JPH04111987A - レーザー加工における被加工物位置合わせ方法 - Google Patents

レーザー加工における被加工物位置合わせ方法

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JPH04111987A
JPH04111987A JP2225399A JP22539990A JPH04111987A JP H04111987 A JPH04111987 A JP H04111987A JP 2225399 A JP2225399 A JP 2225399A JP 22539990 A JP22539990 A JP 22539990A JP H04111987 A JPH04111987 A JP H04111987A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザーヒーム溶接、レーザーヒーム切断の
如くレーザー光を照射して被加工物を加工する際に、レ
ーザー光を用いて被加工物の位置を合わせる方法の改良
に関するものである。
〔従来の技術〕
レーザービーム加工装置は、例えば、第6図に示すよう
に、レーザー発振器lから取出されたレーザー光を光学
経路2を経て被加工物3に誘導してこの被加工物3を加
工するように構成すしている。光学経路2は、ビームベ
ンター4と集光レンズ5とを含んている。レーサー発振
器lに用いられる光源の種類は、レーザー加工の種類に
よって異なるか、穴開け、切断、溶接等には大出力か得
られる炭酸ガスレーザー、YAGレーザーか用いられ、
微細加工には短波長のレーサーか用いられる。レーザー
発振器lは、反射板6.7から成るレーザー共振器8を
含んている。例えば、炭酸ガスレーザーではレーサー共
振器8内で放電か起こり反転分布を作り、レーザー光を
発振させる。一方の反射板6の反射率はほぼ100%て
あり、他方の反射板7の反射率はそれ以下であり、共振
器8内で発生した光は、反射板6.7を往復している間
に増幅され誘導放出を起こしてレーザー光I、とし′C
反射板7から取出される。
被加工物3Ll、X、Y、zの3方向に位置合わせして
治具9に支1へされた状態てレーザー加]二されるか、
従来技術ては、この被加圧物の位置合わせは、第7図ま
たは第8図(A)(B)に示す方法て行なわれている。
即ち、第7図に示すように、被加工!1m3か支持され
るへき治具9にテープloを貼伺け、レーサー光りをこ
のテープ1oに照射し、テープ10の穴10aによりレ
ーサー光りか通過した位置に穴かあくことによりレーザ
ーの光学経路を求め、そのLに支持される被加工物3か
所定の位置で加工されるようにしている。
また、第8図(A)(B)に示すように、加工用レーザ
ーとは別の位置合わせ用のHe、Neレーザー光源の如
き可視レーサー光源11を用いてレーザー共振器8から
の加圧用レーサー光Lwと位置合わせ用可視レーサー光
Lpとは切換シャッター12によって切り換えている。
被加工物3を位27合わせする際には、位置合わせ用可
視レーサー光Lpを切換シャッター12によって加圧用
レーサー光LWと同し光学経路2を経て被加圧物3に照
射して位置合わせを行なう。その後、第8図(B)に示
すように、切換シャッター12を開いて加工用レーザー
光LWを光学経路2に導いて被加圧物3に照射し、レー
ザー加工を行なう。
(発明か解決しようとする課題) しかし、これらの従来技術による位置合わせ方法は、下
記のように種々の欠点かあった。
即ち、第7図に示ず方法ては、治具にテープを貼伺け、
治具の位置合わせ後、二のテープを剥し、被加工物はテ
ープによって予め測定された位置を基準にしてセットさ
れるか、被加圧物が軟質てあってその加工部分の位置か
被加工物の取付は方に依存する場合には、この被加工物
の加工部分を加工用レーザー光に照準を合わせることか
困難であって加工精度か低下する欠点かあった。
また、第81%に示す方法では、位置合わせ用レーザー
光の波長によるフP、%点のずれか発生し易く、そのに
位置合わせ用レーサー光と加1’gJIIレーサー光の
光学経路な切抄シV・ツタ−によって合わせる際に誤差
か生し易く、このため被加圧物の位置合わせの精度か低
下する欠点かあった。特に、被加工物の加重「部分か見
えない場合にはその傾向か一層高くなる。
また、いずれの方法も被加工物を高い精度で位置合せす
