JPH0157999B2 - - Google Patents
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- JPH0157999B2 JPH0157999B2 JP59259738A JP25973884A JPH0157999B2 JP H0157999 B2 JPH0157999 B2 JP H0157999B2 JP 59259738 A JP59259738 A JP 59259738A JP 25973884 A JP25973884 A JP 25973884A JP H0157999 B2 JPH0157999 B2 JP H0157999B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、集光用レンズの熱ひずみによる加
工用レーザビームの焦点位置のずれを検知し、こ
のずれを自動的に補正することができるレーザ加
工装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is capable of detecting a shift in the focal position of a processing laser beam due to thermal distortion of a condensing lens, and automatically correcting this shift. This invention relates to laser processing equipment.
第２図は従来のレーザ加工装置を示す構成図で
ある。図において、１はレーザ発振機、２はレー
ザ発振機１で発生された加工用レーザビーム（例
えばCO2レーザビーム）、３はレーザ発振機１及
び加工機本体４に固定された筒体から成るレーザ
ビーム伝送路、５はこのレーザビーム伝送路３に
固着されたミラー、６は加工ヘツド、７は加工ヘ
ツド６に集光用レンズホルダ８により固着された
集光用レンズ、９は加工ヘツド駆動装置、１０は
被加工材、１１はＹ軸移動テーブル、１２はＹ軸
移動テーブル駆動装置、１３はＸ軸移動テーブ
ル、１４はＸ軸移動テーブル駆動装置、１５はベ
ース、１６は加工ヘツド・ワークテーブルコント
ロール装置である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a conventional laser processing apparatus. In the figure, 1 is a laser oscillator, 2 is a processing laser beam (e.g. CO 2 laser beam) generated by the laser oscillator 1, and 3 is a cylinder fixed to the laser oscillator 1 and the processing machine main body 4. A laser beam transmission path, 5 a mirror fixed to the laser beam transmission path 3, 6 a processing head, 7 a focusing lens fixed to the processing head 6 by a focusing lens holder 8, 9 a processing head drive 10 is a workpiece, 11 is a Y-axis moving table, 12 is a Y-axis moving table driving device, 13 is an X-axis moving table, 14 is an X-axis moving table driving device, 15 is a base, and 16 is a processing head/workpiece. It is a table control device.
次に、上記第２図に示す従来のレーザ加工装置
の動作について説明する。レーザ発振機１で発生
された加工用レーザビーム２は、レーザビーム伝
送路３の中を通りミラー５に達する。このミラー
５において、加工用レーザビーム２は直角に曲げ
られて集光用レンズ７に入射し、この集光用レン
ズ７の焦点位置にスポツト状に集光する。この焦
点位置は、加工ヘツド６を加工ヘツド駆動装置９
及び加工ヘツド・ワークテーブルコントロール装
置１６によつて上下方向に動かすことにより、Ｚ
軸方向に関し任意の位置に制御することができ
る。 Next, the operation of the conventional laser processing apparatus shown in FIG. 2 will be explained. A processing laser beam 2 generated by a laser oscillator 1 passes through a laser beam transmission path 3 and reaches a mirror 5 . In this mirror 5, the processing laser beam 2 is bent at right angles, enters a condensing lens 7, and is condensed into a spot at the focal position of the condensing lens 7. This focus position moves the machining head 6 to the machining head drive device 9.
and Z by moving it up and down by the processing head/work table control device 16.
It can be controlled to any position in the axial direction.
