KR20140114465A

KR20140114465A - 가공 제어 장치, 레이저 가공 장치 및 가공 제어 방법

Info

Publication number: KR20140114465A
Application number: KR1020147025389A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 이케미
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2014-09-26
Also published as: CN104203482B; KR101511483B1; TW201436912A; JP5622973B1; WO2014106919A1; TWI511822B; CN104203482A; JPWO2014106919A1

Abstract

XY 테이블과 갈바노 스캐너를 제어하는 제어 장치가, 피가공물 상의 가공 에어리어를 갈바노 에어리어로 이동시킬 때에, 가공 에어리어가, 이동의 목표 좌표로부터 미리 설정된 거리를 가진 인포지션 범위 내에 들어가면, XY 테이블을 정지시키는 일 없이 이동시키면서 갈바노 에어리어 내에서 레이저광을 위치 결정시키는 협조 제어를 개시함과 아울러, 가공 에어리어가 갈바노 에어리어에 도달하여 XY 테이블이 정지할 때까지, 협조 제어를 실행함으로써, 가공 에어리어 내의 협조 제어 영역을 레이저 가공시키고, 가공 에어리어가 갈바노 에어리어에 도달하여 XY 테이블이 정지되면, XY 테이블을 정지시킨 상태에서, 가공 에어리어 내의 나머지 가공 영역을 레이저 가공시킨다.

Description

가공 제어 장치, 레이저 가공 장치 및 가공 제어 방법{MACHINING CONTROL DEVICE, LASER MACHINING DEVICE, AND LASER CONTROL METHOD}

본 발명은 피가공물의 레이저 가공에 이용하는 가공 제어 장치, 레이저 가공 장치 및 가공 제어 방법에 관한 것이다.

프린트 기판 등의 워크(work)(가공 대상물)를 가공하는 장치의 하나로서, 워크에 레이저광을 조사하여 구멍내기 가공을 행하는 레이저 가공 장치(마이크로(micro) 레이저 가공기)가 있다. 이러한, 레이저 가공 장치에서는, 워크를 재치(載置)한 XY 테이블을 이동시켜 정지시킨 후에 갈바노 스캐너(galvanometer scanner)를 주사하여 갈바노 에어리어(area) 내의 레이저 가공을 행하여 왔다(스텝(step) 방식). 이 스텝 방식에서는, XY 테이블을 이동시켜서 정지시키고, 갈바노 에어리어 내를 레이저 가공한 후에, 다음 갈바노 에어리어로 XY 테이블을 이동시켜 정지시키는 처리를 워크면 내에서 반복하고 있다. 이 때문에, XY 테이블이 이동중인 동안은 워크를 레이저 가공을 할 수 없어, 레이저 가공에 로스(loss) 시간이 발생하고 있었다.

이 때문에, 특허 문헌 1, 2에 기재된 레이저 가공 방법에서는, XY 테이블과 갈바노 스캐너를 동기시킴으로써, XY 테이블을 동작시킨 채로 갈바노 스캐너를 주사하여 레이저 가공을 행하는 협조(協調) 제어를 행하고 있다.

특허 문헌 1: 일본국 특개 2000-100608호 공보 특허 문헌 2: 일본국 특개 2011-140057호 공보

그렇지만, 상기 종래의 기술에서는, 갈바노 스캐너측의 위치 결정 데이터를 산출하는 알고리즘(CAM(Computer Aided Manufacturing) 데이터)이 복잡하고, 협조 제어를 실현하기 위한 개발에 많은 시간을 필요로 한다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 효율이 좋은 레이저 가공을 용이하게 행할 수 있는 가공 제어 장치, 레이저 가공 장치 및 가공 제어 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 가공 제어 장치는, 피가공물을 재치하여 상기 피가공물의 주면(主面)과 평행한 면 내인 XY 평면 내를 이동하는 XY 테이블과, 레이저 광원으로부터 출사된 레이저광을 갈바노 에어리어 내로 위치 결정하여 상기 피가공물 상에 레이저광을 조사시키는 갈바노 스캐너를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 피가공물에 레이저 가공을 행할 때에는, 상기 XY 테이블을 제어함으로써, 상기 피가공물 상에 설정된 가공 에어리어를 차례로 갈바노 에어리어로 이동시킴과 아울러, 상기 갈바노 스캐너를 제어함으로써, 상기 갈바노 에어리어 상으로 이동해 온 각 가공 에어리어에 대해서 상기 레이저광을 위치 결정시키고, 상기 가공 에어리어를 상기 갈바노 에어리어로 이동시킬 때에, 상기 가공 에어리어가, 이동의 목표 좌표로부터 미리 설정된 거리를 가진 인포지션(inposition) 범위 내에 들어가면, 상기 XY 테이블을 정지시키는 일 없이 이동시키면서 상기 갈바노 에어리어 내에서 상기 레이저광을 위치 결정시키는 제1 협조 제어를 개시함과 아울러, 상기 가공 에어리어가 상기 갈바노 에어리어에 도달하여 상기 XY 테이블이 정지할 때까지, 상기 제1 협조 제어를 실행함으로써, 상기 가공 에어리어 내의 제1 협조 제어 영역을 레이저 가공시키고, 상기 가공 에어리어가, 상기 갈바노 에어리어에 도달하여 상기 XY 테이블이 정지하면, 상기 XY 테이블을 정지시킨 상태에서, 상기 가공 에어리어 내의 나머지 가공 영역을 레이저 가공시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 효율이 좋은 레이저 가공을 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다고 하는 효과를 달성한다.

도 1은 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 워크상에 설정하는 가공 에어리어의 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 XY 테이블의 이동 속도를 나타내는 도면이다.
도 5b는 가공 에어리어의 목표 좌표까지의 거리와 인포지션 범위의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 종래의 레이저 가공 처리의 처리 절차를 나타내는 도면이다.
도 6b는 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 나타내는 도면이다.
도 7은 XY 테이블의 정정(整定) 특성예를 나타내는 도면이다.
도 8은 XY 테이블의 정지시의 진동을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 잔(殘)거리 정보의 정지시의 진폭과 인포지션 범위의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 실시 형태 2에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 실시 형태 2에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 나타내는 도면이다.
도 12는 실시 형태 3에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 나타내는 도면이다.
도 13은 실시 형태 4에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 XY 테이블의 이동 속도를 나타내는 도면이다.
도 15는 실시 형태 4에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 나타내는 도면이다.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 따른 가공 제어 장치, 레이저 가공 장치 및 가공 제어 방법을 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이들 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시 형태 1.

도 1은 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 레이저 가공 장치(100)는, 후술할 워크(피가공물) W에 프린트 배선판의 스루홀(through hole) 등을 형성하기 위한 구멍 가공을 행하는 장치이다. 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(100)는, 스텝 방식으로 XY 테이블(9)을 이동시킴과 아울러, XY 테이블(9)이 이동함으로써 갈바노 에어리어가 원하는 좌표(목표 좌표)가 되면, XY 테이블(9)이 정지할 때까지 협조 제어에 의해서 레이저 가공을 행한다. 그리고 XY 테이블(9)이 정지하고, 갈바노 에어리어가 원하는 좌표가 되면, 레이저 가공 장치(100)는 XY 테이블(9)을 정지시킨 상태에서 레이저 가공을 행한다.

레이저 가공 장치(100)는, 제어 장치(가공 제어 장치)(200), 앰프(31x, 31y, 32x, 32y), 모터(5x, 5y), XY 테이블(9), 갈바노 스캐너(Gx, Gy), 레이저 발진기(레이저 광원)(6)를 구비하고 있다.

제어 장치(200)는 갈바노 스캐너(Gx, Gy)를 제어하는 갈바노 컨트롤러(레이저광 주사계(走査系) 제어부)(1)와, XY 테이블(9)을 제어하는 XY 테이블 컨트롤러(반송계(搬送系) 제어부)(2)를 가지고 있다. 제어 장치(200)는 원하는 레이저광 조사 위치에 레이저광이 조사되도록, XY 테이블(9)과 갈바노 스캐너(Gx, Gy)를 제어한다.

