KR101545391B1

KR101545391B1 - 레이저 가공기

Info

Publication number: KR101545391B1
Application number: KR1020130102998A
Authority: KR
Inventors: 마사미 스즈키; 노리오 니시; 준이치 마츠모토; 유키 노리타; 마사하루 가미야
Original assignee: 가부시키가이샤 가타오카 세이사쿠쇼
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2015-08-18
Also published as: KR20140078530A; JP5715113B2; JP2014117722A; TW201422351A; TWI511821B

Abstract

[과제] 레이저빔의 조사위치의 오차를 간편하게 교정할 수 있는 레이저 가공기를 제공한다.
[해결수단] 레이저빔(L)의 광축을 변화시켜 소망의 목표조사위치에 빔(L)을 조사할 수 있는 레이저 조사장치(1)와, 레이저빔(L)의 조사를 받아 그 조사위치를 검출하는 빔 검출센서(2)와, 레이저 조사장치(1)를 상기 빔 검출센서(2)에 대해서 이동시키는 구동장치(3)를 구비하고, 레이저 조사장치(1)에 목표조사위치를 지령하여 레이저빔(L)의 광축의 방향을 조작함과 아울러, 이 레이저 조사장치(1)로부터 출사하는 레이저빔(L)이 빔 검출센서(2)상에 설정된 조준위치에 조사되도록 구동장치(3)에 의해 레이저 조사장치(1)를 이동시키며, 빔 검출센서(2)에 의해 검출되는 실제의 조사위치와 조준위치와의 오차를 지득하여, 가공시에 목표조사위치에 레이저빔(L)을 조사하기 위해서 레이저 조사장치(1)에게 주어야 할 지령인 보정량을 결정하는 레이저 가공기(0)를 구성했다.

Description

레이저 가공기 {LASER PROCESSING MACHINE}

본 발명은 레이저빔을 피가공물의 임의의 개소에 조사하여 가공을 행하는 레이저 가공기에 관한 것이다.

피가공물의 임의의 개소에 레이저빔을 조사하는 가공기에는, 빔의 광축을 변화시키는 것이 있다. 빔의 광축을 변화시키기 위한 구체적 수단으로서는, 갈바노 스캐너(galvano scanner)와 집광(集光)렌즈와의 조합이 채용되는 것이 적지 않다(예를 들면, 하기 특허문헌을 참조).

레이저빔의 광축을 변화시키는 주사(走査)는 갈바노 스캐너 등의 회전위치 결정오차 및 집광렌즈에 의한 광학적 왜곡에 의해서 평면 좌표계에 대한 오차가 발생한다. 레이저 가공시에서는, 그 오차를 미리 없애 둘 필요가 있다.

종래는, 테스트 피스에 시험용의 패턴을 레이저 가공하고, 그런 후에 이것을 현미경으로 관찰하여 시험용의 패턴과 실제로 형성된 패턴과의 오차를 계측, 그 오차를 저감하는 보정량을 갈바노 스캐너 등에 대한 지령값에 가미하고 있었다.

그렇지만, 테스트 피스에 형성된 패턴을 현미경으로 조사하는데 매우 시간이 걸리는데다가, 가공기의 조립조정이나 납품조정에 있어서 반드시 이와 같은 보정 작업을 행하므로, 작업현장에 고정밀의 현미경이 필수였다. 또한, 레이저 발진기의 광학 조정이나 집광렌즈의 교환시에도 보정작업을 행하므로, 그때마다 현미경을 가공기의 설치 장소에 반입해야 했다.

[특허문헌 1] 일본국 특개2008-068270호 공보

본 발명은 레이저빔의 조사위치의 오차를 간편하게 교정할 수 있는 레이저 가공기를 제공하는 것을 소기의 목적으로 한다.

