(57)【要約】【課題】パルス出力レーザを使用して、専用のスケールを用いることなく、簡単な構成で、加工テーブルを停止することなく、穴あけ加工やパターニングを高速且つ高精度で行なえるようにする。【解決手段】加工テーブル１４の位置をフィードバック制御するためのリニアスケール３０の出力を用いて、レーザ装置２０からレーザパルスを発振するためのトリガ信号を発生する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより駆動される加工テーブル上に配置された加工対象物を、トリガ信号により発振するレーザパルスを用いて加工するようにしたレーザ加工方法において、
前記加工テーブルの位置をフィードバック制御するためのエンコーダの出力を用いて、前記トリガ信号を発生することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記加工テーブルの位置ずれを補正することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
モータにより駆動される加工テーブル上に配置された加工対象物を、トリガ信号により発振するレーザパルスを用いて加工するようにしたレーザ加工装置において、
前記加工テーブルの位置をフィードバック制御するためのエンコーダと、
該エンコーダの出力を用いて、前記トリガ信号を発生する手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータにより駆動される加工テーブル上に配置された加工対象物を、トリガ信号により発振するレーザパルスを用いて加工するようにしたレーザ加工方法及び装置に係り、特に、ＣＯ２、エキシマ等のガスレーザや、ＹＡＧ等の固体レーザのパルス出力レーザにより、各位置に１パルスで加工を行う際に用いるのに好適な、高精度の加工を高速で行なうことが可能なレーザ加工方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パルス出力レーザを用いた従来の加工は、通常、制御装置の指令により加工テーブルの位置決めを行ない、加工テーブルの移動が停止したタイミングでトリガパルスをレーザ装置に送って、レーザパルスを発振していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、１箇所の加工について減速・停止・加速で数百ミリ秒の時間を要し、これにレーザ照射時間が必要となってくる。又、制御装置からの指令による遅れ（ソフトウェア−数ミリ秒、ハードウェア−数μ秒）が加わり、１パルス加工の場合、ガスレーザの照射が数ナノ秒〜数十ナノ秒で完了するのに比べて、これらが大部分の時間を占めていた。このように、レーザ加工自体は高速であっても、テーブル駆動系の要因により全体の加工速度は遅くなっていた。
【０００４】
このような問題点を解決するべく、特許文献１には、ＸＹテーブルの位置検出のためのリニアエンコーダの出力により、ＸＹテーブルの走行中所望位置で所望の繰り返し周波数でＱスイッチ発振を行なわせることが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−７１１６０号公報
【０００６】
又、特許文献２には、ワークの所定の移動位置毎にパルス信号を発生する専用のリニアスケールを用いてレーザ照射用のトリガを発生することが記載されている。
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−２１０７８２号公報
【０００８】
しかしながら、特許文献１においてはＱスイッチ発振が行なわれており、又、特許文献２においては、リニアスケールがＸＹテーブル駆動系には組み込まれておらず、構成が複雑化するという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、専用のスケールを用いることなく、簡単な構成で、パルス出力レーザによる加工を高精度、且つ高速に行なえるようにすることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モータにより駆動される加工テーブル上に配置された加工対象物を、トリガ信号により発振するレーザパルスを用いて加工するようにしたレーザ加工方法において、前記加工テーブルの位置をフィードバック制御するためのエンコーダの出力を用いて、前記トリガ信号を発生するようにして、前記課題を解決したものである。
【００１１】
更に、前記加工テーブルの位置ずれを補正するようにして、更に高精度化したものである。
【００１２】
本発明は、又、モータにより駆動される加工テーブル上に配置された加工対象物を、トリガ信号により発振するレーザパルスを用いて加工するようにしたレーザ加工装置において、前記加工テーブルの位置をフィードバック制御するためのエンコーダと、該エンコーダの出力を用いて、前記トリガ信号を発生する手段とを備えることにより、同じく前記課題を解決したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
本実施形態は、図１に示す如く、サーボモータ１０によりボールねじ１２を介して駆動される加工テーブル（例えばＸ−Ｙテーブル）１４上に配置された加工対象物を、トリガ信号（例えばトリガパルス）によりレーザ装置２０から発振されるレーザパルス２２を用いて加工するようにしたレーザ加工装置において、前記加工テーブル１４の位置をフィードバック制御するためのリニアスケール３０の出力をトリガ発生ボード３２に入力して、前記レーザ装置２０用のトリガパルスを発生させるようにしたものである。
