TW201603929A - 雷射加工裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於獲得在以多點同時照射進行的雷射加工方面,實現省空間、高速且高品質的雷射加工之雷射加工裝置。
本發明之雷射加工裝置係具有:雷射振盪器3a,係輸出第1雷射光之第1雷射振盪手段;雷射振盪器3b,係輸出第2雷射光之第2雷射振盪手段;副電流計掃描器7a,係第1副電流計掃描器;副電流計掃描器7b,係第2副電流計掃描器;偏光分束器8,係雷射混合手段;主電流計掃描器9a、9b;F θ透鏡10,係將來自主電流計掃描器9a、9b的第1雷射光及第2雷射光予以聚光;及雷射振盪器控制部22,係對第1雷射振盪手段及第2雷射振盪手段進行個別控制。
Description
本發明係有關主要目的為對印刷(print)基板等被加工物進行開孔加工之雷射(laser)加工裝置,尤其是有關目的為提高生產性的多點同時照射型(type)的雷射加工裝置。
為了提高生產性,習知技術中有人提出一種雷射加工裝置,將來自雷射振盪器的一束雷射光分光成兩束,而能夠同時加工兩個孔(參照例如下述之專利文獻1)。所分光出的其中一束雷射光係藉由第1及第2電流計掃描器(galvanometer scanner,galvano scanner)以二維方向偏向及定位,另一束雷射光係藉由第3及第4電流計掃描器以二維方向偏向及定位。此種雷射加工裝置係令穿過單一F θ透鏡(lens)的兩束雷射光照射至被加工物,藉此而能夠高速且省空間(space)地實現雷射加工。
專利文獻1:日本國特許第3237832號公報
在上述的雷射加工裝置中,係必須將電流計掃描器的電鏡(galvanometer mirror)配置在前述F θ透鏡的焦點附近,俾使被雷射光垂直射入加工物。前述第1及第2的電流計掃描器組與前述第3及第4電流計掃描器組係近距離配置。因此,使得藉由各電鏡掃描器組進行掃描的兩束雷射光的照射間隔變小。
例如,在對如個人電腦(personal computer)或行動電話的印刷基板之類的大基板進行孔加工圖案(pattern)的加工時,會出現能夠以前述兩束雷射光進行兩孔同時加工的情況及只能夠以一束雷射光進行一孔加工的情況。在一孔加工的情況中,係必須將所分光出的兩束雷射光的其中一束加以遮斷。
就遮斷雷射光以實現一孔加工的其中一種方法而言,係有使用機械快門(mechanical shutter)遮斷一束雷射光之方法。機械快門的開閉速度通常為數百msec(millisecond;毫秒),開閉慢,故有加工時間增長的問題。此外,就其他方法而言,有施行令要遮斷的雷射光所要射入的電流計掃描器大幅度轉動,藉此,將雷射光朝被加工物以外的方向偏向。此方法係能夠以低成本構成,且能夠在比機械快門短的時間內遮斷雷射光。
在例如上述專利文獻1的雷射加工裝置中,係藉由令第1至第4電流計掃描器其中一者轉動通常轉動
角度兩倍以上的角度,而能夠使雷射光不要從F θ透鏡照射至被加工物。此時,因為以電流計掃描器進行的回避動作通常需要數msec,造成電流計掃描器的掃描時間變長,更甚而使加工時間增長之問題。
此外,上述專利文獻1的雷射加工裝置係將一束雷射光分成兩束,使得用於加工的雷射光的峰值功率(peak power)減為雷射振盪器的峰值功率的一半。因此,在對屬於需要峰值功率的材料之金屬及玻璃(glass)進行孔加工時,還會造成耗時或是因熱的影響導致加工品質不佳之問題。
本發明乃鑒於上述情事而研創,目的在於獲得一種雷射加工裝置,係可在以多點同時照射進行的雷射加工中,實現省空間、高速且高品質的雷射加工。
為了解決上述課題並達成目的,本發明之雷射加工裝置係具有:第1雷射振盪手段,係輸出第1雷射光;第2雷射振盪手段,係輸出第2雷射光;第1副電流計掃描器(sub-galvanometer scanner),係令來自前述第1雷射振盪手段的前述第1雷射光朝第1方向偏向;第2副電流計掃描器,係令來自前述第2雷射振盪手段的前述第2雷射光朝與前述第1方向不同的第2方向偏向;雷射混合手段,係將來自前述第1副電流計掃描器的前述第1雷射光與來自前述第2副電流計掃描器的前述第2雷射光混合;主電流計掃描器(main-galvanometer scanner),係令來
自前述雷射混合手段的前述第1雷射光及前述第2雷射光偏向;F θ透鏡,係將來自前述主電流計掃描器的前述第1雷射光及前述第2雷射光予以聚光;及雷射振盪控制手段,係對前述第1雷射振盪手段及前述第2雷射振盪手段進行個別控制。
依據本發明,雷射加工裝置係依據雷射振盪觸發(trigger)信號的輸出,進行兩孔同時加工與一孔加工的切換。相較於藉由使用電流計掃描器進行的回避動作來進行切換,雷射加工裝置係能夠高速地切換兩孔同時加工與一孔加工。雷射加工裝置係實施使用兩個雷射振盪手段進行的兩孔同時加工,藉此,不僅能夠進行藉由高峰值功率而以短時間的加工,還能夠抑制因熱的影響導致加工品質不佳。藉此,在以多點同時照射進行的雷射加工中,達到能夠實現省空間、高速且高品質的雷射加工之效果。
1、41、61、70‧‧‧雷射加工裝置
2、2a、2b、44a、44b、44c、44d‧‧‧雷射光
3a、3b‧‧‧雷射振盪器
4a、4b、4c、4d‧‧‧偏光手段
5、45‧‧‧轉向鏡
7a、7b、7c、7d‧‧‧副電流計掃描器
8、8a、8b、43a、43b、72‧‧‧偏光分束器
9a、9b、9c、9d‧‧‧主電流計掃描器
10、10a、10b‧‧‧F θ透鏡
11、11a、11b‧‧‧被加工物
12‧‧‧XY載台
13a、13b、13c、13d‧‧‧雷射加工孔
14‧‧‧雷射功率感測器
15、15a、15b‧‧‧視覺感測器
16、16a、16b、16c‧‧‧加工頭
20、50、75‧‧‧控制部
21‧‧‧指令產生部
22‧‧‧雷射振盪器控制部
23、51‧‧‧電流計掃描器控制部
24、52‧‧‧視覺感測器控制部
25‧‧‧XY載台控制部
26‧‧‧雷射功率感測器控制部
30‧‧‧加工區域
31、32‧‧‧加工孔位置
33‧‧‧雷射掃描區域
42a、42b、71‧‧‧分光調整手段
73‧‧‧光開關
74‧‧‧光開關控制部
S1至S8、S10至S27、S30至S39、S42、S43‧‧‧步驟
第1圖係顯示本發明實施形態1的雷射加工裝置的構成之圖。
第2圖係顯示將被加工物劃分成複數個加工區域(area)的例子之圖。
第3圖係顯示副電流計掃描器的掃描區域的例子之圖。
第4圖係說明雷射振盪器的校正(calibration)動作的步驟之流程圖(flow chart)。
第5圖係說明以雷射加工裝置進行的雷射加工的動作的步驟之流程圖。
第6圖係顯示本發明實施形態2的雷射加工裝置的構成之圖。
第7圖係顯示第1加工頭(head)的內部構成之圖。
第8圖係顯示第2加工頭的內部構成之圖。
第9圖係說明雷射振盪器的校正動作的步驟之流程圖。
第10圖係說明以雷射加工裝置進行的雷射加工的動作的步驟之流程圖。
第11圖係顯示本發明實施形態3的雷射加工裝置的構成之圖。
第12圖係顯示第2加工頭的內部構成之圖。
第13圖係顯示本發明實施形態4的雷射加工裝置的構成之圖。
第14圖係說明以雷射加工裝置進行的雷射加工的動作的步驟之流程圖。
以下,根據圖示詳細說明本發明的雷射加工裝置的實施形態。另外,本發明並不受以下實施形態所限。
第1圖係顯示本發明實施形態1的雷射加工裝置1的
構成之圖。雷射加工裝置1係對被加工物11進行以雷射光(脈波(pulse)雷射光)之照射進行的雷射孔加工。被加工物11係例如為內置於個人電腦的印刷基板。
雷射加工裝置1係具備:雷射振盪器3a、3b、偏光手段4a、4b、加工頭16、XY載台(table)12、雷射功率感測器(laser power sensor)14、視覺感測器(vision sensor)15及控制部20。被加工物11係載置於XY載台12上。
雷射振盪器3a乃係輸出雷射光2a(第1雷射光)之第1雷射振盪手段。雷射振盪器3b乃係輸出雷射光2b(第2雷射光)之第2雷射振盪手段。雷射加工裝置1係藉由將雷射光2a、2b同時照射至被加工物11,而能夠同時進行兩個位置的孔加工。
另外,在第1圖中,雷射光2a的光路以實線表示,雷射光2b的光路以虛線表示。來自雷射振盪器3a的雷射光2a與來自雷射振盪器3b的雷射光2b係採用彼此為相同或同程度的波長。例如,二氧化碳雷射的峰值(peak)波長為9.4μm(micrometer;微米)及10.6μm。因此,此程度的差異係視為同程度。
雷射振盪器3a、3b係根據雷射脈波的峰值功率、脈波寬度、脈波數及脈波頻率的雷射振盪指令設定值,輸出脈波狀的雷射光2a、2b。雷射振盪器3a、3b係在與從控制部20輸入的雷射振盪觸發信號相應的時間點(timing),輸出雷射光2a、2b。
偏光手段4a係讓從雷射振盪器3a射入加工
頭16的雷射光2a中的特定的直線偏光通過。偏光手段4a係例如讓S偏光通過。偏光手段4b係讓從雷射振盪器3b射入加工頭16的雷射光2b中的特定的直線偏光通過。偏光手段4b係例如讓P偏光。偏光手段4a、4b係例如為波長板。雷射加工裝置1係藉由令偏光手段4a、4b轉動進行調整,而能夠調整雷射光2a、2b的偏光方向。
加工頭16係具備:轉向鏡(bend mirror)5、副電流計掃描器7a、7b、偏光分束器(beam splitter)8、主電流計掃描器9a、9b及F θ透鏡10。轉向鏡5係設置在射入加工頭16的雷射光2a的光路與雷射光2b的光路。設置在雷射光2a的光路的轉向鏡5係將雷射光2a反射導往副電流計掃描器7a。設置在雷射光2b的光路的轉向鏡5係將雷射光2b反射導往副電流計掃描器7b。
副電流計掃描器7a係令來自雷射振盪器3a的雷射光2a朝第1方向偏向之第1副電流計掃描器。副電流計掃描器7b係令來自雷射振盪器3b的雷射光2b朝第2方向偏向之第2副電流計掃描器。第2方向係與第1方向不同之方向,且定義為垂直於第1方向的方向。第1方向係例如定義為X軸方向。第2方向係例如定義為Y軸方向。X軸、Y軸及Z軸係定義為相互垂直之軸。
屬於雷射光偏向裝置的副電流計掃描器7a、7b各自係具備:電鏡,係反射雷射光2a、2b;及馬達(motor),係驅動電鏡。副電流計掃描器7a、7b係由搭載省略掉圖示的角度感測器之馬達對反射雷射光2a、2b的電鏡