본 발명에서는, 레이저빔을 피가공물에 조사하여 가공을 행하는 레이저 가공기로서, 레이저빔의 광축을 변화시켜 소망의 목표조사위치에 빔을 조사할 수 있는 레이저 조사장치와, 레이저빔의 조사를 받아 그 조사위치를 검출하는 빔 검출센서와, 상기 레이저 조사장치를 상기 빔 검출센서에 대해서 이동시키는 구동장치를 구비하고, 상기 레이저 조사장치에 목표조사위치를 지령하여 레이저빔의 광축의 방향을 조작함과 아울러, 이 레이저 조사장치로부터 출사하는 레이저빔이 상기 빔 검출센서상에 설정된 조준위치에 조사되도록 상기 구동장치에 의해 레이저 조사장치를 이동시키며, 상기 빔 검출센서에 의해 검출되는 실제의 조사위치와 상기 조준위치와의 오차를 지득(知得)하여, 가공시에 목표조사위치에 레이저빔을 조사하기 위해서 레이저 조사장치 또는 구동장치에게 주어야 할 지령인 보정량을 결정하는 레이저 가공기를 구성했다.

즉, 목표조사위치 근방에 있는 빔 검출센서를 통하여, 직접 레이저빔의 조사위치 및 그 오차를 계측하도록 한 것이다. 이와 같은 것으로 하면, 간편하게 조사위치의 교정을 할 수 있다. 이에 더하여, 교정시에, 레이저 조사장치로부터 출사하는 레이저빔의 광축을 변위시킬 뿐만 아니라, 레이저 조사장치 자체를 이동시키도록 했기 때문에, 레이저빔의 조사를 받는 빔 검출센서의 치수를 작게 할 수 있다.

상기 레이저 조사장치에 대해, 레이저빔을 목표조사위치에 조사시키기 위한 지령을 행하는 조사위치 지령부와, 상기 구동장치에 대해, 상기 레이저 조사장치로부터 출사하는 레이저빔이 상기 조준위치에 조사되도록 레이저 조사장치를 이동시키기 위한 지령을 행하는 장치위치 지령부와, 상기 빔 검출센서를 통하여 실제의 조사위치와 상기 조준위치와의 오차를 취득하는 오차 취득부와, 상기 오차 취득부에서 취득한 오차에 근거하여, 가공시에 목표조사위치에 레이저빔을 조사하기 위해서 레이저 조사장치 또는 구동장치에게 주어야 할 지령인 보정량을 결정하여 기억하는 보정량 기억부를 가지는 제어장치를 더 구비하는 것으로 하면, 교정작업의 일부 또는 전부를 인력을 통하지 않고 자동으로 행하는 것이 가능하게 된다.

상기 레이저 조사장치가 레이저 발진기로부터 발진되는 레이저빔을 주사하는 갈바노 스캐너와, 그 레이저빔을 집광하는 집광렌즈를 가지는 것으로 하면, 기존의 레이저 가공기에서의 그들을 유용(流用)할 수 있다.

본 발명에 의하면, 레이저빔의 조사위치의 오차를 간편하게 교정할 수 있는 레이저 가공기가 실현된다.

도 1은 본 발명의 일실시형태의 레이저 가공기의 개요를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 레이저 가공기에서의 레이저 조사장치를 나타내는 사시도.
도 3은 도 1의 레이저 가공기의 하드웨어 자원 구성을 나타내는 도면.
도 4는 도 1의 레이저 가공기의 기능 블록 구성도.
도 5는 도 1의 레이저 가공기가 교정시에 실행하는 처리의 순서를 나타내는 플로우도.
도 6은 도 1의 레이저 가공기가 가공작업시에 실행하는 처리의 순서를 나타내는 플로우도.

본 발명의 일실시형태를, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 레이저 가공기(0)는 피가공물(도시생략)을 설치하는 설치대(4)와, 설치대(4)에 설치한 피가공물을 향해서 레이저빔(L)을 조사하는 레이저 조사장치(1)를 구비하여, 피가공물의 임의의 개소에 레이저 가공을 할 수 있는 것이다.

