JPH026093A - レーザ加工ヘッド装置 - Google Patents
レーザ加工ヘッド装置Info
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- JPH026093A JPH026093A JP63155409A JP15540988A JPH026093A JP H026093 A JPH026093 A JP H026093A JP 63155409 A JP63155409 A JP 63155409A JP 15540988 A JP15540988 A JP 15540988A JP H026093 A JPH026093 A JP H026093A
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- lens
- focal length
- pulse motor
- workpiece
- thermal deformation
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- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract 1
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Classifications
-
- 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
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
- B23K26/707—Auxiliary equipment for monitoring laser beam transmission optics
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
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。
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」
この発明は００２ 、Ｇｏ、ＹＡＧなど大出力のレーザ
光を用いた加工装置の光照射装置に関するものである。
光を用いた加工装置の光照射装置に関するものである。
「従来の技術」
大出力レーザ光を用いた加工技術には金属その他の材料
の溶接、切断、焼き入れ７表面処理等がある。最も多く
用いられているのは切断、溶接技術である。いずれの場
合にもレーザ光を集光レンズによって被加工物上に焦点
を結ばせ、光エネルギー密度を上昇させて被加工物の加
工を行うものである。
の溶接、切断、焼き入れ７表面処理等がある。最も多く
用いられているのは切断、溶接技術である。いずれの場
合にもレーザ光を集光レンズによって被加工物上に焦点
を結ばせ、光エネルギー密度を上昇させて被加工物の加
工を行うものである。
従来からこの種の加工装置は、第４図のように、平行光
線のレーザ光（１）を加工ヘッドの先端のレンズマウン
ト（４）にもうけた集光レンズ（２）によって被加工物
（３）の上に焦点を結ばせるようにしている。
線のレーザ光（１）を加工ヘッドの先端のレンズマウン
ト（４）にもうけた集光レンズ（２）によって被加工物
（３）の上に焦点を結ばせるようにしている。
またマウント（４）の先端にはレンズ等の保護ト加工さ
れる点の雰囲気を清浄にし、酸化を防ぐためのアシスト
ガス（５）をガイドするためのヘッド（６）がもうけら
れている。
れる点の雰囲気を清浄にし、酸化を防ぐためのアシスト
ガス（５）をガイドするためのヘッド（６）がもうけら
れている。
「発明が解決しようとする課題」
例えばＣＯ２レーザ加工の場合に従来の装置を用いると
、使用中レンズの表面の汚れと共にレンズの光の吸収率
が増加してレンズの温度が上昇する。その結果レンズに
熱膨張及び材質の屈折率の変化が生じ焦点距離が変化す
るいわゆる熱レンズ効果が生ずる。そうすると被加工物
上のレーザ光の集光度が変化して加工精度に影響し定常
生産ができなくなると言う護国があった。そしてこの課
題を解決するための熱レンズ効果による変化を検知して
最適焦点距離を調整する有効な手段がなかった。
、使用中レンズの表面の汚れと共にレンズの光の吸収率
が増加してレンズの温度が上昇する。その結果レンズに
熱膨張及び材質の屈折率の変化が生じ焦点距離が変化す
るいわゆる熱レンズ効果が生ずる。そうすると被加工物
上のレーザ光の集光度が変化して加工精度に影響し定常
生産ができなくなると言う護国があった。そしてこの課
題を解決するための熱レンズ効果による変化を検知して
最適焦点距離を調整する有効な手段がなかった。
「課ｊ、１を解決するための手段」
この発明はレーザ加工装置の光源において、２個のパル
スモータ−による回転自動ステージにより！／ンズ直内
をスキャンニングする遠赤外輻射温度センサ（こよって
集光レンズの各ポイントの温度を測定し、該測定データ
を予め決定された熱解析ソフトを有するコンピューター
に入力してレンズの熱変形量を算出し、更（こ該熱変形
量から焦点距離変化量を計算し、その結果によってレン
ズの位置をパルスモータ−を用いて移動させてレーザ光
の焦点を常に被加工物上に結ぶように制御することを特
徴とするレーザ加工装置の焦点距離自刃調整装置であり
、従来のレーザ加工装置の課題を解消するものである。
スモータ−による回転自動ステージにより！／ンズ直内
をスキャンニングする遠赤外輻射温度センサ（こよって
集光レンズの各ポイントの温度を測定し、該測定データ
を予め決定された熱解析ソフトを有するコンピューター
に入力してレンズの熱変形量を算出し、更（こ該熱変形
量から焦点距離変化量を計算し、その結果によってレン
ズの位置をパルスモータ−を用いて移動させてレーザ光
の焦点を常に被加工物上に結ぶように制御することを特
徴とするレーザ加工装置の焦点距離自刃調整装置であり
、従来のレーザ加工装置の課題を解消するものである。
この場合にコンピューターはパソコン程度の低い能力の
もので充分である。
もので充分である。
以下図面を参照して本発明を説明する。
第１図゛は本発明の具体例を示すものである。平行光線
