DE102019211417A1

DE102019211417A1 - Steuerungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung, und Laserbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019211417A1
Application number: DE102019211417.2A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Mochida
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2039-08-01
Also published as: US20200038999A1; CN110788482A; JP2020019056A; JP6781209B2; CN110788482B; DE102019211417B4

Abstract

Eine Steuerungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, welche eine Vielzahl von Scannern leicht synchron steuern kann. Eine Steuerungsvorrichtung (30) für eine Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst: eine Vielzahl von Lasern (11, 12) und eine Vielzahl von Scannern (21, 22), welche jeweils von der Vielzahl von Lasern (11, 12) ausgegebene Laserstrahlen scannen, und eine Scanner-Steuerungseinheit (100), welche die Vielzahl von Scannern (21, 92) steuert, wobei die Scanner-Steuerungseinheit (100) die Vielzahl von Scannern (21, 22) synchron steuert, indem Informationen, die einen Bewegungsbetrag eines Fokuspunktes oder einer Mitte eines Laserstrahls angeben, basierend auf einem Bearbeitungsprogramm erzeugt werden, und die Vielzahl von Scannern basierend auf den Informationen, die den Bewegungsbetrag des Fokuspunktes oder der Mitte des Lasers angeben, gesteuert wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die eine Vielzahl von Lasern umfasst, und eine Vielzahl von Scannern, die jeweils die von der Vielzahl von Lasern emittierten Laserstrahlen scannen; und eine Laserbearbeitungsvorrichtung.
Verwandte Technik
Unter den Laserbearbeitungsvorrichtungen gibt es Vorrichtungen, die eine Laserbearbeitung ausführen, indem ein Laserstrahl unter Verwendung eines Scanners gescannt wird. Solch eine Laserbearbeitungsvorrichtung wird beispielsweise bei der additiven Fertigung (Additive Manufacturing: AM) eines Pulverbett-Schmelzverfahrens (Part Bed Fusion: PBF) eingesetzt. Die Formgebung in dem Pulverbett ist ein Formen, welches ein Pulvermaterial aufschichtet, um ein Pulverbett zu bilden, und das Pulvermaterial des Pulverbetts unter Verwendung eines Laserstrahls schmilzt, und es ermöglicht, zu verfestigen und zu verschmelzen. Die additive Fertigung führt ein Formen einer Schichtform aus, indem solch ein Formen mehrere Male wiederholt wird. Die Patentdokumente 1 und 2 offenbaren Laserbearbeitungsvorrichtungen, welche die additive Fertigung solch eines Pulverbett-Schmelzverfahrens ausführen.
Die in Patentdokument 1 offenbarte Laserbearbeitungsvorrichtung verwendet eine Vielzahl von Galvanoscannern, um getrennte Bereiche durch die jeweiligen Galvanoscanner zu bearbeiten. Dadurch ist es möglich, die Bearbeitungszeit zu verkürzen. Die in Patentdokument 2 offenbarte Laserbearbeitungsvorrichtung verwendet eine Vielzahl von Galvanoscannern und synchronisiert die Vielzahl von Galvanoscannern, um einen Bearbeitungsvorgang auszuführen. Beispielsweise heizt sie vor, indem der Bestrahlungsbereich von einem Laserstrahl vergrößert wird, und bearbeitet durch Verringern des Bestrahlungsbereichs von anderen Laserstrahlen. Dadurch ist es möglich, die Formgebungseffizienz zu erhöhen.

Patentdokument 1: japanisches Patent Nr. 6234596
Patentdokument 2: japanisches Patent Nr. 5826430

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um Scanner einer Vielzahl von Systemen wie in den in den Patentdokumenten 1 und 2 offenbarten Laserbearbeitungsvorrichtungen zu steuern, ist überlegt worden, eine Vielzahl von Bearbeitungsprogrammen vorzubereiten und dann die Vielzahl von Bearbeitungsprogrammen einzeln zu analysieren und auszuführen. In diesem Fall wird angenommen, dass komplexe Steuerungen notwendig sind, um Scanner einer Vielzahl von Systemen synchron so zu steuern, dass die Laserstrahlen der Vielzahl von Systemen denselben Ort des Pulverbetts bestrahlen und dieselbe Bahn scannen.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitzustellen und eine Steuerungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung, welche eine Vielzahl von Scannern leicht synchron steuern kann.

(1) Eine Steuerungsvorrichtung (beispielsweise die später beschriebene Steuerungsvorrichtung 30 für eine Laserbearbeitungsvorrichtung) für eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung eine Vielzahl von Lasern (zum Beispiel den später beschriebenen ersten Laser 11 und zweiten Laser 12) und eine Vielzahl von Scannern (zum Beispiel den später beschriebenen ersten Scanner 21 und zweiten Scanner 22) umfasst, die jeweils Laserstrahlen, die von der Vielzahl von Lasern emittiert werden, scannen, wobei die Steuerungsvorrichtung umfasst: eine Scanner-Steuerungseinheit (zum Beispiel die später beschriebene Scanner-Steuerungseinheit 100), welche die Vielzahl von Scannern steuert, wobei die Scanner-Steuerungseinheit die Vielzahl von Scannern synchron steuert, indem Informationen erzeugt werden, die einen Bewegungsbetrag eines Fokuspunktes oder einer Mitte eines Laserstrahls basierend auf einem Bearbeitungsprogramm angeben, und die Vielzahl von Scannern basierend auf den Informationen, die den Bewegungsbetrag des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls angeben, gesteuert werden
(2) in der in (1) beschriebenen Steuerungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung können die Informationen, die den Bewegungsbetrag des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls angeben, ein Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls sein.
(3) in der in (1) beschriebenen Steuerungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung können die Informationen, die den Bewegungsbetrag des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls angeben, eine Koordinate für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls sein.
(4) In der in (2) beschriebenen Steuerungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung kann die Scanner-Steuerungseinheit (100) eine Vielzahl von Systemen umfassen, welche jeweils die Vielzahl von Scannern steuern, wobei ein System von der Vielzahl von Systemen der Scanner-Steuerungseinheit aufweisen kann: eine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit (zum Beispiel die später beschriebene Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 110), welche ein Bearbeitungsprogramm analysiert und Bewegungsbefehlsdaten erzeugt, die einen Bewegungsbetrag des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls angeben; und eine Interpolationseinheit (beispielsweise die später beschriebene Interpolationseinheit 120), welche Interpolationsdaten erzeugt, die basierend auf den Bewegungsbefehlsdaten einen Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte eines Laserstrahls für jeden vorbestimmten Zeitraum interpoliert angeben, wobei das eine System einen Scanner, welcher ein Steuerungsziel ist, basierend auf dem Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls, und der Positionsinformation des Scanners, welcher das Steuerungsziel ist, steuern kann und ein anderes System von einer Vielzahl von Systemen der Scanner-Steuerungseinheit einen Scanner, welcher ein Steuerungsziel ist, basierend auf einem Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls, und der Positionsinformation des Scanners, welcher das Steuerungsziel ist, steuern kann.
