JPH03180292A - レーザ加工機用レーザビームパス調整装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はレーザ加工機用レーザビームパス調整装置に関
し、更に詳しくは多情レーザ加工機用レーザビームパス
１制整装置に関する （従来の技術） 近年金属加工の分野において、レーザ光により加工でき
る加工材料、加工形状等のカＬ［態様が著しく拡大して
いる。従って極めて複雑１−Ｌつ精密な金属側ＬＬを行
うための多ｔ・ｌなレーザ加工機が開発されている。

前記レーザ加ｌ二機において、良好なレーザ加工を行う
ためには加［領域におけるレーザビーム照１．１位置を
極めてｉＦ確に制御しなければならい。例ｉば、ｔｉｉ
　＋＋；形状の加■二相１１から所定形状の製品を切断
する場合には、前Ｓ己加圧月料にχ１してレーザＩＪＩ
Ｉ　ｆ’、　ｌ７ｉｔの収束レンズの（立置を１に確１
′こ制御すると共に、レーザ発信器からレーザビームが
この収束しンスの中心を通過するように調整しなければ
ならない。

前記第１の課題に就いては、種々の解決方性が知られて
いる。例えば前記加圧材料を支承する枠体に、数値制御
で移動される適宜のキャリッジを搭載しこのキャリッジ
に、前記収束レンズを搭載し／こレーザ加丁二ヘッドを
１司定ずればよい。

レーザビームか前記収束レンズの中心を通過するように
、調整するという第２の課題の角１（決については、そ
の前世として加圧中において、レーザ光信器から前記収
束レンズに至るレーザビーム連通経路のすべてについて
、レーザビームが前記キャレリッジの移動経路と゛Ｖ行
整列している必要かある。ずなわち前記レーザ光Ｕ　Ｉ
ニヘッドが、レーザ加工機の機械軸に沿って移動しても
、前記レーザビームが常に前記機械軸を平行に保持する
必要がある。さもないと、前記収束レンズからの出力レ
ーザビームの照ｆＪｔ位置が、レーザ加工ヘッドを移動
する度に移動してしまい良好な加圧を行うことができな
い。

前記機械軸に沿ってレーザビームを整列せしめるために
、前記レーザ加二［機には、前記レーザ発信器からのレ
ーザビームをレーザ収束レンズへ案内する角度１刑節「
、＋　？’Ｅのミラー（鏡）が複数段けである。このミ
ラーは、通常各機械輔の端部付近に設けである。例えば
三次元方向に移動１゛１往に構成したレーザ加工ヘッド
を備えたレーザ加工機においては、少なくとも３つの反
η・ｌミラーが設けである。より詳細にはＸ軸方向へ延
伸するＸ軸方向アームの越端部にＸ軸周ミラーが設けて
あり、Ｙ軸方向アームの基端部にＹ輔用ミラーが設Ｃす
であり、Ｚ軸方向アームの絨端部にＺ輔用ミラーが設け
である。

更に前記各輔ノｊ向アームの基端部に設けたミラは各軸
に平行にレーザビームが反肘されるように、ミラー面内
の直交する２輔を中心として１１１１動白（１：に構成
しである。従ってこれらのミラー１−ｔｔ度をＸ輔用ミ
ラーから順次に１凋整することにより、前記レーザビー
ムか各軸に沿って下行に進むようにｉＥ　確に調整する
ことができる。これにより前記レー→Ｐ力ＩＩ　Ｉヘッ
ドか各）幾械輔に沿って移・肋しても、レーザビームの
ｊｊ４（＋１＝ｔ　惧点位置か加圧へ・ソトに対して移
動することかない。

（発明力＜　８１ｆ決しようとする課ｊ１￥ｉ）しかし
ながら従来のレー→ノ”加−Ｌ機では、前１；己ミラー
の調整は′ト動で行われており種々の困難かあった。例
えば調整にあたっては、−人のオベレタか前記加圧ヘッ
ドからの出力ビームを加工ヘッドの横で観察し、もう−
人のオペレータが前記のオペレータからの支持に従って
前記ミラーを、凋節しなければならない。オペレータは
、これらの調整作業を一度に各々のミラーについて行わ
なりればならなかったのである。従ってレーザビームの
、Ｗ、’ｌｌ整は、所定の技術を何する貼ｎ　？ｆｆの
みがＩＹい得るものでありしかち退屈１１．つ長時間を
要するものであった。

本発明は従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり
、その目的とするところは、容易１１つ迅速にレーザ加
工機のレー→ノ”ビームノくスの１稠整を行うことがで
きるレーザビームパス、調整装置を堤供することである
。

本発明の他の「１的は、迅速１−１．つ１；’７＋　ｆ
ｒ７度で作用するコンピユータ化されたレーザビームパ
ス調整装置をｌｉ　（！％することである。

し発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前記「１的を達成するための本発明のレーザビームパス
調整装置は、レーザビームを発止するレーザ装置と、こ
のレーザ装置からのレーザビームを案内する少なくとも
一つのミラーと、このミラーにより案内されたレーザビ
ームをワークに対して出力する加工ヘッドと、この加−
Ｌヘッドを所定輔に沿って移動せしめる移動手段とを備
えてなるレザ加工機に使用されるレーザビームパス調整
装置にして、前記加圧へ・ソトが、前記所定相方１句の
２位置に位置決めされた際に、前記レー→ノ゛ビームの
経路に沿った所定位置で当該レーザビームの満ノｊ向位
置を、それぞれ第１、第２レーザビーム（位置として検
出するレーザビーム位置検出手段と、前記第１、第２レ
ーザビーム位置を表示するレザビーム位置表示手段と、
前記第１、第２レー→）′ビーム位置が一致するように
前記ミラーを回動せしめるミラー回動手段と、を備えて
なる。

