(57)【要約】  開示する実施形態は、２以上の加工ヘッドを有するレーザ加工システムにおけるヘッド間オフセットを訂正するシステムおよび方法を提供する。フォーカスレンズは、各加工ヘッドに対応付けられており、入射ビーム伝搬軸に沿った入射レーザビームを受け取るように構成されている。入射ビーム伝搬軸は、フォーカスレンズの主軸からオフセットされている。フォーカスレンズは、入射ビーム伝搬軸の周りで回転し、入射レーザビームの経路を被加工物に対して方向付けるように構成されている。【選択図】図６
2011524258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を加工するレーザ加工システムであって、
前記被加工物上の目標位置に対してそれぞれレーザビームを出射するように構成された複数の加工ヘッドと、
各前記加工ヘッドに対応付けられ、前記レーザビームを前記被加工物上のそれぞれの目標位置に集束するフォーカスレンズと、
を備え、
少なくとも１つの前記フォーカスレンズは、
前記フォーカスレンズの主軸からオフセットされている入射ビーム伝搬軸に沿った入射レーザビームを受け取り、
前記入射ビーム伝搬軸の周りで回転して前記入射レーザビームの経路を前記被加工物に対して方向付ける
ように構成されていることを特徴とするレーザ加工システム。
【請求項２】
少なくとも１つの前記フォーカスレンズはさらに、前記入射ビーム伝搬軸と前記フォーカスレンズの主軸との間のオフセットを調整するように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工システム。
【請求項３】
前記被加工物をチャック移動方向に搬送するように構成されたチャックを備え、
前記オフセットと前記フォーカスレンズの前記ビーム伝搬軸の周りの回転により、チャック移動方向に沿った前記複数加工ヘッド間のヘッド間オフセットを補償する
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工システム。
【請求項４】
各加工ヘッドに光学的に対応付けられた第２レーザビーム位置決め器を備え、
前記第２レーザビーム調整器は、前記入射レーザビームをスキャン領域内で方向付けるように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工システム。
【請求項５】
前記第２レーザビーム位置決め器は、複数のガルバノメータを備え、
各前記ガルバノメータはステアリングミラーに接続されている
ことを特徴とする請求項４記載のレーザ加工システム。
【請求項６】
前記第２レーザビーム位置決め器は、ｔｉｐ−ｔｉｌｔミラーを備える
ことを特徴とする請求項４記載のレーザ加工システム。
【請求項７】
流軸に沿って補助ガスが通過し、前記入射レーザビームが伝搬するオリフィスを有するノズルを備え、前記流軸は実質的に前記入射ビーム伝搬軸と同軸である
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工システム。
【請求項８】
加工ヘッドとフォーカスレンズの間に配置されたオフセット調整器を備え、
前記オフセット調整器は、
第１軸に対して対称な第１部分と、
第２軸に対して対称な第２部分と、
を有し、
前記第１軸は前記第２軸からオフセットされている
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工システム。
【請求項９】
レーザ加工システムを用いて被加工物を加工する方法であって、
複数の加工ヘッドから前記被加工物上の目標位置に対してレーザビームをそれぞれ出射するステップ、
各加工ヘッドに対応付けられたフォーカスレンズを用いて各入射レーザビームをそれぞれの前記被加工物上の目標位置に集束させるステップ、
前記フォーカスレンズの主軸からオフセットされている入射ビーム伝搬軸に沿った入射レーザビームを受け取るステップ、
前記フォーカスレンズを前記入射ビーム伝搬軸の周りで回転させて前記入射レーザビームの経路を前記被加工物に対して方向付けるステップ、
を有することを特徴とする加工方法。
【請求項１０】
前記入射ビーム伝搬軸と前記フォーカスレンズの主軸との間のオフセットを調整するステップを有する
