JP2000052077A - ベンドミラーの調整装置 - Google Patents
ベンドミラーの調整装置Info
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- JP2000052077A JP2000052077A JP10226244A JP22624498A JP2000052077A JP 2000052077 A JP2000052077 A JP 2000052077A JP 10226244 A JP10226244 A JP 10226244A JP 22624498 A JP22624498 A JP 22624498A JP 2000052077 A JP2000052077 A JP 2000052077A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ベンドミラーの反射面の曲率を自在に変化せ
しめて、１つの集光レンズでスポット径に適正に制御
し、安定したレーザ加工を実現する。 【解決手段】 レーザ加工装置１において、レーザ発振
器からレーザ加工ヘッド５内の集光レンズ７の間のレー
ザビームＬＢの光路中に、曲率可変ミラー３を設ける。
曲率可変ミラー３の反射面Ｍの背面に備えた加圧室２５
に気体圧を加えることにより、反射面Ｍの曲率を自在に
変更調整可能とする。加圧室２１へしかも反射面Ｍの背
面へ均等な圧力で噴射する多数のガス噴出口２９を備え
る。制御装置１７から圧力調整装置５７に指令して前記
気体圧を調整することにより、レーザ加工条件に応じて
反射面Ｍの曲率の変化量を調整する。反射面Ｍは凹面か
ら平面、凸面へと自在に容易に変更される。
しめて、１つの集光レンズでスポット径に適正に制御
し、安定したレーザ加工を実現する。 【解決手段】 レーザ加工装置１において、レーザ発振
器からレーザ加工ヘッド５内の集光レンズ７の間のレー
ザビームＬＢの光路中に、曲率可変ミラー３を設ける。
曲率可変ミラー３の反射面Ｍの背面に備えた加圧室２５
に気体圧を加えることにより、反射面Ｍの曲率を自在に
変更調整可能とする。加圧室２１へしかも反射面Ｍの背
面へ均等な圧力で噴射する多数のガス噴出口２９を備え
る。制御装置１７から圧力調整装置５７に指令して前記
気体圧を調整することにより、レーザ加工条件に応じて
反射面Ｍの曲率の変化量を調整する。反射面Ｍは凹面か
ら平面、凸面へと自在に容易に変更される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振器から
のレーザビームを曲率可変ミラーで反射し集光レンズを
経てワークに照射するベンドミラーの調整方法およびそ
の装置に関し、特にレーザ加工条件に応じて曲率可変ミ
ラーの反射面の曲率の変化量を適正に制御するベンドミ
ラーの調整方法及びその装置に関する。
のレーザビームを曲率可変ミラーで反射し集光レンズを
経てワークに照射するベンドミラーの調整方法およびそ
の装置に関し、特にレーザ加工条件に応じて曲率可変ミ
ラーの反射面の曲率の変化量を適正に制御するベンドミ
ラーの調整方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザビームには発散角があるた
めに、レーザビームのスポット径はレーザ発振器からの
距離の違いにより変化する。光移動方式のレーザ加工機
においては、その加工領域長が長いためにレーザビーム
のビーム径を均等になるように固定の凹凸ミラーの複数
枚の組み合わせもしくは透過レンズを通過してレーザ加
工ヘッド内にある集光レンズ（透過レンズ）にまで導か
れて集光される。
めに、レーザビームのスポット径はレーザ発振器からの
距離の違いにより変化する。光移動方式のレーザ加工機
においては、その加工領域長が長いためにレーザビーム
のビーム径を均等になるように固定の凹凸ミラーの複数
枚の組み合わせもしくは透過レンズを通過してレーザ加
工ヘッド内にある集光レンズ（透過レンズ）にまで導か
れて集光される。
【０００３】この集光されるレーザビームのスポット径
は、集光レンズに入射するレーザビームのビーム径の大
きさに左右されるものであり、集光レンズにおけるレー
ザビームの焦点長さは入射するレーザビームの発散角の
影響が付加されるものである。つまり、入射するレーザ
ビームのビーム径とレーザ発振器から集光レンズまでの
距離が異なるとスポット径（集光直径）と焦点長さは変
化する。
は、集光レンズに入射するレーザビームのビーム径の大
きさに左右されるものであり、集光レンズにおけるレー
ザビームの焦点長さは入射するレーザビームの発散角の
影響が付加されるものである。つまり、入射するレーザ
ビームのビーム径とレーザ発振器から集光レンズまでの
距離が異なるとスポット径（集光直径）と焦点長さは変
化する。
【０００４】また、ワークの材質、板厚、加工方法によ
りそれぞれ適した集光直径とレーリー長が存在すること
が分かってきているので、現状ではレーザ加工ヘッド内
には異なる焦点長さの集光レンズを交換して使い分けし
ている。
りそれぞれ適した集光直径とレーリー長が存在すること
が分かってきているので、現状ではレーザ加工ヘッド内
には異なる焦点長さの集光レンズを交換して使い分けし
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におい
ては、ワークの材質、板厚、加工方法に適した集光直径
を得るためにはその都度集光レンズを交換して焦点長さ
を変更するので、作業性が悪く、また自動化を図ること
が難しいという問題点があった。
ては、ワークの材質、板厚、加工方法に適した集光直径
を得るためにはその都度集光レンズを交換して焦点長さ
を変更するので、作業性が悪く、また自動化を図ること
が難しいという問題点があった。
【０００６】上記の集光レンズの交換の必要性に伴っ
て、集光レンズを交換するにはレーザ加工ヘッドの構造
の複雑化及びそれに伴うコストアップ、集光レンズの交
換時間のタクトタイムが長いという問題点があった。ま
た、集光レンズの焦点長さの長焦点化にも構造上の上限
があるという問題点があった。
て、集光レンズを交換するにはレーザ加工ヘッドの構造
の複雑化及びそれに伴うコストアップ、集光レンズの交
換時間のタクトタイムが長いという問題点があった。ま
た、集光レンズの焦点長さの長焦点化にも構造上の上限
があるという問題点があった。
【０００７】また、従来においては、レーザ発振器の個
体差、ミラー等の光学系の劣化に対応できないという問
題点があった。
体差、ミラー等の光学系の劣化に対応できないという問
題点があった。
【０００８】本発明は叙上の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、複数の集光レンズを使い分け
ることなく、ベンドミラーの反射面の曲率を自在に変化
せしめることにより、１つの集光レンズでワークの材
質、板厚、加工方法の違いに合わせて適正なスポット径
を適正に制御し、安定したレーザ加工を実現し得るベン
ドミラーの調整方法及びその装置を提供することにあ
る。
れたもので、その目的は、複数の集光レンズを使い分け
ることなく、ベンドミラーの反射面の曲率を自在に変化
せしめることにより、１つの集光レンズでワークの材
質、板厚、加工方法の違いに合わせて適正なスポット径
を適正に制御し、安定したレーザ加工を実現し得るベン
ドミラーの調整方法及びその装置を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明のベンドミラーの調整方法
は、レーザビームを曲率可変ミラーで反射してレーザ加
工ヘッド内の集光レンズで集光せしめる際、前記曲率可
変ミラーの反射面の背面から気体圧を加え且つこの気体
圧力をレーザ加工条件に応じて調整制御して前記反射面
の曲率の変化量を調整することにより、前記集光レンズ
に入射するレーザビーム径を調整せしめ、レーザ加工条
件に応じた集光直径に制御することを特徴とするもので
ある。
に請求項１によるこの発明のベンドミラーの調整方法
は、レーザビームを曲率可変ミラーで反射してレーザ加
工ヘッド内の集光レンズで集光せしめる際、前記曲率可
変ミラーの反射面の背面から気体圧を加え且つこの気体
圧力をレーザ加工条件に応じて調整制御して前記反射面
の曲率の変化量を調整することにより、前記集光レンズ
に入射するレーザビーム径を調整せしめ、レーザ加工条
件に応じた集光直径に制御することを特徴とするもので
ある。
【００１０】したがって、気体圧で曲率可変ミラーの反
射面の曲率を自在に変化せしめることにより、反射後の
レーザビーム径が縮小・拡大へ制御されるので、複数の
集光レンズを使い分けることなく、１つの集光レンズ
で、集光直径における加工領域差を最小限に抑えられ、
ワークの材質、板厚、加工方法の違いに合わせてスポッ
ト径及びレーリー長が適正に制御され、安定したレーザ
加工が行われる。
射面の曲率を自在に変化せしめることにより、反射後の
レーザビーム径が縮小・拡大へ制御されるので、複数の
集光レンズを使い分けることなく、１つの集光レンズ
で、集光直径における加工領域差を最小限に抑えられ、
ワークの材質、板厚、加工方法の違いに合わせてスポッ
ト径及びレーリー長が適正に制御され、安定したレーザ
加工が行われる。
【００１１】請求項２によるこの発明のベンドミラーの
調整装置は、レーザビームをレーザ加工ヘッド内の集光
レンズに入射するべく反射せしめる反射面を備えると共
にこの反射面の背面から気体圧を加えて前記反射面の曲
率を変更調整自在な曲率可変ミラーを設け、前記気体圧
力を調整する圧力調整装置を設け、レーザ加工条件に応
じて前記曲率可変ミラーの反射面の曲率を変更調整すべ
く前記圧力調整装置に指令を発生する制御装置を設けて
なることを特徴とするものである。
調整装置は、レーザビームをレーザ加工ヘッド内の集光
レンズに入射するべく反射せしめる反射面を備えると共
にこの反射面の背面から気体圧を加えて前記反射面の曲
率を変更調整自在な曲率可変ミラーを設け、前記気体圧
力を調整する圧力調整装置を設け、レーザ加工条件に応
じて前記曲率可変ミラーの反射面の曲率を変更調整すべ
く前記圧力調整装置に指令を発生する制御装置を設けて
なることを特徴とするものである。
【００１２】したがって、請求項１記載の作用と同様で
あり、気体圧で曲率可変ミラーの反射面の曲率を自在に
変化せしめることにより、反射後のレーザビーム径が縮
小・拡大へ制御されるので、複数の集光レンズを使い分
けることなく、１つの集光レンズで、集光直径における
加工領域差を最小限に抑えられ、ワークの材質、板厚、
加工方法の違いに合わせてスポット径及びレーリー長が
適正に制御され、安定したレーザ加工が行われる。
あり、気体圧で曲率可変ミラーの反射面の曲率を自在に
変化せしめることにより、反射後のレーザビーム径が縮
小・拡大へ制御されるので、複数の集光レンズを使い分
けることなく、１つの集光レンズで、集光直径における
加工領域差を最小限に抑えられ、ワークの材質、板厚、
加工方法の違いに合わせてスポット径及びレーリー長が
適正に制御され、安定したレーザ加工が行われる。
【００１３】請求項３によるこの発明のベンドミラーの
調整装置は、請求項２記載のベンドミラーの調整装置に
おいて、前記曲率可変ミラーの反射面の背面に加圧室を
設け、この加圧室に前記圧力気体を供給すると共に前記
反射面の背面に圧力気体を噴射する方向に連通する多数
のガス噴出口を設けてなることを特徴とするものであ
る。
調整装置は、請求項２記載のベンドミラーの調整装置に
おいて、前記曲率可変ミラーの反射面の背面に加圧室を
設け、この加圧室に前記圧力気体を供給すると共に前記
反射面の背面に圧力気体を噴射する方向に連通する多数
のガス噴出口を設けてなることを特徴とするものであ
る。
【００１４】したがって、加圧室内の気体圧は安定した
状態に維持された後に、多数のガス噴出口からミラーの
反射面の背面へ均等な圧力で噴射されるので安定した状
態の反射面の曲率が得られる。また、レーザビームによ
り熱せられるミラーは反射面の背面に多数のガス噴射面
から均等に噴射される圧力気体により効率よく冷却され
る。
状態に維持された後に、多数のガス噴出口からミラーの
反射面の背面へ均等な圧力で噴射されるので安定した状
態の反射面の曲率が得られる。また、レーザビームによ
り熱せられるミラーは反射面の背面に多数のガス噴射面
から均等に噴射される圧力気体により効率よく冷却され
る。
【００１５】請求項４によるこの発明のベンドミラーの
調整装置は、請求項２又は３記載のベンドミラーの調整
装置において、前記曲率可変ミラーの反射面の外周部に
一周に亘るスリットを設けると共にこのスリットの外周
側にミラー基準面を設けてなることを特徴とするもので
ある。
調整装置は、請求項２又は３記載のベンドミラーの調整
装置において、前記曲率可変ミラーの反射面の外周部に
一周に亘るスリットを設けると共にこのスリットの外周
側にミラー基準面を設けてなることを特徴とするもので
ある。
【００１６】したがって、ミラーの外周部のミラー基準
面がミラーの取付け基準位置に位置決めされる。ミラー
の曲率が変化するときに生じるミラーの変形歪みはミラ
ー基準面の内周側のスリットに吸収されるので、ミラー
基準面はミラーの変形歪みからの影響を避けられる。そ
の結果、ミラーは常時安定した状態でミラーの取付け基
準位置に装着される。
面がミラーの取付け基準位置に位置決めされる。ミラー
の曲率が変化するときに生じるミラーの変形歪みはミラ
ー基準面の内周側のスリットに吸収されるので、ミラー
基準面はミラーの変形歪みからの影響を避けられる。そ
の結果、ミラーは常時安定した状態でミラーの取付け基
準位置に装着される。
【００１７】請求項５によるこの発明のベンドミラーの
調整装置は、請求項２〜４のうちのいずれか一つに記載
のベンドミラーの調整装置において、前記曲率可変ミラ
ーが、非加圧時は凹面状態にある反射面を備えてなるこ
とを特徴とするものである。
調整装置は、請求項２〜４のうちのいずれか一つに記載
のベンドミラーの調整装置において、前記曲率可変ミラ
ーが、非加圧時は凹面状態にある反射面を備えてなるこ
とを特徴とするものである。
【００１８】したがって、反射面の背面からの気体圧を
変化させることにより、反射面は凹面から平面、凸面へ
と自在に容易に変更される。
変化させることにより、反射面は凹面から平面、凸面へ
と自在に容易に変更される。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明のベンドミラーの調
整方法及びその装置の実施の形態について、図面を参照
して説明する。
整方法及びその装置の実施の形態について、図面を参照
して説明する。
【００２０】図４を参照するに、本実施の形態に係わる
レーザ加工装置１は、図示せざる加工装置本体に内蔵さ
れているレーザ発振器から発振されたレーザビームＬＢ
がベンドミラーとしての例えば曲率可変ミラー３を経て
レーザ加工ヘッド５の内部に設けられた集光レンズ７に
導かれる。この集光レンズ７で集光されたレーザビーム
ＬＢは、レーザ加工ヘッド５の先端に設けられた噴射ノ
ズル９を通過してワークＷに照射される。例えば数値制
御のワーク移送位置決め装置で移送位置決めされたワー
クＷのレーザ加工点に、レーザビームＬＢの焦点を結ば
せて、所望の形状に切断するなどのレーザ加工が行なわ
れる。
レーザ加工装置１は、図示せざる加工装置本体に内蔵さ
れているレーザ発振器から発振されたレーザビームＬＢ
がベンドミラーとしての例えば曲率可変ミラー３を経て
レーザ加工ヘッド５の内部に設けられた集光レンズ７に
導かれる。この集光レンズ７で集光されたレーザビーム
ＬＢは、レーザ加工ヘッド５の先端に設けられた噴射ノ
ズル９を通過してワークＷに照射される。例えば数値制
御のワーク移送位置決め装置で移送位置決めされたワー
クＷのレーザ加工点に、レーザビームＬＢの焦点を結ば
せて、所望の形状に切断するなどのレーザ加工が行なわ
れる。
【００２１】レーザ加工ヘッド５は前記加工装置本体に
設けられた加工ヘッド移動装置としての例えば加工ヘッ
ド用駆動モータ１１により回転駆動されるボールねじ１
３Ａを介して昇降自在に換言すれば噴射ノズル９をワー
クＷに接離するように移動自在に設けられている。
設けられた加工ヘッド移動装置としての例えば加工ヘッ
ド用駆動モータ１１により回転駆動されるボールねじ１
３Ａを介して昇降自在に換言すれば噴射ノズル９をワー
クＷに接離するように移動自在に設けられている。
【００２２】さらに、集光レンズ７はレーザ加工ヘッド
５に設けられた集光レンズ移動装置としての例えば集光
レンズ用駆動モータ１５により回転駆動されるボールね
じ１３Ｂを介してレーザ加工ヘッド５の内部で上下動自
在に設けられている。なお、この集光レンズ７の移動距
離は図４において可変Ｂ軸値（Ｂ値）として後述され
る。加工ヘッド用駆動モータ１１及び集光レンズ用駆動
モータ１５はそれぞれ、図１に示されている制御装置１
７に電気的に接続されている。
５に設けられた集光レンズ移動装置としての例えば集光
レンズ用駆動モータ１５により回転駆動されるボールね
