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JP4040896B2 - Laser processing method and laser processing apparatus - Google Patents
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JP4040896B2 - Laser processing method and laser processing apparatus - Google Patents

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JP4040896B2 JP2002092291A JP2002092291A JP4040896B2 JP 4040896 B2 JP4040896 B2 JP 4040896B2 JP 2002092291 A JP2002092291 A JP 2002092291A JP 2002092291 A JP2002092291 A JP 2002092291A JP 4040896 B2 JP4040896 B2 JP 4040896B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ある長さと幅をもち一定の送り方向に送られる加工対象物、特に長尺の薄板、たとえば紙に、レーザビームを照射し、等ピッチまたは不等ピッチで、送り方向と交差する方向に加工を施すレーザ加工方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
これまで、ある長さと幅をもち一定の送り方向に送られる加工対象物、特に長尺の薄板、たとえば紙に、レーザビームを照射し加工を行うレーザ加工装置においては、加工対象物に加工を開始する位置が、装置上に固定された1箇所と定まっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら加工開始可能位置が装置上に固定された1箇所である場合、送り方向に沿って任意の不等ピッチで加工しようとすると、一定周期でスキャンするレーザビームではこれを行うことができず、またたとえ等ピッチの加工を施す場合であっても、送り速度とピッチ長によって、その都度スキャン周期を変更しなければならなかった。ということは、スキャンの周期を変更できるスキャン機構が必要でもあった。
【0004】
本発明の目的は、一定周期でスキャンするレーザビームスキャナを用いて、任意間隔の等ピッチ及び任意間隔の不等ピッチの加工を可能にする、レーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、ある長さ及び幅をもち、長さ方向に配列した複数の被加工開始点が画定された加工対象物を準備する工程と、前記加工対象物の長さ方向が第1の方向と平行になるように支持し、該第1の方向にある長さをもち、該第1の方向と交差する方向にある幅をもった加工可能領域を該第1の方向に通過するように該加工対象物を送る工程と、前記被加工開始点の一つが前記加工可能領域に進入すると、レーザビームを、該加工可能領域に進入した該被加工開始点の一つから、前記第1の方向と交差する方向に走査し、レーザ加工を行う工程とを有し、前記レーザ加工を行う工程が、更に、前記レーザビームが前記加工可能領域に進入した前記被加工開始点の一つに入射するように、該レーザビームの入射位置を前記第1の方向に変位させる工程を含み、前記加工可能領域内には、加工が完了していない前記被加工開始点は含まれないか、または1個含まれるレーザ加工方法が提供される。
【0006】
該レーザ加工方法によると、前記加工可能領域において加工開始位置を自由に設定することができる。したがって、一定周期でスキャンする定速スキャナでレーザビームを走査し、加工対象物の送り方向に沿って、任意間隔のピッチ加工を施すことが可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施例による、レーザビームを用いた加工装置の構成を示すブロック図である。
【0008】
ある長さ及び幅をもった加工対象物14、たとえば紙が、移動装置15、たとえば用紙搬送用ローラにより矢印20方向に送られ、レーザ発振器10から出射された、たとえばパルスレーザビームにより、加工、たとえばミシン目を形成される。レーザ発振器10には加工対象物14の材質に応じて貫通孔を形成できるもの、たとえばCO2レーザ発振器、固体レーザ発振器が使用される。更にはパルスレーザビームとして、固体レーザ発振器から波長変換素子により生成される高調波レーザビームを用いてもよい。レーザ発振器10はトリガー演算器17の発するトリガー信号を受けてパルスレーザビームを出射する。
【0009】
出射されたパルスレーザビームはコリメーションレンズ11で平行光にされ、XYスキャナ12で2次元方向に走査される。走査されたパルスレーザビームはfθレンズ13を経て加工対象物14に入射し、たとえば加工対象物14の送り方向に垂直なミシン目を加工する。fθレンズ13は加工対象物14の中央部と端部とにかかわらず加工対象物14上におけるパルスレーザビームのビームスポットの移動速度を一定に保ち、また焦点を常に加工対象物14上に結ばせる役割を果たす。
【0010】
XYスキャナ12は一対のガルバノミラーM及びNを有し、加工対象物14の幅方向(送り方向20と直交する方向)中央付近の上方に固定されている。ガルバノミラーMは加工対象物14の送り方向20にレーザビームの入射位置を変位させ、ガルバノミラーNは幅方向(送り方向20と直交する方向)に一定周期でレーザビームを走査する。この一対のガルバノミラーM及びNによって、加工可能領域内の任意の位置にパルスレーザビームを照射することができる。加工可能領域は加工対象物の長さ方向にある長さをもち、長さ方向と交差する方向にある幅をもつ。
【0011】
速度検出装置16、たとえばロータリエンコーダは、移動装置15によって搬送される加工対象物14の速度を検出し、検出結果を出力する。検出された速度はトリガー演算器17及びスキャナ動作演算器18に伝えられる。
【0012】
スキャナ動作演算器18はXYスキャナ12の動作を制御する。また、加工開始時刻からの送り速度履歴より加工対象物14の搬送量を求める。
【0013】
