JP6705952B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザノズルから照射されるパルス状のレーザビームによりシート状ワークの切断を行うレーザ加工装置に関するものである。

紙、プラスチック、金属薄板等のシート状の材料（以下「シート状ワーク」と呼ぶ）を支持面で支持し、シート状ワークにレーザビームを照射することにより、シート状ワークから必要なパーツを切り出すレーザ加工装置について、以下の特許文献１に開示される。前記レーザ加工装置を用いれば、シート状ワークから「曲線」を含む複雑な外形形状のパーツを容易に切り出すことが可能である。

この種のレーザビームを用いた加工方法として、レーザノズルから照射されるパルス状のレーザビームを用い、加工対象物であるシート状ワークを切断したり穴開けしたりする加工方法が知られている。このレーザビーム加工方法では、ＸＹテーブル上にシート状ワークをセットし、レーザビームの照射方向と交差する方向にシート状ワークを移動させながら、シート状ワークに各パルス状のレーザビームを連続的に照射する。
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。

特開平８−３０９５７０号公報

上記パルス状のレーザビームの照射タイミングを制御するレーザビーム加工方法においては、パルス状のレーザビームが照射されるシート状ワークの移動速度が変化する場合がある。例えば、ＸＹテーブルの移動開始後の加速時やＸＹテーブル移動時の搬送負荷の変動による速度変化などが考えられる。このようにワークの移動速度Ｖが変化すると、図４Ｂ（速度Ｖ２がＶ１より遅くなった場合）に示すようにシート状ワークの表面上での各照射スポットＳｐのピッチＰ２が狭くなったり、逆に図４Ｃ（Ｖ３がＶ１より早くなった場合）に示すように各照射スポットＳｐのピッチＰ３が広くなったりする。このため、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変化して加工幅の寸法が変わり、均一な加工が難しくなる。

図４Ｂのように各照射スポットＳｐのピッチＰ２が狭くなった場合は、レーザが照射され吸収された部位においては、レーザのエネルギーが熱へと過剰に変換され、温度上昇により変色・変形・変質等の問題が発生する場合がある。又、図４Ｃのように各照射スポットＳｐのピッチＰ３が広くなった場合は、レーザエネルギーの不均一部分により加工ラインがシャープな仕上がりとならない場合がある。本発明は上述した課題を解決するものであり、その目的とするところは、レーザノズルから照射されるパルス状のレーザビームによりシート状ワークの切断を行うレーザ加工装置において、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である。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、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ものである。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載のレーザ加工装置において、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ものである。

請求項３記載の発明は、請求項１に記載のレーザ加工装置において、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ものである。

請求項４記載の発明は、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において、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ものである。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれ以下一項に記載のレーザ加工装置において、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とを特徴とするものである。

請求項１記載の発明によれば、基準パルス生成手段を備え、移動タイミング制御手段により、基準パルス信号に同期させて照射手段と被加工物とを相対的に移動させると共に、照射タイミング制御手段により、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ように構成したので、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。

請求項２記載の発明によれば、駆動手段としてステッピングモータを用いることにより、
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。

請求項３記載の発明によれば、基準パルス信号を分周した周波数の分周比率は、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５０から１５０％の範囲内となるように設定する為、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、加工部位の変色等を防ぐことができる。

請求項４記載の発明によれば、加工物の種類（材質等）及び、加工種別（貫通、ハーフカット、表面のはがし等）に応じて、前記レーザ制御信号のパルス幅を変更（初期設定）可能とすることにより、パルス幅の変更だけで容易に加工仕様に適したレーザパワーに設定することが可能である。

請求項５記載の発明によれば、移動タイミング制御手段による被加工物の移動タイミングと、照射タイミング制御手段による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たことにより、加工精度をさらに良好にすることができる。

本発明に係る実施例のレーザ加工装置の概念を示す図である。 本発明に係る実施例のレーザ加工装置の概略構成図である。（図２では、図３の搬送ローラ１７ａ、１７ｂは不図示である。） 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明に係る実施例のシート状ワーク上の照射スポットの説明図（移動速度一定時）である。 本発明に係る実施例のシート状ワーク上の照射スポットの説明図（移動速度変化時）である。 本発明に係る実施例のシート状ワーク上の照射スポットの説明図（移動速度変化時）である。 本発明に係る実施例のコントローラ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。 本発明に係る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。 本発明に係る実施例において、シート状ワーク３の表面上に２つの照射スポットが照射された状態を示す図である。

