激光加工装置及激光加工方法

激光加工装置及激光加工方法
【专利摘要】激光加工装置具备：第一光学系统(100)，包括第一棱镜(101)及第二棱镜(102)；第二光学系统(200)，包括第三棱镜(201)及第四棱镜(202)；聚光光学系统(80)，对激光束进行聚光而向加工对象物引导；第一驱动装置(105)，使第一棱镜旋转，并且与第一棱镜同步地使第二棱镜旋转；第二驱动装置(205)，使第三棱镜旋转，并且与第三棱镜同步地使第四棱镜旋转；及控制装置(24)，以使激光束一边回转一边向加工对象物照射的方式控制第一驱动装置及驱动装置，控制装置调整关于旋转方向的第一棱镜与第二棱镜的相对位置、及第三棱镜与第四棱镜的相对位置，来调整包括激光束相对于加工对象物的入射位置及入射角度在内的激光束的照射条件，由此高品质且高精度地对加工对象物进行加工。
【专利说明】
激光加工装置及激光加工方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及激光加工装置及激光加工方法。
【背景技术】
[0002] 作为对加工对象物进行加工的装置，已知有专利文献1、专利文献2及专利文献3公 开那样的利用激光束对加工对象物进行加工的激光加工装置。
[0003] 在先技术文献 [0004] 专利文献
[0005] 专利文献1:日本专利第4399107号公报
[0006] 专利文献2:日本特开2011-167704号公报 [0007] 专利文献3:日本特开2013-086129号公报

【发明内容】

[0008] 发明要解决的课题
[0009] 例如，使用激光加工装置在加工对象物上形成孔的情况下，若无法高精度地形成 任意的形状的孔，则该加工对象物的品质可能会降低。
[0010] 本发明解决上述的课题，其目的在于提供一种能够高品质且高精度地对加工对象 物进行加工的激光加工装置及激光加工方法。
[0011] 用于解决课题的方案
[0012] 为了解决上述的课题，实现目的，本发明的激光加工装置是利用激光束对加工对 象物进行加工的激光加工装置，所述激光加工装置具备:第一光学系统，包括第一棱镜及第 二棱镜，且被供给来自激光光源的所述激光束;第二光学系统，包括第三棱镜及第四棱镜， 且被供给来自所述第一光学系统的所述激光束;聚光光学系统，被供给来自所述第二光学 系统的所述激光束，对所述激光束进行聚光而向所述加工对象物引导;第一驱动装置，使所 述第一棱镜旋转，并且与所述第一棱镜同步地使所述第二棱镜旋转;第二驱动装置，使所述 第三棱镜旋转，并且与所述第三棱镜同步地使所述第四棱镜旋转;及控制装置，以在所述聚 光光学系统的光轴的周围使所述激光束一边回转一边向所述加工对象物照射的方式控制 所述第一驱动装置及第二驱动装置，所述控制装置调整关于旋转方向的所述第一棱镜与所 述第二棱镜的相对位置、及所述第三棱镜与所述第四棱镜的相对位置，调整包括所述激光 束相对于所述加工对象物的入射位置及入射角度在内的所述激光束的照射条件。
[0013]而且，也可以是，所述控制装置在将关于旋转方向的所述第一棱镜与所述第三棱 镜的相对位置固定的状态下使所述第一棱镜与所述第三棱镜一起旋转，调整关于旋转方向 的所述第二棱镜相对于所述第一棱镜的相对位置、及所述第四棱镜相对于所述第三棱镜的 相对位置，从而调整所述照射条件。
[0014]而且，也可以是，所述控制装置以使所述入射角度成为目标角度的方式决定关于 旋转方向的所述第二棱镜相对于所述第一棱镜的相对位置，在将决定了的所述相对位置固 定的状态下使所述第一棱镜与所述第二棱镜一起旋转。
[0015] 而且，也可以是，所述控制装置在所述第三棱镜的一圈的旋转中，一边改变与所述 第三棱镜的相对位置一边使所述第四棱镜旋转。
[0016] 而且，也可以是，具备位置调整装置，该位置调整装置关于与所述光轴平行的方 向，能够调整所述聚光光学系统的聚光位置与所述加工对象物的相对位置。
[0017] 为了解决上述的课题，实现目的，本发明的激光加工方法是利用激光束对加工对 象物进行加工的激光加工方法，包括如下步骤:将来自激光光源的所述激光束经由包括第 一棱镜及第二棱镜的第一光学系统、包括第三棱镜及第四棱镜的第二光学系统、及聚光光 学系统，向所述加工对象物照射的步骤;及在所述照射中，使所述第一棱镜、所述第二棱镜、 所述第三棱镜及第四棱镜分别同步旋转，且在所述聚光光学系统的光轴的周围使所述激光 束回转的步骤，使所述激光束回转的步骤包括:调整关于旋转方向的所述第一棱镜与所述 第二棱镜的相对位置、及所述第三棱镜与所述第四棱镜的相对位置，调整包括所述激光束 相对于所述加工对象物的入射位置及入射角度在内的所述激光束的照射条件。
[0018] 而且，也可以是，所述照射条件的调整包括:在将关于旋转方向的所述第一棱镜与 所述第三棱镜的相对位置固定的状态下使所述第一棱镜与所述第三棱镜一起旋转，调整关 于旋转方向的所述第二棱镜相对于所述第一棱镜的相对位置、及所述第四棱镜相对于所述 第三棱镜的相对位置。
[0019] 而且，也可以是，以使所述入射角度成为目标角度的方式决定关于旋转方向的所 述第二棱镜相对于所述第一棱镜的相对位置，在将决定了的所述相对位置固定的状态下使 所述第一棱镜与所述第二棱镜一起旋转。
[0020] 而且，也可以是，在所述第三棱镜的一圈的旋转中，一边改变与所述第三棱镜的相 对位置一边使所述第四棱镜旋转。
[0021] 而且，也可以是包括:关于与所述光轴平行的方向，调整所述聚光光学系统的聚光 位置与所述加工对象物的相对位置。
[0022] 发明效果
[0023]根据本发明，能够高品质且高精度地对加工对象物进行加工。
【附图说明】
[0024]图1是表示本实施方式的激光加工装置的概略结构的示意图。
[0025] 图2是表示激光加工头的概略结构的示意图。
[0026] 图3是表示调整装置的光学系统的图。
[0027]图4是调整装置的控制框图。
[0028]图5是用于说明第一棱镜及第二棱镜的动作的说明图。
[0029]图6是用于说明第一棱镜及第二棱镜的动作的说明图。
[0030] 图7是用于说明第三棱镜及第四棱镜的动作的说明图。
[0031] 图8是用于说明第三棱镜及第四棱镜的动作的说明图。
[0032]图9是用于说明激光加工头的动作的说明图。
[0033] 图10是表示被加工的加工对象物的一例的示意图。
[0034] 图11是表示被加工的加工对象物的一例的示意图。
[0035] 图12是用于说明激光束的照射状态的一例的说明图。
[0036] 图13是用于说明激光束的照射状态的一例的说明图。
[0037] 图14是用于说明激光束的照射状态的一例的说明图。
[0038] 图15是表示在加工对象物上应形成的孔的一例的图。
[0039]图16是用于说明4个棱镜的动作的说明图。
[0040]图17是表示在加工对象物上应形成的孔的一例的图。
[0041]图18是用于说明4个棱镜的动作的说明图。
[0042]图19是表示在加工对象物上应形成的孔的一例的图。
[0043]图20是用于说明4个棱镜的动作的说明图。
[0044]图21是表示聚光点与加工对象物的位置关系的一例的图。
[0045] 图22是表示在加工对象物上应形成的孔的一例的图。
[0046] 图23是用于说明4个棱镜的动作的说明图。
[0047] 图24是表示聚光点与加工对象物的位置关系的一例的图。
[0048]图25是表示被加工的加工对象物的一例的示意图。
[0049] 图26是表示本实施方式的复合加工装置的概略结构的示意图。
[0050] 图27是表示工作台单元的概略结构的立体图。
[0051]图28是表示喷射器的概略结构的示意图。
[0052]图29是表示针的概略结构的示意图。
[0053]图30是表示喷嘴体的概略结构的示意图。
[0054]图31是喷嘴体的放大图。
[0055]图32是表示针的制造方法的一例的流程图。
[0056]图33是表示喷嘴体的制造方法的一例的流程图。
[0057] 图34是用于说明复合加工装置的动作的说明图。
[0058] 图35是用于说明复合加工装置的动作的说明图。
[0059]图36是用于说明复合加工装置的动作的说明图。
[0060]图37是用于说明复合加工装置的动作的说明图。
[0061]图38是用于说明复合加工装置的动作的说明图。
[0062] 图39是用于说明复合加工装置的动作的说明图。
[0063] 图40是用于说明复合加工装置的动作的说明图。
【具体实施方式】
[0064] 参照附图，详细说明用于实施本发明的方式(实施方式）。没有利用以下的实施方 式记载的内容来限定本发明。而且，以下记载的构成要素包括本领域技术人员能够容易想 到的要素、实质上相同的要素。此外，以下记载的结构可以适当组合。而且，在不脱离本发明 的主旨的范围内能够进行结构的各种省略、置换或变更。
[0065]在以下的说明中，设定XYZ正交坐标系，参照该XYZ正交坐标系来说明各部的位置 关系。将水平面内的一方向作为X轴方向，将在水平面内与X轴方向正交的方向作为Y轴方 向，将与X轴方向及Y轴方向分别正交的方向（即铅垂方向）作为Z轴方向。而且，将绕X轴、Y轴 及Z轴的旋转(倾斜)方向分别作为ΘΧ、ΘΥ及ΘΖ方向。X轴与YZ平面正交。Y轴与XZ平面正交。Z 轴与XY平面正交。XY平面包括X轴及Y轴。XZ平面包括X轴及Z轴。YZ平面包括Y轴及Z轴。XY平 面与水平面平行。
[0066] 〈第一实施方式〉
[0067] 对第一实施方式进行说明。图1是表示本实施方式的激光加工装置10的概略结构 的示意图。激光加工装置10是利用激光束L对加工对象物WP进行加工的装置，对于加工对象 物WP能够进行切断加工、开孔加工等各种加工。需要说明的是，加工的种类没有特别限定， 但是本实施方式的激光加工装置10进行开孔、切断等切削加工。而且，激光加工装置10也进 行加工对象物WP的计测。
[0068] 如图1所示，激光加工装置10具有框架12、移动单元14、工作台单元16、包括激光加 工头60的激光加工单元22、控制装置24。激光加工装置10利用激光加工单元22向工作台单 元16所保持的加工对象物WP照射激光束L，对加工对象物WP进行激光加工。
[0069]框架12是激光加工装置10的壳体，固定在地面、地基等的设置面上。框架12具有门 12a和插入到门12a的空间内的地基12b。框架12对移动单元14的固定部进行固定。激光加工 装置10是在框架12的门12a和地基12b上固定移动单元14并利用移动单元14使加工对象物 WP和激光加工单元22相对移动的所谓门型的加工装置。