갈바노 컨트롤러(1)는 갈바노 스캐너(Gx, Gy)를 제어하기 위한 제어 신호(갈바노 제어 지령)를 앰프(31x, 31y)에 출력한다. XY 테이블 컨트롤러(2)는, XY 테이블(9)을 제어하기 위한 제어 신호(XY 테이블 제어 지령)를 앰프(32x, 32y)에 출력한다.

앰프(31x, 31y)는, 각각 갈바노 컨트롤러(1)로부터 보내져 오는 갈바노 제어 지령을 증폭하여, 갈바노 스캐너(Gx, Gy)에 보낸다. 앰프(32x, 32y)는, 각각 XY 테이블 컨트롤러(2)로부터 보내져 오는 XY 테이블 제어 지령을 증폭하여, 모터(5x, 5y)에 보낸다.

레이저 발진기(6)는 레이저광을 출력(펄스 출사)하여 워크 W에 보내는 장치로서, 갈바노 컨트롤러(1)에 의해서 제어되고 있다. 갈바노 스캐너(Gx, Gy)는 레이저 발진기(6)로부터 출사된 레이저광을 갈바노 에어리어 내로 위치 결정하여 워크 W상에 레이저광을 조사시킨다. 갈바노 스캐너(Gx, Gy)는, 레이저광을 주사함으로써, 도시하지 않는 fθ 렌즈를 통해서 워크 W상의 레이저 가공 위치에 레이저광을 조사한다. 갈바노 스캐너(Gx, Gy)는 갈바노 컨트롤러(1)와 접속된 엔코더(encoder)(8x, 8y)를 가지고 있다. 이 엔코더(8x, 8y)는, 갈바노 스캐너(Gx, G) 의 상태(갈바노 위치 정보)를 검출하여, 검출한 갈바노 위치 정보를 갈바노 컨트롤러(1)에 보낸다.

레이저 발진기(6)로부터 출력되는 레이저광의 출사 타이밍(timing)과, 갈바노 스캐너(Gx, Gy)에 의한 레이저광의 조사 위치는, 원하는 구멍내기 위치에 레이저광을 조사할 수 있도록, 엔코더(8x, 8y)로부터의 갈바노 위치 정보에 기초하여, 갈바노 컨트롤러(1)에 의해서 제어된다.

모터(5x, 5y)는, XY 평면 내(워크 W의 주면에 평행한 면내)에서, XY 테이블 제어 지령에 따른 위치(X, Y좌표)로 XY 테이블(9)을 이동시킨다. XY 테이블(9)은 워크 W를 재치함과 아울러, XY 평면 내를 이동시킴으로써 워크 W를 반송한다. XY 테이블(9)은 XY 테이블(9)의 X 방향의 위치를 검출하는 리니어 스케일(linear scale)(7x)과, XY 테이블(9)의 Y 방향의 위치를 검출하는 리니어 스케일(7y)을 구비하고 있다. 또한, 리니어 스케일(7x, 7y)은, 정밀도 좋게 XY 테이블(9)의 위치 정보(좌표)를 검지하기 위해서, XY 테이블(9)에 장착한다.

본 실시 형태의 리니어 스케일(7x, 7y)은, 검출한 XY 테이블(9)의 XY 평면 내에서의 위치 정보(XY 테이블 위치 정보)를 XY 테이블 컨트롤러(2)와 갈바노 컨트롤러(1)에 보낸다. 리니어 스케일(7x, 7y)은 갈바노 컨트롤러(1)로의 XY 테이블 위치 정보를, XY 테이블 컨트롤러(2)를 통하는 일 없이 직접 갈바노 컨트롤러(1)에 보낸다. 이것은, 갈바노 컨트롤러(1)의 처리 주기는 XY 테이블 컨트롤러(2)의 처리 주기보다 고속이기 때문에, 리니어 스케일(7x, 7y)의 위치 정보를, XY 테이블 컨트롤러(2)를 거쳐서 갈바노 컨트롤러(1)로 전송하면, 지연이 발생하여, 협조 제어를 할 수 없게 되기 때문이다.

XY 테이블 컨트롤러(2)는, 후술하는 가공 프로그램과 XY 테이블 위치 정보에 기초하여, XY 테이블(9)의 위치를 제어한다. 본 실시 형태의 XY 테이블 컨트롤러(2)는, XY 테이블(9)이 XY 평면 내를 스텝 방식으로 이동하도록 제어한다. 구체적으로는, XY 테이블 컨트롤러(2)는 워크 W를 재치한 XY 테이블(9)을 갈바노 에어리어로 차례로 이동시킴과 아울러, 각 가공 에어리어에서 레이저 가공을 행하는 동안, XY 테이블(9)을 정지시킨다.

갈바노 컨트롤러(1)는 후술하는 가공 프로그램과 XY 테이블 위치 정보에 기초하여, 갈바노 스캐너(Gx, Gy)(레이저광의 조사 위치)를 제어한다. 본 실시 형태의 갈바노 컨트롤러(1)는 XY 테이블(9)이 이동을 개시한 후, 다음 가공 위치에서 정지하는 소정 시간 전에, 갈바노 스캐너(Gx, Gy)의 주사를 개시하여 갈바노 에어리어 내의 레이저 가공을 개시한다.

구체적으로는, XY 테이블(9)이, 스텝 방식에 의해서, 워크 W의 다음 가공 에어리어를 갈바노 에어리어 상으로 이동시킬 때에, 다음 가공 에어리어의 최선단부(最先端部)가 목표 좌표(갈바노 에어리어의 최선단부)에 소정 거리까지 가까워지면(후술하는 인포지션 범위 내에 들어가면), 협조 제어가 개시된다. 협조 제어는, XY 테이블(9)과 갈바노 스캐너(Gx, Gy)를 동기시킴으로써, XY 테이블(9)을 동작시킨 채로 갈바노 스캐너(Gx, Gy)를 주사하여 레이저 가공을 행하는 제어이다.

XY 테이블(9)이 이동할 때에는, XY 테이블(9)은 소정 속도까지 가속되고, 그 후, 정지할 때까지 감속된다. 이 때문에, 다음 가공 에어리어가 목표 좌표에 소정 거리까지 가까워지는 타이밍은, XY 테이블(9)의 속도가 소정 속도보다도 느려지는 타이밍이다. 따라서 XY 테이블(9)이, 스텝 방식에 의해서, 워크 W상의 다음 가공 위치를 갈바노 에어리어 상으로 이동시킬 때에, XY 테이블(9)의 속도가 소정 속도보다도 느려지는 타이밍(정지 전)에서, 협조 제어가 개시되게 된다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, XY 테이블 컨트롤러(2)가, 스텝 방식으로 XY 테이블(9)을 이동시킴과 아울러, 갈바노 컨트롤러(1)는, XY 테이블(9)(워크 W)가 다음 가공 위치(갈바노 에어리어)에서 정지하기 전에, 갈바노 스캐너(Gx, Gy)와 XY 테이블(9)의 협조 제어를 행한다. 이것에 의해, XY 테이블(9)이 이동중의 소정의 타이밍(XY 테이블(9)이 정지하기 직전의 소정 기간)에서만 협조 제어가 행해진다.

도 2는 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 제어 장치(200)는 갈바노 컨트롤러(1), XY 테이블 컨트롤러(2), 가공 프로그램 기억부(3), 가공 지시부(4)를 구비하고 있다. 또한, 여기서의 갈바노 컨트롤러(1), XY 테이블 컨트롤러(2)가 특허 청구 범위에 기재된 제어부에 대응해 있다.

가공 프로그램 기억부(3)는 워크 W의 레이저 가공에 이용하는 가공 프로그램을 기억하는 메모리 등이다. 가공 프로그램은, XY 테이블(9)의 위치를 지정하는 워크 위치 지령 등을 포함하여 구성된 XY 테이블용 가공 프로그램과, 갈바노 스캐너로의 레이저 가공 위치를 지정하는 가공 위치 지령 등을 포함하여 구성된 갈바노 스캐너용 가공 프로그램의 2개의 프로그램으로 구성되어 있다. 가공 지시부(4)는 2개의 가공 프로그램에 따라서 갈바노 컨트롤러(1)에 가공 위치 지령을 보내어, XY 테이블 컨트롤러(2)에 워크 위치 지령을 보낸다.

