JPH01218785A - 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］ 本発明はレーザ加工機に係り、さらに詳しくはレーザ光
の焦点位置と被加工物の加工位置とのずれを補正する装
置を備えたレーザ加工機に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は従来のＣＯ。レーザ加工機のレーザ照射位置検
出装置の一例を示す構成説明図である。図において、（
１）はＣ０２レーサ発振器から出射したレーザビーム、
（２）はＣＯ２レーザ光を透過し、可視光を反射する材
料（例えばＧａＡｓ）からなり、レーザビーム（１）の
伝送路中に配設されたミラーである。（３）はＣＯ２レ
ーザ光及び可視光の両者を透過させる材料（例えばＺｎ
５ｅ）からなり、レーザ光を集光する加工レンズ、（４
）はＸ−Ｙ方向に移動するＮＣテーブル、（５）　、　
　（５ａ）はＮＣテーブル（４）上に載置された被加工
物である。（６）はミラー（２）に対応して配設された
テレビカメラ、（７）は画像処理装置、（８）はＮＣ装
置、（９）はモニタテレビである。

次に上記のように構成した装置の作用を説明する。Ｃ０
２レーザ発振器から出射したレーザビーム（１）は、ミ
ラー（２）を透過して加工レンズ（３）に入射する。そ
して加工レンズ（３）によって集光され、レーザ光の焦
点位置（１１）にある被加工物（５）。

（５ａ）の突合せ部（５ｂ）に照射される。被加工物（
５）。

（５ａ）の突合せ部（５ｂ）におけるレーザビームのエ
ネルギ密度は１０　〜１０１０６ｖｌＣの高エネルギー
となるため、突合せ部（５ｂ）が溶融し、溶接される。

この場合、被加工物（５）　、　　＜５ａ）のセツティ
ング第１−度等に起因して、被加工物（５）　’＋　　
（５ａ）の突合せ部（５ｂ）とレーザ光の焦点位置（ｌ
Ｏ〉との間に位置すれが発生すると、溶接不良となるこ
とがある。

このような場合は、加工レンズ（３）を透過し、ミラー
（２）によって反射した被加工物（５）　、　（５ａ）
の突合せ部（５ｂ）の映像をテレビカメラ（６）で撮像
し、その映像信号（１２）を画像処理装置（７）へ送る
。

画像処理袋Ｗ（７）では、予め設定されているレーザ光
の焦点位置（１０）と、撮像された突合せ部（５ｔ１）
との差が求められ、位置信号（１３）としてＮ’Ｃ装置
（８）へ伝送される。ＮＣ装置（８）はこの信号（１３
）を受けてＮＣテーブル（４）をＸ　−Ｙ　１３向に移
動させ、被加工物（５）　、　　（５ａ＞の突合せ部（
５ｂ）を、レーザ光の焦点位置（１０）と一致させる。

なお、モニタテレビ（９）は画像処理装置（７）からの
画像信号により、ブラウン管上に突合せ部（５ｂ）と焦
点位置（ｌＯ）を表示する。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように構成したレーザ照射位置検出装置において
は、加工レンズ（３）の焦点距離Ｆは但し、　Ｒ：レン
ズの表面曲率 ｎ：屈折率 で表わされるが、屈折率ｎは光の波長によって異なる。

即ち、ＣＯ２レーザ光の波長はＩＯ，６ＬＩＩ１１であ
るのに対し、可視光の波長は０．４〜０．７ｔｇ＋ｍで
あるため、ＣＯ２レーザ光の焦点位置（１（１）と可視
光の焦点位置（１１）とは一致しない。このため、テレ
ビカメラ（６）で被加工物（５）　、　（５ａ）の突合
せ部（５ｂ）の位置検出を行なう場合は、加工レンズ（
３）等の光学系（加工ヘッド）をＺ軸方向に移動させて
可視光の焦点位置（１１）と被加工物（５）　、　（５
ａ）の上面とを一致させることが必要であり、面倒な操
作を行なわなければならなかった。また、加工レンズ（
３）の球面収差により映像が歪むため、精度の高い位置
検出が困難であるという問題もあった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
で、加工レンズを移動させる必要がなく、また映像の歪
もなく高精度の位置検出ができる位置補正装置を備えた
レーザ加工機を得ることを目的・とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、レーザ光の焦点位置と被加工物の加工位置と
のずれを補正する装置を備えたレーザ加工機において、
レーザ光を集光して被加工物に照射する光学素子に、放
物面鏡を使用したものである６ ［作　用］ 放物面鏡へ入射したレーザ光は、集光されて放物面鏡の
表面形状で決るレーザ光の焦点位置に照射される。若し
この焦点位置と被加工物の加工位置との間にずれがある
ときは、放物面鏡で反射された加工位置をテレビカメラ
で撮像し、その映像に基いて両者の位置を補正する。こ
の場合、放物面鏡は光の波長によって焦点距離が変らな
いので、両者の焦点は常に一致する。また、放物面鏡は
球面収差がないので、映像は歪まない。

