JPH05245676A - Laser beam machine - Google Patents

Laser beam machine

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Publication number
JPH05245676A
JPH05245676A JP4051606A JP5160692A JPH05245676A JP H05245676 A JPH05245676 A JP H05245676A JP 4051606 A JP4051606 A JP 4051606A JP 5160692 A JP5160692 A JP 5160692A JP H05245676 A JPH05245676 A JP H05245676A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
lens
optical path
laser processing
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4051606A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisashi Takahashi
久志 高橋
Hirotsugu Zama
博嗣 座間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amada Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amada Co Ltd filed Critical Amada Co Ltd
Priority to JP4051606A priority Critical patent/JPH05245676A/en
Publication of JPH05245676A publication Critical patent/JPH05245676A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the accuracy of laser beam machining by always fixing the diameter of a spot of laser beam with which a work is irradiated irrespective of change of an optical path by the movement of a laser beam machining head. CONSTITUTION:This is a laser beam machine provided with a laser beam machining head 1 which can move freely at least in one axial direction, a lens 23 which can adjust the diameter of the laser beam LB is provided so that it can move in the direction of the optical axis in an optical path of the laser beam LB from a laser beam oscillator to a laser beam machining head 1, and a lens position controller 37 is provided to control the position of at least one of the lens 23 or a condenser lens 7 built in the laser beam machining head 1 corresponding to the optical path length so that the spot diameter of the laser beam LB with which the work W is irradiated is always nearly fixed irrespective of change of the optical path length.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、レーザ加工ヘッドが
少なくとも一軸方向へ移動可能なレーザ加工装置に係
り、さらに詳細には、レーザ加工ヘッドの移動によって
レーザ光の光路長が変化した場合があっても、ワークに
照射されるレーザ光のスポット径を常にほぼ一定に保持
することのできるレーザ加工装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus in which a laser processing head can move in at least one axis direction, and more specifically, there are cases where the optical path length of a laser beam changes due to the movement of the laser processing head. In particular, the present invention relates to a laser processing apparatus capable of keeping the spot diameter of laser light applied to a work almost always constant.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ加工ヘッドが移動する形式のレー
ザ加工装置においは、レーザ発振器から上記レーザ加工
ヘッドに内装した集光レンズまでの距離が大きく変化す
るので、レーザ光の発散角に起因して、上記集光レンズ
の位置において、レーザ光の径が大幅に変化することが
知られている。このレーザ光の径の変化に起因して焦点
位置が変化し、ワークの所定位置に照射されるレーザ光
のスポット径が変化して加工精度に影響を与える。
2. Description of the Related Art In a laser processing apparatus in which a laser processing head moves, the distance from a laser oscillator to a condenser lens installed in the laser processing head changes greatly, so that the divergence angle of laser light causes It is known that the diameter of laser light changes significantly at the position of the condenser lens. The focus position changes due to the change in the diameter of the laser light, and the spot diameter of the laser light irradiated to a predetermined position on the work changes, which affects the processing accuracy.

【0003】そこで、従来は、例えば特公平1−550
76号公報に示されているように、レーザ加工ヘッドが
移動した場合であっても、レーザ発振器からレーザ加工
ヘッドに至る光路長が常に一定になるように、格別の機
構を採用することがある。
Therefore, conventionally, for example, Japanese Patent Publication No. 1-550
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 76-76, a special mechanism may be adopted so that the optical path length from the laser oscillator to the laser processing head is always constant even when the laser processing head moves. ..

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】レーザ加工ヘッドの移
動位置に拘りなく光路長を常にほぼ一定に保持しようと
する構成においては、レーザ光を反転屈曲するための反
転器を格別に設けて、この反転器を、レーザ加工ヘッド
の移動に関連して移動せしめる必要がある。
In a structure in which the optical path length is always kept substantially constant irrespective of the moving position of the laser processing head, a reversing device for reversing and bending the laser beam is specially provided. The invertor needs to be moved relative to the movement of the laser processing head.

