KR19990088282A

KR19990088282A - 레이저가공장치

Info

Publication number: KR19990088282A
Application number: KR1019990017277A
Authority: KR
Inventors: 사사키하루키; 가와무라고우지
Original assignee: 죠우치 다카시; 미야치 테크노스 가부시키가이샤
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 1999-12-27
Also published as: US6204470B1; EP0958883A3; CN1235886A; EP0958883A2; JPH11320147A

Abstract

본 발명은 사용자측에 수고나 부담을 끼치지 않고, 장치측에서 자동적으로 광화이버에 대한 레이저광의 입사(투사) 파워를 관리하여 광 화이버의 보호와 레이저 가공 효율 및 가공 품질의 향상을 꾀한다.

이 모니터링에서는, 먼저 레이저출력 측정치, 램프 전압 측정치, 램프 전류 측정치등의 측정치를 판독하고(스텝F1). 펄스1개분의 에너지를 구한다(스텝F2). 그리고, 일정시간(Ta)걸러 상기 펄스 1개분의 에너지의 누적치를 토대로 레이저 출력의 평균치(PM)또는 램프 전력의 평균치(QM)를 구한다(스텝F4). 이어서, 이 구한 레이저 출력 평균치(PM)또는 램프 전력 평균치(QM)를 설정상한치 PN 또는 QN과 비교한다. 이 비교에서, PM＞PN 또는 QM＞QN이 되었을 때는,[이상]즉 현시점에서의 단위시간당의 레이저 출력 평균치 또는 램프 전력 평균치는 사용중의 광화이버(112)에 너무 강해 위험하다고 판정하고, 레이저 발진 동작을 정지시키고(스텝F7), 에러 메세지를 표시한다(스텝F8).

Description

레이저 가공 장치{PROCESSING APPARATUS HAVING LASER UNIT}

본 발명은, 광화이버 전송식의 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

야그 레이저 등의 레이저 가공 장치에 있어서, 장치 본체로부터 떨어진 장소에서 레이저 가공을 하는 경우는, 장치 본체내의 입사 유니트와 원격(가공 장소)의 출사 유니트를 광화이버로 묶고, 장치 본체내에서 생성된 레이저 광을 입사 유니트로부터 광화이버를 통하여 출사 유니트로 전송하고, 출사 유니트측에서 레이저광을 피가공물을 향하여 조사하도록 하고 있다.

최근에는, 장치 본체내에서 발진 출력된 레이저 광을 복수의 레이저 광으로 분기하고 나서 광화이버를 통하여 다른 포지션으로 향하는 멀티포지션 가공이 보급되고 있다.

또한, 종래부터, 펄스 레이저광을 발생하여 레이저 가공을 하는 레이저 가공 장치에서는, 다종 다양한 가공 요구에 적응할 수 있도록, 펄스 레이저광의 레이저 출력 또는 이에 대응하는 소정의 전기적 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 전원부가 오픈 루프 제어 방식 또는 폐 루프(피이드백)제어방식으로 레이저 전원부를 제어하도록 되어 있다.

일반적으로, 펄스 레이저광을 사용하는 레이저 가공에서는, 미리 설정된 반복 주파수로 일련의 펄스 레이저광을 워크에 조사하도록 하고 있다.

상기와 같은 광화이버 전송식의 레이저 가공 장치에서는, 장치 본체내의 입사 유니트에 있어서, 레이저 광이 광화이버의 일단면에 바르게(즉 단면 중심부에 집광하여) 입사되지 않으면 안된다. 광화이버에 대한 레이저 광의 입사가 정확하게 이루어지지 않으면, 레이저 출력이 크게 손실되거나, 광화이버의 단면이 소손되거나 한다. 그래서 장치의 조립시 또는 셋팅시, 혹은 광화이버의 교환시에 입사유니트에 있어서 집광 렌즈의 위치를 광축 방향(Z방향)으로 조정(초점 맞춤)함과 동시에 광화이버의 설치 위치를 광축방향과 수직되는 방향(XY방향)으로 조정(광축맞춤)하도록 하고 있다.

그러나, 이러한 종류의 레이저 가공 장치에서는, 레이저 출력이 어느 값을 초과하면, 레이저 매체(야그로드)의 열 렌즈 효과등이 원인이며, 도 22에 도시하는 바와같이, 레이저 발진부(200)로부터 발진 출력되는 레이저 광(LB)의 빔지름 내지 출사각이 점선LB’로 표시하는 바와같이 확대되고, 입사 유니트에 있어서 집광 렌즈(202)로 집광되더라도 광 화이버(204)의 입사 단면에 다 들어갈수 없게 되며, 이로 인해 광화이버(204)가 소손되거나, 가공 불량이 되거나 하는 수가 있다. 이와 같은 문제점을 일으키는 레이저 출력의 한계치는 광화이버의 종류 및 지름에 따라 바뀐다.

이 때문에, 멀티포지션 가공 시스템에서는, 광화이버의 교환등으로 화이버의 종류 및 지름이 바뀌면, 그에 따라 광화이버에 대한 레이저 출력의 상한치가 변화하거나, 그때까지 정상이었던 것이, 교환후는 상한치를 초과하여 광화이버가 파손되어 버리는 수가 있다.

또한, 파형 제어 방식의 레이저 가공 장치에서는, 사용자가 펄스 레이저광에 대해 펄스 파형 및 펄스 반복 주파수를 임의의 값으로 설정할 수 있도록 하고 있기 때문에, 광화이버에 대한 레이저 출력의 한계치를 초과하는 것과 같은 설정을 해버리는 수가 있다.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로,

사용자측에 번거로움이나 부담을 끼치지 않고, 장치 측에서 자동적으로 광화이버에 대한 레이저광의 입사(투사)파워를 관리하여, 광화이버의 보호와 레이저 가공 효율 및 가공 품질의 향상을 꾀하도록 한 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 의 발명은,

