KR20230031355A - 레이저 가공 헤드 및 레이저 가공 장치 - Google Patents

Abstract

레이저 가공 헤드(12)는, 레이저광(Lx)을 레이저광(Lx1) 및 레이저광(Lx2)으로 분기시키는 광학 부품(22)과, 레이저광(Lx1)을 주사하는 주사부(24)와, 레이저광(Lx2)의 강도를 검출하는 수광부(25)와, 레이저광(Lx1)을 차단하는 폐쇄 위치와 레이저광(Lx1)을 통과시키는 개방 위치 사이에서 변위하는 제2 셔터(32)와 , 레이저광(Lx1)의 초점 거리를 조정하는 초점 거리 조정부(23)를 포함한다. 제2 셔터(32)는 광학 부품(22)과 초점 거리 조정부(23) 사이에 배치된다.

Description

레이저 가공 헤드 및 레이저 가공 장치

본 발명은, 레이저 가공 헤드 및 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 비가시광인 레이저광을 출사하는 레이저광원과, 가시광인 가이드광을 출사하는 가시광원과, 레이저광을 제1 분기광 및 제2 분기광으로 분기하고, 가이드광의 광축을 제1 분기광의 광축과 동축으로하는 믹싱 미러, 제1 분기광 및 가이드 광의 방향을 변경하는 갈바노 미러, 제2 분기광의 강도를 검출하는 수광 소자 및 레이저광원 및 믹싱 미러 사이에 배치되는 제1 셔터와, 믹싱 미러와 갈바노 미러 사이에 배치되는 제2 셔터를 포함하는 레이저 가공 장치가 기재되어 있다.

레이저 가공 장치는, 가공용의 제1 분기광만이 워크에 조사되는 상태, 확인용의 가이드광만이 워크에 조사되는 상태 및 측정용의 제2 분기광이 수광 소자에 조사되는 상태에 따라서, 제1 셔터 및 제2 셔터는 개폐된다.

선행기술문헌

특허문헌

특허문헌１일본국특허공개번호 제특개 2007-61843호 공보

상기와 같은 레이저 가공 장치는, 레이저광의 워크에 대한 조사 위치를 워크의 표면 형상이나 높이에 따라 변경할 수 있도록, 레이저광의 초점 거리를 조정하는 기능을 구비하는 것이 바람직하다. 본 발명의 목적은 대형화를 억제하면서 레이저광의 초점 거리를 조정할 수있는 레이저 가공 헤드 및 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.

이하, 상기 과제를 해결하기 위한 수단 및 그 작용 효과에 대하여 설명한다.

상기 과제를 해결하는 레이저 가공 헤드는, 비가시광의 가공용 레이저광을 사용하여 워크를 가공하는 레이저 가공 헤드로서, 가공용 레이저광원으로부터 출사되는 상기 가공용 레이저광을 제1 분기광 및 제2 분기광으로 분기하고, 표시용 레이저광원으로부터 출사되는 가시광의 표시용 레이저광의 광축을 상기 제1 분기광의 광축에 정렬시키는 광학 부품과, 상기 워크에 대하여 상기 제1 분기광 및 상기 표시용 레이저광을 주사하는 주사부와, 상기 제2 분기광의 강도를 검출하는 수광부와, 상기 광학 부품보다도 상기 가공용 레이저광원 측에 배치되어, 상기 가공용 레이저광을 차단하는 폐쇄 위치와 상기 가공용 레이저광을 통과시키는 개방 위치 사이에서 변위하는 제1 셔터와, 상기 광학 부품보다 상기 워크측에 배치되어, 상기 제1 분기광 및 상기 표시용 레이저광을 차단한다. 폐쇄 위치 및 상기 제1 분기광 및 상기 표시용 레이저광을 통과시키는 개방 위치 사이에서 변위하는 제2 셔터와, 상기 제1 분기광 및 상기 표시용 레이저광의 초점 거리를 조정하는 초점 거리 조정부 및 상기 제2 셔터는 상기 광학 부품과 상기 초점 거리 조정부 사이에 배치된다.

초점 거리 조정부보다 제1 분기광의 진행 방향으로 셔터를 배치하는 비교 예를 고려하면, 초점 거리 조정부는 제1 분기광의 광축이 연장되는 방향에서 셔터가 점유하는 영역을 고려하면서 초점 거리를 조정할 필요가 생긴다. 이 경우, 초점 거리 조정부의 체격이 커지기 쉽다. 이 점에서, 상기 구성의 레이저 가공 장치는, 제2 셔터가 광학 부품과 초점 거리 조정부 사이에 배치되기 때문에, 상기 상황이 발생하기 어렵다. 따라서, 레이저 가공 장치는 장치의 대형화를 억제할 수 있다.

상기 과제를 해결하는 레이저 가공 장치는, 비가시광의 가공용 레이저광을 이용하여 워크를 가공하는 레이저 가공 장치로서, 상기 가공용 레이저광을 출사하는 가공용 레이저광원과, 가시광의 표시용 레이저광을 출사하는 표시용 레이저광원과, 상기 가공용 레이저광을 제1 분기광 및 제2 분기광으로 분기시키고, 상기 표시용 레이저광의 광축을 상기 제1 분기광의 광축에 맞추는 광학 부품과, 상기 워크에 대하여 상기 제1 분기광 및 상기 표시용 레이저광을 주사하는 주사부와, 상기 제2 분기광의 강도를 검출하는 수광부와, 상기 광학 부품보다도 상기 가공용 레이저광원 측에 배치되고, 상기 가공용 레이저광을 차단하는 폐쇄 위치와 상기 가공용 레이저광을 통과시키는 개방 위치 사이에서 변위하는 제1 셔터와, 상기 광학 부품보다 상기 워크측에 배치되어, 상기 제1 분기광 및 상기 표시용 레이저광을 차단하는 폐쇄 위치와 상기 제1 분기광과 상기 표시용 레이저광을 통과시키는 개방 위치 사이에서 변위하는 제2 셔터와, 상기 제1 분기광 및 상기 표시용 레이저광의 초점 거리를 조정하는 초점 거리 조정부를 포함하고, 제2 셔터는 광학 부품과 초점 거리 조정부 사이에 배치된다.

상기 구성의 레이저 가공 장치는, 상술한 레이저 가공 헤드와 동등한 작용 효과를 얻을 수 있다.

레이저 가공 헤드 및 레이저 가공 장치는 대형화를 억제하면서 레이저광의 초점 거리를 조정할 수 있다.

도 1은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치의 개략도.
도 2는 상기 레이저 가공 장치의 초점 거리 조정부의 모식도.
도 3은 가공 모드, 표시 모드 또는 측정 모드에서, 상기 레이저 가공 장치의 제어 장치가 수행하는 처리의 흐름을 설명하는 플로우차트.
도 4는 임의의 타이밍에서, 상기 레이저 가공 장치의 제어 장치가 실시하는 처리의 흐름을 설명하는 플로우차트.
도 5는 상기 레이저 가공 장치와 비교 예의 레이저 가공 장치의 초점 거리 조정부를 비교하는 모식도.

이하, 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 헤드의 일 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 레이저 가공 장치는 워크의 표면에 레이저광을 조사함으로써 워크의 표면에 문자, 기호, 도형 등을 형성하는 소위 레이저 마커 장치이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 레이저 가공 장치(10)는 가공용 레이저광원(11), 레이저 가공 헤드(12), 광섬유 케이블(13) 및 제어 장치(14)를 포함한다.

본 실시형태에서는, 레이저 가공 장치(10)에 있어서, 가공용 레이저광원(11)과 레이저 가공 헤드(12)와 제어 장치(14)는 별체로 구성된다. 다른 실시형태에 있어서, 가공용 레이저광원(11)과 레이저 가공 헤드(12)와 제어 장치(14)는 일체로 구성할 수도 있다.

가공용 레이저광원(11)은, 워크(W)를 가공하는 비가시광의 레이저광(Lx)을 출사한다. 가공용 레이저광원(11)은, 예를 들면 YAG 레이저, 탄산 가스 레이저, 파이버 레이저 등의 레이저광원이다. 가공용 레이저광원(11)으로부터 출사되는 레이저광(Lx)은, 「가공용 레이저광」에 해당한다.

레이저 가공 헤드(12)는 가공용 레이저광원(11)으로부터 출사된 레이저광 (Lx)을 워크(W)를 향해 조사한다. 레이저 가공 헤드(12)는 광섬유 케이블(13)을 통해 가공 레이저광원(11)에 접속된다.