본 실시형태에서는, 피가공물로서, 롤에 감겨진 필름과 같은 매우 길이가 긴 물건, 또는 대형의 물건을 상정하고 있다. 그리고, 예를 들면, 한쪽의 롤로부터 피가공물을 풀어내고, 다른 쪽의 롤에 권취(卷取)하면서, 피가공물에 대해서 광범위하게 걸쳐 레이저 가공을 시행한다. 이를 위해서, 본 실시형태의 레이저 가공기(0)에서는, 레이저 조사장치(1)를 전후좌우로 이동 가능하게 하고, 또한 레이저 조사장치(1)로부터 출사하는 레이저빔(L)의 광축을 전후좌우로 변위 가능하게 하고 있다.

레이저 조사장치(1)는 구동장치(또는, XY스테이지)(3)에 의해 설치대(4)에 대해서 대략 평행하게 이동한다. 구동장치(3)는 전후방향으로 연신(延伸)하는 Y축 레일(31)과, Y축 레일(31)에 안내되어 전후방향으로 주행함과 아울러 좌우방향으로 확장하여 그 상부에 X축 레일(321)을 마련하고 있는 X축 유니트(32)와, X축 레일(321)에 안내되어 좌우방향으로 주행하는 대차(臺車)(322)를 구비하여 이루어진다. X축 유니트(32), 대차(322)는 함께, 리니어 서보 가동자를 구동원으로 하는 리니어 모터 대차이다. 레이저 조사장치(1)는 상기의 대차(322)에 지지시키고 있다.

구동장치(3)에는 리니어 스케일(도시생략)이 부대(附帶)한다. X축 리니어 스케일은 레이저 조사장치(1)의 좌우방향 즉 X축 방향의 위치를 검출하기 위한 위치검출기구, Y축 리니어 스케일은 레이저 조사장치(1)의 전후방향 즉 Y축 방향의 위치를 검출하기 위한 위치검출기구이다. X축 리니어 스케일은, 예를 들면, 대차(322)에 마련한 자기센서헤드와, X축 유니트(32)에 마련한 자기격자무늬를 눈금으로 한 자기식 리본 스케일을 요소로 한다. 그리고, 자기센서헤드에 의해 리본 스케일의 눈금을 읽어내는 것에 의해, 대차(322) 나아가서는 레이저 조사장치(1)의 X축 방향 위치를 검지하여 그 위치좌표를 나타내는 신호를 출력한다. 마찬가지로, Y축 리니어 스케일도 X축 유니트(32)에 마련한 자기센서헤드와 Y축 레일(31)에 따라서 마련한 자기식 리본 스케일을 요소로 하며, X축 유니트(32) 나아가서는 레이저 조사장치(1)의 Y축 방향 위치를 검지하여 그 위치좌표를 나타내는 신호를 출력한다.

요컨데, 구동장치(3)는 레이저 조사장치(1)를 임의의 XY좌표에 오차 없이 위치 부여할 수 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 레이저 조사장치(1)는 레이저 발진기(도시생략)와, 레이저 발진기로부터 발진되는 레이저빔(L)을 주사하는 갈바노 스캐너(11, 12)와, 그 레이저빔(L)을 집광하는 집광렌즈(13)를 가진다.

갈바노 스캐너(11, 12)는 레이저빔(L)을 반사하는 미러(112, 122)를 서보모터(servo motor), 스텝 모터(step motor)(111, 121) 등으로 회동시키는 것이고, 빔(L)의 광축을 변화시킬 수 있다. 본 실시형태에서는, 빔(L)의 광축을 X축 방향으로 변화시키는 X축 갈바노 스캐너(11)와, 빔(L)의 광축을 Y축 방향으로 변화시키는 Y축 갈바노 스캐너(12)를 모두 구비하고, 빔(L)의 조사위치를 XY 이차원 방향으로 제어할 수 있다. 집광렌즈(13)는, 예를 들면 Fθ렌즈(13)로 한다.