ることかてきない欠点かあった。
本発明の目的は、レーサー加工前に被加工物を高い精度
て容易に位置合わせすることかてき、口つ被加圧物か軟
質であってもまた加圧部分か不可視てあっても確実に位
置合わせすることかてき、また位置合せを自動化するこ
とかてきるるレーザー加工における被加工物の位置合わ
せ方法を提供することにある。
〔課題を解決すべき手段〕
本発明は、上記の課題を解決するために、被加工物に加
工用レーザー光源から出力される加圧用レーサー光を照
射して加工する際に被加工物またはこの被加工物か取付
けられる治具の位置を設定するために、高反射材料から
成る位置決め用被照射物を用い、加工用レーザー光源か
ら加工用レーサー光の限界出力よりも低い値に設定され
て出力された検査用レーサー光を加工用レーサー光と同
じ光学経路を経て被照射物に照射して反射させ、その戻
り光によるレーザー出力の変化から被照射物を変位しつ
つ被加工物の位置を設定することを特徴とするレーザー
加工における被加工物位置合わせ方法を提供するもので
ある。
尚1被照射物はそれ自体か反射性てあれば被加「物l」
体てあってもよいし、被加工物か反射性てない場合には
、別の反射性材料を被加工物の代わりに用いることかて
き、また被加工物を保持する治具自体か反射性てあれば
これを被照射物としてもよい。
〔作用〕
このように、加工用レーサー光源から加工用レーサー光
の限界出力よりも低い値の検査用レーサー光を出力し、
これを位置合わせ川波照射物に照射させ、その戻り光に
よるレーザー出力の変化から被照射物の位置を検出しつ
つこの被照射物を変位して被加工物を位置合わせするの
て、検査用レーザー光は加工用レーサー光と全く同し光
学経路を通過してその間に誤差か生ずることかなく、従
って高い精度て被加工物を位置合わせすることかてきる
。また、検査用レーザー光は従来のように可視レーザー
光てはなく、戻り光の量の変化による増幅率の変化から
加工用レーザー光源のレーサー出力を変化させて被加に
物の位置を検出するのて、i’if視的に位置合わせす
る方法のように被加に物の加十部分か不可視部分てあっ
ても確実に位置合わせすることかてきる。
〔実施例〕
本発明の実施例を図面を参照して詳細にのべると、第1
図は本発明による被加工物の位置合わせ方法の基本原理
を示し、高反射性材料の被加工物3または被加工物か非
反射性である場合に被加工物に代えて用いられる銀、銅
の如き0.5mm厚の板状高反射材料から成る被照射物
13は、移動台の如きチーツルのLに載置される治具9
上に取付けられ、加工用レーザー光源lは、例えば、炭
酸ガスレーサーから成り、レーサー光は、ビームベンタ
ー4及び集光レンズ5を含む光学経路2を経てレーザー
光に対して垂直になるように治具9上にセットされた被
加工物3または被照射物13に照射される。以下第1図
の原理ては被照射物13に検査用レーザー光Lpを照射
する場合について説明する。
本発明の方V、では、加工用レーサー光源であるレーザ
ー発振器lから加工用レーザー光Lwの限界出力よりも
低い値に設定されて出力された検査用レーサー光Lpを
加工用レーザー光LWと同し光学経路2を経て被照射物
13に照射して反射させ、その戻り光Lrかレーザー発
振器1に戻って誘導放出を引き起こし、レーザー出力か
変化することを利用する。
第1図の実施例では、被照射物13をZ方向(垂直方向
)に変位して被加工物3をZ方向に位置合わせなするこ
とかてきることか解る。
若し、被照射物13か検査用レーザー光t、pの焦点位
置かまたはその近くてあり、且つ被照射物13による反
射方向か入射方向に対して全く逆であれば、戻り率か高
く戻り光Lrの量か多くなってこの戻り光によってレー
ザー共振器8に高い増幅か生ずる。
従って、移動台をZ方向に変位して検査用レーザー光L
pの焦点位置に接近しまたは離反すると、その位置に応
して戻り光Lrの丑及びレーサー共振器8の増幅率か変
化してレーザー出力か変化する。このようにしてレーザ
ー出力の変化をみなから移動台をZ方向に変位すること
によって被照射物13をZ方向の位置合わせをすること
かてきる。
レーサー出力測定器17は、第1図に示すように、光学
経路2のレーザー発振器l側の端部に配置されて戻り光
量の変化によるレーザー出力の変化を測定する。従って
、このレーサー出力測定器17の測定結果を見ながら被
