WO2023053932A1 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

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WO2023053932A1
WO2023053932A1 PCT/JP2022/034170 JP2022034170W WO2023053932A1 WO 2023053932 A1 WO2023053932 A1 WO 2023053932A1 JP 2022034170 W JP2022034170 W JP 2022034170W WO 2023053932 A1 WO2023053932 A1 WO 2023053932A1
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WO
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vector data
processing
laser
unit
scanning
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PCT/JP2022/034170
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English (en)
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Inventor
泰博 浅井
Original Assignee
ブラザー工業株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups

Definitions

  • This disclosure relates to a technique for laser processing an object.
  • Patent Document 1 discloses that gap control, which controls the distance between a machining nozzle that irradiates a workpiece with a laser beam and a machining portion of the workpiece to a predetermined value, is enabled until an abnormality in the power supply is detected.
  • a laser processing device is described that disables when an anomaly is detected.
  • the laser processing apparatus described in Patent Document 1 does not mention the scanning unit that scans the laser beam when an abnormality in the power supply is detected. It does not address the problems that may arise if the scan position of the scan is stopped in an unknown state. Specifically, in this case, after the scanning unit stops in a state where the scanning position is unknown, when the supplied power returns to a normal state and the scanning unit restarts, depending on the scanning position at which it stopped before restarting, Excessive current may be generated from the power supply that powers the scanning unit.
  • An object of the present disclosure is to provide a technology capable of suppressing the occurrence of overcurrent from the power supply when the scanning unit is restarted after being stopped due to a decrease in power supply.
  • a laser processing apparatus of the present disclosure is a laser processing apparatus that processes a work by irradiating a laser beam onto the work, and includes a laser oscillator that oscillates the laser light and a laser beam from the laser oscillator.
  • a scanning unit that scans, a power source that supplies power to the laser oscillator and the scanning unit, a voltage detection unit that detects whether or not the output voltage from the power source is below a predetermined threshold value, and processing data that instructs the processing details of the workpiece. and a control unit for controlling the laser oscillator and the scanning unit based on the processing data.
  • a data generation unit that generates vector data
  • a driver that receives the vector data generated and transmitted by the data generation unit and outputs an operation command to the scanning unit for performing a scanning operation based on the received vector data
  • the control unit detects the vector transmitted from the data generation unit to the driver a motion position acquisition process for acquiring the current motion position of the scanning unit based on data
  • feedback vector data generation processing for calculating feedback vector data and generating the calculated feedback vector data from a data generation unit
  • receiving the feedback vector data generated from the data generation unit by the feedback vector data generation processing and a return command output process for outputting a command to return the scanning unit to a predetermined reference position based on the data.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser processing device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration of the laser processing apparatus of FIG. 1
  • FIG. FIG. 10 is a diagram showing a generation sequence of various data
  • 2 is a diagram showing the flow of various signals in the laser processing section in FIG. 1
  • FIG. 2 is a flow chart showing a procedure of control processing executed by a controller, particularly a CPU, in FIG. 1
  • FIG. 6 is a flow chart showing a procedure subsequent to the control process of FIG. 5;
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a laser processing device 1 according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 shows a control configuration of the laser processing device 1.
  • a part of the basic configuration is omitted, and the dimensional ratios of the drawn parts are not necessarily accurate.
  • the vertical direction is as shown in the figure.
  • the laser processing unit 3 performs marking (printing) processing by two-dimensionally scanning the processing surface 8 of the processing object 7 with the processing laser beam P.
  • the laser processing unit 3 has a controller 6 .
  • the controller 6 is composed of a computer, and is connected to the PC 2 via, for example, USB, Ethernet, wireless LAN, RS-232C, etc. so as to be able to communicate bidirectionally.
  • the controller 6 drives and controls the laser processing unit 3 based on the printing information, parameters, various instruction information, etc. transmitted from the PC 2 .
  • the laser processing section 3 includes a laser oscillation unit 12, a guide light section 15, a dichroic mirror 101, an optical system 70, a camera 103, a galvanometer scanner 18, an f ⁇ lens 19, and the like (not shown). is covered with a substantially rectangular parallelepiped housing cover.
  • the laser oscillation unit 12 is composed of a laser oscillator 21 and the like.
  • the laser oscillator 21 is composed of a CO2 laser, a YAG laser, or the like, and emits processing laser light P. As shown in FIG.
  • the diameter of the processing laser beam P is adjusted (eg, enlarged) by a beam expander (not shown).
  • the guide light section 15 is composed of a visible semiconductor laser 28 or the like.
  • the visible semiconductor laser 28 emits guide light Q, which is visible coherent light, such as red laser light.
  • the guide light Q is collimated by a lens group (not shown) and is scanned two-dimensionally to form, for example, an image of a printing pattern to be marked (printed) by the processing laser beam P (hereinafter referred to as an "object"). ), a rectangular image or the like surrounding the object is drawn on the processing surface 8 of the processing object 7 in a locus (temporal afterimage due to reflection).
  • the guide light Q has no marking (printing) processing ability.
  • the wavelength of the guide light Q is different from the wavelength of the processing laser light P.
  • the wavelength of the processing laser beam P is 1064 nm
  • the wavelength of the guide beam Q is 650 nm.
  • the guide light Q is incident at an incident angle of 45 degrees at a substantially central position through which the processing laser light P is transmitted, and is reflected onto the optical path of the processing laser light P at a reflection angle of 45 degrees.
  • the reflectance of the dichroic mirror 101 has wavelength dependence. Specifically, the dichroic mirror 101 is surface-treated to have a multilayer structure of dielectric layers and metal layers, and has a high reflectance with respect to the wavelength of the guide light Q. is configured to transmit most (99%) of the
  • the dashed-dotted line in FIG. 1 indicates the optical axis 10 of the processing laser beam P and the guide beam Q. Also, the direction of the optical axis 10 indicates the path direction of the processing laser beam P and the guide beam Q. As shown in FIG.
  • the optical system 70 includes a first lens 72, a second lens 74, and a moving mechanism 76.
  • the processing laser light P and the guide light Q that have passed through the dichroic mirror 101 enter and pass through a first lens 72 .
  • the light diameters of the processing laser light P and the guide light Q are reduced by the first lens 72 .
  • the processing laser beam P and the guide beam Q that have passed through the first lens 72 enter and pass through the second lens 74 .
  • the processing laser beam P and the guide beam Q are collimated by the second lens 74 .
  • the moving mechanism 76 includes an optical system motor 80 and a rack and pinion (not shown) that converts the rotational motion of the optical system motor 80 into linear motion.
  • lens 74 is moved in the path direction of the processing laser beam P and the guide beam Q. As shown in FIG.
  • the moving mechanism 76 may be configured to move the first lens 72 instead of the second lens 74, or may be configured to change the distance between the first lens 72 and the second lens 74. Both the first lens 72 and the second lens 74 may be moved simultaneously.
  • the galvanometer scanner 18 two-dimensionally scans the processing laser light P and the guide light Q that have passed through the optical system 70 .
  • a galvano X-axis motor 31 and a galvano Y-axis motor 32 are mounted so that their respective motor shafts are perpendicular to each other, and scanning mirrors 18X and 18Y mounted on the tips of the respective motor shafts are arranged inside. facing each other.
  • the two-dimensional scanning directions are the X direction and the Y direction.
  • the galvanometer scanner 18 is set with reference positions, which are initial positions (angles) of the scanning mirrors 18X and 18Y at which the scanning operation is started when the laser processing operation is started or when the power of the laser processing apparatus 1 is turned on.
  • the reference position is indicated by a reference coordinate value in the coordinate signal, and when the galvanometer scanner 18 takes this reference coordinate value, the motors 31 and 32 are in a state where no excessive load is applied, and a stable scanning operation can be started.
