KR20150146435A

KR20150146435A - 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR20150146435A
Application number: KR1020150087115A
Authority: KR
Inventors: 데이지 다카하시; 도모히코 이시즈카; 겐지 이토; 마사시 나루세; 아츠히로 가네다
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2015-12-31
Also published as: JP6218770B2; TWI606881B; TW201603929A; JP2016026881A

Abstract

(과제) 동시 다점 조사에 의한 레이저 가공에 있어서, 공간을 절약하여, 고속으로 고품질의 레이저 가공을 가능하게 하는 레이저 가공 장치를 얻는 것.
(해결 수단) 제 1 레이저 광을 출력하는 제 1 레이저 발진 수단인 레이저 발진기(3a)와, 제 2 레이저 광을 출력하는 제 2 레이저 발진 수단인 레이저 발진기(3b)와, 제 1 서브 갈바노 스캐너인 서브 갈바노 스캐너(7a)와, 제 2 서브 갈바노 스캐너인 서브 갈바노 스캐너(7b)와, 레이저 혼합 수단인 편광 빔 스플리터(8)와, 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)와, 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)로부터의 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광을 집광하는 Fθ 렌즈(10)와, 제 1 레이저 발진 수단 및 제 2 레이저 발진 수단을 개별적으로 제어하는 레이저 발진 제어 수단인 레이저 발진기 제어부(22)를 갖는다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING APPARATUS}

본 발명은, 프린트(print) 기판 등의 피가공물에 대한 구멍내기 가공을 주목적으로 한 레이저 가공 장치에 관한 것이고, 특히, 생산성 향상을 목적으로 한 동시 다점 조사 타입(type)의 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

종래, 생산성 향상을 도모하기 위해 레이저 발진기로부터의 1개의 레이저 광을 2개로 분광하여, 2구멍을 동시에 가공 가능한 레이저 가공 장치가 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 분광된 한쪽의 레이저 광은, 제 1 및 제 2 갈바노 스캐너(galvanometer scanner)에 의해 이차원 방향으로 편향 및 위치 결정되고, 다른 쪽의 레이저 광은, 제 3 및 제 4 갈바노 스캐너에 의해 이차원 방향으로 편향 및 위치 결정된다. 이와 같은 레이저 가공 장치는, 1개의 Fθ 렌즈(lens)를 투과한 2개의 레이저 광을 피가공물에 조사시키는 것에 의해, 고속으로 또한 공간(space)을 절약하면서 레이저 가공을 실현할 수 있다.

(선행 기술 문헌)

(특허 문헌)

(특허 문헌 1) 일본 특허 제 3237832호 공보

이와 같은 레이저 가공 장치는, 피가공물에 레이저 광을 수직으로 입사시키도록, 갈바노 스캐너의 갈바노 미러(galvanometer mirror)를 상기 Fθ 렌즈의 초점 부근에 배치할 필요가 있다. 상기 제 1 및 제 2 갈바노 스캐너의 조(組)와, 상기 제 3 및 제 4 갈바노 스캐너의 조는, 접근하여 배치된다. 이 때문에, 각 갈바노 스캐너의 조에 의해 주사되는 2개의 레이저 광의 조사 간격은 작아진다.

예컨대, 퍼스널 컴퓨터(personal computer) 혹은 휴대 전화의 프린트 기판과 같이, 큰 기판에 구멍 가공 패턴(pattern)을 가공하는 경우, 상기 2개의 레이저 광으로 2구멍 동시 가공을 행할 수 있는 경우와, 1개의 레이저 광으로 1구멍 가공을 하지 않으면 안 되는 경우가 생긴다. 1구멍 가공의 경우는, 분광한 2개의 레이저 광의 한쪽을 차단할 필요가 있다.

레이저 광을 차단하여 1구멍 가공을 실현하는 방법의 하나로서는, 메커니컬 셔터(mechanical shutter)를 이용하여 1개의 레이저 광을 차단하는 방법이 있다. 메커니컬 셔터는, 통상, 개폐 속도가 수백 msec로 느리기 때문에, 가공 시간이 늘어나는 문제가 있다. 또한, 다른 방법으로서, 차단하는 쪽의 레이저 광이 입사하는 갈바노 스캐너를 크게 회전시키는 것에 의해, 레이저 광을 피가공물 이외의 방향으로 편향시키는 회피 동작을 행하는 방법이 있다. 이 방법은, 구성을 저렴하게 할 수 있고, 또한 메커니컬 셔터보다, 비교적 단시간에 레이저 광을 차단할 수 있다.

예컨대 특허 문헌 1의 레이저 가공 장치에서는, 제 1 내지 제 4 갈바노 스캐너의 어느 1개를 통상의 회전각의 2배 이상 회전시키는 것에 의해, Fθ 렌즈로부터 피가공물에 레이저 광을 조사시키지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 갈바노 스캐너에 의한 회피 동작에 통상 수 msec를 필요로 하므로, 갈바노 스캐너에 의한 주사 시간이 길어지고, 나아가서는 가공 시간이 늘어나는 것이 문제가 된다.

또한, 특허 문헌 1의 레이저 가공 장치는, 1개의 레이저 광을 2개로 나누는 것에 의해, 가공에 사용되는 레이저 광의 피크 파워(peak power)가 레이저 발진기의 피크 파워에 대하여 반감하게 된다. 이 때문에, 피크 파워를 필요로 하는 재료인 금속 및 유리(glass)로의 구멍 가공에는 시간이 걸리는 것, 혹은 열의 영향에 의한 가공 품질의 악화도 문제가 된다.

본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것이고, 동시 다점 조사에 의한 레이저 가공에 있어서, 공간을 절약하고, 고속으로 고품질의 레이저 가공을 가능하게 하는 레이저 가공 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 제 1 레이저 광을 출력하는 제 1 레이저 발진 수단과, 제 2 레이저 광을 출력하는 제 2 레이저 발진 수단과, 상기 제 1 레이저 발진 수단으로부터의 상기 제 1 레이저 광을 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 서브 갈바노 스캐너(sub-galvanometer scanner)와, 상기 제 2 레이저 발진 수단으로부터의 상기 제 2 레이저 광을 상기 제 1 방향과는 상이한 제 2 방향으로 편향시키는 제 2 서브 갈바노 스캐너와, 상기 제 1 서브 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 1 레이저 광과, 상기 제 2 서브 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 2 레이저 광을 혼합하는 레이저 혼합 수단과, 상기 레이저 혼합 수단으로부터의 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 편향시키는 메인 갈바노 스캐너(main-galvanometer scanner)와, 상기 메인 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 집광하는 Fθ 렌즈와, 상기 제 1 레이저 발진 수단 및 상기 제 2 레이저 발진 수단을 개별적으로 제어하는 레이저 발진 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 레이저 가공 장치는, 레이저 발진 트리거(trigger) 신호의 출력에 따라서, 2구멍 동시 가공과 1구멍 가공의 전환을 행한다. 레이저 가공 장치는, 갈바노 스캐너를 이용한 회피 동작에 의한 전환을 행하는 경우에 비하여, 2구멍 동시 가공과 1구멍 가공을 고속으로 전환할 수 있다. 레이저 가공 장치는, 2개의 레이저 발진 수단을 사용하는 2구멍 동시 가공을 실시하는 것에 의해, 높은 피크 파워에 의한 단시간의 가공이 가능하게 되고 또한, 열의 영향에 의한 가공 품질의 악화를 억제할 수 있다. 이것에 의해, 동시 다점 조사에 의한 레이저 가공에 있어서, 공간을 절약하고, 고속으로 고품질의 레이저 가공을 실현할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관계되는 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 피가공물을 복수의 가공 영역(area)으로 분할하는 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 서브 갈바노 스캐너의 주사 영역의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 레이저 발진기의 캘리브레이션(calibration) 동작의 순서를 설명하는 플로차트(flow chart)이다.
도 5는 레이저 가공 장치에 의한 레이저 가공의 동작의 순서를 설명하는 플로차트이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 2에 관계되는 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 제 1 가공 헤드(head)의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 제 2 가공 헤드의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 레이저 발진기의 캘리브레이션 동작의 순서를 설명하는 플로차트이다.
도 10은 레이저 가공 장치에 의한 레이저 가공의 동작의 순서를 설명하는 플로차트이다.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 3에 관계되는 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 제 2 가공 헤드의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 4에 관계되는 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 14는 레이저 가공 장치에 의한 레이저 가공의 동작의 순서를 설명하는 플로차트이다.

이하에, 본 발명에 관계되는 레이저 가공 장치의 실시의 형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또, 이 실시의 형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시의 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관계되는 레이저 가공 장치(1)의 구성을 나타내는 도면이다. 레이저 가공 장치(1)는, 피가공물(11)에 대하여, 레이저 광(펄스(pulse) 레이저 광)의 조사에 의한 레이저 구멍 가공을 행한다. 피가공물(11)은, 예컨대, 퍼스널 컴퓨터에 내장되는 프린트 기판이다.

레이저 가공 장치(1)는, 레이저 발진기(3a, 3b), 편광 수단(4a, 4b), 가공 헤드(16), XY 테이블(table)(12), 레이저 파워 센서(laser power sensor)(14), 비전 센서(vision sensor)(15) 및 제어부(20)를 구비한다. 피가공물(11)은, XY 테이블(12) 위에 탑재된다.

레이저 발진기(3a)는, 레이저 광(2a)(제 1 레이저 광)을 출력하는 제 1 레이저 발진 수단이다. 레이저 발진기(3b)는, 레이저 광(2b)(제 2 레이저 광)을 출력하는 제 2 레이저 발진 수단이다. 레이저 가공 장치(1)는, 피가공물(11)에 레이저 광(2a, 2b)을 동시에 조사하는 것에 의해, 동시에 2개 부분의 구멍 가공을 행할 수 있다.

또, 도 1에 있어서, 레이저 광(2a)의 광로는 실선, 레이저 광(2b)의 광로는 파선으로서 나타내고 있다. 레이저 발진기(3a)로부터의 레이저 광(2a)과, 레이저 발진기(3b)로부터의 레이저 광(2b)은, 서로 동일 혹은 동일한 정도의 파장인 것으로 한다. 예컨대, 탄산 가스(gas) 레이저의 피크(peak) 파장은 9.4㎛ 및 10.6㎛이다. 그 때문에, 이 정도의 차이는 동일한 정도인 것으로 간주한다.

레이저 발진기(3a, 3b)는, 레이저 펄스의 피크 파워, 펄스 폭, 펄스 수, 펄스 주파수의 레이저 발진 지령 설정값에 근거하여, 펄스 형상의 레이저 광(2a, 2b)을 출력한다. 레이저 발진기(3a, 3b)는, 제어부(20)로부터 입력되는 레이저 발진 트리거 신호에 따른 타이밍(timing)에, 레이저 광(2a, 2b)을 출력한다.

편광 수단(4a)은, 레이저 발진기(3a)로부터 가공 헤드(16)에 입사하는 레이저 광(2a) 중 특정한 직선 편광을 통과시킨다. 편광 수단(4a)은, 예컨대 S 편광을 통과시킨다. 편광 수단(4b)은, 레이저 발진기(3b)로부터 가공 헤드(16)에 입사하는 레이저 광(2b) 중 특정한 직선 편광을 통과시킨다. 편광 수단(4b)은, 예컨대 P 편광을 통과시킨다. 편광 수단(4a, 4b)은, 예컨대 파장판이다. 레이저 가공 장치(1)는, 편광 수단(4a, 4b)을 회전시켜 조정하는 것에 의해, 레이저 광(2a, 2b)의 편광 방향을 조정 가능하게 한다.

가공 헤드(16)는, 벤드 미러(bend mirror)(5), 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b), 편광 빔 스플리터(beam splitter)(8), 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b) 및 Fθ 렌즈(10)를 구비한다. 벤드 미러(5)는, 가공 헤드(16)에 입사한 레이저 광(2a)의 광로와 레이저 광(2b)의 광로에 마련되어 있다. 레이저 광(2a)의 광로에 마련된 벤드 미러(5)는, 레이저 광(2a)을 반사하여, 서브 갈바노 스캐너(7a)에 유도한다. 레이저 광(2b)의 광로에 마련된 벤드 미러(5)는, 레이저 광(2b)을 반사하여, 서브 갈바노 스캐너(7b)에 유도한다.

서브 갈바노 스캐너(7a)는, 레이저 발진기(3a)로부터의 레이저 광(2a)을 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 서브 갈바노 스캐너이다. 서브 갈바노 스캐너(7b)는, 레이저 발진기(3b)로부터의 레이저 광(2b)을 제 2 방향으로 편향시키는 제 2 서브 갈바노 스캐너이다. 제 2 방향은, 제 1 방향과는 상이한 방향이고, 제 1 방향에 대하여 수직인 방향으로 한다. 제 1 방향은, 예컨대 X축 방향으로 한다. 제 2 방향은, 예컨대 Y축 방향으로 한다. X축, Y축 및 Z축은, 서로 수직인 축으로 한다.

레이저 광 편향 장치인 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)는, 각각, 레이저 광(2a, 2b)을 반사하는 갈바노 미러와, 갈바노 미러를 구동하는 모터(motor)를 구비한다. 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)는, 레이저 광(2a, 2b)을 반사하는 갈바노 미러의 각도를, 도시를 생략한 각도 센서를 탑재하는 모터가 회전 제어하는 것에 의해, 레이저 광(2a, 2b)을 편향시킨다.

서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)는, 피가공물(11) 위에 조사되는 레이저 광(2a, 2b)을, 서로 직교하는 X축 방향과 Y축 방향으로 편향시킨다. 이것에 의해, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)는, 피가공물(11) 위에 있어서의 레이저 광(2a, 2b)의 상대 조사 위치를, 이차원 방향(XY 방향)으로 변화시킨다.

편광 빔 스플리터(8)는, 서브 갈바노 스캐너(7a)로부터의 레이저 광(2a)과, 서브 갈바노 스캐너(7b)로부터의 레이저 광(2b)을 혼합하는 레이저 혼합 수단이다. 편광 빔 스플리터(8)는, 반사에 의해 레이저 광(2a)의 광로를 구부림과 아울러, 레이저 광(2b)을 투과시키는 것에 의해, 동일한 방향으로 진행하는 레이저 광(2a, 2b)을 사출한다.

편광 빔 스플리터(8)는, S 편광인 레이저 광(2a)을 반사하고, P 편광인 레이저 광(2b)을 투과시키는 편광 특성을 구비한다. 편광 수단(4a)으로 레이저 광(2a)의 편광 방향을 조정하는 것에 의해, 편광 빔 스플리터(8)는, 레이저 광(2a)을 효율적으로 반사시킬 수 있다. 편광 수단(4b)으로 레이저 광(2b)의 편광 방향을 조정하는 것에 의해, 편광 빔 스플리터(8)는, 레이저 광(2b)을 효율적으로 투과시킬 수 있다.

메인 갈바노 스캐너(9a)는, 편광 빔 스플리터(8)로부터의 레이저 광(2a, 2b)을 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 메인 갈바노 스캐너이다. 메인 갈바노 스캐너(9b)는, 편광 빔 스플리터(8)로부터의 레이저 광(2a, 2b)을 제 2 방향으로 편향시키는 제 2 메인 갈바노 스캐너이다.

레이저 광 편향 장치인 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)는, 각각, 레이저 광(2a, 2b)을 반사하는 갈바노 미러와, 갈바노 미러를 구동하는 모터를 구비한다. 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)는, 레이저 광(2a, 2b)을 반사하는 갈바노 미러의 각도를, 도시를 생략한 각도 센서를 탑재하는 모터가 회전 제어하는 것에 의해, 레이저 광(2a, 2b)을 편향시킨다.