XY 테이블 컨트롤러(2)는 XY 테이블 위치 정보 입력부(21)와 테이블 제어부(22)를 가지고 있다. XY 테이블 위치 정보 입력부(21)는 리니어 스케일(7x, 7y)로부터 보내져 오는 XY 테이블 위치 정보를 입력하여, 테이블 제어부(22)에 보낸다. 테이블 제어부(22)는 가공 지시부(4)로부터 보내져 오는 워크 위치 지령과 XY 테이블 위치 정보에 기초하여, XY 테이블(9)의 위치를 제어한다.

갈바노 컨트롤러(1)는 XY 테이블 위치 정보 입력부(11)와 갈바노 스캐너 제어부(12)를 가지고 있다. XY 테이블 위치 정보 입력부(11)는 리니어 스케일(7x, 7y)로부터 보내져 오는 XY 테이블 위치 정보를 입력하여, 갈바노 스캐너 제어부(12)에 보낸다. 갈바노 스캐너 제어부(12)는 가공 지시부(4)로부터 보내져 오는 가공 위치 지령과 XY 테이블 위치 정보에 기초하여, 갈바노 스캐너(Gx, Gy)(레이저광 조사 위치)를 제어한다.

제어 장치(200)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등을 포함하여 구성되어 있다. 그리고 CPU는, 컴퓨터 프로그램인 가공 프로그램을 이용하여 워크 W의 레이저 가공 제어를 행한다.

여기서, 협조 제어에서의 XY 테이블(9)의 좌표와, 갈바노 스캐너(Gx, Gy)의 좌표의 관계를 설명한다. 통상 스텝 가공에서는, 갈바노 스캐너(Gx, Gy)의 좌표 (Gx, Gy)=(0, 0)일 때에, 레이저광이 가공 에어리어의 중심에 조사되도록 하는 위치에, 가공 에어리어를 위치 결정한다. 이 가공 에어리어의 위치(XY 테이블(9)의 위치)를 (Tx0, Ty0)=(0, 0)라고 한다.

한편, 협조 제어하는 경우, XY 테이블(9)은 (Tx, Ty)=(0, 0)을 목표로 위치 결정하지만, 예를 들면 X＋방향으로 XY 테이블이 이동하고 있는 경우, (Tx, Ty)=(-1.0, 0)에서부터가 인포지션 범위가 된다. 이때, 가공 에어리어의 중심에 레이저광을 조사하려고 하면, 갈바노 스캐너(Gx, Gy)의 좌표는 (Gx, Gy)=(-1.0, 0)으로 할 필요가 있다. 즉, XY 테이블(9)의 스텝 이송시의 현재 좌표(Tx, Ty)로부터 목표 좌표(Tx0, Ty0)의 차분(差分) 거리를 갈바노 스캐너(Gx, Gy)를 움직임으로써, XY 테이블(9)이 목표 좌표로부터 벗어난 만큼을 상쇄시킬 수 있다.

또, 이와 같이 갈바노 스캐너(Gx, Gy)를 제어함으로써, 레이저광의 조사에 필요로 하는 시간(수마이크로 sec~수십 마이크로 sec)도, XY 테이블(9)에 갈바노 스캐너(Gx, Gy)를 연동시키면서 동작시킬 수 있고, 이 결과, 레이저 가공구멍이 타원이 되는 것이나, 위치가 벗어나는 것을 방지할 수 있다. 또한, XY 테이블(9)과 갈바노 스캐너(Gx, Gy)의 동기 방법은, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 방법 등을 이용할 수 있다.

다음으로, 워크 W상에 설정되어 있는 각 가공 에어리어의 가공 순서에 대해 설명한다. 각 가공 에어리어의 가공 순서는, 미리 갈바노 스캐너용 가공 프로그램내에 설정해 둔다. 도 3은 워크상에 설정하는 가공 에어리어의 가공 순서를 설명하기 위한 도면이다.

본 실시 형태에서는, 워크 W에 복수의 가공 에어리어를 설정함으로써, 복수의 가공 에어리어로 워크 W상의 영역을 분할한다. 도 3에서는, 워크 W상의 영역을 X축 방향 및 Y축 방향으로 늘어서는 격자(格子) 모양의 가공 에어리어로 분할했을 경우의, 워크 W의 상면도를 나타내고 있다. 여기서의 가공 에어리어(10-1, 10-2, 10-N)(N은 자연수)의 크기가, 갈바노 에어리어의 크기에 대응해 있다.

워크 W로의 레이저 가공을 행할 때에는, 각 가공 에어리어가 차례로 갈바노 에어리어가 되도록, XY 테이블(9)이 XY 평면 내를 이동한다. 예를 들면, 가공 에어리어(10-1)에서 레이저 가공이 행해진 후, 가공 에어리어(10-2)가 갈바노 에어리어가 되도록, XY 테이블(9)이 이동한다. 그리고 가공 에어리어(10-2)에서 레이저 가공이 행해진 후, 다음 가공 에어리어(10-3)가 갈바노 에어리어가 되도록, XY 테이블(9)이 이동한다. 워크 W로의 레이저 가공을 행할 때에는, 갈바노 에어리어를 가공 에어리어로 이동하는 처리와 가공 에어리어 내에서의 레이저 가공 처리가 반복해진다.

다음으로, 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차에 대해 설명한다. 도 4는 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 설명하기 위한 도면이다. 여기에서는, 가공 에어리어(10-1)~가공 에어리어(10-6)의 순서로, 레이저 가공이 행해지는 경우에 대해 설명한다.

가공 에어리어(10-1)에서 레이저 가공이 행해진 후, 가공 에어리어(10-2)가 갈바노 에어리어가 되도록, XY 테이블(9)이 이동한다. XY 테이블(9)이 이동을 개시하면, XY 테이블(9)은 가속을 시작한다. 그리고 XY 테이블(9)이 소정의 속도에 도달하면, XY 테이블(9)의 가속을 완료하고, XY 테이블(9)은 소정의 속도로 계속 이동한다. 그리고 XY 테이블(9)을 정지시킬 때에는, XY 테이블(9)이 감속을 시작한다. XY 테이블(9)의 속도가 0이 됨으로써, XY 테이블(9)이 정지한다.

본 실시 형태에서는, XY 테이블(9)이 감속을 시작한 후, 가공 에어리어가 목표 좌표에 소정 거리까지 가까워진 시점에서, 제어 장치(200)가 협조 제어를 개시한다. 환언하면, 가공 에어리어와 목표 좌표의 사이의 거리의 차(목표 좌표까지의 거리)가, 소정치 이하가 된 시점에서, 제어 장치(200)가 협조 제어를 개시한다. 이와 같이, 가공 에어리어가 목표 좌표로부터 소정의 거리를 가진 인포지션 범위 내에 들어가면, 협조 제어가 개시된다.

그리고 XY 테이블(9)이 정지할 때까지의 동안에, 제어 장치(200)는 갈바노 스캐너(Gx, Gy)와 XY 테이블(9)의 협조 제어를 행한다. 환언하면, 인포지션 범위 내에서는, XY 테이블(9)이 정지할 때까지의 동안에, 협조 제어가 행해진다. 인포지션 범위는, 예를 들면, XY 테이블(9)의 이동 속도나, 갈바노 스캐너(Gx, Gy)에 의한 위치 결정 속도 등에 기초하여 설정된다.

협조 제어를 하는 영역(협조 제어 영역)은, 가공 에어리어 내의 일부 영역이다. 예를 들면, 가공 에어리어 중, 이동 방향의 선단부를 협조 제어 영역으로 한다. 도 4에서는, 가공 에어리어(10-2~10-6)의 각 협조 제어 영역을, 협조 제어 영역(40-2~40-6)으로 도시하고 있다.