記憶装置19は加工線パタンを記憶する記憶装置19a、XYスキャナ12の一定のスキャン周期及び走査速度を記憶する記憶装置19b、たとえばともに半導体メモリ、とから構成される。記憶装置19aには加工線、たとえば等ピッチミシン目、の情報が記憶される。それはたとえばミシン目のカット(切断部分)及びタイ(未切断部分)の長さ、加工対象物14上に形成される、加工対象物14の長さ方向(矢印20方向)のミシン目間隔(ピッチ)、加工対象物14の幅方向(矢印20方向と直交する方向)におけるミシン目加工開始位置及び終了位置などである。また記憶装置19bには、XYスキャナ12が送り方向20と交差する方向に一定の周期で行うスキャンの周期、及びスキャン速度が記憶されている。スキャン速度としては、加工対象物の幅方向(送り方向20と直交する方向)の成分vxが記憶されていればよい。
【0014】
このレーザ加工装置で行われるレーザ加工について説明する。
【0015】
図2はY軸方向(矢印20方向)に一定の速度で送られる加工対象物14の、時刻t1、t2、t3、及びt4における平面図である。時刻tiとti+1(i=1,2,3)との間隔はすべて等しい。加工対象物14はある長さ及び幅をもち、加工対象物14上には長さ方向に複数の被加工開始点A、B、C、Dが配列している。一点鎖線内がXYスキャナ12の加工可能領域を表す。加工対象物14がXYスキャナ12の加工可能領域内を通過する。
【0016】
ここでは加工対象物14を、特に長さ方向と垂直な方向に、等ピッチで加工する場合を考える。
【0017】
被加工開始点A、B、C、Dが加工対象物14の一方の縁に沿って、この順番に等間隔で並ぶ。t2−t1、t3−t2、t4−t3はすべて等しく、これはXYスキャナ12の幅方向の走査周期である。加工対象物14の送り速度が一定であるので、XYスキャナ12のガルバノミラーM及びNを揺動させ、レーザビームの走査方向をX方向からY方向に適当な一定角θだけ傾けることによって、加工対象物14を長さ方向と垂直な方向に加工することが可能となる。加工対象物14の一定送り速度をvc、レーザビームの走査速度のX方向成分をvxとすると、θはtanθ=vc/vxを満たす角度である。
【0018】
時刻t1において被加工開始点Aにパルスレーザビームが入射し、スキャンが開始される。時刻t2及びt3には、未加工の被加工開始点BがXYスキャナ12の加工可能領域内に進入していない。スキャナ動作演算器18は加工対象物14の搬送量から、加工対象物14上の未加工被加工開始点が、XYスキャナ12の加工可能領域にあるかないかの判定を行う。この場合、スキャナ動作演算器18が被加工開始点なしと判定する。このスキャナ動作演算器18の判定に従い、トリガー演算器17がレーザ発振器10にトリガー信号を発しない。このため、時刻t2及びt3においては、ガルバノミラーM及びNは一定の動き(ダミースキャン)を続けているが、パルスレーザビームが出射されないため、レーザ加工は行われない。
【0019】
加工対象物14の被加工開始点BがXYスキャナ12の加工可能領域に進入している時刻t4で、Bに始まる加工を行う。このスキャン開始時刻t4において、Bは一般に時刻t1におけるスキャン開始位置とは異なる位置にある。そこでスキャナ動作演算器18が、記憶装置19aに記憶されている二つの被加工開始点A、Bの間の距離(すなわちピッチ)、記憶装置19bに記憶されているXYスキャナ12の走査周期及び走査速度、及び速度検出装置16で検出された加工対象物14の送り速度に基いて制御信号を発する。その結果、XYスキャナ12のガルバノミラーMが揺動して、パルスレーザビームの入射位置を被加工開始点Bに一致させる加工開始位置補正を行い、またトリガー演算機17がトリガー信号をレーザ発振器10に与える。これによって被加工開始点Bからレーザ加工が開始される。同様の手順を踏み、次の被加工開始点C及びDに始まる加工を行う。
【0020】
なおレーザ加工が行われる場合、トリガー演算器17が記憶装置19aに記憶されたミシン目のカット及びタイの長さの設定をもとに、カット位置に相当する場合にはトリガー信号をレーザ発振器10に与える。その結果、レーザ発振器10は、設定されたタイ及びカットを有するミシン目加工を施すパルスレーザビームを出射する。
【0021】
図3はこの間の加工開始位置の推移を示す。一点鎖線内は図2と同じ加工可能領域であり、図は左から順に、被加工開始点Aに始まる加工時(時刻t1)、2番目の被加工開始点Bに始まる加工時(時刻t4)、3番目の被加工開始点Cに始まる加工時、4番目の被加工開始点Dに始まる加工時の加工開始位置を表している。時刻t4以降もそれまでと同じ間隔で時刻t5、t6、t7、t8、t9と各時刻を定めると、時刻t5、t6においては被加工開始点CがXYスキャナ12の加工可能領域に進入していないため、被加工開始点Cから加工を開始するのは時刻t7においてである。すなわちXYスキャナ12は2度ダミースキャンを行う。ところが被加工開始点Dに始まる加工を行うにあたっては、ダミースキャンを一度行う間に被加工開始点Dが加工可能領域に進入する。したがって時刻t9において、ガルバノミラーMがパルスレーザビームを被加工開始点Dに入射させるように加工開始位置を補正し、加工を開始する。
【0022】
図4はY軸方向(矢印20方向)に一定の速度で送られる加工対象物14の、時刻t21、t22、t23、t24、及びt25における平面図である。各時刻の間隔はすべて等しい。これを参照し、図1に示したレーザ加工装置を用いて行う不等ピッチ加工について説明する。一点鎖線内が図2と同じXYスキャナ12の加工可能領域である。ある長さ及び幅をもち、長さ方向に複数の被加工開始点E、F、G、H、Iが配列している加工対象物14が、XYスキャナ12の加工可能領域内を通過する。ここでも加工対象物14に長さ方向と垂直な方向に加工を施す場合を考える。加工対象物14の送り速度を図2に示した等ピッチ加工の場合と等しくvcとすると、パルスレーザビームの走査方向、すなわちX方向からY方向に傾ける適当な一定角も図2に示した等ピッチ加工の場合と等しくθとなる。
【0023】
被加工開始点E、F、G、H、Iが加工対象物14の一方の縁に沿って、この順番に並ぶ。被加工開始点EとFとの距離をEFと表す。他の2つの被加工開始点の距離についても同様とする。EF=GH、FG=HI、EF≠FGであるような不等ピッチである。t22−t21、t23−t22、t24−t23、t25−t24はすべてXYスキャナ12の走査周期に等しい。
【0024】
時刻t21において被加工開始点Eにパルスレーザビームが入射し、スキャンが開始される。時刻t22及びt23には、未加工の被加工開始点FがXYスキャナ12の加工可能領内に進入していない。スキャナ動作演算器18が被加工開始点なしと判定する。このスキャナ動作演算器18の判定に従い、トリガー演算器17がレーザ発振器10にトリガー信号を発しない。このため、時刻t22及びt23においては、ガルバノミラーM及びNは一定の動き(ダミースキャン)を続けているが、パルスレーザビームが出射されないため、レーザ加工は行われない。