레이저 발진부로부터 발진출력된 레이저 광을 광화이버를 통하여 원격의 레이저 가공장소까지 보내도록 한 레이저 가공장치에 있어서,상기 광화이버의 종류 및 지름을 설정하는 광 화이버 설정수단과,상기 광화이버 설정 수단에 의해 설정된 상기 광화이버의 종류 및 지름에 따른 상기 레이저광의 레이저 출력의 상한치를 산출하는 레이저 출력상한치 산출 수단과, 상기 레이저 광의 레이저 출력을 설정하는 레이저 출력 설정 수단과, 상기 레이저 출력 설정 수단에 의해 설정된 상기 레이저 출력값을 상기 레이저 출력 상한치 산출수단에 의해 산출된 상기 레이저 출력 상한치와 비교하고, 상기 레이저 출력 설정치가 상기 레이저 출력 상한치를 초과하고 있는지의 여부를 판정하는 판정수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 2에 기재의 발명은, 상기 레이저 출력 상한치 산출 수단은, 장치에 사용 가능한 여러 개의 광화이버의 종류 및 지름과 각 종류 및 지름에 대응하는 레이저 출력 상한치를 테이블 형식으로 기억하는 기억수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 3 에 기재의 발명은, 상기 레이저 출력 설정 수단은, 펄스레이저 광으로서 발생되는 상기 레이저광에 대해 레이저 출력 기준 파형을 위한 기준 파형을 설정하는 기준 파형 설정 수단과, 상기 레이저 광에 대해 반복 주파수를 설정하기 위한 반복 주파수 설정 수단과, 설정된 상기 기준 파형과 설정된 상기 반복 주파수를 토대로 일정 시간당의 상기 펄스 레이저광의 레이저 출력의 평균값을 상기 레이저 출력 설정치로서 구하는 레이저 출력 평균값 연산 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 4에 기재의 발명은, 상기 레이저 출력 설정 수단은, 펄스 레이저 광으로서 발생되는 상기 레이저광의 펄스폭, 피이크 출력값 및 반복 주파수를 토대로 상기 레이저 출력 설정치를 구하는 레이저 출력 설정치 연산 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 5에 기재의 발명은, 상기 판정 수단으로부터 상기 레이저 출력 설정치가 상기 레이저 출력 상한치를 초과하고 있다는 판정 결과가 얻어졌을 때에 경고를 발생하는 경고 수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 6에 기재의 발명은, 상기 판정 수단으로부터 상기 레이저 출력 설정치가, 상기 레이저 출력 상한치를 초과하고 있다는 판정 결과가 얻어졌을 때에 상기 레이저 출력 설정 수단의 설정을 받아 들일수 없는 수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 7에 기재의 발명은, 레이저 발진부로부터 발진 출력된 레이저 광을 광화이버를 통하여 원격의 레이저 가공 장소까지 보내도록 한 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 광화이버의 종류 및 지름에 따른 상기 레이저광의 레이저 출력 상한치를 산출하는 레이저 출력상한치 산출 수단과, 상기 레이저 발진부로부터 발진 출력된 상기 레이저 광의 레이저 출력을 검출하여 일정기간 마다에 레이저 출력의 평균값을 구하는 레이저 출력 평균값 연산 수단과,상기 레이저 출력 평균값이 상기 레이저 출력 상한치를 초과했을 때에 상기 광화이버에 대한 상기 레이저광의 입사를 정지시키는 정지 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 8에 기재의 발명은,레이저 발진부로부터 발진 출력된 레이저 광을 광화이버를 통하여 원격의 레이저 가공 장소까지 보내도록 한 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 레이저 발진부에 레이저 발진용의 전력을 공급하기 위한 레이저 전원부와,상기 광 화이버의 종류 및 지름에 따른 상기 레이저광의 레이저 출력 상한치에 대응하는 상기 레이저 전원부의 공급 전력의 상한치를 산출하는 공급 전력 상한치 산출 수단과, 상기 레이저 전원부로부터 상기 레이저 발진부에 공급되는 전력을 검출하여 일정 기간마다에 공급 전력의 평균값을 구하는 공급 전력 평균값 연산 수단과, 상기 공급전력 평균값이 상기 공급 전력 상한치를 초과했을 때에 상기 레이저 전원부를 정지시키는 정지수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

도1은, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 가공 장치의 외관을 나타내는 사시도이다.

도2는, 실시예에 있어서의 레이저 가공 장치의 조작 패널부의 외관을 확대하여 나타내는 부분 확대정면도이다.

도3은, 실시예의 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도4는, 실시예의 레이저 가공장치의 CPU 및 메모리에 의해 구축되는 기능 수단을 나타내는 블록도이다.

도5는, 실시예의 장치에 있어서의 레이저 분기부의 구성을 나타내는 도이다.

도6은, 실시예의 장치에 따른 멀티 포지션 가공을 나타내는 도이다.

도7은,실시예의 장치에서 표시되는 주요한 화면과 그들 상호교체의 관계를 나타내는 도이다.

도8은, 실시예의 [스테이터스]화면의 표시예를 나타내는 도이다.

도9는, 실시예의 [스테이터스]화면에서 설정되는 설정치 데이터의 기억 배치예를 모식적으로 나타내는 도이다.

도10은, 실시예의 장치에서 등록되는 레이저 출력상한치의 테이블을 나타내는 도이다.

도11은, 실시예의 장치에서 등록되는 램프전력 상한치의 테이블을 나타내는 도이다.

도12는, 실시예의 [파워모니터]화면의 표시예를 나타내는 도이다.

도13은, 실시예의 [픽스(FIX)]모드의 [스케쥴]화면의 표시예를 나타내는 도이다.

도14는, 실시예의 스케쥴 모드의 CPU의 메인 처리 순서를 나타내는 도이다.

도15는, 실시예의 스케쥴 모드[픽스(FIX)모드]의 키입력 실행처리의 순서를 나타내는 도이다.

도16은, 실시예의 [픽스(FIX)]의 설정치 데이터의 기억배치예를 모식적으로 나타내는 도이다.

도17은, 실시예의 [픽스(FIX)]의 기준파형의 파형포맷 예를 나타내는 도이다.

도18은, 실시예의 설정 입력시의 [에러 메세지]화면을 나타내는 도이다.

도19은, 실시예의 레이저 정지시의 [에러 메세지]화면을 나타내는 도이다.

도20은, 실시예의 레이저 발진 동작중의 모니터링 처리의 순서를 나타내는 도이다.

도21은, 실시예의 [플렉스(FLEX)]모드의 [스케쥴]화면의 표시예를 나타내는 도이다.

도22는, 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도이다.

-도면중주요부분에대한부호의설명-

14; 조작 패널 22; 액정 표시 디스플레이

24; 커서키 26; (+)키

28; (-)키 30; 입력키

32; 메뉴키 40; 레이저 발진부

42; 레이저 전원부 46; 제어부

48; 입력 인터페이스부 74; 레이저 출력 측정부

76; 전압 측정회로 80; 전류 측정회로

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

110A - 110D; 입사 유니트 112A - 112D; 광화이버

114A - 114D; 출사 유니트

이하, 첨부된 도면의 도1에서 도21을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1 및 도2는, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치의 외관의 구성을 나타낸다. 도1은, 장치 전체의 시시도, 도2는 장치 조작 패널의 부분 확대 정면도이다.

도1에 있어서, 이 레이저 가공장치는, 상부 유니트(10)와 하부유니트(12)를 일체 결합시켜 이루어진다. 상부 유니트(10)의 내부에는, 레이저 발진부, 제어부, 멀티포지션 가공용의 레이저 분기부등이 수납되어 있다. 상부 유니트(10)의 전면에는, 각종 설정치, 측정치 등을 설정 입력/표시출력하기 위한 디스플레이 및 각종 키 스위칭류를 포함하는 조작 패널(14)이나 전원 공급 상태, 고전압 공급상태, 충전 완료 상태 등을 점등 표시하기 위한 LED군(15)등이 설치되어 있다. 상부 유니트(10)의 상면에는, 멀티 포지션 가공용의 복수개의 광 화이버(112)를 각각 통과시키기 위한 구멍(개구)(16)나 광화이버 설치 작업용의 개폐 뚜껑(18)등이 설치되어 있다.