(5) In der in (3) beschriebenen Steuerungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung kann die Scanner-Steuerungseinheit eine Vielzahl von Systemen umfassen, die jeweils die Vielzahl von Scannern steuern, wobei ein System von der Vielzahl von Systemen der Scanner-Steuerungseinheit umfassen kann: eine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit (zum Beispiel die später beschriebene Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 110), welche ein Bearbeitungsprogramm analysiert und Bewegungsbefehlsdaten erzeugt, die einen Bewegungsbetrag des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls angeben; eine Interpolationseinheit (beispielsweise die später beschriebene Interpolationseinheit 120), welche Interpolationsdaten erzeugt, die basierend auf den Bewegungsbefehlsdaten einen Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte eines Laserstrahls für jeden vorbestimmten Zeitraum interpoliert angeben; und eine Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit (beispielsweise die später beschriebene Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit 130), welche Koordinaten für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls basierend auf den Interpolationsdaten aktualisiert, wobei das eine System einen Scanner, welcher ein Steuerungsziel ist, basierend auf Koordinaten für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls, und der Positionsinformation des Scanners, welcher das Steuerungsziel ist, steuern kann und wobei ein anderes System von der Vielzahl von Systemen der Scanner-Steuerungseinheit einen Scanner, welche ein Steuerungsziel ist, basierend auf Koordinaten für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls, und der Positionsinformation des Scanners, welcher das Steuerungsziel ist, steuern kann.
(6) In der in einer beliebigen von (1) bis (5) beschriebenen Steuerungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung kann die Scanner-Steuerungseinheit die Vielzahl von Scannern synchron steuert, so dass Laserstrahlen, die von der Vielzahl von Scannern ausgegeben werden, denselben Ort auf dem Bearbeitungsziel bestrahlen und dieselbe Bahn scannen.
(7) In der in (4) oder (5) beschriebenen Steuerungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung kann mindestens eines von einer Vielzahl von Systemen der Scanner-Steuerungseinheit (100) ferner umfassen: Zeitanpassungseinheiten, welche eine Steuerungszeit des Scanners, welcher das Steuerungsziel ist, so anpassen, dass ein von der Vielzahl von Scannern ausgegebener Laserstrahl denselben Ort auf dem Bearbeitungsziel bestrahlt und dieselbe Bahn scannt.
(8) Eine Laserbearbeitungsvorrichtung (zum Beispiel die später beschriebene Laserbearbeitungsvorrichtung 1) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Vielzahl von Lasern (beispielsweise der später beschriebene erste Laser 11 und zweite Laser 12); eine Vielzahl von Scannern (beispielsweise der später beschriebene erste Scanner 21 und zweite Scanner 22), welche jeweils die von der Vielzahl von Lasern ausgegebenen Laserstrahlen scannen; und die Steuerungsvorrichtung (beispielsweise die später beschriebene Steuerungsvorrichtung 30 für eine Laserbearbeitungsvorrichtung) für die Laserbearbeitungsvorrichtung wie in einem von (1) bis (7) beschrieben, welche die Vielzahl von Scannern steuert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Laserbearbeitungsvorrichtung und eine Steuerungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die eine Vielzahl von Scannern leicht synchron steuern können.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
2 ist eine schematische Darstellung, die einen Scanner der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
3 ist eine schematische Darstellung, die eine Steuerungsvorrichtung für die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
4 ist eine schematische Darstellung, die die Steuerungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß eines abgewandelten Beispiels der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
5A ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Beziehung einer Vielzahl von Laserstrahlen gemäß der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß eines abgewandelten Beispiels der ersten Ausführungsform darstellt; und
5B ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Beziehung einer Vielzahl von Laserstrahlen gemäß einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird ein Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert werden. Es ist zu beachten, dass dieselben Bezugszeichen an identische oder zugeordnete Abschnitte in den jeweiligen Zeichnungen angehängt sein sollen.
(Erste Ausführungsform)
< Laserbearbeitungsvorrichtung>
1 ist eine schematische Darstellung, die eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die in 1 dargestellte Laserbearbeitungsvorrichtung wird beispielsweise in der additiven Fertigung in dem Pulverbett-Schmelzverfahren eingesetzt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 strahlt einen Laserstrahl auf das Pulverbett aus, um das Pulvermaterial des Pulverbettes zu schmelzen, und ermöglicht es dann, zu verfestigen und zu verschmelzen. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 führt eine Formgebung der Schichtform aus, indem solch ein Formgeben mehrmals wiederholt wird. Es ist anzumerken, dass 1 die Konfiguration weglässt, welche Pulvermaterial aufschichtet, um das Pulverbett zu bilden.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 umfasst einen ersten Laser 11 und einen ersten Scanner 21 eines ersten Systems, und einen zweiten Laser 12 und einen zweiten Scanner 22 eines zweiten Systems.
Der Laser 11 erzeugt einen Laserstrahl und strahlt den erzeugten Laserstrahl auf einen ersten Scanner 21 aus. Der erste Scanner 21 empfängt den von dem ersten Laser 11 ausgegebenen Laserstrahl und scannt den Laserstrahl auf das Pulverbett.
Gleichermaßen erzeugt der zweite Laser 12 einen Laserstrahl und gibt den erzeugten Laserstrahl auf den zweiten Scanner 22 aus. Der zweite Scanner 22 empfängt den von dem zweiten Laser 12 ausgegebenen Laserstrahl und scannt den Laserstrahl auf das Pulverbett.
Die Steuerungsvorrichtung 30 steuert den ersten Laser 11 und den ersten Scanner 21 des ersten Systems, und den zweiten Laser 12 und den zweiten Scanner 22 des zweiten Systems. In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuerungsvorrichtung 30 den ersten Scanner 21 des ersten Systems und den zweiten Scanner 22 des zweiten Systems synchron, so dass der Laserstrahl des ersten Systems und der Laserstrahl des zweiten Systems denselben Ort auf dem Pulverbett (Bearbeitungsziel) bestrahlen, und dieselbe Bahn scannen.
<Scannervorrichtung>
2 ist eine schematische Zeichnung, die den ersten Scanner 21 und den zweiten Scanner 22 darstellt. Obwohl nachfolgend der erste Scanner 21 erklärt werden wird, trifft selbiges ebenfalls auf den zweiten Scanner 22 zu. Der erste Scanner 21 ist ein Galvanoscanner, der die zwei Spiegel 25, 26 umfasst, welche den von dem ersten Laser 11 ausgegebenen Laserstrahl L reflektieren; und Servomotoren 25a, 26a, welche die Spiegel 25, 26 jeweils rotierend antreiben; und eine Sammellinse 27, welche den von den Spiegeln 25, 26 reflektierten Laserstrahl L bündelt.
Die Spiegel 25, 26 sind konfiguriert, um zwei Rotationsachsen drehbar zu sein, die beispielsweise senkrecht zueinander sind. Der Servomotor 25a, 26a treiben basierend auf Antriebsdaten von der Steuerungsvorrichtung 30 rotierend an und verursachen, dass die Spiegel 25, 26 unabhängig um die Rotationsachsen rotieren.
