KR20190092254A - Laser control apparatus - Google Patents

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KR20190092254A
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켄타 타나카
조이치 카와무라
마사후미 요로즈
야스히로 오카다
야스히사 타사카
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

A laser control apparatus capable of suppressing a deviation in pulse energy is provided. The laser control apparatus obtains a measured value by calculating build-up time, which is elapsed time from a start of excitation of a laser oscillator outputting a pulse laser beam to operation of a laser pulse. Based on the measured value of the build-up time, a command value of a pulse width of the laser pulse outputted from the laser oscillator is calculated. The laser oscillator is controlled for the pulse width of the laser pulse outputted at the present time to be the calculated command value.

Description

레이저제어장치{Laser control apparatus}Laser control apparatus

본 출원은 2018년 1월 30일에 출원된 일본 특허출원 제2018-013218호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.This application claims the priority based on Japanese Patent Application No. 2018-013218 for which it applied on January 30, 2018. The entire contents of that application are incorporated herein by reference.

본 발명은, 레이저제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser control apparatus.

프린트배선판의 펀칭가공 등에, 펄스레이저광을 이용한 가공기술이 이용된다. 특허문헌 1에, 원하는 펄스폭을 갖는 펄스레이저광을 출력하는 것이 가능한 레이저가공장치가 개시되어 있다. 이 레이저가공장치에서는, 레이저공진기에 펄스레이저광을 출력시키는 펄스제어전원을 온으로 한 후, 레이저공진기로부터 실제로 출력된 펄스레이저광의 출력타이밍 및 펄스폭지령에 근거하여, 펄스제어전원을 오프로 한다. 펄스제어전원을 온으로 하고 나서 실제로 펄스레이저광이 출력될 때까지의 시간에 편차가 있어도, 펄스폭을 지령된 값으로 유지할 수 있다.For punching processing of printed wiring boards, a processing technique using pulsed laser light is used. Patent Document 1 discloses a laser processing apparatus capable of outputting pulsed laser light having a desired pulse width. In this laser processing apparatus, after turning on the pulse control power supply for outputting the pulsed laser light to the laser resonator, the pulse control power supply is turned off based on the output timing and pulse width command of the pulsed laser light actually output from the laser resonator. . Even if there is a deviation in the time from turning on the pulse control power supply until the pulse laser light is actually output, the pulse width can be maintained at the commanded value.

특허문헌 1: 국제 공개공보 제2014/010046호Patent Document 1: International Publication No. 2014/010046

펄스레이저빔을 이용하여 가공을 행할 때에는, 1펄스당 에너지(펄스에너지)를 일정하게 하는 것이 중요하다. 본원의 발명자들의 평가실험에 의하면, 펄스폭을 지령된 값으로 유지해도, 펄스에너지의 편차를 억제하는 효과가 충분하지 않은 경우가 있는 것이 판명되었다.When processing using a pulsed laser beam, it is important to make the energy (pulse energy) constant per pulse. According to the evaluation experiments of the inventors of the present application, even if the pulse width is kept at the commanded value, it is found that the effect of suppressing the variation of the pulse energy may not be sufficient.

본 발명의 목적은, 펄스에너지의 편차를 억제하는 것이 가능한 레이저제어장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a laser control device capable of suppressing variations in pulse energy.

본 발명의 일 관점에 의하면,According to one aspect of the present invention,

펄스레이저빔을 출력하는 레이저발진기의 여기개시부터 레이저펄스의 기동까지의 경과시간인 빌드업시간을 구하여 측정값으로 하고,The build-up time, which is the elapsed time from the start of the excitation of the laser oscillator that outputs the pulsed laser beam to the start of the laser pulse, is obtained and measured as

상기 빌드업시간의 측정값에 근거하여, 상기 레이저발진기로부터 출력되고 있는 레이저펄스의 펄스폭의 지령값을 산출하며,Based on the measured value of the buildup time, a command value of the pulse width of the laser pulse output from the laser oscillator is calculated,

현시점에서 출력되고 있는 레이저펄스의 펄스폭이 산출된 지령값이 되도록 상기 레이저발진기를 제어하는 레이저제어장치가 제공된다.A laser controller for controlling the laser oscillator is provided so that the pulse width of the laser pulse output at the present time becomes a calculated command value.

빌드업시간의 측정값에 근거하여, 레이저발진기로부터 출력되고 있는 레이저펄스의 펄스폭의 지령값을 변화시킴으로써, 펄스폭을 일정하게 한 경우와 비교하여 펄스에너지의 편차를 줄일 수 있다.By changing the pulse width command value of the laser pulse output from the laser oscillator based on the measured value of the buildup time, the variation in pulse energy can be reduced as compared with the case where the pulse width is made constant.

도 1은, 실시예에 의한 레이저제어장치를 탑재한 레이저가공장치의 개략도이다.
도 2는, 실시예에 의한 레이저제어장치로부터 레이저발진기에 송신되는 발진지령신호(S0), 및 광검출기로부터 레이저제어장치에 부여되는 검출신호(S1)의 파형을 나타내는 그래프이다.
도 3에 있어서 (a)는, 펄스폭이 일정한 조건하에 있어서의 방전전압과 펄스에너지와의 관계를 나타내는 그래프이고, (b)는, 방전전압과 빌드업시간과의 관계를 나타내는 그래프이며, (c)는, 펄스폭이 일정한 조건하에 있어서의 빌드업시간과 펄스에너지와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4에 있어서 (a)는, 실시예에 의한 레이저제어장치의 블록도의 일례이고, (b)는, 실시예에 의한 레이저제어장치의 기억부에 기억되어 있는 빌드업시간의 측정값과 펄스폭의 지령값과의 대응관계를 그래프로 나타내는 도이다.
도 5는, 실시예에 의한 레이저제어장치가 실행하는 처리의 플로차트이다.
도 6은, 스텝 SA4(도 5)의 처리를 나타내는 플로차트이다.
도 7에 있어서 (a)는, 빌드업시간에 관계없이 펄스폭을 일정하게 한 경우의 빌드업시간의 측정값과 펄스에너지의 측정값과의 관계를 나타내는 그래프이고, (b)는, 실시예에 의한 레이저제어장치를 이용한 경우의 빌드업시간의 측정값과 펄스에너지의 측정값과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8에 있어서 (a)는, 다른 실시예에 의한 레이저제어장치의 블록도이고, (b)는, 평균출력의 측정값과 방전전압의 지령값과의 대응관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 도 8의 (a)에 나타낸 실시예에 의한 레이저제어장치가 방전전압을 제어하는 처리의 플로차트이다.
도 10은, 도 8의 (a)에 나타낸 실시예에 의한 스텝 SA4(도 5)의 플로차트이다.
도 11은, 빌드업시간의 기준값을 불변으로 한 경우에 있어서의 방전전압의 지령값, 레이저발진기(20)의 평균출력의 측정값, 빌드업시간의 측정값, 및 펄스폭의 지령값의 시간변화의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 12는, 도 8의 (a)에 나타낸 실시예에 의한 레이저제어장치를 이용한 경우에 있어서의 방전전압의 지령값, 레이저발진기의 평균출력의 측정값, 빌드업시간의 측정값, 및 펄스폭의 지령값의 시간변화의 일례를 나타내는 그래프이다.
1 is a schematic diagram of a laser processing apparatus equipped with a laser control apparatus according to an embodiment.
2 is a graph showing waveforms of the oscillation command signal S0 transmitted from the laser control device to the laser oscillator according to the embodiment, and the detection signal S1 applied from the photodetector to the laser control device.
In Fig. 3, (a) is a graph showing the relationship between the discharge voltage and the pulse energy under the condition that the pulse width is constant, (b) is a graph showing the relationship between the discharge voltage and the buildup time, ( c) is a graph showing the relationship between the buildup time and the pulse energy under the condition that the pulse width is constant.
In FIG. 4, (a) is an example of the block diagram of the laser control apparatus which concerns on an Example, (b) is the measured value and pulse of the buildup time memorize | stored in the memory | storage part of the laser control apparatus which concerns on an Example. It is a figure which shows the correspondence relationship of the width | variety command value with a graph.
5 is a flowchart of processing executed by the laser control apparatus according to the embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing the process of step SA4 (FIG. 5).
In FIG. 7, (a) is a graph which shows the relationship between the measured value of a buildup time, and the measured value of a pulse energy when a pulse width is made constant regardless of a buildup time, (b) is an Example Is a graph showing the relationship between the measured value of the build-up time and the measured value of the pulse energy when a laser control device is used.
In FIG. 8, (a) is a block diagram of the laser control apparatus which concerns on another Example, (b) is a graph which shows the correspondence relationship between the measured value of average output, and the command value of discharge voltage.
FIG. 9 is a flowchart of a process in which the laser controller according to the embodiment shown in FIG. 8A controls the discharge voltage.
FIG. 10 is a flowchart of step SA4 (FIG. 5) according to the embodiment shown in FIG. 8A.
11 shows the time of the command value of the discharge voltage, the measured value of the average output of the laser oscillator 20, the measured value of the buildup time, and the command value of the pulse width when the reference value of the buildup time is invariant. It is a graph showing an example of change.
Fig. 12 shows the command value of the discharge voltage, the measured value of the average output of the laser oscillator, the measured value of the buildup time, and the pulse width when the laser control apparatus according to the embodiment shown in Fig. 8A is used. This is a graph showing an example of the time change of the command value.