一方、被加工材１０は、ベース１５、Ｙ軸移動
テーブル１１、Ｘ軸移動テーブル１３より成るワ
ークテーブル上に固着する。このワークテーブル
は、Ｙ軸移動テーブル駆動装置１２、Ｘ軸移動テ
ーブル駆動装置１４及び加工ヘツド・ワークテー
ブルコントロール装置１６により、Ｘ軸方向、Ｙ
軸方向に関し任意の位置に制御することができ、
このため、例えば前もつてインプツトされた溶接
軌跡にしたがつて溶接を行うことができる。ま
た、集光用レンズ７は、加工用レーザビーム２に
直接に接し、加熱されて熱変形を起すため、通常
はエアーによつて直接冷却したり、あるいは冷却
水によつて集光用レンズホルダ８を水冷し、間接
的に集光用レンズ７を冷却したりしている。 On the other hand, the workpiece 10 is fixed on a work table consisting of a base 15, a Y-axis moving table 11, and an X-axis moving table 13. This work table is moved in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Y-axis direction by a Y-axis moving table drive device 12, an
Can be controlled to any position in the axial direction,
Therefore, for example, welding can be performed according to a previously input welding trajectory. In addition, since the condensing lens 7 comes into direct contact with the processing laser beam 2 and is heated and thermally deformed, it is usually cooled directly with air or cooled with cooling water. 8 is water-cooled, and the condensing lens 7 is indirectly cooled.
上記のような従来のレーザ加工装置では、例え
ば被加工材１０を高出力の加工用レーザビーム２
で溶接する場合や連続して溶接する場合には、集
光用レンズ７の冷却能力よりも発熱量の方が大き
く、この結果、集光用レンズ７が熱膨脹し、加工
用レーザビーム２の焦点位置がずれるために高品
質な溶接が得られないという問題点があつた。
In the conventional laser processing apparatus as described above, for example, the workpiece 10 is exposed to a high-power processing laser beam 2.
When welding or continuous welding, the amount of heat generated is greater than the cooling capacity of the condensing lens 7, and as a result, the condensing lens 7 thermally expands and the focal point of the processing laser beam 2 There was a problem that high-quality welding could not be obtained due to positional deviation.
この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたもので、集光用レンズの熱膨脹により加工
用レーザビームの焦点位置がずれたとしても、こ
の焦点位置を、常に被加工材上にくるように自動
的に補正することができるレーザ加工装置を得る
ことを目的とする。 This invention was made to solve this problem, and even if the focal position of the processing laser beam shifts due to thermal expansion of the condensing lens, the focal position is always kept on the workpiece. The object of the present invention is to obtain a laser processing device that can automatically correct for.
この発明に係るレーザ加工装置は、集光用レン
ズに加工用レーザビームとは別の計測用レーザビ
ームを入射し、ピンホール板及び光電変換素子に
より集光用レンズの熱変形量を検知し、加工用レ
ーザビームの焦点位置を、常に被加工材上にくる
ように自動的に補正するものである。
The laser processing device according to the present invention makes a measuring laser beam different from the processing laser beam enter the focusing lens, detects the amount of thermal deformation of the focusing lens using a pinhole plate and a photoelectric conversion element, The focal position of the processing laser beam is automatically corrected so that it is always on the workpiece.
この発明のレーザ加工装置においては、集光用
レンズの熱膨脹により、この集光用レンズに入射
する計測用レーザビームの焦点位置のずれ量を検
知し、これに基づき、加工用レーザビームの焦点
位置を、常に被加工材上にくるように、加工ヘツ
ドを自動的に移動させることにより、被加工材に
高品質なレーザ加工を行うようにする。
In the laser processing apparatus of the present invention, the amount of deviation of the focal point of the measurement laser beam incident on the focusing lens is detected by thermal expansion of the focusing lens, and based on this, the focal position of the processing laser beam is detected. By automatically moving the processing head so that the laser beam is always on top of the workpiece, high-quality laser processing is performed on the workpiece.