[0070] 移动单元14使加工对象物WP与激光加工头60相对移动，来调整加工对象物WP与激 光加工头60的相对位置。移动单元14具有Y轴移动机构30、X轴移动机构34、Z轴移动机构38、 ΘΥ旋转机构39。￥轴移动机构30具有配置在框架12的地基12b上且沿Y轴方向延伸的轨道30a 和沿着轨道30a移动的Y轴移动构件30KY轴移动机构30在Y轴移动构件30b上固定工作台单 元16 3轴移动机构30使Y轴移动构件30b沿着轨道30a移动，由此使工作台单元16沿Y轴方向 移动。Y轴移动机构30可以使用各种机构作为使Y轴移动构件30b沿Y轴方向移动的机构。可 以使用例如向Y轴移动构件30b插入滚珠丝杠并利用电动机等使滚珠丝杠旋转的机构、直线 电动机机构、带机构等。X轴移动机构34和Z轴移动机构38也同样可以使用各种机构。
[0071] X轴移动机构34具有配置在框架12的门12a上且沿X轴方向延伸的轨道33和沿轨道 33移动的X轴移动构件34a J轴移动机构34在X轴移动构件34a上固定Z轴移动机构38<^轴移 动机构34使X轴移动构件34a沿着轨道33移动，由此使Z轴移动机构38沿X轴方向移动。Z轴移 动机构38具有固定在X轴移动构件34a上且沿Z轴方向延伸的轨道38a和沿轨道38a移动的Z 轴移动构件38b J轴移动机构38在Z轴移动构件38b上固定ΘΥ旋转机构39 2轴移动机构38使 ΘΥ旋转机构39沿轨道38a移动，由此使ΘΥ旋转机构39沿Z轴方向移动。ΘΥ旋转机构39固定于Z 轴移动构件38b，来固定激光加工头60。ΘΥ旋转机构39使激光加工头60相对于Z轴移动构件 38b沿ΘΥ方向旋转，由此使激光加工头60沿ΘΥ方向旋转。
[0072]移动单元14使用Y轴移动机构30、X轴移动机构34、Z轴移动机构38,使加工对象物 WP和激光加工头60沿着X轴方向、Y轴方向及Z轴方向分别相对移动。而且，移动单元14使用Θ Y旋转机构39，使激光加工头60相对于加工对象物WP而旋转。由此，能够调整从激光加工头 60对加工对象物WP照射的激光束L的朝向。移动单元14也可以具备使激光加工头60绕X轴旋 转的机构。而且，调整照射激光束L的朝向的机构也可以设于激光加工头60。
[0073] 工作台单元16配置在Y轴移动机构30的Y轴移动构件30b上。工作台单元16是对加 工对象物WP进行支承的工作台。本实施方式的工作台单元16设为与Y轴移动构件30b-体化 的构件，即，将Y轴移动构件30b设为工作台单元16的工作台，但也可以在Y轴移动构件30b上 设置不同的支承构件作为工作台。工作台单元16成为Y轴移动机构30使加工对象物WP移动 的工作台移动机构42。工作台单元16具备将加工对象物WP固定在Y轴移动构件30b的规定的 位置的固定机构。而且，工作台单元16也可以还具备相对于Y轴移动构件30b来调整加工对 象物WP的朝向即姿势的调整机构作为工作台移动机构42。具体而言，也可以具备使加工对 象物WP旋转的机构作为工作台移动机构42。
[0074] 激光加工单元22具有激光加工头60、光纤激光光源62、短脉冲激光光源64。光纤激 光光源62是以光纤为介质而输出激光束的装置。作为光纤激光输出装置，可以使用例如法 布里一佩洛型光纤激光输出装置或环型光纤激光输出装置，通过这些输出装置被激励而振 荡出激光束。光纤激光输出装置的光纤可以使用例如添加有铒(Er)、钕(Nd)、镱(Yb)等稀土 类元素的石英玻璃。短脉冲激光光源64以短脉冲例如频率20kHz输出激光束。作为短脉冲激 光输出装置，作为激光束的振荡源，可以使用例如钛蓝宝石激光，能够振荡出脉冲宽度为 1 〇〇皮秒以下的脉冲。而且，也可以使用YAG激光或YV04激光等的进行纳秒级脉冲振荡的激 光。在此，在本实施方式中，短脉冲激光以脉冲宽度为100纳秒以下的短脉冲来输出激光束。 需要说明的是，激光加工单元22优选将短脉冲激光束形成为脉冲宽度为10纳秒以上的短脉 冲，更优选形成为脉冲宽度小于1纳秒的激光束。
[0075]接下来，说明激光加工头60。图2是表示激光加工头的概略结构的示意图。在本实 施方式中，向加工对象物WP照射的激光束L包括从光纤激光光源62输出的光纤激光束L1及 从短脉冲激光光源64输出的短脉冲激光束L2中的至少一方。来自光纤激光光源62的光纤激 光束L1及来自短脉冲激光光源64的短脉冲激光束L2分别经由光纤那样的导光构件而向激 光加工头60供给。如图2所示，从光纤激光光源62输出的光纤激光束L1及从短脉冲激光光源 64输出的短脉冲激光束L2向激光加工头60入射。激光加工头60将入射的光纤激光束L1及短 脉冲激光束L2中的一方朝向加工对象物WP照射，对加工对象物WP进行激光加工。
[0076] 激光加工头60具备光学系统300,该光学系统300具有供激光束L(光纤激光束L1及 短脉冲激光束L2中的至少一方)通过的多个光学元件。激光束L经由光学系统300向加工对 象物WP照射。光学系统300具备:被供给来自光纤激光光源62及短脉冲激光光源64中的至少 一方的激光束L的半透明反射镜74;对激光束L进行准直的准直光学系统70;包括第一棱镜 101及第二棱镜102且被供给来自准直光学系统70的激光束L的第一光学系统100;包括第三 棱镜201及第四棱镜202且被供给来自第一光学系统100的激光束L的第二光学系统200;被 供给来自第二光学系统200的激光束L并对激光束L进行聚光而向加工对象物WP引导的聚光 光学系统80。
[0077]而且，激光加工头60具备能够使第一棱镜101及第二棱镜102旋转的第一驱动装置 105、能够使第三棱镜201及第四棱镜202旋转的第二驱动装置205。而且，激光加工头60具备 喷嘴81。
[0078] 在本实施方式中，聚光光学系统80的光轴与Z轴平行。而且，准直光学系统70的光 轴也与Z轴平行。聚光光学系统80的光轴与准直光学系统70的光轴一致(同轴）。第一光学系 统100及第二光学系统200配置在准直光学系统70与聚光光学系统80之间。第二光学系统 200配置在比第一光学系统100靠聚光光学系统80侧处。在以下的说明中，将包括准直光学 系统70及聚光光学系统80的激光加工头60的光学系统300的光轴适当称为光轴AX。在本实 施方式中，光学系统300的光轴AX与Z轴平行。
[0079] 半透明反射镜74将从光纤激光光源62输出的光纤激光束L1及从短脉冲激光光源 64输出的短脉冲激光束L2向准直光学系统70供给。半透明反射镜74配置在光纤激光束L1及 短脉冲激光束L2分别能够入射的位置。半透明反射镜74对短脉冲激光束L2进行反射，使光 纤激光束L1透过。从光纤激光光源62输出的光纤激光束L1透过半透明反射镜74,向准直光 学系统70入射。从短脉冲激光光源64输出的短脉冲激光束L2由半透明反射镜74反射，向准 直光学系统70入射。需要说明的是，在使用半透明反射镜74的情况下，光纤激光束L1的波长 与短脉冲激光束L2的波长优选分离。
[0080] 需要说明的是，也可以取代半透明反射镜74而设置具备能够反射短脉冲激光束L2 的反射镜和能够使该反射镜移动的驱动部的切换机构。通过在来自短脉冲激光光源64的短 脉冲激光束L2的光路上配置反射镜，该短脉冲激光束L2由反射镜反射而向准直光学系统70 供给。通过使反射镜从来自光纤激光光源62的光纤激光束L1的光路退却，而该光纤激光束 L1向准直光学系统70供给。这样，也可以设置切换机构，所述切换机构对是使从光纤激光光 源62输出的光纤激光束L1入射还是使从短脉冲激光光源64输出的短脉冲激光束L2入射进 行切换。
[0081] 准直光学系统70具有多个光学元件，对来自半透明反射镜74的激光束L(光纤激光 束L1及短脉冲激光束L2中的至少一方)进行准直。由准直光学系统70准直且从该准直光学 系统70射出的激光束L向第一光学系统100供给。从光纤激光光源62及短脉冲激光光源64中 的至少一方输出的激光束L经由半透明反射镜74及准直光学系统70向第一光学系统100供 给。
[0082] 第一光学系统100具有被供给来自准直光学系统70的激光束L的第一棱镜101和被 供给来自第一棱镜101的激光束L的第二棱镜102。第一棱镜101使来自准直光学系统70的激 光束L折射。第二棱镜102使来自第一棱镜101的激光束L再次折射。作为第一棱镜101及第二 棱镜，可以使用例如楔形棱镜。第一棱镜101及第二棱镜102分别能够绕着与光轴AX平行的 轴(Z轴)旋转。即，第一棱镜101及第二棱镜102分别能够沿ΘΖ方向旋转(可移动）。在本实施 方式中，第一棱镜101及第二棱镜102分别以光轴AX为中心旋转。
[0083]第一驱动装置105使第一棱镜101沿ΘΖ方向旋转，并使第二棱镜102与第一棱镜101 同步地沿ΘΖ方向旋转。第一驱动装置105包括使第一棱镜101旋转的促动器103和使第二棱 镜102旋转的促动器104。促动器103包括伺服电动机，能够使第一棱镜101沿ΘΖ方向旋转。促 动器104包括伺服电动机，能够使第二棱镜102沿ΘΖ方向旋转。作为促动器103及促动器104， 可以使用例如中空电动机。
[0084]第二光学系统200具有被供给来自第一光学系统100的激光束L的第三棱镜201和 被供给来自第三棱镜201的激光束L的第四棱镜202。第三棱镜201使来自第二棱镜102的激 光束L折射。第四棱镜202使来自第三棱镜201的激光束L再次折射。作为第三棱镜201及第四 棱镜202,可以使用例如楔形棱镜。第三棱镜201及第四棱镜202分别能够绕着与光轴AX平行 的轴(Z轴)旋转。即，第三棱镜201及第四棱镜202分别能够沿ΘΖ方向旋转（可移动）。在本实 施方式中，第三棱镜201及第四棱镜202分别以光轴AX为中心旋转。
[0085]第二驱动装置205使第三棱镜201沿ΘΖ方向旋转，并使第四棱镜202与第三棱镜201 同步地沿ΘΖ方向旋转。第二驱动装置205包括使第三棱镜201旋转的促动器203和使第四棱 镜202旋转的促动器204。促动器203包括伺服电动机，能够使第三棱镜201沿ΘΖ方向旋转。促 动器204包括伺服电动机，能够使第四棱镜202沿ΘΖ方向旋转。作为促动器203及促动器204， 可以使用例如中空电动机。
[0086]聚光光学系统80具有多个光学元件，对来自第二光学系统200的激光束L进行聚 光，向加工对象物WP引导。聚光光学系统80向加工对象物WP照射规定的点径的激光束L。在 本实施方式中，聚光光学系统80具有包含凹面的第一聚光透镜80Α、包含凸面的第二聚光透 镜80Β、保护玻璃80C、屏蔽玻璃80D。需要说明的是，聚光光学系统80优选具有冷却机构。冷 却机构是例如用于对上述多个透镜进行冷却的冷却套等。
[0087]喷嘴81是朝向激光束L的行进方向而直径缩小的中空的圆锥形状。喷嘴81装配于 聚光光学系统80。喷嘴81抑制由于在加工对象物WP的加工点产生的溅射等而聚光光学系统 80发生污损的情况。而且，喷嘴81被从辅助气体供给源86供给辅助气体，并能够将该辅助气 体朝向加工对象物WP喷射。
