JPH06102279B2 - Laser processing equipment - Google Patents

Laser processing equipment

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JPH06102279B2
JPH06102279B2 JP63231835A JP23183588A JPH06102279B2 JP H06102279 B2 JPH06102279 B2 JP H06102279B2 JP 63231835 A JP63231835 A JP 63231835A JP 23183588 A JP23183588 A JP 23183588A JP H06102279 B2 JPH06102279 B2 JP H06102279B2
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JP
Japan
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workpiece
laser
gas nozzle
reflecting mirror
processing
Prior art date
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JP63231835A
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Japanese (ja)
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JPH0280189A (en
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清治 今村
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この発明は、レーザ光によつて被加工物の切断、溶接な
どを行うレーザ加工装置において、被加工物の観察を行
うための構成に関する。
The present invention relates to a structure for observing a work piece in a laser processing apparatus that cuts, welds, and the like the work piece with a laser beam.

【従来の技術】[Prior art]

レーザ光は、時間的にも空間的にも優れたコヒーレンシ
イを有しており、これをレンズや金属鏡などの光学部品
を用いて集光すると極めて高い出力密度が得られ、また
適切な光学部品を用いることにより、出溶密度を自由に
変えられるので、その広範囲なな可変性を利用して穴あ
け,切断,溶接,及び熱処理など多種類の加工に利用さ
れている。 第2図は、従来例による低出力のレーザ加工装置の概略
構成図である。第2図において、レーザ加工装置は、レ
ーザ光を反射するがその他の光を透過するダイクロイッ
クミラー2によつてレーザ光1を反射させ、さらに加工
レンズ3で集光させて被加工物4に照射し、被加工物4
を切断又は溶接している。その際テレビカメラ5によつ
て上方から前記ダイクロイックミラー2及び加工レンズ
3を通して観察する。しかし通常このような加工ヘッド
部分から観察するのは、低出力レーザ例えばレーザ出力
50W以下の場合に限られている。 第3図は従来例による高出力のレーザ加工装置の概略構
成図である。高出力例えば500Wのレーザ光1は全反射ミ
ラー6で反射し、さらに加工レンズ3及びガスノズル11
を通って被加工物4を照射して加工する。このとき、被
加工物とガスの酸化反応による反射率の低減、反応熱の
利用及び生成された溶融物質の除去のほか切断時に被加
工物から生じるヒュームやスパッタから加工レンズを保
護するため酸素ガスや空気などのアシストガス12が、ガ
スノズル11の先端から噴出される。
Laser light has excellent coherency both in terms of time and space, and when it is focused using optical components such as lenses and metal mirrors, extremely high power density can be obtained and appropriate optical Since the molten metal density can be freely changed by using parts, it is used for various kinds of processing such as drilling, cutting, welding and heat treatment by utilizing its wide range of variability. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a low-power laser processing apparatus according to a conventional example. In FIG. 2, the laser processing apparatus reflects laser light 1 by a dichroic mirror 2 that reflects laser light but transmits other light, and further condenses it with a processing lens 3 to irradiate a workpiece 4. And the work piece 4
Is cut or welded. At this time, the television camera 5 is used to observe from above through the dichroic mirror 2 and the processing lens 3. However, it is usually observed from such a processing head part that a low power laser such as a laser output is used.
Limited to 50W or less. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional high-power laser processing apparatus. A laser beam 1 of high output, for example 500 W, is reflected by the total reflection mirror 6, and further, the processing lens 3 and the gas nozzle 11
The workpiece 4 is irradiated with the laser beam through the substrate to be processed. At this time, oxygen gas is used to reduce the reflectance due to the oxidation reaction of the workpiece and the gas, utilize the reaction heat and remove the generated molten material, and protect the processing lens from fume and spatter generated from the workpiece during cutting. Assist gas 12 such as air and air is ejected from the tip of gas nozzle 11.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