（作用） 本発明にあっては、例えば第２レーザビーム泣置をリア
ルタイムで表示しつつミラーをＩＩ＋１動じ、当該第２
レーザビーム（立置を、あらかしめ検出記憶した第２レ
ーザビームに一致せしめる。

（実施例） 第１図を参照しながらまず本願発明の一夫施例のＩＩ！
Ｅ略を本願発明か適用されるレーザ加＋１ｆｉｌのＩ侵
略と共に説明する。

第１図に示すように、レーザ加り機１は、４瀉１２に設
けた往３と、この住′うに支持された前後の支持部材５
及び左右のＸ軸方向案内部材７とからなる砕体を備えて
なる。ここに前記Ｘ軸方向案内部材７はＸ軸方向に延伸
する。前記Ｘ軸方向案内部材７に摺動部９，１１を備え
Ｙ　！ｔ１１方向に延伸するＸ軸キャリッジ１３が摺動
「１ｒ［に支承しである。

このＸ輔キャリッジ１３にＹ輔キャリッジ１５がＹ軸方
向に摺動自注に支承しである。このＹ輔本ヤリッジ１３
にＺ輔キャリッジ１７かＺ輔）ｊ向に摺動部？’ｌＥに
設けである。

前記Ｚ輔キャリッジ１７に垂直１１ｈ　Ｃを中心として
回動自ど［に回転部材１９が支承しである。この回転部
材１つに水平軸Ｃ２を中心として回動白（ｌ：にレーザ
加工ヘッド２１が支示しである。

従って前記レーザ加り機１において前記Ｘ輔キャリッジ
１３をＸ軸方向へ移動し、Ｙ輔キャリッン１５をＹ軸方
向へ移動し、Ｚ細キャリッジ１７をＺ軸方向へ移動する
ことにより、前ｉｉｄ　Ｌ／　　ｆ　加工ヘッド２１を
３次元〕ｊ向の１ｒ：αの位置に移動することができる
。

更に前記１０１転部月１９を乗直輔Ｃ１を中心とし”’
ＣＩ＋’７１　転し１１．つ前記レーザ加工ヘッド２１
を水７１１輔Ｃ２を中心として同転することにより、前
１杷レザ加［ヘッド２１の先端部を３次元方向のｆ「意
の位置に向けることができる。

前記−χ１の支ｔｊｆ部’ｒ４５の内の後部の支持部ヰ
４に、レーザビームを発生させるためのレーザ装置２３
か設けである。

より詳細には、前記レーザ装置２３はレーザビームパス
を、）１１整川の可視レーザビームを出力するヘリウム
レーザ発信器の如き第ル−ザ光信器と、レーザ加圧を行
うための高出力レーザビームを出力する炭酸ガスレーザ
発振機の如き第２レーザ発振機を備えてなる。

前記レーザ装置２３は又、前記第１又は第２レー４ノ゛
発振器からのｈＪ？ｌＪレーサ゛レーム又は品出カレー
１ノ″ビームを、所定の出力光学軸に沿って選択的に出
力するための適宜の光学装置を（ａえている。

第１図に加えて第２図を参！ｌ＜（するに前記レーザ加
［機１」二の所定の位置にレーザ装置２３からのレーザ
ビームＬをレーザ加−Ｌヘッド２１へ案内スるだめの複
数のミラーが設けである。

すなわち前記左右のＸ軸方向案内部材７の、図において
左側の案内部材の後端部に前記レーザ装置２３からのレ
ーザビームＬを円偏向変換する４分１波長ミラー２つと
、この４分１波長ミラーからのレーザビームＬを第１凹
形状ミラー３３へ反射する平面ミラー３１とか設けであ
る。

前記第１凹；［３状ミラー３３は、第２凹形状ミラ３５
ヘレーザビームを反η・すすると共に、レーザビームＬ
の光束を拡大するものである。ｔＴｉｔｉｄ第２凹形状
ミラー３５は、前記レーザビームＬをＸ軸方向へ反射す
ると共にその光束を平行光束にするものである。なお前
記第１凹形状３３は第２門形状ミラー３５との間隔を調
整し所定の平行光束を得るために、前記第２凹形状ミラ
ー３５の方向に直線的に移動１″′１１Ｅに設けである
。従って前記第１凹形状ミラー３３は本実施例において
拡大ミラとして作用し、第２凹形状ミラー３５は光束平
行化ミラー及びＸ軸方向反ｎ＝ｔ　ミラーとして作用す
る（以下Ｘ輔ミラー３５と称する）。

第３図を参照するに、レーザビーム収差を５％以内にす
るために、ｉ′＋？７記第１門形状ミラー３３及びＸ輔
ミラー（第２門形状ミラー）３５の人Ｉ・ｌ角θ１．θ
２は、３度以西であるように設けである。

ｉＭび第１図及び第２図を参照するに、レーザビームＬ
はＸ輔ミラー−３５で反射された後Ｘ軸に沿って進行し
、前記摺動部＋４１１に支承されたＹ輔ミラー３７に達
する。そしてこのＹ軸ミラー３７がレーザビームＬをＹ
軸に沿って補助ミラー３９を介してＺ輔ミラー４１の方
向へ反射する。前記補助ミラー−３９及びＺ輔ミラー４
１は図示の如く（、ｉｌれも前記Ｙ輔キャリッジ１５内
に設けである。

