JP2009297726A - Laser beam machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machine in which errors of irradiation position of a laser beam can be easily corrected. <P>SOLUTION: The laser beam machine 0 is configured to include a laser irradiation device 1 which varies the optical axis of a beam L through galvano scanners 11, 12 to irradiate a desired target irradiation position with the beam L, a beam detection sensor 2 which is installed on the placing base 4 of a workpiece and detects the actual irradiation position of the beam L, and an XY stage 3 which moves the beam detection sensor 2 to position it near the target irradiation position. On the basis of an error between the target irradiation position commanded to the laser irradiation device 1 and the actual irradiation position detected by the beam detection sensor 2, a correction quantity can be determined for a command to be given to the laser irradiation device 1 for the purpose of irradiation of the target irradiation position at the time of machining. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザビームを被加工物の任意の箇所に照射して加工を行うレーザ加工機に関する。   The present invention relates to a laser processing machine that performs processing by irradiating an arbitrary portion of a workpiece with a laser beam.

被加工物の任意の箇所にレーザビームを照射する加工機には、ビームの光軸を変化させるものがある。ビームの光軸を変化させるための具体的手段としては、ガルバノスキャナと集光レンズとの組み合わせが採用されることが少なくない（例えば、下記特許文献を参照）。
特開２００８−０６８２７０号公報 Some processing machines that irradiate a laser beam on an arbitrary part of a workpiece change the optical axis of the beam. As specific means for changing the optical axis of the beam, a combination of a galvano scanner and a condenser lens is often employed (for example, see the following patent document).
JP 2008-068270 A

レーザビームの光軸を変化させる走査は、ガルバノスキャナ等の回転位置決め誤差及び集光レンズによる光学的な歪みによって平面座標系に対する誤差が発生する。レーザ加工に際しては、その誤差を予め取り除いておく必要がある。   In scanning for changing the optical axis of the laser beam, an error with respect to a plane coordinate system is generated due to a rotational positioning error of a galvano scanner or the like and an optical distortion caused by a condenser lens. In laser processing, the error needs to be removed in advance.

従前では、テストピースに試験用のパターンをレーザ加工し、しかる後にこれを顕微鏡で観察して試験用のパターンと実際に形成されたパターンとの誤差を計測、その誤差を低減するような補正量をガルバノスキャナ等に対する指令値に加味していた。   Conventionally, a test pattern is laser-processed on a test piece, and then this is observed with a microscope to measure the error between the test pattern and the actually formed pattern, and a correction amount that reduces that error. Was added to the command value for the galvano scanner.

しかしながら、テストピースに形成されたパターンを顕微鏡で調査するのに非常に時間がかかる上、加工機の組立調整や納品調整において必ずこのような補正作業を行うので、作業現場に高精度な顕微鏡が必須であった。さらに、レーザ発振器の光学調整や集光レンズの交換時にも補正作業を行うので、その都度顕微鏡を加工機の設置場所に持ち込まなければならなかった。   However, it takes a very long time to examine the pattern formed on the test piece with a microscope, and this correction work is always performed in the assembly adjustment and delivery adjustment of the processing machine. It was essential. Furthermore, since the correction work is also performed when the laser oscillator is optically adjusted or the condenser lens is replaced, the microscope has to be brought into the installation location of the processing machine each time.

上記の問題に鑑みてなされた本発明は、レーザビームの照射位置の誤差を簡便に較正できるレーザ加工機を提供することを所期の目的とする。   An object of the present invention made in view of the above problems is to provide a laser processing machine that can easily calibrate an error in a laser beam irradiation position.

本発明では、レーザビームの光軸を変化させて被加工物が設置される設置面上の所望の目標照射位置にビームを照射するレーザ照射装置と、レーザビームの照射を受けてその照射位置を検出するビーム検出センサと、前記ビーム検出センサを前記設置面に沿って移動させビームの目標照射位置近傍に位置づけるセンサ駆動装置とを具備し、レーザ照射装置に指令したレーザビームの目標照射位置とビーム検出センサで検出した実際の照射位置との誤差に基づき、加工時にその目標照射位置に照射するためにレーザ照射装置に与えるべき指令の補正量を決定することができるレーザ加工機を構成した。   In the present invention, a laser irradiation apparatus for irradiating a desired target irradiation position on an installation surface on which a workpiece is installed by changing the optical axis of the laser beam, and the irradiation position after receiving the laser beam irradiation. A beam detection sensor for detection, and a sensor driving device for moving the beam detection sensor along the installation surface and positioning the beam detection sensor in the vicinity of the target irradiation position of the beam, and the target irradiation position and beam of the laser beam commanded to the laser irradiation apparatus Based on an error from the actual irradiation position detected by the detection sensor, a laser processing machine is configured that can determine a correction amount of a command to be given to the laser irradiation apparatus in order to irradiate the target irradiation position during processing.