〔レーザ加工装置の基本構成〕
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。

図１において、本発明のレーザ加工装置１は、上位パソコン２の所定のプログラムソフト（カッタドライバ）に従って、コンピュータ制御によって、シート状ワーク３にレーザ加工及び、溝状の折曲げ線加工を施すことが可能である。詳しくは、前記上位パソコン２からの指令によりコントローラ２０を介して、レーザ発振器３０の作動、キャリッジ１０の移動及び、折り曲げ線形成具１３（ボールペン）の昇降動作等を制御する。

「被加工物」としてのシート状ワーク３は、シート状ワーク支持部４０上に固定され、その上方には、レーザビーム３１の「照射手段」としてのレーザノズル１１及び、折曲げ線の形成手段としての折曲げ線形成具１３を一体的に搭載したキャリッジ１０が設置される。前記キャリッジ１０と前記シート状ワーク３とを二次元方向に相対的に移動させることにより、シート状ワーク３の所定の位置にレーザ加工及び、溝状の折曲げ線加工を施すことができる。レーザビーム３１の照射源であるレーザ発振器３０は、キャリッジ１０のレーザノズル１１に光学系（ミラー５０、ミラー５１）を介してレーザビーム３１を供給する。前記レーザノズル１１に供給されたレーザビーム３１は、レーザノズル１１内の焦点レンズ１２（凸レンズ）により、いっそう集光され、シート状ワーク３に照射される。

前記折曲げ線形成具１３は、取付部７１に保持され、不図示の自動昇降手段にて、折り曲げ線形成具１３の下端を前記シート状ワーク３に接触・退避するように制御される。

前記レーザ加工装置１が、シート状ワーク３に所望のレーザ加工及び、折曲げ線加工を施すには、操作者は、予め、加工するパーツ（型紙）のデザインデータ（折曲げ線データ、切断データ等）を上位パソコン２上の所定のプログラムソフトに入力する。レーザ加工装置１は、前記入力されたデザインデータに従い、レーザ加工時には、折り曲げ線形成具１３を退避させた状態で、キャリッジ１０を駆動制御し、レーザノズル１１によるレーザビーム３１の照射によりシート状ワーク３を所要の直線や曲線に沿って切断する。この時、レーザ発振器３０に対してプログラムソフトに従って発振・停止の制御を行う。
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。

次に、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置について、図２〜図３を参照して説明する。

（レーザ部の構成）
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。

（シート状ワーク支持部）
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。

（相対移動機構）
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。

前記Ｘ方向移動手段８４は、前記シート状ワーク３上方に設置されるＸ方向移動バー２１（リードスクリュー）と、前記Ｘ方向移動バー２１の長手方向に沿って移動するＸ方向移動体１９で構成される。そして、前記Ｘ方向移動バー２１を移動させる動力源は、Ｘ方向駆動手段としてのＸドライブモータ２２である。前記Ｘドライブモータ２２が駆動すると、Ｘドライブモータの駆動軸と同軸上のプーリ２６からＸ方向移動バー２１と同軸上のプーリ２７にタイミングベルト２４を介して動力が伝達される。その結果、Ｘ方向移動バー２１が回転し、Ｘ方向移動バー２１（リードスクリュー）と前記リードスクリューと対をなす内ねじが形成された軸受け１５により噛合するＸ方向移動体１９がＸ方向移動バーの長手方向に沿って移動する。尚、前記Ｘ方向移動バー２１と前記軸受け１５によるキャリッジ１０本体の支持手段以外に、キャリッジ１０本体を支持する手段として、ガイドレールによりＸ方向に移動可能に嵌合する不図示の支持手段を備える。

又、前記Ｙ方向移動手段８５は、前記シート状ワーク支持部のシート状ワークをＹ方向に搬送するＹ方向搬送手段と、前記Ｙ方向搬送手段を駆動するＹ方向駆動手段を備える。
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。

前記支承ローラ１８を金属製とすることにより、支承ローラ１８表面の剛性により、折り曲げ線の溝状の窪みは、シート状ワーク３の表面にしか形成されず、したがって、シート状ワーク３の全体的な縮みは最小限に抑えられる。さらに、レーザノズルの移動方向の下方には、何も配置されない所定範囲の空間であるレーザービーム回避空間が設けられ、レーザビームの照射によるシート状ワーク以外の部材が発熱し、損傷することを防ぐ。