【0025】
加工対象物14の被加工開始点FがXYスキャナ12の加工可能領域に進入している時刻t24で、被加工開始点Fに始まる加工を行う。このスキャン開始時刻t24において、被加工開始点Bは一般に時刻t21におけるスキャン開始位置とは異なる位置にある。そこでスキャナ動作演算器18が、記憶装置19aに記憶されている二つの被加工開始点E、Fの間の距離(すなわちピッチ)、記憶装置19bに記憶されているXYスキャナ12の走査周期及び走査速度、及び速度検出装置16で検出された加工対象物14の送り速度に基いて制御信号を発する。その結果、XYスキャナ12のガルバノミラーMが揺動して、パルスレーザビームの入射位置を被加工開始点Fに一致させる加工開始位置補正を行い、またトリガー演算機17がトリガー信号をレーザ発振器10に与える。これによって被加工開始点Fからレーザ加工が開始される。時刻t25においても被加工開始点GがXYスキャナ12の加工可能領域に進入しているので、同じ手順を経てGからレーザ加工を開始する。以下、被加工開始点H、Iについても同様の手続きを繰り返す。
【0026】
このように、加工開始位置を加工対象物14の送り方向に変位させることにより、一定の走査周期で高速にスキャンする一定速スキャナを用いて、加工対象物14に、任意間隔の、等ピッチ及び不等ピッチの加工を施すことを可能とする。
【0027】
ここまで加工対象物14の送り速度が一定の場合について言及したが、本発明はその範囲にとどまるものではない。加工対象物14の送り速度に変化があった場合でも、速度検出装置16の検出した速度に基いて、適切な加工を行うことができる。
【0028】
図4を参照して説明を続ける。たとえば前記時刻t24からt25までの加工時に、加工対象物14の送り速度が上昇したとする。この送り速度の変化は速度検出装置16によって検出され、スキャナ動作演算器18に伝えられる。加工対象物14を長さ方向と垂直な方向に加工するためには、図2に示した角θを大きくしなければならない。しかもこの角度は送り速度の変化に応じて、刻々と変化させる必要がある。スキャナ動作演算機18は加工対象物14の送り速度と、記憶装置19bに記憶されているパルスレーザビームの走査速度に基き、XYスキャナ12に制御信号を送る。レーザビームの入射位置を加工対象物14の長さ方向に変位させるためのガルバノミラーMに、速度変化に対応する新たな揺動を加えることによって、走査中のパルスレーザビームが常に走査方向を調整される。その結果、加工対象物14の長さ方向と垂直な方向への加工が実現される。
【0029】
また加工対象物14の送り速度が低下する場合も同様である。この場合、図2に示した角θを小さくしてスキャンを行う。
【0030】
上記制御は、加工対象物14の搬送開始時及び終了時の速度変化にも有効である。
【0031】
また、上記実施例では、一対のガルバノミラーM及びNを含むXYスキャナ12を用いたが、パルスレーザビームのX方向への走査をポリゴンミラーで行い、Y方向への走査をガルバノミラーで行うXYスキャナを使用してもよい。
【0032】
更に、上記実施例ではレーザ発振器10の発振を停止させることで、加工対象物14に施すレーザ加工を待機したが、レーザ発振器10から出射されたパルスレーザビームを中途で遮って加工対象物14に到達させないようにするシャッタ機構を備えることにより、レーザ加工を待機してもよい。
【0033】
図5に示すのは、fθレンズ13の代わりに、フォーカスレンズ21と、フォーカスレンズ21を光軸方向に変位させるレンズ変位機構22を用いた、本発明の実施例によるレーザ加工装置のブロック図である。レーザ発振器10から出射されたパルスレーザビームはコリメーションレンズ11で平行光にされ、フォーカスレンズ21で加工対象物14上に焦点を結ぶように集光された後、XYスキャナ12に入射する。XYスキャナ12は一対の揺動可能なガルバノミラーM及びNを含んで構成され、パルスレーザビームを加工対象物14上において2次元方向に走査する。レンズ変位機構22はスキャナ動作演算器18が与える制御信号により、フォーカスレンズ21を光軸方向に移動させる。スキャナ動作演算器18は、パルスレーザビームが照射される位置に合わせて、すなわちXYスキャナ12の走査に同期させてフォーカスレンズ21を変位させる信号を、レンズ変位機構22に送る。レーザビームの照射位置に従ってフォーカスレンズ21から加工対象物14までの距離は変動するが、フォーカスレンズ21の変位により、パルスレーザビームは常に加工対象物14上に焦点を結ぶ。
【0034】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能であることは当業者には自明であろう。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工対象物の送り方向と該方向と交差する方向に広がる領域を加工可能な領域とし、その中では加工開始位置を自由に設定することができる。その結果、高速スキャンに適した一定速スキャナを用いて、任意間隔のピッチ加工を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施例によるレーザ加工装置で行われる等ピッチのレーザ加工方法を説明するための、加工対象物の平面図である。
【図3】本発明の実施例によるレーザ加工装置で行われる等ピッチのレーザ加工方法を説明するための、加工対象物の平面図である。
【図4】本発明の実施例によるレーザ加工装置で行われる不等ピッチのレーザ加工方法を説明するための、加工対象物の平面図である。
【図5】本発明の実施例によるレーザ加工装置の一部構成を変更したブロック図である。
【符号の説明】
10 レーザ発振器
11 コリメーションレンズ
12 XYスキャナ
13 fθレンズ
14 加工対象物
15 移動装置
16 速度検出装置
17 トリガー演算器
18 スキャナ動作演算器
19、19a、19b 記憶装置
20 矢印
21 フォーカスレンズ
22 レンズ変位機構
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention irradiates a workpiece to be processed in a certain feed direction with a certain length and width, particularly a long thin plate, such as paper, with a laser beam and intersects the feed direction at equal or unequal pitches. The present invention relates to a laser processing method and apparatus for processing in a direction.
