KR100508329B1 - 레이저 가공장치 - Google Patents

Abstract

하나의 레이저광을 제1의 편광수단으로 2개의 레이저광으로 분광하고, 한쪽은 미러를 경유하고, 다른 쪽은 제1의 갈바노 스캐너로 2축방향으로 주사하고, 2개의 레이저광을 제2의 편광수단으로 인도한 후, 제2의 갈바노 스캐너로 주사하고, 피가공물을 가공하는 레이저 가공장치에 있어서, 제1의 편광수단으로 투과한 레이저광은 제2의 편광수단으로 반사시켜, 제1의 편광수단에서 반사한 레이저광은 제2의 편광수단으로 투과시키도록 광로를 구성한다.

Description

레이저 가공장치{LASER MACHINING APPARATUS}

본 발명은 프린트기판 등의 피가공물에 대해 구멍뚫기 가공을 주목적으로 한 레이저 가공장치에 관한 것이고, 그 생산성 향상을 도모하는 것이다.

도 6은 종래의 일반적인 구멍뚫기용 레이저 가공장치를 표시하는 개략 구성도이다.

도면에서, 31은 프린트기판 등의 피가공물, 32는 피가공물(31)에 예를 들면 바이어홀, 스루홀 등의 구멍뚫기 가공 등을 하기 위한 레이저광, 33은 레이저광 (32)을 발생하는 레이저 발진기, 34는 레이저광(32)을 반사시켜서 광로를 인도하는 복수의 미러, 35, 36은 레이저광(32)을 주사하기 위한 갈바노 스캐너, 37은 레이저광(32)을 피가공물(31)상에 집광시키기 위한 fθ렌즈, 38은 피가공물(31)을 이동시키기 위한 XY 스테이지이다.

일반적인 구멍뚫기가공용 레이저 가공장치에서는 레이저 발진기(33)로부터 발진된 레이저광(32)은 필요한 마스크, 미러(34)를 경유해서 갈바노 스캐너(35), (36)에 인도되고, 갈바노 스캐너(35),(36)의 진동각을 제어함으로서, fθ렌즈(37)를 통해서 피가공물(31)의 소정위치에 레이저광(32)을 집광한다.

또, fθ렌즈(37)를 통한 갈바노 스캐너(35),(36)의 진동각에는 예를 들면 50㎜ 4방 등의 한계가 있으므로 피가공물(31)의 소정위치에의 레이저광(32)의 집광에는 XY 스테이지(38)도 제어함으로서, 넓은 범위에서의 피가공물(31)의 가공을 가능케 하고 있다.

일반적으로 레이저 가공장치의 생산성은 갈바노 스캐너(35),(36)의 구동속도, fθ렌즈(37)의 가공에리어와 밀접한 관계가 있다.

또, 가공범위를 유지한 채로 갈바노 스캐너의 진동각을 작게 하는 것은 fθ렌즈와 갈바노 스캐너의 위치관계를 변경하는 등의 광학적 설계변경을 실시함으로서 가능해지나, 설계에 가장 시간을 요하고, 대단히 고가의 fθ렌즈의 사양이나 광학계 전체의 설계변경이 필요해지고, 싱글 빔에서의 값싼 그리고 쉬운 생산성 향상은 곤란하였었다.

상기 방식의 생산성 향상을 목적으로 한 레이저 가공장치로서, 예를 들면 일본국 특개평 11-314188호 공보가 개시되어 있다.

도 7은 일본국 특개평 11-314188호 공보에 표시되는 레이저 가공장치의 개략 구성도이다.

도면에서, 39는 피가공물, 40은 마스크, 41은 레이저광을 분광하기 위한 하프 미러, 42는 다이크로익 미러, 43a는 하프 미러를 반사한 레이저광, 43b는 하프 미러를 투과해서 다이크로익 미러로 반사한 레이저광, 44, 45는 미러, 46은 레이저광(43a),(43b)을 피가공물(39)상에 집광시키기 위한 fθ렌즈, 47, 48은 레이저광 (43a)을 가공에리어 A1으로 인도하기 위한 갈바노 스캐너, 49, 50은 레이저광(43b)을 가공에리어 A2로 인도하기 위한 갈바노 스캐너, 51은 피가공물의 각 부를 가공에리어 A1 또는 A2에 이동시키기 위한 XY 스테이지이다.

