CN107335913A - 激光加工方法以及激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够通过将激光以所要的速度且等速扫描来高速且高品质地进行加工的激光加工方法以及激光加工装置。本发明具备如下工序：利用基于电扫描器的激光的扫描范围而生成轨道以及速度，以使得能够在工件安置台移动时抑制惯性的影响并且使总移动长最短，针对轨道的所要的区划的每个区划，将速度的微分值与作为可否的基准的加减速度的动作界限值进行比较，对可否进行判定；以及，在可的区划中一边以生成的速度使工件安置台移动一边扫描激光，在否的区划的起点侧停止激光的射出而停止加工，在该状态下使该工件安置台以所要的速度移动，移动到判定为可的区划时，从停止加工的地方起继续利用激光的扫描的加工。

Description

激光加工方法以及激光加工装置

技术领域

本发明涉及激光加工方法以及激光加工装置。更详细而言，涉及在根据激光射出部和工件相对的且物理的移动进行聚光部的扫描的激光加工中，能够通过将激光相对工件以所要的速度且等速扫描来高速且高品质地进行加工。

背景技术

通过将激光聚光为细微的点并将该聚光部对工件(加工对象物)扫描来对工件进行雕刻或者切割而加工的激光加工装置被用于用各种材料制作的物品的加工中。

作为这样的对工件二维地扫描激光而加工的方法，首先有通过使激光射出部和工件相对地且物理地(机械地)移动来扫描而加工的方法。在该方法中有固定激光射出部侧而使工件侧移动的方法、反之固定工件侧而使激光射出部侧移动的方法、或者使激光射出部侧和工件侧这双方移动的方法。

另外，作为其它方法，有将从固定于所要位置的激光射出部射出的激光使用电扫描器、多棱镜等光学地控制来扫描而加工的方法。进而还提出了将上述激光射出部侧或者工件侧的物理的移动和激光的光学的扫描组合而成的方法。

在上述各方法中，各有各的特点，根据所要求的能力、功能性适当选择而采用到激光加工装置中。特别是具备通过使上述激光射出部和工件相对地且物理地移动来加工的功能时，能够使用短焦距的透镜将激光聚光到细微的点，所以能够广范围地进行高品质的加工这点是有利的。作为这样的激光加工装置的一个例子，有专利文献1中记载的激光加工机。

在上述专利文献1中记载的激光加工机中，在电扫描器在前后或者左右方向上水平移动时，除了在使电扫描器主体静止于指定的位置的状态下仅通过扫描反射镜扫描激光而进行加工的方法之外，还一边使电扫描器主体自行(移动)一边对扫描反射镜进行控制，从而能够不分割移动范围整体而进行激光加工，从而扩大电扫描器具有的加工能力。

专利文献1：日本特开2011-240403号公报

发明内容

然而，在上述现有的激光加工机中存在如下课题。

即，激光加工机构成为将作为激光射出部的电扫描器和工件相对的且物理的移动、与电扫描器的激光的光学的扫描组合而进行。前者使电扫描器在XY方向、即二维方向上移动，特别是激光的扫描的移动量大的部分进行基于该相对的且物理的移动的扫描。

此外，在激光加工中，特别是在对工件二维地扫描激光而加工的情况下，为了能够使加工部的熔融物的***平均化等进行更高品质的加工，已知优选将激光的聚光部以所要的恒定的速度(等速)扫描。

但是，如上述现有的激光加工机那样，在电扫描器的移动中物理的移动量变大时，特别是伴随改变移动方向时的减速和此后的加速，大的惯性力易于产生作用，与其一起在移动速度中也产生大的变动。因此，在激光加工中，取决于加工形状，难以使电扫描器稳定而维持恒定的速度。

进而，为了与这样的大幅变动的电扫描器的移动速度适应而光学地扫描激光，需要极为复杂的控制，而高速地进行该控制并且还将扫描控制在恒定的速度(等速)实际上是困难的。而且，这成为在根据电扫描器和工件相对的且物理的移动进行聚光部的扫描的类型的激光加工机中进行高速且高品质地加工上的薄弱环节。

本发明是鉴于以上方面而发明的，目的在于提供一种在根据激光射出部和工件相对的且物理的移动而进行聚光部的扫描的激光加工中，能够通过将激光相对工件以所要的速度且等速扫描来进行高速且高品质的加工的激光加工方法以及激光加工装置。

(1)为了达到上述目的，本发明的激光加工方法具备如下工序：对应于预先设定的工件的加工形状，利用激光射出部的激光的扫描范围，生成工件安置台的轨道以及动作信息，以使得能够在所述工件安置台移动时抑制惯性的影响并且使总移动长最短，针对该生成的轨道的所要的区划的每个区划，将所述动作信息与预先设定的作为可否的基准的动作界限值进行比较，如果该动作信息为该动作界限值以下则判定为可，如果超过该动作界限值则判定为否；以及在所述生成的轨道的所述判定为可的区划中，一边根据所述动作信息使所述工件安置台移动，一边对与该区划对应的所述加工形状的区间扫描激光而进行加工，在所述判定为否的区划中，在该区划的移动方向上加工到与前一区划对应的所述加工形状的区间的终点后，在该终点处停止激光的射出，在停止加工的状态下使所述工件安置台以所要的速度移动，移动到所述判定为否的区划时，从停止所述加工的地方起继续进行与该判定为否的区划对应的加工形状的区间的加工。

在本发明的激光加工方法中，预先设定工件的加工形状(例如切割形状)。对应于该预先设定的工件的加工形状，利用激光射出部的激光的扫描范围，生成工件安置台的轨道以及动作信息，以使得能够在所述工件安置台移动时抑制惯性的影响并且使总移动长最短。

