JP2017192983A - レーザ加工機、及びレーザ加工方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係るレーザ加工機1を示す図である。レーザ加工機1は、加工ヘッド2、ヘッド駆動部3、レーザ発振器4、レーザアレイ5、撮像部6、画像処理部8、制御部9、及び記憶部10を備える。レーザ加工機1は、例えば数値制御によって、ワークWに対して切断加工を施す。制御部9は、例えば数値制御プログラムに従って、レーザ加工機1の各部を包括的に制御する。
D2≒(f2/f1)×D1 ・・・(1)
このため、D2がD1より大きい場合に、D1やf1を設定することによって、レーザアレイ5の位置決め等の機械的誤差(位置ずれ)、或いは、ビームスプリッタ18の光軸のシフトがあっても、ワークWの観察したい部位を照明用レーザL2で照明できる。図3(B)には、照明光学系25の光学倍率を変更した際の投影領域PR1〜PR5とノズル11の出射口領域APとの関係を示した。なお、照明光学系25の光学倍率は、例えば、異なるf1のコリメータ26を選定することで変更される。投影領域PR1〜PR5のうち、投影領域PR1は光学倍率が最も低倍率であり、PR2、PR3、PR4、PR5の順に光学倍率が高倍率である。一方で、D2を大きくするために、f1を小さく設定し過ぎると、照明ムラが大きくなり、ワークWの観察に悪影響を及ぼす。また、D2を大きくするために、D1を大きく設定し過ぎると、駆動電流の増大によりエネルギー効率が低下する。従って、f2に応じた適切なf1、D1を選択することが望ましい。なお、ノズル11の出射口ではなく、例えばワークの観察部位自体を上記投影領域の包含関係の基準としてもよい。この場合には、経験則も踏まえてワークの観察部位のサイズを定め、上記投影領域がカバーできるようにすればよい。
第2実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図7は、本実施形態に係るレーザアレイ5、照明光学系25の一部、及び放熱部材43Bを示す図である。本実施形態において、放熱部材43Bは、固定部材61によってケース41に固定されている。すなわち、レーザアレイ5は、放熱部材43Bを介してケース41に固定されている。コリメータ26(照明光学系25)は、後述するスリット64(位置変更部)を介してレーザアレイ5に対して移動可能である。
第3実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図8は、本実施形態に係るレーザアレイ5、照明光学系25の一部、放熱部材43、拡散部材65、及び絞り部材66を示す図である。レーザアレイ5、照明光学系25の一部、及び放熱部材43については、図4あるいは図7と同様でよい。
第4実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図9は、照明用レーザの焦点を示す図である。本実施形態では、照明用レーザL2が照明光学系25を経由して結像する焦点(ワーク側焦点)のデフォーカスをより詳しく述べる。
5・・・レーザアレイ
6・・・撮像部
8・・・画像処理部
9・・・制御部
15・・・照射光学系
17・・・コリメータ
19・・・集光レンズ
21・・・VCSEL(垂直共振器面発光型レーザ)
25・・・照明光学系
26・・・コリメータ、
42・・・駆動部
43、43B・・・放熱部材
49・・・配線
L1・・・加工用レーザ
L2・・・照明用レーザ
W・・・ワーク
Claims (17)
- 加工用レーザを発するレーザ発振器と、
前記加工用レーザをワークに照射する照射光学系と、
複数のレーザ素子がアレイ状に配置され、当該複数のレーザ素子の出力によって照明用レーザを発するレーザアレイと、
前記レーザアレイが発する前記照明用レーザにより前記ワークを照明する照明光学系と、
前記照明光学系が前記照明用レーザにより照明する前記ワークを撮像する撮像部と、を備えるレーザ加工機。 - 前記レーザアレイにおいて、前記複数のレーザ素子は2次元的に配列されている、請求項1に記載のレーザ加工機。
- 前記レーザアレイにおいて、前記複数のレーザ素子はそれぞれ垂直共振器面発光型レーザ素子である、請求項1又は請求項2に記載のレーザ加工機。
- 前記レーザアレイは、前記照明用レーザが前記照明光学系を経由して結像する焦点が前記ワークの表面と異なる位置に配置される、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のレーザ加工機。
- 前記照明光学系を経由して前記照明用レーザが前記ワークに向けて出射する出射口が形成されるノズルを備え、
前記レーザアレイは、前記焦点が前記ワークの表面よりも前記ノズルと同じ側に位置する状態で、配置される、請求項4に記載のレーザ加工機。 - 前記ノズルを含む加工ヘッドを備え、
前記レーザアレイは、前記焦点が前記加工ヘッドの内部に収まる位置に配置される、請求項5に記載のレーザ加工機。 - 前記照明光学系の光軸方向において、前記レーザアレイと前記照明光学系との相対的な位置関係を変更可能な位置変更部を備える、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のレーザ加工機。
- 前記照明光学系は、
前記レーザアレイから前記照明用レーザが入射するコリメータと、
前記コリメータから前記照明用レーザが入射する集光レンズと、を備え、
前記位置変更部は、前記レーザアレイと前記コリメータとの相対的な位置関係を変更可能である、請求項7に記載のレーザ加工機。 - 前記レーザアレイと前記ワークとの間の光路に配置される拡散部材を備える、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のレーザ加工機。
- 前記拡散部材は、前記レーザアレイと前記照明光学系との間の光路に配置される、請求項9に記載のレーザ加工機。
- 前記拡散部材と前記照明光学系との間の光路に配置される絞り部材を備える、請求項9又は請求項10に記載のレーザ加工機。
- 前記レーザアレイを駆動する駆動部と前記レーザアレイとに接触する放熱部材を備える、請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のレーザ加工機。
- 前記駆動部と前記レーザアレイとは、前記放熱部材を挟むように配置され、前記放熱部材を貫通する穴を経由する配線によって電気的に接続される、請求項12に記載のレーザ加工機。
- 前記レーザアレイはパルス駆動され、
前記撮像部は、前記レーザアレイのパルス駆動と同期して撮像を実行する、請求項1から請求項13のいずれか一項に記載のレーザ加工機。 - 前記照射光学系が内部に格納される加工ヘッドと、
前記レーザアレイ及び前記照明光学系が内部に格納される照明ユニットと、を備え、
前記照明ユニットは、前記加工ヘッドに対して着脱自在に接続される、請求項1から請求項14のいずれか一項に記載のレーザ加工機。 - 前記照明光学系を経由して前記照明用レーザが出射すると共に前記照射光学系を経由して前記加工用レーザが出射する出射口が形成されるノズルを備え、
前記レーザアレイのサイズと、前記照明光学系の光学倍率とによって定まる前記レーザアレイの投影領域が、前記ノズルの出射口領域を内包するように、前記レーザアレイ及び前記照明光学系が構成される、請求項1から請求項15のいずれか一項に記載のレーザ加工機。 - 加工用レーザを発することと、
前記加工用レーザをワークに照射することと、
複数のレーザ素子がアレイ状に配置されたレーザアレイから、当該複数のレーザ素子の出力によって照明用レーザを発することと、
前記照明用レーザにより前記ワークを照明することと、
前記照明用レーザにより照明されている前記ワークを撮像することと、を含むレーザ加工方法。
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