專利名稱：氣體激光加工機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如二氧化碳激光加工機之類的氣體激光加工機，尤其涉及可用穩(wěn)定的脈沖激光進行鉆孔加工的技術(shù)。
在用二氧化碳激光作細微孔加工時，作為脈沖激光的加工條件，除脈沖能量、脈沖峰值、脈沖寬度等外，還有確定對各加工孔照射多少個激光脈沖的脈沖數(shù)。對一個加工孔照射的脈沖數(shù)因被加工物的材質(zhì)、厚度等條件而不同，但至多也不過幾個脈沖，所以即使有一個失誤脈沖(miss pulse)，也會對加工結(jié)果產(chǎn)生很大影響。
已有技術(shù)的脈沖控制，相對于圖9(a)所示的輸入功率波形，得到圖9(b)的激光輸出。特開昭63-7688，如圖9(a)所示，在功率波形上增加基本功率，由此雖然能提高脈沖上升沿和下降沿的特性及穩(wěn)定性，但難于穩(wěn)定保持放電能量投入后緊接的放電狀態(tài)，已確認，圖9(d)中那種罕見的第一個脈沖上峰值低的失誤脈沖以每投入放電能量四次出現(xiàn)一次的比例出現(xiàn)。由此，對于加工開始后的第一個孔，往往以與其它加工孔相比設(shè)定脈沖數(shù)少的脈沖激光進行照射。
在用脈沖激光作細微孔鉆孔加工時，有必要對各加工孔分別照射設(shè)定脈沖數(shù)的激光，若產(chǎn)生這種失誤脈沖，則有發(fā)生不良加工的可能。因而，必須產(chǎn)生無失誤脈沖的穩(wěn)定的脈沖激光振蕩。
本發(fā)明提供一種氣體激光加工機，它產(chǎn)生無失誤脈沖的穩(wěn)定的脈沖激光，能實現(xiàn)穩(wěn)定的細微孔的加工。
本發(fā)明所述的產(chǎn)生脈沖激光振蕩的氣體激光加工機，在第一個脈沖前，提供能量小于激光振蕩門限值的預(yù)備脈沖分量。
又，本發(fā)明的產(chǎn)生脈沖激光振蕩的氣體激光加工機，在加工中施加能量小于激光振蕩門限值的基本功率，與此同時，在第一個脈沖前進一步提供能量小于激光振蕩門限值的預(yù)備脈沖分量。
本發(fā)明的產(chǎn)生脈沖激光振蕩的氣體激光加工機，還在加工中使用的脈沖振蕩前及各脈沖間連續(xù)提供能量小于激光振蕩門限值的預(yù)備脈沖分量。
此外，本發(fā)明的產(chǎn)生脈沖激光振蕩的氣體激光加工機，在加工中使用的各脈沖前一定時間提供能量小于激光振蕩門限值的預(yù)備脈沖分量。
進而，本發(fā)明的產(chǎn)生脈沖激光振蕩的氣體激光加工機，設(shè)計成按照至少第一個脈沖不照射被加工物的方式進行激光掃描。


圖1是表示本發(fā)明的激光細微孔加工機的基本構(gòu)成例子的圖。
圖2是本發(fā)明實施例1的輸入功率脈沖波形和激光輸出波形圖。
圖3表示二氧化碳激光器輸入輸出特性。
圖4是本發(fā)明實施例2的輸入功率脈沖波形和激光輸出波形。
圖5是本發(fā)明實施例3的輸入功率脈沖波形和激光輸出波形。
圖6是本發(fā)明實施例4的輸入功率脈沖波形和激光輸出波形。
圖7是本發(fā)明實施例5的模式圖。
圖8是本發(fā)明實施例6的模式圖。
圖9是已有技術(shù)控制的輸入功率脈沖波形和激光輸出波形。
實施例1本發(fā)明的基本構(gòu)成例示于圖1。圖1是加工印制電路板用的二氧化碳激光加工機。振蕩產(chǎn)生脈沖激光的部分由激光振蕩器1、輸出脈沖控制裝置2、NC裝置3構(gòu)成。首先，根據(jù)待加工印刷電路板的材質(zhì)、厚度、需要的孔徑等條件，向NC裝置3輸入脈沖寬度、脈沖峰值、脈沖數(shù)等設(shè)定條件，然后產(chǎn)生加工啟動信號。由輸出脈沖控制裝置向激光振蕩器1輸出脈沖信號，激光振蕩器1產(chǎn)生脈沖激光。由激光振蕩器1產(chǎn)生的脈沖激光10；經(jīng)圖像復(fù)制掩模4，由電掃描鏡(galvanoscan mirror)5確定加工孔位置，然后由fθ透鏡6復(fù)制、聚光掩模4的圖像，再照射至作為被加工件的加工印制電路板7。這里，雖然示出了由圖像復(fù)制掩模、電掃描鏡、fθ透鏡構(gòu)成的例子，但本發(fā)明不限于圖像復(fù)制光學(xué)系統(tǒng)，且也不限于電掃描鏡構(gòu)成的掃描光學(xué)系統(tǒng)。
