JP6753835B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
(2)本発明は、加工用のレーザ光を出射する第1光源(例えば、後述するレーザ光源3)と、前記加工用のレーザ光とは波長の異なる焦点確認用のレーザ光を出射する第2光源(例えば、後述するレーザ光源3)と、前記第1光源又は前記第2光源から出射されるレーザ光をそれぞれ同軸で対象物に向けて集光させる焦点レンズ(例えば、後述するレンズ45)と、前記焦点レンズを透過したレーザ光を対象物側に反射するミラー機構(例えば、後述する第1ミラー41、第2ミラー42、回転モータ43及び44)と、前記焦点レンズをレーザ光の光軸方向に移動させるレンズ駆動機構(例えば、後述するレンズ駆動機構46)と、を備え、前記第1光源又は前記第2光源から出射されるレーザ光を、前記焦点レンズ及び前記ミラー機構を介して対象物に照射するレーザ加工装置であって、前記焦点レンズの光軸方向の位置と加工用のレーザ光を前記焦点レンズで集光させたときの加工用の焦点位置とを対応付ける加工用相関データを管理する加工用相関データ管理部(例えば、後述する加工用相関データ管理部571)と、前記加工用相関データにおける加工用の前記焦点位置と予め設定される補正係数とに基づいて、焦点確認用のレーザ光を前記焦点レンズで集光させたときの焦点確認用の焦点位置を算出して、前記焦点レンズの光軸方向の位置と焦点確認用の前記焦点位置とを対応付ける焦点確認用相関データを作成する焦点確認用相関データ管理部(例えば、後述する焦点確認用相関データ作成部604)と、第1モードでは、前記加工用相関データにおいて、目標とする加工用の前記焦点位置に対応する前記焦点レンズの光軸方向の位置に基づいて前記焦点レンズを光軸方向に移動させ、第2モードでは、前記焦点確認用相関データ管理部で作成される前記焦点確認用相関データにおいて、目標とする焦点確認用の前記焦点位置に対応する前記焦点レンズの光軸方向の位置に基づいて前記焦点レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動機構制御部(例えば、後述するレンズ駆動機構制御部602)と、を備えるレーザ加工装置(例えば、後述するレーザ加工装置1)に関する。
(3)本発明は、加工用のレーザ光を出射する第1光源(例えば、後述するレーザ光源3)と、前記加工用のレーザ光とは波長の異なる焦点確認用のレーザ光を出射する第2光源(例えば、後述するレーザ光源3)と、前記第1光源又は前記第2光源から出射されるレーザ光をそれぞれ同軸で対象物に向けて集光させる焦点レンズ(例えば、後述するレンズ45)と、前記焦点レンズを透過したレーザ光を対象物側に反射するミラー機構(例えば、後述する第1ミラー41、第2ミラー42、回転モータ43及び44)と、前記焦点レンズをレーザ光の光軸方向に移動させるレンズ駆動機構(例えば、後述するレンズ駆動機構46)と、を備え、前記第1光源又は前記第2光源から出射されるレーザ光を前記焦点レンズ及び前記ミラー機構を介して対象物に照射するレーザ加工装置であって、第1モードでは、加工用のレーザ光を前記焦点レンズで集光させたときの焦点位置の目標値と、加工用のレーザ光に設定される第1の係数とをパラメータとする第1の変換式により前記焦点レンズの光軸方向の位置を算出し、第2モードでは、前記焦点位置の目標値と、焦点確認用のレーザ光に設定される第2の係数とをパラメータとする第2の変換式により前記焦点レンズの光軸方向の位置を算出する位置データ算出部(例えば、位置データ算出部605)と、前記第1モードでは、前記位置データ算出部において前記第1の変換式により算出される前記焦点レンズの光軸方向の位置に基づいて前記焦点レンズを光軸方向に移動させ、前記第2モードでは、前記位置データ算出部において前記第2の変換式により算出される前記焦点レンズの光軸方向の位置に基づいて前記焦点レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動機構制御部(例えば、後述するレンズ駆動機構制御部602)と、を備えるレーザ加工装置(例えば、後述するレーザ加工装置1)に関する。
