KR20150029524A

KR20150029524A - Laser processing machine

Info

Publication number: KR20150029524A
Application number: KR20140078345A
Authority: KR
Inventors: 마사미 스즈키; 준이치 마츠모토
Original assignee: 가부시키가이샤 가타오카 세이사쿠쇼
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2015-03-18
Also published as: JP2015054330A; CN104416283A; TW201511875A; HK1203444A1

Abstract

A work piece is suitably prevented from being partially damaged in a laser process of relatively displacing a laser optical axis with respect to the work piece. A laser processing machine includes a laser oscillator (14) which is an output source of laser light L to be radiated to a work piece; an injector (11, 12) for displacing a radiation position of the laser light L output from the laser oscillator (14) to the work piece; and a light quantity controller (15) existing at a position at which the light quantity controller (15) meets the light axis of the laser light L output from the laser oscillator (14), wherein the light quantity controller (15) reduces a light quantity of the laser light L as a moving speed of the laser light L radiated to the work piece to the work piece is reduced.

Description

[0001] LASER PROCESSING MACHINE [0002]

본 발명은 레이저광을 피가공물의 임의의 개소에 조사하여 가공을 실시하는 레이저 가공기에 관한 것이다. The present invention relates to a laser processing machine for irradiating a laser beam to an arbitrary portion of a workpiece to perform machining.

피가공물의 임의의 개소에 레이저광을 조사하는 가공기에는, 그 광축(光軸)을 피가공물에 대해서 변화시키는 것이 있다. 레이저 광축의 방향을 바꾸기 위한 구체적 수단으로서는, 갈바노(galvano) 스캐너와 집광 렌즈의 조합(組合)이 채용되는 것이 적지 않다(예를 들면, 하기 특허 문헌을 참조). A processing machine for irradiating a laser beam to an arbitrary portion of a workpiece has its optical axis (optical axis) changed with respect to the workpiece. As a specific means for changing the direction of the laser optical axis, a combination of a galvano scanner and a condenser lens is adopted (see, for example, the following Patent Literature).

특허 문헌 1: 일본국 특허 제5221734호 공보Patent Document 1: Japanese Patent No. 5221734

이런 종류의 레이저 가공기를 이용하여, 굴곡된 궤적(軌跡), 또는 곡율 반경이 작은 만곡(彎曲)된 궤적을 따라서 레이저 가공을 실시하려고 하는 경우, 피가공물 상에 있어서의 레이저광의 조사 위치가 당해 궤적을 그리도록 레이저 광축을 변위시키는 주사를 실행한다. 그때, 원하는 가공 자국을 정확하게 형성할 수 있도록, 레이저 광축의 피가공물에 대한 이동 속도를, 당해 궤적의 모서리부(隅角部)에 있어서 감속시킬 필요가 있다. 하지만, 레이저 광축의 이동 속도가 감속함으로써, 모서리부가 받는 에너지량이 과대하게 되어, 피가공물의 손상을 부를 염려가 있다. When laser processing is to be performed along a curved trajectory or a curved trajectory having a curved trajectory or a radius of curvature using this type of laser processing machine, the irradiation position of the laser beam on the workpiece is determined as the locus The laser beam is scanned so as to displace the laser beam axis so as to draw the laser beam. At that time, it is necessary to decelerate the moving speed of the laser optical axis with respect to the workpiece at the corners of the locus so that a desired machining station can be accurately formed. However, as the moving speed of the laser optical axis decelerates, the amount of energy received at the corner portion becomes excessive, which may cause damage to the workpiece.

도 9는 비연속의 펄스 레이저광을 반복적으로 피가공물에 조사하는 가공의 예를 나타내고 있다. 펄스 레이저의 주파수가 일정(즉, 펄스 레이저의 출사(出射) 간격이 일정)하다면, 가공을 실시하는 궤적의 모서리부 C에 있어서, 펄스 레이저광의 조사 위치의 겹침(오버랩)이 커진다. 이것은 모서리부 C가 여러번 펄스 레이저광의 조사를 받는 것과 같은 뜻이며, 그 결과로서 국소적인 손상이 발생한다.Fig. 9 shows an example of processing for repeatedly irradiating a workpiece with discontinuous pulsed laser light. If the frequency of the pulse laser is constant (that is, the emission interval of the pulse laser is constant), overlapping (overlap) of the irradiation position of the pulse laser light becomes large at the corner C of the locus to be processed. This means that the edge C is irradiated with pulsed laser light several times, and as a result, local damage occurs.

이것에 반해, 펄스 레이저의 출사 주파수를 가변으로 하여, 레이저 광축의 이동 속도가 저하하는 궤적의 모서리부 C에서 주파수를 저하시키도록 제어하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 펄스 레이저광의 조사 위치의 겹침이 부당하게 커지지 않아, 피가공물의 손상의 우려를 저감시킬 수 있는 것처럼도 생각된다. On the other hand, if the emission frequency of the pulse laser is controlled to be lowered at the corner C of the trajectory where the moving speed of the laser light axis is lowered, as shown in Fig. 11, It is considered that the overlapping does not increase unreasonably and the possibility of damage to the workpiece can be reduced.

