激光加工裝置、加工控制裝置及脈沖頻率控制方法
【專利摘要】激光加工裝置（100A）具有：脈沖激光振蕩器（1A），其具有電源（12）以及輸出與供給電力相對應的脈沖激光的諧振器（11）；電控掃描反射鏡（3），其在電控區域內對脈沖激光的照射位置進行定位，向工件（7）上進行照射；加工控制裝置（2A），其以與電控掃描反射鏡（3）的動作同步地輸出脈沖激光的方式進行控制；以及電力判定部（13），其檢測從電源（12）供給至諧振器（11）的電力的電量，并且，基于電量判定電源（12）是否已接近容量極限，加工控制裝置（2A）如果從電力判定部（13）接收到表示電源（12）已接近容量極限這一情況的信號，則在以抑制電量上升的方式抑制電控掃描反射鏡（3）的定位速度后，繼續對工件（7）進行激光加工。
【專利說明】激光加工裝置、加工控制裝置及脈沖頻率控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種向被加工物照射脈沖激光而進行開孔加工的激光加工裝置、加工 控制裝置及脈沖頻率控制方法。
【背景技術】
[0002] 作為對印刷基板等工件(加工對象物）進行加工的裝置的一種，具有向工件照射脈 沖激光而進行開孔加工的激光加工裝置(微型激光加工機)。在上述的激光加工裝置中，脈 沖激光振蕩器基于從加工控制裝置發送來的激光輸出指令，輸出脈沖激光。
[0003] 如果輸出的脈沖激光的重復頻率變高，則脈沖激光振蕩器有時接近電源(振蕩器 電源板）的容量極限。現有的激光加工裝置在電源達到容量極限后，輸出警報并停止加工， 或使脈沖激光振蕩器啟用保護功能而進行減少電力（使脈沖激光的輸出下降）等的處理。
[0004] 另外，專利文獻1所記載的氣體激光振蕩器在電源接近容量極限后停止脈沖指令 值，并基于供給至放電管的電力的上限容許值而設定脈沖指令值。
[0005] 專利文獻1 :日本特開2007 - 59690號公報
【發明內容】
[0006] 然而，如上述現有技術所示，由于如果停止了脈沖指令值，則針對工件的激光加工 停止，因此，存在針對工件的激光加工需要長時間的問題。
[0007] 本發明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于得到一種激光加工裝置、加工控 制裝置及脈沖頻率控制方法，即使在振蕩器的電源已接近容量極限的情況下，也能夠對被 加工物進行激光加工而不降低加工品質及加工效率。
[0008] 為了解決上述課題并實現目的，本發明的激光加工裝置的特征在于，具有：脈沖激 光振蕩器，其具有輸出與供給的電力相對應的脈沖激光的諧振器、和將所述電力供給至所 述諧振器的電源；電控掃描反射鏡，其在電控區域內對所述脈沖激光的照射位置進行定位， 向被加工物上進行照射；加工控制裝置，其以與所述電控掃描反射鏡的動作同步地輸出所 述脈沖激光的方式控制所述脈沖激光振蕩器及所述電控掃描反射鏡；以及電力判定部，其 檢測從所述電源供給至所述諧振器的電力的電量，并且，基于所述電量判定所述電源是否 已接近容量極限，所述加工控制裝置如果從所述電力判定部接收到表示所述電源已接近容 量極限這一情況的信號，則在以抑制所述電量上升的方式抑制所述電控掃描反射鏡的定位 速度后，繼續對所述被加工物進行激光加工。
[0009] 發明的效果
[0010] 根據本發明，能夠取得以下效果：即使在振蕩器的電源已接近容量極限的情況下， 也能夠對被加工物進行激光加工而不降低加工品質及加工效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1是表示實施方式1所涉及的激光加工裝置的結構的圖。
[0012] 圖2是表示實施方式所涉及的激光加工裝置的動作處理順序的流程圖。
