JP2021037527A - Laser processing device and optical adjustment method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、加工、穴開け、溶接、切断等に用いられるレーザ加工装置、および、そのレーザ加工装置から出射される複数の光のスポット位置を調整する光学調整方法に関する。 The present disclosure relates to a laser machining apparatus used for machining, drilling, welding, cutting, etc., and an optical adjustment method for adjusting spot positions of a plurality of lights emitted from the laser machining apparatus.
従来のレーザ光の位置合わせ技術としては、微小な穴を用いるものがある（例えば、特許文献１参照）。 As a conventional laser beam alignment technique, there is one that uses a minute hole (see, for example, Patent Document 1).
ここで、図６、図７を用いて、特許文献１のレーザ光の位置合わせ技術について説明する。図６は、特許文献１に開示されたレーザ加工装置を模式的に示す図である。また、図７は、図６に示すレーザ加工装置の光学調整方法の説明に供する図である。図７は、図６に示すレーザ加工装置におけるノズル１０６周辺を拡大して示している。 Here, the laser beam alignment technique of Patent Document 1 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a diagram schematically showing a laser processing apparatus disclosed in Patent Document 1. Further, FIG. 7 is a diagram provided for explaining an optical adjustment method of the laser processing apparatus shown in FIG. FIG. 7 is an enlarged view of the periphery of the nozzle 106 in the laser processing apparatus shown in FIG.
図６に示すレーザ加工装置は、予めクランプ１０１により芯だしエリア１０３に固定された被加工物１０２に対してレーザ光１００を照射し、被加工物１０２にピアス穴１０４を開ける。 The laser machining apparatus shown in FIG. 6 irradiates the workpiece 102 previously fixed in the centering area 103 with the clamp 101 with the laser beam 100 to make a piercing hole 104 in the workpiece 102.
芯だしエリア１０３には、光源１０８が設置されている。光源１０８は、被加工物１０２におけるレーザ光１００の照射面の裏面側に配置されている。光源１０８から出射された光は、ピアス穴１０４を介してノズル１０６のノズル穴１０７を通り、加工ヘッド１０５内に入る。その後、その光は、光検知器１０９に到達する。 A light source 108 is installed in the centering area 103. The light source 108 is arranged on the back surface side of the irradiation surface of the laser beam 100 in the workpiece 102. The light emitted from the light source 108 passes through the nozzle hole 107 of the nozzle 106 through the piercing hole 104 and enters the processing head 105. After that, the light reaches the photodetector 109.
図７に示す光１１２は、光源１０８から出射された後、ピアス穴１０５およびノズル穴１０７を介して加工ヘッド１０５内に入った光である。この光１１２の強度は、加工ヘッド１０５の位置と被加工物１０２の位置とを、図７中の矢印Ｘが示す方向において相対的に変化させることによって、変化する。 The light 112 shown in FIG. 7 is light that enters the processing head 105 through the piercing hole 105 and the nozzle hole 107 after being emitted from the light source 108. The intensity of the light 112 is changed by relatively changing the position of the processing head 105 and the position of the workpiece 102 in the direction indicated by the arrow X in FIG.
ピアス穴１０４の中心位置１１０とノズル穴１０７の中心位置１１１とが一致するとき、光検出器１０９で検出される光１１２の光強度は最も大きくなる。これを利用して、特許文献１のレーザ加工装置は、レーザ光１００の光軸とノズル穴１０７の中心軸とを調整して一致させる。 When the center position 110 of the piercing hole 104 and the center position 111 of the nozzle hole 107 coincide with each other, the light intensity of the light 112 detected by the photodetector 109 becomes the maximum. Utilizing this, the laser processing apparatus of Patent Document 1 adjusts and matches the optical axis of the laser beam 100 and the central axis of the nozzle hole 107.
以上、特許文献１のレーザ光の位置合わせ技術について説明した。 The laser beam alignment technique of Patent Document 1 has been described above.
また、従来、２次元受光素子を用いたビームプロファイラにより、平面内のレーザ光スポット位置座標を直接検出してレーザ光の位置調整を行うことも実現されている。２次元受光素子としては、例えば、撮像素子であるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）素子などが挙げられる。 Further, conventionally, it has been realized that the position of the laser beam can be adjusted by directly detecting the position coordinates of the laser beam spot in the plane by using a beam profiler using a two-dimensional light receiving element. Examples of the two-dimensional light receiving element include a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) element which is an image pickup element.
さらに、近年では、レーザ溶接装置に光断層計測（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）を組み合わせることにより、溶接工程をリアルタイムに観察する評価方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、その評価方法を実現するためには、加工用のレーザ光と測定光との精密な位置合わせが非常に重要である。すなわち、近年では、レーザ光のスポット位置の調整は、不可欠な技術となっている。 Further, in recent years, an evaluation method for observing a welding process in real time by combining an optical coherence tomography (OCT) with a laser welding apparatus has been proposed (see, for example, Patent Document 2). However, in order to realize the evaluation method, precise alignment between the laser beam for processing and the measurement light is very important. That is, in recent years, adjusting the spot position of the laser beam has become an indispensable technique.
特許文献１のレーザ加工装置では、微小な穴であるピアス穴１０４を用いてレーザ光１００の位置の調整を行う。そのため、レーザ光１００の光軸と直交する方向（図７中の矢印Ｘの方向）の調整可能範囲はピアス穴１０４の直径程度であり、それ以上の高精度な調整を行うことが困難である。 In the laser processing apparatus of Patent Document 1, the position of the laser beam 100 is adjusted by using the pierced hole 104 which is a minute hole. Therefore, the adjustable range in the direction orthogonal to the optical axis of the laser beam 100 (the direction of the arrow X in FIG. 7) is about the diameter of the pierced hole 104, and it is difficult to perform more accurate adjustment. ..
また、特許文献１のレーザ加工装置では、ピアス穴１０４が被加工物１０２に形成される。そのため、レーザ光１００の光軸方向（図７中の矢印Ｘの方向と直交する方向）の調整可能範囲は、被加工物１０２の板厚程度であり、それ以上の高精度な調整を行うことが困難である。 Further, in the laser machining apparatus of Patent Document 1, the piercing hole 104 is formed in the workpiece 102. Therefore, the adjustable range of the laser beam 100 in the optical axis direction (direction orthogonal to the direction of the arrow X in FIG. 7) is about the plate thickness of the workpiece 102, and the adjustment should be performed with higher accuracy. Is difficult.
さらに、特許文献１のレーザ加工装置では、予め被加工物１０２を加工してピアス穴１０４を形成しておく必要がある。そのため、調整作業を行う度に被加工物１０２を消費することとなり、コストがかかる。 Further, in the laser processing apparatus of Patent Document 1, it is necessary to process the workpiece 102 in advance to form the pierced hole 104. Therefore, the workpiece 102 is consumed every time the adjustment work is performed, which is costly.