のレーザ光（１）を加工ヘッドの先端にもうけた集光レ
ンズ（２）によって被加工物（３）の上に焦点を結ばせ
るようになっている。レンズマウント（４）の先端には
アシストガス（５）をガイドするヘッド（６）が伸縮自
在の金属ジ阜バラ（７）を介してもうけられており、ヘ
ッド（６）は被加工物（３）に対し一定の距離を保持し
ていてもレンズマウント（４）は上下に移動可能になっ
ている。集光レンズ（２）の上方にパルスモータ−によ
る回転自動ステージ（９）に取りつけられた遠赤外輻射
温度センナ（８）が２組もうけられ、第２図に示すよう
に、第１センサは領域Ａ１第２センサは領域Ｂのように
集光レンズ（２）の全面をスキャンニングして各ポイン
トの温度が測定されるようになっている。各ポイントの
測定データは配線（１）を通して予め決定された熱解析
ソフトを有するコンピューターに入力され、レンズの熱
変形量を算出し、更に該熱変形量から焦点距離変化量を
計算し、その結果を配線ａＯを通してパルスモータ−０
０を駆動し、ネジ等の上下装置αηによりレンズマウン
ト（４）を上下してレンズの位置をレーザ光の焦点が常
に被加工物上に結ぶように制御する。
のレーザ光（１）を加工ヘッドの先端にもうけた集光レ
ンズ（２）によって被加工物（３）の上に焦点を結ばせ
るようになっている。レンズマウント（４）の先端には
アシストガス（５）をガイドするヘッド（６）が伸縮自
在の金属ジ阜バラ（７）を介してもうけられており、ヘ
ッド（６）は被加工物（３）に対し一定の距離を保持し
ていてもレンズマウント（４）は上下に移動可能になっ
ている。集光レンズ（２）の上方にパルスモータ−によ
る回転自動ステージ（９）に取りつけられた遠赤外輻射
温度センナ（８）が２組もうけられ、第２図に示すよう
に、第１センサは領域Ａ１第２センサは領域Ｂのように
集光レンズ（２）の全面をスキャンニングして各ポイン
トの温度が測定されるようになっている。各ポイントの
測定データは配線（１）を通して予め決定された熱解析
ソフトを有するコンピューターに入力され、レンズの熱
変形量を算出し、更に該熱変形量から焦点距離変化量を
計算し、その結果を配線ａＯを通してパルスモータ−０
０を駆動し、ネジ等の上下装置αηによりレンズマウン
ト（４）を上下してレンズの位置をレーザ光の焦点が常
に被加工物上に結ぶように制御する。
「作用」
この自動焦点調整装置をもうけたレーザ加工装置を用い
ると、温度センナが２個あるので観測入射角度を小さく
てき又自動回転ステージを制御しているので集光レンズ
の全体の温度を精度良く測定できる。そして精度のよい
温度測定とコンピューターによるレンズの位置制御によ
ってリアルタイムでレンズの焦点距離の最適化が行える
ものである。その結果ライン操業における安定化が図ら
れる。
ると、温度センナが２個あるので観測入射角度を小さく
てき又自動回転ステージを制御しているので集光レンズ
の全体の温度を精度良く測定できる。そして精度のよい
温度測定とコンピューターによるレンズの位置制御によ
ってリアルタイムでレンズの焦点距離の最適化が行える
ものである。その結果ライン操業における安定化が図ら
れる。
「実施例」
本発明の装置を用いて被加工物の位置にビーム径測定装
置を置き、レーザ光を照射してレンズの温度上昇と光の
ビーム径の広がりを測定した。その結果は第３図のよう
であった。即ち本発明の装置によると温度が変化しても
ビーム径は一定であり焦点距離が自動的に調整されてい
ることが分かった。この結果から本装置を用いると被加
工物上に常に焦点が合い、被加工物上でのエネルギー密
度が安定しており加工精度の不良を減少できることがわ
かる。
置を置き、レーザ光を照射してレンズの温度上昇と光の
ビーム径の広がりを測定した。その結果は第３図のよう
であった。即ち本発明の装置によると温度が変化しても
ビーム径は一定であり焦点距離が自動的に調整されてい
ることが分かった。この結果から本装置を用いると被加
工物上に常に焦点が合い、被加工物上でのエネルギー密
度が安定しており加工精度の不良を減少できることがわ
かる。
「発明の効果」
以上に説明したように、本発明の焦点距離自動調整装置
を用いるとリアルタイムに近い状態で被加工物上でのエ
ネルギー密度が一定に保たれるので加工精度の劣化がな
い。従ってｃｏ２．ｃｏ。
を用いるとリアルタイムに近い状態で被加工物上でのエ
ネルギー密度が一定に保たれるので加工精度の劣化がな
い。従ってｃｏ２．ｃｏ。
ＹＡＧレーザなどの大出力レーザ加工の分野でＺｎ５ｅ
、ＧａＡｓ、Ｇｅ、ＫＣＩ、ＫＢｒ、などを用いた光学
部品及びその光学システムに応用すると有効である。
、ＧａＡｓ、Ｇｅ、ＫＣＩ、ＫＢｒ、などを用いた光学
部品及びその光学システムに応用すると有効である。
第１図は本発明の自動調整装置の正面図、第２図は集光
レンズに対するセンサのスキャンニングを示す図面びあ
る。第３図は集光レンズの湿度とビーム径の関係を示す
グラフで゛ある。第４図は従来の集光装置の正直Ｎであ
る。 １）・・・レーザ光、 （２）・・集光レンズ、
３）・・被加工物、 （４）・・レンズＺウント、
５）・・アシストガス、 （６）・・ヘッド、７）−・
・金属ジャバラ、（８）・・・温度センサ、９）・・・
回転自動ステージ、 ００ ・パルスモータ−１α◇・七Ｔ 装置、０９、（
イ）・配線。 代理人 弁理士 １）中 理 夫 ＞Ｘ！ＬＷ−ｒ
レンズに対するセンサのスキャンニングを示す図面びあ
る。第３図は集光レンズの湿度とビーム径の関係を示す
グラフで゛ある。第４図は従来の集光装置の正直Ｎであ
る。 １）・・・レーザ光、 （２）・・集光レンズ、
３）・・被加工物、 （４）・・レンズＺウント、
５）・・アシストガス、 （６）・・ヘッド、７）−・
・金属ジャバラ、（８）・・・温度センサ、９）・・・
回転自動ステージ、 ００ ・パルスモータ−１α◇・七Ｔ 装置、０９、（
イ）・配線。 代理人 弁理士 １）中 理 夫 ＞Ｘ！ＬＷ−ｒ
Claims (1)
- １、レーザ加工装置において被加工物にレーザ光を照射
する集光光源に付属させる装置において、パルスモータ
ーによる回転自動ステージによりレンズ面内をスキャン
ニングする遠赤外輻射温度センサ２組を用いて集光レン
ズの各ポイントの温度を測定し、該測定データを予め決
定された熱解析ソフトを有するコンピューターに入力し