설치대(4)에 설치한 피가공물에 조사되는 레이저빔(L)의 조사위치는 갈바노 스캐너(11, 12)의 회전위치 결정오차의 영향을 받는다. 또, 집광렌즈(13)에 의한 광학적 왜곡도 발생한다. 레이저빔(L)의 조사위치의 오차는 갈바노 스캐너(11, 12)의 주사범위의 중앙으로부터 거리가 떨어짐에 따라서 커지는 경향이 있다. 도 2의 부호 A로 그 모습을 모식적으로 나타내고 있다.

XY스테이지(3) 및 갈바노 스캐너(11, 12)를 제어하는 제어장치(5)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 프로세서(5a), 메인 메모리(5b), 보조기억 디바이스(5c), I/O인터페이스(5d) 등을 가지고, 이들이 컨트롤러(5e)(시스템 컨트롤러나 I/O컨트롤러 등)에 의해서 제어되어 제휴 동작하는 것이다. 보조기억 디바이스(5c)는 플래쉬 메모리, 하드디스크 드라이브, 그 외이다. I/O인터페이스(5d)는 서보 드라이버(서보 컨트롤러)를 포함하는 경우가 있다.

제어장치(5)가 실행해야 할 프로그램은 보조기억 디바이스(5c)에 기억되어 있고, 프로그램 실행시에, 메인 메모리(5b)로 읽혀져, 프로세서(5a)에 의해서 해독된다. 그리고, 제어장치(5)는 프로그램에 따라, 도 4에 나타내는, 조사위치 지령부(51), 장치위치 지령부(52), 교정용 위치데이터 기억부(53), 오차 취득부(54), 보정량 기억부(55), 가공용 위치데이터 기억부(56) 및 가공시 제어부(57)로서의 기능을 발휘한다.

조사위치 지령부(51)는, 레이저 조사장치(1)에 대해, 레이저빔(L)을 목표조사위치에 조사시키기 위한 지령을 행한다. 구체적으로는, 목표조사위치를 나타내는 XY좌표에 레이저빔(L)을 조사할 수 있도록, 갈바노 스캐너(11, 12)에 당해 XY좌표에 대응한 제어신호를 입력하여 미러(112, 122)의 각도를 조작한다.

장치위치 지령부(52)는, 구동장치(3)에 대해, 레이저 조사장치(1)를 목표조사위치의 부근으로 이동시키기 위한 지령을 행한다. 구체적으로는, 레이저 조사장치(1)의 이동처를 나타내는 XY좌표에 레이저 조사장치(1)를 위치 부여할 수 있도록, 구동장치(3)에 당해 XY좌표에 대응한 제어신호를 입력하여 X축 유니트(32) 및 대차(322)의 위치를 조작한다.

교정용 위치데이터 기억부(53)는 교정용의 위치데이터를 기억한다. 본 실시형태에서는, XY평면 좌표계의 복수 점에 레이저빔(L)을 조사하여, 각 점에서의 조사위치의 오차를 검출, 각 점마다의 보정량을 결정한다. 통상, 100점 내지 200점의 오차의 검출 및 보정량의 결정을 행하므로, 그 100점 내지 200점의 XY좌표를 교정용 위치데이터로서 기억한다.

오차 취득부(54)는 레이저빔(L)의 목표조사위치와 실제의 조사위치와의 오차를 취득한다. 즉, 상기의 교정용 위치데이터의 XY좌표와, 그 XY좌표를 목표로 레이저빔(L)을 조사했을 때의 실제의 조사위치의 XY좌표와의 오차를 취득한다. 목표조사위치와 실제의 조사위치와의 오차를 취득하는 구체적 수법에 대해서는, 후술한다.