[0088] 在本实施方式中，辅助气体可以使用例如空气、氮气、氧气、氩气、氙气、氦气、或者 它们的混合气体。作为辅助气体，在使用能够将氧化反应热利用于加工处理的氧气的情况 下，能够进一步提高对于金属等加工对象物WP的加工速度。而且，作为辅助气体，在使用了 抑制作为热影响层的氧化覆膜的生成的氮气或氩气等的情况下，能够进一步提高对于金属 等加工对象物WP的加工精度。辅助气体的气体种类、混合比、及从喷嘴81的喷出量(压力)等 能够根据加工对象物WP的种类或加工模式等加工条件进行变化。
[0089] 需要说明的是，激光加工单元22也可以具备拍摄向加工对象物WP入射的激光束的 图像的拍摄单元，例如，具有CO)(Charge Coupled Device:电荷親合器件)影像传感器等的 相机。由此，基于取得的图像能够调整激光束的照射条件。
[0090] 在本实施方式中，激光加工装置10具有调整包括激光束L对于加工对象物WP的入 射位置及入射角度的激光束L的照射条件(入射条件）的调整装置400。调整装置400具有包 括第一光学系统100及第一驱动装置105的第一调整部401和包括第二光学系统200及第二 驱动装置205的第二调整部402。第一驱动装置105及第二驱动装置205由控制装置24控制。 控制装置24以在聚光光学系统80的光轴的周围使激光束L 一边回转一边向加工对象物WP照 射的方式控制第一驱动装置105及第二驱动装置205。
[0091] 第一调整部401能够调整向加工对象物WP入射的激光束L的入射角度。在本实施方 式中，加工对象物WP的表面与XY平面平行，第一调整部401能够调整激光束L对于该加工对 象物WP的表面的入射角度。也可以将第一调整部401称为激光束入射角度调整部401。通过 第一棱镜101与第二棱镜102的相对位置的变化，激光束L对于加工对象物WP的入射角度变 化。第一调整部401通过调整关于ΘΖ方向（旋转方向）的第一棱镜101及第二棱镜102的相对 位置(相位角之差），能够调整向加工对象物WP入射的激光束L的入射角度。
[0092]第二调整部402能够调整向加工对象物WP入射的激光束L的入射位置。在本实施方 式中，加工对象物WP的表面与XY平面平行，第二调整部402能够调整与该加工对象物WP的表 面平行的面内的激光束L的入射位置(照射位置）。也可以将第二调整部402称为激光束回转 半径调整部402。通过第三棱镜201与第四棱镜202的相对位置的变化，而激光束L相对于加 工对象物WP的入射位置变化。第二调整部402通过调整关于ΘΖ方向（旋转方向）的第三棱镜 201及第四棱镜202的相对位置(相位角之差），能够调整向加工对象物WP入射的激光束L的 入射位置。
[0093]图3是表示调整装置400的光学系统的一例的图。调整装置400的光学系统具备第 一棱镜101、第二棱镜102、第三棱镜201、第四棱镜202。
[0094]第一棱镜101具有供来自准直光学系统70的激光束L入射的入射面101A和来自入 射面101A的激光束L所射出的射出面101B。第二棱镜102具有供来自第一棱镜101的激光束L 入射的入射面102A和来自入射面102A的激光束L所射出的射出面102B。第三棱镜201具有供 来自第二棱镜102的激光束L入射的入射面201A和来自入射面201A的激光束L所射出的射出 面201B。第四棱镜202具有供来自第三棱镜201的激光束L入射的入射面202A和来自入射面 202A的激光束L所射出的射出面202B。
[0095]入射面101A为平坦面。入射面101A与XY平面所成的角度为角度ΘΑ。在本实施方式 中，入射面101A与XY平面平行，且与光轴AX(Z轴)垂直。即，角度ΘΑ为0度。在本实施方式中， 来自准直光学系统70的激光束L相对于入射面101A垂直地入射。需要说明的是，入射面101A 也可以相对于XY平面稍倾斜。例如，角度ΘΑ也可以小于1度。
[0096]射出面101Β为平坦面，相对于入射面101Α倾斜。射出面101Β与ΧΥ平面所成的角度 为角度ΘΒ，射出面101Β相对于ΧΥ平面倾斜。在射出面101Β中，激光束L折射，相对于光轴ΑΧ倾 斜地行进。
[0097]入射面102Α为平坦面。入射面102Α与ΧΥ平面所成的角度为角度0C，入射面102Α相 对于ΧΥ平面倾斜。射出面101Β与入射面102Α隔着间隙而相对。角度ΘΒ与角度9C可以为相同 角度，也可以为不同角度。在角度ΘΒ与角度0C为相同角度的情况下，通过调整关于ΘΖ方向的 第一棱镜101与第二棱镜102的相对位置，入射面102Α相对于射出面101Β有时倾斜，有时平 行。在入射面102Α中，激光束L折射。
[0098]射出面102Β为平坦面，相对于入射面102Α倾斜。射出面102Β与ΧΥ平面所成的角度 为角度9D。在本实施方式中，射出面102Β与ΧΥ平面平行，且与光轴ΑΧ(Ζ轴）垂直。即，角度0D 为〇度。需要说明的是，射出面102Β也可以相对于ΧΥ平面稍倾斜。例如，角度0D也可以小于1 度。在射出面102Β中，激光束L折射。
[0099]入射面201Α为平坦面。入射面201Α与ΧΥ平面所成的角度为角度ΘΕ。在本实施方式 中，入射面201Α与ΧΥ平面平行，且与光轴ΑΧ(Ζ轴）垂直。即，角度ΘΕ为0度。需要说明的是，入 射面201Α也可以相对于ΧΥ平面稍倾斜。例如，角度ΘΕ也可以小于1度。在图3所示的例子中， 来自棱镜102的激光束L相对于入射面201Α倾斜入射。射出面102Β与入射面201Α隔着间隙而 相对。在入射面201A中，激光束L折射。
[0100]射出面201B为平坦面，相对于入射面202A倾斜。射出面201B与XY平面所成的角度 为角度9F，射出面201B相对于XY平面倾斜。在射出面201B中，激光束L折射。
[0101]入射面202A为平坦面。入射面202A与XY平面所成的角度为角度0G，入射面202A相 对于XY平面倾斜。射出面201B与入射面202A隔着间隙而相对。角度0F与角度9G可以为相同 角度，也可以为不同角度。在角度0F与角度0G为相同角度的情况下，通过调整关于ΘΖ方向的 第三棱镜201与第四棱镜202的相对位置，入射面202A相对于射出面201B有时倾斜，有时平 行。在入射面202A中，激光束L折射。
[0102]射出面202B为平坦面。射出面202B与XY平面所成的角度为角度ΘΗ。在本实施方式 中，射出面202B与XY平面平行，且与光轴AX(Z轴）垂直。即，角度ΘΗ为0度。需要说明的是，射 出面202B也可以相对于XY平面稍倾斜。例如，角度ΘΗ也可以小于1度。在射出面202B中，激光 束L折射。
[0103]在图3中，激光束L以入射角度01a向第一棱镜101的入射面101A入射，并从入射面 101A以折射角度01b向第一棱镜101入射。在第一棱镜101中行进的激光束L以入射角度02a 向射出面101B入射，并从射出面101B以折射角度02b射出。从射出面101B射出的激光束L以 入射角度Θ 3a向第二棱镜102的入射面102A入射，并从入射面102A以折射角度Θ 3b向第二棱 镜102入射。在第二棱镜102中行进的激光束L以入射角度04a向射出面102B入射，并从射出 面102B以折射角度04b射出。从射出面102B射出的激光束L以入射角度05a向第三棱镜201的 入射面201A入射，并从入射面201A以折射角度05b向第三棱镜201入射。在第三棱镜201中行 进的激光束L以入射角度06a向射出面201B入射，并从射出面201B以折射角度06b射出。从射 出面201B射出的激光束L以入射角度07a向第四棱镜202的入射面202A入射，从入射面202A 以折射角度97b向第四棱镜202入射。在第四棱镜202中行进的激光束L以入射角度08a向射 出面202B入射，并从射出面202B以折射角度08b射出。
[0104]从射出面202B射出的激光束L由聚光光学系统80聚光之后，向加工对象物WP照射。 在图3所示的例子中，激光束L通过第一棱镜101、第二棱镜102、第三棱镜201及第四棱镜 202, 由此从射出面202B射出的激光束L沿着相对于光轴AX倾斜的方向行进。在加工对象物 WP的表面与XY平面平行的情况下，激光束L相对于加工对象物WP的表面而倾斜地入射。
[0105] 图4是表示本实施方式的调整装置400的控制框图的一例的图。在本实施方式中， 激光加工装置10具备:能够检测4个棱镜101、102、201、202各自的关于ΘΖ方向的位置的位置 检测装置25;及存储形成于加工对象物WP的孔的目标形状与用于形成该目标形状的孔的4 个棱镜1〇1、1〇2、2〇1、2〇2各自的关于02方向的目标位置的关系（表）的存储装置26。控制装 置24基于存储装置26的存储信息和位置检测装置25的检测结果，控制4个促动器103、104、 203、 204各自的驱动量及驱动速度。例如，通过控制促动器204的驱动量，来控制第四棱镜 202的关于ΘΖ方向的移动量(旋转量、旋转角度），通过控制促动器204的驱动速度，来控制第 四棱镜202的关于ΘΖ方向的移动速度(旋转速度）。关于促动器103、104、203也同样。
[0106] 位置检测装置25包括检测相对于基准位置的关于ΘΖ方向的第一棱镜101的移动量 的编码器25A、检测第二棱镜102的移动量的编码器25B、检测第三棱镜201的移动量的编码 器25C;检测第四棱镜202的移动量的编码器25D。位置检测装置25使用编码器25A、25B、25C、 25D，能够检测关于ΘΖ方向的第一、第二、第三、第四棱镜101、102、201、202各自的位置。位置 检测装置25的检测结果向控制装置24输出。控制装置24基于位置检测装置25的检测结果， 以相对于基准位置而将4个棱镜101、102、201、202分别配置在目标位置的方式控制促动器 103、104、203、204。而且，控制装置24基于位置检测装置25的检测结果，能够求出每单位时 间的4个棱镜101、102、201、202各自的移动量，并且基于该移动量，也能够求出关于ΘΖ方向 的4个棱镜101、102、201、202各自的移动速度。