关于轨道的生成，例如将加工形状的二维的线段的数据变换为一定间隔的点数据，将这些点用激光射出部能够对应的区域的范围围住而分组化，根据各点的坐标计算分组化得到的点数据的重心位置，穿过所得到的所有重心位置，计算总移动长为最短的线(直线、或者如果是曲线则是曲率大而更接近直线的线)，将该线设为工件安置台动作的轨道信息等来进行。由此，抑制或者减少工件安置台动作时的惯性的影响。此外，轨道的生成方法不限于此，也可以采用其它方法。

然后，针对生成的轨道的所要的区划的每个区划，将生成的动作信息与预先设定的作为可否的基准的动作界限值进行比较，如果该动作信息为所述动作界限值以下(如果未超过动作界限值)则判定为可，如果超过动作界限值则判定为否(不可)。此外，关于该判定方法，在决定作为可否的基准的动作界限值时也可以设定为如果生成的动作信息小于作为可否的基准的动作界限值则判定为可，如果为动作界限值以上则判定为否。

关于动作界限值，例如在轨道的区划是圆弧的情况下，是指按照曲率或半径的值在所要的条件下预先设定的、能够容许的限度的加减速度等。或者，在轨道是折线状的情况下，是指按照线段的角度在所要的条件下预先设定的、能够容许的限度的加减速度等。

在生成的轨道中，在判定为可的区划中，一边以作为生成的动作信息的所要的速度使工件安置台移动，一边从激光射出部射出激光，在工件上扫描，对与上述区划对应的加工形状的区间进行加工。另外，在判定为否的区划中，在该区划的移动方向上加工到与前一区划对应的所述加工形状的区间的终点(作为下个加工起点)后，在该终点(换言之，与判定为否的区划对应的加工形状的区间的起点)处停止激光的射出。在移动到上述加工形状的区间的与下个加工起点对应的位置之间的工件安置台的移动(激光射出部的相对移动)中，不进行利用激光的加工而成为所谓空走状态。

然后，激光射出部经过相对的空走状态而在与下个区划对应的加工形状的区间的加工起点处达到预定的加工速度后，向加工起点开始射出激光，继续进行与下个区划对应的加工形状的区间的加工。通过继续该加工，激光的聚光部在工件上的扫描以所要的速度且相同速度(等速)不间断地来进行，结果是对工件能够高速地加工并且能够高品质地加工。

(2)本发明还可以进一步构成为所述生成的动作信息是工件安置台的移动速度的微分值，所述预先设定的作为可否的基准的动作界限值是加减速度的动作界限值。

在该情况下，对应于预先设定的工件的加工形状而在利用激光射出部的激光的扫描范围内生成能够将激光连续地以所要的速度且等速扫描的工件安置台的轨道以及速度，针对该生成的轨道的所要的区划的每个区划，将生成的速度的微分值与预先设定的作为可否的基准的加减速度的动作界限值进行比较，如果速度的微分值为动作界限值以下则判定为可，如果超过动作界限值则判定为否，针对可否的各情形进行与上述(1)的情况同样的预定的动作。

(3)本发明还能够进一步构成为具备如下工序：在所述工件的加工完成后，测量该工件中留下的实际的加工形状，将该实际的加工形状与所述预先设定的工件的加工形状进行比较，对其差分进行校正。

在该情况下，在工件的加工完成后使工件移动到预定的位置(测量位置)，通过图像传感器测量工件中留下的实际的加工形状。将该测量值的数据与作为加工条件而预先设定的工件的加工形状的数据进行比较，计算差分。将该差分设为校正值，在接下来的加工中进行使用了校正值的加工。

由此，能够进一步减小信号的延迟或可动部的机械阻力等所造成的实际的加工形状相对预先设定的工件的加工形状的误差，从而提高工件的加工精度。此外，既可以针对每个工件来进行该校正，也可以每加工多个工件来进行该校正。

(4)为了达到上述目的，本发明的激光加工装置具备：激光射出部，射出激光；工件安置台，是工件的安装部，能够在利用从所述激光射出部射出的激光能够扫描的二维方向的所要范围内的整个区域通过驱动部进行移动操作；动作信息生成部，生成如下动作信息：对应于预先设定的工件的加工形状，利用激光射出部的激光的扫描范围，生成工件安置台的轨道以及动作信息，以使得能够在所述工件安置台移动时抑制惯性的影响并且使总移动长最短，针对该生成的轨道的所要的区划的每个区划，将所述动作信息与预先设定的作为可否的基准的动作界限值进行比较，如果该动作信息为该动作界限值以下则判定为可，如果超过该动作界限值则判定为否，在所述生成的轨道的所述判定为可的区划中，一边根据所述动作信息使所述工件安置台移动，一边对与该区划对应的所述加工形状的区间扫描激光而进行加工，在所述判定为否的区划中，在该区划的移动方向上加工到与前一区划对应的所述加工形状的区间的终点后，在该终点处停止激光的射出，在停止加工的状态下使所述工件安置台以所要的速度移动，移动到所述判定为否的区划时，从停止所述加工的地方起继续进行与该判定为否的区划对应的加工形状的区间的加工；激光控制部，从所述驱动部接受所述工件安置台的位置信息，向所述激光射出部发出由所述动作信息生成部生成的射出指令；以及动作控制部，从所述驱动部接受工件安置台的位置信息，向使工件安置台移动的所述驱动部发出由所述动作信息生成部生成的动作指令。