第2図の如く低出力のレーザ光1を用いてレーザ加工を
行う場合には、図示されないガスノズルの先端のガスノ
ズル穴の径が小さく加工位置が暗くなるため殆ど観察で
きず、また仮に前記ガスノズル穴の径を大きくして明る
く観察できるようにしても、テレビカメラ5による画像
は加工レンズ3の焦点近接しかえられず、その視野は極
めて狭いという問題があつた。 また、第3図のように高出力のレーザ光1を用いてレー
ザ加工を行う場合には、テレビカメラ5及びダイクロイ
ックミラー2を用いても、ガスノズル11の先端にあいて
いるガスノズル穴13の径が、1.5〜3mmと小さいために、
被加工物4が暗くなり被加工物4の加工位置を観察する
ことができなかつた。また仮にガスノズル穴13の直径を
大きく明るくしても、図示されないテレビカメラからの
画像は加工レンズ3の焦点近接しか得ることができず、
その視野も極めて狭かつた。 この発明は、レーザ加工すべき被加工物の加工位置を明
るくし、しかもテレビカメラの画像が加工レンズのピン
トに左右されないレーザ加工装置を提供することを目的
とする。
When laser processing is performed using the low-power laser beam 1 as shown in FIG. 2, the diameter of the gas nozzle hole at the tip of the gas nozzle (not shown) is small and the processing position becomes dark, so that almost no observation is possible. Even if the diameter of the lens is increased to allow bright observation, the image obtained by the television camera 5 has a problem that only the focal point of the processing lens 3 can be obtained and the field of view thereof is extremely narrow. Further, when laser processing is performed using the high-power laser beam 1 as shown in FIG. 3, even if the television camera 5 and the dichroic mirror 2 are used, the diameter of the gas nozzle hole 13 formed at the tip of the gas nozzle 11 is increased. However, because it is as small as 1.5 to 3 mm,
The workpiece 4 became dark and the processing position of the workpiece 4 could not be observed. Even if the diameter of the gas nozzle hole 13 is made large and bright, an image from a television camera (not shown) can obtain only the focal point proximity of the processing lens 3,
The field of view was also very narrow. It is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus which brightens the processing position of an object to be laser processed and which does not affect the image of the television camera depending on the focus of the processing lens.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的は、レーザ光を集光する加工レンズと、この加
工レンズにより集光された前記レーザ光を反射する反射
鏡と、この反射鏡と前記レーザ光により加工される被加
工物との間に位置し、この被加工物にアシストガスを噴
出すると共に、前記レーザ光の光軸に対し直角方向にス
ライド可能なスライド式ガスノズルと、前記反射鏡の上
方から前記被加工物を照明する照明光学系と、前記反射
鏡を介して前記被加工物を観察する観察光学系と、を備
えたレーザ加工装置によって達成される。
The above-mentioned object is to provide a processing lens that collects laser light, a reflecting mirror that reflects the laser light collected by the processing lens, and between the reflecting mirror and a workpiece that is processed by the laser light. A slide type gas nozzle which is located and is capable of ejecting an assist gas onto the workpiece and slidable in a direction perpendicular to the optical axis of the laser beam, and an illumination optical system for illuminating the workpiece from above the reflecting mirror. And an observation optical system for observing the workpiece through the reflecting mirror.

【作 用】[Work]

反射鏡の上方から被加工物を照明光学系によつて照明す
るので、被加工物の加工位置を明るくして被加工物を観
察でき、さらに加工レンズを反射鏡に対しレーザ光の光
源側に配置したので、加工レンズが観察の邪魔になら
ず、テレビカメラの画像が加工レンズのピントに左右さ
れることはない。 また、反射鏡と被加工物との間に位置し、この被加工物
にアシストガスを噴出すると共に、レーザ光の光軸に対
して直角方向にスライド可能なスライド式ガスノズルを
備えたので、被加工物を観察する時にはスライド式ガス
ノズルを光軸に対し直角方向にスライドさせれば、視野
を拡げることができる。
Since the work piece is illuminated from above the reflecting mirror by the illumination optical system, the working position of the work piece can be made brighter and the work piece can be observed, and the processing lens is placed on the light source side of the laser light with respect to the reflecting mirror. Since it is arranged, the processed lens does not interfere with the observation, and the image of the TV camera is not affected by the focus of the processed lens. Further, since the assist gas is located between the reflecting mirror and the work piece, the assist gas is ejected to the work piece, and the slide type gas nozzle that can slide in the direction perpendicular to the optical axis of the laser beam is provided, When observing the work piece, the field of view can be expanded by sliding the sliding gas nozzle in the direction perpendicular to the optical axis.

