JPH071168A - レーザ加工機 - Google Patents
レーザ加工機Info
- Publication number
- JPH071168A JPH071168A JP5145129A JP14512993A JPH071168A JP H071168 A JPH071168 A JP H071168A JP 5145129 A JP5145129 A JP 5145129A JP 14512993 A JP14512993 A JP 14512993A JP H071168 A JPH071168 A JP H071168A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plane mirror
- mirror
- laser beam
- laser
- plane
- 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
Links
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 加工用遠赤外光レーザビームの導光路に用い
られる反射鏡へのビーム照射位置を容易かつ正確に知る
ことができ、導光路の軸合わせを容易かつ正確に行うこ
とができ、もって作業能率および加工精度の向上が可能
なレーザ加工機を提供する。 【構成】 遠赤外光レーザビームを変向あるいは集束さ
せる平面あるいは曲面を有する反射鏡１０に、当該反射
鏡１０の温度分布を測定するための温度分布測定手段、
例えば赤外線カメラ１２を設ける。
られる反射鏡へのビーム照射位置を容易かつ正確に知る
ことができ、導光路の軸合わせを容易かつ正確に行うこ
とができ、もって作業能率および加工精度の向上が可能
なレーザ加工機を提供する。 【構成】 遠赤外光レーザビームを変向あるいは集束さ
せる平面あるいは曲面を有する反射鏡１０に、当該反射
鏡１０の温度分布を測定するための温度分布測定手段、
例えば赤外線カメラ１２を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属材料の熱処理，溶
接，切断，穴あけ、あるいは非金属材料の切断や穴あけ
などの加工に利用されるレーザ加工機に関するものであ
る。
接，切断，穴あけ、あるいは非金属材料の切断や穴あけ
などの加工に利用されるレーザ加工機に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】各種レーザ加工機のうち、ＣＯ2 レーザ
加工機においては、波長が１．０６μｍの近赤外光であ
るＹＡＧレーザが光ファイバーを利用して導光できるの
に対し、ＣＯ2 レーザの発振波長が１０．６μｍの遠赤
外光である関係上、導光し得るファイバーがなく、Ｃｕ
などの基板上にＡｕを蒸着コーティングした反射鏡を使
用して発振器から出力されたレーザビームを照射ヘッド
に導光するとともに加工表面に集光するようにしてい
る。 なお、前記反射鏡の材料にＣｕやＡｕが用いられ
るのは、遠赤外光の吸収が少なくて反射率が良いため加
熱されにくく、しかも熱伝導度が良いために冷却されや
すく、熱変形によって反射方向や焦点距離に狂いが生じ
にくいことによるものである。
加工機においては、波長が１．０６μｍの近赤外光であ
るＹＡＧレーザが光ファイバーを利用して導光できるの
に対し、ＣＯ2 レーザの発振波長が１０．６μｍの遠赤
外光である関係上、導光し得るファイバーがなく、Ｃｕ
などの基板上にＡｕを蒸着コーティングした反射鏡を使
用して発振器から出力されたレーザビームを照射ヘッド
に導光するとともに加工表面に集光するようにしてい
る。 なお、前記反射鏡の材料にＣｕやＡｕが用いられ
るのは、遠赤外光の吸収が少なくて反射率が良いため加
熱されにくく、しかも熱伝導度が良いために冷却されや
すく、熱変形によって反射方向や焦点距離に狂いが生じ
にくいことによるものである。
【０００３】一方、このようなＣＯ2 レーザ加工機に
は、発振器と照射ヘッドが固定されて被加工物が移動す
る移動加工テーブル方式、発振器と被加工物が固定され
照射ヘッドのみが移動するレーザスキャン方式、被加工
物が固定され発振器と照射ヘッドが移動する方式、さら
には被加工物と発振器，照射ヘッドの双方が移動する複
合移動方式などがあるが、このうち移動加工テーブル方
式では、とくに大型部品の加工の場合、テーブルの慣性
モーメントが大きくなるため加工速度を上げることがで