【0005】したがって、前記反転器を備える分だけ構
成が大型になり、また関連移動せしめるための機構又は
制御装置が必要であり、全体的構成を複雑化する等の問
題がある。
Therefore, the size of the structure is increased due to the provision of the reversing device, and a mechanism or a control device for performing the related movement is required, which causes a problem that the overall structure is complicated.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前述のごとき問題点に鑑
みて、本発明は、レーザ加工ヘッドを少なくとも一軸方
向へ移動自在に備えてなるレーザ加工装置にして、レー
ザ発振器から上記レーザ加工ヘッドに至るレーザ光の光
路中に、上記レーザ光の径を調節可能なレンズを光軸方
向に移動可能に設け、光路長の変化に拘らずワークに照
射されるレーザ光のスポット径が常にほぼ一定になるよ
うに、前記レンズ又はレーザ加工ヘッドに内装した集光
レンズの少なくとも一方を光路長に対応して位置制御す
るレンズ位置制御装置を備えてなるものである。
In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a laser processing apparatus provided with a laser processing head movably in at least one axial direction, and the laser processing head is changed from the laser oscillator to the laser processing head. A lens capable of adjusting the diameter of the laser beam is provided movably in the optical path of the laser beam to reach, and the spot diameter of the laser beam irradiated to the work is always almost constant regardless of the change of the optical path length. Therefore, a lens position control device for controlling the position of at least one of the lens and the condenser lens installed in the laser processing head according to the optical path length is provided.

【0007】[0007]

【作用】上記構成により、例えばレーザ光の光路中に設
けたレンズを光軸方向へ位置調節することにより、レー
ザ加工ヘッドに内装した集光レンズの位置におけるレー
ザ光の径を常にほぼ一定に保持でき、ワークに照射され
るレーザ光のスポット径を常にほぼ一定に保持すること
ができる。
With the above structure, the diameter of the laser beam at the position of the condenser lens installed in the laser processing head is always kept substantially constant by, for example, adjusting the position of the lens provided in the optical path of the laser beam in the optical axis direction. Therefore, the spot diameter of the laser beam applied to the work can be kept substantially constant.

【0008】[0008]

【実施例】レーザ加工装置には、レーザ加工ヘッドをX
軸方向へ移動自在に備え、ワークテーブルをY軸方向へ
移動自在に備えた形式及びレーザ加工ヘッドをX軸及び
Y軸方向へ移動自在に備えた形式や、レーザ加工ヘッド
をX,Y,Zの3軸方向へ移動自在に備えた形式等があ
り、以下に説明する実施例に係る装置は上述の何れの形
式にも使用し得るものである。なお、レーザ加工ヘッド
をX,Y,Z軸方向へ移動する構成は周知であるので、
以後の説明においては、レーザ加工ヘッドを移動するた
めの構成は省略する。
EXAMPLE A laser processing apparatus has a laser processing head X
A type in which the work table is movable in the Y-axis direction and a type in which the laser processing head is movable in the X-axis and Y-axis directions, and a laser processing head is X, Y, Z. There is a type such that it can be moved in the three axial directions, and the apparatus according to the embodiments described below can be used in any of the above types. Since the configuration for moving the laser processing head in the X-, Y-, and Z-axis directions is well known,
In the following description, the structure for moving the laser processing head is omitted.

【0009】さて、図1を参照するに、少なくとも1軸
方向へ移動自在なレーザ加工ヘッド1における加工ヘッ
ド本体3の下部には、ワークWへアシストガスを噴出す
るノズル5を備えている。上記加工ヘッド本体3内に
は、集光レンズ7を備えたレンズホルダ9が設けられて
おり、このレンズホルダ9は、前記加工ヘッド本体3に
上下調節可能に支持された上下調節筒11の下端部に適
宜に取付けてある。
Now, referring to FIG. 1, a nozzle 5 for ejecting an assist gas to a work W is provided below the processing head body 3 of the laser processing head 1 which is movable in at least one axis direction. A lens holder 9 provided with a condenser lens 7 is provided in the processing head body 3, and the lens holder 9 is a lower end of an up-down adjustment cylinder 11 supported by the processing head body 3 so as to be vertically adjustable. It is properly attached to the section.

