CN104254426B - 曲率控制装置及激光加工机 - Google Patents

Abstract

曲率控制装置具有校正指令输出部，该校正指令输出部基于对由激光加工机照射的激光的与光束直径、光束发散角或焦点位置相关的光束特性进行校正的光束校正值，生成对可变曲率镜的曲率进行校正的曲率校正指令，并将生成的曲率校正指令输出至使可变曲率镜的曲率变更的可变曲率单元，光束校正值是基于光束特性、和针对激光加工机的每个机种设定的光束特性基准值而计算出的值，校正指令输出部生成在由激光加工机照射出激光的情况下，使照射出的激光的光束特性与光束特性基准值成为相同值的曲率校正指令。

Description

曲率控制装置及激光加工机

技术领域

本发明涉及通过对可变曲率镜的曲率进行控制，从而对激光的光束直径或光束发散角进行控制的曲率控制装置及激光加工机。

背景技术

激光加工机由于配置在光路中的激光折返反射镜的面精度波动、和从激光振荡器中振荡出的光束的波动等原因，存在光束直径及光束发散角的机器误差波动。

以减小这些光束直径及光束发散角等的波动为目的，针对在激光加工机中使用的反射镜及透镜设有严格的面精度基准。另外，在专利文献1中记载的激光加工机将可变曲率镜配置在激光加工机的光路中，对应于激光加工条件，对入射至聚光透镜的激光光束直径、聚光后的光斑直径或焦距进行调整。

专利文献1：日本特开2000-84689号公报

发明内容

然而，在上述现有技术中，光束直径及光束发散角产生波动，因此，需要在加工条件中设有余量。即，以容许加工机之间的光束直径及光束发散角等的波动为目的，在输入至加工机控制装置内的加工条件中设有余量。因此，不能在最佳的加工条件下进行加工，因此，存在加工速度下降，并且，加工的稳定性降低的问题。

另外，在上述现有技术中，考虑到在各加工机中光束直径及光束发散角产生波动，需要使用面精度基准严格的反射镜及透镜。因此，存在光学部件的加工成本提高的问题。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种高速且以低成本进行稳定的激光加工的曲率控制装置以及激光加工机。

为了解决上述课题并实现目的，本发明的特征在于，具有校正指令输出部，该校正指令输出部基于对由激光加工机照射的激光的与光束直径、光束发散角或焦点位置相关的光束特性进行校正的光束校正值，生成对可变曲率镜的曲率进行校正的曲率校正指令，并将生成的曲率校正指令输出至使所述可变曲率镜的曲率变更的可变曲率单元，所述光束校正值是基于所述光束特性、和针对所述激光加工机的每个机种设定的光束特性基准值而计算出的值，所述校正指令输出部生成在由所述激光加工机照射出激光的情况下，使照射出的激光的光束特性与所述光束特性基准值成为相同值的曲率校正指令。

发明的效果

根据本发明，实现能够高速且以低成本进行稳定的激光加工的效果。

附图说明

图1是用于说明实施方式1涉及的激光加工处理的概念的图。

图2是表示实施方式1涉及的激光加工机的概略结构的图。

图3是表示实施方式1涉及的曲率控制装置的结构的框图。

图4是表示可变曲率单元的结构的图。

图5是表示可变曲率镜的结构的图。

图6-1是用于说明在可变曲率镜为凸面的情况下，曲率变化与光束直径变化的关系的图。

图6-2是用于说明在可变曲率镜为凹面的情况下，曲率变化与光束直径变化的关系的图。

图7是用于说明光束直径的测量方法的图。

图8是表示实施方式2涉及的曲率控制装置的结构的框图。

图9是表示实施方式3涉及的曲率控制装置的结构的框图。

图10是表示实施方式4涉及的曲率控制装置的结构的框图。

具体实施方式

以下，基于附图，详细地说明本发明的实施方式涉及的曲率控制装置以及激光加工机。此外，本发明并不受这些实施方式的限定。

实施方式1

图1是用于说明实施方式1涉及的激光加工处理的概念的图。本实施方式的激光加工机100-1～100-N(N为大于或等于2的自然数)是，在对可变曲率镜2的曲率进行了校正的基础上，对工件(后述的被加工物30)进行激光加工的装置。在这里，设为激光加工机100-1～100-N分别是相同的机种。