메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)는, 피가공물(11) 위에 조사되는 레이저 광(2a, 2b)을, 서로 직교하는 X축 방향과 Y축 방향으로 편향시킨다. 이것에 의해, 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)는, 피가공물(11) 위에 있어서의 레이저 광(2a, 2b)의 조사 위치를, 이차원 방향(XY 방향)에 있어서 변화시킨다.

레이저 가공 장치(1)는, 서브 갈바노 스캐너(7a)의 갈바노 미러를 회전시키는 것에 의해, 레이저 광(2a)을 X축 방향으로 편향시킨다. 레이저 가공 장치(1)는, 서브 갈바노 스캐너(7b)의 갈바노 미러를 회전시키는 것에 의해, 레이저 광(2b)을 Y축 방향으로 편향시킨다.

레이저 가공 장치(1)는, 메인 갈바노 스캐너(9a)의 갈바노 미러를 회전시키는 것에 의해, 레이저 광(2a, 2b)을 X축 방향으로 편향시킨다. 레이저 가공 장치(1)는, 메인 갈바노 스캐너(9b)의 갈바노 미러를 회전시키는 것에 의해, 레이저 광(2a, 2b)을 Y축 방향으로 편향시킨다.

메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)는, 넓은 범위에 있어서 레이저 광(2a, 2b)을 모아서 편향시킨다. 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)는, XY 테이블(12) 위에 있어서의 주사 영역 전체에서 레이저 광(2a, 2b)을 편향 가능한 한편, 레이저 광(2a, 2b)의 조사 위치를 개별적으로 변화시킬 수 없다.

서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)는, 좁은 범위에 있어서 레이저 광(2a, 2b)을 개별적으로 편향시킨다. 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)는, 레이저 광(2a, 2b)의 조사 위치를 개별적으로 변화시킬 수 있다.

서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)가 레이저 광(2a, 2b)을 편향 가능하게 하는 유효 회전 각도는, 예컨대 ±0.8deg 이하이다. 이러한 유효 회전 각도에 있어서, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)는, 편광 빔 스플리터(8)에 레이저 광(2a, 2b)을 입사시킬 수 있고, 또한 편광 빔 스플리터(8)로부터 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)에 레이저 광(2a, 2b)을 진행시킬 수 있다.

메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)가 레이저 광(2a, 2b)을 편향 가능하게 하는 유효 회전 각도는, 예컨대 ±8deg 이하이다. 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)의 유효 회전 각도는, 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)의 유효 회전 각도의 10분의 1 정도로 되어 있다.

서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)를 유효 회전 각도 이상, 예컨대 ±8deg 정도로 회전시키는 것에 의해, 레이저 광(2a, 2b)을 편광 빔 스플리터(8) 이외의 방향으로 진행시키는 회피 동작이 가능하게 된다. 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)에 의한 이와 같은 회피 동작은, 1회당 수 msec를 필요로 하게 된다. 이러한 회피 동작은, 가공 시간을 연장시키는 요인이 되기 때문에, 본 실시의 형태에서는 실시하지 않는다.

fθ 렌즈(10)는, 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)로부터의 레이저 광(2a, 2b)을 피가공물(11)에 집광한다. XY 테이블(12)은, X축 방향 및 Y축 방향으로 피가공물(11)을 이동시킨다. XY 테이블(12)은, 피가공물(11) 위의 가공점이 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)에 의한 주사 영역 내가 되도록, 피가공물(11)을 XY 방향으로 이동시킨다.

XY 테이블(12)은, XY 방향으로 예컨대 600㎜×600㎜의 범위에서 피가공물(11)을 이동시킬 수 있다. 피가공물(11)은 통상 300㎜×300㎜ 이상인 것에 비하여, 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)에 의한 피가공물(11) 위로의 레이저 광(2a, 2b)의 주사 영역은 50㎜×50㎜ 정도, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)에 의한 피가공물(11) 위에서의 주사 영역은 5㎜×5㎜ 정도로 모두 작다. 레이저 가공 장치(1)는, 피가공물(11)을 순차적으로 XY 테이블(12)에서 이동시키는 것에 의해, 스캐너 자체의 주사 영역보다 큰 피가공물(11)의 모든 영역을 대상으로 하는 레이저 구멍 가공을 실시 가능하게 구성되어 있다.

레이저 파워 계측 수단인 레이저 파워 센서(14)는, XY 테이블(12) 중 피가공물(11)이 탑재되는 위치 이외의 위치에 탑재되어 있다. 레이저 파워 센서(14)는, 피가공물(11)에 조사되는 레이저 광(2a, 2b)의 파워를 계측한다.

가공 헤드(16)는, 도시를 생략한 Z축 테이블에 고정되어 있고, Z축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 비전 센서(15)는, 가공 헤드(16)에 고정되어 있다. 비전 센서(15)는, 레이저 가공 구멍(13a, 13b)의 구경 및 가공 위치를 계측하기 위한 화상을 촬영하는 CCD 카메라(camera)를 구비한다.

비전 센서(15)는, 가공 헤드(16)와 함께 Z축 방향으로 이동하는 것에 의해, 계측 범위 및 초점을 조정 가능하게 되어 있다. 피가공물(11)이 탑재되어 있는 XY 테이블(12)을 이동시키는 것에 의해, 비전 센서(15)는, 레이저 가공 구멍(13a, 13b)의 화상을 얻을 수 있다.

제어부(20)는, 레이저 가공 장치(1)의 전체를 제어한다. 제어부(20)는, 지령 생성부(21), 레이저 발진기 제어부(22), 갈바노 스캐너 제어부(23), 비전 센서 제어부(24), XY 테이블 제어부(25) 및 레이저 파워 센서 제어부(26)를 구비한다. 제어부(20)는, 마이크로프로세서(microprocessor), 메모리(memory), 모니터(monitor) 및 각종 외부 인터페이스(interface)(모두 도시 생략)를 구비하는 컴퓨터 시스템(computer system)이다.

지령 생성부(21)는, 가공 구멍의 위치를 나타내는 좌표, 레이저 가공의 조건이 기재된 가공 프로그램(program)에 근거하여, 레이저 발진기 제어부(22), 갈바노 스캐너 제어부(23), 비전 센서 제어부(24), XY 테이블 제어부(25) 및 레이저 파워 센서 제어부(26)에 각종 지령을 출력한다.

레이저 발진 제어 수단인 레이저 발진기 제어부(22)는, 지령 생성부(21)로부터 출력되는 레이저 발진 지령에 근거하여, 레이저 발진기(3a, 3b)에 레이저 발진 지령 설정값을 보낸다. 레이저 발진 지령 설정값은, 레이저 펄스의 피크 파워, 펄스 폭, 펄스 수, 펄스 주파수의 설정값을 포함한다. 레이저 발진기 제어부(22)는, 레이저 발진 지령에 따라서 레이저 발진기(3a, 3b)를 제어한다.

레이저 발진기 제어부(22)는, 가공 프로그램에 기재되어 있는 가공 구멍에 관한 정보에 근거하여, 레이저 발진기(3a, 3b)로부터의 레이저 광(2a, 2b)의 출력의 여부를 개별적으로 설정한다. 레이저 발진기 제어부(22)는, 레이저 광(2a)의 출력의 타이밍을 지령하는 레이저 발진 트리거 신호를 레이저 발진기(3a)에 출력한다. 레이저 발진기 제어부(22)는, 레이저 광(2b)의 출력의 타이밍을 지령하는 레이저 발진 트리거 신호를 레이저 발진기(3b)에 출력한다.

이와 같이, 레이저 발진기 제어부(22)는, 레이저 발진기(3a, 3b)에 대하여, 레이저 발진 트리거 신호를 개별적으로 출력한다. 레이저 발진기 제어부(22)는, 레이저 발진 트리거 신호를 출력하는 것에 의해, 설정값에 따른 타이밍에 레이저 광(2a, 2b)을 출력하도록 레이저 발진기(3a, 3b)를 제어한다.

갈바노 스캐너 제어부(23)는, 지령 생성부(21)로부터 출력되는 회전각 지령에 근거하여, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b) 및 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)의 회전각을 제어한다.

비전 센서 제어부(24)는, 피가공물(11)에 형성된 레이저 가공 구멍(13a, 13b)을, 비전 센서(15)를 이용하여 계측하는 경우에 있어서, 비전 센서(15)를 제어한다. 비전 센서 제어부(24)는, 비전 센서(15)에서 얻어진 화상 정보를 기초로, 레이저 가공 구멍(13a, 13b)의 구경, 가공 위치 및 진원도(眞圓度)를 구하는 연산 처리를 행한다. 비전 센서(15) 및 비전 센서 제어부(24)는, 피가공물(11)에 형성된 레이저 가공 구멍(13a, 13b)에 대한 각종 계측을 행하는 가공 구멍 계측 수단이다.

XY 테이블 제어부(25)는, 지령 생성부(21)로부터 출력되는 테이블 위치 지령에 근거하여, XY 테이블(12)의 이동의 제어와 위치 결정을 행한다. 테이블 위치 지령은, XY 테이블(12)에 대한 위치 지령이다.

레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 광(2a, 2b)의 파워를 계측하는 경우에 있어서, 레이저 파워 센서(14)를 제어한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)에는, 레이저 파워 센서(14)로부터, 계측 결과인 레이저 평균 파워 신호가 입력된다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 발진기 제어부(22)에 입력된 레이저 발진 지령을 이용하여, 1개의 레이저 펄스당 에너지(energy)를 계산한다.

레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 평균 파워, 1개의 레이저 펄스당 에너지의 레이저 파워 계측 정보를, 예컨대 제어부(20)의 모니터에 출력한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 이러한 레이저 파워 계측 정보를 기록한다.

도 2는 피가공물을 복수의 가공 영역으로 분할하는 예를 나타내는 도면이다. 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)에 의한 레이저 광(2a, 2b)의 주사 영역은, 50㎜×50㎜ 정도이므로, 예컨대, 300㎜×300㎜의 피가공물(11)에 있어서는, 도 2와 같이 50㎜×50㎜의 가공 영역(30)이 복수 설정된다. 레이저 가공의 실시에 있어서, 레이저 가공 장치(1)는, 각 가공 영역(30)의 중심 위치가 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)의 주사 영역의 중심과 일치하도록, XY 테이블(12)을 순차적으로 이동하여, 피가공물(11)을 위치 결정한다.

도 3은 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)의 주사 영역의 예를 나타내는 도면이다. 가공 영역(30)에 있어서, 가공 구멍 위치(31)는, 레이저 광(2a, 2b)을 동시에 조사하여 가공 가능한 가공 구멍 위치의 일례이다. 가공 구멍 위치(32)는, 레이저 광(2a, 2b) 중 한쪽만을 조사하여 가공 가능한 가공 구멍 위치의 일례이다. 가공 구멍 위치(31, 32)는, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)를 회전시켜 레이저 광(2a, 2b)을 편향시키는 것에 의해 레이저 주사 영역(33) 내를 이동 가능하다.

서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)에 의한 레이저 주사 영역(33)의 사이즈(size)는 5㎜×5㎜ 정도이지만, 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)를 회전시키는 것에 의해, 50㎜×50㎜의 가공 영역(30) 내의 임의의 위치에 레이저 주사 영역(33)을 이동 및 위치 결정 가능하다.

레이저 주사 영역(33) 내에서 2개의 부분을 가공해야 할 가공 구멍 위치(31)에 대해서는, 레이저 발진기 제어부(22)는, 레이저 발진기(3a) 및 레이저 발진기(3b)에 대하여 동시에 레이저 발진 트리거 신호를 출력한다. 이것에 의해, 레이저 가공 장치(1)는, 동시에 조사되는 2개의 레이저 광(2a, 2b)에 의한 2개의 부분의 레이저 구멍 가공을 행한다.

레이저 주사 영역(33) 내에서 1개의 부분을 가공해야 할 가공 구멍 위치(32)에 대해서는, 레이저 발진기 제어부(22)는, 레이저 발진기(3a) 및 레이저 발진기(3b)의 어느 한쪽에 대하여 레이저 발진 트리거 신호를 출력한다. 이것에 의해, 레이저 가공 장치(1)는, 2개의 레이저 광(2a, 2b) 중 한쪽에 의한 1개의 부분의 레이저 구멍 가공을 행한다.

본 실시의 형태에 의하면, 레이저 가공 장치(1)는, 레이저 발진 트리거 신호의 출력에 따라서, 2구멍 동시 가공과 1구멍 가공의 전환을 행한다. 레이저 가공 장치(1)는, Fθ 렌즈(10)로 집광되는 2개의 레이저 광(2a, 2b)에 대하여, 서로 독립하여 ON 및 OFF를 제어할 수 있다. 레이저 가공 장치(1)는, 예컨대 셔터를 이용한 차폐, 혹은 갈바노 스캐너를 이용한 회피 동작에 의해 2개의 레이저 광(2a, 2b)의 동시 조사와 한쪽의 조사를 전환하는 경우에 비하여, 2구멍 동시 가공과 1구멍 가공을 고속으로 전환할 수 있다.

다음으로, 레이저 가공 장치(1)가 레이저 가공 전에 실시하는 레이저 발진기(3a, 3b)의 캘리브레이션 동작에 대하여 설명한다. 도 4는 레이저 발진기(3a, 3b)의 캘리브레이션 동작의 순서를 설명하는 플로차트이다. 도 4에 나타내는 순서에 의한 처리는, 레이저 발진기(3a, 3b)로부터 출력되는 레이저 광(2a, 2b)이 피가공물(11)에 조사될 때에 레이저 가공량이 동일하게 되도록, 레이저 광(2a, 2b)의 파워를 맞추는 처리이다.

레이저 발진기(3a, 3b)에 동일한 레이저 발진 조건을 설정하더라도, 피가공물(11)에 조사되는 레이저 광(2a, 2b)의 파워가 상이한 일이 있다. 그 원인은, 예컨대, 레이저 발진기(3a, 3b)의 개체차, 레이저 광(2a) 및 레이저 광(2b)의 각 광로에 있어서의 레이저 파워의 손실의 차이 등에 기인한다. 이하, 도 4를 참조하여, 레이저 발진기(3a, 3b)의 캘리브레이션 동작의 순서의 상세를 설명한다.

갈바노 스캐너 제어부(23)는, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b) 및 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)를, 회전각의 기준으로 하는 원점에 위치 결정한다(스텝(step) S1). 이 원점은, 레이저 광(2a, 2b)을 편향 가능하게 하는 유효 회전 각도의 중심으로 한다.

XY 테이블 제어부(25)는, 레이저 파워 센서(14)가 레이저 광(2a)의 파워를 계측할 수 있는 위치로, XY 테이블(12)을 이동시킨다(스텝 S2).

레이저 발진기 제어부(22)는, 레이저 발진기(3a)에 대하여, 미리 설정된 캘리브레이션용의 레이저 발진 지령에 근거하여, 캘리브레이션용의 레이저 펄스의 피크 파워 Pc0, 펄스 폭 Wc0, 펄스 수 Nc0, 펄스 주파수 Fc0을 설정한다.

레이저 발진기 제어부(22)는, 이들 설정값을 레이저 발진기(3a)에 보냄과 아울러, 레이저 발진 트리거 신호를 일정 시간 간격마다 출력한다. 레이저 가공 장치(1)는, 이러한 레이저 발진 트리거 신호에 따라서, 레이저 발진기(3a)로부터 펄스 형상의 레이저 광(2a)을 일정 시간 연속 출력한다(스텝 S3).

스텝 S2에서 레이저 광(2a)의 계측 위치로 이동된 레이저 파워 센서(14)는, 스텝 S3에서 레이저 발진기(3a)로부터 출력된 레이저 광(2a)의 파워를 계측한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 파워 센서(14)에서 계측된 레이저 평균 파워를 모니터한다.