図1は、第1実施形態に係るレーザ加工装置1の外観図である。図2は、第1実施形態に係るレーザ加工装置1の光学系を説明する図である。
第1実施形態に係るレーザ加工装置1は、図1及び図2に示すように、多軸ロボット2と、レーザ光源3と、多軸ロボット2のアーム21の先端に設けられたレーザヘッド4と、を備える。
図3は、第1実施形態における制御ユニット50の構成を示すブロック図である。
図3に示すように、レーザ加工装置1の制御ユニット50は、表示装置51、表示制御部52、データ取得部53、操作入力部54、入力制御部55、記憶部56、データベース装置57、データ制御部58、ロボット制御部59及びガルバノスキャナ制御部60を備える。
表示制御部52は、表示装置51における各種データの表示を制御する。表示制御部52は、操作入力部54から入力されたオペレータの操作指示に従って、例えば、後述する加工用相関データ(図4A参照)、焦点確認用相関データ(図4B参照)等をデータテーブル形式で表示装置51に表示させる。
入力制御部55は、データ取得部53で取得された各種のデータ、操作入力部54から入力されたデータ、指示等を取得して、記憶部56に記憶させたり、データ制御部58を介してデータベース装置57に記憶させたりする。
ガルバノスキャナ制御部60は、ミラー駆動機構制御部601、レンズ駆動機構制御部602及びレーザ光制御部603を備える。
レンズ駆動機構制御部602は、レンズ駆動機構46を制御することにより、レンズ45を光軸方向の所望の位置に移動させる。これにより、ガルバノスキャナ40において、レーザ光Lの焦点位置が調整される。
図4Aは、加工用相関データの一例を示すデータテーブルである。図4Bは、焦点確認用相関データの一例を示すデータテーブルである。
図5は、第1実施形態のレーザ加工装置1で実行されるレンズ位置駆動プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
ステップS103において、レンズ駆動機構制御部602は、ステップS102で特定した光軸方向の位置にレンズ45を移動させる。レンズ45を移動させた後、本フローチャートの処理は、終了する。
次に、本発明に係るレーザ加工装置1の第2実施形態について説明する。
図6は、第2実施形態における制御ユニット50Aの構成を示すブロック図である。図7は、第2実施形態における焦点確認用相関データの一例を示すデータテーブルである。
図7において、「レンズ位置」、「加工光の焦点位置」は、第1実施形態の加工用相関データ(図4A参照)と同じである。
「補正係数a」は、加工光の焦点位置をガイド光の焦点位置に換算するための数値を示している。補正係数a(a1〜a4)は、レンズ位置ごとに予め設定されている。なお、本実施形態では、加工光の焦点位置の数値に補正係数aを加算することにより、ガイド光の焦点位置を算出する例について説明するが、補正係数aに応じて、加工光の焦点位置に乗算、除算又は減算することによりガイド光の焦点位置を算出する形態としてもよい。
なお、図7に示すデータテーブルは、焦点確認用相関データ作成部604で作成される焦点確認用相関データの構成を模式的に示したものである。焦点確認用相関データとしては、実質的に「ガイド光の焦点位置」のデータが作成されればよい。その場合、レンズ位置に関するデータを、例えば記憶部56に記憶しておき、算出したガイド光の焦点位置と関連付けられたデータとして参照すればよい。なお、作成した焦点確認用相関データは、第2モードによるレーザ光Lの照射が終了した後に記憶部56から削除してもよいし、新たな焦点確認用相関データが作成されるまでの間、記憶部56に記憶させてもよい。
図8は、第2実施形態のレーザ加工装置1で実行されるレンズ位置駆動プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
ステップS203において、レンズ駆動機構制御部602は、ステップS202で特定した光軸方向の位置にレンズ45を移動させる。レンズ45を移動させた後、本フローチャートの処理は、終了する。