第１搬送ローラ対１６ａ、１６ｂと前記第２搬送ローラ対１７ａ、１７ｂのシート状ワーク３の搬送経路間には、少なくとも、レーザノズル１１からレーザビーム３１が照射されるエリアを避けるように、前記シート状ワーク３を移送可能に支持する為のガイド部材が設置される。前記ガイド部材を設置することにより、シート状ワーク３を一方の搬送ローラ対から他方の搬送ローラ対に移送する際、用紙先端部が垂れることを防ぎ、精度よく加工できるようにする。

図２において、前記シート状ワーク支持部４０のＹ方向搬送手段（１６、１７、１８）を回転させる動力源は、Ｙ方向駆動手段としてのＹドライブモータ２３である。前記搬送ローラ対１６の駆動ローラ１６ｂ、搬送ローラ対の駆動ローラ１７ｂ及び、支承ローラ１８は、各々のローラと同軸上にプーリが取付けられ（支承ローラ１８のプーリ２９、その他のローラ１６ｂ、１７ｂのプーリは不図示）、前記Ｙドライブモータ２３が駆動すると、Ｙドライブモーター２３の駆動軸と同軸上のプーリ２８から各々のプーリ（２９その他不図示のプーリ）にタイミングベルト２５を介して動力が伝達される。その結果、シート状ワーク３がＹ方向に搬送される。

〔レーザ加工装置の制御部〕
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。

（制御手段）
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。

基準パルス生成手段８０は、前記照射タイミングの制御及び、移動タイミングの制御に用いる為の共通の基準パルス信号を生成し、前記基準パルス信号は、基準パルス信号８０ａ、８０ｂとして、分周回路８１及び、制御タイミング制御手段８３にそれぞれ入力される。

前記移動タイミング制御手段８３は、前記入力された基準パルス信号８０ｂを移動タイミング制御信号８３ａ、８３ｂとして、それぞれＸドライブモータ２２及び、Ｙドライブモータ２３に出力する。尚、移動タイミング制御手段８３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、前記Ｘドライブモータ２２及び、Ｙドライブモータ２３へのパルス信号の出力をそれぞれオン／オフ制御し、キャリッジ１０のＸ方向への移動／停止及び、シート状ワーク３のＹ方向への移動／停止とをそれぞれ適宜切り替えて実行できるように構成されている。

又、前記分周回路８１に入力された基準パルス信号８０ａは、分周回路８１にて分周比＝１：１０に分周後、照射タイミング制御手段８２に入力され、さらにレーザ発振器３０に出力される。
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。

前記構成によれば、照射手段と被加工物との相対的移動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構成したので、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。

又、照射タイミング制御手段８２によるシート状ワーク３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８０ａを所定の比率で分周した周期に同期させることにより、簡易な方法で照射タイミングを制御することが可能である。

前記Ｘドライブモータ２２、Ｙドライブモータ２３は、ステッピングモータを用いることが好ましい。ステッピングモータは、入力パルスに同期して正確に回転する為、回転量の検出が必要なく（エンコーダの設置は不要である）、高精度な位置決めが可能である。したがって、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。本発明においては、前記Ｘドライブモータ２２、Ｙドライブモータ２３は、ステッピングモータだけに限定されず、サーボモータ等も使用可能である。最も好ましくは、低価格のステッピングモータを使用するのがよい。

図７は、シート状ワーク３の表面上で２つの照射スポットＳｐ１、Ｓｐ２が、一定のピッチＰにて、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状態を示す図である。前記基準パルス信号８０ａを分周回路８１にて分周した周波数の分周比率は、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（Ｐ）の比率が所定の範囲内となるように設定する。

前記所定の範囲内とは、５０から１５０％の範囲内に設定される。前記構成によれば、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一定範囲内に規制される為、加工部位の変色等を防ぐことができる。

尚、本発明の実施例においては、例えば、レーザの照射スポット半径（ｒ）＝５０μｍ、
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）。

（パルス状レーザの発振動作）
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。

図６（ａ）は、基準パルス生成手段８０で生成された基準パルス信号（８０ａ、８０ｂ）である。前記基準パルス信号（８０ａ、８０ｂ）は、周波数ｆ＝６ＫＨｚで移動タイミング制御手段８３及び、分周回路８１にそれぞれ出力される。