ことを特徴とする請求項９記載の加工方法。
【請求項１１】
第２ビーム位置決め器を用いて前記入射レーザビームをスキャン領域内で方向付けるステップを有する
ことを特徴とする請求項９記載の加工方法。
【請求項１２】
前記フォーカスレンズを回転させて前記入射レーザビームの経路をヘッド間オフセットが実質的に除去される位置へ向けて方向付けるステップを有する
ことを特徴とする請求項９記載の加工方法。
【請求項１３】
流軸に沿ってノズルを通過するように補助ガス流を方向付けるステップを有し、
前記入射レーザビームは前記流軸と実質的に同軸となる関係となって伝搬する
ことを特徴とする請求項９記載の加工方法。
【請求項１４】
オフセット調整器を加工ヘッドに接続するステップを有し、
前記オフセット調整器は、
第１軸に対して対称な第１部分と、
第２軸に対して対称な第２部分と、
を有し、
前記第１軸は前記第２軸からオフセットされている
ことを特徴とする請求項９記載の加工方法。
【請求項１５】
被加工物を加工するレーザ加工システムであって、
前記被加工物上の目標位置に対してそれぞれレーザビームを出射する複数の手段と、
前記被加工物上の目標位置に前記レーザビームを集束させる手段と、
を備え、
少なくとも１つの前記レーザビームを集束させる手段は、
前記フォーカスレンズの主軸からオフセットされている入射ビーム伝搬軸に沿った入射レーザビームを受け取る手段と、
前記フォーカスレンズを前記入射ビーム伝搬軸の周りで回転させて前記入射レーザビームの経路を前記被加工物に対して方向付ける手段と、
を備えることを特徴とするレーザ加工システム。
【請求項１６】
少なくとも１つの前記レーザビームを集束させる手段は、前記入射ビーム伝搬軸と前記フォーカスレンズの主軸との間のオフセットを調整するように構成されている
ことを特徴とする請求項１５記載のレーザ加工システム。
【請求項１７】
前記被加工物を第１方向に搬送するように構成された手段を備え、
前記オフセットと少なくとも１つの前記レーザビームを集束させる手段の前記ビーム伝搬軸の周りの回転により、前記第１方向に沿った前記複数のレーザビームを出射する手段のヘッド間オフセットを補償する
ことを特徴とする請求項１５記載のレーザ加工システム。
【請求項１８】
スキャン領域内で前記入射レーザビームを方向付ける手段を備え、
前記入射レーザビームを方向付ける手段は、各加工ヘッドに光学的に対応付けられている
ことを特徴とする請求項１５記載のレーザ加工システム。
【請求項１９】
流軸に沿って補助ガス流を方向付ける手段を備え、
前記流軸は前記入射ビーム伝搬軸と実質的に同軸である
ことを特徴とする請求項１５記載のレーザ加工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通部品キャリアを有する複数ヘッドレーザ加工システムに関する。特に、同システムにおけるヘッド間オフセットを訂正するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工システムは、複数の加工ヘッドが共通部品キャリア（チャック）を共有し、チャック移動方向に沿ってヘッド間オフセットを有する。ヘッド間オフセットは、チャック移動方向に沿った加工ヘッド間の不整合である。ヘッド間オフセットを訂正することができないと、レーザ加工システムの精度と性能が劣化する可能性がある。
【０００３】
図１は、ヘッド間オフセット１６０を有する２ヘッドレーザ加工システム１００を示す。システム１００は、被加工物１４３をＹ軸方向（矢印１３８で示す）に移動させるチャック１４２を備える。チャックは、加工ヘッド１２６と１３０の間で共有されており、各ヘッドは同時に被加工物１４３を加工することができる。加工ヘッド１２６と１３０は、Ｘ軸梁１３２に接続されている。加工ヘッド１２６と１３０は、Ｘ軸梁１３２に沿ってＸ軸方向（矢印１３４と１３６で示す）に移動することができる。加工ヘッド１２６と１３０は、レーザビーム１２０と１２８を出射する。各加工ヘッド１２６と１３０は、フォーカスレンズ１１２と１１０に光学的に対応付けられており、各フォーカスレンズはそれぞれ入射レーザビーム１２８と１２０を被加工物１４３上に集束させる。図示するように、ヘッド間オフセット１６０は、チャック移動方向におけるレーザビーム１２８と１２０の不整合である。チャック１４２は加工ヘッド１２６と１３０の間で共有されているので、ヘッド間オフセット１６０はチャック１４２を再配置しても訂正することができない。