じ１３Ｂを介してレーザ加工ヘッド５の内部で上下動自
在に設けられている。なお、この集光レンズ７の移動距
離は図４において可変Ｂ軸値（Ｂ値）として後述され
る。加工ヘッド用駆動モータ１１及び集光レンズ用駆動
モータ１５はそれぞれ、図１に示されている制御装置１
７に電気的に接続されている。
【００２３】一般的にレーザビームＬＢには発散角があ
るために、一様なビーム径で進行するのではなく図４に
示されているように徐々に広がっていくものである。そ
のためにレーザ加工点におけるレーザビームＬＢのスポ
ット径はレーザ発振器から集光レンズ７までの距離の違
いにより変化することになる。
るために、一様なビーム径で進行するのではなく図４に
示されているように徐々に広がっていくものである。そ
のためにレーザ加工点におけるレーザビームＬＢのスポ
ット径はレーザ発振器から集光レンズ７までの距離の違
いにより変化することになる。
【００２４】集光レンズ７により集光されるレーザビー
ムＬＢのスポット径は、集光レンズ７に入射するレーザ
ビームＬＢのビーム径の大きさに左右されるものであ
り、集光レンズ７におけるレーザビームＬＢの焦点長さ
は集光レンズ７自体の焦点距離に対して入射するレーザ
ビームＬＢの発散角の影響が付加されるものである。つ
まり、入射するレーザビームＬＢのビーム径とレーザ発
振器から集光レンズ７までの距離が異なるとスポット径
と焦点長さは変化する。
ムＬＢのスポット径は、集光レンズ７に入射するレーザ
ビームＬＢのビーム径の大きさに左右されるものであ
り、集光レンズ７におけるレーザビームＬＢの焦点長さ
は集光レンズ７自体の焦点距離に対して入射するレーザ
ビームＬＢの発散角の影響が付加されるものである。つ
まり、入射するレーザビームＬＢのビーム径とレーザ発
振器から集光レンズ７までの距離が異なるとスポット径
と焦点長さは変化する。
【００２５】例えば、集光レンズ７に入射するレーザビ
ームＬＢのビーム径ＤLが大きい場合は図４の実線で示
されているように短い焦点長さＬｆLで小さいスポット
径ｄLが得られるが、この同じ集光レンズ７に入射する
ビーム径ＤSが小さい場合は図４の点線で示されている
ように長い焦点長さＬｆSで大きいスポット径ｄSが得ら
れる。
ームＬＢのビーム径ＤLが大きい場合は図４の実線で示
されているように短い焦点長さＬｆLで小さいスポット
径ｄLが得られるが、この同じ集光レンズ７に入射する
ビーム径ＤSが小さい場合は図４の点線で示されている
ように長い焦点長さＬｆSで大きいスポット径ｄSが得ら
れる。
【００２６】本発明のレーザ加工では光制御装置により
集光レンズ７に入射するレーザビームＬＢのビーム径Ｄ
を自在に変更調整することにより１枚の集光レンズ７を
交換することなくワークＷの材質及び板厚とその加工方
法の違いに応じてレーザビームＬＢのスポット径をレー
ザ加工に適した大きさに調整するものである。
集光レンズ７に入射するレーザビームＬＢのビーム径Ｄ
を自在に変更調整することにより１枚の集光レンズ７を
交換することなくワークＷの材質及び板厚とその加工方
法の違いに応じてレーザビームＬＢのスポット径をレー
ザ加工に適した大きさに調整するものである。
【００２７】なお、光制御装置とはワークＷの材質、板
厚、加工方法に適するレーザ加工点におけるスポット径
ｄ0（ｄLやｄSなどの）を得るために、レーザ加工ヘッ
ド５内の集光レンズ７に入射するレーザビームＬＢのビ
ーム径Ｄ（ＤLやＤSなどの）を変化させる装置である。
厚、加工方法に適するレーザ加工点におけるスポット径
ｄ0（ｄLやｄSなどの）を得るために、レーザ加工ヘッ
ド５内の集光レンズ７に入射するレーザビームＬＢのビ
ーム径Ｄ（ＤLやＤSなどの）を変化させる装置である。
【００２８】本発明の実施の形態の主要部となる光制御
装置として用いられている曲率可変ミラー３は、図１に
示されているようにベンドブロック１９に装着されてお
り、レーザ発振器側からのレーザビームＬＢを集光レン
ズ７の方向へ反射するもので、反射面Ｍの曲率を自在に
変更調整可能に設けられている。
装置として用いられている曲率可変ミラー３は、図１に
示されているようにベンドブロック１９に装着されてお
り、レーザ発振器側からのレーザビームＬＢを集光レン
ズ７の方向へ反射するもので、反射面Ｍの曲率を自在に
変更調整可能に設けられている。
【００２９】図２を参照するに、本実施の形態では、ミ
ラー２１は反射面Ｍに該当する底面が薄肉とのる円筒形
状をなしており、前記反射面Ｍを外側にして円柱形状の
ミラーブロック２３に装着されボルトＢＴで一体的に固
定され、反射面Ｍの背面とミラーブロック２３の端面と
の間には加圧室２５が設けられている。
ラー２１は反射面Ｍに該当する底面が薄肉とのる円筒形
状をなしており、前記反射面Ｍを外側にして円柱形状の
ミラーブロック２３に装着されボルトＢＴで一体的に固
定され、反射面Ｍの背面とミラーブロック２３の端面と
の間には加圧室２５が設けられている。
【００３０】ミラーブロック２３には加圧室２５を構成
する端面の近くにはミラーブロック２３の内部に貯留室
２７が設けられており、図３に示されるように貯留室２
７と加圧室２５を連通する多数の小径穴がガス噴出口２
９として設けられている。なお、多数のガス噴出口２９
は圧力流体を反射面Ｍの背面に向けて噴出するように設
けられている。
する端面の近くにはミラーブロック２３の内部に貯留室
２７が設けられており、図３に示されるように貯留室２
７と加圧室２５を連通する多数の小径穴がガス噴出口２
９として設けられている。なお、多数のガス噴出口２９
は圧力流体を反射面Ｍの背面に向けて噴出するように設
けられている。
【００３１】また、ミラーブロック２３には貯留室２７
に連通するガス供給路３１と、加圧室２５に連通するガ
ス排気路３３が設けられている。ミラーブロック２３の
ガス供給路３１は供給側ガスケット３５を介してガス供
給ポートＣに連通され、このガス供給ポートＣには空気
圧または他のガス等の圧力気体が供給される。ガス排気
路３３は排気側ガスケット３７を介してガス排気ポート
Ｄに連通されている。
に連通するガス供給路３１と、加圧室２５に連通するガ
ス排気路３３が設けられている。ミラーブロック２３の
ガス供給路３１は供給側ガスケット３５を介してガス供
給ポートＣに連通され、このガス供給ポートＣには空気
圧または他のガス等の圧力気体が供給される。ガス排気
路３３は排気側ガスケット３７を介してガス排気ポート
Ｄに連通されている。
【００３２】また、ミラー２１には反射面Ｍの外周部に
一周に亘るスリット３９が設けられており、このスリッ
ト３９は反射面Ｍが変形するときの逃げ溝となる。さら
に、スリット３９の外周側にはミラー基準面４１が設け
られている。
一周に亘るスリット３９が設けられており、このスリッ
ト３９は反射面Ｍが変形するときの逃げ溝となる。さら
に、スリット３９の外周側にはミラー基準面４１が設け
られている。
【００３３】なお、ミラー２１の薄肉の反射面Ｍは非加
圧時には常時凹面状態にある。例えば、ミラー２１は薄
肉の反射面Ｍの背面から均等な圧力で外側に向けて加圧
した状態で、前記反射面Ｍを平面に加工すると、上記の
加圧力をなくしたときには常時凹面状態となる。
圧時には常時凹面状態にある。例えば、ミラー２１は薄
肉の反射面Ｍの背面から均等な圧力で外側に向けて加圧
した状態で、前記反射面Ｍを平面に加工すると、上記の
加圧力をなくしたときには常時凹面状態となる。
【００３４】上記のミラー２１及びミラーブロック２３
は底面に開口部４３を設けた円筒形状のミラーマウント
ベース４５の内部に、しかもミラー２１の反射面Ｍが前
記開口部４３に臨むように嵌入されている。ミラー２１
の外周部のミラー基準面４１がミラーマウントベース４
５の底部の基準面に突き当てられて基準位置に位置決め
される。ミラー基準面４１の内周側にスリット３９が設
けられているので、ミラー２１の曲率が変化するときに
生じるミラー２１の変形歪みはスリット３９に吸収され
るためにミラー基準面４１はミラー２１の変形歪みから
の影響を避けられる。したがって、ミラー２１は常時安
定した状態でミラーマウントベース４５並びにベンドブ
ロック１９に装着されることになる。
は底面に開口部４３を設けた円筒形状のミラーマウント
ベース４５の内部に、しかもミラー２１の反射面Ｍが前
記開口部４３に臨むように嵌入されている。ミラー２１
の外周部のミラー基準面４１がミラーマウントベース４
５の底部の基準面に突き当てられて基準位置に位置決め
される。ミラー基準面４１の内周側にスリット３９が設
けられているので、ミラー２１の曲率が変化するときに
生じるミラー２１の変形歪みはスリット３９に吸収され
るためにミラー基準面４１はミラー２１の変形歪みから
の影響を避けられる。したがって、ミラー２１は常時安
定した状態でミラーマウントベース４５並びにベンドブ
ロック１９に装着されることになる。
【００３５】ミラーマウントベース４５の背面には、内
部に冷却水を流入する冷却ジャケット４７を備えた冷却
ブロック４９がボルトＢＴにより一体的に固定されてい
る。冷却ジャケット４７は冷却ブロック４９の背面に溝
部５１を設け、この溝部５１の開口をパッキン５３によ
り被蓋して形成されており、冷却ブロック４９の背面は
冷却ブロックカバー５５により被蓋されボルトＢＴで固
定されている。
部に冷却水を流入する冷却ジャケット４７を備えた冷却
ブロック４９がボルトＢＴにより一体的に固定されてい
る。冷却ジャケット４７は冷却ブロック４９の背面に溝
部５１を設け、この溝部５１の開口をパッキン５３によ
り被蓋して形成されており、冷却ブロック４９の背面は
冷却ブロックカバー５５により被蓋されボルトＢＴで固
定されている。
【００３６】図１を参照するに、ガス供給ポートＣに供
給される空気圧または他のガス等の圧力気体は圧力調整
装置５７により気体圧力が調整されるように構成されて
おり、圧力調整装置５７はレーザ加工条件に応じて曲率
可変ミラー３の反射面Ｍの曲率を変更調整すべく制御装
置１７により制御される機構である。
給される空気圧または他のガス等の圧力気体は圧力調整
装置５７により気体圧力が調整されるように構成されて
おり、圧力調整装置５７はレーザ加工条件に応じて曲率
可変ミラー３の反射面Ｍの曲率を変更調整すべく制御装
置１７により制御される機構である。
【００３７】圧力調整装置５７について詳しくは、ガス
供給ポートＣはミラー側ガス供給管５９を介して電空レ
ギュレータ等のサーボ弁６１のＡポートに連通されてお
り、サーボ弁６１のＰポートはサーボ弁側ガス供給管６
３を介して空気圧または他のガス等の圧力気体を供給す
る作動ガス供給源６５に連通されている。また、サーボ
弁６１のＴポートはサーボ弁側ガス排気管６７を介して
排気フィルタ６９を経て外気に排出されるよう構成され
ている。
供給ポートＣはミラー側ガス供給管５９を介して電空レ
ギュレータ等のサーボ弁６１のＡポートに連通されてお
り、サーボ弁６１のＰポートはサーボ弁側ガス供給管６
３を介して空気圧または他のガス等の圧力気体を供給す
る作動ガス供給源６５に連通されている。また、サーボ
弁６１のＴポートはサーボ弁側ガス排気管６７を介して
排気フィルタ６９を経て外気に排出されるよう構成され
ている。
【００３８】ミラー側ガス供給管５９にはアキュームレ
ータタンク７１と、ガス圧を検出する圧力検出器として
の例えば圧力センサ７３が設けられており、この圧力セ
ンサ７３は曲率可変ミラー制御装置としての例えばサー
ボコントロールアンプ７５を経てサーボ弁６１に電気的
に接続されている。また、サーボコントロールアンプ７
５はレーザ加工装置１の全体的な動作をコントロールす
る制御装置１７に電気的に接続されている。
ータタンク７１と、ガス圧を検出する圧力検出器として
の例えば圧力センサ７３が設けられており、この圧力セ
ンサ７３は曲率可変ミラー制御装置としての例えばサー
ボコントロールアンプ７５を経てサーボ弁６１に電気的
に接続されている。また、サーボコントロールアンプ７
５はレーザ加工装置１の全体的な動作をコントロールす
る制御装置１７に電気的に接続されている。
【００３９】また、ガス排気ポートＤはガス排気管７７
及びオリフィス７９を介して排気フィルタ６９を経て外
気に排出されるよう構成されている。
及びオリフィス７９を介して排気フィルタ６９を経て外
気に排出されるよう構成されている。
【００４０】制御装置１７としては、図１に示されてい
るように、例えば中央処理装置としてのＣＰＵ８１に、
ワークＷの材質、板厚、加工方法等の情報、加工点座
標、曲率可変ミラー３の曲率の変化量と焦点長さのデー
タ等を入力するための入力装置８３と表示装置８５と、
入力されたデータを記憶するメモリ８７と、上記の加工
点座標に伴う曲率可変ミラー３の曲率の変化量と焦点長
さとの関係式に基づいてレーザビームＬＢのスポット径
ｄ0やスポット位置（焦点長さＬｆ0）並びに曲率可変ミ
ラー３の曲率の変化量を演算する演算装置８９が接続さ
れている。
るように、例えば中央処理装置としてのＣＰＵ８１に、
ワークＷの材質、板厚、加工方法等の情報、加工点座
標、曲率可変ミラー３の曲率の変化量と焦点長さのデー
タ等を入力するための入力装置８３と表示装置８５と、
入力されたデータを記憶するメモリ８７と、上記の加工
点座標に伴う曲率可変ミラー３の曲率の変化量と焦点長
さとの関係式に基づいてレーザビームＬＢのスポット径
ｄ0やスポット位置（焦点長さＬｆ0）並びに曲率可変ミ
ラー３の曲率の変化量を演算する演算装置８９が接続さ
れている。
【００４１】さらに、ＣＰＵ８１には上記のワークＷの
材質、板厚、加工方法等の情報に基づいて得た曲率可変
ミラー３の曲率の変化量と集光レンズ７における焦点長
さに合わせるべく曲率可変ミラー３の曲率を変化させる
ようにサーボコントロールアンプ７５に指令を発生する
比較判断装置９１が接続されている。
材質、板厚、加工方法等の情報に基づいて得た曲率可変
ミラー３の曲率の変化量と集光レンズ７における焦点長
さに合わせるべく曲率可変ミラー３の曲率を変化させる
ようにサーボコントロールアンプ７５に指令を発生する
比較判断装置９１が接続されている。
【００４２】上記構成により、制御装置１７ではワーク
Ｗのレーザ加工条件とレーザ加工領域を判断するワーク
ＷのＸ，Ｙ座標値（ワークＷの平面での前後左右方向の
座標値）を基にして、ミラー２１の反射面Ｍの曲率の所
望の変形量を得るためのガス圧力が予め入力されメモリ
８７に記憶されているデータベースから演算装置８９で
計算して比較判断装置９１にて比較判断されて決定され
る。この決定されたガス圧力を維持すべく制御装置１７
からサーボコントロールアンプ７５に指令され、サーボ
弁６１が作動する。
Ｗのレーザ加工条件とレーザ加工領域を判断するワーク
ＷのＸ，Ｙ座標値（ワークＷの平面での前後左右方向の
座標値）を基にして、ミラー２１の反射面Ｍの曲率の所
望の変形量を得るためのガス圧力が予め入力されメモリ
８７に記憶されているデータベースから演算装置８９で
計算して比較判断装置９１にて比較判断されて決定され
る。この決定されたガス圧力を維持すべく制御装置１７
からサーボコントロールアンプ７５に指令され、サーボ
弁６１が作動する。
【００４３】作動ガス供給源６５からサーボ弁側ガス供
給管６３を介して供給される圧力気体は、サーボ弁６１
でＰポートからＡポートを経てミラー側ガス供給管５９
から曲率可変ミラー３のガス供給ポートＣへ供給され
る。この時、供給される圧力気体の圧力はアキュームレ
ータタンク７１により安定化されると共に圧力センサ７
３により検出された気体圧のデータが随時サーボコント
ロールアンプ７５にフィードバックされてサーボ弁６１
が作動するので、安定した気体圧が維持される。
給管６３を介して供給される圧力気体は、サーボ弁６１
でＰポートからＡポートを経てミラー側ガス供給管５９
から曲率可変ミラー３のガス供給ポートＣへ供給され
る。この時、供給される圧力気体の圧力はアキュームレ
ータタンク７１により安定化されると共に圧力センサ７
３により検出された気体圧のデータが随時サーボコント
ロールアンプ７５にフィードバックされてサーボ弁６１
が作動するので、安定した気体圧が維持される。
【００４４】さらに、圧力気体はガス供給ポートＣから
ガス供給路３１を経て貯留室２７へ流入し、この貯留室
２７の圧力気体が多数のガス噴出口２９から加圧室２５
のミラー２１の反射面Ｍの背面へ均等な圧力で噴射され
る。ミラー２１は背面より加圧されることにより反射面
Ｍの曲率が変形される。噴射された圧力気体は加圧室２
５からガス排気路３３を経てガス排気ポートＤへ排出さ
れる。なお、上記の加圧室２５内の気体圧は圧力調整装
置５７の作動により安定した状態に維持されるのでミラ
ー２１の反射面Ｍの曲率は維持される。
ガス供給路３１を経て貯留室２７へ流入し、この貯留室
２７の圧力気体が多数のガス噴出口２９から加圧室２５
のミラー２１の反射面Ｍの背面へ均等な圧力で噴射され
る。ミラー２１は背面より加圧されることにより反射面
Ｍの曲率が変形される。噴射された圧力気体は加圧室２
５からガス排気路３３を経てガス排気ポートＤへ排出さ
れる。なお、上記の加圧室２５内の気体圧は圧力調整装
置５７の作動により安定した状態に維持されるのでミラ