きない、慣性による位相遅れのために加工精度を向上す
ることができない、さらには設置床面積が大きくなるな
どの欠点がある。 また、レーザ発振器も大出力化の方
向にあり、冷却水やガスの供給の関係上、加工機本体と
は別に固定されることが多く、照射ヘッドのみが移動す
るレーザスキャン方式が多く採用される傾向にある。
は、発振器と照射ヘッドが固定されて被加工物が移動す
る移動加工テーブル方式、発振器と被加工物が固定され
照射ヘッドのみが移動するレーザスキャン方式、被加工
物が固定され発振器と照射ヘッドが移動する方式、さら
には被加工物と発振器，照射ヘッドの双方が移動する複
合移動方式などがあるが、このうち移動加工テーブル方
式では、とくに大型部品の加工の場合、テーブルの慣性
モーメントが大きくなるため加工速度を上げることがで
きない、慣性による位相遅れのために加工精度を向上す
ることができない、さらには設置床面積が大きくなるな
どの欠点がある。 また、レーザ発振器も大出力化の方
向にあり、冷却水やガスの供給の関係上、加工機本体と
は別に固定されることが多く、照射ヘッドのみが移動す
るレーザスキャン方式が多く採用される傾向にある。
【０００４】このようなレーザスキャン方式のＣＯ2 レ
ーザ加工機においては、照射ヘッドの移動に伴って、Ｙ
軸方向（被加工物の前後方向），Ｘ軸方向（被加工物の
左右方向），Ｚ軸方向（被加工物の高さ方向）の各反射
鏡間の距離が変化することになるため、各反射鏡間の相
対的な位置および角度関係が精度よく保持されていない
と、レーザビームの照射位置がヘッドの移動に伴って変
動して加工精度の劣化を招くことになるので、これら反
射鏡の位置および角度調整の善し悪しが加工精度を左右
する極めて重要な因子となる。
ーザ加工機においては、照射ヘッドの移動に伴って、Ｙ
軸方向（被加工物の前後方向），Ｘ軸方向（被加工物の
左右方向），Ｚ軸方向（被加工物の高さ方向）の各反射
鏡間の距離が変化することになるため、各反射鏡間の相
対的な位置および角度関係が精度よく保持されていない
と、レーザビームの照射位置がヘッドの移動に伴って変
動して加工精度の劣化を招くことになるので、これら反
射鏡の位置および角度調整の善し悪しが加工精度を左右
する極めて重要な因子となる。
【０００５】とくに、１基の大出力発振器に対して複数
のレーザ加工機を配置し、回転ミラーを用いて導光路を
切換えることによって高価なレーザ発振器の稼働率を向
上させたタイムシェアリング方式のＣＯ2 レーザ加工機
においては、この回転ミラーの位置および回転角度の制
御を含め、前記各反射鏡の位置および角度調整に、より
一層の注意を払う必要がある。
のレーザ加工機を配置し、回転ミラーを用いて導光路を
切換えることによって高価なレーザ発振器の稼働率を向
上させたタイムシェアリング方式のＣＯ2 レーザ加工機
においては、この回転ミラーの位置および回転角度の制
御を含め、前記各反射鏡の位置および角度調整に、より
一層の注意を払う必要がある。
【０００６】このような反射鏡の位置および角度調整に
際しては、従来、ガイド用のＨｅ−Ｎｅレーザを用いて
導光路を確認したり、加工用のＣＯ2 レーザビームをア
クリル板に照射し、アクリルが蒸発してできた穴の形状
（アクリルバーンパターン）と位置により導光路の位置
を確認したりするようにしていた。
際しては、従来、ガイド用のＨｅ−Ｎｅレーザを用いて
導光路を確認したり、加工用のＣＯ2 レーザビームをア
クリル板に照射し、アクリルが蒸発してできた穴の形状
（アクリルバーンパターン）と位置により導光路の位置
を確認したりするようにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の調整方法のうちガイド用レーザを用いる方法に
おいては、スクリーンとなるものにガイド用のＨｅ−Ｎ
ｅレーザ光を当て、加工機の照射ヘッドをＸ，Ｙ，Ｚ各
軸に沿って順次移動させながら、前記レーザ光のスポッ
トを目視によって確認することにより、ガイド用のＨｅ
−Ｎｅレーザ光路が加工機の各軸と平行になるように調
整するものであるから、調整に時間がかかる（１〜２日
間）ばかりでなく、加工用のＣＯ2 レーザビーム自体の
導光路が確認される訳ではないので、ガイド用のＨｅ−
Ｎｅレーザと加工用のＣＯ2 レーザビームとの間の位置
的誤差に基づく調整誤差を避けることができないという
問題がある。 また、アクリルバーンパターンによる方
法においては、その時点のビーム位置が確認されるに過