하지만, 실제로는, 펄스 레이저의 출사 주파수를 제어하는 것 만으로는, 여전히 피가공물의 손상을 방지하는데 불충분하다. 도 10에 도시된 바와 같이, 레이저 발진기의 출력을 일정하다고 가정하면, 펄스의 주파수를 인하하는데 반비례하여, 일발(一發)의 펄스가 가지는 에너지가 커지기 때문에, 역시 모서리부 C에 레이저의 에너지가 집중되어 버리는 것은 피할 수 없다.However, actually, controlling the emission frequency of the pulsed laser is still insufficient to prevent damage to the workpiece. Assuming that the output of the laser oscillator is constant, as shown in Fig. 10, since the energy of one pulse is increased in inverse proportion to the reduction of the frequency of the pulse, Concentration is inevitable.

레이저 가공 중에 레이저 발진기의 출력을 조정하는 것은, 현실적으로는 곤란이 따른다. 예를 들면, 레이저 발진기의 정격 범위 내에 있어서도, 출력 레벨을 내려 가면 레이저광의 출력치가 불안정화하거나, 광축의 어긋남을 일으켜서, 가공 정밀도를 유지할 수 없게 된다. 이에 더하여, 레이저 발진기의 출력 제어의 응답성은 요구되는 가공 속도에 비하여 늦어, 피가공물에 대한 레이저 광축의 변위에 레이저 출력의 조정을 추종할 수 없다. 환언하면, 레이저 가공의 궤적의 모서리부 C에서 출력을 떨어뜨리려고 해도 시간을 맞출 수 없다. It is difficult to adjust the output of the laser oscillator during laser processing. For example, even within the rated range of the laser oscillator, if the output level is lowered, the output value of the laser light becomes unstable or the optical axis is shifted, and the processing accuracy can not be maintained. In addition, the response of the output control of the laser oscillator is slower than the required machining speed, and the adjustment of the laser output can not follow the displacement of the laser optical axis relative to the workpiece. In other words, it is impossible to set the time even if the output is dropped at the corner C of the trajectory of laser machining.

상술의 문제에 처음으로 주목하여 이루어진 본 발명은, 피가공물에 국소적인 손상이 발생하는 것을 매우 적합하게 억제하려고 하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention, which has been focused on the above-mentioned problems, is intended to suppress the local damage to the workpiece very appropriately.

본 발명에서는, 피가공물에 조사해야 할 레이저광의 출력원(出力源)이 되는 레이저 발진기와, 레이저 발진기로부터 출력되는 레이저광의 피가공물에 대한 조사 위치를 이동시키는 주사 기구와, 레이저 발진기로부터 출력되는 레이저광의 광축과 만나는 위치에 존재하여, 피가공물에 조사되는 레이저광의 당해 피가공물에 대한 이동 속도가 늦어질수록 당해 레이저광의 광량을 감소시키는 광량 조정 기구를 구비하는 레이저 가공기를 구성했다. According to the present invention, there is provided a laser processing apparatus comprising: a laser oscillator serving as an output source (output source) of a laser beam to be irradiated on a workpiece; a scanning mechanism for moving an irradiation position of the laser beam output from the laser oscillator; And a light amount adjusting mechanism which is located at a position where the laser beam is in contact with the optical axis of the light and reduces the amount of the laser beam as the moving speed of the laser beam irradiated on the workpiece slows down.

상기 레이저 발진기는, 펄스 레이저를 출력하고, 피가공물에 조사되는 레이저광의 당해 피가공물에 대한 이동 속도가 늦어질수록 당해 펄스 레이저광이 출사하는 주파수를 저하시키는 것으로 하는 것이 바람직하다. It is preferable that the laser oscillator outputs a pulse laser and decreases the frequency at which the pulsed laser light is emitted as the moving speed of the laser light irradiated on the workpiece with respect to the workpiece becomes slower.

상기 주사 기구가 피가공물에 조사되는 레이저광의 광축의 방향을 변화시키는 갈바노 스캐너인 경우, 상기 광량 조정 기구는 상기 레이저 발진기와 상기 갈바노 스캐너 사이에 개재(介在)된다. When the scanning mechanism is a galvanometer scanner for changing the direction of the optical axis of the laser beam irradiated on the workpiece, the light amount adjusting mechanism is interposed between the laser oscillator and the galvanometer scanner.

