이저 광선을 조사하여 판스프링에 절곡 가공을 실시하는 공정과, 레이저 광선의 조사에 있어서 출사구 및 판스프링 사이에 배치되는 광학계에 의하여 출사구로부터 단위 시간당으로 단위 면적에 조사되는 레이저 광선의 에너지를 조정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 판스프링의 제조 방법.
(부기 14) 부기 13에 기재한 판스프링의 제조 방법에서, 상기 스테이지 및 출사구 사이의 상대 이동을 일으키는 공정과, 상기 상대 이동의 가속도에 따라서 상기 에너지의 조정을 제어하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 판스프링의 제조 방법.
(부기 15) 부기 13에 기재한 판스프링의 제조 방법에서, 상기 에너지의 조정에 있어서 상기 판스프링상에 형성되는 레이저 광선의 빔 스폿을 확대 축소하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 판스프링의 제조 방법.
(부기 16) 부기 13에 기재한 판스프링의 제조 방법에서, 판스프링 및 출사구의 거리에 따라서 상기 에너지의 조정을 제어하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 판스프링의 제조 방법.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 레이저 가공 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 정면도.
도 2는 레이저 가공 장치의 제어계를 개략적으로 도시하는 블록도.
도 3은 레이저 광선의 이동 속도를 개념적으로 도시하는 그래프.
도 4는 헤드 서스펜션 어셈블리의 구조를 개략적으로 도시하는 확대 사시도.
도 5는 헤드 서스펜션 어셈블리의 측면도.
도 6은 헤드 서스펜션 어셈블리의 절곡 가공시의 레이저 가공 장치를 도시하는 정면도.
도 7은 레이저 가공 장치에 탑재되는 헤드 서스펜션 어셈블리를 개략적으로 도시하는 평면도.
도 8은 레이저 광선의 이동에 있어서 단위 시간당 에너지 밀도의 변화와 미소 면적당의 에너지를 도시하는 그래프.
도 9는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 광학계의 작용을 개념적으로 도시하는 레이저 가공 장치의 동작도.
도 10은 접음선이 경사질 때에 제1 실시형태에 따른 광학계의 작용을 개념적으로 도시하는 레이저 가공 장치의 동작도.
도 11은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 광학계의 작용을 개념적으로 도시하는 레이저 가공 장치의 동작도.
도 12는 일 구체예에 따른 광학 필터의 구조를 개략적으로 도시하는 확대 사 시도.
도 13은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 광학계의 작용을 개념적으로 도시하는 레이저 가공 장치의 동작도.
도 14는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 광학계의 작용을 개념적으로 도시하는 레이저 가공 장치의 동작도.
<부호의 설명>
11: 가공 장치(레이저 가공 장치)
12: 스테이지(피가공물 배치 스테이지)
24: 광원
27: 출사구
28(28a∼28c): 광학계
29: 집광 렌즈
37: 제어 회로(광학계 컨트롤러)
39: 제어 회로(컴퓨터),
41: 피가공물(헤드 서스펜션 어셈블리)
46: 판스프링(힌지)
53: 광학 필터
58: 조리개
61: 빔 익스팬더

Claims (10)

  1. 피가공물을 지지하는 스테이지와,
    발진 조건을 일정하게 유지하는 레이저 광선을 발진하는 광원과,
    집광부를 이용하여 상기 피가공물에 상기 레이저 광선을 집광시키는 광학계와,
    상기 광학계와 상기 스테이지의 사이에서 상기 레이저 광선의 조사 방향으로 상대 이동을 일으키는 제1 이동 기구와,
    상기 광학계와 상기 스테이지의 사이에서 상기 조사 방향에 대해 수직인 방향으로 상대 이동을 일으키는 제2 이동 기구와,
    상기 제2 이동 기구에 의한 상대 이동의 속도 변화에 따라 상기 제1 이동 기구에 의한 상대 이동을 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
  2. 피가공물을 지지하는 스테이지와,
    발진 조건을 일정하게 유지하는 레이저 광선을 발진하는 광원과,
    복수의 필터에 기초하여, 상기 피가공물에 조사된 상기 레이저 광선의 광량을 변화시키는 광학계와,
    상기 광학계와 상기 스테이지의 사이에서 상기 레이저 광선의 조사 방향에 대해 수직인 방향으로 상대 이동을 일으키는 이동 기구와,
