(57)【要約】【課題】  深さが均一な溝を加工することができると共に、コーナ部を所望の形状に加工することができるレーザ加工方法を提供すること。【解決手段】回転軸の回りに回転自在のミラーにより、レーザビームの光軸を指定された加工経路に沿って移動させながらレーザビームを照射してワーク上に溝を加工するようにしたレーザ加工方法において、指定された加工経路が直線または円弧の一部であるときには、加工経路の延長線上かつ加工経路の始点の前側に指定された加工経路の始点を終点とする加速経路を設けると共に、加工経路の延長線上かつ加工経路の終点の後ろ側に指定された加工経路の終点を始点とする減速経路を設け、レーザビームの光軸を前記加速経路の始点から移動させると共に、減速経路の終点で停止させるようにしておき、前記レーザビームの光軸が前記指定された加工経路に沿って移動している間だけ、レーザビームの照射をさせる。【選択図】図２
2011036869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回りに回転自在のミラーにより、レーザビームの光軸を指定された加工経路に沿って移動させながらレーザビームを照射してワーク上に溝を加工するようにしたレーザ加工方法において、
指定された加工経路が直線または円弧の一部であるときには、当該加工経路の延長線上かつ当該加工経路の始点の前側に前記指定された加工経路の始点を終点とする加速経路を設けると共に、当該加工経路の延長線上かつ当該加工経路の終点の後ろ側に前記指定された加工経路の終点を始点とする減速経路を設け、
前記レーザビームの光軸を前記加速経路の始点から移動させると共に、前記減速経路の終点で停止させるようにしておき、
前記レーザビームの光軸が前記指定された加工経路に沿って移動している間だけ、前記レーザビームの照射をさせる
ことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
回転軸の回りに回転自在のミラーにより、レーザビームの光軸を指定された加工経路に沿って移動させながらレーザビームを照射してワーク上に溝を加工するようにしたレーザ加工方法において、
指定された加工経路上に折点がある場合は、
前記折点で前記加工経路を切断し、
当該折点に向かう加工経路の延長線上に、当該折点を始点とする減速経路と、当該折点を始点とする当該加工経路の当該折点側の延長線上に当該折点を終点とする加速経路と、前記減速経路の終点と前記加速経路の始点とを接続する迂回経路と、を設け、
前記レーザビームの光軸が当該折点に向かう場合は、前記折点で前記レーザビームの光軸の移動を減速すると共に、前記迂回経路の終点で前記レーザビームの光軸の移動を加速するようにしておき、
前記レーザビームの光軸が前記指定された加工経路に沿って移動している間だけ、前記レーザビームの照射をさせる
ことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項３】
前記加速経路における加速度をα、前記減速経路における加速度をβ、等速移動時の速度Ｖとするとき、前記指定された加工経路の始点から前記加速経路の始点までの距離ｙｋをＶ＾２／２α、前記指定された加工経路の終点から前記減速経路の終点までの距離ｙｇをＶ＾２／２β、とする
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、プリント基板に溝を加工した、あるいは外形を加工する場合に好適なレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来のレーザ加工機の構成図である。レーザ発振器１は、パルス状のレーザビーム２を出力する。回転軸がねじれの位置に配置されたミラー３（３ａ、３ｂ）は、図中矢印で示すように、回転軸の回りに回転自在であり、反射面を任意の角度に位置決めすることができる。集光レンズ（ｆθレンズ）４は、図示を省略する加工ヘッドに保持されている。プリント基板５は、ＸＹテーブル６に固定されている。レーザビーム２のスキャン領域７は、集光レンズ４の直径Ｄにより定まり、通常、Ｄ／√２以下（すなわち、直径Ｄの円に内接する正方形の大きさ以下）である。一般に、プリント基板５の大きさはスキャン領域７よりも大きいので、予めプリント基板５の加工領域をスキャン領域７の大きさで区切り、スキャン領域７毎にレーザ加工する。なお、ミラー３ａは、レーザビーム２をスキャン領域７におけるＸ方向に、ミラー３ｂは、レーザビーム２をスキャン領域７におけるＹ方向に、それぞれ位置決めする。また、ミラー３ａ、３ｂの回転範囲は、レーザビーム２をスキャン領域７内で走査できる範囲に定められている。