圖2是本發(fā)明的輸入功率波形(a)及其相應(yīng)的激光輸出波形(b)的一個例子。在二氧化碳氣體激光的脈沖激光振蕩中，緊接投入放電功率后的第一個脈沖尤其不穩(wěn)定，偶爾會產(chǎn)生峰值低的失誤脈沖。若在比第一個加工用脈沖提前t1時刻起，在t0時間間隔中，提供用于防止失誤脈沖的脈沖(即能量小于激光振蕩門限值的預(yù)備脈沖分量)，則增大了放電能量投入后緊接著的放電的穩(wěn)定性，至少能防止第一個脈沖為失誤脈沖。
所謂激光振蕩門限值，如圖3的激光振蕩的輸入、輸出特性圖所示，是能輸出激光的最小輸入放電功率值P0。因而，設(shè)法在加工時的第一個脈沖前，提供能量小于門限值P0的預(yù)備脈沖放電，由此，可不輸出與加工無關(guān)的激光，而增大功率投入后緊接著的放電的穩(wěn)定性。
作為提供的預(yù)備脈沖分量的頻率、施加定時及施加時間的一個例子，例如從用于加工的脈沖前200μs起，在150μs時間間隔中，提供頻率為1kHz的小于激光振蕩門限值的預(yù)備脈沖分量。但并不特別限定于上述條件。實施例2裝置構(gòu)成與實施例1相同。圖4是本發(fā)明的輸入功率波形(a)及相應(yīng)的激光輸出波形(b)的一個例子。在二氧化碳氣體激光的脈沖激光振蕩中，各脈沖間投入小于激光振蕩門限值的基本功率，由此增大脈沖穩(wěn)定性，這一點是公知的，但對于放電功率投入后緊接的第一個脈沖，基本功率追加后仍是不穩(wěn)定的，還會產(chǎn)生失誤脈沖。因此，除用于提高加工中使用的所有脈沖穩(wěn)定性的基本功率外，還從比加工用脈沖的第一個脈沖提前t1的時刻起，在t0時間間隔中，提供能量小于激光振蕩門限值的預(yù)備脈沖分量，由此，至少能防止第一個脈沖為失誤脈沖且能提高其后脈沖的穩(wěn)定性。
作為提供的預(yù)備脈沖分量的頻率、施加定時及施加時間的一個例子，可在前述條件中，增加小于激光振蕩門限值的基本電流，但并不特別限定于上述條件。實施例3裝置構(gòu)成與實施例1相同。圖5是本發(fā)明的輸入功率波形(a)及相應(yīng)的激光輸出波形(b)的一個例子。它利用提供預(yù)備脈沖分量與基本功率相比，其防止失誤脈沖的效果更大這一點，在示于圖9的已有技術(shù)的輸入功率波形中，把基礎(chǔ)功率一部分置換成預(yù)備脈沖分量，由此，不僅對于第一個脈沖，而且對加工中的所有脈沖，均能防止失誤。雖然可以舉出前述條件作為提供的預(yù)備脈沖頻率的例子，但并不特別限定于該條件。
裝置構(gòu)成與實施例1相同。圖6是本發(fā)明的輸入功率波形(a)及相應(yīng)的激光輸出波形(b)的一個例子。與示于圖5的輸入功率波形不同，它不是連續(xù)地而是在加工使用的脈沖前一定時間t0提供預(yù)備脈沖分量，由此，可對加工中的全部脈沖防止失誤，且能抑制功率消耗。可舉出前述條件作為提供的預(yù)備脈沖頻率、施加定時及施加時間的一個例子，但并不局限于該條件。實施例5