的角度進行轉動控制,藉此而令雷射光2a、2b偏向。
副電流計掃描器7a、7b係令要照射至被加工物11上的雷射光2a、2b朝互相正交的X軸方向與Y軸方向偏向。藉此,副電流計掃描器7a、7b係令於被加工物11上之雷射光2a、2b的相對照射位置沿二維方向(XY方向)變化。
偏光分束器8係將來自副電流計掃描器7a的雷射光2a與來自副電流計掃描器7b的雷射光2b混合之雷射混合手段。偏光分束器8係藉由反射來彎折雷射光2a的光路,並且讓雷射光2b穿過,藉此射出朝相同方向前進的雷射光2a、2b。
偏光分束器8係具備反射屬於S偏光的雷射光2a,並讓屬於P偏光的雷射光2b穿過的偏光特性。藉由以偏光手段4a調整雷射光2a的偏光方向,偏光分束器8便能夠高效率地令雷射光2a反射。藉由以偏光手段4b調整雷射光2b的偏光方向,偏光分束器8便能夠高效率地讓雷射光2b穿過。
主電流計掃描器9a乃係令來自偏光分束器8的雷射光2a、2b朝第1方向偏向之第1主電流計掃描器。主電流計掃描器9b乃係令來自偏光分束器8的雷射光2a、2b朝第2方向偏向之第2主電流計掃描器。
屬於雷射光偏向裝置的主電流計掃描器9a、9b各自係具備:電鏡,係反射雷射光2a、2b;及馬達,係驅動電鏡。主電流計掃描器9a、9b係由搭載省略掉圖示
的角度感測器之馬達對反射雷射光2a、2b的電鏡的角度進行轉動控制,藉此而令雷射光2a、2b偏向。
主電流計掃描器9a、9b係令要照射至被加工物11上的雷射光2a、2b朝互相正交的X軸方向與Y軸方向偏向。藉此,主電流計掃描器9a、9b係令於被加工物11上之雷射光2a、2b的照射位置在二維方向(XY方向)變化。
雷射加工裝置1係藉由令副電流計掃描器7a的電流計轉動而使雷射光2a朝X軸方向偏向。雷射加工裝置1係藉由令副電流計掃描器7b的電流計轉動而使雷射光2b朝Y軸方向偏向。
雷射加工裝置1係藉由令主電流計掃描器9a的電流計轉動而使雷射光2a、2b朝X軸方向偏向。雷射加工裝置1係藉由令主電流計掃描器9b的電流計轉動而使雷射光2a、2b朝Y軸方向偏向。
主電流計掃描器9a、9b係在廣範圍令雷射光2a、2b一起偏向。主電流計掃描器9a、9b係能夠於XY載台12上之整個掃描區域令雷射光2a、2b偏向,但無法令雷射光2a、2b的照射位置個別變化。
副電流計掃描器7a、7b係在窄範圍令雷射光2a、2b個別偏向。副電流計掃描器7a、7b係能夠令雷射光2a、2b的照射位置個別變化。
副電流計掃描器7a、7b能夠令雷射光2a、2b偏向的有效轉動角度係例如為±0.8deg以下。在該有效
轉動角度範圍,副電流計掃描器7a、7b係能夠令雷射光2a、2b射入偏光分束器8,且能夠令雷射光2a、2b從偏光分束器8朝主電流計掃描器9a、9b前進。
主電流計掃描器9a、9b能夠令雷射光2a、2b偏向的有效轉動角度係例如為±8deg以下。副電流計掃描器7a、7b的有效轉動角度係定為主電流計掃描器9a、9b的有效轉動角度的十分之一程度。
藉由令副電流計掃描器7a、7b以有效轉動角度以上的角度轉動,例如以±8deg程度的角度轉動,便能夠進行令雷射光2a、2b朝偏光分束器8以外的方向前進的回避動作。以副電流計掃描器7a、7b進行的上述回避動作係每進行一次需要數msec。該回避動作會成為造成加工時間增長的主要原因,故在本實施形態中並不實施。
F θ透鏡10係將來自主電流計掃描器9a、9b的雷射光2a、2b聚光在被加工物11。XY載台12係令被加工物11朝X軸方向及Y軸方向移動。XY載台12係以使被加工物11上的加工點位於主電流計掃描器9a、9b掃描的掃描區域內之方式令被加工物11朝XY方向移動。
XY載台12係能夠令被加工物11朝XY方向移動例如600mm×600mm的範圍。被加工物11係通常為300mm×300mm以上,相對於此,由主電流計掃描器9a、9b於被加工物11上進行之雷射光2a、2b的掃描區域為50mm×50mm程度,由副電流計掃描器7a、7b於被加工物11上進行之掃描區域為5mm×5mm程度,兩者的掃描區域
皆小。雷射加工裝置1係構成為以XY載台12令被加工物11逐次移動,藉此而能夠實施以比掃描器本身的掃描區域大的被加工物11的整個範圍為對象之雷射孔加工。
作為雷射功率測量手段的雷射功率感測器14係搭載在XY載台12之中載置被加工物11的位置以外的位置。雷射功率感測器14係測量照射至被加工物11的雷射光2a、2b的功率。
加工頭16係固定在省略掉圖示的Z軸台,構成為能夠朝Z軸方向移動。視覺感測器15係固定在加工頭16。視覺感測器15係具備CCD(Charge Coupled Device;電荷耦合元件)攝像機(camera),拍攝供測量雷射加工孔13a、13b的孔徑及加工位置之用的圖像。
視覺感測器15係藉由與加工頭16一同沿Z軸方向移動而能夠調整測量範圍及焦點。藉由令載置有被加工物11的XY載台12移動,視覺感測器15便能夠獲得雷射加工孔13a、13b的圖像。
控制部20係控制雷射加工裝置1全體。控制部20係具備:指令產生部21、雷射振盪器控制部22、電流計掃描器控制部23、視覺感測器控制部24、XY載台控制部25及雷射功率感測器控制部26。控制部20係具備微處理器(microprocessor)、記憶體(memory)、監視器(monitor)及各種外部介面(interface)(均省略圖示)之電腦系統(computer system)。
指令產生部21係根據表示加工孔位置的座
標、記載有雷射加工條件的加工程式(program),將各種指令輸出至雷射振盪器控制部22、電流計掃描器控制部23、視覺感測器控制部24、XY載台控制部25及雷射功率感測器控制部26。
作為雷射振盪控制手段的雷射振盪器控制部22係根據從指令產生部21輸出的雷射振盪指令,將雷射振盪指令設定值發送至雷射振盪器3a、3b。雷射振盪指令設定值係含有雷射脈波的峰值功率、脈波寬度、脈波數及脈波頻率的設定值。雷射振盪器控制部22係依據雷射振盪指令控制雷射振盪器3a、3b。
雷射振盪器控制部22係根據記載於加工程式的有關於加工孔的資訊,個別對來自雷射振盪器3a、3b的雷射光2a、2b的輸出之可否進行設定。雷射振盪器控制部22係將下達雷射光2a輸出時間點的雷射振盪觸發信號輸出至雷射振盪器3a。雷射振盪器控制部22係將下達雷射光2b輸出時間點的雷射振盪觸發信號輸出至雷射振盪器3b。
如上述,雷射振盪器控制部22係個別對雷射振盪器3a、3b輸出雷射振盪觸發信號。雷射振盪器控制部22係藉由輸出雷射振盪觸發信號,而以在相應於設定值的時間點輸出雷射光2a、2b之方式控制雷射振盪器3a、3b。
電流計掃描器控制部23係根據從指令產生部21輸出的轉動角指令,控制副電流計掃描器7a、7b及
主電流計掃描器9a、9b的轉動角。
視覺感測器控制部24係在利用視覺感測器15測量形成在被加工物11的雷射加工孔13a、13b時,控制視覺感測器15。視覺感測器控制部24係根據以視覺感測器15獲得的圖像資訊,進行求取雷射加工孔13a、13b的孔徑、加工位置及真圓度的演算處理。視覺感測器15及視覺感測器控制部24係進行針對形成在被加工物11的雷射加工孔13a、13b的各種測量之加工孔測量手段。
XY載台控制部25係根據從指令產生部21輸出的載台位置指令,進行XY載台12的移動控制及定位。載台位置指令係針對XY載台12的位置指令。
雷射功率感測器控制部26係在測量雷射光2a、2b的功率時,控制雷射功率感測器14。於雷射功率感測器控制部26,係從雷射功率感測器14輸入屬於測量結果的雷射平均功率信號。雷射功率感測器控制部26係使用輸入至雷射振盪器控制部22的雷射振盪指令,計算單位雷射脈波的能量(energy)。
雷射功率感測器控制部26係將雷射平均功率及單位雷射脈波的能量之雷射功率測量資訊輸出至例如控制部20的監視器。雷射功率感測器控制部26係將上述雷射功率測量資訊記錄起來。
第2圖係顯示將被加工物劃分成複數個加工區域的例子之圖。以主電流計掃描器9a、9b進行的雷射光2a、2b的掃描區域為50mm×50mm程度,因此在例如
300mm×300mm的被加工物11係如第2圖所示設定複數個50mm×50mm的加工區域30。於實施雷射加工時,雷射加工裝置1係以使各加工區域30的中心位置與主電流計掃描器9a、9b的掃描區域的中心一致之方式逐次移動XY載台12來定位被加工物11。
第3圖係顯示副電流計掃描器7a、7b的掃描區域的例子之圖。在加工區域30,加工孔位置31係能夠同時照射雷射光2a、2b進行加工的加工孔位置之一例。加工孔位置32係僅能夠照射雷射光2a、2b其中一束進行加工的加工孔位置之一例。加工孔位置31、32係能夠藉由令副電流計掃描器7a、7b轉動使雷射光2a、2b偏向而在雷射掃描區域33內移動。
雖然副電流計掃描器7a、7b之雷射掃描區域33的大小(size)為5mm×5mm程度,但藉由令主電流計掃描器9a、9b轉動,便能夠將雷射掃描區域33移動及定位至50mm×50mm的加工區域30內的任意位置。
針對在雷射掃描區域33內應加工兩個位置的加工孔位置31,雷射振盪器控制部22係對雷射振盪器3a及雷射振盪器3b同時輸出雷射振盪觸發信號。藉此,雷射加工裝置1便進行以同時照射的兩束雷射光2a、2b進行的兩個位置的雷射孔加工。
針對雷射掃描區域33內應加工一個位置的加工孔位置32,雷射振盪器控制部22係對雷射振盪器3a及雷射振盪器3b其中任一者輸出雷射振盪觸發信號。藉
此,雷射加工裝置1便進行以兩束雷射光2a、2b其中一束進行的一個位置的雷射孔加工。
依據本實施形態,雷射加工裝置1係依據雷射振盪觸發信號的輸出,進行兩孔同時加工與一孔加工的切換。雷射加工裝置1係能夠對以F θ透鏡10聚光的兩束雷射光2a、2b,彼此獨立地控制ON及OFF。相較於藉由例如利用快門的遮蔽或利用電流計掃描器進行的回避動作來切換兩束雷射光2a、2b的同時照射與單束照射,雷射加工裝置1係能夠高速地切換兩孔同時加工與一孔加工。