[0002]
[Prior art]
Up to now, in a laser processing apparatus that performs processing by irradiating a laser beam onto an object to be processed that has a certain length and width and is fed in a constant feeding direction, particularly a long thin plate such as paper, the object to be processed is processed. The starting position was fixed as one place fixed on the apparatus.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case where the processing startable position is one place fixed on the apparatus, when trying to process at an arbitrary unequal pitch along the feed direction, this cannot be performed with a laser beam that scans at a fixed period, Further, even when machining at an equal pitch, the scan cycle must be changed each time depending on the feed speed and the pitch length. This means that a scanning mechanism that can change the scanning cycle is also necessary.
[0004]
An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus that enable processing at an equal pitch of an arbitrary interval and an unequal pitch of an arbitrary interval using a laser beam scanner that scans at a constant period. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, a step of preparing a processing object having a certain length and width and defining a plurality of processing start points arranged in the length direction, and a length direction of the processing object Is supported in parallel to the first direction, a workable region having a length in the first direction and a width in a direction intersecting the first direction is defined in the first direction. And when one of the processing start points enters the workable area, a laser beam is sent from one of the work start points that has entered the workable area. Scanning the direction crossing the first direction and performing laser processing, and the step of performing laser processing further includes the processing start point where the laser beam has entered the processable region The incident position of the laser beam so as to be incident on one of the first Look including the step of displacing the direction, wherein the processable region, or not included in the processed starting point processing is not completed, or one laser processing method include is provided.
[0006]
According to the laser processing method, the processing start position can be freely set in the processing region. Therefore, it is possible to scan the laser beam with a constant speed scanner that scans at a constant period, and to perform pitch processing at arbitrary intervals along the feed direction of the workpiece.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a processing apparatus using a laser beam according to an embodiment of the present invention.