Der erste Scanner 21 verursacht, dass der ausgegebene Laserstrahl L die X- und Y-Richtungen scannt, indem die Rotationswinkel von jedem der Spiegel 25, 26 durch entsprechendes Steuern des Rotationsantriebs der Servomotoren 25a, 26a basierend auf den Antriebsdaten von der Steuerungsvorrichtung 30 geändert werden. Zusätzlich ändert der erste Scanner 21 den Fokus des ausgegebenen Laserstrahls L zu der Z-Richtung, indem die Position der Linse 27, d.h. zum Beispiel des (nicht dargestellten) Linsen-Servomotors, basierend auf den Antriebsdaten von der Steuerungsvorrichtung 30 gesteuert wird.
<Steuerungsvorrichtung>
3 ist ein schematisches Diagramm, das die Steuerungsvorrichtung für die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die in 3 dargestellte Steuerungsvorrichtung 30 umfasst eine Scanner-Steuerungseinheit 100, welche den ersten Scanner 21 und den zweiten Scanner 22 der zwei Systeme steuert, und eine Laser-Steuerungseinheit 200, welche den ersten Laser 11 und den zweiten Laser 12 der zwei Systeme steuert.
Die Scanner-Steuerungseinheit 100 wird durch das erste System, das den ersten Scanner 21 des ersten Systems steuert und das zweite System, das den zweiten Scanner 22 des zweiten Systems steuert, gebildet. Das erste System der Scanner-Steuerungseinheit 100 umfasst eine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 110, eine Interpolationseinheit 120, eine Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit 130, eine erste Kinematik-Umwandlungseinheit 141, einen ersten Puffer 151, eine erste Koordinaten-Aktualisierungseinheit 161 und eine erste Servosteuerungseinheit 171.
Auf der anderen Seite umfasst das zweite System der Scanner-Steuerungseinheit 100 eine zweite Kinematik-Umwandlungseinheit 142, einen zweiten Puffer 152, eine zweite Koordinaten-Aktualisierungseinheit 162 und eine zweite Servosteuerungseinheit 172. Mit anderen Worten enthält das zweite System der Scanner-Steuerungseinheit 100 keine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit, Interpolationseinheit und Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit.
Die Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 110 analysiert das Bearbeitungsprogramm und erzeugt Bewegungsbefehldaten; welche den Bewegungsbetrag des Fokuspunkts (oder der Mitte) des Laserstrahls für jeden vorbestimmten Zeitraum interpoliert basierend auf den Bewegungsbefehldaten angeben.
Die Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit 130 aktualisiert die Koordinaten (XYZ-Koordinaten, Maschinenkoordinaten) für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokus (oder der Mitte) des Laserstrahls basierend auf den Interpolationsdaten, d.h. den Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum.
Die erste Kinematik-Umwandlungseinheit 141 führt eine Kinematik-Umwandlung basierend auf den Koordinaten (XYZ-Koordinaten, Maschinenkoordinaten) für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokus (oder der Mitte) des Laserstrahls und der Positionsinformation des ersten Scanners 21 aus, welcher das Steuerungsziel ist, und erzeugt die Winkel der Spiegel 25, 26 (d.h. die Rotationspositionen der Servomotoren 25a, 26a) und die Position der Sammellinse 27 (d.h. die Rotationsposition des Servomotors für die Sammellinse) des ersten Scanners 21. Die Positionsinformation des ersten Scanners 21 ist Information, die beispielsweise die Installationsposition des ersten Scanners 21 angibt. Beispielsweise ist die Positionsinformation bei der Laserbearbeitungsvorrichtung, die bei der additiven Fertigung des Pulverbett-Schmelzverfahrens eingesetzt wird, eine feststehende Information, da der erste Scanner 21 fest eingebaut ist.
Ebenso führt die zweite Kinematik-Umwandlungseinheit 142 eine Kinematik-Umwandlung basierend auf den Koordinaten (XYZ-Koordinaten, Maschinenkoordinaten) für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunkts (oder der Mitte) des Laserstrahls des ersten Systems und der Positionsinformation des zweiten Scanners 22 aus, welcher das Steuerungsziel ist, und erzeugt die Winkel der Spiegel 25, 26 (d.h. die Rotationspositionen der Servomotoren 25a, 26a) und die Position der Sammellinse 27 (d.h. die Drehposition des Servomotors für die Sammellinse) des zweiten Scanners 22. Die Positionsinformation des zweiten Scanners 22 ist Information, die die Installationsposition des zweiten Scanners 22 beispielsweise angibt. Beispielsweise ist die Positionsinformationen bei der Laserbearbeitungsvorrichtung, die bei der additiven Fertigung des Pulverbett-Schmelzverfahrens verwendet wird, eine feststehende Information, da der zweite Scanner 22 fest eingebaut ist.
Der erste Puffer 151 speichert zeitweilig die von der ersten Kinematik-Umwandlungseinheit 141 umgewandelten Winkel der Spiegel 25, 26 (d.h. die Rotationsposition des Servomotors 25a, 26a) und die Position der Sammellinse (d.h. die Rotationsposition des Servomotors für die Sammellinse) des ersten Scanners 21.
Ebenso speichert der zweite Puffer 152 zeitweilig die von der zweiten Kinematik-Umwandlungseinheit 142 umgewandelten Winkel der Spiegel 25, 26 (d.h. die Rotationsposition des Servomotors 25a, 26a) und die Position der Sammellinse (d.h. die Rotationsposition des Servomotors für die Sammellinse) des zweiten Scanners 22.
Als erster und zweiter Puffer 151, 152 kann beispielsweise ein FIFO-Puffer als Beispiel dienen. Der erste und der zweite Puffer 151, 152 fungieren als Zeitanpassungseinheiten, welche die Steuerzeit für jeden des ersten und zweiten Scanners 21, 22, welche Steuerungsziele sind, so anpassen, dass der von den zwei Systemen der Scanner 21, 22 ausgegebene Laserstrahl denselben Ort auf dem Pulverbett (Bearbeitungsziel) bestrahlt und dieselbe Bahn scannt.
Die erste Koordinaten-Aktualisierungseinheit 161 aktualisiert die Winkel der Spiegel 25, 26 (d.h. die Rotationspositionen der Servomotoren 25a, 26a) und die Position der Sammellinse 27 (d.h. die Rotationsposition des Servomotors für die Linse) des ersten Scanners 21, die von der ersten Kinematik-Umwandlungseinheit 141 umgewandelt wurden und zeitweilig in dem ersten Puffer 151 gespeichert wurden.
Auf ähnliche Weise aktualisiert die zweite Koordinaten-Aktualisierungseinheit 162 die Winkel der Spiegel 25, 26 (d.h. die Rotationspositionen der Servomotoren 25a, 26a) und die Position der Sammellinse 27 (Rotationsposition des Servomotors für die Linse) des zweiten Scanners 22, die von der zweiten Kinematik-Umwandlungseinheit 142 umgewandelt und in dem zweiten Speicher 152 zeitweilig gespeichert werden.