레이저 가공 헤드(12)는 표시용 레이저광원(21), 광학 부품(22), 초점 거리 조정부(23), 주사부(24), 수광부(25), 통지부(26), 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32), 제1 구동부(33) 및 제2 구동부(34)를 포함한다. 또한, 레이저 가공 헤드(12)는 제1 폐쇄 센서(41) 및 제1 개방 센서(42), 제2 폐쇄 센서(43) 및 제2 개방 센서(44) 및 하우징(51)을 갖는다.

표시용 레이저광원(21)은 표시용 레이저광(Ly)을 출사한다. 표시용 레이저광원(21)은, 예를 들면 레이저 다이오드, LED 등이다. 레이저광(Ly)은 가시 영역의 파장을 갖는 가시광이다. 표시용 레이저광원(21)으로부터 출사되는 레이저광(Ly)은 「표시용 레이저광」에 해당한다.

　광학 부품(22)은 입사하는 레이저광(Lx)을 소정의 분할 비로 레이저광(Lx1) 및 레이저광(Lx2)으로 분기하는 빔 스플리터로서의 기능 및 입사하는 레이저광(Ly)을 반사하는 미러로서의 기능을 갖는다. 이 점에서, 광학 부품(22)은, 빔 스플리터로서의 제1 광학 부품과 미러로서의 제2 광학 부품의 두 부품으로 구성할 수도 있다. 광학 부품(22)은, 레이저광(Lx)의 투과율이 90% 이상인 것이 바람직하고, 레이저광(Ly)의 반사율이 90% 이상인 것이 바람직하다. 레이저광(Lx1)은 제「1 분기광」에 대응하고, 레이저광(Lx2)은 「제2 분기광」에 대응한다.

광학 부품(22)은 가공용 레이저광원(11)으로부터 출사된 레이저광(Lx)과 표시용 레이저광원(21)으로부터 출사된 레이저광(Ly)이 교차하는 위치에 배치된다. 광학 부품(22)의 광학 박막은, 가공용 레이저광원(11)으로부터 출사되는 레이저광(Lx)의 광축에 대하여 45도 기울어지고, 표시용 레이저광원(21)으로부터 출사되는 레이저광(Ly)의 광축에 대하여 45도 기울어져 있다. 광학 부품(22)에서, 가공용 레이저광원(11)으로부터의 레이저광(Lx)이 입사하는 면은 표시용 레이저광원(21)으로부터의 레이저광(Ly)이 입사하는 면의 반대 측의 면이다. 따라서, 본 실시 형태에서는 광학 부품(22)에 의해 레이저광(Lx1)의 광축과 레이저광(Ly)의 광축이 대략 일치하고, 레이저광(Lx1)의 광축과 레이저광(Lx2)의 광축이 대략 직교한다.

　다음으로, 도 1 및 도 2를 참조하여 초점 거리 조정부(23)의 구성 예를 설명한다. 도 2에서는, 설명의 이해를 용이하게 하기 위해서, 주사부(24) 등의 레이저 가공 장치(10)의 일부 구성의 도시를 생략하고 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 초점 거리 조정부(23)는 레이저광(Lx1, Ly)의 광축이 연장되는 방향으로 광학 부품(22)과 주사부(24) 사이에 배치된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 초점 거리 조정부(23)는 제1 렌즈(231), 제2 렌즈(232) 및 제3 렌즈(233) 및 렌즈 구동부(234)를 갖는다.

제1 렌즈 (231)는 오목 렌즈이고, 제2 렌즈 (232) 및 제3 렌즈 (233)는 볼록 렌즈이다. 제2 렌즈(232) 및 제3 렌즈(233)는 제1 렌즈(231)의 광축 상에 배치될 수 있다. 렌즈 구동부(234)는, 예를 들면 모터와, 모터의 출력축의 회전 운동을 제1 렌즈(231)의 진퇴 운동으로 변환하는 전달 기구를 포함하여 구성된다. 렌즈 구동부(234)는 제1 렌즈(231)를 레이저광(Lx1, Ly)의 광축을 따라 이동시킴으로써 제1 렌즈(231)와 제2 렌즈(232) 사이의 거리를 변화시킨다.

제1 렌즈(231)와 제2 렌즈(232) 사이의 거리가 기준 거리(Ls)인 경우, 제2 렌즈(232)는, 제1 렌즈(231)에서 빔 직경이 확대된 레이저광(Lx1, Ly)을 평행 광으로서 출력한다. 이 경우, 제3 렌즈(233)는 기준 초점 위치(LPs)에 레이저광(Lx1, Ly)을 수렴시킨다.

제1 렌즈(231)와 제2 렌즈(232) 사이의 거리가 기준 거리(Ls)보다 짧으면, 제2 렌즈(232)는 제1 렌즈(231)에서 빔 직경이 확대된 레이저광(Lx1, Ly)의 빔 직경을 더욱 확대시킨다. 이 경우, 제3 렌즈(233)는 기준 초점 위치(LPs)보다 먼 위치에 레이저광(Lx1, Ly)을 수렴시킨다.

제1 렌즈 (231)와 제2 렌즈 (232) 사이의 거리가 기준 거리(Ls)보다 길면, 제2 렌즈(232)는 제1 렌즈(231)에서 빔 직경이 확대된 레이저광(Lx1, Ly)의 빔 직경을 수렴시킨다. 이 경우, 제3 렌즈(233)는 기준 초점 위치(LPs)보다 가까운 위치에 레이저광(Lx1, Ly)을 수렴시킨다.

이상으로부터, 초점 거리 조정부(23)는 제1 렌즈(231)와 제2 렌즈(232) 사이의 거리를 짧게 함으로써 초점 거리를 길게 한다. 한편, 초점 거리 조정부(23)는 제1 렌즈(231)와 제2 렌즈(232) 사이의 거리를 길게 함으로써 초점 거리를 짧게 한다. 따라서, 레이저 가공 장치(10)는 레이저광(Lx1)의 초점 위치를 조정함으로써, 가공 면이 높이 방향으로 변화하는 워크(W)에 대한 레이저 가공을 정확하게 행할 수 있다. 이 점에 관해서, 초점 거리 조정부(23)는, 레이저광(Ly)이 워크(W)에 조사되는 경우에는, 레이저광(Lx1)이 워크(W)에 조사되는 경우와 비교하여, 엄밀하게 초점 거리를 조정하지 않아서 좋다.

도 1에 도시한 바와 같이, 주사부(24)는 한 쌍의 갈바노 미러(241, 242)와및 한 쌍의 갈바노 미러(241, 242)를 구동하는 주사 구동부(243)를 갖는다. 한 쌍의 갈바노 미러(241, 242)는, 예를 들면 전반사 미러이다. 한 쌍의 갈바노 미러(241, 242)는 소정 방향으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 한쪽의 갈바노 미러(241)는 워크(W)에 대하여 제1 방향으로 회동 가능하게 지지되고, 다른 쪽의 갈바노 미러(242)는 워크(W)에 대하여 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 회동 가능하게 지지된다. 주사부(24)는, 주사 구동부(243)에 의해, 한 쌍의 갈바노 미러(241, 242)를 회동시킴으로써, 워크(W)에 대하여 소정의 두 방향으로 레이저광(Lx1, Ly)을 2차원적으로 주사한다. 그리고, 주사부(24)의 한 쌍의 갈바노 미러(241, 242)에 반사된 레이저광(Lx1, Ly)은 워크(W)에 조사된다.

수광부(25)는 가공용 레이저광원(11)으로부터 출사된 레이저광(Lx) 중 광학 부품(22)에서 반사된 레이저광(Lx2)을 수광한다. 수광부(25)는, 수광한 레이저광(Lx2)의 강도에 따른 신호를 제어 장치(14)에 출력한다. 즉, 수광부(25)는 레이저광(Lx2)의 강도를 검출하는 수광 소자이다. 레이저광(Lx2)의 강도는, 레이저광(Lx)의 강도가 높을수록 높아진다. 즉, 레이저광(Lx2)의 강도는 레이저광(Lx)의 강도와 상관된다.

통지부(26)는 제어 장치(14)로부터의 제어 신호에 기초하여 사용자에게 경고를 포함하는 각종 정보를 통지한다. 통지부(26)는, 예를 들면, 문자 및 화상 중 적어도 하나를 표시 가능한 디스플레이로 구성할 수도 있고, 점등하거나 소등하는 램프로 구성할 수도 있고, 음성을 출력하는 스피커로 구성할 수 있습니다. 또한, 통지부(26)는, 레이저 가공 헤드(12)와는 다른 부위에 설치할 수도 있다.

