KR20220127348A - laser processing equipment - Google Patents

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히로유키 다케다
겐타로 사카
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

레이저 가공 장치(1)는 펄스 레이저광(5)을 출력하는 레이저 발진기(4)와, 갈바노 미러(11X, 11Y)를 가지고, 갈바노 미러(11X, 11Y)에서의 펄스 레이저광(5)의 반사에 의해서 펄스 레이저광(5)을 편향시킴과 아울러 위치 지령(29a)에 따른 제어에 의해 갈바노 미러(11X, 11Y)를 회전시키는 갈바노 스캐너(13X, 13Y)와, 갈바노 스캐너(13X, 13Y)에 있어서 편향한 펄스 레이저광(5)이 입사하는 입사 영역을 가지고, 입사 영역으로 입사한 펄스 레이저광(5)을 집광하는 렌즈인 fθ렌즈(15)와, 입사 영역으로부터 방사한 적외선을 검출함으로써 렌즈의 온도를 측정하여, 렌즈의 온도 정보를 구하는 렌즈 온도 측정부(9)와, 온도 정보에 기초하여 위치 지령(29)을 보정하는 보정부인 갈바노 지령 변환부(6)를 구비한다. The laser processing apparatus 1 has the laser oscillator 4 which outputs the pulse laser beam 5, and galvanometer mirrors 11X, 11Y, The pulse laser beam 5 in the galvanometer mirrors 11X, 11Y. A galvano scanner (13X, 13Y) which deflects the pulsed laser beam 5 by the reflection of and which rotates the galvanometer mirrors 11X, 11Y by control according to the position command 29a, and a galvano scanner ( 13X, 13Y) has an incident region on which the deflected pulsed laser light 5 is incident, the fθ lens 15 is a lens for condensing the pulsed laser light 5 incident on the incident region, and A lens temperature measuring unit 9 that measures the temperature of the lens by detecting infrared rays to obtain lens temperature information, and a galvano command conversion unit 6 that is a correction unit that corrects the position command 29 based on the temperature information. be prepared

Description

레이저 가공 장치laser processing equipment

본 개시는 펄스 레이저광의 조사에 의해서 피가공물을 가공하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다. The present disclosure relates to a laser processing apparatus for processing a workpiece by irradiation of pulsed laser light.

펄스 레이저광을 편향시키는 갈바노(Galvano) 스캐너와 펄스 레이저광을 집광하는 fθ렌즈가 탑재된 가공 헤드를 가지고, 프린트 배선 기판과 같은 피가공물의 천공 가공을 행하는 레이저 가공 장치가 알려져 있다. 이러한 레이저 가공 장치에서는, 펄스 레이저광이 fθ렌즈를 투과할 때에, 펄스 레이저광의 일부가 fθ렌즈에 흡수됨으로써 fθ렌즈의 온도가 상승하는 경우가 있다. fθ렌즈의 온도가 상승함으로써, fθ렌즈의 굴절률은 변화한다. fθ렌즈의 굴절률이 변화하면, 피가공물에 있어서의 펄스 레이저광의 조사 위치가 변화한다. A laser processing apparatus is known which has a processing head equipped with a galvano scanner for deflecting pulsed laser light and an f? lens for condensing pulsed laser light, and for drilling a workpiece such as a printed wiring board. In such a laser processing apparatus, when a pulsed laser beam penetrates an f(theta) lens, a part of a pulsed laser beam may be absorbed by an f(theta) lens, and the temperature of an f(theta) lens may rise. As the temperature of the fθ lens increases, the refractive index of the fθ lens changes. When the refractive index of the f? lens changes, the irradiation position of the pulsed laser beam on the workpiece changes.

특허문헌 1에는, fθ렌즈의 온도를 측정하고, fθ렌즈의 온도에 기초하여 조사 위치를 보정하는 레이저 가공 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1의 레이저 가공 장치는, fθ렌즈의 측면부에 설치된 온도 센서를 이용하여 fθ렌즈의 온도를 측정한다. Patent Document 1 discloses a laser processing apparatus that measures the temperature of the fθ lens and corrects the irradiation position based on the temperature of the fθ lens. The laser processing apparatus of Patent Document 1 measures the temperature of the fθ lens by using a temperature sensor provided on the side surface of the fθ lens.

일본 특허공개 제2003-290944호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2003-290944

특허문헌 1의 기술에 의해서 조사 위치를 보정하는 경우에 있어서, 고정밀한 보정을 가능하게 하기 위해서는, fθ렌즈 중 펄스 레이저광이 입사하는 영역의 온도를, 순시적이고 정확하게 측정 가능한 것이 요망된다. 특허문헌 1에 개시되어 있는 종래의 레이저 가공 장치에서는, fθ렌즈의 측면부에 온도 센서가 설치되기 때문에, fθ렌즈의 주위의 온도, 및 fθ렌즈에 있어서의 열전도의 지연의 영향 등에 의해서, 펄스 레이저광이 입사하는 영역의 온도를 순시적이고 정확하게 측정하는 것이 곤란하다. 그 때문에, 종래의 기술에 의하면, 레이저 가공 장치는, 조사 위치의 고정밀한 보정이 곤란한 것에 의해, 가공 정밀도의 향상이 곤란하다고 하는 문제가 있었다. In the case of correcting the irradiation position by the technique of Patent Document 1, in order to enable high-precision correction, it is desired that the temperature of the region where the pulsed laser light is incident among the fθ lenses can be measured instantaneously and accurately. In the conventional laser processing apparatus disclosed in Patent Document 1, since a temperature sensor is provided on the side surface of the fθ lens, the pulsed laser beam is influenced by the temperature around the fθ lens and the delay of heat conduction in the fθ lens. It is difficult to instantaneously and accurately measure the temperature of this incident region. Therefore, according to the prior art, the laser processing apparatus had a problem that the improvement of processing precision was difficult because high-precision correction of an irradiation position was difficult.

본 개시는 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 가공 정밀도를 향상 가능하게 하는 레이저 가공 장치를 얻는 것을 목적으로 한다. The present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to obtain a laser processing apparatus capable of improving processing accuracy.

상술한 과제를 해결하여, 목적을 달성하기 위해, 본 개시에 따른 레이저 가공 장치는, 펄스 레이저광을 출력하는 레이저 발진기와, 갈바노 미러를 가지고, 갈바노 미러에서의 펄스 레이저광의 반사에 의해서 펄스 레이저광을 편향시킴과 아울러 위치 지령에 따른 제어에 의해 갈바노 미러를 회전시키는 갈바노 스캐너와, 갈바노 스캐너에 있어서 편향한 펄스 레이저광이 입사하는 입사 영역을 가지고, 입사 영역으로 입사한 펄스 레이저광을 집광하는 렌즈와, 입사 영역으로부터 방사한 적외선을 검출함으로써 렌즈의 온도를 측정하여, 렌즈의 온도 정보를 구하는 렌즈 온도 측정부와, 온도 정보에 기초하여 위치 지령을 보정하는 보정부를 구비한다. In order to solve the above problems and achieve the object, a laser processing apparatus according to the present disclosure includes a laser oscillator for outputting pulsed laser light and a galvanometer, and pulses by reflection of the pulsed laser light in the galvanometer mirror. A galvano scanner that deflects a laser beam and rotates a galvanometer mirror by control according to a position command, and a pulse laser that has an incident region into which the deflected pulsed laser beam is incident in the galvano scanner, and is incident on the incident region A lens for condensing light, a lens temperature measuring unit for measuring the temperature of the lens by detecting infrared rays emitted from the incident region to obtain lens temperature information, and a correction unit for correcting a position command based on the temperature information.

본 개시에 따른 레이저 가공 장치는, 가공 정밀도의 향상이 가능하게 된다고 하는 효과를 달성한다. The laser processing apparatus which concerns on this indication achieves the effect that the improvement of processing precision becomes possible.

도 1은 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시 형태 1에 있어서의 렌즈 온도 측정부에 의한 온도 측정의 대상인 측정 영역에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시 형태 1에 있어서의, 레이저 출력 지령과, 레이저 출력과, 온도 측정 결과에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 실시 형태 1에 있어서 렌즈 온도 측정부에 구비되는 온도 계산부의 기능 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태 1에 있어서의 갈바노 지령 변환부에 의한 위치 지령의 보정에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 장치가 가지는 제어 장치의 동작 절차를 나타내는 플로차트이다.
도 7은 실시 형태 2에 있어서의 방사 온도 센서의 측정 파장에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시 형태 2에 따른 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시 형태 2에 있어서의, 레이저 출력 지령과, 레이저 출력과, 온도 측정 결과에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 실시 형태 3에 따른 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태 3에 있어서 fθ렌즈의 입사 영역에 설정되는 복수의 분할 영역을 나타내는 도면이다.
도 12는 실시 형태 3에 있어서의 렌즈 온도 측정부에 의한 온도 측정의 대상인 측정 영역에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 실시 형태 1 내지 3에 따른 레이저 가공 장치가 가지는 제어 장치의 하드웨어 구성예를 나타내는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the structure of the laser processing apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG.
It is a figure for demonstrating the measurement area|region which is the object of temperature measurement by the lens temperature measuring part in Embodiment 1. FIG.
It is a figure for demonstrating the laser output command in Embodiment 1, a laser output, and a temperature measurement result.
Fig. 4 is a diagram showing the functional configuration of a temperature calculation unit included in the lens temperature measuring unit in the first embodiment.
It is a figure for demonstrating the correction|amendment of the position command by the galvano command conversion part in Embodiment 1. FIG.
6 is a flowchart showing an operation procedure of a control device included in the laser processing apparatus according to the first embodiment.
It is a figure for demonstrating the measurement wavelength of the radiation temperature sensor in Embodiment 2. FIG.
8 is a diagram showing the configuration of the laser processing apparatus according to the second embodiment.
It is a figure for demonstrating the laser output command in Embodiment 2, a laser output, and a temperature measurement result.
10 is a diagram showing the configuration of the laser processing apparatus according to the third embodiment.
Fig. 11 is a diagram showing a plurality of divided regions set in the incident region of the fθ lens in the third embodiment.
12 is a diagram for explaining a measurement area that is a target of temperature measurement by the lens temperature measurement unit in the third embodiment.
It is a figure which shows the example of the hardware structure of the control apparatus which the laser processing apparatus which concerns on Embodiment 1 - 3 has.

이하에, 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the laser processing apparatus which concerns on embodiment is demonstrated in detail based on drawing.

실시 형태 1. Embodiment 1.

도 1은 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 장치(1)의 구성을 나타내는 도면이다. 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 장치(1)는, 펄스 레이저광(5)의 조사에 의해서 피가공물(16)의 천공 가공을 행한다. 피가공물(16)은 전자기기 등에 탑재되는 프린트 배선 기판이다. 피가공물(16)은 천공 가공의 대상이 될 수 있는 것이면 되고, 프린트 배선 기판 이외의 것이어도 된다. 1 : is a figure which shows the structure of the laser processing apparatus 1 which concerns on Embodiment 1. As shown in FIG. The laser processing apparatus 1 which concerns on Embodiment 1 drills the to-be-processed object 16 by irradiation of the pulsed laser beam 5. As shown in FIG. The workpiece 16 is a printed wiring board mounted on an electronic device or the like. The to-be-processed object 16 should just be what can become the object of a drilling process, and things other than a printed wiring board may be sufficient as it.

실시 형태 1에 있어서, X축, Y축 및 Z축은, 서로 수직인 3축이다. X축과 Y축은, 수평 방향의 축이다. Z축은 연직 방향의 축이다. 레이저 가공 장치(1)는 X축 방향과 Y축 방향에 있어서 분산된 복수의 구멍(17)을 고속으로 형성하는 천공 가공을 행한다. In Embodiment 1, the X axis, the Y axis, and the Z axis are three axes perpendicular to each other. The X-axis and the Y-axis are horizontal axes. The Z axis is an axis in the vertical direction. The laser processing apparatus 1 performs the drilling process which forms the some hole 17 disperse|distributed in an X-axis direction and a Y-axis direction at high speed.

레이저 가공 장치(1)는 펄스 레이저광(5)을 출력하는 레이저 발진기(4)를 가진다. 펄스 레이저광(5)은 적외광이다. 실시 형태 1에 있어서, 레이저 발진기(4)는 이산화탄소(CO2) 레이저이다. 펄스 레이저광(5)의 피크 파장은, 9.3㎛ 내지 10.6㎛의 범위에 포함되는 파장이다. The laser processing apparatus 1 has the laser oscillator 4 which outputs the pulsed laser beam 5. As shown in FIG. The pulsed laser light 5 is infrared light. In Embodiment 1, the laser oscillator 4 is a carbon dioxide (CO 2 ) laser. The peak wavelength of the pulsed laser beam 5 is a wavelength included in the range of 9.3 micrometers - 10.6 micrometers.

레이저 가공 장치(1)의 가공 헤드(26)는, 펄스 레이저광(5)을 편향시키는 갈바노 스캐너(13X, 13Y)와, 펄스 레이저광(5)을 집광하는 렌즈인 fθ렌즈(15)를 가진다. The processing head 26 of the laser processing apparatus 1 includes the galvano scanners 13X and 13Y for deflecting the pulsed laser light 5 and the fθ lens 15 which is a lens for condensing the pulsed laser light 5 . have

갈바노 스캐너(13X)는 가공 헤드(26)로 입사한 펄스 레이저광(5)을 반사시키는 갈바노 미러(11X)와, 갈바노 미러(11X)를 회전 구동시키는 모터(12X)를 가진다. 갈바노 스캐너(13X)는 갈바노 미러(11X)에서의 펄스 레이저광(5)의 반사에 의해서 펄스 레이저광(5)을 편향시킨다. 또한, 갈바노 스캐너(13X)는 위치 지령(29a)에 따른 제어에 의해 갈바노 미러(11X)를 회전시킨다. 갈바노 스캐너(13X)는 특정 진동각의 범위 내에 있어서 갈바노 미러(11X)를 회전시킴으로써, 펄스 레이저광(5)의 조사 위치를 X축 방향으로 이동시킨다. The galvanometer scanner 13X has a galvanometer mirror 11X that reflects the pulsed laser light 5 incident on the processing head 26 and a motor 12X that rotates the galvanometer mirror 11X. The galvano scanner 13X deflects the pulsed laser beam 5 by reflection of the pulsed laser beam 5 in the galvanometer mirror 11X. Moreover, the galvanometer scanner 13X rotates the galvanometer mirror 11X by control according to the position command 29a. The galvano scanner 13X moves the irradiation position of the pulsed laser beam 5 to the X-axis direction by rotating the galvanometer mirror 11X within the range of a specific oscillation angle.

갈바노 스캐너(13Y)는 갈바노 스캐너(13X)로부터 입사한 펄스 레이저광(5)을 반사시키는 갈바노 미러(11Y)와, 갈바노 미러(11Y)를 회전 구동시키는 모터(12Y)를 가진다. 갈바노 스캐너(13Y)는 갈바노 미러(11Y)에서의 펄스 레이저광(5)의 반사에 의해서 펄스 레이저광(5)을 편향시킨다. 또한, 갈바노 스캐너(13Y)는 위치 지령(29a)에 따른 제어에 의해 갈바노 미러(11Y)를 회전시킨다. 갈바노 스캐너(13Y)는, 특정 진동각의 범위 내에 있어서 갈바노 미러(11Y)를 회전시킴으로써, 펄스 레이저광(5)의 조사 위치를 Y축 방향으로 이동시킨다. The galvano-scanner 13Y has the galvanometer mirror 11Y which reflects the pulsed laser beam 5 which injected from the galvano-scanner 13X, and the motor 12Y which rotationally drives the galvanometer mirror 11Y. The galvano scanner 13Y deflects the pulsed laser beam 5 by reflection of the pulsed laser beam 5 in the galvanometer mirror 11Y. Moreover, the galvanometer scanner 13Y rotates the galvanometer mirror 11Y by control according to the position command 29a. The galvanometer scanner 13Y moves the irradiation position of the pulsed laser beam 5 to the Y-axis direction by rotating the galvanometer mirror 11Y within the range of a specific oscillation angle.

fθ렌즈(15)는 렌즈 프레임(14)에 고정되어 있다. fθ렌즈(15)는 갈바노 미러(11Y)에서 반사한 펄스 레이저광(5)을, 피가공물(16)의 조사 위치에 집약시킨다. fθ렌즈(15)의 재료는, 게르마늄 또는 셀렌화 아연(zinc selenide)이다. The fθ lens 15 is fixed to the lens frame 14 . The fθ lens 15 concentrates the pulsed laser light 5 reflected by the galvanometer mirror 11Y on the irradiation position of the workpiece 16 . The material of the fθ lens 15 is germanium or zinc selenide.

레이저 가공 장치(1)는 피가공물(16)보다도 상방에 있어서 Z축 방향으로 가공 헤드(26)를 이동시키는 Z축 테이블을 가진다. Z축 테이블의 도시는 생략한다. Z축 테이블이 가공 헤드(26)를 이동시킴으로써, 레이저 가공 장치(1)는 fθ렌즈(15)의 초점을 피가공물(16)에 맞춘다. The laser processing apparatus 1 has a Z-axis table which moves the processing head 26 in the Z-axis direction above the to-be-processed object 16. As shown in FIG. The illustration of the Z-axis table is omitted. When the Z-axis table moves the processing head 26 , the laser processing apparatus 1 focuses the fθ lens 15 on the workpiece 16 .