본 발명에 의하면, 레이저 광축을 피가공물에 대해서 상대적으로 변위시키는 레이저 가공 처리에 있어서, 피가공물에 국소적인 손상이 발생하는 것을 매우 적합하게 억제할 수 있다. According to the present invention, it is possible to very appropriately suppress the occurrence of local damage to the workpiece in the laser machining process in which the laser optical axis is relatively displaced relative to the workpiece.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 레이저 가공기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 동 레이저 가공기에 있어서의 레이저 조사 장치의 내부의 광학 요소를 나타내는 사시도이다.
도 3은 동 레이저 가공기의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 동 레이저 가공기를 제어하는 제어 장치의 하드웨어 자원 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 동 레이저 가공기에 있어서의 광량 조정 기구에 의한 레이저광의 에너지 강도와 레이저 광축의 이동 속도의 관계를 나타내는 타이밍도이다.
도 6은 동 레이저 가공기에 의한 레이저 가공의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 변형예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 변형예에 채용되는 가변 ND 필터를 나타내는 사시도이다.
도 9는 종래의 레이저 가공기에 의한 레이저 가공의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 종래의 레이저 가공기에 있어서의 레이저광의 에너지 강도와 레이저 광축의 이동 속도의 관계를 나타내는 타이밍도이다.
도 11은 종래의 레이저 가공기에 의한 레이저 가공의 일례를 나타내는 도면이다. 1 is a perspective view showing a laser machining apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing an optical element inside the laser irradiation device in the laser processing machine.
3 is a diagram schematically showing a configuration of the laser machining apparatus.
Fig. 4 is a diagram showing a hardware resource configuration of a control device for controlling the laser machining apparatus.
5 is a timing chart showing the relationship between the energy intensity of the laser light by the light amount adjusting mechanism in the laser machining apparatus and the moving speed of the laser light axis.
6 is a diagram showing an example of laser machining by the laser machining apparatus.
7 is a diagram schematically showing a modification of the present invention.
8 is a perspective view showing a variable ND filter employed in a modification of the present invention.
9 is a diagram showing an example of laser processing by a conventional laser processing machine.
10 is a timing chart showing the relationship between the energy intensity of the laser light and the moving speed of the laser light axis in the conventional laser processing machine.
11 is a view showing an example of laser processing by a conventional laser processing machine.

본 발명의 일 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 레이저 가공기(0)는, 가공 대상이 되는 피가공물을 지지하는 설치대(4)와, 피가공물을 향해서 레이저광 L을 조사하는 레이저 조사 장치(1)를 구비하여, 피가공물의 임의의 개소에 레이저 가공을 실시할 수 있는 것이다. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in Figs. 1 to 3, the laser machining apparatus 0 of the present embodiment includes a mount 4 for supporting a workpiece to be machined, a laser irradiator 4 for irradiating the workpiece with laser light L, (1), and laser processing can be performed at an arbitrary portion of the workpiece.

설치대(4)는 레이저 가공시에 피가공물을 지지한다. 설치대(4)는 레이저 조사 장치(1)에 대해서 부동이어도 좋고, 레이저 조사 장치(1)에 대해서 x축 방향 및/또는 y축 방향을 따라서 상대적으로 변위 가능해도 좋다. 후자의 경우, 설치대(4)를 XY 스테이지(6)에 지지시킨 양태를 취하는 것이 있다.The mounting table 4 supports the workpiece during laser machining. The mounting table 4 may be floating with respect to the laser irradiation apparatus 1 and relatively displaceable with respect to the laser irradiation apparatus 1 along the x-axis direction and / or the y-axis direction. In the latter case, the mounting table 4 may be supported on the XY stage 6.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 조사 장치(1)는, 레이저 발진기(14)와, 레이저 발진기로부터 발진되는 레이저광 L을 주사하는 주사 기구인 갈바노 스캐너(11, 12)와, 그 레이저광 L을 집광하여 설치대(4) 상의 피가공물에 조사하는 집광 렌즈(13)와, 레이저 발진기(14)와 주사 기구(11, 12) 사이의 광로 상에 개재되어 레이저 발진기(14)로부터 출사된 레이저광 L의 광량을 조정하는 광량 조정 기구인 가변 어테뉴에이터(attenuator)(15)를 가지고 있다. 2 and 3, the laser irradiation apparatus 1 includes a laser oscillator 14, galvanometer scanners 11 and 12, which are scanning mechanisms for scanning the laser light L emitted from the laser oscillator, A condensing lens 13 for condensing the laser beam L and irradiating the workpiece on the mounting table 4 and a laser oscillator 14 interposed in the optical path between the laser oscillator 14 and the scanning mechanisms 11, And a variable attenuator 15 which is a light amount adjusting mechanism for adjusting the light amount of the emitted laser light L.

본 실시 형태에 있어서의 레이저 발진기(14)는 비연속인 펄스 레이저 L을 출력함으로써, 그 펄스 레이저광 L의 출사하는 주파수(펄스 레이저광 L의 출사하는 시간 간격)를 제어하는 것이 가능하다. The laser oscillator 14 according to the present embodiment can control the output frequency of the pulsed laser light L (the time interval at which the pulsed laser light L exits) by outputting the discontinuous pulse laser L.

