激光加工装置的制造方法_4

文档序号:9443809阅读:来源:国知局
Ila上的激光加工孔13a、13b进行测量时,视觉传感器控制部52对视觉传感器15a进行控制。另外,在利用视觉传感器15b对形成在加工对象物Ilb上的激光加工孔13c、13d进行测量时,视觉传感器控制部52对视觉传感器15b进行控制。视觉传感器控制部52基于视觉传感器15a、15b所获取到的图像信息,进行运算处理,求出激光加工孔13a、13b、13c、13d的孔径、加工位置和圆度。视觉传感器15a、15b和视觉传感器控制部52是用于对形成在加工对象物IlaUlb上的激光加工孔13a、13b、13c、13d进行各种测量的加工孔测量机构。
[0151]接下来,对在激光加工装置41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9是用于说明激光振荡器3a、3b的校准动作的步骤的流程图。按照图9所示步骤实施的处理是使激光44a、44b、44c、44d的功率一致的处理,通过该处理,使经偏振光分束器43a、43b分光后的激光44a、44b、44c、44d照射到加工对象物IlaUlb上时的激光加工量相同。
[0152]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Ila上的激光44a、44b和照射到加工对象物上Ilb上的激光44c、44d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44a、44b、44c、44d在各自的光路中的激光功率损耗不同等。另外,偏振光分束器43a、43b的分光比不同也可能是其中的一个原因。下面,参照图9对激光振荡器3a、3b的校准动作的步骤进行详细说明。
[0153]检流计式光学扫描器控制部51将副检流计式光学扫描器7a、7b、7c、7d和主检流计式光学扫描器9a、9b、9c、9d定位在作为转动角度基准的原点(步骤S20)。
[0154]激光加工装置41测量激光44a并调整偏振机构4a,将测量值Pma存储到存储器(步骤S21)。XY工作台控制部25使XY工作台12移动到使激光功率传感器14能够测量激光44a的功率的位置。
[0155]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。
[0156]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。激光振荡器3a根据该激光振荡触发信号,在一定时间内连续输出脉冲状的激光2a。激光功率传感器14测量激光44a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。
[0157]作业者通过转动调整偏振机构4a,来调整激光44a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存储到存储器。激光振荡器控制部22停止输出激光振荡触发信号,从而使激光振荡器3a停止输出激光2a。
[0158]与步骤S21中同样,激光加工装置41测量激光44c并调整偏振机构4c,将测量值Pmc存储到存储器(步骤S22)。XY工作台控制部25使XY工作台12移动到使激光功率传感器14能够测量激光44c的功率的位置。
[0159]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。
[0160]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。激光振荡器3a根据该激光振荡触发信号,在一定时间内连续输出脉冲状的激光2a。激光功率传感器14测量激光44c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。
[0161]作业者通过转动调整偏振机构4c,来调整激光44c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Pmc存储到存储器。激光振荡器控制部22停止输出激光振荡触发信号,从而使激光振荡器3a停止输出激光2a。
[0162]之后,作业者转动调整分光调整机构42a,以使激光44a的激光平均功率和激光44c的激光平均功率相等。激光功率传感器控制部26将调整分光调整机构42a后的激光44a和激光44c的激光平均功率Pmac存储到存储器(步骤S23)。
[0163]在步骤S21中所存储的激光平均功率的测量值Pma和在步骤S22中所存储的激光平均功率的测量值Pmc之间存在偏差时,存在偏差的原因在于偏振光分束器43a并未将激光分为能量均等的光束。因而,通过转动调整分光调整机构42a,来调整激光2a的偏振方向,以使经偏振光分束器43a分光后的激光44a和激光44c的功率均等。
[0164]调整分光调整机构42a后激光44a和激光44c的激光平均功率Pmac可以由下面的公式(5)求出。