作为光束特性的基准值的光束特性基准值是在激光加工机的开发阶段确定的任意值。针对激光加工机的每个机种计算光束直径基准值51。这里的光束特性是光束直径，因此，使用评价系统200等计算出作为光束直径的基准值的光束直径基准值51(S1)。这里的评价系统200例如是激光加工机的试制机、光束特性的测量装置以及计算机等。

另外，也可以使用制造出的激光加工机100-1～100-N，设定光束特性基准值。在该情况下，作为从各激光加工机100-1～100-N照射的激光的光束特性，而测量光束直径50-1～50-N(S2～S4)。其后，使用测量结果(光束直径50-1～50-N)，计算作为光束特性的基准值的光束特性基准值(S5)。

将计算出的光束直径基准值51设定至各激光加工机100-1～100-N(S6)，然后出厂(S7)。换言之，通过对出厂的激光加工机100-1～100-N设定光束直径基准值51，从而进行光束直径的调整。在使用各激光加工机100-1～100-N时，利用光束直径基准值51，计算用于对光束特性进行校正的光束校正值。而且，利用光束校正值，生成曲率校正指令。

例如，在激光加工机100-1中，生成曲率校正指令52-1，在激光加工机100-2中，生成曲率校正指令52-2。另外，在激光加工机100-N中，生成曲率校正指令52-N。为了对从各激光加工机100-1～100-N照射的激光的光束特性(光束直径等)进行校正，将曲率校正指令传输至可变曲率单元10。此外，曲率校正指令52-1～52-N也可以由激光加工机100-1～100-N的制造者或使用者生成。

例如，在激光加工机100-1中，通过曲率校正指令52-1，对可变曲率镜2的曲率进行校正，以使光束直径50-1成为与光束直径基准值51相同的值。另外，在激光加工机100-2中，通过曲率校正指令52-2，对可变曲率镜2的曲率进行校正，以使光束直径50-2成为与光束直径基准值51相同的值。另外，在激光加工机100-N中，通过曲率校正指令52-N，对可变曲率镜2的曲率进行校正，以使光束直径50-N成为与光束直径基准值51相同的值。

将所生成的曲率校正指令传输至可变曲率单元10。可变曲率单元10按照曲率校正指令，使可变曲率镜2的曲率变更。由此，在任意的激光加工机100-1～100-N中，均会照射与光束直径基准值51相同的光束直径的激光。因此，能够抑制从各激光加工机100-1～100-N生成的光束直径的机器误差波动。

此外，在这里，说明了光束特性为光束直径的情况，但光束特性也可以是光束发散角或焦点位置。因此，光束校正值用于对与光束直径、光束发散角或焦点位置相关的光束特性进行校正。

在以下的说明中，作为光束特性的一个例子，对光束特性为光束直径或光束发散角的情况进行说明。另外，将激光加工机100-1～100-N作为激光加工机100进行说明。另外，将光束直径50-1～50-N作为光束直径50进行说明，将曲率校正指令52-1～52-N作为曲率校正指令52进行说明。

图2是表示实施方式1涉及的激光加工机的概略结构的图。激光加工机100构成为包含：激光振荡器(激光输出部)31、PR(Partial Reflection)镜32、偏转镜2A、2B、具有可变曲率镜2的可变曲率单元10、加工透镜37以及曲率控制装置20X。

激光振荡器31是振荡形成CO₂激光等激光(束状光)的装置，在激光加工时，一边使激光输出进行各种变化，一边射出激光。PR镜(部分反射镜)32对激光振荡器31射出的激光进行部分反射，并引导至偏转镜2A。

偏转镜(激光折返反射镜)2A、2B是光束角度变化用镜。偏转镜2A改变从PR镜(部分反射镜)32传输来的激光的光束角度，并引导至偏转镜2B。偏转镜2B使从偏转镜2A传输来的激光的光束角度偏转，并传输至可变曲率镜2。