보정량 기억부(55)는 레이저빔(L)의 목표조사위치와 실제의 조사위치와의 오차에 근거하여, 가공시에 그 목표조사위치에 조사하기 위해서 레이저 조사장치(1)에게 주어야 할 지령인 보정량을 결정하여 기억한다. 구체적으로는, 목표 XY좌표 및 X축 방향 오차, Y축 방향 오차를 소정의 함수식에 대입하여 갈바노 스캐너(11, 12)에게 주는 제어신호의 X축 방향 보정량, Y축 방향 보정량을 연산하고, 그 보정량을 앞의 목표 XY좌표에 관련지어 메인 메모리(5b) 또는 보조기억 디바이스(5c)에 기억시킨다.

가공용 위치데이터 기억부(56)는 가공용의 위치데이터를 기억한다. 가공용 위치데이터 기억부(56)는 피가공물의 어느 개소에 레이저빔(L)을 조사하는지를 규정하는 CAD 데이터 등, 또는 가공시에 레이저빔(L)을 조사하는 복수 점의 XY좌표를 가공용 위치데이터로서 기억한다.

가공시 제어부(57)는 상기의 가공용 위치데이터에 의해 규정되는 조사위치에 레이저빔(L)을 조사할 수 있도록, 레이저 조사장치(1)를 제어한다. 구체적으로는, 가공용 위치데이터를 읽어내어 레이저빔(L)의 목표조사위치의 XY좌표를 지득하고, 또한 그 목표 XY좌표에 관련지어진 보정량을 읽어낸다. 목표 XY좌표에 직결한 보정량이 보정량 기억부(55)에 기억되어 있지 않은 경우에는, 목표 XY좌표에 가까운 복수의 좌표에 관련지어진 복수의 보정량을 읽어내어, 그들의 보간에 의해 적당한 보정량을 산정한다. 그리고, 조사위치 지령부(51)를 통하여, 목표 XY좌표에 보정량을 가미한 좌표에 대응하는 제어신호를 갈바노 스캐너(11, 12)에 입력한다. 그 결과, 본래의 목표 XY좌표에 올바르게 레이저빔(L)이 조사된다.

레이저 가공기(0)를 사용한 레이저 가공을 실시함에 있어서는, 레이저빔(L)의 조사위치를 교정할 필요가 있다. 조사위치의 교정은 빔 검출센서(2)에 레이저빔(L)을 조사하는 것을 통해서 행한다.

이미 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 피가공물로서 길이가 긴 또는 대형의 물건을 상정하고 있으며, 그와 같은 피가공물은 설치대(4)의 대략 전역을 덮게 된다. 그러므로, 본 실시형태에서는, 피가공물에 의해서 덮이지 않는, 설치대(4)의 옆의 부위에 빔 검출센서(2)를 배치하고 있다. 빔 검출센서(2)는, 예를 들면 CCD 센서 또는 CMOS 센서이다.

설치대(4) 및 빔 검출센서(2)는 레이저 가공중 또는 교정중에 이동하지 않는다. 교정시에는 구동장치(3)를 통하여 레이저 조사장치(1)를 빔 검출센서(2)의 위쪽의 위치로 이동시킨다.

도 5에 레이저빔(L)의 조사위치의 교정시에 제어장치(5)가 실행하는 처리의 순서예를 나타낸다. 제어장치(5)는 기억하고 있는 교정용 위치데이터에 포함되는 XY좌표를 읽어내고(스텝 S1), 읽어낸 XY좌표를 목표조사위치로서 레이저빔(L)을 조사할 수 있도록 갈바노 스캐너(11, 12)를 조작하여 레이저빔(L)의 광축을 조절한다(스텝 S2).