本開示の一態様の目的は、出力差が異なる複数のレーザ光のスポット位置の位置合わせを高精度かつ高速に実現することができるレーザ加工装置および光学調整方法を提供することである。 An object of one aspect of the present disclosure is to provide a laser processing apparatus and an optical adjustment method capable of realizing alignment of spot positions of a plurality of laser beams having different output differences with high accuracy and high speed.
本開示の一態様に係るレーザ加工装置は、被加工物の表面の加工点に対して加工光を発振するレーザ発振器と、前記加工点に対して測定光を出射し、前記加工点で反射された前記測定光と参照光との光路差によって生じる干渉に基づく光干渉強度信号を生成する光干渉計と、前記加工光および前記測定光の進行方向を変化させる第１ミラーと、前記測定光の前記第１ミラーへの入射角を変化させる第２ミラーと、前記加工光および前記測定光を前記加工点に集光させるレンズと、前記被加工物の表面における前記加工光と前記測定光との位置ずれを解消可能な補正済み加工用データを記憶するメモリと、前記補正済み加工用データに基づいて、レーザ発振器、前記第１ミラー、および前記第２ミラーを制御する制御部と、前記被加工物の表面における前記測定光が集光する位置である測定点から放射され、前記測定光が光干渉計から伝搬する経路を遡って到達した光を受光し、当該光の強度を検出する光検出器と、を有し、前記制御部は、前記加工光の照射により前記被加工物の表面が前記被加工物の溶融点未満で加熱された状態において、前記第２ミラーの角度を変化させながら、前記被加工物の表面において前記測定点を走査し、前記光検出器により検出された前記光の強度に基づいて、前記補正済み加工用データとして用いられる前記第２ミラーの角度を算出する。 The laser processing apparatus according to one aspect of the present disclosure includes a laser oscillator that oscillates processing light with respect to a processing point on the surface of the workpiece, and emits measurement light to the processing point and is reflected at the processing point. An optical interferometer that generates an optical interference intensity signal based on the interference generated by the optical path difference between the measurement light and the reference light, a first mirror that changes the traveling direction of the processing light and the measurement light, and the measurement light. A second mirror that changes the angle of incidence on the first mirror, a lens that focuses the processing light and the measurement light on the processing point, and the processing light and the measurement light on the surface of the workpiece. A memory that stores corrected machining data that can eliminate misalignment, a control unit that controls a laser oscillator, the first mirror, and the second mirror based on the corrected machining data, and the work to be processed. Light detection that detects the intensity of the light by receiving the light that is emitted from the measurement point on the surface of the object where the measurement light is focused and reaches the path of the measurement light propagating from the optical interferometer. The control unit has a device, and the control unit changes the angle of the second mirror in a state where the surface of the work piece is heated below the melting point of the work piece by irradiation with the work light. The measurement point is scanned on the surface of the work piece, and the angle of the second mirror used as the corrected processing data is calculated based on the light intensity detected by the light detector.
本開示の一態様に係る光学調整方法は、加工光および測定光の進行方向を変化させる第１ミラーと、前記測定光の前記第１ミラーへの入射角を変化させる第２ミラーと、前記加工光および前記測定光を被加工物の表面の加工点に集光させるレンズと、を有するレーザ加工装置が行う光学調整方法であって、前記加工光の照射により前記被加工物の表面が前記被加工物の溶融点未満で加熱された状態において、前記第２ミラーの角度を変化させながら、前記被加工物の表面において前記測定光が集光する位置である測定点を走査し、前記測定点から放射され、前記測定光が光干渉計から伝搬する経路を遡って到達した光の強度を検出し、検出された前記光の強度に基づいて、前記第２ミラーの角度を算出し、算出された前記第２ミラーの角度を、前記被加工物の表面における前記加工光と前記測定光との位置ずれを解消可能な補正済み加工用データとして用いる。 The optical adjustment method according to one aspect of the present disclosure includes a first mirror that changes the traveling direction of the processing light and the measurement light, a second mirror that changes the angle of incidence of the measurement light on the first mirror, and the processing. It is an optical adjustment method performed by a laser processing apparatus having a lens that condenses light and the measurement light on a processing point on the surface of the work piece, and the surface of the work piece is exposed to the work piece by irradiation with the processing light. In a state of being heated below the melting point of the work piece, while changing the angle of the second mirror, the measurement point at the position where the measurement light is focused on the surface of the work piece is scanned, and the measurement point is obtained. The intensity of the light emitted from the light and arrived in the path of the measured light propagating from the optical interferometer is detected, and the angle of the second mirror is calculated and calculated based on the detected intensity of the light. The angle of the second mirror is used as corrected processing data capable of eliminating the positional deviation between the processing light and the measurement light on the surface of the work piece.
本開示によれば、出力差が異なる複数のレーザ光のスポット位置の位置合わせを高精度かつ高速に実現することができる。 According to the present disclosure, it is possible to realize highly accurate and high-speed alignment of spot positions of a plurality of laser beams having different output differences.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The components common to each figure are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
＜レーザ加工装置の構成＞
本開示の実施の形態に係るレーザ加工装置１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態のレーザ加工装置１の構成を模式的に示す図である。
<Construction of laser processing equipment>
The configuration of the laser processing apparatus 1 according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the laser processing apparatus 1 of the present embodiment.
レーザ加工装置１は、加工ヘッド２、光干渉計３、計測処理部４、レーザ発振器５、制御部６、第１ドライバ７、第２ドライバ８を有する。 The laser processing apparatus 1 includes a processing head 2, an optical interferometer 3, a measurement processing unit 4, a laser oscillator 5, a control unit 6, a first driver 7, and a second driver 8.
光干渉計３は、ＯＣＴ測定用の光干渉計である。光干渉計３は、ＯＣＴ測定用のレーザ光である測定光１５を出射する。出射された測定光１５は、測定光導入口９から加工ヘッド２へ入力される。 The optical interferometer 3 is an optical interferometer for OCT measurement. The optical interferometer 3 emits measurement light 15, which is laser light for OCT measurement. The emitted measurement light 15 is input to the processing head 2 from the measurement optical inlet 9.
レーザ発振器５は、レーザ加工用のレーザ光である加工光１１を発振する。発振された加工光１１は、加工光導入口１０から加工ヘッド２へ入力される。 The laser oscillator 5 oscillates the processing light 11 which is the laser light for laser processing. The oscillated processing light 11 is input to the processing head 2 from the processing optical inlet 10.