可变曲率镜2配置在激光振荡器31和加工透镜37(加工头)之间的激光传播光路中。此外，激光振荡器31内的反射镜也可以使用可变曲率镜2。可变曲率镜2对在激光加工机100内产生的激光的光束直径50的波动进行校正。

可变曲率镜2是以镜的曲率可变的方式构成，并且，在镜的反射面侧使激光反射的镜。可变曲率镜2改变从偏转镜2B传输来的激光的光束角度、光束直径50等，并传输至加工透镜37。可变曲率镜2通过使镜的曲率变化，从而使光束直径50或焦点深度等变化。

曲率控制装置20X是对可变曲率镜2的曲率进行控制的装置。本实施方式的曲率控制装置20X对可变曲率镜2的曲率进行控制，使得激光加工机100的具有机器误差波动的光束直径50接近于针对激光加工机100的每个机种设定的光束直径基准值51。曲率控制装置20X例如在激光加工机100出厂时，对可变曲率镜2的曲率进行了控制。另外，由于光学部件(PR镜32、偏转镜2A、2B、可变曲率镜2等)的时效老化，有时光束直径50及光束发散角变化，因此，曲率控制装置20X也可以在售后服务时，对可变曲率镜2的曲率进行控制。

光束发散角例如利用在光路中的2点处测量出的光束直径、和测量出这些光束直径的2点之间的距离而进行计算。在该情况下，光束直径可以利用任意方法测量。

此外，在对与加工透镜37间的距离(高度)相同的位置处照射激光的情况下，如果光束直径50相同，则光束发散角也相同。然而，如果将加工透镜37和被加工物30之间的距离设为加工透镜37的焦距的2倍距离，则是将光束直径与入射至加工透镜37的光束直径相同的激光照射至被加工物30。在本实施方式中，在将照射激光的高度方向的位置固定在加工透镜37的焦距的2倍的位置处的基础上，对光束直径50进行测量。换言之，将加工透镜37和被加工物30之间的距离，设为加工透镜37的焦距的2倍。

此外，加工透镜37和被加工物30之间的距离并不限定于加工透镜37的焦距的2倍距离，也可以是任意距离。在这里，即使在不是焦距的2倍的位置处测量了光束直径50，也能根据相似图形的关系式，求出向加工透镜37入射时的光束直径50。因此，光束直径50在加工透镜37和被加工物30之间的任意位置处进行测量均可。激光加工机100通过基于光束直径50的测量结果，对光束直径50进行校正，从而将光束直径50和光束发散角双方校正为期望值。此外，也可以对可变曲率镜2的曲率进行控制，以使激光加工机100的具有机器误差波动的光束发散角接近于针对激光加工机100的每个机种设定的光束发散角的基准值。

在对可变曲率镜2的曲率进行控制时，激光加工机100向测量光束直径50时使用的光束特性测量用部件(照射对象)照射激光。然后，针对由于被照射激光而形成的激光照射痕迹，测量光束直径50。在本实施方式中，将测量出的光束直径50，输入至曲率控制装置20X。由此，曲率控制装置20X基于输入的光束直径50，生成对可变曲率镜2的曲率进行校正的曲率校正指令52。然后，曲率控制装置20X利用生成的曲率校正指令52，对可变曲率单元10进行控制。

加工透镜37将从可变曲率镜2传输来的激光聚光为较小的光斑直径，并照射至被加工物30。被加工物30载置在未图示的加工台上，在该加工台上进行激光加工。

此外，激光加工机100可以是对钣金件等板状部件进行切断的激光加工机，也可以是对印刷基板等进行开孔加工的激光加工机。另外，激光加工机100可以进行二维的激光加工，也可以进行三维的激光加工。

在激光加工机100中，如果从激光振荡器31输出激光，则经由偏转镜2A、2B传输至可变曲率镜2。可变曲率镜2对由偏转镜2A、2B及可变曲率镜2等的面精度波动、在激光振荡器31内激发出的激光的光束特性(光束直径50)的波动、以及PR镜32的面精度波动引起的激光的光束直径50的波动进行校正。可变曲率镜2校正为与从曲率控制装置20X传输来的曲率校正指令52对应的曲率。由此，在本实施方式中，激光的光束直径50被校正为与激光加工机100的机种对应的任意尺寸。