또한, 스텝 S2와 서로 전후하여 거의 동시에, 목표조사좌표를 향한 레이저빔(L)의 광축이 빔 검출센서(2)상에 설정되는 조준위치에 닿도록 구동장치(3)를 조작하여 레이저 조사장치(1)의 위치를 조절한다(스텝 S3). 보다 구체적으로 말하면, 레이저 조사장치(1)의 연직 아래쪽을 목표조사위치로 하여 레이저빔(L)을 출사할 때의 당해 목표조사위치의 좌표가 (0, 0)이고, 교정용 위치데이터에 의해 지시받은(그리고, 갈바노 스캐너(11, 12)에 지령하는) 목표조사위치의 좌표가 (x, y)일 때, 레이저 조사장치(1)를 빔 검출센서(2)에서의 조준위치의 바로 위쪽으로부터 X축 방향을 따라서 -x만큼 편의(偏倚)시키고, 또한 Y축 방향을 따라서 -y만큼 편의시킨 위치로 이동시킨다. 이것에 의해, 조사위치의 오차가 존재하지 않으면, 레이저 조사장치(1)로부터 출사하는 레이저빔(L)이 빔 검출센서(2)상의 조준위치에 조사되게 된다.

그러고 나서, 실제로 레이저 조사장치(1)로부터 레이저빔(L)을 조사하여(스텝 S4), 빔 검출센서(2)상의 조준위치와 빔 검출센서(2)가 실제로 레이저빔(L)을 감지한 위치의 XY좌표와의 X축 방향 오차 및 Y축 방향 오차를 취득한다(스텝 S5). 이 오차가 레이저빔(L)의 목표조사위치와 실제의 조사위치와의 오차가 된다.

그러나, 제어장치(5)는 취득한 오차에 근거하여 보정량의 결정을 행하고(스텝 S6), 결정한 보정량과 목표조사위치의 XY좌표와의 세트를 기억한다(스텝 S7). 제어장치(5)는 상술의 스텝 S1 내지 S7을 교정용 위치데이터에 포함되는 모든 목표조사위치에 대해서 보정량을 결정할 때까지 반복한다(스텝 S8).

레이저 가공작업시에는, 설치대(4)에 피가공물을 설치함과 아울러, 구동장치(3)를 통하여 레이저 조사장치(1)를 설치대(4)의 위쪽의 위치로 복귀시킨다.

도 6에 가공시에 제어장치(5)가 실행하는 처리의 순서예를 나타낸다. 제어장치(5)는 기억하고 있는 가공용 위치데이터에 의해 규정되는 목표조사위치의 XY좌표를 읽어내고(스텝 S9), 그 XY좌표에 레이저빔(L)을 조사할 때의 갈바노 스캐너(11, 12)에 대한 지령의 보정량을 읽어내거나, 보간에 의해 취득한다(스텝 S10).

이어서, 목표조사위치의 좌표에 보정량을 가미한 XY좌표에 대응하는 제어신호를 갈바노 스캐너(11, 12)에 입력하며, 갈바노 스캐너(11, 12)를 조작한다(스텝 S11). 그리고, 레이저빔(L)을 조사한다(스텝 S12). 제어장치(5)는 상술의 스텝 S9 내지 S12를 가공용 위치데이터에 규정되는 필요한 목표조사위치에 대해서 레이저 가공을 할 때까지 반복한다(스텝 S13).

본 실시형태에서는, 레이저빔(L)을 피가공물에 조사하여 가공을 행하는 레이저 가공기(0)로서, 레이저빔(L)의 광축을 변화시켜 소망의 목표조사위치에 빔(L)을 조사할 수 있는 레이저 조사장치(1)와, 레이저빔(L)의 조사를 받아 그 조사위치를 검출하는 빔 검출센서(2)와, 상기 레이저 조사장치(1)를 상기 빔 검출센서(2)에 대해서 이동시키는 구동장치(3)를 구비하고, 상기 레이저 조사장치(1)에 목표조사위치를 지령하여 레이저빔(L)의 광축의 방향을 조작함과 아울러, 이 레이저 조사장치(1)로부터 출사하는 레이저빔(L)이 상기 빔 검출센서(2)상에 설정된 조준위치에 조사되도록 상기 구동장치(3)에 의해 레이저 조사장치(1)를 이동시키며, 상기 빔 검출센서(2)에 의해 검출되는 실제의 조사위치와 상기 조준위치와의 오차를 지득하여, 가공시에 목표조사위치에 레이저빔(L)을 조사하기 위해서 레이저 조사장치(1)에게 주어야 할 지령인 보정량을 결정하는 레이저 가공기(0)를 구성했다.

