JPH0275489A - 焦点距離自動調整装置 - Google Patents
焦点距離自動調整装置Info
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- JPH0275489A JPH0275489A JP63227246A JP22724688A JPH0275489A JP H0275489 A JPH0275489 A JP H0275489A JP 63227246 A JP63227246 A JP 63227246A JP 22724688 A JP22724688 A JP 22724688A JP H0275489 A JPH0275489 A JP H0275489A
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- lens
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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
- B23K26/705—Beam measuring device
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (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ＣＯ２，ＣＯ，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、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、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によっテ被加工物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によっテ被加工物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と加工される
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。
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課題があった。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課題があった。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。
これに対し出願人はレンズの温度を直接測定して焦点距
離を自動調節する装置を発明して昭和６３年６月２２日
特願昭６３−１５５４０９号として出願した。しかしな
がらレンズの温度を直接測定するのは遠赤外線を用いる
遠隔測定で不正確となりやすく且つ温度変化と焦点移動
の間には時間的遅れがあるという欠点があった。
離を自動調節する装置を発明して昭和６３年６月２２日
特願昭６３−１５５４０９号として出願した。しかしな
がらレンズの温度を直接測定するのは遠赤外線を用いる
遠隔測定で不正確となりやすく且つ温度変化と焦点移動
の間には時間的遅れがあるという欠点があった。
「課題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、熱電対温度
センサにより集光レンズを透過後のレーザビーム近傍の
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焦点距離を計算
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し゛−ザ加工装置の
焦点距離自動調整装置であり、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。
センサにより集光レンズを透過後のレーザビーム近傍の
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焦点距離を計算
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し゛−ザ加工装置の
焦点距離自動調整装置であり、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。
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ャバラ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。
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ャバラ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の下方のレーザビーム近傍に熱電対温度セ
ンサ８が取りつけられ、レーザビーム近傍の温度が測定
されるようになっている。温度測定データは配線２０を
通じ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、焦点距離変化量を計算し、その結果を
配線１９を通じてパルスモータ−１０を駆動し、ネジ等
の上下装置１１によりレンズマウント４を上下してレン
ズ−をレーザ光の焦点が常に被加工物の表面上に結ぶよ
うに位置を制御する。
ンサ８が取りつけられ、レーザビーム近傍の温度が測定
されるようになっている。温度測定データは配線２０を
通じ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、焦点距離変化量を計算し、その結果を
配線１９を通じてパルスモータ−１０を駆動し、ネジ等
の上下装置１１によりレンズマウント４を上下してレン
ズ−をレーザ光の焦点が常に被加工物の表面上に結ぶよ
うに位置を制御する。
「作用」
集光レンズを通過したレーザ光はある一点に向けて収束
するが、収束光は第２図に示すように、断面は円形であ
る。レンズ温度が上昇して焦点距離が変化すると第２図
のレーザ光の直径が変化する。従ってその周辺の近傍に
ある温度センサ８で測定する温度が変化する。この直径
の変化は光の収束状態の変化に起因するので焦点距離の
変化はリアルタイムで温度上昇に現れる。
するが、収束光は第２図に示すように、断面は円形であ
る。レンズ温度が上昇して焦点距離が変化すると第２図
のレーザ光の直径が変化する。従ってその周辺の近傍に
ある温度センサ８で測定する温度が変化する。この直径
の変化は光の収束状態の変化に起因するので焦点距離の
変化はリアルタイムで温度上昇に現れる。
この測定値を予め決定した熱解析ソフトを有するコンピ
ューターに入力するとレンズの焦点距離変化量を計算す
ることができる。
ューターに入力するとレンズの焦点距離変化量を計算す
ることができる。
従ってこの焦点距離自動調整装置をもうけたレーザ加工
装置を用いるとコンピューターによるレンズ位置制御に
よってリアルタイムでレンズの焦点距離の最適化を行う
ことがモきる。その結果ライン操業に於ける安定化がで
きるようになる。
装置を用いるとコンピューターによるレンズ位置制御に
よってリアルタイムでレンズの焦点距離の最適化を行う
ことがモきる。その結果ライン操業に於ける安定化がで
きるようになる。
「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
００２．Ｃｏ、ＹＡＧ レ−ザなどの大出力レーザ加工
の分野でｚｎＢｅ。
を用いるとリアルタイム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
００２．Ｃｏ、ＹＡＧ レ−ザなどの大出力レーザ加工
の分野でｚｎＢｅ。
ＧａＡＳ、 ０６％ Ｋ ａｔ、 Ｋ Ｂｒｌ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。
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図は本発明の焦点距離自動調整装置の正面断面図、
第２図は集光レンズによる収束光の像と温度センサの位
置関係を示す平面図、第３図は集光レンズの温度とビー
ム径の関係を示すグラフ、第４図は従来のレーザ加工装
置の集光装置の正面断面図である。 １：レーザ光 ２：集光レンズ ３：被加工物 ４：レンズマウント５ニアシスト