ぎなく、時間的に連続な測定ができないので、例えば反
射鏡角度の調整量に対するビーム位置の変化量が確認で
きず、このような試行錯誤的な位置調整には適さないと
いう問題点があり、これら問題点の解消がこの種のＣＯ
2 レーザ加工機による作業能率および加工精度を向上さ
せるための課題となっていた。
た従来の調整方法のうちガイド用レーザを用いる方法に
おいては、スクリーンとなるものにガイド用のＨｅ−Ｎ
ｅレーザ光を当て、加工機の照射ヘッドをＸ，Ｙ，Ｚ各
軸に沿って順次移動させながら、前記レーザ光のスポッ
トを目視によって確認することにより、ガイド用のＨｅ
−Ｎｅレーザ光路が加工機の各軸と平行になるように調
整するものであるから、調整に時間がかかる（１〜２日
間）ばかりでなく、加工用のＣＯ2 レーザビーム自体の
導光路が確認される訳ではないので、ガイド用のＨｅ−
Ｎｅレーザと加工用のＣＯ2 レーザビームとの間の位置
的誤差に基づく調整誤差を避けることができないという
問題がある。 また、アクリルバーンパターンによる方
法においては、その時点のビーム位置が確認されるに過
ぎなく、時間的に連続な測定ができないので、例えば反
射鏡角度の調整量に対するビーム位置の変化量が確認で
きず、このような試行錯誤的な位置調整には適さないと
いう問題点があり、これら問題点の解消がこの種のＣＯ
2 レーザ加工機による作業能率および加工精度を向上さ
せるための課題となっていた。
【０００８】
【発明の目的】本発明は、従来のＣＯ2 レーザ加工機に
おける上記課題に着目してなされたもので、レーザビー
ムの導光路に設置される反射鏡へのレーザビーム照射位
置を容易に知ることができ、導光路の軸合わせを容易か
つ正確に行うことができ、もってレーザ加工の作業能率
および加工精度を大幅に向上させることが可能なレーザ
加工機を提供することを目的としている。
おける上記課題に着目してなされたもので、レーザビー
ムの導光路に設置される反射鏡へのレーザビーム照射位
置を容易に知ることができ、導光路の軸合わせを容易か
つ正確に行うことができ、もってレーザ加工の作業能率
および加工精度を大幅に向上させることが可能なレーザ
加工機を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるレーザ加
工機は、加工用遠赤外光レーザビームの導光路に設置さ
れ、レーザビームを変向あるいは集束させる平面あるい
は放物面等の曲面を有する反射鏡に、当該反射鏡表面の
温度ないしはその分布を測定するための温度分布測定手
段を備えた構成としたことを特徴としており、このよう
なレーザ加工機の構成を前述した従来の課題を解決する
ための手段としている。 また、本発明に係わるレーザ
加工機の実施態様においては、前記温度分布測定手段と
して、前記反射鏡の表面至近位置に裏面側から２次元的
に配設した複数の熱電対、あるいは赤外線カメラを用い
ることが必要に応じてそれぞれ望ましい。
工機は、加工用遠赤外光レーザビームの導光路に設置さ
れ、レーザビームを変向あるいは集束させる平面あるい
は放物面等の曲面を有する反射鏡に、当該反射鏡表面の
温度ないしはその分布を測定するための温度分布測定手
段を備えた構成としたことを特徴としており、このよう
なレーザ加工機の構成を前述した従来の課題を解決する
ための手段としている。 また、本発明に係わるレーザ
加工機の実施態様においては、前記温度分布測定手段と
して、前記反射鏡の表面至近位置に裏面側から２次元的
に配設した複数の熱電対、あるいは赤外線カメラを用い
ることが必要に応じてそれぞれ望ましい。
【００１０】
【発明の作用】本発明に係わるレーザ加工機において
は、加工用遠赤外光レーザビームの導光路に設置される
反射鏡に温度分布測定手段を備え、当該反射鏡表面の温
度分布を検出するようになっている。 したがって、各
反射鏡表面の温度分布に基づいて当該反射鏡への加工用
レーザビーム自体の照射位置が容易に求められるので、
導光路の軸合わせが容易，速やかかつ正確なものとな
り、レーザ加工の能率および加工精度が向上することと
なる。
は、加工用遠赤外光レーザビームの導光路に設置される
反射鏡に温度分布測定手段を備え、当該反射鏡表面の温
度分布を検出するようになっている。 したがって、各
反射鏡表面の温度分布に基づいて当該反射鏡への加工用
レーザビーム自体の照射位置が容易に求められるので、
導光路の軸合わせが容易，速やかかつ正確なものとな
り、レーザ加工の能率および加工精度が向上することと