본 실시형태에 의하면, 센서(2)에 의해서 직접 빔(L)의 조사위치 및 그 오차를 계측할 수 있고, 테스트 피스에 형성한 패턴을 현미경으로 관측하는 번잡한 수고를 들이지 않아도 간편하게 조사위치의 교정을 할 수 있다. 고정밀도의 현미경을 현장에 준비할 필요도 없다.

구동장치(3)는 그 정밀도를 충분히 확보하는 것이 용이하다. 구동장치(3)의 정밀도가 충분하면, 빔 검출센서(2)에 대한 레이저 조사장치(1)의 위치결정 정밀도는 보증된다. 집광렌즈(13)의 교환 등에 수반하는, 빔 검출센서(2)와 레이저 조사장치(1)와의 상대위치의 재교정도 요구되지 않는다.

게다가, 치수 또는 면적이 작은 빔 검출센서(2)를 채용해도, 조사위치의 교정을 바람직하게 행하는 것이 가능하게 된다. 빔 검출센서(2)를 작게 할 수 있다고 하는 것은, 현실적인 비용으로 당해 빔 검출센서(2)의 해상도를 높일 수 있다고 하는 것이며, 조사위치의 교정의 정밀도가 증가한다.

상기 레이저 조사장치(1)에 대해, 레이저빔(L)을 목표조사위치에 조사시키기 위한 지령을 행하는 조사위치 지령부(51)와, 상기 구동장치(3)에 대해, 상기 레이저 조사장치(1)로부터 출사하는 레이저빔(L)이 상기 조준위치에 조사되도록 레이저 조사장치(1)를 이동시키기 위한 지령을 행하는 장치위치 지령부(52)와, 상기 빔 검출센서(2)를 통하여 실제의 조사위치와 상기 조준위치와의 오차를 취득하는 오차 취득부(54)와, 상기 오차 취득부(54)로 취득한 오차에 근거하여, 가공시에 목표조사위치에 레이저빔(L)을 조사하기 위해서 레이저 조사장치(1)에게 주어야 할 지령인 보정량을 결정하여 기억하는 보정량 기억부(55)를 가지는 제어장치(5)를 더 구비하는 것으로 했기 때문에, 교정을 인력을 통하지 않고 자동으로 단시간에 행할 수 있다.

상기 레이저 조사장치(1)가 레이저 발진기로부터 발진되는 레이저빔(L)을 주사하는 갈바노 스캐너(11, 12)와, 그 레이저빔(L)을 집광하는 집광렌즈(13)를 가지는 것이기 때문에, 기존의 레이저 가공기(0)에서의 그들을 유용할 수 있다.

또한, 본 발명은 위에서 상세히 설명한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태에서는, 레이저 가공시에, 갈바노 스캐너(11, 12)에 대해, 목표조사위치에 보정량을 가미한 XY좌표에 대응하는 제어신호를 입력하는 것에 의해, 레이저 조사장치(1)로부터 출사하는 레이저빔(L)의 광축의 방향을 보정하고 있었다.