제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)는 레이저광(Lx, Ly)을 투과시키지 않는 재질로 구성된다. 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)는 형상, 크기 등이 공통인 동일 사양이다. 제1 셔터(31)는 레이저광(Lx)의 진행 방향으로 광학 부품(22)보다 가공용 레이저광원(11) 측에 배치된다. 일례에 있어서, 제1 셔터(31)는, 레이저광(Lx, Lx1)의 가공용 레이저광원(11)으로부터 워크(W)까지의 진행 경로에 있어서, 가공용 레이저광원(11)과 광학 부품(22)의 사이에 배치된다. 제1 셔터(31)는 제1 구동부(33)에 의해 레이저광(Lx)을 차단하는 폐쇄 위치와 레이저광(Lx)을 통과시키는 개방 위치 사이에서 작동한다. 마찬가지로, 제2 셔터(32)는 레이저광(Lx1)의 진행 방향으로 광학 부품(22)보다 워크(W) 측, 특히 광학 부품(22)과 초점 거리 조정부(23) 사이에 배치된다. 일례에서, 제2 셔터(32)는 레이저광(Lx, Lx1)의 가공용 레이저광원(11)으로부터 워크(W)까지의 진행 경로에 있어서, 광학 부품(22)과 워크(W) 사이에, 특히 광학 부품(22)과 초점 거리 조정부(23) 사이에 배치된다. 제2 셔터 (32)는 제2 구동부(34)에 의해 레이저광(Lx1, Ly)을 차단하는 폐쇄 위치와 레이저광(Lx1, Ly)을 통과시키는 개방 위치 사이에서 작동한다.

제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)는 폐쇄 위치와 개방 위치 사이를 회전하도록 구성될 수 있고, 폐쇄 위치와 개방 위치 사이를 직동하도록 구성되어도 좋다. 도 1에서는, 폐쇄 위치에 배치되는 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)를 두 점 쇄선으로 나타내고, 개방 위치에 배치되는 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)를 실선으로 나타내고 있다. 이하의 설명에서는, 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)의 쌍방의 셔터를 가리키는 「셔터」라고 하는 경우도 있다.

제1 구동부 (33)는, 예를 들면 모터와, 모터의 출력축의 회전 운동을 제1 셔터 (31)의 개폐 운동으로 변환하는 변환 기구를 포함하여 구성된다. 제1 구동부 (33)는, 예를 들면 솔레노이드 등의 액추에이터로 구성할 수도 있다. 제2 구동부(34)는 제1 구동부(33)와 동일한 사양이다. 제2 구동부(34)는 구동 대상이 제2 셔터(32)인 점을 제외하고는 제1 구동부(33)와 동일하다.

제1 폐쇄 센서(41)는 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치에 배치되는 것을 검출하고, 제1 개방 센서(42)는 제1 셔터(31)가 개방 위치에 배치되는 것을 검출한다. 제2 폐쇄 센서(43)는 제2 셔터(32)가 폐쇄 위치에 배치되는 것을 검출하고, 제2 개방 센서(44)는 제2 셔터(32)가 개방 위치에 배치되는 것을 검출한다. 구체적으로, 제1 폐쇄 센서(41), 제1 개방 센서(42), 제2 폐쇄 센서(43) 및 제2 개방 센서(44)는 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)의 위치에 따라 온-오프 신호를 제어 장치(14)로 출력한다. 이러한 점에서, 제1 폐쇄 센서(41) 및 제1 개방 센서(42)는 제1 셔터(31)의 개폐 상태를 검출하는「제1 개폐 센서」의 일례에 해당하고, 제2 폐쇄 센서(43) 및 제2 개방 센서(44)는 제2 셔터 (32)의 개폐 상태를 검출하는 「제2 개폐 센서」의 일례에 해당한다.

또한, 이들 센서는 셔터의 위치에 따라 광의 투과 모드 또는 반사 모드가 변화하는 광전 센서일 수도 있고, 셔터와의 물리적 접촉에 의해 출력되는 신호를 전환하는 리미트 스위치로서도 좋다. 또한, 이들 센서는 자기적으로 셔터의 위치를 검출하는 자기 센서일 수 있다.

제1 폐쇄 센서(41)는 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치에 배치될 때 온 되고, 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치에 배치되지 않을 때 오프되는 「제1 폐쇄 신호 Sc1」를 출력한다. 제1 개방 센서(42)는 제1 셔터(31)가 개방 위치에 배치될 때 온 되고, 제1 셔터(31)가 개방 위치에 배치되지 않을 때 오프되는 「제1 개방 신호 So1」을 출력한다. 제2 폐쇄 센서(43)는 제2 셔터(32)가 폐쇄 위치에 배치될 때 온 되고, 제2 셔터(32)가 폐쇄 위치에 배치되지 않을 때 오프되는 「제2 폐쇄 신호 Sc2」를 출력한다. 제2 개방 센 (44)는 제2 셔터(32)가 개방 위치에 배치될 때 온 되고, 제2 셔터 (32)가 개방 위치에 배치되지 않을 때 오프는 「제2 개방 신호 So2」를 출력한다.

이상으로부터, 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치에 배치되면, 제1 폐쇄 신호(Sc1)가 온 되고, 제1 개방 신호(So1)가 오프 된다. 제1 셔터(31)가 개방 위치에 배치되면, 제1 폐쇄 신호 (Sc1)가 오프 되고 제1 개방 신호(So1)가 온 된다. 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치와 개방 위치 사이의 중간 위치에 배치되는 경우, 즉 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치 또는 개방 위치에 배치되지 않으면, 제1 폐쇄 신호(Sc1) 및 제1 하나의 개방 신호(So1)는 모두 꺼진다. 제2 폐쇄 신호(Sc2) 및 제2 개방 신호(So2)는 제2 셔터(32)의 위치와 관련하여 동일하다. 다른 실시 형태에서, 제1 폐쇄 신호(Sc1)는 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치에 배치될 때 오프 되고, 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치에 배치되지 않을 때 온 되는 신호일 수 있다. 다른 신호에 대해서도 마찬가지이다.

하우징(51)은 박스 형상을 갖는다. 하우징(51)은 레이저 가공 헤드(12)의 구성 부품을 수용한다. 하우징(51)에는 광섬유 케이블(13)이 접속되는 커넥터가 설치되어있다. 하우징(51)에서, 레이저광(Lx1, Ly)이 출사하는 부분에는 광을 투과하는 창부가 설치되어있다.

다음으로, 제어 장치(14)에 대하여 설명한다.

제어 장치(14)는 사용자로부터 입력된 소정의 가공 조건에 따라 가공용 레이저광원(11) 및 레이저 가공 헤드(12)의 구성 요소를 제어한다. 구체적으로는, 제어 장치(14)는, 가공용 레이저광원(11) 및 표시용 레이저광원(21)으로부터 레이저광 (Lx, Ly)을 출사시키거나, 레이저광(Lx, Ly)의 강도를 조정하거나 한다. 제어 장치 (14)는 초점 거리 조정부(23)의 렌즈 구동부(234)를 구동하여 레이저광(Lx1, Ly)의 초점 거리를 조정하거나, 주사부(24)의 주사 구동부(243)를 구동하여 워크(W)에 대한 레이저광(Lx1, Ly)의 조사 위치를 변경한다. 또한, 제어 장치(14)는 제1 구동부(33)를 구동하여 제1 셔터(31)를 개폐 작동시키거나, 제2 구동부(34)를 구동하여 제2 셔터(32)를 개폐 작동시킨다.

그리고, 제어 장치(14)는, 가공용 레이저광원(11)과 레이저 가공 헤드(12)의 구성 요소를 제어함으로써, 가공 모드, 표시 모드, 측정 모드 및 대기 모드를 실시한다. 가공 모드는 워크(W)에 가공용 레이저광(Lx)을 조사하여 워크(W)를 가공하는 모드이다. 표시 모드는, 워크(W)에 표시용의 레이저광(Ly)을 조사하여, 워크(W)에 있어서의 가공이 행해지는 부분을 가시화하는 모드이다. 측정 모드는 가공용 레이저광(Lx)의 강도를 측정하는 모드이다. 대기 모드는 가공 모드, 표시 모드 또는 측정 모드의 실행을 대기하는 모드이다.

제어 장치(14)는, 가공 조건에 따라, 가공 모드를 실시하는 경우, 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)를 모두 개방 위치에 배치한다. 이 때, 제어 장치(14)는 가공용 레이저광원(11)으로부터 레이저광(Lx)을 출사시킨다. 그러면, 가공용 레이저광원(11)으로부터 출사되는 레이저광(Lx) 중, 광학 부품(22)을 투과하는 레이저광(Lx1)은, 초점 거리 조정부(23)를 투과한 후, 주사부(24)에 입사한다. 제어 장치 (14)는 가공 조건에 따라 초점 거리 조정부(23)에서 레이저광(Lx1)의 초점 위치를 조정하면서 주사부(24)에서 레이저광(Lx1)을 주사한다. 따라서, 레이저 가공 장치 (10)는 가공 조건에 따라 워크(W)를 가공한다.

