JPH0335891A

JPH0335891A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH0335891A
Application number: JP1166976A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Takahashi; 高橋　久志
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-02-15
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JP2669695B2

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装置に関する。

（従来の技術）従来のレーザ加工装置では、レーザビームの調整を、例
えばアクリル板に加工用のレーザビームを直接照射し、
その焼は跡（バーンパターン）を観察した上で手動操作
で行っている。

ところが、この種のバーンパターンによるレーザビーム
の調整は、バーンパターン形成時に有害ガスが生じるこ
と、またバーンパターンを見ても微調整は困難であるこ
と、さらに発振器の調整に関しては試行錯誤とならざる
を得ないなど多々の問題点がある。

そこで、従来、レーザビームの光軸上に熱センサを配し
、該熱センサの温度上昇具合によりビーム強度を判定す
ることも行われている。

しかし、この熱センサによる強度判定にあっては、セン
サ構造につき各種の提案が為されているが、いずれの提
案にあっても熱センサの消耗が激しく、かつ強度分布ま
でも正確に検出することはできない。

さらに、仮に現在のレーザビームの状態が判っても、経
験と勘により手動で発振器を調整する以外なく、結局多
くの試行錯誤を必要とした。

（発明が解決しようとする課題）上記の如〈従来よりのレーザビームの調整は、バーンパ
ターンの観察により、あるいは熱センサの検出結果に基
いて手動操作で行われていた。

したがって、レーザビームの現状把握に多くの手間と時
間を要し、また検出時には加工作業を一時中断しなけれ
ばならず、さらに調整作業には試行錯誤を必要とし、加
工機の稼動効率を低下させていた。

そこで、本発明は、レーザ加工をしながらレーザビーム
を検出し、この検出に基いてレーザビームの断面形状や
断面強度分布を自動的に調整（アライメント）すること
により、効率的で、かつ高精度のレーザ加工を行うこと
ができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記課題を！決する本発明のレーザ加工装置は、レーザ
ビームを出力する発振器と、該発振器より出力されるレ
ーザビームの断面形状及び断面強度分布を調整可能の調
整手段と、前記レーザビームの光軸から該ビームに悪影
響を与えない態様で一部透過ミラーや回転ワイヤの反射
光によりレーザビームの一部を採光する採光手段と、該
手段で採光されたレーザ光をその一面側に入力し他面側
に入力位置の光強度に応じて色彩ないし色調変化を生ず
るイメージプレートと、該プレートに現われた色彩ない
し色調変化の面を撮像するＣＣＤセンサと、該センサの
撮像信号を入力し、前記レーザビームの断面形状または
及び断面強度分布を推定する推定手段と、該推定手段の
推定結果をレーザ加工の制御装置及び前記調整手段に出
力する推定結果出力手段を備えたことを特徴とする。

（作用）本発明のレーザ加工機では、加工中のレーザビームの光
軸から該ビームに悪影響を与えない態様で一部透過ミラ
ーや回転ワイヤの反射光などによりレーザビームの一部
を採光し、加工中にレーザビームの断面形状や断面強度
分布を定量的に測定して、レーザビームの自動調整を実
行する。

（実施例）以下、本発明の詳細な説明する。

第１図に示す実施例は、発振器１より出力されたレーザ
ビームＬＢを一部透過ミラー２により反射させ、加工テ
ーブル３上に載置されたワークを適宜熱加工するレーザ
加工装置において、前記−部透過型反射ミラー２の背面
側に、光軸と直交するイメージプレート４を設け、この
イメージプレート４の背面側をＣＣＤセンサ５で撮像し
ようとするものである。

加工テーブル３上のワークに対するビーム照射位置は、
ＮＣ装置６によって数値制御されるようになっている。

また、このＮＣ装置は発振器１のレーザビーム調整器と
接続され、この調整器のアクチュエータを適宜駆動する
ことにより、前記レーザビームＬＢの断面形状や断面強
度分布を自動的に調整するようになっている。調整器の
構造は限定されないが、例えば発振器１のプライマリ−
ミラーやホールディングミラーを支持する支持部材の長
さをサーボモータやセラミックアクチュエータにより調
整動作し、ミラー角度を微調整したり、放電電圧を調整
したりするものである。

前記ＣＣＤセンサ５は画像処理装置７と接続され、この
画像処理装置７は前記ＮＣ装置６のデータバスに接続さ
れている。この画像処理装置７は、前記イメージプレー
ト４の背面側に現われるレーザビームＬＢのイメージ像
の撮像信号を入力し、レーザビームＬＢの断面形状やレ
ーザ強度分布を数値的に認識し、これをそのまま、ある
いは適宜加工して前記ＮＣ装置６に出力するものである
。

ただし、画像処理装置７で得られるレーザビームＬＢの
断面形状やレーザビーム強度は、そ（７）採取法により
精度が異なるので、これをここでは推定値と呼ぶことに
する。

前記画像処理装置７またはＮＣ装置６で得られた推定値
は、前記の調整に利用され、かつ前記ＮＣ装置のＣＲ７
画面（第５図参照）に定量的に表示されるようになって
いる。