[0013] 圖3是表示脈沖激光的重復頻率和脈沖激光振蕩器的電源電量之間的關系的圖。
[0014] 圖4是用于說明脈沖激光的重復頻率的圖。
[0015] 圖5是表示實施方式2所涉及的激光加工裝置的結構的圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面，基于附圖，對本發明的實施方式所涉及的激光加工裝置、加工控制裝置及脈 沖頻率控制方法進行詳細說明。此外，本發明并不限定于這些實施方式。
[0017] 實施方式1
[0018] 圖1是表示實施方式1所涉及的激光加工裝置的結構的圖。激光加工裝置100A 是對印刷配線基板等工件(被加工物)7進行通孔等開孔加工的裝置。本實施方式的激光加 工裝置100A在脈沖激光振蕩器1A的電源12已接近容量極限的情況下進行控制，以通過抑 制電控掃描反射鏡3的動作速度而使電力不上升至大于或等于容量極限。
[0019] 激光加工裝置100A具有脈沖激光振蕩器1A、電控掃描反射鏡3、加工控制裝置2A。 脈沖激光振蕩器1A是輸出脈沖激光并輸送至工件7側的裝置。脈沖激光振蕩器1A按照來 自加工控制裝置2A的指令而輸出脈沖激光。脈沖激光振蕩器1A具有諧振器11、電源12、 電力判定部13A。
[0020] 諧振器11基于從電源12輸送的電力（電流及電壓）而輸出脈沖激光。電源12按 照來自加工控制裝置2A的指示而將電力供給至諧振器11。
[0021] 電力判定部13A基于電源12供給至諧振器11的電流值，檢測與脈沖激光的輸出 相伴的電源12的電量(能量值)。換言之，電力判定部13A對電源12供給至諧振器11的電 力的大小（電量)進行檢測。電力判定部13A對電源12在規定時間(例如，0. 1至0.2秒)期 間供給至諧振器11的電量進行檢測。
[0022] 電力判定部13A基于檢測出的電量，對電源12是否已接近容量極限進行判定。電 力判定部13A在電源12超過了規定閾值(第1閾值）的情況下，判定出電源12已接近容量 極限。電力判定部13A在判定出電源12已接近容量極限后，將表示電源12已接近容量極 限這一情況的信號(鉗位信號）輸出至加工控制裝置2A。
[0023] 加工控制裝置2A對脈沖激光振蕩器1A及電控掃描反射鏡3進行控制，以使得與 電控掃描反射鏡3的動作同步地輸出脈沖激光。加工控制裝置2A將激光輸出指令輸出至 脈沖激光振蕩器1A，并且，將定位指令(指定加工位置的指令)輸出至電控掃描反射鏡3。本 實施方式的加工控制裝置2A基于從電源12輸出的電量，控制從脈沖激光振蕩器1A輸出的 脈沖激光的重復脈沖頻率。
[0024] 加工控制裝置2A在工件7的孔位置(加工孔的位置)的密度高，且照射的脈沖激光 的重復頻率高的情況下，通過抑制電控掃描反射鏡3的動作速度而降低照射的脈沖激光的 重復頻率。由此，加工控制裝置2A防止電源12達到容量極限。其結果，能夠在脈沖激光振 蕩器1A所具有的最大能力下始終輸出穩定的脈沖激光。因此，提商生廣率，并提商加工品 質。
[0025] 另外，激光加工裝置100A具有掩模4及f Θ透鏡6,它們相對于輸出的脈沖激光 構成像轉印光學系統。從脈沖激光振蕩器1A射出的脈沖激光經由掩模4輸送至電控掃描 反射鏡3,并由電控掃描反射鏡3反射。
[0026] 電控掃描反射鏡3是在電控區域內對脈沖激光的照射位置進行定位的反射鏡。電 控掃描反射鏡3通過對脈沖激光進行掃描，從而經由f Θ透鏡6將激光照射至工件7上的 激光加工位置處。
[0027] 從脈沖激光振蕩器1A輸出的脈沖激光的射出定時（timing)和電控掃描反射鏡3 的定位處理，由加工控制裝置2A基于加工程序進行控制，以能夠將脈沖激光照射至期望的 開孔位置。
