KR19990072840A

KR19990072840A - 레이저가공장치

Info

Publication number: KR19990072840A
Application number: KR1019990005895A
Authority: KR
Inventors: 사사키하루키; 가와무라고우지
Original assignee: 죠우치 다카시; 미야치 테크노스 가부시키가이샤
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 1999-09-27
Also published as: EP0937534A2; EP0937534A3; JPH11243245A; CN1236690A; US6385218B1

Abstract

레이저 출력 파형 제어용의 기준 파형을 간단한 사용자조작으로 다종 다양한 파형 패턴으로 설정할 수 있도록 한다.

디스플레이에 표시되는 『스케쥴』화면에 있어서, 사용자는 키입력에 의해 소망의 설정치 입력이나 장치로의 동작지시를 한다. 특히 파형제어용의 기준 파형을 설정 입력하기 위하여 레이저 출력 기준치 「피크(PEAK)」 및 파형요소 「↑슬로프(SLOPE)」 ,「플래쉬1(FLASH1)」, 「플래쉬2(FLASH2)」, 「플래쉬3(FLAS H3)」, 「↓슬로프(SLOPE)」 의 각항목에 소망의 수치데이터를 설정 입력한다. 장치내에서는, 설정 입력된 파형 요소 항목의 설정치를 토대로 파형 제어용의 기준 파형 및 표시용의 기분 파형 그래프를 구한다. 파형 제어용의 기준 파형은, 레이저 출력 파형 제어부에 있어서 파형 제어의 기준치에 사용된다. 표시용의 기준 파형 그래프는, 소정의 키에 응동하여 화면의 소정 영역으로 그려진다.

Description

레이저 가공장치{PROCESSING APPARATUS HAVING LASER UNIT}

본 발명은, 파형 제어 방식의 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

종래로부터, 피가공물에 펄스 레이저 광을 조사하여 용접, 절단등의 레이저 가공을 하는 레이저 가공 장치에서는, 다양하고 다용도의 가공 요구에 대응할 수 있도록, 펄스 레이저광의 레이저출력 또는 이것에 대응하는 소정의 파라메터의 파형을 가변 제어하는 기술이 이용되고 있다.

이러한, 파형 제어 방식에 따르면, 파형 제어용의 소망의 기준 파형이 미리 레이저 가공 장치에 설정 입력된다. 레이저 가공 장치에서는, 레이저 전원부로부터의 전력의 공급을 받아 레이저 발진부가 레이저 광을 발진 출력하고, 레이저 발진부로부터 발진 출력되는 레이저 광의 레이저 출력 또는 레이저 전원부내의 소정의 전기적 파라메터의 시간적 변화 즉, 파형이 이 기준 파형을 따르도록 레이저 제어부가 오픈 루프 제어방식 또는 폐쇄 루프(피이드백) 제어방식으로 레이저 전원부를 제어하도록 되어 있다.

도 21에서 도 23에 대해, 종래의 이러한 종류의 레이저 가공 장치에 있어서의 기준 파형의 대표적인 설정 방법을 설명한다.

종래의 장치에서는, 도 21에 도시하는 바와 같은 설정 모드 화면에 있어서, 1개의 펄스 레이저 광에 대해서의 기준 파형을 정의하기 위한 파형 요소 항목으로서, 복수개 예를 들면, 3개의 플래쉬 구간 「플래쉬1(FLASH1)」,「플래쉬2(FLASH2)」,「플래쉬3(FLASH3)」 및 2개의 냉각 구간「쿨1(COOL1)」,「쿨2(COOL2)」가 준비되어 있다.

각 플래쉬 구간「플래쉬」에 대해서는, 소정의 범위(예를 들면, 0-20ms)내에서 소망의 시간이 설정 입력됨과 동시에, 레이저 출력치가 2종류의 모드[A,B]중의 하나로서 선택된다. 여기서, 레이저 출력치 모드 [A,B]는, 레이저 출력에 대응하는 레이저 전원부내의 설정 전압으로서 표시되며, 동일 설정모드 화면중의 다른 설정 항목에서 소망의 설정치로 설정된다. 도시의 예에서는, A=300V, B=500V로 설정되어 있다. 또한, 각 냉각 구간「쿨(COOL)」에 대해서는 소정의 범위(예를 들면 0-20ms)내에서 시간만이 설정 입력된다.

도 22에 도 21의 설정치에 대응하는 기준 파형의 파형 패턴을 나타낸다 또한, 도 23에 다른 기준 파형 패턴 예를 몇 가지 나타낸다. 통상의 어플리케이션에서는, 도 23의 각 예와 같이, 냉각 구간「쿨(COOL)」을 삽입시키지 않고 복수개의 플래쉬구간 「플래쉬(FLASH)」을 연속시켜서, 단일 펄스 파형으로 하는 수가 많다.

한편, 도 22에서는, 도면의 용이한 해설을 위하여, 설정 모드 화면중의 설정 입력 가능한 항목을 점선으로 싸고 있다. 기준 파형의 설정과 직접 관계하지 않은 항목에 대해서는 설명을 생략한다.

상기한 바와 같이, 종래의 레이저 가공 장치에서는, 사용자가 미리 복수 종류의 레이저 출력치 모드[A,B]에 대해 소망의 값을 설정하고, 각 플래쉬 구간에 몇 개인가의 레이저 출력치 모드를 할당하는 것으로, 레이저 출력 파형 제어용의 기준파형을 설정하도록 하고 있다.

이러한, 설정 방식에서는, 레이저 출력치 모드의 종류가 적으면, 예를 들면, 상기와 같은 2종류[A,B]정도로는, 설정 가능한 기준 파형 패턴의 종류도 제한되며, 다종 다용도의 피가공물에 대응하기가 어렵다.

이 문제에 대처하기 위하여 레이저 출력치 모드의 종류를 늘리면, 이번에는 설정 입력 조작이 번잡해지고, 사용자측의 부담이 커진다고 하는 문제가 있다.

특히, 같은 재질의 피가공물에 대해서는, 동일 또는 서로 닮은 기준 파형 패턴이 선택되는 일이 많지만, 재질이 같더라도 피가공물의 판 두께가 바뀌면, 레이저 출력치를 바꿀 필요가 있다. 예를 들면, 판두께를 늘리면, 레이저 출력치를 크게 하지 않으면 안된다.

이점에 관하여, 상기와 같은 종래의 레이저 가공 장치에서는, 동일 파형 패턴으로 기준 파형의 레이저 출력치를 전체적으로 예를 들면,15% 증대시키려면, 각 레이저 출력치 모드[A,B]에 대해 15% 증대시킨 값[신 설정치]을 사용자 자신이 계산해서 구하고, 구해진 신규 설정값을 설정 모드 화면(도 21)으로 입력하지 않으면 안되며, 레이저 출력치 모드 1개분의 변경이라도 귀찮은 작업이 되어 있다.

더구나, 상기와 같이 기준 파형 패턴의 자유도를 크게 하기위해서는 레이저 출력치 모드의 수를 증가했다면, 이 사용자 조작상의 불편이 한층 증대된다고 하는 문제가 발생한다.

더욱이, 종래의 레이저 가공 장치에서는, 설정된 기준 파형의 파형 패턴이 화면에는 표시되지 않기 때문에, 파형 요소 항목의 설정치로부터 사용자가 자기 뇌리에 관념적인 파형도를 이미지화 하거나, 그렇지 않으면 용지상에 파형도를 작도해 보는 수 밖에 없고, 이 점도 기준 파형의 설정 내지 변경에 새로운 일이 추가 되는 원인이 되었다.