加工光導入口１０から加工ヘッド２へ入力された加工光１１は、ダイクロイックミラー１２を透過し、第１ミラー１３で反射され、レンズ１４を透過して被加工物１８の表面の加工面１９に集光される。これにより、被加工物１８の加工点２０がレーザ加工される。この際、加工光１１が照射された加工点２０は溶融し、溶融池２１が形成される。また、溶融池２１から溶融金属が蒸発し、蒸発時に生じる蒸気の圧力によってキーホール２２が形成される。 The processing light 11 input from the processing optical inlet 10 to the processing head 2 passes through the dichroic mirror 12, is reflected by the first mirror 13, passes through the lens 14, and is transmitted to the processed surface 19 on the surface of the workpiece 18. It is focused. As a result, the processing point 20 of the workpiece 18 is laser-machined. At this time, the processing point 20 irradiated with the processing light 11 is melted, and the molten pool 21 is formed. Further, the molten metal evaporates from the molten pool 21, and the keyhole 22 is formed by the pressure of the steam generated at the time of evaporation.
測定光導入口９から加工ヘッド２へ入力された測定光１５は、コリメートレンズ１６で平行光に変換され、第２ミラー１７およびダイクロイックミラー１２で反射された後、第１ミラー１３で反射されて、レンズ１４を透過して被加工物１８の表面の加工点２０に集光される。そして、測定光１５は、キーホール２２の底面で反射され、伝播経路を遡って光干渉計３まで到達する。そして、光干渉計３は、キーホール２２で反射された測定光と、参照光との光路差によって生じる干渉に基づく光干渉強度信号を生成する。 The measurement light 15 input from the measurement optical inlet 9 to the processing head 2 is converted into parallel light by the collimating lens 16, reflected by the second mirror 17 and the dichroic mirror 12, and then reflected by the first mirror 13. , It passes through the lens 14 and is focused on the processing point 20 on the surface of the workpiece 18. Then, the measurement light 15 is reflected by the bottom surface of the keyhole 22 and travels back along the propagation path to reach the optical interferometer 3. Then, the optical interferometer 3 generates an optical interferometry intensity signal based on the interference generated by the optical path difference between the measurement light reflected by the keyhole 22 and the reference light.
計測処理部４は、上記光干渉強度信号に基づいて、キーホール２２の深さ、すなわち加工点２０の溶け込み深さを計測する。なお、溶け込み深さとは、被加工物１８の溶けた部分の最頂点と、加工面１９との間の距離を意味する。 The measurement processing unit 4 measures the depth of the keyhole 22, that is, the penetration depth of the processing point 20, based on the optical interference intensity signal. The penetration depth means the distance between the highest apex of the melted portion of the workpiece 18 and the machined surface 19.
加工光１１の波長と測定光１５の波長とは、互いに異なる。ダイクロイックミラー１２は、加工光１１の波長の光を透過し、測定光１５の波長の光を反射する特性を有する。 The wavelength of the processing light 11 and the wavelength of the measuring light 15 are different from each other. The dichroic mirror 12 has a property of transmitting light having a wavelength of processing light 11 and reflecting light having a wavelength of measurement light 15.
第１ミラー１３および第２ミラー１７は、２軸以上で回転動作させることができる可動ミラーである。第１ミラー１３および第２ミラー１７は、それぞれ、例えばガルバノミラーである。 The first mirror 13 and the second mirror 17 are movable mirrors that can be rotated in two or more axes. The first mirror 13 and the second mirror 17, respectively, are, for example, galvano mirrors.
第１ミラー１３、第２ミラー１７は、それぞれ、第１ドライバ７、第２ドライバ８を介して制御部６に接続されており、制御部６の制御に基づいて動作する。第１ドライバ７は、制御部６からの指示に基づいて、可動ミラー１３を動作させる。第２ドライバ８は、制御部６からの指示に基づいて、第２ミラー１７を動作させる。 The first mirror 13 and the second mirror 17 are connected to the control unit 6 via the first driver 7 and the second driver 8, respectively, and operate based on the control of the control unit 6. The first driver 7 operates the movable mirror 13 based on the instruction from the control unit 6. The second driver 8 operates the second mirror 17 based on the instruction from the control unit 6.
制御部６は、メモリ３０を有する。メモリ３０は、被加工物１８に対して所望の加工を行うための加工用データ、および、その加工用データが補正された補正済み加工用データを記憶する。 The control unit 6 has a memory 30. The memory 30 stores processing data for performing a desired processing on the workpiece 18, and corrected processing data obtained by correcting the processing data.
補正済み加工用データは、被加工物１８の加工面１９における加工光１１および測定光１５それぞれの照射位置（到達位置またはスポット位置と言ってもよい）のずれを解消するための光学調整（補正動作ともいう）に用いられるデータである。 The corrected processing data is an optical adjustment (correction) for eliminating the deviation of the irradiation positions (which may be called the arrival position or the spot position) of the processing light 11 and the measurement light 15 on the processing surface 19 of the workpiece 18. It is the data used for (also called operation).
制御部６は、加工用データまたは補正済み加工用データに基づいて、例えば、光干渉計３、レーザ発振器５、第１ミラー１３、第２ミラー１７等を制御する。加工用データには、例えば、加工光１１および測定光１５それぞれの強度を示す値、第１ミラー１３の動作量を示す値、第２ミラー１７の動作量を示す値等が含まれる。第１ミラー１３の動作量とは、第１ミラー１３をその原点位置（詳細は後述）から回転させる角度である。第２ミラー１７の動作量とは、第２ミラー１７をその原点位置から回転させる角度である。 The control unit 6 controls, for example, the optical interferometer 3, the laser oscillator 5, the first mirror 13, the second mirror 17, and the like based on the processing data or the corrected processing data. The processing data includes, for example, a value indicating the intensity of each of the processing light 11 and the measurement light 15, a value indicating the operating amount of the first mirror 13, a value indicating the operating amount of the second mirror 17, and the like. The amount of movement of the first mirror 13 is an angle at which the first mirror 13 is rotated from its origin position (details will be described later). The amount of movement of the second mirror 17 is an angle at which the second mirror 17 is rotated from its origin position.
図１では例として、第１ミラー１３および第２ミラー１７は、ｙ方向の回転軸を中心とした回転動作のみを示している（図中の点線部分および両矢印参照）。しかし、実際には、第１ミラー１３および第２ミラー１７は、上述したように２軸以上で回転動作できるように構成されている。よって、第１ミラー１３および第２ミラー１７は、例えば、ｘ方向の回転軸を中心とした回転動作を行うことも可能である。 In FIG. 1, as an example, the first mirror 13 and the second mirror 17 show only the rotation operation about the rotation axis in the y direction (see the dotted line portion and the double-headed arrow in the figure). However, in reality, the first mirror 13 and the second mirror 17 are configured to be able to rotate on two or more axes as described above. Therefore, the first mirror 13 and the second mirror 17 can, for example, perform a rotation operation about a rotation axis in the x direction.