図６（ｂ）は、移動タイミング制御手段８３から出力される移動タイミング制御信号（８３ａ、８３ｂ）である。前記移動タイミング制御信号（８３ａ、８３ｂ）は、基準パルス信号８０ｂに同期してＸドライブモータ２２、Ｙドライブモータ２３に出力される。
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。

図６（ｃ）は、照射タイミング制御手段８２から出力される照射タイミング制御信号（８２ａ）である。前記分周回路８１に入力された基準パルス信号８０ａは、分周回路８１にて分周比＝１：１０に分周後、照射タイミング制御手段８２に出力される。すなわち、Ｎ１＝Ｎ２＝１０パルス毎に（キャリッジ１０（レーザノズル１１）とシート状ワーク３が５０μｍ相対移動する毎に）、照射タイミング制御信号８２ａがレーザ発振器３０に１パルス出力される。

前記構成によれば、照射手段と被加工物との相対的移動に同期させてレーザビームを被加工物へ照射することができ、移動速度の変動の影響を受けることがなく、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。

又、本発明においては、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照射タイミング制御信号８２ａのパルス幅を変更することが可能である。前記構成によれば、加工物の種類（材質等）及び、加工種別（貫通、ハーフカット、表面のはがし等）に応じて、前記レーザ制御信号のパルス幅を変更（初期設定）可能とすることにより、パルス幅の変更だけで容易に加工仕様に適したレーザパワーに設定することが可能である。

さらに、本発明においては、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。前記構成によれば、前記遅れ時間調整手段を備えたことにより、加工精度をさらに良好にすることができる。

（自由曲線におけるレーザの照射タイミング）
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。

例えば、照射手段と被加工物が２００パルスで１ｍｍ相対的に移動できる機構であれば、１パルスあたりの移動距離は５μｍ。レーザのスポット径が９０μｍだとすれば、半分の４５μｍ以下のピッチでレーザを照射すれば良い。この数値が低ければ低い程過剰なエネルギーが照射される。照射ピッチを４０μｍとすれば、８パルス毎にレーザを照射すればよい。

直線以外の自由曲線を加工する場合の問題点としては、Ｘ軸成分のみあるいはＹ軸成分のみの場合は、移動パルスをカウントして８パルス毎にレーザを照射すれば良いが、斜め４５度となるとカウントするパルスに対して移動する距離は、√２倍となる。また、ＸとＹ二軸の和を取ると１６パルスとなり倍近いピッチでレーザが照射される。パルスの論理和だと、ＸとＹの位相関係でパルス数が異なってくる。もし全て異位相として１６パルス入ると２８μｍ毎にパルスを照射してしまう。これもエネルギー過剰となる。しかし、Ｘ軸とＹ軸のパルス位相や組み合わせについては予測できない（コントローラからは現在処理中のパルスだけしか情報が得られない）。斜線もそうであるが、円や楕円にも対応する必要がある。

解決手段としては、要するに４０μｍ、すなわち「８」と言う数字がキーとなる。√（Ｘ↑２＋Ｙ↑２）が「８」以上になればレーザを照射すれば良い。ＸとＹの組み合わせも０〜８まで。Ｘが８だとＹは０以上、Ｘが７だとＹは３以上、Ｘが６だとＹは５以上、Ｘが５だとＹは６以上、Ｘが４だとＹは７以上、Ｘが３だとＹは７以上、Ｙが８だとＸは０以上。このルールさえ守れば良く、前記ルール以外はレーザビームを照射しない。前記処理は、「組み合わせ回路」だけで、複雑な演算を行っているのと同等になる。Ｘ軸とＹ軸それぞれのカウンタが移動パルスをカウントし、このカウンタの値を論理回路で監視して、レーザーを照射しなければならない４０μｍ移動が完了すると、１つの照射スポットを照射してＸ軸とＹ軸のカウンタをクリアする。この動きを延々と繰り返せば、Ｘ軸とＹ軸のパルス組み合わせ（描画ベクトル）に関係なく移動距離４０μｍ毎に１つの照射スポットが照射される。また、内部高速クロックで同期化しているので、距離に対する誤差は１パルス程度（５μｍ）と実用的にも問題が無く、複雑な演算処理を行う必要がない。前記の処理例は全てハードウェアで処理すればメカニカルな移動速度の影響は受ける事は無い。

（他の実施形態）
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。

１ レーザ加工装置
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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