도 7에서 표시되는 레이저 가공장치는 마스크(40)를 통과한 레이저광을 하프 미러(41)를 경유시켜서 복수로 분광하고, 분광한 레이저광(43a),(43b)을 각각 fθ렌즈(46)의 입사측에 배치한 다수의 갈바노 스캐너계로 인도하고, 이 다수의 갈바노 스캐너계에 의해 주사함으로서, 분할설정된 가공에리어 A1, A2에 조사하는 것을 가능케 하고 있다.

또, 분광한 레이저광(43a)은 제1의 갈바노 스캐너계(47),(48)를 경유해서 fθ렌즈(46)의 반의 영역으로 도입한다.

또 분광한 다른 쪽의 레이저광(43b)은 제2의 갈바노 스캐너계(49),(50)를 경유해서 fθ렌즈(46)의 나머지 반의 영역으로 도입시켜 제1, 제2의 갈바노 스캐너계는 fθ렌즈(46)의 중심축에 관해서 대칭으로 배치함으로서, fθ렌즈(46)를 1/2씩 동시 이용해서 생산성 향상을 가능하게 하고 있다.

그러나 일본국 특개평 11-314188호 공보에 개시되는 장치에서는 하프 미러 (41)를 경유시켜서 다수로 분광한 레이저광을 각각 제1의 갈바노 스캐너계(47), (48)와 제2의 갈바노 스캐너계(49),(50)에서 주사하고, 분할설정된 가공에리어 A1, A2에 조사하는 구성을 취하고 있으므로 하프 미러(41)에 의해 분광한 레이저광 (43a),(43b)간에는 하프 미러(41)를 반사와 투과하는 차이의 레이저광의 품질의 흐트러짐이 생기기 쉽고, 또, 분광의 에너지가 다른 것이 되어 버리는 경우 에너지를 동등하게 하기 위해 또 다른 고가의 광학부품이 필요하였었다.

또, 도 7에 표시하는 광로구성에서는 분광한 레이저광(43a),(43b)의 마스크 (40) 통과후 피가공물(39)에 조사될 때까지의 광로 길이가 다르고, 피가공물(39)상에서의 엄밀한 빔스팻경도 다른 것이 되어버린다는 문제도 있었다.

또, fθ렌즈(46)를 등분할하고, 분할설정된 가공에리어 A1, A2를 동시가공하기 위해 가공에리어 A1, A2의 가공구멍수에 큰 차이가 있을 때, 또 워크의 단부품 등 가공에리어 A1, A2중 어느 쪽인가에 가공대상구멍이 없을 때는 생산성의 향상을 기대할 수 없다.

(발명의 개시)

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 된 것으로, 분광한 레이저광의 에너지나 품질의 차이를 최소한으로 하고, 각각의 광로 길이를 동일하게 함으로서 빔스팻경도 동일하게 할 수가 있고, 또 분광한 레이저광을 동일영역에 조사함으로서, 보다 값싸게 생산성을 향상한 레이저 가공장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또, 분광한 레이저광의 에너지를 용이한 조정으로 균일하게 할 수가 있고, 가공성능을 보다 안정된 것으로 할 수 있는 레이저 가공장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

이 목적을 달성하기 위해 제1의 관점에 의하면, 하나의 레이저광을 제1의 편광수단에서 2개의 레이저광으로 분광하고, 한쪽은 미러를 경유하고, 다른 쪽은 제1의 갈바노 스캐너로 2축방향으로 주사하고, 2개의 레이저광을 제2의 편광수단으로 인도한 후, 제2의 갈바노 스캐너로 주사하고, 피가공물을 가공하는 레이저 가공장치에서, 제1의 편광수단으로 투과한 레이저광은 제2의 편광수단으로 반사시켜, 제1의 편광수단으로 반사한 레이저광은 제2의 편광수단으로 투과시키도록 광로를 구성하는 것이다.

또, 2개의 편광수단의 반사면이 서로 마주 보도록 배치하고, 분광한 각각의 레이저광의 광로 길이가 각각 동일하게 되는 광로를 형성하는 것이다.

또, 제1의 편광수단의 바로 앞에 각도조절가능한 제3의 편광각도조정용 편광수단을 배치하는 것이다.