더욱이, 기준 파형의 상승 및 하강이 수직으로 밖에 설정되지 않고, 경사를 가질수 가 없기 때문에 , 레이저 가공의 가열 속도 또는 냉각 속도를 생각대로 조정할 수 없다고 하는 불편이 있었다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 레이저 출력 또는 이에 대응하는 전기적 파라메터의 파형 제어를 위한 기준 파형을 단순한 사용자 조작으로 다종 다양한 파형 패턴으로 설정할 수 있도록 한 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 일단 설정한 파형 제어용의 기준 파형을 용이하고, 또한, 자유자재로 변경할 수 있도록 한 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

더욱이, 본 발명은, 레이저 출력 파형의 상승/하강을 임의의 파형으로 설정가능케 하고, 레이저 가공에 있어서의 가열 속도 또는 냉각 속도를 생각대로 조정 할 수 있도록 한 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명중, 청구항 1에 기재의 레이저 가공 장치는, 상기 펄스 레이저광을 발진출력하기 위한 레이저 발진 수단과, 상기 레이저 발진 수단에 레이저 발진용의 전력을 공급하기 위한 레이저 전원수단과, 상기 펄스 레이저 광의 레이저 출력 또는 이에 대응하는 상기 레이저 전원 수단내의 전기적 파라메터에 대해 기준치를 설정하기 위한 기준치 설정수단과, 상기 펄스 레이저광의 레이저 출력 또는 상기 전기적 파라메터에 대한 파형제어에 사용되는 기준파형을 구성하기 위한 복수의 파형 부분의 레이저 출력치 또는 전기적 파라메터치를 상기 기준치에 대한 비율 값으로 설정하기 위한 파형부분 설정수단과, 상기 기준치 설정수단에 의해 설정된 기준치와, 상기 파형 부분 설정수단에 의해 설정된 각 파형부분의 기준치에 대한 비율을 토대로 상기 기준파형을 나타내는 파형 데이터를 생성하는 기준 파형 생성 수단과, 상기 펄스 레이저광의 레이저 출력 또는 상기 전기적 파라메터가 상기 기준 파형 생성수단으로부터 부여된 상기 기준 파형을 따르도록 상기 레이저 전원수단을 제어하는 파형제어수단을 구비하는 구성으로 하였다.

또한, 청구항 2에 기재의 레이저 가공 장치는, 상기 청구항, 제 1항의 구성에 있어서, 상기 파형부분 설정수단이, 상기 기준파형의 펄스폭을 각각 임의의 시간을 가지는 복수개의 구간으로 분할하여 설정하기 위한 펄스 구간 설정수단과, 각각의 상기 구간마다의 레이저 출력치 또는 전기적 파라메터치를 상기 레이저 출력기준치에 대한 비율값으로 설정하기 위한 비율 설정 수단을 포함하는 구성으로 하였다.

또한, 청구항 3에 기재의 레이저 가공 장치는, 상기 청구항, 제 2항의 구성에 있어서, 상기 기준 파형 생성 수단이, 상기 복수개의 구간중 최초의 구간시간과, 제 2 구간 시간 및 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율과, 상기 기준치로부터 상기 기준 파형의 업슬로프 파형부를 구하는 업슬로프 생성수단을 포함하는 구성으로 하였다.

또한, 청구항 4에 기재의 레이저 가공 장치는, 상기 청구항, 제 2항의 구성에 있어서, 상기 기준파형 생성수단이, 상기 복수개의 구간중, 최후로부터 하나 바로앞의 구간 시간 및 레이저출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율과, 상기 기준치와, 최후의 구간 시간으로부터 상기 기준 파형의 다운슬로프 파형부를 구하는 다운 슬로프 생성 수단을 포함하는 수단을 포함하는 구성으로 하였다.

또한, 청구항 5에 기재의 레이저 가공 장치는, 상기 청구항, 제 2항의 구성에 있어서, 상기 기준치, 상기 구간 시간 및 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율의 각 설정치를 표시하기 위한 설정치 표시수단을 구비하는 구성으로 하였다.

또한, 청구항 6에 기재의 레이저 가공 장치는, 상기 청구항, 제 2항의 구성에 있어서, 상기 기준 파형의 파형 패턴을 나타내는 기준 파형 그래프를 표시하는 기준 파형 그래프 표시 수단을 더욱 구비하는 구성으로 하였다.

또한, 청구항 7에 기재의 레이저 가공 장치는, 상기 청구항, 제 2항의 구성에 있어서, 상기 기준 파형 그래프 표시 수단이, 상기 펄스 구간 설정 수단에 의해 설정된 복수개 구간의 각각의 시간과, 상기 비율 설정 수단에 의해 설정된 각 구간마다의 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율을 토대로 상기 기준 파형 그래프를 구하는 구성으로 하였다.

또한, 청구항 8에 기재의 레이저 가공 장치는, 상기 청구항, 제 1항의 구성에 있어서, 상기 파형 부분 설정 수단이, 상기 기준 파형의 파형상의 복수개의 통과 포인트의 시간을 설정하기 위한 통과점 시간 설정 수단과, 각각의 상기 통과 포인트마다의 레이저 출력치 또는 전기적 파라메터치를 상기 기준치에 대한 비율 값으로 설정하기 위한 비율 설정수단을 포함하는 구성으로 하였다.

청구항 9에 기재의 레이저 가공 장치는, 상기 청구항 제 8항의 구성에 있어서, 상기 기준 파형 생성 수단이, 상기 복수개의 통과 포인트중, 최초의 포인트 시간 및 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율과, 상기 기준치로부터 상기 기준 파형의 업슬로프 파형부를 구하는 업슬로프 생성수단을 포함하는 구성으로 하였다.

청구항 10에 기재의 레이저 가공 장치는, 상기 청구항 제 8항의 구성에 있어서, 상기 기준 파형 생성 수단이, 상기 복수개의 통과 포인트중, 최후로부터 하나 바로앞의 포인트 시간 및 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율과, 최후의 포인트 시간과, 상기 기준치로부터 상기 기준 파형의 다운슬로프 파형부를 구하는 다운 슬로프 생성 수단을 포함하는 구성으로 하였다.

청구항 11에 기재의 레이저 가공 장치는, 상기 청구항 제 8항의 구성에 있어서, 상기 기준치, 상기 통과 포인트 시간 및 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율의 각 설정치를 표시하기 위한 설정치 표시 수단을 더욱 구비하는 구성으로 하였다.

청구항 12에 기재의 레이저 가공 장치는, 상기 청구항 제 8항의 구성에 있어서, 상기 기준 파형의 파형 패턴을 나타내는 기준 파형 그래프를 표시하는 기준 파형 그래프 표시 수단을 더욱 구비하는 구성으로 하였다.

청구항 13에 기재의 레이저 가공 장치는, 상기 청구항 제12항의 구성에 있어서, 상기 기준 파형 그래프 표시 수단이, 상기 통과점 시간 설정 수단에 의해 설정된 복수개 통과 포인트의 각각의 시간과, 상기 비율 설정 수단에 의해 설정된 각 포인트 마다의 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율을 토대로 상기 기준 파형 그래프를 구하는 구성으로 하였다.

도 1는, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 가공 장치의 외관을 나타내는 사시도이다.

도 2는 실시예에 있어서의 레이저 가공 장치의 조작 패널부의 외관을 확대하여 나타내는 부분 확대 평면도이다.

도 3은 실시예에 있어서의 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 4는 실시예에 있어서의 레이저 가공 장치의 CPU 및 메모리에의해 구축되는 기능 수단의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 5는 실시예의 장치에서 표시되는 주요한 화면과 그들 상호의 전환의 관계를 나타내는 도이다.

도 6은 실시예에 있어서의 「픽스(FIX)」 모드의 『스케쥴』화면의 표시예를 나타내는 도이다.

도 7은 실시예에 있어서의 「프리(FREE)」 모드의 『스케쥴』화면의 표시예를 나타내는 도이다.

도 8은 실시예에 있어서의 『스테이터스』화면의 표시예를 나타내는 도이다.

도 9는 실시예에 있어서의 『파워모니터』화면의 표시예를 나타내는 도이다.

도 10은 실시예의 스케쥴모드에 있어서의 CPU의 메인의 처리순서를 나타내는 도이다.

도 11은 실시예의 스케쥴모드에 있어서의 (+)키 입력 표시 처리의 순서를 나타내는 도이다.

도 12는 실시예의 스케쥴모드에 있어서의 (-)키입력 표시 처리의 순서를 나타내는 도이다.

도 13은 실시예의 스케쥴모드(「픽스(FIX)」모드)에 있어서의 키 입력 실행 처리 순서를 나타내는 도이다.

도 14는 실시예의 「픽스(FIX)」모드에 있어서의 설정치 데이터의 기억 배치예를 모식적으로 나타내는 도이다.

도 15는 실시예의 「픽스(FIX)」모드에 있어서의 기준 파형의 파형 포맷예를 나타내는 도이다.