갈바노 스캐너(11, 12)는 레이저광 L을 반사하는 갈바노 미러(112, 122)를, 모터(서보 모터, 스텝 모터 등)(111, 121)에 의해 회동(回動)시키는 것이다. 갈바노 미러(112, 122)의 방향을 바꿈으로써, 레이저광 L의 광축을 변위시킬 수 있다. 본 실시 형태에서는, 레이저광 L의 광축을 x축 방향으로 변화시키는 X축 갈바노 스캐너(11)와, 레이저광 L의 광축을 y축 방향으로 변화시키는 Y축 갈바노 스캐너(12)를 양쪽 모두 구비하고 있고, 설치대(4)의 상면에 있어서의 레이저광 L의 조사 위치를 x축 방향 및 y축 방향의 이차원으로 제어할 수 있다. The galvano scanners 11 and 12 turn the galvano mirrors 112 and 122 that reflect the laser light L by a motor (servo motor, step motor, etc.) 111 and 121. By changing the directions of the galvanometer mirrors 112 and 122, the optical axis of the laser light L can be displaced. In the present embodiment, the X-axis galvanometer scanner 11 for changing the optical axis of the laser light L in the x-axis direction and the Y-axis galvanometer scanner 12 for changing the optical axis of the laser light L in the y- And the irradiating position of the laser light L on the upper surface of the mounting table 4 can be controlled in two dimensions in the x-axis direction and the y-axis direction.

집광 렌즈(13)는, 예를 들면 F θ 렌즈로 한다. The condenser lens 13 is, for example, an F? Lens.

가변 어테뉴에이터(15)는 레이저광 L을 일부 반사시키고 일부 투과시키는 어테뉴에이터 미러(152)를, 모터(서보 모터, 스텝 모터 등)(151)에 의해 회동시키는 플레이트 회전형이다. 어테뉴에이터 미러(152)에 의한 레이저광 L의 반사율 즉 투과율은, 어테뉴에이터 미러(152)와 레이저광 L의 광축의 교차 각도에 따라 변화한다. 고로, 어테뉴에이터 미러(152)의 방향을 바꿈으로써, 갈바노 스캐너(11, 12)에 입사되는 레이저광 L의 광량을 증감할 수 있고, 나아가서는 설치대(4) 상의 피가공물에 조사되는 레이저광 L의 에너지 강도를 조정할 수 있다. The variable attenuator 15 is of a plate rotation type that rotates the attenuator mirror 152 that partially reflects and partially transmits the laser light L by a motor (servo motor, step motor, etc.) The reflectance or transmittance of the laser light L by the attenuator mirror 152 changes in accordance with the angle of intersection of the attenuator mirror 152 and the optical axis of the laser light L. [ By changing the direction of the attenuator mirror 152, the amount of the laser light L incident on the galvano scanners 11 and 12 can be increased or decreased. Further, the amount of laser light L irradiated to the workpiece on the mounting table 4 L energy intensity can be adjusted.

덧붙여서, 레이저광 L이 어테뉴에이터 미러(152)를 통과할 때, 그 광축이 도 3에 도시되어 있는 것처럼 굴절하여 편의(偏倚)된다. 여기서, 그 광축 시프트를 해소하기 위한 보정 기판(평행 평면 기판)(154)을 별도로 배치하여, 갈바노 스캐너(11, 12)에 입사되는 레이저광 L의 광축을 일정하게 유지하도록 한다. 보정 기판(154)도, 어테뉴에이터 미러(152)와 마찬가지로, 모터(서보 모터, 스텝 모터 등)(153)에 의해 회동시키는 것이다. 보정 기판(154)은 레이저광 L의 광축에 대한 교차 각도가 어테뉴에이터 미러(152)의 레이저광 L에 대한 교차 각도와 대칭이 되도록 조작한다. In addition, when the laser light L passes through the attenuator mirror 152, its optical axis is refracted and biased as shown in Fig. Here, a correction substrate (parallel plane substrate) 154 for eliminating the optical axis shift is separately disposed so that the optical axis of the laser light L incident on the galvano scanners 11, 12 is kept constant. Like the attenuator mirror 152, the correction substrate 154 is also rotated by a motor (servo motor, step motor, etc.) 153. The correction substrate 154 is operated so that the crossing angle of the laser light L with respect to the optical axis is symmetrical with the crossing angle of the attenuator mirror 152 with respect to the laser light L. [