  • this reference coordinate value is often set to the origin (0, 0) in the XY coordinate system of the laser irradiation area, and the reference coordinate value is the origin in this embodiment as well.
  • the machining laser beam P and the guide beam Q are two-dimensionally scanned in the X direction and the Y direction on the machining surface 8 of the object 7 by controlling the rotation of the motors 31 and 32 .
  • the processing laser light P and the guide light Q have different wavelengths. Therefore, when the distance between the first lens 72 and the second lens 74 in the optical system 70 is constant, the position where the processing laser light P and the guide light Q converge (hereinafter referred to as "focus position F"). ) will be different in the vertical direction. Therefore, the focal position F of the processing laser light P and the guide light Q is adjusted to the processing surface of the processing object 7 by adjusting the distance between the first lens 72 and the second lens 74 in the optical system 70. Fits on 8.
  • the focal positions F of the processing laser beam P and the guide beam Q are the same as those of the first lens 72 and the second lens 72 in the optical system 70 .
  • the camera 103 is provided near the f ⁇ lens 19 while facing the processing surface 8 of the processing object 7 .
  • the camera 103 captures, for example, the guide light Q irradiated onto the processing surface 8 of the processing object 7 and displays it on a liquid crystal display (LCD) 56, which will be described later. It may be possible for the user to check whether the alignment with is appropriate.
  • LCD liquid crystal display
  • the laser processing unit 3 is composed of a controller 6, a galvanometer driver 36, a laser driver 37, a semiconductor laser driver 38, an optical system driver 78, a camera 103, and the like.
  • the controller 6 controls the entire laser processing section 3 .
  • the controller 6 is electrically connected to the galvanometer driver 36, the laser driver 37, the semiconductor laser driver 38, the optical system driver 78, and the like.
  • An external PC 2 is connected to the controller 6 and the camera 103 so as to be able to communicate bidirectionally.
  • the controller 6 is configured to be able to receive various information (for example, printing information, parameters for the laser processing unit 3, various instruction information from the user, etc.) transmitted from the PC 2 .
  • the camera 103 is configured to be able to receive each piece of information (for example, image capturing instruction information, etc.) transmitted from the PC 2 and is configured to be able to transmit captured images to the PC 2 .
  • the controller 6 includes a CPU 41, a RAM 42, a ROM 43, a galvanometer controller 35, a laser controller 34, a laser driver 37, and the like.
  • the CPU 41 is an arithmetic device and control device that controls the entire laser processing unit 3 .
  • the CPU 41, RAM 42, ROM 43, etc. are connected to each other by a bus (not shown) to exchange data with each other.
  • the RAM 42 is for temporarily storing various calculation results calculated by the CPU 41, vector data 44, etc., which will be described later with reference to FIG.
  • the ROM 43 stores various programs, for example, a format conversion software 6a program and a vector data conversion software 6b program described later with reference to FIG. 3, and a control program described later with reference to FIGS. Processing programs and the like are stored.
  • the CPU 41 performs various calculations and controls based on various programs stored in the ROM 43.
  • the optical system driver 78 drives and controls the optical system motor 80 based on the information input from the controller 6 to move the second lens 74 .
  • Fig. 3 shows the generation sequence of various data.
  • the PC 2 transmits print information to the controller 6 according to the user's instruction.
  • the print information is information indicating characters and figures to be printed.
  • the CPU 41 of the controller 6 activates the format conversion software 6a stored in the ROM 43 as described above, and converts the print information into a language recognizable by the controller 6 based on the format conversion software 6a. .
  • the character information after the format conversion is passed to the vector data conversion software 6b.
  • the vector data conversion software 6b is also stored in the ROM 43 as described above, and the CPU 41 converts the converted character information into vector data based on the vector data conversion software 6b.
  • the vector data is data used when the laser processing unit 3 performs print processing with the processing laser beam P.
  • the vector data after conversion is supplied to the FPGA 6c.
  • FPGA is an abbreviation for "Field-Programmable Gate Array”.
  • the FPGA 6c Based on the supplied vector data, the FPGA 6c generates an intensity signal indicating the output intensity of the laser oscillator 21 and supplies it to the laser oscillator 21, and also generates a coordinate signal indicating the scanning coordinates of the processing laser beam P to apply the galvanometer. It feeds the driver 36 .
  • the intensity signal is a PWM signal and the coordinate signal is an analog signal.
  • the FPGA 6c plays the roles of the galvano controller 35, the laser controller 34 and the laser driver 37.
  • FIG. 4 shows the flow of various signals in the laser processing unit 3.
  • the power supply unit 90 supplies a power supply voltage of 48 V, for example, to the laser processing section 3, specifically to the laser oscillator 21, the DC/DC converter 91 for galvano, and the like.
  • the galvano DC/DC converter 91 converts the 48V power supply voltage from the power supply unit 90 into, for example, 15V power supply voltage, and supplies the converted 15V power supply voltage to the galvano driver 36 and the galvano motors 31 and 32 .
  • a DC/DC converter or the like that receives the power supply from the power supply unit 48 and converts it into a power supply voltage suitable for the semiconductor driver 38 and the optical system driver 78 is separately provided, but illustration and detailed description thereof are omitted.
  • the output voltage from the power supply unit 90 is input to the first voltage detection circuit 95 and the second voltage detection circuit 96 .
  • the first voltage detection circuit 95 outputs a notification signal to the controller 6 while the output voltage of the power supply unit 90 is below a first threshold, eg 20V.
  • the second voltage detection circuit 96 outputs a notification signal to the controller 6 while the output voltage of the power supply unit 90 is below the second threshold, for example 16V.
  • the controller 6 outputs an enable signal (hereinafter referred to as "EN signal") for operating the DC/DC converter 91 for galvano to the DC/DC converter 91 for galvano.
  • EN signal an enable signal
  • the controller 6 also outputs the coordinate signal and the excitation control signal to the galvanometer driver 36 and outputs the intensity signal to the laser driver 37 .
  • the galvano driver 36 includes a drive signal generation circuit 36a, an excitation control circuit 36b and a transistor circuit 36c. Based on the coordinate signals supplied from the controller 6, the drive signal generation circuit 36a generates drive signals for driving the galvano X-axis motor 31 and the galvano Y-axis motor 32.
  • the excitation control circuit 36b performs excitation control based on the excitation control signal supplied from the controller 6.
  • the drive signal generated by the drive signal generation circuit 36a is input to the input side of the transistor circuit 36c, and the excitation on/off signal from the excitation control circuit 36b is input to the control input of the transistor circuit 36c.
  • the transistor circuit 36c outputs the input drive signal to the galvano X-axis motor 31 and the galvano Y-axis motor 32 as it is when the excitation-on signal is input, and when the excitation-off signal is input, the input drive signal Stop the output of the drive signal.
  • a so-called bypass capacitor having a corresponding electrostatic capacity is arranged in the circuit that constitutes the controller 6, the galvano DC/DC converter 91, and the galvano driver . Therefore, even if the power supply to these circuits is interrupted for some reason (for example, a momentary power failure), the voltage in the circuits does not immediately become zero, and the bypass capacitor acts as a backup power source. While maintaining the voltage for a certain period of time, the voltage can be gradually lowered along with the power consumption.
  • FIG. 5 and 6 show the procedure of control processing executed by the controller 6, especially the CPU 41.
  • FIG. This control process is started, for example, when the laser processing apparatus 1 is instructed to start printing. Henceforth, in description of the procedure of each process, a step is described with "S".
