CN110788481B - 激光加工装置的控制装置以及激光加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供激光加工装置的控制装置以及激光加工装置,能够对多个激光器和多个扫描器进行追随控制。激光加工装置的控制装置(30)具备:多个激光器(11、12);使从多个激光器射出的激光分别进行扫描的多个扫描器(21、22);对多个扫描器进行同步控制的扫描器控制部(100);以及其对多个激光器进行同步控制的激光器控制部,其中,扫描器控制部进行使多个扫描器中的至少一个扫描器的动作相对于多个扫描器中的其它扫描器的动作而言先进行或延迟的追随控制,激光器控制部进行使多个激光器中的与至少一个扫描器对应的至少一个激光器的激光输出相对于多个激光器中的与其它扫描器对应的其它激光器的激光输出而言先进行或延迟的追随控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光加工装置的控制装置以及激光加工装置,所述激光加工装置具备多个激光器以及使从所述多个激光器射出的激光分别进行扫描的多个扫描器。
背景技术
关于激光加工装置,存在使用扫描器使激光进行扫描来进行激光加工的装置。这种激光加工装置例如被用于粉末床熔融(Part Bed Fusion:PBF)方式的增材制造(Additive Manufacturing:AM)。粉末床熔融方式的成形是指以下的成形:将粉末材料进行层压来形成粉末床,使用激光使粉末床的粉末材料熔化后固化而熔合。增材制造是指将这种成形重复多次来进行层压状的成形。专利文献1和2中公开了进行这种粉末床熔融方式的增材制造的激光加工装置。
在专利文献1所记载的激光加工装置中,使用多个检流计扫描器,通过各检流计扫描器对不同区域进行加工。由此,能够缩短加工时间。
在专利文献2所记载的激光加工装置中,使用多个检流计扫描器,使多台检流计扫描器同步地进行一个加工。例如,通过使一方的激光的照射区域大来进行预热,通过使另一方的激光的照射区域小来进行加工。由此,能够提高成形效率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6234596号公报
专利文献2:日本专利第5826430号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献2所记载的激光加工装置的同步控制中,可以认为从多个扫描器射出的激光的焦点位置或中心位置是相同的。另外,作为激光加工装置的同步控制,存在以下的追随控制:使从多个扫描器射出的激光的焦点位置或中心位置不同,使从至少一个扫描器射出的激光比从其它扫描器射出的激光先照射粉末床,使从其它扫描器射出的激光的焦点位置或中心位置对从至少一个扫描器射出的激光的焦点位置或中心位置沿同一路径进行追随。
本发明的目的在于提供一种能够对多个激光器和多个扫描器进行追随控制的激光加工装置的控制装置以及激光加工装置。
用于解决问题的方案
(1)本发明所涉及的激光加工装置的控制装置(例如,后述的激光加工装置的控制装置30)是激光加工装置(例如,后述的激光加工装置1)的控制装置,所述激光加工装置具备多个激光器(例如,后述的第一激光器11和第二激光器12)以及使从所述多个激光器射出的激光分别进行扫描的多个扫描器(例如,后述的第一扫描器21和第二扫描器22),所述控制装置具备:扫描器控制部(例如,后述的扫描器控制部100),其对所述多个扫描器进行同步控制;以及激光器控制部(例如,后述的激光器控制部200),其对所述多个激光器进行同步控制,其中,所述扫描器控制部进行使所述多个扫描器中的至少一个扫描器的动作相对于所述多个扫描器中的其它扫描器的动作而言先进行或延迟的追随控制,所述激光器控制部进行使所述多个激光器中的与所述至少一个扫描器对应的至少一个激光器的激光输出相对于所述多个激光器中的与所述其它扫描器对应的其它激光器的激光输出而言先进行或延迟的追随控制。