하부 유니트(12)의 내부에는, 전원부의 전력부, 외부 접속 단자, 브레커, 및 냉각부의 탱크, 펌프, 열 교환기, 이온 교환 수지, 필터, 외부 배관 접속구등이 수용되어 있다. 하부 유니트(12)의 전면 패널(20)은, 문으로 되어 있다.

도2에 있어서, 조작 패널(14)의 중앙부에 플랫트 패널형 디스플레이 예를 들면, 액정 표시 디스플레이(22)가 배치되며, 그 아래에 여러 가지의 기능키(24)-(38)가 설치되어 있다.

이 실시 예에서는, 커서·키(24(24a-24d)),(+)키(26),(-)키(28), 입력키(30), 메뉴키(32), 스타트버튼(34), 리셋버튼(36) 및 비상 정지버튼(38)이 설치 되어있다.

커서키(24)(24a-24d))는 화면상에서 커서를 상하 좌우 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 입력키이며,후술하는 바와같이, 수치 항목에 대한 수치(십진수)의 입력[온/오프]항목에 대한[온]또는 [오프]의 선택[컨트롤]항목에 대한 [레이저 파워], [램프 파워]또는 [커런트]의 선택, [화이버]항목에 대한[SI] 또는 [GI],[픽스(FIX)/플렉스(FLEX)]항목에 대한 [픽스(FIX)]또는 [플렉스(FLEX)]의 선택등에 이용된다.

입력키(30)는, 커서 위치의 표시 데이터를 확정된 설정 데이터로서 입력하기 위한 키이다. 메뉴키(32)는, 장치의 화면 모드를 선택하기 위한 키이다.

스타트 버튼(34)은, 본 장치에 기동을 가하여 펄스 레이저 광을 출사(발사)시키기위한 키이다. 리셋버튼(36)은, 트러블 발생시에 디스플레이(22)에 표시되는[에러 메세지] 화면(도18,도19)을 해제하기위해 사용된다. 비상 정지 버튼(38)은, 비상시에 조작되는 버튼이며, 이 버튼이 눌리면, 고전압이 끊겨서 냉각부도 정지하도록 되어 있다.

도3은, 이 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시예의 레이저 가공장치는, 레이저 발진부(40), 레이저 전원부(42), 레이저 냉각부(44), 제어부(46) 및 입력 인터페이스부(48)로 구성되어 있다 .

레이저 발진부(40)는, 챔버(50)내에 배치된 여기용 광원 예를 들면, 여기 램프(52) 및 레이저 매체 예를 들면, 야그 로드(54)와, 챔버(50)의 밖에서 야그로드(54)의 광축상으로 배치된 한쌍의 광공진기 밀러(56)(58)를 가지고 있다.

여기 램프(52)가 점등하면, 그 광에너지로 야그로드(54)가 여기되며, 야그로드(4)의 전단면으로부터 광축상으로 나온 광이 광공진기 밀러(56,58)의 사이에서 반사를 반복하여 증폭된 후 펄스 레이저광(LB)으로서 출력 밀러(56)를 빠져나온다. 출력 밀러(56)로부터 빠져나온 펄스 레이저광(LB)은, 후술하는 레이저 분기부(도5)로 보내져, 거기서 여러개의 분기 펄스 레이저 광으로 분할된다.

레이저 전원부(42)는, 레이저 발진부(40)에 공급해야할 레이저 발진용의 전력을 축척하는 콘덴서(60)와, 상용 교류 예를 들면 삼상 교류 전원 전압(U,V,W)을 직류로 교환하여 콘덴서(60)를 소정의 직류 전압으로 충전하기 위한 충전 회로(62)와, 콘덴서(60)와 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 구동 회로(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 것이며, 레이저 발진부(40)에 소정 온도로 온도조절된 냉각 매체 예를 들면 냉각수(cw)를 공급하도록 구성되어 있다.

제어부(46)는, 장치 전체 내지 각부의 동작을 제어하기 위한 CPU(마이크로 셋서)(70)와, 이 CPU(70)에 소정의 처리를 하게 하기 위한 각종 프로그램 및 각종 설정치 또는 연산 데이터를 유지하기 위한 메모리(72)와,

펄스 레이저광(LB)의 레이저 출력 또는 이에 대응하는 레이저 전원부(42)내의 전기적 파라메터를 계측하기 위한 각종 계측 수단(74-82)등을 포함한다.

이들 계측 수단중, 레이저 출력 측정부(74)는, 광공진기 밀러(58)의 후방으로 누출되는 레이저 광(LM)을 수광하는 포토센서와, 이 포토센서로부터 출력되는 전기 신호를 토대로 펄스 레이저 광(LB)의 레이저 출력을 구하는 측정회로를 가지고 있으며, 구한 레이저 출력 측정치(SL)를 CPU(70)에 부가한다.

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(램프전압)을 예를 들면 실효값으로 측정하고, 구한 램프 전압측정치(sv)를 CPU(70)에 인가한다. 또한, 전류 측정회로(80)는, 전원부(42)의 램프 전류 공급회로에 설치되어 있는 전류 센서 예를 들면 홀(CT)(82)로부터 전류 검출 신호를 받아들이고, 여기 램프(52)에 공급되는 전류(램프전류)(I)를 실효값으로 측정하고, 구한 램프 전류 측정치(SI)를 CPU(70)에 인가 한다.

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

본 실시예의 파형 제어에 있어서, CPU(70)는, 레이저 출력 측정부(74)로부터의 레이저 출력 측정치(SL),전압측정 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)로부터 구한 램프 전력 측정치(SP(SV,SI))를 미리 설정되어 있는 파형 제어용의 기준 파형과 비교하여 비교오차를 구하고, 이 비교 오차를 영으로 하도록, 예를 들면 펄스 폭 제어신호로 이루어지는 스위칭 제어 신호(SW)를 생성한다.

이와같은 피이드백 제어 방식에 의해, 레이저 발진부(40)로부터 발진 출력되는 펄스 레이저광(LB)의 레이저 출력 또는 이에 대응하는 레이저 전원부(42)내의 전기적 파라메터(램프 전류, 램프 전력, 램프 전압)가 각파형 제어용의 기준파형을 따르도록 제어된다.

입출력 인터페이스부(48)는, 입력부(84), 표시부(86) 및 통신 인터페이스 회로(I/F)(88)등을 포함한다. 입력부(84)는, 조작 패널(14)의 키·스위치군으로 구성되며, 표시부(86)는, 장치전면부의 LED군이나 디스플레이(22)로 구성되어 있다. I/F(88)는 외부의 장치 또는 유니트와의 데이터 통신에 이용된다.