  • the CPU 41 first starts printing (S12). Next, the CPU 41 determines whether or not the first voltage detection circuit 95 has detected that the output voltage from the power supply unit 90 is below the first threshold (S14). This determination is made by determining whether or not the first voltage detection circuit 95 is outputting the notification signal. In the determination of S14, if the first voltage detection circuit 95 does not detect that the output voltage from the power supply unit 90 falls below the first threshold (S14: NO), the CPU 41 causes the first voltage detection circuit 95 detects that the output voltage from the power supply unit 90 is below the first threshold, and when the first voltage detection circuit 95 detects that the output voltage from the power supply unit 90 is below the first threshold ( S14: YES), the CPU 41 advances the process to S16.
  • the CPU 41 determines whether or not printing has been completed (S18). In this judgment, if printing is not completed (S18: NO), the CPU 41 acquires the final coordinate values from the FPGA 6c (S20).
  • the final coordinate value is the coordinate value of the coordinate signal output by the FPGA 6c when the laser output is stopped in S16.
  • the CPU 41 passes the obtained final coordinate values and the reference coordinate values to be returned to the vector data conversion software 6b, and the vector data conversion software 6b generates vector data such that the final coordinate values return to the reference coordinate values. 6b (S22).
  • the vector data conversion software 6b it is preferable to instruct the vector data conversion software 6b to generate vector data that returns at the fastest speed. Further, it is preferable to instruct the vector data conversion software 6b to generate vector data such that the longer the distance between the final coordinate value and the reference coordinate value, the faster the return to the reference coordinate value.
  • the CPU 41 instructs in S22 to rewrite the vector data prepared to be output to the FPGA 6c next with the vector data generated by the vector data conversion software 6b (S24).
  • the CPU 41 supplies vector data from the vector data conversion software 6b to the FPGA 6c (S26).
  • the galvano driver 36 outputs a drive signal for returning the galvano scanner 18 to its reference position. It is generated and supplied to the galvano X-axis motor 31 and the galvano Y-axis motor 32 .
  • the CPU 41 passes the final coordinates of the vector data and the reference coordinate values to be returned to the vector data conversion software 6b, and converts the final coordinates to the reference coordinates.
  • the vector data conversion software 6b is instructed to generate vector data that returns to a value (S28).
  • S28 a value
  • the difference between the process of S28 and the process of S22 is that in the process of S28, since the printing is completed, the final coordinates can be known within the vector data conversion software 6b without inquiring the FPGA 6c.
  • the final coordinate value is not inquired, in the processing of S22, since the printing is not completed, the final coordinate value cannot be known within the vector data conversion software 6b, and the final coordinate value is inquired to the FPGA 6c. It is a point.
  • the CPU 41 advances the processing to S26. This is because there is no vector data prepared to be output to the FPGA 6c next, so the CPU 41 does not need to perform the processing of S24. Also when the process proceeds from S28 to S26, as in the case when the process proceeds from S24 to S26, the FPGA 6c is supplied with vector data that returns the final coordinates to the reference coordinate values. A drive signal for returning the scanner 18 to its reference position is generated and supplied to the galvano X-axis motor 31 and the galvano Y-axis motor 32 .
  • the CPU 41 determines whether or not the second voltage detection circuit 96 has detected that the output voltage from the power supply unit 90 is below the second threshold (S30 in FIG. 6). This determination is made by determining whether or not the second voltage detection circuit 96 is outputting the notification signal. In the determination of S30, if the second voltage detection circuit 96 does not detect that the output voltage from the power supply unit 90 falls below the second threshold (S30: NO), the CPU 41 detects the output voltage from the power supply unit 90. has returned to the first threshold voltage (S32). This determination is made by determining whether or not the first voltage detection circuit 95 has stopped outputting the notification signal.
  • the CPU 41 turns off the galvano driver 36.
  • the control process ends.
  • Turning off the galvanometer driver 36 in the process of S36 specifically means switching the EN signal output by the controller 6 to the galvanometer DC/DC converter 91 to a disable signal.
  • Turning off the excitation of the galvano X-axis motor 31 and the galvano Y-axis motor 32 specifically means that the controller 6 outputs an excitation control signal to the galvano driver 36, and the galvano driver 36 outputs excitation off. is to switch to such a signal.
  • the laser processing apparatus 1 of the present embodiment is a laser processing apparatus 1 that processes a work by irradiating a laser beam onto the work.
  • a galvanometer scanner 18 that scans the laser beam
  • a power supply unit 90 that supplies power to each part of the laser processing unit 3 such as the laser oscillator 21 and the DC / DC converter 91 for galvano, and the output voltage from the power supply unit 90 is a predetermined
  • a first voltage detection circuit 95 that detects whether or not the voltage has fallen below a threshold value
  • a controller 6 that receives input of processing data indicating the details of processing of a workpiece, and a laser oscillator 21 and a galvanometer scanner 18 that are controlled based on the processing data.
  • the controller 6 converts vector data conversion software 6b for generating vector data to be used in laser beam processing operations based on the processing data received by the controller 6, and vector data generated and transmitted by the vector data conversion software 6b. and an FPGA 6c for receiving and outputting an operation command to the galvano scanner 18 for performing a scanning operation based on the received vector data.
  • the controller 6 detects that the vector data conversion software 6b A motion position acquisition process for acquiring the final coordinate values of the galvanometer scanner 18 based on the vector data transmitted to the FPGA 6c (S20); 18 calculates feedback vector data for returning to the reference coordinate values, and generates the calculated feedback vector data from the vector data conversion software 6b (S22); Feedback vector data generated from 6b is received, and a feedback command output process (S26) is executed for outputting a command to return the galvanometer scanner 18 to the reference coordinate values based on the received feedback vector data.
  • the vector data conversion software 6b A motion position acquisition process for acquiring the final coordinate values of the galvanometer scanner 18 based on the vector data transmitted to the FPGA 6c (S20); 18 calculates feedback vector data for returning to the reference coordinate values, and generates the calculated feedback vector data from the vector data conversion software 6b (S22); Feedback vector data generated from 6b is received, and a feedback command output process (S26) is executed for outputting a command to return the galvanometer scanner 18 to the reference coordinate
  • the vector data conversion software 6b when it is detected that the output voltage from the power supply unit 90 has fallen below the first threshold value during the processing operation using the laser beam, the vector data conversion software 6b
  • the final coordinate values of the galvano-scanner 18 are obtained based on the vector data transmitted to the FPGA 6c, and the feedback vector data for returning the galvano-scanner 18 to the reference coordinate values is obtained based on the obtained final coordinate values of the galvano-scanner 18.
  • the calculated feedback vector data is generated from the vector data conversion software 6b, the feedback vector data generated from the vector data conversion software 6b is received, and the galvanometer scanner 18 is set to the reference coordinates based on the received feedback vector data. Since the command to return to the value is output, it is possible to suppress the occurrence of overcurrent from the power supply when the galvanometer scanner 18 is restarted after being stopped due to a drop in power supply.
  • the galvanometer scanner 18 is an example of a "scanning section".
  • the power supply unit 90 is an example of a "power supply”.
  • the first voltage detection circuit 95 is an example of a "voltage detection section”.
  • the controller 6 is an example of each of the "input unit” and the "control unit”.
  • the vector data conversion software 6b is an example of a "data generator”.
  • the FPGA 6c is an example of a "driver".
  • the final coordinate value is an example of the 'current operating position'.
  • a reference coordinate value is an example of a “predetermined reference position”.
  • the controller 6 detects the laser output from the laser oscillator 21. Execute the stop process to stop the As a result, when the laser oscillator 21 is restarted after being stopped due to a decrease in the power supply, there is no fear that the laser beam will be emitted against the user's intention, thus improving safety.