예를 들면, 가공 에어리어(10-1)의 전(全)에어리어가 레이저 가공된 후, 가공 에어리어(10-2)가 갈바노 에어리어가 되도록, XY 테이블(9)이 이동을 개시한다. 그리고 가공 에어리어(10-2)가, 인포지션 범위 내에 들어가면, XY 테이블(9)이 정지할 때까지의 동안에, 가공 에어리어(10-2) 내의 협조 제어 영역(40-2)이 협조 제어에 의해서 레이저 가공된다. 그리고 XY 테이블(9)이 정지한 다음은, XY 테이블(9)이 정지한 상태에서, 가공 에어리어(10-2) 중 협조 제어 영역(40-2) 이외의 영역이 레이저 가공된다.

그리고 가공 에어리어(10-2)의 전에어리어가 레이저 가공된 후, 가공 에어리어(10-3)가 갈바노 에어리어가 되도록, XY 테이블(9)이 이동을 개시한다. 이 후, 가공 에어리어(10-2)와 마찬가지의 처리에 의해서, 가공 에어리어(10-3~10-6)가 차례로 레이저 가공된다. 또한, 인포지션 범위와 협조 제어 영역은, 동일 영역일 필요는 없고, 협조 제어 영역은 어느 영역이어도 좋다.

도 5a는 XY 테이블의 이동 속도를 나타내는 도면이고, 도 5b는 가공 에어리어의 목표 좌표까지의 거리와 인포지션 범위의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 5a의 가로축은 시간이며, 세로축은 XY 테이블(9)의 이동 속도이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, XY 테이블(9)은 이동을 개시하면 소정 시간만 가속을 행한다. 이것에 의해, XY 테이블(9)은 소정의 속도까지 도달한다. 그리고 가공 에어리어가 목표 좌표에 가까워져 가면, XY 테이블(9)은 감속을 시작한다. 이것에 의해, XY 테이블(9)은 가공 에어리어를 목표 좌표에서 정지시킨다.

본 실시 형태에서는, XY 테이블(9)이 소정 속도보다도 느려진 후, XY 테이블(9)이 정지할 때까지의 동안(가공 에어리어가 인포지션 범위 내에 들어가 있는 동안)(시간 범위(71))에, 협조 제어가 행해진다.

도 5b에서는, 가공 에어리어의 목표 좌표까지의 거리를 나타내는 잔거리(51A)와, 인포지션 중인지 여부를 나타내는 인포지션 정보(52A)와, 레이저광을 조사하는 타이밍을 나타내는 조사 타이밍 정보(53A)를 나타내고 있다. 잔거리(51A)는 가공 에어리어의 현재 위치에 대응해 있다.

XY 테이블(9)의 이동에 따라서, 잔거리(51A)는 작은 값이 되며, XY 테이블(9)이 정지하는 시점에서 잔거리(51A)가 0이 된다. 잔거리(51A)가 작아져 가는 과정에서, 잔거리(51A)가 소정치까지 작아지면 가공 에어리어가 인포지션 범위 내에 들어간다. 인포지션 범위는 협조 제어를 행하는 범위이며, 예를 들면, 목표 좌표로부터 X 방향 및 Y 방향으로 각각 ±1mm의 범위이다.

가공 에어리어가 인포지션 범위에 들어가면, 인포지션 정보(52A)는 인포지션 중인 것을 나타내는 상태(High)가 된다. 인포지션 정보(52A)가 인포지션 중으로 되면, 레이저 가공을 행해도 되는 상태이므로, 협조 제어에 의한 레이저 가공이 개시된다. 레이저 가공이 개시되면, 조사 타이밍 정보(53A)에 도시된 바와 같이, 소정의 타이밍에서 레이저광이 워크 W에 조사된다. 이 경우에 있어서, 갈바노 컨트롤러(1)는 XY 테이블(9)이 목표 위치에서 정지하고 있는 것으로 하여, 갈바노 스캐너(Gx, Gy)를 제어한다.

예를 들면, XY 테이블(9)의 최고 이동 속도가 50m/min이고, XY 테이블(9)의 가감속 시간이 100msec(사다리꼴 가감속)라고 한다. 또, 가공 에어리어가 50mm 사방(四方)이며, 인포지션 범위가 ±1mm라고 한다. 이 경우, 가공 에어리어로부터 다음 가공 에어리어까지 갈바노 에어리어를 이동시키기 위해서는, XY 테이블(9)이 50mm 만큼 이동할 필요가 있다. 그리고 50mm의 이동 시간은, 0.2sec이다. 왜냐하면, 50mm의 이동에서는 XY 테이블(9)이 최고 속도에 이르지 않고, 500mm/sec을 꼭지점으로 하는 삼각파형이 되기 때문이다.

이 경우에 있어서, XY 테이블(9)이 정지할 때에, 잔거리(51A)가 인포지션 범위에 들어가고 나서 정지할 때까지의 시간은, 0.02sec이 된다. 이 때문에, 인포지션 범위를 ±1mm로 하여, 이 범위에 들어가는 즉시 갈바노 스캐너(Gx, Gy)를 동작시켜 레이저 가공을 개시하면, 1개의 가공 에어리어당 0.02sec의 가공 시간 단축이 된다.

도 6a는 종래의 레이저 가공 처리의 처리 절차를 나타내는 도면이고, 도 6b는 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 나타내는 도면이다. 도 6a 및 도 6b에서는, 워크 W의 단면도를 나타내고 있다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 워크 W상의 가공 에어리어(82)가 갈바노 에어리어(81) 밖인 경우에는(S1), 레이저 가공은 행해지지 않는다. 이 후, 워크 W상의 가공 에어리어(82)가 갈바노 에어리어(81) 내로 진입해 온 경우에도(S2), 가공 에어리어(82)의 전부가 갈바노 에어리어(81) 내에 들어갈 때까지, 레이저 가공은 행해지지 않는다. 그리고 가공 에어리어(82)의 전부가 갈바노 에어리어(81) 내에 들어가면(S3), 가공 에어리어(82)가 정지한 상태에서 레이저 가공이 개시된다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 워크 W상의 가공 에어리어(82)가 갈바노 에어리어(81) 밖인 경우에는(S11), 레이저 가공은 행해지지 않는다. 이 후, 워크 W상의 가공 에어리어(82)가 갈바노 에어리어(81) 내로 진입해 온 경우에도(S12), 가공 에어리어(82)가 인포지션 범위(83A) 내에 들어갈 때까지, 레이저 가공은 행해지지 않는다.

그리고 가공 에어리어(82)가 인포지션 범위(83A) 내에 들어가면(S13), 가공 에어리어(82)가 이동하고 있는 상태에서, 제어 장치(200)가 레이저 가공의 협조 제어를 개시한다. 예를 들면, XY 테이블(9)이 목표 좌표의 근처(예를 들면, 1mm 앞)까지 이동해 오면, 협조 제어를 이용한 갈바노 가공이 개시된다. 레이저 가공의 협조 제어는, 협조 제어 영역(84A)에 대해서 행해진다. 여기서의 가공 에어리어(82)는, 도 4에 도시된 가공 에어리어(10-1~10-6) 등에 대응하고, 협조 제어 영역(84A)은 도 4에 도시된 협조 제어 영역(40-2~40-6) 등에 대응해 있다. 협조 제어 영역(84A)으로의 갈바노 가공은, 예를 들면, 도 6b에 도시된 바와 같이, XY 테이블(9)의 진행 방향에서부터 실시된다.

제어 장치(200)는 레이저 가공의 협조 제어를 개시한 후, 가공 에어리어(82)의 전부가 갈바노 에어리어(81) 내에 들어가면(S14), 가공 에어리어(82)가 정지한 상태에서 레이저 가공을 계속시킨다. 이때, 협조 제어 영역(84A)은 이미 레이저 가공이 완료되어 있으므로, 제어 장치(200)는 협조 제어 영역(84A) 이외의 가공 에어리어를 레이저 가공시킨다. 이것에 의해, 협조 제어 영역(84A)의 가공 시간분만큼, 종래 보다도 레이저 가공 시간을 단축시키는 것이 가능해진다.