Die erste Servosteuerungseinheit 171 führt eine Servosteuerung basierend auf den Winkeln der Spiegel 25, 26 (d.h. den Drehpositionen der Servomotoren 25a, 26a) und der Position der Sammellinse 27 (d.h. der Drehposition des Servomotors für die Linse) des ersten Scanners 21, die aktualisiert wurden, aus und treibt die Servomotoren 25a, 26a des ersten Scanners 21 und den Servomotor für die Linse drehend an. Die erste Servosteuerungseinheit 171 steuert damit die Winkel der Spiegel 25, 26 und die Position der Sammellinse 27 des ersten Scanners 21, welcher das Steuerungsziel ist.
Auf ähnliche Weise führt die zweite Servosteuerungseinheit 172 eine Servosteuerung basierend auf den Winkeln der Spiegel 25, 26 (d.h., den Rotationspositionen der Servomotoren 25a, 26a) und der Position der Sammellinse 27 (das heißt der Rotationsposition des Servomotors für die Linse) des zweiten Scanners 22, die aktualisiert wurden, aus und treibt die Servomotoren 25a, 26a und den Servomotor für die Linse des zweiten Scanners 22 drehend an. Die zweite Servosteuerungseinheit 172 steuert dadurch die Winkel der Spiegel 25, 26 und die Position der Sammellinse 27 des zweiten Scanners 22, welcher das Steuerungsziel ist.
Gemäß solch einer Konfiguration steuert die Scanner-Steuerungseinheit 100 die Winkel der Spiegel 25, 26 (d.h., die Rotationspositionen der Servomotoren 25a, 26a) und die Position der Sammellinse 27 (d.h. die Rotationsposition des Servomotors für die Linse) von jedem von dem ersten Scanner 21 und dem zweiten Scanner 22, so dass der von dem ersten Scanner 21 des ersten Systems ausgegebene Fokuspunkt des Laserstrahls und der Fokuspunkt des von dem zweiten Scanner 22 des zweiten Systems ausgegebenen Laserstrahls an demselben Ort des Teilbetts angeordnet sind und die Fokuspunkte dieser Laserstrahlen dieselbe Bahn scannen. Dadurch führt die Scanner-Steuerungseinheit 100 eine synchrone Steuerung der Scanner 21, 22 der zwei Systeme aus, so dass die Laserstrahlen der zwei Systeme dieselben Orte auf dem Pulverbett bestrahlen und dieselbe Bahn scannen.
Zum jetzigen Zeitpunkt kann die Scanner-Steuerungseinheit 100 die Position der Sammellinse 27 des ersten Scanners 21 so steuern, dass der Fokuspunkt F1 des von dem ersten Scanner 21 des ersten Systems ausgegebenen Laserstrahls von dem Pulverbett verschoben wird. Wie in 5A dargestellt, kann die Scanner-Steuerungseinheit 100 dadurch den Bestrahlungsbereich R1 des Pulverbetts des von dem ersten Scanner 21 des ersten Systems ausgegebenen Laserstrahls (Fokuspunkt F1) größer als den Bestrahlungsbereich R2 des Pulverbetts des von dem zweiten Scanner 22 des zweiten Systems ausgegebenen Laserstrahls (Fokuspunkt F2) machen. Ebenfalls kann die Scanner-Steuerungseinheit 100 in diesem Fall eine synchrone Steuerung der Scanner 21, 22 von zwei Systemen ausführen, so dass die Laserstrahlen der zwei Systeme im Wesentlichen denselben Ort auf dem Pulverbett bestrahlen und dieselbe Bahn (auf den Pfeilen) scannen.
Die Laser-Steuerungseinheit 200 wird durch das erste System, das den ersten Laser 11 des ersten Systems steuert und das zweite System, das den zweiten Laser 12 des zweiten Systems steuert, gebildet. Das erste System der Laser-Steuerungseinheit 200 umfasst eine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 210, eine erste Bearbeitungsbedingungs-Leseeinheit 221, einen ersten Puffer 231 und eine erste Laser-Steuerungseinheit 241.
Auf der anderen Seite umfasst das zweite System der Laser-Steuerungseinheit 200 eine zweite Bearbeitungsbedingungs-Leseeinheit 222, einen zweiten Puffer 232 und eine zweite Laser-Steuerungseinheit 242. Mit anderen Worten umfasst das zweite System der Laser-Steuerungseinheit 200 keine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit. Zudem umfasst die Laser-Steuerungseinheit 200 eine Speichereinheit 250.
Die Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 210 analysiert das Bearbeitungsprogramm und erzeugt einen Bearbeitungsbedingungsbefehl Exx zum Festlegen der Bearbeitungsbedingungen des ersten Lasers 11.
Die Speichereinheit 250 speichert eine Bearbeitungsbedingungs-Tabelle, in welcher eine Vielzahl von Bearbeitungsbedingungen des ersten Lasers 11 und eine Vielzahl von Bearbeitungsbedingungsbefehlen miteinander verknüpft sind. Beispielsweise umfasst jede Bearbeitungsbedingung eine Bearbeitungsgeschwindigkeit, eine Laserleistung, eine Laserfrequenz, eine Laserbetriebsart und ein Prozessgas. Die Speichereinheit 250 ist beispielsweise ein wiederbeschreibbarer Speicher, wie zum Beispiel ein EEPROM.
Die erste Bearbeitungsbedingungs-Leseeinheit 221 nimmt Bezug auf die in der Speichereinheit 250 gespeicherte Bearbeitungsbedingungs-Tabelle, liest eine erste Bearbeitungsbedingung 251 entsprechend dem von der Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 210 analysierten Bearbeitungsbedingungsbefehl Exx des ersten Lasers 11, und legt die erste Bearbeitungsbedingung 251, die in dem ersten Laser 11 gespeichert wurde, welcher das Steuerungsziel ist, über den ersten Puffer 231 fest.
Auf ähnliche Weise nimmt die zweite Bearbeitungsbedingungs-Leseeinheit 222 Bezug auf die in der Speichereinheit 250 gespeicherte Bearbeitungsbedingungs-Tabelle, liest die Bearbeitungsbedingung des zweiten Lasers 12 basierend auf dem von der Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 210 analysierten Bearbeitungsbedingungsbefehl Exx des ersten Lasers 11, und legt die gelesene Bearbeitungsbedingung in dem zweiten Laser 12, welcher das Steuerungsziel ist, über den zweiten Puffer 232 fest. Die zweite Bearbeitungsbedingungs-Leseeinheit 222 kann die erste Bearbeitungsbedingung 251 entsprechend dem Bearbeitungsbedingungsbefehl Exx auslesen und kann eine zweite Bearbeitungsbedingung 252, die sich von der ersten Bearbeitungsbedingung 251 entsprechend dem Bearbeitungsbedingungsbefehl Exx unterscheidet, lesen.