接著,針對雷射加工裝置1於雷射加工之前實施的雷射振盪器3a、3b的校正動作進行說明。第4圖係說明雷射振盪器3a、3b的校正動作的步驟之流程圖。以第4圖所示步驟進行的處理乃係以當從雷射振盪器3a、3b輸出的雷射光2a、2b照射至被加工物11時使雷射加工量成為相同之方式使雷射光2a、2b的功率匹配之處理。
即使對雷射振盪器3a、3b設定相同的雷射振盪條件,照射至被加工物11的雷射光2a、2b的功率還是有可能不同。關於其原因,係例如因雷射振盪器3a、3b的個體差、雷射光2a及雷射光2b各者光路的雷射功率損失之差等所致。以下,參照第4圖,說明雷射振盪器3a、3b的校正動作的詳細步驟。
電流計掃描器控制部23係將副電流計掃描器7a、7b及主電流計掃描器9a、9b定位至作為轉動角之基準的原點(步驟(step)S1)。該原點係作為能夠令雷射光
2a、2b偏向的有效轉動角的中心。
XY載台控制部25係令XY載台12移動至雷射功率感測器14能夠測量雷射光2a的功率的位置(步驟S2)。
雷射振盪器控制部22係根據預先設定好的校正用的雷射振盪指令,對雷射振盪器3a設定校正用的雷射脈波的峰值功率Pc0、脈波寬度Wc0、脈波數Nc0、脈波頻率Fc0。
雷射振盪器控制部22係將該些設定值發送至雷射振盪器3a,並且每間隔一定時間輸出雷射振盪觸發信號。雷射加工裝置1係相應於該雷射振盪觸發信號,從雷射振盪器3a持續一定時間輸出脈波狀的雷射光2a(步驟S3)。
在步驟S2中移動至雷射光2a的測量位置的雷射功率感測器14係在步驟S3測量從雷射振盪器3a輸出的雷射光2a的功率。雷射功率感測器控制部26係監測以雷射功率感測器14測量得的雷射平均功率。
操作人員係藉由令偏光手段4a轉動來進行調整,而以使雷射平均功率成為最大之方式調整雷射光2a的偏光方向。雷射功率感測器控制部26係將雷射平均功率的最大值Pma保存至省略掉圖示的記憶體(步驟S4)。藉由雷射振盪器控制部22停止雷射振盪觸發信號的輸出,使雷射振盪器3a停止雷射光2a的輸出。
XY載台控制部25係令XY載台12移動至
雷射功率感測器14能夠測量雷射光2b的功率的位置(步驟S5)。
雷射振盪器控制部22係根據預先設定好的校正用的雷射振盪指令,對雷射振盪器3b設定與雷射振盪器3a相同的校正用的雷射脈波的峰值功率Pc0、脈波寬度Wc0、脈波數Nc0、脈波頻率Fc0。
雷射振盪器控制部22係將該些設定值發送至雷射振盪器3b,並且每間隔一定時間輸出雷射振盪觸發信號。雷射加工裝置1係相應於該雷射振盪觸發信號,從雷射振盪器3b持續一定時間輸出脈波狀的雷射光2b(步驟S6)。
在步驟S5中移動至雷射光2b的測量位置的雷射功率感測器14係在步驟S6測量從雷射振盪器3b輸出的雷射光2b的功率。雷射功率感測器控制部26係監測以雷射功率感測器14測量得的雷射平均功率。
操作人員係藉由令偏光手段4b轉動進行調整,而以使雷射平均功率成為最大之方式調整雷射光2b的偏光方向。控制部20係將雷射平均功率的最大值Pmb保存至記憶體(步驟S7)。藉由雷射振盪器控制部22停止雷射振盪觸發信號的輸出,使雷射振盪器3b停止雷射光2b的輸出。
指令產生部21係使用所保存的前述雷射平均功率Pma、Pmb,算出補正係數Kb。補正係數Kb係用以對針對雷射振盪器3b的峰值功率或脈波寬度的雷射振
盪指令設定值進行補正之係數。補正係數Kb係例如可藉由下式(1)求取。
Kb=Pma/Pmb……(1)
藉由在針對雷射振盪器3b的峰值功率的設定值乘上補正係數Kb,雷射加工裝置1便能夠將照射至被加工物11的雷射光2a、2b的功率設為相同。
當對雷射振盪器3a設定峰值功率Pc0且獲得雷射平均功率Pma時,藉由對雷射振盪器3b設定峰值功率的補正值Pc0b,便能夠使雷射振盪器3b所產生的雷射平均功率Pmb與Pma相等。補正值Pc0b係例如可藉由下式(2)求取。
Pc0b=Kb×Pc0……(2)
另外,雷射加工裝置1係除了對峰值功率Pc0使用補正係數Kb進行補正外,對脈波寬度Wc0使用補正係數Kb進行補正亦能夠獲得同樣的效果。藉由在針對雷射振盪器3b的脈波寬度的設定值乘上補正係數Kb,雷射加工裝置1便能夠將照射至被加工物11的雷射光2a、2b的功率設為相同。
指令產生部21係亦可改為算出針對雷射振盪器3a的補正係數Ka,取代針對雷射振盪器3b的補正係數Kb。補正係數Ka係用以對針對雷射振盪器3a的峰值功率或脈波寬度的雷射振盪指令設定值進行補正之用之係數。補正係數Ka係例如可藉由下式(3)求取。
Ka=Pmb/Pma……(3)
藉由在針對雷射振盪器3a的峰值功率或脈波寬度的設定值乘上補正係數Ka,雷射加工裝置1便能夠將照射至被加工物11的雷射光2a、2b的功率設為相同。指令產生部21係將以如上述方式求出的雷射振盪指令的補正係數Ka或補正係數Kb保存至省略掉圖示的記憶體(步驟S8)。
在雷射加工裝置1,雷射振盪器3a、3b的校正動作中求取雷射振盪指令的補正係數Ka或補正係數Kb之手段並不限於使用雷射功率感測器14測量雷射光2a、2b的功率者。於雷射振盪器3a、3b的校正動作中,雷射加工裝置1係亦可進行藉由使用視覺感測器15而進行的雷射加工孔的測量,以當從雷射振盪器3a、3b輸出的雷射光2a、2b照射至被加工物11時使雷射加工量成為相同之方式求取雷射振盪指令的前述補正係數Ka或補正係數Kb來進行。
此時,雷射加工裝置1亦同樣根據校正用的雷射振盪指令,對雷射振盪器3a、3b設定校正用的雷射脈波的峰值功率Pc0、脈波寬度Wc0、脈波數Nc0、脈波頻率Fc0。
雷射振盪器控制部22係將該些設定值發送至雷射振盪器3a、3b,並且將雷射振盪觸發信號輸出至雷射振盪器3a、3b。雷射加工裝置1係從雷射振盪器3a、3b輸出雷射光2a、2b,而在被加工物11上形成校正用的雷射加工孔。
視覺感測器控制部24係根據以視覺感測器15獲得的圖像資訊,求取以雷射光2a的照射而開孔的雷射加工孔13a的直徑D0a、及以雷射光2b的照射而開孔的雷射加工孔13b的直徑D0b。
在求取前述補正係數Kb時,係例如一邊令雷射振盪器3b的峰值功率變化,一邊實施校正用的加工與雷射加工孔13b的測量,藉此,指令產生部21係求取當直徑D0a與直徑D0b變為相等時的雷射振盪器3b的峰值功率Pc0b。指令產生部21係例如亦可藉由下式(4)求取補正係數Kb。
Kb=Pc0b/Pc0……(4)
接著,針對以雷射加工裝置1進行的雷射加工的動作進行說明。第5圖係說明以雷射加工裝置1進行的雷射加工的動作的步驟之流程圖。
指令產生部21係讀入作為加工程式的NC程式(步驟S10)。指令產生部21係根據記載於加工程式的加工孔的資料(data)與雷射加工的條件,將加工孔的XY座標與雷射振盪指令保存至記憶體。雷射振盪指令係含有雷射脈波的峰值功率、脈波寬度、脈波數、脈波頻率的資訊。例如以行動電話的印刷基板作為被加工物11時,加工孔的資料數通常會是數萬孔至數十萬孔。
指令產生部21係將所保存的雷射振盪指令發送至雷射振盪器控制部22。雷射振盪器控制部22係根據以校正動作求得的補正係數,修正發送來的雷射振盪指
令。雷射振盪器控制部22係對雷射振盪器3a、3b設定修正過的雷射振盪指令。
指令產生部21係如例如第2圖所示,將被加工物11劃分成複數個加工區域30,再依據各加工孔的XY座標,按每一加工區域30分配加工孔。指令產生部21係製作與各加工區域30的中心座標對應的載台位置指令(步驟S11)。
接著,指令產生部21係將被分配至加工區域30內的加工孔分類成是屬於如第3圖所示能夠兩孔同時加工的加工孔位置31及以一孔加工進行的加工孔位置32中的何者。此外,指令產生部21係以使加工時間成為最短之方式進行各加工孔的加工順序的排序。
針對能夠兩孔同時加工的加工孔,指令產生部21係算出能夠同時使雷射光2a、2b分別照射至兩個位置的主電流計掃描器9a、9b及副電流計掃描器7a、7b各者的轉動角。此外,指令產生部21係將針對雷射振盪器3a、3b雙方的雷射振盪觸發旗標(flag)設定為ON(例如「1」)。
針對採一孔加工的加工孔,指令產生部21係選擇雷射光2a、2b之中的任一者作為使用於雷射孔加工的雷射光。指令產生部21係算出副電流計掃描器7a、7b之中與所選擇的雷射光對應的副電流計掃描器以及主電流計掃描器9a、9b各者的轉動角。此外,指令產生部21係針對雷射振盪器3a、3b之中被選擇到的雷射振盪器,將雷射振盪觸發旗標設定為ON,針對另一雷射振盪器,將雷
射振盪觸發旗標設定為OFF(例如「0」)。
指令產生部21係如上述而製作針對副電流計掃描器7a、7b及主電流計掃描器9a、9b的轉動角指令(步驟S12)。指令產生部21係將所製作的轉動角指令與所設定的雷射振盪觸發旗標,以與加工孔的資料形成配對(set)的方式保存至記憶體。
指令產生部21係將在步驟S11製作的載台位置指令輸出至XY載台控制部25。XY載台控制部25係依據載台位置指令,令XY載台12移動。XY載台控制部25係以使作為加工之目標的加工區域30進入主電流計掃描器9a、9b的雷射掃描區域之方式定位XY載台12(步驟S13)。
指令產生部21係將在步驟S12製作的轉動角指令輸出至電流計掃描器控制部23。電流計掃描器控制部23係依據轉動角指令,控制副電流計掃描器7a、7b及主電流計掃描器9a、9b的轉動角(步驟S14)。
指令產生部21係將針對雷射振盪觸發旗標設定為ON的雷射振盪器3a、3b之雷射振盪觸發信號輸出至雷射振盪器控制部22。於雷射振盪器控制部22,係輸入給副電流計掃描器7a、7b及主電流計掃描器9a、9b的轉動角指令與現在的轉動角。雷射振盪器控制部22係當判斷或推定現在的轉動角已達到所指令的轉動角時,輸出雷射振盪觸發信號。
當雷射振盪觸發信號輸入,雷射振盪器3a、
3b便將雷射振盪指令設定的峰值功率、脈波寬度、脈波數、脈波頻率之雷射脈波輸出作為雷射光2a、2b(步驟S15)。雷射加工裝置1係藉由雷射光2a、2b的照射而形成雷射加工孔13a、13b。
當完成某雷射加工孔13a、13b的形成,指令產生部21便判斷是否已完成該加工區域30內所有加工孔的加工(步驟S16)。當該加工區域內30有尚未完成加工的加工孔時(步驟S16,「否」),指令產生部21係讀入下個要進行加工的加工孔的資料(步驟S17)。此外,指令產生部21係讀入與該加工孔的資料配對的轉動角指令與雷射振盪觸發旗標。返回到步驟S14,電流計掃描器控制部23係依據所讀入的轉動角度指令,控制副電流計掃描器7a、7b的轉動角。