【０００４】
レーザ加工システムにおけるヘッド間オフセットの課題に対処する方法として、少なくとも３つの一般的方法がある。１）オフセットを測定し、各ヘッドの所望位置からの最大ズレを最小化する平均位置へチャックを移動させる。２）オフセットを測定し、１以上の加工ヘッドの位置をチャック移動方向に調整することによって（例えば、楔や位置決めネジを用いる）できる限りオフセットを除去する。３）各加工ヘッドが第２ビーム位置決め器（例えば、ｔｉｐ−ｔｉｌｔミラーやガルバノメータのペア）を有するレーザ加工システムの場合、オフセットを測定し、第２ビーム位置決め器によってオフセットを補償する。上記３つのヘッド間オフセットを訂正する標準手法は、実質的な課題を有する。３つの標準手法の詳細を、図２、３、４に示す。
【０００５】
図２は、ヘッド間オフセットによって生じる誤差を最小化するための従来技術の手法を示す。この手法では、チャック２４２を平均位置または「中間位置」へ移動させることにより、加工ヘッド２２６と２３０の間のヘッド間オフセット２６０の差異を分離する。この手法を用いると、チャック２４２は、目標加工位置２７０と２７４がヘッド間オフセット２６０の中央にある線２６２に沿うように位置決めされる。ヘッド間オフセット２６０のため、２つの加工ヘッド２２６と２３０は目標加工位置２７０と２７４で加工できないことが理解されよう。したがって、実加工位置２７２と２７６から目標加工位置２７０と２７４それぞれまでの間の距離は、ヘッド間オフセット２６０の半分である。この手法はヘッド間オフセット２６０によって生じる最も悪い加工位置誤差を最小化することができるが、加工位置誤差の広がりはヘッド間オフセット２６０に等しいままであり、これを減少させることができない。
【０００６】
図３は、加工ヘッド３３０の位置をチャック移動方向に調整することによって、加工ヘッド３２６と３３０の間のヘッド間オフセット３６０を訂正するための他の従来技術の手法を示す。この手法では、加工ヘッド３３０は第１位置から第２位置へ移動する（細線の再配置後の加工ヘッド３３０’で示す）。加工ヘッド３３０の再配置は、チャック移動方向（Ｙ軸方向）であり、ヘッド間オフセット３６０を補償することができる。換言すると、再配置後の加工ヘッド３３０’は、加工ヘッド３２６に揃えて整列することができる。加工ヘッド３３０は、楔または位置決めネジを用いて再配置することができる。この手法はヘッド間オフセット３６０を訂正することができるが、チャック移動方向に沿って再配置することができる加工ヘッドを設計することが難しく、また加工ヘッド３３０を再配置することによってヘッド間オフセット３６０を訂正する手順が難しい上に時間がかかる。Ｘ軸梁３３２に対して再配置することができる加工ヘッドは、Ｘ軸梁３３２に固定された加工ヘッドと比べて不安定である。このステージ剛性の低下により、加工ヘッドが移動するときシステムに振動が生じる可能性がある。最後に、位置決めネジまたは楔が長時間にわたって移動するので、再びヘッド間オフセットが生じる可能性がある。
【０００７】
図４は、他の従来技術の手法を示す。１以上の第２ビーム位置決め器４８０と４８５を用いてヘッド間オフセット４６０を補償している。２つの加工ヘッド（図示せず）は、第２ビーム位置決め器４８０と４８５に光学的に対応付けられている。各加工ヘッドは、入射レーザビーム４２０と４２８を出射することができる。第２ビーム位置決め器４８０と４８５は、それぞれガルバノメータのペア４８１と４８２、および４８６と４８７を備える。これらガルバノメータは、それぞれステアリングミラー４８３と４８４、および４８８と４８９に接続されている。第２ビーム位置決め器４８０と４８５は、入射レーザビーム４２０と４２８を、それぞれのスキャン領域４９０と４９２の範囲内に高速に導くことができる。第２ビーム位置決め器４８０と４８５は、加工ヘッド（図示せず）またはチャック４４２を移動させずにレーザビーム４２０と４２８を再配置することができるので、レーザビームを「高速に」誘導することができる。