照射物13を変位して被加工物の位置合わせな行なうこ
とかてきる。
第1図の装置を用いて被照射物13をZ方向に変位した
時の被照射物の変位位置(d)と各変位位置に応して得
られたレーザー出力(0)との関係を第2図(A)に示
す。このデータは、被照射物として銀板か用いられ、光
源として最大出力1.2kWの炭酸ガスレーザーのシマ
ー放電光か用いられた場合のものである。第2図(A)
において変位位置(d)は移動台の当初の位置からZ方
向(垂直の下向き)に変位した距11fI (mm)で
ある。
次に、本発明の方法によって被照射物13をX方向及び
X方向に位置合わせする方法を第3l−ffl及び第4
図をそれぞれ参照しでのべる。
第3図に示すように、被照射物13をX方向に位置合わ
せするためにX方向の変位によって戻り光Lrの贋か変
化するように被照射物13の上にX方向に沿って傾斜す
る2つの傾斜面14a、14”aを有する高反射材料の
第2の被照射物14.14°を用いる。この状態て移動
台をX方向に変位すると、検査用レーザー光Lpか、第
3図のL2て示すように、被照射物13.14.14’
の平坦なところで反射する時には、戻り光Lrの量か変
化しないか、検査用レーサー光Lrか、i3図の1−、
て示すように、第2の被照射物14.14′の傾斜面1
4a14°aに照射すると、レーザー光Lpは光学経路
2から外れた方向に反射され、従って戻り光Lrの州は
ほとんどなく、また検査用レーザー光Lpか、第3図の
Llて示ずように、傾斜面14a、14’ aと被照射
物13の上面との境界部分15.15”を通って照射す
る時には、かり光Lrの量は急激に変化する。従って、
このように戻り光Lrの量か急激に変化する位置Px、
P’xの中間位置を計算によって求めることによって被
照射物13と被照射物1414“をX方向に位置合わせ
することかてきる。
第1図の装置を用いて被照射物13をX方向に変位した
時の被照射物の位置Xと各位置Xに応して得られたレー
ザー出力(0)との関係を第2図(B)に示す。このデ
ータも、被照射物として銀板か用いられ、光源として最
大出力1.2kWの炭酸ガスレーザーのシマー放電光か
用いられた場合のものである。
また、第4図に示すように、被照射物13をX方向(水
平面上を斜めに傾いていないように)に位置合わせする
ために、移動台をX方向に移動しつつレーザー光Lpを
被照射物13と14との一方の境界部分15−1−、に
照射する。若し、移動台をX方向に移動して被照射物1
3.14.14゛か同方向に変位するにつれて戻り光L
rの量か零または最大値に変化するなら、被照射物13
.14.14°の」二面かX方向に水モに変位している
ことか解り、従って移動台のX方向の移動につれてこの
ような戻り光Lrのlilの変化を生しることかないよ
うに移動台の水11而上゛Cの傾きを矯正してX方向(
斜め方向)の位置合わせを行なう。
次に、被加圧物を回転しつつ加工する場合にこの被加圧
物の却下位置を設定する方法を第5図を参照しでのべる
。この場合には、被照射物13の−1−に中央の円形被
照射物14Aと外周の扉状被照射物14’Aとを重合し
、これらの被照射物13.14A、14′Aの組合わせ
をZ方向、X方向に変位しつつ同様にしてこれらの方向
の位置合わせな行ない、また回転軸16を中心にこれら
の組合わせを回転しつつ」−記Y方向の位置合わせと同
様の位置合わせを行なって偏心を矯正することかできる
尚、」−記実施例では、被照射物は、被加工物か取イ・
1けられる位置に取伺けられた銀等の、“1.′i反射
材料を用いたか、被加工物目体か反射材料であれば、こ
の被加工物に検査用レーザー光Lpを照射して位置合わ
せすることかてきる。また被照射物か被加工物てない場
合において、被照射物は被加工物と同し取付は位置にし
なければならないものてはなく、両者の相対位置関係か
予め解れは、被加圧物とは別個の被照射物によって位置
合わせを行なった後、この被照射物に対する相対位置か
ら被加工物の取付は位置な設電してその位置合わせな行
なうことかてきる〔発明の効果〕 本発明によれば、上記のように、加圧用レーサー光源か
ら出力される低出力のレーザー光を検査用として用いて
その戻り光量の変化によるレーサー出力の変化を利用し
て被加工物の位置合わせな行なうのて、検査用レーザー
光と加重「用レーザー光との光学経路のずれか生ずるこ
