JP3383034B2 - 組合せレンズの焦点距離の制御装置 - Google Patents
組合せレンズの焦点距離の制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、組合せレンズの焦点
距離の制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】例えば、レーザ加工において、鋼材等を
切断する場合、切断面の精度や加工能率の点から、薄板
では焦点深度の小さい短焦点距離の集光レンズが使用さ
れ、厚板では焦点深度の大きい長焦点距離の集光レンズ
が使用されている。従って、従来は焦点距離の異なる集
光レンズを複数個用意しておき、鋼材の板厚によって適
当な焦点距離の集光レンズを選択して使用していた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】前記のように、レーザ
加工においては、焦点距離の異なる集光レンズを複数個
用意し、加工する被加工物の板厚に対応して、これを取
り替え使用するため、集光レンズのコストと、集光レン
ズの取り替えに要する手間が問題であった。 【０００４】この解決策として、集光レンズに焦点距離
の可変な組み合わせレンズを使用することも考えられた
が、レーザ光に暴露された厳しい環境で、被加工物に対
し焦点位置を一定に保ちつつ、焦点距離を連続して変更
する複雑なレンズ構成は、メンテナンスが難しく、未だ
実用化されていない。 【０００５】この発明は、このような問題に着目して創
案されたもので、比較的簡単なレンズ構成によって、組
み合わせレンズの焦点距離を任意に変更すると共に、そ
の焦点位置が被加工物に対して常に一定になるようにし
たもので、加工中でも焦点距離，位置の可変が可能な組
合せレンズの焦点距離の制御装置を提供することを目的
とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、前述のごとき
従来の問題に鑑みてなされたもので、下部にノズルを備
えた上下動自在の加工ヘッド内に、固定レンズと可動レ
ンズを組合せた組合せレンズを備え、かつ前記固定レン
ズに対して前記可動レンズを上下動可能に設け、ＮＣ装
置の制御の下に前記加工ヘッド及び可動レンズの上下位
置を制御する組合せレンズの焦点距離の制御装置におい
て、前記組合せレンズの焦点距離と前記ノズル及び前記
可動レンズの移動補正量との関係を予め記憶した制御メ
モリを設け、前記ＮＣ装置に対して前記組合せレンズの
焦点距離変更指令が入力されたときに前記制御メモリに
記憶された焦点距離と移動補正量との関係に基づいて、
被加工物に対して焦点位置を一定に保ちつつ前記ノズル
及び前記可動レンズの上下位置を制御する構成としてな
るものである。 【０００７】 【実施例】次に、この発明の実施例について、図面を参
照して説明する。図１はこの発明を実施したレーザ加工
機のブロック図である。加工ヘッド１は、図示を省略し
たレーザ加工機の本体に対して、Ｚ軸の移動機構３、駆
動モータ５、およびノズル７の近傍に設けられ被加工物
Ｗとの高さを検出するハイトセンサ９等を介して、ＮＣ
装置１１により、Ｚ軸方向（紙面の上下方向）へ自在に
移動制御される。加工ヘッド１には集光レンズとして、
固定レンズ１３と可動レンズ１５とからなる組み合わせ
レンズ１７が設けてあり、可動レンズ１５は加工ヘッド
１に対して移動機構１９、駆動モータ２１を介してＮＣ
装置１１により、Ｚ軸方向へ自在に移動制御される。 【０００８】組み合わせレンズの制御メモリ２３は、組
み合わせレンズの焦点距離に対応する可動レンズの移動
量、およびノズル位置の補正量の演算式（後述の式１、
式２）を記憶しており、ＮＣ装置は焦点距離変更指令の
入力により、可動レンズの移動量及びノズル位置の補正
量を演算し、前記の可動レンズおよびノズルの駆動モー
タ、移動機構等を制御して、可動レンズおよびノズルを
所定位置へ移動、補正する。 【０００９】図２は、この実施例に使用した組み合わせ
レンズの構成と、焦点距離に対応する可動レンズ、およ
びノズルの位置関係を示したものである。図示のように
簡単な一枚の固定レンズと二枚の可動レンズから構成さ
れている。図（ａ）は焦点距離が２．５インチの場合
で、固定レンズと可動レンズの距離は９３．７mmで、固
定レンズとノズルの先端の距離は２３１mmである。図
（ｂ）は焦点距離が５インチの場合で、固定レンズと可
動レンズの距離は２５mmで、固定レンズとノズルの先端
の距離は２０４mmである。図（ｃ）は焦点距離が７．５
インチの場合で、固定レンズと可動レンズの距離は２．
５mmで、固定レンズとノズルの先端の距離は２２０mmで