작업자는, 편광 수단(4a)을 회전시켜 조정하는 것에 의해, 레이저 평균 파워가 최대가 되도록 레이저 광(2a)의 편광 방향을 조정한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 평균 파워의 최대값 Pma를, 도시를 생략한 메모리에 보존한다(스텝 S4). 레이저 발진기 제어부(22)가 레이저 발진 트리거 신호의 출력을 정지하는 것에 의해, 레이저 발진기(3a)는, 레이저 광(2a)의 출력을 정지한다.

XY 테이블 제어부(25)는, 레이저 파워 센서(14)가 레이저 광(2b)의 파워를 계측할 수 있는 위치로, XY 테이블(12)을 이동시킨다(스텝 S5).

레이저 발진기 제어부(22)는, 레이저 발진기(3b)에 대하여, 미리 설정된 캘리브레이션용의 레이저 발진 지령에 근거하여, 레이저 발진기(3a)와 동일한 캘리브레이션용의 레이저 펄스의 피크 파워 Pc0, 펄스 폭 Wc0, 펄스 수 Nc0, 펄스 주파수 Fc0을 설정한다.

레이저 발진기 제어부(22)는, 이들 설정값을 레이저 발진기(3b)에 보냄과 아울러, 레이저 발진 트리거 신호를 일정 시간 간격마다 출력한다. 레이저 가공 장치(1)는, 이러한 레이저 발진 트리거 신호에 따라서, 레이저 발진기(3b)로부터 펄스 형상의 레이저 광(2b)을 일정 시간 연속 출력한다(스텝 S6).

스텝 S5에서 레이저 광(2b)의 계측 위치로 이동된 레이저 파워 센서(14)는, 스텝 S6에서 레이저 발진기(3b)로부터 출력된 레이저 광(2b)의 파워를 계측한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 파워 센서(14)에서 계측된 레이저 평균 파워를 모니터한다.

작업자는, 편광 수단(4b)을 회전시켜 조정하는 것에 의해, 레이저 평균 파워가 최대가 되도록 레이저 광(2b)의 편광 방향을 조정한다. 제어부(20)는, 레이저 평균 파워의 최대값 Pmb를 메모리에 보존한다(스텝 S7). 레이저 발진기 제어부(22)가 레이저 발진 트리거 신호의 출력을 정지하는 것에 의해, 레이저 발진기(3b)는, 레이저 광(2b)의 출력을 정지한다.

지령 생성부(21)는, 보존된 상기 레이저 평균 파워 Pma, Pmb를 사용하여, 보정 계수 Kb를 산출한다. 보정 계수 Kb는, 레이저 발진기(3b)에 대한 피크 파워 혹은 펄스 폭의 레이저 발진 지령 설정값을 보정하기 위한 계수로 한다. 보정 계수 Kb는, 예컨대 다음의 식 (1)에 의해 구해진다.

Kb=Pma/Pmb … (1)

레이저 발진기(3b)에 대한 피크 파워의 설정값에 보정 계수 Kb가 승산되는 것에 의해, 레이저 가공 장치(1)는, 피가공물(11)에 조사되는 레이저 광(2a, 2b)의 파워를 동일하게 할 수 있다.

레이저 발진기(3a)에 대하여 피크 파워 Pc0이 설정되어 레이저 평균 파워 Pma가 얻어진 경우에, 레이저 발진기(3b)에 대하여 피크 파워의 보정값 Pc0b를 설정하는 것에 의해, 레이저 발진기(3b)에 의한 레이저 평균 파워 Pmb를 Pma와 동일하게 할 수 있다. 보정값 Pc0b는, 예컨대 다음의 식 (2)에 의해 구해진다.

Pc0b=Kb×Pc0 … (2)

또, 레이저 가공 장치(1)는, 보정 계수 Kb를 이용하여 피크 파워 Pc0을 보정하는 것 외에, 보정 계수 Kb를 이용하여 펄스 폭 Wc0을 보정하는 경우도, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 레이저 발진기(3b)에 대한 펄스 폭의 설정값에 보정 계수 Kb가 승산되는 것에 의해, 레이저 가공 장치(1)는, 피가공물(11)에 조사되는 레이저 광(2a, 2b)의 파워를 동일하게 할 수 있다.

지령 생성부(21)는, 레이저 발진기(3b)에 대한 보정 계수 Kb 대신에, 레이저 발진기(3a)에 대한 보정 계수 Ka를 산출하더라도 좋다. 보정 계수 Ka는, 레이저 발진기(3a)에 대한 피크 파워 혹은 펄스 폭의 레이저 발진 지령 설정값을 보정하기 위한 계수로 한다. 보정 계수 Ka는, 예컨대 다음의 식 (3)에 의해 구해진다.

Ka=Pmb/Pma … (3)

레이저 발진기(3a)에 대한 피크 파워 혹은 펄스 폭의 설정값에 보정 계수 Ka가 승산되는 것에 의해, 레이저 가공 장치(1)는, 피가공물(11)에 조사되는 레이저 광(2a, 2b)의 파워를 동일하게 할 수 있다. 지령 생성부(21)는, 이와 같이 하여 구해진 레이저 발진 지령의 보정 계수 Ka 혹은 보정 계수 Kb를, 도시를 생략한 메모리에 보존한다(스텝 S8).

레이저 가공 장치(1)는, 레이저 발진기(3a, 3b)의 캘리브레이션 동작에 있어서의 레이저 발진 지령의 보정 계수 Ka 혹은 보정 계수 Kb를 구하는 수단은, 레이저 파워 센서(14)를 사용하여 레이저 광(2a, 2b)의 파워를 계측하는 것에 한하지 않는다. 레이저 발진기(3a, 3b)의 캘리브레이션 동작에 있어서, 레이저 가공 장치(1)는, 비전 센서(15)의 사용에 의한 레이저 가공 구멍의 계측을 행하고, 레이저 발진기(3a, 3b)로부터 출력되는 레이저 광(2a, 2b)이 피가공물(11)에 조사될 때에 레이저 가공량이 동일하게 되도록, 레이저 발진 지령의 상기 보정 계수 Ka 혹은 보정 계수 Kb를 구하여 행하는 것으로 하더라도 좋다.

이 경우도, 레이저 가공 장치(1)는, 레이저 발진기(3a, 3b)에 대하여, 캘리브레이션용의 레이저 발진 지령에 근거하여, 캘리브레이션용의 레이저 펄스의 피크 파워 Pc0, 펄스 폭 Wc0, 펄스 수 Nc0, 펄스 주파수 Fc0을 설정한다.

레이저 발진기 제어부(22)는, 이들 설정값을 레이저 발진기(3a, 3b)에 보냄과 아울러, 레이저 발진 트리거 신호를 레이저 발진기(3a, 3b)에 출력한다. 레이저 가공 장치(1)는, 레이저 발진기(3a, 3b)로부터 레이저 광(2a, 2b)을 출력하고, 피가공물(11) 위에 캘리브레이션용의 레이저 가공 구멍을 형성한다.

비전 센서 제어부(24)는, 비전 센서(15)에서 얻어진 화상 정보를 기초로, 레이저 광(2a)의 조사에 의한 레이저 가공 구멍(13a)의 직경 D0a, 및 레이저 광(2b)의 조사에 의한 레이저 가공 구멍(13b)의 직경 D0b를 구한다.

상기 보정 계수 Kb를 구하는 경우는, 예컨대, 레이저 발진기(3b)의 피크 파워를 변화시키면서 캘리브레이션용의 가공과 레이저 가공 구멍(13b)의 계측을 실시하는 것에 의해, 지령 생성부(21)는, 직경 D0a와 직경 D0b가 동일하게 될 때의 레이저 발진기(3b)의 피크 파워 Pc0b를 구한다. 지령 생성부(21)는, 예컨대 다음의 식 (4)에 의해 보정 계수 Kb를 구하더라도 좋다.

Kb=Pc0b/Pc0 … (4)

다음으로, 레이저 가공 장치(1)에 의한 레이저 가공의 동작에 대하여 설명한다. 도 5는 레이저 가공 장치(1)에 의한 레이저 가공의 동작의 순서를 설명하는 플로차트이다.

지령 생성부(21)는, 가공 프로그램인 NC 프로그램을 판독한다(스텝 S10). 지령 생성부(21)는, 가공 프로그램에 기재되어 있는 가공 구멍의 데이터(data)와 레이저 가공의 조건을 기초로, 가공 구멍의 XY 좌표와, 레이저 발진 지령을 메모리에 보존한다. 레이저 발진 지령은, 레이저 펄스의 피크 파워, 펄스 폭, 펄스 수, 펄스 주파수의 정보를 포함한다. 예컨대 휴대 전화의 프린트 기판을 피가공물(11)로 하는 경우, 가공 구멍의 데이터 수는, 통상, 수만 구멍 내지 수십만 구멍이 된다.

지령 생성부(21)는, 보존된 레이저 발진 지령을 레이저 발진기 제어부(22)에 보낸다. 레이저 발진기 제어부(22)는, 보내진 레이저 발진 지령을, 캘리브레이션 동작으로 구해진 보정 계수에 근거하여 수정한다. 레이저 발진기 제어부(22)는, 레이저 발진기(3a, 3b)에 대하여, 수정된 레이저 발진 지령을 설정한다.

지령 생성부(21)는, 예컨대 도 2에 나타내는 바와 같이 피가공물(11)을 복수의 가공 영역(30)으로 분할하고, 각 가공 구멍의 XY 좌표에 따라서, 가공 영역(30)마다 가공 구멍을 할당한다. 지령 생성부(21)는, 각 가공 영역(30)의 중심 좌표에 따른 테이블 위치 지령을 작성한다(스텝 S11).

다음으로, 지령 생성부(21)는, 가공 영역(30) 내에 할당된 가공 구멍이, 도 3에 나타내는 바와 같이 2구멍 동시 가공이 가능한 가공 구멍 위치(31), 및 1구멍 가공에 의한 가공 구멍 위치(32) 중 어느 쪽에 해당하는지를 분류한다. 또한, 지령 생성부(21)는, 가공 시간이 최단으로 되도록 각 가공 구멍의 가공 순서의 재배열을 행한다.

지령 생성부(21)는, 2구멍 동시 가공이 가능한 가공 구멍에 대해서는, 2개의 부분에 동시에 레이저 광(2a, 2b)을 각각 조사 가능하게 하는 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b) 및 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)의 각 회전각을 산출한다. 또한, 지령 생성부(21)는, 레이저 발진기(3a, 3b)의 양쪽에 대한 레이저 발진 트리거 플래그(flag)를 ON(예컨대 「1」)으로 설정한다.

지령 생성부(21)는, 1구멍 가공으로 하는 가공 구멍에 대해서는, 레이저 광(2a, 2b)의 어느 한쪽을, 레이저 구멍 가공에 사용하는 레이저 광으로서 선택한다. 지령 생성부(21)는, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b) 중, 선택된 레이저 광에 대응하는 한쪽과, 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)의 각 회전각을 산출한다. 또한, 지령 생성부(21)는, 레이저 발진기(3a, 3b) 중 선택된 한쪽에 대하여 레이저 발진 트리거 플래그를 ON으로 설정하고, 다른 쪽에 대하여 레이저 발진 트리거 플래그를 OFF(예컨대 「0」)로 설정한다.

이와 같이 하여, 지령 생성부(21)는, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b) 및 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)에 대한 회전각 지령을 작성한다(스텝 S12). 지령 생성부(21)는, 작성된 회전각 지령과, 설정된 레이저 발진 트리거 플래그를, 가공 구멍의 데이터와의 세트(set)로서, 메모리에 보존한다.

지령 생성부(21)는, 스텝 S11에서 작성된 테이블 위치 지령을 XY 테이블 제어부(25)에 출력한다. XY 테이블 제어부(25)는, 테이블 위치 지령에 따라서 XY 테이블(12)을 이동시킨다. XY 테이블 제어부(25)는, 가공의 목적으로 하는 가공 영역(30)이 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)의 레이저 주사 영역에 들어가도록, XY 테이블(12)을 위치 결정한다(스텝 S13).

지령 생성부(21)는, 스텝 S12에서 작성된 회전각 지령을 갈바노 스캐너 제어부(23)에 출력한다. 갈바노 스캐너 제어부(23)는, 회전각 지령에 따라서, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b) 및 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)의 회전각을 제어한다(스텝 S14).

지령 생성부(21)는, 레이저 발진 트리거 플래그가 ON으로 설정되어 있는 레이저 발진기(3a, 3b)에 대한 레이저 발진 트리거 신호를 레이저 발진기 제어부(22)에 출력한다. 레이저 발진기 제어부(22)에는, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b) 및 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)로의 회전각 지령과 현재의 회전각이 입력된다. 레이저 발진기 제어부(22)는, 지령된 회전각에 현재의 회전각이 도달했다고 판단 혹은 추정한 경우에, 레이저 발진 트리거 신호를 출력한다.

레이저 발진 트리거 신호가 입력되면, 레이저 발진기(3a, 3b)는, 레이저 발진 지령에 설정된 피크 파워, 펄스 폭, 펄스 수, 펄스 주파수의 레이저 펄스를, 레이저 광(2a, 2b)으로서 출력한다(스텝 S15). 레이저 가공 장치(1)는, 레이저 광(2a, 2b)의 조사에 의해 레이저 가공 구멍(13a, 13b)을 형성한다.

어느 레이저 가공 구멍(13a, 13b)의 형성을 끝내면, 지령 생성부(21)는, 해당 가공 영역(30) 내의 모든 가공 구멍의 가공을 종료했는지 여부를 판단한다(스텝 S16). 해당 가공 영역(30) 내에 가공이 끝나지 않은 가공 구멍이 있는 경우(스텝 S16, 아니오), 지령 생성부(21)는, 다음에 가공할 가공 구멍의 데이터를 판독한다(스텝 S17). 또한, 지령 생성부(21)는, 해당 가공 구멍의 데이터와 세트로 되어 있는 회전각 지령과 레이저 발진 트리거 플래그를 판독한다. 스텝 S14로 돌아와서, 갈바노 스캐너 제어부(23)는, 판독된 회전각 지령에 따라서, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)의 회전각을 제어한다.

한편, 해당 가공 영역(30) 내의 모든 가공 구멍의 가공을 종료한 경우(스텝 S16, 예), 지령 생성부(21)는, 피가공물(11)에 있어서의 모든 가공 영역(30)의 가공을 종료했는지 여부를 판단한다(스텝 S18).

피가공물(11)에 가공이 끝나지 않은 가공 영역(30)이 있는 경우(스텝 S18, 아니오), 지령 생성부(21)는, 다음으로 가공을 실시할 가공 영역(30)에 대한 지령을 판독한다(스텝 S19). 지령 생성부(21)는, 다음으로 가공을 실시할 가공 영역(30)에 대한 테이블 위치 지령을 판독한다. 지령 생성부(21)는, 다음의 가공 영역(30)의 가공 구멍의 데이터, 회전각 지령 및 레이저 발진 트리거 플래그를 판독한다. 스텝 S13으로 돌아와서, XY 테이블 제어부(25)는, 다음의 가공 영역(30)이 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)의 레이저 주사 영역에 들어가도록, XY 테이블(12)을 이동 및 위치 결정한다.

한편, 피가공물(11)의 모든 가공 영역(30)으로의 가공이 종료된 경우(스텝 S18, 예), 레이저 가공 장치(1)는, 해당 피가공물(11)의 가공을 종료한다.

실시의 형태 1에 의하면, 레이저 가공 장치(1)는, 1개의 Fθ 렌즈(10)를 투과한 2개의 레이저 광(2a, 2b)에 의한 2구멍 동시 가공을 가능하게 하는 것에 의해, 고속으로 또한 공간을 절약하여 레이저 가공을 실현할 수 있다.