図示するように、第２ビーム位置決め器４８５は、ヘッド間オフセット４６０を除去するように位置決めすることができる。しかしこの手法は、第２ビーム位置決め器４８５に対応するスキャン領域４９２の一部を犠牲にする必要がある。第２ビーム位置決め器４８５を用いてヘッド間オフセット４６０を訂正するときは、スキャン領域４９２の部分領域４９１のみを用いることができる。この手法は、ヘッド間オフセットがスキャン領域４９２との関連で小さい場合にはまずまずの効果を発揮するが、別の制約がある。例えば、加工レーザビームと実質的に同軸の補助ガス流を用いるレーザ加工システムでは、補助ガス流を方向付けるための微小オリフィスを有するノズルのため、スキャン領域は初めから大幅に制限されている。このようなシステムでは、ヘッド間オフセットを補償するために犠牲にすべき部分が、スキャン領域内に実質的に存在しない可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、複数ヘッドレーザ加工システムに関する。特に、複数加工レーザヘッドが共通部品キャリアを共有するシステムにおけるヘッド間オフセットを訂正するシステムおよび方法に関する。１実施形態において、フォーカスレンズは各加工ヘッドに対応付けられており、入射ビーム伝搬軸に沿った入射レーザビームを受け取るように構成されている。入射ビーム伝搬軸は、フォーカスレンズの主軸からオフセットされている。フォーカスレンズはさらに、入射ビーム伝搬軸の周りで回転し、入射ビームの経路を被加工物に導くように構成されている。
【０００９】
他実施形態において、入射レーザビームの経路を被加工物に対して方向付ける方法が用いられる。同方法では、複数のレーザビームが出射され、フォーカスレンズを用いて被加工物上のそれぞれの目標位置に集束される。レーザビームは、フォーカスレンズの主軸からオフセットされた入射ビーム伝搬軸に沿って受け取られる。フォーカスレンズは、入射ビーム伝搬軸の周りで回転し、入射ビームの経路を被加工物に対して方向付けることができる。レーザビームの経路は、ヘッド間オフセットを除去した地点に方向付けられる。
【００１０】
１実施形態において、入射ビーム伝搬軸とフォーカスレンズ主軸の間のオフセットを、調整することができる。１実施形態において、このオフセットは機械的オフセット調整器によって生じる。
【００１１】
他実施形態において、第２ビーム位置決め器は、入射レーザビームをスキャン領域内に導くことができる。第２ビーム位置決め器は、ガルバノメータのペアを備えることができる。各ガルバノメータは、ステアリングミラーに接続することができる。他実施形態において、第２ビーム位置決め器はｔｉｐ−ｔｉｌｔミラーを備えることができる。
【００１２】
他実施形態において、入射レーザビームとともに補助ガス流を用いることができる。ノズルは、オリフィスを備えることができる。補助ガス流はオリフィスを介して流軸に沿って流れ、入射レーザビームはオリフィスを介して伝搬する。流軸は、入射ビーム伝搬軸と実質的に同軸であってもよい。
【００１３】
さらなる側面と利点は、添付する図面を参照する以下の実施形態の詳細説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】当該分野で知られている２ヘッドレーザ加工システムのブロック図を示す。同図はまた、２つの加工ヘッド間のチャック移動軸に沿ったヘッド間オフセットの存在を示す。
【図２】目標加工位置がヘッド間オフセットの中点に位置するように被加工物を位置決めすることによってヘッド間オフセットを最小化するための従来技術手法のブロック図を示す。
【図３】加工ヘッドの１つをチャック移動軸に沿って物理的に再配置することによってヘッド間オフセットを訂正するための従来技術手法のブロック図を示す。
【図４】第２ビーム位置決め器を利用してヘッド間オフセットを訂正するための従来技術手法のブロック図を示す。
【図５Ａ】入射レーザビームを集束させるフォーカスレンズの側面図を示す。本図では、入射レーザビームの伝搬軸が、フォーカスレンズの主軸と重なっている。