第１図はこの発明の一実施例であるレーザ加工
装置における加工ヘツド部分を詳細に示す構成図
である。第１図に示す加工ヘツド部分以外は、上
記第２図に示す従来のレーザ加工装置と全く同一
のものである。図において、２は、第１図に示す
レーザ発振機１で発生された、例えばCO2レーザ
ビームのような加工用レーザビーム、４は加工機
本体、６は加工ヘツド、７は加工ヘツド６に集光
用レンズホルダ８により固着された集光用レン
ズ、９は加工ヘツド駆動装置、１０は被加工材、
１６は加工ヘツド・ワークテーブルコントロール
装置、１７は計測用レーザ発振機、１８は計測用
レーザ発振機１７で発生された計測用レーザビー
ム、１９は、計測用レーザビーム１８を通過さ
せ、加工用レーザビーム２は通過されないフイル
タである、例えばアクルリ樹脂等から成る加工ノ
ズル、２０は加工ノズル１９に取り付けられたミ
ラー、２１は、例えば直径0.5mmのピンホールを
持つピンホール板、２２は、ピンホール板２１に
取り付けられた、例えばフオトダイオードあるい
はフオトトランジスタなどの光電変換素子、２３
は、ピンホール板２１及び光電変換素子２２を計
測用レーザビーム１８の光軸方向に移動させるピ
ンホール板・光電変換素子駆動装置、２４はピン
ホール板２１及び光電変換素子２２が計測用レー
ザビーム１８の焦点位置にくるようにコントロー
ルするサーボ装置である。また、加工用レーザビ
ーム２と計測用レーザビーム１８において、第１
図中の実線は十分に集光用レンズ７が冷却されて
いる場合のレーザビームを示し、第１図中の一点
鎖線は集光用レンズ７が熱膨脹した場合のレーザ
ビームを示している。
FIG. 1 is a detailed configuration diagram showing a processing head portion of a laser processing apparatus which is an embodiment of the present invention. The parts other than the processing head shown in FIG. 1 are completely the same as the conventional laser processing apparatus shown in FIG. 2 above. In the figure, 2 is a processing laser beam, such as a CO 2 laser beam, generated by the laser oscillator 1 shown in FIG. A condensing lens fixed by a condensing lens holder 8, 9 a processing head drive device, 10 a workpiece,
16 is a processing head/work table control device, 17 is a measurement laser oscillator, 18 is a measurement laser beam generated by the measurement laser oscillator 17, and 19 is a processing laser beam through which the measurement laser beam 18 passes. The beam 2 is a filter that does not pass through, for example, a processing nozzle made of Acrylic resin, 20 is a mirror attached to the processing nozzle 19, 21 is a pinhole plate having a pinhole with a diameter of 0.5 mm, and 22 is a pinhole. A photoelectric conversion element, such as a photodiode or a phototransistor, 23 attached to the plate 21
24 is a pinhole plate/photoelectric conversion element drive device that moves the pinhole plate 21 and the photoelectric conversion element 22 in the optical axis direction of the measurement laser beam 18; This is a servo device that controls the focal point to come to 18 focal positions. In addition, in the processing laser beam 2 and the measurement laser beam 18, the first
The solid line in the figure shows the laser beam when the focusing lens 7 is sufficiently cooled, and the dashed line in FIG. 1 shows the laser beam when the focusing lens 7 is thermally expanded.
次に、上記第１図に示すこの発明の一実施例で
あるレーザ加工装置の動作について説明する。計
測用レーザ発振機１７で発生された計測用レーザ
ビーム１８は、ミラー２０で反射し、加工ノズル
１９を通過して集光用レンズ７に入射され、その
焦点位置にスポツト状に集光する。そして、その
焦点位置に設置されているピンホール板２１を通
過して光電変換素子２２に入射する。光電変換素
子２２は入射光の強度に比例した電圧を発生し、
この電圧をサーボ装置２４に送信する。サーボ装
置２４は、ピンホール板２１を計測用レーザビー
ム１８の光軸方向に往復運動させるように、ピン
ホール板・光電変換素子駆動装置２３に対して信
号を送り、ピンホール板２１を常に計測用レーザ
ビーム１８の焦点位置にくるように調整する。 Next, the operation of the laser processing apparatus shown in FIG. 1, which is an embodiment of the present invention, will be explained. A measurement laser beam 18 generated by a measurement laser oscillator 17 is reflected by a mirror 20, passes through a processing nozzle 19, enters a focusing lens 7, and is focused into a spot at its focal position. Then, the light passes through the pinhole plate 21 installed at the focal position and enters the photoelectric conversion element 22 . The photoelectric conversion element 22 generates a voltage proportional to the intensity of the incident light,
This voltage is sent to the servo device 24. The servo device 24 sends a signal to the pinhole plate/photoelectric conversion element driving device 23 to cause the pinhole plate 21 to reciprocate in the optical axis direction of the measurement laser beam 18, and constantly measures the pinhole plate 21. The laser beam 18 is adjusted so that it is at the focal point of the laser beam 18.