레이저 가공 장치(1)는, 레이저 발진 트리거 신호를 제어하는 것에 의해, 2구멍 동시 가공과 1구멍 가공을 전환 가능하게 한다. 레이저 가공 장치(1)는, 갈바노 스캐너에 의한 회피 동작을 행하는 경우에 비하여, 회피 동작을 위한 시간이 불필요하게 되기 때문에, 2구멍 동시 가공과 1구멍 가공의 고속의 전환이 가능하게 된다. 레이저 가공 장치(1)는, 짧은 가공 시간의 레이저 가공을 실현할 수 있다.

레이저 가공 장치(1)는, 2구멍 동시 가공에 있어서의 레이저 가공량이 균등하게 되도록 레이저 광(2a, 2b)의 파워를 보정 가능하게 하는 것에 의해, 2점에 대한 균등한 레이저 구멍 가공을 실시할 수 있다.

만일, 1개의 레이저 발진기로부터의 1개의 레이저 광을 2개로 분광하여 2구멍 동시 가공을 실시하는 경우, 가공에 사용되는 레이저 광의 피크 파워는, 레이저 발진기로부터의 출력시에 비하여 반감하게 된다. 본 실시의 형태에 의하면, 레이저 가공 장치(1)는, 2개의 레이저 발진기(3a, 3b)로부터의 레이저 광(2a, 2b)에 의한 2구멍 동시 가공을 실시하는 것에 의해, 높은 피크 파워에서의 가공을 실현 가능하게 한다. 레이저 가공 장치(1)는, 피크 파워를 필요로 하는 재료인 금속 및 유리에 대해서도 단시간의 가공이 가능하게 된다. 또한, 열의 영향에 의한 가공 품질의 악화를 억제할 수 있다.

이상에 의해, 레이저 가공 장치(1)는, 동시 다점 조사에 의한 레이저 가공에 있어서, 공간을 절약하고, 고속으로 고품질의 레이저 가공을 실현할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.

실시의 형태 2.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 2에 관계되는 레이저 가공 장치(41)의 구성을 나타내는 도면이다. 실시의 형태 2에 관계되는 레이저 가공 장치(41)는, 복수의 가공 헤드를 구비한다. 복수의 가공 헤드를 구비하는 것에 의해, 레이저 가공 장치(41)는, 고속의 레이저 가공을 가능하게 한다. 상기의 실시의 형태 1과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 적절히 생략한다.

레이저 가공 장치(41)는, 예컨대 2개의 가공 헤드(16a(제 1 가공 헤드), 16b(제 2 가공 헤드))와, 레이저 발진기(3a, 3b), 분광 조정 수단(42a, 42b), 편광 빔 스플리터(43a, 43b), 벤드 미러(45), 편광 수단(4a, 4b, 4c, 4d), XY 테이블(12), 레이저 파워 센서(14) 및 제어부(50)를 구비한다.

XY 테이블(12) 위에는, 2개의 피가공물(11a(제 1 피가공물), 11b(제 2 피가공물))이 탑재된다. 레이저 가공 장치(41)는, 피가공물(11a, 11b)에 레이저 광(44a, 44b, 44c, 44d)을 동시에 조사하는 것에 의해, 피가공물(11a)에 대하여 2개의 부분 및 피가공물(11b)에 대하여 2개의 부분, 총 4개의 부분의 구멍 가공을 동시에 행할 수 있다.

분광 조정 수단(42a)은, 편광 빔 스플리터(43a)에서의 분광 비율을 조정하는 제 1 분광 조정 수단이다. 분광 조정 수단(42a)은, 레이저 발진기(3a)로부터의 레이저 광(2a) 중 특정한 직선 편광을 통과시킨다. 분광 조정 수단(42b)은, 편광 빔 스플리터(43b)에서의 분광 비율을 조정하는 제 2 분광 조정 수단이다. 분광 조정 수단(42b)은, 레이저 발진기(3b)로부터의 레이저 광(2b) 중 특정한 직선 편광을 통과시킨다. 분광 조정 수단(42a, 42b)은, 예컨대 파장판이다. 분광 조정 수단(42a, 42b)을 회전시켜 조정하는 것에 의해, 레이저 광(2a, 2b)의 편광 방향을 조정 가능하게 한다.

편광 빔 스플리터(43a)는, 레이저 발진기(3a)로부터 분광 조정 수단(42a)을 지난 레이저 광(2a)을, 가공 헤드(16a)로 향하는 광로와 가공 헤드(16b)로 향하는 광로로 분기시키는 제 1 분광 수단이다. 편광 빔 스플리터(43b)는, 레이저 발진기(3b)로부터 분광 조정 수단(42b)을 지난 레이저 광(2b)을, 가공 헤드(16a)로 향하는 광로와 가공 헤드(16b)로 향하는 광로로 분기시키는 제 2 분광 수단이다.

편광 빔 스플리터(43a)는, 예컨대, 입사한 레이저 광(2a) 중 S 편광을 반사하고, P 편광을 투과시킨다. 편광 빔 스플리터(43b)는, 예컨대, 입사한 레이저 광(2b) 중 S 편광을 반사하고, P 편광을 투과시킨다. 편광 빔 스플리터(43a, 43b)는, 45도의 편광 방향의 직선 편광을, S 편광과 P 편광으로 거의 균등하게 분광한다. 또, 편광 빔 스플리터(43a, 43b)는, 45도의 편광 방향의 직선 편광 대신에, 원 편광을 분광하는 것이더라도 좋다. 편광 빔 스플리터(43a, 43b)는, 원 편광을, S 편광과 P 편광으로 거의 균등하게 분광한다.

편광 빔 스플리터(43a)는, 입사한 레이저 광(2a)을, P 편광인 레이저 광(44a)과, S 편광인 레이저 광(44c)으로 분광한다. 편광 빔 스플리터(43b)는, 입사한 레이저 광(2b)을, P 편광인 레이저 광(44b)과, S 편광인 레이저 광(44d)으로 분광한다. 분광 조정 수단(42a, 42b)에서 레이저 광(2a, 2b)의 편광 방향을 각각 조정하는 것에 의해, 편광 빔 스플리터(43a, 43b)는, 모두 균등한 파워의 레이저 광(44a, 44b, 44c, 44d)을 사출한다. 또, 편광 빔 스플리터(43a, 43b)의 반사 및 투과 특성은, 적절히 변경하더라도 좋다. 레이저 광(44a)은, 제 1 가공 헤드에 입사하는 제 1 레이저 광이다. 레이저 광(44b)은, 제 1 가공 헤드에 입사하는 제 2 레이저 광이다. 레이저 광(44c)은, 제 2 가공 헤드에 입사하는 제 1 레이저 광이다. 레이저 광(44d)은, 제 2 가공 헤드에 입사하는 제 2 레이저 광이다.

벤드 미러(45)는, 레이저 광(44a, 44b, 44c, 44d)의 광로에 각각 마련되어 있다. 레이저 광(44a)의 광로에 마련된 벤드 미러(45)는, 레이저 광(44a)을 가공 헤드(16a)에 유도한다. 레이저 광(44b)의 광로에 마련된 벤드 미러(45)는, 레이저 광(44b)을 가공 헤드(16a)에 유도한다. 레이저 광(44c)의 광로에 마련된 벤드 미러(45)는, 레이저 광(44c)을 가공 헤드(16b)에 유도한다. 레이저 광(44d)의 광로에 마련된 벤드 미러(45)는, 레이저 광(44d)을 가공 헤드(16b)에 유도한다.

편광 수단(4a)은, 편광 빔 스플리터(43a)로부터의 레이저 광(44a) 중 특정한 직선 편광을 통과시키는 편광 수단이다. 편광 수단(4b)은, 편광 빔 스플리터(43b)로부터의 레이저 광(44b) 중 특정한 직선 편광을 통과시키는 편광 수단이다. 편광 수단(4c)은, 편광 빔 스플리터(43a)로부터의 레이저 광(44c) 중 특정한 직선 편광을 통과시키는 편광 수단이다. 편광 수단(4d)은, 편광 빔 스플리터(43b)로부터의 레이저 광(44d) 중 특정한 직선 편광을 통과시키는 편광 수단이다.

편광 수단(4a) 및 편광 수단(4d)은, 예컨대 S 편광을 통과시킨다. 편광 수단(4b, 4c)은, 예컨대 P 편광을 통과시킨다. 편광 수단(4a, 4b, 4c, 4d)을 회전시켜 조정하는 것에 의해, 레이저 광(44a, 44b, 44c, 44d)의 편광 방향이 조정된다.

제 1 가공 헤드인 가공 헤드(16a)에는, 편광 빔 스플리터(43a)로부터의 레이저 광(44a)과, 편광 빔 스플리터(43b)로부터의 레이저 광(44b)이 입사한다. 제 2 가공 헤드인 가공 헤드(16b)는, 편광 빔 스플리터(43a)로부터의 레이저 광(44c)과, 편광 빔 스플리터(43b)로부터의 레이저 광(44d)이 입사한다.

가공 헤드(16a)는, XY 테이블(12)에 탑재된 한쪽의 피가공물(11a)에 대하여, 2개의 레이저 광(44a, 44b)을 조사시켜, 레이저 가공 구멍(13a, 13b)을 형성한다. 가공 헤드(16b)는, XY 테이블(12)에 탑재된 다른 쪽의 피가공물(11b)에 대하여, 2개의 레이저 광(44c, 44d)을 조사시켜, 레이저 가공 구멍(13c, 13d)을 형성한다.

레이저 가공 장치(41)는, 각 가공 헤드(16a, 16b)를 사용하는 것에 의해, 각 피가공물(11a, 11b)에 동일한 패턴의 레이저 구멍 가공을 행한다. 레이저 가공 장치(41)는, 가공 헤드의 수를 증가시킬수록, 많은 피가공물에 대하여 동시에 레이저 구멍 가공을 실시할 수 있다. 레이저 가공 장치(41)는, 가공 헤드의 수에 비례하여 생산성을 높일 수 있다.

도 7은 제 1 가공 헤드의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 제 1 가공 헤드인 가공 헤드(16a)는, 벤드 미러(5), 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b), 편광 빔 스플리터(8a), 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b), Fθ 렌즈(10a) 및 비전 센서(15a)를 구비한다.

벤드 미러(5)는, 가공 헤드(16a)에 입사한 레이저 광(44a)의 광로와 레이저 광(44b)의 광로에 마련되어 있다. 레이저 광(44a)의 광로에 마련된 벤드 미러(5)는, 레이저 광(44a)을 반사하여, 서브 갈바노 스캐너(7a)에 유도한다. 레이저 광(44b)의 광로에 마련된 벤드 미러(5)는, 레이저 광(44b)을 반사하여, 서브 갈바노 스캐너(7b)에 유도한다.

서브 갈바노 스캐너(7a)는, 레이저 발진기(3a)로부터의 레이저 광(44a)을 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 서브 갈바노 스캐너이다. 서브 갈바노 스캐너(7b)는, 레이저 발진기(3b)로부터의 레이저 광(44b)을 제 2 방향으로 편향시키는 제 2 서브 갈바노 스캐너이다.

편광 빔 스플리터(8a)는, 서브 갈바노 스캐너(7a)로부터의 레이저 광(44a)과, 서브 갈바노 스캐너(7b)로부터의 레이저 광(44b)을 혼합하는 레이저 혼합 수단이다. 편광 빔 스플리터(8a)는, S 편광인 레이저 광(44a)을 반사하고, P 편광인 레이저 광(44b)을 투과시키는 편광 특성을 구비한다.

메인 갈바노 스캐너(9a)는, 편광 빔 스플리터(8a)로부터의 레이저 광(44a, 44b)을 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 메인 갈바노 스캐너이다. 메인 갈바노 스캐너(9b)는, 편광 빔 스플리터(8a)로부터의 레이저 광(44a, 44b)을 제 2 방향으로 편향시키는 제 2 메인 갈바노 스캐너이다.

fθ 렌즈(10a)는, 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)로부터의 레이저 광(44a, 44b)을 각각 집광한다. 비전 센서(15a)는, 레이저 가공 구멍(13a, 13b)의 구경 및 가공 위치를 계측하기 위한 화상을 촬영하는 CCD 카메라를 구비한다.

도 8은 제 2 가공 헤드의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 제 2 가공 헤드인 가공 헤드(16b)는, 벤드 미러(5), 서브 갈바노 스캐너(7c, 7d), 편광 빔 스플리터(8b), 메인 갈바노 스캐너(9c, 9d), Fθ 렌즈(10b) 및 비전 센서(15b)를 구비한다. 가공 헤드(16b)는, 가공 헤드(16a)와 동일한 구성을 구비한다.

벤드 미러(5)는, 가공 헤드(16b)에 입사한 레이저 광(44c)의 광로와 레이저 광(44d)의 광로에 마련되어 있다. 레이저 광(44c)의 광로에 마련된 벤드 미러(5)는, 레이저 광(44c)을 반사하여, 서브 갈바노 스캐너(7c)에 유도한다. 레이저 광(44d)의 광로에 마련된 벤드 미러(5)는, 레이저 광(44d)을 반사하여, 서브 갈바노 스캐너(7d)에 유도한다.

서브 갈바노 스캐너(7c)는, 레이저 발진기(3a)로부터의 레이저 광(44c)을 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 서브 갈바노 스캐너이다. 서브 갈바노 스캐너(7d)는, 레이저 발진기(3b)로부터의 레이저 광(44d)을 제 2 방향으로 편향시키는 제 2 서브 갈바노 스캐너이다.

편광 빔 스플리터(8b)는, 서브 갈바노 스캐너(7c)로부터의 레이저 광(44c)과, 서브 갈바노 스캐너(7d)로부터의 레이저 광(44d)을 혼합하는 레이저 혼합 수단이다. 편광 빔 스플리터(8b)는, P 편광인 레이저 광(44c)을 반사하고, S 편광인 레이저 광(44d)을 투과시키는 편광 특성을 구비한다.

메인 갈바노 스캐너(9c)는, 편광 빔 스플리터(8b)로부터의 레이저 광(44c, 44d)을 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 메인 갈바노 스캐너이다. 메인 갈바노 스캐너(9d)는, 편광 빔 스플리터(8b)로부터의 레이저 광(44c, 44d)을 제 2 방향으로 편향시키는 제 2 메인 갈바노 스캐너이다.

fθ 렌즈(10b)는, 메인 갈바노 스캐너(9c, 9d)로부터의 레이저 광(44c, 44d)을 각각 집광한다. 비전 센서(15b)는, 레이저 가공 구멍(13c, 13d)의 구경 및 가공 위치를 계측하기 위한 화상을 촬영하는 CCD 카메라를 구비한다.

제어부(50)는, 레이저 가공 장치(41)의 전체를 제어한다. 제어부(50)는, 지령 생성부(21), 레이저 발진기 제어부(22), 갈바노 스캐너 제어부(51), 비전 센서 제어부(52), XY 테이블 제어부(25) 및 레이저 파워 센서 제어부(26)를 구비한다.

갈바노 스캐너 제어부(51)는, 지령 생성부(21)로부터 출력되는 회전각 지령에 근거하여, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b, 7c, 7d) 및 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b, 9c, 9d)의 회전각을 제어한다.

비전 센서 제어부(52)는, 피가공물(11a)에 형성된 레이저 가공 구멍(13a, 13b)을, 비전 센서(15a)를 이용하여 계측하는 경우에 있어서, 비전 센서(15a)를 제어한다. 또한, 비전 센서 제어부(52)는, 피가공물(11b)에 형성된 레이저 가공 구멍(13c, 13d)을, 비전 센서(15b)를 이용하여 계측하는 경우에 있어서, 비전 센서(15b)를 제어한다. 비전 센서 제어부(52)는, 비전 센서(15a, 15b)에서 얻어진 화상 정보를 기초로, 레이저 가공 구멍(13a, 13b, 13c, 13d)의 구경, 가공 위치 및 진원도를 구하는 연산 처리를 행한다. 비전 센서(15a, 15b) 및 비전 센서 제어부(52)는, 피가공물(11a, 11b)에 형성된 레이저 가공 구멍(13a, 13b, 13c, 13d)에 대한 각종 계측을 행하는 가공 구멍 계측 수단이다.