한편, 조작 패널(14)을 장치 본체로부터 분리 가능한 유니트(프로그램 유니트)로서 구성할 수도 있다. 그 경우, 이 프로그램 유니트는, CPU(70), 메모리(72), 입력부(84) 및 표시부(86)를 구비하고, 통신 케이블을 통하여 장치 본체측과 전기적으로 접속되도록 되어 있다.

도4에, 본 실시예에 있어서 CPU(70) 및 메모리(72)에 의해 구축되는 기능적 수단의 구성을 블록도로서 나타낸다. 도시하는 바와같이, 입력 버퍼부(90), 제어 신호 생성부(92), 연산부(94), 데이터 관리부(96), 측정치 기억부(98),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 계측회로(74, 76,80)로부터의 측정치 데이터등을 입력하고 일시적으로 유지한다.

연산부(94)는 CPU(70)에 구해진 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 유지하고, 설정치 기억부(100)는, CPU(70)에 입력된 설정치 데이터 혹은 CPU(70)내에 연산에 의해 구해지는 설정치 데이터를 보존한다.

화상포맷 기억부(102)에는, 디스플레이(22)로 표시되는 여러 가지의 화면중에서 표시 내용이 고정되어 있는 정형 부분의 화상을 나타내는 화상 데이터가 축적되어 있다. 표시 입력부(104)는, 화상 포맷 기억부(102)로부터 인가되는 정형 화상에 데이터 관리부(96)로부터의 설정치등의 변수의 화상을 포개어 합성 화면을 조립하고 이 합성화면의 화상 데이터를 표시부(86)에 출력한다.

도5에 레이저 분기부의 구성예를 나타낸다. 이 레이저 분기부는, 1-4분기를 선택할 수 있는 것이며, 하프밀퍼 또는 전반사 밀러(106), 셔터(108)및 입사 유니트(110)로 이루어지는 분기 광학계를 4셋트(A-D)설치하고 있다.

예를 들면, 4분기 모드에서는, 상기와 같이 레이저 발진부(40)에서 발진 출력된 펄스 레이저광(LB)이 3개의 하프밀러(106A,106B,106C)에 의해 25%씩 4개의 분기 펄스 레이저광(LBA,LBB,LBC,LBD)으로 균등 분할된다. 최후단의 밀러(106D)는 전반사 밀러이다.

이들의 분기 펄스 레이저광(LBA-LBD)은 각각 셔터(108A-108D)를 통하여 입사유니트(110A-110D)로 동시에 입사하고, 입사 유니트내에서 집광 렌즈에 의해 집광되어 광화이버(112A-112D)의 일단면에 동시에 입사된다.

셔터(108A-108D)는, 필요에 따라 각 분기 레이저광(LBA-LBD)의 전송을 선택적 또는 독립적으로 차단 제어할수 있는 것이다. 셔터(108)가 열려 있는 한은, 분기 레이저광(LB)은, 그대로 빠져 나오도록 되어 있으며, 여기서 감쇠하는 일은 없다.

상기와 같이하여 광화이버(112A-112D)의 일단면에 동시에 입사된 분기 레이저 광(LBA-LBD)은 도6에 도시하는 바와같이, 광화이버(112A-112D)의 속을 통하여 출사 유니트(114A-114D)까지 전송되며, 출사 유니트(114A-114D)로부터 각각의 워크(W)로 향해 동시에 집광 조사된다.

이어서, 도7 - 도12 에 대해 본 실시예의 레이저 가공 장치의 화면 입력 및 표시 기능을 설명한다.

도7에 본실시예에 있어서 디스플레이(22)로 표시되는 주요한 화면과 그들 화면 상호간의 전환 관계를 나타낸다.

본 실시예에서는, 레이저 가공용의 펄스 레이저광에 관한 각종 조건을 스케쥴 단위로 설정 표시하는 [스케쥴]화면①, 장치내의 광학계의 각종 조건을 설정 표시하는[스테이터스]화면②, 및 직전에 발사된 펄스 레이저 광(LB)에 대해서의 레이저 출력 측정치를 나타내는 [파워모니터]화면③의 3가지가 주요한 화면이다. 이들 3가지의 화면①,②,③은, 도시하는 바와같은 메뉴키(32)의 조작에 의해 상호간에 전환가능하다.

도8에,[스테이터스]화면의 표시 내용예를 나타낸다. 도8에서는, 도면 이해의 용이화를 위하여, 화면중에서 설정 입력 가능한 항목을 점선으로 싸고 있다. 실제 화면에서는 이들의 점선은 표시되지 않는다. 또한 중공(中空)문자 또는 태자(太子)로 표시되는 수치는, 각종 측정치이며, 키입력으로 설정하거나 변경할 수 있는 것은 아니다. 후술하는 도12, 도13 및 도21에서도 마찬가지의 도해가 이루어진다.

[스테이터스]화면에서는, 멀티포지션 가공용의 복수개 예를 들면, 4개의 분기 펄스 레이저광(LBA-LBD(BEAM-1 - BEAM-4))의 각각에 대한 셔터(108A-108D)의 온/오프상태, 레이저 출력 파형 제어로 현재 선택되어 있는 피이드백 파라메터(레이저 출력(레이저파워),램프전력(램프파워)/램프전류(램프커렌트),사용중의광화이버(112)의 종류 및 코아지름(Φ)등에 관한 스테이터스 정보가 설정 입력된다.

사용자는 커서키(24)를 조작하여 커서를 설정입력 가능한 각 항목으로 이동시키고, (+)키(26)또는 (-)키(28)를 조작하여 소망의 데이터로 포함시키고, 입력키(30)를 누르면 된다. 그들의 키조작에 응동하여 CPU(70)는, 입력 표시 처리 및 설정 처리를 실행하고, 입력한 각설정치의 데이터를 도9에 도시하는 바와같이 설정치 기억부(100)내의 소정의 기억번지에 저장한다.

한편, 메모리(72)에는, 광화이버의 종류 및 코아지름에 대한 레이저 출력 및 공급 전력의 상한치(P)가 예를 들면, 도10 및 도11에 도시하는 바와같은 테이블형식으로 저장되어 있다. 여기서, 상한치(P)는 광화이버를 소손시키지 않고, 화이버 단면에 입사시킬수 있는 레이저 광의 레이저 출력의 상한치이며, 상한치(Q)는 레이저 출력상한치(P)에 대응하는 램프 전력의 상한치이며, 각각 1개의 광화이버에 대한 단위시간당의 평균값으로서 인가되어 있다.

광화이버의 종류에는, 스텝인덱스(SI)형과 그레이티드 인덱스(GI)형의 두가지가 있으며, 일반적으로 동일한 코아지름에서는 SI형의 상한치가 GI형의 상한치와 같거나, 그보다도 얼마간 크다.