将利用可变曲率镜2校正了光束直径50的激光，传输至加工透镜37。加工透镜37对该激光进行聚光，将聚光后的激光照射至作为加工对象的被加工物30。

图3是表示实施方式1涉及的曲率控制装置的结构的框图。在图3中，示出了曲率控制装置20X的一个例子即曲率控制装置20A的结构。曲率控制装置20A具有光束直径输入部21A、基准值存储部22、校正值计算部23以及校正指令输出部24。

光束直径输入部21A输入激光的光束直径50(尺寸)，并传输至校正值计算部23。输入至光束直径输入部21A的光束直径50，可根据由激光加工机100向丙烯酸类材料等光束特性测量用部件照射的激光的照射痕迹得到。光束直径50例如是照射痕迹的直径。

此外，光束特性测量用部件只要是热敏纸及木材等通过照射激光而形成激光照射痕迹且可测量光束直径50的材料，则可以是任意部件。以下，针对光束特性测量用部件为丙烯酸类材料，激光的照射痕迹为丙烯酸烧灼图案的情况进行说明。

基准值存储部22是存储与激光加工机100的机种对应的光束直径基准值51的存储器等。例如在激光加工机100出厂时，预先将光束直径基准值51存储在基准值存储部22中。光束直径基准值51例如是在开发阶段设定的值。此外，光束直径基准值51也可以是从与激光加工机100机种相同的多个激光加工机100-1～100-N得到的光束直径50-1～50-N的平均值等。

此外，也可以例如在激光加工机100出厂后，由用户将光束直径基准值51存储至基准值存储部22。另外，也可以将曲率控制装置20A构成为，能够将基准值存储部22内的光束直径基准值51改写为任意值。

校正值计算部23基于从光束直径输入部21A传输来的光束直径50、和基准值存储部22内的光束直径基准值51，计算对光束直径50进行校正的光束直径校正值。光束直径校正值是用于对可变曲率镜2的曲率进行校正的校正值。

校正值计算部23计算在利用光束直径校正值对可变曲率镜2的曲率进行了校正的情况下，使从激光加工机100得到的光束直径50与光束直径基准值51成为相同值的光束直径校正值。换言之，校正值计算部23计算对从激光加工机100得到的光束直径50与光束直径基准值51的差进行校正的光束直径校正值。校正值计算部23例如将光束直径50与光束直径基准值51的差作为光束直径校正值进行计算。

从光束直径输入部21A传输来的光束直径50，是激光加工机100固有的光束直径50，光束直径基准值51是激光加工机100的机种固有的光束直径。在本实施方式中，计算光束直径校正值，使得激光加工机100固有的光束直径50成为与激光加工机100的机种对应的光束直径(光束直径基准值51)。校正值计算部23将计算出的光束直径校正值传输至校正指令输出部24。

校正指令输出部24基于从校正值计算部23传输来的光束直径校正值，生成向可变曲率单元10输出的曲率校正指令52。曲率校正指令52是对可变曲率镜2的曲率进行校正的指令。校正指令输出部24例如利用表示光束直径校正值与曲率校正指令52的对应关系的数据表或关系式，生成曲率校正指令52。

校正指令输出部24将对可变曲率单元10所具有的致动器(后述的致动器6)施加的电压作为曲率校正指令52而输出至可变曲率单元10。曲率校正指令52是向可变曲率单元10输出的偏移指令值，通过将曲率校正指令52传输至可变曲率单元10，从而对可变曲率镜2的曲率进行变更，使得光束直径成为光束直径基准值51。

图4是表示可变曲率单元的结构的图。在图4中，示出可变曲率单元10的剖视图。可变曲率单元10是使可变曲率镜2的曲率(弯曲方式)变化的单元，该可变曲率镜2是使用大致圆板状的部件形成的。