激光加工装置具有如下作用。

首先，向动作信息生成部输入所需的工件的加工形状的数据。

接下来，根据所输入的数据，通过动作信息生成部生成驱动工件安置台的驱动部的动作信息和激光射出部的动作信息。

即，对应于预先设定的工件的加工形状而在利用激光射出部的激光的扫描范围内生成能够将激光连续地以所要的速度且等速扫描的、工件安置台的轨道以及速度的信息。

另外，生成如下动作信息：针对生成的轨道的所要的区划的每个区划，将所述生成的动作信息与预先设定的作为可否的基准的动作界限值进行比较，如果动作信息为所述动作界限值以下则判定为可，如果超过动作界限值则判定为否。在生成的轨道中，在判定为可的区划中，一边以作为生成的动作信息的所要的速度使工件安置台移动，一边从激光射出部射出激光，在工件上扫描，对与上述区划对应的加工形状的区间进行加工，在判定为否的区划中，在该区划的移动方向上加工到与前一区划对应的所述加工形状的区间的终点(作为下个加工起点)后，在该终点(方向转换点)处停止激光的射出，在移动到上述加工形状的区间的与下个加工起点对应的位置之间的工件安置台的移动(激光射出部的相对移动)中，不进行利用激光的加工而从与下个区划对应的加工形状的区间的起点开始加工。

根据这些生成的动作信息，从动作控制部向驱动部输出动作指令，从而工件安置台移动。另外，从驱动部输出表示工件安置台的当前位置的二维方向的信号而发送到激光控制部和动作控制部，根据该信号依次进行从动作控制部向驱动部的最佳的动作信号的反馈，由此工件安置台高精度地动作。

然后，向激光控制部发送基于工件安置台的动作的二维方向的信号，根据该信号，譬如连续地更新为在该时间点的动作信息，将更新出的动作信息依次从激光控制部输出到激光射出部。

这样，在根据激光射出部和工件相对的且物理的移动进行聚光部的扫描的激光加工中，在工件安置台的移动速度的生成值超过生成的轨道的预先设定的作为可否的基准的加减速度的动作界限值的(负载变大的)区划(即判定为否的区划)中，在该区划的移动方向上加工到与前一区划对应的所述加工形状的区间的终点后，在终点处停止激光的射出，所以直到移动到与下个区划(判定为否的区划)对应的加工形状的区间的加工起点的期间中，激光射出部相对工件为相对的空走状态。

另外，在轨道中加速到预定的速度而移动到下个区划时，向与该区划对应的加工形状的区间的加工起点开始射出激光，从空走前停止加工的地方(位置)起继续进行该区间的利用激光的加工。也就是说，能够将激光的聚光部相对工件以所要的速度且恒定的速度不间断地扫描，所以能够高速且高品质地进行加工。

(5)本发明还能够构成为所述驱动部具有：第1驱动轴，具有第1线性编码器；以及第2驱动轴，以能够与该第1驱动轴大约平行地移动的方式设置于该第1驱动轴，与所述第1驱动轴大约正交，其中，所述工件安置台以能够移动的方式设置于所述第2驱动轴。

在该情况下，能够通过第1驱动轴和第2驱动轴进行工件安置台在二维方向的所要范围内的整个区域中的移动。

另外，能够根据从第1驱动轴所具备的第1线性编码器和第2驱动轴所具备的第2线性编码器这双方发送的信息确定工件安置台的二维的位置。

(6)本发明还能够构成为具备图像传感器，所述图像传感器在所述工件的加工完成后测量该工件中留下的实际的加工形状，在所述动作信息生成部中，将所述实际的加工形状与所述预先设定的工件的加工形状进行比较，对其差分进行校正，使用该校正值进行由所述激光控制部进行的所述激光射出部的控制和由所述动作控制部进行的所述工件安置台的移动控制。

在该情况下，首先在工件的加工完成后使工件移动到预定的位置(测量位置)，通过图像传感器测量工件中留下的实际的加工形状。将该测量值的数据与作为加工条件而预先设定的工件的加工形状的数据进行比较，计算差分。将该差分设为校正值，在接下来的加工中进行使用了校正值的加工。由此，能够进一步减小电信号的延迟或可动部的机械阻力等所引起的、预先设定的工件的加工形状与实际的加工形状的误差，提高工件的加工精度。

(7)为了达到上述目的，本发明的激光加工方法具备如下工序：对应于预先设定的工件的加工形状，利用激光射出部的激光的扫描范围，生成工件安置台的轨道以及动作信息，以使得能够在所述工件安置台移动时抑制惯性的影响并且使总移动长最短，针对该生成的轨道的所要的区划的每个区划，将所述动作信息与预先设定的作为可否的基准的动作界限值进行比较，如果该动作信息为该动作界限值以下则判定为可，如果超过该动作界限值则判定为否；以及在所述生成的轨道的所述判定为可的区划中，一边根据所述动作信息使所述工件安置台移动，一边对与该区划对应的所述加工形状的区间扫描激光而进行加工，在所述判定为否的区划中，在以该区划所包含的方向转换点为边界的各区划中，将在移动方向上与前一区划对应的所述加工形状的区间从起点加工到终点后，在该终点处停止激光的射出，在停止加工的状态下使所述工件安置台以所要的速度移动，移动到接下来的后一区划时，从停止所述区间的加工的地方起继续进行与后一区划对应的所述加工形状的区间的加工。

在该激光加工方法中，在生成的轨道中，在判定为可的区划中，一边以作为生成的动作信息的所要的速度使工件安置台移动，一边从激光射出部射出激光，在工件上扫描，对与上述区划对应的加工形状的区间进行加工。另外，在轨道中，在判定为否的区划中，在该区划的移动方向上从方向转换点起加工到与前一区划对应的所述加工形状的区间的终点(作为下个加工起点)后，在终点(方向转换点)处停止激光的射出。在移动到上述加工形状的区间的与下个加工起点对应的位置之间的工件安置台的移动(激光射出部的相对移动)中，不进行利用激光的加工而为所谓空走状态。