제어 장치(200)는 XY 테이블(9)이 이동하고 있는 경우나 정지하고 있는 경우에도, XY 테이블(9)의 현재 위치와 XY 테이블(9)의 위치 결정 위치의 오차를, 갈바노 목표 좌표로부터 빼서, 레이저광을 조사시킨다.

인포지션 범위는, ±1mm로 한정하지 않고, ±1mm 보다도 좁은 범위여도 좋고, ±1mm 보다도 넓은 범위여도 좋다. 갈바노 에어리어의 X 방향의 길이가 x인 경우, X 방향의 인포지션 범위에는 x/2보다도 짧은 거리가 설정된다. 마찬가지로, 갈바노 에어리어의 Y 방향의 길이가 y인 경우, Y 방향의 인포지션 범위에는 y/2보다도 짧은 거리가 설정된다.

그런데, 실제의 XY 테이블(9)의 정정(整定) 특성은, 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같은 특성이 되는 경우가 있다. 도 7은 XY 테이블의 정정 특성예를 나타내는 도면이다. 도 7에서는, 인포지션 범위가 ±5㎛인 경우의, 잔거리(51B)와, 인포지션 정보(52B)와, 조사 타이밍 정보(53B)를 나타내고 있다.

XY 테이블(9)은, 예를 들면, 질량이 300Kg~500kg로 매우 무겁기 때문에, 갑자기 정지할 수 없다. 이 때문에, XY 테이블(9)은 잔거리(51B)에 도시된 바와 같이, 서서히 속도를 떨어뜨려 정지한다. 이것에 의해, 일정한 비율로 속도를 떨어뜨리는 경우에 가공 에어리어가 인포지션 범위에 들어가는 경우와 서서히 속도를 떨어뜨려 정지하는 경우에 가공 에어리어가 인포지션 범위에 들어가는 경우는, 인포지션 범위에 들어가기까지 필요로 하는 시간에 차가 생긴다. 이 시간의 차가, 정정 지연 시간이며, 예를 들면, 300μsec이다.

가공 에어리어가 인포지션 범위에 들어간 후도, XY 테이블(9)은 서서히 속도를 떨어뜨려 정지한다. 이 때문에, 가공 에어리어가 인포지션 범위에 들어가고 나서 XY 테이블(9)이 정지할 때까지의 시간은, 일정한 비율로 속도를 떨어뜨리는 경우와 서서히 속도를 떨어뜨리는 경우에서, 시간차가 생긴다. 예를 들면, 서서히 속도를 떨어뜨리는 경우, 가공 에어리어가 인포지션 범위에 들어가고 나서 XY 테이블(9)이 정지하기까지는, 0.05sec을 필요로 한다.

따라서 XY 테이블(9)이 정지하고 나서 레이저 가공을 개시하는 경우와, 가공 에어리어가 인포지션 범위에 들어가고 나서 레이저 가공을 개시하는 경우에서, 0.05sec의 차가 생긴다. 이 때문에, 본 실시 형태의 레이저 가공 방법을 이용함으로써, 1개의 가공 에어리어당 0.05sec의 가공 시간을 단축시키는 것이 가능해진다.

가공 에어리어가 인포지션 범위에 들어가면, 인포지션 정보(52B)는 인포지션 중인 것을 나타내는 상태(예를 들면, High)가 된다. 인포지션 정보(52B)가 인포지션 중으로 되면, 레이저 가공을 행해도 되는 상태이므로, 협조 제어에 의한 레이저 가공이 개시된다. 레이저 가공이 개시되면, 조사 타이밍 정보(53B)에 도시된 바와 같이, 소정의 타이밍에서 레이저광이 워크 W에 조사된다.

XY 테이블(9)은 XY 테이블(9)의 볼 나사(ball screw)의 백래시(backlash)가 증가했을 경우, 층강성(floor rigidity)이 낮은 경우 등에는, 정지시에 진동하는 경우가 있다. 도 8은 XY 테이블의 정지시의 진동을 설명하기 위한 도면이다. 도 8에서는, XY 테이블(9)이 정지시에 진동하는 경우의, 잔거리(51C)와, 인포지션 정보(52C)와, 조사 타이밍 정보(53C)를 나타내고 있다.

XY 테이블(9)이 정지시에 진동하는 경우, XY 테이블(9)은 가공 에어리어가 일단 인포지션 범위에 들어간 후, 인포지션 범위 밖으로 나와 버리는 것 같이, 진폭을 반복하는 동작이 된다.

이러한 경우에 있어서, XY 테이블(9)의 진동과 레이저광을 조사하는 타이밍을 협조 제어하지 않으면, XY 테이블(9)의 진동을 무시하고 레이저광이 조사되므로, 레이저광의 조사 위치에 위치 편차를 발생시키는 경우가 있다.

또, 인포지션 범위를, 잔거리(51C)의 정지시의 진폭(XY 테이블(9)의 진동폭) 보다도 작은 범위(예를 들면, ±5㎛)로 설정하면, 인포지션 정보(52C)는 XY 테이블(9)의 정지시에 High와 Low를 반복하게 된다.

구체적으로는, 가공 에어리어가 인포지션 범위 내에 들어가면, 인포지션 정보(52C)는 일단 High를 나타내고, 가공 에어리어가 인포지션 범위 밖으로 나오면 인포지션 정보(52C)는 Low를 나타내게 된다.

그리고 인포지션 정보(52C)가 High가 되면, 레이저 가공을 행해도 되는 상태가 되므로, 협조 제어에 의한 레이저 가공이 개시되고, 인포지션 정보(52C)가 Low가 되면, 레이저 가공을 행하지 않는 상태가 되므로, 레이저 가공이 정지된다. 레이저 가공이 개시되면, 조사 타이밍 정보(53C)에 도시된 바와 같이, 소정의 타이밍에서 레이저광이 워크 W에 조사되지만, 레이저광을 조사하는 타이밍에서 가공 에어리어가 인포지션 범위를 넘어 있으면, 레이저광의 조사 위치에 위치 편차를 발생시키는 경우가 있다.

여기서, 본 실시 형태에서는, XY 테이블(9)이 정지시에 진동하는 것과 같은 경우에는, 인포지션 범위를, 잔거리(51C)의 정지시의 진폭보다도 큰 범위(예를 들면, ±1mm)로 설정한 다음, 인포지션 범위 내에서 협조 제어를 행한다.

도 9는 잔거리 정보의 정지시의 진폭과 인포지션 범위의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 9에서는, 인포지션 범위를 잔거리(51D)의 정지시의 진폭보다도 큰 범위로 설정했을 경우의, 잔거리(51D)와, 인포지션 정보(52D)와, 조사 타이밍 정보(53D)를 나타내고 있다. 여기서의, 잔거리(51D)는, 도 8에 도시된 잔거리(51C)와 같은 것이다.

인포지션 범위를, 잔거리(51D)의 정지시의 진폭보다도 큰 범위로 설정해 둠으로써, XY 테이블(9)이 정지시에 진동해도, 가공 에어리어가 일단 인포지션 범위에 들어간 후, 인포지션 범위 밖으로 나와 버리는 것을 방지할 수 있다. 또, XY 테이블(9)이 진동했을 경우에도, 갈바노 스캐너(Gx, Gy)는 XY 테이블(9)의 테이블 좌표를 고려하여 위치 결정하므로, 가공 위치 정밀도로부터, XY 테이블(9)의 진동을 캔슬(cancel)할 수 있다.

가공 에어리어가 인포지션 범위에 들어가면, 인포지션 정보(52D)는 High가 된다. 인포지션 정보(52D)가 High가 되면, 레이저 가공을 행해도 되는 상태가 되므로, 협조 제어에 의한 레이저 가공이 개시된다. 레이저 가공이 개시되면, 조사 타이밍 정보(53D)에 도시된 바와 같이, 소정의 타이밍에서 레이저광이 워크 W에 조사된다.