제어 장치(14)는, 가공 조건에 따라, 표시 모드를 실시하는 경우, 제1 셔터(31)를 폐쇄 위치에 배치하고, 제2 셔터(32)를 개방 위치에 배치한다. 이 때, 제어 장치(14)는 표시용 레이저광원(21)으로부터 레이저광(Ly)을 출사시킨다. 그 후, 표시용 레이저광원(21)으로부터 출사된 레이저광(Ly)은 광학 부품(22)에서 반사된다. 이어서, 레이저광(Ly)은 초점 거리 조정부(23)를 투과한 후, 주사부(24)에 입사한다. 제어 장치(14)는 가공 조건에 따라 초점 거리 조정부(23)에서 레이저광(Ly)의 초점 위치를 조정하면서 주사부(24)에서 레이저광(Ly)을 주사한다. 따라서, 작업자는 워크(W)의 표면에 가공되는 문자, 기호 또는 도형 등을 볼 수 있다. 또한, 표시 모드에서는, 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치에 배치되는 점에서, 오동작으로 가공용 레이저광원(11)으로부터 레이저광(Lx)이 출사되어도, 레이저광(Lx1)이 워크(W)에 조사되는 것은 아니다.

제어 장치(14)는, 측정 모드를 실시하는 경우, 제1 셔터(31)를 개방 위치에 배치하고, 제2 셔터(32)를 폐쇄 위치에 배치한다. 이 때, 제어 장치(14)는 가공용 레이저광원(11)으로부터 레이저광(Lx)을 출사시킨다. 그 후, 가공용 레이저광원 (11)으로부터 출사된 레이저광(Lx) 중 광학 부품(22)에서 반사된 레이저광(Lx2)은 수광부(25)에 입사한다. 제어 장치(14)는 수광부(25)로부터 출력된 레이저광(Lx2)의 강도에 대응하는 신호에 기초하여 레이저광(Lx)의 강도를 취득한다. 그리고, 제어 장치(14)는, 워크(W)에 조사되는 레이저광(Lx1)의 강도를 일정하게 하거나, 워크(W)에 조사되는 레이저광(Lx1)의 강도를 목표치로 하기 위해서, 가공용 레이저광원(11)의 발진을 제어한다. 측정 모드는, 예를 들면 레이저 가공 장치(10)의 전원을 투입한 후 또는 가공 조건에 기초한 가공 모드의 실시 전에 실시된다. 또한, 측정 모드에서는, 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치에 배치되는 점에서, 레이저광(Lx1)이 워크(W)에 조사되지 않는다.

제어 장치(14)는 대기 모드를 실행할 때 제1 셔터(31)와 제2 셔터(32)를 모두 폐쇄 위치에 배치한다. 이 때, 가공용 레이저광원(11) 및 표시용 레이저광원 (21)으로부터 레이저광(Lx, Ly)이 출사되지 않는다.

다음에, 가공 모드, 표시 모드 및 측정 모드의 실행 중에 제어 장치(14)가 실시하는 제어에 대하여 설명한다.

가공 모드의 실행 중에는 제1 셔터(31)와 제2 셔터(32)가 모두 개방 위치에 배치되는 상황이 유지된다. 즉, 가공 모드의 실행 중에는 제1 셔터(31)와 제2 셔터 (32)가 모두 개방 위치로부터 구동하지 않는다. 따라서, 제어 장치(14)는 가공 모드가 실행되는 상황에서 다음과 같이 셔터의 상태를 결정한다. 제어 장치(14)는, 제1 개방 센서(42) 및 제2 개방 센서(44)의 검출 결과가, 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)가 모두 개방 위치에 배치되어 있는 것을 나타내는 경우에는, 셔터의 상태가 정상이라고 판단한다. 또한, 제어 장치(14)는 제1 폐쇄 센서(41) 및 제2 폐쇄 센서 (43)의 검출 결과가 제1 셔터(31) 및 제2 셔 (32)가 모두 폐쇄 위치에 배치되지 않았음을 나타내는 경우, 셔터 상태가 정상이라고 판정한다.

구체적으로는, 제어 장치(14)는, 제1 개방 신호(So1) 및 제2 개방 신호(So2)가 모두 온인 경우이고, 제1 폐쇄 신호(Sc1) 및 제2 폐쇄 신호(Sc2)가 모두 오프인 경우에는, 셔터의 상태가 정상이라고 판정한다. 즉, 제어 장치(14)는, 제1 개방 신호(So1) 및 제2 개방 신호(So2) 중 적어도 하나가 오프인 경우 또는 제1 폐쇄 신호(Sc1) 및 제2 폐쇄 신호(Sc2) 중 적어도 하나가 온인 경우, 셔터의 상태가 정상이 아니라고 판정한다.

그리고, 제어 장치(14)는, 셔터의 상태가 정상이라고 판정하는 경우, 가공 모드의 실시를 계속한다. 한편, 제어 장치(14)는, 셔터의 상태가 정상이 아니라고 판정한 경우, 제1 경고를 통지부(26)가 통지하도록 하고, 가공용 레이저광원(11)으로부터의 레이저광(Lx)의 출사를 정지시킨다.

여기서, 제1 경고는 제1 셔터 (31) 및 제2 셔터 (32)가 모드에 대응하는 위치에 배치되어 있지 않은 경우에 출력되는 경고이며, 비교적 긴급성이 높은 경고이다. 제어 장치(14)는, 제1 경고를 출력하는 경우에는, 유지보수의 실시를 촉구하는 것이 바람직하고, 가공 모드, 표시 모드 및 측정 모드의 실시를 제한하는 것이 바람직하다.

　표시 모드의 실행 중에는 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치에 배치되는 상황이 유지되고, 제2 셔터(32)가 개방 위치에 배치되는 상황이 유지된다. 즉, 표시 모드의 실행 중에는 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치로부터 구동하지 않고, 제2 셔터(32)가 개방 위치로부터 구동하지 않는다. 따라서, 제어 장치(14)는 표시 모드가 실행되는 상황에서 다음과 같이 셔터의 상태를 결정한다. 제어 장치(14)는 제1 폐쇄 센서(41) 및 제2 개방 센서(44)의 검출 결과가 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치에 배치되었음을 나타내고, 제2 셔터 (32)가 개방 위치에 배치되었음을 나타내는 경우에는, 셔터의 상태가 정상이라고 판정한다. 또한, 제어 장치(14)는 제1 개방 센서(42) 및 제2 폐쇄 센서(43)의 검출 결과가 제1 셔터(31)가 개방 위치에 배치되지 않음을 나타내고, 제2 셔터(32)가 폐쇄 위치에 배치되지 않은 경우, 셔터의 상태가 정상이라고 판정한다.

구체적으로, 제어 장치(14)는 제1 폐쇄 신호(Sc1) 및 제2 개방 신호(So2)가 모두 온인 경우이고, 제1 개방 신호 (So1) 및 제2 폐쇄 신호 (Sc2)가 모두 오프 인 경우에는 셔터 상태가 정상이라고 판정한다. 즉, 제어 장치(14)는 제1 폐쇄 신호(Sc1) 및 제2 개방 신호(So2) 중 적어도 하나가 오프인 경우 또는 제1 개방 신호(So1) 및 제2 폐쇄 신호(Sc2) 중 적어도 하나가 온인 경우, 셔터의 상태가 정상이 아니라고 판정한다.

그리고, 제어 장치(14)는, 셔터의 상태가 정상이라고 판정하는 경우, 표시 모드의 실시를 계속한다. 한편, 제어 장치(14)는, 셔터의 상태가 정상이 아니라고 판정한 경우, 제1 경고를 통지부(26)에 통지시켜, 표시용 레이저광원(21)으로부터의 레이저광(Ly)의 출사를 정지시킨다.