도 1~도 7을 참조하여, 실시예에 의한 레이저제어장치에 대하여 설명한다.With reference to FIGS. 1-7, the laser control apparatus by an Example is demonstrated.

도 1은, 실시예에 의한 레이저제어장치(30)를 탑재한 레이저가공장치의 개략도이다. 레이저발진기(20)가, 레이저제어장치(30)로부터 발진지령신호(S0)를 받아 펄스레이저빔을 출력한다. 레이저발진기(20)로서, 다양한 펄스레이저발진기, 예를 들면 펄스발진하는 탄산가스레이저발진기 등을 이용할 수 있다. 레이저발진기(20)는, 광공진기, 방전전극, 방전전극구동회로 등을 포함한다.1 is a schematic diagram of a laser processing apparatus equipped with the laser control apparatus 30 according to the embodiment. The laser oscillator 20 receives the oscillation command signal SO from the laser control device 30 and outputs a pulsed laser beam. As the laser oscillator 20, various pulsed laser oscillators, for example, a pulsed carbon dioxide laser oscillator, can be used. The laser oscillator 20 includes an optical resonator, a discharge electrode, a discharge electrode driving circuit, and the like.

레이저발진기(20)로부터 출력된 펄스레이저빔이, 제1 광학계(21)를 통과하고, 벤딩미러(22)에서 반사되며, 제2 광학계(23)를 통과하여, 스테이지(24)에 유지된 가공대상물(25)에 입사한다. 가공대상물(25)은, 예를 들면 프린트배선기판이며, 펄스레이저빔에 의하여 펀칭가공이 행해진다.The processing of the pulsed laser beam output from the laser oscillator 20 passes through the first optical system 21, is reflected by the bending mirror 22, passes through the second optical system 23, and is held by the stage 24. It enters into the object 25. The object to be processed 25 is, for example, a printed wiring board, and is punched out by a pulsed laser beam.

벤딩미러(22)에 입사한 펄스레이저빔의 일부는 벤딩미러(22)를 투과하여 광검출기(26)에 입사한다. 광검출기(26)는, 입사한 레이저펄스를 검출하고, 레이저펄스의 광강도에 따른 전기신호인 검출신호(S1)를 출력한다. 광검출기(26)로서, 펄스파형의 변화에 추종하는 것이 가능한 응답속도를 갖는 적외선센서, 예를 들면 텔루르화 카드뮴수은센서(MCT센서) 등을 이용할 수 있다. 다만, 광검출기(26)는, 레이저발진기(20)의 레이저사출구의 바로 뒤에 배치해도 된다.A part of the pulsed laser beam incident on the bending mirror 22 passes through the bending mirror 22 and enters the photodetector 26. The photodetector 26 detects the incident laser pulse and outputs a detection signal S1 which is an electric signal corresponding to the light intensity of the laser pulse. As the photodetector 26, an infrared sensor having a response speed capable of following the change in the pulse waveform, for example, a cadmium mercury telluride sensor (MCT sensor) or the like can be used. However, the photodetector 26 may be disposed immediately after the laser injection port of the laser oscillator 20.

제1 광학계(21)는, 빔익스팬더, 비구면렌즈, 애퍼처 등을 포함한다. 빔익스팬더는, 레이저빔의 빔직경 및 확산각을 변화시킨다. 비구면렌즈는, 빔프로파일을 가우시안형상으로부터 톱플랫형상으로 변화시킨다. 애퍼처는, 빔단면형상을 성형한다.The first optical system 21 includes a beam expander, an aspherical lens, an aperture, and the like. The beam expander changes the beam diameter and the diffusion angle of the laser beam. The aspherical lens changes the beam profile from the Gaussian shape to the top flat shape. The aperture forms a beam cross-sectional shape.

제2 광학계(23)는, 빔주사기, fθ렌즈 등을 포함한다. 빔주사기는, 예를 들면 한 쌍의 갈바노미러를 포함하고, 레이저제어장치(30)로부터의 지령에 의하여 레이저빔을 2차원방향으로 주사한다. fθ렌즈는, 빔주사기로 주사된 레이저빔을 가공대상물(25)의 표면에 집광한다. 다만, 애퍼처의 위치를 가공대상물(25)의 표면에 축소투영하는 구성으로 해도 된다.The second optical system 23 includes a beam scanner, an fθ lens, and the like. The beam scanner includes, for example, a pair of galvano mirrors, and scans the laser beam in a two-dimensional direction by an instruction from the laser controller 30. The f? lens focuses the laser beam scanned by the beam scanner on the surface of the object to be processed 25. However, the position of the aperture may be reduced in size on the surface of the object to be processed 25.

스테이지(24)는, 예를 들면 수평인 유지면에 가공대상물(25)을 유지하여, 가공대상물(25)을 수평면 내의 2방향으로 이동시킬 수 있다. 레이저제어장치(30)가, 스테이지(24)의 이동을 제어한다. 스테이지(24)에는, 예를 들면 XY스테이지가 이용된다.The stage 24 can hold the object to be processed 25 on a horizontal holding surface, for example, and can move the object to be processed in two directions in the horizontal plane. The laser controller 30 controls the movement of the stage 24. For example, an XY stage is used for the stage 24.

레이저제어장치(30)는, 광검출기(26)에 의한 레이저펄스의 검출신호(S1)에 근거하여, 레이저발진기(20)로부터 출력되는 펄스레이저빔의 펄스폭을, 펄스에너지가 일정해지도록, 레이저펄스마다 조정한다.The laser controller 30 sets the pulse width of the pulsed laser beam output from the laser oscillator 20 to be constant based on the detection signal S1 of the laser pulse by the photodetector 26, Adjust for each laser pulse.

도 2는, 레이저제어장치(30)(도 1)로부터 레이저발진기(20)(도 1)에 송신되는 발진지령신호(S0), 및 광검출기(26)(도 1)로부터 레이저제어장치(30)(도 1)에 부여되는 검출신호(S1)의 파형을 나타내는 그래프이다.2 shows the oscillation command signal S0 transmitted from the laser controller 30 (FIG. 1) to the laser oscillator 20 (FIG. 1), and the laser controller 30 from the photodetector 26 (FIG. 1). Fig. 1 is a graph showing the waveform of the detection signal S1 applied to (Fig. 1).