또한, 인포지션 범위는, X 방향과 Y 방향에서 서로 다른 범위를 설정해도 좋다. 또, 인포지션 범위는, 가공 에어리어를 이동시킬 때의 XY 테이블(9)의 이동거리나, XY 테이블(9)이 정지할 때의 감속도 등에 기초하여, 인포지션 범위를 설정해도 좋다.

또, 협조 제어를 행하는 타이밍은, XY 테이블(9)의 이동 속도에 기초하여 설정해도 좋다. 예를 들면, 제어 장치(200)는 XY 테이블(9)의 이동 속도가 소정치 이하인 경우에 협조 제어를 행한다. 또, 협조 제어를 행하는 타이밍은, 워크 W상에 형성되는 구멍의 형상(진원도(眞圓度) 등)에 기초하여 설정해도 좋다.

이와 같이, 실시 형태 1에 의하면, 레이저 가공 장치(100)는 스텝 방식을 베이스로 하면서, 협조 제어의 요소를 편입하고 있다. 이 때문에, CAM 데이터의 알고리즘을 복잡화시키는 일 없이, 용이하게 협조 제어를 실현하는 것이 가능해진다. 또, 협조 제어를 채용하고 있으므로 가공 사이클 타임(cycle time)을 저감시킬 수 있다. 따라서 효율이 좋은 레이저 가공을 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다. 또, 인포지션 범위를, 잔거리(51D)의 정지시의 진폭보다도 큰 범위로 설정해 두므로, 가공 위치 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

또, 가공 에어리어 중, 이동 방향의 선단부를 협조 제어 영역으로 하고 있으므로, 협조 제어를 이용한 레이저 가공 후, 나머지 가공 영역에 대해서 레이저광의 조사 위치를 효율 좋게 위치 결정하는 것이 가능해진다.

실시 형태 2.

다음으로, 도 10 및 도 11을 이용하여 본 발명의 실시 형태 2에 대해 설명한다. 실시 형태 2에서는, 가공 에어리어 중, 이동 방향의 후단부를 협조 제어 영역으로 하고, 실시 형태 1과 마찬가지의 처리 절차에 의해서 레이저 가공을 행한다.

도 10은 실시 형태 2에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 설명하기 위한 도면이다. 여기에서는, 가공 에어리어(10-1)~가공 에어리어(10-6)의 순서로, 레이저 가공이 행해지는 경우에 대해 설명한다. 본 실시 형태에서는, 레이저 가공 장치(100)는, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로 XY 테이블(9)의 이동 처리와 협조 제어 처리를 행한다.

본 실시 형태의 협조 제어 영역은, 가공 에어리어 중 이동 방향의 후단부이다. 도 10에서는, 가공 에어리어(10-2~10-6)의 각 협조 제어 영역을, 협조 제어 영역(41-2~41-6)으로 도시하고 있다.

예를 들면, 가공 에어리어(10-1)의 전(全)에어리어가 레이저 가공된 후, 가공 에어리어(10-2)가 갈바노 에어리어가 되도록, XY 테이블(9)이 이동을 개시한다. 그리고 가공 에어리어(10-2)가, 인포지션 범위 내에 들어가면, XY 테이블(9)이 정지할 때까지의 동안에, 가공 에어리어(10-2) 내의 협조 제어 영역(41-2)이 협조 제어에 의해서 레이저 가공된다. 그리고 XY 테이블(9)이 정지한 후는, XY 테이블(9)이 정지한 상태에서, 가공 에어리어(10-2) 중 협조 제어 영역(41-2) 이외의 영역이 레이저 가공된다. 그리고 가공 에어리어(10-2)의 전에어리어가 레이저 가공된 후, 가공 에어리어(10-3~10-6)가 차례로 레이저 가공된다.

도 11은 실시 형태 2에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 나타내는 도면이다. 도 11에서는, 워크 W의 단면도를 나타내고 있다. 도 11에 나타내는 처리(S21)~(S22)는, 실시 형태 1의 도 6b에서 설명한 처리(S11)~(S12)와 마찬가지의 처리이다. 즉, 워크 W상의 가공 에어리어(82)가 갈바노 에어리어(81) 밖인 경우에는(S21), 레이저 가공은 행해지지 않는다. 이 후, 워크 W상의 가공 에어리어(82)가 갈바노 에어리어(81) 내로 진입해 온 경우에도(S22), 가공 에어리어(82)가 인포지션 범위(83B) 내에 들어갈 때까지, 레이저 가공은 행해지지 않는다.

그리고 가공 에어리어(82)가 인포지션 범위(83B) 내에 들어가면(S23), 가공 에어리어(82)가 이동하고 있는 상태에서, 제어 장치(200)가 레이저 가공의 협조 제어를 개시한다. 레이저 가공의 협조 제어는, 협조 제어 영역(84B)에 대해서 행해진다(S24). 여기서의 협조 제어 영역(84B)은, 도 10에 도시된 협조 제어 영역(41-2~41-6) 등에 대응해 있다.

제어 장치(200)는 레이저 가공의 협조 제어를 개시한 후, 가공 에어리어(82)의 전부가 갈바노 에어리어(81) 내에 들어가면(S25), XY 테이블(9)을 정지시킨 상태에서 레이저 가공을 계속시킨다. 이때, 협조 제어 영역(84B)은, 이미 레이저 가공이 완료되어 있으므로, 제어 장치(200)는 협조 제어 영역(84B) 이외의 가공 에어리어를 레이저 가공시킨다. 이것에 의해, 협조 제어 영역(84B)의 가공 시간분만큼, 종래 보다도 레이저 가공 시간을 단축시키는 것이 가능해진다.

이와 같이, 실시 형태 2에 의하면, 레이저 가공 장치(100)는 스텝 방식을 베이스로 하면서, 협조 제어의 요소를 편입하고 있으므로, 실시 형태 1과 마찬가지로, 용이하게 협조 제어를 실현하는 것이 가능해진다. 또, 협조 제어를 채용하고 있으므로 가공 사이클 타임을 저감시킬 수 있다.

또, 가공 에어리어 중, 이동 방향의 후단부를 협조 제어 영역으로 하고 있으므로, 협조 제어를 이용한 레이저 가공 후, 나머지 가공 영역에 대해서 레이저광의 조사 위치를 효율 좋게 위치 결정하는 것이 가능해진다.

실시 형태 3.

다음으로, 도 12를 이용하여 본 발명의 실시 형태 3에 대해 설명한다. 실시 형태 3에서는, 가공 에어리어가 갈바노 에어리어에 들어 간 시점에서, 협조 제어를 이용한 레이저 가공을 개시한다. 그리고 협조 제어 영역으로의 레이저 가공이 완료된 후, 레이저 가공을 일단 정지하고, XY 테이블(9)의 이동이 완료된 후에, 협조 제어 영역 이외의 레이저 가공을 행한다.

도 12는 실시 형태 3에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 나타내는 도면이다. 도 12에서는, 워크 W의 단면도를 나타내고 있다. 도 12에 도시된 처리(S31)는, 실시 형태 1의 도 6b에서 설명한 처리(S11)와 마찬가지의 처리이다. 즉, 워크 W상의 가공 에어리어(82)가 갈바노 에어리어(81) 밖인 경우에는(S31), 레이저 가공은 행해지지 않는다.

이 후, 워크 W상의 가공 에어리어(82)가 갈바노 에어리어(81) 내로 진입해 가면, 가공 에어리어(82)가 이동하고 있는 상태에서, 제어 장치(200)가 레이저 가공의 협조 제어를 개시한다. 레이저 가공의 협조 제어는, 가공 에어리어(82) 중 이동 방향의 선단부에 있는 협조 제어 영역(84C)에 대해서 행해진다(S32). 여기서의 협조 제어 영역(84C)은, 도 4에 도시된 협조 제어 영역(40-2~40-6) 등에 대응해 있다.