  • the controller 6 After disconnecting the electrical connection to the galvanometer scanner 18, a power-off process for turning off the power supply unit 90 is executed. As a result, a time margin is ensured from when the command to return the galvano-scanner 18 to the reference coordinate value is output until the power is turned off, so that the return of the galvano-scanner 18 to the reference coordinate value can be reliably performed. It becomes possible.
  • the second voltage detection circuit 96 is an example of a "voltage detection section".
  • Vector data is calculated, and the calculated feedback vector data is generated by the vector data conversion software 6b. This makes it possible to more reliably return the galvanometer scanner 18 to the reference coordinate values.
  • the first threshold and the second threshold of the power supply voltage are detected by separate voltage detection circuits.
  • the first threshold and the second threshold are fixed values, they may be configured to be changeable by setting.
  • the laser output is stopped and the power supply to the laser oscillator 21 is stopped.
  • the operation may be controlled based on criteria other than the output voltage from the power supply unit 90 .
  • SYMBOLS 1 Laser processing apparatus, 2... PC, 6... Controller, 6a... Format conversion software, 6b... Vector data conversion software, 6c... FPGA, 18... Galvano scanner, 21... Laser oscillator, 31... Galvano X-axis motor, 32... Galvano Y-axis motor 36 Galvano driver 36a Drive signal generation circuit 36b Excitation control circuit 37 Laser driver 41 CPU 90 Power supply unit 91 DC/DC converter for galvano 95 First , 96 . . . a second voltage detection circuit.

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Abstract

走査部が供給電力の低下により停止後再起動したときに、電源から過電流が発生することを抑制することが可能となる技術を提供する。レーザ光による加工動作中に、第１の電圧検知回路９５によりガルバノ用ＤＣ／ＤＣコンバータ９１からの出力電圧が第１の閾値を下回ったことが検出されたとき、コントローラ６は、ベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂからＦＰＧＡ６ｃへ送信されたベクトルデータに基づいてガルバノスキャナ１８の現在の動作位置を取得する動作位置取得処理と、前記動作位置取得処理により取得されたガルバノスキャナ１８の現在の動作位置に基づいて、ガルバノスキャナ１８が基準座標値へ戻るための帰還ベクトルデータを算出し、算出した帰還ベクトルデータをベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂから発生させる帰還ベクトルデータ発生処理と、帰還ベクトルデータ発生処理によりベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂから発生された帰還ベクトルデータを受信し、受信した帰還ベクトルデータに基づいてガルバノスキャナ１８を基準座標値へ帰還させる指令を出力する帰還指令出力処理と、を実行する。

Description

レーザ加工装置及びレーザ加工方法
　本開示は、対象物にレーザ加工する技術に関するものである。
　特許文献１には、レーザ光をワークに照射する加工ノズルとワークの加工部位との間の距離を所定値に制御するギャップ制御を、供給電力の異常が検出されるまでは有効化し、供給電力の異常が検出されると無効化するレーザ加工装置が記載されている。
特開２０１５－１８２１０５号公報
　しかし、特許文献１に記載のレーザ加工装置では、供給電力の異常が検出されたときにレーザ光を走査する走査部については言及していないので、例えば、供給電力の急激な低下などにより走査部の走査位置が不明な状態で停止した場合に起こり得る問題に対処することはできない。具体的には、この場合、走査部の走査位置が不明な状態で停止した後、供給電力が正常な状態に復帰して走査部が再起動すると、再起動前の停止した走査位置によっては、走査部に電力を供給している電源から過電流が発生することがある。
　本開示は、走査部が供給電力の低下により停止後再起動したときに、電源から過電流が発生することを抑制することが可能となる技術を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本開示のレーザ加工装置は、レーザ光をワークに照射してワークを加工するレーザ加工装置であって、レーザ光を発振するレーザ発振器と、レーザ発振器からのレーザ光を走査する走査部と、レーザ発振器及び走査部に電力を供給する電源と、電源からの出力電圧が所定の閾値を下回ったか否かを検出する電圧検出部と、ワークの加工内容を指示する加工データの入力を受け付ける入力部と、加工データに基づいてレーザ発振器及び走査部を制御する制御部と、を備え、制御部は、入力部により受け付けられた加工データに基づいてレーザ光による加工動作に用いるベクトルデータを発生するデータ発生部と、データ発生部が発生して送信したベクトルデータを受信し、受信したベクトルデータに基づいて走査動作を行わせるための動作指令を走査部に出力するドライバと、を有し、レーザ光による加工動作中に、電圧検出部により電源からの出力電圧が第１の閾値を下回ったことが検出されたとき、制御部は、データ発生部からドライバへ送信されたベクトルデータに基づいて走査部の現在の動作位置を取得する動作位置取得処理と、動作位置取得処理により取得された走査部の現在の動作位置に基づいて、走査部が所定の基準位置へ戻るための帰還ベクトルデータを算出し、算出した帰還ベクトルデータをデータ発生部から発生させる帰還ベクトルデータ発生処理と、帰還ベクトルデータ発生処理によりデータ発生部から発生された帰還ベクトルデータを受信し、受信した帰還ベクトルデータに基づいて走査部を所定の基準位置へ帰還させる指令を出力する帰還指令出力処理と、を実行することを特徴とする。
　本開示によれば、走査部が供給電力の低下により停止後再起動したときに、電源から過電流が発生することを抑制することが可能となる。
本開示の一実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す図である。 図１のレーザ加工装置の制御構成を示すブロック図である。 各種データの生成シーケンスを示す図である。 図１内のレーザ加工部における各種信号の流れを示す図である。 図１内のコントローラ、特にＣＰＵが実行する制御処理の手順を示すフローチャートである。 図５の制御処理の続きの手順を示すフローチャートである。
　以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の一実施形態に係るレーザ加工装置１の概略構成を示し、図２は、レーザ加工装置１の制御構成を示している。なお、図１及び図２では、基本的構成の一部が省略されて描かれており、描かれた各部の寸法比等は必ずしも正確ではない。また、図１において、上下方向は、図に示された通りである。
　レーザ加工装置１は、図２に示すように、ＰＣ２及びレーザ加工部３で構成されている。ＰＣ２は、一般的なＰＣであるので、その構成の説明は省略する。
　レーザ加工部３は、加工レーザ光Ｐを加工対象物７の加工面８上で２次元走査してマーキング（印字）加工を行うものである。レーザ加工部３は、コントローラ６を備えている。
