JPH01178393A - レーザ加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光を集光して加工を行なうレーザ加工
機に係り、特に、集光の焦点位置を容易に測定すること
ができるように改良したレーザ加工機に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来のレーザ加工機は、特開昭５９−１０４２８８号の
ように、レーザ加工点の被加工物からの反射光を測定し
て焦点位置を測定していた。

又、特開昭５９−１５９２９１号のように、高分解能撮
像装置で焦点を直接ＩＩ察する方法も公知である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の特開昭５９−１０４２８８号では、加工
点からの反射光を利用しているため、被加工物の材質に
より反射率が異なり、被加工物が変わるとその都度、設
定値を変更しなければならない。又、被加工物の表面状
態（錆や油、ゴミ等の汚れ）によって反射光量が変化し
、正確な焦点位置を測定することが困難である。この方
法は、加工中、常時測定できるというメリットがあるが
、実際に常時測定しなければならない程、焦点位置は変
化しないので、任意に測定できるようにすれば足りる。

又、特開昭５９−１５９２９１号に示された公知例では
。

高分解能撮像装置を使用しているため、照射ビーム出力
を微小にしないと撮像装置が破損してしまう。しかし、
レンズが劣化してくると、人熱大の時に熱歪みが生じ、
焦点距離が変化するという現象があるので、実加工ビー
ム出力で焦点位置を測定しないと正確な位置は判らない
。

本発明は上記の事情に鑑みて為されたもので、レーザ加
工機が実際に稼働する場合の出力条件で、その焦点位置
を、被加工物の表面状態に影響されることなく、正確に
測定し得るレーザ加工機を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 本発明者は、レーザ光が焦点位置で最小に絞られること
に着眼したものである。この絞られたスポット径と同程
度の大きさの小孔を有した平板を焦点近傍に配置してお
くと、絞られたレーザ光が上記小孔を通過する位置、つ
まり、焦点と小孔とが一致した時に、全レーザ光が１通
過できる。この原理を利用して、小孔を通過してくるレ
ーザ光量を測定し、このレーザ光量が最大となる小孔位
置を求めれば、焦点位置を求めることができる。

〔作用〕

上記の構成を適用したレーザ加工機においては、レーザ
光がレンズ等によって集光された焦点位置でのビーム径
（スポット径）と同程度の大きさの小孔を有する平板を
、焦点位置近傍に、レーザ光軸と上記小孔とが合致する
ように配置する。レンズ等の集光部を有した加工ヘッド
と上記平板とは、光軸方向の相対距離を任意に変化させ
ることができるように配置し、さらに、上記小孔を通過
した後のレーザ光量を測定する測定器を上記平板からレ
ンズ焦点距離と同距離だけ離した位置に配置して、レー
ザ光が拡散した状態で受光するようにする。このレーザ
光測定器によって、レーザ光量を電気信号に変換して、
比較演算回路へ入力する。

これにより上記測定器への入力最大値を求めることがで
き、それによりレーザ光の焦点位置を求めることが出来
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図により説明
する。

第１図は、加工ヘッド全体図を示す。レーザ光１は、加
工ヘッド２内を通り、集光レンズ３により集光され、ノ
ズル４から照射される。焦点スポット径と同程度の大き
さの小孔Ｓのあいたマスク板６を焦点位置近傍に、レー
ザ光軸７と上記小孔５とが同心に揃うように配置する。

マスク板６の下方に、焦点比ｆｉｆと同程度の距離をお
いてレーザ光量を測定するパワーメータ８を配置し、こ
のパワーメータ８によってレーザ光量を電気信号に変換
し、コントローラ９によって比較演算する。

上記実施例の動作について以下に説明する６レーザ光照
射後、加工ヘッド２を駆動モータ１０により上下させる
と、マスク板６の小孔５を通過するレーザ光量は、パワ
ーメータ８によって検出され、第２図のような変化を示
す。この時、パワーメータの値が最大となる点ｆが、焦
点と小孔５がと一致した点である。この点を求めるため
パワーメータの出力信号値をコントローラ９に記載させ
、比較演算して、モータドライバー１１へ回転方向と回
転量を指令することで駆動モータ１０を制御してレンズ
位置を最適位置に自動的に設定する。

第３図は、加工テーブル実装状態の斜視図を示す０本発
明を実施する際は、マスク板６とパワーメータ８とを加
工ヘッド２の下部へ容易にセットでき、任意に焦点を測
定できるようにする必要がある。そこで第３図のように
、加工テーブル１２の加工台１３の１隅に、マスク板６
と、パワーメータ８とを配置しておき、予め、小孔５の
位置をＮＣ１４へ入力しておけば、任意に、ＮＣ１４に
よって小孔５とレーザ光軸とをセットでき、焦点測定が
容易にできる。

又、マスク板６については、波長１０．６μｍのレーザ
光に対し、高反射率を有する材料（特に、銅、アルミが
好適である）を使用することにより、焦点近傍の高エネ
ルギ密度のレーザ光が照射されても、破損することなく
、正確に焦点位置を測定できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、実使用状態のレーザ出力レベルで集光
した場合の焦点位置を、板加工物の表面状態の影響を受
けずに、自動的に測定できるので、レンズの経時劣化に
よる焦点位置ずれが生じても、最適集光位置を、容易に
測定することができ、常に最良の状態でレーザ加工を行
うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザ加工装置の１実施例を示す
垂直縦断面図である。 第２図は本発明に係るレーザ加工装置の作動原理を説明
する為の図表である。 第３図は本発明の一実施例の斜視図である。 ｌ・・・レーザ光、２・・・加工ヘッド、３・・・集光
レンズ、４・・・ノズル、５・・・小孔、６・・・マス
ク板、７・・・レーザ光軸、８・・・パワーメータ、９
・・・コントローラ、１０・・・駆動モータ、１１・・
・モータドライバー、１２・・・加工テーブル、１３・
・・加工台、１４・・・ＮＧ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．レーザ光を集光するレンズを備えたレーザ加工機に
   おいて、 （ａ）当該レーザ加工機のレーザ光のスポット径と同程
   度の径の小孔を設けたマスク板を構成し、 （ｂ）上記の小孔をレーザ光の光軸上に位置せしめて光
   軸方向に相対的に移動せしめる調節手段を設け、 （ｃ）上記の小孔を通過したレーザ光量を計測するパワ
   メータを設け、 （ｄ）上記パワメータの出力信号が最大値となる位置を
   検出する自動手段を設けたことを特徴とする、レーザ加
   工機。
2. ２．前記のマスク板は、銅およびアルミニウムの少なく
   とも何れか一方によつて構成されたものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のレーザ加工機。