(2)根据(1)所述的激光加工装置的控制装置,也可以是,所述扫描器控制部具备缓冲器(例如,后述的第一缓冲器151和第二缓冲器152),所述缓冲器暂时保存所述多个扫描器中的、使动作延迟的扫描器的控制指令,所述激光器控制部具备缓冲器(例如,后述的第一缓冲器231和第二缓冲器232),所述缓冲器暂时保存所述多个激光器中的、使激光输出延迟的激光器的控制指令。
(3)根据(1)或(2)所述的激光加工装置的控制装置,也可以是,所述扫描器控制部以如下方式控制所述多个扫描器:使从所述至少一个扫描器射出的激光比从所述其它扫描器射出的激光先照射加工对象,使从所述其它扫描器射出的激光的焦点或中心对从所述至少一个扫描器射出的激光的焦点或中心沿同一路径进行追随。
(4)根据(3)所述的激光加工装置的控制装置,也可以是,所述扫描器控制部以如下方式控制所述多个扫描器:使从所述至少一个扫描器射出的激光的在加工对象上的光束直径大于从所述其它扫描器射出的激光的在加工对象上的光束直径。
(5)本发明所涉及的激光加工装置(例如,后述的激光加工装置1)具备:多个激光器(例如,后述的第一激光器11和第二激光器12);多个扫描器(例如,后述的第一扫描器21和第二扫描器22),所述多个扫描器使从所述多个激光器射出的激光分别进行扫描;以及根据(1)至(4)中的任一项所述的激光加工装置的控制装置(例如,后述的激光加工装置的控制装置30),其对所述多个扫描器进行控制。
发明的效果
根据本发明,能够提供能够对多个激光器和多个扫描器进行追随控制的激光加工装置的控制装置以及激光加工装置。
附图说明
图1是示出本实施方式所涉及的激光加工装置的概要图。
图2是示出本实施方式所涉及的激光加工装置中的扫描器的概要图。
图3是示出本实施方式所涉及的激光加工装置的控制装置的概要图。
图4是示出本实施方式的变形例所涉及的激光加工装置的控制装置的概要图。
图5A是示出基于第一实施方式的变形例所涉及的激光加工装置的多个激光的关系的一例的图。
图5B是示出基于第二实施方式所涉及的激光加工装置的多个激光的关系的一例的图。
附图标记说明
1:激光加工装置;11:第一激光器;12:第二激光器;21:第一扫描器;22:第二扫描器;25、26:镜;25a、26a:伺服电动机;27:聚光透镜;30:控制装置;100:扫描器控制部;110:加工程序分析部;120:插值部;130:焦点坐标更新部;131:第一焦点坐标更新部;132:第二焦点坐标更新部;141:第一运动学变换部;142:第二运动学变换部;151:第一缓冲器;152:第二缓冲器;161:第一坐标更新部;162:第二坐标更新部;171:第一伺服控制部;172:第二伺服控制部;200:激光器控制部;210:加工程序分析部;221:第一加工条件读取部;222:第二加工条件读取部;231:第一缓冲器;232:第二缓冲器;241:第一激光器控制部;242:第二激光器控制部;250:存储部;251:第一加工条件;252:第二加工条件。
具体实施方式
下面,参照附图来说明本发明的实施方式的一例。此外,设为在各附图中对相同或相当的部分标注相同的标记。
(第一实施方式)
<激光加工装置>
图1是示出本实施方式所涉及的激光加工装置的概要图。图1所示的激光加工装置1例如被用于粉末床熔融方式的增材制造。激光加工装置1进行以下的成形:向粉末床照射激光,使粉末床的粉末材料熔融后固化而熔合。激光加工装置1将这种成形重复多次来进行层压状的成形。此外,在图1中,省略为了形成粉末床而对粉末材料进行层压的结构。
激光加工装置1具备第一***的第一激光器11和第一扫描器21、第二***的第二激光器12和第二扫描器22、以及控制装置30。
第一激光器11生成激光,将所生成的激光射出到第一扫描器21。第一扫描器21接受从第一激光器11射出的激光后使激光对粉末床进行扫描。
同样地,第二激光器12生成激光,将所生成的激光射出到第二扫描器22。第二扫描器22接受从第二激光器12射出的激光后使激光对粉末床进行扫描。
控制装置30对第一***的第一激光器11和第一扫描器21以及第二***的第二激光器12和第二扫描器22进行控制。在本实施方式中,控制装置30对第一***的第一扫描器21和第二***的第二扫描器22进行同步控制,使得第一***的激光和第二***的激光照射粉末床(加工对象)的同一部位且沿同一路径进行扫描。