도 16은 실시예의 「픽스(FIX)」모드의 『스케쥴』화면으로 표시되는 기준 파형의 파형도와 레이저 출력 기준치와의 관계를 나타내는 도이다.

도 17은 실시예에 있어서의 기준 파형 설정시의 파형도 표시기능을 나타내는 도이다.

도 18은 실시예의 「픽스(FIX)」모드에서 설정 가능한 기준 파형의 파형 패턴예를 나타내는 도이다.

도 19는 실시예의 「프리(FREE)」모드에서의 설정치 데이터의 기억 배치예를 모식적으로 나타내는 도이다.

도 20은 실시예의 「프리(FREE)」모드에서의 기준 파형의 파형 포맷예를 나타내는 도이다.

도 21은 종래의 레이저 가공 장치의 설정 모드 화면의 일예를 나타내는 도이다.

도 22는 종래의 레이저 가공 장치의 파형 제어용의 기준 파형의 파형 포맷을 나타내는 도이다.

도 23은 종래의 레이저 가공 장치에 있어서 설정가능한 기준 파형의 파형 패턴예를 나타내는 도이다.

-도면중 주요부분에 대한 부호의 설명-

14 ; 조작 패널 22 ; 액정 표시 디스플레이

24 ; 커서키 26 ; (+)키

28 ;(-)키 30 ; 입력키

32 ; 메뉴키 40 ; 레이저 발진부

42 ; 레이저 전원부 44 ; 레이저 냉각부

46 ; 제어부 48 ; 입출력 인터페이스부

74 ; 레이저 출력 측정부 76 ; 전압 측정회로

80 ; 전류 측정 회로 82 ; 전류 센서

92 ; 제어 신호 생성부 94 ; 연산부

96 ; 데이터 관리부 98 ; 측정치 기억부

100 ; 설정치 기억부 102 ; 화상 포맷 기억부

104 ; 표시 출력부

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 20에 의거하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 3에, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 외관 구성을 나타낸다. 도 1은 장치 전체의 사시도, 도 2는 장치 조작 패널의 부분 확대 정면도이다.

도 1에 있어서, 이 레이저 가공 장치는, 상부 유니트(10)와, 하부 유니트(12)를 일체 결합하여 이루어진다. 상부 유니트(10)의 내부에는, 레이저 발진부, 제어부, 멀티포지션 가공용의 레이저 분기부등이 수납되어 있다. 상부 유니트(10)의 전면에는, 각종 설정치, 측정치등을 설정 입력/표시 출력하기 위한 디스플레이 및 각종 키 스위치류를 포함하는 조작 패널(14)이나, 전원 공급 상태, 고전압 공급상태, 충전 완료 상태등을 점등 표시하기 위한 LED군(15)등이 설치되어 있다.

상부 유니트(10)의 상면에는, 멀티 포지션 가공용의 복수개의 광 화이버(도시하지 않음)를 각각 통과시키기 위한 구멍(개구)(16)이나 광화이버 설치 작업용의 개폐 뚜껑(18)등이 설치되어 있다.

하부 유니트(12)의 내부에는, 전원부의 전력부, 외부 접속단자, 블레커, 및 냉각부의 탱크, 펌프, 열교환기, 이온 교환수지, 필터, 외부 배관 접속단자가 수용되어 있다. 하부 유니트(12)의 전면 패널(20)은 문짝으로 되어 있다.

도 2에 있어서, 조작 패널(14)의 중앙부에 플랫패널형 디스플레이 예를 들면, 액정 표시 디스플레이(22)가 배치되며, 그 아래에 여러 가지의 기능 키(24-38)가 배치되어 있다. 이 실시예에서는, 커서키(24)(24a-24d)(+)키(26),(-)키(28), 입력키(30), 메뉴키(32), 시작버튼(34), 리셋버튼(36) 및 스톱버튼(38)이 설치되어 있다. 커서키(24)(24a-24d)는, 화면상에서 커서를 상하좌우 방향으로 이동시키기 위한 키이며, 각키(24a-24d)를 누르면, 그 키가 나타내는 화살표 방향으로 커서가 이동하도록 되어 있다.

(+)키(26) 및 (-)키(28)는 데이터 입력 키이며, 뒤에 설명하는 바와 같이, 수치 항목에 대한 수치(십진수)의 입력, 「온(ON)/오프(OFF)」항목에 대한 「온(ON)」또는「오프(OFF)」의 선택, 「픽스/프리」항목에 대한「픽스(FIX)」또는「프리(FREE)」의 선택등에 사용된다.

입력키(30)는, 커서 위치의 표시데이터를 확정된 설정데이터로서 수확하기 위한 키이다. 메뉴키(32)는, 장치의 화면 모드를 선택하기 위한 키이다.

시작 버튼(34)은, 본 장치에 기동을 가하여 펄스 레이저광을 출사(발사)시키기위한 키이다. 리셋 버튼(36)은, 트러블 발생시에 디스플레이(22)로 표시되는 『트러블』화면 (도시않음)을 해제 하기위하여 사용된다. 스톱버튼(38)은, 비상시에 조작되는 버튼이며, 이 버튼이 눌리워지면, 고전압이 끊기고, 냉각부도 정지하도록 되어있다.

도 3는, 이 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시예의 레이저 가공 장치는, 레이저 발진부(40), 레이저 전원부(42), 레이저 냉각부(44), 제어부(46) 및 입출력 인터페이스부(48)로 구성되어 있다.

레이저 발진부(40)는, 챔버(50)내에 배치된 여기용 광원 예를 들면, 여기램프 (52) 및 레이저 매체 예를 들면 야그로드(54)와, 챔버(50)의 밖으로 야그 로드(54)의 광축상에 배치된 한쌍의 광공진기밀러(56, 58)를 가지고 있다.

여기 램프(52)가 점등하면, 그 광에너지로 야그로드(54)가 여기되며, 야그로드(54)의 양단면으로부터 광축상으로 나온 광이 광공진기 밀러(56,58)의 사이에서 반사를 거듭하여 증폭된 후 펄스레이저 광(LB)로서 출력 밀러(56)를 빠져 나온다. 출력 밀러(56)로부터 빠져 나온 펄스 레이저광은, 레이저 분기부(도시않음)로 보내지고, 거기서 복수의 분기 펄스 레이저광으로 분할된다. 그리고 각각의 분기 펄스 레이저광이 각 광화이버(도시않음)을 통하여 가공 공장의 각 출사 유니트로 보내지고, 각 출사유니트로부터 피가공물을 향하여 조사되도록 되어 있다.

레이저 전원부(42)는, 레이저 발진부(40)에 공급해야할 레이저 발진용의 전력을 축적하는 콘덴서(60)와, 상용 교류 예를 들면 삼상 교류 전원 전압(U,V,W)을 직류로 변환시켜 콘덴서(60)를 소정의 직류 전압으로 충전하기 위한 충전 회로(62)와, 콘덴서와 레이저 발진부(40)의 여기 램프(52)와의 사이에 접속된 스위칭 소자 예를 들면 트랜지스터(64)와, 이 트랜지스터(64)를 고주파수(예를 들면, 10kHZ)로 스위칭 구동하는 구동회로(66)를 포함한다.

레이저 냉각부(44)는, 레이저 발진부(40)의 여기 램프(52) 및 야그로드(54)로부터 발생되는 열을 레이저 발진부(40)의 밖으로 방열하기 위한 것으로, 레이저 발진부(40)에 소정 온도로 온도 조절된 냉각 매체 예를 들면, 냉각수(CW)를 공급하도로 구성되어 있다.

제어부(46)는, 장치 전체 내지 각부의 동작을 제어하기 위한 CPU(마이크로 프로셋서)(70), 이 CPU에 소정의 처리를 하게 하기 위한 각종 프로그램 및 각종 설정값 또는 연산 데이터를 보호유지 하기위한 메모리(72)와, 펄스 레이저광(LB)의 레이저 출력 또는 이것에 대응하는 레이저 전원부(42)내의 전기적 파라메터를 계측하기 위한 각종 계측 수단(74,76,78,80,82)을 포함한다.

이들 계측 수단중, 레이저 출력 제어부(74)는, 광공진기 밀러(58)의 후방으로 새는 레이저 광(LB')를 수광하는 포트센서와, 이 포트 센서로부터 출력되는 전기 신호에 의해 펄스 레이저 광(LB)의 레이저 출력을 구하는 측정 회로를 가지고 있으며, 구한 레이저 출력 측정치(SL)를 CPU(70)로 부여한다.