ー２１の反射面Ｍの曲率は維持される。
【００４５】また、レーザビームＬＢにより熱せられる
ミラー２１は、多数のガス噴射面から反射面Ｍの背面に
均等に噴射される圧力気体により効率よく冷却されると
共に、図２に示されているように冷却ブロック４９が冷
却水により常時冷却されているのでミラー２１の熱がミ
ラー２１の外周面からミラーマウントベース４５を経て
冷却ブロック４９に吸収される。したがって、ミラー２
１の熱的変形が最小限に押さえられることになる。
ミラー２１は、多数のガス噴射面から反射面Ｍの背面に
均等に噴射される圧力気体により効率よく冷却されると
共に、図２に示されているように冷却ブロック４９が冷
却水により常時冷却されているのでミラー２１の熱がミ
ラー２１の外周面からミラーマウントベース４５を経て
冷却ブロック４９に吸収される。したがって、ミラー２
１の熱的変形が最小限に押さえられることになる。
【００４６】上記のように、圧力気体の圧力が調整され
ることにより、例えば、気体圧が小から大へ調整される
とミラー２１の反射面Ｍは順に、図１の点線のように凹
面と、図１の実線のように平面と、図１の一点鎖線のよ
うに凸面へ、曲率が自在に変更されることが可能とな
る。
ることにより、例えば、気体圧が小から大へ調整される
とミラー２１の反射面Ｍは順に、図１の点線のように凹
面と、図１の実線のように平面と、図１の一点鎖線のよ
うに凸面へ、曲率が自在に変更されることが可能とな
る。
【００４７】したがって、曲率可変ミラー３の曲率がサ
ーボコントロールアンプ７５により制御されて、例えば
図４に示されているように反射されるレーザビームＬＢ
のビーム径が縮小及び拡大されるので、集光レンズ７へ
入射するレーザビームＬＢのビーム径Ｄの大きさが自在
に変更調整される。集光直径における加工領域差を最小
限に押さえることが可能となり、又、ワークＷの材質、
板厚、加工方法に適した集光直径及びレーリー長のレー
ザビームＬＢが得られるので、レーザ加工の安定化が図
られると共にレーザ加工能力が向上する。
ーボコントロールアンプ７５により制御されて、例えば
図４に示されているように反射されるレーザビームＬＢ
のビーム径が縮小及び拡大されるので、集光レンズ７へ
入射するレーザビームＬＢのビーム径Ｄの大きさが自在
に変更調整される。集光直径における加工領域差を最小
限に押さえることが可能となり、又、ワークＷの材質、
板厚、加工方法に適した集光直径及びレーリー長のレー
ザビームＬＢが得られるので、レーザ加工の安定化が図
られると共にレーザ加工能力が向上する。
【００４８】図７を参照するに、ガス圧力に対するミラ
ー２１の反射面Ｍの曲率半径の関係は、例えばガス圧力
が約３．２ｋｇｆ／ｃｍ2程度のときにミラー２１の反
射面Ｍがほぼ平面になり、このガス圧力を境に小さくな
るにつれて凹面の曲率半径（−側）が小さくなる方へ変
化し、ガス圧力が大きくなるにつれて凸面の曲率半径
（＋側）が小さくなる方へ変化することが分かる。
ー２１の反射面Ｍの曲率半径の関係は、例えばガス圧力
が約３．２ｋｇｆ／ｃｍ2程度のときにミラー２１の反
射面Ｍがほぼ平面になり、このガス圧力を境に小さくな
るにつれて凹面の曲率半径（−側）が小さくなる方へ変
化し、ガス圧力が大きくなるにつれて凸面の曲率半径
（＋側）が小さくなる方へ変化することが分かる。
【００４９】図８を参照するに、ガス圧力を変化させた
ときのレーザ加工点（ミラー２１から５．２ｍの距離の
位置）での集光直径ｄ0の関係が示されている。集光直
径ｄ0はガス圧力Ｐに対してほぼ一次関数ｄ0＝−３９．
９２５Ｐ＋５７８．２６で近似できる。
ときのレーザ加工点（ミラー２１から５．２ｍの距離の
位置）での集光直径ｄ0の関係が示されている。集光直
径ｄ0はガス圧力Ｐに対してほぼ一次関数ｄ0＝−３９．
９２５Ｐ＋５７８．２６で近似できる。
【００５０】図９を参照するに、レーザ加工点で得られ
る焦点位置は、レーザビームＬＢは伝播するときに波面
曲率変化が生じることにより、集光レンズ７の可変Ｂ軸
値がガス圧力に対して一次的にＢ＝０．８６Ｐ＋１０．
０８で変化することが分かる。したがって、実際のレー
ザ加工においてはあるガス圧力における任意の集光直径
が得られるが、同時に焦点位置Ｂ値も上記の式に従って
考慮する必要がある。
る焦点位置は、レーザビームＬＢは伝播するときに波面
曲率変化が生じることにより、集光レンズ７の可変Ｂ軸
値がガス圧力に対して一次的にＢ＝０．８６Ｐ＋１０．
０８で変化することが分かる。したがって、実際のレー
ザ加工においてはあるガス圧力における任意の集光直径
が得られるが、同時に焦点位置Ｂ値も上記の式に従って
考慮する必要がある。
【００５１】なお、この発明は前述した実施の形態の例
に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりそ
の他の態様で実施し得るものである。
に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりそ
の他の態様で実施し得るものである。
【００５２】圧力調整装置５７としては、前述した図１
の実施の形態におけるサーボ弁６１に換えて、図５に示
されているように比例電磁式圧力制御弁９３を使用する
ことができる。この場合は、圧力センサ７３により検出
される気体圧のデータが随時図１に示されるものと同様
のサーボコントロールアンプ７５にフィードバックされ
て比例電磁式圧力制御弁９３が作動され、安定した気体
圧が維持される。他の構成は前述した図１の実施の形態
とほぼ同様である。
の実施の形態におけるサーボ弁６１に換えて、図５に示
されているように比例電磁式圧力制御弁９３を使用する
ことができる。この場合は、圧力センサ７３により検出
される気体圧のデータが随時図１に示されるものと同様
のサーボコントロールアンプ７５にフィードバックされ
て比例電磁式圧力制御弁９３が作動され、安定した気体
圧が維持される。他の構成は前述した図１の実施の形態
とほぼ同様である。
【００５３】あるいは、前述した図１の実施の形態にお
けるサーボ弁６１に換えて、図６に示されているように
例えば固定減圧弁９５Ａとソレノイドバルブ９７Ａを使
用して予め設定された所望の気体圧を得るための設定１
の段階と、この設定１の段階と同様に他の固定減圧弁９
５Ｂとソレノイドバルブ９７Ｂを使用して予め設定され
た他の所望の気体圧を得るための設定２の段階と、以下
同様にして他の所望の気体圧を得るための段階からなる
複数の段階に制御するように構成することもできる。
けるサーボ弁６１に換えて、図６に示されているように
例えば固定減圧弁９５Ａとソレノイドバルブ９７Ａを使
用して予め設定された所望の気体圧を得るための設定１
の段階と、この設定１の段階と同様に他の固定減圧弁９
５Ｂとソレノイドバルブ９７Ｂを使用して予め設定され
た他の所望の気体圧を得るための設定２の段階と、以下
同様にして他の所望の気体圧を得るための段階からなる
複数の段階に制御するように構成することもできる。
【００５４】
【発明の効果】以上のごとき発明の実施の形態の説明か
ら理解されるように、請求項１の発明によれば、気体圧
で曲率可変ミラーの反射面の曲率を自在に変化すること
により、反射後のレーザビーム径を縮小・拡大へ制御で
きるので、複数の集光レンズを使い分けることなく、１
つの集光レンズで、集光直径における加工領域差を最小
限に抑えることができ、ワークの材質、板厚、加工方法
の違いに合わせてスポット径及びレーリー長を適正に制
御でき、安定したレーザ加工を行うことができる。
ら理解されるように、請求項１の発明によれば、気体圧
で曲率可変ミラーの反射面の曲率を自在に変化すること
により、反射後のレーザビーム径を縮小・拡大へ制御で
きるので、複数の集光レンズを使い分けることなく、１
つの集光レンズで、集光直径における加工領域差を最小
限に抑えることができ、ワークの材質、板厚、加工方法
の違いに合わせてスポット径及びレーリー長を適正に制
御でき、安定したレーザ加工を行うことができる。
【００５５】請求項２の発明によれば、請求項１記載の
効果と同様であり、気体圧でベンドミラーの反射面の曲
率を自在に変化することにより、反射後のレーザビーム
径を縮小・拡大へ制御できるので、複数の集光レンズを
使い分けることなく、１つの集光レンズで、集光直径に
おける加工領域差を最小限に抑えることができ、ワーク
の材質、板厚、加工方法の違いに合わせてスポット径及
びレーリー長を適正に制御でき、安定したレーザ加工を
行うことができる。
効果と同様であり、気体圧でベンドミラーの反射面の曲
率を自在に変化することにより、反射後のレーザビーム
径を縮小・拡大へ制御できるので、複数の集光レンズを
使い分けることなく、１つの集光レンズで、集光直径に
おける加工領域差を最小限に抑えることができ、ワーク
の材質、板厚、加工方法の違いに合わせてスポット径及
びレーリー長を適正に制御でき、安定したレーザ加工を
行うことができる。
【００５６】請求項３の発明によれば、加圧室内の気体
圧は安定した状態に維持された後に、多数のガス噴出口
によりミラーの反射面の背面へ均等な圧力で噴射できる
ので安定した状態の反射面の曲率を得られる。また、レ
ーザビームにより熱せられるミラーは反射面の背面に多
数のガス噴射面から均等に噴射される圧力気体により効
率よく冷却できる。
圧は安定した状態に維持された後に、多数のガス噴出口
によりミラーの反射面の背面へ均等な圧力で噴射できる
ので安定した状態の反射面の曲率を得られる。また、レ
ーザビームにより熱せられるミラーは反射面の背面に多
数のガス噴射面から均等に噴射される圧力気体により効
率よく冷却できる。
【００５７】請求項４によれば、ミラーの外周部のミラ
ー基準面がミラーの取付け基準位置に位置決めされる。
ミラー基準面の内周側のスリットにミラーの曲率が変化
するときに生じるミラーの変形歪みを吸収できるので、
ミラー基準面はミラーの変形歪みからの影響を避けられ
る。その結果、ミラーは常時安定した状態でミラーの取
付け基準位置に装着することができる。
ー基準面がミラーの取付け基準位置に位置決めされる。
ミラー基準面の内周側のスリットにミラーの曲率が変化
するときに生じるミラーの変形歪みを吸収できるので、
ミラー基準面はミラーの変形歪みからの影響を避けられ
る。その結果、ミラーは常時安定した状態でミラーの取
付け基準位置に装着することができる。
【００５８】請求項５によれば、反射面の背面からの気
体圧を変化させることにより、反射面を凹面から平面、
凸面へと自在に容易に変更することができる。
体圧を変化させることにより、反射面を凹面から平面、
凸面へと自在に容易に変更することができる。
【図１】本発明の実施の形態の曲率可変ミラーの制御回
路図である。
路図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すもので、曲率可変ミ
ラーの断面を示す側面図である。
ラーの断面を示す側面図である。
【図３】図２の矢視ＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の曲率可変ミラーを備えた
レーザ加工装置の部分的な概略説明図である。
レーザ加工装置の部分的な概略説明図である。
【図５】他の実施の形態を示すもので、比例電磁式圧力
制御弁を含む圧力調整装置を示すブロック図である。
制御弁を含む圧力調整装置を示すブロック図である。
【図６】他の実施の形態を示すもので、固定減圧弁とソ
レノイドバルブを使用する圧力調整装置を示す部分的な
気体圧回路図である。
レノイドバルブを使用する圧力調整装置を示す部分的な
気体圧回路図である。
【図７】ガス圧力に対するミラーの曲率半径の関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図８】ガス圧力を変化させたときのレーザ加工点での
集光直径の関係を示すグラフである。
集光直径の関係を示すグラフである。
【図９】ガス圧力に対するレーザ加工点で得られる焦点
位置Ｂ値の関係を示すグラフである。
位置Ｂ値の関係を示すグラフである。
１ レーザ加工装置 ３ 曲率可変ミラー ５ レーザ加工ヘッド ７ 集光レンズ １７ 制御装置 ２１ ミラー ２３ ミラーブロック ２５ 加圧室 ２７ 貯留室 ２９ ガス噴出口 ３９ スリット ４１ ミラー基準面 ５７ 圧力調整装置 ６１ サーボ弁 ７１ アキュームレータタンク ７３ 圧力センサ ７５ サーボコントロールアンプ（曲率可変ミラー制御
装置） Ｍ 反射面
装置） Ｍ 反射面
【手続補正書】
【提出日】平成１１年５月１１日（１９９９．５．１
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 ベンドミラーの調整方法及びその装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振器から
のレーザビームを曲率可変ミラーで反射し集光レンズを
経てワークに照射するベンドミラーの調整方法およびそ
の装置に関し、特にレーザ加工条件に応じて曲率可変ミ
ラーの反射面の曲率の変化量を適正に制御するベンドミ
ラーの調整方法及びその装置に関する。
のレーザビームを曲率可変ミラーで反射し集光レンズを
経てワークに照射するベンドミラーの調整方法およびそ
の装置に関し、特にレーザ加工条件に応じて曲率可変ミ
ラーの反射面の曲率の変化量を適正に制御するベンドミ
ラーの調整方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザビームには発散角があるた
めに、レーザビームのスポット径はレーザ発振器からの
距離の違いにより変化する。光移動方式のレーザ加工機
においては、その加工領域長が長いためにレーザビーム
のビーム径を均等になるように固定の凹凸ミラーの複数
枚の組み合わせもしくは透過レンズを通過してレーザ加
工ヘッド内にある集光レンズ（透過レンズ）にまで導か
れて集光される。
めに、レーザビームのスポット径はレーザ発振器からの
距離の違いにより変化する。光移動方式のレーザ加工機
においては、その加工領域長が長いためにレーザビーム
のビーム径を均等になるように固定の凹凸ミラーの複数
枚の組み合わせもしくは透過レンズを通過してレーザ加
工ヘッド内にある集光レンズ（透過レンズ）にまで導か
れて集光される。
【０００３】この集光されるレーザビームのスポット径
は、集光レンズに入射するレーザビームのビーム径の大
きさに左右されるものであり、集光レンズにおけるレー
ザビームの焦点長さは入射するレーザビームの発散角の
影響が付加されるものである。つまり、入射するレーザ
ビームのビーム径とレーザ発振器から集光レンズまでの
距離が異なるとスポット径（集光直径）と焦点長さは変
化する。
は、集光レンズに入射するレーザビームのビーム径の大
きさに左右されるものであり、集光レンズにおけるレー
ザビームの焦点長さは入射するレーザビームの発散角の
影響が付加されるものである。つまり、入射するレーザ
ビームのビーム径とレーザ発振器から集光レンズまでの
距離が異なるとスポット径（集光直径）と焦点長さは変
化する。
【０００４】また、ワークの材質、板厚、加工方法によ
りそれぞれ適した集光直径とレーリー長が存在すること
が分かってきているので、現状ではレーザ加工ヘッド内
には異なる焦点長さの集光レンズを交換して使い分けし
ている。
りそれぞれ適した集光直径とレーリー長が存在すること
が分かってきているので、現状ではレーザ加工ヘッド内
には異なる焦点長さの集光レンズを交換して使い分けし
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におい
ては、ワークの材質、板厚、加工方法に適した集光直径
を得るためにはその都度集光レンズを交換して焦点長さ
を変更するので、作業性が悪く、また自動化を図ること
が難しいという問題点があった。
ては、ワークの材質、板厚、加工方法に適した集光直径
を得るためにはその都度集光レンズを交換して焦点長さ
を変更するので、作業性が悪く、また自動化を図ること
が難しいという問題点があった。
【０００６】上記の集光レンズの交換の必要性に伴っ
て、集光レンズを交換するにはレーザ加工ヘッドの構造
の複雑化及びそれに伴うコストアップ、集光レンズの交
換時間のタクトタイムが長いという問題点があった。ま
た、集光レンズの焦点長さの長焦点化にも構造上の上限
があるという問題点があった。
て、集光レンズを交換するにはレーザ加工ヘッドの構造
の複雑化及びそれに伴うコストアップ、集光レンズの交
換時間のタクトタイムが長いという問題点があった。ま
た、集光レンズの焦点長さの長焦点化にも構造上の上限
があるという問題点があった。
【０００７】また、従来においては、レーザ発振器の個
体差、ミラー等の光学系の劣化に対応できないという問
題点があった。
体差、ミラー等の光学系の劣化に対応できないという問
題点があった。
【０００８】本発明は叙上の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、複数の集光レンズを使い分け
ることなく、ベンドミラーの反射面の曲率を自在に変化