【図５Ｂ】入射レーザビームを集束させるフォーカスレンズの側面図を示す。本図では、入射レーザビームの伝搬軸が、１実施形態に基づきフォーカスレンズの主軸からオフセットされている。
【図５Ｃ】入射レーザビームを集束させるフォーカスレンズの斜視図を示す。本図では、入射レーザビームの伝搬軸はフォーカスレンズの主軸からオフセットされている。フォーカスレンズは、１実施形態に基づき、入射レーザビーム伝搬軸の周りで回転する。
【図５Ｄ】入射レーザビームを集束させるフォーカスレンズの斜視図を示す。本図では、入射レーザビームの伝搬軸はフォーカスレンズの主軸からオフセットされている。フォーカスレンズは、１実施形態に基づき、入射レーザビーム伝搬軸の周りで回転する。
【図６】入射ビームの伝搬軸からオフセットされた主軸を有するフォーカスレンズを用いてレーザ加工システムにおけるヘッド間オフセットを訂正するシステムのブロック図を示す。フォーカスレンズは、１実施形態に基づき、入射ビーム伝搬軸の周りで回転する。
【図７】１実施形態に基づき各加工ヘッドに光学的に対応付けられた第２ビーム位置決め器を備えたレーザ加工システムのブロック図を示す。
【図８Ａ】１実施形態に基づくオフセット調整器の側面図である。
【図８Ｂ】１実施形態に基づくオフセット調整器の断面図である。
【図８Ｃ】１実施形態に基づくオフセット調整器を見通す上面図である。
【図９】１実施形態に基づく切断ヘッドに接続されたオフセット調整器の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明では、開示する実施形態を完全に理解するための数々の詳細が提示される。しかし当業者は、実施形態が１以上の詳細部分なしに、または他の手法、部品、材質を用いて実施できることを理解するであろう。さらに、場合によっては、よく知られた構造、材質、動作は、実施形態の特徴を没却させないため、詳細には説明しない。さらに、説明する特徴、構造、特性は、１以上の実施形態において任意の適当な態様で組み合わせることができる。
【００１６】
図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄに示すように、フォーカスレンズ５１０は入射レーザビーム５２０を集束させ、偏向させるために用いることができる。フォーカスレンズ５１０は、単一素子レンズまたは複数素子レンズとして実装することができる。様々な実施形態において、フォーカスレンズ５１０は、ガラス、溶融石英、その他当業者に知られている任意の適切な材質を用いて形成することができる。図５Ａにおいて、フォーカスレンズ５１０は、フォーカスレンズの主軸５３０の周りで対称になっており、凸レンズである。フォーカスレンズの焦点距離５７８は、入射ビーム５２０が焦点５４０に収束する距離である。入射レーザビーム５２０の入射ビーム伝搬軸がフォーカスレンズ５３０の主軸と同軸であるとき、焦点５４０はフォーカスレンズ５３０の主軸と同一線上にある。
【００１７】
図５Ｂにおいて、入射レーザビーム５２０の入射ビーム伝搬軸５２２は、フォーカスレンズの主軸５３０から距離５９５だけオフセットされている。フォーカスレンズ５１０が焦点距離５７８にあるとき、焦点５４０はフォーカスレンズの主軸５３０と同一線上にあり、焦点５４０と入射ビーム伝搬軸５２２の間の距離はオフセット５９５の距離に等しい。
【００１８】
図５Ｃは、フォーカスレンズ５１０を入射ビーム伝搬軸５２２の周りで１８０度回転した結果を示す斜視図である。回転位置は、細線で示している。入射ビーム５２０が回転したフォーカスレンズ５１０’を通過するとき、その後の焦点５４０’は入射ビーム伝搬軸５２２に対して焦点５４０の反対側になる。したがって、フォーカスレンズ５１０が焦点距離にある場合、焦点５４０はフォーカスレンズ５３０の主軸と同一線上を維持し、焦点５４０と入射ビーム伝搬軸５２２の間の距離はオフセット５９５に等しい。
【００１９】
フォーカスレンズ５１０は、入射ビーム伝搬軸５２２の周りで適宜回転することができる。フォーカスレンズ５１０が入射ビーム伝搬軸５２２の周りで回転すると、焦点５４０は円形軌道５４４を巡回する。円形軌道５４４の中心は、入射ビーム伝搬軸５２２と同一線上にあり、半径は入射ビーム伝搬軸５２２とフォーカスレンズの主軸５３０の間のオフセット５９５に等しい。円形軌道５４４は、Ｘ軸とＹ軸で定義される平面内にある。