[0165]Pmac = (Pma+Pmc) / 2 (5)
[0166]在步骤S23中,激光振荡器控制部22再次向激光振荡器3a输出激光振荡触发信号。激光功率传感器14测量激光44c的激光平均功率Pmc。转动调整分光调整机构42a,以使所测量的激光平均功率Pmc等于Pmac。
[0167]当所测量出的激光平均功率Pmc等于Pmac时,激光功率传感器控制部26将得到的激光功率平均值Pmac存储到存储器。激光振荡器控制部22停止输出激光振荡触发信号,从而使激光振荡器3a停止输出激光2a。
[0168]接下来,激光加工装置41测量激光44b并调整偏振机构4b,将测量值Pmb存储到存储器(步骤S24)。XY工作台控制部25使XY工作台12移动到使激光功率传感器14能够测量激光44b的功率的位置。
[0169]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。
[0170]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。激光振荡器3b根据该激光振荡触发信号,在一定时间内连续输出脉冲状的激光2b。激光功率传感器14测量激光44b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。
[0171]作业者通过转动调整偏振机构4b,来调整激光44b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Pmb存储到存储器。激光振荡器控制部22停止输出激光振荡触发信号,从而使激光振荡器3b停止输出激光2b。
[0172]与步骤S24中同样,激光加工装置41测量激光44d并调整偏振机构4d,将测量值Pmd存储到存储器(步骤S25)。XY工作台控制部25使XY工作台12移动到使激光功率传感器14能够测量激光44d的功率的位置。
[0173]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。
[0174]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。激光振荡器3b根据该激光振荡触发信号,在一定时间内连续输出脉冲状的激光2b。激光功率传感器14测量激光44d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。
[0175]作业者通过转动调整偏振机构4d,来调整激光44d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Pmd存储到存储器。激光振荡器控制部22停止输出激光振荡触发信号,从而使激光振荡器3b停止输出激光2b。
[0176]之后,作业者转动调整分光调整机构42b,以使激光44b的激光平均功率和激光44d的激光平均功率相等。激光功率传感器控制部26将调整分光调整机构42b后的激光44b和激光44d的激光平均功率Pmbd存储到存储器(步骤S26)。
[0177]在步骤S24中所存储的激光平均功率的测量值Pmb和在步骤S25中所存储的激光平均功率的测量值Pmd之间存在偏差时,存在偏差的原因在于偏振光分束器43b并未将激光分为能量均等的光束。因而,通过转动调整分光调整机构42b,来调整激光2b的偏振方向,以使经偏振光分束器43b分光后的激光44b和激光44d的功率均等。
[0178]调整分光调整机构42b后激光44b和激光44d的激光平均功率Pmbd可以由下面的公式(6)求出。
[0179]Pmbd= (Pmb+Pmd) / 2 (6)
[0180]在步骤S26中,激光振荡器控制部22再次向激光振荡器3b输出激光振荡触发信号。激光功率传感器14测量激光44d的激光平均功率Pmd。转动调整分光调整机构42b,以使所测量的激光平均功率Pmd等于Pmbd。
[0181]当所测量出的激光平均功率Pmd等于Pmbd时,激光功率传感器控制部26将得到的激光功率平均值Pmbd存储到存储器。激光振荡器控制部22停止输出激光振荡触发信号,从而使激光振荡器3b停止输出激光2b。
[0182]指令生成部21使用所存储的激光平均功率Pmac、Pmbd算出修正系数Kb。修正系数Kb是用于对激光振荡器3b的峰值功率或者脉冲宽度的激光振荡指令设定值进行修正的系数。修正系数Kb例如可以由下面的公式(7)求出。
[0183]Kb = Pmac/Pmbd (7)
[0184]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,能够使照射到加工对象物Ila上的激光44a和照射到加工对象物Ilb上的激光44c的功率与照射到加工对象物Ila上的激光44b和照射到加工对象物Ilb上的激光44d的功率相同。
