激光加工装置的制造方法_2

文档序号:9443809阅读:来源:国知局
加工对象物11向X方向及Y方向移动。XY工作台12使加工对象物11向XY方向移动,以使加工对象物11上的加工点位于主检流计式光学扫描器9a、9b的扫描区域内。
[0053]XY工作台12能够在600mmX600mm的范围内使加工对象物11向XY方向移动。加工对象物11通常为300mmX 300mm以上,与此相对,主检流计式光学扫描器9a、9b在加工对象物11上的激光2a、2b的扫描区域为50mmX 50mm左右、副检流计式光学扫描器7a、7b在加工对象物11上的扫描区域为5mmX 5mm左右,均较小。激光加工装置I通过利用XY工作台依次在XY方向上移动加工对象物11,能够以比扫描器自身的扫描区域大的加工对象物11的整个区域为加工对象实施激光打孔加工。
[0054]作为激光功率测量机构的激光功率传感器14安装在XY工作台12上的载放加工对象物11的位置以外的位置。激光功率传感器14用于测量向加工对象物11照射的激光2a、2b的功率。
[0055]加工头16固定在未图示的Z轴工作台上,能够沿着Z轴方向移动。视觉传感器15固定在加工头16上。视觉传感器15由(XD照相机(camera)构成,该(XD照相机拍摄用于测量激光加工孔13a、13b的孔径和加工位置的图像。
[0056]通过使视觉传感器15与加工头16 —起沿着Z轴移动,能够调整测量范围和焦点。通过移动载放有加工对象物11的XY工作台12,能够用视觉传感器15获取激光加工孔13a、13b的图像。
[0057]控制部20对整个激光加工装置I进行控制。控制部20具有指令生成部21、激光振荡器控制部22、检流计式光学扫描器控制部23、视觉传感器控制部24、XY工作台控制部25和激光功率传感器控制部26。控制部20是一个由微处理器(microprocessor)、存储器(memory)、监视器(monitor)以及各种外部接口(interface)(均未图示)构成的计算机系统(computer system)。
[0058]指令生成部21基于记载着表示加工孔位置的坐标和激光加工条件的加工程序(program),来输出各种指令,这些指令输出给激光振荡器控制部22、检流计式光学扫描器控制部23、视觉传感器控制部24、XY工作台控制部25及激光功率传感器控制部26。
[0059]作为激光振荡控制机构的激光振荡器控制部22基于指令生成部21输出的激光振荡指令,向激光振荡器3a、3b发送激光振荡指令设定值。激光振荡指令设定值包括激光脉冲的峰值功率、脉冲宽度、脉冲数量、脉冲频率的设定值。激光振荡器控制部22根据激光振荡指令来控制激光振荡器3a、3b。
[0060]激光振荡器控制部22基于加工程序中的与加工孔相关的信息,来对可否从激光振荡器3a、3b输出激光2a、2b分别进行设定。激光振荡器控制部22向激光振荡器3a输出激光振荡触发信号,该激光振荡触发信号用于对输出激光2a的时机(时刻)作出指示。激光振荡器控制部22向激光振荡器3b输出激光振荡触发信号,该激光振荡触发信号用于对输出激光2b的时机作出指示。
[0061]如此,激光振荡器控制部22分别单独地向激光振荡器3a、3b输出激光振荡触发信号。激光振荡器控制部22通过输出激光振荡触发信号,来控制激光振荡器3a、3b,以在相应于设定值的时刻输出激光2a、2b。
[0062]检流计式光学扫描器控制部23基于指令生成部21所输出的转动角度指令,对副检流计式光学扫描器7a、7b和主检流计式光学扫描器9a、9b的转动角度进行控制。