ある。共に、焦点位置はノズル先端（材料表面）であ
る。 【００１０】図３は、組み合わせレンズの焦点距離に対
する可動レンズおよびノズルの先端の移動軌跡を示した
ものである。この線図を数式に表わすと数１の式
（１）、式（２）のようになる。ここで、Ｕは可動レン
ズの移動量（mm）、Ｖはノズル先端の補正量（mm) で、
Ｘは組み合わせレンズの焦点距離（インチ）である。 【数１】 Ｕ＝−０．１７８Ｘ4 ＋４．３Ｘ3 −４０．２８Ｘ2 ＋１８３．２４Ｘ−２６２．９４ （１） Ｖ＝−０．１７５Ｘ4 ＋４．２４Ｘ3 −３９．８Ｘ2 ＋１６４．２２Ｘ−２１８．８７ （２） これらの演算式は、組み合わせレンズの制御メモリ２３
に登録してあり、ＮＣ装置への「ＦＬ２．５」、「ＦＬ
３．７５」のような操作指令によって、目的の焦点距離
が得られ、また焦点位置を常に一定に保持することがで
きる。 【００１１】この制御装置によれば、例えば、レーザピ
アス加工の場合、焦点距離２．５インチから加工を開始
し、「ＦＬ５」という指令によって、ピアス加工終了時
に焦点距離５インチになり、そのまま、連続して切断加
工を開始するようなこともできる。なお、可動組レンズ
の構成、可動軸数、およびこの発明の適用は実施例に限
定するものではない。 【００１２】 【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より明らかな
ように、本発明においては、組合せレンズ１７における
焦点距離とノズル７及び上記組合せレンズ１７の可動レ
ンズ１５の移動補正量との関係を予め記憶した制御メモ
リ２３を備え、ＮＣ装置１１に対して組合せレンズ１７
の焦点距離変更指令が入力されたときに前記制御メモリ
２３に記憶された焦点距離と移動補正量との関係に基い
て、被加工物に対して焦点位置を一定に保ちつつ前記ノ
ズル７及び可動レンズ１５の上下位置を制御する構成で
ある。 【００１３】したがって、例えば被加工物のピアス加工
から切断加工に移行するとき、ピアス加工時と切断加工
時の組合せレンズ１７の焦点距離を変更して、すなわち
連続したレーザ加工において、焦点距離を変更してレー
ザ加工を行ない得ることは勿論のこと、前記被加工物に
対して焦点位置を一定に保持して焦点距離を変更するこ
とが容易であり、連続したレーザ加工において加工条件
が異なるような場合で あっても容易に対応可能なもので
あって前述したごとき従来の問題を解消し得るものであ
る。
距離の制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】例えば、レーザ加工において、鋼材等を
切断する場合、切断面の精度や加工能率の点から、薄板
では焦点深度の小さい短焦点距離の集光レンズが使用さ
れ、厚板では焦点深度の大きい長焦点距離の集光レンズ
が使用されている。従って、従来は焦点距離の異なる集
光レンズを複数個用意しておき、鋼材の板厚によって適
当な焦点距離の集光レンズを選択して使用していた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】前記のように、レーザ
加工においては、焦点距離の異なる集光レンズを複数個
用意し、加工する被加工物の板厚に対応して、これを取
り替え使用するため、集光レンズのコストと、集光レン
ズの取り替えに要する手間が問題であった。 【０００４】この解決策として、集光レンズに焦点距離
の可変な組み合わせレンズを使用することも考えられた
が、レーザ光に暴露された厳しい環境で、被加工物に対
し焦点位置を一定に保ちつつ、焦点距離を連続して変更
する複雑なレンズ構成は、メンテナンスが難しく、未だ
実用化されていない。 【０００５】この発明は、このような問題に着目して創
案されたもので、比較的簡単なレンズ構成によって、組
み合わせレンズの焦点距離を任意に変更すると共に、そ
の焦点位置が被加工物に対して常に一定になるようにし
たもので、加工中でも焦点距離，位置の可変が可能な組
合せレンズの焦点距離の制御装置を提供することを目的
とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、前述のごとき
従来の問題に鑑みてなされたもので、下部にノズルを備
えた上下動自在の加工ヘッド内に、固定レンズと可動レ
ンズを組合せた組合せレンズを備え、かつ前記固定レン
ズに対して前記可動レンズを上下動可能に設け、ＮＣ装
置の制御の下に前記加工ヘッド及び可動レンズの上下位
置を制御する組合せレンズの焦点距離の制御装置におい
て、前記組合せレンズの焦点距離と前記ノズル及び前記
可動レンズの移動補正量との関係を予め記憶した制御メ
モリを設け、前記ＮＣ装置に対して前記組合せレンズの
焦点距離変更指令が入力されたときに前記制御メモリに