측정 모드의 실행 중에는, 제1 셔터(31)가 개방 위치에 배치되는 상황이 유지되고, 제2 셔터(32)가 폐쇄 위치에 배치되는 상황이 유지된다. 즉, 측정 모드의 실행 중에는, 제1 셔터(31)가 개방 위치로부터 이지 않고, 제2 셔터(32)가 폐쇄 위치로부터 구동하지 않는다. 따라서, 제어 장치(14)는 측정 모드가 실행되는 상황에서 다음과 같이 셔터의 상태를 결정한다. 제어 장치(14)는 제1 개방 센서(42) 및 제2 폐쇄 센서(43)의 검출 결과가 제1 셔터(31)가 개방 위치에 배치되었음을 나타내고, 제2 셔터(32)가 폐쇄 위치에 배치됨을 나타내는 경우에는, 셔터의 상태가 정상이라고 판정한다. 또한, 제어 장치(14)는 제1 폐쇄 센서(41) 및 제2 개방 센서(44)의 검출 결과가 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치에 배치되지 않음을 나타내고, 제2 셔터(32)가 개방 위치에 배치되지 않은 경우, 셔터의 상태가 정상이라고 판정한다.

구체적으로는, 제어 장치(14)는, 제1 개방 신호(So1) 및 제2 폐쇄 신호(Sc2) 가 모두 온인 경우이고, 제1 폐쇄 신호(Sc1) 및 제2 개방 신호(So2)가 모두 오프인 경우에는, 셔터의 상태가 정상이라고 판정한다. 즉, 제어 장치(14)는, 제1 개방 신호(So1) 및 제2 폐쇄 신호(Sc2) 중 적어도 하나가 오프인 경우 또는 제1 폐쇄 신호(Sc1) 및 제2 개방 신호(So2) 중 적어도 하나가 온인 경우, 셔터의 상태가 정상이 아니라고 판정한다.

그리고, 제어 장치(14)는, 셔터의 상태가 정상이라고 판정하는 경우, 측정 모드의 실시를 계속한다. 한편, 제어 장치(14)는, 셔터의 상태가 정상이 아니라고 판정한 경우, 제1 경고를 통지부(26)에 통지시켜, 가공용 레이저광원(11)으로부터의 레이저광(Lx)의 출사를 정지시킨다.

다음에, 가공 모드, 표시 모드, 측정 모드 및 대기 모드의 전환시에 제어 장치(14)가 실시하는 제어에 대하여 설명한다.

레이저 가공 장치(10)에 있어서, 어느 모드에서 다른 모드로 전환하면, 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)가 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향해 개방 작동하거나, 개방 위치로부터 폐쇄 위치를 향하여 폐쇄 작동한다. 여기서, 제1 셔터(31), 제2 셔터(32) 및 제1 구동부(33) 및 제2 구동부(34) 등에 노화(경년 변화) 등이 발생하면, 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)의 개폐 작동에 필요한 시간이 변화한다. 구체적으로는, 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)의 개폐 작동에 필요한 시간이 증가한다.

따라서, 제어 장치(14)는 제1 셔터(31)가 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 폐쇄되는 데 필요한 시간, 즉 제1 개방 신호(So1)가 오프 된 후 제1 폐쇄 신호(Sc1)가 온 될 때까지의 시간을 「제1 폐쇄 작동 시간(Tc1)」로서 취득한다. 또한, 제어 장치(14)는, 제1 셔터(31)가 폐쇄 위치로부터 개방 위치까지 개방 작동하는데 필요한 시간, 즉, 제1 폐쇄 신호(Sc1)가 오프로 되고 나서 제1 개방 신호(So1)가 온이 될 때까지의 시간을 「제1 개방 작동 시간(To1)」로서 취득한다. 여기서, 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1) 및 제1 개방 작동 시간(To1)은 「제1 작동 시간」의 예에 대응한다.

마찬가지로, 제어 장치(14)는, 제2 셔터(32)가 개방 위치로부터 폐쇄 위치까지 폐쇄 작동하는데 필요한 시간, 즉, 제2 개방 신호(So2)가 오프로 되고 나서 제2 폐쇄 신호(Sc2)가 온이 되기 까지의 시간을 「제2 폐쇄 작동 시간 (Tc2)」로서 취득한다. 또한, 제어 장치(14)는, 제2 셔터(32)가 폐쇄 위치로부터 개방 위치까지 개방 작동하는데 필요한 시간, 즉, 제2 폐쇄 신호(Sc2)가 오프로 되고 나서 제2 개방 신호(So2)가 온이 될 때까지의 시간을 「제2 개방 작동 시간(To2)」로서 취득한다. 여기서, 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2) 및 제2 개방 작동 시간(To2)는 「제2 작동 시간」의 예에 해당한다.

그리고, 제어 장치(14)는 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1) 및 제1 개방 작동 시간(To1) 중 적어도 하나에 기초하여 제1 셔터(31)의 상태가 정상인지의 여부를 판정한다. 마찬가지로, 제어 장치(14)는 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2) 및 제2 개방 작동 시간(To2) 중 적어도 하나에 기초하여 제2 셔터(32)의 상태가 정상인지 여부를 판정한다. 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1), 제1 개방 작동 시간(To1), 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2) 및 제2 개방 작동 시간(To2) 중 적어도 하나가 미리 설정된 시간 판정치(Tth) 이상이 되는 경우, 제어 장치(14)는, 통지부(26)에 제2 경고를 출력하게 한다.

또한, 제어 장치(14)는 제1 폐쇄 작동 시간 (Tc1)과 제2 폐쇄 작동 시간 (Tc2)의 차분(ΔTc)에 기초하여 제1 셔터(31)의 상태가 정상인지의 여부를 판정한다. 마찬가지로, 제어 장치(14)는 제1 개방 작동 시간(To1)과 제2 개방 작동 시간 (To2)의 차분(ΔTo)에 기초하여 제2 셔터(32)의 상태가 정상인지의 여부를 판정한다. 차분(ΔTc) 또는 차분 (ΔTo)이 미리 설정된 차분 판정 값(ΔTth) 이상이되면, 제어 장치(14)는 통지부(26)에 제2 경고를 출력시킨다.

여기서, 제2 경고는 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)의 작동 시간이 느려질 때 출력되는 경고라는 점에서 제1 경고보다 긴급성이 낮은 경고이다. 제어 장치(14)는, 제2 경고를 출력하는 경우에는, 유지 보수의 실시를 촉구하는 것이 바람직하지만, 가공 모드, 표시 모드 및 측정 모드의 실시를 제한하지 않는다.

시간 판정치(Tth)은, 레이저 가공 장치(10)의 출하 시의 셔터의 작동 시간에 기초하여 결정하는 것이 바람직하다. 시간 판정 값(Tth)은 셔터의 폐쇄 작동시의 판정 값과 셔터의 개방 작동시의 판정 값에 따라 다른 값일 수 있다. 차분 판정치 (ΔTth)에 대해서도 마찬가지이다.

본 실시 형태에서, 제어 장치(14)는 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1), 제1 개방 작동 시간(To1), 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2) 및 제2 개방 작동 시간(To2)를 내장 메모리 부에 저장한다. 예를 들어, 모드의 변경에 따라, 제1 셔터(31)가 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 폐쇄되는 경우를 상정한다. 이 경우, 제어 장치(14)는 제1 셔터(31)의 폐쇄 작동에 따라 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1)을 취득한다. 이어서, 제어 장치(14)는 기억부에 기억된 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1)과 새롭게 취득된 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1)을 비교한다. 새롭게 취득된 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1)이 저장부에 저장된 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1)보다 길면, 제어 장치(14)는 새로 획득된 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1)을 저장부에 저장한다. 이와 같이, 제어 장치(14)는, 최장의 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1)을 기억부에 기억한다. 제1 개방 작동 시간(To1), 제2 폐쇄 작동 시간 (Tc2) 및 제2 개방 작동 시간 (To2)에 대해서도 마찬가지이다.

전술한 설명에서, 제1 경고 또는 제2 경고가 통지되는 경우, 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32) 중 적어도 하나는 정상이 아닐 수 있다. 따라서, 제1 경고 또는 제2 경고를 통지하는 경우, 제어 장치(14)는 비정상적인 셔터를 알 수 있도록 통지하는 것이 바람직하다.

도 3에 도시한 플로우차트를 참조하여, 대기 모드가 실행 중이 아니면 제어 장치 (14)가 수행하는 처리의 흐름을 설명한다. 제어 장치(14)는 본 처리를 소정의 제어 사이클마다 반복하여 실행한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 제어 장치(14)는, 제1 폐쇄 센서(41), 제1 개방 센서(42), 제2 폐쇄 센서(43) 및 제2 개방 센서(44)가 출력하는 신호를 취득한다(S11). 이어서, 제어 장치(14)는 가공 모드의 실행 중인지의 여부를 판정한다(S12). 가공 모드가 실행 중인 경우(S12 : YES), 제어 장치(14)는 제1 개방 신호 (So1) 및 제2 개방 신호(So2)가 모두 온이고 제1 폐쇄 신호(Sc1) 및 제2 폐쇄 신호 (Sc2)의 쌍방이 오프인지의 여부를 판정한다 (S13). 단계(S13)이 예로 판정되면 (S13 : YES), 제어 장치(14)는 본 처리를 일단 종료한다. 이 경우, 제어 장치(14)는 가공 모드의 실시를 계속한다. 한편, 단계(S13)이 아니오로 판정되면(S13 : NO), 제어 장치(14)는 제1 경고를 통지부(26)에 통지한다(S14). 이 경우, 제어 장치(14)는 가공 모드의 실시를 중단한다. 그 후, 제어 장치(14)는 본 처리를 종료한다.