另一方面,當完成該加工區域30內所有加工孔的加工時(步驟S16,「是」),指令產生部21係判斷是否已完成被加工物11的所有加工區域30的加工(步驟S18)。
當在被加工物11有尚未完成加工的加工區域30時(步驟S18,「否」),指令產生部21係讀入針對下個要施行加工的加工區域30之指令(步驟S19)。指令產生部21係讀入針對下個要施行加工的加工區域30之載台位置指令。指令產生部21係讀入下個加工區域30的加工孔的資料、轉動角度指令及雷射振盪觸發旗標。返回到步驟S13,XY載台控制部25係以使下個加工區域30進入主電
流計掃描器9a、9b的雷射掃描區域之方式移動及定位XY載台12。
另一方面,當對被加工物11的所有加工區域30的加工皆完成時(步驟S18,「是」),雷射加工裝置1即完成該被加工物11的加工。
依據實施形態1,雷射加工裝置1係能夠進行藉由穿過單一F θ透鏡10的兩束雷射光2a、2b進行的兩孔同時加工,藉此,能夠高速且省空間地實施雷射加工。
雷射加工裝置1係能夠藉由控制雷射振盪觸發信號來切換兩孔同時加工與一孔加工。相較於進行藉由電流計掃描器進行的回避動作,雷射加工裝置1不需耗費回避動作所需的時間,從而使兩孔同時加工與一孔加工的高速切換成為可能。雷射加工裝置1係能夠實現以短加工時間的雷射加工。
雷射加工裝置1係能夠以使兩孔同時加工的雷射加工量成為均等之方式對雷射光2a、2b的功率進行補正,藉此,能夠對兩個點實施均等的雷射孔加工。
若是將來自單一雷射振盪器的一束雷射光分光成兩束來實施兩孔同時加工,使用於加工的雷射光的峰值功率會減為從雷射振盪器輸出時的一半。依據本實施形態,雷射加工裝置1係藉由實施以來自兩個雷射振盪器3a、3b的雷射光2a、2b進行的兩孔同時加工,藉此能夠實現以高峰值功率進行的加工。雷射加工裝置1係對需要峰值功率的金屬及玻璃之材料仍能夠以短時間加工。此外,
還能夠抑制因熱的影響導致加工品質不佳。
依據上述,雷射加工裝置1係在以多點同時照射進行的雷射加工方面,達到能夠實現省空間、高速且高品質的雷射加工之效果。
第6圖係顯示本發明實施形態2的雷射加工裝置41的構成之圖。實施形態2的雷射加工裝置41係具備複數個加工頭。藉由具備複數個加工頭,雷射加工裝置41係能夠進行高速的雷射加工。與前述實施形態1相同的部分係標註相同的元件符號並適度省略重複的說明。
雷射加工裝置41係具備:例如兩個加工頭16a(第1加工頭)、16b(第2加工頭)、雷射振盪器3a、3b、分光調整手段42a、42b、偏光分束器43a、43b、轉向鏡45、偏光手段4a、4b、4c、4d、XY載台12、雷射功率感測器14及控制部50。
在XY載台12上係載置兩個被加工物11a(第1被加工物)、11b(第2被加工物)。雷射加工裝置41係將雷射光44a、44b、44c、44d同時照射至被加工物11a、11b,藉此,能夠同時針對被加工物11a的兩個位置及針對被加工物11b的兩個位置之合計四個位置進行孔加工。
分光調整手段42a係調整偏光分束器43a的分光比率之第1分光調整手段。分光調整手段42a係讓來自雷射振盪器3a的雷射光2a中的特定的直線偏光通過。
分光調整手段42b係調整偏光分束器43b的分光比率之第2分光調整手段。分光調整手段42b係讓來自雷射振盪器3b的雷射光2b中的特定的直線偏光通過。分光調整手段42a、42b係例如為波長板。藉由令分光調整手段42a、42b轉動進行調整,便能夠調整雷射光2a、2b的偏光方向。
偏光分束器43a係令從雷射振盪器3a經過分光調整手段42a的雷射光2a分歧成前往加工頭16a的光路與前往加工頭16b的光路之第1分光手段。偏光分束器43b係令從雷射振盪器3b經過分光調整手段42b的雷射光2b分歧成前往加工頭16a的光路與前往加工頭16b的光路之第2分光手段。
偏光分束器43a係例如反射射入的雷射光2a中的S偏光,並讓P偏光穿過。偏光分束器43b係例如反射射入的雷射光2b中的S偏光,並讓P偏光穿過。偏光分束器43a、43b係將45度的偏光方向的直線偏光大致均等地分光成S偏光與P偏光。另外,偏光分束器43a、43b係亦可改為對圓偏光進行分光,取代對45度的偏光方向的直線偏光進行分光。偏光分束器43a、43b係將圓偏光大致均等地分光成S偏光與P偏光。
偏光分束器43a係將射入的雷射光2a分光成屬於P偏光的雷射光44a與屬於S偏光的雷射光44c。偏光分束器43b係將射入的雷射光2b分光成屬於P偏光的雷射光44b與屬於S偏光的雷射光44d。藉由以分光調整手段42a、42b分別調整雷射光2a、2b的偏光方向,偏光
分束器43a、43b係射出功率皆均等的雷射光44a、44b、44c、44d。另外,偏光分束器43a、43b的反射及穿透特性係可適當變更。雷射光44a係射入第1加工頭之第1雷射光。雷射光44b係射入第1加工頭之第2雷射光。雷射光44c係射入第2加工頭之第1雷射光。雷射光44d係射入第2加工頭之第2雷射光。
轉向鏡45係分別設置在雷射光44a、44b、44c、44d的光路。設置在雷射光44a光路的轉向鏡45係將雷射光44a導往加工頭16a。設置在雷射光44b光路的轉向鏡45係將雷射光44b導往加工頭16a。設置在雷射光44c光路的轉向鏡45係將雷射光44c導往加工頭16b。設置在雷射光44d光路的轉向鏡45係將雷射光44d導往加工頭16b。
偏光手段4a係讓來自偏光分束器43a的雷射光44a中的特定的直線偏光通過之偏光手段。偏光手段4b係讓來自偏光分束器43b的雷射光44b中的特定的直線偏光通過之偏光手段。偏光手段4c係讓來自偏光分束器43a的雷射光44c中的特定的直線偏光通過之偏光手段。偏光手段4d係讓來自偏光分束器43b的雷射光44d中的特定的直線偏光通過之偏光手段。
偏光手段4a及偏光手段4d係例如讓S偏光通過。偏光手段4b、4c係例如讓P偏光通過。藉由令偏光手段4a、4b、4c、4d轉動進行調整,而調整雷射光44a、44b、44c、44d的偏光方向。
在作為第1加工頭的加工頭16a,係射入來自偏光分束器43a的雷射光44a與來自偏光分束器43b的雷射光44b。在作為第2加工頭的加工頭16b,係射入來自偏光分束器43a的雷射光44c與來自偏光分束器43b的雷射光44d。
加工頭16a係令兩束雷射光44a、44b照射至載置在XY載台12的其中一被加工物11a,而形成雷射加工孔13a、13b。加工頭16b係令兩束雷射光44c、44d照射至載置在XY載台12的另一被加工物11b,而形成雷射加工孔13c、13d。
雷射加工裝置41係藉由使用各加工頭16a、16b而對各被加工物11a、11b進行相同圖案的雷射孔加工。加工頭數量增加愈多,雷射加工裝置41愈能夠對更多的被加工物同時施行雷射孔加工。雷射加工裝置41的生產性係能夠與加工頭數量成比例地提高。
第7圖係顯示第1加工頭的內部構成之圖。作為第1加工頭的加工頭16a係具備:轉向鏡5、副電流計掃描器7a、7b、偏光分束器8a、主電流計掃描器9a、9b、F θ透鏡10a及視覺感測器15a。
轉向鏡5係設置在射入加工頭16a的雷射光44a的光路與雷射光44b的光路。設置在雷射光44a的光路的轉向鏡5係將雷射光44a反射導往副電流計掃描器7a。設置在雷射光44b光路的轉向鏡5係將雷射光44b反射導往副電流計掃描器7b。
副電流計掃描器7a係令來自雷射振盪器3a的雷射光44a朝第1方向偏向之第1副電流計掃描器。副電流計掃描器7b係令來自雷射振盪器3b的雷射光44b朝第2方向偏向之第2副電流計掃描器。
偏光分束器8a係將來自副電流計掃描器7a的雷射光44a與來自副電流計掃描器7b的雷射光44b混合之雷射混合手段。偏光分束器8a係具備反射屬於S偏光的雷射光44a,並讓屬於P偏光的雷射光44b穿過的偏光特性。
主電流計掃描器9a係令來自偏光分束器8a的雷射光44a、44b朝第1方向偏向之第1主電流計掃描器。主電流計掃描器9b係令來自偏光分束器8a的雷射光44a、44b朝第2方向偏向之第2主電流計掃描器。
F θ透鏡10a係將來自主電流計掃描器9a、9b的雷射光44a、44b分別予以聚光。視覺感測器15a係具備CCD攝像機,拍攝供測量雷射加工孔13a、13b的孔徑及加工位置之用的圖像。
第8圖係顯示第2加工頭的內部構成之圖。作為第2加工頭的加工頭16b係具備:轉向鏡5、副電流計掃描器7c、7d、偏光分束器8b、主電流計掃描器9c、9d、F θ透鏡10b及視覺感測器15b。加工頭16b係具備與加工頭16a相同的構成。
轉向鏡5係設置在射入加工頭16b的雷射光44c的光路與雷射光44d的光路。設置在雷射光44c光路的
轉向鏡5係將雷射光44c反射並導往副電流計掃描器7c。設置在雷射光44d光路的轉向鏡5係將雷射光44d反射並導往副電流計掃描器7d。
副電流計掃描器7c係令來自雷射振盪器3a的雷射光44c朝第1方向偏向之第1副電流計掃描器。副電流計掃描器7d係令來自雷射振盪器3b的雷射光44d朝第2方向偏向之第2副電流計掃描器。
偏光分束器8b乃係將來自副電流計掃描器7c的雷射光44c與來自副電流計掃描器7d的雷射光44d混合之雷射混合手段。偏光分束器8b係具備反射屬於P偏光的雷射光44c,並讓屬於S偏光的雷射光44d穿過的偏光特性。
主電流計掃描器9c係令來自偏光分束器8b的雷射光44c、44d朝第1方向偏向之第1主電流計掃描器。主電流計掃描器9d乃係令來自偏光分束器8b的雷射光44c、44d朝第2方向偏向之第2主電流計掃描器。
F θ透鏡10b係將來自主電流計掃描器9c、9d的雷射光44c、44d分別予以聚光。視覺感測器15b係具備CCD攝像機,拍攝供測量雷射加工孔13c、13d的孔徑及加工位置之用的圖像。
控制部50係控制雷射加工裝置41全體。控制部50係具備:指令產生部21、雷射振盪器控制部22、電流計掃描器控制部51、視覺感測器控制部52、XY載台控制部25及雷射功率感測器控制部26。
電流計掃描器控制部51係根據從指令產生部21輸出的轉動角度指令,控制副電流計掃描器7a、7b、7c、7d及主電流計掃描器9a、9b、9c、9d的轉動角度。