시각 t0에 있어서 발진지령신호(S0)가 기동(또는 발생)하면, 레이저발진기(20)는, 방전전극에 대한 고주파전력의 공급을 개시한다. 방전전극에 대한 고주파전력의 공급을 개시함으로써, 레이저발진기(20)의 레이저매질의 여기가 개시된다. 즉, 발진지령신호(S0)의 기동이, 레이저발진기(20)의 발진개시지령에 상당하고, 발진지령신호(S0)의 기동시점이, 레이저발진기(20)의 여기개시의 시점에 상당한다.When the oscillation command signal S0 is activated (or generated) at time t0, the laser oscillator 20 starts supplying high frequency power to the discharge electrode. By starting the supply of high frequency power to the discharge electrode, excitation of the laser medium of the laser oscillator 20 is started. That is, the start of the oscillation command signal S0 corresponds to the oscillation start command of the laser oscillator 20, and the start point of the oscillation command signal S0 corresponds to the start point of excitation of the laser oscillator 20.

여기개시의 시각 t0으로부터 지연되어, 시각 t1에 있어서 레이저펄스가 기동한다. 레이저펄스의 기동에 대응하여, 검출신호(S1)도 기동한다. 여기개시의 시각 t0부터 레이저펄스의 기동의 시각 t1까지의 경과시간을 빌드업시간(BU)이라고 하는 것으로 한다. 레이저펄스의 기동 시에, 게인스위칭에 의한 매우 짧은 시간의 피크파형이 나타나고, 그 후 대략 일정한 광강도가 유지된다. 대략 일정한 광강도가 유지되는 부분을, 펄스파형의 메인부라고 하는 것으로 한다.Delayed from time t0 at the start of excitation, the laser pulse is started at time t1. In response to the start of the laser pulse, the detection signal S1 is also started. The elapsed time from the time t0 at the start of the excitation to the time t1 at the start of the laser pulse is assumed to be the buildup time BU. At the start of the laser pulse, a very short time peak waveform by gain switching appears, and then a substantially constant light intensity is maintained. The portion where the substantially constant light intensity is maintained is called a main portion of the pulse waveform.

시각 t2에 있어서 발진지령신호(S0)가 종료되면, 레이저발진기(20)는, 방전전극에 대한 고주파전력의 공급을 정지한다. 방전전극에 대한 고주파전력의 공급을 정지하면, 레이저발진기(20)의 레이저매질의 여기가 행해지지 않게 된다. 즉, 발진지령신호(S0)의 종료가, 레이저발진기(20)의 여기정지의 지령을 의미한다. 레이저발진기(20)의 여기가 정지되면, 레이저발진기(20)로부터 출력되는 레이저펄스의 강도가 급격하게 저하된다.When the oscillation command signal SO is finished at time t2, the laser oscillator 20 stops supplying the high frequency power to the discharge electrode. When the supply of the high frequency power to the discharge electrode is stopped, excitation of the laser medium of the laser oscillator 20 is not performed. That is, the end of the oscillation command signal S0 means the command of the excitation stop of the laser oscillator 20. When the excitation of the laser oscillator 20 is stopped, the intensity of the laser pulse output from the laser oscillator 20 drops rapidly.

검출신호(S1)의 하나의 펄스파형을 시간으로 적분한 값은, 1펄스당 에너지(펄스에너지)에 의하여 결정된다. 본 명세서에 있어서, 펄스에너지에 의하여 결정되는 이 적분값을, "펄스에너지 의존물리량"이라고 하는 것으로 한다.The value obtained by integrating one pulse waveform of the detection signal S1 with time is determined by the energy per pulse (pulse energy). In this specification, this integral value determined by pulse energy shall be called "pulse energy dependent physical quantity".

게인스위칭에 의한 매우 짧은 시간의 피크파형의 시간폭은, 전체의 펄스폭에 비하여 충분히 짧기 때문에, 펄스파형으로부터 게인스위칭에 의한 매우 짧은 시간의 피크파형을 제외한 부분의 적분값을, 펄스에너지 의존물리량으로서 채용해도 된다. 또, 여기정지 후의 테일부분의 시간폭도, 레이저펄스의 펄스폭에 비하여 충분히 짧고, 또한 테일부분의 광강도는, 시간의 경과와 함께 급격하게 저하되기 때문에, 테일부분을 제외한 펄스파형의 적분값을 펄스에너지 의존물리량으로서 채용해도 된다. 이와 같이, 펄스파형의 메인부의 적분값을 펄스에너지 의존물리량으로서 채용해도 된다.Since the time width of a very short time peak waveform by gain switching is sufficiently short compared with the entire pulse width, the integral value of the pulse waveform from the gain waveform except the very short time peak waveform by the gain switching is obtained. It may be employed as. Also, since the time width of the tail portion after the excitation stop is sufficiently short compared to the pulse width of the laser pulse, and the light intensity of the tail portion decreases rapidly with time, the integral value of the pulse waveform excluding the tail portion is reduced. You may employ | adopt as a pulse energy dependent physical quantity. In this manner, the integral value of the main portion of the pulse waveform may be employed as the pulse energy dependent physical quantity.

도 3의 (a)는, 펄스폭이 일정한 조건하에 있어서의 레이저발진기(20)의 방전전압과 펄스에너지와의 관계를 나타내는 그래프이다. 방전전압이 높아지면 레이저발진기(20)에 투입되는 고주파전력이 커진다. 방전전압이 높아지고, 투입되는 고주파전력이 커지면, 레이저매질이 보다 강하게 여기된다. 그 결과, 펄스에너지가 높아진다. 이로 인하여, 방전전압, 고주파전력 등은, 여기강도라고 할 수 있다.FIG. 3A is a graph showing the relationship between the discharge voltage and the pulse energy of the laser oscillator 20 under the condition that the pulse width is constant. As the discharge voltage increases, the high frequency power input to the laser oscillator 20 increases. When the discharge voltage is high and the high frequency power input is large, the laser medium is more strongly excited. As a result, the pulse energy is increased. For this reason, discharge voltage, high frequency electric power, etc. can be called excitation intensity.

도 3의 (b)는, 방전전압과 빌드업시간과의 관계를 나타내는 그래프이다. 방전전압이 높아지면, 레이저매질의 여기상태가 보다 빨리 발진임계값까지 도달하기 때문에, 빌드업시간이 짧아진다.3B is a graph showing the relationship between the discharge voltage and the buildup time. The higher the discharge voltage, the shorter the build-up time since the excited state of the laser medium reaches the oscillation threshold faster.

도 3의 (c)는, 펄스폭이 일정한 조건하에 있어서의 빌드업시간과 펄스에너지와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 3의 (a)에 나타낸 방전전압과 펄스에너지와의 관계, 및 도 3의 (b)에 나타낸 방전전압과 빌드업시간과의 관계로부터, 빌드업시간이 길어짐에 따라, 펄스에너지가 저하되는 것을 알 수 있다. 반대로, 빌드업시간이 짧아지면, 펄스에너지가 커진다.FIG. 3C is a graph showing the relationship between the buildup time and the pulse energy under the condition where the pulse width is constant. From the relationship between the discharge voltage and the pulse energy shown in Fig. 3A and the relationship between the discharge voltage and the build up time shown in Fig. 3B, the pulse energy decreases as the build up time becomes longer. It can be seen that. On the contrary, when the buildup time is shortened, the pulse energy is increased.