次に、本発明に係るレーザ加工装置1の第3実施形態について説明する。
図9は、第3実施形態における制御ユニット50Bの構成を示すブロック図である。
第3実施形態の制御ユニット50Bは、データベース装置57に加工用相関データ管理部571等のデータ管理部を備えていない点と、ガルバノスキャナ制御部60に位置データ算出部605を備える点とが第1実施形態と相違する。第3実施形態の制御ユニット50Bにおいて、その他の構成は、第1実施形態の制御ユニット50と同じである。そのため、第3実施形態においては、制御ユニット50Bのみを図示し、レーザ加工装置1の全体の図示を省略する。また、第3実施形態の説明及び図面において、第1実施形態と同等の部材等には、第1実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
z1=f(Z,g1)・・・(1)
ここで、「Z」は、加工光をレンズ45で集光させたときの焦点位置の目標値(以下、「加工光における焦点位置の目標値」ともいう)である。「g1」は、加工光の波長に依存する第1の係数である。
z2=f(Z,g2)・・・(2)
ここで、「Z」は、加工光における焦点位置の目標値である。「g2」は、ガイド光の波長に依存する第2の係数である。
図10は、第3実施形態のレーザ加工装置1で実行されるレンズ位置駆動プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
ステップS303において、位置データ算出部605は、第1の変換式によりレンズ45の光軸方向の位置を算出する。
ステップS304において、レンズ駆動機構制御部602は、ステップS303で算出された光軸方向の位置にレンズ45を移動させる。レンズ45を移動させた後、本フローチャートの処理は、終了する。
ステップS306において、位置データ算出部605は、第2の変換式によりレンズ45の光軸方向の位置を算出する。続いて、レンズ駆動機構制御部602において、上述したステップS304の処理が実行されることにより、本フローチャートの処理は、終了する。
第1実施形態では、焦点確認用相関データを焦点確認用相関データ管理部572に記憶しておく例について説明したが、これに限定されない。データベース装置57の機能として、焦点確認用相関データ管理部572において、焦点確認用相関データを作成してもよい。その場合、例えば、第2実施形態のように補正係数を用いて焦点確認用相関データを作成してもよいし、第3実施形態のように変換式を用いて焦点確認用相関データを作成してもよい。
実施形態では、1つのレーザ光源で2つのレーザ発振器(不図示)を切り替える例について説明したが、これに限定されない。例えば、加工光を出射するレーザ発振器とガイド光を出射するレーザ発振器とを個別に配置しておき、各モードにおいて、それぞれのレーザ発振器から出射されるレーザ光をハーフミラーにより同軸で出射するように構成してもよい。
Claims (3)
- 加工用のレーザ光を出射する第1光源と、前記加工用のレーザ光とは波長の異なる焦点確認用のレーザ光を出射する第2光源と、前記第1光源又は前記第2光源から出射されるレーザ光をそれぞれ同軸で対象物に向けて集光させる焦点レンズと、前記焦点レンズを透過したレーザ光を対象物側に反射するミラー機構と、前記焦点レンズをレーザ光の光軸方向に移動させるレンズ駆動機構と、を備え、前記第1光源又は前記第2光源から出射されるレーザ光を、前記焦点レンズ及び前記ミラー機構を介して対象物に照射するレーザ加工装置であって、
加工用のレーザ光が対象物上で合焦する前記焦点レンズの光軸方向の位置と、加工用のレーザ光が対象物上で合焦するように前記焦点レンズで集光させたときの光軸方向における加工用の焦点位置とを対応付ける加工用相関データを管理する加工用相関データ管理部と、
加工用のレーザ光が対象物上で合焦する前記焦点レンズの光軸方向の位置と、焦点確認用のレーザ光が対象物上で合焦するように前記焦点レンズで集光させたときの光軸方向における焦点確認用の焦点位置とを対応付ける焦点確認用相関データを管理又は作成する焦点確認用相関データ管理部と、