なお前記補助ミラー３つは、レーザビームＬの位置をＸ
輔に沿って少し移動させ、図においてＸ輔キャリッジ１
３の前方にレーザビームを案内するためのものである。

レーザビームＬは、最後に前記Ｚ輔ミラー４１により下
方へ戻口・１されＺ輔キャリッジ１７を経て前記同転部
材１９及びレーザ加二Ｌヘッド２１へ達する。前記同転
部（イ１９及びレーザ加圧ヘッド２■の内部で、レーザ
ビームしは、第１へラドミラ−４１及び第２へラドミラ
−４５で反射され前記収束レンズ４７の中心へ入射され
る。

第４図を参照するに、前記各ミラー３１．．３３゜３５
．３７，３９．４１には、ミラー面内で相（ｔに直交す
る軸ＦＳＧを中心として各ミラーを回動せしめるための
ミラー角度調整手段４つが設けである。

より詳細には、前記ミラー角度調整手段４９は、前記各
ミラー３１．３３，３５，３７，３９．４１を相互に直
交する前記の２輔Ｆ、Ｇを中心として回転させるための
、適宜のギア装置５５．５７を備えた垂直直流モータ５
１及び水平直流モータ５３を備えてなる。そして前記各
Ｆ、Ｇを中心とした前記ミラーの回転は、前記直流モー
タ５１゜５３へ（Ｊ（給される己又は負の電圧パルスに
より制御される。

第５図に示すように、前記ミラー角度調整装置として、
第４図に示される直流モータ５１，５３及びギヤ装置５
５．５７の代わりに、ミラー支持！Ａ装５９，６１．６
３を用いることができる。このミラー支持装置５９，６
１．６３は、適宜のミラー支持盤６５の表面に支ｉ代さ
れ、前５己ミラー３１．３３．　３５．ｌＱ、４１を三
角形の頂点で支持する物である。従って支持装置５Ｑ、
６１．．６３の支持棒を各支持装置５Ｑ、６１．６３の
本体部に対して出段させることにより、１ＴｉＪ　Ｍｅ
、各ミラー３１、　３３．３５．’３７．３’Ｊ、４１
の傾斜ｆｒＩを調整することかできる。

（１び第１図を参１１（（する（こｘ１市キャリヅジ１
３゜Ｙ　ｆｄ＋キャリッジ１５．Ｚ輔キャリッジ１７の
並行移動を制御すると」（に、１ｒｉ１転部材１９及び
レーザＩＪＩＩ王ヘッド２１の同転移動を制御するため
に、前記レーザ加圧機］に数値制御装置６７が設けであ
る。この数値制御装置６７に、ティーチングトＷ作Ｗに
より制御信号を下動人力するだめのティーチングボック
スとしての１＝２作１ｈ６９が接続しである。

更に前記数値制御装置６７には前記レーザ装置２３を制
御すると共に、前記各ミラー３１，３３゜３５．３７．
３’ｌｌ、４１の向きを１調整するためのコンピュータ
制御装置７１が接続しである。

従って、前記レーザ加工機１によれば、数値制御装置６
７及びコンピュータ制御装置７１の制御の下に、前記枠
体のドに位置決めしたワークに対して所望のレーザ加工
を行うことができる。

なお更に前記レーザ加工１には以Ｆに詳細に説明する、
レーザビームパスの調整を行うためのモニターＪｌｌ　
ＣＲＰ　７３が設けである。

第６図を参ｌ′！（（するに前記回転部材１つは、前記
、レーザビームパスを調整するためのレーザビーム位置
検出手段７５を着脱自作に搭載するようにしである。こ
のレーザビーム位置検出手段７５は、レーザビーム進行
方向と直交するゝ１ε而内におけるレーザビーム位置（
溝方向位置）を検出するものである。

より詳細１には前記回転部材１つには、適宜の搭載用穴
部１９ａが形成してありこの搭載用穴部１９ａに、着脱
自作にヘッドミラー４３を取付けるようにしている。前
記回転部材１９の、前記穴部１９　ａの上方位置には、
前記レーザビーム位置検出ｆ段７５を螺合支】Ｒするた
めの捩子付き支承部１９ｂが形成しである。

槌って前記Ｆｉ１転部月１９に前記レーザビームＱ＋ｉ
Ｋ検出手段７５を搭載する際には、前記ヘッドミラー４
３を取外した後、前記位置検出手段７５の搭載周円τ１
部７７を前記搭載用穴部ＩＱａ内に伸んし、搭載用円筒
部７７の頭部７７ａを前記捩子付き搭載部１９ｂへ螺含
する。そしてこの搭載用＋’ｌ筒部祠７７に検出装置本
体７つが搭載される。

より詳細には、前記搭載ＩＩＩ固筒固相部材のド端周縁
部に形成した係Ｎ　ｌｎｎ　７７　ｂに、前記本体７つ
に１１；　ｒ戊した係含部を着脱１’ｌ　／ｌ：に係合
せしめる。

第７図を参照するに、前記本体７０の枠８１の底板８１
ａには、適宜の標的マーク８３か形ｌ戊しである。この
標的マーク８３に前記レーザ装置からのｉ′ｉＪ　７ｕ
レー→ノ”ビームか前記回転部材］９を介して！！＜（
ＩＩ・ｔされる。従って前記漂的マーク８３にχ・ｌす
るレーザビーム（ｎ置を検出することによってレーザビ
ームパスの調１整整列状態を検出することか−Ｃきる。

前記標的マーク８３に照射されたレーザビームＬのビー
ム位置を検出するために前記枠８１の天板８１ｂにはＣ
ＣＤカメラ８５が設けである。ここに前記枠８１の天板
８１ｂは、前記ＣＣＤカメラ８５の光軸が前記標的マー
ク８３の中心を通るように前記底板８１ａに対して適宜
に傾斜して設けである。