[0107]在存储装置26中存储有关于用于在加工对象物WP上形成目标形状的孔的4个棱镜 101、102、201、202各自的目标位置的信息。需要说明的是，孔的目标形状与用于形成该目标 形状的孔的4个棱镜101、102、201、202各自的目标位置的关系可以通过预备试验及模拟中 的一方或两方来决定。控制装置24以在加工对象物WP上形成目标形状的孔的方式，基于关 于这4个棱镜101、102、201、202各自的目标位置的信息、4个编码器25六、258、25(：、2^)各自的 检测结果，来分别控制4个促动器103、104、203、204。换言之，控制装置24以在加工对象物肝 上形成目标形状的孔的方式，基于存储装置26的存储信息，来决定包括关于ΘΖ方向的4个棱 镜101、102、201、202的相对位置(相位角之差）、4个棱镜101、102、201、202各自的旋转量及4 个棱镜101、102、201、202各自的旋转速度在内的4个棱镜101、102、201、202的旋转条件(移 动条件、位置条件）。控制装置24以基于该决定的旋转条件使4个棱镜101、102、201、202旋转 (移动）的方式，分别控制4个促动器103、104、203、204。
[0108]图5是表不第一棱镜101及第二棱镜102的动作的一例的不意图。如图5所不，控制 装置24控制第一驱动装置105,能够使关于ΘΖ方向（旋转方向）的第一棱镜101与第二棱镜 102的相对位置变化。例如，相对于第一棱镜101，能够使第二棱镜102在图5中从虚线所示的 位置(参照标号102'）旋转至实线所示的位置(参照标号102)。例如，关于ΘΖ方向，使第一棱 镜101以第一速度旋转，并且在该第一棱镜101的旋转的至少一部分的期间中，使第二棱镜 102以与第一速度不同的第二速度旋转，由此控制装置24能够使关于ΘΖ方向的第一棱镜101 与第二棱镜102的相对位置变化。当然，控制装置24能够相对于第一棱镜101使第二棱镜102 沿ΘΖ方向旋转一圈，也能够旋转多圈。
[0109]图6是表不第一棱镜101及第二棱镜102的动作的一例的不意图。如图6所不，控制 装置24对第一驱动装置105进行控制，在将关于ΘΖ方向（旋转方向）的第一棱镜101与第二棱 镜102的相对位置固定的状态下，能够使第一棱镜101和第二棱镜102-起旋转。例如，能够 使第一棱镜101及第二棱镜102从图6中虚线所示的位置(参照标号101'及标号102'）一起旋 转至实线所示的位置(参照标号101及标号102)。当然，控制装置24能够使第一棱镜101及第 二棱镜102沿ΘΖ方向旋转1圈，也能够旋转多圈。
[0110] 参照图5及图6而说明第一棱镜101及第二棱镜102的动作的一例。与第一棱镜101 及第二棱镜102同样，控制装置24能够使关于ΘΖ方向（旋转方向）的第三棱镜201与第四棱镜 202的相对位置变化，在将关于ΘΖ方向的第三棱镜201与第四棱镜202的相对位置固定的状 态下，能够使第三棱镜201与第四棱镜202-起旋转。而且，控制装置24能够使第一棱镜101、 第二棱镜102、第三棱镜201及第四棱镜202分别个别地旋转。
[0111] 需要说明的是，在图5及图6中，示出第一、第二棱镜101、102为方楔形棱镜的例子， 但也可以是圆楔形棱镜。
[0112]图7及图8是表示相对于第三棱镜201而第四棱镜202沿ΘΖ方向进行了相对移动时 的激光束L相对于加工对象物WP的照射条件(入射条件)的一例的示意图。需要说明的是，在 图7及图8中，为了便于说明，而说明激光束L垂直地向第三棱镜201的入射面201Α入射的例 子。即，在图7及图8所示的例子中，向第三棱镜201的入射面201Α入射的激光束L的入射角度 95a为0度。而且，向第三棱镜201的入射面201A入射的激光束L的折射角度05b也为0度。而 且，图7及图8为了简便起见而示出激光束L通过XZ平面内的例子。
[0113]如图7所示，在关于ΘΖ方向的第三棱镜201与第四棱镜202的相对位置为第一条件 的情况下，激光束L通过的面内（XZ面内）的、XY平面与第三棱镜201的入射面201A所成的角 度ΘΕ为0度，XY平面与第三棱镜201的射出面201B所成的角度0F为第一角度，XY平面与第四 棱镜202的入射面202A所成的角度0G为与第一角度不同的第二角度，XY平面与第四棱镜202 的射出面202B所成的角度ΘΗ为0度。第一角度及第二角度分别大于0度且小于90度。需要说 明的是，在图7所示的例子中，以将射出面201B的-X侧的端部配置在比+X侧的端部靠-Z侧的 方式使射出面201B倾斜。以将入射面202A的-X侧的端部配置在比+X侧的端部靠+Z侧的方式 使入射面202A倾斜。
[0114] 在图7中，向第三棱镜201的入射面201A入射的激光束L从该第三棱镜201的射出面 201B射出。第三棱镜201的射出面201B相对于XY平面倾斜，激光束L在以入射角度06a向射出 面201B入射之后，以与该入射角度06a对应的折射角度06b从射出面201B射出。平行于光轴 AX的Z轴与从射出面201B射出的激光束L所成的角度0La(从射出面201B射出的激光束L的行 进方向）根据射出面201B的倾斜角度0F及激光束L相对于该射出面201B的入射角度06a而变 化。
[0115] 从第三棱镜201的射出面201B射出的激光束L以与折射角度Θ6ΜΖ轴与从射出面 201B射出的激光束L所成的角度0La)对应的入射角度07a向第四棱镜202的入射面202A入 射。第四棱镜202的入射面202A相对于XY平面倾斜，激光束L以入射角度07a向入射面202A入 射之后，以与该入射角度97a对应的折射角度07b向第四棱镜202入射。Z轴与从入射面202A 向第四棱镜202入射的激光束L所成的角度0Lb (从入射面202A入射的激光束L的行进方向） 根据入射面202A的倾斜角度0G及激光束L对于该入射面202A的入射角度07a而变化。在第四 棱镜202中行进的激光束L以入射角度08a向第四棱镜202的射出面202B入射之后，以与该入 射角度98a对应的折射角度08b从射出面202B射出。
[0116] 从第四棱镜202的射出面202B射出的激光束L经由聚光光学系统80向加工对象物 WP的表面照射。在加工对象物WP的表面中，激光束L照射到从聚光光学系统80的光轴与加工 对象物WP的表面的交点P分离了第一距离R1的位置IP1。
[0117]如图8所示，在关于ΘΖ方向的第三棱镜201与第四棱镜202的相对位置为第二条件 的情况下，激光束L通过的面内（XZ面内）的、XY平面与第三棱镜201的入射面201A所成的角 度ΘΕ为0度，XY平面与第三棱镜201的射出面201B所成的角度0F为第一角度，XY平面与第四 棱镜202的入射面202A所成的角度0G为与第一角度及第二角度不同的第三角度，XY平面与 第四棱镜202的射出面202B所成的角度ΘΗ为0度。第一角度及第三角度分别大于0度且小于 90度。
[0118] 在图8中，向第三棱镜201的入射面201A入射的激光束L从该第三棱镜201的射出面 201B射出。第三棱镜201的射出面201B相对于XY平面倾斜，激光束L以入射角度06a向射出面 201B入射之后，以与该入射角度06a对应的折射角度06b从射出面201B射出。Z轴与从射出面 201B射出的激光束L所成的角度0La(从射出面201B射出的激光束L的行进方向）根据射出面 201B的倾斜角度0F及激光束L相对于该射出面201B的入射角度06a而变化。
[0119] 从第三棱镜201的射出面201B射出的激光束L以与折射角度Θ6ΜΖ轴与从射出面 201B射出的激光束L所成的角度0La)对应的入射角度07a向第四棱镜202的入射面202A入 射。第四棱镜202的入射面202A相对于XY平面倾斜，激光束L在以入射角度07a向入射面202A 入射之后，以与该入射角度97a对应的折射角度07b向第四棱镜202入射。Z轴与从入射面 202A向第四棱镜202入射的激光束L所成的角度0Lb(从入射面202A入射的激光束L的行进方 向）根据入射面202A的倾斜角度0G及激光束L相对于该入射面202A的入射角度07a而变化。 在第四棱镜202中行进的激光束L以入射角度08a向第四棱镜202的射出面202B入射之后，以 与该入射角度98a对应的折射角度08b从射出面202B射出。
[0120]从第四棱镜202的射出面202B射出的激光束L经由聚光光学系统80向加工对象物 WP的表面照射。在加工对象物WP的表面中，激光束L照射到从聚光光学系统80的光轴与加工 对象物WP的表面的交点P分离了与第一距离R1不同的第二距离R2的位置IP2。
[0121] 这样，从射出面202B射出的激光束L的位置(射出位置），即，加工对象物WP的表面 的激光束L的照射位置IP(距交点P的距离R)根据第三棱镜201及第四棱镜202的各自的激光 束L通过的部分(激光束L通过的面内）的射出面201B的入射角度06a及折射角度06b、入射面 202A的入射角度07a及折射角度07b、射出面202B的入射角度08a及折射角度08b、射出面 201B的倾斜角度0F、及入射面202A的倾斜角度0G而变化。上述激光束L通过的部分的入射角 度96a、射出角度06b、入射角度07a、射出角度07b、倾斜角度0F及0G通过使关于ΘΖ方向的第 四棱镜202相对于第三棱镜201的相对位置变化而变化。在本实施方式中，关于ΘΖ方向，通过 使第四棱镜202相对于第三棱镜201的相对位置连续变化，而能够使交点P与激光束L的照射 位置IP的距离R连续变化。
[0122] 而且，在将关于ΘΖ方向的第三棱镜201与第四棱镜202的相对位置固定的状态下， 通过第三棱镜201与第四棱镜202-起旋转，如图9的示意图所示，能够使激光束L的照射位 置(入射位置)IP在交点P(聚光光学系统80的光轴)的周围回转(参照箭头c)。即，激光束L在 交点（中心)P的周围回转，激光L的照射位置IP在以中心P为回转中心的假想圆1C上移动，由 此如图10所示，在XY平面上能够将圆形的孔Wb形成于加工对象物WP。孔Wb的大小（半径)通 过调整距离（回转半径)R而能够调整。
[0123] 而且，通过使关于ΘΖ方向的第三棱镜201与第四棱镜202的相对位置变化，并且与 第三棱镜201的旋转同步地使第四棱镜203旋转，从而能够调整XY平面的孔的形状。例如图 11所示，能够将椭圆形的孔Wb形成于加工对象物WP。即，通过使激光束L回转，并以使距离R 变化的方式调整第三棱镜201与第四棱镜202的相对位置，从而能够形成椭圆形的孔Wb。而 且，在聚光光学系统80的光轴（中心P)的周围一边使激光束L回转，一边调整距离R，由此能 够形成与椭圆形不同的形状的孔Wb。