即ち、レーザビームの目標照射位置近傍にあるビーム検出センサによって直接にビームの照射位置及びその誤差を計測するようにしたのである。このようなものであれば、テストピースに形成したパターンを顕微鏡で観測するという煩瑣な手間を省くことができ、簡便に照射位置の較正を行い得る。また、高精度の顕微鏡を現場に用意する必要もない。   In other words, the beam irradiation position and its error are directly measured by the beam detection sensor in the vicinity of the target irradiation position of the laser beam. If it is such, the troublesome trouble of observing the pattern formed on the test piece with a microscope can be saved, and the irradiation position can be easily calibrated. Moreover, it is not necessary to prepare a high-precision microscope on site.

前記ビーム検出センサが被加工物を設置する設置台に埋設されており、前記センサ駆動装置が前記設置台を移動させるものであれば、誤差計測の度にビーム検出センサを設営したり被加工物の設置前にビーム検出センサを取り除いたりする手順を要しない。   If the beam detection sensor is embedded in an installation table on which a workpiece is to be installed and the sensor driving device moves the installation table, the beam detection sensor can be installed or the workpiece can be measured each time an error is measured. There is no need to remove the beam detection sensor before installation.

前記レーザ照射装置に対しレーザビームを目標照射位置に照射させるための指令を行う照射位置指令部と、前記センサ駆動装置に対し前記ビーム検出センサを目標照射位置近傍に移動させるための指令を行うセンサ位置指令部と、前記ビーム検出センサを介して目標照射位置と実際の照射位置との誤差を取得する誤差取得部と、前記誤差取得部で取得した誤差に基づき、加工時にその目標照射位置に照射するためにレーザ照射装置に与えるべき指令の補正量を決定して記憶する補正量記憶部とを有する制御装置をさらに具備するものとすれば、較正を人力を介さず自動で行うことができる。   An irradiation position command unit that instructs the laser irradiation device to irradiate a target beam with a laser beam, and a sensor that instructs the sensor driving device to move the beam detection sensor to the vicinity of the target irradiation position Based on a position command unit, an error acquisition unit that acquires an error between a target irradiation position and an actual irradiation position via the beam detection sensor, and irradiation of the target irradiation position during processing based on the error acquired by the error acquisition unit Therefore, if a control device having a correction amount storage unit for determining and storing a correction amount of a command to be given to the laser irradiation device is further provided, calibration can be automatically performed without human power.

なお、前記ビーム検出センサが広範囲に亘ってレーザビームを検出できるものである場合、またはビーム検出センサが広範囲に亘って点在している場合には、これを移動させる必要がない。よって、センサ駆動装置は必須でない。   When the beam detection sensor can detect a laser beam over a wide range, or when the beam detection sensors are scattered over a wide range, it is not necessary to move it. Therefore, the sensor driving device is not essential.

前記レーザ照射装置が、レーザ発振器から発振されるレーザビームを走査するガルバノスキャナとそのレーザビームを集光する集光レンズとを有するものであれば、従来のレーザ加工機におけるそれらを流用できる。   If the laser irradiation apparatus has a galvano scanner that scans a laser beam oscillated from a laser oscillator and a condensing lens that condenses the laser beam, they can be used in a conventional laser processing machine.

本発明によれば、レーザビームの照射位置の誤差を簡便に較正できるレーザ加工機を実現可能である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laser processing machine which can calibrate simply the error of the irradiation position of a laser beam is realizable.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。本実施形態のレーザ加工機０は、図１に示すように、被加工物を設置する設置台４と、被加工物に向けてレーザビームＬを照射するレーザ照射装置１とを備え、被加工物の任意の箇所にレーザ加工を施すことのできるものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the laser processing machine 0 of the present embodiment includes an installation base 4 on which a workpiece is placed, and a laser irradiation apparatus 1 that irradiates a laser beam L toward the workpiece. Laser processing can be performed on any part of the object.

設置台４には、ビーム検出センサ２を設けている。このビーム検出センサ２は、被加工物を載置する設置面近傍におけるレーザビームＬの照射位置を検出するために存在し、レーザ照射装置１から出射したレーザビームＬを直接受ける。ビーム検出センサ２は、設置台４に埋設されていて、設置面よりも上方には突き出さない。被加工物を載置する際に、このビーム検出センサ２を取り除く必要はない。ビーム検出センサ２は、例えばＣＣＤセンサ２またはＣＭＯＳセンサである。   The installation table 4 is provided with a beam detection sensor 2. The beam detection sensor 2 exists to detect the irradiation position of the laser beam L in the vicinity of the installation surface on which the workpiece is placed, and directly receives the laser beam L emitted from the laser irradiation apparatus 1. The beam detection sensor 2 is embedded in the installation table 4 and does not protrude above the installation surface. It is not necessary to remove the beam detection sensor 2 when placing the workpiece. The beam detection sensor 2 is, for example, a CCD sensor 2 or a CMOS sensor.