なる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいてさらに具体的
に説明する。
に説明する。
【００１２】図１ないし図５は、本発明に係わるレーザ
加工機の位置実施例として、ＣＯ2レーザ加工機の構造
およびレーザビームの照射中心位置を求める手法の一例
を説明するものであって、図１に示すＣＯ2 レーザ加工
機１は、ＣＯ2 レーザ発振器２と、加工テーブル３と、
図示しないＮＣ制御装置に制御され、前記加工テーブル
３に対して前後（Ｙ軸）方向，左右（Ｘ軸）方向および
上下（Ｚ軸）方向に移動する照射ヘッド４と、該照射ヘ
ッド４内に設けた放物面鏡５（反射鏡）に前記ＣＯ2 レ
ーザ発振器２から出力されたＣＯ2 レーザビームを導
き、当該放物面鏡５によって前記レーザビームを被加工
物表面に集光させる５個の平面鏡、すなわち第１平面鏡
６，第２平面鏡７，第３平面鏡８，第４平面鏡９および
第５平面鏡１０を備えており、これら第１〜第５平面鏡
６〜１０および放物面鏡５により当該ＣＯ2 レーザ加工
機１の導光路が形成されている。 なお、前記導光路は
図示しないビームダクトあるいは伸縮自在の光路保護カ
バー（第２平面鏡７および第３平面鏡８の間，第３平面
鏡８および第４平面鏡９の間，第４平面鏡９および第５
平面鏡１０の間）によって覆われ、導光路内に異物が入
らないようにしてある。
加工機の位置実施例として、ＣＯ2レーザ加工機の構造
およびレーザビームの照射中心位置を求める手法の一例
を説明するものであって、図１に示すＣＯ2 レーザ加工
機１は、ＣＯ2 レーザ発振器２と、加工テーブル３と、
図示しないＮＣ制御装置に制御され、前記加工テーブル
３に対して前後（Ｙ軸）方向，左右（Ｘ軸）方向および
上下（Ｚ軸）方向に移動する照射ヘッド４と、該照射ヘ
ッド４内に設けた放物面鏡５（反射鏡）に前記ＣＯ2 レ
ーザ発振器２から出力されたＣＯ2 レーザビームを導
き、当該放物面鏡５によって前記レーザビームを被加工
物表面に集光させる５個の平面鏡、すなわち第１平面鏡
６，第２平面鏡７，第３平面鏡８，第４平面鏡９および
第５平面鏡１０を備えており、これら第１〜第５平面鏡
６〜１０および放物面鏡５により当該ＣＯ2 レーザ加工
機１の導光路が形成されている。 なお、前記導光路は
図示しないビームダクトあるいは伸縮自在の光路保護カ
バー（第２平面鏡７および第３平面鏡８の間，第３平面
鏡８および第４平面鏡９の間，第４平面鏡９および第５
平面鏡１０の間）によって覆われ、導光路内に異物が入
らないようにしてある。
【００１３】図２は、前記各平面鏡のうち第５平面鏡１
０の近傍部の構造を示すものであって、他の平面鏡６な
いし９についても基本的に同様の構造を備えている。
０の近傍部の構造を示すものであって、他の平面鏡６な
いし９についても基本的に同様の構造を備えている。
【００１４】図において、平面鏡１０は、Ｃｕ製の基板
１０ａの表面上にＡｕコーティング層１０ｂを蒸着させ
たものであって、箱形の平面鏡ホルダ１１内の開口部側
に固定され、該平面鏡ホルダ１１に設けたエアー孔１１
ａから噴出する冷却用エアーによって裏面全体が冷却さ
れるようになっている。
１０ａの表面上にＡｕコーティング層１０ｂを蒸着させ
たものであって、箱形の平面鏡ホルダ１１内の開口部側
に固定され、該平面鏡ホルダ１１に設けたエアー孔１１
ａから噴出する冷却用エアーによって裏面全体が冷却さ
れるようになっている。
【００１５】前記平面鏡ホルダ１１の底面には赤外線カ
メラ１２が取付けられており、前記平面鏡１０の裏面の
赤外線像が、レンズ１２ａによって当該カメラ１２の２
次元ＣＣＤセンサ１２ｂ上に正しく結像するように前記
レンズ１２ａおよび、２次元ＣＣＤセンサ１２ｂが配設
されている。 なお、前記平面鏡１０は、前述のように
Ｃｕ基板１０ａにＡｕコーティング層１０ｂを蒸着させ
たものであるから熱伝導性に優れ、平面鏡表面側（Ａｕ
コーティング層１０ｂの側）と裏面側とで温度差がほと
んど生じないことから、表面側の温度分布を裏面側から
ほとんど誤差なく測定することができる。
メラ１２が取付けられており、前記平面鏡１０の裏面の
赤外線像が、レンズ１２ａによって当該カメラ１２の２
次元ＣＣＤセンサ１２ｂ上に正しく結像するように前記
レンズ１２ａおよび、２次元ＣＣＤセンサ１２ｂが配設
されている。 なお、前記平面鏡１０は、前述のように
Ｃｕ基板１０ａにＡｕコーティング層１０ｂを蒸着させ