然后，激光射出部经过相对的空走状态在与下个区划(方向转换点之后的区划)对应的加工形状的区间的加工起点处达到预定的加工速度后，向加工起点开始射出激光，继续进行与下个区划对应的加工形状的区间的加工。通过继续该加工，激光的聚光部在工件上的扫描以所要的速度且相同速度(等速)不间断地进行，结果是对工件能够高速地加工并且能够高品质地加工。

本发明能够提供一种在根据激光射出部和工件相对的且物理的移动进行聚光部的扫描的激光加工中，能够通过将激光相对工件以所要的速度且等速扫描来高速且高品质地进行加工的激光加工方法以及激光加工装置。

附图说明

图1是示出本发明的激光加工装置的实施方式的说明图。

图2是示出构成激光加工装置的工件安置台的构造并示出固定有膜的状态的俯视说明图。

图3是示出构成激光加工装置的动作信息生成器的动作的流程的流程图。

图4是示出构成激光加工装置的驱动轴控制器以及电扫描器的动作的流程的流程图。

图5是示出使用构成激光加工装置的图像传感器进行加工形状数据的校正的动作的流程图。

图6的(a)示出数据上的加工形状的说明图，图6的(b)是示出针对加工形状的区间的每个区间输入加工条件的状态的说明图，图6的(c)是示出将加工形状细分为加工形状数据而进一步分类为直线和圆弧的目标的状态的说明图，图6的(d)是示出例示了点的目标的状态的说明图。

图7的(a)是对目标进行了分组化的状态的说明图，图7的(b)是计算出工件安置台能够尽可能地直线动作的轨道的状态的说明图，图7的(c)是制作出驱动轴的动作信息的状态的说明图，图7的(d)是制作出电扫描器的动作信息的状态的说明图。

图8示出工件安置台的轨道的一个例子，是在对轨道追加空走部的情况下的工件安置台的动作的说明图。

(符号说明)

A：激光加工装置；1：激光振荡器；2：激光路；3：fθ透镜；4：电扫描器；5：头升降机构部；50：升降体；6：图像传感器；7：工件安置台；70：台主体；71：吸气孔；72：大的吸附块；72a：小的吸附块；73：吸附孔；700：膜；74～77：加工形状；8：X方向驱动轴；9：X方向线性编码器；10：Y方向驱动轴；11：Y方向线性编码器；12：X方向编码器信号分配器；13：Y方向编码器信号分配器；14：驱动轴控制器；15：电扫描器及激光射出控制器；16：动作信息生成器；17：基盘；18：台架；L1～L13：信号线。

具体实施方式

参照图1以及图2进一步详细地说明本发明的实施方式。

首先，说明本发明的激光加工装置A的动作***的构造。

图1所示的激光加工装置A具有基盘17。在基盘17的上表面的X方向的中央，朝向Y方向而固定有作为第1驱动轴的Y方向驱动轴10。在Y方向驱动轴10，大致遍及整个长度而设有作为第1线性编码器(linear encoder)的Y方向线性编码器11。

在Y方向驱动轴10上，作为第2驱动轴的X方向驱动轴8朝向与Y方向驱动轴10成直角的方向(X方向)且被安装为能够在Y方向上移动以能够通过Y方向线性编码器11确定坐标。在X方向驱动轴8，大致遍及整个长度而设有作为第2线性编码器的X方向线性编码器9。另外，在X方向驱动轴8上，后述工件安置台(work set table)7被安装为能够在X方向上移动以能够通过X方向线性编码器9确定坐标。Y方向驱动轴10和X方向驱动轴8构成使工件安置台7移动的驱动部。

在基盘17的后部侧设有台架18。在台架18上设置有激光振荡器1。另外，在台架18的前端设有头升降机构部5。在能够控制头升降机构部5的升降的升降体50，固定有构成激光射出部的电扫描器(galvano scanner)4。关于电扫描器4，下侧具有作为射出部的fθ透镜(fθlens)3，除了fθ透镜之外还通过反射镜等光学***扫描激光。

另外，电扫描器4是单一物体，具备该扫描仪特有(独自)的激光的扫描范围。该特有的扫描范围还在后面说明的、计算工件安置台7能够尽可能地直线地动作的轨道时作为条件之一被用于数据输入。在升降体50，在电扫描器4的侧旁排列设置有图像传感器6。进而，从激光振荡器1延伸出连接到电扫描器4的激光路2。

另外，作为使上述动作***动作的控制***，具备作为动作控制部的驱动轴控制器14、作为激光控制部的电扫描器及激光射出控制器15、作为动作信息生成部的动作信息生成器16，还具备X方向编码器信号分配器12以及Y方向编码器信号分配器13。这些控制***在控制***内以及控制***与动作***之间经由信号线进行指令信号(控制信号)的发送接收。

以下，进一步详细地说明。首先，从驱动轴控制器14经由信号线L1向Y方向驱动轴10发送Y方向驱动轴控制指令，经由信号线L2向X方向驱动轴8发送X方向驱动轴控制指令。从Y方向线性编码器11经由信号线L3向Y方向编码器信号分配器13发送Y方向编码器信号，Y方向编码器信号经由信号线L4、L5被分配给驱动轴控制器14和电扫描器及激光射出控制器15。

从X方向线性编码器9经由信号线L6向X方向编码器信号分配器12发送X方向编码器信号，X方向编码器信号经由信号线L7、L8被分配给驱动轴控制器14和电扫描器及激光射出控制器15。从电扫描器及激光射出控制器15经由信号线L9向电扫描器4发送电扫描器控制指令，经由信号线L10向激光振荡器1发送激光射出指令。