도 3의 (a)~(c)에서는, 일례로서, 빌드업시간이 방전전압에 의하여 변화하는 예를 나타냈지만, 빌드업시간을 변화시키는 인자는 방전전압뿐만은 아니다. 그 외의 인자에 의해서도 빌드업시간이 변화하지만, 펄스폭이 일정한 조건하에서는, 통상, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 빌드업시간이 길어짐에 따라 펄스에너지가 저하되는 경향을 나타낸다.In Figs. 3A to 3C, as an example, an example in which the buildup time changes with the discharge voltage is shown. However, not only the discharge voltage is a factor that changes the buildup time. Although the buildup time changes depending on other factors, under conditions where the pulse width is constant, as shown in FIG. 3C, the pulse energy tends to decrease as the buildup time becomes longer.

도 4의 (a)는, 실시예에 의한 레이저제어장치(30)의 블록도의 일례이다. 레이저제어장치(30)는, 레이저펄스검출부(31), 신호송신부(32), 펄스폭조정부(33), 및 기억부(34)를 포함한다.FIG. 4A is an example of a block diagram of the laser control device 30 according to the embodiment. The laser control device 30 includes a laser pulse detector 31, a signal transmitter 32, a pulse width adjuster 33, and a storage 34.

레이저펄스검출부(31)는, 광검출기(26)로부터의 검출신호(S1)를 받아, 레이저펄스의 기동시각을 검출한다. 신호송신부(32)는, 레이저발진기(20)에 발진지령신호(S0)를 송신한다.The laser pulse detector 31 receives the detection signal S1 from the photodetector 26 and detects the start time of the laser pulse. The signal transmitter 32 transmits the oscillation command signal SO to the laser oscillator 20.

기억부(34)에, 빌드업시간의 측정값과 펄스폭의 지령값과의 대응관계가 기억되어 있다.In the storage unit 34, the correspondence relationship between the measured value of the buildup time and the command value of the pulse width is stored.

도 4의 (b)는, 기억부(34)에 기억되어 있는 빌드업시간의 측정값과 펄스폭의 지령값과의 대응관계를 그래프로 나타내는 도이다. 빌드업시간의 측정값이 기준값(BUref)일 때, 펄스폭의 지령값이 기준값(PWref)에 대응되어 있다. 빌드업시간의 측정값이 기준값(BUref)보다 길어짐에 따라, 펄스폭의 지령값이 기준값(PWref)보다 길어지고, 빌드업시간의 측정값이 기준값(BUref)보다 짧아짐에 따라, 펄스폭(PW)의 지령값이 기준값(PWref)보다 짧아지도록, 양자의 대응관계가 정의되어 있다.FIG. 4B is a graph showing the correspondence relationship between the measured value of the buildup time stored in the storage unit 34 and the command value of the pulse width. When the measured value of the buildup time is the reference value BU ref , the command value of the pulse width corresponds to the reference value PW ref . As the measured value of the buildup time is longer than the reference value BU ref , the pulse as the command value of the pulse width is longer than the reference value PW ref , and the measured value of the buildup time is shorter than the reference value BU ref . The correspondence relationship between the two is defined such that the command value of the width PW is shorter than the reference value PW ref .

펄스폭조정부(33)(도 4의 (a))는, 신호송신부(32)로부터 발진지령신호(S0)의 기동시점(도 2의 t0)을 나타내는 정보를 취득하고, 레이저펄스검출부(31)로부터 레이저펄스의 기동시점(도 2의 t1)을 나타내는 정보를 취득한다. 펄스폭조정부(33)는, 취득한 이들의 정보로부터 빌드업시간(도 2)을 구하고, 빌드업시간의 측정값으로 한다. 또한, 빌드업시간의 측정값, 및 기억부(34)에 기억되어 있는 대응관계에 근거하여, 레이저펄스의 펄스폭의 지령값을 산출한다.The pulse width adjusting unit 33 (FIG. 4A) acquires information indicating the starting point of the oscillation command signal S0 (t0 in FIG. 2) from the signal transmitting unit 32, and the laser pulse detecting unit 31 Information indicating the start point of the laser pulse (t1 in FIG. 2) is obtained from the data. The pulse width adjusting unit 33 obtains the buildup time (FIG. 2) from the acquired information, and sets it as a measured value of the buildup time. Further, the command value of the pulse width of the laser pulse is calculated based on the measured value of the buildup time and the correspondence relationship stored in the storage unit 34.

신호송신부(32)는, 펄스폭조정부(33)에서 산출된 펄스폭의 지령값을 취득한다. 또한, 신호송신부(32)는, 현재 출력되고 있는 레이저펄스의 펄스폭이, 펄스폭의 지령값에 일치하도록, 레이저발진기(20)에 송신하고 있는 발진지령신호(S0)(도 2)를 종료한다. 이로써, 레이저발진기(20)로부터 출력되고 있는 레이저펄스의 펄스폭이 지령값에 대략 일치한다.The signal transmitter 32 acquires the command value of the pulse width calculated by the pulse width adjuster 33. The signal transmitter 32 ends the oscillation command signal S0 (FIG. 2) transmitted to the laser oscillator 20 so that the pulse width of the laser pulse currently output corresponds to the pulse width command value. do. As a result, the pulse width of the laser pulse output from the laser oscillator 20 substantially coincides with the command value.

도 5는, 실시예에 의한 레이저제어장치(30)(도 4의 (a))가 실행하는 처리의 플로차트이다.5 is a flowchart of processing executed by the laser control device 30 (FIG. 4A) according to the embodiment.

신호송신부(32)가 레이저발진기(20)에 대하여, 발진개시지령을 송신한다(스텝 SA1). 구체적으로는, 발진지령신호(S0)(도 2)를 기동한다. 이로써, 레이저발진기(20)로부터 출력되는 레이저펄스가 기동된다. 레이저펄스검출부(31)(도 4)가 검출신호(S1)(도 2)를 취득하고, 레이저펄스의 기동을 검출한다(스텝 SA2).The signal transmitter 32 transmits an oscillation start command to the laser oscillator 20 (step SA1). Specifically, the oscillation command signal S0 (Fig. 2) is started. As a result, the laser pulse output from the laser oscillator 20 is activated. The laser pulse detection unit 31 (FIG. 4) acquires the detection signal S1 (FIG. 2), and detects the start of the laser pulse (step SA2).

레이저펄스의 기동이 검출되면, 펄스폭조정부(33)가, 빌드업시간의 측정값을 산출한다(스텝 SA3). 또한, 펄스폭조정부(33)는, 빌드업시간의 측정값에 근거하여, 기억부(34)에 기억되어 있는 대응관계를 참조하여 펄스폭의 지령값을 산출한다(스텝 SA4). 그 후, 신호송신부(32)가, 현시점의 레이저펄스의 펄스폭이 지령값에 일치하도록, 레이저발진기(20)에 대하여 발진정지지령을 송신한다(스텝 SA5). 구체적으로는, 발진지령신호(S0)(도 2)를 종료한다.When the start of the laser pulse is detected, the pulse width adjusting unit 33 calculates the measured value of the buildup time (step SA3). In addition, the pulse width adjusting unit 33 calculates the command value of the pulse width by referring to the corresponding relationship stored in the storage unit 34 based on the measured value of the build-up time (step SA4). Thereafter, the signal transmitter 32 transmits the oscillation stop command to the laser oscillator 20 so that the pulse width of the laser pulse at the present time matches the command value (step SA5). Specifically, the oscillation command signal SO (figure 2) ends.

스텝 SA1부터 스텝 SA5까지의 처리를, 레이저가공이 종료될 때까지 반복한다(스텝 SA6).The processing from step SA1 to step SA5 is repeated until the laser processing is completed (step SA6).

도 6은, 스텝 SA4(도 5)의 처리를 나타내는 플로차트이다. 먼저, 펄스폭조정부(33)가, 빌드업시간의 측정값을 기준값(BUref)(도 4의 (b))과 비교한다(스텝 SA41). 또한, 펄스폭조정부(33)는, 비교결과, 및 기억부(34)에 기억되어 있는 대응관계에 근거하여, 펄스폭의 지령값을 산출한다(스텝 SA42).FIG. 6 is a flowchart showing the process of step SA4 (FIG. 5). First, the pulse width adjusting unit 33 compares the measured value of the buildup time with the reference value BU ref (FIG. 4B) (step SA41). In addition, the pulse width adjusting unit 33 calculates a command value of the pulse width based on the comparison result and the correspondence stored in the storage unit 34 (step SA42).