第1モードでは、前記加工用相関データにおいて、目標とする加工用の前記焦点位置に対応する前記焦点レンズの光軸方向の位置に基づいて前記焦点レンズを光軸方向に移動させ、第2モードでは、前記焦点確認用相関データにおいて、目標とする焦点確認用の前記焦点位置に対応する前記焦点レンズの光軸方向の位置に基づいて前記焦点レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動機構制御部と、
を備えるレーザ加工装置。 - 加工用のレーザ光を出射する第1光源と、前記加工用のレーザ光とは波長の異なる焦点確認用のレーザ光を出射する第2光源と、前記第1光源又は前記第2光源から出射されるレーザ光をそれぞれ同軸で対象物に向けて集光させる焦点レンズと、前記焦点レンズを透過したレーザ光を対象物側に反射するミラー機構と、前記焦点レンズをレーザ光の光軸方向に移動させるレンズ駆動機構と、を備え、前記第1光源又は前記第2光源から出射されるレーザ光を、前記焦点レンズ及び前記ミラー機構を介して対象物に照射するレーザ加工装置であって、
加工用のレーザ光が対象物上で合焦する前記焦点レンズの光軸方向の位置と、加工用のレーザ光が対象物上で合焦するように前記焦点レンズで集光させたときの光軸方向における加工用の焦点位置とを対応付ける加工用相関データを管理する加工用相関データ管理部と、
前記加工用相関データにおける加工用の前記焦点位置と予め設定される補正係数とに基づいて、焦点確認用のレーザ光が対象物上で合焦するように前記焦点レンズで集光させたときの光軸方向における焦点確認用の焦点位置を算出して、前記焦点レンズの光軸方向の位置と焦点確認用の前記焦点位置とを対応付ける焦点確認用相関データを作成する焦点確認用相関データ管理部と、
第1モードでは、前記加工用相関データにおいて、目標とする加工用の前記焦点位置に対応する前記焦点レンズの光軸方向の位置に基づいて前記焦点レンズを光軸方向に移動させ、第2モードでは、前記焦点確認用相関データ管理部で作成される前記焦点確認用相関データにおいて、目標とする焦点確認用の前記焦点位置に対応する前記焦点レンズの光軸方向の位置に基づいて前記焦点レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動機構制御部と、
を備えるレーザ加工装置。 - 加工用のレーザ光を出射する第1光源と、前記加工用のレーザ光とは波長の異なる焦点確認用のレーザ光を出射する第2光源と、前記第1光源又は前記第2光源から出射されるレーザ光をそれぞれ同軸で対象物に向けて集光させる焦点レンズと、前記焦点レンズを透過したレーザ光を対象物側に反射するミラー機構と、前記焦点レンズをレーザ光の光軸方向に移動させるレンズ駆動機構と、を備え、前記第1光源又は前記第2光源から出射されるレーザ光を前記焦点レンズ及び前記ミラー機構を介して対象物に照射するレーザ加工装置であって、
第1モードでは、加工用のレーザ光が対象物上で合焦するように前記焦点レンズで集光させたときの光軸方向における焦点位置の目標値と、加工用のレーザ光に設定される第1の係数とをパラメータとする第1の変換式により、加工用のレーザ光が対象物上で合焦する前記焦点レンズの光軸方向の位置を算出し、第2モードでは、加工用のレーザ光が対象物上で合焦するように前記焦点レンズで集光させたときの光軸方向における前記焦点位置の目標値と、焦点確認用のレーザ光に設定される第2の係数とをパラメータとする第2の変換式により前記焦点レンズの光軸方向の位置を算出する位置データ算出部と、
前記第1モードでは、前記位置データ算出部において前記第1の変換式により算出される前記焦点レンズの光軸方向の位置に基づいて前記焦点レンズを光軸方向に移動させ、前記第2モードでは、前記位置データ算出部において前記第2の変換式により算出される前記焦点レンズの光軸方向の位置に基づいて前記焦点レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動機構制御部と、
を備えるレーザ加工装置。
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