단계(S12)에서 가공 모드가 실행 중이 아니면(S12 : 아니오), 제어 장치 (14)는 표시 모드가 실행 중인지의 여부를 판정한다(S15). 표시 모드가 실행 중이면(S15 : YES), 제어 장치(14)는 제1 폐쇄 신호(Sc1) 및 제2 개방 신호(So2)가 모두 온이고 제1 개방 신호(So1) 및 제2 폐쇄 신호(Sc2) 둘 모두가 꺼져 있는지의 여부를 판정한다(S16). 단계(S16)이 예로 판정되면(S16 : YES), 제어 장치(14)는 본 처리를 일단 종료한다. 이 경우, 제어 장치(14)는 표시 모드의 실시를 계속한다. 한편, 단계(S16)이 아니오로 판정되면(S16 : 아니오), 제어 장치(14)는 단계(S14)의 처리를 실행한다. 이 경우, 제어 장치(14)는 표시 모드의 실시를 중단한다.

단계(S15)에서 표시 모드가 실행 중이 아니면(S15 : 아니오), 제어 장치 (14)는 제1 개방 신호(So1) 및 제2 폐쇄 신호(Sc2)가 모두 온이고 제1 폐쇄 신호 (Sc1) 및 제2 개방 신호(So2)가 모두 오프인지 여부를 판정한다(S17). 여기서, 단계(S15)이 아니오로으로 판정되는 경우는 측정 모드가 실행 중일 때이다. 단계(S17)이 예로 판정되면(S17 : YES), 제어 장치(14)는 본 처리를 일단 종료한다. 이 경우, 제어 장치(14)는 측정 모드의 실행을 계속한다. 한편, 단계(S17)이 아니오로 판정되면 (S17 : 아니오), 제어 장치(14)는 단계(S14)의 처리를 실행한다. 이 경우, 제어 장치(14)는 측정 모드의 실행을 중단한다.

도 4에 도시한 플로우차트를 참조하여, 셔터의 상태를 판정하기 위해 제어 장치(14)가 수행하는 처리의 흐름을 설명한다. 제어 장치(14)는 예를 들면 전회 본 처리를 실행한 후, 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)의 개폐 작동 횟수가 소정 횟수를 초과하면 본 처리를 실행한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 제어 장치(14)는 가장 가까운 제1 폐쇄 작동 시간 (Tc1), 제1 개방 작동 시간(To1), 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2) 및 제2 개방 작동 시간 (To2)를 취득한다(S21). 이어서, 제어 장치(14)는 제1 개방 작동 시간(To1) 및 제2 개방 작동 시간(To2)의 차분(ΔTo)를 산출하고, 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1) 및 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2)의 차분(ΔTc)를 산출한다(S22). 여기서, 차분(ΔTc, ΔTo)은 절대 값을 취한 값이라고 가정한다.

그리고, 제어 장치(14)는 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1) 및 제1 개방 작동 시간 (To1) 중 적어도 하나가 시간 판정 값(Tth) 이상인지의 여부를 판정한다(S23). 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1) 및 제1 개방 작동 시간(To1) 중 적어도 하나가 시간 판정 값 (Tth) 이상인 경우(S23 : YES), 즉, 제1 셔터(31)의 개폐 작동에 필요한 시간이 길면, 제어 장치(14)는 제2 경고를 통지한다(S24). 그 후, 제어 장치(14)는 본 처리를 종료한다.

한편, 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1) 및 제1 개방 작동 시간(To1) 모두가 시간 판정 값(Tth) 미만인 경우(S23 : NO), 제어 장치(14)는 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2) 및 제2 개방 작동 시간(To2)의 적어도 하나가 시간 판정 값(Tth) 이상인지의 여부를 판정한다(S25). 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2) 및 제2 개방 작동 시간(To2) 중 적어도 하나가 시간 판정치(Tth) 이상인 경우(S25: YES), 즉, 제2 셔터(32)의 개폐 작동에 필요한 시간이 길어지면, 제어 장치(14)는 단계(S24)의 처리를 실행한다.

한편, 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2) 및 제2 개방 작동 시간(To2)이 모두 시간 판정 값(Tth) 미만인 경우(S25 : NO), 제어 장치(14)는 적어도 한쪽의 차분(ΔTc, ΔTo)이 차분 판정 값(ΔTth) 이상인가의 여부를 판단한다(S26). 적어도 하나의 차분 (ΔTc, ΔTo)이 차분 판정치(ΔTth) 이상인 경우(S26: YES), 즉, 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)의 개폐 작동에 필요한 시간에 괴리가 발생한 경우, 제어 장치(14) 는 단계(S24)의 처리를 실행한다. 한편, 쌍방의 차분(ΔTc, ΔTo)이 차분 판정 값(ΔTth) 미만인 경우(S26 : NO), 제어 장치(14)는 본 처리를 종료한다.

본 실시 형태의 작동을 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 가공 모드의 실시 중에는, 제1 셔터(31)가 실선으로 나타내는 개방 위치에 배치되고, 제2 셔터(32)가 실선으로 나타내는 개방 위치에 배치된다. 또한, 표시 모드의 실시 중에는, 제1 셔터(31)가 두 점 쇄선으로 나타내는 폐쇄 위치에 배치되고, 제2 셔터(32)가 실선으로 나타내는 개방 위치에 배치된다. 또한, 측정 모드의 실시 중에는, 제1 셔터(31)가 실선으로 나타내는 개방 위치에 배치되고, 제2 셔터(32)가 두 점 쇄선으로 나타내는 폐쇄 위치에 배치된다.

그리고, 레이저 가공 장치(10)는, 가공 모드, 표시 모드 및 측정 모드의 실시중에 있어서, 제1 폐쇄 센서(41), 제1 개방 센서(42), 제2 폐쇄 센서(43) 및 제2 개방 센서(44)의 검출 결과에 기초하여, 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)의 위치를 감시한다. 그리고, 레이저 가공 장치(10)는, 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)의 위치가 실시중의 모드에 대응하지 않는 위치가 되는 경우에는, 제1 경고를 출력함과 함께, 실시중의 모드에 대응한다 레이저광원으로부터의 레이저광(Lx, Ly)의 출사를 정지시킨다.

본 실시 형태의 효과를 설명한다.

(1) 레이저 가공 장치(10)는, 제1 폐쇄 센서(41), 제1 개방 센서(42), 제2 폐쇄 센서(43) 및 제2 개방 센서(44)의 4개의 센서로, 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)의 위치를 결정한다. 따라서, 레이저 가공 장치(10)는 셔터의 위치를 정확하게 판정할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 장치(10)는 가공 모드, 표시 모드 및 측정 모드에서 셔터가 정상적으로 작동하는지 여부를 정확하게 결정할 수 있다.

(2) 상세하게는, 레이저 가공 장치(10)는, 가공 모드, 표시 모드 및 측정 모드 각각에서, 4개의 센서가 출력하는 신호에 기초하여, 셔터의 상태가 정상인지의 여부를 판정한다. 따라서, 레이저 가공 장치(10)는 가공 모드, 표시 모드 및 측정 모드에서 셔터가 정상적으로 작동하는지 여부를 더욱 정밀하게 결정할 수 있다.

(3) 레이저 가공 장치(10)는, 가공 모드, 표시 모드 및 측정 모드에 있어서, 셔터의 위치가 예상되는 위치에 없는 경우, 긴급성이 높은 제1 경고를 통지시킨다. 또한, 레이저 가공 장치(10)는 제1 경고의 통지와 함께 가공용 레이저광원(11) 또는 표시용 레이저광원(21)으로부터의 레이저광(Lx, Ly)의 출사를 정지시킨다. 이 때문에, 레이저 가공 장치(10)는 안전성을 높일 수 있다.

(4) 레이저 가공 장치(10)는 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1) 및 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2)에 기초하여 셔터의 상태가 정상인지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 레이저 가공 장치(10)는 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1) 및 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2)과 시간 판정 값(Tth)의 비교에 의해 셔터의 상태가 정상인지의 여부를 판정한다. 그리고, 레이저 가공 장치(10)는, 셔터의 상태가 정상이 아니라고 판정하는 경우, 긴급성이 낮은 제2 경고를 통지할 수 있다.