전압측정 회로(76)는, 전압센스선(78)을 통하여 여기 램프(52)의 양단자에 전기적으로 접속되어 있으며, 전원부(42)로부터 여기 램프(52)에 인가되는 전압(램프 전압)을 예를 들면, 실효 치로 측정하고 구한 램프 전압 측정치(SV)를 CPU(70)에 인가한다. 또한, 전류 측정 회로(80)는, 전원부(42)의 램프 전류 공급 회로에 설치되어 있는 전류 센서 예를 들면, 홀CT(82)로부터 전류 검출 신호를 받고, 여기 램프(52)에 공급되는 전류(램프 전류)(I)를 실효치로 측정하고, 구한 램프 전류 측정치(SI)를 CPU(70)에 인가한다.

CPU(70)는, 전원부(42)에 대해서는, 콘덴서(60)를 설정 전압으로 충전시키기 위한 충전 제어신호(CF)를 충전회로(62)에 부여함과 동시에, 파형 제어용의 스위칭 제어 신호(SW)를 구동 회로(66)에 부여한다.

본 실시예의 파형제어에 있어서, CPU(70)는, 레이저 출력 측정부(74)로부터의 레이저 출력 측정치(SL),전압 측정 회로(76)로부터의 램프 전압 측정치(SV)또는 전류 측정 회로(80)로부터의 램프 전류 측정치(SI), 혹은, 램프 전압 측정치(SV) 및 램프 전류 측정치(SI)에서 구한 램프 전력 측정치(SP)(SV.SI)를 미리 설정되어 있는 파형 제어용의 기준파형과 비교하여 비교 오차를 구하고, 이 비교 오차를 영(0)으로 하도록 , 예를 들면, 펄스 폭제어신호로 이루어지는 스위칭 제어 신호(SW)를 생성한다.

이와 같은 피이드백 제어방식에 의해, 레이저 발진부(40)로부터 발진 출력 되는 펄스 레이저 광(LB)의 레이저 출력 또는 이에 대응하는 레이저 전원부(42)내의 전기적 파라메터(램프 전류, 램프 전력, 램프 전압)가 각 파형 제어용의 기준 파형을 따르도록 제어된다.

입출력/인터페이스부(48)는,입력부(84), 표시부(86) 및 통신 인터페이스회로 (I/F)(88)등을 포함한다.

입력부(84)는, 조작 패널(14)의 키 스위치군으로 구성되며, 표시부(86)는, 장치 전면부의 LED군이나 디스플레이(22)로 구성되어 있다. 인터페이스회로 (I/F)(88)는,외부의 장치 또는 유니트와의 데이터 통신에 사용된다.

한편, 조작패널(14)을 장치 본체로부터 분리 가능한 유니트(프로그램 유니트)로서 구성할 수도 있다.

이 경우, 이 프로그램 유니트는 CPU(70), 메모리(72)입력부(84) 및 표시부(86)를 구비하고, 통신 케이블을 통하여 장치 본체측과 전기적으로 접속되게 된다.

도 4에, 본 실시예에 있어서, CPU(70), 및 메모리(72)에 의해 구축되는 기능적 수단의 구성을 블록도로서 나타낸다. 도시하는 바와같이, 입력 버퍼부(90), 제어신호 생성부(92), 연산부(94), 데이터 관리부(96), 설정치 기억부(100), 화상 포맷 기억부(102) 및 표시 출력부(104)가 CPU(70) 및 메모리(72)에 의해 구성된다.

입력버퍼부(90)는, CPU(70)에 입력되는 데이터, 예를 들면, 입력부(84)로부터의 설정 데이터, 통신 인터페이스 회로(88)로부터의 외부 데이터, 냉각부(44)또는 계측 회로(74,76,80)로부터의 측정치 데이터 등을 수확하여 일시적으로 보관한다.

연산부(94)는, CPU(70)에 구해지는 일체의 연산 처리를 실행한다. 제어 신호 생성부(92)는, CPU(70)로부터 외부에 대한 일체의 제어 신호를 발생한다. 데이터 관리부(96)는, CPU(70) 및 메모리(72)내의 데이터의 보존, 이동의 일체를 관리한다.

측정치 기억부(98)는, CPU(70)에 입력된 측정치 데이터를 보존하고, 설정치 기억부(100)는 CPU(70)에 입력된 설정치 데이터 혹은 CPU(70)내에서 연산에 의해 구해진 설정치 데이터를 보존한다.

화상 포맷 기억부(102)에는, 디스플레이(22)로 표시되는 여러 가지의 화면중에서 표시내용이 고정되어 있는 정형부분의 화상을 나타내는 화상 데이터가 축적되어 있다. 표시 출력부(104)는, 화상 포맷 기억부(102)로부터 인가되는 정형 화상에 데이터 관리부(96)로부터의 설정치등의 변수의 화상을 포개맞추어 합성 화면을 조립하고, 이 합성화면의 화상데이터를 표시부(86)로 출력한다.

이하, 도 5 내지 도 20에 대해 본 실시예의 레이저 가공 장치에 있어서 파형 제어용의 기준 파형을 설정 하기 위한 기능을 설명한다.

도 5에, 본 실시예에 있어서, 디스플레이(22)로 표시되는 주요한 화면과 그들 화면상호의 전환 관계를 나타낸다.

본 실시예에서는, 사용자에 각종 설정 항목에 대해 소망의 설정치를 입력시키기위한『스케쥴』화면①, 장치내의 주요한 스테이터스 정보를 표시하는 『스테이터스』화면②, 및 직전에 발사된 펄스 레이저광(LB)에 대해서의 레이저 출력측정치를 표시하는 『파워모니터』화면③의 세가지가 주요한 화면이며, 그중에서도『스케쥴』화면①이 특히 중요한 화면이다.

이들 세개의 화면①,②,③은, 메뉴키(32)의 조작에 의해 상호간에 전환 가능하다.

즉, 『스케쥴』화면①이 표시되어 있을 때에, 메뉴키(32)가 눌리워지면『스테이터스』화면②으로 전환되며, 『스테이터스』화면②이 표시되어 있을 때에, 메뉴키(32)가 눌리워지면『파워모니터』화면③으로 전환되며, 『파워모니터』화면③이 표시되어 있을 때에 메뉴키(32)가 눌리워지면『스케쥴』화면① 으로 교체되도록 되어 있다.

또한, 『스케쥴』화면①에서, 시작버튼(34)이 눌리워지면, 펄스 레이저광(LB)이 발사되며, 그 직후에, 『파워모니터』화면③으로 교체되도록 되어 있다.

도 6 및 도 7에 『스케쥴』화면의 표시 내용예를 나타낸다. 본 실시예의 『스케쥴』화면에는, 「픽스(FIX)」모드(도 6)와「프리(FREE)」모드(도 7)의 두 개의 설정 화면 모드가 있다.

뒤에 설명하는 바와 같은 키입력 조작에 의해 화면 최상단행의 화면 모드 선택 항목「폼(FORM)」에 있어서, 「픽스(FIX)」를 지시하면 도 6에 도시하는 바와 같은 「픽스모드」의 화면이 표시되며, 「프리(FREE)」를 선택하면 도 7에 도시하는 바와같은 「프리(FREE)모드」화면이 표시되도록 되어 있다. 『스케쥴』화면에 관한 본 장치의 기능 및 작용에 대해서는 뒤에 상세히 설명한다.

도 8에, 『스테이터스』 화면의 표시내용예를 나타낸다. 『스테이터스』화면에서는,멀티 포지션 가공용의 복수개 예를 들면, 6개의 분기 펄스 레이저광 (BEAM1-BEAM6) 에 대한 셔터의 온/오프상태, 레이저 출력 파형 제어로 현재 선택되어 있는 피이드백 파라메터(레이저 출력(LASER POWER)/램프전력(LAMP POWER)/램프전류(LAMP CURRENT)그밖의 주요한 스테이터스 정보가 표시된다.

도 9에 『파워 모니터』화면의 표시내용 예를 나타낸다. 『파워모니터』화면에서는, 직전에 발사된 펄스 레이저 광(LB)의 에너저)(J), 평균출력(W)의 측정치 등이 표시된다.