［発明の実施例］ 第１図は本発明実施例の構成説明図である。なお、Ｔｉ
２図に示した従来例と同−又は相当部分には同じ符号を
付し、説明を省略する。図において、（１５）はＣＯ２
レーザ光及び可視光の両者を反射するペン、トミラー、
（１６）は例えば放物面に形成された金属表面に反射膜
を設けてなり、ＣＯ２レーザ光及び可視光を集光する放
物面鏡である。

次に、上記のように構成した本発明の詳細な説明する。

ミラー（２）を透過したレーザ光はベントミラー（１５
）によって反射され、放物面鏡（１６）へ入射する。放
物面Ｍ（１Ｂ）に入射したレーザ光は、放物面鏡（１６
）の表面形状で決るレーザ光の焦点位置、したがって被
加工物（５）　、　（５ａ）の突合せ部（５ｂ）に集光
し、照射する。若し、レーザ光の焦点位置と被加工物（
５）　、　’（５ａ）の突合せ部（５ｂ）との間に位置
ずれが生じた場合は、テレビカメラ（６）により放物面
鏡（１６）、ベントミラー（１５）及びミラー（２）に
よって反射された突合ぜ部（５ａ）の映像を撮像し、そ
の映像信号（１２）を画像処理装置（７）へ送る。以下
の位置補正動作は第２図で示した従来例の場合と同様で
ある。

上記のような本発明においては、レーザ光を集光する手
段として金属表面に反射膜を形成した放物面鏡（１６）
を用いたので、光の波長によって焦点距離が変化せず、
したかって被加工物（５）　、　　（５ａ）の突合せ部
（５ｂ）の位置検出にあたり、加工ヘットをＺ軸方向に
移動する必要はない。また放物面鏡（１６）は球面収差
かないので、映像か歪むこともない。

上記の実施例では、被加工物（５）　、　（５ａ）を溶
接する場合について説明したか、その他の加工にも本発
明を実施例することができる。また液加］−物（５）　
、　（５ａ）の突合せ部（５ｂ）と、レーザ光の焦点位
置（１０）とを一致させるため、被加工物（５）　、　
　（５ａ）か載置されたＮＣテーブル（４）を移動させ
る場合を示したか、被加工物（５）　、　（５ａ）を固
定し、加工ヘッドを移動させてもよい。

また上記実施例では、ＣＯ２レーザビームを使用したレ
ーザ加工機に本発明を実施した場合について説明したが
、可視光以外の他のレーザビームを使用したレーザ加工
機にも本発明を実施することかできる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明はレーザ光を集
光する光学素子として放物面鏡を使用したので、被加工
物の加工位置を検出するにあたって、加工ヘッドをＺ軸
方向に移動させて焦点合せを行なう必要かなく、シたが
って操作がきわめて容易かつ簡単である。また放物面鏡
を使用したためテレビカメラの映像が歪むことがなく、
高精度の位置検出ができる等、実施による効果大である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成説明図、第２図は従来のレ
ーザ加工機の一例の構成説明図である。 図において、（１）はレーザビーム、（２）はミラー、
（４）はＮＣテーブル、（５）　、　（５ａ）は被加工
物、（５ｂ）は突合せ部、（７）は画像処理装置、（８
）はＮＣ装置、（１０）はレーザ光の焦点、（１１）は
可視光の焦点、（１５）はベントミラー、（１＋；）は
放物面鏡である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示すものとす
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザビームを発生させるレーザ発振器と、光学素子に
   よりレーザ光を集光して被加工物上に照射する系と、前
   記被加工物の加工位置を前記光学素子を介してテレビカ
   メラで撮像する系とを備え、前記テレビカメラの映像に
   基いて前記レーザ光の焦点位置と被加工物の加工位置と
   のずれを補正する装置を備えたレーザ加工機において、 前記レーザ光を集光する光学素子に放物面鏡を用いたこ
   とを特徴とするレーザ加工機。