従って、前記ＣＣＤカメラ８５からの検出信号を処理す
ることにより、前記レーザビームＬが前記標的マーク８
３の中心位置に正しく照射されているかどうかを検出す
ることができる。

前記構成により、レーザビームパスを調整した後前記へ
ラドミラ−４３を前記回転部材１つに再度搭載すると、
前記へラドミラ−４３及び前記加工ヘッド２１内のへラ
ドミラ−４５の機械的位置決め精度により、前記レーザ
ビーム位置検出装置７５に対して位置決めされたレーザ
ビームＬは前記へラドミラ−４５を介して正しく前記収
束レンズ４７の中心へ人１１される。

第８図を参！！（（するに、前記レーザビーム検出装置
７５からの検出信号を受けて前記ミラー３］３３，３５
，３７，３９．４１の向きを調整するために、本実施例
のレーザ加−を機械１には、前記コンピュータ制御装置
７１が設けである。

より詳細には、前記レーザビーム位置検出装置７５のＣ
ＣＤカメラ８５からの信号が、コンピュータ制御装置７
１内に設けた画像データ作成装置８７により画像データ
に変換される。このｌ１１４像デタ作戎装置８７からの
画像データが、主制御部８つおよびモニタ装置９０に送
られる。

したがって、モニタ装置９１を監曳すること（こより標
的マーク８３に対するレーザビーム位置を検出すること
かできる。

また、第９図を参照するに前記主制御部８つでは、ビー
ム位置・形状演算部９３において、前記画像データ作成
装置８７からの両像データに１ｊＶづいて標的マーク８
３に対するビーム位置か前片される。そして演算結果の
ビーム位置が、測定順（こ、第１ビーム位置・形状格納
部９５又は第２ビーム位置・形状格納部９７に格納され
る。

再び第８図を参１１（（するに、これらの格納部９５９
７に格納された第１、第２ビーム（立置・形状、は、必
要により表示装置９８に表示される。

前記モニタ９１上に表示されるレーザビーム位置が所望
の（Ｕ置からずれている場合に、前記ミラー２９，３３
，３５，３７，３９．４１の向きを、７．’Ｊ整ずべく
、各ミラーに設（すたミラーモータ５１５３に対して指
令信号を出力するためにの人力Ｓζ置９９が前記種制御
部８つに接続しである。

この人力装置９９は、利えば左行ｊｊ向へ並設した一対
の矢印キー９９ａ又は９９１）を押すと、前記垂直ミラ
ーモータ５１が、ｉ［ｒｉｄ転又は逆［司転し、上下方
向に並設した一対の矢印キー９９ｃ又は９９ｄを押すと
、前記水ゝＩξミラーモータ５３がｉＦ−Ｘは逆回転す
るようになっている。なお前記複数のミラー２９，３３
，３５．３７，３９，４］のうちいずれのミラーの向き
を１７．す整するかは、例えば、数値キー９９ｅを押す
ことにより指令される。

前記人力装置９９からの指令信号を、主制御部８つを介
して受は取り、ミラー３１．−３３３５３７．３８．４
１のモータ５１．．５３を駆動するために前記主制御部
８９に、ミラーモータ駆動部１０１が接続しである。

第１０図を参照するに、このミラーモータ駆動部１．０
１には、電源部１０３とミラーモータ５１゜５３の間に
自動−手動切換スイッチ１０３か設Ｃすであるとともに
、主制御部８９からの信号Ｓて、モータ５］、、５３を
オン・オフさせるリレー１０７が設けである。また、こ
のリレー１０７と主制御部８９との間には、手動抑しボ
タンスイッチ１０９が設けである。

上記（Ｉ■成において、ミラーモータ５１．５３を駆動
する場合は、前記押しボタンスイッチ１０９を即した状
態でコンピュータ７１を作動する。

したがって本実施例によれば、抑しボタンスイッチ１．
０９を抑圧しなければミラーモータ５１５３は作動せず
、主制御部８９から誤信号が送られても誤動作が発生す
る恐れがない。

再び第８図を参ｌＩ＜（するに、前記ミラーモータ駆動
部１０１に、電源部１０　’３が接続されるととらに前
記操作箱６５か接続しである。この操作箱６５は、前記
ティーチング操作の他、前１記ミラーモータ５１．５３
の手動駆動することかできる。

従ってオペレータは、前記操作箱６９により、前記レー
ザビーム検出装置７５を設Ｃすだ加］−ヘッドの周辺で
、実際レーザビーム位置を確認しながらミラー調整を行
うことかできる。

さらに第８図を参照するに、前記コンピュータ７１には
前記ＮＣ装置６７か接続しである。そ（７て、このＮＣ
装置６７にキャリッジモータＳ〆動部１１１−を介して
、前記ｘ、ｙ、ｚ軸キャリッジお用モータ１１３が接続
してあり、このキャリッジモータ１１３に設けたエンコ
ーダ１］５の出力が、前記ＮＣ装置６７にフィードバッ
クしである。

したがって前記コンピュータ制御装置７１は、ＮＣ装置
６７と協同して作動する。例えば、前記エンコーダ１１
５からの出力にｈ（づいてＸ輔キャリッジ１３．Ｙ輔キ
ャリッジ１５．Ｚ輔キャリッジの移動量を前片する。

第１１図を参ｊｉ（（１，なから、前記実施例の制御装
置を用いてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にたいしてレーザビムＬの
経路（レーザビームノくス）を整列調整するノｊ法を説
明する。