せしめることにより、１つの集光レンズでワークの材
質、板厚、加工方法の違いに合わせて適正なスポット径
を適正に制御し、安定したレーザ加工を実現し得るベン
ドミラーの調整方法及びその装置を提供することにあ
る。
れたもので、その目的は、複数の集光レンズを使い分け
ることなく、ベンドミラーの反射面の曲率を自在に変化
せしめることにより、１つの集光レンズでワークの材
質、板厚、加工方法の違いに合わせて適正なスポット径
を適正に制御し、安定したレーザ加工を実現し得るベン
ドミラーの調整方法及びその装置を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明のベンドミラーの調整方法
は、レーザビームを曲率可変ミラーで反射してレーザ加
工ヘッド内の集光レンズで集光せしめる際、前記曲率可
変ミラーの反射面の背面から気体圧を加え且つこの気体
圧力をレーザ加工条件に応じて調整制御して前記反射面
の曲率の変化量を調整することにより、前記集光レンズ
に入射するレーザビーム径を調整せしめ、レーザ加工条
件に応じた集光直径に制御することを特徴とするもので
ある。
に請求項１によるこの発明のベンドミラーの調整方法
は、レーザビームを曲率可変ミラーで反射してレーザ加
工ヘッド内の集光レンズで集光せしめる際、前記曲率可
変ミラーの反射面の背面から気体圧を加え且つこの気体
圧力をレーザ加工条件に応じて調整制御して前記反射面
の曲率の変化量を調整することにより、前記集光レンズ
に入射するレーザビーム径を調整せしめ、レーザ加工条
件に応じた集光直径に制御することを特徴とするもので
ある。
【００１０】したがって、気体圧で曲率可変ミラーの反
射面の曲率を自在に変化せしめることにより、反射後の
レーザビーム径が縮小・拡大へ制御されるので、複数の
集光レンズを使い分けることなく、１つの集光レンズ
で、集光直径における加工領域差を最小限に抑えられ、
ワークの材質、板厚、加工方法の違いに合わせてスポッ
ト径及びレーリー長が適正に制御され、安定したレーザ
加工が行われる。
射面の曲率を自在に変化せしめることにより、反射後の
レーザビーム径が縮小・拡大へ制御されるので、複数の
集光レンズを使い分けることなく、１つの集光レンズ
で、集光直径における加工領域差を最小限に抑えられ、
ワークの材質、板厚、加工方法の違いに合わせてスポッ
ト径及びレーリー長が適正に制御され、安定したレーザ
加工が行われる。
【００１１】請求項２によるこの発明のベンドミラーの
調整装置は、レーザビームをレーザ加工ヘッド内の集光
レンズに入射するべく反射せしめる反射面を備えると共
にこの反射面の背面から気体圧を加えて前記反射面の曲
率を変更調整自在な曲率可変ミラーを設け、前記気体圧
力を調整する圧力調整装置を設け、レーザ加工条件に応
じて前記曲率可変ミラーの反射面の曲率を変更調整すべ
く前記圧力調整装置に指令を発生する制御装置を設けて
なることを特徴とするものである。
調整装置は、レーザビームをレーザ加工ヘッド内の集光
レンズに入射するべく反射せしめる反射面を備えると共
にこの反射面の背面から気体圧を加えて前記反射面の曲
率を変更調整自在な曲率可変ミラーを設け、前記気体圧
力を調整する圧力調整装置を設け、レーザ加工条件に応
じて前記曲率可変ミラーの反射面の曲率を変更調整すべ
く前記圧力調整装置に指令を発生する制御装置を設けて
なることを特徴とするものである。
【００１２】したがって、請求項１記載の作用と同様で
あり、気体圧で曲率可変ミラーの反射面の曲率を自在に
変化せしめることにより、反射後のレーザビーム径が縮
小・拡大へ制御されるので、複数の集光レンズを使い分
けることなく、１つの集光レンズで、集光直径における
加工領域差を最小限に抑えられ、ワークの材質、板厚、
加工方法の違いに合わせてスポット径及びレーリー長が
適正に制御され、安定したレーザ加工が行われる。
あり、気体圧で曲率可変ミラーの反射面の曲率を自在に
変化せしめることにより、反射後のレーザビーム径が縮
小・拡大へ制御されるので、複数の集光レンズを使い分
けることなく、１つの集光レンズで、集光直径における
加工領域差を最小限に抑えられ、ワークの材質、板厚、
加工方法の違いに合わせてスポット径及びレーリー長が
適正に制御され、安定したレーザ加工が行われる。
【００１３】請求項３によるこの発明のベンドミラーの
調整装置は、請求項２記載のベンドミラーの調整装置に
おいて、前記曲率可変ミラーの反射面の背面に加圧室を
設け、この加圧室に前記圧力気体を供給すると共に前記
反射面の背面に圧力気体を噴射する方向に連通する多数
のガス噴出口を設けてなることを特徴とするものであ
る。
調整装置は、請求項２記載のベンドミラーの調整装置に
おいて、前記曲率可変ミラーの反射面の背面に加圧室を
設け、この加圧室に前記圧力気体を供給すると共に前記
反射面の背面に圧力気体を噴射する方向に連通する多数
のガス噴出口を設けてなることを特徴とするものであ
る。
【００１４】したがって、加圧室内の気体圧は安定した
状態に維持された後に、多数のガス噴出口からミラーの
反射面の背面へ均等な圧力で噴射されるので安定した状
態の反射面の曲率が得られる。また、レーザビームによ
り熱せられるミラーは反射面の背面に多数のガス噴射面
から均等に噴射される圧力気体により効率よく冷却され
る。
状態に維持された後に、多数のガス噴出口からミラーの
反射面の背面へ均等な圧力で噴射されるので安定した状
態の反射面の曲率が得られる。また、レーザビームによ
り熱せられるミラーは反射面の背面に多数のガス噴射面
から均等に噴射される圧力気体により効率よく冷却され
る。
【００１５】請求項４によるこの発明のベンドミラーの
調整装置は、請求項２又は３記載のベンドミラーの調整
装置において、前記曲率可変ミラーの反射面の外周部に
一周に亘るスリットを設けると共にこのスリットの外周
側にミラー基準面を設けてなることを特徴とするもので
ある。
調整装置は、請求項２又は３記載のベンドミラーの調整
装置において、前記曲率可変ミラーの反射面の外周部に
一周に亘るスリットを設けると共にこのスリットの外周
側にミラー基準面を設けてなることを特徴とするもので
ある。
【００１６】したがって、ミラーの外周部のミラー基準
面がミラーの取付け基準位置に位置決めされる。ミラー
の曲率が変化するときに生じるミラーの変形歪みはミラ
ー基準面の内周側のスリットに吸収されるので、ミラー
基準面はミラーの変形歪みからの影響を避けられる。そ
の結果、ミラーは常時安定した状態でミラーの取付け基
準位置に装着される。
面がミラーの取付け基準位置に位置決めされる。ミラー
の曲率が変化するときに生じるミラーの変形歪みはミラ
ー基準面の内周側のスリットに吸収されるので、ミラー
基準面はミラーの変形歪みからの影響を避けられる。そ
の結果、ミラーは常時安定した状態でミラーの取付け基
準位置に装着される。
【００１７】請求項５によるこの発明のベンドミラーの
調整装置は、請求項２〜４のうちのいずれか一つに記載
のベンドミラーの調整装置において、前記曲率可変ミラ
ーが、非加圧時は凹面状態にある反射面を備えてなるこ
とを特徴とするものである。
調整装置は、請求項２〜４のうちのいずれか一つに記載
のベンドミラーの調整装置において、前記曲率可変ミラ
ーが、非加圧時は凹面状態にある反射面を備えてなるこ
とを特徴とするものである。
【００１８】したがって、反射面の背面からの気体圧を
変化させることにより、反射面は凹面から平面、凸面へ
と自在に容易に変更される。
変化させることにより、反射面は凹面から平面、凸面へ
と自在に容易に変更される。
【００１９】請求項６に係る発明は、請求項２に記載の
ベンドミラーの調整装置において、加圧室に接続したガ
ス排出管にオリフィスを設け、上記加圧室に接続したミ
ラー側ガス供給管に圧力調整装置を接続した構成であ
る。
ベンドミラーの調整装置において、加圧室に接続したガ
ス排出管にオリフィスを設け、上記加圧室に接続したミ
ラー側ガス供給管に圧力調整装置を接続した構成であ
る。
【００２０】請求項７に係る発明は、レーザ発振器から
発振されたレーザビームをレーザ加工ヘッド内の集光レ
ンズへ入射すべく反射する反射面を備えたミラーをミラ
ーブロックに固定して設け、上記ミラーとミラーブロッ
クとの間に形成された加圧室へ圧力流体としてガスを供
給自在かつ排気自在に設け、かつ前記ミラー及びミラー
ブロックを内部に嵌入したミラーマウンドベースに、冷
却水を流入する冷却ジャケットを備えた冷却ブロックが
一体的に固定してある構成である。
発振されたレーザビームをレーザ加工ヘッド内の集光レ
ンズへ入射すべく反射する反射面を備えたミラーをミラ
ーブロックに固定して設け、上記ミラーとミラーブロッ
クとの間に形成された加圧室へ圧力流体としてガスを供
給自在かつ排気自在に設け、かつ前記ミラー及びミラー
ブロックを内部に嵌入したミラーマウンドベースに、冷
却水を流入する冷却ジャケットを備えた冷却ブロックが
一体的に固定してある構成である。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明のベンドミラーの調
整方法及びその装置の実施の形態について、図面を参照
して説明する。
整方法及びその装置の実施の形態について、図面を参照
して説明する。
【００２２】図４を参照するに、本実施の形態に係わる
レーザ加工装置１は、図示せざる加工装置本体に内蔵さ
れているレーザ発振器から発振されたレーザビームＬＢ
がベンドミラーとしての例えば曲率可変ミラー３を経て
レーザ加工ヘッド５の内部に設けられた集光レンズ７に
導かれる。この集光レンズ７で集光されたレーザビーム
ＬＢは、レーザ加工ヘッド５の先端に設けられた噴射ノ
ズル９を通過してワークＷに照射される。例えば数値制
御のワーク移送位置決め装置で移送位置決めされたワー
クＷのレーザ加工点に、レーザビームＬＢの焦点を結ば
せて、所望の形状に切断するなどのレーザ加工が行なわ
れる。
レーザ加工装置１は、図示せざる加工装置本体に内蔵さ
れているレーザ発振器から発振されたレーザビームＬＢ
がベンドミラーとしての例えば曲率可変ミラー３を経て
レーザ加工ヘッド５の内部に設けられた集光レンズ７に
導かれる。この集光レンズ７で集光されたレーザビーム
ＬＢは、レーザ加工ヘッド５の先端に設けられた噴射ノ
ズル９を通過してワークＷに照射される。例えば数値制
御のワーク移送位置決め装置で移送位置決めされたワー
クＷのレーザ加工点に、レーザビームＬＢの焦点を結ば
せて、所望の形状に切断するなどのレーザ加工が行なわ
れる。
【００２３】レーザ加工ヘッド５は前記加工装置本体に
設けられた加工ヘッド移動装置としての例えば加工ヘッ
ド用駆動モータ１１により回転駆動されるボールねじ１
３Ａを介して昇降自在に換言すれば噴射ノズル９をワー
クＷに接離するように移動自在に設けられている。
設けられた加工ヘッド移動装置としての例えば加工ヘッ
ド用駆動モータ１１により回転駆動されるボールねじ１
３Ａを介して昇降自在に換言すれば噴射ノズル９をワー
クＷに接離するように移動自在に設けられている。
【００２４】さらに、集光レンズ７はレーザ加工ヘッド
５に設けられた集光レンズ移動装置としての例えば集光
レンズ用駆動モータ１５により回転駆動されるボールね
じ１３Ｂを介してレーザ加工ヘッド５の内部で上下動自
在に設けられている。なお、この集光レンズ７の移動距
離は図４において可変Ｂ軸値（Ｂ値）として後述され
る。加工ヘッド用駆動モータ１１及び集光レンズ用駆動
モータ１５はそれぞれ、図１に示されている制御装置１
７に電気的に接続されている。
５に設けられた集光レンズ移動装置としての例えば集光
レンズ用駆動モータ１５により回転駆動されるボールね
じ１３Ｂを介してレーザ加工ヘッド５の内部で上下動自
在に設けられている。なお、この集光レンズ７の移動距
離は図４において可変Ｂ軸値（Ｂ値）として後述され
る。加工ヘッド用駆動モータ１１及び集光レンズ用駆動
モータ１５はそれぞれ、図１に示されている制御装置１
７に電気的に接続されている。
【００２５】一般的にレーザビームＬＢには発散角があ
るために、一様なビーム径で進行するのではなく図４に
示されているように徐々に広がっていくものである。そ
のためにレーザ加工点におけるレーザビームＬＢのスポ
ット径はレーザ発振器から集光レンズ７までの距離の違
いにより変化することになる。
るために、一様なビーム径で進行するのではなく図４に
示されているように徐々に広がっていくものである。そ
のためにレーザ加工点におけるレーザビームＬＢのスポ
ット径はレーザ発振器から集光レンズ７までの距離の違
いにより変化することになる。
【００２６】集光レンズ７により集光されるレーザビー
ムＬＢのスポット径は、集光レンズ７に入射するレーザ
ビームＬＢのビーム径の大きさに左右されるものであ
り、集光レンズ７におけるレーザビームＬＢの焦点長さ
は集光レンズ７自体の焦点距離に対して入射するレーザ
ビームＬＢの発散角の影響が付加されるものである。つ
まり、入射するレーザビームＬＢのビーム径とレーザ発
振器から集光レンズ７までの距離が異なるとスポット径
と焦点長さは変化する。
ムＬＢのスポット径は、集光レンズ７に入射するレーザ
ビームＬＢのビーム径の大きさに左右されるものであ
り、集光レンズ７におけるレーザビームＬＢの焦点長さ
は集光レンズ７自体の焦点距離に対して入射するレーザ
ビームＬＢの発散角の影響が付加されるものである。つ
まり、入射するレーザビームＬＢのビーム径とレーザ発
振器から集光レンズ７までの距離が異なるとスポット径
と焦点長さは変化する。
【００２７】例えば、集光レンズ７に入射するレーザビ
ームＬＢのビーム径ＤL が大きい場合は図４の実線で示
されているように短い焦点長さＬｆL で小さいスポット
径ｄL が得られるが、この同じ集光レンズ７に入射する
ビーム径ＤS が小さい場合は図４の点線で示されている
ように長い焦点長さＬｆS で大きいスポット径ｄS が得
られる。
ームＬＢのビーム径ＤL が大きい場合は図４の実線で示
されているように短い焦点長さＬｆL で小さいスポット
径ｄL が得られるが、この同じ集光レンズ７に入射する
ビーム径ＤS が小さい場合は図４の点線で示されている
ように長い焦点長さＬｆS で大きいスポット径ｄS が得
られる。
【００２８】本発明のレーザ加工では光制御装置により
集光レンズ７に入射するレーザビームＬＢのビーム径Ｄ
を自在に変更調整することにより１枚の集光レンズ７を
交換することなくワークＷの材質及び板厚とその加工方
法の違いに応じてレーザビームＬＢのスポット径をレー
ザ加工に適した大きさに調整するものである。
集光レンズ７に入射するレーザビームＬＢのビーム径Ｄ
を自在に変更調整することにより１枚の集光レンズ７を
交換することなくワークＷの材質及び板厚とその加工方
法の違いに応じてレーザビームＬＢのスポット径をレー
ザ加工に適した大きさに調整するものである。
【００２９】なお、光制御装置とはワークＷの材質、板
厚、加工方法に適するレーザ加工点におけるスポット径
ｄ0 （ｄL やｄS などの）を得るために、レーザ加工ヘ
ッド５内の集光レンズ７に入射するレーザビームＬＢの
ビーム径Ｄ（ＤL やＤS などの）を変化させる装置であ
る。
厚、加工方法に適するレーザ加工点におけるスポット径
ｄ0 （ｄL やｄS などの）を得るために、レーザ加工ヘ
ッド５内の集光レンズ７に入射するレーザビームＬＢの
ビーム径Ｄ（ＤL やＤS などの）を変化させる装置であ
る。
【００３０】本発明の実施の形態の主要部となる光制御
装置として用いられている曲率可変ミラー３は、図１に
示されているようにベンドブロック１９に装着されてお
り、レーザ発振器側からのレーザビームＬＢを集光レン
ズ７の方向へ反射するもので、反射面Ｍの曲率を自在に
変更調整可能に設けられている。
装置として用いられている曲率可変ミラー３は、図１に
示されているようにベンドブロック１９に装着されてお
り、レーザ発振器側からのレーザビームＬＢを集光レン
ズ７の方向へ反射するもので、反射面Ｍの曲率を自在に
変更調整可能に設けられている。
【００３１】図２を参照するに、本実施の形態では、ミ
ラー２１は反射面Ｍに該当する底面が薄肉とのる円筒形
状をなしており、前記反射面Ｍを外側にして円柱形状の
ミラーブロック２３に装着されボルトＢＴで一体的に固
定され、反射面Ｍの背面とミラーブロック２３の端面と
の間には加圧室２５が設けられている。
ラー２１は反射面Ｍに該当する底面が薄肉とのる円筒形
状をなしており、前記反射面Ｍを外側にして円柱形状の
ミラーブロック２３に装着されボルトＢＴで一体的に固
定され、反射面Ｍの背面とミラーブロック２３の端面と
の間には加圧室２５が設けられている。
【００３２】ミラーブロック２３には加圧室２５を構成
する端面の近くにはミラーブロック２３の内部に貯留室
２７が設けられており、図３に示されるように貯留室２
７と加圧室２５を連通する多数の小径穴がガス噴出口２
９として設けられている。なお、多数のガス噴出口２９
は圧力流体を反射面Ｍの背面に向けて噴出するように設
けられている。
する端面の近くにはミラーブロック２３の内部に貯留室