視覺感測器控制部52係在利用視覺感測器15a測量形成在被加工物11a的雷射加工孔13a、13b時,控制視覺感測器15a。此外,視覺感測器控制部52係在利用視覺感測器15b測量形成在被加工物11b的雷射加工孔13c、13d時,控制視覺感測器15b。視覺感測器控制部52係根據以視覺感測器15a、15b獲得的圖像資訊,進行求取雷射加工孔13a、13b、13c、13d的孔徑、加工位置及真圓度的演算處理。視覺感測器15a、15b及視覺感測器控制部52係進行針對形成在被加工物11a、11b的雷射加工孔13a至13d的各種測量之加工孔測量手段。
接著,針對雷射加工裝置41於雷射加工之前實施的雷射振盪器3a、3b的校正動作進行說明。第9圖係說明雷射振盪器3a、3b的校正動作的步驟之流程圖。以第9圖所示步驟進行的處理係以當偏光分束器43a、43b所分光的雷射光44a、44b、44c、44d照射至被加工物11a、11b時使雷射加工量成為相同之方式將雷射光44a、44b、44c、44d的功率匹配之處理。
即使在雷射振盪器3a、3b設定相同的雷射振盪條件,照射至被加工物11a的雷射光44a、44b、照射至被加工物11b的雷射光44c、44d各者的功率還是有可能不同。關於其原因,係例如因雷射振盪器3a、3b的個體差、
雷射光44a、44b、44c、44d各者光路的雷射功率損失之差等所致。此外,偏光分束器43a、43b的分光比率不均等亦為可能原因之一。以下,參照第9圖,說明雷射振盪器3a、3b的校正動作的詳細步驟。
電流計掃描器控制部51係將副電流計掃描器7a、7b、7c、7d及主電流計掃描器9a、9b、9c、9d定位至作為轉動角之基準的原點(步驟S20)。
雷射加工裝置41係實施雷射光44a的測量及偏光手段4a的調整,將測量值Pma保存至記憶體(步驟S21)。XY載台控制部25係令XY載台12移動至雷射功率感測器14能夠測量雷射光44a的功率的位置。
雷射振盪器控制部22係根據預先設定好的校正用的雷射振盪指令,對雷射振盪器3a設定校正用的雷射脈波的峰值功率Pc0、脈波寬度Wc0、脈波數Nc0、脈波頻率Fc0。
雷射振盪器控制部22係將該些設定值發送至雷射振盪器3a,並且每間隔一定時間輸出雷射振盪觸發信號。雷射振盪器3a係相應於該雷射振盪觸發信號,持續一定時間輸出脈波狀的雷射光2a。雷射功率感測器14係測量雷射光44a的功率。雷射功率感測器控制部26係監測以雷射功率感測器14測量得的雷射平均功率。
操作人員係藉由令偏光手段4a轉動進行調整,而以使雷射平均功率成為最大之方式調整雷射光44a的偏光方向。雷射功率感測器控制部26係將雷射平均功率
的最大值Pma保存至記憶體。藉由雷射振盪器控制部22停止雷射振盪觸發信號的輸出,使雷射振盪器3a停止雷射光2a的輸出。
和步驟S21一樣,雷射加工裝置41係實施雷射光44c的測量及偏光手段4c的調整,將測量值Pmc保存至記憶體(步驟S22)。XY載台控制部25係令XY載台12移動至雷射功率感測器14能夠測量雷射光44c的功率的位置。
雷射振盪器控制部22係根據預先設定好的校正用的雷射振盪指令,對雷射振盪器3a設定校正用的雷射脈波的峰值功率Pc0、脈波寬度Wc0、脈波數Nc0、脈波頻率Fc0。
雷射振盪器控制部22係將該些設定值發送至雷射振盪器3a,並且每間隔一定時間輸出雷射振盪觸發信號。雷射振盪器3a係相應於該雷射振盪觸發信號,持續一定時間輸出脈波狀的雷射光2a。雷射功率感測器14係測量雷射光44c的功率。雷射功率感測器控制部26係監測以雷射功率感測器14測量得的雷射平均功率。
操作人員係藉由令偏光手段4c轉動進行調整,而以使雷射平均功率成為最大之方式調整雷射光44c的偏光方向。雷射功率感測器控制部26係將雷射平均功率的最大值Pmc保存至記憶體。藉由雷射振盪器控制部22停止雷射振盪觸發信號的輸出,使雷射振盪器3a停止雷射光2a的輸出。
接著,操作人員係以使雷射光44a的雷射平均功率與雷射光44c的雷射平均功率成為相等之方式令分光調整手段42a轉動進行調整。雷射功率感測器控制部26係將分光調整手段42a調整後的雷射光44a及雷射光44c的雷射平均功率Pmac保存至記憶體(步驟S23)。
當在步驟S21中保存的雷射平均功率的測量值Pma與在步驟S22中保存的雷射平均功率的測量值Pmc之間存在差時,原因應是偏光分束器43a的分光不均等。因此,藉由令分光調整手段42a轉動進行調整,而以使偏光分束器43a分光的雷射光44a及雷射光44c成為均等之方式調整雷射光2a的偏光方向。
分光調整手段42a的調整後之雷射光44a及雷射光44c的雷射平均功率Pmac係可藉由下式(5)求取。
Pmac=(Pma+Pmc)/2……(5)
在步驟S23,從雷射振盪器控制部22再次輸出雷射振盪觸發信號至雷射振盪器3a。雷射功率感測器14係測量雷射光44c的雷射平均功率Pmc。以使所測量的雷射平均功率Pmc成為Pmac之方式令分光調整手段42a轉動進行調整。
當所測量的雷射平均功率Pmc與Pmac一致,雷射功率感測器控制部26便將所獲得的雷射平均功率Pmac保存至記憶體。藉由雷射振盪器控制部22停止雷射振盪觸發信號的輸出,使雷射振盪器3a停止雷射光2a的輸出。
接著,雷射加工裝置41係實施雷射光44b的測量及偏光手段4b的調整,將測量值Pmb保存至記憶體(步驟S24)。XY載台控制部25係令XY載台12移動至雷射功率感測器14能夠測量雷射光44b功率的位置。
雷射振盪器控制部22係根據預先設定好的校正用的雷射振盪指令,對雷射振盪器3b設定與雷射振盪器3a相同的校正用的雷射脈波的峰值功率Pc0、脈波寬度Wc0、脈波數Nc0、脈波頻率Fc0。
雷射振盪器控制部22係將該些設定值發送至雷射振盪器3b,並且每間隔一定時間輸出雷射振盪觸發信號。雷射振盪器3b係相應於該雷射振盪觸發信號,持續一定時間輸出脈波狀的雷射光2b。雷射功率感測器14係測量雷射光44b的功率。雷射功率感測器控制部26係監測以雷射功率感測器14測量得的雷射平均功率。
操作人員係藉由令偏光手段4b轉動進行調整,而以使雷射平均功率成為最大之方式調整雷射光44b的偏光方向。雷射功率感測器控制部26係將雷射平均功率的最大值Pmb保存至記憶體。藉由雷射振盪器控制部22停止雷射振盪觸發信號的輸出,使雷射振盪器3b停止雷射光2b的輸出。
和步驟S24一樣,雷射加工裝置41係實施雷射光44d的測量及偏光手段4d的調整,將測量值Pmd保存至記憶體(步驟S25)。XY載台控制部25係令XY載台12移動至雷射功率感測器14能夠測量雷射光44d的功率
的位置。
雷射振盪器控制部22係根據預先設定好的校正用的雷射振盪指令,對雷射振盪器3b設定校正用的雷射脈波的峰值功率Pc0、脈波寬度Wc0、脈波數Nc0、脈波頻率Fc0。
雷射振盪器控制部22係將該些設定值發送至雷射振盪器3b,並且每間隔一定時間輸出雷射振盪觸發信號。雷射振盪器3b係相應於該雷射振盪觸發信號,持續一定時間輸出脈波狀的雷射光2b。雷射功率感測器14係測量雷射光44d的功率。雷射功率感測器控制部26係監測以雷射功率感測器14測量得的雷射平均功率。
操作人員係藉由令偏光手段4d轉動進行調整,而以使雷射平均功率成為最大之方式調整雷射光44d的偏光方向。雷射功率感測器控制部26係將雷射平均功率的最大值Pmd保存至記憶體。藉由雷射振盪器控制部22停止雷射振盪觸發信號的輸出,而使雷射振盪器3b停止雷射光2b的輸出。
接著,操作人員係以使雷射光44b的雷射平均功率與雷射光44d的雷射平均功率成為相等之方式令分光調整手段42b轉動進行調整。雷射功率感測器控制部26係將分光調整手段42b調整後的雷射光44b及雷射光44d的雷射平均功率Pmbd保存至記憶體(步驟S26)。
當在步驟S24中保存的雷射平均功率的測量值Pmb與在步驟S25中保存的雷射平均功率的測量值
Pmd之間存在差時,原因應是偏光分束器43b分光不均等。因此,藉由令分光調整手段42b轉動進行調整,而以使偏光分束器43b分光的雷射光44b及雷射光44d成為均等之方式調整雷射光2b的偏光方向。
分光調整手段42b調整後的雷射光44b及雷射光44d的雷射平均功率Pmbd係可藉由下式(6)求取。
Pmbd=(Pmb+Pmd)/2……(6)
在步驟S26,從雷射振盪器控制部22再次輸出雷射振盪觸發信號至雷射振盪器3b。雷射功率感測器14係測量雷射光44d的雷射平均功率Pmd。以使所測量的雷射平均功率Pmd成為Pmbd之方式令分光調整手段42b轉動進行調整。
當所測量的雷射平均功率Pmd與Pmbd一致,雷射功率感測器控制部26便將所獲得的雷射平均功率Pmbd保存至記憶體。藉由雷射振盪器控制部22停止雷射振盪觸發信號的輸出,使雷射振盪器3b停止雷射光2b的輸出。
指令產生部21係使用所保存的雷射平均功率Pmac、Pmbd,算出補正係數Kb。補正係數Kb係用以對針對雷射振盪器3b的峰值功率或脈波寬度的雷射振盪指令設定值進行補正之係數。補正係數Kb係例如可藉由下式(7)求取。
Kb=Pmac/Pmbd……(7)
藉由在針對雷射振盪器3b的峰值功率的設
定值乘上補正係數Kb,雷射加工裝置41便能夠將照射至被加工物11a的雷射光44a及照射至被加工物11b的雷射光44c的功率與照射至被加工物11a的雷射光44b及照射至被加工物11b的雷射光44d的功率設為相同。
此外,照射至被加工物11a的雷射光44a與照射至被加工物11b的雷射光44c係在步驟S23調整成為相同功率。照射至被加工物11a的雷射光44b與照射至被加工物11b的雷射光44d係在步驟S26調整成為相同功率。藉此,雷射加工裝置41便能夠將照射至被加工物11a、11b的雷射光44a、44b、44c、44d的功率設為相同。
另外,雷射加工裝置41係除了對峰值功率使用補正係數Kb進行補正之外,亦可對脈波寬度使用補正係數Kb進行補正。指令產生部21係亦可改為算出針對雷射振盪器3a的補正係數Ka(定義Ka=Pmbd/Pmac),來取代針對雷射振盪器3b的補正係數Kb。補正係數Ka係用以對針對雷射振盪器3a的峰值功率或脈波寬度的雷射振盪指令設定值進行補正之係數。