<扫描器装置>
图2是示出第一扫描器21和第二扫描器22的概要图。下面说明第一扫描器21,但是第二扫描器22也是同样的。
第一扫描器21是检流计扫描器,其具备:使从第一激光器11射出的激光L反射的两个镜25、26;对镜25、26分别进行旋转驱动的伺服电动机25a、26a;以及对被镜25、26反射后的激光L进行聚光的聚光透镜27。
镜25、26例如构成为能够分别绕相互正交的两个旋转轴进行旋转。伺服电动机25a、26a基于来自控制装置30的驱动数据对镜25、26进行旋转驱动,来使镜25、26绕旋转轴分别独立地旋转。
第一扫描器21基于来自控制装置30的驱动数据来适当控制伺服电动机25a、26a的旋转驱动,来改变镜25、26各自的旋转角度,由此使射出的激光L沿X、Y方向进行扫描。
另外,第一扫描器21基于来自控制装置30的驱动数据来控制例如透镜27的位置、即透镜用伺服电动机(省略图示),由此使射出的激光L的焦点在Z方向上变化。
<控制装置>
图3是示出本实施方式所涉及的激光加工装置的控制装置的概要图。图3所示的控制装置30具备对两个***的第一扫描器21和第二扫描器22进行控制的扫描器控制部100以及对两个***的第一激光器11和第二激光器12进行控制的激光器控制部200。
扫描器控制部100由对第一***的第一扫描器21进行控制的第一***以及对第二***的第二扫描器22进行控制的第二***构成。扫描器控制部100的第一***具备加工程序分析部110、插值部120、焦点坐标更新部130、第一运动学变换部141、第一缓冲器151、第一坐标更新部161以及第一伺服控制部171。
另一方面,扫描器控制部100的第二***具备第二运动学变换部142、第二缓冲器152、第二坐标更新部162以及第二伺服控制部172。即,扫描器控制部100的第二***不具备加工程序分析部、插值部以及焦点坐标更新部。
加工程序分析部110对加工程序进行分析,来生成表示激光的焦点(或中心)的移动量的移动指令数据。
插值部120基于移动指令数据来生成插值数据,该插值数据表示针对每个规定周期进行了插值的激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的移动量。
焦点坐标更新部130基于插值数据、即在每个规定周期中的移动量来更新激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的坐标(XYZ坐标、机械坐标)。
第一运动学变换部141基于激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的坐标(XYZ坐标、机械坐标)以及作为控制对象的第一扫描器21的位置信息进行运动学变换,来生成第一扫描器21中的镜25、26的角度(即伺服电动机25a、26a的旋转位置)和聚光透镜27的位置(即聚光透镜用伺服电动机的旋转位置)。第一扫描器21的位置信息例如是表示第一扫描器21的设置位置的信息。在例如被用于粉末床熔融方式的增材制造的激光加工装置中,第一扫描器21被设置为固定,因此位置信息是固定的信息。
同样地,第二运动学变换部142基于第一***的激光的焦点(或中心)在每个规定周期中的坐标(XYZ坐标、机械坐标)以及作为控制对象的第二扫描器22的位置信息进行运动学变换,来生成第二扫描器22中的镜25、26的角度(即伺服电动机25a、26a的旋转位置)和聚光透镜27的位置(即聚光透镜用伺服电动机的旋转位置)。第二扫描器22的位置信息例如是表示第二扫描器22的设置位置的信息。在例如被用于粉末床熔融方式的增材制造的激光加工装置中,第二扫描器22被设置为固定,因此位置信息是固定的信息。
第一缓冲器151暂时保存由第一运动学变换部141进行变换得到的第一扫描器21中的镜25、26的角度(即伺服电动机25a、26a的旋转位置)和聚光透镜的位置(即聚光透镜用伺服电动机的旋转位置)。
同样地,第二缓冲器152暂时保存由第二运动学变换部142进行变换得到的第二扫描器22中的镜25、26的角度(即伺服电动机25a、26a的旋转位置)和聚光透镜的位置(即聚光透镜用伺服电动机的旋转位置)。