또, 레이저광의 에너지를 측정할 수 있는 센서를 설치하고, 2개의 레이저광의 에너지를 측정하고, 소망하는 비율의 에너지로 2개의 레이저광이 인출가능하도록 제3의 편향각도조정용 변경수단의 각도를 조정하는 것이다.

도 1은 본 실시의 형태에서의 레이저 가공기의 개략 구성을 표시한 도면.

도 2는 편광 빔 스프리터의 분광 모식도.

도 3은 다른 실시의 형태에서의 레이저 가공기의 광로 구성을 개략적으로 표시한 도면.

도 4는 편광각도조정용 편광 빔 스프리터 부분을 확대한 도면.

도 5는 편광각도조정용 편광 빔 스프리터의 자동 조정프로그램의 플로도.

도 6은 종래의 일반적인 구멍뚫기용 레이저 가공기의 개략 구성을 표시한 도면.

도 7은 종래의 생산성 향상을 목적으로 한 구멍뚫기용 레이저 가공기의 개략 구성을 표시한 도면.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

실시의 형태 1.

도 1은 하나의 레이저광을 분광용 편광 빔 스프리터로 2개의 레이저광으로 분광하고, 2개의 레이저광을 독립해서 주사함으로서, 2개소 동시에 가공을 실시할 수가 있는 구멍뚫기용 레이저 가공장치를 표시하는 개략 구성도이다.

도면에서, 1은 레이저 발진기, 2는 레이저광, 2a는 리터더(3) 입사전의 레이저광(2)의 편광방향, 2b는 리터더(3)에서 반사후의 레이저광(2)의 편광방향, 3은 직선편광의 레이저광을 원편광으로 변화하는 리터더, 4는 가공구멍을 소망하는 크기와 형상으로 하기 위해 입사하는 레이저광으로부터 필요한 부분의 레이저광을 잘라내는 마스크, 5는 레이저광(2)을 반사해서 광로를 인도하는 다수의 미러, 6은 레이저광(2)을 2개의 레이저광으로 분광하는 제1의 편광 빔 스프리터, 7은 제1의 편광 빔 스프리터(6)로 분광된 한쪽의 레이저광, 7a는 레이저광(7)의 편광방향, 8은 제1의 편광 빔 스프리터로 분광된 또 한쪽의 레이저광, 8a는 레이저광(8)의 편광방향, 9는 레이저광(7)과 레이저광(8)을 갈바노 스캐너(12)에 인도하기 위한 제2의 편광 빔 스프리터, 10은 레이저광(7),(8)을 피가공물(13)상에 집광시키기 위한 fθ렌즈, 11은 레이저광(8)을 2축방향으로 주사하고, 제2의 편광 빔 스프리터에 인도하기 위한 제1의 갈바노 스캐너, 12는 레이저광(7)과 레이저광(8)을 2축방향으로 주사하고, 피가공물(13)에 인도하기 위한 제2의 갈바노 스캐너, 13은 피가공물, 14는 피가공물(13)을 이동시키기 위한 XY 스테이지이다.

다음, 본 실시의 형태의 상세한 동작을 설명한다.

본 실시의 형태에 표시된 바와 같이 하나의 레이저광을 분광용 편광 빔 스프리터로 2개의 레이저광으로 분광하고, 2개의 레이저광을 독립적으로 주사함으로서, 2개소 동시에 가공을 실시할 수 있는 구멍뚫기가공용 레이저 가공장치에서는 레이저 발진기(1)로부터 직선편광으로 발진된 레이저광(2)은 광로 도중에 배치된 리터더(3)에 의해 원편광으로 변환되어 마스크(4), 미러(5)를 경유해서 제1의 편광 빔 스프리터(6)에 인도된다. 그리고, 제1의 편광 빔 스프리터(6)에서 원편광으로 입사되는 레이저광(2)은, P파성분은 편광 빔 스프리터(6)를 투과해서 레이저광(7)이 되고, S파성분은 편광 빔 스프리터(6)에서 반사해서 레이저광(8)으로 분광된다.

또, 원편광은 모든 방향의 편광성분을 균질하게 가지므로 레이저광(7)과 레이저광(8)은 동일한 에너지를 갖도록 분광된다.

제1의 편광 빔 스프리터(6)를 투과한 레이저광(7)은 밴드 미러(5)를 경유해서 제2의 편광 빔 스프리터(9)에 인도된다.