　コントローラ６は、コンピュータで構成され、例えば、ＵＳＢやイーサネット、無線ＬＡＮ、RS-232Cなどを介してＰＣ２と双方向通信可能に接続されている。コントローラ６は、ＰＣ２から送信された印字情報、パラメータ、各種指示情報等に基づいてレーザ加工部３を駆動制御する。
　レーザ加工部３は、図１に示すように、レーザ発振ユニット１２、ガイド光部１５、ダイクロイックミラー１０１、光学系７０、カメラ１０３、ガルバノスキャナ１８、及びｆθレンズ１９等を備えており、不図示の略直方体形状の筐体カバーで覆われている。
　レーザ発振ユニット１２は、レーザ発振器２１等で構成されている。レーザ発振器２１は、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ等で構成されており、加工レーザ光Ｐを出射する。なお、加工レーザ光Ｐの光径は、不図示のビームエキスパンダで調整（例えば、拡大）される。
　ガイド光部１５は、可視半導体レーザ２８等で構成されている。可視半導体レーザ２８は、可視可干渉光であるガイド光Ｑ、例えば、赤色レーザ光を出射する。ガイド光Ｑは、不図示のレンズ群で平行光にされ、さらに、２次元走査されることによって、例えば、加工レーザ光Ｐでマーキング（印字）加工すべき印字パターンの像（以下、「オブジェクト」という。）、そのオブジェクトを取り囲んだ矩形の像等を、加工対象物７の加工面８上に軌跡（反射による時間残像）で描画するものである。つまり、ガイド光Ｑには、マーキング（印字）加工能力がない。
　ガイド光Ｑの波長は、加工レーザ光Ｐの波長とは異なる。本実施形態では、例えば、加工レーザ光Ｐの波長は１０６４ｎｍであり、ガイド光Ｑの波長は、６５０ｎｍである。
　ダイクロイックミラー１０１では、入射された加工レーザ光Ｐのほぼ全部が透過する。また、ダイクロイックミラー１０１では、加工レーザ光Ｐが透過する略中央位置にて、ガイド光Ｑが４５度の入射角で入射され、４５度の反射角で加工レーザ光Ｐの光路上に反射される。ダイクロイックミラー１０１の反射率は、波長依存性を持っている。具体的には、ダイクロイックミラー１０１は、誘電体層と金属層との多層膜構造の表面処理がなされており、ガイド光Ｑの波長に対して高い反射率を有し、それ以外の波長の光をほとんど（９９％）透過するように構成されている。
　なお、図１の一点鎖線は、加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑの光軸１０を示している。また、光軸１０の方向は、加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑの経路方向を示している。
　光学系７０は、第１のレンズ７２、第２のレンズ７４、及び移動機構７６を備えている。光学系７０では、ダイクロイックミラー１０１を経た加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑが、第１のレンズ７２に入射し通過する。その際、第１のレンズ７２によって、加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑの各光径が縮小される。また、第１のレンズ７２を通過した加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑは、第２のレンズ７４に入射し通過する。その際、第２のレンズ７４によって、加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑが平行光にされる。移動機構７６は、光学系モータ８０と、光学系モータ８０の回転運動を直線運動に変換するラック・アンド・ピニオン（不図示）等を備えており、光学系モータ８０の回転制御によって、第２のレンズ７４を加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑの経路方向に移動させる。
　なお、移動機構７６は、第２のレンズ７４に代えて第１のレンズ７２を移動させる構成であってもよいし、第１のレンズ７２と第２のレンズ７４との間の距離が変わるように第１のレンズ７２と第２のレンズ７４の双方を移動させる構成であってもよい。
　ガルバノスキャナ１８は、光学系７０を経た加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑとを２次元走査するものである。ガルバノスキャナ１８では、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２とが、それぞれのモータ軸が互いに直交するように取り付けられ、各モータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙが内側で互いに対向している。そして、各モータ３１、３２の回転制御で、各走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙを回転させることによって、加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑとを２次元走査する。この２次元走査方向は、Ｘ方向とＹ方向である。ガルバノスキャナ１８には、レーザ加工の動作開始時やレーザ加工装置１の電源ＯＮ時において、スキャン動作を開始する各走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙの初期位置（角度）である基準位置が設定されている。基準位置は座標信号では基準座標値で示され、ガルバノスキャナ１８がこの基準座標値をとる時、各モータ３１，３２には無理な負荷がかからない状態であり、安定したスキャン動作を開始可能となる。一般に、この基準座標値は、レーザ照射領域のＸＹ座標系にて原点（０，０）に設定されることが多く、本実施形態でも基準座標値は原点とする。
　ｆθレンズ１９は、ガルバノスキャナ１８によって２次元走査された加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑとを加工対象物７の加工面８上に集光するものである。したがって、加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑは、各モータ３１、３２の回転制御によって、加工対象物７の加工面８上でＸ方向とＹ方向に２次元走査される。
　加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑとでは、波長が異なる。そのため、光学系７０における第１のレンズ７２と第２のレンズ７４との間の距離が一定の場合、加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑが集光する位置（以下、「焦点位置Ｆ」という。）は、上下方向で異なってしまう。そこで、加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑの焦点位置Ｆは、光学系７０における第１のレンズ７２と第２のレンズ７４との間の距離が調整されることによって、加工対象物７の加工面８上に合わせられる。
　また、加工対象物７の加工面８の位置が上下方向で異なる場合も、同様にして、加工レーザ光Ｐとガイド光Ｑの焦点位置Ｆは、光学系７０における第１のレンズ７２と第２のレンズ７４との間の距離が調整されることによって、加工対象物７の加工面８上に合わせられる。
　カメラ１０３は、加工対象物７の加工面８に向けられた状態で、ｆθレンズ１９付近に設けられている。これにより、カメラ１０３は、例えば、加工対象物７の加工面８上に照射されるガイド光Ｑを撮像して後述する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）５６に表示し、これから行う加工画像と加工対象物７との位置合わせが適切であるかをユーザが確認できるようにするものであって良い。
　次に、レーザ加工装置１を構成するレーザ加工部３の制御構成について図２に基づいて説明する。
　レーザ加工部３は、図２に示すように、コントローラ６、ガルバノドライバ３６、レーザドライバ３７、半導体レーザドライバ３８、光学系ドライバ７８、及びカメラ１０３等から構成されている。コントローラ６は、レーザ加工部３の全体を制御する。コントローラ６には、ガルバノドライバ３６、レーザドライバ３７、半導体レーザドライバ３８、及び光学系ドライバ７８等が電気的に接続されている。また、コントローラ６及びカメラ１０３には、外部のＰＣ２が双方向通信可能に接続されている。コントローラ６は、ＰＣ２から送信された各情報（例えば、印字情報、レーザ加工部３に対するパラメータ、ユーザからの各種指示情報等）を受信可能に構成されている。カメラ１０３は、ＰＣ２から送信された各情報（例えば、撮像指示情報等）を受信可能に構成され、また、撮像した画像をＰＣ２に送信可能に構成されている。
　コントローラ６は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、ガルバノコントローラ３５、レーザコントローラ３４及びレーザドライバ３７等を備えている。ＣＰＵ４１は、レーザ加工部３の全体の制御を行う演算装置及び制御装置である。ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、及びＲＯＭ４３等は、不図示のバスにより相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。
　ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１により演算された各種の演算結果や、図３を用いて後述するベクトルデータ４４等を一時的に記憶させておくためのものである。
　ＲＯＭ４３は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、例えば、図３を用いて後述するフォーマット変換ソフトウェア６ａのプログラムやベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂのプログラム、図５及び図６を用いて後述する制御処理のプログラム等が記憶されている。
　ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３に記憶されている各種のプログラムに基づいて各種の演算及び制御を行う。
　光学系ドライバ７８は、コントローラ６から入力された情報に基づいて、光学系モータ８０を駆動制御して、第２のレンズ７４を移動させる。
　図３は、各種データの生成シーケンスを示している。ＰＣ２は、ユーザの指示に応じて印字情報をコントローラ６に送信する。印字情報は、印字対象の文字や図形を示す情報である。コントローラ６のＣＰＵ４１は、印字情報を受信すると、上述のようにＲＯＭ４３に記憶されているフォーマット変換ソフトウェア６ａを起動し、フォーマット変換ソフトウェア６ａに基づいて印字情報をコントローラ６が認識可能な言語に変換する。そして、フォーマット変換後の文字情報は、ベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂに渡される。ベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂも上述のようにＲＯＭ４３に記憶され、ＣＰＵ４１は、ベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂに基づいて変換後の文字情報をベクトルデータに変換する。ベクトルデータは、レーザ加工部３が加工レーザ光Ｐにより印字加工を行うときに用いられるデータである。変換後のベクトルデータは、ＦＰＧＡ６ｃに供給される。ＦＰＧＡは、「Field-Programmable Gate Array」の略語である。ＦＰＧＡ６ｃは、供給されたベクトルデータに基づいて、レーザ発振器２１の出力強度を示す強度信号を生成してレーザ発振器２１に供給するとともに、加工レーザ光Ｐの走査座標を示す座標信号を生成してガルバノドライバ３６に供給する。なお、本実施形態では、強度信号はＰＷＭ信号であり、座標信号はアナログ信号である。このようにＦＰＧＡ６ｃは、ガルバノコントローラ３５、レーザコントローラ３４及びレーザドライバ３７の役割を果たしている。
　図４は、レーザ加工部３内の各種信号の流れを示している。電源ユニット９０は、例えば４８Ｖの電源電圧をレーザ加工部３内に、具体的にはレーザ発振器２１やガルバノ用ＤＣ／ＤＣコンバータ９１等に供給する。ガルバノ用ＤＣ／ＤＣコンバータ９１は、電源ユニット９０からの４８Ｖの電源電圧を、例えば１５Ｖの電源電圧に変換し、変換後の１５Ｖの電源電圧をガルバノドライバ３６及びガルバノモータ３１，３２に供給する。なお、電源ユニット４８の電源供給を受けて、半導体ドライバ３８や光学系ドライバ７８に適した電源電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ等も別途備えるが、図示及び詳細な説明は省略する。
　また、電源ユニット９０からの出力電圧は、第１の電圧検知回路９５及び第２の電圧検知回路９６に入力される。第１の電圧検知回路９５は、電源ユニット９０の出力電圧が第１の閾値、例えば２０Ｖを下回っている間、通知信号をコントローラ６に出力する。一方、第２の電圧検知回路９６は、電源ユニット９０の出力電圧が第２の閾値、例えば１６Ｖを下回っている間、通知信号をコントローラ６に出力する。
　コントローラ６は、ガルバノ用ＤＣ／ＤＣコンバータ９１を作動させるためのイネーブル信号（以下、「ＥＮ信号」と言う。）をガルバノ用ＤＣ／ＤＣコンバータ９１に出力する。また、コントローラ６は、座標信号及び励磁制御信号をガルバノドライバ３６に出力し、強度信号をレーザドライバ３７に出力する。
　ガルバノドライバ３６は、駆動信号生成回路３６ａ、励磁制御回路３６ｂ及びトランジスタ回路３６ｃを備えている。そして、駆動信号生成回路３６ａは、コントローラ６から供給された座標信号に基づいて、上記ガルバノＸ軸モータ３１及びガルバノＹ軸モータ３２を駆動するための駆動信号を生成する。一方、励磁制御回路３６ｂは、コントローラ６から供給された励磁制御信号に基づいて励磁制御を行う。トランジスタ回路３６ｃの入力側には、駆動信号生成回路３６ａにより生成された駆動信号が入力され、トランジスタ回路３６ｃの制御入力には、励磁制御回路３６ｂからの励磁オン／オフ信号が入力される。トランジスタ回路３６ｃは、励磁オン信号が入力されているときには、入力された駆動信号をそのままガルバノＸ軸モータ３１及びガルバノＹ軸モータ３２に出力し、励磁オフ信号が入力されているときには、入力された駆動信号の出力を停止する。なお、コントローラ６、ガルバノ用ＤＣ／ＤＣコンバータ９１やガルバノドライバ３６を構成する回路内には、図示しないが、相応の静電容量を有した所謂バイパスコンデンサが配されている。そのため、これらの回路への電源供給が何らかの理由（例えば、瞬停など）で途絶えたとしても、直ちに回路内の電圧がゼロになるわけではなく、上記バイパスコンデンサが予備電源的な役割を果たし、一定時間は電圧を保ちつつ電力消費とともに緩やかに電圧を低下させられる。
　以上のように構成されたレーザ加工装置１が実行する制御処理を、図５及び図６に基づいて詳細に説明する。図５及び図６は、コントローラ６、特にＣＰＵ４１が実行する制御処理の手順を示している。この制御処理は、例えば、レーザ加工装置１に対して印字開始の指示があったときに開始される。以降、各処理の手順の説明において、ステップを「Ｓ」と表記する。
　図５において、まずＣＰＵ４１は、印字を開始する（Ｓ１２）。次にＣＰＵ４１は、第１の電圧検知回路９５が電源ユニット９０からの出力電圧が第１の閾値を下回ることを検出したか否かを判断する（Ｓ１４）。この判断は、第１の電圧検知回路９５が上記通知信号を出力しているか否かを判断することにより行う。Ｓ１４の判断において、第１の電圧検知回路９５が電源ユニット９０からの出力電圧が第１の閾値を下回ることを検出しなかった場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、第１の電圧検知回路９５が電源ユニット９０からの出力電圧が第１の閾値を下回ることを検出するまで待機し、第１の電圧検知回路９５が電源ユニット９０からの出力電圧が第１の閾値を下回ることを検出すると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、処理をＳ１６に進める。
　Ｓ１６では、ＣＰＵ４１は、レーザ発振器２１が出力中であったときには、レーザ発振器２１のレーザ出力を停止する。具体的には、ＣＰＵ４１は、ベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂから強度信号が“０”になるようなベクトルデータが生成されるようなデータをベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂに渡す。レーザ発振器２１のレーザ出力が停止状態になった、もしくは停止状態にあるときには、更に、電源ユニット９０からレーザ発振器２１への電源供給を停止する。
　次にＣＰＵ４１は、印字を完了しているか否かを判断する（Ｓ１８）。この判断において、印字を完了していない場合（Ｓ１８：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、ＦＰＧＡ６ｃから最終座標値を取得する（Ｓ２０）。最終座標値とは、上記Ｓ１６でレーザ出力を停止したときにＦＰＧＡ６ｃが出力している座標信号の座標値である。
　次にＣＰＵ４１は、取得した最終座標値と戻るべき上述の基準座標値とをベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂに渡し、最終座標値から基準座標値に戻るようなベクトルデータを生成するようにベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂに指示する（Ｓ２２）。このとき、最速で戻るようなベクトルデータを生成するようにベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂに指示することが好ましい。また、最終座標値と基準座標値との距離が長いほど速い速度で基準座標値に戻るようなベクトルデータを生成するようにベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂに指示することが好ましい。これは、ガルバノ用ＤＣ／ＤＣコンバータ９１やガルバノドライバ３６を構成する回路内に設けられた上述のバイパスコンデンサにより、ガルバノＸ軸モータ３１及びガルバノＹ軸モータ３２を駆動する電圧が維持できているうちに動作させることを意図している。
　次にＣＰＵ４１は、次にＦＰＧＡ６ｃに出力するように用意されていたベクトルデータを、Ｓ２２で指示してベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂにより生成されたベクトルデータで書き換える（Ｓ２４）。