레이저 발진기(14), 갈바노 스캐너(11, 12), 가변 어테뉴에이터(15) 및 XY 스테이지(6) 등의 제어를 담당하는 제어 장치(5)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 프로세서(5a), 메인 메모리(5b), 보조 기억 디바이스(5c), I/O 인터페이스(5d) 등을 가지고, 이들이 컨트롤러(5e)(시스템 컨트롤러나 I/O 컨트롤러 등)에 의해서 제어되어 제휴 동작하는 것이다. 보조 기억 디바이스(5c)는 플래쉬 메모리, 하드 디스크 드라이브, 그 외이다. I/O 인터페이스(5d)는 모터 드라이버(서보 컨트롤러)를 포함하는 것이다. 4, the control device 5 for controlling the laser oscillator 14, the galvanometer scanners 11 and 12, the variable attenuator 15, and the XY stage 6, 5a, a main memory 5b, an auxiliary storage device 5c, and an I / O interface 5d, which are controlled by the controller 5e (system controller, I / O controller, etc.) . The auxiliary storage device 5c is a flash memory, a hard disk drive, and the like. The I / O interface 5d includes a motor driver (servo controller).

제어 장치(5)가 실행해야 할 프로그램은, 보조 기억 디바이스(5c)에 기억되어 있고, 프로그램 실행 시에, 메인 메모리(5b)에 판독되고, 프로세서(5a)에 의해서 해독된다. 제어 장치(5)는 프로그램에 따라서, 갈바노 스캐너(11, 12)의 모터(111, 121)를 제어해 갈바노 미러(112, 122)의 방향을 조작하여, 레이저광 L이 피가공물 상의 원하는 목표 위치 좌표에 조사되도록 광축을 조정한다. 또, 제어 장치(5)는 레이저 발진기(14)에 지령을 주어 펄스 레이저 L의 출사 주파수를 조정함과 아울러, 광량 조정 기구(15)의 모터(151, 153)를 제어해 어테뉴에이터 미러(152) 및 보정 기판(154)의 방향을 조작하여, 어테뉴에이터 미러(152)를 통과하는 레이저광 L의 광량을 조정한다. The program to be executed by the control device 5 is stored in the auxiliary storage device 5c and is read into the main memory 5b and deciphered by the processor 5a when the program is executed. The controller 5 controls the motors 111 and 121 of the galvano scanners 11 and 12 in accordance with the program so as to operate the direction of the galvanometer mirrors 112 and 122 so that the laser beam L is directed to the desired The optical axis is adjusted so that the target position coordinates are irradiated. The control device 5 controls the output frequency of the pulse laser L by giving a command to the laser oscillator 14 and controls the motors 151 and 153 of the light amount adjusting mechanism 15 to control the attenuator mirror 152 And the direction of the correction substrate 154 are adjusted to adjust the light amount of the laser light L passing through the attenuator mirror 152.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 피가공물을 주사하는 레이저광 L의 이동 속도(피가공물에 대한 레이저광 L의 조사 위치의 변위하는 속도)에 따라서, 펄스 레이저 L의 출사 간격 및 가변 어테뉴에이터(15)에 의한 감쇠도를 변화시킨다. 구체적으로는, 레이저광 L의 이동 속도가 늦어질수록, 펄스 레이저 L의 주파수를 인하하고 출사 간격을 길게 한다. 또한, 레이저광 L의 이동 속도가 늦어질수록, 가변 어테뉴에이터(15)에 있어서의 레이저광 L의 광량의 감쇠 정도(레이저 L의 반사율)를 크게 하여, 피가공물에 조사되는 레이저광 L의 에너지 강도를 감소시킨다. As shown in Fig. 5, in this embodiment, depending on the moving speed of the laser light L scanning the workpiece (the speed at which the irradiation position of the laser light L relative to the workpiece is displaced) The degree of attenuation by the variable attenuator 15 is changed. Concretely, as the traveling speed of the laser light L is slower, the frequency of the pulse laser L is lowered and the emission interval is lengthened. As the moving speed of the laser light L is slower, the degree of attenuation of the amount of laser light L (reflectance of the laser L) in the variable attenuator 15 is increased and the energy of the laser light L Reduces strength.

본 실시 형태에서는, 피가공물에 조사해야 할 레이저광 L의 출력원이 되는 레이저 발진기(14)와, 레이저 발진기(14)로부터 출력되는 레이저광 L의 피가공물에 대한 조사 위치를 이동시키는 주사 기구(11, 12)와, 레이저 발진기(14)로부터 출력되는 레이저광 L의 광축과 만나는 위치에 존재하여, 피가공물에 조사되는 레이저광 L의 당해 피가공물에 대한 이동 속도가 늦어질수록 당해 레이저광의 광량을 감소시키는 광량 조정 기구(15)를 구비하는 레이저 가공기(0)를 구성했다. In this embodiment, a laser oscillator 14 serving as an output source of the laser light L to be irradiated on the workpiece, a scanning mechanism (not shown) for moving the irradiation position of the laser light L output from the laser oscillator 14 to the workpiece 11 and 12 and the optical axis of the laser beam L output from the laser oscillator 14 and is located at a position where the laser beam L irradiates the workpiece with a slower moving speed with respect to the workpiece, And a light amount adjusting mechanism (15) for reducing the light amount of the laser beam.