한편, 제1의 편광 빔 스프리터(6)에서 반사된 레이저광(8)은 제1의 갈바노 스캐너(11)에 의해 2축방향으로 주사된 후, 제2의 편광 빔 스프리터(9)에 인도된다.

또, 레이저광(7)은 언제나 같은 위치에서 제2의 편광 빔 스프리터(9)로 인도되나, 레이저광(8)은 제1의 갈바노 스캐너(11)의 진동각을 제어함으로서 제2의 편광 빔 스프리터(9)에 입사하는 위치, 각도를 조정할 수가 있다.

그후, 레이저광(7),(8)은 제2의 갈바노 스캐너(12)에 의해 2축방향으로 주사된 후, fθ렌즈(10)에 인도되고, 각각 피가공물(13)의 소정위치에 집광된다.

이때 제1의 갈바노 스캐너(11)를 주사함으로서, 레이저광(8)은 피가공물(13)상에서 레이저광(7)과 동일위치에 조사하는 것이 가능하다.

또, 미리 설정된 범위내에서 레이저광(7)에 대해 임의의 위치에, 예를 들면, 갈바노 스캐너(11)를 주사함으로서 레이저광(8)을 레이저광(7)을 중심으로 빔 스프리터의 윈도우의 특성을 고려해서 4㎜각의 범위내를 주사하는 동시에, 예를 들면 50㎜ 4방 등 가공가능한 범위에서 진동하는 제2의 갈바노 스캐너(12)를 통해서 피가공물(13)상의 임의의 다른 2점에 레이저광을 조사하는 것을 가능하게 하고 있다.

또, 본 실시의 형태에서는 제1의 편광 빔 스프리터(6)를 반사한 레이저광(8)은 제2의 편광 빔 스프리터(9)를 투과, 제1의 편광 빔 스프리터(6)를 투과한 레이저광(7)은 제2의 편광 빔 스프리터(9)를 반사하도록 구성되어 있다.

이 때문에, 분광한 2개의 레이저광은 각각 반사와 투과 양방의 과정을 경과하고 있으므로 반사와 투과의 차이에 의한 레이저광의 품질의 흐트러짐이나 에너지 밸런스의 붕괴를 상쇄하는 것을 가능케 하고 있다.

여기서, 레이저광(7)과 레이저광(8)에 의해 피가공물(13)에 가공되는 가공구멍의 품질은 레이저광의 에너지에 크게 의존한다.

레이저광(7)과 레이저광(8)으로 피가공물(13)에 같은 품질의 구멍을 가공하는 경우 레이저광(7)과 레이저광(8)의 에너지를 같게 할 필요가 있다.

그래서, 본 실시의 형태에서는 레이저광(2)을 레이저광(7)과 레이저광(8)으로 분광하는 제1의 편광 빔 스프리터(6)를 사용해서 P파를 투과시켜 S파를 반사시킴으로서, 2개의 레이저 빔으로 분광하고 있다.

또, 제1의 편광 빔 스프리터(6)에는 P파와 S파의 성분을 균등하게 갖는 레이저광을 입사시킬 필요가 있다.

도 2는 제1의 편광 빔 스프리터(6)의 정면도를 중앙에, 그 좌우에 측면도, 상부에 상면도가 표시되어 있다.

도면에서, 61은 편광 빔 스프리터의 윈도우 부분으로 탄산가스 레이저의 경우, ZnSe이나 Ge이 사용된다. 62는 윈도우 부분(61)에서 반사한 레이저광을 90°로 되돌리기 위한 미러이다.

편광 빔 스프리터(6)에 입사한 레이저광은 편광방향(7a)의 성분(P파 성분)은 투과하고, 편광방향(8a)의 성분(S파 성분)은 반사하는 성질을 가지고 있다.

덧붙여 말하면, P파와 S파의 편광방향은 직행한다.

따라서, 입사하는 레이저광의 편광방향이 편광방향(7a)(P파 성분)과 같으면 모두 투과하고, 편광방향(8a)(S파 성분)과 같은 경우는 모두 반사한다.

또, 모든 편광방향이 균질로 존재하는 원편광이나, P파, S파에 45°의 각도를 이루는 편광방향이면 레이저광은 등분되고, 레이저광(7)과 레이저광(8)의 에너지는 같아진다.