指令產生部21係將以如上述方式求出的雷射振盪指令的補正係數Ka或補正係數Kb保存至記憶體(步驟S27)。於雷射振盪器3a、3b的校正動作中,雷射加工裝置41係亦可進行藉由使用視覺感測器15a、15b而進行的雷射加工孔的測量。
接著,針對以雷射加工裝置41進行的雷射加工的動作進行說明。第10圖係說明以雷射加工裝置41
進行的雷射加工的動作的步驟之流程圖。
雷射加工裝置41係令兩個加工頭16a、16b分別進行與實施形態1的加工頭16(參照第1圖)相同的動作,藉此實施被加工物11a、11b的雷射孔加工。被加工物11a與被加工物11b係以和加工頭16a與加工頭16b之間隔相同的間隔載置於XY載台12。
指令產生部21係讀入作為加工程式的NC程式(步驟S30)。指令產生部21係根據記載於加工程式的加工孔的資料與雷射加工的條件,將加工孔的XY座標與雷射振盪指令保存至記憶體。雷射振盪指令係含有雷射脈波的峰值功率、脈波寬度、脈波數、脈波頻率的資訊。
指令產生部21係將所保存的雷射振盪指令發送至雷射振盪器控制部22。雷射振盪器控制部22係根據以校正動作求得的補正係數,修正發送來的雷射振盪指令。雷射振盪器控制部22係對雷射振盪器3a、3b設定修正過的雷射振盪指令。
指令產生部21係如例如第2圖所示,將被加工物11a、11b劃分成複數個加工區域30,再依據各加工孔的XY座標,按每一加工區域30分配加工孔。指令產生部21係製作與各加工區域30的中心座標對應的載台位置指令(步驟S31)。
接著,指令產生部21係對被加工物11a、11b雙方,將被分配至加工區域30內的加工孔分類成是屬於如第3圖所示能夠兩孔同時加工的加工孔位置31及以一
孔加工進行的加工孔位置32中的何者。此外,指令產生部21係以使加工時間成為最短之方式進行各加工孔的加工順序的排序。
針對被加工物11a中能夠兩孔同時加工的加工孔,指令產生部21係算出能夠使雷射光44a、44b同時分別照射至兩個位置的主電流計掃描器9a、9b及副電流計掃描器7a、7b各者的轉動角度。針對被加工物11b中能夠兩孔同時加工的加工孔,指令產生部21係算出能夠同時使雷射光44c、44d分別照射至兩個位置的主電流計掃描器9c、9d及副電流計掃描器7c、7d各者的轉動角。此外,指令產生部21係將針對雷射振盪器3a、3b雙方的雷射振盪觸發旗標設定為ON(例如「1」)。
針對被加工物11a中採一孔加工的加工孔,指令產生部21係選擇雷射光44a、44b之中的任一者作為使用於雷射孔加工的雷射光。指令產生部21係算出副電流計掃描器7a、7b之中與所選擇的雷射光對應的副電流計掃描器以及主電流計掃描器9a、9b各者的轉動角。
當選擇的是雷射光44a時,指令產生部21係針對雷射振盪器3a將雷射振盪觸發旗標設定為ON,針對雷射振盪器3b將雷射振盪觸發旗標設定為OFF(例如「0」)。當選擇的是雷射光44b時,指令產生部21係針對雷射振盪器3b將雷射振盪觸發旗標設定為ON,針對雷射振盪器3a將雷射振盪觸發旗標設定為OFF。
針對被加工物11b中採一孔加工的加工孔,
指令產生部21係選擇雷射光44c、44d之中的任一者作為使用於雷射孔加工的雷射光。指令產生部21係算出副電流計掃描器7c、7d之中與所選擇的雷射光對應的副電流計掃描器以及主電流計掃描器9c、9d各者的轉動角。
當選擇的是雷射光44c時,指令產生部21係針對雷射振盪器3a將雷射振盪觸發旗標設定為ON,針對雷射振盪器3b將雷射振盪觸發旗標設定為OFF。當選擇的是雷射光44d時,指令產生部21係針對雷射振盪器3b將雷射振盪觸發旗標設定為ON,針對雷射振盪器3a將雷射振盪觸發旗標設定為OFF。
指令產生部21係如上述而製作針對副電流計掃描器7a、7b、7c、7d及主電流計掃描器9a、9b、9c、9d的轉動角指令(步驟S32)。指令產生部21係將所製作的轉動角指令與所設定的雷射振盪觸發旗標,以與加工孔的資料形成配對的方式保存至記憶體。
指令產生部21係將在步驟S31製作的載台位置指令輸出至XY載台控制部25。XY載台控制部25係依據載台位置指令,令XY載台12移動。XY載台控制部25係以針對加工頭16a使作為加工之目標的加工區域30進入主電流計掃描器9a、9b的雷射掃描區域,並針對加工頭16b使作為加工之目標的加工區域30進入主電流計掃描器9c、9d的雷射掃描區域之方式定位XY載台12(步驟S33)。
指令產生部21係將在步驟S32製作的轉動
角指令輸出至電流計掃描器控制部51。電流計掃描器控制部51係依據轉動角指令,控制副電流計掃描器7a、7b、7c、7d及主電流計掃描器9a、9b、9c、9d的轉動角(步驟S34)。
指令產生部21係將針對雷射振盪觸發旗標被設定為ON的雷射振盪器3a、3b之雷射振盪觸發信號輸出至雷射振盪器控制部22。於雷射振盪器控制部22,係輸入有給予副電流計掃描器7a、7b、7c、7d及主電流計掃描器9a、9b、9c、9d的轉動角指令與現在的轉動角。雷射振盪器控制部22係當判斷或推定現在的轉動角已達到所下達的轉動角時,輸出雷射振盪觸發信號。
當雷射振盪觸發信號輸入,雷射振盪器3a、3b便將雷射振盪指令所設定的峰值功率、脈波寬度、脈波數、脈波頻率之雷射脈波輸出作為雷射光2a、2b(步驟S35)。雷射加工裝置41係藉由雷射光44a、44b的照射而在被加工物11a形成雷射加工孔13a、13b。雷射加工裝置41係藉由雷射光44c、44d的照射而在被加工物11b形成雷射加工孔13c、13d。
當完成某雷射加工孔13a、13b、13c、13d的形成,指令產生部21便判斷是否已完成該加工區域30內所有加工孔的加工(步驟S36)。當該加工區域內30有尚未完成加工的加工孔時(步驟S36,「否」),指令產生部21係讀入下個要進行加工的加工孔的資料(步驟S37)。此外,指令產生部21係讀入與該加工孔的資料配對的轉動角度
指令與雷射振盪觸發旗標。返回到步驟S34,電流計掃描器控制部51係依據所讀入的轉動角指令,控制副電流計掃描器7a、7b、7c、7d的轉動角。
另一方面,當完成該加工區域30內所有加工孔的加工時(步驟S36,「是」),指令產生部21係判斷是否已完成被加工物11a、11b的所有加工區域30的加工(步驟S38)。
當在被加工物11a、11b有尚未完成加工的加工區域30時(步驟S38,「否」),指令產生部21係讀入針對下個要施行加工的加工區域30之指令(步驟S39)。指令產生部21係讀入針對下個要施行加工的加工區域30之載台位置指令。指令產生部21係讀入下個加工區域30的加工孔的資料、轉動角指令及雷射振盪觸發旗標。
返回到步驟S33,XY載台控制部25係以針對加工頭16a使下個加工區域30進入主電流計掃描器9a、9b的雷射掃描區域、及針對加工頭16b使下個加工區域30進入主電流計掃描器9c、9d的雷射掃描區域之方式移動及定位XY載台12。
另一方面,當對被加工物11a、11b的所有加工區域30的加工皆完成時(步驟S38,「是」),雷射加工裝置41即完成該被加工物11a、11b的加工。
依據實施形態2,雷射加工裝置41係能夠進行藉由穿過單一F θ透鏡10a的兩束雷射光44a、44b進行的兩孔同時加工及藉由穿過單一F θ透鏡10b的兩束雷
射光44c、44d進行的兩孔同時加工。在雷射加工裝置41係能夠高速且省空間地實現雷射加工。在實施形態2中,雷射加工裝置41在以多點同時照射進行的雷射加工方面,亦達到能夠實現省空間、高速且高品質的雷射加工之效果。
雷射加工裝置41係藉由具備複數個加工頭16a、16b而能夠進行複數個被加工物11a、11b的同時加工。藉此,雷射加工裝置41係能夠實現複數個被加工物11a、11b的高速雷射加工。
此外,雷射加工裝置41係與實施形態1的雷射加工裝置1同樣地,藉由控制雷射振盪觸發信號而能夠切換被加工物11a及被加工物11b上的兩孔同時加工與一孔加工。相較於進行藉由電流計掃描器進行的回避動作,雷射加工裝置41不需耗費回避動作的時間,而使被加工物11a及被加工物11b上的兩孔同時加工與一孔加工的高速切換成為可能,從而能夠實現以短加工時間的雷射加工。
雷射加工裝置41係以對複數個被加工物11a、11b的各者使兩孔同時加工的雷射加工量成為均等之方式對雷射光44a、44b、44c、44d的功率進行補正。雷射加工裝置41係能夠在複數個被加工物11a、11b的各者,對兩個點實施均等的雷射孔加工。此外,雷射加工裝置41係在複數個被加工物11a、11b間亦能夠實施均等的雷射孔加工。
另外,偏光分束器8a、8b及偏光分束器43a、43b係於雷射光的穿透率與反射率會有出現差距之情況。例如,會有雷射光的穿透率為99%,而反射率為97%之情形。雷射加工裝置41係因穿透率與反射率出現差距而在雷射光44a、44b、44c、44d的各光路的功率損失上出現差距。
由於雷射光44a係穿過偏光分束器43a再被偏光分束器8a反射,故是以99%×97%的效率通過偏光分束器43a及偏光分束器8a。由於雷射光44b係穿過偏光分束器43b及偏光分束器8a兩者,故是以99%×99%的效率通過偏光分束器43b及偏光分束器8a。
由於雷射光44c係在偏光分束器43a及偏光分束器8b皆為反射,故是以97%×97%的效率通過偏光分束器43a及偏光分束器8b。雷射光44d係被偏光分束器43b反射再穿過偏光分束器8b,故是以97%×99%的效率通過偏光分束器43b及偏光分束器8b。
雷射加工裝置41係能夠當如上述在每條光路的雷射功率損失上出現差距時,仍以使射入被加工物11a的雷射光44a、44b與射入被加工物11b的雷射光44c、44d的雷射平均功率皆成為均等之方式進行補正。
第11圖係顯示本發明實施形態3的雷射加工裝置61的構成之圖。實施形態3的雷射加工裝置61係具備複數個加工頭。此外,雷射加工裝置61係能夠減少雷射光44a、
44b、44c、44d的各光路的功率損失之差。與前述實施形態1及2相同的部分係標註相同的元件符號並適度省略重複的說明。
雷射加工裝置61係具備:例如兩個加工頭16a、16c、雷射振盪器3a、3b、分光調整手段42a、42b、偏光分束器43a、43b、轉向鏡45、偏光手段4a、4b、4c、4d、XY載台12、雷射功率感測器14及控制部50。