레이저 가공 장치(1)는 XY 테이블(18)을 가진다. XY 테이블(18)은 위치 지령(27)에 따른 제어에 의해 이동하는 톱 테이블(top table, 19)을 가진다. 피가공물(16)은 톱 테이블(19)에 놓여진다. XY 테이블(18)은 톱 테이블(19)과 함께 피가공물(16)을 이동시킨다. The laser processing apparatus 1 has an XY table 18 . The XY table 18 has a top table 19 that moves under control according to a position command 27 . The workpiece 16 is placed on a top table 19 . The XY table 18 moves the workpiece 16 together with the top table 19 .

여기서, 톱 테이블(19)을 이동시키지 않고 갈바노 스캐너(13X, 13Y)를 구동시켰을 경우에 있어서, 조사 위치를 이동시키는 것이 가능한 영역을 주사 영역으로 한다. 주사 영역은, 예를 들면, X축 방향으로 50㎜, 그리고 Y축 방향으로 50㎜의 영역이다. 톱 테이블(19)은 피가공물(16)의 크기보다도 넓은 범위를 이동 가능하다. 예를 들면, 피가공물(16)의 X축 방향 및 Y축 방향에 있어서의 크기가 300㎜×300㎜ 정도인 것에 대해, 톱 테이블(19)은 X축 방향 및 Y축 방향에 있어서 600㎜×600㎜ 정도의 범위를 이동한다. 레이저 가공 장치(1)는, 갈바노 스캐너(13X, 13Y)의 구동과 톱 테이블(19)의 이동에 의해서, 피가공물(16) 전체를 대상으로 하는 천공 가공을 가능하게 한다. Here, when driving galvano-scanner 13X, 13Y without moving the top table 19 WHEREIN: Let the area|region which can move an irradiation position be a scanning area|region. The scanning area is, for example, an area of 50 mm in the X-axis direction and 50 mm in the Y-axis direction. The top table 19 can move in a wider range than the size of the workpiece 16 . For example, while the size of the workpiece 16 in the X-axis direction and the Y-axis direction is about 300 mm x 300 mm, the top table 19 is 600 mm x in the X-axis direction and the Y-axis direction. It moves in a range of about 600 mm. The laser processing apparatus 1 enables the drilling process which makes the whole to-be-processed object 16 into object by the drive of galvano scanner 13X, 13Y, and movement of the top table 19.

레이저 가공 장치(1)는 레이저 가공 장치(1) 전체를 제어하는 제어 장치(25)를 가진다. 제어 장치(25)는 각종 지령을 생성하는 지령 생성부(2)와, 레이저 제어부(3)와, 보정부인 갈바노 지령 변환부(6)와, 갈바노 제어부(10)와, XY 테이블 제어부(20)를 가진다. The laser processing apparatus 1 has the control apparatus 25 which controls the laser processing apparatus 1 whole. The control device 25 includes a command generation unit 2 for generating various commands, a laser control unit 3, a galvano command conversion unit 6 serving as a correction unit, a galvano control unit 10, and an XY table control unit ( 20) has.

지령 생성부(2)는 XY 테이블(18)에 대한 위치 지령(27)과, 레이저 출력 지령(28)과, 갈바노 스캐너(13X, 13Y)에 대한 위치 지령(29)을 생성한다. 지령 생성부(2)는 생성된 위치 지령(27)을 XY 테이블 제어부(20)에 출력한다. 지령 생성부(2)는 생성된 레이저 출력 지령(28)을 레이저 제어부(3)에 출력한다. 지령 생성부(2)는 생성된 위치 지령(29)을 갈바노 지령 변환부(6)에 출력한다. The instruction|command generating part 2 produces|generates the position instruction|command 27 with respect to the XY table 18, the laser output instruction|command 28, and the position instruction|command 29 with respect to galvano scanner 13X, 13Y. The command generation unit 2 outputs the generated position command 27 to the XY table control unit 20 . The command generation unit 2 outputs the generated laser output command 28 to the laser control unit 3 . The command generation unit 2 outputs the generated position command 29 to the galvano command conversion unit 6 .

갈바노 지령 변환부(6)는 렌즈 온도 측정부(9)로부터 출력되는 온도 정보에 기초하여 위치 지령(29)을 보정한다. 렌즈 온도 측정부(9)에 대해서는 후술한다. 갈바노 지령 변환부(6)는 위치 지령(29a)을 출력한다. 갈바노 지령 변환부(6)는, 위치 지령(29)을 보정했을 경우, 위치 지령(29a)으로서, 보정 후의 위치 지령(29)을 출력한다. 갈바노 지령 변환부(6)는, 위치 지령(29)을 보정하지 않는 경우, 위치 지령(29a)으로서, 보정되어 있지 않은 위치 지령(29)을 출력한다. The galvano command conversion unit 6 corrects the position command 29 based on the temperature information output from the lens temperature measurement unit 9 . The lens temperature measuring unit 9 will be described later. The galvano command conversion unit 6 outputs the position command 29a. When the galvano command conversion part 6 correct|amends the position command 29, it outputs the position command 29 after correction|amendment as the position command 29a. The galvano command conversion unit 6 outputs the uncorrected position command 29 as the position command 29a, when the position command 29 is not corrected.

레이저 제어부(3)는, 레이저 출력 지령(28)에 따라서, 레이저 발진기(4)를 제어한다. 레이저 제어부(3)는 펄스 레이저광(5)의 파워와, 펄스 레이저광(5)의 펄스 폭과, 펄스 레이저광(5)이 출력되는 타이밍을, 레이저 출력 지령(28)에 따라서 제어한다. The laser control unit 3 controls the laser oscillator 4 according to the laser output command 28 . The laser control unit 3 controls the power of the pulsed laser light 5 , the pulse width of the pulsed laser light 5 , and the timing at which the pulsed laser light 5 is output according to the laser output command 28 .

갈바노 제어부(10)는, 위치 지령(29a)에 따라서, 갈바노 스캐너(13X)와 갈바노 스캐너(13Y)를 제어한다. 갈바노 제어부(10)는 모터(12X)에 의한 갈바노 미러(11X)의 회전을 제어하여, 갈바노 미러(11X)의 위치 결정을 행한다. 갈바노 제어부(10)는 모터(12Y)에 의한 갈바노 미러(11Y)의 회전을 제어하여, 갈바노 미러(11Y)의 위치 결정을 행한다. 갈바노 제어부(10)는 갈바노 스캐너(13X, 13Y)와 fθ렌즈(15)에 기인하는 광학 디스토션 특성을 보정한다. 갈바노 제어부(10)는, 미리 설정된 디스토션 보정 함수를 이용하여, 광학 디스토션 특성을 보정한다. 광학 디스토션 특성이 보정됨으로써, 갈바노 스캐너(13X)는 X축 방향으로 정확하게 펄스 레이저광(5)을 이동시킨다. 갈바노 스캐너(13Y)는 Y축 방향으로 정확하게 펄스 레이저광(5)을 이동시킨다. 이것에 의해, 레이저 가공 장치(1)는 XY 평면에 있어서 정확한 위치에 구멍(17)을 형성할 수 있다. The galvano control part 10 controls the galvano scanner 13X and the galvano scanner 13Y according to the position command 29a. The galvano control part 10 controls the rotation of the galvanometer mirror 11X by the motor 12X, and determines the position of the galvanometer mirror 11X. The galvanometer control part 10 controls the rotation of the galvanometer mirror 11Y by the motor 12Y, and determines the position of the galvanometer mirror 11Y. The galvano control unit 10 corrects optical distortion characteristics caused by the galvano scanners 13X and 13Y and the fθ lens 15 . The galvano control unit 10 uses a preset distortion correction function to correct the optical distortion characteristics. By correcting the optical distortion characteristic, the galvano scanner 13X accurately moves the pulsed laser beam 5 in the X-axis direction. The galvano scanner 13Y moves the pulsed laser beam 5 precisely in the Y-axis direction. Thereby, the laser processing apparatus 1 can form the hole 17 in the correct position in XY plane.

XY 테이블 제어부(20)는, 위치 지령(27)에 따라서, XY 테이블(18)을 제어한다. XY 테이블 제어부(20)는 XY 테이블(18)에 의한 톱 테이블(19)의 이동을 제어하여, 톱 테이블(19)의 위치 결정을 행한다. The XY table control part 20 controls the XY table 18 according to the position command 27 . The XY table control unit 20 controls the movement of the top table 19 by the XY table 18 to position the top table 19 .

레이저 가공 장치(1)는 fθ렌즈(15)의 온도를 측정하는 렌즈 온도 측정부(9)를 가진다. 렌즈 온도 측정부(9)는 fθ렌즈(15)의 온도를 나타내는 온도 정보를 구한다. 펄스 레이저광(5)이 fθ렌즈(15)를 투과할 때에, 펄스 레이저광(5)의 일부가 fθ렌즈(15)에 흡수됨으로써, fθ렌즈(15)의 온도가 상승한다. fθ렌즈(15)의 온도가 상승했을 경우, fθ렌즈(15)의 굴절률이 변화함으로써, 피가공물(16)에 있어서의 펄스 레이저광(5)의 조사 위치가 변화한다. 레이저 가공 장치(1)는, 렌즈 온도 측정부(9)에 의한 측정 결과에 기초하여 위치 지령(29)을 보정함으로써, 피가공물(16)에 있어서의 펄스 레이저광(5)의 조사 위치를 보정한다. The laser processing apparatus 1 has a lens temperature measuring unit 9 that measures the temperature of the fθ lens 15 . The lens temperature measuring unit 9 obtains temperature information indicating the temperature of the fθ lens 15 . When the pulsed laser light 5 passes through the fθ lens 15, a part of the pulsed laser light 5 is absorbed by the fθ lens 15, so that the temperature of the fθ lens 15 rises. When the temperature of the f(theta) lens 15 rises, the irradiation position of the pulsed laser beam 5 in the to-be-processed object 16 changes because the refractive index of the f(theta) lens 15 changes. The laser processing apparatus 1 corrects the irradiation position of the pulsed laser beam 5 in the to-be-processed object 16 by correct|amending the position command 29 based on the measurement result by the lens temperature measuring part 9. do.

렌즈 온도 측정부(9)는 온도 계산부(7)와 방사 온도 센서(8)를 가진다. 온도 계산부(7)는 제어 장치(25)에 포함된다. 온도 계산부(7)는 온도 측정을 위한 계산을 행한다. 지령 생성부(2)는 레이저 출력 지령(28)과 온도 계산 파라미터(34)를 온도 계산부(7)에 출력한다. The lens temperature measuring unit 9 has a temperature calculating unit 7 and a radiation temperature sensor 8 . The temperature calculator 7 is included in the control device 25 . The temperature calculation unit 7 performs calculations for temperature measurement. The command generation unit 2 outputs the laser output command 28 and the temperature calculation parameter 34 to the temperature calculation unit 7 .

방사 온도 센서(8)는 비접촉식의 온도 센서이다. 방사 온도 센서(8)는 fθ렌즈(15) 중 입사 영역의 상방에 배치되어 있다. 입사 영역은, fθ렌즈(15)의 표면에 있어서의 영역으로서, 갈바노 스캐너(13X, 13Y)에 있어서 편향한 펄스 레이저광(5)이 입사하는 영역이다. fθ렌즈(15)는 입사 영역으로 입사한 펄스 레이저광(5)을 집광한다. 방사 온도 센서(8)는, fθ렌즈(15)의 입사 영역으로부터 방사한 적외선을 검출함으로써, 입사 영역에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도를 측정한다. The radiation temperature sensor 8 is a non-contact temperature sensor. The radiation temperature sensor 8 is disposed above the incident region among the fθ lenses 15 . The incident region is a region on the surface of the fθ lens 15 , and is a region where the deflected pulsed laser light 5 in the galvano scanners 13X and 13Y enters. The fθ lens 15 condenses the pulsed laser light 5 incident on the incident region. The radiation temperature sensor 8 measures the temperature of the fθ lens 15 in the incident region by detecting infrared rays radiated from the incident region of the fθ lens 15 .

fθ렌즈(15)의 온도는, 예를 들면, 25℃ 내지 30℃의 범위에 있어서 변화한다. 이 경우에 있어서 fθ렌즈(15)로부터 방사되는 적외선의 강도는, 10㎛ 정도의 파장에 있어서 가장 강하게 된다. 이 예의 경우, 방사 온도 센서(8)로서는, 8㎛ 내지 12㎛의 파장에 감도를 가지는 적외선 검출기가 이용된다. 이러한 적외선 검출기로서는, 서모파일 또는 서미스터와 같은, 염가의 적외선 검출기를 이용할 수 있다. The temperature of the fθ lens 15 changes in the range of, for example, 25°C to 30°C. In this case, the intensity of infrared rays emitted from the f? lens 15 is strongest at a wavelength of about 10 mu m. In the case of this example, as the radiation temperature sensor 8, an infrared detector having a sensitivity to a wavelength of 8 µm to 12 µm is used. As such an infrared detector, an inexpensive infrared detector such as a thermopile or a thermistor can be used.

실시 형태 1에 있어서, 방사 온도 센서(8)는 8㎛ 내지 12㎛의 파장에 감도를 가지는 것으로 한정되지 않고, 9.3㎛ 내지 10.6㎛의 파장역에 감도를 가지는 것이면 된다. 렌즈 온도 측정부(9)는 적어도 9.3㎛ 내지 10.6㎛의 파장역에 감도를 가지는 방사 온도 센서(8)를 가진다. fθ렌즈(15)의 입사 영역에 방사 온도 센서(8)가 서로 마주 보게 되어 있음으로써, fθ렌즈(15)의 온도에 의존하여 fθ렌즈(15)로부터 방사되는 적외선과, fθ렌즈(15)에서 반사한 펄스 레이저광(5)인 반사광(21)이 방사 온도 센서(8)로 입사한다. fθ렌즈(15)로부터 방사되는 적외선의 도시는 생략한다. In Embodiment 1, the radiation temperature sensor 8 is not limited to having a sensitivity in a wavelength of 8 micrometers - 12 micrometers, What is necessary is just to have a sensitivity in a wavelength range of 9.3 micrometers - 10.6 micrometers. The lens temperature measuring unit 9 has a radiation temperature sensor 8 having a sensitivity in a wavelength range of at least 9.3 μm to 10.6 μm. Since the radiation temperature sensor 8 faces each other in the incident region of the fθ lens 15, the infrared rays emitted from the fθ lens 15 depending on the temperature of the fθ lens 15 and the fθ lens 15 The reflected light 21 , which is the reflected pulsed laser light 5 , is incident on the radiation temperature sensor 8 . The illustration of infrared rays emitted from the fθ lens 15 is omitted.

상기의 적외선 검출기에 반사광(21)이 입사했을 경우, 반사광(21)은, 적외선 검출기에 의한 측정 결과에 영향을 미친다. 즉, 적외선 검출기에 의한 측정 결과는, fθ렌즈(15)의 실제의 온도보다도 높은 값이 된다. 그래서, 실시 형태 1에서는, 렌즈 온도 측정부(9)는 반사광(21)의 영향이 제거된 온도 정보를 온도 계산부(7)에 있어서 구한다. 반사광(21)의 영향이 제외되었다는 것은, 반사광(21)이 방사 온도 센서(8)로 입사하는 것에 의한 측정 결과의 상승분이 제거되어 있는 것을 가리킨다. 온도 계산부(7)는 구한 온도 정보를 갈바노 지령 변환부(6)에 출력한다. When the reflected light 21 is incident on the infrared detector, the reflected light 21 affects the measurement result by the infrared detector. That is, the measurement result by the infrared detector becomes a value higher than the actual temperature of the fθ lens 15 . Therefore, in the first embodiment, the lens temperature measuring unit 9 obtains the temperature information from which the influence of the reflected light 21 is removed in the temperature calculating unit 7 . The exclusion of the influence of the reflected light 21 indicates that the increase in the measurement result due to the incident of the reflected light 21 on the radiation temperature sensor 8 is eliminated. The temperature calculation unit 7 outputs the obtained temperature information to the galvano command conversion unit 6 .

도 2는 실시 형태 1에 있어서의 렌즈 온도 측정부(9)에 의한 온도 측정의 대상인 측정 영역(23)에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 2에는, 렌즈 프레임(14)에 고정되어 있는 fθ렌즈(15)를 연직 상방으로부터 본 모습을 나타내고 있다. 2 : is a figure for demonstrating the measurement area|region 23 which is the object of temperature measurement by the lens temperature measuring part 9 in Embodiment 1. As shown in FIG. FIG. 2 shows the fθ lens 15 fixed to the lens frame 14 as viewed from the vertical direction.

갈바노 스캐너(13X, 13Y)에 있어서 편향한 펄스 레이저광(5)은, fθ렌즈(15)의 입사 영역(22)으로 입사한다. 방사 온도 센서(8)에 의한 측정 영역(23)은, 입사 영역(22) 내의 영역이다. 방사 온도 센서(8)는, 측정 영역(23)을 대상으로 하는 온도 측정에 의해서, 입사 영역(22)의 평균 온도를 측정한다. 렌즈 온도 측정부(9)에 의해서 측정되는 fθ렌즈(15)의 온도는, 입사 영역(22)의 평균 온도이다. The pulsed laser light 5 deflected in the galvano scanners 13X and 13Y enters the incident region 22 of the fθ lens 15 . The measurement area 23 by the radiation temperature sensor 8 is an area within the incident area 22 . The radiation temperature sensor 8 measures the average temperature of the incident region 22 by temperature measurement of the measurement region 23 . The temperature of the fθ lens 15 measured by the lens temperature measuring unit 9 is the average temperature of the incident region 22 .