【００２０】
図５Ｄは、フォーカスレンズの主軸５３０と入射ビーム伝搬軸５２２の間の距離５９５を増加させることによって円形軌道５４４の半径が増加し得ることを示す。フォーカスレンズ５１０を入射ビーム伝搬軸５２２の周りで回転させることによって得られる円形軌道５４４の半径は、これに対応して増加する。フォーカスレンズ５１０を回転させることにより、焦点５４０はＹ軸方向に移動する。
【００２１】
図６は、ヘッド間オフセット６６０を有するレーザ加工システム６００を示す。システム６００は、被加工物６４３を搬送するチャック６４２を備える。チャック６４２は、被加工物６４３をＹ軸方向（矢印６３８で示す）に移動させる。フォーカスレンズ６１０と６１２は、レーザビーム６２０と６２８の光路内に配置されている。オフセット６９５と６９６は、入射レーザビーム６２０および６２８のビーム伝搬軸６２２および６２４と、フォーカスレンズの主軸６３０および６３１との間にある。フォーカスレンズ６１０と６１２は、それぞれのビーム伝搬軸６２２および６２４の周りで回転することができる。
【００２２】
フォーカスレンズ６１０を入射ビーム伝搬軸６２２の周りで回転させると、焦点６４０は被加工物６４３上で円形軌道６４４内を移動する。円形軌道６４４は、チャック６４２表面と被加工物６４３の平面（すなわち、Ｘ軸とＹ軸で定義される平面）内にある。チャック移動方向はチャック６４２の平面内にあるため、フォーカスレンズ６１０を回転させることにより、焦点６４０をチャック移動方向（すなわちＹ軸）に所望位置へ向けて操作することができる。円形軌道６４４は、チャック移動軸に直交する方向（すなわちＸ軸）の動き成分を有する。しかし、加工ヘッド（図示せず）はＸ軸に沿って移動することができ、したがってフォーカスレンズ６１０を入射ビーム伝搬軸６２２の周りで回転させることによって生じたＸ軸内の移動を補償することができる。
【００２３】
図６に示すように、フォーカスレンズ６１０は第１位置から第２位置へ回転する（回転後フォーカスレンズ６１０’を細線で示す）。回転後のフォーカスレンズ６１０’は、角度６６２だけ回転している。フォーカスレンズ６１０を第１位置と第２位置の間で回転させると、入射レーザビーム６２０の焦点６４０は円形軌道６４４に沿って焦点６４０’へ移動し、ヘッド間オフセット６６０は実質的に除去される。円形軌道６４４の半径（レンズ６１０が焦点にあると想定する）は、入射ビーム伝搬軸６２２とフォーカスレンズの主軸６３０との間のオフセット６９５に等しい。
【００２４】
図示するように、レーザビーム６２０は被加工物６４３に対して垂直でない衝突角を有する。衝突角が垂直でないことにより、入射レーザビーム６２０の逆反射を効果的に防ぐことができる。
【００２５】
当業者は、Ｎ個の加工ヘッドを有する複数ヘッドレーザ加工システムにおいて、Ｎ−１個の加工ヘッドのみ対応するフォーカスレンズのオフセットと回転を実装すればよいことを理解するであろう。しかしこのような構成は、実際には問題になる可能性がある。これは、Ｎ−１個の「調整可能」加工ヘッドが非調整加工ヘッドに合わせなければならないからである。これは、補償しようとするオフセットによっては不可能である。もし偶然、１つの非調整加工ヘッドがオフセットを有する場合、その加工ヘッドを固定したまま維持し、その他の加工ヘッド全てをこれに合わせようとすると、総合的な調整可能範囲は（最悪のシナリオで）半分になる。
【００２６】
図７は、２つの加工ヘッド（図示せず）に光学的に対応付けられた第２ビーム位置決め器７８０と７８５を備えたレーザ加工システムの実施形態を示す。各第２ビーム位置決め器７８０と７８５は、ガルバノメータのペア７８１および７８２と７８６および７８７を備える。ガルバノメータ７８１および７８２と７８６および７８７は、それぞれミラー７８３および７８４と７８８および７８９に接続されている。これらミラーはそれぞれレーザビーム７２０と７２８を方向付ける。レーザビーム７２０と７２８は、フォーカスレンズ７１０と７１２によって集束され、偏向される。フォーカスレンズ７１０は、入射ビーム伝搬軸７２２の周りで回転し、ヘッド間オフセット（図示せず）を補償する。したがって、第２ビーム位置決め器７８０および７８５は、レーザビーム７２０と７２８をそれぞれのスキャン領域７９０および７９１内全体で方向付けすることができる。他実施形態において、第２ビーム位置決め器はｔｉｐ−ｔｉｌｔミラーを備える。