設置台４は、センサ駆動装置３たるＸＹステージ３により、設置面に対して略平行に移動可能に支持させてある。ＸＹステージ３は、リニア位置センサを内部に有し、任意のＸＹ座標に誤差なく位置づけることができる。   The installation table 4 is supported by an XY stage 3 as a sensor driving device 3 so as to be movable substantially parallel to the installation surface. The XY stage 3 has a linear position sensor inside, and can be positioned at any XY coordinate without error.

レーザ照射装置１は、レーザ発振器（図示しない）と、レーザ発振器から発振されるレーザビームＬを走査するガルバノスキャナ１１、１２、１２と、そのレーザビームＬを集光する集光レンズ１３とを有する。   The laser irradiation apparatus 1 includes a laser oscillator (not shown), galvano scanners 11, 12, and 12 that scan a laser beam L oscillated from the laser oscillator, and a condenser lens 13 that condenses the laser beam L. .

ガルバノスキャナ１１、１２は、レーザビームＬを反射するミラー１１２、１２２をサーボモータ、ステッピングモータ等１１１、１２１で回動させるものであり、ビームＬの光軸を変化させることができる。本実施形態では、ビームＬの光軸をＸ軸方向に変化させるＸ軸ガルバノスキャナ１１と、ビームＬの光軸をＹ軸方向に変化させるＹ軸ガルバノスキャナ１２とを両備し、設置面上におけるビームＬの照射位置をＸＹ二次元方向に制御できる。   The galvano scanners 11 and 12 rotate the mirrors 112 and 122 that reflect the laser beam L with servo motors and stepping motors 111 and 121, and can change the optical axis of the beam L. In the present embodiment, an X-axis galvano scanner 11 that changes the optical axis of the beam L in the X-axis direction and a Y-axis galvano scanner 12 that changes the optical axis of the beam L in the Y-axis direction are both provided on the installation surface. The irradiation position of the beam L can be controlled in the XY two-dimensional direction.

集光レンズ１３は、例えばＦθレンズ１３とする。   The condenser lens 13 is, for example, an Fθ lens 13.

設置面に照射されるレーザビームＬの照射位置は、ガルバノスキャナ１１、１２の回転位置決め誤差の影響を受ける。また、集光レンズ１３による光学的な歪みも発生する。レーザビームＬの照射位置の誤差は、ガルバノスキャナ１１、１２の走査範囲の中央から距離が離れるに従って大きくなる傾向にある。図４中符号Ａに、その様子を模式的に示している。   The irradiation position of the laser beam L applied to the installation surface is affected by the rotational positioning error of the galvano scanners 11 and 12. Further, optical distortion due to the condenser lens 13 also occurs. The error in the irradiation position of the laser beam L tends to increase as the distance from the center of the scanning range of the galvano scanners 11 and 12 increases. This is schematically shown by reference symbol A in FIG.

ＸＹステージ３及びガルバノスキャナ１１、１２を制御する制御装置５は、図３に示すように、プロセッサ５ａ、メインメモリ５ｂ、補助記憶デバイス５ｃ、Ｉ／Ｏインタフェース５ｄ等を有し、これらがコントローラ５ｅ（システムコントローラやＩ／Ｏコントローラ等）によって制御されて連携動作するものである。補助記憶デバイス５ｃは、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、その他である。Ｉ／Ｏインタフェース５ｄは、サーボドライバ（サーボコントローラ）を含むことがある。   As shown in FIG. 3, the control device 5 that controls the XY stage 3 and the galvano scanners 11 and 12 includes a processor 5a, a main memory 5b, an auxiliary storage device 5c, an I / O interface 5d, and the like, and these are the controllers 5e. It is controlled by (system controller, I / O controller, etc.) and operates in cooperation. The auxiliary storage device 5c is a flash memory, a hard disk drive, or the like. The I / O interface 5d may include a servo driver (servo controller).