[0028] 然后，對激光加工裝置100A的動作處理順序進行說明。圖2是表示實施方式所涉 及的激光加工裝置的動作處理順序的流程圖。如果激光加工裝置100A開始對工件7進行 激光加工，則從加工控制裝置2A向電源12發送脈沖激光輸出值、脈沖激光的重復頻率、脈 沖激光接通時間等。
[0029] 由此，電源12基于脈沖激光輸出值、脈沖激光的重復頻率、脈沖激光接通時間等， 將電流及電壓供給至諧振器11。從電源12供給至諧振器11的電流及電壓用于輸出脈沖激 光。
[0030] 電力判定部13A基于電源12供給至諧振器11的電流及電壓，檢測與脈沖激光的 輸出相伴的電源12的電量。并且，電力判定部13A基于檢測出的電量，對電源12是否已接 近容量極限進行判定(步驟S1)。
[0031] 電力判定部13A在電源12超過了規定的閾值的情況下，判定出電源12已接近容 量極限(步驟S1為是)，并將表示電源12已接近容量極限這一情況的鉗位信號輸出至加工 控制裝置2A。如果從電力判定部13A接收到鉗位信號，則加工控制裝置2A在抑制了電控掃 描反射鏡3的定位速度后，繼續激光加工(步驟S2)。加工控制裝置2A例如一邊以使電控掃 描反射鏡3的定位速度不快于當前的定位速度的方式進行控制，一邊繼續激光加工。由此， 激光加工裝置100A繼續對工件7進行激光加工，而不會使從加工控制裝置2A發送至脈沖 激光振蕩器1A的脈沖指令值停止。
[0032] 另一方面，如果電源12沒有超過規定的閾值，則電力判定部13A判定出電源12沒 有接近容量極限(步驟S1為否)，不向加工控制裝置2A發送鉗位信號。由此，激光加工裝置 100A繼續對工件7進行激光加工，而不會使從加工控制裝置2A發送至脈沖激光振蕩器1A 的脈沖指令值停止。
[0033] 通常，在激光加工裝置中，根據作為被加工物的印刷配線基板的配線圖案及孔位 置數據確定脈沖激光的照射位置，根據照射位置的分布的疏密程度使激光的重復頻率變 化。
[0034] 本實施方式的脈沖激光振蕩器1A具有電力判定部13A，在電源12的電力已接近容 量極限的情況下，電力判定部13A將用于通知已接近電源12的容量極限這一情況的鉗位信 號輸出至加工控制裝置2A。
[0035] 由此，即使在由于脈沖激光的照射位置的分布為高密度而使脈沖激光的重復頻率 變高的情況下，所述鉗位信號也從脈沖激光振蕩器1A輸出至加工控制裝置2A。并且，加工 控制裝置2A控制輸出至電控掃描反射鏡3的控制信號(脈沖激光照射定位信號)，以使得電 控掃描反射鏡3的照射定位速度不大于當前的速度。
[0036] 其結果，能夠抑制與電控掃描反射鏡3同步輸出的脈沖激光，防止電源12到達容 量極限。由此，相對于全部的加工條件(基板材料、加工孔徑、孔深度等),能夠始終在激光加 工裝置100A所具有的最大能力(最大加工速度)下輸出穩定的脈沖激光。因此，能夠防止生 產率的降低，并且能夠防止加工品質的降低。
[0037] 圖3是表示脈沖激光的重復頻率和脈沖激光振蕩器的電源電量之間的關系的圖。 圖3的橫軸是脈沖激光的重復頻率，縱軸是脈沖激光振蕩器1A所具有的電源12的電量。如 果脈沖激光的重復頻率變大，則脈沖激光振蕩器1A所具有的電源12的電量也變大。
[0038] 因此，本實施方式的電力判定部13A檢測出電源12的電力已接近容量極限21，將 用于通知已接近容量極限21這一情況的鉗位信號輸出至加工控制裝置2A。并且，加工控制 裝置2A通過抑制電控掃描反射鏡3的照射定位速度而控制電控掃描反射鏡3及脈沖激光 振蕩器1A，以使電源12的電量不會達到容量極限21。
[0039] 圖4是用于說明脈沖激光的重復頻率的圖。例如，在脈沖激光31向第1加工位置 進行照射，脈沖激光33向第2加工位置進行照射的情況下，加工控制裝置2A通過將使加工 位置從第1加工位置移動至第2加工位置時的移動時間32設定為長時間，從而抑制脈沖激 光的重復頻率。