항상, 1회의 시작버튼(34)의 누름조작에 응동하여, 미리 스케쥴모드로 설정된 개수의 펄스 레이저광(LB)가 일정의 사이클로 반복 발사된다. 『파워모니터』화면에서 표시되는 에너지 측정치「에너지(ENERGY)」는 그 중의 대표적인 1개의 펄스 예를 들면, 최후의 펄스에 대해서의 에너지 측정치이며, 평균출력 측정치 「에버리지(AVERAGE)」 는 1개당의 에너지측정치「에너지(ENERGY)」에 사이클 수 즉, 단위시간당의 펄스 반복수 「리피트(REPEAT)」를 더한 값이다.

『파워모니터』화면에서는, 화면 최상단의 행의 파형 선택 항목「MW」에서「ON」을 지시하면, 도 9와 같이, 화면의 우측 절반의 영역에 지금 발사된 펄스레이저 광(LB)의 레이저 출력 파형을 나타내는 파형도가 표시된다. 이 파형도는 레이저 출력측정부(74)로부터의 레이저 출력 측정치(SL)를 토대로 CPU(70)에 있어서, 연산부(94)에 의해 소요 데이터 처리를 하여 얻어진 것이며, 측정치 기억부(98)에 축적된다.

한편, 이 파형 선택 항목「MW」으로 「OFF」를 지시하면, 도시하지 않지만, 화면 우측 절반의 영역에는 『스케쥴』화면으로 설정되어 있는 기준 파형의 파형도가 표시되도록되어 있다.

이하, 제 6도, 도 7 및 도 10 내지 도 20에 대해 『스케쥴』화면에 관한 본 장치의 기능 및 작용에 대해 설명한다.

도 10은, 『스케쥴』화면의 모드에 있어서의 CPU(70)의 메인 처리 순서를 나타낸다. 도 11, 도 12 및 도 13에는, 메인처리중의 (+)키입력표시처리, (-)키입력표시처리 및 키입력 실행처리「픽스(FIX)」모드의 순서를 각각 나타낸다. 또한, 도 14에 본 실시예의 「픽스(FIX)」모드에 있어서의 설정치 데이터의 기억 배치예를 모식적으로 나타내고, 도 15에 「픽스(FIX)」모드에 있어서의 기준 파형의 파형 포맷예를 나타낸다. 도 16에 「픽스(FIX)」모드의 화면에 표시되는 기준 파형의 파형도와 레이저 출력기준치와의 관계를 나타낸다. 도 17에 본실시예의 기준 파형 설정시의 파형도 표시 기능을 나타낸다. 도 18에 「픽스(FIX)」모드로 설정가능한 기준 파형의 파형패턴예를 나타낸다. 도 19에 본 실시예의 「프리(FREE)」모드의 설정치데이터의 기억 배치예를 모식적으로 나타내고, 도 20에 「프리(FREE)」모드의 기준 파형의 파형포맷예를 나타낸다.

상기한 바와같이, 『파워모니터』화면에서 메뉴키(32)가 눌리워지면, 도 10에 도시하는 바와같은 스케쥴 모드로 들어간다.

스케쥴모드에 들어가면, 먼저, 앞에서의 스케쥴모드의 종료직적에 표시되어 있던 『스케쥴』화면을 디스플레이(22)에 표시한다(스텝B1). 따라서, 도 6에 도시하는 바와같은 「픽스(FIX)」모드의 『스케쥴』화면이나, 또는 도 7과 같은 「프리(FREE)」모드의 『스케쥴』화면이 표시된다.

이 표시된 『스케쥴』화면에 있어서, 사용자는, 조작 패널(14)상의 키버튼(24-38)으로부터의 키입력에 의해, 소망의 설정치 입력이나 장치로의 동작 지시를 할 수 있다(스텝B2).

한편, 도 6 및 도 7에서는, 도면의 이해를 돕기 위하여, 설정 모드 화면중에서 설정 가능한 항목을 점선으로 싸고 있다. 실제 화면에서는, 이들의 점선은 표시되지 않는다. 또한, 도 6 내지 도 9에 있어서, 가운데파임 문자 또는 굵은 문자로 표시되는 수치는, 각종 측정치이며, 키입력으로 설정하거나 변경할 수 있는 것은 아니다.

예를 들면, 「프리(FREE)」모드의 『스케쥴』화면(도 7)를 「픽스(FIX)」모드의 『스케쥴』화면(도 6)로 교체하고 싶은 경우는, 커서를 화면 제 1행의 화면모드 선택항목「폼(FORM)」의 데이터 입력 위치로 이동시키고, (+)키(26)을 누르면 된다. 그렇게 하면, 장치측에서는, (+)키입력 표시처리가 실행된다(스텝B3). 이 처리(도 11)에서는, 커서위치가 「픽스(FIX)/프리(FREE)」위치에 있음을 판단하고, 커서위치의 표시를 「프리(FREE)」로부터「픽스(FIX)」로 바꾼다(스텝C2). 또한, 커서위치가 「픽스(FIX)」 로 되어 있는 것을 나타내는 데이터도 일시적으로 보존해둔다.

다음에, 사용자가 입력키(30)를 누르면, 장치측은 키입력 실행 처리를 실행하고(스텝B5), 디스플레이 화면을 「프리(FREE)」모드의 『스케쥴』화면(도 7)로부터 「픽스(FIX)」모드의 『스케쥴』화면(도 6)로 교체한다. (도 13의 스텝E3와는 반대 교체처리).

그리고 도 14에 도시하는 바와 같이 설정치 기억부(100)내의 소정의 영역에 설치되어 있는 소정의 기억 번지(A2)에 현재의 설정 화면모드가 「픽스(FIX)」모드인 것을 나타내는 데이터 또는 플러그를 저장한다(도 14).

또한, 사용자는, 1화면분의 1군의 설정치를 관리하기위한 라벨 또는 스케쥴No.를 [03]으로 설정하고 싶은 경우는, 커서키(24)를 화면 제 1행의 스케쥴No.설정 항목「SCH,#」의 데이터 입력 위치로 이동시키고, (+)키(26)또는 (-)키(28)를 조작하여 스케쥴No.를 소망의 값[03]으로 맞추면 된다.

장치측에서는, (+)키(26)이 눌릴때마다 (+)키입력 표시처리를 실행하며(스텝B3)(-)키입력(28)이 눌릴때마다(-)키입력 표시 처리를 실행한다(스텝B4). 커서위치가 수치입력 위치에 있기 때문에, 이들의 키입력 표시처리에서는, 커서 위치의 수치를 하나 감소 또는 증가 하여 갱신하고, 그 갱신후의 수치를 화면으로 표시함과 동시에, 그 수치의데이터를 적당한 기억 영역 또는 레지스터로 보존해둔다(스텝C5,D5).

사용자는 상기한 바와같이, 스케쥴No. 의 표시가 [03]이 된 곳에서 입력키(30)를 누르면된다. 이 키입력에 응동하여 CPU(70)는 키입력 실행처리(스텝B5)를 실행한다. 이 경우는 스케쥴No.를 [03]으로 확정하고(스텝E7),설정치 기억부(100)내의 소정의 기억번지(A1)에 설정치[03] 의 데이터를 저장한다(도 14).

「픽스(FIX)」 모드에서는, 파형 제어용의 기준 파형을 설정입력하기 위하여, 레이저 출력기준치 피크「피크(PEAK)」 및 파형요소「↑슬로프(SLOPE)」 , 「플래쉬1(FLASH1)」,「플래쉬2(FLASH2)」,「플래쉬3(FLASH3)」,「↓슬로프(SLOPE)」 의 각 항목에 소망의 수치 데이터를 설정 입력하도록 되어 있다.

이들의 항목 중, 레이저 출력 기준치피크「피크(PEAK)」에는, 임의의 레이저 출력치를 kW단위로 설정 입력할 수 있다. 항상, 이 스케쥴No. 로 발사시켜야 할 펄스레이저 광(LB)에 부여하고 싶은 레이저 출력의 최대치 부근에서 비율계산의 기준에 적합한 값(예를 들면, 10,20,50,100,1000등)이 선택되면 된다.