상기와 같이 하여 [스테이터스]화면에서 사용중의 광화이버(112)의 종류(SI혹은GI) 및 코아지름의 데이터가 입력되면, CPU(70)는 상기 테이블을 참조하여 해당 광화이버(112)의 종류 및 코아지름에 대응하는 상한치(P),(Q)를 산출하고, 이 산출된 상한치(P,Q)에 분기수(N)를 승산한 값[NP],[NQ]를 레이저 발진부(40)로부터 발진 출력되는 원펄스 레이저광(LB)에 대한 설정용의 상한치로 하고, 도9에 도시하는 바와같이 설정치 기억부(100)내의 소정의 기억 번지에 저장된다.

여기서, 분기수(N)란, 레이저 분기부내에서 원펄스 레이저 광(LB)을 분할하여 얻어지는 분기 펄스 레이저광LBA,LBB,....의 수이며, 사용되는 하프밀러(106)의 매수(N-1)로 결정된다. 실제로 광화이버로 전송되는 분기 펄스 레이저광의 수에 반드시 일치하는 것은 아니다.

예를 들면, 도5의 예는, 분기수(N)가 4이고, 4개의 분기 펄스 레이저광(LBA,LBB,LBC,LBD)이 수득된다. 그 중, 2개(예를 들면, LBC,LBD)만을 광 화이버(112C,112D)에 입사하고, 나머지(LBA,LBB)를 셔터(108A,108B)로 차단한 경우는 동시 2분기 모드로 되지만, 분기수가 4임에는 변화가 없다. 그러나 하프 밀러(106A,106B)를 벗어나 상기와 마찬가지의 동시 2분기 모드로 했을 경우는, 원 펄스 레이저 광(LB)이 1장의 하프 밀러(106C)로 1회만(두개로)분기되는 것이므로, 분기수는 2이다.

도12에 [파워모니터]화면의 표시 내용예를 나타낸다. 도시하는 바와같이, [파워모니터]화면에서는, 직전에 발사된 펄스 레이저광(LB)의 에너지(J),평균출력(W)의 측정치등이 표시된다.

도 13 - 도 17 에 대해 [스케쥴]화면에 관한 본 장치의 기능 및 작용을 설명한다.

도 13 에 [스케쥴]화면의 표시 내용예를 나타낸다. 도 14에 [스케쥴]화면의 모드의 CPU(70)의 메인 처리 순서를 나타낸다. 도 15에 메인 처리중의 키 입력 실행 처리(픽스(FIX)모드)의 순서를 각각 나타낸다.

본 실시예의 [스케쥴]화면에는, 도13에 나타내는 바와같은 [픽스(FIX)]모드와 도 21 에 나타내는 바와같은 [플렉스(FLEX)]모드의 2개의 설정 화면 모드가 있다.

상기한 바와같이, [파워 모니터]화면에서 메뉴키(32)가 눌리면, 도 4 에 도시하는 바와같은 스케쥴 모드로 들어간다.

스케쥴 모드에 들어가면, 먼저, 전회(前回)의 스케쥴 모드의 종료 직전에 표시되어 있던 [스케쥴]화면을 디스플레이(22)로 표시한다(스텝B1). 이 표시된[스케쥴]화면에 있어서, 사용자는 조작 패널(14)상의 키버튼군(24-38)의 키입력에 의해 소망의 설정치 입력이나 장치로의 동작 지시를 할 수 있다(스텝B2).

즉, 커서를 각항목의 데이터 입력위치로 이동시키고(스텝B6),(+)키(26)또는(-)키

(28)를 조작하여 소망의 수치에 맞춰(스텝B3,B4),입력키(30)를 누르면 된다.

입력키(30)의 키입력에 응동(應動)하여, CPU(70)는 커서로 지시되어 있는 해당 데이터 입력위치의 입력 표시 데이터의 종류에 따른 키 입력 실행 처리를 실행한다(스텝B2). 도 15 에 키입력 실행처리(스텝B2)의 상세한 순서를 나타낸다.

[픽스(FIX)]모드에서는, 파형 제어용의 기준 파형을 설정입력하기 위하여, 레이저 출력 기준치[피이크(PEAK)] 및 파형 요소[↑슬로프(SLOPE)],[플레쉬(FLASH1)],[플레쉬(FLASH2)],[플레쉬(FLASH3)],[↓슬로프(SLOPE)]의 각항목에 소망의 수치데이터를 설정 입력하도록 되어 있다.

이들의 항목중, 레이저 출력 기준치[피이크(PEAK)]에는, 임의의 레이저 출력치를 kW단위로 설정 입력 할 수 있다. 물론, 통상은, 해당 스케쥴번호로 발사시켜야 하며, 레이저광(LB)에 인가하고 싶은 레이저 출력의 최대치 부근에서 비율계산의 기준에 적합한 값(예를들면, 10,20,40,100,1000등)이 선택되면 좋다.

물론, 상승 구간 [↑슬로프(SLOPE)]및 하강 구간[↓슬로프(SLOPE)] 에 대해서는 시간만이 설정 입력된다.

플레쉬구간[플레쉬(FLASH1)],[플레쉬(FLASH2)],[플레쉬(FLASH3)]에 대해서는 각구간의 시간과 함께, 구간마다의 레이저 출력치가 레이저 출력 기준치[피이크(PEAK)]에 대한 비율 값으로서 설정 입력된다.

각 구간의 시간 및 레이저 출력 비율은 임의 값으로 설정 가능하지만, 실제의 어플리케이션을 감안하여 설정 가능한 범위에 일정의 제한을 설치하면 된다. 예를 들면, 파형 전체의 시간(펄스폭)은, 0.05(ms) - 30.0(ms), 각 비율은 0% -200 % 로 좋다.

기준 파형 설정용의 각 항목에는 수치가 입력된다. 사용자는, 커서를 각 항목의 데이터 입력 위치로 이동시키고, (+) 키(26)또는 (-)키 (28)을 조작하여 소망의 수치로 맞춰, 입력 키(30)를 누르면 된다. 그들의 키 조작에 응동하여 CPU(70)는 수치 입력 표시 처리(스텝B3,B4) 및 설정 처리 (스텝B5)를 실행하고 입력된 각 설정치의 데이터를 설정치 기억부(100)내의 소정의 기억 번지에 저장된다(도16).

도13 에 도시하는 설정예에서는, 레이저 출력 기준치[피이크(PEAK)]를 10.0(kW)로 하고, 플레쉬 구간 [플레쉬(FLASH1)],[플레쉬(FLASH2)],[플레쉬(FLASH3)]의 레이저 출력 비율을 각각100.0%, 25.0%,50.0%으로 설정하고 있다.

kW환산치에서는, 플FP쉬구간 [플레쉬(FLASH1)],[플레쉬(FLASH2)],[플레쉬(FLASH3)]의 레이저 출력치(kW)를 각각 10.0(kW),2.5(kW),5.0(kW)로 설정한 것이 된다.