[0040] 此外，在本實施方式中，對在脈沖激光振蕩器1A內配置電力判定部13A的情況進 行了說明，但電力判定部13A不一定必須配置在脈沖激光振蕩器1A內。
[0041] 另外，加工控制裝置2A在抑制電源12的電量時，可以將電控掃描反射鏡3的定位 速度維持為當前的速度，也可以比當前的速度慢。在該情況下，加工控制裝置2A通過將電 控掃描反射鏡3的定位速度設定為小于或等于當前值，從而抑制電控掃描反射鏡3的定位 速度，由此，抑制電源12的電量。
[0042] 另外，加工控制裝置2A也可以基于電力判定部13A檢測出的電量的履歷進行切 換，以決定是使電控掃描反射鏡3的定位速度維持為當前的速度還是比當前的速度慢。
[0043] 另外，加工控制裝置2A在抑制電源12的電量時，可以在以規定時間抑制了電控掃 描反射鏡3的定位速度后解除抑制，也可以在電量下降至規定的閾值(第2閾值）后解除抑 制。
[0044] 另外，電力判定部13A也可以將從電源12供給至諧振器11的電壓為恒定值作為 前提，基于從電源12供給至諧振器11的電流而檢測電源12的電量。
[0045] 另外，電力判定部13A也可以基于從加工控制裝置2A發送至電源12的重復頻率 而檢測電源12的電量。另外，電力判定部13A也可以基于從諧振器11輸出的脈沖激光而 檢測電源12的電量。
[0046] 如上所述，根據實施方式1，電力判定部13A對電源12的電量進行判定，并基于判 定結果使電控掃描反射鏡3的定位速度降低，因此，即使在脈沖激光振蕩器1A的電源12已 接近容量極限的情況下，也能夠對工件7進行激光加工而不停止脈沖指令值。因此，能夠以 不降低加工品質及加工效率的方式對工件7進行激光加工。
[0047] 實施方式2
[0048] 下面，使用圖5對本發明的實施方式2進行說明。在實施方式2中，將電力判定部 配置在加工控制裝置內。圖5是表示實施方式2所涉及的激光加工裝置的結構的圖。激光 加工裝置100B具有與激光加工裝置100A相同的功能。
[0049] 與激光加工裝置100A相比，在激光加工裝置100B中，取代加工控制裝置2A而具 有加工控制裝置2B，取代脈沖激光振蕩器1A而具有脈沖激光振蕩器IB。
[0050] 加工控制裝置2B具有控制部20和電力判定部13B。控制部20與脈沖激光振蕩器 1B及電控掃描反射鏡3連接，進行與加工控制裝置2A相同的處理。另外，電力判定部13B 與諧振器11、電源12及控制部20連接，進行與電力判定部13A相同的處理。另外，脈沖激 光振蕩器1B具有諧振器11和電源12。
[0051] 在本實施方式中，電力判定部13B對電源12是否已接近容量極限進行判定，并且， 在電源12已接近容量極限的情況下，控制部20抑制電控掃描反射鏡3的動作速度。
[0052] 如上所述，根據實施方式2,電力判定部13B對電源12的電量進行判定，并基于判 定結果而使電控掃描反射鏡3的定位速度降低，因此，即使在脈沖激光振蕩器1B的電源12 已接近容量極限的情況下，也能夠對工件7進行激光加工而不停止脈沖指令值。
[0053] 工業實用性
[0054] 如上所述，本發明所涉及的激光加工裝置、加工控制裝置及脈沖頻率控制方法適 用于使用脈沖激光對被加工物進行的開孔加工。
[0055] 標號的說明
[0056] 1A、1B脈沖激光振蕩器，2A、2B加工控制裝置，3電控掃描反射鏡，7工件，11諧振 器，12電源，13A、13B電力判定部，20控制部，100A、100B激光加工裝置。
【權利要求】