본 실시의 형태에서는 2개의 편광 빔 스프리터를 도 1에 표시한 바와 같이 배치함으로서, 제1의 편광 빔 스프리터(6) ~ 제2의 편광 빔 스프리터(9)간의 레이저광(8과 7)의 광로 길이를 동일하게 하고 있으므로 분광한 2개의 레이저광의 빔스팻경을 동일하게 할 수가 있다.

예를 들면, 본 발명의 실시의 형태에서는 광로를 X, Y, Z방향으로 분해해도 각각 동일 광로 길이가 되므로 광로 구성요소를 대소 설계변경해도 광로를 X, Y, Z방향으로 신축할 수가 있어서 레이저광(8과 7)의 광로 길이는 같게 유지할 수가 있다.

실시의 형태 2.

상술한 실시의 형태 1에서는 레이저 발진기(1)로부터 발진된 레이저광(2)은 리터더(3)에서 입사광과 반사광이 90°를 이루는 각도로 입사시킬 필요가 있고, 또 레이저광(2)의 편광방향(2a)은 리터더(3)에서 입사광축과 반사광축을 2변으로 하는 평면과 리터더(3)의 반사면의 교선에 대해 45°의 각도로 입사시킬 필요가 있다.

여기서, 가령 리터더(3)에 대한 레이저광(2)이 입사하는 편광방향 및 광축각도의 조정이 불충분하면, 원편광율이 저하하고, 제1의 편광 빔 스프리터(6)에 입사하는 레이저광(2)의 P파 성분과 S파 성분의 밸런스가 무너져 레이저광(7)과 레이저광(8)의 에너지가 균일하게 되지 않고, 레이저광(2)의 리터더(3)에 입사할 때의 편광방향 및 광축각도의 조정은 편광방향은 눈으로 보이지 않고, 탄산가스 레이저와 같이 가시광이 아닐 때는 광축각도도 볼 수가 없으므로 원편광율을 측정하고, 불충분하면 각도조정을 실시하는 것을 반복해야 하며, 대단히 번잡한 작업이 되는 경우도 존재한다.

또, 레이저광(2)을 원편광(2b)으로 한후, 제1의 편광 빔 스프리터(6)에 입사할 때까지 여러 개의 미러(5)로 반사시키나, 미러(5)에서 반사할 때 원편광율이 저하할 때도 있다.

그래서, 본 실시의 형태에서는 원편광을 사용하지 않고, 직선편광으로 발진된 레이저광을 사용하는 경우에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 가공장치를 표시하는 개략 구성도이다.

도면에서, 2c는 제3의 편광 빔 스프리터(15)에 입사전의 레이저광(2)의 편광방향, 2d는 제3의 편광 빔 스프리터(15)를 투과후의 레이저광(2)의 편광방향, 15는 레이저광(2)의 편광방향을 조정하기 위한 제3의 편광 빔 스프리터, 16은 fθ렌즈 (10)로부터 출사되는 레이저광의 에너지를 측정하는 파워센서, 17은 레이저광(7)을 차단하는 제1의 셔터, 18은 레이저광(8)을 차단하는 제2의 셔터이다.

파워센서(16)는 XY 테이블(14)에 고정되어 있고, 레이저광의 에너지를 측정할 때는 파워센서(16)의 수광부에 레이저광이 닿는 위치에 파워센서(16)가 이동가능하게 되어 있다.

또, 기타의 동일부호는 실시의 형태 1에서 표시한 도 1과 같으므로 설명을 생략한다.

도 4는 도 3에서 표시된 제3의 편광 빔 스프리터(15)의 상세도이다.

도면에서, 20은 서보모터, 21은 제3의 편광 빔 스프리터(15)와 서보모터(20)를 고정하는 브래킷, 22는 서보모터(20)의 동력을 제3의 편광 빔 스프리터(15)에 전하는 타이밍 벨트, 23은 서보모터(20)에 부착되고, 타이밍 벨트(22)에 서보모터 (20)의 동력을 전하는 제1의 풀리, 24는 제3의 편광 빔 스프리터(15)에 부착된 타이밍 벨트(22)에 의해 회전되는 제2의 풀리, 25는 제3의 편광 빔 스프리터(15)에서 반사되는 레이저광(2)의 S파 성분을 막아주는 댐퍼이다.

레이저광(2)은 레이저 발진기(1)에서 직선편광(2c)으로 발진되고, 미러(5)에서 반사하며, 제3의 편광 빔 스프리터(15)로 인도된다.