CPU(70)는 , 상기와 같은 파형 요소 항목의 수치 설정 처리(스텝E7)중에서, 파형 제어용의 기준 파형 및 표시용의 기준 파영 그래프를 작성한다. 도 17 에 도시하는 바와 같이, [픽스(FIX)]모드의 기준 파형은 상승구간[↑(SLOPE)] 에 대응한 업슬로프파형부(Ls)와, 제 1 의 플레쉬구간[플레쉬(FLASH1)],제 2의 플레쉬 구간[플레쉬(FLASH2)], 및 제 3 의 플레쉬 구간[플레쉬(FLASH3)]에 각각 대응한 제 1, 제 2 및 제 3의 플랫파형부(L1,L2,L3)와, 하강 구간[↓슬로프(SLOPE)]에 대응한 다운슬로프 파형부(Le)로 구성된다.

[↑슬로프(SLOPE)] 로부터 시작되어 [플레쉬(FLASH1)],[플레쉬(FLASH2)]의 순으로 각 파형 요소 항목의 설정치가 입력됨에 따라, 기준 파형의 파형부(Ls,L1,L2)....)가 차례로 구해진다. 그리고 화면상에는, 기준파형 그래프를 작성 도중의 단계부터 표시할 수 있다.

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

또한, 파형 제어용의 본래의 기준 파형은, 상기와 같이하여 생성한 기준 파형 그래프의 각부의 레이저 출력비율(r)에 레이저 출력 기준치[피이크(PEAK)]를 승산하므로써 구해진다.

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

[스케쥴] 화면에는,상기와 같은 기준 파형의 설정 입력만이 아니라, 펄스 레이저광(LB)의 반복 주파수[리피트(REPEAT)] 및 쇼트수[SHOT]의 설정 입력도 이루어진다. 여기서 쇼트수란, 1회의 기동 신호에 대해 발사되는 일련의 펄스 레이저광(LB)의 총수이다.

사용자는 커서키(24)를 조작하여 [리피트(REPEAT)], [쇼트(SHOT)] 의 각항목으로 커서를 이동시키고(스텝B6),(+)키(26) 또는 (-)키(28)를 조작하여 소망의 수치에 맞춰(스텝B3,B4), 입력키(30)를 누르면 된다. 그들의 키 조작에 따라 CPU(70)는 수치 입력 표시 처리(스텝B3,B4) 및 설정 처리(스텝B5)를 실행하고, 각설정치의 데이터를 설정치 기억부(100)내의 소정의 기억 번지에 격납한다(도 16).

본 실시예에서는, 상기와 같이 [스케쥴화면]에서 기준 파형의 파형요소[↑업슬로프],[플레쉬1],,,,및 반복 주파수[리피트(REPEAT)]의 각 항목에 대해 소망의 수치 데이터를 설정하는 수치 설정 처리(스텝E7)가 행해질 때마다, 그 시점에서 구해지는 설정 레이저 평균치(PM)가 상한치[PN]를 초과하고 있는지의 여부에 대해 판정이 이루어진다(스텝E8).

이 판정처리(스텝E8)에서는, 현시점에 있어서의 기준 파형 요소[↑업슬로프],[플레쉬1],[플레쉬2],....[리피트]의 설정치로부터 기준 파형의 일부 또는 전부로 정의되는 펄스 1개당의 레이저 에너지를 연산하고, 이 레이저 에너지 연산치에 현시점의 반복 주파수[리피트]의 설정치를 승산하는 것으로, 단위시간당의 에너지 즉 레이저 출력 평균치(PM)가 구해진다.

이어서, 이 설정 레이저 출력 평균치(PM)를 설정치 기억부(100)에 등록완료된 상한치(PN)와 비교하고, 양자의 대소 관계를 판정한다. 그리고 PM ≤PN의 경우는, [정상]즉, 현시점에서의 기준파형의 설정치 및 반복주파수의 설정치는 유효로 판정하고, 그들의 설정치를 그대로 설정치 기억부(100)에 보존한다. 그러나, PM＞PN의 경우는, [이상]즉, 현시점의 기준 파형의 설정치 및 반복 주파수의 설정치는 무효로 판정하여 설정(값)을 받아들이지 않도록 함과 동시에 경고 화면 예를 들면,도18 에 도시하는 바와같은 [에러메세지]화면을 표시한다(스텝E9).

이 [에러 메세지] 화면은 리셋버튼(36)이 눌리면 해제되고, 원래의 스케쥴화면(도13)으로 돌아간다. 이 복원된 스케쥴 화면에서는, [에러메세지]화면으로 교체 직전의 설정치가 그대로 남아 표시된다. 사용자는, 이 표시 내용의 설정치로는 설정 레이저 출력 평균치(PM)가 설정 상한치(PN)를 초과해버린 것을 알았기 때문에, 기준 파형의 설정치 또는 반복주파수의 설정치를 적당한 값까지 감소시키고, 판정 기준을 통과 시킬수가 있다.

이어서, 본 레이저 가공장치의 레이저 발진 동작중의 작용을 설명한다.

상기와 같이 스케쥴 모드에서 스타트버튼(34)이 눌리워지면(스텝B7), 혹은 외부 장치(도시않음) 로부터 IF88를 통하여 기동 신호가 입력되면, CPU(70)는, 펄스 레이저광(LB)의 발사를 개시한다. 한편, 외부장치로부터의 기동 신호는, 레이저 발사의 개시를 지시함과 동시에 스케쥴 번호를 지정한다.

CPU(70)에 있어서는, 먼저 데이터 관리부(96)가 금회 선택된 스케쥴 번호에 관련한 각종 조건 또는 항목의 설정치 및 스테이터스 정보의 각종 설정치를 설정치 기억부(100)내의 소정의 기억 위치로부터 판독하여 각부의 소정의 레지스터, 카운터등에 셋트한다.

그리고, [스테이터스]화면에서 지정된 피이드백 제어 방식에 따라 입력 버퍼부(90), 제어 신호 생성부(92), 연산부(94)등에 의해 소정의 고주파수로 레이저 출력 파형 제어용의 스위칭 제어 신호(SW)를 생성하고 구동 회로(66)를 통하여 트랜지스터(64)를 스위칭 제어한다.

이와 같은 파형 제어와 병행하여, CPU(70)에서는, 연산부(94), 데이터 관리부(96) 및 측정치 기억부(98)등에 의해 도20 에 도시하는 바와같은 순서로 레이저 출력 평균치 또는 램프 전력 평균치에 대한 모니터링이 실행된다.

이 모니터링에 있어서, CPU(70)는 레이저 발진부(40)로부터 펄스 레이저 광(LB)이 발진 출력되고 있는 동안은, 레이저 출력 측정부(74)로부터의 레이저 출력 측정치(SL), 전압측정회로(76)로부터의 램프 전압측정치(SV) 및 전류 측정회로(80)로부터의 램프 전류 측정치(SI)를 판독(스텝F1), 레이저 출력 측정치(SL)또는 램프전력(SV·SI)의 시간 적분치를 기초로 펄스 1개분의 에너지를 구한다(스텝F2).

그리고, 일정시간(Ta) 예를 들면, 1초걸러 (스텝F3), 상기 펄스 1개분의 에너지의 누적치를 기초로 레이저 출력의 평균치(PM)또는 램프 전력의 평균치(QM)을 구한다(스텝F4).