1. 一種激光加工裝置，其特征在于，具有： 脈沖激光振蕩器，其具有輸出與供給的電力相對應的脈沖激光的諧振器、和將所述電 力供給至所述諧振器的電源； 電控掃描反射鏡，其在電控區域內對所述脈沖激光的照射位置進行定位，向被加工物 上進行照射； 加工控制裝置，其以與所述電控掃描反射鏡的動作同步地輸出所述脈沖激光的方式控 制所述脈沖激光振蕩器及所述電控掃描反射鏡；以及 電力判定部，其檢測從所述電源供給至所述諧振器的電力的電量，并且，基于所述電量 判定所述電源是否已接近容量極限， 所述加工控制裝置如果從所述電力判定部接收到表示所述電源已接近容量極限這一 情況的信號，則在以抑制所述電量上升的方式抑制所述電控掃描反射鏡的定位速度后，繼 續對所述被加工物進行激光加工。
2. 根據權利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述電力判定部基于從所述電源供給至所述諧振器的電流的電流值，檢測所述電源的 電量。
3. 根據權利要求1或2所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述加工控制裝置通過將所述定位速度設定為小于或等于當前值，從而抑制所述定位 速度。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述加工控制裝置在抑制所述電源的電量時，在以規定時間抑制了所述定位速度后， 解除對所述定位速度的抑制。
5. 根據權利要求1至3中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述加工控制裝置在抑制所述電源的電量時，在所述電量下降至規定值后，解除對所 述定位速度的抑制。
6. -種加工控制裝置，其具有： 控制部，其控制脈沖激光振蕩器和電控掃描反射鏡，其中，該脈沖激光振蕩器具有輸 出與供給的電力相對應的脈沖激光的諧振器、和將所述電力供給至所述諧振器的電源，該 電控掃描反射鏡在電控區域內對所述脈沖激光的照射位置進行定位，向被加工物上進行照 射；以及 電力判定部，其檢測所述電源供給至所述諧振器的電力的電量，并且，基于所述電量判 定所述電源是否已接近容量極限， 所述控制部以與所述電控掃描反射鏡的動作同步地輸出所述脈沖激光的方式控制所 述脈沖激光振蕩器及所述電控掃描反射鏡，并且， 如果從所述電力判定部接收到表示所述電源已接近容量極限這一情況的信號，則在以 抑制所述電量上升的方式抑制所述電控掃描反射鏡的定位速度后，繼續對所述被加工物進 行激光加工。
7. -種脈沖頻率控制方法，其特征在于，包含以下步驟： 控制步驟，在該步驟中，對脈沖激光振蕩器和電控掃描反射鏡進行控制，其中，該脈沖 激光振蕩器具有輸出與供給的電力相對應的脈沖激光的諧振器、和將所述電力供給至所述 諧振器的電源，該電控掃描反射鏡在電控區域內對所述脈沖激光的照射位置進行定位，向 被加工物上進行照射；以及 電力判定步驟，在該步驟中，檢測所述電源供給至所述諧振器的電力的電量，并且，基 于所述電量判定所述電源是否已接近容量極限， 在所述控制步驟中，以與所述電控掃描反射鏡的動作同步地輸出所述脈沖激光的方式 控制所述脈沖激光振蕩器及所述電控掃描反射鏡，并且， 在所述電源已接近容量極限的情況下，通過在以抑制所述電量上升的方式抑制所述電 控掃描反射鏡的定位速度后，繼續對所述被加工物進行激光加工，從而控制所述脈沖激光 的輸出頻率。
【文檔編號】B23K26/00GK104105568SQ201380002115
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年2月14日 優先權日:2013年2月14日
【發明者】城所仁志, 鈴木昭弘, 久留島宏, 西川直樹, 金田充弘 申請人:三菱電機株式會社