다음으로, 도 3을 참조하여, 렌즈 온도 측정부(9)의 동작에 대해 설명한다. 도 3은 실시 형태 1에 있어서의, 레이저 출력 지령(28)과, 레이저 출력과, 온도 측정 결과에 대해 설명하기 위한 도면이다. Next, with reference to FIG. 3 , the operation of the lens temperature measuring unit 9 will be described. 3 : is a figure for demonstrating the laser output command 28 in Embodiment 1, a laser output, and a temperature measurement result.

도 3의 (a)는, 지령 생성부(2)로부터 레이저 제어부(3)에 출력되는 레이저 출력 지령(28)인 신호의 변화를 나타낸다. 도 3의 (b)는, 레이저 발진기(4)에 의한 레이저 출력의 변화, 즉 펄스 레이저광(5)의 출력의 변화를 나타낸다. 도 3의 (c)에 있어서, 실선의 그래프는, 방사 온도 센서(8)의 출력, 즉 방사 온도 센서(8)의 측정값을 나타낸다. 도 3의 (c)에 있어서, 파선의 그래프는, 방사 온도 센서(8)가 반사광(21)의 영향을 받지 않는 것으로 했을 경우에 있어서 방사 온도 센서(8)에 의해서 측정될 수 있는 온도를 나타낸다. 즉, 파선의 그래프는, 방사 온도 센서(8)에 의해서 측정되어야 할 fθ렌즈(15)의 온도를 나타내고 있다. 도 3의 (d)는, 렌즈 온도 측정부(9)의 출력인 온도 정보, 즉 렌즈 온도 측정부(9)의 측정 결과를 나타낸다. Fig. 3(a) shows a change in a signal that is a laser output command 28 output from the command generation unit 2 to the laser control unit 3 . FIG. 3B shows a change in the laser output by the laser oscillator 4 , that is, a change in the output of the pulsed laser light 5 . In FIG.3(c), the graph of the solid line shows the output of the radiation temperature sensor 8, ie, the measured value of the radiation temperature sensor 8. As shown in FIG. In Fig. 3(c) , the broken line graph indicates the temperature that can be measured by the radiation temperature sensor 8 when the radiation temperature sensor 8 is not affected by the reflected light 21 . . That is, the graph of the broken line indicates the temperature of the fθ lens 15 to be measured by the radiation temperature sensor 8 . 3D shows temperature information that is output from the lens temperature measurement unit 9 , that is, the measurement result of the lens temperature measurement unit 9 .

도 3의 (a)에 있어서, 지령 생성부(2)는 피크(peak) 파워가 P1이고 펄스 폭이 td인 레이저 출력 지령(28)을, t1, t2, t3, t4, t5, t7, t8, t9, t10, t11의 각 시각에서 출력한다. t1부터 t12의 기간 중, 레이저 출력 지령(28)이 온인 기간은, t1부터 t1+td, t2부터 t2+td, t3부터 t3+td, t4부터 t4+td, t5부터 t5+td, t7부터 t7+td, t8부터 t8+td, t9부터 t9+td, t10부터 t10+td, t11부터 t11+td의 각 기간이다. t1부터 t12의 기간 중 해당 온인 기간 이외의 기간은, 레이저 출력 지령(28)이 오프로 되는 기간이다. 레이저 출력 지령(28)이 온일 때, 레이저 제어부(3)는 레이저 출력이 P1이 되도록 레이저 발진기(4)를 제어한다. 레이저 출력 지령(28)이 오프일 때, 레이저 제어부(3)는 레이저 출력을 제로로 되게 한다. In Fig. 3A, the command generation unit 2 generates a laser output command 28 having a peak power of P1 and a pulse width of td, t1, t2, t3, t4, t5, t7, t8. , t9, t10, and t11. During the period from t1 to t12, the period in which the laser output command 28 is on is from t1 to t1+td, t2 to t2+td, t3 to t3+td, t4 to t4+td, t5 to t5+td, and t7 Each period is t7+td, t8 to t8+td, t9 to t9+td, t10 to t10+td, and t11 to t11+td. During the period from t1 to t12, a period other than the on-time period is a period during which the laser output command 28 is turned off. When the laser output command 28 is on, the laser control unit 3 controls the laser oscillator 4 so that the laser output becomes P1. When the laser output command 28 is off, the laser control unit 3 makes the laser output zero.

도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 레이저 발진기(4)는 레이저 출력 지령(28)과 동등한 펄스 레이저광(5)을 출력한다. 또한, 도 3에는 나타내져 있지 않지만, 레이저 발진기(4)에 의한 레이저 출력의 동작은, 레이저 발진기(4)의 동(動)특성에 기인하여, 레이저 출력 지령(28)보다도 약간 지연된다. As shown in FIG.3(b), the laser oscillator 4 outputs the pulsed laser beam 5 equivalent to the laser output command 28. As shown in FIG. In addition, although not shown in FIG. 3, the operation|movement of the laser output by the laser oscillator 4 originates in the dynamic characteristic of the laser oscillator 4, and it is delayed slightly from the laser output command 28. As shown in FIG.

도 3의 (c)에서 실선의 그래프에 나타내지는 바와 같이, 방사 온도 센서(8)의 출력은, t1부터 t6의 기간에 있어서 상하로 크게 변화하고 있고, 파선의 그래프에 의해서 나타내지는 온도와는 크게 괴리(乖離)하고 있다. 방사 온도 센서(8)의 출력은, 펄스 레이저광(5)의 변화로부터 방사 온도 센서(8)의 측정 시정수분만큼 지연되어 상하로 변화한다. fθ렌즈(15)가 방사하는 적외선과 함께 방사 온도 센서(8)가 반사광(21)을 받음으로써, 방사 온도 센서(8)로부터는, 적외선의 측정 결과와 반사광(21)의 측정 결과를 모두 합한 결과가 출력된다. 적외선의 비율에 비해 반사광(21)의 비율쪽이 크기 때문에, 방사 온도 센서(8)의 출력을 나타내는 그래프에는, 큰 파형 모양이 나타난다. 방사 온도 센서(8)의 출력이 반사광(21)의 영향을 크게 받기 때문에, 렌즈 온도 측정부(9)는 방사 온도 센서(8)에 의한 측정 결과를 그대로 fθ렌즈(15)의 온도의 측정 결과로 할 수는 없다. 또한, 방사 온도 센서(8)는 밀리초 오더의 측정 시정수를 가진다. fθ렌즈(15)는 방사 온도 센서(8)의 측정 시정수보다도 늦은 시정수에 의해 온도 변화한다. 이 때문에, 파선의 그래프에 나타내지는 바와 같이, fθ렌즈(15)의 온도의 변화는, 완만한 변화로 된다. As shown in the graph of the solid line in Fig. 3(c), the output of the radiation temperature sensor 8 varies greatly up and down in the period from t1 to t6, and is different from the temperature indicated by the graph of the broken line. are greatly separated. The output of the radiation temperature sensor 8 is delayed by the measurement time constant of the radiation temperature sensor 8 from the change of the pulsed laser light 5, and changes up and down. When the radiation temperature sensor 8 receives the reflected light 21 together with the infrared rays emitted by the fθ lens 15, from the radiation temperature sensor 8, both the infrared measurement results and the reflected light 21 measurement results are combined. The result is output. Since the ratio of the reflected light 21 is larger than the ratio of infrared rays, a large waveform appears in the graph showing the output of the radiation temperature sensor 8 . Since the output of the radiation temperature sensor 8 is greatly affected by the reflected light 21 , the lens temperature measuring unit 9 uses the measurement result of the radiation temperature sensor 8 as it is the measurement result of the temperature of the fθ lens 15 . can't be done with In addition, the radiation temperature sensor 8 has a measurement time constant on the order of milliseconds. The temperature of the f? lens 15 changes with a time constant that is later than the measurement time constant of the radiation temperature sensor 8 . For this reason, as shown in the graph of the broken line, the change in the temperature of the fθ lens 15 becomes a gradual change.

t5에 있어서 레이저 출력 지령(28)이 출력되고 나서, t5+td부터 t7의 기간에서는, 레이저 출력 지령(28)은 출력되지 않는다. 도 3의 (c)에 나타내는 실선의 그래프는, t5+td보다도 후에 있어서, 서서히 파선의 그래프에 가까워진다. 즉, 방사 온도 센서(8)에 의한 측정 결과는, 점차 낮아져, fθ렌즈(15)의 온도에 수렴한다. t6부터 t7의 기간에 있어서, 방사 온도 센서(8)에 의한 측정 결과는, fθ렌즈(15)의 온도와 동등하게 된다. 측정 결과가 fθ렌즈(15)의 온도와 동등하다는 것은, 측정 결과와 fθ렌즈(15)의 온도의 차가 있어도 해당 차는 위치 지령(29)의 보정에 있어서 무시할 수 있는 정도의 차인 것을 가리킨다. After the laser output command 28 is output at t5, the laser output command 28 is not output in the period from t5+td to t7. The graph of the solid line shown in Fig. 3C gradually approaches the graph of the broken line after t5+td. That is, the measurement result by the radiation temperature sensor 8 gradually decreases and converges to the temperature of the fθ lens 15 . In the period from t6 to t7, the measurement result by the radiation temperature sensor 8 becomes equal to the temperature of the fθ lens 15. The fact that the measurement result is equal to the temperature of the fθ lens 15 indicates that even if there is a difference between the measurement result and the temperature of the fθ lens 15 , the difference is negligible in the correction of the position command 29 .

이하의 설명에 있어서, 방사 온도 센서(8)에 의한 측정 결과가 fθ렌즈(15)의 온도까지 수렴하는데 필요한 기간을, 센서 회복 기간 「twait」이라고 한다. 상기 설명에 있어서, t5+td부터 t6의 기간은, 센서 회복 기간 「twait」이다. 레이저 출력 지령(28)이 오프로 되었을 때부터 센서 회복 기간 「twait」에 있어서 레이저 펄스 신호가 온으로 되지 않는 경우, 센서 회복 기간 「twait」의 경과 후에, 방사 온도 센서(8)에 의한 측정 결과는, fθ렌즈(15)의 온도와 동등하게 된다. 이하의 설명에서는, 방사 온도 센서(8)에 의한 측정 결과가 fθ렌즈(15)의 온도와 동등하게 되는 기간을, 센서 유효 기간이라고 한다. 또한, 센서 유효 기간 이외의 기간을, 센서 무효 기간이라고 한다. 도 3에 나타내는 예의 경우, t1부터 t6의 기간과, t7부터 t12의 기간 각각은, 센서 무효 기간이다. 또한, 도 3에 있어서, t1까지의 기간과, t6부터 t7의 기간과, t12부터의 기간 각각은, 센서 유효 기간이다. In the following description, the period required for the measurement result by the radiation temperature sensor 8 to converge to the temperature of the fθ lens 15 is referred to as a sensor recovery period “twait”. In the above description, the period from t5+td to t6 is the sensor recovery period "twait". When the laser pulse signal does not turn on in the sensor recovery period "twait" from when the laser output command 28 is turned off, the measurement result by the radiation temperature sensor 8 after the lapse of the sensor recovery period "twait" is equal to the temperature of the fθ lens 15 . In the following description, the period in which the measurement result by the radiation temperature sensor 8 becomes equal to the temperature of the fθ lens 15 is referred to as the sensor validity period. In addition, a period other than a sensor validity period is called a sensor invalid period. In the case of the example shown in FIG. 3, each of the period from t1 to t6 and the period from t7 to t12 is a sensor invalidation period. In Fig. 3, each of the period from t1, the period from t6 to t7, and the period from t12 is a sensor validity period.

온도 계산부(7)는 지령 생성부(2)로부터 출력되는 레이저 출력 지령(28)이 온에서 오프로 전환되고, 또한 미리 설정된 기간인 센서 회복 기간 「twait」이 경과했을 때부터, 레이저 출력 지령(28)의 출력이 온으로 될 때까지의 기간을 센서 유효 기간으로 판정한다. 온도 계산부(7)는 센서 유효 기간에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도를 측정한다. 온도 계산부(7)는, 센서 유효 기간에 있어서, 방사 온도 센서(8)에 의한 측정 결과를 온도 정보로서 출력한다. The temperature calculation unit 7 has a laser output command when the laser output command 28 output from the command generation unit 2 is switched from on to off, and the sensor recovery period “twait”, which is a preset period, elapses. The period until the output of (28) turns on is determined as the sensor valid period. The temperature calculation unit 7 measures the temperature of the fθ lens 15 during the sensor validity period. The temperature calculation part 7 outputs the measurement result by the radiation temperature sensor 8 as temperature information in the sensor validity period.

한편, 온도 계산부(7)는, 센서 유효 기간에 있어서 측정된 온도에 기초하여, 센서 무효 기간에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도 정보를 추정한다. 온도 계산부(7)는 센서 무효 기간 직전에 있어서의 방사 온도 센서(8)의 출력과, 레이저 출력 지령(28)과, fθ렌즈(15)의 시정수 등의 파라미터를 이용하여, fθ렌즈(15)의 온도 정보를 추정한다. 온도 계산부(7)는, 센서 무효 기간에 있어서, fθ렌즈(15)의 온도 정보의 추정 결과를 온도 정보로서 출력한다. On the other hand, the temperature calculation unit 7 estimates the temperature information of the fθ lens 15 in the sensor invalid period based on the temperature measured in the sensor valid period. The temperature calculation unit 7 uses parameters such as the output of the radiation temperature sensor 8 immediately before the sensor invalidation period, the laser output command 28, and the time constant of the fθ lens 15, the fθ lens ( 15) to estimate the temperature information. The temperature calculation unit 7 outputs an estimation result of the temperature information of the fθ lens 15 as temperature information in the sensor invalidation period.

도 3의 (d)에는, 센서 유효 기간에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도의 측정 결과와, 센서 무효 기간에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도의 추정 결과를 나타내고 있다. 도 3의 (d)에 나타내는 렌즈 온도 측정부(9)의 출력 변화는, 도 3의 (c)에서 파선의 그래프에 의해 나타내지는 fθ렌즈(15)의 온도의 변화에 거의 일치한다. 이와 같이 하여, 렌즈 온도 측정부(9)는 fθ렌즈(15)의 온도로 간주할 수 있는 온도 정보를 얻을 수 있어, fθ렌즈(15)의 정확한 온도 정보를 구할 수 있다. Fig. 3(d) shows the measurement result of the temperature of the fθ lens 15 in the sensor valid period and the estimation result of the temperature of the fθ lens 15 in the sensor invalid period. The change in the output of the lens temperature measuring unit 9 shown in Fig. 3D almost coincides with the change in the temperature of the fθ lens 15 shown by the broken line graph in Fig. 3C. In this way, the lens temperature measuring unit 9 can obtain temperature information that can be regarded as the temperature of the fθ lens 15 , and can obtain accurate temperature information of the fθ lens 15 .

다음으로, 온도 계산부(7)에 의한 처리에 대해 설명한다. 도 4는 실시 형태 1에 있어서 렌즈 온도 측정부(9)에 구비되는 온도 계산부(7)의 기능 구성을 나타내는 도면이다. 온도 계산부(7)는 센서 상태 판정부(30)와, 센서 출력 기억부(31)와, 온도 추정부(32)와, 온도 정보 전환부(33)를 가진다. 온도 계산부(7)에는, 레이저 출력 지령(28)과, 온도 계산 파라미터(34)와, 방사 온도 센서(8)에 의한 측정 결과인 측정값이 입력된다. Next, the process by the temperature calculation part 7 is demonstrated. 4 is a diagram showing the functional configuration of the temperature calculation unit 7 provided in the lens temperature measurement unit 9 in the first embodiment. The temperature calculation unit 7 includes a sensor state determination unit 30 , a sensor output storage unit 31 , a temperature estimation unit 32 , and a temperature information switching unit 33 . A laser output command 28 , a temperature calculation parameter 34 , and a measurement value that is a measurement result by the radiation temperature sensor 8 are input to the temperature calculation unit 7 .

온도 계산 파라미터(34)는 온도 계산부(7)에 있어서의 계산에 있어서 사용되는 파라미터이다. 온도 계산 파라미터(34)는 센서 회복 기간 「twait」의 길이를 나타내는 설정값을 포함한다. 온도 계산 파라미터(34)는 변환 게인과, fθ렌즈(15)의 열 시정수를 포함한다. 변환 게인은 펄스 레이저광(5)의 에너지를 fθ렌즈(15)의 온도 변화량으로 환산하기 위한 에너지 온도 변환 게인이다. The temperature calculation parameter 34 is a parameter used in the calculation in the temperature calculation unit 7 . The temperature calculation parameter 34 includes a set value indicating the length of the sensor recovery period "twait". The temperature calculation parameter 34 includes a conversion gain and a thermal time constant of the fθ lens 15 . The conversion gain is an energy-temperature conversion gain for converting the energy of the pulsed laser light 5 into the temperature change amount of the fθ lens 15 .