[0008]
A workpiece 14 having a certain length and width, such as paper, is fed in the direction of arrow 20 by a moving device 15, for example, a paper transport roller, and processed by, for example, a pulse laser beam emitted from the laser oscillator 10. For example, perforations are formed. As the laser oscillator 10, one capable of forming a through hole according to the material of the workpiece 14, for example, a CO 2 laser oscillator or a solid laser oscillator is used. Furthermore, a harmonic laser beam generated by a wavelength conversion element from a solid-state laser oscillator may be used as the pulse laser beam. The laser oscillator 10 emits a pulsed laser beam in response to the trigger signal generated by the trigger calculator 17.
[0009]
The emitted pulse laser beam is collimated by a collimation lens 11 and scanned in a two-dimensional direction by an XY scanner 12. The scanned pulsed laser beam is incident on the workpiece 14 through the fθ lens 13 and, for example, perforates perpendicular to the feed direction of the workpiece 14 are machined. The fθ lens 13 keeps the moving speed of the beam spot of the pulse laser beam on the workpiece 14 constant regardless of the center and the end of the workpiece 14, and always keeps the focal point on the workpiece 14. Play a role.
[0010]
The XY scanner 12 has a pair of galvanometer mirrors M and N, and is fixed above the center of the workpiece 14 in the width direction (direction perpendicular to the feed direction 20). The galvanometer mirror M displaces the incident position of the laser beam in the feed direction 20 of the workpiece 14, and the galvanometer mirror N scans the laser beam at a constant period in the width direction (direction perpendicular to the feed direction 20). The pair of galvanometer mirrors M and N can irradiate a pulse laser beam at an arbitrary position within the processable region. The workable region has a length in the length direction of the workpiece, and has a width in a direction intersecting the length direction.
[0011]
A speed detection device 16, for example, a rotary encoder, detects the speed of the workpiece 14 conveyed by the moving device 15 and outputs a detection result. The detected speed is transmitted to the trigger calculator 17 and the scanner operation calculator 18.
[0012]
The scanner operation calculator 18 controls the operation of the XY scanner 12. Further, the conveyance amount of the workpiece 14 is obtained from the feed rate history from the machining start time.
[0013]
The storage device 19 includes a storage device 19a for storing the machining line pattern, and a storage device 19b for storing a constant scanning cycle and scanning speed of the XY scanner 12, for example, a semiconductor memory. The storage device 19a stores information on machining lines, for example, equal pitch perforations. For example, the length of the perforation cut (cut portion) and the length of the tie (uncut portion), the perforation interval (pitch) in the length direction (arrow 20 direction) of the workpiece 14 formed on the workpiece 14. ), A perforation machining start position and an end position in the width direction of the workpiece 14 (direction orthogonal to the arrow 20 direction). The storage device 19b stores a scan period and a scan speed that the XY scanner 12 performs at a constant period in a direction intersecting the feeding direction 20. As the scan speed, the component v x in the width direction (direction orthogonal to the feed direction 20) of the workpiece may be stored.
[0014]
Laser processing performed by this laser processing apparatus will be described.
[0015]
FIG. 2 is a plan view of the workpiece 14 sent at a constant speed in the Y-axis direction (arrow 20 direction) at times t 1 , t 2 , t 3 , and t 4 . The intervals between time t i and t i + 1 (i = 1, 2, 3) are all equal. The workpiece 14 has a certain length and width, and a plurality of workpiece start points A, B, C, and D are arranged in the length direction on the workpiece 14. A dashed line represents a processable area of the XY scanner 12. The workpiece 14 passes through the processable area of the XY scanner 12.
[0016]
Here, a case is considered in which the workpiece 14 is processed at an equal pitch, particularly in a direction perpendicular to the length direction.
[0017]
Processing start points A, B, C, and D are arranged at equal intervals in this order along one edge of the workpiece 14. t 2 −t 1 , t 3 −t 2 , and t 4 −t 3 are all equal, and this is a scanning period in the width direction of the XY scanner 12. Since the feed speed of the workpiece 14 is constant, the galvanometer mirrors M and N of the XY scanner 12 are swung, and the scanning direction of the laser beam is tilted from the X direction to the Y direction by an appropriate constant angle θ. The object 14 can be processed in a direction perpendicular to the length direction. A constant feed velocity v c of the workpiece 14, when the X direction component of the scanning speed of the laser beam and v x, theta is the angle that satisfies tanθ = v c / v x.
[0018]
At time t 1 , the pulse laser beam is incident on the processing start point A, and scanning is started. At times t 2 and t 3 , the unmachined work start point B has not entered the workable area of the XY scanner 12. The scanner operation calculator 18 determines whether or not the unmachined work start point on the work object 14 is within the workable area of the XY scanner 12 from the transport amount of the work object 14. In this case, the scanner operation calculator 18 determines that there is no processing start point. In accordance with the determination of the scanner operation calculator 18, the trigger calculator 17 does not issue a trigger signal to the laser oscillator 10. For this reason, at time t 2 and t 3 , the galvanometer mirrors M and N continue to move constantly (dummy scan), but the laser processing is not performed because the pulse laser beam is not emitted.