본 실시 형태에 의하면, 레이저광 L의 광축을 피가공물에 대해서 상대적으로 변위시키는 주사를 수반하는 레이저 가공 처리에 있어서, 피가공물에 국소적인 손상이 발생하는 것을 매우 적합하게 억제할 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 굴곡된 궤적, 또는 곡율 반경이 작은 만곡된 궤적을 따라서 레이저 가공을 실시하는 경우, 그 궤적의 모서리부 C에 있어서 레이저광 L의 광축이 이동하는 속도가 늦어진다. 이것은, 원하는 궤적을 따라서 정확하게 굴곡 또는 만곡된 가공 자국을 형성하기 위해서(도체막을 절삭(切削)하여 세밀한 배선 패턴 등을 성형할 때 등에는 필수)지만, 본 실시 형태의 레이저 가공기(0)를 이용하면, 궤적의 굴곡부에 있어서 피가공물에 조사하는 레이저광 L의 광량을 광량 조정 기구(15)에 의해 감쇠시켜, 굴곡부가 받는 에너지의 양을 다른 부위가 받는 에너지의 양과 균등화할 수 있다. According to the present embodiment, it is possible to very appropriately suppress occurrence of local damage to the workpiece in the laser machining process involving scanning to displace the optical axis of the laser light L relative to the workpiece relatively. For example, as shown in Fig. 6, when laser processing is performed along a curved trajectory or a curved trajectory with a small radius of curvature, the speed at which the optical axis of the laser light L moves at the corner C of the locus Is delayed. This is necessary in order to form a machining station that is bent or curved accurately along a desired trajectory (it is essential when cutting a conductor film to form a fine wiring pattern or the like), but using the laser machining apparatus 0 of the present embodiment The light amount of the laser light L to be irradiated on the workpiece at the curved portion of the locus is attenuated by the light amount adjusting mechanism 15 so that the amount of energy received by the bent portion can be equalized with the amount of energy received by the other portion.

이에 더하여, 상기 레이저 발진기(14)가 펄스 레이저를 출력하여, 피가공물에 조사되는 레이저광 L의 당해 피가공물에 대한 이동 속도가 늦어질수록 당해 펄스 레이저광 L의 출사하는 주파수를 저하시키는 것이기 때문에, 가공의 궤적의 굴곡부 등에 있어서 피가공물이 손상을 받을 우려를 한층 더 저감시킬 수 있다. In addition, since the laser oscillator 14 outputs a pulsed laser to lower the frequency at which the pulsed laser light L is emitted as the moving speed of the laser light L irradiated on the workpiece becomes slower It is possible to further reduce the possibility that the workpiece is damaged in the bent portion of the locus of machining or the like.

상기 주사 기구로서는, 피가공물에 조사되는 레이저광 L의 광축의 방향을 변화시키는 기존의 갈바노 스캐너(11, 12)를 채용할 수 있어, 실용적인 코스트로 레이저 가공기(0)를 구축할 수 있다. 그리고 상기 광량 조정 기구(15)가 상기 레이저 발진기(14)와 상기 갈바노 스캐너(11, 12) 사이에 개재되어 있기 때문에, 레이저 발진기(14)로부터 출력되어 갈바노 스캐너(11, 12)에 입사되는 레이저광 L의 광축을 항상 일정하게 유지하는 것이 가능하다. 즉, 광량 조정 기구(15)는 레이저광 L의 광축의 방향에 영향을 미치지 않고, 피가공물 상의 레이저광 L의 목표 조사 위치에 의한 영향을 받지도 않기 때문에, 가공 위치의 정밀도를 유지할 수 있다. As the scanning mechanism, conventional galvanometer scanners 11 and 12 for changing the direction of the optical axis of the laser beam L irradiated on the workpiece can be employed, and the laser machining apparatus 0 can be constructed at a practical cost. Since the light amount adjusting mechanism 15 is interposed between the laser oscillator 14 and the galvano scanners 11 and 12, the laser beam is output from the laser oscillator 14 and incident on the galvanometer scanners 11 and 12 It is possible to keep the optical axis of the laser light L constantly constant. That is, since the light amount adjusting mechanism 15 does not affect the direction of the optical axis of the laser light L and is not influenced by the target irradiation position of the laser light L on the workpiece, the accuracy of the processing position can be maintained.