센서 상태 판정부(30)에는, 레이저 출력 지령(28)과 온도 계산 파라미터(34)가 입력된다. 센서 상태 판정부(30)는, 레이저 출력 지령(28)과 센서 회복 기간 「twait」의 설정값에 기초하여, 센서 유효 기간과 센서 무효 기간을 판정한다. 센서 상태 판정부(30)는, t1부터 t5+td까지의 기간과 같이, 센서 회복 기간 「twait」보다도 짧은 오프의 기간을 사이에 두고 레이저 출력 지령(28)의 온이 반복되는 기간을, 센서 무효 기간으로 판정한다. 센서 상태 판정부(30)는, t5+td부터 t6까지의 기간과 같이, 레이저 출력 지령(28)이 오프로 되고 나서 센서 회복 기간 「twait」이 경과할 때까지의 기간을, 센서 무효 기간으로 판정한다. 센서 상태 판정부(30)는, t6부터 t7까지의 기간과 같이, 센서 회복 기간 「twait」이 경과한 후, 레이저 출력 지령(28)이 온으로 될 때까지의 기간을, 센서 유효 기간으로 판정한다. A laser output command 28 and a temperature calculation parameter 34 are input to the sensor state determination unit 30 . The sensor state determination unit 30 determines the sensor valid period and the sensor invalid period based on the laser output command 28 and the set value of the sensor recovery period "twait". The sensor state determination unit 30 selects a period in which the ON of the laser output command 28 is repeated with an OFF period shorter than the sensor recovery period “twait”, such as the period from t1 to t5+td. considered as invalid. The sensor state determination unit 30, such as the period from t5+td to t6, sets the period from when the laser output command 28 is turned off until the sensor recovery period "twait" elapses as the sensor invalid period. judge The sensor state determination unit 30 determines, as in the period from t6 to t7, the period from the elapse of the sensor recovery period "twait" until the laser output command 28 is turned on as the sensor validity period. do.

센서 상태 판정부(30)는 판정 결과를 나타내는 정보인 센서 상태 플래그(35)를 센서 출력 기억부(31)와 온도 정보 전환부(33)에 출력한다. 센서 상태 판정부(30)는, 현재가 센서 무효 기간이라고 판정했을 경우, 센서 상태 플래그(35)를 온으로 한다. 센서 상태 판정부(30)는, 현재가 센서 유효 기간이라고 판정했을 경우, 센서 상태 플래그(35)를 오프로 한다. The sensor state determination unit 30 outputs a sensor state flag 35 , which is information indicating the determination result, to the sensor output storage unit 31 and the temperature information switching unit 33 . The sensor state determination unit 30 turns on the sensor state flag 35 when it is determined that the present is the sensor invalidation period. The sensor state determination unit 30 turns off the sensor state flag 35 when it is determined that the present is the sensor valid period.

센서 출력 기억부(31)에는, 방사 온도 센서(8)의 측정값과, 센서 상태 플래그(35)가 입력된다. 센서 출력 기억부(31)는 센서 무효 기간 직전에 방사 온도 센서(8)로부터 입력된 측정값을 기억한다. 센서 출력 기억부(31)는 기억된 해당 측정값을 온도 추정부(32)에 출력한다. 또한, 센서 출력 기억부(31)는, 오프인 센서 상태 플래그(35)가 입력되었을 경우, 방사 온도 센서(8)로부터 입력된 측정값을 보존한다. 센서 출력 기억부(31)는, 온인 센서 상태 플래그(35)가 입력되었을 경우, 센서 유효 기간에 있어서 보존된 측정값을 온도 추정부(32)에 출력한다. The measured value of the radiation temperature sensor 8 and the sensor state flag 35 are input to the sensor output storage unit 31 . The sensor output storage unit 31 stores the measured value input from the radiation temperature sensor 8 immediately before the sensor invalidation period. The sensor output storage unit 31 outputs the stored corresponding measured value to the temperature estimation unit 32 . Moreover, the sensor output storage part 31 preserve|saves the measured value input from the radiation temperature sensor 8, when the sensor state flag 35 which is off is input. The sensor output storage unit 31 outputs, to the temperature estimation unit 32 , the measured value stored in the sensor valid period when the on-sensor state flag 35 is input.

온도 추정부(32)에는, 레이저 출력 지령(28)과, 온도 계산 파라미터(34)와, 센서 상태 플래그(35)가 입력된다. 온도 추정부(32)에는, 방사 온도 센서(8)의 측정값이 센서 출력 기억부(31)로부터 입력된다. 온도 추정부(32)는 센서 무효 기간에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도를 추정하기 위한 계산을 행한다. A laser output command 28 , a temperature calculation parameter 34 , and a sensor state flag 35 are input to the temperature estimation unit 32 . To the temperature estimation unit 32 , the measured value of the radiation temperature sensor 8 is input from the sensor output storage unit 31 . The temperature estimation unit 32 performs calculations for estimating the temperature of the fθ lens 15 in the sensor invalid period.

온도 추정부(32)는, 온인 센서 상태 플래그(35)가 입력되었을 경우, 레이저 출력 지령(28)에 변환 게인을 곱한다. 온도 추정부(32)는 이러한 곱셈 결과와, fθ렌즈(15)의 열 시정수가 이용된 로우 패스 필터를 이용하여, fθ렌즈(15)의 온도 변화량을 추정한다. 또한, 온도 추정부(32)는 온도 변화량의 추정 결과에, 센서 무효 기간 직전에 있어서의 방사 온도 센서(8)의 측정값을 가산한다. 이것에 의해, 온도 추정부(32)는 센서 무효 기간에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도의 추정값을 구한다. 온도 추정부(32)는 구한 추정값을 온도 정보 전환부(33)에 출력한다. When the on-sensor state flag 35 is input, the temperature estimation unit 32 multiplies the laser output command 28 by a conversion gain. The temperature estimation unit 32 estimates the amount of change in temperature of the fθ lens 15 by using the multiplication result and the low-pass filter using the thermal time constant of the fθ lens 15 . Moreover, the temperature estimation part 32 adds the measured value of the radiation temperature sensor 8 in just before the sensor invalidation period to the estimation result of the temperature change amount. Thereby, the temperature estimation unit 32 obtains an estimated value of the temperature of the fθ lens 15 in the sensor ineffective period. The temperature estimation unit 32 outputs the calculated estimated value to the temperature information conversion unit 33 .

온도 추정부(32)는, 오프인 센서 상태 플래그(35)가 입력되었을 경우, 온도를 추정하기 위한 계산을 행하지 않는다. 온도 추정부(32)는 센서 유효 기간에 있어서의 방사 온도 센서(8)의 측정값을 센서 출력 기억부(31)로부터 읽어낸다. 온도 추정부(32)는 센서 무효 기간에 있어서의 추정값의 계산 결과가, 센서 유효 기간에 있어서의 측정값과 일치하도록, 상기 로우 패스 필터의 상태량의 클리어(clear) 처리를 행한다. The temperature estimation unit 32 does not perform calculations for estimating the temperature when the off-sensor state flag 35 is input. The temperature estimation unit 32 reads the measured value of the radiation temperature sensor 8 from the sensor output storage unit 31 during the sensor validity period. The temperature estimation unit 32 clears the state quantity of the low-pass filter so that the calculation result of the estimated value in the sensor invalid period coincides with the measured value in the sensor valid period.

온도 정보 전환부(33)에는, 센서 무효 기간에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도의 추정값과, 센서 유효 기간에 있어서의 방사 온도 센서(8)의 측정값과, 센서 상태 플래그(35)가 입력된다. 온도 정보 전환부(33)는, 온인 센서 상태 플래그(35)가 입력되었을 경우, fθ렌즈(15)의 온도의 추정값을 선택한다. 온도 계산부(7)는 센서 무효 기간에는 온도 추정부(32)로부터 입력되는 추정값을, 온도 정보로서 출력한다. In the temperature information switching unit 33, the estimated value of the temperature of the fθ lens 15 in the sensor invalid period, the measured value of the radiation temperature sensor 8 in the sensor valid period, and the sensor state flag 35 are provided. is input The temperature information switching unit 33 selects an estimated value of the temperature of the fθ lens 15 when the on-sensor state flag 35 is input. The temperature calculation unit 7 outputs the estimated value input from the temperature estimation unit 32 as temperature information during the sensor ineffective period.

한편, 온도 정보 전환부(33)는, 오프인 센서 상태 플래그(35)가 입력되었을 경우, 방사 온도 센서(8)의 측정값을 선택한다. 온도 계산부(7)는 센서 유효 기간에는 방사 온도 센서(8)로부터 입력되는 측정값을, 온도 정보로서 출력한다. 이와 같이, 온도 계산부(7)로부터 출력되는 온도 정보는, 온도 정보 전환부(33)에 의해서, fθ렌즈(15)의 온도의 추정값과 방사 온도 센서(8)의 측정값으로 전환된다. On the other hand, the temperature information switching part 33 selects the measured value of the radiation temperature sensor 8, when the sensor state flag 35 which is off is input. The temperature calculation unit 7 outputs the measured value input from the radiation temperature sensor 8 as temperature information during the sensor validity period. In this way, the temperature information output from the temperature calculation unit 7 is converted into an estimated value of the temperature of the fθ lens 15 and a measured value of the radiation temperature sensor 8 by the temperature information conversion unit 33 .

렌즈 온도 측정부(9)는, 반사광(21)의 영향이 없게 되는 센서 유효 기간에 있어서, 방사 온도 센서(8)의 측정값을 온도 정보로서 출력한다. 또한, 렌즈 온도 측정부(9)는, 반사광(21)의 영향이 크게 되는 센서 무효 기간에 있어서, 방사 온도 센서(8)의 측정값을 사용하지 않고, 센서 유효 기간에 보존된 방사 온도 센서(8)의 측정값을 사용하여 fθ렌즈(15)의 온도를 추정한다. 렌즈 온도 측정부(9)는, 센서 무효 기간에 있어서, fθ렌즈(15)의 온도의 추정값을 온도 정보로서 출력한다. 이와 같이 하여, 렌즈 온도 측정부(9)는 반사광(21)의 영향이 제거된 온도 정보를 구한다. The lens temperature measuring unit 9 outputs the measured value of the radiation temperature sensor 8 as temperature information in the sensor validity period during which the influence of the reflected light 21 is not present. In addition, the lens temperature measuring unit 9 does not use the measured value of the radiation temperature sensor 8 in the sensor invalid period when the effect of the reflected light 21 is large, and the radiation temperature sensor ( 8) is used to estimate the temperature of the fθ lens 15 . The lens temperature measuring unit 9 outputs an estimated value of the temperature of the fθ lens 15 as temperature information in the sensor invalid period. In this way, the lens temperature measuring unit 9 obtains the temperature information from which the influence of the reflected light 21 is removed.

다음으로, 갈바노 지령 변환부(6)에 의한 처리에 대해 설명한다. 갈바노 지령 변환부(6)에는, 지령 생성부(2)로부터의 위치 지령(29)과, 렌즈 온도 측정부(9)로부터의 온도 정보가 입력된다. 여기서, 갈바노 스캐너(13X)에 대한 위치 지령(29)을 Xg(k), 갈바노 스캐너(13Y)에 대한 위치 지령(29)을 Yg(k)로 한다. k는, 가공 구멍 번호로 한다. 가공 구멍 번호는 피가공물(16)에 형성되는 복수의 구멍(17) 각각에, 1부터 순서대로 부여되는 정수이다. 시각 t에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도 정보를 θ(t), 가공 전에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도인 초기 온도를 θ0로 한다. 갈바노 지령 변환부(6)는, 다음에 나타내는 절차에 의해서, 온도 정보에 기초하는 보정량인 ΔXg(k), ΔYg(k)를 구한다. 또한, 실시 형태 1에 있어서 나타내는 계산 방법은 하나의 예이며, 계산 방법은 적절히 변경해도 된다. Next, the process by the galvano command conversion part 6 is demonstrated. The position command 29 from the command generation unit 2 and the temperature information from the lens temperature measurement unit 9 are input to the galvano command conversion unit 6 . Here, let the position command 29 with respect to the galvano scanner 13X be Xg(k), and let the position command 29 with respect to the galvano scanner 13Y be Yg(k). k is a machining hole number. The machining hole number is an integer assigned to each of the plurality of holes 17 formed in the to-be-processed object 16 in order from 1 . The temperature information of the fθ lens 15 at time t is θ(t), and the initial temperature, which is the temperature of the fθ lens 15 before processing, is θ0. The galvano command conversion unit 6 calculates ΔXg(k) and ΔYg(k), which are correction amounts based on temperature information, by the procedure shown below. In addition, the calculation method shown in Embodiment 1 is one example, and you may change the calculation method suitably.

fθ렌즈(15)에 대해서, 시각 t에 있어서의 θ0로부터의 온도 변화량인 Δθ(t)는, 다음의 식 (1)에 의해 나타내진다. With respect to the fθ lens 15, Δθ(t), which is the amount of temperature change from θ0 at time t, is expressed by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure pct00001
…(1)
Figure pct00001
… (One)

갈바노 지령 변환부(6)는, 다음의 식 (2)를 이용하여, 온도 변환 파라미터인 Pg를 구한다. The galvano command conversion part 6 calculates|requires Pg which is a temperature conversion parameter using following Formula (2).

[수학식 2][Equation 2]

Figure pct00002
…(2)
Figure pct00002
… (2)

a0, a1, a2, b0, b1, b2 각각은, 보정 계수로 한다. 보정 계수는 레이저 가공 장치(1)를 사용하여 아크릴판 등의 시험 기판에 천공 가공을 행함으로써 미리 구해진다. 시험 기판에 형성된 구멍(17)의 위치와 지령 위치의 어긋남량과, 가공시에 렌즈 온도 측정부(9)에 의해서 얻어진 fθ렌즈(15)의 온도 정보에 기초하여, 가공 오차가 최소가 되도록 조정된 각 보정 계수가 구해진다. Each of a0, a1, a2, b0, b1, and b2 is a correction coefficient. A correction coefficient is calculated|required beforehand by drilling-processing to test boards, such as an acrylic board, using the laser processing apparatus 1. Based on the amount of deviation between the position of the hole 17 formed in the test board and the command position, and the temperature information of the fθ lens 15 obtained by the lens temperature measuring unit 9 during processing, adjustment is made so that the processing error is minimized. Each correction coefficient obtained is obtained.

갈바노 지령 변환부(6)는, 상기 식 (2)를 이용함으로써, 다음의 식 (3)에 나타내는 ΔXg(k), ΔYg(k)를 구한다. The galvano command conversion part 6 calculates|requires (DELTA)Xg(k) and (DELTA)Yg(k) shown by following Formula (3) by using said Formula (2).

[수학식 3][Equation 3]

Figure pct00003
…(3)
Figure pct00003
… (3)

갈바노 지령 변환부(6)는, 상기 식 (3)과, 위치 지령(29)인 Xg(k), Yg(k)를 이용함으로써, 온도에 기초한 보정 후의 위치 지령(29)인 Xgout(k), Ygout(k)를 구한다. Xgout(k), Ygout(k)는, 다음의 식 (4)에 의해 나타내진다. 갈바노 지령 변환부(6)는, 위치 지령(29a)으로서, Xgout(k), Ygout(k)를 출력한다. The galvano command conversion unit 6 uses the formula (3) and Xg(k) and Yg(k) which are the position commands 29, and Xgout(k) which is the position command 29 after correction based on the temperature. ), Ygout(k) is obtained. Xgout(k) and Ygout(k) are represented by the following formula (4). The galvano command conversion unit 6 outputs Xgout(k) and Ygout(k) as the position command 29a.

[수학식 4][Equation 4]

Figure pct00004
…(4)
Figure pct00004
… (4)

도 5는 실시 형태 1에 있어서의 갈바노 지령 변환부(6)에 의한 위치 지령(29)의 보정에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 (a)는, fθ렌즈(15)의 온도가 θ0일 때에 천공 가공이 행해진 모습을 나타내고 있다. 도 5에 있어서, 파선으로 나타낸 십자의 중심인 위치(40)는, 위치 지령(29)인 Xg(k), Yg(k)에 의해서 나타내지는 가공 위치로 한다. 도 5의 (a)에서는, 형성된 구멍(17a)의 중심이 위치(40)와 중첩된다. 위치 지령(29)과 구멍(17a)의 어긋남은, 발생하고 있지 않다. 5 : is a figure for demonstrating correction of the position command 29 by the galvano command conversion part 6 in Embodiment 1. FIG. Fig. 5(a) shows a state in which the drilling process was performed when the temperature of the fθ lens 15 was θ0. In Fig. 5, a position 40, which is the center of a cross indicated by a broken line, is a machining position indicated by Xg(k) and Yg(k), which are the position commands 29 . In FIG. 5A , the center of the formed hole 17a overlaps the position 40 . There is no deviation between the position command 29 and the hole 17a.

도 5의 (b)는, fθ렌즈(15)의 온도가 θ0보다도 높은 θ(t)일 때에 천공 가공이 행해진 모습을 나타내고 있다. 도 5의 (b)에서는, 형성된 구멍(17b)의 중심은, 위치(40)로부터 지면 좌하 방향의 위치가 된다. 위치 지령(29)과 구멍(17b)의 어긋남은, 발생하고 있다. Fig. 5(b) shows a state in which the drilling process was performed when the temperature of the fθ lens 15 is θ(t) higher than θ0. In FIG.5(b), the center of the formed hole 17b turns into a position in the lower-left direction from the position 40. In FIG. A deviation between the position command 29 and the hole 17b has occurred.