前記イメージプレート４は、その表面にレーザビームＬ
Ｂを取り込んで、その裏面側で入力位置に応じて色彩な
いし色調変化するものであれば何でもよい。

第２図に示す実施例は、前記一部透過型反射ミラー２を
全反射鏡８とし、光軸上に、いわゆるＬＢ　Ａ　（Ｌａ
ｓｅｒ　Ｂｅａｍ　Ａｎａｌｙｓｉｓ）の回転ワイヤ９
を配設し、この回転ワイヤ９の反射光をイメージプレー
ト４及びＣＣＤセンサ５で捕えるようにしたものである
。

本例では、ＬＢＡの回転ワイヤ９により、周知の通り、
レーザビームＬＢへの悪影響を最小限とし、断面強度分
布をより正確に測定することができる。

第３図に示す実施例は、第１図に示す実施例に対し、第
２図に示す回転ワイヤ９を追加したものである。

すなわち、本例では、第１図に示す一部透過型反射ミラ
ー２で屈折されたレーザビームの光軸上に回転ワイヤ９
を配設し、このワイヤ９の回転により反射されるレーザ
光を前記イメージプレート４の表面側に入力するように
したものである。

部透過光によりレーザビームＬＢの断面形状を推定する
場合には、回転ワイヤ９をレーザビームＬＢの光軸から
外して回転を停止させておけばよい。

また、回転ワイヤ９よりの反射光でレーザビームの断面
強度分布を推定する場合には一部透過光がイメージプレ
ート４に入力されないよう、例えば反射ミラー２の背面
側を例えば黒色プレートでマスクしておけばよい。

本例では、レーザビームＬＢの断面形状及び断面強度を
それぞれに適した手法で測定できるので測定精度の向上
を図ることができる。また、イメージプレート４及びＣ
ＣＤセンサ５を個別に設ける必要がないので装置をコン
パクトに形成でき、かつ測定精度の向上を図ることがで
きる。

第４図に示す実施例は、第２図に示す回転ワイヤ９を一
部反射ミラー１０と交換自在に配置したものである。

すなわち、本例では、第２図に示すと同様に作動される
回転ワイヤ９に対し、この回転ワイヤ９の反射光を得る
イメージプレート４の入力位置に一部反射ミラー１０の
反射光が来るよう、回転ワイヤつと一部反射ミラー１ｏ
を同一位置に変換自在としたものである。位置変換は、
シリンダ装置など適宜のアクチュエータの駆動により行
われる。

本例では、第３図の実施例と同様に、測定対象に応じて
最適な採光方式を取ることができることに利点がある。

また、ユニット化された回転ワイヤ９及び一部反射ミラ
ー１０を交換することで精密装置としてのイメージプレ
ート４及びＣＣＤセンサ５を移動させなくてよいので、
採光方式の切換えにより大きな誤差が生ずることもない
。

かくして、前記ＮＣ装置６のＣＲＴには、第５図に示す
ような表示をすることができる。

図示のように、画面１１には、レーザビームＬＢの断面
（推定）形状及び断面強度分布（推定）が定量的に表示
されている。

また、この画面１１には、加工中のレーザビームＬＢが
正否に関しどのランク（１〜５）に位置づけされるかが
示されている。

さらに、画面１１には、正否のランクが低下した場合に
はアラームが出力され、このアラームに基いて、適宜の
処理を施すことができる。ただし、このアラームは、前
記画像処理装置７からＮＣ装置６への推定信号に基いて
ＮＣ装置６がレーザビームを自動調整した上でのもので
あり、この自動調整の内容も適宜表示されるものである
。

なお、調整データは、これを蓄積しておいて、適宜統計
処理し、これを後の調整処理に活用することもできる。

また、このとき、手動の調整内容をもデータ化しておい
て、自動調整の規範とすることもできる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、適宜の
設計的変更を行うことにより、適宜の態様で実施し得る
ものである。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明は特許請求の範囲に記載の通りのレ
ーザ加工装置であるので、加工中のレーザビームを検出
し、その断面形状及び断面強度分布を自動的に適正化す
ることができ、高効率、高精度のレーザ加工を可能とす
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はそれぞれ本発明の実施例に係るレーザ
加工装置の説明図、第５図は画面表示例の説明図である
。２・・・一部透過型反射ミラー４・・・イメージプレート５・・・ＣＣＤセンサ７・・・画像処理装置９・・・回転ワイヤ１０・・・一部反射ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザビームを出力する発振器と、該発振器より
出力されるレーザビームの断面形状及び断面強度分布を
調整可能の調整手段と、前記レーザビームの光軸から該
ビームに悪影響を与えない態様で一部透過ミラーや回転
ワイヤの反射光によりレーザビームの一部を採光する採
光手段と、該手段で採光されたレーザ光をその一面側に
入力し他面側に入力位置の光強度に応じて色彩ないし色
調変化を生ずるイメージプレートと、該プレートに現わ
れた色彩ないし色調変化の面を撮像するＣＣＤセンサと
、該センサの撮像信号を入力し、前記レーザビームの断
面形状または及び断面強度分布を推定する推定手段と、
該推定手段の推定結果をレーザ加工の制御装置及び前記
調整手段に出力する推定結果出力手段を備えたことを特
徴とするレーザ加工装置。
（２）請求項１に記載のレーザ加工機において、前記採
光手段は、前記レーザビームの断面形状を推定するため
の採光手段と断面強度を推定するための採光手段とで構
成され、両採光手段の採光は一つのイメージプレートの
同一面に投光され、このイメージプレートは一つのＣＣ
Ｄセンサで撮像されることを特徴とするレーザ加工装置
。