이어서, 이 구해진 레이저 출력 평균치(PM)또는 전력 평균치(QM)를 설정 상한치(PN)또는QN과 비교하고,양자의 대소 관계를 판정한다(스텝F5).

이 비교에서, PM≤PN또는QM≤QN일 때는, [정상]즉 현시점의 단위시간당의 펄스 레이저광(LB)의 레이저 출력 평균치 또는 램프 전력의 평균치는 사용중의 광 화이버(112)에 대해 안전 범위내에 있다고 판정하고, 전원부(42)에 있어서의 스위칭 제어 내지 발진부(40)의 레이저 발진 동작을 그대로 계속한다.

그러나, PM＞PN또는QM＞QN이 되었을 때는, [이상]즉 현시점의 단위시간당의 펄스 레이저광(LB)의 레이저출력 평균치 또는 램프 전력의 평균치는 사용중의 광화이버(112)에는 너무 강해 위험하다고 판정하고, 스위칭 제어 신호(SW)의 공급을 중지하고 전원부(42) 및 발진부(40)의 동작을 정지시킨다(스텝F7).그리고, 디스플레이(22)의 화면상에 ,예를 들면 도 19 에 도시하는 바와같은 에러 메세지를 표시한다(스텝F8).

한편, 전원부(42) 및 발진부(40)의 동작을 정지시키는 대신에 , 레이저 분기부내에서 셔터(108)를 닫고 분기 펄스 레이저광(LBA,LBB,...)를 차단할수도 있다.

또한, 정상이더라도, 펄스 레이저 광(LB)의 중단 시간이 일정 기간(Tk)을 초과했을 때는, 이 모니터링을 일단 종료한다(스텝F6). 그리고 이어서, 펄스 레이저광(LB)가 발사되었을 때, 새롭게 모니터링을 개시한다.

따라서, 1회의 스케쥴이 종료하더라도, 중단시간이 상기 일정 기간(Tk)을 초과하지 않는한, 이 모니터링은 계속된다.

상기한 바와같이, [스케쥴]화면에 있어서의 기준 파형 및 반복 주파수의 설정치가 설정 상한치를 초과하지 않더라도, 임의의 타이밍으로 인가되는 외부로부터의 기동신호에 따라 적은 쇼트수의 스케쥴이 짧은 시간 간격으로 실행되면, 실제의 레이저 출력 평균치(PM)또는 램프 전력 평균치( QM)가 설정 상한치PN 또는 QN을 초과하는 수도 있다. 이 경우에, 이 모니터링이 유효하게 기능하게 된다.

이처럼, 본 실시예에서는, 설정 입력시에는, 파형 제어용의 기준파형의 설정치와 펄스 반복 주파수의 설정치를 토대로 단위 시간당의 레이저 출력 평균치를 구하고, 이 레이저 출력 평균치를 사용중(설정중)의 광화이버에 대응하는 설정 레이저 출력 상한치와 비교하여, 그 비교 결과에 따라 기준 파형의 설정치 또는 반복 주파수의 설정치의 유효성을 판정하고, 무효로 판정했을 때는 설정을 받아들이지 않도록 함과 동시에, 에러메세지를 표시 출력하여 사용자에게 설정치의 변경(수정)을 하도록 하고 있다.

이것에 의해, 광화이버(112)의 안전 보호에 관하여 사용자는 아무런 수고나 주의를 필요로 하지 않고, 안심하고 소망의 설정치를 입력할 수 가 있다.

더욱이, 본실시예에서는, 펄스 레이저 광을 반복 발사하고 있는 동안에는, 일정 기간마다 레이저 출력의 평균치 또는 램프 전력의 평균치를 구하고, 이 레이저 출력 평균치 또는 램프 전력 평균치를 사용중의 광화이버에 대응하는 설정 레이저 출력 상한치와 비교하고, 전자(평균치)가 후자(상한치)를 초과했을 때는, 즉각, 레이저 발진 동작을 정지시키도록 하고 있다.

이것에 의해, 외부장치로부터 임의의 타이밍으로 기동을 하고 나서, 실제의 레이저 출력 평균치 또는 램프 전력 평균치가 설정 레이저 출력 상한치를 초과해 버렸더라도, 광화이버의 소손을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 광화이버의 소손을 방지하므로서, 레이저 가공의 수율을 높이고, 가공 품질을 향상시킬 수가 있다.

한편, 레이저 출력 평균치(PM)또는 램프 전력 평균치(QM)를 이동 평균치로서 구할 수 도 있다.

또한, 본 실시예에서는, 모니터링에 의한 이상시의 처치로서 레이저 발진 동작을 정지시키도록 했지만, 기준 파형 또는 반복 주파수의 설정치등에 적당한 보정을 하는 것으로 레이저 발진 동작을 계속시킬 수도 있다. 혹은, 실제의 레이저 출력 평균치(PM)또는 램프 전력 평균치(QM)가 설정 상한치 PN 또는 QN을 초과하지 않도록, 적당한 피이드백 제어를 할 수도 있다.

도 21 에, [플렉스(FLEX)]모드에 의한 [스케쥴]화면의 표시예를 나타낸다.

[플렉스(FLEX)]모드에서는, 파형 제어용의 기준 파형을 설정입력하기 위하여, 도 21에 도시하는 바와같이, 레이저 출력 기준치[피이크]의 설정에 보태어 복수개의 파형 통과 포인트[포인트(POINT)1],[포인트(POINT)2],[포인트(POINT)3],[포인트

(POINT)4],...의 각항목에 대해 시간(t) 및 레이저 출력 비율(r)을 설정하도록 되어 있다.

설정 가능한 파형 통과 포인트[POINT]의 개수는, 상당수 예를 들면, 20개 정도 준비된다. 화면에는 한번에 5개 까지 밖에 표시되지 않지만, 화면 스크롤방식으로 전부의 파형 통과점을 투영 할수 있도록 되어 있다. 아래 방향으로 스크롤 시키고 싶을 때는 커서를[▼]의 위치에 맞추어 아래 방향 이동의 커서키(24c)를 누르면 되고, 상방향으로 스크롤 시키고 싶을 때는 커서를 [▲]의 위치에 맞추어 위 방향 이동의 커서키(24a)를 누르면 된다. 장치측은, 커서 이동 처리(스텝B6)에 있어서 화면 스크롤을 실행한다.

[플렉스(FLEX)]모드에 있어서도, 기준 파형의 파형 요소[포인트(POINT)1],[포인트(POINT)2]...나 펄스 반복 주파수[리피트]등의 각 항목에 소망의 수치를 입력한다. 사용자는 커서를 각 항목의 데이터 입력 위치로 이동시키고, (+)키또는 (-)키(28)를 조작하여 소망의 수치에 맞추고, 입력키(30)를 누르면된다. 이들의 키 조작에 응동하여 CPU(70)는 상기한 바와같은 [픽스(FIX)]모드의 때와 마찬가지의 수치 입력 표시 및 설정처리를 실행하고, 입력한 각 설정치의 데이터를 설정치 기억부(100)내의 소정의 기억번지에 저장한다.