たものであるから熱伝導性に優れ、平面鏡表面側（Ａｕ
コーティング層１０ｂの側）と裏面側とで温度差がほと
んど生じないことから、表面側の温度分布を裏面側から
ほとんど誤差なく測定することができる。
【００１６】平面鏡１０および赤外線カメラ１２を備え
た前記ミラーホルダ１１は、ミラー位置調整用ライナ１
３およびコイルスプリング１４を介してボルト１５によ
って前記照射ヘッド４のハウジング４ａの図中左下隅に
取付けられ、マイクロメータ付きのミラー角度調整ねじ
１６によって当該平面鏡１０の角度を調整し、これによ
って図中の上方から照射されたＣＯ2 レーザビームを図
中の右方向に変向させ、同じく照射ヘッド４のハウジン
グ４ａ内に収納された放物面鏡５の中心位置に正しく照
射させるようになっている。
た前記ミラーホルダ１１は、ミラー位置調整用ライナ１
３およびコイルスプリング１４を介してボルト１５によ
って前記照射ヘッド４のハウジング４ａの図中左下隅に
取付けられ、マイクロメータ付きのミラー角度調整ねじ
１６によって当該平面鏡１０の角度を調整し、これによ
って図中の上方から照射されたＣＯ2 レーザビームを図
中の右方向に変向させ、同じく照射ヘッド４のハウジン
グ４ａ内に収納された放物面鏡５の中心位置に正しく照
射させるようになっている。
【００１７】図３（ａ）は、照射ヘッド４のハウジング
４ａ内に収納された放物面鏡５の近傍部を示すものであ
って、図に示す放物面鏡５は、前記各平面鏡６ないし１
０と同様に、Ｃｕ基板５ａにＡｕコーティング層５ｂを
蒸着させたものであって、前記第５平面鏡１０により水
平方向に変向されたＣＯ2 レーザビームを鉛直下方に変
向すると共に収束させ、図示しない被加工物に所定の加
工を施すために、当該被加工物表面に集光させる構造と
なっている。
４ａ内に収納された放物面鏡５の近傍部を示すものであ
って、図に示す放物面鏡５は、前記各平面鏡６ないし１
０と同様に、Ｃｕ基板５ａにＡｕコーティング層５ｂを
蒸着させたものであって、前記第５平面鏡１０により水
平方向に変向されたＣＯ2 レーザビームを鉛直下方に変
向すると共に収束させ、図示しない被加工物に所定の加
工を施すために、当該被加工物表面に集光させる構造と
なっている。
【００１８】前記放物面鏡５の裏面には，図３（ｂ）に
も示すように、縦横４５箇所（図４参照）に同数の熱電
対１７が当該放物面鏡５の表面下５ｍｍの位置に正しく
埋め込まれるとともに樹脂で固めてあって、放物面鏡５
の表面の温度分布が測定できるようにしてある。 さら
に前記放物面鏡５には、水冷ジャケット１８が取付けて
あり、該ジャケット１８に通水することによって当該放
物面鏡５を冷却するようになっている。
も示すように、縦横４５箇所（図４参照）に同数の熱電
対１７が当該放物面鏡５の表面下５ｍｍの位置に正しく
埋め込まれるとともに樹脂で固めてあって、放物面鏡５
の表面の温度分布が測定できるようにしてある。 さら
に前記放物面鏡５には、水冷ジャケット１８が取付けて
あり、該ジャケット１８に通水することによって当該放
物面鏡５を冷却するようになっている。
【００１９】図４および図５は、前記４５個の熱電対１
７による温度分布の測定結果に基づいて、当該放物面鏡
５の表面に照射されているＣＯ2 レーザビームの中心位
置を求める手法の一例を示すものであって、図４は各測
定点の温度の重みづけ平均によるものである。
７による温度分布の測定結果に基づいて、当該放物面鏡
５の表面に照射されているＣＯ2 レーザビームの中心位
置を求める手法の一例を示すものであって、図４は各測
定点の温度の重みづけ平均によるものである。
【００２０】すなわち、図４に示すように７列７行に配
置した４５箇所の温度測定点Ｐij（７×７＝４９箇所の
うち、Ｐ11，Ｐ17，Ｐ71，Ｐ77は鏡面外となるため４５
箇所となる）に埋め込んだ各熱電対１７による測定温度
をＴijとし、まず次式（１）および（２）により各列お
よび各行の単純平均を求める。
置した４５箇所の温度測定点Ｐij（７×７＝４９箇所の
うち、Ｐ11，Ｐ17，Ｐ71，Ｐ77は鏡面外となるため４５
箇所となる）に埋め込んだ各熱電対１７による測定温度
をＴijとし、まず次式（１）および（２）により各列お
よび各行の単純平均を求める。
【００２１】
【００２２】そして、（１）式および（２）式により求
めたＴxiおよびＴyiより次式（３）および（４）に基づ
いてＴxi，Ｔyiの重みづけ平均値を求めることにより鏡
面に照射されているＣＯ2 レーザビームの中心位置Ｃ