Der erste Puffer 231 speichert die von der ersten Bearbeitungsbedingungs-Leseeinheit 221 gelesene erste Bearbeitungsbedingung 251 temporär. Gleichermaßen speichert der zweite Puffer 232 die von der ersten Bearbeitungsbedingungs-Leseeinheit 221 gelesene erste Bearbeitungsbedingung 251 oder zweite Bearbeitungsbedingung 252 temporär.
Als erster und zweiter Puffer 231, 232 können beispielsweise FIFO-Puffer beispielhaft genannt werden. Der erste und zweite Puffer 231, 232 fungieren als Zeitanpassungseinheiten, welche die Steuerzeit von jedem der Laserausgänge der Laser 11, 12 der zwei Systeme anpassen.
Die erste Laser-Steuerungseinheit 241 führt eine Laserausgangssteuerung des ersten Lasers 11 basierend auf der ersten Bearbeitungsbedingung 251 aus. Gleichermaßen führt die zweite Lasersteuerungseinheit 242 eine Laserausgangssteuerung des zweiten Lasers 12 basierend auf der ersten Bearbeitungsbedingung 251 oder der zweiten Bearbeitungsbedingung 252 aus.
Die Steuerungsvorrichtung 30 (ausgenommen die Speichereinheit 250) wird beispielsweise durch einen Rechenprozessor, wie beispielsweise einen DSP (Digital Signal Processor) und FPGA (Field-Programmable Gate Array) gebildet. Die verschiedenen Funktionen der Steuerungsvorrichtung 30 (ausgenommen der Speichereinheit 250) werden beispielsweise durch Ausführen vorbestimmter Software (Programme), die in der Speichereinheit gespeichert sind, realisiert. Die verschiedenen Funktionen der Steuerungsvorrichtung 30 (ausgenommen der Speichereinheit 250) können durch Zusammenwirken von Hardware und Software realisiert werden oder nur durch Hardware (elektronische Schaltungen) realisiert werden.
Wie jedoch in den vorangehend erwähnten Patentdokumenten 1 und 2 offenbart, ist zum Steuern der Scanner von zwei Systemen angedacht worden, zwei Bearbeitungsprogramme bereitzustellen und dann die zwei Bearbeitungsprogramme einzeln zu analysieren und auszuführen. In diesem Fall wird angenommen, dass eine komplexe Steuerung erforderlich ist, um Scanner von zwei Systemen synchron so zu steuern, dass die Laserstrahlen der zwei Systeme denselben Ort auf dem Pulverbett bestrahlen und dieselbe Bahn scannen.
Diesen Punkt betreffend ist es gemäß der Steuerungsvorrichtung 30 der Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform durch einfaches Bereitstellen, Analysieren und Ausführen eines Bearbeitungsprogramms zum Steuern der Scanner 21, 22 von zwei Systemen möglich, die Scanner 21, 22 der zwei Systeme leicht synchron so zu steuern, dass die Laserstrahlen der zwei Systeme auf denselben Ort des Pulverbettes strahlen und dieselbe Bahn scannen.
Wie außerdem in den vorangehend erwähnten Patentdokumenten 1 und 2 offenbart ist, ist zur Steuerung der Laser von zwei Systemen angedacht worden, zwei Bearbeitungsprogramme bereitzustellen und die zwei Bearbeitungsprogramme einzeln zu analysieren und auszuführen. Um die Laser von zwei Systemen synchron so zu steuern, dass die Laserstrahlen von zwei Systemen denselben Ort auf dem Pulverbett bestrahlen und dieselbe Bahn scannen, wird in diesem Fall angenommen, dass eine komplexe Steuerung notwendig ist.
Diesen Punkt betreffend ist es gemäß der Steuerungsvorrichtung 30 der Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Laser 11, 12 der zwei Systeme leicht synchron so zu steuern, dass die Laserstrahlen von zwei Systemen denselben Ort auf dem Pulverbett bestrahlen und dieselbe Bahn scannen, indem einfach ein Bearbeitungsprogramm vorbereitet, analysiert und ausgeführt wird, um die Laser 11, 12 von zwei Systemen zu steuern.
Zudem ist es gemäß der Steuerungsvorrichtung 30 für die Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform möglich, unterschiedliche Laser-Bearbeitungsbedingungen in den Lasern 11, 12 von zwei Systemen festzulegen, selbst wenn eine synchrone Steuerung der Scanner 21, 22 von zwei Systemen und der Laser 11, 12 von zwei Systemen durch ein Bearbeitungsprogramm ausgeführt wird.
(Abgewandeltes Beispiel)
In dem Beispiel von 3 führt die Scanner-Steuerungseinheit 100 eine synchrone Steuerung der Scanner 21, 22 von zwei Systemen aus, indem Koordinaten (XYZ-Koordinaten, Maschinenkoordinaten) für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes (oder der Mitte) des Laserstrahls durch die Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit 130 des ersten Systems erzeugt werden, und die Scanner 21, 22 von zwei Systemen basierend auf den Koordinaten für jeden Zeitraum (XYZ-Koordinaten, Maschinenkoordinaten) des Fokus (oder der Mitte) des durch diese Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit 130 ersten Systems erzeugten Laserstrahls gesteuert werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Wie in 4 dargestellt, kann die Scanner-Steuerungseinheit 100 beispielsweise eine synchrone Steuerung der Scanner 21, 22 von zwei Systemen ausführen, indem die Scanner 21, 22 von zwei Systemen basierend auf dem Bewegungsbetrag (Interpolationsdaten) (Informationen, die den Bewegungsbetrag des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls angeben) für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes (oder der Mitte) des von der Interpolationseinheit 120 des ersten Systems erzeugten Laserstrahls gesteuert werden.
In diesem Fall können das erste System und das zweite System der Scanner-Steuerungseinheit 100 jeweils die erste Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit 131 und die zweite Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit 132 umfassen, welche die Koordinaten (XYZ-Koordinaten, Maschinenkoordinaten) für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes (oder der Mitte) des Laserstrahls basierend auf den Interpolationsdaten, d.h. dem Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum, aktualisieren.
In diesem Fall führt das erste System der Scanner-Steuerungseinheit 100 eine Kinematikumwandlung basierend auf dem Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes (oder der Mitte) des Laserstrahls (Interpolationsdaten), und der Positionsinformation des ersten Scanner 21, welcher das Steuerungsziel ist, aus, und steuert den ersten Scanner 21, welcher das Steuerungsziel ist. Zudem führt das zweite System der Scanner-Steuerungseinheit 100 eine Kinematikumwandlung basierend auf dem Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes (oder der Mitte) des Laserstrahls (Interpolationsdaten), und der Positionsinformation des zweiten Scanners 22, welcher das Steuerungsziel ist, aus, und steuert den zweiten Scanner 22, welcher das Steuerungsziel ist.