【実施例】【Example】

第1図はこの発明の実施例によるレーザ加工装置の概略
構成図である。第1図において、高出力のレーザ光1
は、全反射ミラー6で反射され加工レンズ3,ダイクロイ
ックミラー2、スライド式ガスノズル20を通つて被加工
物4を照射し、切断または溶接をする。このとき、スラ
イド式ガスノズル20の先端のガスノズル穴21からは、高
出力のアシストガス12が噴出される。 被加工物4を照明する照光光学系は、ハーフミラー15,
光フアイバー18,光フアイバー出射端19からなる。光フ
アイバー18により伝送され光フアイバー出射端19から出
射されレンズ17で平行な光にされた照明光23は、ハーフ
ミラー15で反射され、被加工物4に向かって照射する。 前記ハーフミラー15で反射された照明光23は、ダイクロ
イックミラー2,スライド式ガスノズル20を通り被加工物
4の面を照明する。 前記被加工物4を観察する観察光学系は、テレビカメラ
5とフイルター16からなる。前記照明光学系から照射さ
れ被加工物4の面で反射された光は、スライド式ガスノ
ズル20,ダイクロイックミラー2,ハーフミラー15,及びレ
ーザ光1をカットするフイルター16を通してテレビカメ
ラ5から観察する。 ここで、被加工物4の面を広い視野で観察するため、ス
ライド式ガスノズル20は、反射鏡2とレーザ光1により
加工される被加工物4との間に位置し、被加工物4にア
シストガスを噴出すると共に、加工レンズ3で集光され
反射鏡2で反射されて被加工物4に照射されるレーザ光
1の光軸に対し直角方向にスライド可能とし、レーザ加
工時はスライド式ガスノズル20を実線の位置に置いて加
工し、被加工物4を観察する時はこのスライド式ガスノ
ズル20を矢印Aの方向へスライドして点線の位置に移す
ので、直径の大きなノズル保持部開口22を通じてテレビ
カメラ5によつて観察できる。 この際、加工レンズ3と被加工物4との距離は、ほぼ加
工レンズ3の焦点距離になるるように構成されている。
またこの加工レンズ3は、第1図の如くダイクロイック
ミラー2と被加工物4との間にはなく、前記ダイクロイ
ックミラー2に対し光源側に位置するので、テレビカメ
ラ5によつて観察するときは、前記加工レンズ3の焦点
距離によつて観察を左右されることなく、明瞭に観察で
きる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a high-power laser beam 1
Is reflected by the total reflection mirror 6, passes through the processing lens 3, the dichroic mirror 2, and the slide type gas nozzle 20, and irradiates the workpiece 4 for cutting or welding. At this time, the high output assist gas 12 is ejected from the gas nozzle hole 21 at the tip of the slide type gas nozzle 20. The illumination optical system for illuminating the workpiece 4 is a half mirror 15,
It is composed of an optical fiber 18 and an optical fiber emitting end 19. The illumination light 23 transmitted by the optical fiber 18 and emitted from the optical fiber emitting end 19 and made into parallel light by the lens 17 is reflected by the half mirror 15 and irradiates the workpiece 4. The illumination light 23 reflected by the half mirror 15 passes through the dichroic mirror 2 and the slide type gas nozzle 20 and illuminates the surface of the workpiece 4. The observing optical system for observing the workpiece 4 comprises a television camera 5 and a filter 16. The light emitted from the illumination optical system and reflected on the surface of the workpiece 4 is observed from the television camera 5 through the slide gas nozzle 20, the dichroic mirror 2, the half mirror 15, and the filter 16 that cuts the laser light 1. Here, in order to observe the surface of the workpiece 4 with a wide field of view, the slide gas nozzle 20 is located between the reflecting mirror 2 and the workpiece 4 processed by the laser beam 1, and While ejecting the assist gas, it is slidable in the direction perpendicular to the optical axis of the laser beam 1 which is condensed by the processing lens 3, reflected by the reflecting mirror 2 and irradiated on the workpiece 4, and is slidable during laser processing. The gas nozzle 20 is placed at the position indicated by the solid line, and when the workpiece 4 is observed, the slide type gas nozzle 20 is slid in the direction of arrow A and moved to the position indicated by the dotted line. It can be observed through the TV camera 5 through. At this time, the distance between the processing lens 3 and the workpiece 4 is configured to be substantially the focal length of the processing lens 3.
The processing lens 3 is not located between the dichroic mirror 2 and the workpiece 4 as shown in FIG. 1, but is located on the light source side with respect to the dichroic mirror 2. The observation can be made clear without being influenced by the focal length of the processed lens 3.