（ｘ，ｙ）の座標が求められる。
めたＴxiおよびＴyiより次式（３）および（４）に基づ
いてＴxi，Ｔyiの重みづけ平均値を求めることにより鏡
面に照射されているＣＯ2 レーザビームの中心位置Ｃ
（ｘ，ｙ）の座標が求められる。
【００２３】
【００２４】また、図５は、レーザ発振がＴＥＭ00モー
ドのとき、各温度測定点の温度を最小二乗法を用いてガ
ウス分布（正規分布）曲線に回帰することによってレー
ザビームの中心位置Ｃ（ｘ，ｙ）を求める例を示すもの
である。
ドのとき、各温度測定点の温度を最小二乗法を用いてガ
ウス分布（正規分布）曲線に回帰することによってレー
ザビームの中心位置Ｃ（ｘ，ｙ）を求める例を示すもの
である。
【００２５】まず、図に示すように、４５箇所の温度測
定点Ｐijの測定データＴijの中から最も温度の高い点を
求める。
定点Ｐijの測定データＴijの中から最も温度の高い点を
求める。
【００２６】仮に、Ｐ43における測定温度Ｔ43が最高温
度であったとすると、Ｐi3行の測定温度Ｔi3（すなわ
ち、Ｔ13，Ｔ23，Ｔ33，Ｔ43，Ｔ53，Ｔ63，Ｔ73）か
ら、次式（５）の値Ｅx が最小となるようなｘ軸回帰曲
線Ｇx(ｘ) を求め、当該回帰関数Ｇx(ｘ) の値が最大と
なるようなｘを求めることにより、レーザビームの中心
位置Ｃ（ｘ，ｙ）のｘ座標が得られる。
度であったとすると、Ｐi3行の測定温度Ｔi3（すなわ
ち、Ｔ13，Ｔ23，Ｔ33，Ｔ43，Ｔ53，Ｔ63，Ｔ73）か
ら、次式（５）の値Ｅx が最小となるようなｘ軸回帰曲
線Ｇx(ｘ) を求め、当該回帰関数Ｇx(ｘ) の値が最大と
なるようなｘを求めることにより、レーザビームの中心
位置Ｃ（ｘ，ｙ）のｘ座標が得られる。
【００２７】
【００２８】また、Ｐ4jの測定温度Ｔ4j（すなわち、Ｔ
41，Ｔ42，Ｔ43，Ｔ44，Ｔ45，Ｔ46，Ｔ47）から、次式
（６）の値Ｅy が最小となるようなｙ軸回帰曲線Ｇy
(ｙ) を求め、当該回帰関数Ｇy(ｙ) の値が最大となる
ようなｙを求めることにより、レーザビームの中心位置
Ｃ（ｘ，ｙ）のｙ座標が得られる。
41，Ｔ42，Ｔ43，Ｔ44，Ｔ45，Ｔ46，Ｔ47）から、次式
（６）の値Ｅy が最小となるようなｙ軸回帰曲線Ｇy
(ｙ) を求め、当該回帰関数Ｇy(ｙ) の値が最大となる
ようなｙを求めることにより、レーザビームの中心位置
Ｃ（ｘ，ｙ）のｙ座標が得られる。
【００２９】
【００３０】なお、これら各計算は、前記各熱電対１７
の出力をインタフェースを介してコンピュータに入力
し、コンピュータによって処理するようにする。
の出力をインタフェースを介してコンピュータに入力
し、コンピュータによって処理するようにする。
【００３１】また、レーザ発振がＴＥＭ01モードのとき
には、ドーナツ分布曲線に回帰するようにすればよい。
には、ドーナツ分布曲線に回帰するようにすればよい。
【００３２】上記構造を備えたＣＯ2 レーザ加工機１に
おいて、その導光路の軸合わせを行うに際しては、ＣＯ
2 レーザ発振器２に近い側、すなわち第１平面鏡６から
その位置および角度調整を行う。
おいて、その導光路の軸合わせを行うに際しては、ＣＯ
2 レーザ発振器２に近い側、すなわち第１平面鏡６から
その位置および角度調整を行う。
【００３３】すなわち、第１平面鏡６および第２平面鏡
７に設置した赤外線カメラの出力画像を見ながら、ＣＯ
2 レーザ発振器２から出力されたレーザビームが当該第
１平面鏡６の中心部を照射するとともに該第１平面鏡６
による反射ビームが第２平面鏡７の中心位置を照射する
ように、当該第１平面鏡６の位置および角度を調整す
る。
７に設置した赤外線カメラの出力画像を見ながら、ＣＯ
2 レーザ発振器２から出力されたレーザビームが当該第
１平面鏡６の中心部を照射するとともに該第１平面鏡６
による反射ビームが第２平面鏡７の中心位置を照射する
ように、当該第１平面鏡６の位置および角度を調整す
る。
【００３４】次に、第２平面鏡７の位置および角度を調
整することによって、該第２平面鏡７による反射ビーム
が第３平面鏡８の中心位置を照射すると共に、照射ヘッ
ド４を前後方向、すなわちＹ軸に沿って移動させても前
記第３平面鏡８への照射位置が変化しないようにするこ
とによって、第２平面鏡７から第３平面鏡８に至る導光
路をＹ軸に平行なものとする。
整することによって、該第２平面鏡７による反射ビーム
が第３平面鏡８の中心位置を照射すると共に、照射ヘッ