２７が設けられており、図３に示されるように貯留室２
７と加圧室２５を連通する多数の小径穴がガス噴出口２
９として設けられている。なお、多数のガス噴出口２９
は圧力流体を反射面Ｍの背面に向けて噴出するように設
けられている。
【００３３】また、ミラーブロック２３には貯留室２７
に連通するガス供給路３１と、加圧室２５に連通するガ
ス排気路３３が設けられている。ミラーブロック２３の
ガス供給路３１は供給側ガスケット３５を介してガス供
給ポートＣに連通され、このガス供給ポートＣには空気
圧または他のガス等の圧力気体が供給される。ガス排気
路３３は排気側ガスケット３７を介してガス排気ポート
Ｄに連通されている。
に連通するガス供給路３１と、加圧室２５に連通するガ
ス排気路３３が設けられている。ミラーブロック２３の
ガス供給路３１は供給側ガスケット３５を介してガス供
給ポートＣに連通され、このガス供給ポートＣには空気
圧または他のガス等の圧力気体が供給される。ガス排気
路３３は排気側ガスケット３７を介してガス排気ポート
Ｄに連通されている。
【００３４】また、ミラー２１には反射面Ｍの外周部に
一周に亘るスリット３９が設けられており、このスリッ
ト３９は反射面Ｍが変形するときの逃げ溝となる。さら
に、スリット３９の外周側にはミラー基準面４１が設け
られている。
一周に亘るスリット３９が設けられており、このスリッ
ト３９は反射面Ｍが変形するときの逃げ溝となる。さら
に、スリット３９の外周側にはミラー基準面４１が設け
られている。
【００３５】なお、ミラー２１の薄肉の反射面Ｍは非加
圧時には常時凹面状態にある。例えば、ミラー２１は薄
肉の反射面Ｍの背面から均等な圧力で外側に向けて加圧
した状態で、前記反射面Ｍを平面に加工すると、上記の
加圧力をなくしたときには常時凹面状態となる。
圧時には常時凹面状態にある。例えば、ミラー２１は薄
肉の反射面Ｍの背面から均等な圧力で外側に向けて加圧
した状態で、前記反射面Ｍを平面に加工すると、上記の
加圧力をなくしたときには常時凹面状態となる。
【００３６】上記のミラー２１及びミラーブロック２３
は底面に開口部４３を設けた円筒形状のミラーマウント
ベース４５の内部に、しかもミラー２１の反射面Ｍが前
記開口部４３に臨むように嵌入されている。ミラー２１
の外周部のミラー基準面４１がミラーマウントベース４
５の底部の基準面に突き当てられて基準位置に位置決め
される。ミラー基準面４１の内周側にスリット３９が設
けられているので、ミラー２１の曲率が変化するときに
生じるミラー２１の変形歪みはスリット３９に吸収され
るためにミラー基準面４１はミラー２１の変形歪みから
の影響を避けられる。したがって、ミラー２１は常時安
定した状態でミラーマウントベース４５並びにベンドブ
ロック１９に装着されることになる。
は底面に開口部４３を設けた円筒形状のミラーマウント
ベース４５の内部に、しかもミラー２１の反射面Ｍが前
記開口部４３に臨むように嵌入されている。ミラー２１
の外周部のミラー基準面４１がミラーマウントベース４
５の底部の基準面に突き当てられて基準位置に位置決め
される。ミラー基準面４１の内周側にスリット３９が設
けられているので、ミラー２１の曲率が変化するときに
生じるミラー２１の変形歪みはスリット３９に吸収され
るためにミラー基準面４１はミラー２１の変形歪みから
の影響を避けられる。したがって、ミラー２１は常時安
定した状態でミラーマウントベース４５並びにベンドブ
ロック１９に装着されることになる。
【００３７】ミラーマウントベース４５の背面には、内
部に冷却水を流入する冷却ジャケット４７を備えた冷却
ブロック４９がボルトＢＴにより一体的に固定されてい
る。
部に冷却水を流入する冷却ジャケット４７を備えた冷却
ブロック４９がボルトＢＴにより一体的に固定されてい
る。
【００３８】冷却ジャケット４７は冷却ブロック４９の
背面に溝部５１を設け、この溝部５１の開口をパッキン
５３により被蓋して形成されており、冷却ブロック４９
の背面は冷却ブロックカバー５５により被蓋されボルト
ＢＴで固定されている。
背面に溝部５１を設け、この溝部５１の開口をパッキン
５３により被蓋して形成されており、冷却ブロック４９
の背面は冷却ブロックカバー５５により被蓋されボルト
ＢＴで固定されている。
【００３９】図１を参照するに、ガス供給ポートＣに供
給される空気圧または他のガス等の圧力気体は圧力調整
装置５７により気体圧力が調整されるように構成されて
おり、圧力調整装置５７はレーザ加工条件に応じて曲率
可変ミラー３の反射面Ｍの曲率を変更調整すべく制御装
置１７により制御される機構である。
給される空気圧または他のガス等の圧力気体は圧力調整
装置５７により気体圧力が調整されるように構成されて
おり、圧力調整装置５７はレーザ加工条件に応じて曲率
可変ミラー３の反射面Ｍの曲率を変更調整すべく制御装
置１７により制御される機構である。
【００４０】圧力調整装置５７について詳しくは、ガス
供給ポートＣはミラー側ガス供給管５９を介して電空レ
ギュレータ等のサーボ弁６１のＡポートに連通されてお
り、サーボ弁６１のＰポートはサーボ弁側ガス供給管６
３を介して空気圧または他のガス等の圧力気体を供給す
る作動ガス供給源６５に連通されている。また、サーボ
弁６１のＴポートはサーボ弁側ガス排気管６７を介して
排気フィルタ６９を経て外気に排出されるよう構成され
ている。
供給ポートＣはミラー側ガス供給管５９を介して電空レ
ギュレータ等のサーボ弁６１のＡポートに連通されてお
り、サーボ弁６１のＰポートはサーボ弁側ガス供給管６
３を介して空気圧または他のガス等の圧力気体を供給す
る作動ガス供給源６５に連通されている。また、サーボ
弁６１のＴポートはサーボ弁側ガス排気管６７を介して
排気フィルタ６９を経て外気に排出されるよう構成され
ている。
【００４１】ミラー側ガス供給管５９にはアキュームレ
ータタンク７１と、ガス圧を検出する圧力検出器として
の例えば圧力センサ７３が設けられており、この圧力セ
ンサ７３は曲率可変ミラー制御装置としての例えばサー
ボコントロールアンプ７５を経てサーボ弁６１に電気的
に接続されている。また、サーボコントロールアンプ７
５はレーザ加工装置１の全体的な動作をコントロールす
る制御装置１７に電気的に接続されている。
ータタンク７１と、ガス圧を検出する圧力検出器として
の例えば圧力センサ７３が設けられており、この圧力セ
ンサ７３は曲率可変ミラー制御装置としての例えばサー
ボコントロールアンプ７５を経てサーボ弁６１に電気的
に接続されている。また、サーボコントロールアンプ７
５はレーザ加工装置１の全体的な動作をコントロールす
る制御装置１７に電気的に接続されている。
【００４２】また、ガス排気ポートＤはガス排気管７７
及びオリフィス７９を介して排気フィルタ６９を経て外
気に排出されるよう構成されている。
及びオリフィス７９を介して排気フィルタ６９を経て外
気に排出されるよう構成されている。
【００４３】制御装置１７としては、図１に示されてい
るように、例えば中央処理装置としてのＣＰＵ８１に、
ワークＷの材質、板厚、加工方法等の情報、加工点座
標、曲率可変ミラー３の曲率の変化量と焦点長さのデー
タ等を入力するための入力装置８３と表示装置８５と、
入力されたデータを記憶するメモリ８７と、上記の加工
点座標に伴う曲率可変ミラー３の曲率の変化量と焦点長
さとの関係式に基づいてレーザビームＬＢのスポット径
ｄ0 やスポット位置（焦点長さＬｆ0 ）並びに曲率可変
ミラー３の曲率の変化量を演算する演算装置８９が接続
されている。
るように、例えば中央処理装置としてのＣＰＵ８１に、
ワークＷの材質、板厚、加工方法等の情報、加工点座
標、曲率可変ミラー３の曲率の変化量と焦点長さのデー
タ等を入力するための入力装置８３と表示装置８５と、
入力されたデータを記憶するメモリ８７と、上記の加工
点座標に伴う曲率可変ミラー３の曲率の変化量と焦点長
さとの関係式に基づいてレーザビームＬＢのスポット径
ｄ0 やスポット位置（焦点長さＬｆ0 ）並びに曲率可変
ミラー３の曲率の変化量を演算する演算装置８９が接続
されている。
【００４４】さらに、ＣＰＵ８１には上記のワークＷの
材質、板厚、加工方法等の情報に基づいて得た曲率可変
ミラー３の曲率の変化量と集光レンズ７における焦点長
さに合わせるべく曲率可変ミラー３の曲率を変化させる
ようにサーボコントロールアンプ７５に指令を発生する
比較判断装置９１が接続されている。
材質、板厚、加工方法等の情報に基づいて得た曲率可変
ミラー３の曲率の変化量と集光レンズ７における焦点長
さに合わせるべく曲率可変ミラー３の曲率を変化させる
ようにサーボコントロールアンプ７５に指令を発生する
比較判断装置９１が接続されている。
【００４５】上記構成により、制御装置１７ではワーク
Ｗのレーザ加工条件とレーザ加工領域を判断するワーク
ＷのＸ，Ｙ座標値（ワークＷの平面での前後左右方向の
座標値）を基にして、ミラー２１の反射面Ｍの曲率の所
望の変形量を得るためのガス圧力が予め入力されメモリ
８７に記憶されているデータベースから演算装置８９で
計算して比較判断装置９１にて比較判断されて決定され
る。この決定されたガス圧力を維持すべく制御装置１７
からサーボコントロールアンプ７５に指令され、サーボ
弁６１が作動する。
Ｗのレーザ加工条件とレーザ加工領域を判断するワーク
ＷのＸ，Ｙ座標値（ワークＷの平面での前後左右方向の
座標値）を基にして、ミラー２１の反射面Ｍの曲率の所
望の変形量を得るためのガス圧力が予め入力されメモリ
８７に記憶されているデータベースから演算装置８９で
計算して比較判断装置９１にて比較判断されて決定され
る。この決定されたガス圧力を維持すべく制御装置１７
からサーボコントロールアンプ７５に指令され、サーボ
弁６１が作動する。
【００４６】作動ガス供給源６５からサーボ弁側ガス供
給管６３を介して供給される圧力気体は、サーボ弁６１
でＰポートからＡポートを経てミラー側ガス供給管５９
から曲率可変ミラー３のガス供給ポートＣへ供給され
る。この時、供給される圧力気体の圧力はアキュームレ
ータタンク７１により安定化されると共に圧力センサ７
３により検出された気体圧のデータが随時サーボコント
ロールアンプ７５にフィードバックされてサーボ弁６１
が作動するので、安定した気体圧が維持される。
給管６３を介して供給される圧力気体は、サーボ弁６１
でＰポートからＡポートを経てミラー側ガス供給管５９
から曲率可変ミラー３のガス供給ポートＣへ供給され
る。この時、供給される圧力気体の圧力はアキュームレ
ータタンク７１により安定化されると共に圧力センサ７
３により検出された気体圧のデータが随時サーボコント
ロールアンプ７５にフィードバックされてサーボ弁６１
が作動するので、安定した気体圧が維持される。
【００４７】さらに、圧力気体はガス供給ポートＣから
ガス供給路３１を経て貯留室２７へ流入し、この貯留室
２７の圧力気体が多数のガス噴出口２９から加圧室２５
のミラー２１の反射面Ｍの背面へ均等な圧力で噴射され
る。ミラー２１は背面より加圧されることにより反射面
Ｍの曲率が変形される。噴射された圧力気体は加圧室２
５からガス排気路３３を経てガス排気ポートＤへ排出さ
れる。なお、上記の加圧室２５内の気体圧は圧力調整装
置５７の作動により安定した状態に維持されるのでミラ
ー２１の反射面Ｍの曲率は維持される。
ガス供給路３１を経て貯留室２７へ流入し、この貯留室
２７の圧力気体が多数のガス噴出口２９から加圧室２５
のミラー２１の反射面Ｍの背面へ均等な圧力で噴射され
る。ミラー２１は背面より加圧されることにより反射面
Ｍの曲率が変形される。噴射された圧力気体は加圧室２
５からガス排気路３３を経てガス排気ポートＤへ排出さ
れる。なお、上記の加圧室２５内の気体圧は圧力調整装
置５７の作動により安定した状態に維持されるのでミラ
ー２１の反射面Ｍの曲率は維持される。
【００４８】また、レーザビームＬＢにより熱せられる
ミラー２１は、多数のガス噴射面から反射面Ｍの背面に
均等に噴射される圧力気体により効率よく冷却されると
共に、図２に示されているように冷却ブロック４９が冷
却水により常時冷却されているのでミラー２１の熱がミ
ラー２１の外周面からミラーマウントベース４５を経て
冷却ブロック４９に吸収される。したがって、ミラー２
１の熱的変形が最小限に押さえられることになる。
ミラー２１は、多数のガス噴射面から反射面Ｍの背面に
均等に噴射される圧力気体により効率よく冷却されると
共に、図２に示されているように冷却ブロック４９が冷
却水により常時冷却されているのでミラー２１の熱がミ
ラー２１の外周面からミラーマウントベース４５を経て
冷却ブロック４９に吸収される。したがって、ミラー２
１の熱的変形が最小限に押さえられることになる。
【００４９】上記のように、圧力気体の圧力が調整され
ることにより、例えば、気体圧が小から大へ調整される
とミラー２１の反射面Ｍは順に、図１の点線のように凹
面と、図１の実線のように平面と、図１の一点鎖線のよ
うに凸面へ、曲率が自在に変更されることが可能とな
る。
ることにより、例えば、気体圧が小から大へ調整される
とミラー２１の反射面Ｍは順に、図１の点線のように凹
面と、図１の実線のように平面と、図１の一点鎖線のよ
うに凸面へ、曲率が自在に変更されることが可能とな
る。
【００５０】したがって、曲率可変ミラー３の曲率がサ
ーボコントロールアンプ７５により制御されて、例えば
図４に示されているように反射されるレーザビームＬＢ
のビーム径が縮小及び拡大されるので、集光レンズ７へ
入射するレーザビームＬＢのビーム径Ｄの大きさが自在
に変更調整される。集光直径における加工領域差を最小
限に押さえることが可能となり、又、ワークＷの材質、
板厚、加工方法に適した集光直径及びレーリー長のレー
ザビームＬＢが得られるので、レーザ加工の安定化が図
られると共にレーザ加工能力が向上する。
ーボコントロールアンプ７５により制御されて、例えば
図４に示されているように反射されるレーザビームＬＢ
のビーム径が縮小及び拡大されるので、集光レンズ７へ
入射するレーザビームＬＢのビーム径Ｄの大きさが自在
に変更調整される。集光直径における加工領域差を最小
限に押さえることが可能となり、又、ワークＷの材質、
板厚、加工方法に適した集光直径及びレーリー長のレー
ザビームＬＢが得られるので、レーザ加工の安定化が図
られると共にレーザ加工能力が向上する。
【００５１】図７を参照するに、ガス圧力に対するミラ
ー２１の反射面Ｍの曲率半径の関係は、例えばガス圧力
が約３．２ｋｇｆ／ｃｍ2 程度のときにミラー２１の反
射面Ｍがほぼ平面になり、このガス圧力を境に小さくな
るにつれて凹面の曲率半径（−側）が小さくなる方へ変
化し、ガス圧力が大きくなるにつれて凸面の曲率半径
（＋側）が小さくなる方へ変化することが分かる。
ー２１の反射面Ｍの曲率半径の関係は、例えばガス圧力
が約３．２ｋｇｆ／ｃｍ2 程度のときにミラー２１の反
射面Ｍがほぼ平面になり、このガス圧力を境に小さくな
るにつれて凹面の曲率半径（−側）が小さくなる方へ変
化し、ガス圧力が大きくなるにつれて凸面の曲率半径
（＋側）が小さくなる方へ変化することが分かる。
【００５２】図８を参照するに、ガス圧力を変化させた
ときのレーザ加工点（ミラー２１から５．２ｍの距離の
位置）での集光直径ｄ0 の関係が示されている。集光直
径ｄ0 はガス圧力Ｐに対してほぼ一次関数ｄ0 ＝−３
９．９２５Ｐ＋５７８．２６で近似できる。
ときのレーザ加工点（ミラー２１から５．２ｍの距離の
位置）での集光直径ｄ0 の関係が示されている。集光直
径ｄ0 はガス圧力Ｐに対してほぼ一次関数ｄ0 ＝−３
９．９２５Ｐ＋５７８．２６で近似できる。
【００５３】図９を参照するに、レーザ加工点で得られ
る焦点位置は、レーザビームＬＢは伝播するときに波面
曲率変化が生じることにより、集光レンズ７の可変Ｂ軸
値がガス圧力に対して一次的にＢ＝０．８６Ｐ＋１０．
０８で変化することが分かる。したがって、実際のレー
ザ加工においてはあるガス圧力における任意の集光直径
が得られるが、同時に焦点位置Ｂ値も上記の式に従って
考慮する必要がある。
る焦点位置は、レーザビームＬＢは伝播するときに波面
曲率変化が生じることにより、集光レンズ７の可変Ｂ軸
値がガス圧力に対して一次的にＢ＝０．８６Ｐ＋１０．
０８で変化することが分かる。したがって、実際のレー
ザ加工においてはあるガス圧力における任意の集光直径
が得られるが、同時に焦点位置Ｂ値も上記の式に従って
考慮する必要がある。
【００５４】なお、この発明は前述した実施の形態の例
に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりそ
の他の態様で実施し得るものである。
に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりそ
の他の態様で実施し得るものである。
【００５５】圧力調整装置５７としては、前述した図１
の実施の形態におけるサーボ弁６１に換えて、図５に示
されているように比例電磁式圧力制御弁９３を使用する
ことができる。この場合は、圧力センサ７３により検出
される気体圧のデータが随時図１に示されるものと同様