[0124] 在参照图7及图8的例子中，说明了激光束L向第三棱镜201的入射面201A垂直地入 射的情况。在本实施方式中，使关于ΘΖ方向的第一棱镜101及第二棱镜102的相对位置变化， 从而能够使向第三棱镜201的入射面201A入射的激光束L的入射角度05a及入射位置变化。 即，从第二棱镜102的射出面102B射出的激光束L的位置及折射角度04b根据第一棱镜101及 第二棱镜102的各自的激光束L通过的部分(激光束L通过的面内）的射出面101B的入射角度 92a及折射角度02b、入射面102A的入射角度03a及折射角度03b、射出面102B的入射角度04a 及折射角度94b、射出面101B的倾斜角度ΘΒ、及入射面102A的倾斜角度0C而变化。这些激光 束L通过的部分的入射角度02a、折射角度02b、入射角度03a、折射角度03b、入射角度04a、折 射角度94b、倾斜角度ΘΒ及倾斜角度0C通过使关于ΘΖ方向的第二棱镜102相对于第一棱镜 1 〇 1的相对位置变化而变化。因此，通过使关于ΘΖ方向的第一棱镜101及第二棱镜102的相对 位置变化，如图12所示，能够调整从第二棱镜102的射出面102B射出的激光束L的折射角度Θ 4b、及向第三棱镜201的入射面201A入射的激光束L的入射角度05a。在本实施方式中，关于Θ Z方向，通过使第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置连续变化，能够连续地调整向第 三棱镜201的入射面201A入射的激光束L的入射角度05a。而且，也能够连续地调整向入射面 201A入射的激光束L的入射位置。
[0125] 由于向第三棱镜201的入射面201A入射的激光束L的入射角度05a变化而从第四棱 镜202的射出面202B射出的激光束L的折射角度08b变化。因此，通过使关于ΘΖ方向的第一棱 镜101及第二棱镜102的相对位置变化，能够调整从第四棱镜202的射出面202B射出的激光 束的折射角度98b，如图13所示，能够调整向加工对象物WP的表面入射的激光束L的入射角 度0W。在本实施方式中，关于ΘΖ方向，通过使第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置连 续变化，能够连续地调整向加工对象物WP的表面入射的激光束L的入射角度W。
[0126] 并且，在本实施方式中，通过使关于ΘΖ方向的第一棱镜101与第二棱镜102的相对 位置、及第三棱镜201与第四棱镜202的相对位置变化，如图14所示，能够调整加工对象物WP 的表面的激光束L的入射位置IP(距交点P的距离R)和激光束L相对于加工对象物WP的表面 的入射角度9W中的一方或两方。
[0127] 这样，控制装置24调整关于ΘΖ方向（旋转方向）的第一棱镜101与第二棱镜102的相 对位置、及第三棱镜201与第四棱镜202的相对位置，从而能够调整包括激光束LP相对于加 工对象物WP的入射位置(照射位置)IP及入射角度0W在内的激光束L的照射条件。
[0128] 需要说明的是，在本实施方式中，调整装置400的第一调整部401调整激光束L相对 于加工对象物WP的表面的入射角度0W，第二调整部402调整激光束L的照射位置IP。实际上， 通过对于调整装置400具有的4个棱镜101、102、201、202的关于ΘΖ方向的相对位置进行适当 调整，由此来调整加工对象物WP的表面的激光束L的入射位置IP及激光束L相对于加工对象 物WP的表面的入射角度9W。即，在上述的说明中，第一调整部401调整激光束L的入射角度Θ W，第二调整部402调整激光束L的照射位置IP，但是第一调整部401能够调整激光束L的入射 角度9W及照射位置IP中的一方或两方，第二调整部402能够调整激光束L的入射角度0W及照 射位置IP中的一方或两方。
[0129] 接下来，说明使用激光加工装置10对加工对象物WP进行加工的方法的一例。在以 下的说明中，4个棱镜101、102、201、202向相同的方向旋转。4个棱镜101、102、201、202例如 可以沿+ΘΖ方向（顺时针的方向）同步旋转，也可以沿-ΘΖ方向（逆时针的方向）同步旋转。 [0130]图15(A)示出应加工的孔Wb的俯视图，图15(B)示出应加工的孔Wb的剖视图。即，图 15示出在加工对象物WP上应形成的孔Wb的目标形状。如图15 (A)所示，XY平面上的孔Wb的形 状为圆形，孔Wb的半径为rl。如图15(B)所示，从加工对象物WP的表面朝向背面，孔Wb的大小 一定。即，孔Wb是所谓直线孔。
[0131] 控制装置24以在加工对象物WP上形成图15所示的孔Wb的方式，基于存储装置26的 存储信息决定关于ΘΖ方向的4个棱镜101、102、201、202的旋转条件(移动条件、位置条件）。 例如，控制装置24以在加工对象物WP上形成图15所示的孔Wb的方式，基于存储装置26的存 储信息来决定关于ΘΖ方向的4个棱镜101、102、201、202的相对位置(相位角之差）。例如，控 制装置24以形成图15所示的直线孔Wb的方式决定关于ΘΖ方向的第一棱镜101与第二棱镜 102的相对位置，并且以形成图15所示的半径rl的孔Wb的方式决定关于ΘΖ方向的第三棱镜 201与第四棱镜202的相对位置。作为一例，向加工对象物WP的表面入射的激光束L的入射角 度9W的目标角度可以设为0度，向加工对象物WP的表面入射的激光束L的入射位置IP的目标 位置可以设为距中心P为距离rl的位置。控制装置24以使向加工对象物WP的表面入射的激 光束L的入射角度0W成为目标角度且入射位置IP成为目标位置的方式，决定关于ΘΖ方向的 第一棱镜101、第二棱镜102、第三棱镜201、第四棱镜202的相对位置。
[0132] 在本实施方式中，在孔Wb的加工中，以使关于ΘΖ方向的第一棱镜101与第三棱镜 201的相对位置不变化的方式控制第一驱动装置105及第二驱动装置205。以形成目标形状 的孔Wb的方式决定关于ΘΖ方向的第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置，并决定第四 棱镜202相对于第三棱镜201的相对位置。
[0133] 图16是表示用于形成图15所示的孔Wb的关于ΘΖ方向的4个棱镜101、102、201、202 的旋转条件的一例的图。图16所示的旋转条件存储于存储装置26。在图16(A)中，横轴表示 第一棱镜101及第二棱镜102旋转的时间，纵轴表不关于ΘΖ方向的第二棱镜102相对于第一 棱镜101的相对位置(相位角之差）。在图16(B)中，横轴表示第三棱镜201及第四棱镜202旋 转的时间，纵轴表示关于ΘΖ方向的第四棱镜202相对于第三棱镜201的相对位置(相位）。4个 棱镜101、102、201、202分别从关于ΘΖ方向的旋转开始位置开始旋转，旋转1圈需要时间T。
[0134] 在图16中，4个棱镜101、102、201、202分别在维持了基准相对位置的状态下，以一 定速度，花费时间T而旋转1圈时的各时点的相位(相对相位)分别为φ?、φ.2、（ρ3:、φ4。在本 实施方式中，棱镜101、201以一定速度旋转，因此旋转1圈时的各时点的棱镜101与棱镜201 的相位(相对相位)分别一定为φ】、φ3。而且，在棱镜101以一定速度旋转且棱镜102不改变 角速度而以一定速度旋转的情况下，棱镜102的相位(相对于棱镜101的相对相位)一定(参 照图16、图18、图20、图23)。另一方面，在1次的旋转的至少一部分中，棱镜102的角速度变化 的情况下，棱镜102的相位变化。而且，在棱镜201以一定速度旋转且棱镜202不改变角速度 而以一定速度旋转的情况下，棱镜202的相位(相对于棱镜201的相对相位)一定(参照图16、 图20)。另一方面，在1次的旋转的至少一部分中，棱镜202的角速度变化的情况下，棱镜202 的相位变化(参照图18、图23)。
[0135] 在本实施方式中，以形成图15所示的孔Wb的方式决定第二棱镜102相对于第一棱 镜101的相位角之差。在本实施方式中，用于使入射角度QW形成为目标角度的第二棱镜102 相对于第一棱镜101的相位角之差为(φ1-φ2)。控制装置24以使入射角度0W成为目标角度 的方式决定并调整关于ΘΖ方向的第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置(相位角之 差）。而且，以形成图15所示的孔Wb的方式决定第四棱镜202相对于第三棱镜201的相位角之 差。在本实施方式中，用于使入射位置IP成为中心P的第四棱镜202相对于第三棱镜201的相 位角之差为（φ3-φ4)，用于使入射位置IP成为目标位置(距中心P为距离rl的位置)的第四 棱镜202相对于第三棱镜201的相位角之差为（φ3-φ5 )。控制装置24以使入射位置IP成为 目标位置的方式决定并调整关于ΘΖ方向的第四棱镜202相对于第三棱镜201的相对位置(相 位角之差）。
[0136] 控制装置24在将关于ΘΖ方向的第一棱镜101与第三棱镜201的相对位置(相位角之 差）固定的状态下，使第一棱镜101与第三棱镜201-起旋转。而且，控制装置24在以使入射 角度W成为目标角度的方式将关于ΘΖ方向的第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置 (相位角之差）固定的状态下，使第一棱镜101与第二棱镜102-起旋转。而且，控制装置24在 以使入射位置IP成为目标位置的方式将关于ΘΖ方向的第四棱镜202相对于第三棱镜201的 相对位置(相位角之差）固定的状态下，使第三棱镜201与第四棱镜202-起旋转。即，在本实 施方式中，在旋转开始位置，第一棱镜101、第二棱镜102、第三棱镜201、第四棱镜202的相对 位置被固定，在该相对位置被固定的状态下，第一棱镜101、第二棱镜102、第三棱镜201、第 四棱镜202-起旋转。由此，形成图15所示那样的孔Wb。
[0137] 而且，在本实施方式中，第一棱镜101、第二棱镜102、第三棱镜201、第四棱镜202以 一定速度旋转。需要说明的是，控制装置24也可以在将4个棱镜101、102、201、202的相对位 置固定的状态下使旋转速度变化。
[0138] 图17示出应加工的孔Wb的另一例。如图17(A)所示，XY平面XY上的孔Wb的形状为椭 圆形，孔Wb的短轴的一半的尺寸为r 1，长轴的一半的尺寸为r 2。如图17 (B)所示，从加工对象 物WP的表面朝向背面，孔Wb的大小一定。
[0139] 控制装置24以在加工对象物WP上形成图17所示的孔Wb的方式，基于存储装置26的 存储信息，决定关于ΘΖ方向的4个棱镜101、102、201、202的旋转条件。例如，控制装置24以在 加工对象物WP上形成图17所示的孔Wb的方式，基于存储装置26的存储信息，决定关于ΘΖ方 向的4个棱镜101、102、201、202的相对位置(相位角之差）。在本实施方式中，控制装置24以 形成直线孔Wb的方式决定关于ΘΖ方向的第一棱镜101与第二棱镜102的相对位置，并且以形 成椭圆形的孔Wb的方式决定关于ΘΖ方向的第三棱镜201与第四棱镜202的相对位置。作为一 例，也可以将向加工对象物WP的表面入射的激光束L的入射角度0W的目标角度设为0度，使 向加工对象物WP的表面入射的激光束L的入射位置IP的目标位置在距中心P为距离rl的位 置与距离r2的位置之间变化。控制装置24以使向加工对象物WP的表面入射的激光束L的入 射角度9W成为目标角度且入射位置IP成为目标位置的方式，调整关于ΘΖ方向的第一棱镜 101、第二棱镜102、第三棱镜201、第四棱镜202的相对位置。