다음으로, 상기 실시예에 의한 레이저제어장치(30)로 레이저가공장치를 제어함으로써 얻어지는 우수한 효과에 대하여 설명한다.Next, the excellent effect obtained by controlling a factory value by the laser control apparatus 30 by the said Example is demonstrated.

탄산가스레이저발진기 등의 펄스레이저발진기에 있어서는, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 펄스폭이 일정해도, 빌드업시간이 길어짐에 따라 펄스에너지가 저하되는 경향을 나타낸다. 실시예에 있어서는, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 빌드업시간의 측정값이 길어짐에 따라, 현재 출력되고 있는 레이저펄스의 펄스폭의 지령값을 길게 함으로써, 펄스에너지의 저하를 보상하고 있다. 이로 인하여, 펄스폭이 일정해지도록 제어하는 경우에 비하여, 펄스에너지의 편차를 줄일 수 있다.In a pulsed laser oscillator such as a carbon dioxide laser oscillator, as shown in Fig. 3C, even if the pulse width is constant, the pulse energy tends to decrease as the buildup time becomes longer. In the embodiment, as shown in (b) of FIG. 4, as the measured value of the build-up time becomes longer, the decrease in pulse energy is compensated by increasing the command value of the pulse width of the laser pulse currently being output. have. For this reason, the variation of pulse energy can be reduced compared with the case where it controls so that a pulse width may become constant.

다음으로, 도 7의 (a) 및 (b)를 참조하여, 상기 실시예에 의한 레이저제어장치(30)를 이용함으로써 얻어지는 효과를 평가실험에 의하여 확인한 결과에 대하여 설명한다.Next, with reference to FIGS. 7A and 7B, the results obtained by evaluation experiments of the effects obtained by using the laser control device 30 according to the embodiment will be described.

도 7의 (a)는, 빌드업시간에 관계없이 펄스폭을 일정하게 한 경우의 빌드업시간의 측정값과 펄스에너지의 측정값과의 관계를 나타내는 그래프이다. 가로축은 빌드업시간을 임의단위로 나타내고, 세로축은 펄스에너지를 임의단위로 나타낸다. 하나의 레이저펄스에 관한 측정값을 하나의 동그라미기호로 나타내고 있다. 빌드업시간이 길어짐에 따라 펄스에너지가 저하되는 경향이 얻어지고 있는 것을 알 수 있다.FIG. 7A is a graph showing the relationship between the measured value of the build up time and the measured value of the pulse energy when the pulse width is made constant regardless of the build up time. The horizontal axis represents the buildup time in arbitrary units, and the vertical axis represents the pulse energy in arbitrary units. The measured value with respect to one laser pulse is shown with one circle symbol. It is understood that the pulse energy tends to be lowered as the build up time becomes longer.

도 7의 (b)는, 상기 실시예에 의한 레이저제어장치(30)를 이용한 경우의 빌드업시간의 측정값과 펄스에너지의 측정값과의 관계를 나타내는 그래프이다. 이때의 펄스에너지의 분포의 표준편차는, 도 7의 (a)에 나타낸 펄스에너지의 표준편차보다 작다. 실시예에 의한 레이저제어장치(30)를 이용함으로써, 펄스에너지의 편차가 작아지는 것이 확인되었다.FIG. 7B is a graph showing the relationship between the measured value of the buildup time and the measured value of the pulse energy when the laser control device 30 according to the embodiment is used. The standard deviation of the pulse energy distribution at this time is smaller than the standard deviation of the pulse energy shown in Fig. 7A. By using the laser control device 30 according to the embodiment, it was confirmed that the variation in pulse energy is reduced.

다음으로, 도 8~도 12를 참조하여, 다른 실시예에 의한 레이저제어장치에 대하여 설명한다. 이하, 도 1~도 7에 나타낸 실시예에 의한 레이저제어장치와 공통의 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 본 실시예에 있어서는, 레이저펄스의 펄스폭뿐만 아니라, 레이저발진기(20)에 부여하는 여진(勵振)강도를 변화시킨다. 여진강도를 변화시키기 위해서는, 예를 들면 방전전극에 인가하는 방전전압의 크기를 변화시켜도 되고, 방전전극에 공급하는 고주파전류의 듀티를 변화시켜도 된다. 이하의 설명에서는, 방전전압을 변화시킴으로써 여진강도를 변화시키고 있다.Next, with reference to FIGS. 8-12, the laser control apparatus by other Example is demonstrated. Hereinafter, the description common to the laser control apparatus according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 7 will be omitted. In this embodiment, not only the pulse width of the laser pulse but also the excitation intensity applied to the laser oscillator 20 are changed. In order to change the excitation intensity, for example, the magnitude of the discharge voltage applied to the discharge electrode may be changed, or the duty of the high frequency current supplied to the discharge electrode may be changed. In the following description, the excitation intensity is changed by changing the discharge voltage.

도 8의 (a)는, 본 실시예에 의한 레이저제어장치(30)의 블록도이다. 본 실시예에 의한 레이저제어장치(30)는, 도 4의 (a)에 나타낸 실시예에 의한 레이저제어장치(30)의 각부에 더하여, 평균출력산출부(35) 및 평균출력조정부(36)를 갖는다. 또한 기억부(34)에, 평균출력의 측정값과 여진강도의 지령값과의 대응관계가 기억되어 있다.8A is a block diagram of the laser control device 30 according to the present embodiment. The laser control device 30 according to the present embodiment includes, in addition to the respective parts of the laser control device 30 according to the embodiment shown in FIG. 4A, the average output calculating unit 35 and the average output adjusting unit 36. Has The storage unit 34 also stores a correspondence relationship between the measured value of the average output and the command value of the excitation intensity.

도 8의 (b)는, 평균출력의 측정값과 방전전압의 지령값과의 대응관계를 나타내는 그래프이다. 평균출력의 측정값이 기준값(Pref)일 때, 방전전압의 지령값이 기준값(Vref)에 대응한다. 평균출력의 측정값이 기준값(Pref)보다 높아짐에 따라, 방전전압의 지령값이 저하되는 경향을 나타낸다. 반대로, 평균출력의 측정값이 기준값(Pref)보다 낮아짐에 따라, 방전전압의 지령값이 높아지는 경향을 나타낸다.8B is a graph showing a correspondence relationship between the measured value of the average output and the command value of the discharge voltage. When the measured value of the average output is the reference value P ref , the command value of the discharge voltage corresponds to the reference value V ref . As the measured value of average output becomes higher than the reference value P ref , the command value of discharge voltage shows the tendency to fall. On the contrary, as the measured value of the average output becomes lower than the reference value P ref , the command value of the discharge voltage tends to increase.

평균출력산출부(35)(도 8의 (a))는, 광검출기(26)로부터의 검출신호(S1)(도 2)에 근거하여, 어느 일정기간의 평균출력을 산출하고, 평균출력의 측정값으로 한다. 평균출력은, 일정기간에 취득된 펄스파형의 적분값의 합계값을, 일정기간의 길이로 나눔으로써 산출할 수 있다.The average output calculation unit 35 (FIG. 8A) calculates an average output of a certain period of time based on the detection signal S1 (FIG. 2) from the photodetector 26, Measured value is used. The average output can be calculated by dividing the total value of the integral values of the pulse waveforms acquired in a certain period by the length of the predetermined period.