偏光分束器43a係例如反射射入的雷射光2a中的S偏光並讓P偏光穿過。偏光分束器43b係例如反射射入的雷射光2b中的S偏光並讓P偏光穿過。偏光分束器43a係將射入的雷射光2a分光成屬於P偏光的雷射光44a與屬於S偏光的雷射光44c。偏光分束器43b係將射入的雷射光2b分光成屬於S偏光的雷射光44b與屬於P偏光的雷射光44d。另外,偏光分束器43a、43b的反射及穿透特性係可適當變更。
在實施形態2中,射入加工頭16a的雷射光44b乃係雷射光2b之中穿過偏光分束器43b之成分,射入加工頭16b的雷射光44d乃係雷射光2b之中被偏光分束器43b反射之成分。相對於此,在實施形態3中,射入加工頭16a的雷射光44b係採用雷射光2b之中被偏光分束器43b反射之成分,射入加工頭16b的雷射光44d係採用雷射光2b之中穿過偏光分束器43b之成分。
作為第1加工頭的加工頭16a係具備與例如第7圖所示實施形態2相同的構成。加工頭16a內的偏光
分束器8a係令雷射光2a之中屬於穿過偏光分束器43a之成分之雷射光44a反射。且偏光分束器8a係讓雷射光2b之中屬於被偏光分束器43b反射之成分之雷射光44b穿過。
作為第2加工頭的加工頭16c係採用與第8圖所示實施形態2的加工頭16b不同的構成。第12圖係顯示第2加工頭的內部構成之圖。作為第2加工頭的加工頭16c係具備:轉向鏡5、副電流計掃描器7c、7d、偏光分束器8b、主電流計掃描器9c、9d、F θ透鏡10b及視覺感測器15b。
偏光分束器8b乃係將來自副電流計掃描器7c的雷射光44c與來自副電流計掃描器7d的雷射光44d混合之雷射混合手段。偏光分束器8b係具備讓屬於P偏光的雷射光44c穿過並反射屬於S偏光的雷射光44d的偏光特性。
在加工頭16c中,偏光分束器8b的偏光特性及雷射光44c、44d的光路的態樣係與第8圖所示的加工頭16b不同。而關於其餘要素,加工頭16c係具備與加工頭16b相同的構成。加工頭16c內的偏光分束器8b係令雷射光2a之中屬於被偏光分束器43a反射的成分之雷射光44c穿過。且偏光分束器8b係令雷射光2b之中屬於穿過偏光分束器43b的成分之雷射光44d反射。
例如,偏光分束器8a、8b及偏光分束器43a、43b的雷射光的穿透率採用99%,反射率採用97%。由於雷射光44a係穿過偏光分束器43a再於偏光分束器8a
反射,故是以99%×97%的效率通過偏光分束器43a及偏光分束器8a。由於雷射光44b係被偏光分束器43b反射再穿過偏光分束器8a,故是以97%×99%的效率通過偏光分束器43b及偏光分束器8a。
由於雷射光44c係被偏光分束器43a反射再穿過偏光分束器8b,故是以97%×99%的效率通過偏光分束器43a及偏光分束器8b。由於雷射光44d係穿過偏光分束器43b再被偏光分束器8b反射,故是以99%×97%的效率通過偏光分束器43b及偏光分束器8b。
如前述,在雷射加工裝置61,針對各雷射光44a、44b、44c、44d,係使各雷射光於偏光分束器8a、8b及偏光分束器43a、43b的穿透及反射的次數一致,藉此,便能夠減少每條光路的雷射功率損失之差。雷射加工裝置61係在例如以雷射峰值功率為最大限度進行的雷射加工中,可實現變動少而良好品質的加工。雷射加工裝置61係當例如被加工物11a、11b為進行雷射加工時需要最大限度之雷射峰值功率的材料,例如在為金屬時相當有用。
在實施形態3中,雷射加工裝置61係在以多點同時照射進行的雷射加工方面,亦可達到能夠實現省空間、高速且高品質的雷射加工之效果。雷射加工裝置61係能夠在複數個被加工物11a、11b的各者,對兩個點實施均等的雷射孔加工。此外,雷射加工裝置61係在複數個被加工物11a、11b間亦能夠實施均等的雷射孔加工。
在上述各實施形態中,例如,雷射振盪器
3a、3b係在各者的機體內部具備放大雷射光的雷射諧振器。雷射加工裝置1、41、61係亦可改為具備單一台雷射振盪器,而該單一台雷射震盪器具備複數個雷射諧振器,來取代具備個別機體的雷射振盪器3a、3b。此時,係以設置在雷射振盪器機體內的第1雷射諧振器為第1雷射振盪手段、以第2雷射諧振器為第2雷射振盪手段。
在實施形態2及3,雷射加工裝置41、61係可將加工頭數量設置3個以上。當加工頭數設置N個(N為1以上的整數)時,第1分光手段便將第1雷射光分光成N束,令分光為第k(k=1、2、……、N)束的第1雷射光往第k個加工頭前進。第2分光手段係將第2雷射光分光成N束,令分光為第k束的第2雷射光往第k個加工頭前進。可構成為在第1至N個加工頭內具有下述元件的雷射加工裝置:第1副電流計掃描器,係令從前述第1分光手段分光的第1雷射光偏向第1方向;第2副電流計掃描器,係令從前述第2分光手段分光的第2雷射光偏向與前述第1方向不同的第2方向;雷射混合手段,係將來自前述第1副電流計掃描器的前述第1雷射光與來自前述第2副電流計掃描器的前述第2雷射光混合;主電流計掃描器,係令來自前述雷射混合手段的前述第1雷射光及前述第2雷射光偏向;及F θ透鏡,係將來自前述主電流計掃描器的前述第1雷射光及前述第2雷射光予以聚光。
藉此,雷射加工裝置41、61係能夠使用從第1雷射光分光成N束的雷射光加上從第2雷射光分光成
N束的雷射光之合計2×N束的雷射光來同時加工N個被加工物。前述雷射加工裝置41、61係藉由控制雷射振盪觸發信號,而能夠高速切換使用2×N束雷射光的兩孔同時加工與使用N束雷射光的一孔加工。
實施形態1至3的雷射加工裝置1、41、61係藉由雷射振盪觸發信號而個別地控制雷射振盪器3a、3b。雷射加工裝置1、41、61係能夠以一個加工頭高速切換兩孔同時加工與一孔加工,故使高速的雷射加工成為可能。實施形態4的雷射加工裝置70係能夠以具備一個雷射振盪器3a的構成進行兩孔同時加工與一孔加工的高速切換。雷射加工裝置70係採用單一個雷射振盪器3a,藉此而能夠降低成本(cost)。
第13圖係顯示本發明實施形態4的雷射加工裝置70的構成之圖。與前述實施形態2相同的部分係標註相同的元件符號並適度省略重複的說明。
雷射加工裝置70係具備:雷射振盪器3a、分光調整手段71、42a、42b、偏光分束器72、43a、43b、光開關(switch)73、轉向鏡45、偏光手段4a、4b、4c、4d、加工頭16a、16b、XY載台12、雷射功率感測器14及控制部75。控制部75係包含光開關控制部74。
雷射振盪器3a係輸出雷射光2之雷射振盪
手段。分光調整手段71係調整偏光分束器72的分光比率。
分光調整手段71係讓來自雷射振盪器3a的雷射光2中的特定的直線偏光通過。分光調整手段71係例如為波長板。藉由令分光調整手段71轉動進行調整,便能夠調整雷射光2的偏光方向。
偏光分束器72係令雷射光2分歧成兩束雷射光2a、2b之第1分光手段。屬於第1雷射光之雷射光2a係朝前往屬於第2分光手段之偏光分束器43a的光路前進。屬於第2雷射光之雷射光2b係朝前往屬於第3分光手段之偏光分束器43b的光路前進。
光開關73係配置在兩偏光分束器72、43a之間的光路。光開關73係令來自偏光分束器72的雷射光2a穿過或予以遮斷。光開關73係能夠依據外部信號,高速切換雷射光2a的穿過及遮斷。光開關73係以屬於光學元件的聲光元件(AOM)或電光元件(EOM)構成。
光開關73係當從光開關控制部74接收到設定為ON的光開關控制信號之輸入,便瞬間變為讓雷射光2a穿過之狀態。此外,光開關73係當從光開關控制部74接收到設定為OFF的光開關控制信號之輸入,便瞬間變為將雷射光2a遮斷之狀態。被光開關73遮斷的雷射光2a係在光開關73照射至未圖示的阻尼器(damper),而抑制雷射光2a從光開關73射出。
分光調整手段42a係以使穿過光開關73的雷射光2a由偏光分束器43a均等分光之方式調整雷射光2a的偏光角度。偏光分束器43a係反射從分光調整手段42a
射入的雷射光2a中的S偏光並讓P偏光穿過。偏光分束器43a係將射入的雷射光2a分光成屬於P偏光的雷射光44a與屬於S偏光的雷射光44c。
其中一個轉向鏡45係設置在來自偏光分束器72的雷射光2b的光路。分光調整手段42b係以使被轉向鏡45反射的雷射光2b由偏光分束器43b均等分光之方式調整雷射光2b的偏光角度。
偏光分束器43b係反射從分光調整手段42b射入的雷射光2b中的S偏光並讓P偏光穿過。偏光分束器43b係將射入的雷射光2b分光成屬於P偏光的雷射光44b與屬於S偏光的雷射光44d。另外,偏光分束器72、43a、43b的反射及穿透特性係可適當變更。
來自偏光分束器43a的雷射光44a、44c及來自偏光分束器43b的雷射光44b、44d係與實施形態2的雷射加工裝置41同樣地被導往加工頭16a、16b。雷射加工裝置70係與雷射加工裝置41同樣地,進行以雷射光44a、44b進行的被加工物11a的加工與以雷射光44c、44d進行的被加工物11b的加工。
控制部75係控制雷射加工裝置70全體。控制部75係具備:指令產生部21、雷射振盪器控制部22、光開關控制部74、電流計掃描器控制部51、視覺感測器控制部52、XY載台控制部25及雷射功率感測器控制部26。光開關控制部74係控制雷射光2a於光開關73的穿過及遮斷之光開關控制手段。光開關控制部74係根據從指令產生
部21輸出的光開關控制指令,將用於控制穿過及遮斷的光開關控制信號發送至光開關73。
接著,針對以雷射加工裝置70進行的雷射加工的動作進行說明。第14圖係說明以雷射加工裝置70進行的雷射加工的動作的步驟之流程圖。
與第10圖所示的實施形態2同樣地,指令產生部21係在步驟S30及步驟S31讀入加工程式,製作位置指令。指令產生部21係對被加工物11a、11b雙方,將被分配至加工區域30內的加工孔分類成是屬於如第3圖所示能夠兩孔同時加工的加工孔位置31及以一孔加工進行的加工孔位置32兩者中的何者。此外,指令產生部21係以使加工時間成為最短之方式進行各加工孔的加工順序的排序。
針對被加工物11a中能夠兩孔同時加工的加工孔,指令產生部21係算出能夠使雷射光44a、44b同時分別照射至兩個位置的主電流計掃描器9a、9b及副電流計掃描器7a、7b各者的轉動角度。針對被加工物11b中能夠兩孔同時加工的加工孔,指令產生部21係算出能夠使雷射光44c、44d同時分別照射至兩個位置的主電流計掃描器9c、9d及副電流計掃描器7c、7d各者的轉動角。此外,指令產生部21係將針對雷射振盪器3a的雷射振盪觸發旗標設定為ON(「1」),並且將針對光開關73的光開關控制信號設定為ON(「1」)。