[플렉스(FLEX)]모드의 기준 파형은, 시간을 X축, %값을 Y축으로 하는 좌표상에서, 설정 입력된 복수개의 파형통과 포인트[(POINT)1],[(POINT)2],...의 각점을 맺는 절선(꺽임선)그래프로서 정의된다.

[플렉스(FLEX)]모드의 키 입력 실행 처리에서도, [픽스(FIX)]모드시와 마찬가지로, 수치 설정(스텝E7) 직후에 레이저 출력 평균치 또는 램프 전력 평균치에 대해서의 판정(스텝E8)이 이루어진다.

이상 가장 적합한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 그기술적 사상의 범위내에서 여러 가지의 변형이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시예에서는, 설정 모드 화면[스케쥴화면]에서, 레이저 출력 파형 제어용의 기준 파형(도)을 설정하고, 그 기준 파형을 토대로 레이저 출력 설정치를 구했다. 그러나, 직사각형파의 펄스 레이저 광의 경우는, 특히 기준 파형(도)을 설정할 필요는 없고, 예를 들면 펄스 폭, 피이크값 및 반복 주파수의 설정치로부터 레이저 출력 설정치를 구할수도 있다.

또한, 설정치 입력수단으로서 마우스나 탑렛트 등을 사용할 수 있다. 레이저 발진부에 있어서의 여기 수단에, 여기 램프를 대신하여 반도체 레이저등도 사용할 수도 있다.

상기한 멀티 포지션 가공 시스템은 일예이며, 레이저 발진부로 부터의 레이저 광을 분기하지 않고 그대로 광화이버에 입사해도 좋다. 상기 실시예에서는 펄스 레이저 가공 장치에 관한 것이었지만, 본 발명은 연속 발진의 레이저 가공 장치나 파형 제어 기능을 갖지 않은 레이저 가공 장치 등에도 적용가능하다.

이상, 설명한 바와같이, 본 발명의 레이저 가공 장치에 따르면, 설정된 (사용중의)광화이버의 종류 및 지름에 따라 그 광화이버에 대한 레이저 출력 상한치를 산출하고 설정된 레이저 출력치 또는 실제의 레이저 출력치를 이 레이저 출력 상한치를 비교하여, 해당 광화이버에 대해 레이저 출력치가 적정한지의 여부를 판정하도록 하였기 때문에, 사용자측의 수고나 부담을 불필요로 하면서, 광화이버의 보호와 레이저 가공 효율 및 가공 품질의 향상을 실현할 수 있다.

Claims

레이저 발진부로부터 발진출력된 레이저 광을 광화이버를 통하여 원격의 레이저 가공장소까지 보내도록 한 레이저 가공장치에 있어서,

상기 광화이버의 종류 및 지름을 설정하는 광 화이버 설정수단과,

상기 광화이버 설정 수단에 의해 설정된 상기 광화이버의 종류 및 지름에 따른 상기 레이저광의 레이저 출력의 상한치를 산출하는 레이저 출력상한치 산출 수단과,

상기 레이저 광의 레이저 출력을 설정하는 레이저 출력 설정 수단과,

상기 레이저 출력 설정 수단에 의해 설정된 상기 레이저 출력값을 상기 레이저 출력 상한치 산출수단에 의해 산출된 상기 레이저 출력 상한치와 비교하고, 상기 레이저 출력 설정치가 상기 레이저 출력 상한치를 초과하고 있는지의 여부를 판정하는 판정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 1항에 기재에 있어서,

상기 레이저 출력 상한치 산출 수단은, 장치에 사용가능한 여러개의 광화이버의 종류 및 지름과 각 종류 및 지름에 대응하는 레이저 출력 상한치를 테이블 형식으로 기억하는 기억수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 1항에 기재에 있어서,

상기 레이저 출력 설정 수단은, 펄스레이저 광으로서 발생되는 상기 레이저광에 대해 레이저 출력 기준 파형을 위한 기준 파형을 설정하는 기준 파형 설정 수단과, 상기 레이저 광에 대해 반복 주파수를 설정하기 위한 반복 주파수 설정 수단과, 설정된 상기 기준 파형과 설정된 상기 반복 주파수를 토대로 일정 시간당의 상기 펄스 레이저광의 레이저 출력의 평균값을 상기 레이저 출력 설정치로서 구하는 레이저 출력 평균값 연산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 1항의 기재에 있어서,

상기 레이저 출력 설정 수단은, 펄스 레이저 광으로서 발생되는 상기 레이저광의 펄스폭, 피이크 출력값 및 반복 주파수를 토대로 상기 레이저 출력 설정치를 구하는 레이저 출력 설정치 연산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 기재에 있어서,

상기 판정 수단에서 상기 레이저 출력 설정치가 상기 레이저 출력 상한치를 초과하고 있다는 판정 결과가 얻어졌을 때에 경고를 발생하는 경고 수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 기재에 있어서,

상기 판정 수단에서 상기 레이저 출력 설정치가, 상기 레이저 출력 상한치를 초과하고 있다는 판정 결과가 얻어졌을 때에 상기 레이저 출력 설정 수단의 설정을 받아 들일수 없는 수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
레이저 발진부로부터 발진 출력된 레이저 광을 광화이버를 통하여 원격의 레이저 가공 장소까지 보내도록 한 레이저 가공 장치에 있어서,

상기 광화이버의 종류 및 지름에 따른 상기 레이저광의 레이저 출력 상한치를 산출하는 레이저 출력상한치 산출 수단과,

상기 레이저 발진부로부터 발진 출력된 상기 레이저 광의 레이저 출력을 검출하여 일정기간 마다에 레이저 출력의 평균값을 구하는 레이저 출력 평균값 연산 수단과,

상기 레이저 출력 평균값이 상기 레이저 출력 상한치를 초과했을 때에 상기 광화이버에 대한 상기 레이저광의 입사를 정지시키는 정지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
레이저 발진부로부터 발진 출력된 레이저 광을 광화이버를 통하여 원격의 레이저 가공 장소까지 보내도록 한 레이저 가공 장치에 있어서,

상기 레이저 발진부에 레이저 발진용의 전력을 공급하기 위한 레이저 전원부와,

상기 광 화이버의 종류 및 지름에 따른 상기 레이저광의 레이저 출력 상한치에 대응하는 상기 레이저 전원부의 공급 전력의 상한치를 산출하는 공급 전력 상한치 산출 수단과,

상기 레이저 전원부로부터 상기 레이저 발진부에 공급되는 전력을 검출하여 일정 기간마다에 공급 전력의 평균값을 구하는 공급 전력 평균값 연산 수단과,

상기 공급전력 평균값이 상기 공급 전력 상한치를 초과했을 때에 상기 레이저 전원부를 정지시키는 정지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.