　次にＣＰＵ４１は、ベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂからＦＰＧＡ６ｃにベクトルデータを供給させる（Ｓ２６）。処理がＳ２４からＳ２６へ進んだ場合、最終座標値から基準座標値に戻るようなベクトルデータがＦＰＧＡ６ｃに供給されるので、ガルバノドライバ３６は、ガルバノスキャナ１８をその基準位置に戻すような駆動信号を生成し、ガルバノＸ軸モータ３１及びガルバノＹ軸モータ３２に供給する。
　一方、上記Ｓ１８の判断において、印字を完了している場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、ベクトルデータの最終座標と戻るべき基準座標値とをベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂに渡し、最終座標から基準座標値に戻るようなベクトルデータを生成するようにベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂに指示する（Ｓ２８）。このＳ２８の処理とＳ２２の処理との違いは、Ｓ２８の処理では、印字が完了しているため、ＦＰＧＡ６ｃに問い合わせなくても、ベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂ内で最終座標を知ることができ、ＦＰＧＡ６ｃに最終座標値を問い合わせていないのに対して、Ｓ２２の処理では、印字が完了していないため、ベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂ内で最終座標を知ることができず、ＦＰＧＡ６ｃに最終座標値を問い合わせている点である。
　そして、ＣＰＵ４１は、Ｓ２８の処理後、処理を上記Ｓ２６に進めている。これは、次にＦＰＧＡ６ｃに出力するように用意されたベクトルデータが無いので、ＣＰＵ４１は、Ｓ２４の処理を行う必要が無いからである。処理がＳ２８からＳ２６へ進んだ場合も、処理がＳ２４からＳ２６へ進んだ場合と同様に、最終座標から基準座標値に戻るようなベクトルデータがＦＰＧＡ６ｃに供給されるので、ガルバノドライバ３６は、ガルバノスキャナ１８をその基準位置に戻すような駆動信号を生成し、ガルバノＸ軸モータ３１及びガルバノＹ軸モータ３２に供給する。
　次にＣＰＵ４１は、第２の電圧検知回路９６が電源ユニット９０からの出力電圧が第２の閾値を下回ることを検出したか否かを判断する（図６のＳ３０）。この判断は、第２の電圧検知回路９６が上記通知信号を出力しているか否かを判断することにより行う。Ｓ３０の判断において、第２の電圧検知回路９６が電源ユニット９０からの出力電圧が第２の閾値を下回ることを検出しなかった場合（Ｓ３０：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、電源ユニット９０からの出力電圧が上記第１の閾値の電圧まで戻ったか否かを判断する（Ｓ３２）。この判断は、第１の電圧検知回路９５が通知信号を出力しなくなったか否かを判断することにより行う。Ｓ３２の判断において、第１の閾値の電圧まで戻らなかった場合（Ｓ３２：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、電圧が降下していることを知らせる表示をＰＣ２のディスプレイ（図示せず）に表示させるようにＰＣ２に指示した（Ｓ３４）後、制御処理を終了する。一方、Ｓ３２の判断において、第１の閾値の電圧まで戻った場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、制御処理を終了する。
　一方、上記Ｓ３０の判断において、第２の電圧検知回路９６が電源ユニット９０からの出力電圧が第２の閾値を下回ることを検出した場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、ガルバノドライバ３６の電源をオフにするとともに、ガルバノＸ軸モータ３１及びガルバノＹ軸モータ３２の励磁をオフにした（Ｓ３６）後、制御処理を終了する。Ｓ３６の処理において、ガルバノドライバ３６の電源をオフにするとは、具体的には、コントローラ６がガルバノ用ＤＣ／ＤＣコンバータ９１に出力しているＥＮ信号をディセーブル信号に切り替えることである。また、ガルバノＸ軸モータ３１及びガルバノＹ軸モータ３２の励磁をオフにするとは、具体的には、コントローラ６がガルバノドライバ３６に出力する励磁制御信号を、ガルバノドライバ３６から励磁オフが出力されるような信号に切り替えることである。
　以上説明したように、本実施形態のレーザ加工装置１は、レーザ光をワークに照射してワークを加工するレーザ加工装置１であって、レーザ光を発振するレーザ発振器２１と、レーザ発振器２１からのレーザ光を走査するガルバノスキャナ１８と、レーザ発振器２１及びガルバノ用ＤＣ／ＤＣコンバータ９１等のレーザ加工部３の各部に電力を供給する電源ユニット９０と、電源ユニット９０からの出力電圧が所定の閾値を下回ったか否かを検出する第１の電圧検知回路９５と、ワークの加工内容を指示する加工データの入力を受け付けるコントローラ６と、加工データに基づいてレーザ発振器２１及びガルバノスキャナ１８を制御するコントローラ６と、を備えている。
　そして、コントローラ６は、コントローラ６により受け付けられた加工データに基づいてレーザ光による加工動作に用いるベクトルデータを発生するベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂと、ベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂが発生して送信したベクトルデータを受信し、受信したベクトルデータに基づいて走査動作を行わせるための動作指令をガルバノスキャナ１８に出力するＦＰＧＡ６ｃと、を有している。
　そして、レーザ光による加工動作中に、第１の電圧検知回路９５により電源ユニット９０からの出力電圧が第１の閾値を下回ったことが検出されたとき、コントローラ６は、ベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂからＦＰＧＡ６ｃへ送信されたベクトルデータに基づいてガルバノスキャナ１８の最終座標値を取得する動作位置取得処理と（Ｓ２０）、動作位置取得処理により取得されたガルバノスキャナ１８の最終座標値に基づいて、ガルバノスキャナ１８が基準座標値へ戻るための帰還ベクトルデータを算出し、算出した帰還ベクトルデータをベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂから発生させる帰還ベクトルデータ発生処理と（Ｓ２２）、帰還ベクトルデータ発生処理によりベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂから発生された帰還ベクトルデータを受信し、受信した帰還ベクトルデータに基づいてガルバノスキャナ１８を基準座標値へ帰還させる指令を出力する帰還指令出力処理と（Ｓ２６）、を実行する。
　このように、本実施形態のレーザ加工装置１では、レーザ光による加工動作中に、電源ユニット９０からの出力電圧が第１の閾値を下回ったことが検出されたとき、ベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂからＦＰＧＡ６ｃへ送信されたベクトルデータに基づいてガルバノスキャナ１８の最終座標値が取得され、取得されたガルバノスキャナ１８の最終座標値に基づいて、ガルバノスキャナ１８が基準座標値へ戻るための帰還ベクトルデータが算出され、算出された帰還ベクトルデータがベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂから発生され、ベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂから発生された帰還ベクトルデータが受信され、受信された帰還ベクトルデータに基づいてガルバノスキャナ１８を基準座標値へ帰還させる指令が出力されるので、ガルバノスキャナ１８が供給電力の低下により停止後再起動したときに、電源から過電流が発生することを抑制することが可能となる。
　ちなみに、本実施形態において、ガルバノスキャナ１８は、「走査部」の一例である。電源ユニット９０は、「電源」の一例である。第１の電圧検知回路９５は、「電圧検出部」の一例である。コントローラ６は、「入力部」及び「制御部」の各一例である。ベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂは、「データ発生部」の一例である。ＦＰＧＡ６ｃは、「ドライバ」の一例である。最終座標値は、「現在の動作位置」の一例である。基準座標値は、「所定の基準位置」の一例である。
　また、レーザ光による加工動作中に、第１の電圧検知回路９５により電源ユニット９０からの出力電圧が第１の閾値を下回ったことが検出されたとき、コントローラ６は、レーザ発振器２１のレーザ出力を停止する停止処理を実行する。これにより、レーザ発振器２１が供給電力の低下により停止後再起動したときに、ユーザの意図と異なってレーザ光を出射する虞がないので、安全性が向上する。
　また、レーザ光による加工動作中に、第２の電圧検知回路９６により電源ユニット９０からの出力電圧が第１の閾値より低い第２の閾値を下回ったことが検出されたとき、コントローラ６は、ガルバノスキャナ１８への電気的接続を切断した後、電源ユニット９０をオフにする電源オフ処理を実行する。これにより、ガルバノスキャナ１８を基準座標値へ帰還させる指令が出力されてから電源オフになるまで時間的な余裕が確保されるので、ガルバノスキャナ１８の基準座標値への帰還を確実に行うことが可能となる。ちなみに、第２の電圧検知回路９６は、「電圧検出部」の一例である。