이것에 대신하여, 구동장치(3)에 대해, 목표조사위치에 정확하게 레이저빔(L)을 조사하기 위해서 필요한 보정량에 대응한 제어신호를 입력하는 것에 의해, 조사위치의 오차를 상쇄하는 방향으로 레이저 조사장치(1)를 이동시킨 다음, 당해 레이저 조사장치(1)로부터 피가공물에 레이저빔(L)을 조사하도록 해도 된다. 이 경우, 제어장치(5)의 보정량 기억부(55)는 상기 오차 취득부(54)에서 취득한 오차에 근거하여, 가공시에 목표조사위치에 레이저빔(L)을 조사하기 위해서 구동장치(3)에게 주어야 할 지령인 보정량을 결정하여 기억하는 것이 된다.

레이저 조사장치(1)에 있어서, 레이저빔(L)의 광축을 변화시키는 구체적 수단은 갈바노 스캐너(11, 12)에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 레이저 발진기로부터 발진된 레이저빔(L)을 유도하는 광파이버의 종단에 장착한 레이저빔 출사노즐의 각도를 서보모터 등으로 제어하는 기구를 채용해도 된다.

그 외 각부의 구체적 구성은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능하다.

본 발명은 레이저빔을 피가공물의 임의의 개소에 조사하여 가공을 행하는 레이저 가공기에 적용할 수 있다.

0 … 레이저 가공기 1 … 레이저 조사장치
11, 12 … 갈바노 스캐너 2 … 빔 검출센서
3 … 구동장치 5 … 제어장치
51 … 조사위치 지령부 52 … 장치위치 지령부
54 … 오차 취득부 55 … 보정량 기억부
L … 레이저빔

Claims

레이저빔을 설치대에 설치된 피가공물에 조사하여 가공을 행하는 레이저 가공기로서,
레이저빔의 광축을 변화시켜 소망의 목표조사위치에 빔을 조사할 수 있는 레이저 조사장치와,
상기 피가공물에 의해서 덮이지 않는, 상기 설치대의 옆의 부위에 마련되며, 레이저빔의 조사를 받아 그 조사위치를 검출하는 빔 검출센서와,
상기 레이저 조사장치를 상기 빔 검출센서에 대해서 이동시키는 구동장치를 구비하고,
상기 레이저 조사장치에 목표조사위치를 지령하여 레이저빔의 광축의 방향을 조작함과 아울러, 이 레이저 조사장치로부터 출사하는 레이저빔이 상기 빔 검출센서상에 설정된 조준위치에 조사되도록 상기 구동장치에 의해 레이저 조사장치를 이동시키며, 상기 빔 검출센서에 의해 검출되는 실제의 조사위치와 상기 조준위치와의 오차를 지득하여, 가공시에 목표조사위치에 레이저빔을 조사하기 위해서 레이저 조사장치 또는 구동장치에게 주어야 할 지령인 보정량을 결정하며,
레이저빔의 조사를 받는 상기 빔 검출센서는 CCD센서 또는 CMOS센서인 레이저 가공기.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저 조사장치에 대해, 레이저빔을 목표조사위치에 조사시키기 위한 지령을 행하는 조사위치 지령부와,
상기 구동장치에 대해, 상기 레이저 조사장치로부터 출사하는 레이저빔이 상기 조준위치에 조사되도록 레이저 조사장치를 이동시키기 위한 지령을 행하는 장치위치 지령부와,
상기 빔 검출센서를 통하여 실제의 조사위치와 상기 조준위치와의 오차를 취득하는 오차 취득부와,
상기 오차 취득부에서 취득한 오차에 근거하여, 가공시에 목표조사위치에 레이저빔을 조사하기 위해서 레이저 조사장치 또는 구동장치에게 주어야 할 지령인 보정량을 결정하여 기억하는 보정량 기억부를 가지는 제어장치를 더 구비한 레이저 가공기.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 레이저 조사장치는 레이저 발진기로부터 발진되는 레이저빔을 주사하는 갈바노 스캐너(galvano scanner)와, 그 레이저빔을 집광(集光)하는 집광렌즈를 가지는 레이저 가공기.