【0010】上記上下調節筒11の上部には、前記加工
ヘッド本体3に回転のみ自在に支持されたナット部材1
3が相対的に上下動可能に螺合してあり、上記ナット部
材13の外周面に一体的に備えたウォームギア15に
は、前記加工ヘッド本体3に回転自在に支持されたウォ
ーム17が噛合してある。そして、上記ウォーム17
は、サーボモータM1に適宜に連動連結してある。
A nut member 1 rotatably supported by the processing head body 3 is provided on the upper and lower adjusting cylinders 11.
A worm 17 rotatably supported by the machining head main body 3 meshes with a worm gear 15 that is integrally provided on the outer peripheral surface of the nut member 13 and is screwed so as to be vertically movable. There is. And the worm 17
Are connected to the servomotor M1 as appropriate.

【0011】したがって、上記サーボモータM1を適宜
に回転制御することによりウォーム17を介してウォー
ムギア15を回転でき、上下調節筒11,集光レンズ7
を上下に位置調節することができる。
Therefore, the worm gear 15 can be rotated via the worm 17 by appropriately controlling the rotation of the servo motor M1, and the vertical adjustment cylinder 11 and the condenser lens 7 can be rotated.
Can be adjusted up and down.

【0012】前記レーザ加工ヘッド1の上方位置には、
レーザ発振器(図示省略)から発振されたレーザ光LB
を前記集光レンズ7の方向へ反射するためのベンドミラ
ー19を備えたミラー装置21が配置されている。
At a position above the laser processing head 1,
Laser light LB emitted from a laser oscillator (not shown)
A mirror device 21 having a bend mirror 19 for reflecting the light toward the condenser lens 7 is arranged.

【0013】この実施例においては、レーザ発振器から
上記ミラー装置21に至る光路の途中に、前記レーザ光
LBの径を調節可能なレンズ23(本実施例においては
凸レンズ)が軸方向へ移動可能に設けられている。より
詳細には、レーザ光LBの光路を保護する保護管27の
途中に、前記レンズ23を保持したレンズ保持部材29
が光軸方向へ移動可能に設けられている。そして、上記
レンズ保持部材29を光軸方向へ自動的に位置調節する
ために、レンズ保持部材29に一体的に備えたナット部
材31と螺合したボールネジ33を回転駆動するための
サーボモータM2が設けられている。
In this embodiment, a lens 23 (convex lens in this embodiment) capable of adjusting the diameter of the laser beam LB is axially movable along the optical path from the laser oscillator to the mirror device 21. It is provided. More specifically, the lens holding member 29 holding the lens 23 is provided in the middle of the protection tube 27 that protects the optical path of the laser beam LB.
Are provided so as to be movable in the optical axis direction. Then, in order to automatically adjust the position of the lens holding member 29 in the optical axis direction, a servo motor M2 for rotationally driving a ball screw 33 screwed with a nut member 31 integrally provided on the lens holding member 29 is provided. It is provided.

【0014】しだかって、上記サーボモータM2を適宜
に制御駆動することによりレンズ保持部材29を光軸方
向に位置調節することができる。よって、このレンズ保
持部材29に保持されたレンズ23によりレーザ光LB
の径を調節でき、例えば、前記集光レンズ7の位置にお
けるレーザ光LBの径を常に一定に制御することができ
る。
Therefore, the position of the lens holding member 29 can be adjusted in the optical axis direction by appropriately controlling and driving the servo motor M2. Therefore, the laser light LB is generated by the lens 23 held by the lens holding member 29.
The diameter of the laser beam LB at the position of the condenser lens 7 can be constantly controlled to be constant.

【0015】前記サーボモータM1,M2を制御するた
めに、制御装置35が設けられており、この制御装置3
5は、レンズ位置制御装置37と光路長補正値データテ
ーブル39が備えられている。
A control device 35 is provided to control the servomotors M1 and M2, and the control device 3 is provided.
5 is provided with a lens position control device 37 and an optical path length correction value data table 39.

【0016】上記光路長補正値データテーブル39は、
レーザ発振器からレーザ加工ヘッド1における集光レン
ズ7に至る距離(光路長)の変化と焦点位置の変化によ
る補正値との関係を予じめデータとして記憶してるもの
である。
The optical path length correction value data table 39 is
The relationship between the change in the distance (optical path length) from the laser oscillator to the condenser lens 7 in the laser processing head 1 and the correction value due to the change in the focus position is stored in advance as data.