(Abgewandelte Beispiel)
Die Beispiele von 3 und 4 zeigen ein Beispiel von zwei Systemen der Steuerungsvorrichtung 30, die durch eine numerische Steuerungsvorrichtung und Servosteuerungsvorrichtung gebildet werden; die zwei Systeme der Steuerungsvorrichtung 30 können jedoch durch eine andere numerische Steuerungsvorrichtung und Servosteuerungsvorrichtung gebildet werden. In diesem Fall werden die Koordinaten (XYZ-Koordinaten, Maschinenkoordinaten) für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes (oder der Mitte) des Laserstrahls, erworben von dem ersten System durch das zweite System, oder der Bewegungsbetrag (Interpolationsdaten) für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes (oder der Mitte) des Laserstrahls, erworben von dem ersten System durch das zweite System, im Vergleich zu dem des ersten Systems verzögert. In diesem Fall funktioniert die Anpassung der Steuerzeit durch den ersten Puffer 151 und den zweiten Puffer 152 wirksam.
In den Beispielen von 3 und 4 sind der erste und der zweite Puffer 151, 152 jeweils zwischen der ersten und der zweiten Kinematik-Umwandlungseinheit 141, 142 und den zweiten Umwandlungs-Aktualisierungseinheiten 161, 162 angeordnet; die Anordnungspositionen des ersten und zweiten Puffers 151, 152 sind jedoch nicht darauf beschränkt. Der erste und der zweite Puffer 151, 152 können beispielsweise jeweils zwischen der ersten und zweiten Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit 131, 132 und der ersten und zweiten Kinematik-Umwandlungseinheit 141, 142 angeordnet werden oder können jeweils vor der ersten und zweiten Koordinaten-Umwandlungs-Aktualisierungseinheit 131, 132 angeordnet werden.
Wenn der erste und der zweite Speicher 151, 152 vor der ersten und zweiten Koordinaten-Aktualisierungseinheit 161, 162 auf diese Weise angeordnet sind, erzeugen die erste und zweite Koordinaten-Aktualisierungseinheit 161, 162 die Winkel der Spiegel 25, 26 (das heißt, die Rotationspositionen der Servomotoren 25a, 26a) und die Position der Linse 27 (d.h., die Rotationsposition des Servomotors der Linse) des ersten Scanners nach einer Zeitanpassung. In diesem Fall gleichen die von der ersten und zweiten Koordinaten-Aktualisierungseinheit 161, 162 erzeugten Positionsbefehlswerte die Winkel der Spiegel 25, 26 (das heißt, die Rotationsposition des Servomotors 25a, 26a) und die Position der Linse 27 (d.h., die Rotationsposition des Servomotors für die Linse) des aktuell gesteuerten ersten Scanners 21 an.
Zudem können der erste und zweite Puffer 151, 152 jeweils zwischen der ersten und zweiten Koordinaten-Aktualisierungseinheit 161, 162 und der ersten und zweiten Servosteuerungseinheit 171, 172 angeordnet werden. Wenn der erste und zweite Speicher 151, 152 auf diese Weise nach der ersten und zweiten Koordinaten-Aktualisierungseinheit 161, 162 angeordnet werden, sind die Winkel der Spiegel 25, 26 (d.h., die Rotationsposition der Servomotoren 25a, 26a) und die Position der Linse 27 (d.h., die Rotationsposition des Servomotors für die Linse) des aktuell gesteuerten ersten Scanners 21 bezüglich des von der ersten und zweiten Koordinaten-Aktualisierungseinheit 161, 162 erzeugten Positionsbefehlswerts verzögert.
Zudem kann der erste Puffer 151 und/oder der zweite Puffer 152 an der Seite des vorangehenden Systems enthalten sein. In diesem Fall können ebenfalls der erste Puffer 231 und/oder der zweite Puffer 232 der Laser-Steuerungseinheit 200 an der Seite des vorangehenden Systems enthalten sein.
Zudem, falls die zwei Systeme der Steuerungsvorrichtung 30 durch eine numerische Steuerungsvorrichtung und Servosteuerungsvorrichtung gebildet werden, und falls die Koordinaten (XYZ-Koordinaten, Maschinenkoordinaten) für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes (oder der Mitte) des Laserstrahls oder der Bewegungsbetrag (Interpolationsdaten) für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes (oder der Mitte) des Laserstrahls, von dem ersten System von dem zweiten System ermittelt, nicht viel im Vergleich zu dem des ersten Systems verzögert sind, können der erste Puffer 151 und der zweite Puffer 142 nicht enthalten sein. In diesem Fall können ebenfalls der erste Puffer 231 und der zweite Puffer 232 der Laser-Steuerungseinheit 200 nicht enthalten sein.
(Zweite Ausführungsform)
Bei der vorangehenden ersten Ausführungsform führt die Steuerungsvorrichtung 30 eine synchrone Steuerung der Scanner 21, 22 der zwei Systeme so aus, dass die Laserstrahlen der zwei Systeme auf denselben Ort des Pulverbettes (Bearbeitungszieles) strahlen und dieselbe Bahn scannen. Bei der zweiten Ausführungsform führt die Steuerungsvorrichtung 30 eine Nachführsteuerung der Scanner 21, 22 der zwei Systeme aus, um zu veranlassen, dass die Fokuspunkte (oder die Mitten) der von den Scannern 21, 22 der zwei Systeme ausgegebenen Laserstrahlen abweichen, der von dem Scanner 21 des ersten Systems ausgegebene Laserstrahl das Pulverbett (Bearbeitungsziel) vor dem von dem Scanner 22 des zweiten Systems ausgegebenen Laserstrahl bestrahlt, der Fokuspunkt (oder die Mitte) des von dem Scanner 22 des zweiten Systems ausgegebenen Laserstrahls dem Fokuspunkt (oder der Mitte) des von dem Scanner 21 des ersten Systems ausgegebenen Laserstrahls auf derselben Bahn folgt.
Die Konfiguration der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist identisch zu der Konfiguration der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform. Zudem ist die Konfiguration der Steuerungsvorrichtung der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform identisch zu der Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 30 der Laserbearbeitungsvorrichtung der in 3 oder 4 dargestellten ersten Ausführungsform. Es ist anzumerken, dass bei der Steuerungsvorrichtung der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform die Funktionen und Vorgänge der Scanner-Steuerungseinheit 100 und Laser-Steuerungseinheit 200 von den Funktionen und Vorgängen der Scanner-Steuerungseinheit 100 und Laser-Steuerungseinheit 200 der Steuerungsvorrichtung 30 der Laserbearbeitungsvorrichtung der ersten Ausführungsform abweichen.
Der zweite Puffer 152 der Scanner-Steuerungseinheit 100 weist eine Funktion des temporären Speicherns und Verzögerns des Steuerungsbefehls des zweiten Scanners 22 auf, was den Vorgang verzögert. Zudem weist der zweite Puffer 232 der Laser-Steuerungseinheit 200 eine Funktion des temporären Speicherns und Verzögerns des Steuerungsbefehls des zweiten Lasers 12 auf, was den Laserausgang verzögert.