　また、帰還ベクトルデータ発生処理では、動作位置取得処理により取得されたガルバノスキャナ１８の現在の動作位置と所定の基準位置との距離が長いほど速い動作速度で所定の基準位置に戻ることができる帰還ベクトルデータを算出し、算出した前記帰還ベクトルデータをベクトルデータ変換ソフトウェア６ｂから発生させる。これにより、ガルバノスキャナ１８の基準座標値への帰還をより確実に行うことが可能となる。
　なお、本開示は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
　（１）上記実施形態では、電源電圧の第１の閾値と第２の閾値の検出は、それぞれ別の電圧検知回路により行ったが、これに限らず、１つの電圧検知回路により行ってもよい。また、第１の閾値と第２の閾値は、それぞれ固定値としたが、設定により変更可能に構成してもよい。
　（２）上記実施形態では、第１の電圧検知回路９５が電源ユニット９０からの出力電圧が第１の閾値を下回ることを検出したタイミングで、レーザ出力を停止及びレーザ発振器２１への電源供給をＯＦＦする（Ｓ１６）ものであったが、これに限らない。第３の電圧検知回路を配して上記第１の閾値とは異なる第３の閾値を下回ることを検出したタイミングでレーザ出力を停止及びレーザ発振器２１への電源供給をＯＦＦするものであってもよい。もしくは、電源ユニット９０からの出力電圧以外の判断基準で動作制御されるものであってもよい。
　１…レーザ加工装置、２…ＰＣ、６…コントローラ、６ａ…フォーマット変換ソフトウェア、６ｂ…ベクトルデータ変換ソフトウェア、６ｃ…ＦＰＧＡ、１８…ガルバノスキャナ、２１…レーザ発振器、３１…ガルバノＸ軸モータ、３２…ガルバノＹ軸モータ、３６…ガルバノドライバ、３６ａ…駆動信号生成回路、３６ｂ…励磁制御回路、３７…レーザ
ドライバ、４１…ＣＰＵ、９０…電源ユニット、９１…ガルバノ用ＤＣ／ＤＣコンバータ、９５…第１の電圧検知回路、９６…第２の電圧検知回路。

Claims (6)

  1. 　レーザ光をワークに照射して前記ワークを加工するレーザ加工装置であって、
    　前記レーザ光を発振するレーザ発振器と、
    　前記レーザ発振器からのレーザ光を走査する走査部と、
    　前記レーザ発振器及び前記走査部に電力を供給する電源と、
    　前記電源からの出力電圧が所定の閾値を下回ったか否かを検出する電圧検出部と、
    　前記ワークの加工内容を指示する加工データの入力を受け付ける入力部と、
    　前記加工データに基づいて前記レーザ発振器及び前記走査部を制御する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、
    　前記入力部により受け付けられた加工データに基づいて前記レーザ光による加工動作に用いるベクトルデータを発生するデータ発生部と、
    　前記データ発生部が発生して送信したベクトルデータを受信し、受信した前記ベクトルデータに基づいて走査動作を行わせるための動作指令を前記走査部に出力するドライバと、
    を有し、
    　前記レーザ光による加工動作中に、前記電圧検出部により前記電源からの出力電圧が第１の閾値を下回ったことが検出されたとき、
    　前記制御部は、
    　前記データ発生部から前記ドライバへ送信されたベクトルデータに基づいて前記走査部の現在の動作位置を取得する動作位置取得処理と、
    　前記動作位置取得処理により取得された前記走査部の現在の動作位置に基づいて、前記走査部が所定の基準位置へ戻るための帰還ベクトルデータを算出し、算出した前記帰還ベクトルデータを前記データ発生部から発生させる帰還ベクトルデータ発生処理と、
    　前記帰還ベクトルデータ発生処理により前記データ発生部から発生された前記帰還ベクトルデータを受信し、受信した前記帰還ベクトルデータに基づいて前記走査部を前記所定の基準位置へ帰還させる指令を出力する帰還指令出力処理と、
    を実行する
    ことを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 　前記レーザ光による加工動作中に、前記電圧検出部により前記電源からの出力電圧が第１の閾値を下回ったことが検出されたとき、
    　前記制御部は、
    　前記レーザ発振器のレーザ出力を停止する停止処理
    を実行する
    ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
  3. 　前記レーザ光による加工動作中に、前記電圧検出部により前記電源からの出力電圧が前記第１の閾値より低い第２の閾値を下回ったことが検出されたとき、
    　前記制御部は、
    　前記走査部への電気的接続を切断した後、前記電源をオフにする電源オフ処理を実行する
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
  4. 　前記走査部は、ミラーを搭載したガルバノモータを有する
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
  5. 　前記帰還ベクトルデータ発生処理では、前記動作位置取得処理により取得された前記走査部の現在の動作位置と前記所定の基準位置との距離が長いほど速い動作速度で前記所定の基準位置に戻ることができる帰還ベクトルデータを算出し、算出した前記帰還ベクトルデータを前記データ発生部から発生させる
    ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
  6. 　レーザ光を発振するレーザ発振器と、前記レーザ発振器からのレーザ光を走査する走査部と、前記レーザ発振器及び前記走査部に電力を供給する電源と、前記電源からの出力電圧が所定の閾値を下回ったか否かを検出する電圧検出部と、前記レーザ光によるワークの加工内容を指示する加工データの入力を受け付ける入力部と、を備え、前記レーザ光をワークに照射して前記ワークを加工するレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法であって、
    　前記レーザ光による加工動作中に、前記電圧検出部により前記電源からの出力電圧が第１の閾値を下回ったことが検出されたとき、
    　前記入力部により受け付けられた加工データに基づいて前記レーザ光による加工動作に用いるベクトルデータを発生するデータ発生部から、前記データ発生部が発生して送信したベクトルデータを受信し、受信した前記ベクトルデータに基づいて走査動作を行わせるための動作指令を前記走査部に出力するドライバへ送信されたベクトルデータに基づいて前記走査部の現在の動作位置を取得する動作位置取得処理と、
    　前記動作位置取得処理により取得された前記走査部の現在の動作位置に基づいて、前記走査部が所定の基準位置へ戻るための帰還ベクトルデータを算出し、算出した前記帰還ベクトルデータを前記データ発生部から発生させる帰還ベクトルデータ発生処理と、
    　前記帰還ベクトルデータ発生処理により前記データ発生部から発生された前記帰還ベクトルデータを受信し、受信した前記帰還ベクトルデータに基づいて前記走査部を前記所定の基準位置へ帰還させる指令を出力する帰還指令出力処理と、
    を含むことを特徴とするレーザ加工方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008068308A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Keyence Corp レーザ加工装置
WO2014125597A1 (ja) * 2013-02-14 2014-08-21 三菱電機株式会社 レーザ加工装置、加工制御装置およびパルス周波数制御方法
JP2015182105A (ja) 2014-03-24 2015-10-22 ファナック株式会社 停電検出時に加工ノズルを退避するレーザ加工装置
JP2016068102A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 ブラザー工業株式会社 レーザ加工装置及び制御プログラム
JP2017030011A (ja) * 2015-07-31 2017-02-09 ブラザー工業株式会社 レーザ加工装置及びレーザ加工装置の制御プログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008068308A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Keyence Corp レーザ加工装置
WO2014125597A1 (ja) * 2013-02-14 2014-08-21 三菱電機株式会社 レーザ加工装置、加工制御装置およびパルス周波数制御方法
JP2015182105A (ja) 2014-03-24 2015-10-22 ファナック株式会社 停電検出時に加工ノズルを退避するレーザ加工装置
JP2016068102A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 ブラザー工業株式会社 レーザ加工装置及び制御プログラム
JP2017030011A (ja) * 2015-07-31 2017-02-09 ブラザー工業株式会社 レーザ加工装置及びレーザ加工装置の制御プログラム

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