以下では、簡単を簡単にするため、第１ミラー１３および第２ミラー１７がｙ方向の回転軸を中心とした回転動作を行う場合についてのみ説明する。 In the following, for the sake of simplicity, only the case where the first mirror 13 and the second mirror 17 perform a rotational operation about a rotation axis in the y direction will be described.
第２ミラー１７が原点位置にあるとき、測定光１５の測定光軸２３は、ダイクロイックミラー１２で反射された後、加工光１１の加工光軸２４と一致する。 When the second mirror 17 is at the origin position, the measurement optical axis 23 of the measurement light 15 coincides with the processing optical axis 24 of the processing light 11 after being reflected by the dichroic mirror 12.
また、第１ミラー１３が原点位置にあるとき、加工光１１の加工光軸２４は、第１ミラー１３にて反射された後、レンズ１４を透過する際に、レンズ１４の中心であるレンズ光軸２５と一致する。 Further, when the first mirror 13 is at the origin position, the processed optical axis 24 of the processed light 11 is reflected by the first mirror 13 and then transmitted through the lens 14, the lens light which is the center of the lens 14. Aligns with axis 25.
なお、以下の説明では、レンズ１４の中心を透過した加工光１１および測定光１５が被加工物１８の加工面１９に到達した位置を「加工原点２６」（図２参照）と記載する。すなわち、第１ミラー１３、第２ミラー１７それぞれの原点位置とは、加工光１１および測定光１５がレンズ１４の中心を透過するときの第１ミラー１３、第２ミラー１７それぞれの位置である。 In the following description, the position where the processing light 11 and the measurement light 15 transmitted through the center of the lens 14 reach the processing surface 19 of the workpiece 18 is referred to as a “processing origin 26” (see FIG. 2). That is, the origin positions of the first mirror 13 and the second mirror 17 are the positions of the first mirror 13 and the second mirror 17 when the processing light 11 and the measurement light 15 pass through the center of the lens 14.
レンズ１４は、加工光１１および測定光１５を加工点２０に集光するためのレンズである。レンズ１４は、例えば、ｆθレンズである。 The lens 14 is a lens for concentrating the processing light 11 and the measurement light 15 on the processing point 20. The lens 14 is, for example, an fθ lens.
第１ミラー１３およびレンズ１４は、ガルバノミラーとｆθレンズによる一般的な光学走査系を構成している。このため、第１ミラー１３をその原点位置から所定の動作量だけ回転動作させることにより、加工面１９における加工光１１の到達位置を制御することができる。以下では、所望の加工点２０へ加工光１１を照射させるための第１ミラー１３の動作量は、加工ヘッド２を構成する各光学部材の位置関係と、レンズ１４から加工面１９までの距離が決まれば、一意に設定することができる。 The first mirror 13 and the lens 14 constitute a general optical scanning system using a galvano mirror and an fθ lens. Therefore, the arrival position of the machining light 11 on the machining surface 19 can be controlled by rotating the first mirror 13 by a predetermined amount of motion from the origin position. In the following, the amount of movement of the first mirror 13 for irradiating the desired processing point 20 with the processing light 11 is the positional relationship of each optical member constituting the processing head 2 and the distance from the lens 14 to the processing surface 19. Once decided, it can be set uniquely.
レンズ１４から加工面１９までの距離は、加工光１１による加工が最も効率的に行われるように、加工光１１が最も集光される焦点位置と、加工面１９とを一致させる配置とするのが好適である。ただし、これに限定されず、レンズ１４から加工面１９までの距離は、加工用途に応じて任意の距離に決定されればよい。 The distance from the lens 14 to the processing surface 19 is arranged so that the focal position where the processing light 11 is most focused and the processing surface 19 coincide with each other so that the processing by the processing light 11 is performed most efficiently. Is preferable. However, the distance is not limited to this, and the distance from the lens 14 to the processed surface 19 may be determined to be an arbitrary distance according to the processing application.
第１ミラー１３の動作量を所定の動作スケジュールで変化させることで、加工面１９上で加工点２０の位置を走査することができる。さらに、制御部６の制御によりレーザ発振器５のオンとオフの切り替えが行われることにより、加工光１１の走査可能な範囲内における、加工面１９上の任意の位置を任意のパターンでレーザ加工することができる。つまり、第１ミラー１３の動作量と、加工面１９上の加工点２０の位置とは、一対一で対応している。以下では、第１ミラー１３の動作量を「走査角」と記載する。 By changing the operation amount of the first mirror 13 according to a predetermined operation schedule, the position of the processing point 20 can be scanned on the processing surface 19. Further, by switching the laser oscillator 5 on and off under the control of the control unit 6, laser machining is performed at an arbitrary position on the machining surface 19 within the scannable range of the machining light 11 with an arbitrary pattern. be able to. That is, there is a one-to-one correspondence between the amount of movement of the first mirror 13 and the position of the machining point 20 on the machining surface 19. Hereinafter, the amount of movement of the first mirror 13 will be referred to as a “scanning angle”.
しかし、一般的に、レーザ加工装置１を組み立てた直後の状態では、測定光軸２３と加工光軸２４とは一致しない。また、加工面１９において、加工光１１の照射位置と測定光１５の照射位置とは一致しない。これらのずれは、第１ミラー１３および第２ミラー１７それぞれの原点位置が未規定であるために生じる。 However, in general, the measurement optical axis 23 and the processing optical axis 24 do not match in the state immediately after the laser processing apparatus 1 is assembled. Further, on the processed surface 19, the irradiation position of the processing light 11 and the irradiation position of the measurement light 15 do not match. These deviations occur because the origin positions of the first mirror 13 and the second mirror 17 are unspecified.
また、第１ミラー１３の回転により加工面１９において加工点２０を走査させる場合、加工光軸２４は、レンズ１４におけるレンズ光軸２５以外の位置を通過する。そのため、レンズ１４が持つ収差なども、上述したずれの原因となる。 Further, when the processing point 20 is scanned on the processing surface 19 by the rotation of the first mirror 13, the processing optical axis 24 passes through a position other than the lens optical axis 25 on the lens 14. Therefore, the aberration of the lens 14 and the like also cause the above-mentioned deviation.
＜色収差による影響＞
次に、図２を用いて、色収差による影響について説明する。図２は、レーザ加工装置１において第１ミラー１３を原点位置から動作させた状態を模式的に示す図である。図２において、第２ミラー１７は原点位置にあるとする。
<Effect of chromatic aberration>
Next, the influence of chromatic aberration will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram schematically showing a state in which the first mirror 13 is operated from the origin position in the laser processing apparatus 1. In FIG. 2, it is assumed that the second mirror 17 is at the origin position.