制御装置５が実行するべきプログラムは、補助記憶デバイス５ｃに記憶されており、プログラム実行の際に、メインメモリ５ｂに読み込まれ、プロセッサ５ａによって解読される。そして、制御装置５はプログラムに従い、図２に示す、照射位置指令部５１、センサ位置指令部５２、較正用位置データ記憶部５３、誤差取得部５４、補正量記憶部５５、加工用位置データ記憶部５６、及び加工時制御部５７としての機能を発揮する。   A program to be executed by the control device 5 is stored in the auxiliary storage device 5c, and is read into the main memory 5b and decoded by the processor 5a when the program is executed. Then, the control device 5 follows the program, and the irradiation position command unit 51, the sensor position command unit 52, the calibration position data storage unit 53, the error acquisition unit 54, the correction amount storage unit 55, and the processing position data storage shown in FIG. The function as the part 56 and the processing time control part 57 is exhibited.

照射位置指令部５１は、レーザ照射装置１に対し、レーザビームＬを目標照射位置に照射させるための指令を行う。具体的には、設置面上における目標ＸＹ座標にレーザビームＬを照射するべく、ガルバノスキャナ１１、１２に目標ＸＹ座標に対応した制御信号を入力してミラー１１２、１２２の角度を操作する。   The irradiation position command unit 51 instructs the laser irradiation apparatus 1 to irradiate the target irradiation position with the laser beam L. Specifically, in order to irradiate the target XY coordinates on the installation surface with the laser beam L, a control signal corresponding to the target XY coordinates is input to the galvano scanners 11 and 12, and the angles of the mirrors 112 and 122 are manipulated.

センサ位置指令部５２は、センサ駆動装置３に対し、ビーム検出センサ２を目標照射位置近傍に移動させるための指令を行う。具体的には、設置面上における目標ＸＹ座標にビーム検出センサ２の所定の基準点を位置づけるべく、ＸＹステージ３に目標ＸＹ座標に対応した制御信号を入力して設置台４の位置を操作する。   The sensor position command unit 52 instructs the sensor driving device 3 to move the beam detection sensor 2 to the vicinity of the target irradiation position. Specifically, in order to position a predetermined reference point of the beam detection sensor 2 at the target XY coordinate on the installation surface, a control signal corresponding to the target XY coordinate is input to the XY stage 3 to operate the position of the installation table 4. .

較正用位置データ記憶部５３は、較正用の位置データを記憶する。本実施形態では、設置面上におけるＸＹ平面座標系の複数点にレーザビームＬを照射して、各点での照射位置の誤差を検出、各点毎の補正量を決定する。通常、１００点ないし２００点の誤差の検出及び補正量の決定を行うので、その１００点ないし２００点のＸＹ座標を較正用位置データとして記憶する。   The calibration position data storage unit 53 stores calibration position data. In the present embodiment, the laser beam L is irradiated to a plurality of points in the XY plane coordinate system on the installation surface, the error of the irradiation position at each point is detected, and the correction amount for each point is determined. Usually, 100-point to 200-point errors are detected and the correction amount is determined, and the 100- to 200-point XY coordinates are stored as calibration position data.

誤差取得部５４は、レーザビームＬの目標照射位置と実際の照射位置との誤差を取得する。即ち、上記の較正用位置データのＸＹ座標と、そのＸＹ座標を目標にレーザビームＬを照射したときの実際の照射位置のＸＹ座標との誤差を取得する。具体的には、ビーム検出センサ２がレーザビームＬを感知した位置座標と、ビーム検出センサ２の基準点の位置座標とのＸ軸、Ｙ軸方向それぞれの差を計測する。   The error acquisition unit 54 acquires an error between the target irradiation position of the laser beam L and the actual irradiation position. That is, an error between the XY coordinates of the calibration position data and the XY coordinates of the actual irradiation position when the laser beam L is irradiated with the XY coordinates as a target is acquired. Specifically, the difference in the X-axis and Y-axis directions between the position coordinate where the beam detection sensor 2 senses the laser beam L and the position coordinate of the reference point of the beam detection sensor 2 is measured.

補正量記憶部５５は、レーザビームＬの目標照射位置と実際の照射位置との誤差に基づき、加工時にその目標照射位置に照射するためにレーザ照射装置１に与えるべき指令の補正量を決定して記憶する。具体的には、目標ＸＹ座標及びＸ軸方向誤差、Ｙ軸方向誤差を所定の関数式に代入してガルバノスキャナ１１、１２に与える制御信号のＸ軸方向補正量、Ｙ軸方向補正量を演算し、その補正量を先の目標ＸＹ座標に関連づけてメインメモリ５ｂまたは補助記憶デバイス５ｃに記憶させる。   Based on the error between the target irradiation position of the laser beam L and the actual irradiation position, the correction amount storage unit 55 determines a correction amount of a command to be given to the laser irradiation apparatus 1 to irradiate the target irradiation position during processing. Remember. Specifically, the target XY coordinates, the X-axis direction error, and the Y-axis direction error are substituted into a predetermined function formula to calculate the X-axis direction correction amount and the Y-axis direction correction amount of the control signal applied to the galvano scanners 11 and 12. The correction amount is stored in the main memory 5b or the auxiliary storage device 5c in association with the previous target XY coordinates.