可变曲率单元10具有传感器3、内侧镜支撑体4、外侧镜支撑体5以及致动器6。内侧镜支撑体4、外侧镜支撑体5各自使用有底圆筒状部件构成。

内侧镜支撑体4在构成有底圆筒状部件的侧壁面的顶面部侧具有支撑部45。支撑部45在可变曲率镜2的底面部中的外周部与可变曲率镜2接触。

另外，外侧镜支撑体5的内壁面构成为比内侧镜支撑体4的外壁面大。外侧镜支撑体5以包围内侧镜支撑体4的方式配置在内侧镜支撑体4的外侧。外侧镜支撑体5在有底圆筒状部件的顶面部侧，具有与侧壁面垂直地接合的板状的环状部件。而且，在环状部件的底面侧设有下压部46。下压部46在可变曲率镜2的顶面部中的外周部与可变曲率镜2接触。支撑部45、下压部46构成为，支撑部45与下压部46相比，在可变曲率镜2的外周侧与可变曲率镜2接触。

通过该结构，可变曲率镜2被内侧镜支撑体4和外侧镜支撑体5夹持。具体而言，可变曲率镜2其底面侧的外周部与内侧镜支撑体4的支撑部45按压抵接，其顶面侧的外周部与外侧镜支撑体5的下压部46按压抵接。

致动器6使内侧镜支撑体4在与可变曲率镜2的主面垂直的方向上移动。在使可变曲率镜2的曲率变化时，致动器6使内侧镜支撑体4向可变曲率镜2侧移动。由此，可变曲率镜2的底面被支撑部45向上推，并且，可变曲率镜2的顶面被下压部46按压。其结果，可变曲率镜2变形为凹状(碗状)，曲率变化。此外，在可变曲率单元10中，也可以使可变曲率镜2变形为凸状。

传感器3配置在可变曲率镜2的底面部侧，对可变曲率镜2的曲率进行检测。此外，可变曲率单元10的结构并不限于图4所示的结构。可变曲率单元10只要是对可变曲率镜2赋予曲率的结构，可以是任意结构。例如，内侧镜支撑体4、外侧镜支撑体5、支撑部45、下压部46的构造、驱动方式的形态也可以是任意的构造、驱动方式。

另外，可变曲率镜2的镜表面的曲率形状是球面、非球面中的哪种均可以。另外，偏转镜2A、2B也可以使用可变曲率镜2。另外，激光振荡器31内的反射镜也可以使用可变曲率镜2。

图5是表示可变曲率镜的结构的图。在图5中，示出可变曲率镜2的斜视图。可变曲率镜2是使用大致圆板状的镜母材而构成的，在镜反射面侧形成有圆形区域的反射膜1。反射膜1的中心与镜母材的镜反射面的中心大致相同。形成反射膜1的区域可以是小于镜反射面的区域，也可以是与镜反射面相同的区域。

此外，在射入至可变曲率镜2的激光的输出较低的情况下，也可以省略反射膜1的形成，仅对镜反射面蒸镀金。在该情况下，针对镜反射面，在反射膜1的位置处形成金薄膜。

通过使可变曲率镜2的曲率变化，从而照射至被加工物30的激光的焦点位置、光束直径50及光束发散角变化。在这里，针对可变曲率镜2的曲率变化与光束直径变化的关系进行说明。

图6-1及图6-2是用于说明可变曲率镜的曲率变化与光束直径变化的关系的图。图6-1示出可变曲率镜2为凸面的情况，图6-2示出可变曲率镜2为凹面的情况。

如图6-1所示，经由凸面的可变曲率镜2而照射至被加工物30的激光，与将作为平行光的激光照射至被加工物30的情况相比，焦点位置变远。其结果，如果利用凸面的可变曲率镜2使激光反射，则与反射前相比，反射后的激光的光束直径50增大。

另一方面，如图6-2所示，经由凹面的可变曲率镜2而照射至被加工物30的激光，与将作为平行光的激光照射至被加工物30的情况相比，焦点位置变近。其结果，如果利用凹面的可变曲率镜2使激光反射，则与反射前相比，反射后的激光的光束直径50减小。

如上所述，通过使可变曲率镜2的曲率变化，从而能够与使加工透镜37的位置变化的情况同样地，使照射至被加工物30的激光的光束直径50变化。

可变曲率镜等通常的光学部件，为了使光的特性不变，对镜反射面要求较高的面精度。在本实施方式中，将激光校正为与激光加工机100的机种对应的光束直径50，因此，不会对反射镜(PR镜32、偏转镜2A、2B)及透镜等光学部件要求较高的面精度。因此，能够使用低价的光学部件来构成激光加工机100。