평균출력조정부(36)는, 평균출력의 측정값과, 기억부(34)에 기억되어 있는 대응관계(도 8의 (b))에 근거하여, 방전전압의 지령값을 산출한다. 예를 들면, 평균출력의 측정값이 기준값(Pref)보다 커짐에 따라, 방전전압의 지령값을 기준값(Vref)보다 작게 하고, 평균출력의 측정값이 기준값(Pref)보다 작아짐에 따라, 방전전압의 지령값을 기준값(Vref)보다 크게 한다.The average output adjustment unit 36 calculates a command value of the discharge voltage based on the measured value of the average output and the correspondence relationship (FIG. 8B) stored in the storage unit 34. For example, as the measured value of the average output becomes larger than the reference value P ref , the command value of the discharge voltage is made smaller than the reference value V ref , and as the measured value of the average output becomes smaller than the reference value P ref . The command value of the discharge voltage is made larger than the reference value V ref .

신호송신부(32)는, 평균출력조정부(36)에서 구해진 방전전압의 지령값에 근거하여, 레이저발진기(20)에 방전전압을 지령하는 신호(S2)를 송신한다. 레이저발진기(20)는, 레이저매질의 여기 시에, 신호(S2)에서 지령된 방전전압을 방전전극에 인가한다.The signal transmitter 32 transmits a signal S2 for commanding the discharge voltage to the laser oscillator 20 based on the command value of the discharge voltage determined by the average output adjuster 36. The laser oscillator 20 applies the discharge voltage commanded by the signal S2 to the discharge electrode when the laser medium is excited.

도 9는, 본 실시예에 의한 레이저제어장치(30)(도 8의 (a))가 방전전압을 제어하는 처리의 플로차트이다.9 is a flowchart of a process in which the laser control device 30 (FIG. 8A) according to the present embodiment controls the discharge voltage.

레이저제어장치(30)가 기동되면, 방전전압의 지령값을 기준값(Vref)으로 설정한다(스텝 SB1). 레이저펄스를 출력할 때에, 현시점의 방전전압의 지령값에 근거하여, 레이저발진기(20)를 여진한다(스텝 SB2). 방전전압의 지령값은, 일정기간 고정된다. 방전전압의 지령값이 고정되는 일정기간을 "방전전압 고정기간"이라고 하는 것으로 한다. 방전전압 고정기간의 사이에도, 도 4에 나타낸 빌드업시간에 근거하는 펄스폭의 조정이, 레이저펄스마다 행해진다.When the laser control device 30 is activated, the command value of the discharge voltage is set to the reference value V ref (step SB1). When outputting a laser pulse, the laser oscillator 20 is excited based on the command value of the discharge voltage at this time (step SB2). The command value of the discharge voltage is fixed for a certain period of time. A certain period during which the command value of the discharge voltage is fixed is called "discharge voltage fixed period". Even during the discharge voltage fixed period, pulse width adjustment based on the buildup time shown in FIG. 4 is performed for each laser pulse.

방전전압의 지령값을 설정하고 나서 방전전압 고정기간이 경과하면, 평균출력산출부(35)(도 8의 (a))가, 방전전압 고정기간의 평균출력을 산출하고, 평균출력의 측정값으로 한다(스텝 SB3). 평균출력조정부(36)(도 8의 (a))가, 방전전압의 지령값을, 평균출력의 측정값과, 기억부(34)에 기억되어 있는 대응관계(도 8의 (b))에 근거하여 갱신한다(스텝 SB4). 신호송신부(32)가, 갱신된 지령값을 레이저발진기(20)에 송신한다. 스텝 SB2부터 스텝 SB4까지의 처리를, 레이저가공이 종료될 때까지 반복한다(스텝 SB5).When the discharge voltage fixed period elapses after setting the command value of the discharge voltage, the average output calculation unit 35 (Fig. 8 (a)) calculates the average output of the discharge voltage fixed period, and the measured value of the average output. (Step SB3). The average output adjustment unit 36 (FIG. 8A) converts the command value of the discharge voltage into the measured value of the average output and the corresponding relationship (FIG. 8B) stored in the storage unit 34. Update based on the step (step SB4). The signal transmitter 32 transmits the updated command value to the laser oscillator 20. The process from step SB2 to step SB4 is repeated until laser processing is complete (step SB5).

도 10은, 도 5의 스텝 SA4의 플로차트이다. 스텝 SA41 및 스텝 SA42는, 도 6에 나타낸 실시예의 대응하는 스텝과 동일하다. 도 6에 나타낸 실시예에서는, 빌드업시간의 기준값(BUref)이 불변이었다. 본 실시예에서는, 주기적으로 빌드업시간의 기준값(BUref)을 빌드업시간의 측정값으로 갱신한다. 예를 들면, 펄스폭의 지령값을 산출한 후, 빌드업시간의 기준값(BUref)의 직전의 갱신으로부터 갱신주기가 경과하면(스텝 SA43), 빌드업시간의 기준값(BUref)을, 직전의 1주기에 있어서의 레이저펄스의 빌드업시간의 평균값으로 갱신한다. 빌드업시간의 기준값(BUref)을 갱신한 후, 스텝 SA5(도 5)가 실행된다.FIG. 10 is a flowchart of step SA4 of FIG. 5. Step SA41 and step SA42 are the same as the corresponding step of the embodiment shown in FIG. In the example shown in FIG. 6, the reference value BU ref of the buildup time was unchanged. In this embodiment, the reference value BU ref of the buildup time is periodically updated to the measured value of the buildup time. For example, after calculating a command value of the pulse width, when the refresh cycle from the update of the previous reference value (BU ref) of the build-up time has elapsed (step SA43), build a reference value of the up time (BU ref), just before the The average value of the build-up time of the laser pulses in one cycle is updated. After updating the reference value BU ref of the buildup time, step SA5 (Fig. 5) is executed.

다음으로, 도 8~도 10의 실시예에 의한 레이저제어장치(30)를 채용함으로써 얻어지는 우수한 효과에 대하여 설명하기 전에, 도 11을 참조하여, 빌드업시간의 기준값을 불변으로 한 경우, 즉 스텝 SA43 및 스텝 SA44(도 10)를 실행하지 않는 경우에 대하여 설명한다.Next, before explaining the excellent effect obtained by employing the laser control apparatus 30 according to the embodiment of FIGS. 8 to 10, the reference value of the build-up time is invariant with reference to FIG. The case where SA43 and step SA44 (FIG. 10) are not implemented is demonstrated.

도 11은, 빌드업시간의 기준값(BUref)을 불변으로 한 경우에 있어서의 방전전압의 지령값, 레이저발진기(20)의 평균출력의 측정값, 빌드업시간의 측정값, 및 펄스폭의 지령값의 시간변화의 일례를 나타내는 그래프이다. 다만, 빌드업시간의 측정값 및 펄스폭의 지령값은, 레이저펄스마다 변화되지만, 도 11에서는, 빌드업시간의 기준값(BUref)의 갱신주기마다의 평균값을 나타내고 있다. 초기상태에서는, 방전전압의 지령값이 기준값(Vref)으로 설정되어 있고, 펄스폭의 지령값이 기준값(PWref)으로 설정되어 있다. 평균출력의 측정값은 기준값(Pref)에 대략 일치하고, 빌드업시간의 측정값은 기준값(BUref)에 대략 일치하고 있는 것으로 한다.11 shows the command value of the discharge voltage, the measured value of the average output of the laser oscillator 20, the measured value of the buildup time, and the pulse width when the reference value BU ref of the buildup time is invariant. It is a graph showing an example of time change of the command value. In addition, although the measured value of a buildup time and the command value of a pulse width change every laser pulse, in FIG. 11, the average value for every update period of the reference value BU ref of a buildup time is shown. In the initial state, the command value of the discharge voltage is set to the reference value V ref , and the command value of the pulse width is set to the reference value PW ref . It is assumed that the measured value of the average output is approximately equal to the reference value P ref , and the measured value of the build-up time is approximately equal to the reference value BU ref .