另外，从图像传感器6经由信号线L11向动作信息生成器16发送图像信息。该图像信息经由信号线L12被发送到电扫描器及激光射出控制器15，经由信号线L13被发送到驱动轴控制器14。

接下来，参照图2说明激光加工装置A中采用的工件安置台7。

工件安置台7将膜或片材等作为加工对象物的工件吸附而固定。一般而言，在激光加工装置的台，为了抑制在对固定的工件进行切割时加工点处切入的激光的反射带来的影响，工件的加工的地方需要在悬浮的状态下保持。

通常使用上表面设有与工件的加工的部分(加工形状)对应的形状的槽的台。然而，工件的加工形状是各种各样的，如果预先制作具有与它们对应的槽形状的台并管理它们，则除了费工夫之外，成本上也负担重。

激光加工装置A具备的工件安置台7具有四边形的台主体70，在其表面大致遍及整个面而设有许多吸气孔71。另外，在台主体70的表面适当排列地可拆装地固定有吸附块72、72a，该吸附块72、72a为大小不同的四边形并具有相同厚度。大的吸附块72和小的吸附块72a例如排列成图2所示那样。

由此，通过从设于各吸附块72、72a的上表面并与上述吸气孔71相通的吸附孔73吸气，能够以使加工部从台主体70的表面悬浮的状态吸附工件。另外，通过固定各吸附块72、72a，能够通过低一级的处于台主体70的表面的各吸气孔71将由激光加工产生的工件的气化物等吸入而排除。

此外，在该例子中，在作为工件并在图2中用虚线表示的膜700中设定有与各吸附块72对应的用点划线表示的四边形的加工形状74、与两个吸附块72a为一组对应的四边形的加工形状75、与十二个吸附块72a对应的十字形的加工形状76以及同样与十二个吸附块72a对应的圆形的加工形状77。

在此，参照图1说明激光加工装置A的动作的概略。

激光加工装置A构成为能够通过使用扫描速度和基于工件安置台的移动得到的移动速度的合成速度来进行激光针对加工对象物的扫描，该扫描速度是利用作为射出部的电扫描器4的激光的扫描速度。

(1)向动作信息生成器16输入所需的加工形状的数据。

(2)根据所输入的数据，通过动作信息生成器16生成基于电扫描器4的相对移动的轨道、基于此的X方向驱动轴8和Y方向驱动轴10的动作信息以及电扫描器4的动作信息。

(3)根据这些动作信息，从驱动轴控制器14向X方向驱动轴8和Y方向驱动轴10输出动作指令，从电扫描器及激光射出控制器15向电扫描器4输出动作指令。

(4)根据动作指令，工件安置台7移动，将表示其当前位置的X方向、Y方向的编码器信号从X方向线性编码器9以及Y方向线性编码器11输出。

(5)X方向、Y方向的编码器信号通过X方向编码器信号分配器12、Y方向编码器信号分配器13分配而输出到驱动轴控制器14和电扫描器及激光射出控制器15。

(6)根据X方向、Y方向的编码器信号，依次进行从驱动轴控制器14向X方向驱动轴8和Y方向驱动轴10的最佳的动作信号的反馈，工件安置台7高精度地动作。

(7)向电扫描器及激光射出控制器15发送基于工件安置台7的动作的X方向、Y方向的编码器信号，根据该X方向、Y方向的编码器信号，譬如连续地更新为在该时间点的动作信息，将更新出的动作信息依次输出到电扫描器4以及激光振荡器1而进行激光加工。

(8)对一个工件进行加工直至完成后，通过图像传感器6测量已加工工件的加工位置而输出到动作信息生成器16。

(9)在动作信息生成器16中，计算由于电信号延迟等产生的、所输入的加工形状与实际的加工形状的差，进行动作信号的校正，提高接下来的加工的精度。

接下来，参照图1至图8，以使用激光加工装置A而工件是合成树脂制的膜的情况为例，详细地说明在将膜切割成所要形状的情况下的装置的作用以及加工方法。

首先，将四边形的膜700等工件载放到工件安置台7，输入(开关或来自外部的电信号输入)用于固定工件的信号。由此，使负压产生于与设于工件安置台7的吸气孔71连接的配管，从块72、72a的吸附孔73吸气，从而将工件吸附而固定。

此后，为了防止激光的暴露，关闭激光加工装置A具备的盖体(省略图示)以确保安全。接下来，在输入加工开始的信号时，各控制器向各设备发送动作指令，各设备开始动作。以下，关于加工作业的动作流程，参照图3、图4以及图5。此外，说明中附加<>编号的说明对应于这些图中示出的编号。

<1>加工形状数据的制作和输入(手工作业)

在动作信息生成器16(一般是个人计算机)的软件的画面中，输入希望对工件进行加工(例如切割)的加工形状的线(有时还包括1维的点)。输入时，选择点、直线或曲线、圆形、矩形等各种目标而制作二维的图形(参照图6(a))。此外，该图形是为了说明而例示的，所以与上述图2中例示的加工形状74～77不同。

另外，也可以导入通过CAD(computer-aided design，计算机辅助设计)***等预先制作出的二维的设计图数据。进而，为了对工件与工件安置台7的相对的位置偏移进行校正，在工件上预先设有标记(省略图示：通过印刷或成膜、其它处理而成)的情况下需要图像传感器6检测其位置，所以还设定其坐标。

<2>加工条件输入(手工作业)