또한, 상승구간「↑슬로프(SLOPE)」 및 하강구간「↓슬로프(SLOPE)」에 대해서는 시간만이 설정 입력된다. 플래쉬구간「플래쉬1(FLASH1)」,「플래쉬2(FLASH2)」,「플래쉬3(FLASH3)」에 대해서는, 각 구간의 시간과 함께, 구간마다의 레이저 출력치가 레이저 출력 기준치피크「피크(PEAK)」에 대한 비율 값으로서 설정 입력된다.

각 구간의 시간 및 레이저 출력 비율은 임의의 값으로 설정가능 하지만, 실제 어플리케이션을 감안하여 설정 가능한 범위로 일정의 제한을 설치하면 된다. 예를 들면, 파형 전체의 시간(펄스폭)은, 0.05(ms)-30.0(ms), 각 비율은 0(%)-200(%)면 된다.

기준 파형 설정용의 각 항목에 수치가 입력된다. 사용자는, 커서를 각 항목의 데이터 입력 위치에 이동시키고,(+)키(26)또는 (-)키를 조작하여 소망의 수치로 맞추고, 입력키(30)을 누르면 된다. 그들의 키 조작에 응동하여 CPU(70)는, 상기한 바와같은 스케쥴No. 설정 항목「SCH,#」에 대한 것과 동일한 수치 입력 표시 및 설정 처리를 실행하고, 입력한 각 설정치의 데이터를 설정치 기억부(100)내의 소정의 기억 번지에 저장한다(도 14).

도 6에 도시하는 설정예에서는, 레이저 출력 기준치「피크(PEAK)」를10.0(kW)로하고, 플래쉬구간「플래쉬1(FLASH1)」,「플래쉬2(FLASH2)」,「플래쉬3(FLASH3)」의 레이저 출력 비율을 각각100.0(%), 25.0(%),50.0(%)로 설정하고 있다.

즉, kW연산치에서는, 플래쉬 구간 「플래쉬1(FLASH1)」,「플래쉬2(FLASH2)」,「플래쉬3(FLASH3)」의 레이저 출력 비율을 각각10.0(kW), 2.5(kW),5.0(kW)로 설정하게 된다.

CPU(70)는, 상기와같은 파형 요소 항목의 수치 설정 처리(스텝E7)중에서, 파형 제어용의 기준파형 및 표시용의 기준 파형 그래프를 작성한다.

도 15에 도시하는 바와같이, 「픽스(FIX)」모드의 기준 파형은, 상승구간「↑슬로프(SLOPE)」에 대응한 업슬로프 파형부(LS)와, 제 1 플래쉬 구간「플래쉬1(FLASH1)」, 제 2 플래쉬 구간「플래쉬2(FLASH2)」, 및 제 3의 플래쉬 구간 「플래쉬3(FLASH3)」에 각각 대응한 제 1, 제 2 및 제 3의 플랫 파형부L1,L2,L3와, 하강 구간「↓슬로프(SLOPE)」에 대응한 다운 슬로프 파형부(Le)로 구성된다.

먼저, 표시용의 기준 파형 그래프에 대해서는, 상승 구간「↑슬로프(SLOPE)」의 시간(ts),와 제 1의 플래쉬구간「플래쉬1(FLASH1)」의 시간(t1) 및 레이저 출력 비율(r1)으로부터, 업슬로프 파형부(Ls) 및 제 1 플랫 파형부(L1)가 동시에 구해진다. 그 후에, 후속의 파형부가앞의 파형부에 접속하는 형태로, 제 2 플래쉬구간「플래쉬2(FLASH2)」의 시간(t2) 및 레이저 출력 비율(r2)로부터, 제 2 의 플랫 파형부(L2)가 구해지며, 제 3의 플래쉬 구간「플래쉬3(FLASH3)」의 시간(t3) 및 레이저 출력 비율(r3)로부터, 제 3의 플랫 파형부(L3)가 구해지며, 하강 구간「↓슬로프(SLOPE)」의 시간(te)으로부터 다운슬로프 파형부(Le) 가 구해진다.

이렇게 하여 구해진 기준 파형 그래프의 데이터는, 설정치 기억부(100)의 소정의 기억 영역에 축적된다.

또한, 파형 제어용의 본래의 기준 파형은, 상기한 바와 같이, 생성한 기준 파형 그래프의 각부의 레이저 출력 비율(r)에 레이저 출력 기준치「피크(PEAK)」를 더한 것에 의해 구해진다.

파형 제어용의 기준 파형을 나타내는 기준 파형 데이터도 설정치 기억부(100)의 소정의 기억 영역에 축적된다. 그리고, 펄스 레이저 광(LB)을 발사할 때, CPU(70)는 제어 신호 생성부(92)내지 연산부(94)의 기능에 있어서 이 파형제어용의 기준 파형 데이터를 피이드백식 파형 제어의 기준치에 사용한다.

「픽스(FIX)」모드에서는, 도 6에 도시하는 바와같이, 도 6에 도시하는 바와같이, 설정입력되어있는 기준파형의 파형 패턴을 기준파형 그래프의 형태로 화면상에 나타낼수 있다. 기준 파형 그래프를 보고 싶은 경우, 사용자는 커서를 화면 제 2 행의 그래프 「온(ON)/오프(OFF)」 선택 항목 「ω」(그래픽심볼)의 데이터 입력위치로 이동시키고, (+)키 입력(26)을 누르면된다.

이 키 조작에 따라, CPU(70)는, (+)키입력표시 처리를 실행(스텝B3)하고, 커서 위치의 표시를 「온(ON)」으로 한다(스텝C4). 이어서, 사용자가 입력키(30)를 누르면, CPU(70)는 (+) 키입력 표시 처리를 실행하여(스텝B5), 온설정을 함과 동시에 기준 파형 그래프를 화면내의 소정의 영역(화면 우측절반의 영역) 으로 표시한다(스텝B6, 도 6의 그래프 ON 화면).

상기한 바와같이, 「↑슬로프(SLOPE)」로부터 시작되어 「플래쉬1(FLASH1)」,「플래쉬2(FLASH2)」, 의 순으로 각 파형 요소 항목의 설정치가 입력됨에 따라, 기준 파형의 파형부(Ls.L1,L2),,,,가 차례로 구해진다. 그리고 화면상에는, 기준파형 그래프를 작성도상의 단계에서 표시 할 수 있다.

따라서, 사용자는 각 파형 요소 항목에 설정치를 순서로 입력함에 따라 기준 파형이 점차 완성되어 가는 모양을 화면의 파형도 그래프로 확인하면서, 자기가 목적하는 파형 패턴을 단시간에 간단히 작성할 수 있다. 또한, 일단, 완성된 기준 파형의 각 파형부(L)를 변경하는것도 용이하며, 자유롭게 행할 수 있다.

각 파형부(L)를 변경할 경우, 사용자는 커서를 해당 파형 요소 항목의 데이터 위치로 이동시키게 된다. 이 때, CPU(70)는 화상 포맷 기억부(102) 및 표시출력부 (104)의 기능에 따라 커서가 위치하는 해당 파형 요소 항목에 대응하는 기준 파형 그래프의 파형부(L)를 예를들면,도 17의 (A)에 도시하는 바와 같은 점선 표시(혹은 특정색의 표시)등으로 식별 표시할 수 있다.

기준 파형 그래프를 화면에서 지우고 싶은 경우는, 커서를 「온(ON)/오프(OFF)」 선택 항목의 데이터 입력 위치로 맞추고, (-)키입력(26)을 누르고, (「오프(OFF)」가 표시되는), 이어서 입력 키(30)를 누르면 된다.

기준 파형 그래프가 표시되지 않을 때, 화면 우측 절반의 영역에는, 대신에 단위시간당 반복회수(사이클), 「리피트(REPEAT)」1회의 스타트 조작으로 발사되는 펄스 레이저 광(LB)의 총수 「샷(SHOT)」, 좋고 나쁨의 판정을 위한 1펄스당의 레이저 에너지 감시값(상하한값) 「하이(HIGH)」,「로우(LOW)」의 각 설정 항목 란이 나타난다(도 6의 [그래프OFF]화면].

이들 발사조건 및 감시조건의 각항목에 대해서도, 커서키(24)(+)키입력,(-)키(28), 입력키(30)등을 사용하여 소망의 설정치(수치)를 입력할 수 있다.