도 5의 (c)는, fθ렌즈(15)의 온도가 θ(t)인 상태에 있어서, 갈바노 지령 변환부(6)에 의해서 위치 지령(29)이 보정된 후에 천공 가공이 행해진 모습을 나타내고 있다. 파선으로 나타낸 십자의 중심인 위치(41)는, Xgout(k), Ygout(k)에 의해서 나타내지는 가공 위치로 한다. 도 5의 (c)에 있어서, 위치(41)는 위치(40)로부터 지면 우상 방향으로 이동해 있다. 형성된 구멍(17c)의 중심은, 위치(40)와 일치한다. 갈바노 지령 변환부(6)는, 이와 같이 위치 지령(29)과 구멍(17c)의 어긋남을 해소시킬 수 있는 Xgout(k), Ygout(k)를 구함으로써, 위치 지령(29)을 보정한다. 레이저 가공 장치(1)는, 갈바노 지령 변환부(6)에 있어서 위치 지령(29)을 보정함으로써, 정확한 위치에 구멍(17c)을 형성할 수 있다. Fig. 5 (c) is a state in which the temperature of the fθ lens 15 is θ(t), and after the position command 29 is corrected by the galvano command conversion unit 6, drilling is performed. is indicating The position 41, which is the center of the cross indicated by the broken line, is a machining position indicated by Xgout(k) and Ygout(k). In Fig. 5(c) , the position 41 is moved from the position 40 to the upper right direction in the paper. The center of the formed hole 17c coincides with the position 40 . The galvano command conversion unit 6 corrects the position command 29 by obtaining Xgout(k) and Ygout(k) capable of resolving the shift between the position command 29 and the hole 17c in this way. . The laser processing apparatus 1 can form the hole 17c in the correct position by correct|amending the position command 29 in the galvano command conversion part 6 .

다음으로, 도 6을 참조하여, 제어 장치(25)의 동작에 대해 설명한다. 도 6은 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 장치(1)가 가지는 제어 장치(25)의 동작 절차를 나타내는 플로차트이다. Next, with reference to FIG. 6, the operation|movement of the control apparatus 25 is demonstrated. 6 is a flowchart showing an operation procedure of the control device 25 included in the laser processing device 1 according to the first embodiment.

스텝 S1에 있어서, 제어 장치(25)는 지령 생성부(2)에 의해 가공 프로그램을 해석하고, 제어 장치(25) 내에서 지령 생성부(2)로부터 각 부에 초기 파라미터를 전송한다. 지령 생성부(2)는 초기 파라미터인 온도 계산 파라미터(34)를 온도 계산부(7)에 전송한다. 지령 생성부(2)는 초기 파라미터인 보정 계수를 갈바노 지령 변환부(6)에 전송한다. In step S1 , the control device 25 interprets the machining program by the command generation unit 2 , and transmits initial parameters from the command generation unit 2 to each unit within the control device 25 . The command generation unit 2 transmits the temperature calculation parameter 34 which is an initial parameter to the temperature calculation unit 7 . The command generation unit 2 transmits a correction coefficient that is an initial parameter to the galvano command conversion unit 6 .

스텝 S2에 있어서, 제어 장치(25)는 지령 생성부(2)에 의해 가공 프로그램을 해석하고, 다음에 형성되는 구멍(17)인 가공 구멍의 위치 정보에 기초하여, XY 테이블(18)의 위치 지령(27)과 갈바노 스캐너(13X, 13Y)의 위치 지령(29)을 생성한다. 지령 생성부(2)는, 피가공물(16)에 있어서의 펄스 레이저광(5)의 조사 위치가 가공 구멍의 위치 정보에 추종하도록, 위치 지령(27)과 위치 지령(29)을 생성한다. 지령 생성부(2)는 XY 테이블(18)의 설치 위치의 오차인 위치 결정 오차의 보정과, XY 테이블(18)의 피치(pitch) 에러의 보정 등도 행한다. In step S2, the control device 25 analyzes the machining program by the command generation unit 2, and the position of the XY table 18 is based on the position information of the machining hole which is the hole 17 to be formed next. The command 27 and the position command 29 of the galvano scanners 13X and 13Y are generated. The command generation unit 2 generates the position command 27 and the position command 29 so that the irradiation position of the pulsed laser beam 5 on the workpiece 16 follows the position information of the processing hole. The command generation unit 2 also corrects a positioning error that is an error in the installation position of the XY table 18 , and also corrects a pitch error of the XY table 18 .

스텝 S3에 있어서, 제어 장치(25)는, XY 테이블(18)의 위치 지령(27)에 따른 XY 테이블(18)의 제어에 의해, 피가공물(16)을 위치 결정한다. 지령 생성부(2)는 XY 테이블 제어부(20)로 위치 지령(27)을 보낸다. XY 테이블 제어부(20)는 위치 지령(27)에 따라서 XY 테이블(18)의 톱 테이블(19)을 위치 결정한다. 이와 같이 하여, 제어 장치(25)는 톱 테이블(19)에 놓여져 있는 피가공물(16)을 위치 결정한다. In step S3, the control apparatus 25 positions the to-be-processed object 16 by control of the XY table 18 according to the position command 27 of the XY table 18. As shown in FIG. The command generation unit 2 sends a position command 27 to the XY table control unit 20 . The XY table control part 20 positions the top table 19 of the XY table 18 according to the position instruction|command 27. As shown in FIG. In this way, the control device 25 positions the workpiece 16 placed on the top table 19 .

스텝 S4에 있어서, 제어 장치(25)는 렌즈 온도 측정부(9)에 있어서 fθ렌즈(15)의 온도를 계산한다. 지령 생성부(2)는 렌즈 온도 측정부(9)로 레이저 출력 지령(28)을 보낸다. 온도 계산부(7)는 레이저 출력 지령(28)과 방사 온도 센서(8)의 측정값에 기초하여 fθ렌즈(15)의 온도를 계산한다. 렌즈 온도 측정부(9)는 계산 결과인 온도 정보를 갈바노 지령 변환부(6)로 보낸다. In step S4 , the control device 25 calculates the temperature of the fθ lens 15 in the lens temperature measuring unit 9 . The command generating unit 2 sends a laser output command 28 to the lens temperature measuring unit 9 . The temperature calculation unit 7 calculates the temperature of the fθ lens 15 based on the laser output command 28 and the measured value of the radiation temperature sensor 8 . The lens temperature measuring unit 9 sends temperature information, which is a calculation result, to the galvano command converting unit 6 .

스텝 S5에 있어서, 제어 장치(25)는, 갈바노 스캐너(13X, 13Y)의 위치 지령(29)을, 온도 정보에 기초하여 보정한다. 지령 생성부(2)는 갈바노 지령 변환부(6)로 위치 지령(29)을 보낸다. 갈바노 지령 변환부(6)에는, 렌즈 온도 측정부(9)로부터 fθ렌즈(15)의 온도 정보가 입력된다. 갈바노 지령 변환부(6)는 온도 정보에 기초하여 위치 지령(29)의 보정을 행한다. 갈바노 지령 변환부(6)는 보정 후의 위치 지령(29a)을 갈바노 제어부(10)로 보낸다. In step S5, the control apparatus 25 correct|amends the position command 29 of galvano scanner 13X, 13Y based on temperature information. The command generation unit 2 sends the position command 29 to the galvano command conversion unit 6 . Temperature information of the fθ lens 15 is input from the lens temperature measuring unit 9 to the galvano command conversion unit 6 . The galvano command conversion unit 6 corrects the position command 29 based on the temperature information. The galvano command conversion unit 6 sends the corrected position command 29a to the galvano control unit 10 .

스텝 S6에 있어서, 제어 장치(25)는, 갈바노 제어부(10)에 의해, 보정된 위치 지령(29a)에 따라서 갈바노 스캐너(13X, 13Y)를 제어하여, 갈바노 미러(11X, 11Y)를 위치 결정한다. In step S6, the control device 25 controls the galvano scanners 13X and 13Y according to the corrected position command 29a by the galvano control unit 10, and the galvano mirrors 11X and 11Y. to position

스텝 S7에 있어서, 제어 장치(25)는 레이저 출력 지령(28)에 따라서 레이저 발진기(4)를 제어한다. 지령 생성부(2)는 레이저 제어부(3)로 레이저 출력 지령(28)을 보낸다. 레이저 제어부(3)는 레이저 출력 지령(28)에 따라서 레이저 발진기(4)를 제어한다. 레이저 발진기(4)가 펄스 레이저광(5)을 출력함으로써, 레이저 가공 장치(1)는 피가공물(16)에 가공 구멍을 형성한다. In step S7 , the control device 25 controls the laser oscillator 4 according to the laser output command 28 . The command generating unit 2 sends a laser output command 28 to the laser control unit 3 . The laser control unit 3 controls the laser oscillator 4 according to the laser output command 28 . When the laser oscillator 4 outputs the pulsed laser light 5 , the laser processing apparatus 1 forms a processing hole in the to-be-processed object 16 .

스텝 S8에 있어서, 제어 장치(25)는 가공을 종료할지 여부를 판단한다. 지령 생성부(2)는 가공 구멍이 형성되고 나서, 다음에 가공되는 구멍(17)의 유무를 체크한다. 다음에 가공되는 구멍(17)이 있는 경우, 가공을 종료하지 않는다고 판단한다. 가공을 종료하지 않는 경우(스텝 S8, No), 제어 장치(25)는, 다음의 가공 구멍에 대해서, 스텝 S2부터의 절차를 반복한다. 다음에 가공되는 구멍(17)이 없는 경우, 가공을 종료한다고 판단한다. 가공을 종료하는 경우(스텝 S8, Yes), 제어 장치(25)는, 도 6에 나타내는 절차에 의한 동작을 종료한다. 이상에 의해, 레이저 가공 장치(1)는, 가공 프로그램에 기초하여, 피가공물(16)에 천공 가공을 실시한다. In step S8, the control apparatus 25 determines whether or not to complete|finish a process. The command generation unit 2 checks the presence or absence of a hole 17 to be machined next after the machining hole is formed. If there is a hole 17 to be machined next, it is determined that the machining is not finished. When processing is not finished (step S8, No), the control device 25 repeats the procedure from step S2 for the next processing hole. When there is no hole 17 to be machined next, it is determined that the machining is finished. When finishing processing (step S8, Yes), the control apparatus 25 ends the operation|movement by the procedure shown in FIG. As mentioned above, the laser processing apparatus 1 drills the to-be-processed object 16 based on a processing program.

실시 형태 1에서는, 센서 상태 판정부(30)가, 레이저 출력 지령(28)을 기초로, 센서 유효 기간과 센서 무효 기간을 판정하는 경우에 대해 설명했지만, 펄스 레이저광(5)의 검출 신호를 기초로, 센서 유효 기간과 센서 무효 기간을 판정해도 된다. 도 3의 (b)에 나타내지는 레이저 출력은, 해당 검출 신호에 의해서 모의적으로 나타낼 수 있다. 레이저 발진기(4)의 출사구 부근에 배치된 빔 스플리터에 의해서 펄스 레이저광(5)의 일부를 분기시키고, 분기된 광을 고속의 레이저 파워 센서에 의해서 검출함으로써, 제어 장치(25)는 해당 검출 신호를 얻을 수 있다. In Embodiment 1, although the sensor state determination part 30 demonstrated the case where the sensor valid period and the sensor invalid period were judged based on the laser output command 28, the detection signal of the pulsed laser beam 5 was demonstrated. Based on this, the sensor valid period and the sensor invalid period may be determined. The laser output shown in Fig. 3B can be simulated by the detection signal. A part of the pulsed laser light 5 is branched by a beam splitter disposed near the exit port of the laser oscillator 4, and the branched light is detected by a high-speed laser power sensor, so that the control device 25 detects the corresponding detection. signal can be obtained.

실시 형태 1에 의하면, 레이저 가공 장치(1)는 입사 영역(22)으로부터 방사한 적외선을 검출함으로써 fθ렌즈(15)의 온도를 측정한다. 레이저 가공 장치(1)는 fθ렌즈(15)에서 반사한 펄스 레이저광(5)의 영향이 제거된 온도 정보를 구한다. 레이저 가공 장치(1)는 해당 온도 정보에 기초하여 위치 지령(29)을 보정한다. 레이저 가공 장치(1)는 반사광(21)의 영향을 받지 않고, 입사 영역(22)에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도를 순시적이고 정확하게 측정할 수 있다. 레이저 가공 장치(1)는, fθ렌즈(15)의 온도를 순시적이고 정확하게 측정할 수 있는 것에 의해서, 조사 위치의 고정밀한 보정이 가능하게 된다. 이것에 의해, 레이저 가공 장치(1)는 가공 정밀도의 향상이 가능하게 된다고 하는 효과를 달성한다. According to the first embodiment, the laser processing apparatus 1 measures the temperature of the fθ lens 15 by detecting infrared rays radiated from the incident region 22 . The laser processing apparatus 1 calculates|requires the temperature information from which the influence of the pulsed laser beam 5 reflected by the f(theta) lens 15 was removed. The laser processing apparatus 1 correct|amends the position command 29 based on the said temperature information. The laser processing apparatus 1 can instantaneously and accurately measure the temperature of the fθ lens 15 in the incident region 22 without being affected by the reflected light 21 . Since the laser processing apparatus 1 can measure the temperature of the f(theta) lens 15 instantaneously and accurately, high-precision correction of an irradiation position becomes possible. Thereby, the laser processing apparatus 1 achieves the effect that the improvement of a processing precision becomes possible.

실시 형태 1에서는, 8㎛ 내지 12㎛의 파장역에 감도를 가지는 방사 온도 센서(8)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)에 대해 설명했다. 이러한 파장역은, fθ렌즈(15)의 온도가 25℃ 내지 30℃ 부근인 경우에 fθ렌즈(15)로부터 방사되는 적외선의 강도는 가장 강하게 된다. 그 때문에, 8㎛ 내지 12㎛의 파장역에 감도를 가지는 방사 온도 센서(8)는, fθ렌즈(15)로부터 방사되는 적외선을 검출하는 센서로서 적합하다. 또한, 8㎛ 내지 12㎛의 파장역에 감도를 가지는 방사 온도 센서(8)는, 비교적 염가로 사용하기 쉽다고 하는 이점도 있다. 8㎛ 내지 12㎛의 파장역에는 CO2 레이저의 파장역인 9.3㎛ 내지 10.6㎛의 파장역이 포함되기 때문에, 실시 형태 1에서는, 레이저 가공 장치(1)는 fθ렌즈(15)에서 반사한 펄스 레이저광(5)의 영향이 제거된 온도 정보를 구하는 것으로 했다. 다음의 실시 형태 2에서는, 9.3㎛ 내지 10.6㎛의 파장역 이외의 파장역에 감도를 가지는 방사 온도 센서를 이용함으로써, fθ렌즈(15)에서 반사한 펄스 레이저광(5)의 영향을 제거하는 예에 대해 설명한다. In Embodiment 1, the laser processing apparatus 1 provided with the radiation temperature sensor 8 which has a sensitivity in the wavelength range of 8 micrometers - 12 micrometers was demonstrated. In this wavelength range, when the temperature of the fθ lens 15 is around 25°C to 30°C, the intensity of infrared rays emitted from the fθ lens 15 becomes the strongest. Therefore, the radiation temperature sensor 8 having a sensitivity in a wavelength range of 8 µm to 12 µm is suitable as a sensor for detecting infrared rays emitted from the fθ lens 15 . Moreover, the radiation temperature sensor 8 which has a sensitivity in the wavelength range of 8 micrometers - 12 micrometers also has the advantage that it is comparatively cheap and easy to use. Since a wavelength range of 9.3 μm to 10.6 μm, which is a wavelength range of a CO 2 laser, is included in the wavelength range of 8 μm to 12 μm, the laser processing apparatus 1 includes a pulse laser reflected by the fθ lens 15 in the first embodiment. It was decided that the temperature information from which the influence of the light 5 was removed is calculated|required. In the following embodiment 2, an example in which the influence of the pulsed laser light 5 reflected by the fθ lens 15 is eliminated by using a radiation temperature sensor having sensitivity in a wavelength region other than the wavelength region of 9.3 μm to 10.6 μm. explain about

실시 형태 2. Embodiment 2.

실시 형태 2에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 방사 온도 센서는 9.3㎛ 내지 10.6㎛의 파장역 이외의 파장역에 감도를 가지고, 또한 25℃ 내지 30℃ 부근의 fθ렌즈(15)로부터 방사하는 적외선을 검출한다. 실시 형태 2에서는, 상기의 실시 형태 1과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 실시 형태 1과는 다른 구성에 대해 주로 설명한다. In the laser processing apparatus according to the second embodiment, the radiation temperature sensor has sensitivity in a wavelength range other than the wavelength range of 9.3 μm to 10.6 μm, and emits infrared rays emitted from the fθ lens 15 in the vicinity of 25° C. to 30° C. detect In Embodiment 2, the same code|symbol is attached|subjected to the same component as said Embodiment 1, and the structure different from Embodiment 1 is mainly demonstrated.

여기서, 실시 형태 2에 있어서의 방사 온도 센서의 측정 파장에 대해 설명한다. 도 7은 실시 형태 2에 있어서의 방사 온도 센서의 측정 파장에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 7에는, 대기에 있어서의 적외선의 투과 특성을 나타내는 그래프를 나타내고 있다. 방사 온도 센서는, 대기를 투과하는 적외선을 검출함으로써, fθ렌즈(15)의 온도를 측정한다. 이 때문에, 방사 온도 센서의 측정 파장은, 대기에 있어서의 투과율이 높은 파장일 것을 요한다. Here, the measurement wavelength of the radiation temperature sensor in Embodiment 2 is demonstrated. It is a figure for demonstrating the measurement wavelength of the radiation temperature sensor in Embodiment 2. FIG. 7, the graph which shows the infrared rays transmission characteristic in air|atmosphere is shown. The radiation temperature sensor measures the temperature of the fθ lens 15 by detecting infrared rays passing through the atmosphere. For this reason, it is required that the measurement wavelength of a radiation temperature sensor be a wavelength with high transmittance|permeability in air|atmosphere.