또한, 본 발명은 이상에 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태에서는, 레이저광 L의 피가공물에 대한 조사 위치를 바꾸기 위해서, 갈바노 스캐너(11, 12)를 통해서 레이저 L의 광축의 방향을 변화시키는 것으로 하고 있었지만, 이것과 함께, 혹은 이것을 대신하여, XY 스테이지(6) 등의 구동장치에 의해 피가공물을 레이저 조사 장치(1)에 대해서 이동시키도록 해도 좋다. 이 경우에는, 당해 XY 스테이지(6) 등이 주사 기구의 역할을 담당하게 된다. 피가공물에 대한 레이저광 L의 조사 위치의 이동 속도가 늦어질수록, 광량 조절 기구(15)에 있어서 레이저광 L의 광량을 감소시키고, 또 레이저 발진기(14)에 의한 레이저광 L의 출사 주파수를 저하시키는 것은 말할 필요도 없다. The present invention is not limited to the above-described embodiments. In the above embodiment, the direction of the optical axis of the laser L is changed through the galvanometer scanners 11 and 12 in order to change the irradiating position of the laser light L on the workpiece. Alternatively or in lieu thereof, The XY stage 6, or the like, to move the workpiece relative to the laser irradiating apparatus 1. [0052] In this case, the XY stage 6 or the like serves as a scanning mechanism. The light amount of the laser light L is reduced in the light amount adjusting mechanism 15 as the moving speed of the irradiation position of the laser light L with respect to the workpiece is slower and the emission frequency of the laser light L by the laser oscillator 14 is set to Needless to say, it degrades.

상기 실시 형태에서는, 레이저광 L이 어테뉴에이터 미러(152)를 통과할 때에 발생하는 광축의 편의를 해소하기 위한 보정 기판(154)을 배치하고, 이것을 모터(153)에 의해 조작하도록 하고 있었지만, 광축의 편의를 무시할 수 있다면, 보정 기판(154) 및 모터(153)는 불필요하다. 이 경우, 4개의 모터(111, 121, 151, 153)의 동기 제어(4축 제어)가 아니고 3개의 모터(111, 121, 151)의 동기 제어(3축 제어)가 되어, 제어가 보다 용이해지고, 또 그 정밀도를 높이기 쉬워진다. The correction substrate 154 for eliminating the convenience of the optical axis generated when the laser beam L passes through the attenuator mirror 152 is disposed and operated by the motor 153. However, The correction substrate 154 and the motor 153 are unnecessary. In this case, the synchronous control (three-axis control) of the three motors 111, 121, and 151 is performed instead of the synchronous control (four-axis control) of the four motors 111, 121, 151, And it becomes easy to increase the precision.

혹은, 모터(153)에 보정 기판(154)을 대신하여 어테뉴에이터 미러(152)를 장착해도 좋다. 이 경우, 레이저광 L이 통과하는 어테뉴에이터 미러(152)가 복수로 됨과 아울러, 이들 각 미러(152)의 광축에 대한 각도를 개별로 모터(151, 153)로 제어할 수 있게 된다. 그러면, 레이저광 L의 감쇠량의 조정 속도가 배는 것에( 각 어테뉴에이터 미러(152)의 각속도(角速度)를 합산할 수 있기 때문) 더해 , 레이저광 L의 감쇠량의 상한을 끌어올리는 것도 가능해진다(모터(151, 153)가 갈바노 모터(111, 121)와 동등의 성능을 가지고 있다고 하면, 당해 모터(151, 153)에 의한 각 어테뉴에이터 미러(152)의 가동 범위는 각각 20°정도이지만, 양자를 합산하면 레이저광 L의 광량을 보다 한층 좁힐 수 있다). Alternatively, the attenuator mirror 152 may be mounted on the motor 153 in place of the correction substrate 154. In this case, a plurality of attenuator mirrors 152 through which the laser light L passes can be controlled, and the angles with respect to the optical axes of the respective mirrors 152 can be individually controlled by the motors 151 and 153. This makes it possible to raise the upper limit of the amount of attenuation of the laser light L (in addition to the fact that the adjustment speed of the attenuation amount of the laser light L is multiplied (since the angular velocity of each attenuator mirror 152 can be summed) Assuming that the motors 151 and 153 have the same performance as the galvanometer motors 111 and 121, the range of motion of each of the attenuator mirrors 152 by the motors 151 and 153 is about 20 °, The light amount of the laser light L can be further narrowed.