또한, 화면의 최하행에는, 고전압「HV」, 메인 (광공진기), 셔터「MAIN SHUTTER」 및 가이드 광 「포지션(POSITION)」의 각부「온(ON)/오프(OFF)」 선택 항목이 상시 표시된다. 이들의 선택 항목에 대해서도, 상기한 그래프 「온(ON)/오프(OFF)」 선택 항목「ω」에 대한 것과 동일한 키 조작으로, 온/오프 설정을 할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시예의 「픽스(FIX)」모드로 설정되는 기준 파형은, 업슬로프 파형부(Ls)와, 복수개 예를 들면, 3개의 플랫 파형부(L1,L2,L3)와 다운 슬로프 파형부(Le)로 구성된다.

이 중에서, 상승시의 파형 즉 업슬로프 파형부(Ls)는, 상승 구간「↑슬로프(SLOPE)」의 시간(ts)과 제 1의 플래쉬 구간 「플래쉬(FLASH)」의 레이저 출력 비율(rl)의 각 설정치를 적당한 값으로 선택하는 것으로, 소망의경사도 및 상승시간으로 조정할 수 있다.

또한,상승후의 파형(L1,L2,L3)은, 각 플래쉬 구간「플래쉬1(FLASH1)」, 「플래쉬2(FLASH2)」,「플래쉬3(FLASH3)」,의 시간(t1,t2,t3) 및 레이저 출력 비율(r1,r2, r3)의 각 설정치를 적당한 값으로 선택하는 것으로, 여러 가지의 파형을 선택할 수 있다.

또한, 하향시의 파형 즉, 다운슬로프 파형부(Le)는, 최후의 플래쉬 구간 「플래쉬3(FLASH3)」의 레이저 출력 비율(r3) 및 하향 구간 「↓슬로프(SLOPE)」의 시간(te)의 각설정치를 적당한 값으로 선택하는 것으로, 소망의 경사도 및 하향시간으로 조정할 수 있다.

도 18에, 본 실시예의 「픽스(FIX)」모드로 설정 가능한 기준 파형의 다른 파형 패턴예를 나타낸다.

한편, 제 18도의 (f)의 패턴 예는, 5가지의 플래쉬 구간「플래쉬(FLASH)」을 사용하여 작성된다. 이처럼, 플래쉬 구간「플래쉬(FLASH)」의 수를 늘리더라도, 각 구간의 레이저 출력치는 레이저 출력 기준치「피크(PEAK)」에 대한 비율로서 설정된다. 더구나, 기준 파형 그래프가 화면에 표시된다. 따라서, 사용자에게 있어서는, 각 구간의 파형부를 다른 구간의 파형부와 비교하는 것도, 혹은 기준 파형 전체에 있어서의 무게를 감안하는 것도 간단하며, 화면상에서 소망의 파형 패턴을 가지는 기준 파형을 작성할 수 있다.

한편, 「픽스(FIX)」모드에서도 플래쉬 구간「플래쉬(FLASH)」의 수를 늘린 때에는 후술하는「프리(FREE)」모드와 동일한 화면 스크롤 기능을 사용하도록 되어 있다.

또한, 기준 파형의 각부의 레이저 출력은, 각 구간의 파형부의 레이저 출력비율(r)과 레이저 출력 기준치「피크(PEAK)」 와의 부피로서 즉각 구해진다. 피가공물의 판두께가 바뀌었기 때문에,펄스레이저 광의 파형 전체의 레이저 출력을 바꾸고 싶은 경우는, 레이저 출력 기준치「피크(PEAK)」의 설정치만을 변경하면 되고, 기준 파형의 각부에 대해 레이저 출력치를 일일이 수정할 필요는 없다.

이 경우, 『스케쥴』화면에서는,도 16에 도시하는 바와같이, 레이저 출력 기준치「피크(PEAK)」의 설정치가 바뀔 뿐이며, 화면에 표시되는 기준 파형 그래프의 파형 패턴은 바뀌지 않는다. 즉, 파형 제어용의 기준파형에 있어서는 각부의 레이저 출력치가 변화하지만, 그래프 표시용의 기준 파형은 각부의 (%)값이 동일하기 때문에 파형은 변화하지 않는다.

더욱이, 상기한 바와 같이, 각 플래쉬 구간의 레이저 출력 비율(r)값을 바꿔 쓸 수 있는 것으로, 각부의 레이저 출력을 국부적으로 변경하는 것도 자유롭게 할 수 있다.

이어서, 본 실시예의 「프리(FREE)」모드에 대해서 설명한다.

「프리(FREE)」모드에서는, 파형 제어용의 기준 파형을 설정입력하기 위하여, 도 7에 도시하는 바와같이, 레이저 출력 기준치「피크(PEAK)」의 설정에 부가하여 복수개의 파형 통과 포인트「포인트1(POINT1)」,「포인트2(POINT2)」,「포인트3(POINT3)」,「포인트4(POINT4)」,,,의 각 항목에 대해 시간(t) 및 레이저 출력 비율(r)을 설정하도록 되어 있다.

설정 가능한 파형 통과 「포인트(POINT)」의 개수는 상당수 예를들면 20개 정도 준비된다. 화면에는 한번에 5개 까지 밖에 표시되지 않지만, 화면 스크롤 방식으로 전부의 파형 통과점을 그려낼 수 있게 되어 있다. 아래 방향으로 스크롤 시키고 싶은 때는 커서를 「▼」의 위치에 맞추어 아래 방향 이동의 커서키(24c)를 누르면 되고, 상방향으로 스크롤 시키고 싶은 때는 커서를 「▲」의 위치로 맞추어 상방향 이동의 커서키(24a)를 누르면 된다. 장치측은 커서 이동 처리(스텝B6)에 있어서 화면 스크롤을 실행한다.

「프리(FREE)」모드에 있어서도, 기준 파형 설정용의 항목에는 수치를 입력한다. 사용자는, 커서를 각 항목의 데이터 입력 위치로 이동시키고, (+)키(26)또는 (-)키(28)를 조작하여 소망의 수치로 맞추어, 입력키(30)를 누르면 된다. 그들의 키 조작에 따라 CPU(70)는 상기한 바와같은 「픽스(FIX)」모드시와 동일한 수치 입력 표시 및 설정 처리를 실행하고, 입력한 각 설정치의 데이터를 설정치 기억부(100)내의 소정의 기억 번지에 저장한다(도 19).

도 7의 설정 예에서는, 레이저 출력 기준치「피크(PEAK)」를 10.0(kW)으로 하고, 5개의 파형 통과포인트 「포인트1(POINT1)」,「포인트2(POINT2)」,「포인트3(POINT3)」,「포인트4(POINT4)」,「포인트5(POINT5)」의 시간 및 레이저 출력 비율[t, r]을 각각 [5(ms),90(%)],[7(ms),70(%)],[12(ms),88(%)],

[15(ms),68(%)],[18(ms),0(%)]로 설정해 있다. 항상, 기준 파형의 종단을 이루는 최후의 포인트의 레이저 출력 비율(r)에는 0(%)를 부여한다.

도 20에 도시하는 바와같이, 「프리(FREE)」모드에 있어서의 기준 파형은, 시간을 X축, %축을 Y축으로하는 좌표상에서, 설정 입력된 복수개의 파형 통과 포인트「포인트1(POINT1)」,「포인트2(POINT2)」,,,의 각점을 연결하는 점선그래프로서 정의된다.

이 기준 파형의 상승 즉, 업슬로프 파형부는, 최초의 「포인트1(POINT1)」의 시간 및 레이저 출력비율(t1,r1)에 의해 결정된다. 또한, 다운 슬로프 파형부는, 최후로부터 하나 바로앞의 포인트(도 7의 예에서는「포인트4(POINT4)」의 시간 및 레이저 출력 비율(t1,r1)과 최후의 「포인트5(POINT5)」의 시간(t5)과로 규정된다.

업슬로프 파형부와 다운 슬로프 파형부와의 사이의 중간부의 파형은, 전 포인트「포인트1(POINT1)」,「포인트2(POINT2)」,,,,좌표점(t,r)의 조합으로 자유롭게 선택할 수 있다. 사용하는 포인트의 개수를 늘리는 것으로 곡선에 가까운 세밀한 파형패턴도 작성할 수 있다. 「프리(FREE)」모드에서도, 먼저% 값 표시의 기준 파형 그래프를 구하고, 이어서,이 기준 파형 그래프의 각 포인트의 레이저 출력비율(r)에 레이저 출력 기준치「피크(PEAK)」를 승산하여 파형 제어용의 기준 파형을 구하면 된다.