다음으로, 레이저 가공 장치(41)가 레이저 가공 전에 실시하는 레이저 발진기(3a, 3b)의 캘리브레이션 동작에 대하여 설명한다. 도 9는 레이저 발진기(3a, 3b)의 캘리브레이션 동작의 순서를 설명하는 플로차트이다. 도 9에 나타내는 순서에 의한 처리는, 편광 빔 스플리터(43a, 43b)에서 분광된 레이저 광(44a, 44b, 44c, 44d)이 피가공물(11a, 11b)에 조사될 때에 레이저 가공량이 동일하게 되도록, 레이저 광(44a, 44b, 44c, 44d)의 파워를 맞추는 처리이다.

레이저 발진기(3a, 3b)에 동일한 레이저 발진 조건을 설정하더라도, 피가공물(11a)에 조사되는 레이저 광(44a, 44b), 피가공물(11b)에 조사되는 레이저 광(44c, 44d)의 각 파워가 상이한 일이 있다. 그 원인은, 예컨대, 레이저 발진기(3a, 3b)의 개체차, 레이저 광(44a, 44b, 44c, 44d)의 각 광로에 있어서의 레이저 파워의 손실의 차이 등에 기인한다. 또한, 편광 빔 스플리터(43a, 43b)에서의 분광 비율이 불균등한 것도, 원인의 하나가 될 수 있다. 이하, 도 9를 참조하여, 레이저 발진기(3a, 3b)의 캘리브레이션 동작의 순서의 상세를 설명한다.

갈바노 스캐너 제어부(51)는, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b, 7c, 7d) 및 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b, 9c, 9d)를, 회전각의 기준으로 하는 원점에 위치 결정한다(스텝 S20).

레이저 가공 장치(41)는, 레이저 광(44a)의 계측, 및 편광 수단(4a)의 조정을 실시하고, 계측값 Pma를 메모리에 보존한다(스텝 S21). XY 테이블 제어부(25)는, 레이저 파워 센서(14)가 레이저 광(44a)의 파워를 계측할 수 있는 위치로, XY 테이블(12)을 이동시킨다.

레이저 발진기 제어부(22)는, 이들 설정값을 레이저 발진기(3a)에 보냄과 아울러, 레이저 발진 트리거 신호를 일정 시간 간격마다 출력한다. 레이저 발진기(3a)는, 이러한 레이저 발진 트리거 신호에 따라서, 펄스 형상의 레이저 광(2a)을 일정 시간 연속 출력한다. 레이저 파워 센서(14)는, 레이저 광(44a)의 파워를 계측한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 파워 센서(14)에서 계측된 레이저 평균 파워를 모니터한다.

작업자는, 편광 수단(4a)을 회전시켜 조정하는 것에 의해, 레이저 평균 파워가 최대가 되도록 레이저 광(44a)의 편광 방향을 조정한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 평균 파워의 최대값 Pma를 메모리에 보존한다. 레이저 발진기 제어부(22)가 레이저 발진 트리거 신호의 출력을 정지하는 것에 의해, 레이저 발진기(3a)는, 레이저 광(2a)의 출력을 정지한다.

레이저 가공 장치(41)는, 스텝 S21과 마찬가지로, 레이저 광(44c)의 계측, 및 편광 수단(4c)의 조정을 실시하고, 계측값 Pmc를 메모리에 보존한다(스텝 S22). XY 테이블 제어부(25)는, 레이저 파워 센서(14)가 레이저 광(44c)의 파워를 계측할 수 있는 위치로, XY 테이블(12)을 이동시킨다.

레이저 발진기 제어부(22)는, 이들 설정값을 레이저 발진기(3a)에 보냄과 아울러, 레이저 발진 트리거 신호를 일정 시간 간격마다 출력한다. 레이저 발진기(3a)는, 이러한 레이저 발진 트리거 신호에 따라서, 펄스 형상의 레이저 광(2a)을 일정 시간 연속 출력한다. 레이저 파워 센서(14)는, 레이저 광(44c)의 파워를 계측한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 파워 센서(14)에서 계측된 레이저 평균 파워를 모니터한다.

작업자는, 편광 수단(4c)을 회전시켜 조정하는 것에 의해, 레이저 평균 파워가 최대가 되도록 레이저 광(44c)의 편광 방향을 조정한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 평균 파워의 최대값 Pmc를 메모리에 보존한다. 레이저 발진기 제어부(22)가 레이저 발진 트리거 신호의 출력을 정지하는 것에 의해, 레이저 발진기(3a)는, 레이저 광(2a)의 출력을 정지한다.

다음으로, 작업자는, 레이저 광(44a)의 레이저 평균 파워와 레이저 광(44c)의 레이저 평균 파워가 동일하게 되도록, 분광 조정 수단(42a)을 회전시켜 조정한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 분광 조정 수단(42a)의 조정 후에 있어서의 레이저 광(44a) 및 레이저 광(44c)의 레이저 평균 파워 Pmac를 메모리에 보존한다(스텝 S23).

스텝 S21에서 보존된 레이저 평균 파워의 계측값 Pma와, 스텝 S22에서 보존된 레이저 평균 파워의 계측값 Pmc에 차이가 있는 경우, 편광 빔 스플리터(43a)에서의 분광이 불균등한 것이 원인이라고 생각할 수 있다. 그래서, 분광 조정 수단(42a)을 회전시켜 조정하는 것에 의해, 편광 빔 스플리터(43a)에서 분광되는 레이저 광(44a) 및 레이저 광(44c)이 균등하게 되도록, 레이저 광(2a)의 편광 방향이 조정된다.

분광 조정 수단(42a)의 조정 후에 있어서의 레이저 광(44a) 및 레이저 광(44c)의 레이저 평균 파워 Pmac는, 다음의 식 (5)에 의해 구해진다.

Pmac=(Pma+Pmc)/2 … (5)

스텝 S23에서는, 레이저 발진기 제어부(22)로부터 레이저 발진기(3a)에 다시 레이저 발진 트리거 신호를 출력한다. 레이저 파워 센서(14)는, 레이저 광(44c)의 레이저 평균 파워 Pmc를 계측한다. 분광 조정 수단(42a)은, 계측되는 레이저 평균 파워 Pmc가 Pmac가 되도록 회전시켜 조정된다.

계측되는 레이저 평균 파워 Pmc가 Pmac와 일치하면, 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 얻어진 레이저 평균 파워 Pmac를 메모리에 보존한다. 레이저 발진기 제어부(22)가 레이저 발진 트리거 신호의 출력을 정지하는 것에 의해, 레이저 발진기(3a)는, 레이저 광(2a)의 출력을 정지한다.

다음으로, 레이저 가공 장치(41)는, 레이저 광(44b)의 계측, 및 편광 수단(4b)의 조정을 실시하고, 계측값 Pmb를 메모리에 보존한다(스텝 S24). XY 테이블 제어부(25)는, 레이저 파워 센서(14)가 레이저 광(44b)의 파워를 계측할 수 있는 위치로, XY 테이블(12)을 이동시킨다.

레이저 발진기 제어부(22)는, 이들 설정값을 레이저 발진기(3b)에 보냄과 아울러, 레이저 발진 트리거 신호를 일정 시간 간격마다 출력한다. 레이저 발진기(3b)는, 이러한 레이저 발진 트리거 신호에 따라서, 펄스 형상의 레이저 광(2b)을 일정 시간 연속 출력한다. 레이저 파워 센서(14)는, 레이저 광(44b)의 파워를 계측한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 파워 센서(14)에서 계측된 레이저 평균 파워를 모니터한다.

작업자는, 편광 수단(4b)을 회전시켜 조정하는 것에 의해, 레이저 평균 파워가 최대가 되도록 레이저 광(44b)의 편광 방향을 조정한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 평균 파워의 최대값 Pmb를 메모리에 보존한다. 레이저 발진기 제어부(22)가 레이저 발진 트리거 신호의 출력을 정지하는 것에 의해, 레이저 발진기(3b)는, 레이저 광(2b)의 출력을 정지한다.

레이저 가공 장치(41)는, 스텝 S24와 동일하게, 레이저 광(44d)의 계측, 및 편광 수단(4d)의 조정을 실시하고, 계측값 Pmd를 메모리에 보존한다(스텝 S25). XY 테이블 제어부(25)는, 레이저 파워 센서(14)가 레이저 광(44d)의 파워를 계측할 수 있는 위치로, XY 테이블(12)을 이동시킨다.

레이저 발진기 제어부(22)는, 레이저 발진기(3b)에 대하여, 미리 설정된 캘리브레이션용의 레이저 발진 지령에 근거하여, 캘리브레이션용의 레이저 펄스의 피크 파워 Pc0, 펄스 폭 Wc0, 펄스 수 Nc0, 펄스 주파수 Fc0을 설정한다.

레이저 발진기 제어부(22)는, 이들 설정값을 레이저 발진기(3b)에 보냄과 아울러, 레이저 발진 트리거 신호를 일정 시간 간격마다 출력한다. 레이저 발진기(3b)는, 이러한 레이저 발진 트리거 신호에 따라서, 펄스 형상의 레이저 광(2b)을 일정 시간 연속 출력한다. 레이저 파워 센서(14)는, 레이저 광(44d)의 파워를 계측한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 파워 센서(14)에서 계측된 레이저 평균 파워를 모니터한다.

작업자는, 편광 수단(4d)을 회전시켜 조정하는 것에 의해, 레이저 평균 파워가 최대가 되도록 레이저 광(44d)의 편광 방향을 조정한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 레이저 평균 파워의 최대값 Pmd를 메모리에 보존한다. 레이저 발진기 제어부(22)가 레이저 발진 트리거 신호의 출력을 정지하는 것에 의해, 레이저 발진기(3b)는, 레이저 광(2b)의 출력을 정지한다.

다음으로, 작업자는, 레이저 광(44b)의 레이저 평균 파워와 레이저 광(44d)의 레이저 평균 파워가 동일하게 되도록, 분광 조정 수단(42b)을 회전시켜 조정한다. 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 분광 조정 수단(42b)의 조정 후에 있어서의 레이저 광(44b) 및 레이저 광(44d)의 레이저 평균 파워 Pmbd를 메모리에 보존한다(스텝 S26).

스텝 S24에서 보존된 레이저 평균 파워의 계측값 Pmb와, 스텝 S25에서 보존된 레이저 평균 파워의 계측값 Pmd에 차이가 있는 경우, 편광 빔 스플리터(43b)에서의 분광이 불균등한 것이 원인이라고 생각할 수 있다. 그래서, 분광 조정 수단(42b)을 회전시켜 조정하는 것에 의해, 편광 빔 스플리터(43b)에서 분광되는 레이저 광(44b) 및 레이저 광(44d)이 균등하게 되도록, 레이저 광(2b)의 편광 방향이 조정된다.

분광 조정 수단(42b)의 조정 후에 있어서의 레이저 광(44b) 및 레이저 광(44d)의 레이저 평균 파워 Pmbd는, 다음의 식 (6)에 의해 구해진다.

Pmbd=(Pmb+Pmd)/2 … (6)

스텝 S26에서는, 레이저 발진기 제어부(22)로부터 레이저 발진기(3b)에 다시 레이저 발진 트리거 신호를 출력한다. 레이저 파워 센서(14)는, 레이저 광(44d)의 레이저 평균 파워 Pmd를 계측한다. 분광 조정 수단(42b)은, 계측되는 레이저 평균 파워 Pmd가 Pmbd가 되도록 회전시켜 조정된다.

계측되는 레이저 평균 파워 Pmd가 Pmbd와 일치하면, 레이저 파워 센서 제어부(26)는, 얻어진 레이저 평균 파워 Pmbd를 메모리에 보존한다. 레이저 발진기 제어부(22)가 레이저 발진 트리거 신호의 출력을 정지하는 것에 의해, 레이저 발진기(3b)는, 레이저 광(2b)의 출력을 정지한다.

지령 생성부(21)는, 보존된 레이저 평균 파워 Pmac, Pmbd를 사용하여, 보정 계수 Kb를 산출한다. 보정 계수 Kb는, 레이저 발진기(3b)에 대한 피크 파워 혹은 펄스 폭의 레이저 발진 지령 설정값을 보정하기 위한 계수로 한다. 보정 계수 Kb는, 예컨대 다음의 식 (7)에 의해 구해진다.

Kb=Pmac/Pmbd … (7)

레이저 발진기(3b)에 대한 피크 파워의 설정값에 보정 계수 Kb가 승산되는 것에 의해, 레이저 가공 장치(41)는, 피가공물(11a)에 조사되는 레이저 광(44a) 및 피가공물(11b)에 조사되는 레이저 광(44c)의 파워와, 피가공물(11a)에 조사되는 레이저 광(44b) 및 피가공물(11b)에 조사되는 레이저 광(44d)의 파워를 동일하게 할 수 있다.

또한, 피가공물(11a)에 조사되는 레이저 광(44a)과 피가공물(11b)에 조사되는 레이저 광(44c)은, 스텝 S23에 있어서, 파워가 동일하게 되도록 조정되고 있다. 피가공물(11a)에 조사되는 레이저 광(44b)과 피가공물(11b)에 조사되는 레이저 광(44d)은, 스텝 S26에 있어서, 파워가 동일하게 되도록 조정되고 있다. 이것에 의해, 레이저 가공 장치(41)는, 피가공물(11a, 11b)에 조사되는 레이저 광(44a, 44b, 44c, 44d)의 파워를 동일하게 할 수 있다.

또, 레이저 가공 장치(41)는, 보정 계수 Kb를 이용하여 피크 파워를 보정하는 것 외에, 보정 계수 Kb를 이용하여 펄스 폭을 보정하더라도 좋다. 지령 생성부(21)는, 레이저 발진기(3b)에 대한 보정 계수 Kb 대신에, 레이저 발진기(3a)에 대한 보정 계수 Ka(Ka=Pmbd/Pmac로 한다)를 산출하더라도 좋다. 보정 계수 Ka는, 레이저 발진기(3a)에 대한 피크 파워 혹은 펄스 폭의 레이저 발진 지령 설정값을 보정하기 위한 계수로 한다.

지령 생성부(21)는, 이와 같이 하여 구해진 레이저 발진 지령의 보정 계수 Ka 혹은 보정 계수 Kb를 메모리에 보존한다(스텝 S27). 레이저 발진기(3a, 3b)의 캘리브레이션 동작에 있어서, 레이저 가공 장치(41)는, 비전 센서(15a, 15b)의 사용에 의한 레이저 가공 구멍의 계측을 행하는 것으로 하더라도 좋다.

다음으로, 레이저 가공 장치(41)에 의한 레이저 가공의 동작에 대하여 설명한다. 도 10은 레이저 가공 장치(41)에 의한 레이저 가공의 동작의 순서를 설명하는 플로차트이다.

레이저 가공 장치(41)는, 2개의 가공 헤드(16a, 16b)를 각각 실시의 형태 1의 가공 헤드(16)(도 1 참조)와 동일하게 동작시키는 것에 의해, 피가공물(11a, 11b)의 레이저 구멍 가공을 실시한다. 피가공물(11a)과 피가공물(11b)은, 가공 헤드(16a)와 가공 헤드(16b)의 간격과 동일한 간격으로, XY 테이블(12)에 탑재되어 있다.