[0019]
Processing starting at B is performed at time t 4 when the processing start point B of the processing target 14 enters the processing possible area of the XY scanner 12. At this scan start time t 4 , B is generally at a position different from the scan start position at time t 1 . Therefore, the scanner operation calculator 18 determines the distance (that is, pitch) between the two processing start points A and B stored in the storage device 19a, the scanning cycle and scanning of the XY scanner 12 stored in the storage device 19b. A control signal is generated based on the speed and the feed speed of the workpiece 14 detected by the speed detector 16. As a result, the galvanometer mirror M of the XY scanner 12 swings to correct the processing start position so that the incident position of the pulse laser beam coincides with the processing start point B, and the trigger calculator 17 sends the trigger signal to the laser oscillator 10. To give. Thus, laser processing is started from the processing start point B. The same procedure is followed to perform machining starting at the next machining start points C and D.
[0020]
When laser processing is performed, the trigger computing unit 17 sets the trigger signal to the laser oscillator 10 when it corresponds to the cut position based on the perforation cut and tie length settings stored in the storage device 19a. To give. As a result, the laser oscillator 10 emits a pulsed laser beam for performing perforation processing having a set tie and cut.
[0021]
FIG. 3 shows the transition of the machining start position during this period. The alternate long and short dash line is the same workable region as in FIG. 2, and in the drawing, from the left, the machining starts at the machining start point A (time t 1 ) and the machining starts at the second machining start point B (time t 4 ) Indicates the machining start position at the time of machining starting from the third machining start point C and at the time of machining starting from the fourth machining start point D. After the time t 4 , when the times t 5 , t 6 , t 7 , t 8 , and t 9 are determined at the same intervals as before, the processing start point C is set to the XY scanner 12 at the times t 5 and t 6 . Since the machining area is not entered, machining starts from the machining start point C at time t 7 . That is, the XY scanner 12 performs a dummy scan twice. However, when performing machining starting from the machining start point D, the machining start point D enters the workable area while performing a dummy scan once. Therefore, at time t 9 , the processing start position is corrected so that the galvanometer mirror M causes the pulse laser beam to enter the processing start point D, and processing is started.
[0022]
FIG. 4 is a plan view of the workpiece 14 fed at a constant speed in the Y-axis direction (arrow 20 direction) at times t 21 , t 22 , t 23 , t 24 , and t 25 . Every time interval is equal. With reference to this, the unequal pitch processing performed using the laser processing apparatus shown in FIG. 1 will be described. The inside of the one-dot chain line is the processable area of the XY scanner 12 as in FIG. A processing object 14 having a certain length and width and in which a plurality of processing start points E, F, G, H, and I are arranged in the length direction passes through a processable region of the XY scanner 12. Here again, consider a case where the workpiece 14 is machined in a direction perpendicular to the length direction. When the feed rate of the workpiece 14, if the equal v c a constant pitch processing shown in FIG. 2, the scanning direction of the pulsed laser beam, i.e., a suitable constant angle of tilting the X-direction in the Y direction shown in FIG. 2 It is equal to θ as in the case of equal pitch machining.
[0023]
The machining start points E, F, G, H, and I are arranged in this order along one edge of the workpiece 14. The distance between the machining start points E and F is represented by EF. The same applies to the distance between the other two processing start points. Unequal pitches such that EF = GH, FG = HI, and EF ≠ FG. t 22 -t 21 , t 23 -t 22 , t 24 -t 23 , t 25 -t 24 are all equal to the scanning cycle of the XY scanner 12.
[0024]
At time t 21 , the pulse laser beam is incident on the processing start point E, and scanning is started. At times t 22 and t 23 , the unmachined work start point F has not entered the workable area of the XY scanner 12. The scanner operation calculator 18 determines that there is no processing start point. In accordance with the determination of the scanner operation calculator 18, the trigger calculator 17 does not issue a trigger signal to the laser oscillator 10. Thus, at time t 22 and t 23, although the galvano-mirror M and N continues to constant motion (dummy scan), the pulse laser beam is not emitted, the laser processing is not performed.
[0025]
Processing starts at the processing start point F at time t 24 when the processing start point F of the processing object 14 enters the processing possible area of the XY scanner 12. At the scan start time t 24 , the processing start point B is generally at a position different from the scan start position at the time t 21 . Therefore, the scanner operation calculator 18 determines the distance (that is, pitch) between the two processing start points E and F stored in the storage device 19a, the scanning cycle and scanning of the XY scanner 12 stored in the storage device 19b. A control signal is generated based on the speed and the feed speed of the workpiece 14 detected by the speed detector 16. As a result, the galvanometer mirror M of the XY scanner 12 is swung to correct the processing start position so that the incident position of the pulse laser beam coincides with the processing start point F, and the trigger calculator 17 sends the trigger signal to the laser oscillator 10. To give. Thus, laser processing is started from the processing start point F. At time t 25 , the processing start point G enters the processable region of the XY scanner 12, so laser processing starts from G through the same procedure. Thereafter, the same procedure is repeated for the processing start points H and I.
[0026]
In this way, by displacing the machining start position in the feed direction of the workpiece 14, using a constant speed scanner that scans at a high speed with a constant scanning cycle, the workpiece 14 is given an equal pitch and an arbitrary pitch. It is possible to perform processing with an unequal pitch.