記憶された焦点距離と移動補正量との関係に基づいて、
被加工物に対して焦点位置を一定に保ちつつ前記ノズル
及び前記可動レンズの上下位置を制御する構成としてな
るものである。 【０００７】 【実施例】次に、この発明の実施例について、図面を参
照して説明する。図１はこの発明を実施したレーザ加工
機のブロック図である。加工ヘッド１は、図示を省略し
たレーザ加工機の本体に対して、Ｚ軸の移動機構３、駆
動モータ５、およびノズル７の近傍に設けられ被加工物
Ｗとの高さを検出するハイトセンサ９等を介して、ＮＣ
装置１１により、Ｚ軸方向（紙面の上下方向）へ自在に
移動制御される。加工ヘッド１には集光レンズとして、
固定レンズ１３と可動レンズ１５とからなる組み合わせ
レンズ１７が設けてあり、可動レンズ１５は加工ヘッド
１に対して移動機構１９、駆動モータ２１を介してＮＣ
装置１１により、Ｚ軸方向へ自在に移動制御される。 【０００８】組み合わせレンズの制御メモリ２３は、組
み合わせレンズの焦点距離に対応する可動レンズの移動
量、およびノズル位置の補正量の演算式（後述の式１、
式２）を記憶しており、ＮＣ装置は焦点距離変更指令の
入力により、可動レンズの移動量及びノズル位置の補正
量を演算し、前記の可動レンズおよびノズルの駆動モー
タ、移動機構等を制御して、可動レンズおよびノズルを
所定位置へ移動、補正する。 【０００９】図２は、この実施例に使用した組み合わせ
レンズの構成と、焦点距離に対応する可動レンズ、およ
びノズルの位置関係を示したものである。図示のように
簡単な一枚の固定レンズと二枚の可動レンズから構成さ
れている。図（ａ）は焦点距離が２．５インチの場合
で、固定レンズと可動レンズの距離は９３．７mmで、固
定レンズとノズルの先端の距離は２３１mmである。図
（ｂ）は焦点距離が５インチの場合で、固定レンズと可
動レンズの距離は２５mmで、固定レンズとノズルの先端
の距離は２０４mmである。図（ｃ）は焦点距離が７．５
インチの場合で、固定レンズと可動レンズの距離は２．
５mmで、固定レンズとノズルの先端の距離は２２０mmで
ある。共に、焦点位置はノズル先端（材料表面）であ
る。 【００１０】図３は、組み合わせレンズの焦点距離に対
する可動レンズおよびノズルの先端の移動軌跡を示した
ものである。この線図を数式に表わすと数１の式
（１）、式（２）のようになる。ここで、Ｕは可動レン
ズの移動量（mm）、Ｖはノズル先端の補正量（mm) で、
Ｘは組み合わせレンズの焦点距離（インチ）である。 【数１】 Ｕ＝−０．１７８Ｘ4 ＋４．３Ｘ3 −４０．２８Ｘ2 ＋１８３．２４Ｘ−２６２．９４ （１） Ｖ＝−０．１７５Ｘ4 ＋４．２４Ｘ3 −３９．８Ｘ2 ＋１６４．２２Ｘ−２１８．８７ （２） これらの演算式は、組み合わせレンズの制御メモリ２３
に登録してあり、ＮＣ装置への「ＦＬ２．５」、「ＦＬ
３．７５」のような操作指令によって、目的の焦点距離
が得られ、また焦点位置を常に一定に保持することがで
きる。 【００１１】この制御装置によれば、例えば、レーザピ
アス加工の場合、焦点距離２．５インチから加工を開始
し、「ＦＬ５」という指令によって、ピアス加工終了時
に焦点距離５インチになり、そのまま、連続して切断加
工を開始するようなこともできる。なお、可動組レンズ
の構成、可動軸数、およびこの発明の適用は実施例に限
定するものではない。 【００１２】 【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より明らかな
ように、本発明においては、組合せレンズ１７における
焦点距離とノズル７及び上記組合せレンズ１７の可動レ
ンズ１５の移動補正量との関係を予め記憶した制御メモ
リ２３を備え、ＮＣ装置１１に対して組合せレンズ１７
の焦点距離変更指令が入力されたときに前記制御メモリ
２３に記憶された焦点距離と移動補正量との関係に基い
て、被加工物に対して焦点位置を一定に保ちつつ前記ノ
ズル７及び可動レンズ１５の上下位置を制御する構成で
ある。 【００１３】したがって、例えば被加工物のピアス加工
から切断加工に移行するとき、ピアス加工時と切断加工
時の組合せレンズ１７の焦点距離を変更して、すなわち
連続したレーザ加工において、焦点距離を変更してレー
ザ加工を行ない得ることは勿論のこと、前記被加工物に
対して焦点位置を一定に保持して焦点距離を変更するこ
とが容易であり、連続したレーザ加工において加工条件
が異なるような場合で あっても容易に対応可能なもので
あって前述したごとき従来の問題を解消し得るものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施したレーザ加工機のブロック図