[0063]在用视觉传感器15测量形成在加工对象物11上的激光加工孔13a、13b时,视觉传感器控制部24对视觉传感器15进行控制。视觉传感器控制部24基于视觉传感器15所获取到的图像信息,进行运算处理,求出激光加工孔13a、13b的孔径、加工位置及圆度。视觉传感器15和视觉传感器控制部24是对形成在加工对象物11上的激光加工孔13a、13b进行各种测量的加工孔测量机构。
[0064]XY工作台控制部25基于指令生成部21所输出的工作台位置指令,对XY工作台12进行移动控制和定位。工作台位置指令是关于XY工作台12位置的指令。
[0065]在测量激光2a、2b的功率时,激光功率传感器控制部26对激光功率传感器14进行控制。作为测量结果的激光平均功率信号从激光功率传感器14输入激光功率传感器控制部26。激光功率传感器控制部26利用被输入激光振荡器控制部22的激光振荡指令,来计算I个激光脉冲的能量(energy)。
[0066]激光功率传感器控制部26将关于激光平均功率、I个脉冲的能量的激光功率测量信息,例如输出给控制部20的监视器。激光功率传感器控制部26存储该激光功率测量信息。
[0067]图2是表示将加工对象物分为多个加工区域的例子的附图。由于主检流计式光学扫描器9a、9b的激光2a、2b的扫描区域为50mmX 50mm左右,例如,在300mmX 300mm的加工对象物上,如图2所示那样设定多个50mmX50mm的加工区域30。在进行激光加工的过程中,激光加工装置I依次在XY方向上移动XY工作台12,对加工对象物11进行定位,以使各加工区域30的中心位置与主检流计式光学扫描器9a、9b的扫描区域的中心一致。
[0068]图3表示副检流计式光学扫描器7a、7b的扫描区域的例子。在加工区域30中,加工孔位置31是能够同时照射激光2a、2b进行加工的加工孔位置的一个例子。加工孔位置32是仅能够照射激光2a、2b中的一方进行加工的加工孔位置的一个例子。通过转动副检流计式光学扫描器7a、7b使激光2a、2b偏转,能够在激光扫描区域33内移动加工孔位置31、32ο
[0069]副检流计式光学扫描器7a、7b的激光扫描区域33的尺寸(size)为5mmX5mm左右,但通过转动主检流计式光学扫描器9a、9b,能够将扫描区域33移动并定位到50mmX 50mm的加工区域30内的任意位置。
[0070]针对激光扫描区域33内应加工2处的加工孔位置31,激光振荡器控制部22同时对激光振荡器3a和激光振荡器3b输出激光振荡触发信号。从而,激光加工装置I利用同时照射的2束激光2a、2b进行2个位置的激光打孔加工。
[0071]针对激光扫描区域33内应加工I处的加工孔位置32,激光振荡器控制部22对激光振荡器3a和激光振荡器3b中的任意一方输出激光振荡触发信号。从而,激光加工装置I利用2束激光2a、2b中的一束激光进行I个位置的激光打孔加工。
[0072]采用本实施方式,激光加工装置I根据输出的激光振荡触发信号,来对两孔同时加工和单孔加工进行切换。激光加工装置I能够对被f_ Θ透镜10聚光的2束激光2a、2b的ON(开)及OFF(关)进行控制,且激光2a、2b这二者间的ON及OFF相互独立。例如与利用快门进行遮蔽、或者利用检流计式光学扫描器进行回避动作来对同时照射2束激光和照射其中的一束激光进行切换的情况相比,激光加工装置I能够高速地对两孔同时加工和单孔加工进行切换。
[0073]接下来,对在激光加工装置I进行激光加工之前实施的激光振荡器3a、3b的校准动作进行说明。图4是表示激光振荡器3a、3b的校准动作的步骤的流程图。采用图4所示步骤的处理是使激光2a、2b的功率一致的处理,通过该处理,使激光振荡器3a、3b输出的激光2a、2b照射到加工对象物11上时激光加工量相同。