最初に、集光用レンズ７が十分に冷却されてお
り、第１図中の実線で示す計測用レーザビーム１
８が、加工用レーザビーム２により集光用レンズ
７が熱変形を起すため、図の一点鎖線に示すよう
に変化する時、ピンホール板２１を通過する計測
用レーザビーム１８の量は減少するために、光電
変換素子２２の出力電圧は減少する。そこで、ピ
ンホール板２１を計測用レーザビーム１８の光軸
方向に、ピンホール板・光電変換素子駆動装置２
３により往復運動させる。その方向が計測用レー
ザビーム１８の焦点位置に近づく方向であれば、
光電変換素子２２の出力電圧は増加して行き、計
測用レーザビーム１８の焦点位置とピンホール板
２１が一致した時、光電変換素子２２の出力電圧
は最大となる。そして、ピンホール板２１の移動
方向が計測用レーザビーム１８の焦点位置と離れ
る方向であれば、光電変換素子２２の出力電圧は
低下する。そこで、サーボ装置２４により常に光
電変換素子２２の出力電圧が最大となるように、
ピンホール板・光電変換素子駆動装置２３をコン
トロールすることにより、計測用レーザビーム１
８の焦点位置を求めることができ、この計測用レ
ーザビーム１８の焦点位置の変化量により、加工
ヘツド・ワークテーブルコントロール装置１６及
び加工ヘツド駆動装置９をコントロールすること
によつて、常に被加工材１０上に加工用レーザビ
ーム２の焦点位置がくるように加工ヘツド６を移
動させる。また、集光用レンズ７の集光特性が低
下した場合には、光電変換素子２２の最大出力電
圧も低下するので、図示されない警告ランプ等を
点灯させることにより、集光用レンズ７の集光特
性の低下を知らせることもできる。 First, the condensing lens 7 is sufficiently cooled, and the measurement laser beam 1 shown by the solid line in FIG.
8 causes thermal deformation of the condensing lens 7 by the processing laser beam 2, so when it changes as shown in the dashed line in the figure, the amount of the measurement laser beam 18 passing through the pinhole plate 21 decreases. Therefore, the output voltage of the photoelectric conversion element 22 decreases. Therefore, the pinhole plate/photoelectric conversion element driving device 2
3 makes it reciprocate. If the direction approaches the focal position of the measurement laser beam 18,
The output voltage of the photoelectric conversion element 22 increases, and when the focal position of the measurement laser beam 18 and the pinhole plate 21 coincide, the output voltage of the photoelectric conversion element 22 reaches a maximum. If the moving direction of the pinhole plate 21 is in a direction away from the focal position of the measurement laser beam 18, the output voltage of the photoelectric conversion element 22 decreases. Therefore, the servo device 24 is used so that the output voltage of the photoelectric conversion element 22 is always maximized.
By controlling the pinhole plate/photoelectric conversion element driving device 23, the measurement laser beam 1
By controlling the processing head/work table control device 16 and the processing head drive device 9 based on the amount of change in the focal position of the measuring laser beam 18, the workpiece can be constantly adjusted. The processing head 6 is moved so that the focal position of the processing laser beam 2 is on the laser beam 10. In addition, when the light-condensing characteristic of the light-condensing lens 7 decreases, the maximum output voltage of the photoelectric conversion element 22 also decreases. It can also notify you of a decline in characteristics.
なお、上記実施例では、計測用レーザビーム１
８を集光用レンズ７の下部から入射し、その上部
に光電変換素子２２から成る光電スイツチを設け
た場合について説明したが、これとは逆に、計測
用レーザビーム１８を集光用レンズ７の上部から
入射し、その下部に光電変換素子２２から成る光
電スイツチを設けても良い。 In addition, in the above embodiment, the measurement laser beam 1
In the above description, the measurement laser beam 18 is incident from the lower part of the condensing lens 7 and a photoelectric switch consisting of the photoelectric conversion element 22 is provided above it. The light may enter from the upper part of the light source, and a photoelectric switch including the photoelectric conversion element 22 may be provided below the light.