【０００３】
次に、従来のレーザ加工機の動作を説明する。
【０００４】
穴を加工する場合は、レーザビーム２の光軸が加工しようとする穴の軸線と同軸になるようにミラー３ａ、３ｂを位置決めした後、レーザ発振器１からパルス状のレーザビーム２出力させる。レーザ発振器１から発振されたパルス状のレーザビーム２は、ミラー３ａ、３ｂにより光路を定められ、集光レンズ４で集光され、ミラー３ａ、３ｂの回転角度に関わらず、プリント基板５にほぼ垂直に入射して、スキャン領域７内の穴を加工する。スキャン領域７内の穴の加工が終了したら、ＸＹテーブル６を移動させ、次のスキャン領域内の穴を加工する。
【０００５】
また、プリント基板５に溝を加工する場合、あるいは、プリント基板５の外形を加工する場合（ルータ加工とも言う。以下、溝と外形を合わせて溝という。）は、レーザビーム２の光軸を指定された加工経路の始点に合わせた後、パルス状のレーザビーム２の照射を開始すると同時にレーザビーム２の光軸を指定された加工経路に合わせて当該加工経路の終点まで移動させ（すなわち、ミラー３ａ、３ｂを回転させ）、レーザビーム２の光軸が移動している間、パルス状のレーザビーム２を予め定める周波数（数ｋ〜数十ｋＨｚ）で照射させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３４３２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７は、従来のレーザ加工機による溝加工結果を示す図であり、（ａ）は加工軌跡を、（ｂ）はミラー３の速度線図を、（ｃ）は加工された溝の深さを、それぞれ示している。また、図８は、コーナー部における溝の指令形状と実際の形状を説明する図である。
【０００８】
ミラー３は、始点Ａ０から加速度αで増速され、速度（角速度）が予め定める速度Ｖになった後は速度Ｖで移動し、点Ｇ以降は加速度βで減速され、終点Ｂ０で停止する。同図（ｃ）に示すように、増速期間（時刻ｔ０〜ｔ１）および減速期間（時刻ｔ２〜ｔ３）においては、単位距離当たりのレーザ照射数が等速移動時における単位距離当たりのレーザ照射数よりも多くなるため、これらの期間に加工された溝の深さが等速移動時における溝の深さよりも深くなる。
【０００９】
また、図８に示すように、実線で示す連続線分指令による溝のコーナ部Ｃ１が、点線で示す円弧状となる場合がある。なお、コーナ部が円弧状になるのは、指令値に対する駆動部の応答が遅れるためである。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題を解決し、深さが均一な溝を加工することができると共に、コーナ部を所望の形状に加工することができるレーザ加工方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、第１の手段は、回転軸の回りに回転自在のミラーにより、レーザビームの光軸を指定された加工経路に沿って移動させながらレーザビームを照射してワーク上に溝を加工するようにしたレーザ加工方法において、指定された加工経路が直線または円弧の一部であるときには、当該加工経路の延長線上かつ当該加工経路の始点の前側に前記指定された加工経路の始点を終点とする加速経路を設けると共に、当該加工経路の延長線上かつ当該加工経路の終点の後ろ側に前記指定された加工経路の終点を始点とする減速経路を設け、前記レーザビームの光軸を前記加速経路の始点から移動させると共に、前記減速経路の終点で停止させるようにしておき、前記レーザビームの光軸が前記指定された加工経路に沿って移動している間だけ、前記レーザビームの照射をさせることを特徴とする。
【００１２】
また、第２の手段は、回転軸の回りに回転自在のミラーにより、レーザビームの光軸を指定された加工経路に沿って移動させながらレーザビームを照射してワーク上に溝を加工するようにしたレーザ加工方法において、指定された加工経路上に折点がある場合は、前記折点で前記加工経路を切断し、当該折点に向かう加工経路の延長線上に、当該折点を始点とする減速経路と、当該折点を始点とする当該加工経路の当該折点側の延長線上に当該折点を終点とする加速経路と、前記減速経路の終点と前記加速経路の始点とを接続する迂回経路と、を設け、前記レーザビームの光軸が当該折点に向かう場合は、前記折点で前記レーザビームの光軸の移動を減速すると共に、前記迂回経路の終点で前記レーザビームの光軸の移動を加速するようにしておき、前記レーザビームの光軸が前記指定された加工経路に沿って移動している間だけ、前記レーザビームの照射をさせることを特徴とする。
