JP6705952B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
このようなレーザビーム加工方法では、シート状ワークの移動速度Vが一定であるという条件下(V1)においては、図4Aに示すようにシート状ワークの表面上で各照射スポットSpが一定のピッチP1及び、一定のオーバーラップ率で並ぶようにパルス状のレーザビームが照射されるので、均一な加工が可能である。
簡易で安価な構成により、加工寸法のバラツキを抑え又、変色・変形・変質等のない高品質な加工を実現することができる。
以下、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置について、概念を示す図1を中心に説明する。
又、折曲げ線加工時には、レーザ発振器30を停止させた状態で、シート状ワーク3の所要の位置にて、折曲げ線形成具13をシート状ワーク3に対して接触させた状態で、キャリッジ10を駆動制御する。この時、折曲げ線形成具13に対してプログラムソフトに従って接触・退避の制御を行う。
レーザ部は、レーザ出力手段(レーザビーム31の照射源)としてのレーザ発振器30と、シート状ワーク3へのレーザビーム31の照射手段としてのレーザノズル11等により構成される。レーザ発振器30は、キャリッジ10の上方に設置されている。前記レーザ発振器30より照射されたレーザビーム31が、図2の一点鎖線で示すようにレーザ加工装置1上に設けたミラー50にて90°方向転換されて、X方向移動体19のレーザーノズル11上方に設けてあるミラー51に入射するようになされている。前記ミラー51に入射したレーザビーム31は、更に90°方向転換されてレーザノズル11に入射し、レーザノズル11内の焦点レンズ12にて所定強度に絞られ、シート状ワーク支持部40上のシート状ワーク3に照射される。
レーザ加工装置1は、シート状ワーク3にレーザ加工及び折曲げ線加工を行う際に、シート状ワーク3を支持するシート状ワーク支持部40を備える。前記シート状ワーク支持部40は、図3に示すように、シート状ワーク3を下方から支持する複数の搬送ローラ(16、17、18)で構成される。
ここで、シート状ワーク3とキャリッジ10(レーザノズル11)を二次元方向(X、Y方向)に相対移動させる相対移動機構について図2及び図3を用いて説明する。尚、図2及び図3においては、仮に、X方向移動バー(リードスクリュー)21の長手方向をX方向とし、前記X方向に対して直角方向をY方向として説明する。前記相対移動機構は、X方向移動手段84とY方向移動手段85で構成され、前記X方向移動手段84は、前記キャリッジ10をX方向に移動させるための移動手段であり、又、前記Y方向移動手段85は、前記シート状ワーク3をY方向に移動させるための移動手段である。
シート状ワーク支持部40の前記Y方向搬送手段は、図3に示すように、キャリッジ10のY方向の両側であって、X方向移動バー21と平行に配置される第1搬送ローラ対16a、16b及び、第2搬送ローラ対17a、17bで構成される。さらに、折曲げ線形成具13の先端下部を支承する支承ローラ18が折曲げ線形成具13の移動方向の下方に配置される。
以下、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の制御部について、図5を参照して説明する。
図5は、コントローラ20の構成例(破線枠内)を含むレーザ加工装置全体のブロック図である。コントローラ20は、上位パソコン2からの指令に基づき、主に、レーザ発振器30からのレーザビーム31の照射タイミングの制御及び、キャリッジ10(レーザノズル11)とシート状ワーク3の相対的な移動タイミング(X方向、Y方向)を制御するものである。コントローラ20は、基準パルス生成手段80、分周回路81、照射タイミング制御手段82、移動タイミング制御手段83等により構成される。
尚、照射タイミング制御手段82は、不図示のスイッチ回路を備え、上位パソコン2からの制御指令に基づいて、連続加工と断続加工とを適宜切り替えて実行できるように、レーザ発振器30へのパルス信号の出力をオン/オフ制御することができる。
照射スポットの配列ピッチ(R)=50μmに設定され、この場合、レーザの照射スポット半径(r)に対する照射スポットの配列ピッチ(P)の比率は100%となる。
又、キャリッジ10及び、シート状ワーク3は、基準パルス信号80b(=移動タイミング制御信号83a、83b)が、ステッピングモータ(22、23)に1パルス出力される毎に=5μm移動し、それと共に、基準パルス信号80aが10パルス出力される毎に(=シート状ワーク3が50μm移動するたびに)、照射タイミング制御手段82から照射タイミング制御信号82aが1パルス、レーザ発振器30に出力され、その結果、レーザ発振器30から一つの照射スポットSpがシート状ワーク3上に照射される(分周回路81による分周比は1:10である)。