Die Scanner-Steuerungseinheit 100 führt dadurch eine Nachführsteuerung aus, um den Betrieb des zweiten Scanners 22 bezüglich des Betriebs des ersten Scanners 21 zu verzögern, d.h. um zu verursachen, dass der Betrieb des ersten Scanners 21 dem Betrieb des zweiten Scanners 22 vorausgeht. Zu diesem Zeitpunkt führt die Laser-Steuerungseinheit 200 eine Nachführsteuerung aus, um den Laserausgang des dem zweiten Scanner 22 zugeordneten zweiten Lasers 21 bezüglich dem Laserausgang des dem ersten Scanner 21 zugeordneten ersten Lasers 11 zu verzögern, d.h. um zu verursachen, dass der Laserausgang des ersten Lasers 11 dem Laserausgang des zweiten Lasers 12 vorausgeht.
Wie in 5B dargestellt, steuert die Scanner-Steuerungseinheit 100 genauer gesagt die Winkel der Spiegel 25, 26 (d.h., die Rotationsposition der Servomotoren 25a, 26a) und die Position der Sammellinse 27 (d.h., die Rotationsposition des Servomotors für die Linse) in jedem von dem ersten Scanner 21 und dem zweiten Scanner 22 so, dass der von dem ersten Scanner 21 des ersten Systems emittierte Laserstrahl das Pulverbett vor dem von dem zweiten Scanner 22 des zweiten Systems emittierten Laserstrahl bestrahlt; und der Fokuspunkt (oder die Mitte) f2 des von dem zweiten Scanner 22 des zweiten Systems emittierten Laserstrahls dem Fokuspunkt (oder der Mitte) f1 des von dem ersten Scanner 21 des ersten Systems emittierten Laserstrahls auf derselben Bahn (auf den Pfeilen) folgt. Dadurch führt die Scanner-Steuerungseinheit 100 eine Nachführsteuerung der Scanner 21, 22 der zwei Systeme aus.
Zudem steuert die Scanner-Steuerungseinheit 100 die Position der Sammellinse 27 des ersten Scanners 21 so, dass der Fokuspunkt F1 des von dem ersten Scanner 21 des ersten Systems emittierten Laserstrahls von dem Pulverbett verlagert ist. Dadurch kann die Scanner-Steuerungseinheit 100 den Bestrahlungsbereich (Strahldurchmesser) R1 auf dem Pulverbett des von dem ersten Scanner 21 des ersten Systems emittierten Laserstrahls größer als den Bestrahlungsbereich (Strahldurchmesser) R2 auf dem Pulverbett des von dem zweiten Scanner 22 des zweiten Systems emittierten Laserstrahls machen.
Zu diesem Zeitpunkt kann die Laser-Steuerungseinheit 200 verursachen, dass die Bearbeitungsbedingung des ersten Lasers 11 des ersten Systems und die Bearbeitungsbedingung des zweiten Lasers 12 des zweiten Systems abweichen. Genauer gesagt legt die Scanner-Steuerungseinheit 100 die Bearbeitungsbedingung des ersten Lasers 11 so fest, dass der Laserausgang des dem ersten Scanner 21 zugeordneten ersten Lasers 11, der einen größeren Bestrahlungsbereich (Strahldurchmesser) aufweist, kleiner wird als der Laserausgang des zweiten Lasers 12.
Wie vorangehend erläutert, ist es gemäß der Steuerungsvorrichtung 30 der zweiten Ausführungsform bei der synchronen Steuerung der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 möglich, eine Nachführsteuerung auszuführen, welche verursacht, dass der Fokuspunkt (oder die Mitte) des von den Scannern 21, 22 der zwei Systeme emittierten Laserstrahls abweicht, wobei der von dem Scanner 21 des ersten Systems ausgegebene Laserstrahl das Pulverbett vor dem von dem Scanner 22 des zweiten Systems emittierten Laserstrahl bestrahlt, und der Fokuspunkt (oder die Mitte) des von dem Scanner 22 des zweiten Systems emittierten Laserstrahls dem Fokuspunkt (oder der Mitte) des von dem Scanner 21 des ersten Systems emittierten Laserstrahls auf derselben Bahn folgt.
Zudem wird gemäß der Steuerungsvorrichtung 30 der Laserbearbeitungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform durch Vergrößern des Bestrahlungsbereichs (Strahlendurchmessers) auf dem Pulverbett des von dem vorangehenden ersten Scanner 21 des ersten Systems emittierten Laserstrahls ein Vorheizen durch den Laserstrahl von dem ersten Scanner 21 für einen längeren Zeitraum ausgeführt, und ein Schmelzen durch den Laserstrahl von dem zweiten Scanner 22, welcher nachfolgt, wird kürzer (siehe 5B). Nach einem Schmelzen durch den Laserstrahl von dem zweiten Scanner 22, welcher nachfolgt, endet darüber hinaus die Bestrahlung des Laserstrahls von dem ersten Scanner schnell, die Schmelzstelle kühlt schnell (Wärmeableitung), und verfestigt schnell (siehe 5B).
Es ist anzumerken, dass in dem Beispiel von 5B der Laserstrahl von dem zweiten Scanner 22 mit dem Laserstrahl von dem ersten Scanner 21 überlappt; der Laserstrahl von dem zweiten Scanner 22 kann jedoch von dem Laserstrahl von dem ersten Scanner 21 entfernt sein.
Obwohl vorangehend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorangehenden Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Änderungen und Modifikationen davon sind denkbar. Beispielsweise nennen die vorangehenden Ausführungsformen beispielhaft Galvanoscanner als ersten Scanner 21 und zweiten Scanner 22; der erste Scanner und der zweite Scanner sind jedoch nicht darauf beschränkt und können verschiedene Scanner, wie beispielsweise Trepanierscanner sein.
Zudem veranschaulichen die vorangehenden Ausführungsformen beispielhaft die Laserbearbeitungsvorrichtung 1, welche die zwei Laser 11, 12 und die zwei Scanner 21, 22 umfasst; die vorliegende Erfindung soll jedoch nicht darauf beschränkt werden. Die Eigenschaft der vorangehenden Ausführungsformen ist auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung anwendbar, welche eine Vielzahl von Lasern und eine Vielzahl von Scannern umfasst, welche jeweils Laserstrahlen scannen, die von der Vielzahl von Lasern emittiert werden. In diesem Fall kann in der Steuerungsvorrichtung der Laserbearbeitungsvorrichtung der vorangehenden Ausführungsformen die Scanner-Steuerungseinheit ferner eine Vielzahl von Systemen ähnlich zu dem zweiten System umfassen, das die zweite Kinematik-Umwandlungseinheit, den zweiten Speicher, die zweite Koordinaten-Umwandlungseinheit und die zweite Servosteuerungseinheit (siehe 3) (ferner die zweite Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit in 4) umfasst, und die Laser-Steuerungseinheit kann ferner eine Vielzahl von Systemen ähnlich dem zweiten System umfassen, das die zweite Bearbeitungsbedingungs-Leseeinheit 222, den zweiten Speicher und die zweite Laser-Steuerungseinheit umfasst.