【００１３】
この場合、前記加速経路における加速度をα、前記減速経路における加速度をβ、等速移動時の速度Ｖとするとき、前記指定された加工経路の始点から前記加速経路の始点までの距離ｙｋをＶ・Ｖ／２α、前記指定された加工経路の終点から前記減速経路の終点までの距離ｙｇをＶ・Ｖ／２β、とするのが好適である。
【発明の効果】
【００１４】
加工する溝の深さを均一にできると共に、精度に優れるコーナ部を加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を実施するのに好適なレーザ加工機の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＣＮＣ装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】隣接するスキャン領域に跨る溝がある場合の処理を説明図である。
【図４】前後処理の説明図である。
【図５】折点処理の説明図である。
【図６】従来のレーザ加工機の構成図である。
【図７】従来のレーザ加工機による溝加工結果を示す図である。
【図８】コーナー部における溝の指令形状と実際の形状の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
図１は本発明を実施するのに好適なレーザ加工機の構成図である。同図において、レーザ加工機１０は、レーザ加工機本体１１とＣＮＣ装置１２とから構成されている。ＣＮＣ装置１２は、記憶装置１３と演算装置１４とを備え、レーザ加工機本体１１を制御する。ＣＮＣ装置１２には、表示装置１５とキーボード１６とデータ入力装置１７とが接続されている。
【００１８】
図２は本実施形態に係るＣＮＣ装置１２の動作手順を示すフローチャートである。なお、スキャン領域の大きさは予め定められており、ミラー３が回転できる範囲（すなわち、レーザビームの光軸を位置決めできる範囲）は、スキャン領域よりも十分大きいとする。
【００１９】
図示を省略するスタートボタンがオンされると、データを読み込み（手順Ｓ１０）、全加工領域をスキャン領域で分割した後（手順Ｓ２０）、読み込んだデータをスキャン領域毎に区分けすると共に、各スキャン領域に１〜Ｎ（ただし、Ｎは分割されたスキャン領域の総数である）の番号をつけておく（手順Ｓ３０）。なお、隣接するスキャン領域に跨る溝がある場合は、スキャン領域の境界で分割する。すなわち、図３に示すように、２つのスキャン領域Ｅ１、Ｅ２に跨る溝Ａ３Ｂ３がある場合、スキャン領域Ｅ１、Ｅ２の境界ｅ１２上に点Ｑを設け、溝Ａ３Ｂ３を点Ｑで分割してスキャン領域Ｅ１の溝Ａ３Ｑとスキャン領域Ｅ２の溝ＱＢ３とする。
【００２０】
次に、スキャン領域番号ｎをｎ＝１としてから（手順Ｓ４０）、スキャン領域１に溝があるかどうかを確認し（手順Ｓ５０）、溝がある場合は手順Ｓ６０の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ１１０の処理を行う。手順Ｓ６０では当該溝に折点があるかどうかを確認して、折点が無い場合は手順Ｓ７０の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ９０の処理を行う。手順Ｓ７０では、前後処理を行うことにより当該溝の新しいデータを作成し、当該溝に関するデータを新しいデータに置き換えた後（手順Ｓ９０）、手順Ｓ１００の処理を行う。また、手順Ｓ９０では、折点処理を行うことにより当該溝の新しいデータを作成し、当該溝に関するデータを新しいデータに置き換えた後（手順Ｓ９０）、手順Ｓ１００の処理を行う。なお、前後処理および折点処理ついては後述する。
【００２１】
手順Ｓ１００では、他の溝があるかどうかを確認し、他の溝がある場合は手順Ｓ６０の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ１１０の処理を行う。手順Ｓ１１０では、スキャン領域番号ｎをｎ＝ｎ＋１としてからスキャン領域番号ｎがＮを超えているかどうかを確認し、ｎ≦Ｎの場合は手順Ｓ５０の処理を行い、その他の場合は処理を終了する。
【００２２】