加工用位置データ記憶部５６は、加工用の位置データを記憶する。加工用位置データ記憶部５６は、被加工物のどの箇所にレーザビームＬを照射するかを規定するＣＡＤデータ等、または加工時にレーザビームＬを照射する複数点のＸＹ座標を、加工用位置データとして記憶する。   The processing position data storage unit 56 stores processing position data. The processing position data storage unit 56 stores CAD data or the like that defines which part of the workpiece is irradiated with the laser beam L or XY coordinates of a plurality of points that are irradiated with the laser beam L during processing. Remember as.

加工時制御部５７は、上記の加工用位置データで規定される照射位置にレーザビームＬを照射するべく、レーザ照射装置１を制御する。具体的には、加工用位置データを読み出してレーザビームＬの目標照射位置のＸＹ座標を知得し、かつその目標ＸＹ座標に関連づけられた補正量を読み出す。目標ＸＹ座標に直結した補正量が補正量記憶部５５に記憶されていない場合には、目標ＸＹ座標に近い複数の座標に関連づけられた複数の補正量を読み出して、それらの補間により適当な補正量を算定する。そして、照射位置指令部５１を介して、目標ＸＹ座標に補正量を加味した座標に対応する制御信号を、ガルバノスキャナ１１、１２に入力する。結果、本来の目標ＸＹ座標に正しくレーザビームＬが照射される。   The processing control unit 57 controls the laser irradiation apparatus 1 so as to irradiate the laser beam L to the irradiation position defined by the processing position data. Specifically, the processing position data is read to know the XY coordinates of the target irradiation position of the laser beam L, and the correction amount associated with the target XY coordinates is read. When the correction amount directly connected to the target XY coordinates is not stored in the correction amount storage unit 55, a plurality of correction amounts associated with a plurality of coordinates close to the target XY coordinates are read out, and appropriate correction is performed by interpolation between them. Calculate the quantity. Then, a control signal corresponding to a coordinate obtained by adding a correction amount to the target XY coordinate is input to the galvano scanners 11 and 12 via the irradiation position command unit 51. As a result, the original target XY coordinates are correctly irradiated with the laser beam L.

本実施形態のレーザ加工機０を使用するにあたっては、レーザ加工作業前にレーザビームＬの照射位置の較正を実施する。較正時に制御装置５が実行する処理の手順を、図５のフローチャートに示す。制御装置５は、記憶している較正用位置データに含まれるＸＹ座標を読み出し（ステップＳ１）、読み出した目標ＸＹ座標にビーム検出センサ２の基準点を位置づけるべく、ＸＹステージ３を操作する（ステップＳ２）。並びに、ステップＳ２と相前後して、読み出した目標ＸＹ座標にレーザビームＬを照射するべく、ガルバノスキャナ１１、１２を操作する（ステップＳ３）。続いて、レーザビームＬを照射し（ステップＳ４）、ビーム検出センサ２を介して実際にレーザビームＬを感知したＸＹ座標と目標ＸＹ座標との誤差を取得する（ステップＳ５）。そして、取得した誤差に基づいて補正量の決定を行い（ステップＳ６）、決定した補正量と目標ＸＹ座標との組を記憶する（ステップＳ７）。制御装置５は、上述のステップＳ１ないしＳ７を、較正用位置データに含まれる全てのＸＹ座標について補正量を決定するまで反復する（ステップＳ８）。   In using the laser processing machine 0 of the present embodiment, the irradiation position of the laser beam L is calibrated before the laser processing operation. The procedure of processing executed by the control device 5 during calibration is shown in the flowchart of FIG. The control device 5 reads the XY coordinates included in the stored calibration position data (step S1), and operates the XY stage 3 to position the reference point of the beam detection sensor 2 at the read target XY coordinates (step S1). S2). At the same time as step S2, the galvano scanners 11 and 12 are operated to irradiate the read target XY coordinates with the laser beam L (step S3). Subsequently, the laser beam L is irradiated (step S4), and an error between the XY coordinates actually sensing the laser beam L and the target XY coordinates is acquired via the beam detection sensor 2 (step S5). Then, the correction amount is determined based on the acquired error (step S6), and the set of the determined correction amount and the target XY coordinates is stored (step S7). The control device 5 repeats the above steps S1 to S7 until the correction amount is determined for all the XY coordinates included in the calibration position data (step S8).