[0140]在孔Wb的加工中，以使关于ΘΖ方向的第一棱镜101与第三棱镜201的相对位置不变 化的方式控制第一驱动装置105及第二驱动装置205。以形成目标形状的孔Wb的方式决定关 于ΘΖ方向的第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置，并决定第四棱镜202相对于第三 棱镜201的相对位置。
[0141] 图18是表示用于形成图17所示的孔Wb的关于ΘΖ方向的4个棱镜101、102、201、202 的旋转条件的一例的图。以形成图17所示的孔Wb的方式决定第二棱镜102相对于第一棱镜 101的相位角之差。用于使入射角度9W成为目标角度的第二棱镜102相对于第一棱镜101的 相位角之差为（φ1-φ2)。控制装置24以使入射角度0W成为目标角度的方式决定并调整关 于ΘΖ方向的第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置(相位角之差）。而且，以形成图17 所示的孔Wb的方式决定第四棱镜202相对于第三棱镜201的相位角之差。在本实施方式中， 用于使入射位置IP成为距中心P为距离rl的位置的第四棱镜202相对于第三棱镜201的相位 角之差为(φ3-φ5)，用于使入射位置IP成为距中心P为距离r2的位置的第四棱镜202相对 于第三棱镜201的相位角之差为（φ3-φ6)。控制装置24以使入射位置IP成为目标位置的方 式决定并调整关于ΘΖ方向的第四棱镜202相对于第三棱镜201的相对位置(相位角之差）。
[0142] 控制装置24在将关于ΘΖ方向的第一棱镜101与第三棱镜201的相对位置(相位角之 差）固定的状态下，使第一棱镜101与第三棱镜201-起旋转。而且，控制装置24以使入射角 度0W成为目标角度的方式，将关于ΘΖ方向的第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置 (相位角之差）固定的状态下，使第一棱镜101与第二棱镜102-起旋转。而且，控制装置24在 关于ΘΖ方向的第三棱镜201的1次的旋转中，一边改变与第三棱镜201的相对位置(相位角之 差），一边使第四棱镜202旋转。在本实施方式中，以使第三棱镜201与第四棱镜202的相位角 之差在（φ3-φ5)与（φ3-φ6)之间变化的方式，一边使第四棱镜202相对于第三棱镜201的相 位角之差变化，一边与第三棱镜201的旋转同步地使第四棱镜202旋转。由此，形成图17所示 那样的孔Wb。需要说明的是，控制装置24在第三棱镜201的1次的旋转中，也可以将与第三棱 镜201的相对位置固定而使第四棱镜202旋转第一角度（例如90度），一边改变与第三棱镜 201的相对位置，一边使第四棱镜202旋转第二角度(例如90度）。
[0143] 在本实施方式中，第一棱镜101、第二棱镜102、第三棱镜201以一定速度旋转，第四 棱镜202的旋转速度（角速度)变化。需要说明的是，控制装置24也可以在将3个棱镜101、 102、201的相对位置固定的状态下，使旋转速度变化。
[0144] 图19示出应加工的孔Wb的另一例。如图19(A)所示，XY平面上的孔Wb的形状为圆 形。如图19(B)所示，从加工对象物WP的表面朝向背面，孔Wb的大小变小。即，孔Wb是所谓锥 形孔。
[0145] 控制装置24以在加工对象物WP上形成图19所示的孔Wb的方式，基于存储装置26的 存储信息，决定关于ΘΖ方向的4个棱镜101、102、201、202的相对位置(相位角之差）。作为一 例，也可以将向加工对象物WP的表面入射的激光束L的入射角度0W的目标角度设为Θ Γ度，将 向加工对象物WP的表面入射的激光束L的入射位置IP的目标位置设为距中心Ρ为距离rl的 位置。控制装置24以使向加工对象物WP的表面入射的激光束L的入射角度0W成为目标角度 且入射位置IP成为目标位置的方式，调整关于ΘΖ方向的第一棱镜101、第二棱镜102、第三棱 镜201、第四棱镜202的相对位置。
[0146] 在孔Wb的加工中，以使关于ΘΖ方向的第一棱镜101与第三棱镜201的相对位置不变 化的方式控制第一驱动装置105及第二驱动装置205。以形成目标形状的孔Wb的方式，决定 关于ΘΖ方向的第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置，并决定第四棱镜202相对于第 三棱镜201的相对位置。
[0147] 图20是表示用于形成图19所示的孔Wb的关于ΘΖ方向的4个棱镜101、102、201、202 的旋转条件的一例的图。以形成图19所示的锥形角的孔Wb的方式决定第二棱镜102相对于 第一棱镜101的相位角之差。在本实施方式中，用于使入射角度w成为目标角度的第二棱镜 102相对于第一棱镜101的相位角之差为(φ1-φ7)。控制装置24以使入射角度0W成为目标 角度的方式决定并调整关于ΘΖ方向的第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置(相位角 之差）。而且，以形成图19所示的圆形的孔Wb的方式决定第四棱镜202相对于第三棱镜201的 相位角之差。在本实施方式中，用于使入射位置IP成为目标位置的第四棱镜202相对于第三 棱镜201的相位角之差为(φ3-φ5 )。控制装置24以使入射位置IP成为目标位置的方式决定 并调整关于ΘΖ方向的第四棱镜202相对于第三棱镜201的相对位置(相位角之差）。
[0148] 控制装置24在将关于ΘΖ方向的第一棱镜101与第三棱镜201的相对位置(相位角之 差）固定的状态下，使第一棱镜101与第三棱镜201-起旋转。而且，控制装置24以使入射角 度0W成为目标角度的方式将关于ΘΖ方向的第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置(相 位角之差）固定的状态下，使第一棱镜101与第二棱镜102-起旋转。而且，控制装置24以使 入射位置IP成为目标位置的方式将关于ΘΖ方向的第四棱镜202相对于第三棱镜201的相对 位置(相位角之差）固定的状态下，使第三棱镜201与第三棱镜202-起旋转。由此，形成图19 所示的孔Wb。
[0149] 在本实施方式中，如图21所示，以使聚光光学系统80的聚光位置(聚光点）与加工 对象物WP的背面一致的方式调整关于与光轴AX平行的Z轴方向的聚光光学系统80 (激光加 工头10)与加工对象物WP的相对位置。在本实施方式中，通过包含Z轴移动机构38的移动单 元14,调整关于Z轴方向的聚光光学系统80与加工对象物WP的相对位置。控制装置24控制移 动单元14,在使聚光光学系统80的聚光位置与加工对象物WP的背面一致的状态下，照射激 光束L。由此，形成图19所示的孔Wb。
[0150] 图22示出应加工的孔Wb的另一例。如图22(A)所示，XY平面上的孔Wb的形状为椭圆 形。如图22(B)所示，从加工对象物WP的表面朝向背面，孔Wb的大小变大。即，孔Wb是所谓倒 锥形孔。
[0151] 控制装置24以在加工对象物WP上形成图22所示的孔Wb的方式，基于存储装置26的 存储信息，决定关于θZ方向的4个棱镜101、102、201、202的相对位置(相位角之差）。控制装 置24以形成倒锥形孔Wb的方式决定关于ΘΖ方向的第一棱镜101与第二棱镜102的相对位置， 并且以形成图22所示的大小的孔Wb的方式决定关于ΘΖ方向的第三棱镜201与第四棱镜202 的相对位置。控制装置24以使向加工对象物WP的表面入射的激光束L的入射角度0W成为目 标角度且入射位置IP成为目标位置的方式，调整关于ΘΖ方向的第一棱镜101、第二棱镜102、 第三棱镜201、第四棱镜202的相对位置。
[0152]在孔Wb的加工中，以使关于ΘΖ方向的第一棱镜101与第三棱镜201的相对位置不变 化的方式控制第一驱动装置105及第二驱动装置205。以形成目标形状的孔Wb的方式，决定 关于ΘΖ方向的第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置，并决定第四棱镜202相对于第 三棱镜201的位置。
[0153]图23是表示用于形成图22所示的孔Wb的关于ΘΖ方向的4个棱镜101、102、201、202 的旋转条件的一例的图。以形成图22所示的锥形角的孔Wb的方式决定第二棱镜102相对于 第一棱镜101的相位角之差。而且，以形成图22所示的椭圆形的孔Wb的方式决定第四棱镜 202相对于第三棱镜201的相位角之差。
[0154]控制装置24在将关于ΘΖ方向的第一棱镜101与第三棱镜201的相对位置(相位角之 差）固定的状态下使第一棱镜101与第三棱镜201-起旋转。而且，控制装置24以使入射角度 QW成为目标角度的方式，将关于ΘΖ方向的第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置(相 位角之差）固定的状态下，使第一棱镜101与第二棱镜102-起旋转。而且，控制装置24在关 于ΘΖ方向的第三棱镜201的1次的旋转中，一边改变与第三棱镜201的相对位置（相位角之 差），一边使第四棱镜202旋转。在本实施方式中，以使第三棱镜201与第四棱镜202的相位角 之差在（φ3-φ5 )与（φ3-φ6)之间变化的方式，一边使第四棱镜202相对于第三棱镜201的相 位角之差变化，一边与第三棱镜201的旋转同步地使第四棱镜202旋转。由此，形成图22所示 的孔Wb〇
[0155] 在本实施方式中，如图24所示，以使聚光光学系统80的聚光位置(聚光点）与加工 对象物WP的表面一致的方式，利用移动单元14调整关于与光轴AX平行的Z轴方向的聚光光 学系统80(激光加工头10)与加工对象物WP的相对位置。控制装置24控制移动单元14,在使 聚光光学系统80的聚光位置与加工对象物WP的表面一致的状态下，照射激光束L。由此，形 成图22所示的孔Wb。