この発明は以上説明したとおり、レーザ加工装
置において、集光用レンズに加工用レーザビーム
とは別の計測用レーザビームを入射し、集光用レ
ンズの熱膨脹による計測用レーザビームの焦点位
置のずれ量を検知するようにしたので、加工用レ
ーザビームの焦点位置を、集光用レンズの熱変形
には関係なく、常に被加工材上にくるように自動
的に補正することができ、これにより、被加工材
に極めて高品質なレーザ加工を施すことができる
という優れた効果を奏するものである。
As explained above, in a laser processing device, the present invention includes a laser processing device in which a measurement laser beam different from a processing laser beam is incident on a focusing lens, and the focal position of the measurement laser beam is shifted due to thermal expansion of the focusing lens. Since the amount is detected, the focal position of the processing laser beam can be automatically corrected so that it is always on the workpiece, regardless of thermal deformation of the focusing lens. This method has an excellent effect in that extremely high-quality laser processing can be performed on a workpiece.
第１図はこの発明の一実施例であるレーザ加工
装置における加工ヘツド部分を詳細に示す構成
図、第２図は従来のレーザ加工装置を示す構成図
である。
図において、１……レーザ発振機、２……加工
用レーザビーム、４……加工機本体、５，２０…
…ミラー、６……加工ヘツド、７……集光用レン
ズ、８……集光用レンズホルダ、９……加工ヘツ
ド駆動装置、１０……被加工材、１６……加工ヘ
ツド・ワークテーブルコントロール装置、１７…
…計測用レーザ発振機、１８……計測用レーザビ
ーム、１９……加工ノズル、２１……ピンホール
板、２２……光電変換素子、２３……ピンホール
板・光電変換素子駆動装置、２４……サーボ装置
である。なお、各図中、同一符号は同一、又は相
当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing in detail the processing head portion of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a conventional laser processing apparatus. In the figure, 1... laser oscillator, 2... laser beam for processing, 4... processing machine body, 5, 20...
...Mirror, 6... Processing head, 7... Focusing lens, 8... Focusing lens holder, 9... Processing head drive device, 10... Workpiece material, 16... Processing head/work table control Device, 17...
...Measurement laser oscillator, 18...Measurement laser beam, 19...Processing nozzle, 21...Pinhole plate, 22...Photoelectric conversion element, 23...Pinhole plate/photoelectric conversion element drive device, 24... ...It is a servo device. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
ムを、レーザ加工用光学系を介して被加工材へ伝
送して加工するレーザ加工装置において、集光用
レンズに計測用レーザビームを入射し、ピンホー
ル板及び光電変換素子により前記集光用レンズの
熱変形量を検知し、この熱変形量に基づいて、前
記加工用レーザビームの焦点位置を、常に前記被
加工材上にくるように自動的に補正することがで
きるようにしたことを特徴とするレーザ加工装
置。1 In a laser processing device that processes a processing laser beam generated by a laser oscillator by transmitting it to a workpiece through a laser processing optical system, a measurement laser beam is incident on a focusing lens, and The amount of thermal deformation of the focusing lens is detected by a hole plate and a photoelectric conversion element, and based on this amount of thermal deformation, the focal position of the processing laser beam is automatically adjusted so that it is always on the workpiece. A laser processing device characterized in that it is capable of correcting.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259738A JPS61137693A (en) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | Laser beam machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259738A JPS61137693A (en) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | Laser beam machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61137693A JPS61137693A (en) | 1986-06-25 |
| JPH0157999B2 true JPH0157999B2 (en) | 1989-12-08 |
Family
ID=17338259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59259738A Granted JPS61137693A (en) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | Laser beam machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61137693A (en) |
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| JP7411887B2 (en) * | 2020-01-28 | 2024-01-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Laser processing equipment and focus control method for laser processing equipment |
-
1984
- 1984-12-07 JP JP59259738A patent/JPS61137693A/en active Granted
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| Publication number | Publication date |
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| JPS61137693A (en) | 1986-06-25 |
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