レーザ加工作業時には、設置台４に被加工物を設置するとともに、ＸＹステージ３を制御して設置台４を原点位置に復帰させる。加工時に制御装置５が実行する処理の手順を、図６のフローチャートに示す。制御装置５は、記憶している加工用位置データで規定されるＸＹ座標を読み出し（ステップＳ９）、その目標ＸＹ座標にレーザビームＬを照射する際のガルバノスキャナ１１、１２に対する指令の補正量を読み出すか、補間により取得する（ステップＳ１０）。続いて、目標ＸＹ座標に補正量を加味した座標に対応する制御信号をガルバノスキャナ１１、１２に入力し、ガルバノスキャナ１１、１２を操作する（ステップＳ１１）。そして、レーザビームＬを照射する（ステップＳ１２）。制御装置５は、上述のステップＳ９ないしＳ１２を、加工用位置データに規定される必要なＸＹ座標についてレーザ加工を施すまで反復する（ステップＳ１３）。   During the laser processing operation, the workpiece is set on the setting table 4 and the XY stage 3 is controlled to return the setting table 4 to the origin position. A procedure of processing executed by the control device 5 at the time of machining is shown in the flowchart of FIG. The control device 5 reads the XY coordinates defined by the stored processing position data (step S9), and calculates the correction amount of the command for the galvano scanners 11 and 12 when the target XY coordinates are irradiated with the laser beam L. Read or acquire by interpolation (step S10). Subsequently, a control signal corresponding to a coordinate obtained by adding a correction amount to the target XY coordinate is input to the galvano scanners 11 and 12, and the galvano scanners 11 and 12 are operated (step S11). Then, the laser beam L is irradiated (step S12). The control device 5 repeats the above steps S9 to S12 until laser processing is performed on the necessary XY coordinates defined in the processing position data (step S13).

本実施形態によれば、レーザビームＬの光軸を変化させて被加工物が設置される設置面上の所望の目標照射位置にビームＬを照射するレーザ照射装置１と、レーザビームＬの照射を受けてその照射位置を検出するビーム検出センサ２と、前記ビーム検出センサ２を前記設置面に沿って移動させビームＬの目標照射位置近傍に位置づけるセンサ駆動装置３とを具備し、レーザ照射装置１に指令したレーザビームＬの目標照射位置とビーム検出センサ２で検出した実際の照射位置との誤差に基づき、加工時にその目標照射位置に照射するためにレーザ照射装置１に与えるべき指令の補正量を決定することができるレーザ加工機０を構成したため、センサによって直接にビームＬの照射位置及びその誤差を計測でき、テストピースに形成したパターンを顕微鏡で観測するという煩瑣な手間をかけなくとも簡便に照射位置の較正を行い得る。また、高精度の顕微鏡を現場に用意する必要もない。センサ駆動装置３たるＸＹステージ３は、その精度を十分に確保することが容易である。ＸＹステージ３の精度が十分であれば、設置面上のＸＹ座標系に対するビーム検出センサ２の位置決め精度は保証される。集光レンズ１３の交換等に伴うビーム検出センサ２の位置の再較正も要求されない。   According to the present embodiment, the laser irradiation apparatus 1 that irradiates the desired target irradiation position on the installation surface on which the workpiece is installed by changing the optical axis of the laser beam L, and the irradiation of the laser beam L. Receiving a beam detection sensor 2 for detecting the irradiation position, and a sensor driving device 3 for moving the beam detection sensor 2 along the installation surface and positioning it in the vicinity of the target irradiation position of the beam L. Based on the error between the target irradiation position of the laser beam L commanded to 1 and the actual irradiation position detected by the beam detection sensor 2, the correction of the command to be given to the laser irradiation apparatus 1 to irradiate the target irradiation position during processing Since the laser processing machine 0 capable of determining the amount is configured, the irradiation position of the beam L and its error can be directly measured by the sensor, and the pattern formed on the test piece The may perform calibration of easily irradiation position without applying a troublesome labor that observed with a microscope. Moreover, it is not necessary to prepare a high-precision microscope on site. The XY stage 3 which is the sensor driving device 3 can easily secure sufficient accuracy. If the accuracy of the XY stage 3 is sufficient, the positioning accuracy of the beam detection sensor 2 with respect to the XY coordinate system on the installation surface is guaranteed. There is no need to recalibrate the position of the beam detection sensor 2 when the condenser lens 13 is replaced.

前記ビーム検出センサ２が被加工物を設置する設置台４に埋設されており、前記センサ駆動装置３が前記設置台４を移動させるものであるため、誤差計測の度にセンサを設営したり被加工物の設置前にセンサを取り除いたりする手順を要しない。   The beam detection sensor 2 is embedded in an installation table 4 on which a workpiece is installed, and the sensor driving device 3 moves the installation table 4. There is no need to remove the sensor before installing the workpiece.