てレンズの熱変形量を算出し、更に該熱変形量から焦点
距離変化量を計算し、その出力によりパルスモーターを
駆動してレンズの位置を移動させてレーザ光の焦点を常
に被加工物上に結ぶように制御することを特徴とする焦
点距離自動調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155409A JP2612311B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | レーザ加工ヘッド装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155409A JP2612311B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | レーザ加工ヘッド装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH026093A true JPH026093A (ja) | 1990-01-10 |
| JP2612311B2 JP2612311B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=15605354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63155409A Expired - Fee Related JP2612311B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | レーザ加工ヘッド装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2612311B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7811910B2 (en) | 2007-03-07 | 2010-10-12 | Hitachi Displays, Ltd. | Manufacturing method of display device |
| CN103128439A (zh) * | 2011-11-24 | 2013-06-05 | 三菱电机株式会社 | 透镜单元以及激光加工装置 |
| JP2018018909A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 住友重機械工業株式会社 | レーザ加工機 |
| JP2021115617A (ja) * | 2020-01-28 | 2021-08-10 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザー加工装置、及びレーザー加工装置の焦点制御方法 |
| US11471973B2 (en) * | 2017-09-21 | 2022-10-18 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Laser processing head and laser processing system using same |
| CN115846858A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-03-28 | 苏州钋镭自动化科技有限公司 | 一种激光切割头的焦点实时温度补偿方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6861918B1 (ja) * | 2020-07-03 | 2021-04-21 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置 |
-
1988
- 1988-06-22 JP JP63155409A patent/JP2612311B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7811910B2 (en) | 2007-03-07 | 2010-10-12 | Hitachi Displays, Ltd. | Manufacturing method of display device |
| CN103128439A (zh) * | 2011-11-24 | 2013-06-05 | 三菱电机株式会社 | 透镜单元以及激光加工装置 |
| JP2018018909A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 住友重機械工業株式会社 | レーザ加工機 |
| US11471973B2 (en) * | 2017-09-21 | 2022-10-18 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Laser processing head and laser processing system using same |
| US11904406B2 (en) | 2017-09-21 | 2024-02-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Laser processing head and laser processing system using same |
| JP2021115617A (ja) * | 2020-01-28 | 2021-08-10 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザー加工装置、及びレーザー加工装置の焦点制御方法 |
| CN115846858A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-03-28 | 苏州钋镭自动化科技有限公司 | 一种激光切割头的焦点实时温度补偿方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2612311B2 (ja) | 1997-05-21 |
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