作为第一缓冲器151及第二缓冲器152,例如能够列举FIFO缓冲器。第一缓冲器151及第二缓冲器152作为定时调整部发挥功能,该定时调整部对作为控制对象的第一扫描器21及第二扫描器22各自的控制定时进行调整,使得从两个***的扫描器21、22射出的激光照射粉末床(加工对象)的同一部位且沿同一路径进行扫描。
第一坐标更新部161对由第一运动学变换部141进行变换得到的、暂时保存在第一缓冲器151中的第一扫描器21的镜25、26的角度(即伺服电动机25a、26a的旋转位置)和聚光透镜27的位置(即透镜用伺服电动机的旋转位置)进行更新。
同样地,第二坐标更新部162对由第二运动学变换部142进行变换得到的、暂时保存在第二缓冲器152中的第二扫描器22的镜25、26的角度(即伺服电动机25a、26a的旋转位置)和聚光透镜27的位置(即透镜用伺服电动机的旋转位置)进行更新。
第一伺服控制部171基于更新后的第一扫描器21的镜25、26的角度(即伺服电动机25a、26a的旋转位置)和聚光透镜27的位置(即透镜用伺服电动机的旋转位置)进行伺服控制,来对第一扫描器21的伺服电动机25a、26a和透镜用伺服电动机进行旋转驱动。由此,第一伺服控制部171对作为控制对象的第一扫描器21的镜25、26的角度和聚光透镜27的位置进行控制。
同样地,第二伺服控制部172基于更新后的第二扫描器22的镜25、26的角度(即伺服电动机25a、26a的旋转位置)和聚光透镜27的位置(即透镜用伺服电动机的旋转位置)进行伺服控制,来对第二扫描器22的伺服电动机25a、26a和透镜用伺服电动机进行旋转驱动。由此,第二伺服控制部172对作为控制对象的第二扫描器22的镜25、26的角度和聚光透镜27的位置进行控制。
通过这种结构,扫描器控制部100对第一扫描器21和第二扫描器22各自的镜25、26的角度(即伺服电动机25a、26a的旋转位置)和聚光透镜27的位置(即透镜用伺服电动机的旋转位置)进行控制,使得从第一***的第一扫描器21射出的激光的焦点和从第二***的第二扫描器22射出的激光的焦点位于粉末床的同一部位、且这些激光的焦点沿同一路径进行扫描。由此,扫描器控制部100进行两个***的扫描器21、22的同步控制,使得两个***的激光照射粉末床的同一部位且沿同一路径进行扫描。
此时,扫描器控制部100也可以对第一扫描器21中的聚光透镜27的位置进行控制,使得从第一***的第一扫描器21射出的激光的焦点f1偏离于粉末床。由此,如图5A所示,扫描器控制部100能够使从第一***的第一扫描器21射出的激光(焦点f1)的在粉末床上的照射区域R1比从第二***的第二扫描器22射出的激光(焦点f2)的在粉末床上的照射区域R2大。在该情况下,扫描器控制部100也能够进行两个***的扫描器21、22的同步控制,使得两个***的激光照射粉末床的大致同一部位且沿同一路径(箭头上)进行扫描。
激光器控制部200由对第一***的第一激光器11进行控制的第一***以及对第二***的第二激光器12进行控制的第二***构成。激光器控制部200的第一***具备加工程序分析部210、第一加工条件读取部221、第一缓冲器231以及第一激光器控制部241。
另一方面,激光器控制部200的第二***具备第二加工条件读取部222、第二缓冲器232以及第二激光器控制部242。即,激光器控制部200的第二***不具备加工程序分析部。
另外,激光器控制部200具备存储部250。
加工程序分析部210对加工程序进行分析,来生成用于设定第一激光器11的加工条件的加工条件指令Exx。
存储部250存储将第一激光器11的多个加工条件与多个加工条件指令分别进行关联所得到的加工条件表。各加工条件例如包括加工速度、激光输出、激光频率、激光占空比(duty)、辅助气体等。
存储部250例如是EEPROM等可重写的存储器。
第一加工条件读取部221参照存储部250中存储的加工条件表,来读取与由加工程序分析部210进行分析所得到的第一激光器11的加工条件指令Exx对应的第一加工条件251,经由第一缓冲器231将读取出的第一加工条件251设定给作为控制对象的第一激光器11。