이렇게 하여 구해진 기준 파형 그래프 및 파형 제어용의 기준 파형의 데이터도, 설정치 기억부(100)의 소정의 기억 영역에 각각 축적된다. 「프리(FREE)」모드에서도, 그래프「온(ON)/오프(OFF)」 선택 항목「ω」에 「온(ON)」을 지시하는 것으로, 설정 입력되어 있는 기준 파형의 파형패턴을 기준 파형 그래프의 형태로 화면상에서 볼수 있다(도 7).

또한, 일단, 설정한 기준 파형의 일부를 변경하고 싶은 경우는, 커서를 해당 포인트「포인트(POINT)」의 데이터 위치에 맞추면된다. 이 때, 커서가 위치하는 포인트「포인트(POINT)」에 대응하는 기준 파형 그래프의 포인트를 예를 들면, 도 17의(B)에 도시하는 바와같이 점멸 표시(혹은 특정색의표시)등으로 식별표시 시키면 된다. 상기한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 그 기술적 사상의 범주내에서 여러 가지의 변형. 변경이 가능하다. 예를 들면, 설정치 입력 수단으로서 마우스나 더블랫 등을 사용할 수도 있다.

또한, 파형 제어용의 기준 파형을 설정하기 위해, 상기 실시예에서는, 펄스 레이저광의 레이저 출력에 대해 레이저 출력 기준치「피크(PEAK)」 나 파형 부분 또는 요소의 데이터 (t,r)를 설정 입력하였다. 그러나, 펄스 레이저 광의 레이저 출력에 대응하는 레이저 전원부(42)내의 전기적 파라메터 예를 들면, 램프 전류, 램프 전압 또는 램프 전력에 대해 상기 실시예와 동일한 방법으로 소망의 기준치 및 파형 요소 데이터를 설정 입력할 수도 있다.

그 경우, 『스케쥴』화면에서는, 설정 입력되는 전기적 파라메터의 종류에 따라 기준치「피크(PEAK)」의 단위(A,V,W)가 전환 표시되면 된다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명의 레이저 가공 장치에 따르면, 펄스 레이저 광 또는 이에 대응하는 전기적 파라메터에 대해 적당한 기준치를 설정입력함과 동시에, 레이저출력 파형 또는 전기적 파라메터 파형을 구성하기 위한 복수의 파형부분의 레이저 출력치 또는 전기적 파라메터값을 이 기준치에 대한 비율로 설정 입력하도록 하고, 그들 기준치 및 파형부의 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율을 토대로 파형 제어용의 기준 파형을 구하도록 하였다. 더욱이, 설정된 기준 파형의 파형 패턴을 파형 그래프의 형태로 화면에 표시하도록 하였다. 이것에 의해, 파형 제어용의 기준 파형을 단순한 사용자 조작으로 다종 다양한 파형 패턴으로 설정할 수 있음과 동시에, 일단 설정한 파형 제어용의 기준 파형을 용이하고 자유롭게 변경할 수 있다. 또한, 레이저 출력 파형 또는 전기적 파라메터 파형의 상승/하강부를 임의의 파형으로 설정할 수 있기 때문에, 레이저 가공에 있어서의 가열 속도 또는 냉각 속도를 마음 대로 조정할 수 있다.

Claims

펄스 레이저광을 발진출력하기 위한 레이저 발진 수단과,

상기 레이저 발진 수단에 레이저 발진용의 전력을 공급하기 위한 레이저 전원수단과,

상기 펄스 레이저 광의 레이저 출력 또는 이에 대응하는 상기 레이저 전원 수단내의 전기적 파라메터에 대해 기준치를 설정하기 위한 기준치 설정수단과,

상기 펄스 레이저광의 레이저 출력 또는 상기 전기적 파라메터에 대한 파형제어에 사용되는 기준파형을 구성하기 위한 복수의 파형 부분의 레이저 출력치 또는 전기적 파라메터값을 상기 기준치에 대한 비율 값으로 설정하기 위한 파형부분 설정수단과,

상기 기준치 설정수단에 의해 설정된 기준치와, 상기 파형 부분 설정수단에 의해 설정된 각 파형부분의 기준치에 대한 비율을 토대로 상기 기준파형을 나타내는 파형 데이터를 생성하는 기준 파형 생성 수단과,

상기 펄스 레이저광의 레이저 출력 또는 상기 전기적 파라메터가 상기 기준 파형 생성수단으로부터 부여되는 상기 기준 파형을 따르도록 상기 레이저 전원수단을 제어하는 파형 제어수단을 구비하는 레이저 가공 장치.
제 1항에 기재에 있어서,

상기 파형부분 설정수단이, 상기 기준파형의 펄스폭을 각각 임의의 시간을 가지는 복수개의 구간으로 분할하여 설정하기 위한 펄스 구간 설정수단과,

각각의 상기 구간마다의 레이저 출력치 또는 전기적 파라메터치를 상기 레이저 출력기준치에 대한 비율값으로 설정하기 위한 비율 설정 수단을 포함하는 것을 특징으로하는 레이저 가공 장치.
제 2항의 기재에 있어서,

상기 기준 파형 생성 수단이, 상기 복수개의 구간중 최초의 구간시간과, 제 2 구간 시간 및 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율과,

상기 기준치로부터 상기 기준 파형의 업슬로프 파형부를 구하는 업슬로프 생성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 2항의 기재에 있어서,

상기 기준파형 생성수단이, 상기 복수개의 구간중, 최후로부터 하나 바로앞의 구간 시간 및 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율과, 상기 기준치와, 최후의 구간 시간으로부터 상기 기준 파형의 다운슬로프 파형부를 구하는 다운 슬로프 생성 수단을 포함하는 수단을 포함하는 레이저 가공 장치.
제 2항의 기재에 있어서,

상기 기준치, 상기 구간 시간 및 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율의 각 설정치를 표시하기 위한 설정치 표시수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 2항의 기재에 있어서,

상기 기준 파형의 파형 패턴을 나타내는 기준 파형 그래프를 표시하는 기준 파형 그래프 표시 수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 6항의 기재에 있어서,

상기 기준 파형 그래프 표시 수단이, 상기 펄스 구간 설정 수단에 의해 설정된 복수개 구간의 각각의 시간과, 상기 비율 설정 수단에 의해 설정된 각 구간마다의 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율을 토대로 상기 기준 파형 그래프를 구하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 1항의 기재에 있어서,

상기 파형 부분 설정 수단이, 상기 기준 파형의 파형상의 복수개의 통과 포인트의 시간을 설정하기 위한 통과점 시간 설정 수단과, 각각의 상기 통과 포인트마다의 레이저 출력치 또는 전기적 파라메터치를 상기 기준치에 대한 비율 값으로 설정하기 위한 비율 설정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 8항의 기재에 있어서,

상기 기준 파형 생성 수단이, 상기 복수개의 통과 포인트중, 최초의 포인트 시간 및 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율과, 상기 기준치로부터 상기 기준 파형의 업슬로프 파형부를 구하는 업슬로프 생성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 8항의 기재에 있어서,

상기 기준 파형 생성 수단이, 상기 복수개의 통과 포인트중, 최후로부터 하나 바로앞의 포인트 시간 및 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율과, 최후의 포인트 시간과, 상기 기준치로부터 상기 기준 파형의 다운슬로프 파형부를 구하는 다운 슬로프 생성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 8항의 기재에 있어서,

상기 기준치, 상기 통과 포인트 시간 및 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율의 각 설정치를 표시하기 위한 설정치 표시 수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 8항의 기재에 있어서,

상기 기준 파형의 파형 패턴을 나타내는 기준 파형 그래프를 표시하는 기준 파형 그래프 표시 수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 12항의 기재에 있어서,

상기 기준 파형 그래프 표시 수단이, 상기 통과점 시간 설정 수단에 의해 설정된 복수개 통과 포인트의 각각의 시간과, 상기 비율 설정 수단에 의해 설정된 각 포인트 마다의 레이저 출력 비율 또는 전기적 파라메터 비율을 토대로 상기 기준 파형 그래프를 구하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.