【0017】前記レンズ位置制御装置37は、レーザ加
工装置を制御するNC装置41からの軸移動データに基
いてレーザ発振器から前記集光レンズ7に至る光路長を
演算し、この演算結果に基いて前記光路長補正値データ
テーブル39から適切な補正値を検索し、この補正値に
基いて前記サーボモータM1,M2を適宜に制御するも
のである。
The lens position control device 37 calculates the optical path length from the laser oscillator to the condenser lens 7 based on the axial movement data from the NC device 41 which controls the laser processing device, and based on this calculation result. An appropriate correction value is retrieved from the optical path length correction value data table 39, and the servomotors M1 and M2 are appropriately controlled based on this correction value.

【0018】以上のごとき構成において、レーザ加工装
置におけるレーザ加工ヘッド1をX,Y,Z軸の少なく
とも一方向へ移動せしめてワークテーブル上のワークW
にレーザ加工を行なうと、レーザ発振器からレーザ加工
ヘッド1に備えた集光レンズ7に至る光路長が変化す
る。この光路長の変化は、X,Y,Z軸に備えた位置検
出器(図示省略)による検出値に基いて演算することも
可能であるが、本実施例においては、X,Y,Z軸の各
サーボモータ(図示省略)にパルス分配される位置制御
データに相当する軸移動データがNC装置41からレン
ズ位置制御装置37に入力され、この軸移動データに基
いて光路長が演算される。
In the above construction, the laser processing head 1 in the laser processing apparatus is moved in at least one of the X, Y and Z axes to move the work W on the work table.
When laser processing is performed on, the optical path length from the laser oscillator to the condenser lens 7 provided in the laser processing head 1 changes. This change in the optical path length can be calculated based on a detection value by a position detector (not shown) provided on the X, Y, and Z axes, but in the present embodiment, the X, Y, and Z axes are calculated. The axial movement data corresponding to the position control data pulse-distributed to each servo motor (not shown) is input from the NC device 41 to the lens position control device 37, and the optical path length is calculated based on this axial movement data.

【0019】そして、レンズ位置制御装置37において
演算された光路長に対応して適切な補正値が光路長補正
値データテーブル39から検索されて、サーボモータM
1あるいはM2の少なくとも一方が制御される。
Then, an appropriate correction value corresponding to the optical path length calculated by the lens position control device 37 is retrieved from the optical path length correction value data table 39, and the servo motor M is searched.
At least one of 1 and M2 is controlled.

【0020】前記サーボモータM1の制御が行なわれる
ときには集光レンズ7が上下動されて焦点位置が調節さ
れることとなる。また、サーボモータM2が制御される
ときには、レーザ発振器から前記集光レンズ7に至るレ
ーザ光LBの径が調節されることとなり、前記集光レン
ズ7の位置におけるレーザ光LBの径が常にほぼ一定に
なるように制御される。
When the servomotor M1 is controlled, the condenser lens 7 is moved up and down to adjust the focus position. Further, when the servomotor M2 is controlled, the diameter of the laser light LB from the laser oscillator to the condenser lens 7 is adjusted, and the diameter of the laser light LB at the position of the condenser lens 7 is always substantially constant. Controlled to be.

【0021】なお、サーボモータM1,M2を同時に制
御することも可能であり、この場合には、一方のサーボ
モータのみを制御する場合に比較して各サーボモータM
1,M2の制御量が少なくなるものである。
It is also possible to control the servomotors M1 and M2 at the same time. In this case, compared with the case where only one servomotor is controlled, each servomotor M is controlled.
The control amount of 1 and M2 is reduced.

【0022】既に理解されるように、本実施例において
は、レーザ加工ヘッド1に備えた集光レンズ7あるいは
レーザ発振器から上記レーザ加工ヘッド1の集光レンズ
7に至る光路の途中に設けたレンズ23の少なくとも一
方を光軸方向に位置調節する構成であるから、集光レン
ズ7及びレンズ23を共に位置調節する場合には、両レ
ンズ7,23の位置調節量が少なくてよいこととなり、
レーザ光LBの光路長の変化に対して迅速に対応し得る
こととなる。
As will be understood, in this embodiment, the condenser lens 7 provided in the laser processing head 1 or the lens provided in the optical path from the laser oscillator to the condenser lens 7 of the laser processing head 1 is used. Since the position of at least one of the lenses 23 is adjusted in the optical axis direction, when adjusting the positions of both the condenser lens 7 and the lens 23, the position adjustment amount of both lenses 7 and 23 may be small.
This makes it possible to quickly respond to changes in the optical path length of the laser light LB.