同样地,第二加工条件读取部222参照存储部250中存储的加工条件表,基于由加工程序分析部210进行分析所得到的第一激光器11的加工条件指令Exx来读取第二激光器12的加工条件,经由第二缓冲器232将读取出的加工条件设定给作为控制对象的第二激光器12。第二加工条件读取部222既可以读取与加工条件指令Exx对应的第一加工条件251,也可以读取不同于与加工条件指令Exx对应的第一加工条件251的第二加工条件252。
第一缓冲器231暂时保存由第一加工条件读取部221读取出的第一加工条件251。
同样地,第二缓冲器232暂时保存由第一加工条件读取部221读取出的第一加工条件251或第二加工条件252。
作为第一缓冲器231及第二缓冲器232,例如能够列举FIFO缓冲器。第一缓冲器231及第二缓冲器232作为对两个***的激光器11、12的激光输出各自的控制定时进行调整的定时调整部发挥功能。
第一激光器控制部241基于第一加工条件251来进行第一激光器11的激光输出控制。
同样地,第二激光器控制部242基于第一加工条件251或第二加工条件252来进行第二激光器12的激光输出控制。
控制装置30(除存储部250以外)例如由DSP(Digital Signal Processor:数字信号处理器)、FPGA(Field-Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)等运算处理器构成。例如通过执行存储部中保存的规定的软件(程序)来实现控制装置30(除存储部250以外)的各种功能。控制装置30(除存储部250以外)的各种功能既可以通过硬件与软件的协作来实现,也可以仅通过硬件(电子电路)来实现。
另外,如上述的专利文献1和2所记载的那样,为了控制两个***的扫描器,可以考虑准备两个加工程序,分别单独地分析并执行两个加工程序。在该情况下,为了对两个***的扫描器进行同步控制以使得两个***的激光照射粉末床的同一部位且沿同一路径进行扫描,预计需要复杂的控制。
关于这一点,根据本实施方式的激光加工装置的控制装置30,为了控制两个***的扫描器21、22,只需准备、分析、执行一个加工程序,就能够容易地对两个***的扫描器21、22进行同步控制以使得两个***的激光照射粉末床的同一部位且沿同一路径进行扫描。
另外,如上述的专利文献1和2所记载的那样,为了控制两个***的激光器,可以考虑准备两个加工程序,分别单独地分析并执行两个加工程序。在该情况下,为了对两个***的激光器进行同步控制以使得两个***的激光照射粉末床的同一部位且沿同一路径进行扫描,预计需要复杂的控制。
关于这一点,根据本实施方式的激光加工装置的控制装置30,为了控制两个***的激光器11、12,只需准备、分析、执行一个加工程序,就能够容易地对两个***的激光器11、12进行同步控制以使得两个***的激光照射粉末床的同一部位且沿同一路径进行扫描。
另外,根据本实施方式的激光加工装置的控制装置30,即使通过一个加工程序来进行两个***的扫描器21、22和两个***的激光器11、12的同步控制,也能够针对两个***的激光器11、12设定不同的激光加工条件。
(变形例)
在图3的例子中,扫描器控制部100通过第一***的焦点坐标更新部130来生成激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的坐标(XYZ坐标、机械坐标)(表示激光的焦点或中心的移动量的信息),基于由该第一***的焦点坐标更新部130生成的激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的坐标(XYZ坐标、机械坐标)来控制两个***的扫描器21、22,由此进行两个***的扫描器21、22的同步控制。但是,本发明不限定于此。
例如,也可以如图4所示那样,扫描器控制部100基于由第一***的插值部120生成的激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的移动量(插值数据)(表示激光的焦点或中心的移动量的信息)来控制两个***的扫描器21、22,由此进行两个***的扫描器21、22的同步控制。