도 7에 의하면, 8㎛ 내지 13.5㎛의 파장역은, 대기에 있어서의 투과율이 비교적 높다. 이하의 설명에서는, 8㎛ 내지 13.5㎛의 파장역을, 「10㎛ 파장대」라고 칭한다. 10㎛ 파장대의 파장은, 방사 온도 센서의 측정 파장에 적합하다. 한편, 14㎛ 이상의 파장역과, 5.5㎛ 내지 7.5㎛의 파장역에 있어서, 투과율은 제로이다. 14㎛ 이상의 파장역과, 5.5㎛ 내지 7.5㎛의 파장역은, 방사 온도 센서의 측정 파장에 적합하지 않다. 3.0㎛ 내지 5.0㎛의 파장역은, 투과율의 변동은 크지만 투과율이 비교적 높은 파장이 포함되어 있다. 이하의 설명에서는, 3.0㎛ 내지 5.0㎛의 파장역을, 「4㎛ 파장대」라고 칭한다. 4㎛ 파장대 중에서는, 3.4㎛ 내지 4.2㎛의 파장역은, 투과율이 높다. According to FIG. 7, the transmittance|permeability in air|atmosphere is comparatively high in the wavelength range of 8 micrometers - 13.5 micrometers. In the following description, a wavelength range of 8 µm to 13.5 µm is referred to as a “10 µm wavelength band”. The wavelength of the 10 µm wavelength band is suitable for the measurement wavelength of the radiation temperature sensor. On the other hand, the transmittance is zero in a wavelength range of 14 µm or more and a wavelength range of 5.5 µm to 7.5 µm. A wavelength range of 14 µm or more and a wavelength range of 5.5 µm to 7.5 µm are not suitable for the measurement wavelength of the radiation temperature sensor. The wavelength range of 3.0 µm to 5.0 µm includes wavelengths having a large transmittance but having a relatively high transmittance. In the following description, a wavelength range of 3.0 µm to 5.0 µm is referred to as a “4 µm wavelength band”. In the 4 µm wavelength band, the wavelength range of 3.4 µm to 4.2 µm has high transmittance.

실시 형태 2에 있어서, 방사 온도 센서가 감도를 가지는 파장역에, 4㎛ 파장대가 포함된다. 4㎛ 파장대의 적외선을 측정할 수 있는 적외선 검출기로서는, 인듐 안티몬(InSb)을 이용한 적외선 검출기를 들 수 있다. InSb를 이용한 방사 온도 센서에 의해 fθ렌즈(15)의 온도를 측정하는 실험을 행한 바, CO2 레이저의 반사광(21)의 영향을 받지 않는 양호한 측정이 가능하다는 것이 확인되었다. InSb를 이용한 방사 온도 센서의 측정 파장은 3㎛ 내지 5㎛이다. InSb를 이용한 방사 온도 센서의 측정 파장에는, 9.3㎛ 내지 10.6㎛의 파장역은 포함되지 않는다. 실시 형태 2에서는, 방사 온도 센서는, InSb를 포함하는 적외선 검출기인 것에 의해서, 9.3㎛ 내지 10.6㎛의 파장역 이외의 파장역에 감도를 가짐과 아울러, 25℃ 내지 30℃ 부근의 fθ렌즈(15)로부터 방사하는 적외선을 검출할 수 있다. In Embodiment 2, the wavelength range in which the radiation temperature sensor has sensitivity includes a wavelength band of 4 µm. An infrared detector using indium antimony (InSb) is mentioned as an infrared detector which can measure infrared rays in a 4 micrometer wavelength band. When the temperature of the fθ lens 15 was measured by a radiation temperature sensor using InSb, it was confirmed that good measurement was possible without being affected by the reflected light 21 of the CO 2 laser. The measurement wavelength of the radiation temperature sensor using InSb is 3 μm to 5 μm. The wavelength range of 9.3 µm to 10.6 µm is not included in the measurement wavelength of the radiation temperature sensor using InSb. In Embodiment 2, since the radiation temperature sensor is an infrared detector containing InSb, it has sensitivity in a wavelength range other than the wavelength range of 9.3 μm to 10.6 μm, and an fθ lens 15 near 25° C. to 30° C. ) can detect infrared radiation from

도 8은 실시 형태 2에 따른 레이저 가공 장치(1A)의 구성을 나타내는 도면이다. 실시 형태 2에 따른 레이저 가공 장치(1A)는, fθ렌즈(15)의 온도를 측정하여 fθ렌즈(15)의 온도 정보를 구하는 렌즈 온도 측정부(49)를 가진다. 렌즈 온도 측정부(49)는 방사 온도 센서(48)를 가진다. 방사 온도 센서(48)는, 비접촉식의 온도 센서로서, InSb를 포함하는 적외선 검출기이다. 방사 온도 센서(48)는 3㎛ 내지 5㎛의 파장역에 감도를 가진다. 방사 온도 센서(48)는 도 2에 나타내는 입사 영역(22)의 상방에 배치되어 있다. 방사 온도 센서(48)는, 입사 영역(22)으로부터 방사한 적외선을 검출함으로써, 입사 영역(22)에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도를 측정한다. 8 : is a figure which shows the structure of 1 A of laser processing apparatuses which concern on Embodiment 2. FIG. A laser processing apparatus 1A according to the second embodiment includes a lens temperature measuring unit 49 that measures the temperature of the fθ lens 15 to obtain temperature information of the fθ lens 15 . The lens temperature measuring unit 49 has a radiation temperature sensor 48 . The radiation temperature sensor 48 is a non-contact temperature sensor and is an infrared detector containing InSb. The radiation temperature sensor 48 has a sensitivity in a wavelength range of 3 μm to 5 μm. The radiation temperature sensor 48 is arrange|positioned above the incident area|region 22 shown in FIG. The radiation temperature sensor 48 measures the temperature of the fθ lens 15 in the incident region 22 by detecting infrared rays emitted from the incident region 22 .

제어 장치(45)는 온도 계산부(7)가 마련되어 있지 않은 것을 제외하고, 실시 형태 1의 제어 장치(25)와 마찬가지이다. 렌즈 온도 측정부(49)는 방사 온도 센서(48)의 측정값인 온도 정보를, 갈바노 지령 변환부(6)에 출력한다. 렌즈 온도 측정부(49)는, 시각 t에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도 정보인 θ(t)로서, 시각 t에 있어서의 방사 온도 센서(48)의 측정값을 출력한다. The control device 45 is the same as the control device 25 of the first embodiment except that the temperature calculation unit 7 is not provided. The lens temperature measurement unit 49 outputs temperature information that is a measurement value of the radiation temperature sensor 48 to the galvano command conversion unit 6 . The lens temperature measuring unit 49 outputs the measured value of the radiation temperature sensor 48 at the time t as θ(t) which is the temperature information of the fθ lens 15 at the time t.

다음으로, 도 9를 참조하여, 렌즈 온도 측정부(49)의 동작에 대해 설명한다. 도 9는 실시 형태 2에 있어서의, 레이저 출력 지령(28)과, 레이저 출력과, 온도 측정 결과에 대해 설명하기 위한 도면이다. Next, an operation of the lens temperature measuring unit 49 will be described with reference to FIG. 9 . 9 is a diagram for explaining a laser output command 28, a laser output, and a temperature measurement result in the second embodiment.

도 9의 (a)는, 지령 생성부(2)로부터 레이저 제어부(3)에 출력되는 레이저 출력 지령(28)인 신호의 변화를 나타낸다. 도 9의 (a)는, 도 3의 (a)와 마찬가지이다. 도 9의 (b)는, 레이저 발진기(4)에 의한 레이저 출력의 변화, 즉 펄스 레이저광(5)의 출력의 변화를 나타낸다. 도 9의 (b)는, 도 3의 (b)와 마찬가지이다. Fig. 9(a) shows a change in a signal that is a laser output command 28 output from the command generation unit 2 to the laser control unit 3 . Fig. 9(a) is the same as Fig. 3(a). Fig. 9(b) shows a change in the laser output by the laser oscillator 4, that is, a change in the output of the pulsed laser light 5. As shown in FIG. Fig. 9(b) is the same as Fig. 3(b).

도 9의 (c)는, 방사 온도 센서(48)의 출력, 즉 방사 온도 센서(48)의 측정값을 나타낸다. 도 9의 (d)는, 렌즈 온도 측정부(49)의 출력인 온도 정보, 즉 렌즈 온도 측정부(49)의 측정 결과를 나타낸다. 도 9의 (c)에 나타내는 방사 온도 센서(48)의 출력과, 도 9의 (d)에 나타내는 렌즈 온도 측정부(49)의 출력은, 동일하다. FIG. 9(c) shows the output of the radiation temperature sensor 48, that is, the measured value of the radiation temperature sensor 48. As shown in FIG. FIG. 9( d ) shows temperature information output from the lens temperature measuring unit 49 , that is, the measurement result of the lens temperature measuring unit 49 . The output of the radiation temperature sensor 48 shown in FIG.9(c) and the output of the lens temperature measuring part 49 shown in FIG.9(d) are the same.

도 9의 (c)에 나타내지는 바와 같이, 방사 온도 센서(48)의 출력은, 반사광(21)의 영향을 받지 않고, fθ렌즈(15)의 시정수에 대응하도록 완만하게 변화한다. 이것은, 방사 온도 센서(48)에 의해서, fθ렌즈(15)의 온도가 정확하게 측정 되어 있는 것을 나타내고 있다. 따라서, 렌즈 온도 측정부(49)는 fθ렌즈(15)의 정확한 온도 정보를 갈바노 지령 변환부(6)에 출력할 수 있다. As shown in FIG. 9C , the output of the radiation temperature sensor 48 is not affected by the reflected light 21 , and changes gently so as to correspond to the time constant of the fθ lens 15 . This indicates that the temperature of the fθ lens 15 is accurately measured by the radiation temperature sensor 48 . Accordingly, the lens temperature measuring unit 49 may output accurate temperature information of the fθ lens 15 to the galvano command converting unit 6 .

실시 형태 2에 의하면, 레이저 가공 장치(1A)는 3㎛ 내지 5㎛의 파장역에 감도를 가지는 방사 온도 센서(48)를 사용하여 fθ렌즈(15)의 온도를 측정한다. 레이저 가공 장치(1A)는, 펄스 레이저광(5)의 파장역에는 감도를 가지지 않는 방사 온도 센서(48)를 사용함으로써, fθ렌즈(15)에서 반사한 펄스 레이저광(5)의 영향이 제거된 온도 정보를 구한다. 레이저 가공 장치(1A)는 반사광(21)의 영향을 받지 않고, 입사 영역(22)에 있어서의 fθ렌즈(15)의 온도를 순시적이고 정확하게 측정할 수 있다. 레이저 가공 장치(1A)는, 해당 온도 정보에 기초하여 위치 지령(29)을 보정함으로써, 조사 위치의 고정밀한 보정이 가능하게 된다. 이것에 의해, 레이저 가공 장치(1A)는 가공 정밀도의 향상이 가능하게 된다고 하는 효과를 달성한다. According to the second embodiment, the laser processing apparatus 1A measures the temperature of the fθ lens 15 using the radiation temperature sensor 48 having a sensitivity in a wavelength range of 3 µm to 5 µm. The laser processing apparatus 1A uses the radiation temperature sensor 48 which has no sensitivity in the wavelength range of the pulsed laser beam 5, and the influence of the pulsed laser beam 5 reflected by the fθ lens 15 is eliminated. Obtain temperature information. The laser processing apparatus 1A can instantaneously and accurately measure the temperature of the fθ lens 15 in the incident region 22 without being affected by the reflected light 21 . The laser processing apparatus 1A correct|amends the position command 29 based on the said temperature information, and high-precision correction of an irradiation position becomes possible. Thereby, 1 A of laser processing apparatuses achieve the effect that the improvement of a processing precision becomes possible.

또한, 실시 형태 2에서는, 방사 온도 센서(48)의 재료는 InSb인 것으로 설명했지만, 방사 온도 센서(48)의 재료는 인듐 갈륨 비소(InGaAs)여도 된다. 레이저 가공 장치(1A)는, 방사 온도 센서(48)의 재료가 InGaAs인 경우에도, 방사 온도 센서(48)의 재료가 IsSb인 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. In addition, although the material of the radiation temperature sensor 48 demonstrated that it is InSb in Embodiment 2, the material of the radiation temperature sensor 48 may be indium gallium arsenide (InGaAs). In the laser processing apparatus 1A, even when the material of the radiation temperature sensor 48 is InGaAs, the effect similar to the case where the material of the radiation temperature sensor 48 is IsSb can be acquired.

실시 형태 1에서는, 하나의 방사 온도 센서(8)를 사용하여 fθ렌즈(15)의 평균 온도를 측정하는 레이저 가공 장치(1)에 대해 설명했다. 실시 형태 2에서는, 하나의 방사 온도 센서(48)를 사용하여 fθ렌즈(15)의 평균 온도를 측정하는 레이저 가공 장치(1A)에 대해 설명했다. fθ렌즈(15)의 평균 온도는, 복수의 방사 온도 센서를 사용함으로써 측정되어도 된다. 다음의 실시 형태 3에서는, 복수의 방사 온도 센서를 사용하여 fθ렌즈(15)의 평균 온도를 측정하는 예에 대해 설명한다. In Embodiment 1, the laser processing apparatus 1 which measures the average temperature of the f(theta) lens 15 using the one radiation temperature sensor 8 was demonstrated. In Embodiment 2, the laser processing apparatus 1A which measures the average temperature of the f(theta) lens 15 using one radiation temperature sensor 48 was demonstrated. The average temperature of the fθ lens 15 may be measured by using a plurality of radiation temperature sensors. In the following Embodiment 3, an example in which the average temperature of the fθ lens 15 is measured using a plurality of radiation temperature sensors will be described.

실시 형태 3.Embodiment 3.

실시 형태 3에 따른 레이저 가공 장치는, 복수의 방사 온도 센서를 사용하여 fθ렌즈(15)의 평균 온도를 측정한다. 실시 형태 3에서는, 상기의 실시 형태 1 또는 2와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 실시 형태 1 또는 2와는 다른 구성에 대해 주로 설명한다. The laser processing apparatus according to the third embodiment measures the average temperature of the fθ lens 15 using a plurality of radiation temperature sensors. In Embodiment 3, the same code|symbol is attached|subjected to the same component as said Embodiment 1 or 2, and the structure different from Embodiment 1 or 2 is mainly demonstrated.

피가공물(16)에 형성되는 복수의 구멍(17)의 패턴에 따라서는, 도 2에 나타내는 입사 영역(22) 중 편향된 영역으로 펄스 레이저광(5)이 입사하는 경우가 있다. 이 경우, 입사 영역(22)에 온도 구배(勾配)가 발생하는 일이 있다. fθ렌즈(15)의 굴절률은, 평균 온도의 변화만이 아니라, 온도 구배에 의해서도 변화한다. 실시 형태 3에서는, 레이저 가공 장치는, 온도 구배를 포함한 온도 정보를 얻기 위해서, 복수의 방사 온도 센서를 사용한다. 레이저 가공 장치는, fθ렌즈(15)의 평균 온도의 변화와 입사 영역(22)의 온도 구배에 따른 보정을 행함으로써, 조사 위치를 더 높은 정밀도로 보정하는 것이 가능하게 된다. Depending on the pattern of the plurality of holes 17 formed in the workpiece 16 , the pulsed laser light 5 may enter a deflected region among the incident regions 22 shown in FIG. 2 . In this case, a temperature gradient may occur in the incident region 22 . The refractive index of the fθ lens 15 changes not only with changes in average temperature but also with temperature gradients. In the third embodiment, the laser processing apparatus uses a plurality of radiation temperature sensors in order to obtain temperature information including a temperature gradient. The laser processing apparatus makes it possible to correct the irradiation position with higher precision by performing correction according to the change in the average temperature of the fθ lens 15 and the temperature gradient of the incident region 22 .

실시 형태 3에서는, 입사 영역(22)에 복수의 분할 영역을 설정하고, 복수의 방사 온도 센서를 사용하여 분할 영역마다의 온도를 측정한다. 또한, 실시 형태 3에서는, 입사 영역(22)을 4개의 분할 영역으로 나누고, 4개의 방사 온도 센서를 사용하여 각 분할 영역의 온도를 측정한다. 분할 영역의 수와 방사 온도 센서의 수는, 적절히 변경해도 된다. In Embodiment 3, a plurality of divided regions are set in the incident region 22, and the temperature of each divided region is measured using a plurality of radiation temperature sensors. Further, in the third embodiment, the incident region 22 is divided into four divided regions, and the temperature of each divided region is measured using four radiation temperature sensors. The number of divided regions and the number of radiation temperature sensors may be appropriately changed.

도 10은 실시 형태 3에 따른 레이저 가공 장치(1B)의 구성을 나타내는 도면이다. 실시 형태 3에 따른 레이저 가공 장치(1B)는, fθ렌즈(15)의 온도를 측정하는 렌즈 온도 측정부(59)를 가진다. 렌즈 온도 측정부(59)는 4개의 방사 온도 센서(58A, 58B, 58C, 58D)를 가진다. 10 : is a figure which shows the structure of the laser processing apparatus 1B which concerns on Embodiment 3. FIG. The laser processing apparatus 1B concerning Embodiment 3 has the lens temperature measuring part 59 which measures the temperature of the f(theta) lens 15. As shown in FIG. The lens temperature measuring unit 59 has four radiation temperature sensors 58A, 58B, 58C and 58D.