[0156] 如以上说明那样，根据本实施方式，通过具备包括第一棱镜101、第二棱镜102及第 一驱动装置105的第一调整部401、包括第三棱镜201、第四棱镜202及第二驱动装置205的第 二调整部402的调整装置400,能够调整激光束L相对于加工对象物WP的入射角度0W及入射 位置IP，因此能够将任意的形状的孔Wb高精度地形成于加工对象物WP。因此，能够高品质且 高精度地对加工对象物WP进行加工。
[0157]而且，在本实施方式中，在将关于ΘΖ方向的第一棱镜101与第三棱镜201的相对位 置固定的状态下使第一棱镜101与第三棱镜201-起旋转，调整关于ΘΖ方向的第二棱镜102 相对于第一棱镜101的相对位置、及第四棱镜202相对于第三棱镜201的相对位置，调整激光 束L的照射条件(入射角度0W及入射位置IP中的一方或两方），因此能够抑制控制的复杂化。 而且，在将第一棱镜101与第三棱镜201的相对位置固定的状态下使第一棱镜101和第三棱 镜201以一定速度旋转，并以得到所希望的入射角度0W及入射位置IP的方式控制第二棱镜 102及第四棱镜202的旋转，由此能够进一步抑制控制的复杂化。
[0158]而且，在本实施方式中，以使入射角度0W成为目标角度的方式决定关于ΘΖ方向的 第二棱镜102相对于第一棱镜101的相对位置，在将该决定的相对位置固定的状态下使第一 棱镜101与第二棱镜102-起旋转，因此能够形成高品质的直线孔、锥形孔及倒锥形孔。 [0159]而且，在本实施方式中，在第三棱镜201的1次的旋转中，一边改变与第三棱镜201 的相对位置，一边使第四棱镜202旋转，由此能够在XY平面内形成任意的形状的孔。在上述 的实施方式中，说明了形成椭圆形的孔的例子，但可以形成心形的孔等任意的形状的孔。
[0160] 而且，关于Z轴方向，调整聚光光学系统80的聚光位置与加工对象物WP的相对位置 而照射激光束L，由此能够形成图19及图21所示的锥形孔，能够形成图22及图24所示的倒锥 形孔。
[0161] 需要说明的是，在本实施方式中，在第一棱镜101的1次的旋转中，也可以一边改变 与第一棱镜101的相对位置，一边使第二棱镜102旋转。由此，能够形成具有倾斜角度不同的 内侧面的孔。
[0162] 需要说明的是，在上述的实施方式中，说明了使4个棱镜101、102、201、202旋转而 在光轴AX的周围使激光束L回转来进行孔加工的例子。在以使激光束L的照射条件成为所希 望的入射角度9W及入射位置IP的方式将4个棱镜101、102、201、202的相对位置固定的状态 下，也可以不使这4个棱镜101、102、201、202旋转而照射激光束L。由此，例如图25所示，能够 利用激光束将加工对象物WP切断。而且，通过调整激光束L的入射角度0W，能够调整加工对 象物WP的切断面的角度。在以下的实施方式中也同样。
[0163] 需要说明的是，在上述的实施方式中，也可以是聚光光学系统80的光轴与Z轴平行 且准直光学系统70的光轴与X轴（或Y轴）平行。需要说明的是，也可以是聚光光学系统80的 光轴及准直光学系统70的光轴分别与Z轴平行，且这些光轴错开(也可以不同轴）。这种情况 下，只要是从准直光学系统70射出的激光束L利用反射镜等光学元件改变了行进方向之后， 向调整装置400的光学系统供给即可。在以下的实施方式中也同样。
[0164] 〈第二实施方式〉
[0165] 对第二实施方式进行说明。在以下的说明中，对于与上述的实施方式相同或同等 的构成部分标注同一标号，简化或省略其说明。
[0166] 图26是表示本实施方式的复合加工装置10B的概略结构的示意图。图27是表示工 作台单元的概略结构的立体图。
[0167] 复合加工装置10B具有框架12、移动单元14、工作台单元16、包括机械加工头50的 机械加工单元20、包括激光加工头60的激光加工单元22、控制装置24。复合加工装置10B利 用机械加工单元20对由工作台单元16保持的加工对象物WP进行机械加工。而且，复合加工 装置10B利用激光加工单元22向由工作台单元16保持的加工对象物WP照射激光束L，对加工 对象物WP进行激光加工。
[0168] 移动单元14使加工对象物WP与机械加工头50相对移动，并使加工对象物WP与激光 加工头60相对移动。移动单元14具有Y轴移动机构30、第一 X轴移动机构32、第二X轴移动机 构34、第一 Z轴移动机构36、及第二Z轴移动机构38。
[0169] 移动单元14使用Y轴移动机构30、第一 X轴移动机构32、第一 Z轴移动机构36,使加 工对象物WP与机械加工头50沿X轴方向、Y轴方向及Z轴方向分别相对移动，使用Y轴移动机 构30、第二X轴移动机构34、第二Z轴移动机构38,使加工对象物WP与激光加工头60沿X轴方 向、Y轴方向及Z轴方向分别相对移动。
[0170] 工作台单元16配置在Y轴移动机构30的Y轴移动构件30b上。工作台单元16具有支 承台40、工作台移动机构42、工作台44。支承台40是固定于Y轴移动构件30b的板状的构件， 对工作台移动机构42进行支承。工作台移动机构42固定在支承台40上，使工作台44相对于 支承台40而移动。如图27所示，工作台移动机构42具有B轴旋转机构46、C轴旋转机构48』轴 旋转机构46固定于支承台40,使C轴旋转机构48相对于支承台40而向B轴旋转。在此，B轴是 与X轴一致的轴。C轴旋转机构48固定于B轴旋转机构46,使工作台44相对于B轴旋转机构46 而绕C轴旋转。在此，C轴是与B轴即X轴正交的轴方向。工作台移动机构42能够使工作台44相 对于支承台40,分别绕着正交的两轴使工作台44旋转。而且，工作台44是对加工对象物WP进 行支承的机构。本实施方式的工作台44在板状构件上固定加工对象物WP。而且，工作台44设 有固定于板状构件且与加工对象物WP接触的辊，辊抑制加工对象物WP的旋转。工作台单元 16设定于Y轴移动机构30,并将加工对象物WP固定在工作台44上。而且，工作台单元16利用 工作台移动机构42使工作台44旋转，由此来调整加工对象物WP的朝向即姿势。
[0171]机械加工单元20具有机械加工头50、工具更换单元52。机械加工头50是对加工对 象物WP进行机械加工的机构，具有头主体54和能够向头主体54拆装的工具56。机械加工头 50在使工具56与加工对象物WP接触的状态下利用头主体54使工具56旋转或振动，由此对加 工对象物WP进行加工。机械加工头50通过在头主体54装配测定用的工具，也能够进行加工 对象物WP的计测。工具更换单元52具有支承部55,该支承部55具有多个对工具进行支承的 支承机构，支承部55对多个工具56a、56b、56c进行支承。工具56a是细长的棒状的构件，是在 前端的局部设有砂轮面的工具。工具56b是细长的棒状的构件，是在侧面设有砂轮面的工 具。工具56c是计测用的工具，设有供给空气的空气通路。机械加工单元20例如在将测定对 象物(加工对象物)密闭的状态下，从空气通路供给空气，通过计测由于从测定对象物的开 口部排出空气而产生的内压的变化，来计测内部空间的容积、开口部的直径，或者计测开口 部是否开口。工具更换单元52配置在机械加工头50能够移动的范围内。工具更换单元52在 支承部55的对工具进行支承的支承机构中的未配置工具的支承机构中保持向机械加工头 50上装配的工具，由此，从头主体54拆卸工具56,将由支承机构保持的另外的工具安装于头 主体54,由此将另外的工具装配于头主体54。机械加工单元20根据对于加工对象物WP的加 工，来切换装配于头主体54的工具，由此能够进行按照目的的加工。而且，工具的个数没有 特别限定。
[0172]接下来，使用图28至图40,说明复合加工装置10B的动作、即复合加工方法的一例。 图28是表示喷射器的概略结构的示意图。图29是表示针的概略结构的示意图。图30是表示 喷嘴体的概略结构的示意图。图31是喷嘴体的放大图。图32是表示针的制造方法的一例的 流程图。图33是表示喷嘴体的制造方法的一例的流程图。图34至图39分别是用于说明复合 加工装置10B的动作的说明图。图40是用于说明复合加工装置10B的动作的流程图。
[0173]在此，在本实施方式中，说明使用复合加工装置10B来制造图28所示的喷射器600 的情况。需要说明的是，喷射器600通过基于复合加工装置10B的加工和基于其他的各种加 工装置的加工来制造。喷射器600是以规定以上的压力喷射流体的装置，被使用作为柴油发 动机等内燃机的燃料喷射机构。喷射器600具有针602和喷嘴体604。喷射器600向喷嘴体604 的中空部分插入针602。如图29所示，针602是细长的棒状的构件。如图30及图31所示，喷嘴 体604在内部形成有中空部分，在前端形成有直径比中空部分的直径小的多个喷口孔606。 喷口孔606是从外部贯通至中空部分的孔。本实施方式的复合加工装置10B可以使用于喷嘴 体604的制造。
[0174] 首先，使用图32,说明针的制造方法。针的制造方法是对于棒状的构件进行切削加 工(步骤S12)，形成针的外形形状并进行热处理(步骤S14)，作为精加工进行外表面的研磨 (步骤S16)来制造。而且，制造方法计测制造的针的外形形状，尤其是前端部附近的外径。需 要说明的是，针也可以通过复合加工装置10B以外的装置进行制造。
[0175] 接下来，使用图33至图39,说明喷嘴体的制造方法。首先，喷嘴体的制造方法通过 铸造等来制造外形形状成为喷嘴体的形状的加工对象物。制造方法对于制造的构件进行内 径钻孔加工(步骤S20)，形成内部的空间，然后，对加工对象物进行内径锪孔电解加工(步骤 S22)，进行热处理(步骤S24)。喷嘴体的制造方法将进行了热处理的加工对象物固定于工作 台44上，利用复合加工装置10B进行加工。
[0176] 复合加工装置10B利用激光加工头60进行激光加工，在固定的加工对象物上开设 喷口孔(步骤S26)。具体而言，如图34所示，利用工作台移动机构42调整加工对象物WP的朝 向，成为加工对象物WP的形成喷口孔的部分比相反侧的端部靠 Z轴方向上侧的朝向，且形成 的喷口孔的中心朝向与Z轴方向平行的方向移动，利用激光加工头60进行激光加工，由此在 加工对象物WP上形成喷口孔。此外，复合加工装置10B利用C轴旋转机构48使工作台44绕C轴 旋转，由此如图35所示，能够使加工对象物WP向长度方向的轴中心旋转。复合加工装置10B 利用C轴旋转机构48使工作台44绕C轴旋转，使加工对象物WP旋转一定角度，利用激光加工 头60进行激光加工，由此在多个部位形成喷口孔。复合加工装置10B利用C轴旋转机构48使 工作台44绕C轴旋转，在加工对象物WP上形成喷口孔，由此能够在同心圆上形成喷口孔。