레이저광(2)의 P파 성분은 제3의 편광 빔 스프리터(15)를 통과하고, 직선편광(2c)과는 다른 각도의 직선편광(2d)에 편광방향을 변경하여 마스크(4)로 인도된다.

또, 레이저광(2)의 S파 성분은 제3의 편광 빔 스프리터(15)에서 반사하고, 댐퍼(25)에 흡수된다.

마스크(4)에서 소망하는 부분에만 투과한 레이저광(2)은 미러(5)에서 반사하고, 제1의 편광 빔 스프리터(6)에 인도된다.

제1의 편광 빔 스프리터(6)에서는 레이저광의 P파 성분은 제1의 편광 빔 스프리터(6)를 투과하고(레이저광 7), S파 성분은 제1의 편광 빔 스프리터(6)에서 반사한다(레이저광 8).

레이저광(7)은 미러(5)에서 반사하고, 제2의 편광 빔 스프리터(9)에 인도된 후, 제2의 갈바노 스캐너(12)에 인도되고, X방향, Y방향으로 주사되고, fθ렌즈 (10)로 집광되고, XY 테이블(14)에 탑재된 피가공물(13)을 가공한다.

한편, 레이저광(8)은 제1의 갈바노 스캐너(11)에서 X방향, Y방향으로 주사되고, 제2의 편광 빔 스프리터(9)로 인도된다.

그후, 제2의 갈바노 스캐너(12)에서 다시 X방향, Y방향으로 주사된 후, fθ렌즈(10)로 집광되고, XY 테이블(14)에 탑재된 피가공물(13)을 가공한다.

레이저광(7)과 레이저광(8)의 에너지의 밸런스를 변경하기 위해서는 제1의 편광 빔 스프리터(6)에 입사하는 P파 성분과 S파 성분의 비율을 변경하면 되고, 제1의 편광 빔 스프리터(6)에 직선편광의 레이저광을 입사하는 경우에는 입사하는 레이저광(2)의 편광각도(2d)를 변경하면 된다.

덧붙여 말하면, 제1의 편광 빔 스프리터(6)에서의 손실, 제작오차 등을 제거하면, P파 성분과 같은 편광방향의 레이저광(2)을 입사시킬 때 모두 레이저광(7)이 되어 투과하고, S파 성분과 같은 편광방향의 레이저광(2)을 입사시키면, 모두 레이저광(8)이 되어 반사한다.

레이저광(7)과 레이저광(8)을 에너지가 같게 분광하는데는 P파와 S파에 대해 45°의 편광각도로 레이저광(2)을 입사시키면 된다.

레이저광(2)의 레이저 발진기(1)로부터 발진될 때의 편광방향(2c)은 레이저 발진기(1)의 광학적 구조에 의해 결정되므로 용이하게 편광각도가 변경되지 않는다.

그러나, 레이저광(2)을 제3의 편광 빔 스프리터(15)에 통하면, P파 성분만 투과하고 S파 성분은 반사하므로 제3의 편광 빔 스프리터(15)의 각도를 변경함으로서, 레이저광(2)의 편광각도(2c)를 용이하게 바꿀 수가 있다.

즉, 레이저광(7)과 레이저광(8)의 에너지를 같게 분광하는 것이면, 제1의 편광 빔 스프리터(6)의 P파, S파에 대해 레이저광(2)의 편광각도(2d)가 45°의 각도를 이루고 입사하도록 제3의 편광 빔 스프리터(15)의 각도를 조정하면 된다.

제3의 편광 빔 스프리터(15)의 각도조정기구에 대해서는 도 4에 표시한 바와 같이 되어 있다.

제3의 편광 빔 스프리터(15)는 레이저광(2)의 광축을 중심으로 회전할 수 있도록 브래킷(21)에 고정되어 있고, 제3의 편광 빔 스프리터(15)와 함께 회전하도록 제2의 풀리(24)가 고정되어 있다.

또, 제1의 풀리(23)가 부착된 서보모터(20)도 브래킷(21)에 고정되어 있고, 제3의 편광 빔 스프리터(15)에 고정된 제2의 풀리(24)와 서보모터(20)에 고정된 제1의 풀리(23)는 타이밍 벨트(22)로 연결되어 있다.