図２に示すように、第１ミラー１３で反射された加工光１１および測定光１５は、レンズ１４に到達するまでは同じ光軸上を進む。しかしながら、レンズ１４を透過した後では、加工光１１および測定光１５それぞれの進行方向にずれが生じる。すなわち、図２に示すように、加工光１１の光軸である加工光軸２４ａと、測定光１５の光軸である測定光軸２３ａとがずれる。よって、測定光１５は、加工点２０とは異なる位置（例えば、図２に示す位置２７）に到達する。 As shown in FIG. 2, the processing light 11 and the measurement light 15 reflected by the first mirror 13 travel on the same optical axis until they reach the lens 14. However, after passing through the lens 14, the processing light 11 and the measurement light 15 are displaced in the traveling directions. That is, as shown in FIG. 2, the processing optical axis 24a, which is the optical axis of the processing light 11, and the measurement optical axis 23a, which is the optical axis of the measurement light 15, are deviated from each other. Therefore, the measurement light 15 reaches a position different from the processing point 20 (for example, the position 27 shown in FIG. 2).
これは、レンズ１４の色収差が原因である。色収差とは、レンズ１４を含む一般的な光学材料が、光の波長により屈折率が異なる性質を有するために発生する収差である。 This is due to the chromatic aberration of the lens 14. Chromatic aberration is an aberration that occurs because a general optical material including a lens 14 has a property that the refractive index differs depending on the wavelength of light.
色収差には、軸上色収差と、倍率色収差との二種類がある。軸上色収差は、光の波長によりレンズの焦点位置が異なる性質を指す。一方、倍率色収差は、光の波長により焦点面における像高が異なる性質を指す。図２に示した、レンズ１４透過後の加工光１１（加工光軸２４ａ）および測定光１５（測定光軸２３ａ）それぞれの進行方向のずれは、倍率色収差によるものである。 There are two types of chromatic aberration: axial chromatic aberration and Magnification chromatic aberration. Axial chromatic aberration refers to the property that the focal position of the lens differs depending on the wavelength of light. On the other hand, chromatic aberration of magnification refers to the property that the image height on the focal plane differs depending on the wavelength of light. The deviation in the traveling direction of the processed light 11 (processed optical axis 24a) and the measured light 15 (measured optical axis 23a) after being transmitted through the lens 14 shown in FIG. 2 is due to chromatic aberration of magnification.
なお、本実施の形態のレーザ加工装置１では、軸上色収差も同時に発生している。しかしながら、軸上色収差による加工光１１と測定光１５とのずれについては、コリメートレンズ１６と測定光導入口９との距離を調節し、コリメートレンズ１６を透過直後の測定光１５を平行光の状態からわずかに発散状態または収束状態にすることで対応が可能である。 In the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, axial chromatic aberration is also generated at the same time. However, regarding the deviation between the processed light 11 and the measurement light 15 due to axial chromatic aberration, the distance between the collimating lens 16 and the measurement optical inlet 9 is adjusted, and the measurement light 15 immediately after passing through the collimation lens 16 is in a state of parallel light. It is possible to deal with it by making it slightly divergent or convergent.
図２では、加工原点２６から見て、測定光１５が加工面１９に到達した位置２７（以下、測定点２７という）は、加工用レーザ光１１が加工面１９に到達した位置（加工点２０）よりも遠い。しかしながら、これは一例であり、レンズ１４のレンズ構成や加工光１１と測定光１５との波長の大小関係により、測定光１５の方が加工光１１よりも加工原点２６に近い位置に到達する場合もある。一般的には、長波長の光の方が、より加工原点２６から遠い位置に到達する。 In FIG. 2, when viewed from the machining origin 26, the position 27 where the measurement light 15 reaches the machining surface 19 (hereinafter referred to as the measurement point 27) is the position where the machining laser beam 11 reaches the machining surface 19 (machining point 20). ) Farther. However, this is an example, and the measurement light 15 reaches a position closer to the processing origin 26 than the processing light 11 due to the lens configuration of the lens 14 and the magnitude relationship between the processing light 11 and the measurement light 15. There is also. In general, long-wavelength light reaches a position farther from the processing origin 26.
＜測定点の位置の補正および測定点の走査について＞
次に、図３を用いて、第２ミラー１７を用いた測定点２７の位置の補正および測定点２７の走査について説明する。図３は、レーザ加工装置１において第２ミラー１７により測定点２７の位置を補正した状態を模式的に示す図である。
<Correction of measurement point position and measurement point scanning>
Next, with reference to FIG. 3, correction of the position of the measurement point 27 and scanning of the measurement point 27 using the second mirror 17 will be described. FIG. 3 is a diagram schematically showing a state in which the position of the measurement point 27 is corrected by the second mirror 17 in the laser processing apparatus 1.
図３と図２とを比較すると、図３では、第２ミラー１７の角度がわずかに変化している。これにより、測定光１５の伝播方向は、第２ミラー１７以降で変化している。具体的には、図３において、測定光１５は、図２に示した測定光軸２３ａとは異なる測定光軸２３ｂに沿って進んでいる。これにより、測定光１５は、レンズ１４を経た後、加工点２０に到達している。よって、図３では、加工点２０と測定点２７とが一致している。 Comparing FIG. 3 and FIG. 2, in FIG. 3, the angle of the second mirror 17 is slightly changed. As a result, the propagation direction of the measurement light 15 changes after the second mirror 17. Specifically, in FIG. 3, the measurement light 15 travels along a measurement optical axis 23b different from the measurement optical axis 23a shown in FIG. As a result, the measurement light 15 reaches the processing point 20 after passing through the lens 14. Therefore, in FIG. 3, the processing point 20 and the measurement point 27 coincide with each other.
このように、図２を用いて説明したレンズ１４の色収差を原因とする加工光１１と測定光１５との位置ずれは、図３に示すように、第２ミラー１７の角度の変化によって補正することができる。レーザ加工による加工点２０の溶け込み深さ（すなわち、キーホール２２の深さ）を測定するためには、加工点２０と測定点２７とを一致させる補正動作が必要である。補正動作とは、第２ミラー１７をその原点位置から適切な角度位置に移動させる動作である。 As described above, the positional deviation between the processing light 11 and the measurement light 15 due to the chromatic aberration of the lens 14 described with reference to FIG. 2 is corrected by the change in the angle of the second mirror 17 as shown in FIG. be able to. In order to measure the penetration depth of the machining point 20 by laser machining (that is, the depth of the keyhole 22), a correction operation for matching the machining point 20 and the measurement point 27 is required. The correction operation is an operation of moving the second mirror 17 from its origin position to an appropriate angle position.