ガス ６：ヘッド １：金属ジャバラ ８：温度センサ １０：パルスモーター１１：上下装置 １９．２０：配線 代理人 弁理士゛・１）中 理 夫 第１図 昧２図
第２図は集光レンズによる収束光の像と温度センサの位
置関係を示す平面図、第３図は集光レンズの温度とビー
ム径の関係を示すグラフ、第４図は従来のレーザ加工装
置の集光装置の正面断面図である。 １：レーザ光 ２：集光レンズ ３：被加工物 ４：レンズマウント５ニアシスト
ガス ６：ヘッド １：金属ジャバラ ８：温度センサ １０：パルスモーター１１：上下装置 １９．２０：配線 代理人 弁理士゛・１）中 理 夫 第１図 昧２図
Claims (1)
- １、レーザ加工装置の被加工物にレーザ光を照射する集
光装置にもうける焦点距離自動調整装置において、集光
レンズを透過後のレーザビーム近傍に熱電対温度センサ
を配置して温度を測定し、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ー
ザ光の焦点距離を計算し、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 |
|---|---|---|---|
| JP63227246A JPH0275489A (ja) | 1988-09-10 | 1988-09-10 | 焦点距離自動調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63227246A JPH0275489A (ja) | 1988-09-10 | 1988-09-10 | 焦点距離自動調整装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0275489A true JPH0275489A (ja) | 1990-03-15 |
Family
ID=16857808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63227246A Pending JPH0275489A (ja) | 1988-09-10 | 1988-09-10 | 焦点距離自動調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0275489A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03285784A (ja) * | 1990-03-31 | 1991-12-16 | Okuma Mach Works Ltd | 焦点距離自動補正装置付レーザ加工機 |
| US5257938A (en) * | 1992-01-30 | 1993-11-02 | Tien Hsin C | Game for encoding of ideographic characters simulating english alphabetic letters |
| EP0899678A2 (en) * | 1997-08-25 | 1999-03-03 | Nec Corporation | Autofocus bar code reader |
| JP2006167728A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Yamazaki Mazak Corp | レーザ加工機における集光レンズの汚れ検出方法及び装置 |
| CN101947694A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-01-19 | 江苏大学 | 一种激光除锈装置 |
| EP2381450A1 (en) | 2010-04-16 | 2011-10-26 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor memory |
| WO2012137579A1 (ja) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置 |
| WO2020069866A1 (de) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zum einstellen einer fokuslage eines laserstrahls in einem laserbearbeitungssystem, laserbearbeitungssystem mit derselben und verfahren zum einstellen einer fokuslage eines laserstrahls in einem laserbearbeitungssystem |
-
1988
- 1988-09-10 JP JP63227246A patent/JPH0275489A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03285784A (ja) * | 1990-03-31 | 1991-12-16 | Okuma Mach Works Ltd | 焦点距離自動補正装置付レーザ加工機 |
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| EP0899678A3 (en) * | 1997-08-25 | 2000-05-17 | Nec Corporation | Autofocus bar code reader |
| US6315203B1 (en) | 1997-08-25 | 2001-11-13 | Nec Corporation | Autofocus bar code reader |
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| EP2381450A1 (en) | 2010-04-16 | 2011-10-26 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor memory |
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| WO2012137579A1 (ja) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置 |
| CN103459083A (zh) * | 2011-04-08 | 2013-12-18 | 三菱电机株式会社 | 激光加工装置 |
| JP5558629B2 (ja) * | 2011-04-08 | 2014-07-23 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置 |
| US9289850B2 (en) | 2011-04-08 | 2016-03-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser machining device |
| WO2020069866A1 (de) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zum einstellen einer fokuslage eines laserstrahls in einem laserbearbeitungssystem, laserbearbeitungssystem mit derselben und verfahren zum einstellen einer fokuslage eines laserstrahls in einem laserbearbeitungssystem |
| US12059745B2 (en) | 2018-10-05 | 2024-08-13 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Device for setting a focus position of a laser beam in a laser machining system, laser machining system comprising the same, and method for setting a focus position of a laser beam in a laser machining system |
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