对上述<1>中制作出的二维的加工形状数据设定加工时所需的加工速度、重复频率(振荡频率)以及加工点输出(激光输出)的加工条件并输入到动作信息生成器16(参照图6(b))。关于该加工条件的设定，能够针对制作出的加工形状的线段的各区间的每个区间指定而输入。此外，预先设定了激光加工装置A的能力上的限制值(电扫描器4的扫描范围、速度、工件安置台7的最大速度以及加减速度的动作界限值等)。

另外，上述加工点输出是指从激光振荡器1射出的激光经由光学***到达工件而实际对加工贡献的激光的每1秒的能量。该能量通常在光学***中发生一定的衰减，所以在设定时考虑这一点。

<3>加工形状数据的分类(预备验证的准备工序)

对由上述<1>中输入的线段构成的加工形状数据进行细分，分类成点、直线和圆弧这三种目标(参照图6(c)、(d))。此外，图6(d)中除了示出图6(c)所示的直线和圆弧的目标，还在三个地方例示了点的目标。

接下来，按照每个电扫描器4的对应区的范围将这些目标分组化。在1个目标超过电扫描器4的对应范围(对应区)的情况下，不分组化而使该目标单独地存在(参照图7(a))。

<4>预备验证

事先预备地验证可否对应于加工形状。

在分别配置了上述<3>中制作出的目标的分组以及单独的目标的状态下，判断出作为驱动设备的Y方向驱动轴10和X方向驱动轴8等的动作负载大的地方，简单地将目标分组以及单独目标收敛到电扫描器4的对应范围，并且计算工件安置台7能够尽可能地直线地动作的轨道(参照图7(b))。

这样，生成能够在电扫描器4的扫描范围内以所要的速度且连续地以等速扫描激光的、工件安置台7的轨道以及移动速度。此外，如果能够通过该自动处理完成扫描的指令，则能够实现在处理时间、加工品质方面优良的处理。

然后，将在直线之间的方向转换量与驱动设备的预先设定的动作界限值进行比较，判定可否以等速进行扫描。即，针对生成的轨道的所要的区划的每个区划，将生成的速度的微分值与预先设定的作为可否的基准的加减速度的动作界限值进行比较，如果速度的微分值为动作界限值以下则判定为可，如果超过动作界限值则判定为否。此外，作为可否的基准的动作界限值是根据驱动设备具有的加减速度、制定时间、振动等设定的，所以事先输入该动作界限值。另外，动作界限是指工件安置台7的调整速、制定时间无法对应预先设定的扫描速度的情况。

<5>空走距离以及位置信息的计算

在上述<4>的预备验证中，计算在生成的轨道的、被判定为并非以所要的速度及等速进行扫描的区划中工件安置台7的空走路径、距离(电扫描器4的相对的空走路径、距离)以及对激光进行导通/断开(ON/OFF)的位置的信息。然后，在上述判定为否的区划中，在移动方向上在与其前一区划对应的加工形状的区间中加工到终点后，电扫描器4从该终点向下个区间(与判定为否的区划对应的加工形状的区间)的加工起点相对地移动的期间中，在不射出激光的状态下以所要的速度移动、即相对地空走来应对。

<6-A>驱动轴动作信息的制作(自动处理)

将上述<1>中制作出的加工形状的二维的线段的数据变换为一定间隔的点数据。将这些点以电扫描器能够对应的区域的例如1/4～1/2的范围围住而分组化。根据各点的坐标计算分组化得到的点数据的重心位置。

穿过所得到的所有重心位置，计算总移动长为最短的线(直线、或者如果是曲线则是曲率大而更接近直线的线)。此外，在此所说的总移动长是指工件安置台7在以工件为单位的一次加工中移动的长度的整个长。换言之是指电扫描器4在以工件为单位的一次加工中相对工件相对地移动的长度的整个长。将该线设为工件安置台动作的轨道信息(参照图7(c))。由此，能够抑制或者减少工件安置台7动作时的惯性的影响。

然后，根据在分组内存在的点的数量而得到加工长，将加工长除以加工速度，从而求出在该分组内所容许的所要时间。另外，根据重心位置之间的距离和所要时间，得到用于使工件安置台7移动的速度信息。

<6-B>电扫描器动作信息的制作(自动处理)

电扫描器4以加工形状数据为最小单位对近似为点、直线、圆弧的形状进行识别。将不属于圆弧的曲线等处理为短的直线的连接之后，设定激光加工的起点位置和终点位置(参照图7(d))。关于该起点位置和终点位置，作为激光的射出信息并且还反映于驱动轴动作信息，动作上的起点位置和终点位置是共同的。

<7-A>输出驱动轴动作信息

从动作信息生成器16向驱动轴控制设备14输出X方向驱动轴8和Y方向驱动轴10的动作信息。

<7-B>输出电扫描器动作信息以及激光射出信息

从电扫描器及激光射出控制器15向电扫描器4输出电扫描器动作指令，向激光振荡器1输出激光射出指令。

参照图4。

<8-A>驱动轴控制指令的生成(自动处理)

向驱动轴控制器14写入初始的动作信息，接受作为工件安置台7的当前位置的从X方向线性编码器9以及Y方向线性编码器11输出的信号的同时，根据该信号生成恰当的(或者最佳的)驱动轴控制信号，依次进行向作为驱动部的X方向驱动轴8和Y方向驱动轴10的反馈。由此，工件安置台7高精度地动作。

<8-B>电扫描器以及激光射出控制指令的生成(自动处理)