つまり、レーザ加工装置１における光学調整作業は、加工面１９上の複数の加工点２０における第２ミラー１７の角度位置を求めることに等しい。以下では、所定の加工点２０の位置における第２ミラー１７の角度位置を「補正角」と記載する。 That is, the optical adjustment work in the laser processing apparatus 1 is equivalent to obtaining the angular positions of the second mirror 17 at the plurality of processing points 20 on the processing surface 19. Hereinafter, the angular position of the second mirror 17 at the position of the predetermined processing point 20 is referred to as a “correction angle”.
さらに、第２ミラー１７の角度を順次変化させることにより、加工面１９上における測定点２７の位置を加工点２０およびその近傍で走査できる。 Further, by sequentially changing the angle of the second mirror 17, the position of the measurement point 27 on the machined surface 19 can be scanned at or near the machined point 20.
以上のことから、レーザ加工装置１において加工光１１による被加工物１８の溶け込み深さを適切に測定するためには、加工面１９上の１箇所ないし複数箇所において、加工光１１の集光位置である加工点２０に測定光１５の集光位置である測定点２７を一致させるための光学調整作業が必要となる。 From the above, in order to appropriately measure the penetration depth of the workpiece 18 by the processing light 11 in the laser processing apparatus 1, the condensing position of the processing light 11 at one or a plurality of locations on the processing surface 19. Optical adjustment work is required to make the measurement point 27, which is the condensing position of the measurement light 15, coincide with the processing point 20.
このような光学調整作業が必要となる状況の例としては、例えば、レーザ加工装置１の組み立て直後、定期的に行われるレーザ加工装置１のメンテナンス時、または、レンズ１４の色収差を原因とする加工面１９上における加工光１１と測定光１５との位置ずれを補正するために第２ミラー１７の補正角を求める場合、などが挙げられる。 Examples of situations where such optical adjustment work is required include, for example, immediately after assembling the laser processing device 1, during periodic maintenance of the laser processing device 1, or processing caused by chromatic aberration of the lens 14. For example, when the correction angle of the second mirror 17 is obtained in order to correct the positional deviation between the processing light 11 and the measurement light 15 on the surface 19.
＜加工点の位置の算出方法＞
次に、図４を用いて、加工点２０の位置の算出方法について説明する。図４は、レーザ加工装置１において加工光１１のみを被加工物１８へ照射している状態を模式的に示す図である。
<Calculation method of machining point position>
Next, a method of calculating the position of the machining point 20 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram schematically showing a state in which only the processing light 11 is applied to the workpiece 18 in the laser processing apparatus 1.
図４において、第１ミラー１３および第２ミラー１７それぞれの角度位置は、図３に示す角度位置と同じである。 In FIG. 4, the angular positions of the first mirror 13 and the second mirror 17 are the same as the angular positions shown in FIG.
その一方で、図４に示すレーザ加工装置１は、光検出器２８が設けられている点で、図３に示すレーザ加工装置１と異なる。光検出器２８は、制御部６と電気的に接続されている。また、光検出器２８は、測定光導入口９から分岐された光ファイバを介して測定光導入口９と接続されている。 On the other hand, the laser processing device 1 shown in FIG. 4 is different from the laser processing device 1 shown in FIG. 3 in that the photodetector 28 is provided. The photodetector 28 is electrically connected to the control unit 6. Further, the photodetector 28 is connected to the measurement optical inlet 9 via an optical fiber branched from the measurement optical inlet 9.
また、図４では、光干渉計３から測定光１５が出力されていない。 Further, in FIG. 4, the measurement light 15 is not output from the optical interferometer 3.
また、図４では、加工光１１の出力を下げているため、被加工物１８には溶融池２１およびキーホール２２が形成されておらず、加工点２０を中心として加工面１９が被加工物１８の溶融点未満で熱せられている状態である。 Further, in FIG. 4, since the output of the machining light 11 is reduced, the molten pool 21 and the keyhole 22 are not formed in the workpiece 18, and the machining surface 19 is the workpiece centered on the machining point 20. It is in a state of being heated below the melting point of 18.
一般的に、物体は、プランクの法則に従い、その物体の温度に依存した熱輻射光を発する。加工点２０は、加工光１１によって加熱されているため、図４に示すように、加工点２０を中心として熱輻射光２９が発せられる。 In general, an object emits thermal radiation depending on the temperature of the object according to Planck's law. Since the processing point 20 is heated by the processing light 11, heat radiant light 29 is emitted around the processing point 20 as shown in FIG.
図４において、測定点２７において発光がある場合、その発光で生じた熱輻射光は、測定光軸２３ａに沿ってレンズ１４、第１ミラー１３、第２ミラー１７、ダイクロイックミラー１２、コリメートレンズ１６、測定光導入口９を経て、光検出器２８に到達する。すなわち、熱輻射光は、測定光１５が光干渉計３から伝搬する経路を遡って光検出器２８に到達し、光検出器２８に受光される。そして、光検出器２８は、その熱輻射光の強度を検出する。よって、第２ミラー１７の角度を変化させて、加工面１９上で測定点２７を走査すれば、第２ミラー１７の角度位置と、光検出器２８の光強度検出値とを対応させることにより、加工点２０およびその近傍の発光強度を測定することができる。 In FIG. 4, when there is light emission at the measurement point 27, the thermal radiant light generated by the light emission is the lens 14, the first mirror 13, the second mirror 17, the dichroic mirror 12, and the collimating lens 16 along the measurement optical axis 23a. , The photodetector 28 is reached via the measurement optical inlet 9. That is, the thermal radiant light reaches the photodetector 28 by tracing the path of the measurement light 15 propagating from the optical interferometer 3, and is received by the photodetector 28. Then, the photodetector 28 detects the intensity of the heat radiant light. Therefore, if the angle of the second mirror 17 is changed and the measurement point 27 is scanned on the machined surface 19, the angle position of the second mirror 17 and the light intensity detection value of the photodetector 28 can be made to correspond to each other. , The emission intensity at the processing point 20 and its vicinity can be measured.
加工光１１によって加熱されている加工面１９の温度は、加工点２０を極大点として、加工点２０から遠ざかるにつれて低下していく。プランクの法則によれば、所定の熱輻射光の波長λに注目した場合、物体の温度が高いほど熱輻射光の強度が高くなる。従って、加工面１９上における波長λの熱輻射光の強度は、加工点２０において最大値となる。 The temperature of the processing surface 19 heated by the processing light 11 decreases as the distance from the processing point 20 becomes maximum, with the processing point 20 as the maximum point. According to Planck's law, when focusing on the wavelength λ of a predetermined thermal radiant light, the higher the temperature of the object, the higher the intensity of the thermal radiant light. Therefore, the intensity of the thermal radiant light having the wavelength λ on the machined surface 19 becomes the maximum value at the machined point 20.