此外，可变曲率镜2并不限于大致圆板状，可以是任意形状。例如，也可以利用具有多边形主面的板状部件或椭圆板状部件形成可变曲率镜2。另外，也可以在可变曲率镜2的底面侧或镜内设置中空区域。

下面，对光束直径50的测量方法进行说明。图7是用于说明光束直径的测量方法的图。在对由激光加工机100向被加工物30照射的激光的光束直径50进行测量时，由激光加工机100向丙烯酸类材料41照射激光。此时，在加工头(加工透镜37)的下方(载置被加工物30的位置处)配置有丙烯酸类材料41，以例如数秒的时间向该丙烯酸类材料41照射激光。

由此，丙烯酸类材料41熔融而形成丙烯酸烧灼图案42。通过测量丙烯酸烧灼图案42的直径，能够得到激光加工机100的光束直径50。该光束直径50经常与标准光束直径(理想值)之间存在差值。此外，对激光的光束直径50进行测量的位置(在这里是丙烯酸类材料41的配置位置)，只要比可变曲率镜2靠前(光路的后级侧)，可以是任意位置。

另外，在这里，说明了针对丙烯酸烧灼图案42测量1处的直径的情况，但也可以针对丙烯酸烧灼图案42测量多处的直径。在该情况下，例如，将测量出的直径的平均值设为激光加工机100的光束直径。

针对激光加工机100的每个机种设定的光束直径基准值51，使用通过与在图7中说明的方法相同的方法测量出的光束直径50进行计算。在制造激光加工机100时，使与激光加工机100的机种相同的多个激光加工机形成丙烯酸烧灼图案42。然后，使用根据各丙烯酸烧灼图案42得到的光束直径50，计算光束直径基准值51。光束直径基准值51例如是在设计阶段设定出的值、或根据各丙烯酸烧灼图案42得到的光束直径50的平均值。计算出的光束直径基准值51，存储在激光加工机100及与激光加工机100机种相同的激光加工机的基准值存储部22中。

如上所述，根据实施方式1，进行校正以使得光束直径50接近于针对激光加工机100的每个机种设定出的光束直径基准值51，因此，无需在加工条件中设置余量。因此，能够在最佳的加工条件下进行加工，从而不会使加工速度下降，能够进行稳定的激光加工。另外，能够防止光束直径50波动，因此，无需使用面精度基准严格的光学部件。因此，能够将光学部件的加工成本抑制为较低。

因此，能够高速且以低成本进行稳定的激光加工。另外，能够进行稳定的激光加工，因此，成品率提高，并且，无需由加工机操作者进行条件调整。

实施方式2

下面，使用图8，说明本发明的实施方式2。在实施方式2中，使用从激光加工机100取得的光束直径50，预先计算出光束直径校正值。然后，将计算出的光束直径校正值手动输入至激光加工机。

图8是表示实施方式2涉及的曲率控制装置的结构的框图。在图8中，示出曲率控制装置20X的一个例子即曲率控制装置20B的结构。此外，在图8的各结构要素中针对与在图3中示出的实施方式1的曲率控制装置20A实现相同的功能的结构要素，标注相同的标号，省略重复的说明。

曲率控制装置20B具有校正值输入部27、校正指令输出部24。校正值输入部27输入光束直径校正值，并传输至校正指令输出部24。经由鼠标或键盘等，向校正值输入部27手动输入光束直径校正值。

输入至校正值输入部27的光束直径校正值，与利用校正值计算部23计算出的光束直径校正值相同。换言之，光束直径校正值是基于光束直径50和光束直径基准值51计算出的。

校正指令输出部24基于从校正值输入部27传输来的光束直径校正值，生成并输出针对可变曲率单元10的曲率校正指令52。此外，有时根据输入至校正值输入部27的光束直径校正值，无法校正为与光束直径基准值51对应的期望的光束直径。在这种情况下，通过试凑法来变更可变曲率镜2的曲率。具体而言，反复进行以下的处理。