向驱动轴控制器14写入初始的动作信息，减去根据编码器信号得到的工件安置台7的当前位置的同时生成控制指令。在电扫描器及激光射出控制器15中，将在此生成的指令识别为初始值，该初始值为与工件的基准位置的相对的值。另外，在动作途中伴随工件安置台7的移动，工件的基准位置移动，从而与激光的照射位置(激光侧的基准位置)的距离相对地变动，所以以减去该量为前提，采纳比电扫描器4的对应范围大的指令值。

更详细而言，将基于从X方向线性编码器9以及Y方向线性编码器11输出为电信号的编码器信号的工件安置台7的当前位置信息输入到驱动轴控制器14以及电扫描器及激光射出控制器15。在驱动轴控制器14中，为了按照工件安置台7的设定的轨道以及速度条件那样高精度地动作，一边与当前位置信息比较一边抵消动作时的惯性、整体的热膨胀等的影响而控制X方向驱动轴8和Y方向驱动轴10的马达动作。另一方面，电扫描器及激光射出控制器15接受工件安置台7的当前位置信息，将连续地从初始的动作指令信息减去工件的基准位置与激光侧的基准位置的相对的差而得到的指令输出到电扫描器4以及激光振荡器1而进行加工。

<9-A>驱动轴控制指令输出

从驱动轴控制器14向X方向驱动轴8和Y方向驱动轴10输出控制指令。

<9-B>电扫描器控制指令输出

从电扫描器及激光射出控制器15向电扫描器4输出控制指令。

<9-C>激光射出控制指令输出

从电扫描器及激光射出控制器15向激光振荡器1输出控制指令。

<10-A>工件安置台动作

通过上述<9-A>，工件安置台7在所要的轨道上动作。

<10-B>电扫描器动作

通过上述<9-B>，进行来自电扫描器4的激光的射出以及停止。

<10-C>激光射出

通过上述<9-C>，激光被射出，经由激光路2被发送到电扫描器4。

各设备的动作开始，根据编码器信号，对工件设定的加工起点进入电扫描器4的对应范围内时，通过电扫描器4朝向作为工件的加工起点的位置射出激光，进行加工。此外，在生成的轨道中，判定为可的区划(图8中圆弧形状的区划1)中，一边以生成的所要的速度使电扫描器4相对工件相对地移动，一边从电扫描器4射出激光，在工件上扫描，对与上述区划1对应的加工形状的区间进行加工。

在工件安置台7移动的轨道中，在判定为否(超过动作界限的)的区划(图8中直线状的区划5、9)中，在各自的起点侧将按移动方向顺序由减速区间(直线状的区间2、6)、连结区间(直线状的区间3、7)以及加速区间(直线状的区间4、8)构成的空走部追加到轨道。

另外，在判定为否的区划是区划5的情况下，判定为可的区划1在移动方向上为前一区划，在判定为否的区划是区划9的情况下，判定为否的区划5在移动方向上为前一区划。进而，说明判定为否的区划5、9的关系，以作为区划5的终点的方向转换点为边界，区划5是前一区划，区划9是后一区划。此外，区划1的终点以及区划5的终点是方向转换点。

参照图8来说明。通过电扫描器4用激光对与区划1对应的加工形状的区间进行加工后，在其终点停止激光，进行各区间2、3、4的空走，在加速区间4中加速而达到所要速度，继而从与区划5对应的加工形状的起点开始射出激光而开始加工。然后，加工到与区划5对应的加工形状的终点后，在终点处停止激光，进行各区间6、7、8的空走，在加速区间8中加速而达到所要速度，继而从与区划9对应的加工形状的起点开始射出激光而开始加工，加工到与区划1对应的加工形状的起点(加工起点)。

通过继续上述加工，以所要的速度且相同速度(等速)不间断地进行激光在工件上的扫描，结果是对工件能够高速地加工并且能够高品质地加工。

此外，图8中示出了工件安置台7的轨道和工件上的加工形状的整体重叠的情况，不过当然有产生稍许偏移而双方的整体不重叠的情况。

这样，工件安置台7在预先设定的轨道上以加工速度条件以下的移动速度变速地移动的同时，通过从电扫描器4射出的激光而在工件上被扫描。其中，在直至工件安置台7的加工起点对应部为止的移动以及加工形状为不连续而下个加工起点处于电扫描器4的对应范围之外的情况下，以所要的速度(例如预先设定的工件安置台7的最大速度)使工件安置台7移动。

然后，电扫描器4按照所设定的加工形状相对地追随激光的照射位置而对移动的膜进行加工，在从加工起点到加工终点之间以所设定的加工速度、即等速在激光加工不间断的状态下进行加工。

<11.加工完成>

在加工完成后，停止利用电扫描器4的激光的照射。之后，工件安置台7移动到固定工件的初始位置。

<12>利用图像传感器进行的加工对象物的位置校正

在固定于工件安置台7的工件相对工件安置台7有位置偏移的情况下，通过图像传感器6读取设于膜上的标记(省略图示)的位置，检测工件的位置而在下次的加工中校正其差分。

具体而言，在加工开始前，使工件安置台7移动到图像传感器6能够拍摄标记的位置，图像传感器6检测标记，测量相对标准的位置的平面上的XYθ方向的偏移量，将加工形状数据补偿(抵消、校正)偏移量的量。此外，从排除旋转方向的偏移的意思上来看，优选的是设定标记的位置为2点以上。

参照图5。

<13>使用图像传感器的指令延迟等的校正

在激光加工中，实际上由于动作相对指令的延迟等，有时产生被照射激光的位置与所设定的形状的差异。因此在加工完成后通过图像传感器6测量实际加工的工件的加工位置(切割位置)。即，使工件安置台7移动到图像传感器6能够拍摄的位置(图5-1)，进行所设定的加工位置的测量(图5-2)，向动作信息生成器16输入测量值(图5-3)。将(图5-1)～(图5-3)重复与测量值对应的量。