ド４を前後方向、すなわちＹ軸に沿って移動させても前
記第３平面鏡８への照射位置が変化しないようにするこ
とによって、第２平面鏡７から第３平面鏡８に至る導光
路をＹ軸に平行なものとする。
【００３５】さらに、第３平面鏡８による反射ビームが
第４平面鏡９の中心位置を照射し、かつ照射ヘッド４を
左右方向、すなわちＸ軸に沿って移動させても前記第４
平面鏡９への照射位置が変化しないように第３平面鏡８
の位置および角度を調整することによって、第３平面鏡
８から第４平面鏡９に至る導光路をＸ軸に平行なものと
する。
第４平面鏡９の中心位置を照射し、かつ照射ヘッド４を
左右方向、すなわちＸ軸に沿って移動させても前記第４
平面鏡９への照射位置が変化しないように第３平面鏡８
の位置および角度を調整することによって、第３平面鏡
８から第４平面鏡９に至る導光路をＸ軸に平行なものと
する。
【００３６】そして、第５平面鏡１０に取付けた赤外線
カメラ１２の出力画像を確認しながら、同様に第４平面
鏡９の位置および角度を調整し、第４平面鏡９から第５
平面鏡１０に至る導光路をＺ軸に平行なものとする。
カメラ１２の出力画像を確認しながら、同様に第４平面
鏡９の位置および角度を調整し、第４平面鏡９から第５
平面鏡１０に至る導光路をＺ軸に平行なものとする。
【００３７】最後に、放物面鏡５に設けた４５個の熱電
対１７の出力に基づくコンピュータの演算結果を参照し
ながら、第５平面鏡１０の位置および角度を調整するこ
とによって当該第５平面鏡１０による反射ビームが放物
面鏡５の中心位置を照射するようにする。
対１７の出力に基づくコンピュータの演算結果を参照し
ながら、第５平面鏡１０の位置および角度を調整するこ
とによって当該第５平面鏡１０による反射ビームが放物
面鏡５の中心位置を照射するようにする。
【００３８】以上により、ＣＯ2 レーザ加工機１の導光
路が当該加工機１のＹ軸，Ｘ軸およびＸ軸とそれぞれ平
行となっているので、照射ヘッド４の移動によって被加
工物表面へのレーザビームの集光位置が変化することが
なく、加工精度が大幅に向上することになる。
路が当該加工機１のＹ軸，Ｘ軸およびＸ軸とそれぞれ平
行となっているので、照射ヘッド４の移動によって被加
工物表面へのレーザビームの集光位置が変化することが
なく、加工精度が大幅に向上することになる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるレ
ーザ加工機は、上記構成、すなわち加工用遠赤外光レー
ザビームの導光路に用いる反射鏡に温度分布測定手段を
設けたものであるから、ガイド用のＨｅ−Ｎｅレーザで
はなく加工用レーザビーム自体の照射位置を容易に知る
ことができるので、導光路の軸合わせを容易，速やかか
つ正確に行うことができ、レーザ加工の作業能率および
加工精度を大幅に向上させることが可能になると共に、
反射鏡表面の温度分布を常時監視することによって、反
射鏡表面の汚れや冷却系統の異常に起因する異常発熱を
早めに検出することができ、反射面形状の熱変形への速
やかな対処が可能になるという極めて優れた効果をもた
らすものである。
ーザ加工機は、上記構成、すなわち加工用遠赤外光レー
ザビームの導光路に用いる反射鏡に温度分布測定手段を
設けたものであるから、ガイド用のＨｅ−Ｎｅレーザで
はなく加工用レーザビーム自体の照射位置を容易に知る
ことができるので、導光路の軸合わせを容易，速やかか
つ正確に行うことができ、レーザ加工の作業能率および
加工精度を大幅に向上させることが可能になると共に、
反射鏡表面の温度分布を常時監視することによって、反
射鏡表面の汚れや冷却系統の異常に起因する異常発熱を
早めに検出することができ、反射面形状の熱変形への速
やかな対処が可能になるという極めて優れた効果をもた
らすものである。
【図１】本発明に係わるレーザ加工機の一実施例として
ＣＯ2 レーザ加工機の構造を示す概略説明図である。
ＣＯ2 レーザ加工機の構造を示す概略説明図である。
【図２】図１に示したレーザ加工機の導光路に設けた平
面鏡近傍部の構造を示す部分断面図である。
面鏡近傍部の構造を示す部分断面図である。
【図３】（ａ） 図１に示したレーザ加工機の放物面鏡
近傍部の構造を示す部分断面図である。（ｂ） 図３
（ａ）に示した放物面鏡への熱電対の取付け状態を示す
拡大断面図である。
近傍部の構造を示す部分断面図である。（ｂ） 図３
（ａ）に示した放物面鏡への熱電対の取付け状態を示す
拡大断面図である。
【図４】熱電対によって測定した各点の温度の重みづけ