[0074]即使对激光振荡器3a、3b设定相同的激光振荡条件,照射到加工对象物11上的激光2a、2b的功率有时也并不相同。其原因例如为,激光振荡器3a、3b之间的个体差异,激光2a和激光2b在各自的光路中的功率损耗不同等。下面,参照图4对激光振荡器3a、3b的校准动作的步骤进行详细说明。
[0075]检流计式光学扫描器控制部23将副检流计式光学扫描器7a、7b和主检流计式光学扫描器9a、9b定位在作为转动角度基准的原点(步骤(step) SI)。以该原点作为使激光2a,2b偏转的有效转动角度的中心。
[0076]XY工作台控制部25使XY工作台12移动到激光功率传感器14能够测量激光2a的功率的位置(步骤S2)。
[0077]激光振荡器控制部22基于预先设定的校准用激光振荡指令,对激光振荡器3a设定校准用激光脉冲的峰值功率PcO、脉冲宽度WcO、脉冲数量NcO和脉冲频率FcO。
[0078]激光振荡器控制部22向激光振荡器3a发送这些设定值,并且,每隔一定时间间隔输出激光振荡触发信号。激光加工装置I根据该激光振荡触发信号,在一定时间内从激光振荡器3a连续输出脉冲状的激光2a (步骤S3)。
[0079]在步骤S2中移动到激光2a的测量位置的激光功率传感器14在步骤S3中,测量激光振荡器3a输出的激光2a的功率。激光功率传感器控制部26对激光功率传感器14测量出的激光平均功率进行监测。
[0080]作业者通过转动调整偏振机构4a,来调整激光2a的偏振方向,以使激光平均功率达到最大。激光功率传感器控制部26将激光平均功率的最大值Pma存储到未图示的存储器(步骤S4)。激光振荡器控制部22停止输出激光振荡触发信号,从而激光振荡器3a停止输出激光2a。
[0081]XY工作台控制部25使XY工作台12移动到激光功率传感器14能够测量激光2b的功率的位置(步骤S5)。
[0082]激光振荡器控制部22基于预先设定的校准用激光振荡指令,对激光振荡器3b设定与激光振荡器3a相同的校准用激光脉冲的峰值功率PcO、脉冲宽度WcO、脉冲数量NcO和脉冲频率FcO。
[0083]激光振荡器控制部22向激光振荡器3b发送这些设定值,并且,每隔一定时间间隔输出激光振荡触发信号。激光加工装置I根据该激光振荡触发信号,在一定时间内从激光振荡器3b连续输出脉冲状的激光2b (步骤S6)。
[0084]在步骤S5中移动到激光2b的测量位置的激光功率传感器14在步骤S6中,测量激光振荡器3b输出的激光2b的功率。激光功率传感器控制部26对激光功率传感器14测量出的激光平均功率进行监测。
[0085]作业者通过转动调整偏振机构4b,来调整激光2b的偏振方向,以使激光平均功率达到最大。控制部20将激光平均功率的最大值Pma存储到存储器(步骤S7)。激光振荡器控制部22停止输出激光振荡触发信号,从而激光振荡器3b停止输出激光2b。
[0086]指令生成部21使用所存储的上述激光平均功率Pma、Pmb,算出修正系数Kb。修正系数Kb是用于修正对激光振荡器3b设定的峰值功率或者脉冲宽度的激光振荡指令设定值的系数。修正系数Kb例如可以通过下面的公式(I)求出。
[0087]Kb = Pma/Pmb (I)
[0088]通过将对激光振荡器3b设定的峰值功率的设定值乘以修正系数Kb,能够使激光加工装置I对加工对象物11照射的激光2a、2b的功率相同。
[0089]在对激光振荡器3a设定了峰值功率PcO并获取到了激光平均功率Pma时,通过对激光振荡器3b设定峰值功率的修正值PcOb,能够使激光振荡器3b的激光平均功率Pmb与Pma相等。修正值PcOb例如通过下面的公式(2)求出。
[0090]PcOb = KbXPcO (2)