【0023】また、光路途中に設けた前記レンズ23の
みを光軸方向に位置調節する構成とする場合には、レー
ザ加工ヘッド1に備えた集光レンズ7の位置調節を不要
な構成とすることができる。そして、この場合には、従
来の一般的なレーザ加工ヘッドを備えてなるレーザ加工
装置に対しても容易に実施可能である。
When only the lens 23 provided in the optical path is positionally adjusted in the optical axis direction, the position adjustment of the condenser lens 7 provided in the laser processing head 1 is unnecessary. You can In this case, it can be easily implemented in a laser processing apparatus including a conventional general laser processing head.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、本発明によれば、レーザ加工ヘッド1の移動
による光路長の変化に対応して、レーザ加工ヘッド1に
備えた集光レンズ7の位置を調節して焦点位置を調節す
ること、或は光路長の変化に対応して光路中に設けたレ
ンズ23の位置を調節して、集光レンズ7の位置におけ
るレーザ光の径を常にほぼ一定に調節することができ
る。
As will be understood from the above description of the embodiments, according to the present invention, the light focusing provided in the laser processing head 1 corresponding to the change of the optical path length due to the movement of the laser processing head 1. The position of the lens 7 is adjusted to adjust the focal position, or the position of the lens 23 provided in the optical path is adjusted in response to the change in the optical path length, and the diameter of the laser beam at the position of the condenser lens 7 is adjusted. Can be adjusted almost constantly.

【0025】すなわち本発明においては、レーザ加工ヘ
ッドの移動による光路長の変化に拘りなくワークに照射
されるレーザ光のスポット径を常にほぼ一定に保持で
き、比較的簡単な構成でもってレーザ加工の精度向上を
図ることができるものである。
That is, according to the present invention, the spot diameter of the laser beam applied to the workpiece can be kept substantially constant regardless of the change in the optical path length due to the movement of the laser processing head, and the laser processing can be performed with a relatively simple structure. The accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の1実施例を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ加工ヘッド LB レーザ光 23 レンズ 7 集光レンズ 37 レンズ位置制御装置 1 Laser Processing Head LB Laser Light 23 Lens 7 Condenser Lens 37 Lens Position Control Device

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ加工ヘッドを少なくとも一軸方向
へ移動自在に備えてなるレーザ加工装置にして、レーザ
発振器から上記レーザ加工ヘッドに至るレーザ光の光路
中に、上記レーザ光の径を調節可能なレンズを光軸方向
に移動可能に設け、光路長の変化に拘らずワークに照射
されるレーザ光のスポット径が常にほぼ一定になるよう
に、前記レンズ又はレーザ加工ヘッドに内装した集光レ
ンズの少なくとも一方を光路長に対応して位置制御する
レンズ位置制御装置を備えてなることを特徴とするレー
ザ加工装置。
1. A laser processing apparatus comprising a laser processing head movably in at least one axis direction, and the diameter of the laser beam can be adjusted in the optical path of the laser beam from the laser oscillator to the laser processing head. A lens is provided so as to be movable in the optical axis direction, and a condenser lens installed in the lens or the laser processing head so that the spot diameter of the laser beam irradiated to the work is always almost constant regardless of the change of the optical path length. A laser processing apparatus comprising: a lens position control device that controls the position of at least one of the lenses according to the optical path length.
JP4051606A 1992-03-10 1992-03-10 Laser beam machine Pending JPH05245676A (en)

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JP4051606A JPH05245676A (en) 1992-03-10 1992-03-10 Laser beam machine

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JP4051606A JPH05245676A (en) 1992-03-10 1992-03-10 Laser beam machine

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JP4051606A Pending JPH05245676A (en) 1992-03-10 1992-03-10 Laser beam machine

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