[0185]另外,在步骤S23中,照射到加工对象物Ila上的激光44a和照射到加工对象物Ilb上的激光44c被调整为功率相同。在步骤S26中,照射到加工对象物Ila上的激光44b和照射到加工对象物Ilb上的激光44d被调整为功率相同。从而,能够使激光加工装置41照射到加工对象物IlaUlb上的激光44a、44b、44c、44d的功率相同。
[0186]此外,激光加工装置41除利用修正系数Kb对峰值功率进行修正外,还可以利用修正系数Kb对脉冲宽度进行修正。指令生成部21也可以不算出对于激光振荡器3b的修正系数Kb,而是算出对于激光振荡器3a的修正系数Ka。修正系数Ka是用于对激光振荡器3a的峰值功率或者脉冲宽度的激光振荡指令设定值进行修正的系数。
[0187]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存储到存储器(步骤S27)。在激光振荡器3a、3b的校准动作中,激光加工装置41也可以使用视觉传感器15a、15b对激光加工孔进行测量。
[0188]接下来,对激光加工装置41的激光加工动作进行说明。图10是用于说明激光加工装置41的激光加工动作的步骤的流程图。
[0189]激光加工装置41通过使2个加工头16a、16b进行与第I实施方式中的加工头16(参加图1)同样的动作,来对加工对象物lla、llb进行激光打孔加工。加工对象物Ila和加工对象物Ilb载放在XY工作台12上,这两个加工对象物之间的间隔与加工头16a和加工头16b之间的间隔相同。
[0190]指令生成部21读取作为加工程序的NC程序(步骤S30)。指令生成部21基于加工程序中的加工孔数据和激光加工条件,将加工孔的XY坐标和激光振荡指令存储到存储器。激光振荡指令中包括关于激光脉冲的峰值功率、脉冲宽度、脉冲数量和脉冲频率的信息。
[0191]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。
[0192]指令生成部21例如如图2所示那样,将加工对象物lla、llb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。指令生成部21生成对应于各加工区域30的中心坐标的工作台位置指令(步骤31)。
[0193]之后,指令生成部21对加工对象物11a、Ilb这二者上的加工区域30内设定的加工孔进行分类,确定该加工孔是属于图3所示的能够进行两孔同时加工的加工孔位置31,还是属于进行单孔加工的加工孔位置32。另外,指令生成部21按照加工顺序对各加工孔进行排序,以使加工时间最短。
[0194]针对加工对象物Ila上的能够进行两孔同时加工的加工孔,指令生成部21算出主检流计式光学扫描器9a、9b和副检流计式光学扫描器7a、7b的各自的转动角度,以能够用激光44a、44b同时照射2个位置。针对加工对象物Ilb上的能够进行两孔同时加工的加工孔,指令生成部21算出主检流计式光学扫描器9c、9d和副检流计式光学扫描器7c、7d的各自的转动角度,以能够用激光44c、44d同时照射2个位置。另外,指令生成部21将对应于激光振荡器3a、3b双方的激光振荡触发标志设为ON(例如“ I”)。
[0195]针对在加工对象物Ila上进行单孔加工的加工孔,指令生成部21选择以激光44a、44b这两束激光中的一束激光作为激光打孔加工所使用的激光。指令生成部21算出副检流计式光学扫描器7a、7b这二者中与所选择的激光相对应的一者和主检流计式光学扫描器9a、9b的各自的转动角度。
[0196]在选择激光44a作为激光打孔加工所使用的激光时,指令生成部21将对应于激光振汤器3a的激光振汤触发标志设定为0N,将对应于激光振汤器3b的激光振汤触发标志设定为OFF (例如“O”)。在选择激光44b作为激光打孔加工所使用的激光时,指令生成部21将对应于激光振荡器3b的激光振荡触发标志设定为0N,将对应于激光振荡器3a的激光振荡触发标志设定为OFF。
[0197]针对加工对象物Ilb上的进行单孔加工的加工孔,指令生成部21选择以激光44c、44d这两束激光中的一束激光作为激光打孔加工所使用的激光。指令生成部21算出副检流计式光学扫描器7c、7d这二者中与所选择的激光相对应的一者和主检流计式光学扫描器9c、9d的各自的转动角度。
[0198]在选择激光44c作为激光打孔加工所使用的激光时,指令生成部21将对应于激光振汤器3a的激光振汤触发标志设定为0N,将对应于激光振汤器3b的激光振汤触发标志设定为OFF。在选择激光44d作为激光打孔加工所使用的激光时,指令生成部21将对应于激光振荡器3b的激光振荡触发标志设定为0N,将对应于激光振荡器3a的激光振荡触发标志设定为OFF。
[0199]通过这样,指令生成部21生成对于副检流计式光学扫描器7a、7b、7c、7d和主检流计式光学扫描器9a、9b、9c、9d的转动角度指令(步骤S32)。指令生成部21将所生成的转动角度指令、所设定的激光振荡触发标志和加工孔数据作为一组(set)数据存储到存储器。
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