此外，测量位置能够设置多个点，该点数量越多则精度越提高。然后，对制作出的加工形状数据与所得到的实际的切割位置的测量值进行比较，计算X方向、Y方向的差分(图5-4)，不仅在测量位置，而且在测量位置之间也倾斜性地(成比例地)连续分配该量，并从制作出的加工形状的数据减去，从而求出校正值(图5-5)。在下次加工中使用该校正值来减少误差。

本说明书以及权利要求书中使用的用语和表现仅仅是为了说明而不作任何限定，意图并非将本说明书以及权利要求书所记载的特征以及与其一部分等价的用语、表现除外。另外，当然能够在本发明的技术思想的范围内进行各种变形方案。

Claims (7)

1.一种激光加工方法，具备如下工序：

对应于预先设定的工件的加工形状，利用激光射出部的激光的扫描范围，生成工件安置台的轨道以及动作信息，以使得能够在所述工件安置台移动时抑制惯性的影响并且使总移动长最短，针对该生成的轨道的所要的区划的每个区划，将所述动作信息与预先设定的作为可否的基准的动作界限值进行比较，如果该动作信息为该动作界限值以下则判定为可，如果超过该动作界限值则判定为否；以及

在所述生成的轨道的所述判定为可的区划中，一边根据所述动作信息使所述工件安置台移动，一边对与该区划对应的所述加工形状的区间扫描激光而进行加工，在所述判定为否的区划中，在该区划的移动方向上加工到与前一区划对应的所述加工形状的区间的终点后，在该终点处停止激光的射出，在停止加工的状态下使所述工件安置台以所要的速度移动，移动到所述判定为否的区划时，从停止所述加工的地方起继续进行与该判定为否的区划对应的加工形状的区间的加工。

2.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，

所述生成的动作信息是工件安置台的移动速度的微分值，所述预先设定的作为可否的基准的动作界限值是加减速度的动作界限值。

3.根据权利要求1或者2所述的激光加工方法，其特征在于，具备如下工序：

在所述工件的加工完成后，测量该工件中留下的实际的加工形状，将该实际的加工形状与所述预先设定的工件的加工形状进行比较，对其差分进行校正。

4.一种激光加工装置，具备：

激光射出部，射出激光；

工件安置台，是工件的安装部，能够在利用从所述激光射出部射出的激光能够扫描的二维方向的所要范围内的整个区域通过驱动部进行移动操作；

动作信息生成部，生成如下动作信息：对应于预先设定的工件的加工形状，利用激光射出部的激光的扫描范围，生成工件安置台的轨道以及动作信息，以使得能够在所述工件安置台移动时抑制惯性的影响并且使总移动长最短，针对该生成的轨道的所要的区划的每个区划，将所述动作信息与预先设定的作为可否的基准的动作界限值进行比较，如果该动作信息为该动作界限值以下则判定为可，如果超过该动作界限值则判定为否，在所述生成的轨道的所述判定为可的区划中，一边根据所述动作信息使所述工件安置台移动，一边对与该区划对应的所述加工形状的区间扫描激光而进行加工，在所述判定为否的区划中，在该区划的移动方向上加工到与前一区划对应的所述加工形状的区间的终点后，在该终点处停止激光的射出，在停止加工的状态下使所述工件安置台以所要的速度移动，移动到所述判定为否的区划时，从停止所述加工的地方起继续进行与该判定为否的区划对应的加工形状的区间的加工；

激光控制部，从所述驱动部接受所述工件安置台的位置信息，向所述激光射出部发出由所述动作信息生成部生成的射出指令；以及

动作控制部，从所述驱动部接受工件安置台的位置信息，向使工件安置台移动的所述驱动部发出由所述动作信息生成部生成的动作指令。

5.根据权利要求4所述的激光加工装置，其特征在于，

所述驱动部具有：

第1驱动轴，具有第1线性编码器；以及

第2驱动轴，以能够与该第1驱动轴大约平行地移动的方式设置于该第1驱动轴，与所述第1驱动轴大约正交，

所述工件安置台以能够移动的方式设置于所述第2驱动轴。

6.根据权利要求4或者5所述的激光加工装置，其特征在于，

具备图像传感器，所述图像传感器在所述工件的加工完成后测量该工件中留下的实际的加工形状，

在所述动作信息生成部中，将所述实际的加工形状与所述预先设定的工件的加工形状进行比较，对其差分进行校正，使用该校正值进行由所述激光控制部进行的对所述激光射出部的控制和由所述动作控制部进行的对所述工件安置台的移动控制。

7.一种激光加工方法，具备如下工序：

对应于预先设定的工件的加工形状，利用激光射出部的激光的扫描范围，生成工件安置台的轨道以及动作信息，以使得能够在所述工件安置台移动时抑制惯性的影响并且使总移动长最短，针对该生成的轨道的所要的区划的每个区划，将所述动作信息与预先设定的作为可否的基准的动作界限值进行比较，如果该动作信息为该动作界限值以下则判定为可，如果超过该动作界限值则判定为否；以及

在所述生成的轨道的所述判定为可的区划中，一边根据所述动作信息使所述工件安置台移动，一边对与该区划对应的所述加工形状的区间扫描激光而进行加工，在所述判定为否的区划中，在以该区划所包含的方向转换点为边界的各区划中，将在移动方向上与前一区划对应的所述加工形状的区间从起点加工到终点后，在该终点处停止激光的射出，在停止加工的状态下使所述工件安置台以所要的速度移动，移动到接下来的后一区划时，从停止所述区间的加工的地方起继续进行与后一区划对应的所述加工形状的区间的加工。