[0027]
The case where the feed speed of the workpiece 14 is constant has been described so far, but the present invention is not limited to that range. Even when there is a change in the feed speed of the workpiece 14, appropriate machining can be performed based on the speed detected by the speed detection device 16.
[0028]
The description will be continued with reference to FIG. For example, it is assumed that the feed speed of the workpiece 14 is increased during machining from the time t 24 to t 25 . This change in the feed rate is detected by the speed detection device 16 and transmitted to the scanner operation calculator 18. In order to process the workpiece 14 in a direction perpendicular to the length direction, the angle θ shown in FIG. 2 must be increased. Moreover, this angle must be changed every moment according to the change in the feed rate. The scanner operation calculator 18 sends a control signal to the XY scanner 12 based on the feed speed of the workpiece 14 and the scanning speed of the pulse laser beam stored in the storage device 19b. The pulse laser beam during scanning always adjusts the scanning direction by adding a new oscillation corresponding to the speed change to the galvanometer mirror M for displacing the incident position of the laser beam in the length direction of the workpiece 14. Is done. As a result, machining in the direction perpendicular to the length direction of the workpiece 14 is realized.
[0029]
The same applies when the feed speed of the workpiece 14 decreases. In this case, the scan is performed with the angle θ shown in FIG.
[0030]
The above control is also effective for speed changes at the start and end of conveyance of the workpiece 14.
[0031]
In the above embodiment, the XY scanner 12 including a pair of galvanometer mirrors M and N is used. However, the XY scanner 12 scans the pulse laser beam in the X direction with a polygon mirror and scans in the Y direction with a galvanometer mirror. A scanner may be used.
[0032]
Furthermore, in the above-described embodiment, the laser processing applied to the workpiece 14 is waited by stopping the oscillation of the laser oscillator 10, but the pulse laser beam emitted from the laser oscillator 10 is interrupted in the middle and the workpiece 14 is blocked. By providing a shutter mechanism that prevents it from reaching, laser processing may be waited.
[0033]
FIG. 5 is a block diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention that uses a focus lens 21 and a lens displacement mechanism 22 that displaces the focus lens 21 in the optical axis direction instead of the fθ lens 13. is there. The pulse laser beam emitted from the laser oscillator 10 is collimated by the collimation lens 11, collected by the focus lens 21 so as to be focused on the workpiece 14, and then enters the XY scanner 12. The XY scanner 12 includes a pair of oscillating galvanometer mirrors M and N, and scans a pulse laser beam on the workpiece 14 in a two-dimensional direction. The lens displacement mechanism 22 moves the focus lens 21 in the optical axis direction according to a control signal given by the scanner operation calculator 18. The scanner operation calculator 18 sends a signal for displacing the focus lens 21 to the lens displacement mechanism 22 in accordance with the position where the pulse laser beam is irradiated, that is, in synchronization with the scanning of the XY scanner 12. Although the distance from the focus lens 21 to the workpiece 14 varies according to the irradiation position of the laser beam, the pulse laser beam is always focused on the workpiece 14 due to the displacement of the focus lens 21.
[0034]
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like are possible.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the region that extends in the direction in which the workpiece is fed and the direction that intersects the direction can be set as a workable region, and the machining start position can be freely set therein. As a result, it is possible to perform pitch processing at arbitrary intervals using a constant speed scanner suitable for high speed scanning.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of an object to be processed for explaining an equal pitch laser processing method performed by a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of an object to be machined for explaining an equal pitch laser machining method performed by a laser machining apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of an object to be machined for explaining an unequal pitch laser machining method performed by a laser machining apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram in which a partial configuration of the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention is changed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser oscillator 11 Collimation lens 12 XY scanner 13 f (theta) lens 14 Work object 15 Moving apparatus 16 Speed detection apparatus 17 Trigger calculator 18 Scanner operation calculator 19, 19a, 19b Memory | storage device 20 Arrow 21 Focus lens 22 Lens displacement mechanism

Claims (7)

ある長さ及び幅をもち、長さ方向に配列した複数の被加工開始点が画定された加工対象物を準備する工程と、
前記加工対象物の長さ方向が第1の方向と平行になるように支持し、該第1の方向にある長さをもち、該第1の方向と交差する方向にある幅をもった加工可能領域を該第1の方向に通過するように該加工対象物を送る工程と、
前記被加工開始点の一つが前記加工可能領域に進入すると、レーザビームを、該加工可能領域に進入した該被加工開始点の一つから、前記第1の方向と交差する方向に走査し、レーザ加工を行う工程と
を有し、
前記レーザ加工を行う工程が、更に、前記レーザビームが前記加工可能領域に進入した前記被加工開始点の一つに入射するように、該レーザビームの入射位置を前記第1の方向に変位させる工程を含み、前記加工可能領域内には、加工が完了していない前記被加工開始点は含まれないか、または1個含まれるレーザ加工方法。
Preparing a workpiece having a certain length and width and defining a plurality of workpiece start points arranged in the length direction;
Supporting the length direction of the workpiece to be parallel to the first direction, having a length in the first direction, and having a width in a direction intersecting the first direction Sending the workpiece to pass through the possible area in the first direction;
When one of the processing start points enters the workable region, a laser beam is scanned from one of the processing start points that has entered the workable region in a direction intersecting the first direction, A step of performing laser processing,
The step of performing the laser processing further displaces the incident position of the laser beam in the first direction so that the laser beam is incident on one of the processing start points that have entered the processable region. A laser processing method including a process, wherein the processing start area that has not been processed is not included or is included in the processable region.