지령 생성부(21)는, 가공 프로그램인 NC 프로그램을 판독한다(스텝 S30). 지령 생성부(21)는, 가공 프로그램에 기재되어 있는 가공 구멍의 데이터와 레이저 가공의 조건을 기초로, 가공 구멍의 XY 좌표와, 레이저 발진 지령을 메모리에 보존한다. 레이저 발진 지령은, 레이저 펄스의 피크 파워, 펄스 폭, 펄스 수, 펄스 주파수의 정보를 포함한다.

지령 생성부(21)는, 피가공물(11a, 11b)을, 예컨대 도 2에 나타내는 바와 같이 복수의 가공 영역(30)으로 분할하고, 각 가공 구멍의 XY 좌표에 따라서, 가공 영역(30)마다 가공 구멍을 할당한다. 지령 생성부(21)는, 각 가공 영역(30)의 중심 좌표에 따른 테이블 위치 지령을 작성한다(스텝 S31).

다음으로, 지령 생성부(21)는, 피가공물(11a, 11b)의 양쪽에 대하여, 가공 영역(30) 내에 할당된 가공 구멍이, 도 3에 나타내는 바와 같이 2구멍 동시 가공이 가능한 가공 구멍 위치(31), 및 1구멍 가공에 의한 가공 구멍 위치(32) 중 어느 것에 해당하는지를 분류한다. 또한, 지령 생성부(21)는, 가공 시간이 최단으로 되도록 각 가공 구멍의 가공 순서의 재배열을 행한다.

지령 생성부(21)는, 피가공물(11a)에 있어서 2구멍 동시 가공이 가능한 가공 구멍에 대해서는, 2개의 부분에 동시에 레이저 광(44a, 44b)을 각각 조사 가능하게 하는 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b) 및 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)의 각 회전각을 산출한다. 지령 생성부(21)는, 피가공물(11b)에 있어서 2구멍 동시 가공이 가능한 가공 구멍에 대해서는, 2개의 부분에 동시에 레이저 광(44c, 44d)을 각각 조사 가능하게 하는 메인 갈바노 스캐너(9c, 9d) 및 서브 갈바노 스캐너(7c, 7d)의 각 회전각을 산출한다. 또한, 지령 생성부(21)는, 레이저 발진기(3a, 3b)의 양쪽에 대한 레이저 발진 트리거 플래그를 ON(예컨대 「1」)으로 설정한다.

지령 생성부(21)는, 피가공물(11a)에 있어서 1구멍 가공으로 하는 가공 구멍에 대해서는, 레이저 광(44a, 44b)의 어느 한쪽을, 레이저 구멍 가공에 사용하는 레이저 광으로서 선택한다. 지령 생성부(21)는, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b) 중, 선택된 레이저 광에 대응하는 한쪽과, 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)의 각 회전각을 산출한다.

레이저 광(44a)을 선택하는 경우, 지령 생성부(21)는, 레이저 발진기(3a)에 대하여 레이저 발진 트리거 플래그를 ON으로 설정하고, 레이저 발진기(3b)에 대하여 레이저 발진 트리거 플래그를 OFF(예컨대 「0」)로 설정한다. 레이저 광(44b)을 선택하는 경우, 지령 생성부(21)는, 레이저 발진기(3b)에 대하여 레이저 발진 트리거 플래그를 ON으로 설정하고, 레이저 발진기(3a)에 대하여 레이저 발진 트리거 플래그를 OFF로 설정한다.

지령 생성부(21)는, 피가공물(11b)에 있어서 1구멍 가공으로 하는 가공 구멍에 대해서는, 레이저 광(44c, 44d)의 어느 한쪽을, 레이저 구멍 가공에 사용하는 레이저 광으로서 선택한다. 지령 생성부(21)는, 서브 갈바노 스캐너(7c, 7d) 중, 선택된 레이저 광에 대응하는 한쪽과, 메인 갈바노 스캐너(9c, 9d)의 각 회전각을 산출한다.

레이저 광(44c)을 선택하는 경우, 지령 생성부(21)는, 레이저 발진기(3a)에 대하여 레이저 발진 트리거 플래그를 ON으로 설정하고, 레이저 발진기(3b)에 대하여 레이저 발진 트리거 플래그를 OFF로 설정한다. 레이저 광(44d)을 선택하는 경우, 지령 생성부(21)는, 레이저 발진기(3b)에 대하여 레이저 발진 트리거 플래그를 ON으로 설정하고, 레이저 발진기(3a)에 대하여 레이저 발진 트리거 플래그를 OFF로 설정한다.

이와 같이 하여, 지령 생성부(21)는, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b, 7c, 7d) 및 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b, 9c, 9d)에 대한 회전각 지령을 작성한다(스텝 S32). 지령 생성부(21)는, 작성된 회전각 지령과, 설정된 레이저 발진 트리거 플래그를, 가공 구멍의 데이터와의 세트로서, 메모리에 보존한다.

지령 생성부(21)는, 스텝 S31에서 작성된 테이블 위치 지령을 XY 테이블 제어부(25)에 출력한다. XY 테이블 제어부(25)는, 테이블 위치 지령에 따라서 XY 테이블(12)을 이동시킨다. XY 테이블 제어부(25)는, 가공 헤드(16a)에 대해서는 가공의 목적으로 하는 가공 영역(30)이 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)의 레이저 주사 영역에 들어가도록, 또한, 가공 헤드(16b)에 대해서는 가공의 목적으로 하는 가공 영역(30)이 메인 갈바노 스캐너(9c, 9d)의 레이저 주사 영역에 들어가도록, XY 테이블(12)을 위치 결정한다(스텝 S33).

지령 생성부(21)는, 스텝 S32에서 작성된 회전각 지령을 갈바노 스캐너 제어부(51)에 출력한다. 갈바노 스캐너 제어부(51)는, 회전각 지령에 따라서, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b, 7c, 7d) 및 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b, 9c, 9d)의 회전각을 제어한다(스텝 S34).

지령 생성부(21)는, 레이저 발진 트리거 플래그가 ON으로 설정되어 있는 레이저 발진기(3a, 3b)에 대한 레이저 발진 트리거 신호를 레이저 발진기 제어부(22)에 출력한다. 레이저 발진기 제어부(22)에는, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b, 7c, 7d) 및 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b, 9c, 9d)로의 회전각 지령과 현재의 회전각이 입력된다. 레이저 발진기 제어부(22)는, 지령된 회전각에 현재의 회전각이 도달했다고 판단 혹은 추정한 경우에, 레이저 발진 트리거 신호를 출력한다.

레이저 발진 트리거 신호가 입력되면, 레이저 발진기(3a, 3b)는, 레이저 발진 지령에 설정된 피크 파워, 펄스 폭, 펄스 수, 펄스 주파수의 레이저 펄스를, 레이저 광(2a, 2b)으로서 출력한다(스텝 S35). 레이저 가공 장치(41)는, 레이저 광(44a, 44b)의 조사에 의해, 피가공물(11a)에 레이저 가공 구멍(13a, 13b)을 형성한다. 레이저 가공 장치(41)는, 레이저 광(44c, 44d)의 조사에 의해, 피가공물(11b)에 레이저 가공 구멍(13c, 13d)을 형성한다.

어느 레이저 가공 구멍(13a, 13b, 13c, 13d)의 형성을 끝내면, 지령 생성부(21)는, 해당 가공 영역(30) 내의 모든 가공 구멍의 가공을 종료했는지 여부를 판단한다(스텝 S36). 해당 가공 영역(30) 내에 가공이 끝나지 않은 가공 구멍이 있는 경우(스텝 S36, 아니오), 지령 생성부(21)는, 다음으로 가공할 가공 구멍의 데이터를 판독한다(스텝 S37). 또한, 지령 생성부(21)는, 해당 가공 구멍의 데이터와 세트로 되어 있는 회전각 지령과 레이저 발진 트리거 플래그를 판독한다. 스텝 S34로 돌아와서, 갈바노 스캐너 제어부(51)는, 판독된 회전각 지령에 따라서, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b, 7c, 7d)의 회전각을 제어한다.

한편, 해당 가공 영역(30) 내의 모든 가공 구멍의 가공을 종료한 경우(스텝 S36, 예), 지령 생성부(21)는, 피가공물(11a, 11b)에 있어서의 모든 가공 영역(30)의 가공을 종료했는지 여부를 판단한다(스텝 S38).

피가공물(11a, 11b)에 가공이 끝나지 않은 가공 영역(30)이 있는 경우(스텝 S38, 아니오), 지령 생성부(21)는, 다음으로 가공을 실시할 가공 영역(30)에 대한 지령을 판독한다(스텝 S39). 지령 생성부(21)는, 다음으로 가공을 실시할 가공 영역(30)에 대한 테이블 위치 지령을 판독한다. 지령 생성부(21)는, 다음의 가공 영역(30)의 가공 구멍의 데이터, 회전각 지령 및 레이저 발진 트리거 플래그를 판독한다.

스텝 S33으로 돌아와서, XY 테이블 제어부(25)는, 가공 헤드(16a)에 대해서는 다음의 가공 영역(30)이 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b)의 레이저 주사 영역에 들어가도록, 또한, 가공 헤드(16b)에 대해서는 다음의 가공 영역(30)이 메인 갈바노 스캐너(9c, 9d)의 레이저 주사 영역에 들어가도록, XY 테이블(12)을 이동 및 위치 결정한다.

한편, 피가공물(11a, 11b)의 모든 가공 영역(30)으로의 가공이 종료된 경우(스텝 S38, 예), 레이저 가공 장치(41)는, 해당 피가공물(11a, 11b)의 가공을 종료한다.

실시의 형태 2에 의하면, 레이저 가공 장치(41)는, 1개의 Fθ 렌즈(10a)를 투과한 2개의 레이저 광(44a, 44b)에 의한 2구멍 동시 가공과, 1개의 Fθ 렌즈(10b)를 투과한 2개의 레이저 광(44c, 44d)에 의한 2구멍 동시 가공을 가능하게 한다. 레이저 가공 장치(41)는, 고속으로 공간을 절약하여 레이저 가공을 실현할 수 있다. 실시의 형태 2에 있어서도, 레이저 가공 장치(41)는, 동시 다점 조사에 의한 레이저 가공에 있어서, 공간을 절약하여, 고속으로 고품질의 레이저 가공을 실현할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.

레이저 가공 장치(41)는, 복수의 가공 헤드(16a, 16b)를 구비하는 것에 의해, 복수의 피가공물(11a, 11b)의 동시 가공을 가능하게 한다. 이것에 의해, 레이저 가공 장치(41)는, 복수의 피가공물(11a, 11b)의 고속의 레이저 가공을 실현할 수 있다.

또한, 레이저 가공 장치(41)는, 실시의 형태 1의 레이저 가공 장치(1)와 동일하게, 레이저 발진 트리거 신호를 제어하는 것에 의해, 피가공물(11a) 및 피가공물(11b) 위의 2구멍 동시 가공과 1구멍 가공을 전환 가능하게 한다. 레이저 가공 장치(41)는, 갈바노 스캐너에 의한 회피 동작을 행하는 경우에 비하여, 회피 동작을 위한 시간이 불필요하게 되기 때문에, 피가공물(11a) 및 피가공물(11b) 위의 2구멍 동시 가공과 1구멍 가공의 고속의 전환이 가능하게 되고, 짧은 가공 시간의 레이저 가공을 실현할 수 있다.

레이저 가공 장치(41)는, 복수의 피가공물(11a, 11b)의 각각에 대하여, 2구멍 동시 가공에 있어서의 레이저 가공량이 균등하게 되도록, 레이저 광(44a, 44b, 44c, 44d)의 파워를 보정 가능하게 한다. 레이저 가공 장치(41)는, 복수의 피가공물(11a, 11b)의 각각에 있어서, 2점에 대한 균등한 레이저 구멍 가공을 실시할 수 있다. 또한, 레이저 가공 장치(41)는, 복수의 피가공물(11a, 11b)끼리에 있어서도 균등한 레이저 구멍 가공을 실시할 수 있다.

또, 편광 빔 스플리터(8a, 8b) 및 편광 빔 스플리터(43a, 43b)는, 레이저 광의 투과율과 반사율에 차이가 생기는 경우가 있다. 예컨대, 레이저 광의 투과율이 99%인 것에 대하여, 반사율이 97%가 되는 일이 있다. 투과율과 반사율에 차이가 생기는 것에 의해, 레이저 가공 장치(41)는, 레이저 광(44a, 44b, 44c, 44d)의 각 광로에 있어서의 파워의 손실에 차이가 생기게 된다.

레이저 광(44a)은, 편광 빔 스플리터(43a)를 투과하고, 편광 빔 스플리터(8a)에서 반사되기 때문에, 편광 빔 스플리터(43a) 및 편광 빔 스플리터(8a)를 99%×97%의 효율로 통과한다. 레이저 광(44b)은, 편광 빔 스플리터(43b) 및 편광 빔 스플리터(8a)를 모두 투과하기 때문에, 편광 빔 스플리터(43b) 및 편광 빔 스플리터(8a)를 99%×99%의 효율로 통과한다.

레이저 광(44c)은, 편광 빔 스플리터(43a) 및 편광 빔 스플리터(8b)의 모두에서 반사되기 때문에, 편광 빔 스플리터(43a) 및 편광 빔 스플리터(8b)를 97%×97%의 효율로 통과한다. 레이저 광(44d)은, 편광 빔 스플리터(43b)에서 반사되고, 편광 빔 스플리터(8b)를 투과하기 때문에, 편광 빔 스플리터(43b) 및 편광 빔 스플리터(8b)를 97%×99%의 효율로 통과한다.

레이저 가공 장치(41)는, 이와 같은 광로마다의 레이저 파워의 손실에 차이가 생기는 경우도, 피가공물(11a)에 입사하는 레이저 광(44a, 44b)과 피가공물(11b)에 입사하는 레이저 광(44c, 44d)의 모두가 레이저 평균 파워가 균등하게 되도록 보정할 수 있다.

실시의 형태 3.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 3에 관계되는 레이저 가공 장치(61)의 구성을 나타내는 도면이다. 실시의 형태 3에 관계되는 레이저 가공 장치(61)는, 복수의 가공 헤드를 구비한다. 또한, 레이저 가공 장치(61)는, 레이저 광(44a, 44b, 44c, 44d)의 각 광로에 있어서의 파워의 손실의 차이를 저감 가능하게 한다. 상기의 실시의 형태 1 및 2와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 적절히 생략한다.

레이저 가공 장치(61)는, 예컨대 2개의 가공 헤드(16a, 16c)와, 레이저 발진기(3a, 3b), 분광 조정 수단(42a, 42b), 편광 빔 스플리터(43a, 43b), 벤드 미러(45), 편광 수단(4a, 4b, 4c, 4d), XY 테이블(12), 레이저 파워 센서(14) 및 제어부(50)를 구비한다.

편광 빔 스플리터(43a)는, 예컨대, 입사한 레이저 광(2a) 중 S 편광을 반사하고, P 편광을 투과시킨다. 편광 빔 스플리터(43b)는, 예컨대, 입사한 레이저 광(2b) 중 S 편광을 반사하고, P 편광을 투과시킨다. 편광 빔 스플리터(43a)는, 입사한 레이저 광(2a)을, P 편광인 레이저 광(44a)과, S 편광인 레이저 광(44c)으로 분광한다. 편광 빔 스플리터(43b)는, 입사한 레이저 광(2b)을, S 편광인 레이저 광(44b)과, P 편광인 레이저 광(44d)으로 분광한다. 또, 편광 빔 스플리터(43a, 43b)의 반사 및 투과 특성은, 적절히 변경하더라도 좋다.