のサーボコントロールアンプ７５にフィードバックされ
て比例電磁式圧力制御弁９３が作動され、安定した気体
圧が維持される。他の構成は前述した図１の実施の形態
とほぼ同様である。
の実施の形態におけるサーボ弁６１に換えて、図５に示
されているように比例電磁式圧力制御弁９３を使用する
ことができる。この場合は、圧力センサ７３により検出
される気体圧のデータが随時図１に示されるものと同様
のサーボコントロールアンプ７５にフィードバックされ
て比例電磁式圧力制御弁９３が作動され、安定した気体
圧が維持される。他の構成は前述した図１の実施の形態
とほぼ同様である。
【００５６】あるいは、前述した図１の実施の形態にお
けるサーボ弁６１に換えて、図６に示されているように
例えば固定減圧弁９５Ａとソレノイドバルブ９７Ａを使
用して予め設定された所望の気体圧を得るための設定１
の段階と、この設定１の段階と同様に他の固定減圧弁９
５Ｂとソレノイドバルブ９７Ｂを使用して予め設定され
た他の所望の気体圧を得るための設定２の段階と、以下
同様にして他の所望の気体圧を得るための段階からなる
複数の段階に制御するように構成することもできる。
けるサーボ弁６１に換えて、図６に示されているように
例えば固定減圧弁９５Ａとソレノイドバルブ９７Ａを使
用して予め設定された所望の気体圧を得るための設定１
の段階と、この設定１の段階と同様に他の固定減圧弁９
５Ｂとソレノイドバルブ９７Ｂを使用して予め設定され
た他の所望の気体圧を得るための設定２の段階と、以下
同様にして他の所望の気体圧を得るための段階からなる
複数の段階に制御するように構成することもできる。
【００５７】
【発明の効果】以上のごとき発明の実施の形態の説明か
ら理解されるように、請求項１の発明によれば、気体圧
で曲率可変ミラーの反射面の曲率を自在に変化すること
により、反射後のレーザビーム径を縮小・拡大へ制御で
きるので、複数の集光レンズを使い分けることなく、１
つの集光レンズで、集光直径における加工領域差を最小
限に抑えることができ、ワークの材質、板厚、加工方法
の違いに合わせてスポット径及びレーリー長を適正に制
御でき、安定したレーザ加工を行うことができる。
ら理解されるように、請求項１の発明によれば、気体圧
で曲率可変ミラーの反射面の曲率を自在に変化すること
により、反射後のレーザビーム径を縮小・拡大へ制御で
きるので、複数の集光レンズを使い分けることなく、１
つの集光レンズで、集光直径における加工領域差を最小
限に抑えることができ、ワークの材質、板厚、加工方法
の違いに合わせてスポット径及びレーリー長を適正に制
御でき、安定したレーザ加工を行うことができる。
【００５８】請求項２の発明によれば、請求項１記載の
効果と同様であり、気体圧でベンドミラーの反射面の曲
率を自在に変化することにより、反射後のレーザビーム
径を縮小・拡大へ制御できるので、複数の集光レンズを
使い分けることなく、１つの集光レンズで、集光直径に
おける加工領域差を最小限に抑えることができ、ワーク
の材質、板厚、加工方法の違いに合わせてスポット径及
びレーリー長を適正に制御でき、安定したレーザ加工を
行うことができる。
効果と同様であり、気体圧でベンドミラーの反射面の曲
率を自在に変化することにより、反射後のレーザビーム
径を縮小・拡大へ制御できるので、複数の集光レンズを
使い分けることなく、１つの集光レンズで、集光直径に
おける加工領域差を最小限に抑えることができ、ワーク
の材質、板厚、加工方法の違いに合わせてスポット径及
びレーリー長を適正に制御でき、安定したレーザ加工を
行うことができる。
【００５９】請求項３の発明によれば、加圧室内の気体
圧は安定した状態に維持された後に、多数のガス噴出口
によりミラーの反射面の背面へ均等な圧力で噴射できる
ので安定した状態の反射面の曲率を得られる。また、レ
ーザビームにより熱せられるミラーは反射面の背面に多
数のガス噴射面から均等に噴射される圧力気体により効
率よく冷却できる。
圧は安定した状態に維持された後に、多数のガス噴出口
によりミラーの反射面の背面へ均等な圧力で噴射できる
ので安定した状態の反射面の曲率を得られる。また、レ
ーザビームにより熱せられるミラーは反射面の背面に多
数のガス噴射面から均等に噴射される圧力気体により効
率よく冷却できる。
【００６０】請求項４によれば、ミラーの外周部のミラ
ー基準面がミラーの取付け基準位置に位置決めされる。
ミラー基準面の内周側のスリットにミラーの曲率が変化
するときに生じるミラーの変形歪みを吸収できるので、
ミラー基準面はミラーの変形歪みからの影響を避けられ
る。その結果、ミラーは常時安定した状態でミラーの取
付け基準位置に装着することができる。
ー基準面がミラーの取付け基準位置に位置決めされる。
ミラー基準面の内周側のスリットにミラーの曲率が変化
するときに生じるミラーの変形歪みを吸収できるので、
ミラー基準面はミラーの変形歪みからの影響を避けられ
る。その結果、ミラーは常時安定した状態でミラーの取
付け基準位置に装着することができる。
【００６１】請求項５によれば、反射面の背面からの気
体圧を変化させることにより、反射面を凹面から平面、
凸面へと自在に容易に変更することができる。
体圧を変化させることにより、反射面を凹面から平面、
凸面へと自在に容易に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の曲率可変ミラーの制御回
路図である。
路図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すもので、曲率可変ミ
ラーの断面を示す側面図である。
ラーの断面を示す側面図である。
【図３】図２の矢視ＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の曲率可変ミラーを備えた
レーザ加工装置の部分的な概略説明図である。
レーザ加工装置の部分的な概略説明図である。
【図５】他の実施の形態を示すもので、比例電磁式圧力
制御弁を含む圧力調整装置を示すブロック図である。
制御弁を含む圧力調整装置を示すブロック図である。
【図６】他の実施の形態を示すもので、固定減圧弁とソ
レノイドバルブを使用する圧力調整装置を示す部分的な
気体圧回路図である。
レノイドバルブを使用する圧力調整装置を示す部分的な
気体圧回路図である。
【図７】ガス圧力に対するミラーの曲率半径の関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図８】ガス圧力を変化させたときのレーザ加工点での
集光直径の関係を示すグラフである。
集光直径の関係を示すグラフである。
【図９】ガス圧力に対するレーザ加工点で得られる焦点
位置Ｂ値の関係を示すグラフである。
位置Ｂ値の関係を示すグラフである。
【符号の説明】 １ レーザ加工装置 ３ 曲率可変ミラー ５ レーザ加工ヘッド ７ 集光レンズ １７ 制御装置 ２１ ミラー ２３ ミラーブロック ２５ 加圧室 ２７ 貯留室 ２９ ガス噴出口 ３９ スリット ４１ ミラー基準面 ５７ 圧力調整装置 ６１ サーボ弁 ７１ アキュームレータタンク ７３ 圧力センサ ７５ サーボコントロールアンプ（曲率可変ミラー制御
装置） Ｍ 反射面 ─────────────────────────────────────────────────────
装置） Ｍ 反射面 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月２０日（１９９９．８．２
０）
０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 ベンドミラーの調整装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振器から
のレーザビームを曲率可変ミラーで反射し集光レンズを
経てワークに照射するベンドミラーの調整装置に関し、
特にレーザ加工条件に応じて曲率可変ミラーの反射面の
曲率の変化量を適正に制御するベンドミラーの調整装置
に関する。
のレーザビームを曲率可変ミラーで反射し集光レンズを
経てワークに照射するベンドミラーの調整装置に関し、
特にレーザ加工条件に応じて曲率可変ミラーの反射面の
曲率の変化量を適正に制御するベンドミラーの調整装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザビームには発散角があるた
めに、レーザビームのスポット径はレーザ発振器からの
距離の違いにより変化する。光移動方式のレーザ加工機
においては、その加工領域長が長いためにレーザビーム
のビーム径を均等になるように固定の凹凸ミラーの複数
枚の組み合わせもしくは透過レンズを通過してレーザ加
工ヘッド内にある集光レンズ（透過レンズ）にまで導か
れて集光される。
めに、レーザビームのスポット径はレーザ発振器からの
距離の違いにより変化する。光移動方式のレーザ加工機
においては、その加工領域長が長いためにレーザビーム
のビーム径を均等になるように固定の凹凸ミラーの複数
枚の組み合わせもしくは透過レンズを通過してレーザ加
工ヘッド内にある集光レンズ（透過レンズ）にまで導か
れて集光される。
【０００３】この集光されるレーザビームのスポット径
は、集光レンズに入射するレーザビームのビーム径の大
きさに左右されるものであり、集光レンズにおけるレー
ザビームの焦点長さは入射するレーザビームの発散角の
影響が付加されるものである。つまり、入射するレーザ
ビームのビーム径とレーザ発振器から集光レンズまでの
距離が異なるとスポット径（集光直径）と焦点長さは変
化する。
は、集光レンズに入射するレーザビームのビーム径の大
きさに左右されるものであり、集光レンズにおけるレー
ザビームの焦点長さは入射するレーザビームの発散角の
影響が付加されるものである。つまり、入射するレーザ
ビームのビーム径とレーザ発振器から集光レンズまでの
距離が異なるとスポット径（集光直径）と焦点長さは変
化する。
【０００４】また、ワークの材質、板厚、加工方法によ
りそれぞれ適した集光直径とレーリー長が存在すること
が分かってきているので、現状ではレーザ加工ヘッド内
には異なる焦点長さの集光レンズを交換して使い分けし
ている。
りそれぞれ適した集光直径とレーリー長が存在すること
が分かってきているので、現状ではレーザ加工ヘッド内
には異なる焦点長さの集光レンズを交換して使い分けし
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におい
ては、ワークの材質、板厚、加工方法に適した集光直径
を得るためにはその都度集光レンズを交換して焦点長さ
を変更するので、作業性が悪く、また自動化を図ること
が難しいという問題点があった。
ては、ワークの材質、板厚、加工方法に適した集光直径
を得るためにはその都度集光レンズを交換して焦点長さ
を変更するので、作業性が悪く、また自動化を図ること
が難しいという問題点があった。
【０００６】上記の集光レンズの交換の必要性に伴っ
て、集光レンズを交換するにはレーザ加工ヘッドの構造
の複雑化及びそれに伴うコストアップ、集光レンズの交
換時間のタクトタイムが長いという問題点があった。ま
た、集光レンズの焦点長さの長焦点化にも構造上の上限
があるという問題点があった。
て、集光レンズを交換するにはレーザ加工ヘッドの構造
の複雑化及びそれに伴うコストアップ、集光レンズの交
換時間のタクトタイムが長いという問題点があった。ま
た、集光レンズの焦点長さの長焦点化にも構造上の上限
があるという問題点があった。
【０００７】また、従来においては、レーザ発振器の個
体差、ミラー等の光学系の劣化に対応できないという問
題点があった。
体差、ミラー等の光学系の劣化に対応できないという問
題点があった。
【０００８】本発明は叙上の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、複数の集光レンズを使い分け
ることなく、ベンドミラーの反射面の曲率を自在に変化
せしめることにより、１つの集光レンズでワークの材
質、板厚、加工方法の違いに合わせて適正なスポット径
を適正に制御し、安定したレーザ加工を実現し得るベン
ドミラーの調整装置を提供することにある。
れたもので、その目的は、複数の集光レンズを使い分け
ることなく、ベンドミラーの反射面の曲率を自在に変化
せしめることにより、１つの集光レンズでワークの材
質、板厚、加工方法の違いに合わせて適正なスポット径
を適正に制御し、安定したレーザ加工を実現し得るベン
ドミラーの調整装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述のごとき問題に鑑み
て、請求項１に係る発明は、レーザ発振器から発振され
たレーザビームをレーザ加工ヘッド内の集光レンズに入
射すべく反射する反射面を備えると共にこの反射面の背
面に設けた加圧室へ気体圧力を加えることにより前記反
射面の曲率を変更調整自在な曲率可変ミラーを設け、前
記気体圧力を調整する圧力調整装置を設けると共に、レ
ーザ加工条件に応じて前記曲率可変ミラーの反射面の曲
率を変更調整すべく前記圧力調整装置に指令を発生する
制御装置を設けてなり、上記制御装置は、ワークの材
質、板厚、加工方法の情報等を入力するための入力装置
と、入力されたデータを記憶するメモリと、前記曲率可
変ミラーの曲率の変化量とレーザビームのスポット径及
びスポット位置（焦点長さ）を演算する演算装置と、前
記ワークの材質、板厚、加工方法の情報に基いて得た曲
率可変ミラーの曲率変化量と前記集光レンズの焦点長さ
に合せるべく前記圧力調整装置に指令を発する比較判断
装置とを備えた構成である。
て、請求項１に係る発明は、レーザ発振器から発振され
たレーザビームをレーザ加工ヘッド内の集光レンズに入
射すべく反射する反射面を備えると共にこの反射面の背
面に設けた加圧室へ気体圧力を加えることにより前記反
射面の曲率を変更調整自在な曲率可変ミラーを設け、前
記気体圧力を調整する圧力調整装置を設けると共に、レ
ーザ加工条件に応じて前記曲率可変ミラーの反射面の曲
率を変更調整すべく前記圧力調整装置に指令を発生する
制御装置を設けてなり、上記制御装置は、ワークの材
質、板厚、加工方法の情報等を入力するための入力装置
と、入力されたデータを記憶するメモリと、前記曲率可
変ミラーの曲率の変化量とレーザビームのスポット径及
びスポット位置（焦点長さ）を演算する演算装置と、前
記ワークの材質、板厚、加工方法の情報に基いて得た曲
率可変ミラーの曲率変化量と前記集光レンズの焦点長さ
に合せるべく前記圧力調整装置に指令を発する比較判断
装置とを備えた構成である。
【００１０】したがって、気体圧で曲率可変ミラーの反
射面の曲率を自在に変化せしめることにより、反射後の
レーザビーム径が縮小・拡大へ制御されるので、複数の
集光レンズを使い分けることなく、１つの集光レンズ
で、集光直径における加工領域差を最小限に抑えられ、
ワークの材質、板厚、加工方法の違いに合わせてスポッ
ト径及びレーリー長が適正に制御され、安定したレーザ
加工が行われる。
射面の曲率を自在に変化せしめることにより、反射後の
レーザビーム径が縮小・拡大へ制御されるので、複数の
集光レンズを使い分けることなく、１つの集光レンズ
で、集光直径における加工領域差を最小限に抑えられ、
ワークの材質、板厚、加工方法の違いに合わせてスポッ
ト径及びレーリー長が適正に制御され、安定したレーザ
加工が行われる。
【００１１】請求項２に係る発明は、レーザビームを反
射する反射面を備えたミラーの背面と当該ミラーを装着
したミラーブロックとの間に加圧室を設けると共に、上
記ミラーブロックに貯留室を設け、上記貯留室から前記
ミラーの背面全体に圧力気体を均等な圧力で噴射する多
数のガス噴射口を設けてなるものである。
射する反射面を備えたミラーの背面と当該ミラーを装着
したミラーブロックとの間に加圧室を設けると共に、上
記ミラーブロックに貯留室を設け、上記貯留室から前記
ミラーの背面全体に圧力気体を均等な圧力で噴射する多
数のガス噴射口を設けてなるものである。
【００１２】したがって、加圧室内の気体圧は安定した
状態に維持された後に、多数のガス噴出口からミラーの
反射面の背面へ均等な圧力で噴射されるので安定した状
態の反射面の曲率が得られる。また、レーザビームによ
り熱せられるミラーは反射面の背面に多数のガス噴射面
から均等に噴射される圧力気体により効率よく冷却され
る。
状態に維持された後に、多数のガス噴出口からミラーの
反射面の背面へ均等な圧力で噴射されるので安定した状
態の反射面の曲率が得られる。また、レーザビームによ
り熱せられるミラーは反射面の背面に多数のガス噴射面
から均等に噴射される圧力気体により効率よく冷却され
る。
【００１３】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
ベンドミラーの調整装置において、ミラーの反射面の外
周部に一周に亘るスリットを設けると共にこのスリット
の外周側にミラー基準面を設けてなるものである。
ベンドミラーの調整装置において、ミラーの反射面の外
周部に一周に亘るスリットを設けると共にこのスリット