어떠한 요인에 의하여 평균출력의 측정값이 기준값(Pref)보다 저하되면(t10), 방전전압의 지령값을 상승시키는 제어가 행해진다(t11)(도 9의 스텝 SB4). 방전전압의 지령값이 상승하면, 레이저발진기(20)의 출력이 높아지기 때문에, 평균출력의 측정값이 상승함(t12)과 함께, 빌드업시간의 측정값이 짧아진다(t13).If the measured value of average output falls below the reference value P ref by some factor (t10), control to raise the command value of discharge voltage is performed (t11) (step SB4 of FIG. 9). When the command value of the discharge voltage rises, the output of the laser oscillator 20 increases, so that the measured value of the average output rises (t12) and the measured value of the buildup time is shortened (t13).

빌드업시간의 측정값이 기준값(BUref)보다 짧아지면, 펄스폭의 지령값을 기준값(PWref)보다 짧게 하는 제어가 행해진다(t14)(도 5의 스텝 SA4). 펄스폭의 지령값이 짧아지는 것은, 평균출력을 저하시키는 방향으로 작용한다. 이로 인하여, 평균출력의 측정값이 저하된다(t15). 평균출력의 측정값이 저하되면, 시각 t10일 때와 동일하게, 방전전압의 지령값이 상승한다(t16). 그 결과, 평균출력의 측정값은 기준값(Pref)으로 되돌아온다(t17). 방전전압의 상승은 빌드업시간을 짧게 하는 방향으로 작용하기 때문에, 빌드업시간의 측정값이 더 짧아진다(t18). 빌드업시간의 측정값이 짧아지면, 빌드업시간의 기준값(BUref)과 측정값과의 차가 벌어지기 때문에, 펄스폭의 지령값이 더 짧아진다(t19).If the measured value of the buildup time is shorter than the reference value BU ref , control is performed to make the pulse width command value shorter than the reference value PW ref (t14) (step SA4 in FIG. 5). Shortening the command value of the pulse width acts in a direction of decreasing the average output. For this reason, the measured value of average output falls (t15). When the measured value of average output falls, the command value of a discharge voltage will rise similarly to the time t10 (t16). As a result, the measured value of the average output returns to the reference value P ref (t17). Since the rise of the discharge voltage acts in the direction of shortening the buildup time, the measured value of the buildup time is shorter (t18). When the measured value of the buildup time is shortened, the difference between the reference value BU ref and the measured value of the buildup time is increased, so that the command value of the pulse width becomes shorter (t19).

이와 같이, 펄스폭의 지령값을 짧게 하는 처리가 계속해서 실행됨으로써, 펄스폭의 지령값이 허용하한값(PWmin)에 도달한다. 펄스폭의 지령값이 허용하한값(PWmin)에 도달한 후에는, 펄스폭의 지령값이 허용하한값(PWmin)에 고정된다. 이와 같이, 방전전압의 조정과, 펄스폭의 조정을 병용했다고 해도, 펄스폭을 조정하는 기능이 작용하지 않게 되는 경우가 있다. 이것은, 방전전압의 변화에 의한 펄스에너지의 변화보다, 방전전압의 변화로부터, 빌드업시간의 변화 및 펄스폭의 조정을 통한 펄스에너지의 변화까지의 게인 쪽이 크기 때문이다. 펄스폭을 조정하는 기능이 작용하지 않게 되면, 펄스에너지의 편차를 억제하는 효과가 얻어지지 않게 된다.In this way, the process of shortening the pulse width command value is continuously executed, whereby the pulse width command value reaches the lower limit value PW min . After the command value of the pulse width reaches the allowable lower limit value PW min , the command value of the pulse width is fixed to the allowable lower limit value PW min . Thus, even if the adjustment of the discharge voltage and the adjustment of the pulse width are used together, the function of adjusting the pulse width may not work. This is because the gain from the change in the discharge voltage to the change in the pulse energy through the change in the buildup time and the pulse width is larger than the change in the pulse energy due to the change in the discharge voltage. When the function of adjusting the pulse width does not work, the effect of suppressing the variation of the pulse energy is not obtained.

도 12는, 본 실시예에 의한 레이저제어장치(30)를 이용한 경우에 있어서의 방전전압의 지령값, 레이저발진기(20)의 평균출력의 측정값, 빌드업시간의 측정값, 및 펄스폭의 지령값의 시간변화의 일례를 나타내는 그래프이다. 시각 t10부터 t17까지의 방전전압의 지령값, 레이저발진기(20)의 평균출력의 측정값, 빌드업시간의 측정값, 및 펄스폭의 지령값의 시간변화는, 도 11에 나타낸 예와 동일하다.12 shows the command value of the discharge voltage, the measured value of the average output of the laser oscillator 20, the measured value of the buildup time, and the pulse width when the laser control device 30 according to the present embodiment is used. It is a graph showing an example of time change of the command value. The time change of the command value of the discharge voltage from the time t10 to t17, the measured value of the average output of the laser oscillator 20, the measured value of the buildup time, and the command value of the pulse width are the same as the example shown in FIG. .

방전전압이 상승하면(t16), 빌드업시간의 측정값이 짧아진다(t21). 이때에, 빌드업시간의 기준값(BUref)을, 직전의 주기의 측정값의 평균값으로 갱신한다(스텝 SA44). 도 12에 있어서 빌드업시간의 기준값(BUref)을 파선으로 나타낸다. 빌드업시간의 기준값(BUref)이 갱신되기 때문에, 예를 들면 시각 t21에 있어서의 빌드업시간의 측정값과 기준값(BUref)과의 차는, 시각 t13에 있어서의 빌드업시간의 측정값과 기준값(BUref)의 차와 대략 동일하다. 이로 인하여, 펄스폭의 지령값은 실질적으로 변화하지 않는다(t22).When the discharge voltage rises (t16), the measured value of the buildup time is shortened (t21). At this time, the reference value BU ref of the buildup time is updated to the average value of the measured values of the immediately preceding cycle (step SA44). In FIG. 12, the reference value BU ref of the buildup time is indicated by a broken line. Since the reference value BU ref of the build-up time is updated, for example, the difference between the measured value of the build-up time at the time t21 and the reference value BU ref is determined from the measured value of the build-up time at the time t13. It is approximately equal to the difference of the reference value BU ref . For this reason, the command value of the pulse width does not substantially change (t22).

시각 t21로부터 빌드업시간의 기준값(BUref)의 갱신주기가 경과하면, 빌드업시간의 기준값(BUref)이 갱신되고(t23), 빌드업시간의 측정값이 빌드업시간의 기준값(BUref)과 대략 동일해진다. 이로 인하여, 펄스폭의 지령값을 대략 기준값(PWref)으로 되돌리는 제어가 행해진다(t24)(스텝 SA4). 펄스폭을 길게 하는 제어는, 평균출력을 높이는 방향으로 작용하기 때문에, 평균출력의 측정값이 상승한다(t25).When the update period of the reference value (BU ref) of the build-up time has elapsed from the time t21, to build the reference value (BU ref) of the up-time and updated (t23), build a reference value of the up-time measure the build-up time (BU ref Approximately the same as). For this reason, control which returns a command value of a pulse width to the reference value PW ref substantially is performed (t24) (step SA4). Since the control to lengthen the pulse width acts in the direction of increasing the average output, the measured value of the average output rises (t25).