광량 조정 기구(15)의 구체적 양태는, 플레이트 회전형의 가변 어테뉴에이터로는 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 7에 도시된 편광 큐브형의 가변 어테뉴에이터를, 광량 조정 기구(15)로서 채용할 수도 있다. 편광 큐브형 가변 어테뉴에이터(15)는, 레이저광 L의 p편광 성분과 s편광 성분 중 한쪽을 반사하고, 다른 쪽을 투과시키는 편광 빔 분할기(156)와, 직선 편광의 레이저광의 편광 방향을 변화시키는(돌림) 1/2 파장판(155)을 병용해서 된다. 1/2 파장판(155)은 레이저광 L의 광축에 대해서 직교하도록 배치되어, 모터(서보 모터, 스텝 모터 등. 도시하지 않음)에 의해, 레이저광 L의 광축과 평행한 축둘레로 회동(回動)시킨다. The specific mode of the light amount adjusting mechanism 15 is not limited to the plate-rotating variable attenuator. For example, the variable attenuator of the polarizing cube type shown in Fig. 7 may be employed as the light amount adjusting mechanism 15. Fig. The polarizing cube-type variable attenuator 15 includes a polarizing beam splitter 156 for reflecting one of the p-polarized component and the s-polarized component of the laser light L and transmitting the other, and a polarizing beam splitter 156 for changing the polarization direction of the linearly polarized laser light (Rotating) 1/2 wave plate 155 may be used in combination. The 1/2 wave plate 155 is arranged so as to be orthogonal to the optical axis of the laser light L and is rotated about an axis parallel to the optical axis of the laser light L by a motor (servo motor, step motor, etc.) .

1/2 파장판(155)을 회동시키면, 1/2 파장판(155)을 통과한 레이저광 L의 편광 방향이 변화한다. 그리고 편광 빔 분할기(156)에 의한 레이저광 L의 반사율 즉 투과율은, 레이저광 L의 편광 성분에 따라 변화한다. 고로, 1/2 파장판의 회전 각도를 바꿈으로써, 갈바노 스캐너(11, 12)에 입사되는 레이저광 L의 광량을 증감시킬 수 있고, 나아가서는 설치대(4) 상의 피가공물에 조사되는 레이저광 L의 에너지 강도를 조정할 수 있다. When the 1/2 wave plate 155 is rotated, the polarization direction of the laser light L passing through the 1/2 wave plate 155 changes. The reflectance or transmittance of the laser beam L by the polarizing beam splitter 156 changes according to the polarization component of the laser beam L. [ Therefore, by changing the rotation angle of the half-wave plate, it is possible to increase or decrease the amount of the laser light L incident on the galvano scanners 11 and 12, and further, L energy intensity can be adjusted.

광량 조정 기구(15)의 다른 예로서 가변 ND(Neutral Density) 필터를 이용하는 것도 생각할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 가변 ND 필터(157)는 광학 농도가 그라데이션 모양으로 또는 단계적으로 증대하고 있는 필터이다. 이 ND 필터(157)를 모터(서보 모터, 스텝 모터 등. 도시하지 않음)에 의해 레이저광 L의 광축에 대해서 상대적으로 변위(예를 들면, 광축과 직교하는 방향을 따라서 평행이동)시켜, 레이저광 L와 교차하는 위치를 변화시키면, 투과광 량을 증감시킬 수 있다. As another example of the light amount adjusting mechanism 15, it is also conceivable to use a variable ND (Neutral Density) filter. As shown in Fig. 8, the variable ND filter 157 is a filter whose optical density is graded or stepwise increasing. The ND filter 157 is displaced relative to the optical axis of the laser light L (for example, parallel movement along the direction orthogonal to the optical axis) by a motor (servo motor, step motor, etc.) By changing the position crossing the light L, the amount of transmitted light can be increased or decreased.

그 외 각부의 구체적 구성은, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형이 가능하다. The specific configurations of the other parts can be variously modified within a range not departing from the gist of the present invention.

본 발명은 레이저광을 피가공물의 임의의 개소에 조사하여 가공을 실시하는 레이저 가공기에 적용할 수 있다. The present invention can be applied to a laser processing machine that irradiates a laser beam to an arbitrary portion of a workpiece to perform machining.

0: 레이저 가공기
11, 12: 주사 기구(갈바노 스캐너)
14: 레이저 발진기
15: 광량 조정 기구(가변 어테뉴에이터)
6: 주사 기구(XY 스테이지)0: Laser processing machine
11, 12: Scanning mechanism (galvanometer scanner)
14: laser oscillator
15: Light amount adjusting mechanism (variable attenuator)
6: Scanning mechanism (XY stage)

Claims

A laser oscillator which is an output source of laser light to be irradiated on the work,
A scanning mechanism for moving the irradiation position of the laser beam output from the laser oscillator with respect to the workpiece;
And a light quantity adjusting mechanism which is located at a position where it meets the optical axis of the laser light output from the laser oscillator and reduces the light quantity of the laser light as the moving speed of the laser light irradiated on the work is slower.

The method according to claim 1,
Wherein the laser oscillator outputs a pulsed laser to lower the frequency at which the pulsed laser light is emitted as the moving speed of the laser light irradiated on the workpiece with respect to the workpiece becomes slower.

The method according to claim 1 or 2,
Wherein the scanning mechanism is a galvanometer scanner for changing the direction of the optical axis of the laser beam irradiated on the workpiece,
Wherein the light amount adjusting mechanism is interposed between the laser oscillator and the galvanometer scanner.