従って、加工光１１の照射により被加工物１８を加熱した状態において、第２ミラー１７の角度を変化させながら、加工面１９（例えば、加工点２０およびその近傍の領域）において測定点２７を走査することにより、加工点２０の位置で最大値を持つ輻射光強度分布データを得ることができる。ここで得られた輻射光強度分布データにおいて熱輻射光の強度が最大となる位置が、加工点２０の位置に相当する。 Therefore, in a state where the workpiece 18 is heated by irradiation with the processing light 11, the measurement point 27 is scanned on the processing surface 19 (for example, the processing point 20 and the region in the vicinity thereof) while changing the angle of the second mirror 17. By doing so, it is possible to obtain radiant light intensity distribution data having the maximum value at the position of the processing point 20. In the radiant light intensity distribution data obtained here, the position where the intensity of the thermal radiant light is maximized corresponds to the position of the processing point 20.
＜光学調整の方法＞
次に、図５を用いて、光学調整の方法として、所定の加工点２０の位置における補正角の算出方法について説明する。図５は、所定の加工点２０の位置における補正角の算出方法の流れを示すフローチャートである。
<Optical adjustment method>
Next, with reference to FIG. 5, as a method of optical adjustment, a method of calculating a correction angle at a predetermined processing point 20 position will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a flow of a method of calculating a correction angle at a predetermined processing point 20 position.
ステップＳ１において、制御部６は、仮の被加工物１８として設置された金属の平板（以下、金属板という）の加工面１９上に、レーザ加工の対象となる複数の加工点２０を設定する。また、制御部６は、設定された複数の加工点２０から、１つの加工点２０を選択する。 In step S1, the control unit 6 sets a plurality of processing points 20 to be laser-processed on the processing surface 19 of a metal flat plate (hereinafter referred to as a metal plate) installed as a temporary workpiece 18. .. Further, the control unit 6 selects one machining point 20 from the set plurality of machining points 20.
ステップＳ２において、制御部６は、選択された加工点２０に加工光１１が到達するように第１ミラー１３の走査角を設定する。 In step S2, the control unit 6 sets the scanning angle of the first mirror 13 so that the machining light 11 reaches the selected machining point 20.
ステップＳ３において、制御部６の制御により、レーザ発振器５は、加工光１１の照射を開始し、金属板の表面を加熱する。 In step S3, under the control of the control unit 6, the laser oscillator 5 starts irradiating the processing light 11 and heats the surface of the metal plate.
このとき、制御部６は、金属板を溶融しないように加工光１１の出力強度を調整する。また、加工光１１による加熱が長時間に渡ると、金属板の全体に熱が行き渡って、加工点２０の温度と加工点２０の近傍の温度との差が小さくなるため、加工光１１の照射開始後ただちに次のステップＳ４に移る。 At this time, the control unit 6 adjusts the output intensity of the processing light 11 so as not to melt the metal plate. Further, when the heating by the processing light 11 is continued for a long time, the heat spreads over the entire metal plate and the difference between the temperature of the processing point 20 and the temperature in the vicinity of the processing point 20 becomes small, so that the processing light 11 is irradiated. Immediately after the start, the process proceeds to the next step S4.
ステップＳ４において、制御部６は、第２ミラー１７の角度を所定の範囲で変化させながら、加工面１９（例えば、加工点２０およびその近傍）において測定点２７を走査し、光検出器２８により検出された複数の光強度検出値に基づいて、上記輻射光強度分布データを取得する。 In step S4, the control unit 6 scans the measurement point 27 on the machining surface 19 (for example, the machining point 20 and its vicinity) while changing the angle of the second mirror 17 within a predetermined range, and the photodetector 28 scans the measurement point 27. The radiant light intensity distribution data is acquired based on the detected plurality of detected light intensity detection values.
ステップＳ５において、制御部６は、レーザ発振器５からの加工光１１の照射を停止させる。 In step S5, the control unit 6 stops the irradiation of the processing light 11 from the laser oscillator 5.
ステップＳ６において、制御部６は、ステップＳ４で得られた輻射光強度分布データを用いて、熱輻射光の強度が最大となる位置（すなわち、加工点２０に相当する位置）と測定点２７とが一致する第２ミラー１７の補正角を算出する。 In step S6, the control unit 6 uses the radiant light intensity distribution data obtained in step S4 to set the position where the intensity of the thermal radiant light is maximized (that is, the position corresponding to the processing point 20) and the measurement point 27. The correction angle of the second mirror 17 that matches is calculated.
ステップＳ７において、制御部６は、現在の第１ミラー１３の走査角と、ステップＳ６で得られた第２ミラー１７の補正角とを対応付けた補正数表データ（補正済み加工用データの一例）を取得する。この補正数表データは、メモリ３０に保存される。 In step S7, the control unit 6 has a correction number table data (an example of corrected processing data) in which the current scanning angle of the first mirror 13 and the correction angle of the second mirror 17 obtained in step S6 are associated with each other. ) To get. This correction number table data is stored in the memory 30.
ステップＳ８において、制御部６は、ステップＳ１で設定された全ての加工点２０について補正数表データを取得したか否かを判定する。 In step S8, the control unit 6 determines whether or not the correction number table data has been acquired for all the machining points 20 set in step S1.
全ての加工点２０について補正数表データを取得した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、フローは終了する。一方、全ての加工点２０について補正数表データを取得していない場合、換言すれば、未だ補正数表データが取得されていない加工点２０が残っている場合（ステップＳ８：ＮＯ）、フローはステップＳ９に進む。 When the correction number table data is acquired for all the processing points 20 (step S8: YES), the flow ends. On the other hand, if the correction number table data has not been acquired for all the processing points 20, in other words, if there are still processing points 20 for which the correction number table data has not been acquired (step S8: NO), the flow is The process proceeds to step S9.
ステップＳ９において、制御部６は、レーザ加工の対象として、別の加工点２０を選択する。その後、フローは、ステップＳ２に戻る。 In step S9, the control unit 6 selects another machining point 20 as the target of laser machining. After that, the flow returns to step S2.
以上説明した方法によれば、加工面１８上において加工点２０に測定点２７を一致させるための光学調整、すなわち補正動作に必要な補正数表データを得ることができる。 According to the method described above, it is possible to obtain the correction number table data necessary for the optical adjustment for matching the measurement point 27 with the processing point 20 on the processing surface 18, that is, the correction operation.
制御部６は、この補正数表データを用いて、第１ミラー１３および第２ミラー１７の角度を制御することにより、高出力の加工光１１の照射位置と低出力の測定光１５の照射位置との位置合わせを、高精度かつ高速に実現することができる。 The control unit 6 controls the angles of the first mirror 13 and the second mirror 17 by using the correction number table data, so that the irradiation position of the high-output processing light 11 and the irradiation position of the low-output measurement light 15 Alignment with and can be realized with high accuracy and high speed.
なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。 The present disclosure is not limited to the description of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present embodiment.
本開示のレーザ加工装置および光学調整方法は、例えば自動車や電子部品等の製造に用いられるレーザ加工技術に有用である。 The laser processing apparatus and optical adjustment method of the present disclosure are useful for laser processing techniques used in, for example, manufacturing automobiles, electronic parts, and the like.
１ レーザ加工装置
２ 加工ヘッド
３ 光干渉計
４ 計測処理部
５ レーザ発振器
６ 制御部
７ 第１ドライバ
８ 第２ドライバ
９ 測定光導入口
１０ 加工光導入口
１１ 加工光
１２ ダイクロイックミラー
１３ 第１ミラー
１４ レンズ
１５ 測定光
１６ コリメートレンズ
１７ 第２ミラー
１８ 被加工物
１９ 加工面
２０ 加工点
２１ 溶融池
２２ キーホール
２３ 測定光軸
２４ 加工光軸
２５ レンズ光軸
２６ 加工原点
２７ 測定点
２８ 光検出器
２９ 熱輻射光
３０ メモリ
１００ レーザ光
１０１ クランプ
１０２ 被加工物
１０３ 芯だしエリア
１０４ ピアス穴
１０５ 加工ヘッド
１０６ ノズル
１０７ ノズル穴
１０８ 光源
１０９ 光検知器
１１０ ピアス穴中心位置
１１１ ノズル穴中心位置
１１２ 光
1 Laser processing equipment 2 Processing head 3 Optical interferometer 4 Measurement processing unit 5 Laser oscillator 6 Control unit 7 1st driver 8 2nd driver 9 Measurement optical entrance 10 Processing optical entrance 11 Processing light 12 Dycroic mirror 13 1st mirror 14 Lens 15 Measurement light 16 Collimating lens 17 Second mirror 18 Work piece 19 Processing surface 20 Processing point 21 Molten pond 22 Keyhole 23 Measurement optical axis 24 Processing optical axis 25 Lens optical axis 26 Processing origin 27 Measurement point 28 Optical detector 29 Thermal radiation 30 Memory 100 Laser light 101 Clamp 102 Work piece 103 Centering area 104 Pierce hole 105 Machining head 106 Nozzle 107 Nozzle hole 108 Light source 109 Light detector 110 Pierce hole center position 111 Nozzle hole center position 112 Light
Claims (5)
前記加工点に対して測定光を出射し、前記加工点で反射された前記測定光と参照光との光路差によって生じる干渉に基づく光干渉強度信号を生成する光干渉計と、
前記加工光および前記測定光の進行方向を変化させる第１ミラーと、
前記測定光の前記第１ミラーへの入射角を変化させる第２ミラーと、
前記加工光および前記測定光を前記加工点に集光させるレンズと、
前記被加工物の表面における前記加工光と前記測定光との位置ずれを解消可能な補正済み加工用データを記憶するメモリと、
前記補正済み加工用データに基づいて、レーザ発振器、前記第１ミラー、および前記第２ミラーを制御する制御部と、
前記被加工物の表面における前記測定光が集光する位置である測定点から放射され、前記測定光が光干渉計から伝搬する経路を遡って到達した光を受光し、当該光の強度を検出する光検出器と、を有し、
前記制御部は、
前記加工光の照射により前記被加工物の表面が前記被加工物の溶融点未満で加熱された状態において、前記第２ミラーの角度を変化させながら、前記被加工物の表面において前記測定点を走査し、前記光検出器により検出された前記光の強度に基づいて、前記補正済み加工用データとして用いられる前記第２ミラーの角度を算出する、
レーザ加工装置。 A laser oscillator that oscillates processing light with respect to the processing point on the surface of the work piece,
An optical interferometer that emits measurement light to the processing point and generates an optical interference intensity signal based on the interference caused by the optical path difference between the measurement light reflected at the processing point and the reference light.
A first mirror that changes the traveling direction of the processing light and the measurement light,
A second mirror that changes the angle of incidence of the measurement light on the first mirror, and
A lens that concentrates the processing light and the measurement light on the processing point,
A memory that stores corrected processing data that can eliminate the positional deviation between the processing light and the measurement light on the surface of the work piece, and
A control unit that controls the laser oscillator, the first mirror, and the second mirror based on the corrected processing data.
The intensity of the light is detected by receiving the light emitted from the measurement point on the surface of the work piece, which is the position where the measurement light is focused, and reaching the path of the measurement light propagating from the optical interferometer. With an optical detector,
The control unit
In a state where the surface of the work piece is heated below the melting point of the work piece by irradiation with the work light, the measurement point is set on the surface of the work piece while changing the angle of the second mirror. The angle of the second mirror used as the corrected processing data is calculated based on the intensity of the light detected by the photodetector by scanning.
Laser processing equipment.
請求項１に記載のレーザ加工装置。 The processing point is included in the range of scanning the measurement point.
The laser processing apparatus according to claim 1.
請求項１または２に記載のレーザ加工装置。 The light received by the photodetector is thermal radiant light.
The laser processing apparatus according to claim 1 or 2.
請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。 The angle of the second mirror used as the corrected processing data is the angle of the second mirror when the position where the light intensity is maximized and the measurement point coincide with each other.
The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記加工光の照射により前記被加工物の表面が前記被加工物の溶融点未満で加熱された状態において、前記第２ミラーの角度を変化させながら、前記被加工物の表面において前記測定光が集光する位置である測定点を走査し、
前記測定点から放射され、前記測定光が光干渉計から伝搬する経路を遡って到達した光の強度を検出し、
検出された前記光の強度に基づいて、前記第２ミラーの角度を算出し、
算出された前記第２ミラーの角度を、前記被加工物の表面における前記加工光と前記測定光との位置ずれを解消可能な補正済み加工用データとして用いる、
光学調整方法。 A first mirror that changes the traveling direction of the processing light and the measurement light, a second mirror that changes the angle of incidence of the measurement light on the first mirror, and the processing light and the measurement light on the surface of the workpiece. It is an optical adjustment method performed by a laser processing apparatus having a lens that concentrates light on a processing point.
In a state where the surface of the work piece is heated below the melting point of the work piece by irradiation with the work light, the measurement light is emitted on the surface of the work piece while changing the angle of the second mirror. Scan the measurement point, which is the position to focus,
The intensity of the light emitted from the measurement point and reached by tracing the path of the measurement light propagating from the optical interferometer is detected.
The angle of the second mirror is calculated based on the detected light intensity.
The calculated angle of the second mirror is used as corrected processing data capable of eliminating the positional deviation between the processing light and the measurement light on the surface of the work piece.
Optical adjustment method.
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