(1)输入与光束直径50的测量结果对应的光束直径校正值

(2)生成与光束直径校正值对应的曲率校正指令52

(3)在基于曲率校正指令52变更了曲率的基础上，对光束直径50进行测量

(4)基于测量结果，确认是否成为期望的光束直径

在激光加工机100中，直至能够校正为与光束直径基准值51对应的期望的光束直径为止，反复进行上述的(1)～(4)的处理。此外，在本实施方式中，针对手动输入光束直径校正值的情况进行了说明，但也可以手动输入曲率校正指令52。

如上所述，根据实施方式2，能够与实施方式1同样地，高速且以低成本进行稳定的激光加工。另外，不需要基准值存储部22及校正值输入部27，因此，能够用比曲率控制装置20A低价的曲率控制装置20B进行激光加工。

实施方式3

下面，使用图9，说明本发明的实施方式3。在实施方式3中，使用光束分析仪，对激光加工机100的光束直径50进行测量，将测量出的光束直径50输入至激光加工机100。

图9是表示实施方式3涉及的曲率控制装置的结构的框图。在图9中，示出曲率控制装置20X的一个例子即曲率控制装置20C的结构。此外，在图9的各结构要素中，针对与图3所示的实施方式1的曲率控制装置20A实现相同功能的结构要素，标注相同标号，省略重复的说明。

曲率控制装置20C具有光束直径输入部21C、基准值存储部22、校正值计算部23以及校正指令输出部24。光束直径输入部21C与光束分析仪40连接。光束分析仪40是对由激光加工机100照射的激光的光束直径50进行测量的装置。光束分析仪40将测量出的光束直径50传输至光束直径输入部21C。

光束直径输入部21C输入光束直径50，并传输至校正值计算部23。由此，校正值计算部23基于从光束直径输入部21C传输来的光束直径50、和基准值存储部22内的光束直径基准值51，计算光束直径校正值。然后，校正指令输出部24基于由校正值计算部23计算出的光束直径校正值，生成曲率校正指令52，并输出至可变曲率单元10。

此外，光束分析仪40也可以对透过加工透镜37后的激光的聚光点处的光斑直径或焦点位置进行测量。在该情况下，通过可变曲率镜2的曲率控制，校正光斑直径的测量值与光束直径基准值51之间的差异、或者焦点位置的测量值与预先设定的焦点位置的基准值之间的差异。

如上所述，根据实施方式3，能够与实施方式1同样地，高速且以低成本进行稳定的激光加工。另外，将使用光束分析仪40测量出的光束直径输入至光束直径输入部21C，因此，能够以简单的操作进行激光加工。另外，在使用光束分析仪40的情况下，通过设定为定期地测量光束直径，从而不需要光束直径的校正作业。

实施方式4

下面，使用图10，说明本发明的实施方式4。在实施方式4中，利用曲率控制装置，进行对光束直径的波动进行校正的曲率控制、和与加工条件对应的曲率控制这两者。

图10是表示实施方式4涉及的曲率控制装置的结构的框图。在图10中，示出曲率控制装置20X的一个例子即曲率控制装置20D的结构。此外，在图10的各结构要素中，针对与图3所示的实施方式1的曲率控制装置20A实现相同功能的结构要素，标注相同标号，省略重复的说明。

曲率控制装置20D除了光束直径输入部21A、基准值存储部22、校正值计算部23及校正指令输出部24之外，还具有加工条件输入部25、曲率控制部26。本实施方式的校正指令输出部24将生成的曲率校正指令52传输至曲率控制部26。

加工条件输入部25输入加工条件，并传输至曲率控制部26。在这里的加工条件是被加工物30的板厚或材质等。曲率控制部26基于加工条件而生成曲率变更指令。曲率变更指令是使可变曲率镜2的曲率变更的指令。

曲率控制部26将合并曲率校正指令52和曲率变更指令而得到的指令，传输至可变曲率单元10。由此，利用可变曲率单元10，进行与曲率校正指令52对应的曲率变更、和与加工条件对应的曲率变更。此外，也可以将加工条件输入部25及曲率控制部26，配置在曲率控制装置20A～20C中。