[0091]另外,在激光加工装置I中,除利用修正系数Kb对激光脉冲的峰值功率PcO进行修正外,利用修正系数Kb对脉冲宽度WcO进行修正也能够得到同样的效果。通过将对激光振荡器3b设定的脉冲宽度设定值乘以修正系数Kb,能够使激光加工装置I对加工对象物11照射的激光2a、2b的功率相同。
[0092]指令生成部21也可以针对激光振荡器3a算出修正系数Ka,以此来代替针对激光振荡器3b算出的修正系数Kb。修正系数Ka是用于修正对激光振荡器3a设定的峰值功率或者脉冲宽度的激光振荡指令设定值的系数。修正系数Ka例如可以通过下面的公式(3)求出。
[0093]Ka = Pmb/Pma (3)
[0094]通过将对激光振荡器3a设定的峰值功率或者脉冲宽度的设定值乘以修正系数Ka,能够使激光加工装置I对加工对象物11照射的激光2a、2b的功率相同。指令生成部21将如上述那样求出的激光振荡指令的修正系数Ka或者修正系数Kb存储到未图示的存储器(步骤S8) ο
[0095]在激光加工装置I的激光振荡器3a、3b的校准动作中,并不局限于根据使用激光功率传感器14测量出的激光2a、2b的功率,来求出激光振荡指令的修正系数Ka或修正系数Kb。激光加工装置I也可以在激光振荡器3a、3b的校准动作中,使用视觉传感器15测量激光加工孔,根据该测量结果来求出激光振荡指令的修正系数Ka或修正系数Kb,以使激光振荡器3a、3b输出的激光2a、2b照射加工对象物11时的激光加工量相同。
[0096]在这种情况下,激光加工装置I基于校准用激光振荡指令,对激光振荡器3a、3b设定校准用激光脉冲的峰值功率PcO、脉冲宽度WcO、脉冲数量NcO、脉冲频率FcO。
[0097]激光振荡器控制部22向激光振荡器3a、3b发送这些设定值,并且向激光振荡器3a、3b输出激光振荡触发信号。激光加工装置I从激光振荡器3a、3b输出激光2a、2b,在加工对象物11上形成校准用激光加工孔。
[0098]视觉传感器控制部24基于视觉传感器15所获取到的图像信息,求出照射激光2a所形成的激光加工孔13a的直径DOa及照射激光2b所形成的激光加工孔13b的直径DOb。
[0099]在求出上述修正系数Kb时,例如,不断改变激光振荡器3b的峰值功率,进行校准用加工并测量激光加工孔13b,从而由指令生成部21求出直径DOa和直径DOb相等时的激光振荡器3b的峰值功率PcOb。指令生成部21例如根据下面的公式(4)来求出修正系数Kb0
[0100]Kb = PcOb/PcO (4)
[0101]接下来,对激光加工装置I的激光加工动作进行说明。图5是说明激光加工装置I进行激光加工动作的步骤的流程图。
[0102]指令生成部21读取作为加工程序的NC程序(步骤10)。指令生成部21根据加工程序中的加工孔数据(data)和激光加工条件,将加工孔的XY坐标和激光振荡指令存储到存储器。激光振荡指令包括与激光脉冲的峰值功率、脉冲宽度、脉冲数量、脉冲频率相关的信息。例如,以移动电话机的印刷电路板为加工对象物11时,加工孔的数据数量通常为数万个孔到数十万个孔的数据。
[0103]指令生成部21将所存储的激光振荡指令发送给激光振荡器控制部22。激光振荡器控制部22基于在校准动作中求出的修正系数对接收到的激光振荡指令进行修正。激光振荡器控制部22对激光振荡器3a、3b设定修正后的激光振荡指令。
[0104]指令生成部21例如如图2所示那样将加工对象物11分为多个加工区域30,根据各加工孔的XY坐标,在各加工区域30设定加工孔的数据。指令生成部21生成与各加工区域30的中心坐标相对应的工作台位置指令(步骤Sll)。
[0105]之后,指令生成部21对加工区域30内设定的加工孔进行
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