の外周側にミラー基準面を設けてなるものである。
【００１４】したがって、ミラーの外周部のミラー基準
面がミラーの取付け基準位置に位置決めされる。ミラー
の曲率が変化するときに生じるミラーの変形歪みはミラ
ー基準面の内周側のスリットに吸収されるので、ミラー
基準面はミラーの変形歪みからの影響を避けられる。そ
の結果、ミラーは常時安定した状態でミラーの取付け基
準位置に装着される。
面がミラーの取付け基準位置に位置決めされる。ミラー
の曲率が変化するときに生じるミラーの変形歪みはミラ
ー基準面の内周側のスリットに吸収されるので、ミラー
基準面はミラーの変形歪みからの影響を避けられる。そ
の結果、ミラーは常時安定した状態でミラーの取付け基
準位置に装着される。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明のベンドミラーの調
整装置の実施の形態について、図面を参照して説明す
る。
整装置の実施の形態について、図面を参照して説明す
る。
【００１６】図４を参照するに、本実施の形態に係わる
レーザ加工装置１は、図示せざる加工装置本体に内蔵さ
れているレーザ発振器から発振されたレーザビームＬＢ
がベンドミラーとしての例えば曲率可変ミラー３を経て
レーザ加工ヘッド５の内部に設けられた集光レンズ７に
導かれる。この集光レンズ７で集光されたレーザビーム
ＬＢは、レーザ加工ヘッド５の先端に設けられた噴射ノ
ズル９を通過してワークＷに照射される。例えば数値制
御のワーク移送位置決め装置で移送位置決めされたワー
クＷのレーザ加工点に、レーザビームＬＢの焦点を結ば
せて、所望の形状に切断するなどのレーザ加工が行なわ
れる。
レーザ加工装置１は、図示せざる加工装置本体に内蔵さ
れているレーザ発振器から発振されたレーザビームＬＢ
がベンドミラーとしての例えば曲率可変ミラー３を経て
レーザ加工ヘッド５の内部に設けられた集光レンズ７に
導かれる。この集光レンズ７で集光されたレーザビーム
ＬＢは、レーザ加工ヘッド５の先端に設けられた噴射ノ
ズル９を通過してワークＷに照射される。例えば数値制
御のワーク移送位置決め装置で移送位置決めされたワー
クＷのレーザ加工点に、レーザビームＬＢの焦点を結ば
せて、所望の形状に切断するなどのレーザ加工が行なわ
れる。
【００１７】レーザ加工ヘッド５は前記加工装置本体に
設けられた加工ヘッド移動装置としての例えば加工ヘッ
ド用駆動モータ１１により回転駆動されるボールねじ１
３Ａを介して昇降自在に換言すれば噴射ノズル９をワー
クＷに接離するように移動自在に設けられている。
設けられた加工ヘッド移動装置としての例えば加工ヘッ
ド用駆動モータ１１により回転駆動されるボールねじ１
３Ａを介して昇降自在に換言すれば噴射ノズル９をワー
クＷに接離するように移動自在に設けられている。
【００１８】さらに、集光レンズ７はレーザ加工ヘッド
５に設けられた集光レンズ移動装置としての例えば集光
レンズ用駆動モータ１５により回転駆動されるボールね
じ１３Ｂを介してレーザ加工ヘッド５の内部で上下動自
在に設けられている。なお、この集光レンズ７の移動距
離は図４において可変Ｂ軸値（Ｂ値）として後述され
る。加工ヘッド用駆動モータ１１及び集光レンズ用駆動
モータ１５はそれぞれ、図１に示されている制御装置１
７に電気的に接続されている。
５に設けられた集光レンズ移動装置としての例えば集光
レンズ用駆動モータ１５により回転駆動されるボールね
じ１３Ｂを介してレーザ加工ヘッド５の内部で上下動自
在に設けられている。なお、この集光レンズ７の移動距
離は図４において可変Ｂ軸値（Ｂ値）として後述され
る。加工ヘッド用駆動モータ１１及び集光レンズ用駆動
モータ１５はそれぞれ、図１に示されている制御装置１
７に電気的に接続されている。
【００１９】一般的にレーザビームＬＢには発散角があ
るために、一様なビーム径で進行するのではなく図４に
示されているように徐々に広がっていくものである。そ
のためにレーザ加工点におけるレーザビームＬＢのスポ
ット径はレーザ発振器から集光レンズ７までの距離の違
いにより変化することになる。
るために、一様なビーム径で進行するのではなく図４に
示されているように徐々に広がっていくものである。そ
のためにレーザ加工点におけるレーザビームＬＢのスポ
ット径はレーザ発振器から集光レンズ７までの距離の違
いにより変化することになる。
【００２０】集光レンズ７により集光されるレーザビー
ムＬＢのスポット径は、集光レンズ７に入射するレーザ
ビームＬＢのビーム径の大きさに左右されるものであ
り、集光レンズ７におけるレーザビームＬＢの焦点長さ
は集光レンズ７自体の焦点距離に対して入射するレーザ
ビームＬＢの発散角の影響が付加されるものである。つ
まり、入射するレーザビームＬＢのビーム径とレーザ発
振器から集光レンズ７までの距離が異なるとスポット径
と焦点長さは変化する。
ムＬＢのスポット径は、集光レンズ７に入射するレーザ
ビームＬＢのビーム径の大きさに左右されるものであ
り、集光レンズ７におけるレーザビームＬＢの焦点長さ
は集光レンズ７自体の焦点距離に対して入射するレーザ
ビームＬＢの発散角の影響が付加されるものである。つ
まり、入射するレーザビームＬＢのビーム径とレーザ発
振器から集光レンズ７までの距離が異なるとスポット径
と焦点長さは変化する。
【００２１】例えば、集光レンズ７に入射するレーザビ
ームＬＢのビーム径ＤL が大きい場合は図４の実線で示
されているように短い焦点長さＬｆL で小さいスポット
径ｄL が得られるが、この同じ集光レンズ７に入射する
ビーム径ＤS が小さい場合は図４の点線で示されている
ように長い焦点長さＬｆS で大きいスポット径ｄS が得
られる。
ームＬＢのビーム径ＤL が大きい場合は図４の実線で示
されているように短い焦点長さＬｆL で小さいスポット
径ｄL が得られるが、この同じ集光レンズ７に入射する
ビーム径ＤS が小さい場合は図４の点線で示されている
ように長い焦点長さＬｆS で大きいスポット径ｄS が得
られる。
【００２２】本発明のレーザ加工では光制御装置により
集光レンズ７に入射するレーザビームＬＢのビーム径Ｄ
を自在に変更調整することにより１枚の集光レンズ７を
交換することなくワークＷの材質及び板厚とその加工方
法の違いに応じてレーザビームＬＢのスポット径をレー
ザ加工に適した大きさに調整するものである。
集光レンズ７に入射するレーザビームＬＢのビーム径Ｄ
を自在に変更調整することにより１枚の集光レンズ７を
交換することなくワークＷの材質及び板厚とその加工方
法の違いに応じてレーザビームＬＢのスポット径をレー
ザ加工に適した大きさに調整するものである。
【００２３】なお、光制御装置とはワークＷの材質、板
厚、加工方法に適するレーザ加工点におけるスポット径
ｄ0 （ｄL やｄS などの）を得るために、レーザ加工ヘ
ッド５内の集光レンズ７に入射するレーザビームＬＢの
ビーム径Ｄ（ＤL やＤS などの）を変化させる装置であ
る。
厚、加工方法に適するレーザ加工点におけるスポット径
ｄ0 （ｄL やｄS などの）を得るために、レーザ加工ヘ
ッド５内の集光レンズ７に入射するレーザビームＬＢの
ビーム径Ｄ（ＤL やＤS などの）を変化させる装置であ
る。
【００２４】本発明の実施の形態の主要部となる光制御
装置として用いられている曲率可変ミラー３は、図４に
示されているようにベンドブロック１９に装着されてお
り、レーザ発振器側からのレーザビームＬＢを集光レン
ズ７の方向へ反射するもので、反射面Ｍの曲率を自在に
変更調整可能に設けられている。
装置として用いられている曲率可変ミラー３は、図４に
示されているようにベンドブロック１９に装着されてお
り、レーザ発振器側からのレーザビームＬＢを集光レン
ズ７の方向へ反射するもので、反射面Ｍの曲率を自在に
変更調整可能に設けられている。
【００２５】図２を参照するに、本実施の形態では、ミ
ラー２１は反射面Ｍに該当する底面が薄肉とのる円筒形
状をなしており、前記反射面Ｍを外側にして円柱形状の
ミラーブロック２３に装着されボルトＢＴで一体的に固
定され、反射面Ｍの背面とミラーブロック２３の端面と
の間には加圧室２５が設けられている。
ラー２１は反射面Ｍに該当する底面が薄肉とのる円筒形
状をなしており、前記反射面Ｍを外側にして円柱形状の
ミラーブロック２３に装着されボルトＢＴで一体的に固
定され、反射面Ｍの背面とミラーブロック２３の端面と
の間には加圧室２５が設けられている。
【００２６】ミラーブロック２３には加圧室２５を構成
する端面の近くにはミラーブロック２３の内部に貯留室
２７が設けられており、図３に示されるように貯留室２
７と加圧室２５を連通する多数の小径穴がガス噴出口２
９として設けられている。なお、図２，図３より明らか
なように、多数のガス噴出口２９は圧力流体を反射面Ｍ
の背面全体に向けて噴出するように設けられている。
する端面の近くにはミラーブロック２３の内部に貯留室
２７が設けられており、図３に示されるように貯留室２
７と加圧室２５を連通する多数の小径穴がガス噴出口２
９として設けられている。なお、図２，図３より明らか
なように、多数のガス噴出口２９は圧力流体を反射面Ｍ
の背面全体に向けて噴出するように設けられている。
【００２７】また、ミラーブロック２３には貯留室２７
に連通するガス供給路３１と、加圧室２５に連通するガ
ス排気路３３が設けられている。ミラーブロック２３の
ガス供給路３１は供給側ガスケット３５を介してガス供
給ポートＣに連通され、このガス供給ポートＣには空気
圧または他のガス等の圧力気体が供給される。ガス排気
路３３は排気側ガスケット３７を介してガス排気ポート
Ｄに連通されている。
に連通するガス供給路３１と、加圧室２５に連通するガ
ス排気路３３が設けられている。ミラーブロック２３の
ガス供給路３１は供給側ガスケット３５を介してガス供
給ポートＣに連通され、このガス供給ポートＣには空気
圧または他のガス等の圧力気体が供給される。ガス排気
路３３は排気側ガスケット３７を介してガス排気ポート
Ｄに連通されている。
【００２８】また、ミラー２１には反射面Ｍの外周部に
一周に亘るスリット３９が設けられており、このスリッ
ト３９は反射面Ｍが変形するときの逃げ溝となる。さら
に、スリット３９の外周側にはミラー基準面４１が設け
られている。
一周に亘るスリット３９が設けられており、このスリッ
ト３９は反射面Ｍが変形するときの逃げ溝となる。さら
に、スリット３９の外周側にはミラー基準面４１が設け
られている。
【００２９】なお、ミラー２１の薄肉の反射面Ｍは非加
圧時には常時凹面状態にある。例えば、ミラー２１は薄
肉の反射面Ｍの背面から均等な圧力で外側に向けて加圧
した状態で、前記反射面Ｍを平面に加工すると、上記の
加圧力をなくしたときには常時凹面状態となる。
圧時には常時凹面状態にある。例えば、ミラー２１は薄
肉の反射面Ｍの背面から均等な圧力で外側に向けて加圧
した状態で、前記反射面Ｍを平面に加工すると、上記の
加圧力をなくしたときには常時凹面状態となる。
【００３０】上記のミラー２１及びミラーブロック２３
は底面に開口部４３を設けた円筒形状のミラーマウント
ベース４５の内部に、しかもミラー２１の反射面Ｍが前
記開口部４３に臨むように嵌入されている。ミラー２１
の外周部のミラー基準面４１がミラーマウントベース４
５の底部の基準面に突き当てられて基準位置に位置決め
される。ミラー基準面４１の内周側にスリット３９が設
けられているので、ミラー２１の曲率が変化するときに
生じるミラー２１の変形歪みはスリット３９に吸収され
るためにミラー基準面４１はミラー２１の変形歪みから
の影響を避けられる。したがって、ミラー２１は常時安
定した状態でミラーマウントベース４５並びにベンドブ
ロック１９に装着されることになる。
は底面に開口部４３を設けた円筒形状のミラーマウント
ベース４５の内部に、しかもミラー２１の反射面Ｍが前
記開口部４３に臨むように嵌入されている。ミラー２１
の外周部のミラー基準面４１がミラーマウントベース４
５の底部の基準面に突き当てられて基準位置に位置決め
される。ミラー基準面４１の内周側にスリット３９が設
けられているので、ミラー２１の曲率が変化するときに
生じるミラー２１の変形歪みはスリット３９に吸収され
るためにミラー基準面４１はミラー２１の変形歪みから
の影響を避けられる。したがって、ミラー２１は常時安
定した状態でミラーマウントベース４５並びにベンドブ
ロック１９に装着されることになる。
【００３１】ミラーマウントベース４５の背面には、内
部に冷却水を流入する冷却ジャケット４７を備えた冷却
ブロック４９がボルトＢＴにより一体的に固定されてい
る。
部に冷却水を流入する冷却ジャケット４７を備えた冷却
ブロック４９がボルトＢＴにより一体的に固定されてい
る。
【００３２】冷却ジャケット４７は冷却ブロック４９の
背面に溝部５１を設け、この溝部５１の開口をパッキン
５３により被蓋して形成されており、冷却ブロック４９
の背面は冷却ブロックカバー５５により被蓋されボルト
ＢＴで固定されている。
背面に溝部５１を設け、この溝部５１の開口をパッキン
５３により被蓋して形成されており、冷却ブロック４９
の背面は冷却ブロックカバー５５により被蓋されボルト
ＢＴで固定されている。
【００３３】図１を参照するに、ガス供給ポートＣに供
給される空気圧または他のガス等の圧力気体は圧力調整
装置５７により気体圧力が調整されるように構成されて
おり、圧力調整装置５７はレーザ加工条件に応じて曲率
可変ミラー３の反射面Ｍの曲率を変更調整すべく制御装
置１７により制御される機構である。
給される空気圧または他のガス等の圧力気体は圧力調整
装置５７により気体圧力が調整されるように構成されて
おり、圧力調整装置５７はレーザ加工条件に応じて曲率
可変ミラー３の反射面Ｍの曲率を変更調整すべく制御装
置１７により制御される機構である。
【００３４】圧力調整装置５７について詳しくは、ガス
供給ポートＣはミラー側ガス供給管５９を介して電空レ
ギュレータ等のサーボ弁６１のＡポートに連通されてお
り、サーボ弁６１のＰポートはサーボ弁側ガス供給管６
３を介して空気圧または他のガス等の圧力気体を供給す
る作動ガス供給源６５に連通されている。また、サーボ
弁６１のＴポートはサーボ弁側ガス排気管６７を介して
排気フィルタ６９を経て外気に排出されるよう構成され
ている。
供給ポートＣはミラー側ガス供給管５９を介して電空レ
ギュレータ等のサーボ弁６１のＡポートに連通されてお
り、サーボ弁６１のＰポートはサーボ弁側ガス供給管６
３を介して空気圧または他のガス等の圧力気体を供給す
る作動ガス供給源６５に連通されている。また、サーボ
弁６１のＴポートはサーボ弁側ガス排気管６７を介して
排気フィルタ６９を経て外気に排出されるよう構成され
ている。
【００３５】ミラー側ガス供給管５９にはアキュームレ
ータタンク７１と、ガス圧を検出する圧力検出器として
の例えば圧力センサ７３が設けられており、この圧力セ
ンサ７３は曲率可変ミラー制御装置としての例えばサー
ボコントロールアンプ７５を経てサーボ弁６１に電気的
に接続されている。また、サーボコントロールアンプ７
５はレーザ加工装置１の全体的な動作をコントロールす
る制御装置１７に電気的に接続されている。
ータタンク７１と、ガス圧を検出する圧力検出器として
の例えば圧力センサ７３が設けられており、この圧力セ
ンサ７３は曲率可変ミラー制御装置としての例えばサー
ボコントロールアンプ７５を経てサーボ弁６１に電気的
に接続されている。また、サーボコントロールアンプ７
５はレーザ加工装置１の全体的な動作をコントロールす
る制御装置１７に電気的に接続されている。
【００３６】また、ガス排気ポートＤはガス排気管７７
及びオリフィス７９を介して排気フィルタ６９を経て外
気に排出されるよう構成されている。
及びオリフィス７９を介して排気フィルタ６９を経て外
気に排出されるよう構成されている。
【００３７】制御装置１７としては、図１に示されてい
るように、例えば中央処理装置としてのＣＰＵ８１に、
ワークＷの材質、板厚、加工方法等の情報、加工点座
標、曲率可変ミラー３の曲率の変化量と焦点長さのデー
タ等を入力するための入力装置８３と表示装置８５と、
入力されたデータを記憶するメモリ８７と、上記の加工
点座標に伴う曲率可変ミラー３の曲率の変化量と焦点長
さとの関係式に基づいてレーザビームＬＢのスポット径
ｄ0 やスポット位置（焦点長さＬｆ0 ）並びに曲率可変
ミラー３の曲率の変化量を演算する演算装置８９が接続
されている。
るように、例えば中央処理装置としてのＣＰＵ８１に、
ワークＷの材質、板厚、加工方法等の情報、加工点座
標、曲率可変ミラー３の曲率の変化量と焦点長さのデー
タ等を入力するための入力装置８３と表示装置８５と、
入力されたデータを記憶するメモリ８７と、上記の加工
点座標に伴う曲率可変ミラー３の曲率の変化量と焦点長
さとの関係式に基づいてレーザビームＬＢのスポット径
ｄ0 やスポット位置（焦点長さＬｆ0 ）並びに曲率可変
ミラー３の曲率の変化量を演算する演算装置８９が接続
されている。
【００３８】さらに、ＣＰＵ８１には上記のワークＷの
材質、板厚、加工方法等の情報に基づいて得た曲率可変