如上所述，根据实施方式4，能够与实施方式1同样地，高速且以低成本进行稳定的激光加工。另外，曲率控制装置20D具有加工条件输入部25及曲率控制部26，因此，能够进行与加工条件对应的曲率控制。

工业实用性

如上所述，本发明涉及的曲率控制装置及激光加工机，适用于激光的光束直径的校正。

标号的说明

2可变曲率镜，6致动器，10可变曲率单元，20A～20D、20X曲率控制装置，21A、21C光束直径输入部，22基准值存储部，23校正值计算部，24校正指令输出部，25加工条件输入部，26曲率控制部，27校正值输入部，30被加工物，31激光振荡器，37加工透镜，40光束分析仪，41丙烯酸类材料，42丙烯酸烧灼图案，50光束直径，100激光加工机。

Claims (11)

1.一种曲率控制装置，其特征在于，

具有校正指令输出部，该校正指令输出部基于对由激光加工机照射的激光的与光束直径、光束发散角或焦点位置相关的光束特性进行校正的光束校正值，生成对可变曲率镜的曲率进行校正的曲率校正指令，并将生成的曲率校正指令输出至使所述可变曲率镜的曲率变更的可变曲率单元，

所述光束校正值是基于所述光束特性和针对所述激光加工机的每个机种设定的光束特性基准值而计算出的值，

所述校正指令输出部生成在由所述激光加工机照射出激光的情况下，使照射出的激光的光束特性与所述光束特性基准值成为相同值的曲率校正指令。

2.根据权利要求1所述的曲率控制装置，其特征在于，

所述光束特性基准值是利用由与所述激光加工机机种相同的激光加工机照射的激光的光束特性而计算出的值。

3.根据权利要求1或2所述的曲率控制装置，其特征在于，还具有：

光束特性输入部，其输入所述光束特性；

基准值存储部，其存储有所述光束特性基准值；以及

校正值计算部，其基于所述光束特性及所述光束特性基准值，对所述光束校正值进行计算，

所述校正指令输出部基于利用所述校正值计算部计算出的光束校正值，生成所述曲率校正指令。

4.根据权利要求3所述的曲率控制装置，其特征在于，

向所述光束特性输入部输入利用光束分析仪测量出的光束特性。

5.根据权利要求4所述的曲率控制装置，其特征在于，

利用所述光束分析仪测量的光束特性，是光束直径、焦点位置或者透过加工透镜后的聚光点处的光斑直径。

6.根据权利要求1或2所述的曲率控制装置，其特征在于，

还具有输入所述光束校正值的校正值输入部，

所述校正指令输出部基于从所述校正值输入部输入的光束校正值，生成所述曲率校正指令。

7.根据权利要求1或2所述的曲率控制装置，其特征在于，

所述光束特性是针对激光照射痕迹进行测量而得到的，该激光照射痕迹通过由所述激光加工机向光束特性测量用部件照射激光而形成。

8.根据权利要求7所述的曲率控制装置，其特征在于，

所述光束特性测量用部件是通过照射激光而能够形成激光照射痕迹的材料。

9.根据权利要求8所述的曲率控制装置，其特征在于，

所述光束特性测量用部件是丙烯酸类材料、热敏纸或木材。

10.根据权利要求1或2所述的曲率控制装置，其特征在于，

所述校正指令输出部利用表示所述光束校正值与所述曲率校正指令的对应关系的数据表或关系式，生成所述曲率校正指令。

11.一种激光加工机，其特征在于，具有：

可变曲率镜；

可变曲率单元，其使所述可变曲率镜的曲率变更；以及

曲率控制装置，其对所述可变曲率单元进行控制，

所述曲率控制装置具有校正指令输出部，该校正指令输出部基于对由激光加工机照射的激光的与光束直径、光束发散角或焦点位置相关的光束特性进行校正的光束校正值，生成对可变曲率镜的曲率进行校正的曲率校正指令，并将生成的曲率校正指令输出至所述可变曲率单元，

所述光束校正值是基于所述光束特性和针对所述激光加工机的每个机种设定的光束特性基准值而计算出的值，

所述校正指令输出部生成在由所述激光加工机照射出激光的情况下，使照射出的激光的光束特性与所述光束特性基准值成为相同值的曲率校正指令。