도면에 기재되어 있지 않은 제어장치로부터의 신호로 서보모터(20)가 회전하면, 타이밍 벨트(22)를 통해 제3의 편광 빔 스프리터(15)에 동력이 전달되고, 제3의 편광 빔 스프리터(15)의 각도가 변화한다.

또, 제3의 편광 빔 스프리터(15)에서 반사하는 레이저광(2)의 S파 성분은 댐퍼(25)에서 막아내도록 되어 있다.

여기서, 제3의 편광 빔 스프리터(15)로 편광방향의 각도를 조정할 때 S파 성분은 투과되지 않고 손실이 되어버림으로 효율 좋게 레이저광을 이용할 때는 제3의 편광 빔 스프리터(15)전의 레이저광(2)의 편광각도 2A를 제3의 편광 빔 스프리터 (15)후의 레이저광(2)의 편광각도(2d)가 가능한 같은 각도로 입사하면 좋다.

제3의 편광 빔 스프리터(15)의 각도조정은 제1의 편광 빔 스프리터(6)에 정확한 편광각도로 레이저광(2)을 입사하므로 편광각도(2d)를 미조정하는 역할이 된다.

도 5는 본 발명의 실시형태에서의 소망하는 비율의 에너지로 2개의 레이저광이 인출가능하도록 편광각도조정용 편광 빔 스프리터의 각도를 자동 조정할 때의 플로를 표시한다.

설명은 도 3과 도 5를 사용해서 실시하나, 설명의 편의상 2개의 에너지를 같게 하는 경우에 대해 설명한다.

또, 2개의 레이저광의 에너지가 다른 비율의 경우에도 초기설정을 변경하면 같은 방법으로 실시하는 것이 가능하다.

레이저광(7)과 레이저광(8)의 허용되는 에너지차를 결정하고, 도면에 기술되어 있지 않은 제어장치에 입력하고, 제3의 편광 빔 스프리터(15)의 자동 각도조정 프로그램을 실행한다.

우선, XY 테이블(14)에 고정된 파워센서(16)의 수광부가 fθ렌즈(10)로부터 출사되는 레이저광이 수광가능한 위치에 파워센서(16)가 이동한다.

그후, 제2의 셔터(18)가 닫히고 레이저 발진기(1)로부터 레이저광이 발진된다.

제2의 셔터(18)를 닫음으로서, 레이저광(8)은 그 부분에서 차단되고, fθ렌즈(10)로부터는 레이저광(7)만이 출사되고, 파워센서(16)에서는 레이저광(7)의 에너지가 측정된다.

에너지 측정후, 일단 레이저광의 발진은 정지하고, 제1의 셔터(17)가 닫히고, 제2의 셔터(18)가 열리며, 다시 레이저광이 발진된다.

이번에는 제1의 셔터(17)를 닫음으로서, 레이저광(7)은 그 부분에서 차단되고, fθ렌즈(10)로부터는 레이저광(8)만이 출사되고, 파워센서(16)에서는 레이저광 (8)의 에너지가 측정된다. 에너지 측정후, 레이저광의 발진이 정지하고, 제2의 셔터(18)가 열린다.

제어장치중에서 측정한 2개의 레이저광의 에너지차가 계산되고, 처음에 입력한 허용치와 비교된다.

허용치내이면 프로그램은 종료하나, 허용치를 벗어나 있으면, 제3의 편광 빔 스프리터(15)의 각도를 조정하고, 다시 2개의 레이저광의 에너지 측정을 실시하고, 허용치내가 될 때까지 상기 동작을 반복한다.

제3의 편광 빔 스프리터(15)의 각도조정량은 입사하는 레이저광(2)의 편광방향(2d)과 제1의 편광 빔 스프리터(6)의 부착각도에 의존하고, 제3의 편광 빔 스프리터(15) 투과후의 레이저광(2)의 편광각도(2d)를 제3의 편광 빔 스프리터(15) 입사전의 레이저광(2)의 편광각도(2c)로부터 여러번 변경하는 것이면, 제3의 편광 빔 스프리터(15)의 각도 1°당 약 7% 에너지차를 조정할 수 있는 것이 이론적으로 도출된다.