【００１５】
図において、４０は、例えばＮＣマシン等の制御装置に含まれる位置指令装置、４２は、前記トリガ発生ボード３２を介して入力される前記リニアスケール３０の出力に応じて、前記サーボモータ１０を制御するためのサーボアンプである。
【００１６】
前記加工テーブル１４は、リニアスケール３０出力の位置パルスにより、サーボアンプ４２を介して、フルクローズ制御され、高精度の位置決めが行なわれる。
【００１７】
前記レーザ装置２０としては、例えば、ＣＯ２、エキシマ等のガスパルスレーザやＹＡＧ等の固体パルスレーザが用いられる。
【００１８】
前記ボールねじ１２は高精度のものが用いられ、前記リニアスケール３０の分解能は、例えば０．１μｍ以上とされている。
【００１９】
前記トリガ発生ボード３２には、アンプ３４、３６と、トリガ発生回路３８が含まれる。
【００２０】
本発明においては、図２に詳細に示す如く、前記リニアスケール３０出力の位置パルスをカウンタ３８Ａでカウントし、予めメモリ３８Ｂに記憶しているピッチ（間隔）テーブルを基に、比較用（ピッチ）データ３８Ｃを比較器３８Ｄに随時且つ高速に設定し、比較器３８Ｄで比較して、値が等しくなるとトリガパルスを出力する。
【００２１】
前記ピッチデータはその都度設定されるが、テーブル固有の誤差データは予めピッチエラーデータとして記憶しておく。この際、カウントは絶対値でカウントし、指定ピッチにその位置での誤差量を考慮したピッチデータを予め作成しておく。
【００２２】
加工に際して、カウンタ３８Ａは、テーブル動作と共にカウントし、図３に示す如く、設定ピッチ位置と同じ場合、トリガパルスを出力する。トリガ出力と同時に次データの設定を行なう。
【００２３】
以下作用を説明する。
【００２４】
前記位置指令装置４０から出た位置指令は、サーボアンプ４２へ送られ、該サーボアンプ４２がサーボモータ１０を駆動する。サーボモータ１０が回転することにより、ボールねじ１２も回転し、加工テーブル１４が移動する。加工テーブル１４が移動することにより、リニアスケール３０が位置信号（パルス出力）を出力する。出力された位置信号は、専用のトリガ発生ボード３２に取り込まれる。ここで位置信号は分岐され、片方はアンプ３４を介してサーボアンプ４２に戻り、通常のフルクローズのサーボループを形成する。
【００２５】
他方の位置信号は、アンプ３６を介してトリガ発生回路３８内の専用のカウンタ３８Ａでパルスをカウントする。ここで、パルスと位置の変換を行ない、予め設定されているパルス数（＝位置）でトリガパルスをレーザ装置２０へ出力する。トリガパルスによりレーザ装置２０を発振し、加工テーブル１４上のワークにレーザパルス２２を照射して加工を行なう。このとき、テーブルは動きを止めることなく動き続ける。
【００２６】
なお、レーザ装置２０の出力は、電気的な回路の遅れを考慮しても、加工テーブル１４の位置パルス検出から約３μ秒で出力される。従って、テーブル速度を１０ｍ／分で駆動した場合、０．５μｍ程度のずれ量で目的ポイントに加工可能である。
【００２７】
なお、この精度は、全てテーブル精度に大きく影響される。通常のレーザ加工でよく使用する加工テーブルは±１０μｍ程度である。この値は、テーブルストローク全幅に対して最大の誤差幅を意味する。
【００２８】
通常、テーブル軸の誤差は、原点から測定した場合、指令位置からのずれ量として、レーザ側長器等で、図４のように測定できる。この誤差は、機械的な製作精度に左右され、必ず同じとは限らない。そして、制御系側の揺らぎに比べて大きな影響がある。これらを補正するため、本実施形態では、誤差量をそのまま補正量として、パルスカウント時に考慮するようにしている。これにより、軸固有の誤差量を相殺し、精度の高い加工が可能になる。
【００２９】
本実施形態においては、このようにしてテーブル軸の誤差を補正しているので、高精度の位置制御が可能である。
【００３０】
なお、前記説明においては、Ｘ−ＹテーブルのＸ軸について説明していたが、Ｙ軸についても同様である。なお、本発明の適用対象はＸ−Ｙテーブルに限定されず、例えば１軸あるいは３軸以上のテーブルにも同様に適用可能である。又、前記実施形態においては、エンコーダとしてリニアスケールが用いられていたが、エンコーダの種類はこれに限定されず、例えばロータリエンコーダであってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、パルス出力レーザを使用して、専用のスケールを用いることなく、簡単な構成で、加工テーブルを停止することなく、穴あけ加工やパターニングを高速且つ高精度で行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示す回路図
【図２】前記実施形態のトリガ発生ボードの構成を示すブロック図
【図３】同じく作用を説明するためのカウントパルス及び設定データとトリガパルスの関係の例を示すタイムチャート
【図４】同じくテーブル軸の誤差の例を示す線図
【符号の説明】
１０…サーボモータ
１２…ボールねじ
１４…加工テーブル（Ｘ−Ｙテーブル）
２０…レーザ装置
２２…レーザパルス
３０…リニアスケール
３２…トリガ発生ボード
４０…位置指令装置
４２…サーボアンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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