前記レーザ照射装置１に対しレーザビームＬを目標照射位置に照射させるための指令を行う照射位置指令部５１と、前記センサ駆動装置３に対し前記ビーム検出センサ２を目標照射位置近傍に移動させるための指令を行うセンサ位置指令部５２と、前記ビーム検出センサ２を介して目標照射位置と実際の照射位置との誤差を取得する誤差取得部５４と、前記誤差取得部５４で取得した誤差に基づき、加工時にその目標照射位置に照射するためにレーザ照射装置１に与えるべき指令の補正量を決定して記憶する補正量記憶部５５とを有する制御装置５をさらに具備するものとしたため、較正を人力を介さず自動で、短時間で行うことができる。   In order to move the beam detection sensor 2 to the vicinity of the target irradiation position with respect to the sensor driving device 3 and an irradiation position commanding part 51 for instructing the laser irradiation apparatus 1 to irradiate the laser beam L to the target irradiation position. Based on the sensor position command unit 52 that performs the above command, the error acquisition unit 54 that acquires an error between the target irradiation position and the actual irradiation position via the beam detection sensor 2, and the error acquired by the error acquisition unit 54 Since the control device 5 having the correction amount storage unit 55 for determining and storing the correction amount of the command to be given to the laser irradiation device 1 to irradiate the target irradiation position at the time of processing is further provided, the calibration is performed. It can be done automatically and in a short time without human intervention.

前記レーザ照射装置１が、レーザ発振器から発振されるレーザビームＬを走査するガルバノスキャナ１１、１２とそのレーザビームＬを集光する集光レンズ１３とを有するものであるため、従来のレーザ加工機０におけるそれらを流用できる。   Since the laser irradiation apparatus 1 includes galvano scanners 11 and 12 that scan a laser beam L oscillated from a laser oscillator and a condensing lens 13 that condenses the laser beam L, a conventional laser processing machine is used. Those at 0 can be diverted.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。ビーム検出センサ２が広範囲に亘ってレーザビームＬを検出できるものである場合、またはビーム検出センサ２が広範囲に亘って点在している場合には、これを移動させずとも目標照射位置周辺に照射されたレーザビームＬを検出することができる。であるから、センサ駆動装置３たるＸＹステージ３は不要となる。   The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. When the beam detection sensor 2 is capable of detecting the laser beam L over a wide range, or when the beam detection sensor 2 is scattered over a wide range, the beam detection sensor 2 does not move around the target irradiation position. The irradiated laser beam L can be detected. Therefore, the XY stage 3 as the sensor driving device 3 is not necessary.

ＸＹステージ３が存在しなければ、制御装置５においてビーム検出センサ２及び設置台４を移動させるための指令を行うセンサ位置指令部５２の機能も不要である。   If the XY stage 3 does not exist, the function of the sensor position command unit 52 that gives a command for moving the beam detection sensor 2 and the installation table 4 in the control device 5 is also unnecessary.

また、レーザビームＬの光軸を変化させる具体的手段は、ガルバノスキャナ１１、１２には限定されない。例えば、レーザ発振器から発振されたレーザビームＬを導く光ファイバの終端に取り付けたレーザビーム出射ノズルの角度をサーボモータ等１１１、１２１で制御する機構であってもよい。   The specific means for changing the optical axis of the laser beam L is not limited to the galvano scanners 11 and 12. For example, a mechanism that controls the angle of a laser beam emitting nozzle attached to the end of an optical fiber that guides a laser beam L oscillated from a laser oscillator by servo motors 111 and 121 may be used.

その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   Other specific configurations of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明の一実施形態に係るレーザ加工機を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the laser beam machine which concerns on one Embodiment of this invention. 同レーザ加工機のハードウェア資源構成を示す図。The figure which shows the hardware resource structure of the laser processing machine. 同レーザ加工機の機能ブロック構成図。The functional block block diagram of the laser processing machine. 同レーザ加工機におけるレーザ照射装置を示す斜視図。The perspective view which shows the laser irradiation apparatus in the laser processing machine. 同レーザ加工機が較正時に実行する処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process which the laser beam machine performs at the time of calibration. 同レーザ加工機が加工作業時に実行する処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process which the laser beam machine performs at the time of a process operation.