ステップ１２１て、前記１ｉｉ１転部（４１９にレーザ
ビーム検出装置７５を搭載する。

ステップ１２３て、例えば前記ｉ＝’を作用６９を用い
て下動で、″ｆ−備ミラー１凋整を行う。

ステップ１２５で、Ｘ輔キャリッジ］３を、コリメータ
３５に対する最近接位置（第１図において後端位置）へ
移動する。

ステップ１２７て、レーザ装置２３のシャ・ツタ（図示
せず）を開はレーザ装置２３からレーザビムＬを射出す
る。

ステップ１２っで、前記レー→ノ゛ビーム検出装置７５
により標的マーク８３にχ・１する１１４（ｑ、ｌレー
ザビーム形状を検出するとともに、この標的マ＝り８３
および１１（文Ｑ＝ル−ザビート形状の１ｉＴｉｉ　ｌ
象をモニタ９１上に表示する。

ステップ１３１て、前記照ｑ・ｌレーザビーム形状の中
心位置座標（第１ビーム位置）および周縁部座標を、前
記標的マーク８３の十字線を基準座標軸として演算する
。

ステップ１３３で、前記中心位置座標および周縁部座標
を格納部９５へ格納する。

ステップ１３５て、第１２図に示すように、前記ビーム
中心位置座標を、表示装置９８上の表示部９８ａに表示
するとともに、第１３図に示すように、周縁部形状７３
ａをモニタ７３」二に再現する。なお、この周縁部形状
７３ａは必ずしもモニ・り９１上に再現する必要はなく
表示装置９８上に再現してもよい。

なお又、第１２図に示すように、表示装置９８上には、
レーザビームパスの調整中に、レーザビームパスＬの３
次元的配置がシュミレーションとして表示されている。

再び第１１図を参照するに、ステップ１３７で、レーザ
シャッタを閉しる。

ステップ１３っで、Ｘ軸キャリッジ１３を、コリメータ
３５に対して最遠位置（第１図において最前端）へ移動
する。

ステップ１４１て、レーザシャッタを＋１び開ｂｋし、
ステップ１４３て、ｊ！（（η・ｌレーザビーム形状を
検出、表示する。

ステップ１４５て、前記ビームの中心（立置座標を第２
ビーム偉置と（−で演算すると共にビーム周縁部座標を
演算する。

ステップ１４７て、前記第２ビーム位１ｚ・形状を格納
部９７へ格納する。

ステップ１４９て、モニタ９１上の丈際第２ビ１、像９
１１３（第１３図）が、第１ビーム泣置９１ａに一致す
るように、人力装置９つの矢印キー９９ａ、ＱＱＩ）、
９Ｑｅ、９Ｑｄを押ずことによりＸ輔ミラー３５のモー
タ５１，５−．３を適宜ノｊ向に回動さ仕る。

なお前記人力装置９つの矢印キー９９ａ、９９ｂ　　９
９ｃ、９９ｄと、Ｘ輔ミラー３５に設けたミラーモータ
５１．５３及び前記モニタ装置９１とは、矢印キーＱ９
ａ〜９０ｄが配置されている実際空間の方向とモニタ＋
１ｌｉｉ　１ｆｉｊ上に＋＋Ｉ＋ｉ　（’Ｑ空間の方向
とが一致するように…ｆ１に接続されている。

促って第８図において、矢印キー９９ａおよび９９ｃと
を押すと、第１３図において、第２照射ビーム９９ｂが
、第１．　！Ｋ（４１ビ一ム位置９１ａの〕ｊへ近づく
。

またモータ５１．５３の回転量は、矢印キー９９ａ、９
９ｃを押した時間により決定される。従って第１３図に
示した第２照射ビーム９１ｂを第１照射ビーム９１．ａ
に近づけるためには、第８図において左向き矢印キー９
９ａに比較して、上向き矢印キー９９ｃを約２倍の時間
押しつづける。

再び第１１図を参照するに、ステップ１５１で、表示装
置９８上に表示された第１ビーム位置および第２ビーム
位置の座標数値により前記両ビーム位置の一致を確認す
る（第１２図）。両座標値の差か所定の許容値以下にな
っていない場合は、再び矢印キー９９１〜９９ｄを押し
て微調整する。

第１ビーム位置と第２ビーム位置が一致することは、Ｘ
軸案内部材９に沿ってＸ軸キャリッジ１３を移動しても
、照１・（ビーム位置が移動しないこと即ち、Ｘ軸に沿
って進行するレーザビームＬがＸ輔と完全に平行である
ことを意味する。

したかって前記両座標値が所定の許容値以ドとなったら
、Ｘ輔ミラー３５の調整は完−ｒしたとしてステップ１
５３へ進む。

ステップ１５３で、Ｚ輔ミラー４１まて調整が終了した
か否かを？ｌＩ　’Ｙｒし、終っていければステップ１
５５へ進み、座標をＸからＹに変換してステップ】２５
へ戻る。

ステップ１２５〜１５１の動作を、Ｙ輔、Ｚ輔ミラーに
ついてら実？テしＺ輔ミラー１ユ１１整か終了したら、
ステップ１５３からステップ１５７へ進む。

ステップ１５７で、Ｚ軸ミラーの調整後、ｊｊ４（！１
．１ビーム位置が標的マーク９３の中心からずれている
場合は、モニタ９１画面を監視しながら例えばミラー３
１．３３を［ｉ″ｉ１転させ、照１・Ｉビーム位置を標
的マーク９３の中心へ移動させる。なお、２個のミラー
を適宜に１四整することにより、光ビームを１に行移動
するバは周知であるのでその説明は省略する。