【発明の効果】【The invention's effect】

以上のように、この発明のレーザ加工装置は、反射鏡の
上方から被加工物を照明する照明光学系と、前記反射鏡
を通して前記被加工物を観察する光学系とを備えたの
で、加工位置を明るくして被加工物を観察できる。さら
に、反射鏡に対しレーザ光の光源側に加工レンズを配置
したので、テレビカメラの画像が前記加工レンズのピン
トに左右されることがなく、明瞭に観察できる。そのう
え、反射鏡と被加工物との間に位置し、この被加工物に
アシストガスを噴出すると共にスライド可能なスライド
式ガスノズルを備えたので、レーザ加工時にはスライド
式ガスノズルからレーザ光を通過させて加工し、被加工
物を観察する時にはスライド式ガスノズルを光軸に対し
直角方向にスライドさせれば、視野を拡げて被加工物を
観察できる。
As described above, the laser processing apparatus of the present invention includes the illumination optical system that illuminates the workpiece from above the reflecting mirror, and the optical system that observes the workpiece through the reflecting mirror. The workpiece can be observed by illuminating. Furthermore, since the processing lens is arranged on the light source side of the laser light with respect to the reflecting mirror, the image of the television camera can be clearly observed without being affected by the focus of the processing lens. In addition, it is located between the reflector and the work piece, and has a slide-type gas nozzle that ejects assist gas to the work piece and is slidable, so that the laser beam is passed from the slide-type gas nozzle during laser processing. When processing and observing the workpiece, the sliding gas nozzle can be slid in a direction perpendicular to the optical axis to expand the field of view and observe the workpiece.

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

第1図はこの発明の実施例によるレーザ加工装置の概略
構成図、第2図は従来例による低出力のレーザ加工装置
の概略構成図、第3図は従来例による高出力のレーザ加
工装置の概略構成図である。 1:レーザ光、2:反射鏡としてのダイクロイックミラー、
3:加工レンズ、4:被加工物、6:全反射ミラー、11:ガス
ノズル、12:アシストガス、20:スライド式ガスノズル。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a low output laser processing apparatus according to a conventional example, and FIG. 3 is a high output laser processing apparatus according to a conventional example. It is a schematic block diagram. 1: laser light, 2: dichroic mirror as a reflecting mirror,
3: Processing lens, 4: Work piece, 6: Total reflection mirror, 11: Gas nozzle, 12: Assist gas, 20: Slide type gas nozzle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザ光を集光する加工レンズと、この加
工レンズにより集光された前記レーザ光を反射する反射
鏡と、この反射鏡と前記レーザ光により加工される被加
工物との間に位置し、この被加工物にアシストガスを噴
出すると共に、前記レーザ光の光軸に対し直角方向にス
ライド可能なスライド式ガスノズルと、前記反射鏡の上
方から前記被加工物を照明する照明光学系と、前記反射
鏡を介して前記被加工物を観察する観察光学系と、を備
えたことを特徴とするレーザ加工装置。
1. A processing lens for condensing laser light, a reflecting mirror for reflecting the laser light condensed by the processing lens, and a reflecting mirror and a work piece processed by the laser light. And a sloping gas nozzle capable of ejecting an assist gas to the workpiece and slidable in a direction perpendicular to the optical axis of the laser beam, and an illumination optics for illuminating the workpiece from above the reflecting mirror. A laser processing apparatus comprising: a system; and an observation optical system for observing the workpiece through the reflecting mirror.
JP63231835A 1988-09-16 1988-09-16 Laser processing equipment Expired - Lifetime JPH06102279B2 (en)

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JP3179963B2 (en) * 1994-04-26 2001-06-25 松下電器産業株式会社 Laser processing device and laser processing method
DE102010020183B4 (en) * 2010-05-11 2013-07-11 Precitec Kg Laser cutting head and method for cutting a workpiece by means of a laser cutting head

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