符号の説明Explanation of symbols

０…レーザ加工機
１…レーザ照射装置
１１、１２…ガルバノスキャナ
１３…集光レンズ
２…ビーム検出センサ
３…センサ駆動装置
４…設置台
５…制御装置
５１…照射位置指令部
５２…センサ位置指令部
５４…誤差取得部
５５…補正量記憶部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 0 ... Laser processing machine 1 ... Laser irradiation apparatus 11, 12 ... Galvano scanner 13 ... Condensing lens 2 ... Beam detection sensor 3 ... Sensor drive device 4 ... Installation stand 5 ... Control apparatus 51 ... Irradiation position command part 52 ... Sensor position command 54: Error acquisition unit 55: Correction amount storage unit

Claims (5)

レーザビームを被加工物に照射して加工を行うレーザ加工機であって、
レーザビームの光軸を変化させて被加工物が設置される設置面上の所望の目標照射位置にビームを照射するレーザ照射装置と、
レーザビームの照射を受けてその照射位置を検出するビーム検出センサと、
前記ビーム検出センサを前記設置面に沿って移動させビームの目標照射位置近傍に位置づけるセンサ駆動装置とを具備し、
レーザ照射装置に指令したレーザビームの目標照射位置とビーム検出センサで検出した実際の照射位置との誤差に基づき、加工時にその目標照射位置に照射するためにレーザ照射装置に与えるべき指令の補正量を決定することができるレーザ加工機。 A laser processing machine that performs processing by irradiating a workpiece with a laser beam,
A laser irradiation apparatus for irradiating a beam to a desired target irradiation position on an installation surface on which a workpiece is installed by changing an optical axis of the laser beam;
A beam detection sensor that receives the irradiation of the laser beam and detects the irradiation position;
A sensor driving device for moving the beam detection sensor along the installation surface and positioning the beam detection sensor in the vicinity of a target irradiation position of the beam;
Based on the error between the target irradiation position of the laser beam commanded to the laser irradiation device and the actual irradiation position detected by the beam detection sensor, the correction amount of the command to be given to the laser irradiation device to irradiate the target irradiation position during processing Can determine the laser processing machine. 前記ビーム検出センサは、被加工物を設置する設置台に埋設されており、
前記センサ駆動装置は、前記設置台を移動させるものである請求項１記載のレーザ加工機。 The beam detection sensor is embedded in an installation table on which a workpiece is installed,
The laser processing machine according to claim 1, wherein the sensor driving device moves the installation base. 前記レーザ照射装置に対しレーザビームを目標照射位置に照射させるための指令を行う照射位置指令部と、
前記センサ駆動装置に対し前記ビーム検出センサを目標照射位置近傍に移動させるための指令を行うセンサ位置指令部と、
前記ビーム検出センサを介して目標照射位置と実際の照射位置との誤差を取得する誤差取得部と、
前記誤差取得部で取得した誤差に基づき、加工時にその目標照射位置に照射するためにレーザ照射装置に与えるべき指令の補正量を決定して記憶する補正量記憶部とを有する制御装置をさらに具備する請求項１または２記載のレーザ加工機。 An irradiation position command unit for giving a command for irradiating the laser irradiation apparatus with a laser beam at a target irradiation position;
A sensor position command unit that commands the sensor driving device to move the beam detection sensor to the vicinity of a target irradiation position;
An error acquisition unit for acquiring an error between the target irradiation position and the actual irradiation position via the beam detection sensor;
And a correction amount storage unit that determines and stores a correction amount of a command to be given to the laser irradiation apparatus to irradiate the target irradiation position during processing based on the error acquired by the error acquisition unit. The laser processing machine according to claim 1 or 2. レーザビームを被加工物に照射して加工を行うレーザ加工機であって、
レーザビームの光軸を変化させて被加工物が設置される設置面上の所望の目標照射位置にビームを照射するレーザ照射装置と、
レーザビームの照射を受けてその照射位置を検出するビーム検出センサとを具備し、
レーザ照射装置に指令したレーザビームの目標照射位置とビーム検出センサで検出した実際の照射位置との誤差に基づき、加工時にその目標照射位置に照射するためにレーザ照射装置に与えるべき指令の補正量を決定することができるレーザ加工機。 A laser processing machine that performs processing by irradiating a workpiece with a laser beam,
A laser irradiation apparatus for irradiating a beam to a desired target irradiation position on an installation surface on which a workpiece is installed by changing an optical axis of the laser beam;
A beam detection sensor that receives the irradiation of the laser beam and detects the irradiation position;
Based on the error between the target irradiation position of the laser beam commanded to the laser irradiation device and the actual irradiation position detected by the beam detection sensor, the correction amount of the command to be given to the laser irradiation device to irradiate the target irradiation position during processing Can determine the laser processing machine. 前記レーザ照射装置はレーザ発振器から発振されるレーザビームを走査するガルバノスキャナとそのレーザビームを集光する集光レンズとを有する請求項１、２、３または４記載のレーザ加工機。 5. The laser beam machine according to claim 1, wherein the laser irradiation device has a galvano scanner that scans a laser beam oscillated from a laser oscillator and a condenser lens that condenses the laser beam.
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