とかなく、また被加工物の位置を可視的に検出するので
はなく、レーサー出力の変化から検出するのて加圧部分
か不可視部分ても確実に位置合わせすることかでき、更
に被加工物のあらゆる方向の位置わせを行なうことかて
き、従って被加工物を高い精度て効率よく位置合わせす
ることかてきる実益かある。尚、出力の情報を用いて被
加工物の位置を自動的に合せることもてきる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るレーザー加工における被加工物位
置合わせ方法に用いられる装置の概略系統図、第2図(
A)(B)はそれぞれ第1図の装置を用いて被加工物の
2方向及びX方向の位置合わせな行なう場合の測定方法
を示すプロット図、第3図及び第4図は本発明の方法に
よって被加工物のX方向及びX方向の位置合わせを行な
うのに用いられる被照射物の断面図及び平面図、第5図
は回転する被加工物の位置合わせを行なうのに用いられ
る被照射物の断面図第6図はレーサー加工装置の一般的
な概略図、第7図は第6図の装置を用いて被加工物の位
置合わせを行なう従来技術の1つの方法の説明図、第8
図(A)(B)は他の従来技術の方法を説明する概略図
である。 1−−−−−レーザー発振器、2−−−−一光学経路、
3−−−−−被加工物、6.7反射板、8−−−−−共
振器、9 冶其、13.14.14“、14A、14’A、−−−
−−−被照射物、14a、14’a#!消而、I5.1
5“−一−−−境界部分、Lw 加工用レーサー光、Lp 検査用レーザー光、Lr 戻 り光、17 レーサー出力測定器。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被加圧物に加工用レーザー光源から出力される加
    工用レーザー光を照射して加工する際に前記被加工物ま
    たは前記被加工物が取付けられる治具の位置を設定する
    ために、高反射材料から成る位置決め用被照射物を用い
    、前記加工用レーザー光源から前記加工用レーザー光の
    限界出力よりも低い値に設定されて出力された検査用レ
    ーザー光を前記加工用レーザー光と同じ光学経路を経て
    前記被照射物に照射して反射させ、その戻り光によるレ
    ーザー出力の変化から前記被照射物を変位しつつ前記被
    加工物の位置を設定することを特徴とするレーザー加工
    における被加工物位置合わせ方法。
  2. (2)前記位置決め用被照射物からの戻り光の量は前記
    被照射物の焦点位置に対するずれと被照射物の傾斜面と
    平坦面との境界部分での急激な反射変化とのいずれかに
    よって定められる請求項第1項に記載のレーザー加工に
    おける被加工物位置合せ方法。
  3. (3)前記被照射物は被加工物自体である請求項第1項
    に記載のレーザー加工における被加工物位置合せ方法。
  4. (4)前記被照射物は被加工物を保持する治具である請
    求項第1項に記載のレーザー加工における被加工物位置
    合せ方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012179644A (ja) * 2011-03-02 2012-09-20 Disco Corp レーザ加工装置
JP2017177147A (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 ファナック株式会社 ギャップセンサ補正と反射光プロファイル測定を同時に行うレーザ加工装置及びレーザ加工装置の相関テーブル生成方法

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US10252372B2 (en) 2016-03-29 2019-04-09 Fanuc Corporation Laser cutting apparatus that performs gap sensor calibration and reflected light profile measurement, and correlation table generation method for laser cutting apparatus

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