Zudem veranschaulichen die vorangehenden Ausführungsformen beispielhaft die Laserbearbeitungsvorrichtung, welche die additive Fertigung des Pulverbett-Schmelzverfahrens ausführt; die vorliegende Erfindung soll jedoch nicht darauf beschränkt sein. Die Eigenschaft der vorangehenden Ausführungsformen kann beispielsweise auf eine Vorrichtung angewendet werden, welche eine abweichende Laserbearbeitung ausführt, umfassend eine Vielzahl von Lasern und eine Vielzahl von Scannern, die jeweils die von der Vielzahl von Lasern emittierten Laserstrahlen scannen.
Bezugszeichenliste

1: Laserbearbeitungsvorrichtung
11: erster Laser
12: zweiter Laser
21: erster Scanner
22: zweiter Scanner
25, 26: Spiegel
25a, 26a: Servomotor
27: Sammellinse
30: Steuerungsvorrichtung
100: Scanner-Steuerungseinheit
110: Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit
120: Interpolationseinheit
130: Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit
131: erste Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit
132: zweite Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit
141: erste Kinematik-Umwandlungseinheit
142: zweite Kinematik-Umwandlungseinheit
151: erster Puffer
152: zweiter Puffer
161: erste Koordinaten-Aktualisierungseinheit
162: zweite Koordinaten-Aktualisierungseinheit
171: erste Servosteuerungseinheit
172: zweite Servosteuerungseinheit
200: Laser-Steuerungseinheit
210: Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit
221: erste Bearbeitungsbedingungs-Leseeinheit
222: zweite Bearbeitungsbedingungs-Leseeinheit
231: erster Puffer
232: zweiter Puffer
241: erste Laser-Steuerungseinheit
242: zweite Laser-Steuerungseinheit
250: Speichereinheit
251: erste Bearbeitungsbedingung
252: zweite Bearbeitungsbedingung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 6234596 [0003]
JP 5826430 [0003]

Claims

Steuerungsvorrichtung (30) für eine Laserbearbeitungsvorrichtung (1), umfassend eine Vielzahl von Lasern (11, 12) und eine Vielzahl von Scannern (21, 22), die jeweils von der Vielzahl von Lasern (11, 12) emittierte Laserstrahlen scannen, wobei die Steuerungsvorrichtung (30) umfasst: eine Scanner-Steuerungseinheit (100), welche die Vielzahl von Scannern (21, 22) steuert, wobei die Scanner-Steuerungseinheit (100) die Vielzahl von Scannern (21, 22) synchron steuert, indem Informationen erzeugt werden, die einen Bewegungsbetrag eines Fokuspunktes oder einer Mitte eines Laserstrahls basierend auf einem Bearbeitungsprogramm angeben, und die Vielzahl von Scannern (21, 22) basierend auf den Informationen, die den Bewegungsbetrag des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls angeben, gesteuert werden.
Die Steuerungsvorrichtung (30) für eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Informationen, die den Bewegungsbetrag des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls angeben, ein Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls sind.
Die Steuerungsvorrichtung (30) für eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Informationen, die den Bewegungsbetrag des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls angeben, eine Koordinate für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls sind.
Die Steuerungsvorrichtung (30) für eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Scanner-Steuerungseinheit (100) eine Vielzahl von Systemen umfasst, welche jeweils die Vielzahl von Scannern (21, 22) steuern, wobei ein System von der Vielzahl von Systemen der Scanner-Steuerungseinheit (100) aufweist: eine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit (110), welche ein Bearbeitungsprogramm analysiert und Bewegungsbefehlsdaten erzeugt, die einen Bewegungsbetrag des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls angeben; und eine Interpolationseinheit (120), welche Interpolationsdaten erzeugt, die basierend auf den Bewegungsbefehlsdaten einen Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte eines Laserstrahls für jeden vorbestimmten Zeitraum interpoliert angeben, wobei das eine System einen Scanner, welcher ein Steuerungsziel ist, basierend auf dem Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls, und der Positionsinformation des Scanners, welcher das Steuerungsziel ist, steuert und ein anderes System von einer Vielzahl von Systemen der Scanner-Steuerungseinheit (100) einen Scanner, welcher ein Steuerungsziel ist, basierend auf einem Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls, und der Positionsinformation des Scanners, welcher das Steuerungsziel ist, steuert.
Die Steuerungsvorrichtung (30) für eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Scanner-Steuerungseinheit (100) eine Vielzahl von Systemen umfasst, die jeweils die Vielzahl von Scannern (21, 22) steuern, wobei ein System von der Vielzahl von Systemen der Scanner-Steuerungseinheit (100) umfasst: eine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit (110), welche ein Bearbeitungsprogramm analysiert und Bewegungsbefehlsdaten erzeugt, die einen Bewegungsbetrag des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls angeben; eine Interpolationseinheit (120), welche Interpolationsdaten erzeugt, die basierend auf den Bewegungsbefehlsdaten einen Bewegungsbetrag für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte eines Laserstrahls für jeden vorbestimmten Zeitraum interpoliert angeben; und eine Fokuspunkt-Koordinaten-Aktualisierungseinheit (130), welche Koordinaten für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls basierend auf den Interpolationsdaten aktualisiert, wobei das eine System einen Scanner, welcher ein Steuerungsziel ist, basierend auf Koordinaten für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls, und der Positionsinformation des Scanners, welcher das Steuerungsziel ist, steuert und wobei ein anderes System von der Vielzahl von Systemen der Scanner-Steuerungseinheit (100) einen Scanner, welche ein Steuerungsziel ist, basierend auf Koordinaten für jeden vorbestimmten Zeitraum des Fokuspunktes oder der Mitte des Laserstrahls, und der Positionsinformation des Scanners, welcher das Steuerungsziel ist, steuert.
Die Steuerungsvorrichtung (30) für eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Scanner-Steuerungseinheit (100) die Vielzahl von Scannern (21, 22) synchron so steuert, dass Laserstrahlen, die von der Vielzahl von Scannern (21, 22) ausgegeben werden, denselben Ort auf dem Bearbeitungsziel bestrahlen und dieselbe Bahn scannen.
Die Steuerungsvorrichtung (30) für eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei mindestens eines von einer Vielzahl von Systemen der Scanner-Steuerungseinheit (100) ferner umfasst: Zeitanpassungseinheiten (151, 152), welche eine Steuerungszeit des Scanners, welcher das Steuerungsziel ist, so anpassen, dass ein von der Vielzahl von Scannern (21, 22) ausgegebener Laserstrahl denselben Ort auf dem Bearbeitungsziel bestrahlt und dieselbe Bahn scannt.
Eine Laserbearbeitungsvorrichtung (1), umfassend: eine Vielzahl von Lasern (11, 12); eine Vielzahl von Scannern (21, 22), welche jeweils die von der Vielzahl von Lasern (11, 12) ausgegebenen Laserstrahlen scannen; und die Steuerungsvorrichtung (30) für die Laserbearbeitungsvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, welche die Vielzahl von Scannern (21, 22) steuert.