이와 같이 제3의 편광 빔 스프리터(15)의 조정각도와 2개의 레이저광의 에너지차의 관계가 입사하는 레이저광(2)의 편차각도(2d)와 제1의 편차 빔 스프리터 (6)의 부착각도에서 이론적으로 도출되므로 에너지차의 허용치에도 따르나, 5% 정도의 허용치이면, 상기 조정루프를 2회 실시하면, 조정(프로그램)이 완료하므로 단시간내에 용이한 조정이 가능해진다.

본 실시의 형태에 의하면, 하나의 레이저광을 분광용 편광 빔 스프리터에서 2개의 레이저광으로 분광하고, 2개의 레이저광을 독립적으로 주사함으로서, 2개소 동시에 가공을 실시할 수가 있는 레이저 가공기에 있어서, 분광용 편광 빔 스프리터의 P파(투과파)와 S파(반사파)에 대해 레이저광의 편광각도를 변경할 수 있도록 분광용 편광 빔 스프리터의 바로 앞에 편광각도조정용 편광 빔 스프리터를 설정하고, 이 편광각도조정용 편광 빔 스프리터에 각도조절할 수 있는 기구를 설치하며, 제어장치로부터의 지령에 의해 각도조절가능하게 함으로서, 분광한 레이저광의 에너지 밸런스를 용이하게 조정하고, 에너지를 균일하게 함으로서, 가공성능을 안정시키거나, 또 준비시간의 단축을 실현하는 동시에 안정된 생산을 실현하는 것이 가능해진다.

또, 레이저광의 에너지를 측정할 수 있는 센서를 설치하고, 2개의 레이저광의 에너지를 측정하고, 소망하는 비율의 에너지로 2개의 레이저광을 인출할 수 있도록 편광각도조정용 편광 빔 스프리터의 각도가 자동 조정됨으로서, 보다 한층 준비시간의 단축이 가능해질 뿐만 아니라 조정의 용이화에 의해 작업자의 숙련도가 불필요해지고, 안정된 가공이 실현가능하다.

이상과 같이 본 발명에서는 분광한 레이저광의 품질이나 에너지의 차이를 균일화하고, 생산성을 향상시킬 수가 있다.

또, 분광한 2개의 레이저광의 광로 길이를 같게 함으로서, 2개의 레이저광의 빔스팻경을 동일하게 할 수가 있다.

또, 분광한 레이저광의 에너지 밸런스를 용이하게 조정할 수가 있고, 준비시간의 단축을 실현하는 동시에 안정된 생산을 실현할 수가 있다.

또, 레이저광의 에너지를 측정할 수 있는 센서를 설치하고, 2개의 레이저광의 에너지를 측정하고, 소망하는 비율의 에너지로 2개의 레이저광이 인출가능하도록 편광각도조정용 편광 빔 스프리터의 각도가 자동 조정됨으로서, 보다 한층 준비시간의 단축이 가능해질 뿐만 아니라 조정의 용이화에 의해 작업자의 숙련도가 불필요해지고, 안정된 가공이 실현가능하다.

이상과 같이 본 발명에 관한 레이저 가공기는 프린트 기판 등의 피가공물에 대해 구멍뚫기 가공을 주목적으로 한 레이저 가공기에 적합하다.

Claims (4)

1. 하나의 레이저광을 제1의 편광수단으로 2개의 레이저광으로 분광하고, 한쪽은 미러를 경유하고, 다른 쪽은 제1의 갈바노 스캐너로 2축방향으로 주사하고, 2개의 레이저광을 제2의 편광수단으로 인도한 후, 제2의 갈바노 스캐너로 주사하고, 피가공물을 가공하는 레이저 가공장치에 있어서,

   제1의 편광수단으로 투과한 레이저광은 제2의 편광수단으로 반사시켜, 제1의 편광수단에서 반사한 레이저광은 제2의 편광수단으로 투과시키도록 광로를 구성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
2. 제1항에 있어서, 2개의 편광수단의 반사면이 서로 마주보도록 배치하고, 분광한 각각의 레이저광의 광로 길이가 각각 같게 되는 광로를 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1의 편광수단의 바로 앞에 각도조절가능한 제3의 편광각도조정용 편광수단을 배치한 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
4. 제3항에 있어서, 레이저광의 에너지를 측정할 수 있는 센서를 설치하고, 2개의 레이저광의 에너지를 측정하고, 소망하는 비율의 에너지로 2개의 레이저광이 인출할 수 있도록 제3의 편향각도조정용 변경수단의 각도를 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.