在该情况下,扫描器控制部100的第一***和第二***只要分别具备基于插值数据、即在每个规定周期中的移动量来更新激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的坐标(XYZ坐标、机械坐标)的第一焦点坐标更新部131和第二焦点坐标更新部132即可。
在该情况下,扫描器控制部100的第一***基于激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的移动量(插值数据)以及作为控制对象的第一扫描器21的位置信息来进行运动学变换,对作为控制对象的第一扫描器21进行控制。另外,扫描器控制部100的第二***基于激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的移动量(插值数据)以及作为控制对象的第二扫描器22的位置信息来进行运动学变换,对作为控制对象的第二扫描器22进行控制。
(变形例)
在图3和图4的例子中,示出了控制装置30的两个***由一个数值控制装置和伺服控制装置构成的例子,但是控制装置30的两个***也可以由不同的数值控制装置和伺服控制装置构成。在该情况下,第二***从第一***获取的激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的坐标(XYZ坐标、机械坐标)或者激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的移动量(插值数据)相比于第一***的激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的坐标(XYZ坐标、机械坐标)或者激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的移动量(插值数据)而言延迟。在该情况下,第一缓冲器151和第二缓冲器152对控制定时的调整有效地发挥功能。
在图3和图4的例子中,第一缓冲器151及第二缓冲器152分别配置于第一运动学变换部141与第一坐标更新部161之间以及第二运动学变换部142与第二坐标更新部162之间,但是第一缓冲器151及第二缓冲器152的配置位置不限定于此。例如,第一缓冲器151及第二缓冲器152也可以分别配置于第一坐标更新部131与第一运动学变换部141之间以及第二焦点坐标更新部132与第二运动学变换部142之间,还可以分别配置于第一焦点坐标更新部131及第二焦点坐标更新部132的前级。
当像这样第一缓冲器151及第二缓冲器152配置于第一坐标更新部161及第二坐标更新部162的前级时,第一坐标更新部161及第二坐标更新部162生成在调整定时之后的第一扫描器21的镜25、26的角度即伺服电动机25a、26a的旋转位置、以及透镜27的位置即透镜用伺服电动机的旋转位置。在该情况下,由第一坐标更新部161及第二坐标更新部162生成的位置指令值与实际被控制的第一扫描器21的镜25、26的角度即伺服电动机25a、26a的旋转位置以及透镜27的位置即透镜用伺服电动机的旋转位置一致。
另外,第一缓冲器151及第二缓冲器152也可以分别配置于第一坐标更新部161与第一伺服控制部171以及第二坐标更新部162与第二伺服控制部172之间。当像这样第一缓冲器151及第二缓冲器152配置于第一坐标更新部161及第二坐标更新部162的后级时,实际被控制的第一扫描器21的镜25、26的角度即伺服电动机25a、26a的旋转位置、以及透镜27的位置即透镜用伺服电动机的旋转位置相对于由第一坐标更新部161及第二坐标更新部162生成的位置指令值而言延迟。
另外,只要在在前的***侧具备第一缓冲器151和第二缓冲器152中的至少一个缓冲器即可。在该情况下也是,只要在在前的***侧具备激光器控制部200的第一缓冲器231和第二缓冲器232中的至少一个缓冲器即可。