第１４図を参照しなから本発明の第２実施例を説明する
。この第２実施例と前記第１実施例との相異する点は、
その主制御部の構成にある。

第２実施例の主制御部８つでも、第１．　’ＪＺ施例の
主制御部と同様にまず、ビーム位置前片部９３て、標的
マーク８３に対する照射ビーム位置を演算する。このビ
ーム位置演算部９３て演算したビーム位置が、Ｘ輔、Ｙ
軸、Ｚ輔キャリッン１．３．１５．１７が前記コリメー
タ３５にｚ−ｔ　＋、て最近接点側に位置決めされた場
合におけるものか最遠点側に移位置決めされた場合にお
けるものかにより第１ビム位置格納部１１７又は第２ビ
ーム１ケ牧格納部１１９へ格納する。

−）ｊ前記Ｘ軸、Ｙ輔、Ｚ輔キャリッジ用モータ１１３
に搭載したエンコーダ１］５からのパルス信号に基づい
てＸ軸、Ｙ輔、Ｚ軸ギヤリッジ１３１５．１７の移動距
離をキャリッジ移動距離演砕部１２１て演算する。

この移動距ＭＫ算部１２１からのＸ輔、Ｙ軸、Ｚ軸ギヤ
リッジの移動Ｊ口離および、前記第１．第２ビーム位置
格納部１１７．〕１９からのＩｒｒ（射ビム位置に基づ
いてＸ輔、Ｙ軸、Ｚ輔に対するレーザビームＬの傾斜角
度θをビーム傾斜角演算部１２３で演算する。

前記ビーム傾斜角演算部１２３におけるビーム傾斜角の
演算方法を第１５図、第１６図、第、１７図に基づいて
簡ｒ１＋に説明する。

第１５図に堰づいてまずＺ輔にχ・Ｉするレーザビーム
Ｌの傾斜角の演算方性を説明する。ここに説明のためＸ
軸、Ｙ輔にχ・Ｉするレーザビームパスの整列調整は完
了しているとする。

第１５図において、整列、ＩＩ整すべきレーザビームス
Ｌは、仮想整列ビームバスＬｏに対して傾斜角θで傾斜
している。ここに仮想整列ビームパスＬｏは、前記レー
ザビームがＺ軸に対して整列された後における仮想的な
レーザビームパスでＺ輔に対して平行であるが一般には
それからずれている。

第１５図において前記Ｚ軸ギヤリッジ１７を最上端まで
上昇させた際の、Ｚ輔ミラー４１からレザビーム検出装
置７５の標的マーク８３までの距離は、記号ｍ１て示し
である。またＺ輔キャッジ１７を、前記最上端位置から
最ド端装置まて降ｆさせた場合の、Ｚ軸ギヤリッジ１７
の移動距離を、記号Ｚ　５ｐａｎで示しである。促って
前記Ｚ軸ギヤリッジ最上端位置における、前記標的マー
ク８３上の実際レーザビーム像の仮想整列レーザビーム
からの距離は、第１５図において記号“ａで示す距離と
なり、前記キャリッジ最ド端位置における、当該距離は
記号“ｂ”で示す距離となる。

よって前記Ｚ軸ギヤリッジ１７・の移動′Ｊｌｊ離Ｚ　
５ｐａｎと、キャリッジ最上端（存置及び最ド端位置に
おけるレーザビーム位置ａ、ｂとをδＩＩＩ定すること
によりＺ軸に対するビーム傾斜ｆＱθを、式％式％ により演算することかできる。ここにｃ−ｂ−ａである
。

前記において、距離Ｃは、前記格納部］１７．１１９に
格納された第１ビーム位置と第２ビーム位置との差であ
る。従って前記ビーム傾斜角演算部１２３は、前記格納
部１１７．１１９からの第１、第２ビーム位置、及びキ
ャリッジ移動距離演算部からのキャリッジ移動距離Ｚ　
５ｐａｎに基づいてビーム傾斜角θを演算することがで
きる。

以上で、Ｚ軸に対するビーム傾斜角の演算を示したかＸ
輔、Ｙ輔に対するビーム傾斜角の演算も大略前記と同様
とある。

第１６図に是づいてＹ軸にだいするビーム傾斜角の演算
を説明する。同図において、実際レーザビームＬが仮想
レーザビームＬｏに対してｆＱ度θで傾斜しているとす
る。なお、前記と同様に説明のためにＸ軸に関するレー
ザビームの整列は、完了しているとする。又同図におい
て、ミラー３０．４１の石側は、いずれも各ミラーの虚
像を示す。

飼えば、２軸キヤリツジ１７を最上端１ケ置に固定して
、Ｙ軸キャリッジ１５を第１図において左端位置へ移動
した際のＹ輔ミラー３７からＺ輔ミラー４↓まての延長
距離を第２とする。すると、前述の如くＺ軸ミラー４１
から標的マーク８３までのｆ＋（［はｍｌであるから、
Ｙ軸ミラー３７から標的マーク８３までの延長距離は（
ｍ　ｌ　＋　ｍ　２　）となり、Ｙ軸キャリッジ１５が
第１図において左端に位置するときの標的マーク位置に
おけるレーザビーム位置（横位置）は、仮想整列レーザ
ビームＬｏから距離″ａ　となる。またＹ軸キャリッジ
１５を第１図において右端に移動した際の標的マーク位
置におけるレーザビーム位置は、Ｙ輔キャリッジ１５の
移動量をＹ　５ｐａｎとすると、図示の如く仮想整列ビ
ームＬＯから距離“ｂ”となる。

