JP5507910B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
<レーザ加工装置>
図1は、本発明の実施の形態1によるレーザ加工装置100の概略構成の一例を示したブロック図である。このレーザ加工装置100は、レーザ光を走査させてワークWを加工する加工装置であり、コンソール1、本体部2、光ファイバーケーブル3及びヘッド部4からなる。コンソール1は、ワークWの加工条件などを入力するための入力装置である。
図2は、図1のレーザ加工装置100の要部における構成例を示したブロック図であり、メイン制御回路11内の機能構成の一例が示されている。このメイン制御回路11は、レーザ発振制御部41及びZスキャナ制御部42からなり、ワーク加工情報記憶部12内のワーク加工情報に基づいて、励起光源14、レーザ光増幅器15及びZスキャナ27を制御している。
ΔL=r×(P−0.5)・・・(1)
図3(a)及び(b)は、光ファイバーの端面から出射されるレーザ光の拡がり角の変化による焦点位置の変化を模式的に示した説明図である。図3(a)には、光ファイバーケーブル3の端面から出射されるレーザ光の拡がり角がパワーレベルの増加によって大きくなっている様子が示されている。図3(b)には、ヘッド部4から出射されるレーザ光の焦点位置が拡がり角の増加によって遠くなっている様子が示されている。
図4及び図5は、図1のレーザ加工装置100におけるZ方向のスキャン動作の一例を示した説明図であり、ヘッド部4内のZスキャナ27及びXYスキャナ28が示されている。図4には、入射レンズ27a及び出射レンズ27b間の距離Rd1を短くすることによってレーザ光の焦点位置がヘッド部4から遠ざかる様子が示されている。図5には、入射レンズ27a及び出射レンズ27b間の距離Rd2を長くすることによって焦点位置がヘッド部4に近づく様子が示されている。
図6〜図8は、図1のレーザ加工装置100のヘッド部4の構成例を示した斜視図である。図6には、リアカバーが取り外されたヘッド部4を右前方から見た様子が示され、図7には、ヘッド部4を左前方から見た様子が示されている。また、図8には、リアカバーが取り外されたヘッド部4を下側から見た様子が示されている。
図10のステップS101〜S105は、図1のレーザ加工装置100における焦点位置の調整動作の一例を示したフローチャートである。まず、Zスキャナ制御部42は、コンソール1からの入力によって加工開始が指示されると、ワーク加工情報記憶部12内に保持されているレーザ出力制御情報を参照し、非線形光学効果による焦点位置の誤差ΔLを推定する(ステップS101,S102)。
実施の形態1では、レーザ出力制御情報に基づいて焦点位置の誤差ΔLを推定して焦点位置の移動量を調整する場合の例について説明した。これに対して、本実施の形態では、光ファイバーケーブル3を介して伝送されたレーザ光のパワーレベルを検出し、その検出結果を考慮して焦点位置の誤差ΔLを判断する場合について説明する。
2 本体部
3 光ファイバーケーブル
3a コア
3b クラッド
3c コネクタ部
4 ヘッド部
4a フロントカバー
11 メイン制御回路
12 ワーク加工情報記憶部
13 電源回路
14 励起光源
15 レーザ光増幅器
21 光アイソレータ
22 ビームエキスパンダ
23a,23b ミラー
24 シャッタ
24a 遮断板
24b 駆動機構
25 フォトインタラプタ
26 ダイクロイックミラー
27 Zスキャナ
28 XYスキャナ
28a,28c 駆動用モーター
28b,28d ガルバノミラー
29 ガイド光源
30 XYスキャナ制御回路
30a Xスキャナ用制御基板
30b Yスキャナ用制御基板
31 リアフレーム
32 フロントフレーム
33 センターフレーム
34 アンダーフレーム
35 ヘッド制御基板
41 レーザ発振制御部
42 Zスキャナ制御部
43 誤差推定部
44 焦点位置調整部
100,200 レーザ加工装置
201 パワーモニタ
202 ビームサンプラー
203 Zスキャナ制御部
204 誤差推定部
W ワーク
Claims (4)
- コアにレーザ媒質が添加された光ファイバーを用いてレーザ光を増幅するレーザ光増幅手段を有する本体部と、
上記本体部から光ファイバーケーブルを介して伝送された上記レーザ光を走査させるレーザ光走査手段を有するヘッド部と、
上記レーザ光走査手段の制御を行う走査制御手段と、
少なくとも上記レーザ光のピークパワーを含み、上記レーザ光増幅手段を制御するためのレーザ出力制御情報を保持するレーザ出力制御情報記憶手段とを備え、
上記レーザ光走査手段は、上記光ファイバーケーブルの端面から出射される上記レーザ光の光軸方向の焦点位置を調整可能なZスキャナを有し、
上記走査制御手段は、上記光ファイバーケーブルの端面から出射されるレーザ光の拡がり角が上記レーザ出力制御情報に応じて変化することに伴う上記焦点位置のずれを、上記レーザ出力制御情報に基づいて求め、当該求められた焦点位置のずれが補正されるように上記Zスキャナを制御することを特徴とするレーザ加工装置。 - 上記走査制御手段は、上記焦点位置のずれを上記ピークパワーに基づいて推定する誤差推定手段を有し、上記ずれの推定結果に基づいて上記Zスキャナを制御することを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
- 上記ヘッド部が、上記光ファイバーケーブルを介して伝送された上記レーザ光のパワーレベルを検出するパワーレベル検出手段を有し、
上記走査制御手段は、上記レーザ出力制御情報と上記パワーレベルの検出結果とに基づいて、上記焦点位置のずれを補正するように上記Zスキャナを制御することを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ加工装置。 - 上記本体部が、上記走査制御手段及び上記レーザ出力制御情報記憶手段を有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のレーザ加工装置。
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