제어 장치(200)는 협조 제어 영역(84C)으로의 레이저 가공이 종료되면, 레이저 가공을 정지한다. 이 경우에 있어서, 협조 제어 영역(84C)으로의 레이저 가공이 종료되더라도, XY 테이블(9)은 가공 에어리어(82)를 갈바노 에어리어(81)로 이동시키는 처리를 계속한다(S33).

XY 테이블(9)의 이동이 완료되어, 가공 에어리어(82)의 전부가 갈바노 에어리어(81) 내에 들어가면(S34), 제어 장치(200)는 XY 테이블(9)을 정지시킨 상태에서 레이저 가공을 재개시킨다. 이때, 협조 제어 영역(84C)은, 이미 레이저 가공이 완료되어 있으므로, 제어 장치(200)는 협조 제어 영역(84C) 이외의 가공 에어리어를 레이저 가공시킨다. 이것에 의해, 협조 제어 영역(84C)의 가공 시간분만큼, 종래 보다도 레이저 가공 시간을 단축시키는 것이 가능해진다.

이와 같이, 실시 형태 3에 의하면, 레이저 가공 장치(100)는, 스텝 방식을 베이스로 하면서, 협조 제어의 요소를 편입하고 있으므로, 실시 형태 1과 마찬가지로, 용이하게 협조 제어를 실현하는 것이 가능해진다. 또, 협조 제어를 채용하고 있으므로 가공 사이클 타임을 저감시킬 수 있다.

실시 형태 4.

다음으로, 도 13~도 15를 이용하여 본 발명의 실시 형태 4에 대해 설명한다. 실시 형태 4에서는, 실시 형태 2에서 설명한 협조 제어와 실시 형태 3에서 설명한 협조 제어의 양쪽을 행한다. 즉, 가공 에어리어가 갈바노 에어리어에 들어 간 시점에서, 협조 제어를 이용한 레이저 가공을 개시한다. 그리고 협조 제어 영역으로의 레이저 가공이 완료된 후, 레이저 가공을 일단 정지하고, 가공 에어리어가 인포지션 범위 내에 들어가면, 다시 협조 제어를 이용한 레이저 가공을 개시한다. 그리고 XY 테이블(9)의 이동이 완료된 후에, 협조 제어 영역 이외의 레이저 가공을 행한다.

다음으로, 실시 형태 4에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차에 대해 설명한다. 도 13은 실시 형태 4에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 설명하기 위한 도면이다. 여기에서는, 가공 에어리어(10-1)~가공 에어리어(10-6)의 순서로, 레이저 가공이 행해지는 경우에 대해 설명한다.

본 실시 형태의 협조 제어 영역은, 가공 에어리어 중 이동 방향의 선단부 및 후단부이다. 도 13에서는, 가공 에어리어(10-2~10-6)의 각 협조 제어 영역을, 협조 제어 영역(40-2~40-6, 41-2~41-6)으로 도시하고 있다.

예를 들면, 가공 에어리어(10-1)의 전(全)에어리어가 레이저 가공된 후, 가공 에어리어(10-2)가 갈바노 에어리어가 되도록, XY 테이블(9)이 이동을 개시한다. 그리고 가공 에어리어(10-2)의 일부가, 갈바노 에어리어에 들어가면, 가공 에어리어(10-2) 내의 협조 제어 영역(41-2)이 협조 제어에 의해서 레이저 가공된다. 제어 장치(200)는 협조 제어 영역(41-2)으로의 레이저 가공이 완료된 후, 레이저 가공을 정지시킨다.

그리고 XY 테이블(9)이 감속을 시작한 후, 가공 에어리어(10-2)가 인포지션 범위 내에 들어간 시점에서, 제어 장치(200)가, 협조 제어를 재개한다. 이것에 의해, XY 테이블(9)이 정지할 때까지의 동안에, 협조 제어 영역(40-2)으로의 레이저 가공이 행해진다.

이와 같이, 가공 에어리어(10-2)에서는, 협조 제어 영역(40-1, 40-2)에 대해서 협조 제어를 이용한 레이저 가공이 행해진다. 그리고 XY 테이블(9)이 정지한 다음은, XY 테이블(9)이 정지한 상태에서, 가공 에어리어(10-2) 중 협조 제어 영역(40-1, 40-2) 이외의 영역이 레이저 가공된다.

가공 에어리어(10-2)의 전에어리어가 레이저 가공된 후, 가공 에어리어(10-3)가 갈바노 에어리어가 되도록, XY 테이블(9)이 이동을 개시한다. 이 후, 가공 에어리어(10-2)와 마찬가지의 처리에 의해서, 가공 에어리어(10-3~10-6)가 차례로 레이저 가공된다.

도 14는 XY 테이블의 이동 속도를 나타내는 도면이다. 도 14의 가로축은 시간이고, 세로축은 XY 테이블(9)의 이동 속도이다. 본 실시 형태에서는, XY 테이블(9)이 이동을 개시하고 나서 소정 속도보다도 빨라질 때까지의 동안(시간 범위(72))에, 협조 제어가 행해진다. 또, XY 테이블(9)이 소정 속도보다도 느려진 후, XY 테이블(9)이 정지할 때까지의 동안(시간 범위(71))에, 협조 제어가 행해진다.

도 15는, 실시 형태 4에 따른 레이저 가공 처리의 처리 절차를 나타내는 도면이다. 도 15에서는, 워크 W의 단면도를 나타내고 있다. 도 15에 도시된 처리(S41)~(S43)는, 실시 형태 3의 도 12에서 설명한 처리(S31)~(S33)와 마찬가지의 처리이다. 또, 도 15에 도시된 처리(S44)~(S46)는, 실시 형태 2의 도 11에서 설명한 처리(S23)~(S25)와 마찬가지의 처리이다.

즉, 워크 W상의 가공 에어리어(82)가 갈바노 에어리어(81) 밖인 경우에는(S41), 레이저 가공은 행해지지 않는다. 이 후, 워크 W상의 가공 에어리어(82)가 갈바노 에어리어(81) 내로 진입해 오면, 가공 에어리어(82)가 이동하고 있는 상태에서, 제어 장치(200)가 레이저 가공의 협조 제어를 개시한다. 레이저 가공의 협조 제어는, 협조 제어 영역(84C)에 대해서 행해진다(S42).

제어 장치(200)는 협조 제어 영역(84C)으로의 레이저 가공이 종료되면, 레이저 가공을 정지한다. 이 경우에 있어서, 협조 제어 영역(84C)으로의 레이저 가공이 종료되어도, XY 테이블(9)은 가공 에어리어(82)를 갈바노 에어리어(81)로 이동시키는 처리를 계속한다(S43).

그리고 가공 에어리어(82)가 인포지션 범위(83B) 내에 들어가면(S44), 가공 에어리어(82)가 이동하고 있는 상태에서, 제어 장치(200)가 레이저 가공의 협조 제어를 재개한다. 레이저 가공의 협조 제어는, 협조 제어 영역(84B)에 대해서 행해진다(S45).

제어 장치(200)는 레이저 가공의 협조 제어를 개시한 후, 가공 에어리어(82)의 전부가 갈바노 에어리어(81) 내로 들어가면(S46), XY 테이블(9)을 정지시킨 상태에서 레이저 가공을 계속시킨다. 이때, 협조 제어 영역(84B, 84C)은 이미 레이저 가공이 완료되어 있으므로, 제어 장치(200)는 협조 제어 영역(84B, 84C) 이외의 가공 에어리어를 레이저 가공시킨다. 이것에 의해, 협조 제어 영역(84B, 84C)의 가공 시간분만큼, 종래 보다도 레이저 가공 시간을 단축시키는 것이 가능해진다.

이와 같이, 실시 형태 5에 의하면, 레이저 가공 장치(100)는 스텝 방식을 베이스로 하면서, 협조 제어의 요소를 편입하고 있으므로, 실시 형태 1과 마찬가지로, 용이하게 협조 제어를 실현하는 것이 가능해진다. 또, 협조 제어를 채용하고 있으므로 가공 사이클 타임을 저감시킬 수 있다.