[0177] 复合加工装置10B在形成了喷口孔之后，利用机械加工头60进行前端加工（步骤 S28)。具体而言，如图36所示，利用工作台移动机构42来调整加工对象物WP的朝向，加工对 象物WP的中空部分的中心轴(与长度方向平行且通过截面的中心的轴)朝向与Z轴方向平行 的方向移动。然后，复合加工装置10B将工具56a装配于头主体54,将工具56a插入中空部分， 利用砂轮面对中空部分的前端部分进行研磨。需要说明的是，头主体54例如通过使工具56a 绕中空部分的中心轴旋转，由此能够进行研磨加工。由此，如图37所示，加工对象物614a的 中空部分的前端616,即，形成喷口孔606的部分的周边部即前端616成为被研磨了的状态。
[0178] 复合加工装置10B在进行了前端加工之后，进行内表面研磨（步骤S30)。复合加工 装置10B将工具56b装配于头主体54，将工具56b插入中空部分，利用砂轮面对中空部分的内 周面进行研磨。需要说明的是，头主体54例如通过使工具56a绕中空部分的中心轴旋转而能 够进行研磨加工。由此，如图38所示，加工对象物614b的中空部分的内周面618成为被研磨 了的状态。
[0179] 复合加工装置10B在进行了内表面研磨之后，进行流体研磨作为匹配加工（步骤 S32)。具体而言，如图39所示，复合加工装置10B将工具装配于头主体54，向加工对象物614c 的中空部分供给研磨用的流体，对内表面进行研磨，由此进行内表面的精加工。
[0180] 复合加工装置10B在进行了流体研磨作为匹配加工之后，对内径进行计测（步骤 S34)。制造方法是在计测了内径之后，从复合加工装置10B拆卸加工对象物(喷嘴体），评价 性能（步骤S36)，结束本处理。进行性能评价而不满足要求性能的喷嘴体作为不良品而排 除，由此能够制造满足性能的喷射器。就如上所述制造的针和喷嘴体而目，向喷嘴体插入 针，进行其他的精加工，由此成为喷射器。
[0181] 复合加工装置10B能够利用机械加工单元20和激光加工单元22这两方对工作台44 保持的加工对象物WP进行加工。由此，能够在维持了加工对象物WP的固定状态下进行加工， 能够抑制在进行了激光加工的部分与进行了机械加工的部分之间产生轴偏离的情况。而 且，通过使激光旋转，能够有效地进行激光加工。
[0182] 而且，复合加工装置10B设有光纤激光光源62和短脉冲激光光源64,利用切换机构 74能够切换照射的激光，由此根据加工对象物的大小、厚度、材料等，能够切换使用的激光。 由此，能够高精度且在短时间内进行与用途对应的加工。
[0183]而且，复合加工装置10B设为利用工作台移动机构42能够使加工对象物WP向正交 的两轴旋转的机构，由此能够维持将加工对象物WP保持于相同的工作台44的状态，并以各 种朝向对加工对象物WP进行加工。
[0184] 复合加工装置10B优选基于所制造的针、喷嘴体的信息来校正(变更)加工条件。如 图40所示，复合加工装置10B取得喷嘴体的内径的计测结果(步骤S70)，并取得针的外径的 计测结果（步骤S72)，基于计测结果的比较，进行加工条件的校正（步骤S74)，结束本处理。 具体而言，以能够减少精加工前的研磨处理的工序花费的时间及工序数的方式调整各步骤 中的切削量、研磨量。由此，能够减少制造的时间，进而也能够减少作用于工具的负载。
[0185] 在此，作为加工对象物WP，可以将喷嘴体以外的各种构件作为对象。而且，加工对 象物WP的材料也可以使用各种材料，例如，可以使用由因科镍(注册商标）、哈斯特洛伊(注 册商标）、不锈钢、瓷器、钢、碳素钢、耐热钢、陶瓷、硅、钛、钨、树脂、塑料、Ni基耐热合金等制 成的构件。而且，作为加工对象物WP，也可以使用由碳纤维强化塑料(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)、玻璃纤维强化塑料(GFRP:Glass Fiber Reinforced Plastics)、 玻璃长纤维强化塑料(GMT:Glass-mat Reinforced Thermoplastics)等纤维强化塑料、钢 板以外的铁合金、铝合金等各种金属、各种复合材料等制成的构件。
[0186] 而且，在上述实施方式中，利用移动单元14使加工对象物WP沿Y轴方向移动，并使 机械加工头50和激光加工头60沿X轴方向、Z轴方向移动，但是没有限定于此。复合加工装置 10B也可以使加工对象物WP沿X轴Y轴Z轴这三个方向移动，还可以使机械加工头50和激光加 工头60沿着X轴Y轴Z轴这三个方向移动。而且，在本实施方式中，利用工作台移动机构42调 整了加工对象物WP的姿势（朝向、旋转方向的位置），但也可以调整机械加工头50和激光加 工头60的姿势。
[0187] 如上述的各实施方式说明那样，激光加工装置10能够使用激光束L执行对加工对 象物WP的微细加工(微细孔加工、切断加工等），能够形成正圆形状及非正圆形状的锥形孔 及倒锥形孔。因此，例如，以往通过放电加工来加工的领域可以通过上述的实施方式中说明 的激光加工装置10来执行。
[0188] 而且，上述实施方式的激光加工装置10利用两个激光加工头照射两种激光，但是 没有限定于此。激光加工装置10只要至少能够照射短脉冲激光即可。而且，在使用另一个激 光的情况下，激光没有限定为光纤激光，能够使用可使用的各种激光。而且，激光加工装置 10具备照射短脉冲激光的头和照射短脉冲激光以外的激光(光纤激光、c〇 2激光）的头，也可 以进行基于上述短脉冲激光的加工和除此以外的激光加工。而且，进行基于上述短脉冲激 光的加工以外的加工（金属层的加工）的方法没有限定为激光加工，也可以利用机械加工 (钻孔加工、车床加工)进行切削加工。
[0189] 标号说明
[0190] 10激光加工装置
[0191] 12 框架
[0192] 14移动单元
[0193] 16工作台单元
[0194] 22激光加工单元
[0195] 24控制装置
[0196] 30 Y轴移动机构
[0197] 34 X轴移动机构
[0198] 38 Z轴移动机构
[0199] 39 ΘΥ旋转机构
[0200] 60激光加工头 [0201] 62光纤激光光源
[0202] 64短脉冲激光光源
[0203] 100第一光学系统
[0204] 101 第一棱镜
[0205] 102 第二棱镜
[0206] 103促动器
[0207] 104促动器
[0208] 105第一驱动装置
[0209] 200第二光学系统
[0210] 201第三棱镜
[0211] 202第四棱镜
[0212] 203促动器
[0213] 204促动器
[0214] 205第二驱动装置
[0215] 300光学系统
[0216] 400调整装置
[0217] 401第一调整部
[0218] 402第二调整部
[0219] WP加工对象物
【主权项】
1. 一种激光加工装置，利用激光束对加工对象物进行加工， 所述激光加工装置具备： 第一光学系统，包括第一棱镜及第二棱镜，且被供给来自激光光源的所述激光束； 第二光学系统，包括第三棱镜及第四棱镜，且被供给来自所述第一光学系统的所述激 光束； 聚光光学系统，被供给来自所述第二光学系统的所述激光束，对所述激光束进行聚光 而向所述加工对象物引导； 第一驱动装置，使所述第一棱镜旋转，并且与所述第一棱镜同步地使所述第二棱镜旋 转； 第二驱动装置，使所述第三棱镜旋转，并且与所述第三棱镜同步地使所述第四棱镜旋 转;及 控制装置，以在所述聚光光学系统的光轴的周围使所述激光束一边回转一边向所述加 工对象物照射的方式控制所述第一驱动装置及第二驱动装置， 所述控制装置调整关于旋转方向的所述第一棱镜与所述第二棱镜的相对位置、及所述 第三棱镜与所述第四棱镜的相对位置，调整包括所述激光束相对于所述加工对象物的入射 位置及入射角度在内的所述激光束的照射条件。2. 根据权利要求1所述的激光加工装置，其中， 所述控制装置在将关于旋转方向的所述第一棱镜与所述第三棱镜的相对位置固定的 状态下使所述第一棱镜与所述第三棱镜一起旋转，调整关于旋转方向的所述第二棱镜相对 于所述第一棱镜的相对位置、及所述第四棱镜相对于所述第三棱镜的相对位置，从而调整 所述照射条件。3. 根据权利要求1或权利要求2所述的激光加工装置，其中， 所述控制装置以使所述入射角度成为目标角度的方式决定关于旋转方向的所述第二 棱镜相对于所述第一棱镜的相对位置，在将决定了的所述相对位置固定的状态下使所述第 一棱镜与所述第二棱镜一起旋转。4. 根据权利要求1~权利要求3中任一项所述的激光加工装置，其中， 所述控制装置在所述第三棱镜的一圈的旋转中，一边改变与所述第三棱镜的相对位置 一边使所述第四棱镜旋转。5. 根据权利要求1~权利要求4中任一项所述的激光加工装置，其中， 所述激光加工装置具备位置调整装置，该位置调整装置关于与所述光轴平行的方向， 能够调整所述聚光光学系统的聚光位置与所述加工对象物的相对位置。6. -种激光加工方法，利用激光束对加工对象物进行加工， 所述激光加工方法包括如下步骤： 将来自激光光源的所述激光束经由包括第一棱镜及第二棱镜的第一光学系统、包括第 三棱镜及第四棱镜的第二光学系统、及聚光光学系统，向所述加工对象物照射的步骤;及 在所述照射中，使所述第一棱镜、所述第二棱镜、所述第三棱镜及第四棱镜分别同步旋 转，且在所述聚光光学系统的光轴的周围使所述激光束回转的步骤， 使所述激光束回转的步骤包括:调整关于旋转方向的所述第一棱镜与所述第二棱镜的 相对位置、及所述第三棱镜与所述第四棱镜的相对位置，调整包括所述激光束相对于所述 加工对象物的入射位置及入射角度在内的所述激光束的照射条件。7. 根据权利要求6所述的激光加工方法，其中， 所述照射条件的调整包括:在将关于旋转方向的所述第一棱镜与所述第三棱镜的相对 位置固定的状态下使所述第一棱镜与所述第三棱镜一起旋转，调整关于旋转方向的所述第 二棱镜相对于所述第一棱镜的相对位置、及所述第四棱镜相对于所述第三棱镜的相对位 置。8. 根据权利要求6或权利要求7所述的激光加工方法，其中， 所述激光加工方法包括： 以使所述入射角度成为目标角度的方式决定关于旋转方向的所述第二棱镜相对于所 述第一棱镜的相对位置， 在将决定了的所述相对位置固定的状态下使所述第一棱镜与所述第二棱镜一起旋转。9. 根据权利要求6~权利要求8中任一项所述的激光加工方法，其中， 在所述第三棱镜的一圈的旋转中，一边改变与所述第三棱镜的相对位置一边使所述第 四棱镜旋转。10. 根据权利要求6~权利要求9中任一项所述的激光加工方法，其中， 所述激光加工方法包括:关于与所述光轴平行的方向，调整所述聚光光学系统的聚光 位置与所述加工对象物的相对位置。
【文档编号】B23K26/064GK105829012SQ201480068854
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年7月30日
【发明人】中川清隆, 藤田善仁, 山下贡丸
【申请人】三菱重工业株式会社