針對被加工物11a中採一孔加工的加工孔,
指令產生部21係算出能夠使雷射光44b照射的主電流計掃描器9a、9b及副電流計掃描器7b各者的轉動角。針對被加工物11b中採一孔加工的加工孔,指令產生部21係算出能夠使雷射光44d照射的主電流計掃描器9c、9d及副電流計掃描器7d各者的轉動角。
指令產生部21係將針對雷射振盪器3a的雷射振盪觸發旗標設定為ON。此外,指令產生部21係藉由將針對光開關73的光開關控制信號設定為OFF(「0」)而作為遮斷雷射光44a、44c之設定。
指令產生部21係如上述製作針對副電流計掃描器7a、7b、7c、7d及主電流計掃描器9a、9b、9c、9d的轉動角指令(步驟S42)。指令產生部21係將所製作的轉動角指令與所設定的雷射振盪觸發旗標及光開關控制指令,以與加工孔的資料形成配對的方式保存至記憶體。
與實施形態2同樣地,指令產生部21係在步驟S33進行XY載台12的移動及定位。電流計掃描器控制部51係在步驟S34控制副電流計掃描器7a、7b、7c、7d及主電流計掃描器9a、9b、9c、9d的轉動角。
指令產生部21係將光開關控制指令輸出至光開關控制部74,並且將雷射振盪觸發旗標輸出至雷射振盪器控制部22。於雷射振盪器控制部22,係輸入有給副電流計掃描器7a、7b、7c、7d及主電流計掃描器9a、9b、9c、9d的轉動角指令與現在的轉動角。
光開關控制部74係在現在的轉動角即將達
到所下達的轉動角之前,輸出光開關控制信號至光開關73。雷射振盪器控制部22係當判斷或推定現在的轉動角已達到所下達的轉動角時,輸出雷射振盪觸發信號至雷射振盪器3a。如此,光開關控制部74係控制光開關73的穿過及遮斷。雷射振盪器控制部22係控制給雷射振盪器3a的雷射振盪觸發信號的輸出(步驟S43)。
光開關73係當接收到設定為ON的光開關控制信號之輸入,便瞬間變為讓雷射光2a穿過之狀態。光開關73係當接收到設定為OFF的光開關控制信號之輸入,便瞬間變為將雷射光2a遮斷之狀態。當為光開關73將雷射光2a遮斷之狀態時,雷射光2a係照射至光開關73內的阻尼器。
當雷射振盪觸發信號輸入,雷射振盪器3a便將雷射振盪指令設定的峰值功率、脈波寬度、脈波數、脈波頻率之雷射脈波輸出作為雷射光2a。
當雷射光2在光開關控制信號為ON時從雷射振盪器3a輸出,雷射光44a、44b便輸入至加工頭16a。加工頭16a係對被加工物11a施行使用雷射光44a、44b的兩孔同時加工。此外,雷射光44c、44d係輸入至加工頭16b。加工頭16b係對被加工物11b施行使用雷射光44c、44d的兩孔同時加工。
雷射加工裝置70係與實施形態2同樣地,經過自步驟S36起的步驟而完成被加工物11a、11b的加工。
依據實施形態4,雷射加工裝置70係能夠
實施藉由穿過單一F θ透鏡10a的兩束雷射光44a、44b進行的兩孔同時加工及藉由穿過單一F θ透鏡10b的兩束雷射光44c、44d進行的兩孔同時加工。此外,雷射加工裝置70係藉由以光開關73遮斷雷射光2a,而能夠實施以雷射光44b進行的一孔加工及以雷射光44d進行的一孔加工。在實施形態4中,雷射加工裝置70在以多點同時照射進行的雷射加工方面,亦可達到能夠實現省空間、高速且高品質的雷射加工之效果。
另外,光開關73係亦可配置在兩偏光分束器72、43a之間的光路以外的位置。光開關73係亦可配置在兩偏光分束器72、43b之間的光路。此時,光開關73係令來自偏光分束器72的雷射光2b穿過或予以遮斷。不論光開關73設置在雷射光2a、2b之中何者的光路,雷射加工裝置70都能夠切換兩孔同時加工與一孔加工。
光開關73係亦可配置在兩偏光分束器72、43a之間的光路與兩偏光分束器72、43b之間的光路雙方。此時,雷射加工裝置70係同樣能夠切換兩孔同時加工與一孔加工。
在實施形態4中,從偏光分束器43a、43b到被加工物11a、11b為止的光路的構成係與實施形態2的雷射加工裝置41所具備的構成相同。雷射加工裝置70的從偏光分束器43a、43b到被加工物11a、11b為止的光路的構成係亦可與實施形態3的雷射加工裝置61所具備的構成相同。
1‧‧‧雷射加工裝置
2a、2b‧‧‧雷射光
3a、3b‧‧‧雷射振盪器
4a、4b‧‧‧偏光手段
5‧‧‧轉向鏡
7a、7b‧‧‧副電流計掃描器
8‧‧‧偏光分束器
9a、9b‧‧‧主電流計掃描器
10‧‧‧F θ透鏡
11‧‧‧被加工物
12‧‧‧XY載台
13a、13b‧‧‧雷射加工孔
14‧‧‧雷射功率感測器
15‧‧‧視覺感測器
16‧‧‧加工頭
20‧‧‧控制部
21‧‧‧指令產生部
22‧‧‧雷射振盪器控制部
23‧‧‧電流計掃描器控制部
24‧‧‧視覺感測器控制部
25‧‧‧XY載台控制部
26‧‧‧雷射功率感測器控制部
Claims (9)
- 一種雷射加工裝置,係具有:第1雷射振盪手段,係輸出第1雷射光;第2雷射振盪手段,係輸出第2雷射光;第1副電流計掃描器,係令來自前述第1雷射振盪手段的前述第1雷射光朝第1方向偏向;第2副電流計掃描器,係令來自前述第2雷射振盪手段的前述第2雷射光朝與前述第1方向不同的第2方向偏向;雷射混合手段,係將來自前述第1副電流計掃描器的前述第1雷射光與來自前述第2副電流計掃描器的前述第2雷射光混合;主電流計掃描器,係令來自前述雷射混合手段的前述第1雷射光及前述第2雷射光偏向;F θ透鏡,係將來自前述主電流計掃描器的前述第1雷射光及前述第2雷射光予以聚光;及雷射振盪控制手段,係對前述第1雷射振盪手段及前述第2雷射振盪手段進行個別控制。
- 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工裝置,其中,具有雷射功率測量手段,係搭載在載置有被加工物的載台,測量前述第1雷射光及前述第2雷射光的功率;前述雷射振盪控制手段係依據前述雷射功率測量手段的測量結果,對用於控制前述第1雷射振盪手段及前述第2雷射振盪手段的雷射振盪指令進行補正。
- 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工裝置,其中,前述雷射振盪控制手段係具有加工孔測量手段,該加工孔測量手段係對令前述第1雷射光及前述第2雷射光照射而在被加工物形成之雷射加工孔進行測量;前述雷射振盪控制手段係依據前述加工孔測量手段的測量結果,對用於控制前述第1雷射振盪手段及前述第2雷射振盪手段的雷射振盪指令進行補正。
- 一種雷射加工裝置,係具有:第1雷射振盪手段,係輸出第1雷射光;第2雷射振盪手段,係輸出第2雷射光;第1分光手段,係令前述第1雷射光分歧到兩條光路;第2分光手段,係令前述第2雷射光分歧到兩條光路;第1加工頭及第2加工頭;及雷射振盪控制手段,係對前述第1雷射振盪手段及前述第2雷射振盪手段進行個別控制;前述第1加工頭及前述第2加工頭係含有:第1副電流計掃描器,係令來自前述第1分光手段的前述第1雷射光朝第1方向偏向;第2副電流計掃描器,係令來自前述第2分光手段的前述第2雷射光朝與前述第1方向不同的第2方向偏向;雷射混合手段,係將來自前述第1副電流計掃描器 的前述第1雷射光與來自前述第2副電流計掃描器的前述第2雷射光混合;主電流計掃描器,係令來自前述雷射混合手段的前述第1雷射光及前述第2雷射光偏向;及F θ透鏡,係將來自前述主電流計掃描器的前述第1雷射光及前述第2雷射光予以聚光。
- 如申請專利範圍第4項所述之雷射加工裝置,其中,具有:第1分光調整手段,係調整前述第1分光手段的分光比率;及第2分光調整手段,係調整前述第2分光手段的分光比率。
- 如申請專利範圍第4項或第5項所述之雷射加工裝置,其中,具有雷射功率測量手段,係測量來自前述第1加工頭的前述第1雷射光及前述第2雷射光與來自前述第2加工頭的前述第1雷射光及前述第2雷射光的功率;前述雷射振盪控制手段係依據前述雷射功率測量手段的測量結果,對用於控制前述第1雷射振盪手段及前述第2雷射振盪手段的雷射振盪指令進行補正。
- 如申請專利範圍第4項或第5項所述之雷射加工裝置,其中,前述雷射振盪控制手段係具有加工孔測量手段,該加工孔測量手段係對令前述第1雷射光及前述第2雷射光照射而在第1被加工物形成之雷射加工孔、及令 前述第1雷射光及前述第2雷射光照射而在第2被加工物形成之雷射加工孔進行測量;前述雷射振盪控制手段係依據前述加工孔測量手段的測量結果,對用於控制前述第1雷射振盪手段及前述第2雷射振盪手段的雷射振盪指令進行補正。
- 如申請專利範圍第4項或第5項所述之雷射加工裝置,其中,前述第1加工頭所具備的前述雷射混合手段係令穿過前述第1分光手段的前述第1雷射光反射,且讓被前述第2分光手段反射的前述第2雷射光穿過;前述第2加工頭具備的前述雷射混合手段係讓被前述第1分光手段反射的前述第1雷射光穿過,且令穿過前述第2分光手段的前述第2雷射光反射。
- 一種雷射加工裝置,係具有:雷射振盪手段,係輸出雷射光;第1分光手段,係令前述雷射光分歧成第1雷射光與第2雷射光;光開關,係切換來自前述第1分光手段的前述第1雷射光的穿過及遮斷;第2分光手段,係令來自前述光開關的前述第1雷射光分歧到兩條光路;第3分光手段,係令來自前述第1分光手段的前述第2雷射光分歧到兩條光路;第1加工頭及第2加工頭;雷射振盪控制手段,係控制前述雷射振盪手段;及 光開關控制手段,係控制前述雷射光於前述光開關的穿過及遮斷;前述第1加工頭及前述第2加工頭係含有:第1副電流計掃描器,係令來自前述第2分光手段的前述第1雷射光朝第1方向偏向;第2副電流計掃描器,係令來自前述第3分光手段的前述第2雷射光朝與前述第1方向不同的第2方向偏向;雷射混合手段,係將來自前述第1副電流計掃描器的前述第1雷射光與來自前述第2副電流計掃描器的前述第2雷射光混合;主電流計掃描器,係令來自前述雷射混合手段的前述第1雷射光及前述第2雷射光偏向;及F θ透鏡,係將來自前述主電流計掃描器的前述第1雷射光及前述第2雷射光予以聚光。
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