(5) 레이저 가공 장치(10)는 제1 개방 작동 시간(To1) 및 제2 개방 작동 시간(To2)에 기초하여 셔터의 상태가 정상인지의 여부를 판정한다. 구체적으로, 레이저 가공 장치(10)는 제1 개방 작동 시간(To1) 및 제2 개방 작동 시간(To2)와 시간 판정 값(Tth)의 비교에 의해 셔터의 상태가 정상인지의 여부를 판정한다. 그리고, 레이저 가공 장치(10)는, 셔터의 상태가 정상이 아니라고 판정하는 경우, 긴급성이 낮은 제2 경고를 통지할 수 있다.

(6) 레이저 가공 장치(10)는 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1)과 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2)의 차분(ΔTc)과 제1 개방 작동 시간(To1) 및 제2 개방 작동 시간(To2)의 차분(ΔTo)에 기초하여 셔터의 상태가 정상인지 아닌지를 판정한다. 구체적으로는, 레이저 가공 장치(10)는 차분(ΔTc, ΔTo)과 차분 판정 값(ΔTth)의 비교에 의해 셔터의 상태가 정상인지의 여부를 판정한다. 그리고, 레이저 가공 장치(10)는, 셔터의 상태가 정상이 아니라고 판정한 경우, 긴급성이 낮은 제2 경고를 통지할 수 있다.

(7) 도 5에 도시한 바와 같이, 초점 거리 조정부(23X)보다 레이저광(Lx1)의 진행 방향으로 제2 셔터(32)를 배치하는 비교 예의 레이저 가공 장치(10X)를 생각한다. 비교예의 레이저 가공 장치(10X)에서, 초점 거리 조정부(23X)는 레이저광 (Lx1)의 광축이 연장되는 방향으로 제2 셔터(32)가 점유하는 영역을 고려하면서 레이저광(Lx1)의 초점 거리를 조정할 필요가 생긴다. 따라서, 초점 거리 조정부 (23X)의 레이저광(Lx1)의 진행 방향 및 진행 방향과 직교하는 방향의 체적이 커지기 쉽다. 이 점에서, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(10)는 제2 셔터(32)가 광학 부품(22)과 초점 거리 조정부(23) 사이에 배치되기 때문에, 상기 문제가 발생하기 어렵다. 따라서, 레이저 가공 장치(10)는 장치의 대형화를 억제할 수 있다.

(8) 도 5에 도시한 바와 같이, 비교 예의 레이저 가공 장치(10X)에 있어서, 본 실시 형태와 레이저광(Lx1, Ly)의 초점 위치 및 초점 위치에 있어서의 스폿 사이즈를 바꾸지 않도록, 제2 셔터(32)를 배치하게 되면 다음과 같은 문제가 발생한다. 구체적으로는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1 렌즈(231X), 제2 렌즈(232X) 및 제3 렌즈(233X)의 간격이 길어지거나, 제1 렌즈(231X), 제2 렌즈(232X) 및 제3 렌즈(233X)가 커지거나 한다 . 이 점, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(10)는 제2 셔터(32)를 광학 부품(22)과 초점 거리 조정부(23) 사이에 배치하기 때문에, 장치의 대형화를 보다 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(10)는 렌즈의 대형화에 따른 비용 상승을 억제할 수 있다.

(9) 초점 거리 조정부(23)를 주사부(24)보다 레이저광(Lx1)의 진행 방향으로 배치하는 경우, 초점 거리 조정부(23)의 제1 렌즈(231)를 주사부(24)에서 주사되는 레이저광(Lx1)을 수광할 수 있는 크기로 할 필요가 생긴다. 이 점에서, 레이저 가공 장치(10)는 초점 거리 조정부(23)가 제2 셔터(32)와 주사부(24) 사이에 배치되기 때문에, 제1 렌즈(231)의 대형화, 특히 초점 거리 조정부(23)의 대형화를 억제할 수 있다.

(10) 비교 예의 레이저 가공 장치(10X)에 있어서, 제2 셔터(32)는, 초점 거리 조정부(23)에 의해 빔 직경을 수렴시킨 후의 레이저광(Lx1), 바꾸어 말하면, 에너지 밀도가 높은 레이저광을 차단한다. 이 때문에, 제2 셔터(32)는, 열적으로 내구성이 높은 재질로 구성할 필요가 있다. 이 점에서, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(10)에서, 제2 셔터(32)는 초점 거리 조정부(23)에 의해 빔 직경을 수렴하기 전의 레이저광(Lx1), 즉 에너지 밀도가 낮은 레이저광을 차단한다. 따라서, 레이저 가공 장치(10)는, 제2 셔터(32)를 고내구성 재질로 구성하지 않아도 된다.

본 실시 형태는 이하와 같이 변경하여 실시할 수 있다. 본 실시 형태 및 이하의 변경예는, 기술적으로 모순되지 않는 범위에서 서로 조합하여 실시할 수 있다.

· 레이저 가공 헤드(12)는 가공 레이저광원(11)과 제어 장치(14) 중 적어도 하나를 일체로 구성할 수 있다. 일체로 하는 경우에는, 예를 들어 하우징(51)에 가공용 레이저광원(11)을 수용시키거나, 또는 하우징(51)에 가공용 레이저광원(11)과 제어 장치(14)를 수용시키는 것이 생각된다. 하우징(51)에 가공용 레이저광원(11)이 수용되는 경우, 레이저 가공 장치(10)는 레이저광원의 종류에 따라 광섬유 케이블(13)을 구비하지 않아도 된다. 또한, 레이저 가공 장치(10)는, 가공용 레이저광원(11)으로 부터의 레이저광(Lx)을 평행광으로 하는 콜리메이트 광학계를 구비하는 구성이어도 된다.

· 레이저 가공 헤드(12)는 광학 부품(22)을 투과하는 레이저광(Lx1)이 수광부(25)를 향하고, 광학 부품(22)에서 반사된 레이저광(Lx2)이 워크(W)를 향하도록 구성될 있다.

· 초점 거리 조정부(23)는 제3 렌즈(233)를 갖지 않아도 된다. 이 경우, 하우징(51)의 레이저광(Lx1, Ly)을 통과시키는 부위에 제3 렌즈(233)에 대응하는 집광 렌즈를 설치해도 된다. 집광 렌즈가 설치된 경우, 주사부(24)에 의해 방향이 변경되는 레이저광(Lx1, Ly)은 이 집광 렌즈를 통해 워크(W)를 향해 집광된다. 한편, 제3 렌즈를 단순히 갖지 않는 구성의 경우, 초점 거리 조정부(23)로부터의 레이저광은 주사부(24) 및 워크(W)를 향해 집광된다. 또한, 초점 거리 조정부(23)는 4매 이상의 렌즈로 구성되어 있어도 된다.

· 초점 거리 조정부(23)에 있어서, 렌즈 구동부(234)는 제1 렌즈(231)에 대하여 제2 렌즈(232)를 이동시킴으로써 제1 렌즈(231)와 제2 렌즈(232) 사이의 거리를 조정할 수 있다.

· 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)는 동일 사양이 아닐 수도 있다. 이 경우, 제1 셔터(31)의 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1) 및 제1 개방 작동 시간(To1)과, 제2 셔터(32)의 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2) 및 제2 개방 작동 시간(To2)이 괴리된다. 따라서, 이들 시간을 비교하는 경우, 소정의 계수를 곱한 후에 비교하는 것이 바람직하다.

· 제1 폐쇄 센서(41), 제1 개방 센서(42), 제2 폐쇄 센서(43) 및 제2 개방 센서(44)는 아날로그 센서일 수 있다.

제어 장치(14)는도 4의 단계(S23, S25, S26) 중 적어도 하나의 판정 처리를 수행할 수 있다. 또한, 제어 장치(14)는 단계(S23)에서 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1) 및 제1 개방 작동 시간(To1) 중 하나를 이용한 판정 처리만을 수행할 수 있다. 또한, 제어 장치(14)는 단계(S25)에서 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2) 및 제2 개방 작동 시간(To2) 중 하나를 이용한 판정 처리만을 수행할 수 있다. 또한, 제어 장치(14)는 단계(S26)에서 차분(ΔTc, ΔTo) 중 하나를 이용한 판정 처리만을 수행할 수 있다.

ㆍ제어 장치(14)는 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1)과 제1 개방 작동 시간(To1)의 차이에 기초하여 제2 경고를 출력할 지 여부를 판단할 수 있다. 유사하게, 제어 장치(14)는 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2)과 제2 개방 작동 시간(To2)의 차이에 기초하여 제2 경고를 출력할지 여부를 결정할 수 있다.