【００２７】
入射レーザビームの伝搬軸とフォーカスレンズの主軸との間のオフセットは、オフセット調整器８００によって生成することもできる。図８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、オフセット調整器８００の実施形態を示す。図８Ａにおいて、オフセット調整器８００の第１端部８０１は、レーザビームを出射するように構成された加工ヘッド（図示せず）に接続することができる。第２端部８０２は、フォーカスレンズ（図示せず）を含む切断ヘッドに接続することができる。図８Ｂの断面図に示すように、オフセット調整器８００の第１部分８０５は第１軸８０３に対して対称であり、第２部分８０８は第２軸８０４に対して対称である。図８Ｃは、オフセット調整器８００を見通す上面図を示す。同図はさらに、第１端部８０１と第２端部８０２それぞれの対称軸８０３と８０４（それぞれ、「＋」記号で示す）との間のオフセットを示す。オフセット調整器８００は、アルミニウム、ステンレス鋼などを用いて製造することができる。他実施形態において、対称軸８０３と８０４の間のオフセットは、調整することができる。
【００２８】
オフセット調整器８００は、レーザ加工システム内に組み込むことができる。このとき第１軸８０３は入射レーザビーム伝搬軸に対応し、第２軸８０４はフォーカスレンズの主軸に対応する。これにより、入射レーザビーム伝搬軸とフォーカスレンズ主軸との間のオフセットを生成することができる。オフセット調整器８００は、第１軸８０３に沿った入射レーザビームを生成するように構成された加工ヘッドに接続することができる。オフセット調整器８００は、オフセット調整器が第１軸８０３の周りで回転できるように、加工ヘッドへ接続することができる。
【００２９】
図９は、切断ヘッド９０１に接続されたオフセット調整器９００の実施形態を示す。切断ヘッド９０１は、流軸に沿って補助ガスを方向付けるように構成されている。切断ヘッド９０１は、ノズル９０２を備える。補助ガスはノズル９０２を介して流れる。入射レーザビームはノズル９０２を通過する。調整ネジ９０４を中心に備える１以上のノズルは、ノズル９０２位置をＸＹ平面内で調整することができる。入射レーザビームは、実質的に流軸と同軸である。切断ヘッド９０１はさらに、入射レーザビームを集束するための調整フォーカスリング９０３を備えることができる。切断ヘッド９０３はさらに、フォーカスレンズ（図示せず）を備える。
【００３０】
１実施形態において、オフセット調整器９００は位置決めネジによって切断ヘッド９０１に固定することができる。オフセット調整器９００の他面は、サーボクランプによって加工ヘッド（図示せず）またはガルバノメータブロック（図示せず）に固定することができる。フォーカスレンズは、切断ヘッド９０１内に備えられており、調整器を加工ヘッド底部またはガルバノメータブロックに対して保持しているサーボクランプを緩めることによって入射ビーム伝搬軸の周りで回転することができる。これにより、オフセット調整器９００を手動回転することができる。所望位置に達したら、サーボクランプを締め付けて調整器を新たな回転後位置に固定することができる。他実施形態において、電気機械的機構、例えばモータ駆動のウォーム駆動を用いて、オフセット調整器９００を加工ヘッドまたはガルバノメータブロックに対して回転することができる。
【００３１】
当業者は、本発明に原理から逸脱することなく上述の実施形態に対して多くの変更をなし得ることを理解するであろう。したがって本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定められる。
【図１】
2011524258.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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