前記レーザビームが、前記第1の方向と交差する方向に一定の周期で走査されている請求項1に記載のレーザ加工方法。The laser processing method according to claim 1, wherein the laser beam is scanned at a constant period in a direction intersecting with the first direction. レーザビームを出射するレーザ光源と、
第1の周期及び第1の速さを記憶するための第1の記憶手段と、
該レーザ光源から出射したレーザビームを、第1の方向にある長さを持ち、該第1の方向と交差する方向にある幅を持った加工可能領域内の点に到達させる光学系であって、前記第1の方向と交差する方向に、前記第1の記憶手段に記憶された第1の周期及び第1の速さで前記レーザビームを走査する第1の走査手段、及び前記レーザビームの到達点を前記第1の方向に移動させる第2の走査手段を含む前記光学系と、
加工対象物が前記加工可能領域を前記第1の方向に通過するように、該加工対象物を移動させる移動手段と、
を有するレーザ加工装置。
A laser light source for emitting a laser beam;
First storage means for storing a first period and a first speed;
An optical system for causing a laser beam emitted from the laser light source to reach a point in a workable region having a length in a first direction and having a width in a direction intersecting the first direction. First scanning means for scanning the laser beam at a first period and a first speed stored in the first storage means in a direction crossing the first direction; and The optical system including second scanning means for moving a reaching point in the first direction;
Moving means for moving the workpiece so that the workpiece passes through the workable region in the first direction;
A laser processing apparatus.
更に、該レーザ加工装置が、前記移動手段で移動させる前記加工対象物の前記第1の方向の速度を検出する速度検出手段と、
前記加工対象物に配列された複数の被加工開始点間の距離を記憶するための第2の記憶手段と、
前記速度検出手段によって検出された速度、前記第1の記憶手段に記憶された前記第1の周期と前記第1の速さ、及び前記第2の記憶手段に記憶された前記被加工開始点間の距離とに基き、前記第1及び第2の走査手段を制御する第1の制御手段と、
を有する請求項3に記載のレーザ加工装置。
Further, the laser processing apparatus detects a speed in the first direction of the workpiece to be moved by the moving means,
Second storage means for storing distances between a plurality of processing start points arranged on the processing object;
Between the speed detected by the speed detection means, the first cycle and the first speed stored in the first storage means, and the processing start point stored in the second storage means First control means for controlling the first and second scanning means based on the distance of
The laser processing apparatus of Claim 3 which has these.
更に、前記レーザ加工装置が、前記レーザ光源を制御する第2の制御手段を含み、
前記第1の制御手段は複数の前記被加工開始点のうち、前記加工可能領域への進入まで最も近い被加工開始点が、前記加工可能領域に進入したか否かを判定し、判定の対象となった前記被加工開始点が前記加工可能領域に進入していないと判定され、かつ、前記加工可能領域に加工の終了していない前記被加工開始点がない場合には、前記第2の制御手段が前記レーザ光源から前記レーザビームを出射させない請求項3または4に記載のレーザ加工装置。
Further, the laser processing apparatus includes a second control means for controlling the laser light source,
The first control means determines whether or not the machining start point closest to the entry into the workable area among the plurality of work start points has entered the workable area, and is subject to determination When it is determined that the processing start point that has become not entered the workable region and there is no work start point that has not been processed in the workable region, the second processing point The laser processing apparatus according to claim 3 or 4, wherein the control means does not emit the laser beam from the laser light source.
更に、前記レーザ加工装置が、前記レーザビームを前記加工対象物に照射させない加工待機機構を有する請求項3〜5のいずれかに記載のレーザ加工装置。  The laser processing apparatus according to any one of claims 3 to 5, further comprising a processing standby mechanism that does not irradiate the processing target with the laser beam. 更に、前記レーザ加工装置が、前記加工対象物の表面上に前記レーザビームを集束させるフォーカスレンズと、
該フォーカスレンズを、該フォーカスレンズの光軸に平行な方向に変位させるレンズ変位機構と、
を有し、前記第1の制御手段は、該レンズ変位機構による前記フォーカスレンズの変位を、前記第1及び第2の走査手段による走査と同期させる請求項3〜6のいずれかに記載されたレーザ加工装置。
Furthermore, the laser processing apparatus, a focus lens for focusing the laser beam on the surface of the workpiece,
A lens displacement mechanism for displacing the focus lens in a direction parallel to the optical axis of the focus lens;
The first control means synchronizes the displacement of the focus lens by the lens displacement mechanism with the scanning by the first and second scanning means. Laser processing equipment.
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