실시의 형태 2에서는, 가공 헤드(16a)에 입사하는 레이저 광(44b)은, 레이저 광(2b) 중 편광 빔 스플리터(43b)를 투과한 성분이고, 가공 헤드(16b)에 입사하는 레이저 광(44d)은, 레이저 광(2b) 중 편광 빔 스플리터(43b)에서 반사된 성분이다. 이것에 비하여, 실시의 형태 3에서는, 가공 헤드(16a)에 입사하는 레이저 광(44b)은, 레이저 광(2b) 중 편광 빔 스플리터(43b)에서 반사된 성분으로 하고, 가공 헤드(16b)에 입사하는 레이저 광(44d)은, 레이저 광(2b) 중 편광 빔 스플리터(43b)를 투과한 성분으로 한다.

제 1 가공 헤드인 가공 헤드(16a)는, 예컨대 도 7에 나타내는 실시의 형태 2의 경우와 동일한 구성을 구비한다. 가공 헤드(16a) 내의 편광 빔 스플리터(8a)는, 레이저 광(2a) 중 편광 빔 스플리터(43a)를 투과한 성분인 레이저 광(44a)을 반사시킨다. 또한, 편광 빔 스플리터(8a)는, 레이저 광(2b) 중 편광 빔 스플리터(43b)에서 반사된 성분인 레이저 광(44b)을 투과시킨다.

제 2 가공 헤드인 가공 헤드(16c)는, 도 8에 나타내는 실시의 형태 2의 가공 헤드(16b)와는 상이한 구성으로 한다. 도 12는 제 2 가공 헤드의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 제 2 가공 헤드인 가공 헤드(16c)는, 벤드 미러(5), 서브 갈바노 스캐너(7c, 7d), 편광 빔 스플리터(8b), 메인 갈바노 스캐너(9c, 9d), Fθ 렌즈(10b) 및 비전 센서(15b)를 구비한다.

편광 빔 스플리터(8b)는, 서브 갈바노 스캐너(7c)로부터의 레이저 광(44c)과, 서브 갈바노 스캐너(7d)로부터의 레이저 광(44d)을 혼합하는 레이저 혼합 수단이다. 편광 빔 스플리터(8b)는, P 편광인 레이저 광(44c)을 투과시키고, S 편광인 레이저 광(44d)을 반사하는 편광 특성을 구비한다.

가공 헤드(16c)는, 편광 빔 스플리터(8b)의 편광 특성, 및 레이저 광(44c, 44d)의 광로의 모양이, 도 8에 나타내는 가공 헤드(16b)와는 상이하다. 그 외의 요소에 대해서는, 가공 헤드(16c)는, 가공 헤드(16b)와 동일한 구성을 구비한다. 가공 헤드(16c) 내의 편광 빔 스플리터(8b)는, 레이저 광(2a) 중 편광 빔 스플리터(43a)에서 반사된 성분인 레이저 광(44c)을 투과시킨다. 또한, 편광 빔 스플리터(8b)는, 레이저 광(2b) 중 편광 빔 스플리터(43b)를 투과한 성분인 레이저 광(44d)을 반사시킨다.

예컨대, 편광 빔 스플리터(8a, 8b) 및 편광 빔 스플리터(43a, 43b)에 있어서의 레이저 광의 투과율을 99%, 반사율을 97%로 한다. 레이저 광(44a)은, 편광 빔 스플리터(43a)를 투과하고, 편광 빔 스플리터(8a)에서 반사되기 때문에, 편광 빔 스플리터(43a) 및 편광 빔 스플리터(8a)를 99%×97%의 효율로 통과한다. 레이저 광(44b)은, 편광 빔 스플리터(43b)에서 반사되고, 편광 빔 스플리터(8a)를 투과하기 때문에, 편광 빔 스플리터(43b) 및 편광 빔 스플리터(8a)를 97%×99%의 효율로 통과한다.

레이저 광(44c)은, 편광 빔 스플리터(43a)에서 반사되고, 편광 빔 스플리터(8b)를 투과하기 때문에, 편광 빔 스플리터(43a) 및 편광 빔 스플리터(8b)를 97%×99%의 효율로 통과한다. 레이저 광(44d)은, 편광 빔 스플리터(43b)를 투과하고, 편광 빔 스플리터(8b)에서 반사되기 때문에, 편광 빔 스플리터(43b) 및 편광 빔 스플리터(8b)를 99%×97%의 효율로 통과한다.

상기와 같이, 레이저 가공 장치(61)는, 각 레이저 광(44a, 44b, 44c, 44d)에 대하여, 편광 빔 스플리터(8a, 8b) 및 편광 빔 스플리터(43a, 43b)에 있어서의 투과 및 반사의 횟수를 같게 하는 것에 의해, 광로마다의 레이저 파워의 손실의 차이를 저감할 수 있다. 레이저 가공 장치(61)는, 예컨대 레이저 피크 파워를 최대한으로 하여 행해지는 레이저 가공에 있어서, 격차가 적고 양호한 품질의 가공을 실현할 수 있다. 레이저 가공 장치(61)는, 예컨대, 피가공물(11a, 11b)이, 레이저 가공에 있어서 최대한의 레이저 피크 파워를 필요로 하는 재료, 예컨대 금속인 경우에 유용하다.

실시의 형태 3에 있어서도, 레이저 가공 장치(61)는, 동시 다점 조사에 의한 레이저 가공에 있어서, 공간을 절약하여, 고속으로 고품질의 레이저 가공을 실현할 수 있다고 하는 효과를 갖는다. 레이저 가공 장치(61)는, 복수의 피가공물(11a, 11b)의 각각에 있어서, 2점에 대한 균등한 레이저 구멍 가공을 실시할 수 있다. 또한, 레이저 가공 장치(61)는, 복수의 피가공물(11a, 11b)끼리에서도 균등한 레이저 구멍 가공을 실시할 수 있다.

상기의 각 실시의 형태에 있어서, 예컨대, 레이저 발진기(3a, 3b)는, 각각의 케이스 내부에, 레이저 광을 증폭하는 레이저 공진기를 구비하고 있다. 레이저 가공 장치(1, 41, 61)는, 개별 케이스를 구비하는 레이저 발진기(3a, 3b) 대신에, 복수의 레이저 공진기를 구비하는 1대의 레이저 발진기를 구비하는 것이더라도 좋다. 이 경우, 레이저 발진기의 케이스 내에 마련된 제 1 레이저 공진기를 제 1 레이저 발진 수단, 제 2 레이저 공진기를 제 2 레이저 발진 수단으로 한다.

실시의 형태 2 및 3에서, 레이저 가공 장치(41, 61)는, 가공 헤드의 수를 3개 이상으로 하더라도 좋다. 가공 헤드의 수를 N개(N은 1 이상의 정수)로 하면, 제 1 분광 수단은, 제 1 레이저 광을 N개로 분할하고, 제 k(k=1, 2, …, N)번째로 분광된 제 1 레이저 광을 제 k번째의 가공 헤드에 진행시킨다. 제 2 분광 수단은, 제 2 레이저 광을 N개로 분할하고, 제 k번째로 분광된 제 2 레이저 광을 제 k번째의 가공 헤드에 진행시킨다. 제 1 내지 제 N번째의 가공 헤드 내에는, 상기 제 1 분광 수단으로부터 분광된 제 1 레이저 광을 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 서브 갈바노 스캐너와, 상기 제 2 분광 수단으로부터 분광된 제 2 레이저 광을 상기 제 1 방향과는 상이한 제 2 방향으로 편향시키는 제 2 서브 갈바노 스캐너와, 상기 제 1 서브 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 1 레이저 광과, 상기 제 2 서브 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 2 레이저 광을 혼합하는 레이저 혼합 수단과, 상기 레이저 혼합 수단으로부터의 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 편향시키는 메인 갈바노 스캐너와, 상기 메인 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 집광하는 Fθ 렌즈를 갖는 레이저 가공 장치를 구성하더라도 좋다.

이것에 의해, 레이저 가공 장치(41, 61)는, 제 1 레이저 광으로부터 N개로 분광된 레이저 광과, 제 2 레이저 광으로부터 N개로 분광된 레이저 광을 합한 합계 2×N개의 레이저 광을 이용하여, N개의 피가공물을 동시에 가공할 수 있다. 상기 레이저 가공 장치(41, 61)는, 레이저 발진 트리거 신호를 제어하는 것에 의해, 2×N개의 레이저 광을 사용하는 2구멍 동시 가공과, N개의 레이저 광을 사용하는 1구멍 가공을 고속으로 전환할 수 있다.

실시의 형태 4.

실시의 형태 1 내지 3의 레이저 가공 장치(1, 41, 61)는, 레이저 발진 트리거 신호에 의해 레이저 발진기(3a, 3b)를 개별적으로 제어한다. 레이저 가공 장치(1, 41, 61)는, 1개의 가공 헤드로 2구멍 동시 가공과 1구멍 가공의 전환을 고속으로 할 수 있기 때문에, 고속의 레이저 가공이 가능하게 된다. 실시의 형태 4의 레이저 가공 장치(70)는, 1개의 레이저 발진기(3a)를 구비하는 구성에서, 2구멍 동시 가공과 1구멍 가공의 고속의 전환을 가능하게 한다. 레이저 가공 장치(70)는, 레이저 발진기(3a)를 1개로 하는 것에 의해 코스트(cost)를 저감할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시의 형태 4에 관계되는 레이저 가공 장치(70)의 구성을 나타내는 도면이다. 상기의 실시의 형태 2와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 적절히 생략한다.

레이저 가공 장치(70)는, 레이저 발진기(3a), 분광 조정 수단(71, 42a, 42b), 편광 빔 스플리터(72, 43a, 43b), 광 스위치(switch)(73), 벤드 미러(45), 편광 수단(4a, 4b, 4c, 4d), 가공 헤드(16a, 16b), XY 테이블(12), 레이저 파워 센서(14) 및 제어부(75)를 구비한다. 제어부(75)는, 광 스위치 제어부(74)를 포함한다.

레이저 발진기(3a)는, 레이저 광(2)을 출력하는 레이저 발진 수단이다. 분광 조정 수단(71)은, 편광 빔 스플리터(72)에서의 분광 비율을 조정한다. 분광 조정 수단(71)은, 레이저 발진기(3a)로부터의 레이저 광(2) 중 특정한 직선 편광을 통과시킨다. 분광 조정 수단(71)은, 예컨대 파장판이다. 분광 조정 수단(71)을 회전시켜 조정하는 것에 의해, 레이저 광(2)의 편광 방향을 조정 가능하게 한다.

편광 빔 스플리터(72)는, 레이저 광(2)을 2개의 레이저 광(2a, 2b)으로 분기시키는 제 1 분광 수단이다. 제 1 레이저 광인 레이저 광(2a)은, 제 2 분광 수단인 편광 빔 스플리터(43a)로 향하는 광로로 진행한다. 제 2 레이저 광인 레이저 광(2b)은, 제 3 분광 수단인 편광 빔 스플리터(43b)로 향하는 광로로 진행한다.

광 스위치(73)는, 2개의 편광 빔 스플리터(72, 43a)의 사이의 광로에 배치되어 있다. 광 스위치(73)는, 편광 빔 스플리터(72)로부터의 레이저 광(2a)을 투과 또는 차단한다. 광 스위치(73)는, 외부 신호에 따라서, 레이저 광(2a)의 투과 및 차단을 고속으로 전환 가능하게 한다. 광 스위치(73)는, 광학 소자인 음향 광학 소자(AOM), 혹은 전기 광학 소자(EOM)로 구성되어 있다.

광 스위치(73)는, 광 스위치 제어부(74)로부터 ON으로 설정된 광 스위치 제어 신호가 입력되면 순간적으로, 레이저 광(2a)을 투과시키는 상태가 된다. 또한 광 스위치(73)는, 광 스위치 제어부(74)로부터 OFF로 설정된 광 스위치 제어 신호가 입력되면 순간적으로, 레이저 광(2a)을 차단시키는 상태가 된다. 광 스위치(73)에서 차단된 레이저 광(2a)은, 광 스위치(73)에서 도시하지 않는 댐퍼(damper)에 조사되어, 광 스위치(73)로부터의 사출이 억제되고 있다.

분광 조정 수단(42a)은, 광 스위치(73)를 투과한 레이저 광(2a)이 편광 빔 스플리터(43a)에서 균등하게 분광되도록, 레이저 광(2a)의 편광 각도를 조정한다. 편광 빔 스플리터(43a)는, 분광 조정 수단(42a)으로부터 입사한 레이저 광(2a) 중 S 편광을 반사하고, P 편광을 투과시킨다. 편광 빔 스플리터(43a)는, 입사한 레이저 광(2a)을, P 편광인 레이저 광(44a)과, S 편광인 레이저 광(44c)으로 분광한다.

벤드 미러(45)의 하나는, 편광 빔 스플리터(72)로부터의 레이저 광(2b)의 광로에 마련되어 있다. 분광 조정 수단(42b)은, 벤드 미러(45)에서 반사된 레이저 광(2b)이 편광 빔 스플리터(43b)에서 균등하게 분광되도록, 레이저 광(2b)의 편광 각도를 조정한다.

편광 빔 스플리터(43b)는, 분광 조정 수단(42b)으로부터 입사한 레이저 광(2b) 중 S 편광을 반사하고, P 편광을 투과시킨다. 편광 빔 스플리터(43b)는, 입사한 레이저 광(2b)을, P 편광인 레이저 광(44b)과, S 편광인 레이저 광(44d)으로 분광한다. 또, 편광 빔 스플리터(72, 43a, 43b)의 반사 및 투과 특성은, 적절히 변경하더라도 좋다.

편광 빔 스플리터(43a)로부터의 레이저 광(44a, 44c) 및 편광 빔 스플리터(43b)로부터의 레이저 광(44b, 44d)은, 실시의 형태 2의 레이저 가공 장치(41)의 경우와 동일하게, 가공 헤드(16a, 16b)에 유도된다. 레이저 가공 장치(70)는, 레이저 가공 장치(41)와 동일하게, 레이저 광(44a, 44b)에 의한 피가공물(11a)의 가공과, 레이저 광(44c, 44d)에 의한 피가공물(11b)의 가공을 행한다.

제어부(75)는, 레이저 가공 장치(70)의 전체를 제어한다. 제어부(75)는, 지령 생성부(21), 레이저 발진기 제어부(22), 광 스위치 제어부(74), 갈바노 스캐너 제어부(51), 비전 센서 제어부(52), XY 테이블 제어부(25) 및 레이저 파워 센서 제어부(26)를 구비한다. 광 스위치 제어부(74)는, 광 스위치(73)에 있어서의 레이저 광(2a)의 투과 및 차단을 제어하는 광 스위치 제어 수단이다. 광 스위치 제어부(74)는, 지령 생성부(21)로부터 출력되는 광 스위치 제어 지령에 근거하여, 투과 및 차단의 제어를 위한 광 스위치 제어 신호를 광 스위치(73)에 보낸다.

다음으로, 레이저 가공 장치(70)에 의한 레이저 가공의 동작에 대하여 설명한다. 도 14는 레이저 가공 장치(70)에 의한 레이저 가공의 동작의 순서를 설명하는 플로차트이다.

지령 생성부(21)는, 도 10에 나타내는 실시의 형태 2의 경우와 동일하게, 스텝 S30 및 스텝 S31에서, 가공 프로그램을 판독하고, 위치 지령을 작성한다. 지령 생성부(21)는, 피가공물(11a, 11b)의 양쪽에 대하여, 가공 영역(30) 내에 할당된 가공 구멍이, 도 3에 나타내는 바와 같이 2구멍 동시 가공이 가능한 가공 구멍 위치(31), 및 1구멍 가공에 의한 가공 구멍 위치(32) 중 어느 것에 해당하는지를 분류한다. 또한, 지령 생성부(21)는, 가공 시간이 최단으로 되도록 각 가공 구멍의 가공 순서의 재배열을 행한다.