圖7(a)、(b)是根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求5的實施例的模式圖。其裝置構(gòu)成為在實施例1的構(gòu)成中增加了用于接收激光的檔板8。該裝置對由于能量投入后緊接的放電狀態(tài)不穩(wěn)定性而產(chǎn)生的失誤脈沖，設(shè)計得如圖7(a)所示，通過由NC裝置掃描電掃描鏡5，至少使第一個脈沖射向檔板8之類的遮擋物，而且其后的穩(wěn)定脈沖激光，如圖7(b)所示，照射至加工件7。實施例6圖8(a)、(b)是根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求5實施例的模式圖。其裝置構(gòu)成為在實施例1的構(gòu)成中增加了用于遮擋激光的高速快門9。該裝置對由于放電能量投入后緊接的放電狀態(tài)不穩(wěn)定性而產(chǎn)生的失誤脈沖，設(shè)計得如圖8(a)所示，通過用NC裝置3控制高速快門9至少遮擋第一個脈沖的激光，而且如圖8(b)所示，其后的穩(wěn)定脈沖激光照射加工物7。
雖然在上述各實施例中，對二氧化碳激光作了說明，但本發(fā)明在例如使用準分子激光器、氦氖激光器等的場合，也能取得同樣的效果。
本發(fā)明因具有如上所述構(gòu)成，它取得下述效果。
通過在電氣上控制放電功率波形，能防止第一個脈沖為失誤脈沖，從而加工時間與以往無顯著差異但能實現(xiàn)穩(wěn)定的鉆孔加工。
通過在電氣上控制放電功率波形，能防止第一個脈沖為失誤脈沖且提高其后脈沖的穩(wěn)定性，因而加工時間與以往無顯著差異，但能實現(xiàn)穩(wěn)定的鉆孔加工。
通過在電氣上控制放電功率波形，能防止加工中的所有脈沖為失誤脈沖，從而能在加工時間與以往加工相仿的情況下實現(xiàn)穩(wěn)定的鉆孔加工。
通過在電氣上控制放電功率波形，防止加工中所有脈沖為不合格脈沖，能在加工時間與以往加工相仿的情況下實現(xiàn)穩(wěn)定的鉆孔加工，而且與已有技術(shù)相比，可用較少的電力進行控制。
進而，通過至少使不穩(wěn)定的第一個脈沖向擋板之類的遮擋物照射，而僅取出穩(wěn)定的脈沖，可防止失誤脈沖實現(xiàn)穩(wěn)定的鉆孔加工。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生脈沖激光振蕩的氣體激光加工機，其特征在于，在第一個脈沖前，提供能量小于激光振蕩門限值的預(yù)備脈沖分量。
2.一種產(chǎn)生脈沖激光振蕩的氣體激光加工機，其特征在于，在加工中施加能量小于激光振蕩門限值的基本功率，與此同時，在第一個脈沖前進一步提供能量小于激光振蕩門限值的預(yù)備脈沖分量。
3.一種產(chǎn)生脈沖激光振蕩的氣體激光加工機，其特征在于，在加工中使用的脈沖振蕩前及各脈沖間連續(xù)提供能量小于激光振蕩門限值的預(yù)備脈沖分量。
4.一種產(chǎn)生脈沖激光振蕩的氣體激光加工機，其特征在于，在加工中使用的各脈沖前一定時間提供能量小于激光振蕩門限值的預(yù)備脈沖分量。
5.一種產(chǎn)生脈沖激光振蕩的氣體激光加工機，其特征在于，掃描激光使至少第一個脈沖不照射被加工物。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種氣體激光加工機,它能防止放電能量投入后緊接的不穩(wěn)定放電狀態(tài)下產(chǎn)生的失誤脈沖,從而實現(xiàn)由穩(wěn)定的脈沖激光振蕩進行的穩(wěn)定的鉆孔加工。本發(fā)明的產(chǎn)生脈沖激光振蕩的氣體激光加工機設(shè)計成使在第一個加工用脈沖前,提供用于防止出現(xiàn)失誤脈沖的脈沖,即能量小于激光振蕩門限值的預(yù)備脈沖分量。
文檔編號B23K26/00GK1194190SQ9810414
公開日1998年9月30日 申請日期1998年3月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月21日
發(fā)明者城所仁志, 松原真人 申請人:三菱電機株式會社