である。 【図２】実施例の組み合わせレンズの構成と、焦点距離
に対応する可動レンズ、およびノズルの位置関係を示し
た図である。 【図３】実施例の組み合わせレンズの焦点距離に対する
可動レンズおよびノズルの先端の移動軌跡を示した図で
ある。 【符号の説明】 １ 加工ヘッド ７ ノズル １１ ＮＣ装置 １３ 固定レンズ １５ 可動レンズ １７ 組み合わせレンズ ２３ 組み合わせレンズの制御メモリ
である。 【図２】実施例の組み合わせレンズの構成と、焦点距離
に対応する可動レンズ、およびノズルの位置関係を示し
た図である。 【図３】実施例の組み合わせレンズの焦点距離に対する
可動レンズおよびノズルの先端の移動軌跡を示した図で
ある。 【符号の説明】 １ 加工ヘッド ７ ノズル １１ ＮＣ装置 １３ 固定レンズ １５ 可動レンズ １７ 組み合わせレンズ ２３ 組み合わせレンズの制御メモリ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 下部にノズル（７）を備えた上下動自在
の加工ヘッド（１）内に、固定レンズ（１３）と可動レ
ンズ（１５）を組合せた組合せレンズ（１７）を備え、
かつ前記固定レンズ（１３）に対して前記可動レンズ
（１５）を上下動可能に設け、ＮＣ装置（１１）の制御
の下に前記加工ヘッド（１）及び可動レンズ（１５）の
上下位置を制御する組合せレンズの焦点距離の制御装置
において、前記組合せレンズ（１７）の焦点距離と前記
ノズル（７）及び前記可動レンズ（１５）の移動補正量
との関係を予め記憶した制御メモリ（２３）を設け、前
記ＮＣ装置（１１）に対して前記組合せレンズ（１７）
の焦点距離変更指令が入力されたときに前記制御メモリ
（２３）に記憶された焦点距離と移動補正量との関係に
基づいて、被加工物に対して焦点位置を一定に保ちつつ
前記ノズル（７）及び前記可動レンズ（１５）の上下位
置を制御する構成としてなることを特徴とする組合せレ
ンズの焦点距離の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29068693A JP3383034B2 (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | 組合せレンズの焦点距離の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29068693A JP3383034B2 (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | 組合せレンズの焦点距離の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07136790A JPH07136790A (ja) | 1995-05-30 |
| JP3383034B2 true JP3383034B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=17759195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29068693A Expired - Fee Related JP3383034B2 (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | 組合せレンズの焦点距離の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3383034B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013202657A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Mitsubishi Materials Corp | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 |
| US20220283416A1 (en) * | 2021-03-04 | 2022-09-08 | Ii-Vi Delaware, Inc. | Dynamic Focus For Laser Processing Head |
-
1993
- 1993-11-19 JP JP29068693A patent/JP3383034B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07136790A (ja) | 1995-05-30 |
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