另外,在控制装置30的两个***由一个数值控制装置和伺服控制装置构成且由第二***从第一***获取的激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的坐标(XYZ坐标、机械坐标)或者激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的移动量(插值数据)相比于第一***的激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的坐标(XYZ坐标、机械坐标)或者激光的焦点(或中心)的在每个规定周期中的移动量(插值数据)而言延迟程度小的情况下,也可以不具备第一缓冲器151和第二缓冲器152。在该情况下,也可以不具备激光器控制部200的第一缓冲器231和第二缓冲器232。
(第二实施方式)
在上述的第一实施方式中,控制装置30进行两个***的扫描器21、22的同步控制,使得两个***的激光照射粉末床(加工对象)的同一部位且沿同一路径进行扫描。
在第二实施方式中,控制装置30以如下方式进行两个***的扫描器21、22的追随控制:使从两个***的扫描器21、22射出的激光的焦点(或中心)不同,使从第一***的扫描器21射出的激光比从第二***的扫描器22射出的激光先照射粉末床(加工对象),使从第二***的扫描器22射出的激光的焦点(或中心)对从第一***的扫描器21射出的激光的焦点(或中心)沿同一路径进行追随。
第二实施方式所涉及的激光加工装置的结构与图1所示的第一实施方式的激光加工装置1的结构相同。另外,第二实施方式所涉及的激光加工装置的控制装置的结构与图3或图4所示的第一实施方式的激光加工装置的控制装置30的结构相同。此外,在第二实施方式所涉及的激光加工装置的控制装置中,扫描器控制部100和激光器控制部200的功能及动作不同于第一实施方式的激光加工装置的控制装置30的扫描器控制部100和激光器控制部200的功能及动作。
扫描器控制部100的第二缓冲器152具有暂时保存使动作延迟的第二扫描器22的控制指令并使该控制指令延迟的功能。另外,激光器控制部200的第二缓冲器232具有暂时保存使激光输出延迟的第二激光器12的控制指令并使该控制指令延迟的功能。
由此,扫描器控制部100进行以下的追随控制:使第二扫描器22的动作相对于第一扫描器21的动作而言延迟,即、使第一扫描器21的动作相对于第二扫描器22的动作而言先进行。此时,激光器控制部200进行以下的追随控制:使与第二扫描器22对应的第二激光器12的激光输出相对于与第一扫描器21对应的第一激光器11的激光输出而言延迟,即、使第一激光器11的激光输出相对于第二激光器12的激光输出而言先进行。
更具体地说,如图5B所示,扫描器控制部100对第一扫描器21和第二扫描器22各自的镜25、26的角度(即伺服电动机25a、26a的旋转位置)和聚光透镜27的位置(即透镜用伺服电动机的旋转位置)进行控制,使得从第一***的第一扫描器21射出的激光比从第二***的第二扫描器22射出的激光先照射粉末床、且使从第二***的第二扫描器22射出的激光的焦点(或中心)f2对从第一***的第一扫描器21射出的激光的焦点(或中心)f1沿同一路径(箭头上)进行追随。由此,扫描器控制部100进行两个***的扫描器21、22的追随控制。
另外,扫描器控制部100对第一扫描器21中的聚光透镜27的位置进行控制,使得从第一***的第一扫描器21射出的激光的焦点f1偏离于粉末床。由此,扫描器控制部100能够使从第一***的第一扫描器21射出的激光的在粉末床上的照射区域(光束直径)R1比从第二***的第二扫描器22射出的激光的在粉末床上的照射区域(光束直径)R2大。
此时,激光器控制部200也可以使第一***的第一激光器11的加工条件与第二***的第二激光器12的加工条件不同。
具体地说,扫描器控制部100将第一激光器11的加工条件设定成:使与照射区域(光束直径)大的第一扫描器21对应的第一激光器11的激光输出变得比第二激光器12的激光输出小。