평균출력의 측정값이 상승하면, 방전전압의 지령값을 저하시키는 제어가 행해진다(t26)(도 9의 스텝 SB4). 방전전압의 지령값이 저하되면, 평균출력의 측정값이 저하됨(t27)과 함께, 빌드업시간의 측정값이 길어진다(t28). 빌드업시간의 기준값(BUref)은 직전의 주기의 빌드업시간의 측정값의 평균값으로 갱신되기 때문에, 빌드업시간의 측정값이 기준값(BUref)보다 길어진다. 이로 인하여, 펄스폭의 지령값을 길게 하는 제어가 행해진다(t29)(도 10의 스텝 SA42).When the measured value of average output rises, control to reduce the command value of discharge voltage is performed (t26) (step SB4 of FIG. 9). When the command value of the discharge voltage decreases, the measured value of the average output falls (t27), and the measured value of the build-up time becomes long (t28). Since the reference value BU ref of the buildup time is updated to an average value of the measured values of the buildup time of the immediately preceding cycle, the measured value of the buildup time is longer than the reference value BU ref . For this reason, control which lengthens the command value of a pulse width is performed (t29) (step SA42 of FIG. 10).

펄스폭의 지령값이 길어지면, 시각 t24일 때와 동일하게, 평균출력의 측정값이 커지고(t30), 그 후 방전전압의 지령값을 저하시키는 제어가 행해진다(t31). 그 결과, 평균출력의 측정값이 저하됨(t32)과 함께, 빌드업시간의 측정값이 길어진다(t33). 빌드업시간의 기준값(BUref)은 직전의 주기의 빌드업시간의 측정값의 평균값으로 갱신되기 때문에, 빌드업시간의 측정값과 기준값(BUref)과의 차는, 시각 t28일 때의 빌드업시간의 측정값과 기준값(BUref)과의 차와 대략 동일해진다. 그 결과, 펄스폭의 지령값은 실질적으로 변화하지 않는다(t34).When the command value of the pulse width becomes long, the measured value of the average output becomes large (t30) as in the time t24, and then the control for lowering the command value of the discharge voltage is performed (t31). As a result, the measured value of average output falls (t32), and the measured value of a buildup time becomes long (t33). Since the reference value BU ref of the buildup time is updated to the average value of the measured values of the buildup time of the previous cycle, the difference between the measured value of the buildup time and the reference value BU ref is the buildup at time t28. It is approximately equal to the difference between the measured value of time and the reference value BU ref . As a result, the command value of the pulse width does not substantially change (t34).

이와 같이, 본 실시예에서는, 빌드업시간의 기준값(BUref)을 측정값에 근거하여 갱신하기 때문에, 펄스폭의 지령값이 허용하한값(PWmin)에 고정되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인하여, 방전전압의 조정과, 펄스폭의 조정을 병용하는 경우에도, 펄스폭을 조정하는 기능을 유효하게 작용시킬 수 있다. 이로 인하여, 출력의 안정과, 펄스에너지의 편차의 저감과의 양방의 효과가 얻어진다.As described above, in the present embodiment, since the reference value BU ref of the build-up time is updated based on the measured value, it is possible to prevent the command value of the pulse width from being fixed to the lower limit value PW min . For this reason, even when the adjustment of the discharge voltage and the adjustment of the pulse width are used together, the function of adjusting the pulse width can be made effective. This obtains both effects of stabilization of the output and reduction of the variation in pulse energy.

상술한 각 실시예는 예시이며, 다른 실시예로 나타내는 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것은 말할 필요도 없다. 복수의 실시예의 동일한 구성에 의한 동일한 작용효과에 대해서는 실시예별로 따로 언급하지 않는다. 또한 본 발명은 상술한 실시예에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 다양한 변경, 개량, 조합 등이 가능한 것은 당업자에게 자명할 것이다.Each embodiment mentioned above is an illustration, It goes without saying that partial substitution or combination of the structure shown by another embodiment is possible. The same operation and effect by the same configuration of the plurality of embodiments is not separately mentioned for each embodiment. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations, and the like are possible.

20 레이저발진기
21 제1 광학계
22 벤딩미러
23 제2 광학계
24 스테이지
25 가공대상물
26 광검출기
30 레이저제어장치
31 레이저펄스검출부
32 신호송신부
33 펄스폭조정부
34 기억부
35 평균출력산출부
36 평균출력조정부
20 laser oscillators
21 First Optical System
22 bending mirror
23 Second optical system
24 stage
25 Object
26 Photodetector
30 Laser Control
31 Laser pulse detector
32 Signal Transmitter
33 pulse width adjusting part
34 memory
35 Average output calculation unit
36 Average output adjuster

Claims (6)

펄스레이저빔을 출력하는 레이저발진기의 여기개시부터 레이저펄스의 기동까지의 경과시간인 빌드업시간을 구하여 측정값으로 하고,
상기 빌드업시간의 측정값에 근거하여, 상기 레이저발진기로부터 출력되고 있는 레이저펄스의 펄스폭의 지령값을 산출하며,
현시점에서 출력되고 있는 레이저펄스의 펄스폭이 산출된 지령값이 되도록 상기 레이저발진기를 제어하는 레이저제어장치.
The build-up time, which is the elapsed time from the start of the excitation of the laser oscillator that outputs the pulsed laser beam to the start of the laser pulse, is obtained,
Based on the measured value of the buildup time, a command value of the pulse width of the laser pulse output from the laser oscillator is calculated,
And a laser control device for controlling the laser oscillator so that the pulse width of the laser pulse output at the present time becomes a calculated command value.
제1항에 있어서,
상기 레이저발진기로부터 출력되는 펄스레이저빔의 평균출력의 측정값에 근거하여, 상기 레이저발진기의 여진강도를 조정하는 레이저제어장치.
The method of claim 1,
And an excitation intensity of the laser oscillator on the basis of the measured value of the average power of the pulsed laser beam output from the laser oscillator.
제1항 또는 제2항에 있어서,
레이저펄스의 펄스폭의 지령값을 산출할 때에, 상기 빌드업시간의 측정값을, 상기 빌드업시간의 기준값과 비교하고, 비교결과에 근거하여 레이저펄스의 펄스폭의 지령값을 산출하는 레이저제어장치.
The method according to claim 1 or 2,
When calculating the pulse width command value of the laser pulse, the laser control for comparing the measured value of the build-up time with the reference value of the build-up time, and calculating the command value of the pulse width of the laser pulse based on the comparison result. Device.
제3항에 있어서,
레이저펄스의 펄스폭의 지령값을 산출할 때에, 상기 빌드업시간의 측정값에 근거하여, 상기 빌드업시간의 기준값을 갱신하는 레이저제어장치.
The method of claim 3,
And a reference value of the build-up time is updated based on the measured value of the build-up time when the command value of the pulse width of the laser pulse is calculated.
제4항에 있어서,
상기 빌드업시간의 기준값을 주기적으로 갱신하고, 상기 빌드업시간의 기준값을, 레이저펄스의 상기 빌드업시간의 측정값의 직전의 주기의 평균값으로 갱신하는 레이저제어장치.
The method of claim 4, wherein
And periodically updating the reference value of the build-up time, and updating the reference value of the build-up time to an average value of a period immediately preceding the measured value of the build-up time of a laser pulse.
제1항 또는 제2항에 있어서,
레이저펄스의 펄스폭의 지령값을 산출할 때에, 상기 빌드업시간의 측정값이 상기 빌드업시간의 기준값보다 길어짐에 따라, 레이저펄스의 펄스폭의 지령값을 펄스폭의 기준값보다 길게 하고, 상기 빌드업시간의 측정값이 상기 빌드업시간의 기준값보다 짧아짐에 따라, 레이저펄스의 펄스폭의 지령값을 펄스폭의 기준값보다 짧게 하는 레이저제어장치.
The method according to claim 1 or 2,
When calculating the pulse width command value of the laser pulse, as the measured value of the build-up time becomes longer than the reference value of the build-up time, the command value of the pulse width of the laser pulse is made longer than the reference value of the pulse width, and And a command value of the pulse width of the laser pulse is shorter than the reference value of the pulse width as the measured value of the build-up time is shorter than the reference value of the build-up time.
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