·제어장치(14)는, 제1 셔터(31)를 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 폐쇄 작동시킬 때에, 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1)을 취득함과 함께, 취득한 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1)과 시간 판정치(Tth)의 비교에 따라서, 제2 경고를 출력할지 여부를 결정할 수 있다. 이에 따라, 제어 장치(14)는 제1 폐쇄 작동 시간(Tc1)을 저장할 필요가 없다. 제1 개방 작동 시간(To1), 제2 폐쇄 작동 시간(Tc2) 및 제2 개방 작동 시간 (To2)에 대해서도 마찬가지이다.

제어 장치(14)는 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)의 개폐 횟수를 저장할 수 있다. 제어 장치(14)는 제1 셔터(31) 및 제2 셔터(32)의 개폐 횟수에 따라 통지부 (26)에 제2 경고를 출력할 수 있다.

· 제어 장치(14)는 컴퓨터 프로그램에 따라 작동하는 하나 이상의 프로세서, 각종 처리 중 적어도 일부의 처리를 실행하는 전용 하드웨어 등의 하나 이상의 전용 하드웨어 회로 또는 이들의 조합을 포함하는 회로로서 구성될 수 있다. 프로세서는 CPU 및 RAM 및 ROM과 같은 메모리를 포함하고, 메모리는 CPU가 처리를 수행하도록 구성된 프로그램 코드 또는 명령을 저장한다. 메모리, 즉 저장 매체는 범용 또는 전용 컴퓨터로 액세스할 수 있는 임의의 이용 가능한 매체를 포함한다.

10…레이저 가공 장치
11…가공용 레이저광원
12…레이저 가공 헤드
14…제어장치
21…표시용 레이저광원
22…광학 부품
23…초점 거리 조정부
24…주사부
25…수광부
26…통지부
31…제1 셔터
32… 제2 셔터
41… 제1 폐쇄 센서(제1 개폐 센서의 일례)
42… 제1 개폐 센서(제1 개폐 센서의 일례)
43… 제2 폐쇄 센서(제2 개폐 센서의 일례)
44… 제2 개폐 센서(제2 개폐 센서의 일례)
W…워크
Lx… 레이저광(가공용 레이저광의 일례)
Lx1… 레이저광(제1 분기광의 일례)
Lx2… 레이저광(제1 분기광의 일례)
Ly… 레이저광(표시용 레이저광의 일례)
Sc1… 제1 폐쇄 신호
So1… 제1 개방 신호
Sc2… 제2 폐쇄 신호
So2… 제2 개방 신호
Tc1… 제1 폐쇄 작동 시간(제1 작동 시간의 일례)
Tc2… 제2 폐쇄 작동 시간(제2 작동 시간의 일례)
To1… 제1 개방 작동 시간(제1 작동 시간의 일례)
To2… 제2 개방 작동 시간(제2 작동 시간의 일례)
Tth…시간 판정치
ΔTc, ΔTo…차분
ΔTth…차분 판정치

Claims (10)

1. 비가시광의 가공용 레이저광을 이용하여 워크를 가공하는 레이저 가공 헤드로서,
   가공용 레이저광원으로부터 출사되는 상기 가공용 레이저광을 제1 분기광 및 제2 분기광으로 분기시키고, 표시용 레이저광원으로부터 출사되는 가시광의 표시용 레이저광의 광축을 상기 제1 분기광의 광축에 맞추는 광학 부품과,
   상기 워크에 대하여 상기 제1 분기광 및 상기 표시용 레이저광을 주사하는 주사부와,
   상기 제2 분기광의 강도를 검출하는 수광부와,
   상기 광학 부품보다 상기 가공용 레이저광원 측에 배치되고, 상기 가공용 레이저광을 차단하는 폐쇄 위치와 상기 가공용 레이저광을 통과시키는 개방 위치 사이에서 변위하는 제1 셔터와,
   상기 광학 부품보다 상기 워크측에 배치되고, 상기 제1 분기광과 상기 표시용 레이저광을 차단하는 폐쇄 위치와 상기 제1 분기광 및 상기 표시용 레이저광을 통과시키는 개방 위치 사이에서 변위하는 제2 셔터와,
   상기 제1 분기광 및 상기 표시용 레이저광의 초점 거리를 조정하는 초점 거리 조정부를 구비하고,
   제2 셔터는 광학 부품과 상기 초점 거리 조정부 사이에 배치되는
   레이저 가공 헤드.
2. 제1 항에 있어서, 상기 초점 거리 조정부는 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈의 광축 상에 배치된 제2 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이의 거리를 조정하여 상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 투과하는 제1 분기광의 초점 거리를 조정하는
   레이저 가공 헤드.
3. 제2 항에 있어서, 상기 초점 거리 조정부는 상기 광학 부품과 상기 주사부 사이에 배치되는.
   레이저 가공 헤드.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1 셔터의 개폐 상태를 검출하는 제1 개폐 센서와,
   상기 제2 셔터의 개폐 상태를 검출하는 제2 개폐 센서를 구비하는
   레이저 가공 헤드.
5. 제4 항에 있어서, 상기 제1 개폐 센서는, 상기 제1 셔터가 폐쇄 위치에 배치되는 것을 검출하는 제1 폐쇄 센서와, 상기 제1 셔터가 개방 위치에 배치되는 것을 검출하는 제1 개방 센서를 갖고,
   상기 제2 개폐 센서는, 상기 제2 셔터가 폐쇄 위치에 배치되는 것을 검출하는 제2 폐쇄 센서와, 상기 제2 셔터가 개방 위치에 배치되는 것을 검출하는 제2 개방 센서를 갖는
   레이저 가공 헤드.
6. 비가시광의 가공용 레이저광을 이용하여 워크를 가공하는 레이저 가공 장치로서,
   상기 가공용 레이저광을 출사하는 가공용 레이저광원과,
   가시광의 표시용 레이저광을 출사하는 표시용 레이저광원과,
   상기 가공용 레이저광을 제1 분기광 및 제2 분기광으로 분기시켜, 상기 표시용 레이저광의 광축을 상기 제1 분기광의 광축에 정렬시키는 광학 부품과,
   상기 워크에 대하여 상기 제1 분기광 및 상기 표시용 레이저광을 주사하는 주사부와,
   상기 제2 분기광의 강도를 검출하는 수광부와,
   상기 광학 부품보다 상기 가공용 레이저광원 측에 배치되고, 상기 가공용 레이저광을 차단하는 폐쇄 위치와 상기 가공용 레이저광을 통과시키는 개방 위치 사이에서 변위하는 제1 셔터와,
   상기 광학 부품 보다 상기 워크 측에 배치되고, 상기 제1 분기광과 상기 표시용 레이저광을 차단하는 폐쇄 위치와 상기 제1 분기광 및 상기 표시용 레이저광을 통과시키는 개방 위치 사이에서 변위하는 제2 셔터와,
   상기 제1 분기광 및 상기 표시용 레이저광의 초점 거리를 조정하는 초점 거리 조정부를 구비하고,
   상기 제2 셔터는 상기 광학 부품과 상기 초점 거리 조정부 사이에 배치되는
   레이저 가공 장치.
7. 제6 항에 있어서, 상기 초점 거리 조정부는 상기 제1 렌즈와, 제1 렌즈의 광축 상에 배치된 제2 렌즈를 포함하고, 상시 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이의 거리를 조정하여 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈를 투과하는 상기 제1 분기광의 초점 거리를 조정하는.
   레이저 가공 장치.
8. 제7 항에 있어서, 상기 초점 거리 조정부는, 상기 광학 부품과 상기 주사부 사이에 배치되는
   레이저 가공 장치.
9. 제6 항 내지 제8 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1 셔터의 개폐 상태를 검출하는 제1 개폐 센서와,
   상기 제2 셔터의 개폐 상태를 검출하는 제2 개폐 센서를 구비하는
   레이저 가공 장치.
10. 제9 항에 있어서, 상기 제1 개폐 센서는, 상기 제1 셔터가 폐쇄 위치에 배치되는 것을 검출하는 제1 폐쇄 센서와, 상기 제1 셔터가 개방 위치에 배치되는 것을 검출하는 제1 개방 센서를 갖고,
    상기 제2 개폐 센서는, 상기 제2 셔터가 폐쇄 위치에 배치되는 것을 검출하는 제2 폐쇄 센서와, 상기 제2 셔터가 개방 위치에 배치되는 것을 검출하는 제2 개방 센서를 갖는
    레이저 가공 장치.

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