如以上所说明的那样,根据第二实施方式的控制装置30,在激光加工装置1的同步控制中,能够进行以下的追随控制:使从两个***的扫描器21、22射出的激光的焦点(或中心)不同,使从第一***的扫描器21射出的激光比从第二***的扫描器22射出的激光先照射粉末床,使从第二***的扫描器22射出的激光的焦点(或中心)对从第一***的扫描器21射出的激光的焦点(或中心)沿同一路径进行追随。
另外,根据第二实施方式的激光加工装置的控制装置30,使从在前的第一***的第一扫描器21射出的激光的在粉末床上的照射区域(光束直径)大,由此,利用来自第一扫描器21的激光进行的预热的时间长,利用来自追随的第二扫描器22的激光进行熔解的时间变短(参照图5B)。并且,在利用来自追随的第二扫描器22的激光进行熔解之后,来自第一扫描器21的激光的照射快速结束,熔解部位快速冷却(散热)、快速固化(参照图5B)。
此外,在图5B的例子中,来自第二扫描器22的激光与来自第一扫描器21的激光重合,但是来自第二扫描器22的激光也可以与来自第一扫描器21的激光分离。
以上,说明了本发明的实施方式,但是本发明不限定于上述的实施方式,能够进行各种变更和变形。例如,在上述的实施方式中,例示了检流计扫描器来作为第一扫描器21和第二扫描器22,但是第一扫描器和第二扫描器不限定于此,也可以是穿孔扫描器(trepanning scanners)等各种扫描器。
另外,在上述的实施方式中,例示了具备两个激光器11、12和两个扫描器21、22的激光加工装置1,但是本发明不限定于此。上述的实施方式的特征能够应用于具备多个激光器以及使从多个激光器射出的激光分别进行扫描的多个扫描器的激光加工装置。在该情况下,只要如下那样构成即可:在上述的实施方式的激光加工装置的控制装置中,扫描器控制部还具备多个与包括第二运动学变换部、第二缓冲器、第二坐标变换部以及第二伺服控制部(参照图3)(在图4中还包括第二焦点坐标更新部)的第二***同样的***,激光器控制部还具备多个与包括第二加工条件读取部222、第二缓冲器以及第二激光器控制部的第二***同样的***。
另外,在上述的实施方式中,例示了进行粉末床熔融方式的增材制造的激光加工装置1,但是本发明不限定于此。例如,上述的实施方式的特征能够应用于具备多个激光器以及使从多个激光器射出的激光分别进行扫描的多个扫描器的、进行各种激光加工的装置。
Claims (4)
1.一种激光加工装置的控制装置,所述激光加工装置具备多个激光器以及使从所述多个激光器射出的激光分别进行扫描的多个扫描器,所述控制装置具备:
扫描器控制部,其对所述多个扫描器进行同步控制;以及
激光器控制部,其对所述多个激光器进行同步控制,
其中,所述扫描器控制部进行使所述多个扫描器中的至少一个扫描器的动作相对于所述多个扫描器中的其它扫描器的动作而言先进行或延迟的追随控制,
所述激光器控制部进行使所述多个激光器中的与所述至少一个扫描器对应的至少一个激光器的激光输出相对于所述多个激光器中的与所述其它扫描器对应的其它激光器的激光输出而言先进行或延迟的追随控制,
所述扫描器控制部具备缓冲器,所述缓冲器暂时保存所述多个扫描器中的、使动作延迟的扫描器的控制指令,
所述激光器控制部具备缓冲器,所述缓冲器暂时保存所述多个激光器中的、使激光输出延迟的激光器的控制指令。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置的控制装置,其特征在于,
所述扫描器控制部以如下方式控制所述多个扫描器:
使从所述至少一个扫描器射出的激光比从所述其它扫描器射出的激光先照射加工对象,
使从所述其它扫描器射出的激光的焦点或中心对从所述至少一个扫描器射出的激光的焦点或中心沿同一路径进行追随。
3.根据权利要求2所述的激光加工装置的控制装置,其特征在于,
所述扫描器控制部以如下方式控制所述多个扫描器:使从所述至少一个扫描器射出的激光的在加工对象上的光束直径大于从所述其它扫描器射出的激光的在加工对象上的光束直径。
4.一种激光加工装置,具备:
多个激光器;
多个扫描器,所述多个扫描器使从所述多个激光器射出的激光分别进行扫描;以及
根据权利要求1~3中的任一项所述的激光加工装置的控制装置,其对所述多个扫描器进行控制。
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