従って前記Ｚ軸に対する傾斜角の場合と同様にＹ　！Ｉ
ｌｌに対するビーム、稠整角も、ｂ　−ａ　　　　　ｃ ｔａｎ　　ｅ　”” ｙ　５ｐａｎ　　　　　　ｙ　５ｐａｎにより演算され
る。

第１７図に示すごとく、Ｘ軸に対するビーム傾斜角の演
算も前述Ｙ輔、Ｚ輔の場合と同様である。

すなわち、Ｘ軸ミラー３５から標的マーク８３までの距
離は、Ｘ軸キャリッジ１３の最後端位置（第１図参照）
において（ｍｌ＋ｍ２４−第３）となり、Ｘ軸キャリッ
ジ１３の最前端位置（第１図参ｊｊ？（）において（ｍ
　１　＋ｍ２＋ｍ３＋Ｘ５ｐａｎ）となる。ここに第３
は、Ｘ軸ミラー３５からＹ輔ミラー３７までの距離であ
る。

よってＸ輔キャリッジ１３の最後端位置における標的マ
ーク８３上のビーム位置を、仮想整列ビームＬｏからａ
とし、Ｘ輔キャＩＩソジ１３の最前端位置におけるビー
ム位置を仮想整列ビームＬ。

からしとすると、傾斜角θは、 ｂ−ａ　　　　　　ｃ ｔａｎ　　θ　−− Ｘ　５ｐａｎ　　　　　　　Ｘ　５ｐａｎと演算される
。

再び第１４図を参ｊ（（（するに、前記各軸に対するビ
ーム傾斜角θに凸づいて、Ｘ１Ｙ、、Ｚ軸ミラー３５．
３７．４１のミラーｈｌｉ　ｉｌ′、角が、ミラーン市
Ｉ［角演算部１２５て演算される。

飼えば、第１８図に示すように、仮想整列ビームＬｏに
対して、Ｘ輔に沿って、Ｊ：行するレーザビームＬが絶
対角度θだけ傾斜しており、がっその成分角として水平
方向には角度φだけ傾斜しており垂直方向には角度ψだ
け傾斜している場合、Ｘ軸ミラー３５の補正角は、Ｆ軸
（−Ｚ軸）を中心としてφ／２、Ｇ軸を中心としてψ／
２と演算される。

なお、実際の水平方向、垂直方向と、標的マク８３上の
十文字の方向とがずれている場合がある。従って前記水
平傾斜角φ、水平傾斜角４の演算にあたっては、予めＸ
軸ミラー３５を例えば、Ｆ輔を中心として微小角だけ揺
動させ標的マーク８３上における照財ビームの移動を検
出し、前記十文字にたいする水平軸、垂直軸の位置を決
定しておくのが望ましい。

再び第１４図を参照するに、ミラー補正角に基づいて、
前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ミラー３５，３７゜４１に設けた
モータ５１．５３の補正回転量をモータ回転量演算部１
２７で演算する。

第１９図を参照するに、前記第２実施例の調整装置を用
いて、各ミラーを調整する場合は、ステツブ２３１て、
まずレーザ加工ヘッド２１にレザビーム検出装置７５を
取り付け、ステップ２３３で手動による予備調整を行う
。

ステップ２３５で、Ｙ軸ギヤリッジ１５をＸ軸ギヤリッ
ジ１３のほぼ中央付近に位置決めするとともに、２輔キ
ヤリツジ１７を最上方位置に固定した状態で、Ｘ軸ギヤ
リッジ１３を、コリメータ３５に対して最近接位置へ移
動する。

ステップ２３７で、レーザ装置２３のシャッタを開ける
。

ステップ２３っで、Ｘ軸ミラー３５を例えば水平方向に
微小角度だけ揺動させて、標的マーク８３上における水
平輔Ｈ１垂直軸Ｖを決定する。

ステップ２４１で、前記水ｑｉ軸、垂直軸Ｈ，Ｖに対す
る第１ビーム位置を演算する。

ステップ２４３で、前記第１ビーム位置を第１ビーム位
置格納部１７へ格納する。

ステップ２４５で、レーザ装置２３のシャッタを閉じる
。

ステップ２４７で、Ｙ軸ギヤリッジ１５．Ｚ軸ギヤリッ
ジ１７を固定したまま、Ｘ軸ギヤリッジ１３を、コリメ
ータ３５に対して最遠位置へ移動し、ステップ２４９て
、再びレーザ装置２３のシャッタを開ける。

ステップ２５１て、レーザビームを第２ビームとして検
出するとともに、その中心位置座標を演算する。

ステップ２５３て、Ｘ軸ギヤリッジ移動量、および第１
．第２ビーム中心位置座標値に越づいてＸ軸に対するレ
ーザビームの傾斜角θを演算する。

ステップ２５５で、Ｘ輔ミラー３５の補ｉＴＥ角φ／２
．ψ／２を演算する。

ステップ２５７て、ミラーモータ５１．．５３の補１［
凹転量を演算する。

ステップ２５って、前記Ｘ軸ミラー３５の補ＩＥ角φ／
２．ψ／２を表示装置９８上に表示する。

ステップ２６１で、前記表示に応じて人力装置９つから
補正角φ／２．ψ／２を人力し、Ｘ輔ミラー用モータ５
１，５３を回転させる。なお、この補正角φ／２．ψ／
２の人力は入力装置９９の数値キー９９０によって行う
ことができる。