    상기 이동 기구에 의한 상대 이동의 속도 변화에 따라 상기 광학계를 제어하여 상기 광량을 조정하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
  3. 피가공물을 지지하는 스테이지와,
    발진 조건을 일정하게 유지하는 레이저 광선을 발진하는 광원과,
    조리개에 기초하여, 상기 피가공물에 조사되는 상기 레이저 광선의 광량을 변화시키는 광학계와,
    상기 광학계와 상기 스테이지 사이에서 상기 레이저 광선의 조사 방향에 대해 수직인 방향으로 상대 이동을 일으키는 이동 기구와,
    상기 이동 기구에 의한 상대 이동의 속도 변화에 따라 상기 광학계를 제어하여 상기 광량을 조정하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
  4. 스테이지 상의 피가공물을 향해 발진 조건을 일정하게 유지하는 레이저 광선을 조사하고, 집광부를 포함하는 광학계에 의해 상기 피가공물에 상기 레이저 광선을 집광시키는 공정과,
    상기 레이저 광선의 조사를 받으면,
    상기 광학계와 상기 스테이지의 사이에서 상기 레이저 광선의 조사 방향에 대해 수직인 방향으로 상대 이동을 일으키는 공정과,
    상기 상대 이동의 속도 변화에 따라, 상기 광학계와 상기 스테이지의 사이의 상기 조사 방향의 상대 이동을 제어하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
  5. 발진 조건을 일정하게 유지하는 레이저 광선을, 복수의 필터를 포함하는 광학계를 경유하여 스테이지 상의 피가공물에 조사하는 공정과,
    상기 레이저 광선의 조사를 받으면,
    상기 광학계와 상기 스테이지의 사이에서 상기 레이저 광선의 조사 방향에 대해 수직인 방향으로 상대 이동을 일으키는 공정과,
    상기 상대 이동의 속도 변화에 따라, 상기 필터를 이용하여 상기 레이저 광선의 광량을 조정하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
  6. 발진 조건을 일정하게 유지하는 레이저 광선을, 조리개를 포함하는 광학계를 경유하여 스테이지 상의 피가공물에 조사하는 공정과,
    상기 레이저 광선의 조사를 받으면,
    상기 광학계와 상기 스테이지의 사이에서 상기 레이저 광선의 조사 방향에 대해 수직인 방향으로 상대 이동을 일으키는 공정과,
    상기 상대 이동의 속도 변화에 따라, 상기 조리개를 이용하여 상기 레이저 광선의 광량을 조정하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
  7. 스테이지 상의 판스프링을 향해 발진 조건을 일정하게 유지하는 레이저 광선을 조사하고, 집광부를 포함하는 광학계에 의해 상기 판스프링에 상기 레이저 광선을 집광시키는 공정과,
    상기 레이저 광선의 조사를 받으면,
    상기 광학계와 상기 스테이지의 사이에서 상기 레이저 광선의 조사 방향에 대해 수직인 방향으로 상대 이동을 일으키는 공정과,
    상기 상대 이동의 속도 변화에 따라, 상기 광학계와 상기 스테이지의 사이에서 상기 조사 방향의 상대 이동을 제어하고, 상기 판스프링의 절곡 가공을 실시하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 판스프링의 제조 방법.
  8. 발진 조건을 일정하게 유지하는 레이저 광선을, 복수의 필터를 포함하는 광학계를 경유하여 스테이지 상의 판스프링에 조사하는 공정과,
    상기 레이저 광선의 조사를 받으면,
    상기 광학계와 상기 스테이지의 사이에서 상기 레이저 광선의 조사 방향에 대해 수직인 방향으로 상대 이동을 일으키는 공정과,
    상기 상대 이동의 속도 변화에 따라, 상기 필터를 이용하여 상기 레이저 광선의 광량을 조정하고, 상기 판스프링의 절곡 가공을 실시하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 판스프링의 제조 방법.
  9. 발진 조건을 일정하게 유지하는 레이저 광선을, 조리개를 포함하는 광학계를 경유하여 스테이지 상의 판스프링에 조사하는 공정과,
    상기 레이저 광선의 조사를 받으면,
    상기 광학계와 상기 스테이지의 사이에서 상기 레이저 광선의 조사 방향에 대해 수직인 방향으로 상대 이동을 일으키는 공정과,
    상기 상대 이동의 속도 변화에 따라, 상기 조리개를 이용하여 상기 레이저 광선의 광량을 조정하고, 상기 판스프링의 절곡 가공을 실시하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 판스프링의 제조 방법.
  10. 삭제
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