또, 가공 에어리어 중, 이동 방향의 선단부 및 후단부를 협조 제어 영역으로 하고 있으므로, 협조 제어를 이용한 레이저 가공 후, 나머지 가공 영역에 대해서 레이저광의 조사 위치를 효율 좋게 위치 결정하는 것이 가능해진다.

또한, 실시 형태 1~4에서 설명한 처리를 조합하여 레이저 가공을 행해도 좋다. 예를 들면, 실시 형태 1의 도 7이나 도 9에서 설명한 처리를, 실시 형태 2~4에 적용해도 좋다.

[산업상의 이용 가능성]

이상과 같이, 본 발명에 따른 가공 제어 장치, 레이저 가공 장치 및 가공 제어 방법은, 피가공물의 레이저 가공에 적합하다.

1: 갈바노 컨트롤러, 2: XY 테이블 컨트롤러,
6: 레이저 발진기, 9: XY 테이블,
10-1~10-N, 82: 가공 에어리어, 12: 갈바노 스캐너 제어부,
22: 테이블 제어부,
40-2~40-6, 41-1~41-6: 협조 제어 영역,
81: 갈바노 에어리어, 83A, 83B: 인포지션 범위,
84A~84C: 협조 제어 영역, 100: 레이저 가공 장치,
200: 제어 장치, W: 워크.

Claims

피가공물을 재치(載置)하여 상기 피가공물의 주면(主面)과 평행한 면 내인 XY 평면 내를 이동하는 XY 테이블과, 레이저 광원으로부터 출사된 레이저광을 갈바노 에어리어 내로 위치 결정하여 상기 피가공물 상에 레이저광을 조사시키는 갈바노 스캐너를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는,
상기 피가공물에 레이저 가공을 행할 때에는, 상기 XY 테이블을 제어함으로써, 상기 피가공물 상에 설정된 가공 에어리어를 차례로 갈바노 에어리어로 이동시킴과 아울러, 상기 갈바노 스캐너를 제어함으로써, 상기 갈바노 에어리어 상으로 이동해 온 각 가공 에어리어에 대해서 상기 레이저광을 위치 결정시키고,
상기 가공 에어리어를 상기 갈바노 에어리어로 이동시킬 때에, 상기 가공 에어리어가, 이동의 목표 좌표로부터 미리 설정된 거리를 가진 인포지션 범위 내에 들어가면, 상기 XY 테이블을 정지시키는 일 없이 이동시키면서 상기 갈바노 에어리어 내에서 상기 레이저광을 위치 결정시키는 제1 협조 제어를 개시함과 아울러, 상기 가공 에어리어가 상기 갈바노 에어리어에 도달하여 상기 XY 테이블이 정지할 때까지, 상기 제1 협조 제어를 실행함으로써, 상기 가공 에어리어 내의 제1 협조 제어 영역을 레이저 가공시키고,
상기 가공 에어리어가 상기 갈바노 에어리어에 도달하여 상기 XY 테이블이 정지하면, 상기 XY 테이블을 정지시킨 상태에서, 상기 가공 에어리어 내의 나머지 가공 영역을 레이저 가공시키는 것을 특징으로 하는 가공 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 인포지션 범위는 상기 XY 테이블이 정지할 때의 진동폭에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 가공 제어 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
가공 에어리어가 갈바노 에어리어에 들어가면 상기 XY 테이블을 정지시키는 일 없이 이동시키면서 상기 갈바노 에어리어 내에서 상기 레이저광을 위치 결정시키는 제2 협조 제어를 개시하여 제2 협조 제어 영역을 레이저 가공시키고, 상기 제2 협조 제어 영역의 레이저 가공이 완료되면, 레이저 가공을 정지하고, 상기 가공 영역이 상기 인포지션 범위 내에 들어가면, 상기 제1 협조 제어를 실행함으로써, 상기 가공 에어리어 내의 제1 협조 제어 영역을 레이저 가공시키는 것을 특징으로 하는 가공 제어 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 협조 제어 영역은 상기 가공 에어리어 중, 이동 방향의 선단부(先端部)인 것을 특징으로 하는 가공 제어 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 협조 제어 영역은 상기 가공 에어리어 중, 이동 방향의 후단부(後端部)인 것을 특징으로 하는 가공 제어 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 협조 제어 영역은 상기 가공 에어리어 중, 이동 방향의 선단부이고, 상기 제2 협조 제어 영역은 상기 가공 에어리어 중, 이동 방향의 후단부인 것을 특징으로 하는 가공 제어 장치.
피가공물을 재치하여 상기 피가공물의 주면과 평행한 면 내인 XY 평면 내를 이동하는 XY 테이블과,
레이저 광원으로부터 출사된 레이저광을 갈바노 에어리어 내로 위치 결정하여 상기 피가공물 상에 레이저광을 조사시키는 갈바노 스캐너와,
상기 XY 테이블 및 상기 갈바노 스캐너를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는,
상기 피가공물에 레이저 가공을 행할 때에는, 상기 XY 테이블을 제어함으로써, 상기 피가공물 상에 설정된 가공 에어리어를 차례로 갈바노 에어리어로 이동시킴과 아울러, 상기 갈바노 스캐너를 제어함으로써, 상기 갈바노 에어리어 상으로 이동해 온 각 가공 에어리어에 대해서 상기 레이저광을 위치 결정시키고,
상기 가공 에어리어를 상기 갈바노 에어리어로 이동시킬 때에, 상기 가공 에어리어가, 이동의 목표 좌표로부터 미리 설정된 거리를 가진 인포지션 범위 내에 들어가면, 상기 XY 테이블을 정지시키는 일 없이 이동시키면서 상기 갈바노 에어리어 내에서 상기 레이저광을 위치 결정시키는 협조 제어를 개시함과 아울러, 상기 가공 에어리어가, 상기 갈바노 에어리어에 도달하여 상기 XY 테이블이 정지할 때까지, 상기 협조 제어를 실행함으로써, 상기 가공 에어리어 내의 협조 제어 영역을 레이저 가공시키고,
상기 가공 에어리어가 상기 갈바노 에어리어에 도달하여 상기 XY 테이블이 정지되면, 상기 XY 테이블을 정지시킨 상태에서, 상기 가공 에어리어 내의 나머지 가공 영역을 레이저 가공시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
피가공물을 재치하여 상기 피가공물의 주면과 평행한 면 내인 XY 평면 내를 이동하는 XY 테이블과, 레이저 광원으로부터 출사된 레이저광을 갈바노 에어리어 내로 위치 결정하여 상기 피가공물 상에 레이저광을 조사시키는 갈바노 스캐너에 대해, 상기 피가공물에 레이저 가공을 행할 때에는, 상기 XY 테이블을 제어함으로써, 상기 피가공물 상에 설정된 가공 에어리어를 차례로 갈바노 에어리어로 이동시킴과 아울러, 상기 갈바노 스캐너를 제어함으로써, 상기 갈바노 에어리어 상으로 이동해 온 각 가공 에어리어에 대해서 상기 레이저광을 위치 결정시키는 제어 스텝을 포함하고,
상기 제어 스텝은,
상기 가공 에어리어를 상기 갈바노 에어리어로 이동시킬 때에, 상기 가공 에어리어가, 이동의 목표 좌표로부터 미리 설정된 거리를 가진 인포지션 범위 내에 들어가면, 상기 XY 테이블을 정지시키는 일 없이 이동시키면서 상기 갈바노 에어리어 내에서 상기 레이저광을 위치 결정시키는 협조 제어를 개시함과 아울러, 상기 가공 에어리어가, 상기 갈바노 에어리어에 도달하여 상기 XY 테이블이 정지할 때까지, 상기 협조 제어를 실행함으로써, 상기 가공 에어리어 내의 협조 제어 영역을 레이저 가공시키고,
상기 가공 에어리어가 상기 갈바노 에어리어에 도달하여 상기 XY 테이블이 정지되면, 상기 XY 테이블을 정지시킨 상태에서, 상기 가공 에어리어 내의 나머지 가공 영역을 레이저 가공시키는 것을 특징으로 하는 가공 제어 방법.