ステップ２６３て、Ｚ軸ミラーの、稠整間で終了したか
否かを１１１断し、終了していない場合は、ステップ２
６５へ進み、取り扱う軸をＸ軸からＹ軸へ変換する。

以上の動作をＹ軸ミラー、Ｚ輔ミラーについても繰り返
し、Ｚ輔ミラーの調整が終了したらステップ２６７へ進
む。

ステップ２６７で、ミラー３１．３３を調整して、レー
ザビームを各軸に対して平行移動させ、Ｚ輔ミラー４工
による反１・ｌ後、Ｚ輔と一致するようにする。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のレーザビームパス調整装置
によれば、加工ヘッドを移動せしめた際における、所定
ビーム経路位置での、レーザビーム移動の有無により、
所定加工ヘッド移動軸に対してレーザビームか傾斜して
いるか杏かを検出するようにしたため、ビーム傾斜のａ
無を容易に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を備えたレーザ加工機の斜
視図である。 第２図は、前記レーザ加工機に設けた光学系の説明図で
ある。 第３図は、前記光学系における一部ミラーの配置説明図
である。 第４図は、ミラー回動装置の一実施例の説明図である。 第５図は、ミラー回動装置の他の実施例の説明図である
。 第６図は、レーザビーム位置検出装置の一例の説明図で
ある。 第７図は、第６図におけるＶＩＩ−Ｖｌｌ線失視断面図
である。 第８図は、本発明の制御部の一実施例のブロック図であ
る。 第９図は、本発明の主制御部の一実施例を示すブロック
図である。 第１０図は、ミラーモータ句同部の一実施例を示すブロ
ック図である。 第１１図は、本発明の第−実施例の動作を示すフローチ
ャー１・である。 第１２図は、前記動作中におけるコンピュータデイスプ
レィ上の表示を示す説明図である。 第１３図は、前記動作中におけるモニタ用ＣＲＴ上の表
示を示す説明図である。 第１４図は、本発明のコンピュータ部の第２夫施例を示
すブロック図である。 第１５図〜第１８図は、前記第２丈施飼におけるレーザ
ビームパス傾斜角度の演算原理を示す説明図である。 第１９図は、ｌ′ｉ？Ｊ記第２実施例の動作を示すフロ
ーチャー１・である。 Ｘ輔、Ｙ軸、Ｚ輔キャリッジ １３．１５．１７ 加圧ヘッド　　　　　　　・２ル −ザ装置　　　　　　・２３ Ｘ輔、Ｙ軸、Ｚ軸ミラ モニタ装置 レーザビーム検出装置・ 表示装置 ミラーモータ ビーム傾斜角演算部・ ミラー補正角演算部・ ・　３５．　３７゜ ・　７３ ・　７５ ・　９８ ・　５１、５３ ・　１２３ ・　１２５ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）レーザビームを発生するレーザ装置と、このレー
   ザ装置からのレーザビームを案内する少なくとも一つの
   ミラーと、このミラーにより案内されたレーザビームを
   ワークに対して出力する加工ヘッドと、この加工ヘッド
   を所定軸に沿って移動せしめる移動手段とを備えてなる
   レーザ加工機に使用されるレーザビームパス調整装置に
   して、前記加工ヘッドが、前記所定軸方向の２位置に位
   置決めされた際に、前記レーザビームの経路に沿った所
   定位置で当該レーザビームの横方向位置を、それぞれ第
   １、第２レーザビーム位置として検出するレーザビーム
   位置検出手段と、 前記第１、第２レーザビーム位置を表示するレーザビー
   ム位置表示手段と、 前記第１、第２レーザビーム位置が一致するように前記
   ミラーを回動せしめるミラー回動手段と、を備えてなる
   レーザビームパス調整装置。 （２）前記第１、第２レーザビームの少なくとも一方を
   格納するためのレーザビーム位置格納手段を更に備えて
   なる請求項１に記載のレーザビームパス調整装置。 （３）前記移動手段は、Ｘ軸キャリッジ、Ｙ軸キャリッ
   ジ、Ｚ軸キャリッジのうちの少なくとも一つを備えて成
   ることを特徴とする請求項２に記載のレーザビームパス
   調整手段。（４）前記レーザビーム位置表示手段は、２
   次元グラフ上にレーザビーム位置を表示するものである
   ことを特徴とする請求項３に記載のレーザビームパス調
   整装置。 （５）前記レーザビーム位置表示手段は、レーザビーム
   位置を数値で表示するものであることを特徴とする請求
   項３に記載のレーザビームパス調整装置。 （６）レーザビームを発生するレーザ装置と、このレー
   ザ装置からのレーザビームを案内する少なくとも一つの
   ミラーと、このミラーにより案内されたレーザビームを
   ワークに対して出力する加工ヘッドと、この加工ヘッド
   を所定移動軸に沿って移動せしめる移動手段とを備えて
   成るレーザビームパス調整装置にして、 前記加工ヘッドが、前記所定軸方向の２位置に位置決め
   された際に、それぞれ前記レーザビームの経路に沿った
   所定位置で当該レーザビームの横方向位置を、第１、第
   ２レーザビーム位置として検出するレーザビーム位置検
   出手段と、 前記移動手段の移動量に基づいて前記２位置の間の距離
   を演算する手段と、 前記２位置の間の距離と、前記第１、第２レーザビーム
   位置の間の距離に基づいて、前記加工ヘッド移動軸に対
   するレーザビームの傾斜角を演算するビーム傾斜角演算
   手段と、 を備えて成るレーザビームパス調整装置。 （７）前記所定軸に対するレーザビームの傾斜角に応じ
   て、前記ミラーのミラー補正角を演算するミラー補正角
   演算手段を備えて成る請求項６に記載のレーザビームパ
   ス調整装置。