図6は、本実施例のコントローラ20の各部の信号を示すタイムチャートである。
尚、シート状ワーク3とキャリッジ10(レーザノズル11)は、移動タイミング制御手段83から移動タイミング制御信号(83a、83b)が1パルス出力される毎に、Xドライブモータ22、Yドライブモータ23により、X方向又は、Y方向に5μm相対移動する。好ましくは、前記Xドライブモータ22、Yドライブモータ23の起動時及び/又は、停止時においては、起動時(加速時)は徐々に基準パルス信号(80a、80b)の周波数を上げるスローアップ制御を行い、停止時(減速時)は徐々に基準パルス信号(80a、80b)の周波数を下げるスローダウン制御を行うように制御することが好ましい。
次に、自由曲線におけるレーザの照射タイミングについて説明する。レーザの照射タイミングは、縦と横(X軸とY軸)の加工のみであれば問題無いが、斜めや円弧の加工線になると照射タイミングを精度良く制御することは難しい。例えば、コーナーR部の加工がギザギザになる。この課題を簡単な手段で解決する方法を説明する。
上記実施形態では、レーザビーム31の照射手段と被加工物とを相対的に移動させる相対移動機構として、前記照射手段及び被加工物の両方を移動させる場合について説明したが、本発明はこの形態に限られるものではなく、照射手段を固定し、被加工物を互いに直交するX方向及びY方向に移動させる場合や、被加工物を固定してセットし、照射手段をX方向及びY方向に移動させる場合にも適用できるものである。
3 シート状ワーク
10 キャリッジ
11 レーザノズル
22 Xドライブモータ
23 Yドライブモータ
30 レーザ発振器
31 レーザビーム
80 基準パルス生成手段
81 分周回路
82 照射タイミング制御手段
83 移動タイミング制御手段
Claims (5)
- パルス状にレーザビームを出力するレーザ出力手段と、前記レーザビームを被加工物へ照射する照射手段と、前記照射するタイミングを制御する照射タイミング制御手段と、前記照射手段と前記被加工物とを相対的に移動させる移動手段と、前記移動するタイミングを制御する移動タイミング制御手段を有するレーザ加工装置において、
前記照射タイミング制御手段と前記移動タイミング制御手段に共通して用いられ、制御の基準となる基準パルス信号を生成する基準パルス生成手段を備え、
前記移動タイミング制御手段により、前記基準パルス信号に同期させて前記照射手段と前記被加工物とを相対的に移動させると共に、
前記照射タイミング制御手段により、前記基準パルス信号に同期させてレーザビームを被加工物へ照射するように制御し、
前記移動タイミング制御手段による前記被加工物の移動タイミングは、前記基準パルス信号に同期させ、又、前記照射タイミング制御手段による前記被加工物へのレーザビームを照射するタイミングは、前記基準パルス信号を所定の比率で分周した周期に同期させ、
前記基準パルス信号を分周した周波数の分周比率は、パルスレーザにおける照射スポットの加工送り方向のオーバーラップ率が規制され、使用するレーザの照射スポット半径(r)に対する照射スポットの配列ピッチ(R)の比率が所定の範囲内となるように設定することを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記移動手段においては、駆動手段としてステッピングモータを用いたことを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
- 前記所定の範囲内とは、50から150%の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
- 被加工物の種類又は加工の種類に応じて、前記レーザビームが被加工物に照射されるパルス幅を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 前記移動タイミング制御手段による前記被加工物の移動タイミングと、前記照射タイミング制御手段による前記被加工物へのレーザビームの照射タイミングとの遅れ時間を調整可能な遅れ時間調整手段を備えるこことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
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