지령 생성부(21)는, 피가공물(11a)에 있어서 2구멍 동시 가공이 가능한 가공 구멍에 대해서는, 2개의 부분에 동시에 레이저 광(44a, 44b)을 각각 조사 가능하게 하는 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b) 및 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b)의 각 회전각을 산출한다. 지령 생성부(21)는, 피가공물(11b)에 있어서 2구멍 동시 가공이 가능한 가공 구멍에 대해서는, 2개의 부분에 동시에 레이저 광(44c, 44d)을 각각 조사 가능하게 하는 메인 갈바노 스캐너(9c, 9d) 및 서브 갈바노 스캐너(7c, 7d)의 각 회전각을 산출한다. 또한, 지령 생성부(21)는, 레이저 발진기(3a)에 대한 레이저 발진 트리거 플래그를 ON(「1」)으로 설정함과 아울러, 광 스위치(73)에 대한 광 스위치 제어 신호를 ON(「1」)으로 설정한다.

지령 생성부(21)는, 피가공물(11a)에 있어서 1구멍 가공으로 하는 가공 구멍에 대해서는, 레이저 광(44b)을 조사 가능하게 하는 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b) 및 서브 갈바노 스캐너(7b)의 각 회전각을 산출한다. 지령 생성부(21)는, 피가공물(11b)에 있어서 1구멍 가공으로 하는 가공 구멍에 대해서는, 레이저 광(44d)을 조사 가능하게 하는 메인 갈바노 스캐너(9c, 9d) 및 서브 갈바노 스캐너(7d)의 각 회전각을 산출한다.

지령 생성부(21)는, 레이저 발진기(3a)에 대한 레이저 발진 트리거 플래그를 ON으로 설정한다. 또한, 지령 생성부(21)는, 광 스위치(73)에 대한 광 스위치 제어 신호를 OFF(「0」)로 설정하는 것에 의해, 레이저 광(44a, 44c)을 차단하는 설정으로 한다.

이와 같이 하여, 지령 생성부(21)는, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b, 7c, 7d) 및 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b, 9c, 9d)에 대한 회전각 지령을 작성한다(스텝 S42). 지령 생성부(21)는, 작성된 회전각 지령과, 설정된 레이저 발진 트리거 플래그 및 광 스위치 제어 지령을, 가공 구멍의 데이터와의 세트로서, 메모리에 보존한다.

실시의 형태 2의 경우와 동일하게, 지령 생성부(21)는, 스텝 S33에서, XY 테이블(12)의 이동 및 위치 결정을 행한다. 갈바노 스캐너 제어부(51)는, 스텝 S34에서, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b, 7c, 7d) 및 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b, 9c, 9d)의 회전각을 제어한다.

지령 생성부(21)는, 광 스위치 제어 지령을 광 스위치 제어부(74)에 출력함과 아울러, 레이저 발진 트리거 플래그를 레이저 발진기 제어부(22)에 출력한다. 레이저 발진기 제어부(22)에는, 서브 갈바노 스캐너(7a, 7b, 7c, 7d) 및 메인 갈바노 스캐너(9a, 9b, 9c, 9d)로의 회전각 지령과 현재의 회전각이 입력된다.

광 스위치 제어부(74)는, 지령된 회전각에 현재의 회전각이 도달하기 직전에, 광 스위치(73)에 광 스위치 제어 신호를 출력한다. 레이저 발진기 제어부(22)는, 지령된 회전각에 현재의 회전각이 도달했다고 판단 혹은 추정한 경우에, 레이저 발진기(3a)에 레이저 발진 트리거 신호를 출력한다. 이와 같이 하여, 광 스위치 제어부(74)는, 광 스위치(73)의 투과 및 차단을 제어한다. 레이저 발진기 제어부(22)는, 레이저 발진기(3a)로의 레이저 발진 트리거 신호의 출력을 제어한다(스텝 S43).

광 스위치(73)는, ON으로 설정된 광 스위치 제어 신호가 입력되면 순간적으로, 레이저 광(2a)을 투과시키는 상태가 된다. 광 스위치(73)는, OFF로 설정된 광 스위치 제어 신호가 입력되면 순간적으로, 레이저 광(2a)을 차단하는 상태가 된다. 광 스위치(73)가 레이저 광(2a)을 차단하는 상태일 때, 레이저 광(2a)은, 광 스위치(73) 내의 댐퍼에 조사된다.

레이저 발진 트리거 신호가 입력되면, 레이저 발진기(3a)는, 레이저 발진 지령에 설정된 피크 파워, 펄스 폭, 펄스 수, 펄스 주파수의 레이저 펄스를, 레이저 광(2a)으로서 출력한다.

광 스위치 제어 신호가 ON일 때에 레이저 발진기(3a)로부터 레이저 광(2)이 출력되면, 가공 헤드(16a)에 레이저 광(44a, 44b)이 입력된다. 가공 헤드(16a)는, 레이저 광(44a, 44b)을 이용한 2구멍 동시 가공을 피가공물(11a)에 실시한다. 또한, 가공 헤드(16b)에는, 레이저 광(44c, 44d)이 입력된다. 가공 헤드(16b)는, 레이저 광(44c, 44d)을 이용한 2구멍 동시 가공을 피가공물(11b)에 실시한다.

레이저 가공 장치(70)는, 실시의 형태 2의 경우와 동일하게, 스텝 S36 이후의 공정을 거쳐서, 피가공물(11a, 11b)의 가공을 종료한다.

실시의 형태 4에 의하면, 레이저 가공 장치(70)는, 1개의 Fθ 렌즈(10a)를 투과한 2개의 레이저 광(44a, 44b)에 의한 2구멍 동시 가공과, 1개의 Fθ 렌즈(10b)를 투과한 2개의 레이저 광(44c, 44d)에 의한 2구멍 동시 가공을 실시 가능하게 한다. 또한, 레이저 가공 장치(70)는, 광 스위치(73)에서 레이저 광(2a)을 차단하는 것에 의해, 레이저 광(44b)에 의한 1구멍 가공과, 레이저 광(44d)에 의한 1구멍 가공을 실시 가능하게 한다. 실시의 형태 4에 있어서도, 레이저 가공 장치(70)는, 동시 다점 조사에 의한 레이저 가공에 있어서, 공간을 절약하여, 고속으로 고품질의 레이저 가공을 실현할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.

또, 광 스위치(73)는, 2개의 편광 빔 스플리터(72, 43a)의 사이의 광로 이외의 위치에 배치되어 있더라도 좋다. 광 스위치(73)는, 2개의 편광 빔 스플리터(72, 43b)의 사이의 광로에 배치되어 있더라도 좋다. 이 경우, 광 스위치(73)는, 편광 빔 스플리터(72)로부터의 레이저 광(2b)을 투과 또는 차단한다. 레이저 가공 장치(70)는, 광 스위치(73)가 레이저 광(2a, 2b)의 어느 광로에 마련되어 있더라도, 2구멍 동시 가공과 1구멍 가공을 전환할 수 있다.

광 스위치(73)는, 2개의 편광 빔 스플리터(72, 43a)의 사이의 광로와, 2개의 편광 빔 스플리터(72, 43b)의 사이의 광로의 양쪽에 배치되어 있더라도 좋다. 이 경우도, 레이저 가공 장치(70)는, 2구멍 동시 가공과 1구멍 가공을 전환할 수 있다.

실시의 형태 4에 있어서, 편광 빔 스플리터(43a, 43b)로부터 피가공물(11a, 11b)까지의 광로에 있어서의 구성은, 실시의 형태 2의 레이저 가공 장치(41)가 구비하는 구성과 동일하게 되어 있다. 레이저 가공 장치(70)의 편광 빔 스플리터(43a, 43b)로부터 피가공물(11a, 11b)까지의 광로에 있어서의 구성은, 실시의 형태 3의 레이저 가공 장치(61)가 구비하는 구성과 동일하더라도 좋다.

1, 41, 61, 70 : 레이저 가공 장치
2, 2a, 2b, 44a, 44b, 44c, 44d : 레이저 광
3a, 3b : 레이저 발진기
4a, 4b, 4c, 4d : 편광 수단
5, 45 : 벤드 미러
7a, 7b, 7c, 7d : 서브 갈바노 스캐너
8, 8a, 8b, 43a, 43b, 72 : 편광 빔 스플리터
9a, 9b, 9c, 9d : 메인 갈바노 스캐너
10, 10a, 10b : Fθ 렌즈
11, 11a, 11b : 피가공물
12 : XY 테이블
13a, 13b, 13c, 13d : 레이저 가공 구멍
14 : 레이저 파워 센서
15, 15a, 15b : 비전 센서
16, 16a, 16b, 16c : 가공 헤드
20, 50, 75 : 제어부
21 : 지령 생성부
22 : 레이저 발진기 제어부
23, 51 : 갈바노 스캐너 제어부
24, 52 : 비전 센서 제어부
25 : XY 테이블 제어부
26 : 레이저 파워 센서 제어부
30 : 가공 영역
31, 32 : 가공 구멍 위치
33 : 레이저 주사 영역
42a, 42b, 71 : 분광 조정 수단
73 : 광 스위치
74 : 광 스위치 제어부

Claims

제 1 레이저 광을 출력하는 제 1 레이저 발진 수단과,
제 2 레이저 광을 출력하는 제 2 레이저 발진 수단과,
상기 제 1 레이저 발진 수단으로부터의 상기 제 1 레이저 광을 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 서브 갈바노 스캐너와,
상기 제 2 레이저 발진 수단으로부터의 상기 제 2 레이저 광을 상기 제 1 방향과는 상이한 제 2 방향으로 편향시키는 제 2 서브 갈바노 스캐너와,
상기 제 1 서브 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 1 레이저 광과, 상기 제 2 서브 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 2 레이저 광을 혼합하는 레이저 혼합 수단과,
상기 레이저 혼합 수단으로부터의 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 편향시키는 메인 갈바노 스캐너와,
상기 메인 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 집광하는 Fθ 렌즈와,
상기 제 1 레이저 발진 수단 및 상기 제 2 레이저 발진 수단을 개별적으로 제어하는 레이저 발진 제어 수단
을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
피가공물이 탑재되는 테이블에 탑재되고, 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광의 파워를 계측하는 레이저 파워 계측 수단을 갖고,
상기 레이저 발진 제어 수단은, 상기 제 1 레이저 발진 수단 및 상기 제 2 레이저 발진 수단을 제어하기 위한 레이저 발진 지령을, 상기 레이저 파워 계측 수단에서의 계측 결과에 따라서 보정하는
것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저 발진 제어 수단은, 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 조사시켜 피가공물에 형성된 레이저 가공 구멍에 대한 계측을 행하는 가공 구멍 계측 수단을 갖고,
상기 레이저 발진 제어 수단은, 상기 제 1 레이저 발진 수단 및 상기 제 2 레이저 발진 수단을 제어하기 위한 레이저 발진 지령을, 상기 가공 구멍 계측 수단에서의 계측 결과에 따라서 보정하는
것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 1 레이저 광을 출력하는 제 1 레이저 발진 수단과,
제 2 레이저 광을 출력하는 제 2 레이저 발진 수단과,
상기 제 1 레이저 광을 2개의 광로에 분기시키는 제 1 분광 수단과,
상기 제 2 레이저 광을 2개의 광로에 분기시키는 제 2 분광 수단과,
제 1 가공 헤드 및 제 2 가공 헤드와,
상기 제 1 레이저 발진 수단 및 상기 제 2 레이저 발진 수단을 개별적으로 제어하는 레이저 발진 제어 수단
을 갖고,
상기 제 1 가공 헤드 및 상기 제 2 가공 헤드는,
상기 제 1 분광 수단으로부터의 상기 제 1 레이저 광을 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 서브 갈바노 스캐너와,
상기 제 2 분광 수단으로부터의 상기 제 2 레이저 광을 상기 제 1 방향과는 상이한 제 2 방향으로 편향시키는 제 2 서브 갈바노 스캐너와,
상기 제 1 서브 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 1 레이저 광과, 상기 제 2 서브 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 2 레이저 광을 혼합하는 레이저 혼합 수단과,
상기 레이저 혼합 수단으로부터의 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 편향시키는 메인 갈바노 스캐너와,
상기 메인 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 집광하는 Fθ 렌즈
를 포함하는
것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 분광 수단에서의 분광 비율을 조정하는 제 1 분광 조정 수단과,
상기 제 2 분광 수단에서의 분광 비율을 조정하는 제 2 분광 조정 수단
을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 가공 헤드로부터의 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광과, 상기 제 2 가공 헤드로부터의 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광의 파워를 계측하는 레이저 파워 계측 수단을 갖고,
상기 레이저 발진 제어 수단은, 상기 제 1 레이저 발진 수단 및 상기 제 2 레이저 발진 수단을 제어하기 위한 레이저 발진 지령을, 상기 레이저 파워 계측 수단에서의 계측 결과에 따라서 보정하는
것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 레이저 발진 제어 수단은, 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 조사시켜 제 1 피가공물에 형성된 레이저 가공 구멍과, 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 조사시켜 제 2 피가공물에 형성된 레이저 가공 구멍에 대한 계측을 행하는 가공 구멍 계측 수단을 갖고,
상기 레이저 발진 제어 수단은, 상기 제 1 레이저 발진 수단 및 상기 제 2 레이저 발진 수단을 제어하기 위한 레이저 발진 지령을, 상기 가공 구멍 계측 수단에서의 계측 결과에 따라서 보정하는
것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 가공 헤드에 구비된 상기 레이저 혼합 수단은, 상기 제 1 분광 수단을 투과한 상기 제 1 레이저 광을 반사시키고, 또한 상기 제 2 분광 수단에서 반사된 상기 제 2 레이저 광을 투과시키고,
상기 제 2 가공 헤드에 구비된 상기 레이저 혼합 수단은, 상기 제 1 분광 수단에서 반사된 상기 제 1 레이저 광을 투과시키고, 상기 제 2 분광 수단을 투과한 상기 제 2 레이저 광을 반사시키는
것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
레이저 광을 출력하는 레이저 발진 수단과,
상기 레이저 광을 제 1 레이저 광과 제 2 레이저 광으로 분기시키는 제 1 분광 수단과,
상기 제 1 분광 수단으로부터의 상기 제 1 레이저 광의 투과 및 차단을 전환하는 광 스위치와,
상기 광 스위치로부터의 상기 제 1 레이저 광을 2개의 광로에 분기시키는 제 2 분광 수단과,
상기 제 1 분광 수단으로부터의 상기 제 2 레이저 광을 2개의 광로에 분기시키는 제 3 분광 수단과,
제 1 가공 헤드 및 제 2 가공 헤드와,
상기 레이저 발진 수단을 제어하는 레이저 발진 제어 수단과,
상기 광 스위치에 있어서의 상기 레이저 광의 투과 및 차단을 제어하는 광 스위치 제어 수단
을 갖고,
상기 제 1 가공 헤드 및 상기 제 2 가공 헤드는,
상기 제 2 분광 수단으로부터의 상기 제 1 레이저 광을 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 서브 갈바노 스캐너와,
상기 제 3 분광 수단으로부터의 상기 제 2 레이저 광을 상기 제 1 방향과는 상이한 제 2 방향으로 편향시키는 제 2 서브 갈바노 스캐너와,
상기 제 1 서브 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 1 레이저 광과, 상기 제 2 서브 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 2 레이저 광을 혼합하는 레이저 혼합 수단과,
상기 레이저 혼합 수단으로부터의 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 편향시키는 메인 갈바노 스캐너와,
상기 메인 갈바노 스캐너로부터의 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 집광하는 Fθ 렌즈
를 포함하는
것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.