次に、前後処理および折点処理ついて説明する。
【００２３】
図４は前後処理の説明図であり、（ａ）は溝が直線の場合を、（ｂ）は溝が半径ｒの円弧の一部である場合を示す。また、図５は、折点処理の説明図である。なお、ミラーは速度０から速度Ｖまでは加速度αで加速され、速度Ｖから速度０までは加速度βで減速されるものとする。
【００２４】
先ず、前後処理について説明する。
【００２５】
図４（ａ）に示すように、溝Ａ４Ｂ４が直線であり、かつ始点がＡ４である場合、溝Ａ４Ｂ４延長線上かつ始点Ａ４の前側で始点Ａ４からの距離ｙｋがＶ＾２／２αである位置に点Ｋ４を設け、点Ｋ４を始点とし、始点Ａ４を終点とする加速経路Ｋ４Ａ４を設ける。なお符号＾２は２乗を示す。溝Ａ４Ｂ４の延長線上かつ終点Ｂ４の後側で終点Ｂ４からの距離ｙｇがＶ＾２／２βである位置に点Ｍ４を設け、終点Ｂ４を始点とし、点Ｍ４を終点とする減速経路Ｂ４Ｍ４を設ける。
【００２６】
同様に、図４（ｂ）に示すように、溝Ａ５Ｂ５が半径ｒの円弧の一部であり、かつ始点がＡ５である場合、円弧Ａ５Ｂ５の延長線上かつ始点Ａ５の前側で始点Ａ５から円弧に沿った距離ｙｋがＶ＾２／２αである位置に点Ｋ５を設け、点Ｋ５を始点とし、始点Ａ５を終点とする加速経路Ｋ５Ａ５を設ける。また、溝Ａ５Ｂ５の延長線上かつ終点Ｂ５の後側で終点Ｂ５から円弧に沿った距離ｙｇがＶ＾２／２βである位置に点Ｍ５を設け、終点Ｂ５を始点とし、点Ｍ５を終点とする減速経路Ｂ５Ｍ５を設ける。
【００２７】
次に、折点処理ついて説明する。
【００２８】
図５（ａ）に示すように、溝が線分Ａ６Ｃ６と線分Ｃ６Ｂ６とからなる溝Ａ６Ｃ６Ｂ６である場合、先ず、折点Ｃ６で溝Ａ６Ｃ６Ｂ６を２つに分割する。そして、溝Ａ６Ｃ６と溝Ｃ６Ｂ６に対して前後処理を行う。この結果、図中の点Ｋ６１、Ｍ６１、Ｋ６２、Ｍ６２が決定される。次に、点Ｍ６１と点Ｋ６２を接続する迂回経路を設ける。図示の場合、迂回経路Ｍ６１Ｋ６２を、加速経路Ｋ６２Ｃ６に平行な経路Ｍ６１Ｕ６と減速経路Ｃ６Ｍ６１に平行な経路Ｕ６Ｋ６２とで構成しているが、点Ｍ６１と点Ｋ６２を直接接続する加工経路としてもよい。なお、溝に折点が複数ある場合も、上記と同様に、各折点で溝を分割し、各溝に対してそれぞれ前後処理を行うと共に、当該折点に接続する減速回路の終点と増速回路の始点とを迂回回路で接続する。
【００２９】
また、図５（ｂ）に示すように、溝が円弧と線分とからなる溝Ａ７Ｃ７１Ｃ７２Ｂ７である場合、（ａ）の場合と同様に、折点Ｃ７２で溝を分割し、各溝に対してそれぞれ前後処理を行う。この結果、図中の点Ｋ７１、Ｍ７１、Ｋ７２、Ｍ７２が決定される。なお、折点Ｃ７１においては、線分Ａ７Ｃ７１が円弧Ｃ７１Ｃ７２の接線であるため、折点Ｃ７１の前後で速度Ｖは一定であるので、折点Ｃ７１に関しては前後処理を行っていない。そして、折点Ｃ７１に接続する減速回路Ｃ７２Ｍ７１の終点Ｍ７１と加速回路Ｋ７２Ｃ７２の始点Ｋ７２とを迂回回路で接続する。なお、図示の場合、迂回経路を加速経路Ｋ７２Ｃ７２に平行なＭ７１Ｕ７１と弦Ｃ７２Ｍ７１に平行なＵ７１Ｋ７２とで構成しているが点Ｍ７１と点Ｋ７２を直接接続する加工経路としてもよい。
【００３０】
次に、レーザビームを照射するタイミングについて説明する。
【００３１】
この実施例では、加速経路の長さ（距離）がＶ＾２／２αであるので、加速経路の終点で速度がＶになる。したがって、溝を加工するときには、指定された溝の始点（すなわち、加速経路の終点）からレーザビームの照射を開始し、溝の終点でレーザビームの照射を停止する。そして、減速回路および迂回回路ではレーザビームを照射しない。
【００３２】
なお、以上においては、ミラー３の回転範囲がスキャン領域よりも十分大きいとしたが、ミラー３の回転範囲がスキャン領域に等しい場合もある。このような場合には、スキャン領域の大きさが例えばＫ×Ｋであるとすると、スキャン領域の大きさを（Ｋ−Ｖ・Ｖ／α）×（Ｋ−Ｖ・Ｖ／β）とすればよい。
【００３３】
また、加速経路および減速経路の長さは、実用的に問題のない範囲で任意に選定することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  レーザ発振器
２  レーザビーム
３  ミラー
４  集光レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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