방사 온도 센서(58A, 58B, 58C, 58D) 각각은, 실시 형태 2의 방사 온도 센서(48)와 마찬가지로, 4㎛ 파장대에 감도를 가진다. 방사 온도 센서(58A, 58B, 58C, 58D) 각각은, 비접촉식의 온도 센서로서, InSb를 포함하는 적외선 검출기이다. 방사 온도 센서(58A, 58B, 58C, 58D) 각각은, 3㎛ 내지 5㎛의 파장역에 감도를 가진다. 방사 온도 센서(58A, 58B, 58C, 58D)는, 4개의 분할 영역 각각으로부터 방사한 적외선을 분담하여 검출함으로써, fθ렌즈(15)의 온도를 측정한다. 렌즈 온도 측정부(59)는 입사 영역(22)에 포함되는 복수의 분할 영역 각각에 대해 개별로 온도를 측정하고, 분할 영역마다의 온도 정보를 구한다. Each of the radiation temperature sensors 58A, 58B, 58C, and 58D has a sensitivity in a wavelength band of 4 µm, similarly to the radiation temperature sensor 48 of the second embodiment. Each of the radiation temperature sensors 58A, 58B, 58C, and 58D is a non-contact temperature sensor and is an infrared detector containing InSb. Each of the radiation temperature sensors 58A, 58B, 58C, and 58D has a sensitivity in a wavelength range of 3 µm to 5 µm. The radiation temperature sensors 58A, 58B, 58C, and 58D measure the temperature of the fθ lens 15 by dividing and detecting infrared rays emitted from each of the four divided regions. The lens temperature measuring unit 59 individually measures a temperature for each of the plurality of divided regions included in the incident region 22 , and obtains temperature information for each divided region.

제어 장치(55)는 갈바노 지령 변환부(6) 대신에 갈바노 지령 변환부(56)가 마련되어 있는 것을 제외하고, 실시 형태 2의 제어 장치(45)와 마찬가지이다. 렌즈 온도 측정부(59)는 각 방사 온도 센서(58A, 58B, 58C, 58D)의 측정값인 온도 정보를, 보정부인 갈바노 지령 변환부(56)에 출력한다. The control device 55 is the same as the control device 45 of the second embodiment, except that the galvano command conversion unit 56 is provided instead of the galvano command conversion unit 6 . The lens temperature measuring unit 59 outputs temperature information that is a measurement value of each of the radiation temperature sensors 58A, 58B, 58C, and 58D to the galvano command converting unit 56 serving as a correction unit.

갈바노 지령 변환부(56)는 렌즈 온도 측정부(59)로부터 출력되는 온도 정보에 기초하여 위치 지령(29)을 보정한다. 갈바노 지령 변환부(56)는 복수의 분할 영역 각각에 대한 온도 정보에 기초하여 위치 지령(29)을 보정한다. 갈바노 지령 변환부(56)는, 위치 지령(29)을 보정함으로써, 보정 후의 위치 지령(29)인 위치 지령(29a)을 출력한다. 갈바노 지령 변환부(56)는, 위치 지령(29)을 보정하지 않는 경우, 보정되어 있지 않은 위치 지령(29)인 위치 지령(29a)을 출력한다. The galvano command conversion unit 56 corrects the position command 29 based on the temperature information output from the lens temperature measurement unit 59 . The galvano command conversion unit 56 corrects the position command 29 based on the temperature information for each of the plurality of divided regions. The galvano command conversion part 56 outputs the position command 29a which is the position command 29 after correction|amendment by correct|amending the position command 29. As shown in FIG. The galvano command conversion part 56 outputs the position command 29a which is the position command 29 which is not corrected, when the position command 29 is not corrected.

도 11은 실시 형태 3에 있어서 fθ렌즈(15)의 입사 영역(22)에 설정되는 복수의 분할 영역(62A, 62B, 62C, 62D)을 나타내는 도면이다. 도 12는 실시 형태 3에 있어서의 렌즈 온도 측정부(59)에 의한 온도 측정의 대상인 측정 영역(63A, 63B, 63C, 63D)에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 11 및 도 12에는, 렌즈 프레임(14)에 고정되어 있는 fθ렌즈(15)를 연직 상방으로부터 본 모습을 나타내고 있다. 11 is a diagram showing a plurality of divided regions 62A, 62B, 62C, and 62D set in the incident region 22 of the fθ lens 15 in the third embodiment. 12 is a diagram for explaining measurement regions 63A, 63B, 63C, and 63D that are objects of temperature measurement by the lens temperature measurement unit 59 in the third embodiment. 11 and 12, the fθ lens 15 fixed to the lens frame 14 is shown as viewed from the vertical direction.

도 11에 나타내는 바와 같이, 입사 영역(22)은 2×2의 4개의 분할 영역(62A, 62B, 62C, 62D)으로 나뉘어져 있다. 각 분할 영역(62A, 62B, 62C, 62D)의 면적은, 모두 동등하다. As shown in Fig. 11, the incident region 22 is divided into 4 divided regions 62A, 62B, 62C, and 62D of 2x2. The areas of each of the divided regions 62A, 62B, 62C, and 62D are all equal.

도 12에는, 도 11에 나타내는 분할 영역(62A, 62B, 62C, 62D)과, 측정 영역(63A, 63B, 63C, 63D)을 나타내고 있다. 측정 영역 63A는, 분할 영역 62A 내의 영역이다. 측정 영역 63B는, 분할 영역 62B 내의 영역이다. 측정 영역 63C는, 분할 영역 62C 내의 영역이다. 측정 영역 63D는, 분할 영역 62D 내의 영역이다. Fig. 12 shows divided regions 62A, 62B, 62C, and 62D shown in Fig. 11 and measurement regions 63A, 63B, 63C, and 63D. The measurement area 63A is an area within the divided area 62A. The measurement area 63B is an area within the divided area 62B. The measurement area 63C is an area within the divided area 62C. The measurement area 63D is an area within the divided area 62D.

방사 온도 센서 58A는, 측정 영역 63A를 대상으로 하는 온도 측정에 의해서, 측정 영역 63A에 있어서의 fθ렌즈(15)의 평균 온도를 측정한다. 방사 온도 센서 58B는, 측정 영역 63B를 대상으로 하는 온도 측정에 의해서, 측정 영역 63B에 있어서의 fθ렌즈(15)의 평균 온도를 측정한다. 방사 온도 센서 58C는, 측정 영역 63C를 대상으로 하는 온도 측정에 의해서, 측정 영역 63C에 있어서의 fθ렌즈(15)의 평균 온도를 측정한다. 방사 온도 센서 58D는, 측정 영역 63D를 대상으로 하는 온도 측정에 의해서, 측정 영역 63D에 있어서의 fθ렌즈(15)의 평균 온도를 측정한다. The radiation temperature sensor 58A measures the average temperature of the fθ lens 15 in the measurement area 63A by measuring the temperature in the measurement area 63A. The radiation temperature sensor 58B measures the average temperature of the fθ lens 15 in the measurement area 63B by measuring the temperature in the measurement area 63B. The radiation temperature sensor 58C measures the average temperature of the fθ lens 15 in the measurement area 63C by measuring the temperature in the measurement area 63C. The radiation temperature sensor 58D measures the average temperature of the fθ lens 15 in the measurement area 63D by measuring the temperature in the measurement area 63D.

렌즈 온도 측정부(59)는 방사 온도 센서 58A의 측정값인 온도 정보와, 방사 온도 센서 58B의 측정값인 온도 정보와, 방사 온도 센서 58C의 측정값인 온도 정보와, 방사 온도 센서 58D의 측정값인 온도 정보를 갈바노 지령 변환부(56)에 출력한다. The lens temperature measuring unit 59 includes temperature information that is a measurement value of the radiation temperature sensor 58A, temperature information that is a measurement value of the radiation temperature sensor 58B, temperature information that is a measurement value of the radiation temperature sensor 58C, and measurement of the radiation temperature sensor 58D. The temperature information, which is a value, is output to the galvano command conversion unit 56 .

다음으로, 갈바노 지령 변환부(56)에 의한 처리에 대해 설명한다. 갈바노 지령 변환부(56)에는, 지령 생성부(2)로부터의 위치 지령(29)과, 렌즈 온도 측정부(59)로부터의 온도 정보가 입력된다. 갈바노 지령 변환부(56)는 온도 정보에 기초하여 온도 변환 파라미터를 구한다. 갈바노 지령 변환부(56)는 구한 온도 변환 파라미터에 기초하여 위치 지령(29)을 보정한다. 갈바노 지령 변환부(56)는 온도에 기초한 보정 후의 위치 지령(29)인 위치 지령(29a)을 갈바노 제어부(10)에 출력한다. Next, the process by the galvano command conversion part 56 is demonstrated. The position command 29 from the command generation unit 2 and the temperature information from the lens temperature measurement unit 59 are input to the galvano command conversion unit 56 . The galvano command conversion unit 56 obtains a temperature conversion parameter based on the temperature information. The galvano command conversion unit 56 corrects the position command 29 based on the calculated temperature conversion parameter. The galvano command conversion part 56 outputs the position command 29a which is the position command 29 after correction|amendment based on temperature to the galvano control part 10.

갈바노 지령 변환부(56)에는, 갈바노 스캐너(13X)에 대한 위치 지령(29)인 Xg(k)와, 갈바노 스캐너(13Y)에 대한 위치 지령(29)인 Yg(k)가 입력된다. 갈바노 지령 변환부(56)에는, fθ렌즈(15)의 온도 정보인 θA(t), θB(t), θC(t), θD(t)가 입력된다. θA(t)는, 시각 t에 있어서의 방사 온도 센서 58A의 측정값인 온도 정보로 한다. θB(t)는, 시각 t에 있어서의 방사 온도 센서 58B의 측정값인 온도 정보로 한다. θC(t)는, 시각 t에 있어서의 방사 온도 센서 58C의 측정값인 온도 정보로 한다. θD(t)는, 시각 t에 있어서의 방사 온도 센서 58D의 측정값인 온도 정보로 한다. Xg(k) which is the position command 29 with respect to the galvano-scanner 13X, and Yg(k) which is the position command 29 with respect to the galvano-scanner 13Y are input to the galvano command conversion part 56. do. The galvano command conversion unit 56 receives temperature information of the fθ lens 15 , θ A (t), θ B (t), θ C (t), and θ D (t). Let θ A (t) be temperature information that is a measurement value of the radiation temperature sensor 58A at time t. Let θ B (t) be temperature information that is a measured value of the radiation temperature sensor 58B at time t. Let θ C (t) be temperature information that is a measured value of the radiation temperature sensor 58C at time t. Let θ D (t) be temperature information that is a measured value of the radiation temperature sensor 58D at time t.

갈바노 지령 변환부(56)는, 다음에 나타내는 절차에 의해서, 온도 정보에 기초하는 보정량인 ΔXg(k), ΔYg(k)를 구한다. 또한, 실시 형태 3에 있어서 나타내는 계산 방법은 하나의 예로서, 계산 방법은 적절히 변경해도 된다. The galvano command conversion unit 56 calculates ΔXg(k) and ΔYg(k), which are correction amounts based on temperature information, by the procedure shown below. In addition, the calculation method shown in Embodiment 3 is one example, and you may change a calculation method suitably.

갈바노 지령 변환부(56)는, 분할 영역 62A에 대해서, θ0로부터의 온도 변화량인 ΔθA(t)를 구한다. ΔθA(t)는 다음의 식 (5)에 의해 나타내진다. 갈바노 지령 변환부(56)는, 분할 영역 62B에 대해서, θ0로부터의 온도 변화량인 ΔθB(t)를 구한다. ΔθB(t)는 다음의 식 (6)에 의해 나타내진다. 갈바노 지령 변환부(56)는, 분할 영역 62C에 대해서, θ0로부터의 온도 변화량인 ΔθC(t)를 구한다. ΔθC(t)는 다음의 식 (7)에 의해 나타내진다. 갈바노 지령 변환부(56)는, 분할 영역 62D에 대해서, θ0로부터의 온도 변화량인 ΔθD(t)를 구한다. ΔθD(t)는 다음의 식 (8)에 의해 나타내진다. The galvano command conversion unit 56 calculates Δθ A (t), which is the amount of temperature change from θ0, for the divided region 62A. Δθ A (t) is represented by the following formula (5). The galvano command conversion unit 56 calculates Δθ B (t), which is the amount of temperature change from θ0, for the divided region 62B. Δθ B (t) is represented by the following formula (6). The galvano command conversion unit 56 calculates Δθ C (t), which is the amount of temperature change from θ0, for the divided region 62C. Δθ C (t) is represented by the following formula (7). The galvano command conversion unit 56 calculates Δθ D (t), which is the amount of temperature change from θ0, for the divided region 62D. Δθ D (t) is expressed by the following formula (8).

[수학식 5][Equation 5]

Figure pct00005
…(5)
Figure pct00005
… (5)

Figure pct00006
…(6)
Figure pct00006
… (6)

Figure pct00007
…(7)
Figure pct00007
… (7)

Figure pct00008
…(8)
Figure pct00008
… (8)

갈바노 지령 변환부(56)는, 다음의 식 (9)를 이용하여, 분할 영역 62A에 대한 온도 변환 파라미터인 PgA를 구한다. 갈바노 지령 변환부(56)는, 다음의 식 (10)을 이용하여, 분할 영역 62B에 대한 온도 변환 파라미터인 PgB를 구한다. 갈바노 지령 변환부(56)는, 다음의 식 (11)을 이용하여, 분할 영역 62C에 대한 온도 변환 파라미터인 PgC를 구한다. 갈바노 지령 변환부(56)는, 다음의 식 (12)을 이용하여, 분할 영역 62D에 대한 온도 변환 파라미터인 PgD를 구한다. The galvano command conversion part 56 calculates|requires Pg A which is a temperature conversion parameter with respect to division|segmentation area|region 62A using following Formula (9). The galvano command conversion part 56 calculates|requires PgB which is a temperature conversion parameter with respect to division|segmentation area|region 62B using following Formula (10). The galvano command conversion part 56 calculates|requires Pg C which is a temperature conversion parameter with respect to division|segmentation area|region 62C using following Formula (11). The galvano command conversion part 56 calculates|requires PgD which is a temperature conversion parameter with respect to division|segmentation area|region 62D using following Formula (12).

[수학식 6][Equation 6]

Figure pct00009
…(9)
Figure pct00009
… (9)

Figure pct00010
…(10)
Figure pct00010
… (10)

Figure pct00011
…(11)
Figure pct00011
… (11)

Figure pct00012
…(12)
Figure pct00012
… (12)

a0A, a1A, a2A, b0A, b1A, b2A, a0B, a1B, a2B, b0B, b1B, b2B, a0C, a1C, a2C, b0C, b1C, b2C, a0D, a1D, a2D, b0D, b1D, b2D 각각은, 보정 계수로 한다. 보정 계수는 레이저 가공 장치(1B)를 사용하여 아크릴판 등의 시험 기판에 천공 가공을 행함으로써 미리 구해진다. 시험 기판에 형성된 구멍(17)의 위치와 지령 위치의 어긋남량과, 가공시에 렌즈 온도 측정부(59)에 의해서 얻어진 fθ렌즈(15)의 온도 정보에 기초하여, 가공 오차가 최소가 되도록 조정된 각 보정 계수가 구해진다. a0 A , a1 A , a2 A , b0 A , b1 A , b2 A , a0 B , a1 B , a2 B , b0 B , b1 B , b2 B , a0 C , a1 C , a2 C , b0 C , b1 C , b2 C , a0 D , a1 D , a2 D , b0 D , b1 D , and b2 D are each a correction coefficient. A correction coefficient is calculated|required beforehand by drilling-processing to test boards, such as an acrylic board, using the laser processing apparatus 1B. Based on the amount of deviation between the position of the hole 17 formed in the test board and the command position, and the temperature information of the fθ lens 15 obtained by the lens temperature measuring unit 59 during processing, adjustment is made so that the processing error is minimized. Each correction coefficient obtained is obtained.

갈바노 지령 변환부(56)는, 상기 식 (9) 내지 (12)를 이용함으로써, 다음의 식 (13)에 나타내는 ΔXg(k), ΔYg(k)를 구한다. The galvano command conversion part 56 calculates|requires (DELTA)Xg(k) and (DELTA)Yg(k) shown by following Formula (13) by using said Formula (9) - (12).

[수학식 7][Equation 7]

Figure pct00013
…(13)
Figure pct00013
… (13)

갈바노 지령 변환부(56)는, 상기 식 (13)과, 위치 지령(29)인 Xg(k), Yg(k)를 이용함으로써, 온도에 기초한 보정 후의 위치 지령(29)인 Xgout(k), Ygout(k)를 구한다. Xgout(k), Ygout(k)는, 다음의 식 (14)에 의해 나타내진다. 갈바노 지령 변환부(56)는, 위치 지령(29a)으로서, Xgout(k), Ygout(k)를 출력한다. The galvano command conversion unit 56 uses the formula (13) and Xg(k) and Yg(k) which are the position commands 29, and Xgout(k) which is the position command 29 after correction based on the temperature. ), Ygout(k) is obtained. Xgout(k) and Ygout(k) are represented by the following formula (14). The galvano command conversion unit 56 outputs Xgout(k) and Ygout(k) as the position command 29a.