ミラー３の曲率の変化量と集光レンズ７における焦点長
さに合わせるべく曲率可変ミラー３の曲率を変化させる
ようにサーボコントロールアンプ７５に指令を発生する
比較判断装置９１が接続されている。
材質、板厚、加工方法等の情報に基づいて得た曲率可変
ミラー３の曲率の変化量と集光レンズ７における焦点長
さに合わせるべく曲率可変ミラー３の曲率を変化させる
ようにサーボコントロールアンプ７５に指令を発生する
比較判断装置９１が接続されている。
【００３９】上記構成により、制御装置１７ではワーク
Ｗのレーザ加工条件とレーザ加工領域を判断するワーク
ＷのＸ，Ｙ座標値（ワークＷの平面での前後左右方向の
座標値）を基にして、ミラー２１の反射面Ｍの曲率の所
望の変形量を得るためのガス圧力が予め入力されメモリ
８７に記憶されているデータベースから演算装置８９で
計算して比較判断装置９１にて比較判断されて決定され
る。この決定されたガス圧力を維持すべく制御装置１７
からサーボコントロールアンプ７５に指令され、サーボ
弁６１が作動する。
Ｗのレーザ加工条件とレーザ加工領域を判断するワーク
ＷのＸ，Ｙ座標値（ワークＷの平面での前後左右方向の
座標値）を基にして、ミラー２１の反射面Ｍの曲率の所
望の変形量を得るためのガス圧力が予め入力されメモリ
８７に記憶されているデータベースから演算装置８９で
計算して比較判断装置９１にて比較判断されて決定され
る。この決定されたガス圧力を維持すべく制御装置１７
からサーボコントロールアンプ７５に指令され、サーボ
弁６１が作動する。
【００４０】作動ガス供給源６５からサーボ弁側ガス供
給管６３を介して供給される圧力気体は、サーボ弁６１
でＰポートからＡポートを経てミラー側ガス供給管５９
から曲率可変ミラー３のガス供給ポートＣへ供給され
る。この時、供給される圧力気体の圧力はアキュームレ
ータタンク７１により安定化されると共に圧力センサ７
３により検出された気体圧のデータが随時サーボコント
ロールアンプ７５にフィードバックされてサーボ弁６１
が作動するので、安定した気体圧が維持される。
給管６３を介して供給される圧力気体は、サーボ弁６１
でＰポートからＡポートを経てミラー側ガス供給管５９
から曲率可変ミラー３のガス供給ポートＣへ供給され
る。この時、供給される圧力気体の圧力はアキュームレ
ータタンク７１により安定化されると共に圧力センサ７
３により検出された気体圧のデータが随時サーボコント
ロールアンプ７５にフィードバックされてサーボ弁６１
が作動するので、安定した気体圧が維持される。
【００４１】さらに、圧力気体はガス供給ポートＣから
ガス供給路３１を経て貯留室２７へ流入し、この貯留室
２７の圧力気体が多数のガス噴出口２９から加圧室２５
のミラー２１の反射面Ｍの背面へ均等な圧力で噴射され
る。ミラー２１は背面より加圧されることにより反射面
Ｍの曲率が変形される。噴射された圧力気体は加圧室２
５からガス排気路３３を経てガス排気ポートＤへ排出さ
れる。なお、上記の加圧室２５内の気体圧は圧力調整装
置５７の作動により安定した状態に維持されるのでミラ
ー２１の反射面Ｍの曲率は維持される。
ガス供給路３１を経て貯留室２７へ流入し、この貯留室
２７の圧力気体が多数のガス噴出口２９から加圧室２５
のミラー２１の反射面Ｍの背面へ均等な圧力で噴射され
る。ミラー２１は背面より加圧されることにより反射面
Ｍの曲率が変形される。噴射された圧力気体は加圧室２
５からガス排気路３３を経てガス排気ポートＤへ排出さ
れる。なお、上記の加圧室２５内の気体圧は圧力調整装
置５７の作動により安定した状態に維持されるのでミラ
ー２１の反射面Ｍの曲率は維持される。
【００４２】また、レーザビームＬＢにより熱せられる
ミラー２１は、多数のガス噴射面から反射面Ｍの背面に
均等に噴射される圧力気体により効率よく冷却されると
共に、図２に示されているように冷却ブロック４９が冷
却水により常時冷却されているのでミラー２１の熱がミ
ラー２１の外周面からミラーマウントベース４５を経て
冷却ブロック４９に吸収される。したがって、ミラー２
１の熱的変形が最小限に押さえられることになる。
ミラー２１は、多数のガス噴射面から反射面Ｍの背面に
均等に噴射される圧力気体により効率よく冷却されると
共に、図２に示されているように冷却ブロック４９が冷
却水により常時冷却されているのでミラー２１の熱がミ
ラー２１の外周面からミラーマウントベース４５を経て
冷却ブロック４９に吸収される。したがって、ミラー２
１の熱的変形が最小限に押さえられることになる。
【００４３】上記のように、圧力気体の圧力が調整され
ることにより、例えば、気体圧が小から大へ調整される
とミラー２１の反射面Ｍは順に、図１の点線のように凹
面と、図１の実線のように平面と、図１の一点鎖線のよ
うに凸面へ、曲率が自在に変更されることが可能とな
る。
ることにより、例えば、気体圧が小から大へ調整される
とミラー２１の反射面Ｍは順に、図１の点線のように凹
面と、図１の実線のように平面と、図１の一点鎖線のよ
うに凸面へ、曲率が自在に変更されることが可能とな
る。
【００４４】したがって、曲率可変ミラー３の曲率がサ
ーボコントロールアンプ７５により制御されて、例えば
図４に示されているように反射されるレーザビームＬＢ
のビーム径が縮小及び拡大されるので、集光レンズ７へ
入射するレーザビームＬＢのビーム径Ｄの大きさが自在
に変更調整される。集光直径における加工領域差を最小
限に押さえることが可能となり、又、ワークＷの材質、
板厚、加工方法に適した集光直径及びレーリー長のレー
ザビームＬＢが得られるので、レーザ加工の安定化が図
られると共にレーザ加工能力が向上する。
ーボコントロールアンプ７５により制御されて、例えば
図４に示されているように反射されるレーザビームＬＢ
のビーム径が縮小及び拡大されるので、集光レンズ７へ
入射するレーザビームＬＢのビーム径Ｄの大きさが自在
に変更調整される。集光直径における加工領域差を最小
限に押さえることが可能となり、又、ワークＷの材質、
板厚、加工方法に適した集光直径及びレーリー長のレー
ザビームＬＢが得られるので、レーザ加工の安定化が図
られると共にレーザ加工能力が向上する。
【００４５】図７を参照するに、ガス圧力に対するミラ
ー２１の反射面Ｍの曲率半径の関係は、例えばガス圧力
が約３．２ｋｇｆ／ｃｍ2 程度のときにミラー２１の反
射面Ｍがほぼ平面になり、このガス圧力を境に小さくな
るにつれて凹面の曲率半径（−側）が小さくなる方へ変
化し、ガス圧力が大きくなるにつれて凸面の曲率半径
（＋側）が小さくなる方へ変化することが分かる。
ー２１の反射面Ｍの曲率半径の関係は、例えばガス圧力
が約３．２ｋｇｆ／ｃｍ2 程度のときにミラー２１の反
射面Ｍがほぼ平面になり、このガス圧力を境に小さくな
るにつれて凹面の曲率半径（−側）が小さくなる方へ変
化し、ガス圧力が大きくなるにつれて凸面の曲率半径
（＋側）が小さくなる方へ変化することが分かる。
【００４６】図８を参照するに、ガス圧力を変化させた
ときのレーザ加工点（ミラー２１から５．２ｍの距離の
位置）での集光直径ｄ0 の関係が示されている。集光直
径ｄ0 はガス圧力Ｐに対してほぼ一次関数ｄ0 ＝−３
９．９２５Ｐ＋５７８．２６で近似できる。
ときのレーザ加工点（ミラー２１から５．２ｍの距離の
位置）での集光直径ｄ0 の関係が示されている。集光直
径ｄ0 はガス圧力Ｐに対してほぼ一次関数ｄ0 ＝−３
９．９２５Ｐ＋５７８．２６で近似できる。
【００４７】図９を参照するに、レーザ加工点で得られ
る焦点位置は、レーザビームＬＢは伝播するときに波面
曲率変化が生じることにより、集光レンズ７の可変Ｂ軸
値がガス圧力に対して一次的にＢ＝０．８６Ｐ＋１０．
０８で変化することが分かる。したがって、実際のレー
ザ加工においてはあるガス圧力における任意の集光直径
が得られるが、同時に焦点位置Ｂ値も上記の式に従って
考慮する必要がある。
る焦点位置は、レーザビームＬＢは伝播するときに波面
曲率変化が生じることにより、集光レンズ７の可変Ｂ軸
値がガス圧力に対して一次的にＢ＝０．８６Ｐ＋１０．
０８で変化することが分かる。したがって、実際のレー
ザ加工においてはあるガス圧力における任意の集光直径
が得られるが、同時に焦点位置Ｂ値も上記の式に従って
考慮する必要がある。
【００４８】なお、この発明は前述した実施の形態の例
に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりそ
の他の態様で実施し得るものである。
に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりそ
の他の態様で実施し得るものである。
【００４９】圧力調整装置５７としては、前述した図１
の実施の形態におけるサーボ弁６１に換えて、図５に示
されているように比例電磁式圧力制御弁９３を使用する
ことができる。この場合は、圧力センサ７３により検出
される気体圧のデータが随時図１に示されるものと同様
のサーボコントロールアンプ７５にフィードバックされ
て比例電磁式圧力制御弁９３が作動され、安定した気体
圧が維持される。他の構成は前述した図１の実施の形態
とほぼ同様である。
の実施の形態におけるサーボ弁６１に換えて、図５に示
されているように比例電磁式圧力制御弁９３を使用する
ことができる。この場合は、圧力センサ７３により検出
される気体圧のデータが随時図１に示されるものと同様
のサーボコントロールアンプ７５にフィードバックされ
て比例電磁式圧力制御弁９３が作動され、安定した気体
圧が維持される。他の構成は前述した図１の実施の形態
とほぼ同様である。
【００５０】あるいは、前述した図１の実施の形態にお
けるサーボ弁６１に換えて、図６に示されているように
例えば固定減圧弁９５Ａとソレノイドバルブ９７Ａを使
用して予め設定された所望の気体圧を得るための設定１
の段階と、この設定１の段階と同様に他の固定減圧弁９
５Ｂとソレノイドバルブ９７Ｂを使用して予め設定され
た他の所望の気体圧を得るための設定２の段階と、以下
同様にして他の所望の気体圧を得るための段階からなる
複数の段階に制御するように構成することもできる。
けるサーボ弁６１に換えて、図６に示されているように
例えば固定減圧弁９５Ａとソレノイドバルブ９７Ａを使
用して予め設定された所望の気体圧を得るための設定１
の段階と、この設定１の段階と同様に他の固定減圧弁９
５Ｂとソレノイドバルブ９７Ｂを使用して予め設定され
た他の所望の気体圧を得るための設定２の段階と、以下
同様にして他の所望の気体圧を得るための段階からなる
複数の段階に制御するように構成することもできる。
【００５１】
【発明の効果】以上のごとき発明の実施の形態の説明か
ら理解されるように、請求項１の発明によれば、気体圧
でベンドミラーの反射面の曲率を自在に変化することに
より、反射後のレーザビーム径を縮小・拡大へ制御でき
るので、複数の集光レンズを使い分けることなく、１つ
の集光レンズで、集光直径における加工領域差を最小限
に抑えることができ、ワークの材質、板厚、加工方法の
違いに合わせてスポット径及びレーリー長を適正に制御
でき、安定したレーザ加工を行うことができる。
ら理解されるように、請求項１の発明によれば、気体圧
でベンドミラーの反射面の曲率を自在に変化することに
より、反射後のレーザビーム径を縮小・拡大へ制御でき
るので、複数の集光レンズを使い分けることなく、１つ
の集光レンズで、集光直径における加工領域差を最小限
に抑えることができ、ワークの材質、板厚、加工方法の
違いに合わせてスポット径及びレーリー長を適正に制御
でき、安定したレーザ加工を行うことができる。
【００５２】請求項２の発明によれば、加圧室内の気体
圧は安定した状態に維持された後に、多数のガス噴出口
によりミラーの反射面の背面へ均等な圧力で噴射できる
ので安定した状態の反射面の曲率を得られる。また、レ
ーザビームにより熱せられるミラーは反射面の背面に多
数のガス噴射面から均等に噴射される圧力気体により効
率よく冷却できる。
圧は安定した状態に維持された後に、多数のガス噴出口
によりミラーの反射面の背面へ均等な圧力で噴射できる
ので安定した状態の反射面の曲率を得られる。また、レ
ーザビームにより熱せられるミラーは反射面の背面に多
数のガス噴射面から均等に噴射される圧力気体により効
率よく冷却できる。
【００５３】請求項３によれば、ミラーの外周部のミラ
ー基準面がミラーの取付け基準位置に位置決めされる。
ミラー基準面の内周側のスリットにミラーの曲率が変化
するときに生じるミラーの変形歪みを吸収できるので、
ミラー基準面はミラーの変形歪みからの影響を避けられ
る。その結果、ミラーは常時安定した状態でミラーの取
付け基準位置に装着することができる。
ー基準面がミラーの取付け基準位置に位置決めされる。
ミラー基準面の内周側のスリットにミラーの曲率が変化
するときに生じるミラーの変形歪みを吸収できるので、
ミラー基準面はミラーの変形歪みからの影響を避けられ
る。その結果、ミラーは常時安定した状態でミラーの取
付け基準位置に装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の曲率可変ミラーの制御回
路図である。
路図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すもので、曲率可変ミ
ラーの断面を示す側面図である。
ラーの断面を示す側面図である。
【図３】図２の矢視ＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の曲率可変ミラーを備えた
レーザ加工装置の部分的な概略説明図である。
レーザ加工装置の部分的な概略説明図である。
【図５】他の実施の形態を示すもので、比例電磁式圧力
制御弁を含む圧力調整装置を示すブロック図である。
制御弁を含む圧力調整装置を示すブロック図である。
【図６】他の実施の形態を示すもので、固定減圧弁とソ
レノイドバルブを使用する圧力調整装置を示す部分的な
気体圧回路図である。
レノイドバルブを使用する圧力調整装置を示す部分的な
気体圧回路図である。
【図７】ガス圧力に対するミラーの曲率半径の関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図８】ガス圧力を変化させたときのレーザ加工点での
集光直径の関係を示すグラフである。
集光直径の関係を示すグラフである。
【図９】ガス圧力に対するレーザ加工点で得られる焦点
位置Ｂ値の関係を示すグラフである。
位置Ｂ値の関係を示すグラフである。
【符号の説明】 １ レーザ加工装置 ３ 曲率可変ミラー ５ レーザ加工ヘッド ７ 集光レンズ １７ 制御装置 ２１ ミラー ２３ ミラーブロック ２５ 加圧室 ２７ 貯留室 ２９ ガス噴出口 ３９ スリット ４１ ミラー基準面 ５７ 圧力調整装置 ６１ サーボ弁 ７１ アキュームレータタンク ７３ 圧力センサ ７５ サーボコントロールアンプ（曲率可変ミラー制御
装置） Ｍ 反射面
装置） Ｍ 反射面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川田 喜重 神奈川県厚木市飯山4992 Ｆターム(参考） 2H043 BC01 BC08 4E068 CA07 CB02 CB05 CD12 CD15
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザビームを曲率可変ミラーで反射し
てレーザ加工ヘッド内の集光レンズで集光せしめる際、
前記曲率可変ミラーの反射面の背面から気体圧を加え且
つこの気体圧力をレーザ加工条件に応じて調整制御して
前記反射面の曲率の変化量を調整することにより、前記
集光レンズに入射するレーザビーム径を調整せしめ、レ
ーザ加工条件に応じた集光直径に制御することを特徴と
するベンドミラーの調整方法。 - 【請求項２】 レーザビームをレーザ加工ヘッド内の集
光レンズに入射するべく反射せしめる反射面を備えると
共にこの反射面の背面から気体圧を加えて前記反射面の
曲率を変更調整自在な曲率可変ミラーを設け、前記気体
圧力を調整する圧力調整装置を設け、レーザ加工条件に
応じて前記曲率可変ミラーの反射面の曲率を変更調整す
べく前記圧力調整装置に指令を発生する制御装置を設け
てなることを特徴とするベンドミラーの調整装置。 - 【請求項３】 前記曲率可変ミラーの反射面の背面に加
圧室を設け、この加圧室に前記圧力気体を供給すると共
に前記反射面の背面に圧力気体を噴射する方向に連通す
る多数のガス噴出口を設けてなることを特徴とする請求
項２記載のベンドミラーの調整装置。 - 【請求項４】 前記曲率可変ミラーの反射面の外周部に
一周に亘るスリットを設けると共にこのスリットの外周
側にミラー基準面を設けてなることを特徴とする請求項
２又は３記載のベンドミラーの調整装置。 - 【請求項５】 前記曲率可変ミラーが、非加圧時は凹面
状態にある反射面を備えてなることを特徴とする請求項
２〜４のうちのいずれか一つに記載のベンドミラーの調
整装置。
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