[수학식 8][Equation 8]

Figure pct00014
…(14)
Figure pct00014
… (14)

또한, fθ렌즈(15)의 평균 온도는, θA(t), θB(t), θC(t), θD(t)의 평균값이다. fθ렌즈(15)의 평균 온도의 변화량은, ΔθA(t), ΔθB(t), ΔθC(t), ΔθD(t)의 평균값이다. fθ렌즈(15)의 온도 구배는, 분할 영역(62A, 62B, 62C, 62D) 사이에 있어서의 평균 온도의 변화량의 차에 의해서 구해진다. 온도 구배는, 예를 들면, θA(t)-θB(t), θA(t)-θC(t), θA(t)-θD(t), θB(t)-θC(t), θB(t)-θD(t), θC(t)-θD(t)로 나타내진다. In addition, the average temperature of the fθ lens 15 is an average value of θ A (t), θ B (t), θ C (t), and θ D (t). The amount of change in the average temperature of the fθ lens 15 is an average value of Δθ A (t), Δθ B (t), Δθ C (t), and Δθ D (t). The temperature gradient of the fθ lens 15 is obtained by the difference in the amount of change in the average temperature between the divided regions 62A, 62B, 62C, and 62D. The temperature gradient is, for example, θ A (t) - θ B (t), θ A (t) - θ C (t), θ A (t) - θ D (t), θ B (t) - It is represented by θ C (t), θ B (t) - θ D (t), and θ C (t) - θ D (t).

갈바노 지령 변환부(56)는, Xgout(k), Ygout(k)를 구함으로써, 위치 지령(29)을 보정한다. 레이저 가공 장치(1B)는, 갈바노 지령 변환부(56)에 있어서 위치 지령(29)을 보정함으로써, 정확한 위치에 구멍(17)을 형성할 수 있다. 갈바노 지령 변환부(56)는, 분할 영역(62A, 62B, 62C, 62D) 각각의 온도 정보를 기초로, fθ렌즈(15)의 평균 온도의 변화와 입사 영역(22)의 온도 구배에 따른 보정을 행할 수 있다. 이것에 의해, 레이저 가공 장치(1B)는 조사 위치를 더 높은 정밀도로 보정하는 것이 가능하게 된다. The galvano command conversion unit 56 corrects the position command 29 by obtaining Xgout(k) and Ygout(k). The laser processing apparatus 1B can form the hole 17 in an accurate position by correct|amending the position command 29 in the galvano command conversion part 56. As shown in FIG. The galvano command conversion unit 56, based on the temperature information of each of the divided regions 62A, 62B, 62C, 62D, according to the change in the average temperature of the fθ lens 15 and the temperature gradient of the incident region 22 correction can be made. Thereby, the laser processing apparatus 1B becomes possible to correct|amend an irradiation position with higher precision.

실시 형태 3에서는, 입사 영역(22)을 임의의 수의 분할 영역으로 나눌 수 있다. 레이저 가공 장치(1B)에는, 입사 영역(22)에 있어서의 분할 영역의 수와 동일한 수의 방사 온도 센서가 마련된다. 이것에 의해, 레이저 가공 장치(1B)는 fθ렌즈(15)의 평균 온도의 변화와 입사 영역(22)의 온도 구배에 따른 조사 위치의 보정이 가능하게 된다. In Embodiment 3, the incident region 22 can be divided into any number of divided regions. In the laser processing apparatus 1B, the number of radiation temperature sensors equal to the number of divided areas in the incident area 22 is provided. Thereby, in the laser processing apparatus 1B, the correction|amendment of the irradiation position according to the change of the average temperature of the f(theta) lens 15 and the temperature gradient of the incident area|region 22 becomes possible.

실시 형태 3에 따른 렌즈 온도 측정부(59)는, 복수의 방사 온도 센서가 마련되는 것을 제외하고, 실시 형태 2에 있어서의 렌즈 온도 측정부(49)와 마찬가지이다. 실시 형태 3의 응용으로서, 렌즈 온도 측정부(59)는 실시 형태 1과 마찬가지의 렌즈 온도 측정부(9)에 복수의 방사 온도 센서가 마련된 것이어도 된다. 이 경우, 렌즈 온도 측정부(59)는 복수의 방사 온도 센서와 온도 계산부(7)를 가진다. 복수의 방사 온도 센서 각각은, 실시 형태 1의 방사 온도 센서와 마찬가지로, 10㎛ 파장대에 감도를 가진다. The lens temperature measuring unit 59 according to the third embodiment is the same as the lens temperature measuring unit 49 in the second embodiment except that a plurality of radiation temperature sensors are provided. As an application of the third embodiment, the lens temperature measuring unit 59 may be one in which a plurality of radiation temperature sensors are provided in the same lens temperature measuring unit 9 as in the first embodiment. In this case, the lens temperature measuring unit 59 has a plurality of radiation temperature sensors and a temperature calculating unit 7 . Each of the plurality of radiation temperature sensors has a sensitivity in the 10 µm wavelength band, similarly to the radiation temperature sensor of the first embodiment.

실시 형태 3에 의하면, 레이저 가공 장치(1B)는 입사 영역(22)에 포함되는 복수의 분할 영역 각각에 대해 개별로 온도를 측정하여, 분할 영역마다의 온도 정보를 구한다. 레이저 가공 장치(1B)는 복수의 분할 영역 각각에 대한 온도 정보에 기초하여 위치 지령(29)을 보정한다. 레이저 가공 장치(1B)는 fθ렌즈(15)의 평균 온도의 변화와 입사 영역(22)의 온도 구배를 포함한 보정을 행할 수 있다. 이것에 의해, 레이저 가공 장치(1B)는 가공 정밀도의 향상이 가능하게 된다고 하는 효과를 달성한다. According to Embodiment 3, the laser processing apparatus 1B measures a temperature individually with respect to each of the several division area included in the incidence area|region 22, and calculates|requires temperature information for every division area. The laser processing apparatus 1B correct|amends the position instruction|command 29 based on the temperature information about each of a some division|segmentation area|region. The laser processing apparatus 1B can perform correction including the change in the average temperature of the fθ lens 15 and the temperature gradient of the incident region 22 . Thereby, the laser processing apparatus 1B achieves the effect that the improvement of a processing precision becomes possible.

다음으로, 실시 형태 1 내지 3에 따른 제어 장치(25, 45, 55)가 가지는 하드웨어 구성에 대해 설명한다. 도 13은 실시 형태 1 내지 3에 따른 레이저 가공 장치(1, 1A, 1B)가 가지는 제어 장치(25, 45, 55)의 하드웨어 구성예를 나타내는 도면이다. 도 13에는, 프로그램을 실행하는 하드웨어를 이용함으로써 제어 장치(25, 45, 55)의 기능이 실현되는 경우에 있어서의 하드웨어 구성을 나타내고 있다. Next, the hardware configuration of the control devices 25 , 45 , 55 according to the first to third embodiments will be described. 13 : is a figure which shows the example of the hardware structure of the control apparatuses 25, 45, 55 which the laser processing apparatuses 1, 1A, 1B which concern on Embodiment 1-3 have. Fig. 13 shows a hardware configuration in a case where the functions of the control devices 25, 45, 55 are realized by using hardware for executing a program.

프로세서(71)는 CPU(Central Processing Unit)이다. 프로세서(71)는 처리 장치, 연산 장치, 마이크로 프로세서, 마이크로 컴퓨터, 또는 DSP(Digital Signal Processor)여도 된다. 메모리(72)는 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory) 또는 EEPROM(등록상표)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)이다. The processor 71 is a CPU (Central Processing Unit). The processor 71 may be a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, or a DSP (Digital Signal Processor). The memory 72 is RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), or EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory).

기억 장치(73)는 HDD(Hard Disk Drive) 또는 SSD(Solid State Drive)이다. 컴퓨터를 제어 장치(25, 45, 55)로서 기능시키는 프로그램은, 기억 장치(73)에 격납된다. 프로세서(71)는 기억 장치(73)에 격납되어 있는 프로그램을 메모리(72)에 읽어내어 실행한다. The storage device 73 is a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD). A program for causing the computer to function as the control devices 25 , 45 , 55 is stored in the storage device 73 . The processor 71 reads the program stored in the storage device 73 into the memory 72 and executes it.

프로그램은 컴퓨터 시스템에 의한 판독이 가능하게 된 기억 매체에 기억된 것이어도 된다. 제어 장치(25, 45, 55)는 기억 매체에 기록된 프로그램을 메모리(72)에 격납해도 된다. 기억 매체는 플렉서블 디스크인 포터블 기억 매체, 혹은 반도체 메모리인 플래시 메모리여도 된다. 프로그램은 다른 컴퓨터 혹은 서버 장치로부터 통신 네트워크를 통해서 컴퓨터 시스템에 인스톨되어도 된다. The program may be stored in a storage medium capable of being read by a computer system. The control devices 25 , 45 , 55 may store the program recorded on the storage medium in the memory 72 . The storage medium may be a portable storage medium that is a flexible disk or a flash memory that is a semiconductor memory. The program may be installed in the computer system via a communication network from another computer or server device.

지령 생성부(2), 레이저 제어부(3), 갈바노 지령 변환부(6, 56), 온도 계산부(7), 갈바노 제어부(10) 및 XY 테이블 제어부(20)의 각 기능은, 프로세서(71)와 소프트웨어의 조합에 의해서 실현된다. 해당 각 기능은, 프로세서(71) 및 펌웨어의 조합에 의해서 실현되어도 되고, 프로세서(71), 소프트웨어 및 펌웨어의 조합에 의해서 실현되어도 된다. 소프트웨어 또는 펌웨어는, 프로그램으로서 기술되어, 기억 장치(73)에 격납된다. Each function of the command generation unit 2, the laser control unit 3, the galvano command conversion units 6 and 56, the temperature calculation unit 7, the galvano control unit 10, and the XY table control unit 20 is a processor (71) and software. Each of these functions may be realized by a combination of the processor 71 and firmware, or may be realized by a combination of the processor 71, software, and firmware. Software or firmware is described as a program and stored in the storage device 73 .

인터페이스 회로(74)는 하드웨어에 접속되는 기기인 방사 온도 센서(8, 48, 58A, 58B, 58C, 58D)로부터의 신호를 수신한다. 인터페이스 회로(74)는 하드웨어에 접속되는 기기인, 레이저 발진기(4), 갈바노 스캐너(13X, 13Y) 및 XY 테이블(18)에, 신호를 송신한다. The interface circuit 74 receives signals from radiation temperature sensors 8, 48, 58A, 58B, 58C, 58D, which are devices connected to hardware. The interface circuit 74 transmits a signal to the laser oscillator 4, the galvano scanners 13X and 13Y, and the XY table 18, which are devices connected to hardware.

이상의 각 실시 형태에 나타낸 구성은, 본 개시 내용의 일례를 나타내는 것이다. 각 실시 형태의 구성은, 다른 공지 기술과 조합하는 것이 가능하다. 각 실시 형태의 구성끼리가 적절히 조합되어도 된다. 본 개시의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 각 실시 형태의 구성의 일부를 생략 또는 변경하는 것이 가능하다. The configuration shown in each of the above embodiments represents an example of the content of the present disclosure. The configuration of each embodiment can be combined with other known techniques. The structures of each embodiment may be combined suitably. It is possible to omit or change a part of the structure of each embodiment in the range which does not deviate from the summary of this indication.

1, 1A, 1B : 레이저 가공 장치 2 : 지령 생성부
3 : 레이저 제어부 4 : 레이저 발진기
5 : 펄스 레이저광 6, 56 : 갈바노 지령 변환부
7 : 온도 계산부
8, 48, 58A, 58B, 58C, 58D : 방사 온도 센서
9, 49, 59 : 렌즈 온도 측정부 10 : 갈바노 제어부
11X, 11Y : 갈바노 미러 12X, 12Y : 모터
13X, 13Y : 갈바노 스캐너 14 : 렌즈 프레임
15 : fθ렌즈 16 : 피가공물
17, 17a, 17b, 17c : 구멍 18 : XY 테이블
19 : 톱 테이블 20 : XY 테이블 제어부
21 : 반사광 22 : 입사 영역
23, 63A, 63B, 63C, 63D : 측정 영역 25, 45, 55 : 제어 장치
26 : 가공 헤드 27, 29, 29a : 위치 지령
28 : 레이저 출력 지령 30 : 센서 상태 판정부
31 : 센서 출력 기억부 32 : 온도 추정부
33 : 온도 정보 전환부 34 : 온도 계산 파라미터
35 : 센서 상태 플래그 40, 41 : 위치
62A, 62B, 62C, 62D : 분할 영역 71 : 프로세서
72 : 메모리 73 : 기억 장치
74 : 인터페이스 회로
1, 1A, 1B: laser processing device 2: command generation unit
3: laser control unit 4: laser oscillator
5: pulse laser beam 6, 56: galvano command conversion part
7: Temperature calculator
8, 48, 58A, 58B, 58C, 58D: Radiant temperature sensor
9, 49, 59: lens temperature measurement unit 10: galvano control unit
11X, 11Y: Galvanometer Mirror 12X, 12Y: Motor
13X, 13Y: Galvano Scanner 14: Lens Frame
15: fθ lens 16: work piece
17, 17a, 17b, 17c: hole 18: XY table
19: top table 20: XY table control unit
21: reflected light 22: incident area
23, 63A, 63B, 63C, 63D: Measuring area 25, 45, 55: Control unit
26: machining head 27, 29, 29a: position command
28: laser output command 30: sensor state determination unit
31: sensor output storage unit 32: temperature estimation unit
33: temperature information conversion unit 34: temperature calculation parameter
35: sensor status flag 40, 41: position
62A, 62B, 62C, 62D: Partition 71: Processor
72: memory 73: memory device
74: interface circuit

Claims (7)

펄스 레이저광을 출력하는 레이저 발진기와,
갈바노 미러를 가지고, 상기 갈바노 미러에서의 상기 펄스 레이저광의 반사에 의해서 상기 펄스 레이저광을 편향시킴과 아울러 위치 지령에 따른 제어에 의해 상기 갈바노 미러를 회전시키는 갈바노 스캐너와,
상기 갈바노 스캐너에 있어서 편향한 상기 펄스 레이저광이 입사하는 입사 영역을 가지고, 상기 입사 영역으로 입사한 상기 펄스 레이저광을 집광하는 렌즈와,
상기 입사 영역으로부터 방사한 적외선을 검출함으로써 상기 렌즈의 온도를 측정하여, 상기 렌즈의 온도 정보를 구하는 렌즈 온도 측정부와,
상기 온도 정보에 기초하여 상기 위치 지령을 보정하는 보정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
a laser oscillator for outputting pulsed laser light;
a galvanometer scanner having a galvanometer mirror, deflecting the pulse laser beam by reflection of the pulse laser beam in the galvanometer mirror, and rotating the galvanometer mirror by control according to a position command;
a lens having an incident area on which the pulsed laser light deflected in the galvano scanner is incident, and condensing the pulsed laser light incident on the incident area;
a lens temperature measuring unit that measures the temperature of the lens by detecting infrared rays emitted from the incident region and obtains temperature information of the lens;
and a correction unit for correcting the position command based on the temperature information.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저 발진기를 제어하기 위한 레이저 출력 지령을 생성하여, 상기 레이저 출력 지령을 출력하는 지령 생성부를 구비하고,
상기 렌즈 온도 측정부는, 상기 레이저 출력 지령이 온에서 오프로 전환된 후에 있어서 미리 설정된 기간이 경과했을 때부터, 상기 레이저 출력 지령의 출력이 온이 될 때까지의 기간을 센서 유효 기간으로 판정하고, 상기 센서 유효 기간에 있어서의 상기 온도 정보를 구하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
The method according to claim 1,
and a command generator for generating a laser output command for controlling the laser oscillator and outputting the laser output command;
The lens temperature measuring unit determines a period from when a preset period elapses after the laser output command is switched from on to off until the output of the laser output command turns on as a sensor valid period, The said temperature information in the said sensor validity period is calculated|required, The laser processing apparatus characterized by the above-mentioned.
청구항 2에 있어서,
상기 렌즈 온도 측정부는, 상기 센서 유효 기간에 있어서 측정된 온도에 기초하여, 상기 센서 유효 기간 이외의 기간인 센서 무효 기간에 있어서의 상기 온도 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
3. The method according to claim 2,
The said lens temperature measuring part estimates the said temperature information in the sensor invalidation period which is a period other than the said sensor valid period based on the temperature measured in the said sensor valid period, The laser processing apparatus characterized by the above-mentioned.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 레이저 발진기는 이산화탄소 레이저이며,
상기 렌즈 온도 측정부는 9.3㎛ 내지 10.6㎛의 파장역에 감도를 가지는 방사 온도 센서를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
4. The method according to claim 2 or 3,
The laser oscillator is a carbon dioxide laser,
The lens temperature measuring unit laser processing apparatus, characterized in that it has a radiation temperature sensor having a sensitivity in a wavelength range of 9.3㎛ to 10.6㎛.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저 발진기는 이산화탄소 레이저이며,
상기 렌즈 온도 측정부는 3㎛ 내지 5㎛의 파장역에 감도를 가지는 방사 온도 센서를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
The method according to claim 1,
The laser oscillator is a carbon dioxide laser,
The lens temperature measuring unit laser processing apparatus, characterized in that it has a radiation temperature sensor having a sensitivity in a wavelength range of 3㎛ to 5㎛.
청구항 5에 있어서,
상기 방사 온도 센서는 인듐 안티몬을 포함하는 적외선 검출기인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
6. The method of claim 5,
The radiation temperature sensor is a laser processing apparatus, characterized in that the infrared detector containing indium antimony.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 렌즈 온도 측정부는 상기 입사 영역에 포함되는 복수의 분할 영역 각각에 대해 개별로 온도를 측정하여, 상기 분할 영역마다의 상기 온도 정보를 구하고,
상기 보정부는 복수의 상기 분할 영역 각각에 대한 상기 온도 정보에 기초하여 상기 위치 지령을 보정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The lens temperature measuring unit separately measures a temperature for each of a plurality of divided regions included in the incident region to obtain the temperature information for each of the divided regions,
The correction unit corrects the position command based on the temperature information for each of the plurality of divided regions.
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