平均によってレーザビームの中心位置を求める手法を示
す説明図である。
平均によってレーザビームの中心位置を求める手法を示
す説明図である。
【図５】熱電対によって測定した各点の温度に基づいて
最小二乗法を用いて求めた回帰曲線からレーザビームの
中心位置を求める手法を示す説明図である。
最小二乗法を用いて求めた回帰曲線からレーザビームの
中心位置を求める手法を示す説明図である。
１ ＣＯ2 レーザ加工機 ５ 放物面鏡（反射鏡） ６ 第１平面鏡（反射鏡） ７ 第２平面鏡（反射鏡） ８ 第３平面鏡（反射鏡） ９ 第４平面鏡（反射鏡） １０ 第５平面鏡（反射鏡） １２ 赤外線カメラ（温度分布測定手段） １７ 熱電対（温度分布測定手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 26/10 １０１
Claims (3)
- 【請求項１】 加工用遠赤外光レーザビームの導光路に
設置され、レーザビームを変向あるいは集束させる平面
あるいは放物面等の曲面を有する反射鏡に、当該反射鏡
表面の温度ないしはその分布を測定するための温度分布
測定手段を備えたことを特徴とするレーザ加工機。 - 【請求項２】 前記温度分布測定手段は、前記反射鏡の
表面至近位置に裏面側から２次元的に配設した複数の熱
電対からなることを特徴とする請求項１記載のレーザ加
工機。 - 【請求項３】 前記温度分布測定手段は、赤外線カメラ
であることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5145129A JPH071168A (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | レーザ加工機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5145129A JPH071168A (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | レーザ加工機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH071168A true JPH071168A (ja) | 1995-01-06 |
Family
ID=15378080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5145129A Pending JPH071168A (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | レーザ加工機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071168A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001355849A (ja) * | 2000-06-13 | 2001-12-26 | Toshiba Corp | 加熱調理器 |
| JP2007073013A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Universal Shipbuilding Corp | 光ファイバー温度計を利用した火災感知方法および装置 |
| JP2007180385A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Yamazaki Mazak Corp | レーザ焼入工具 |
| JP2008534936A (ja) * | 2005-04-01 | 2008-08-28 | トルンプ・ヴェルクツォイクマシーネン・ゲーエム・ベーハー・ウント・コンパニ・カーゲー | ピクセル・マトリクスの形態で設けられる温度センサを備える、ビーム・パラメータを記録する光学要素および方法 |
-
1993
- 1993-06-16 JP JP5145129A patent/JPH071168A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001355849A (ja) * | 2000-06-13 | 2001-12-26 | Toshiba Corp | 加熱調理器 |
| JP2008534936A (ja) * | 2005-04-01 | 2008-08-28 | トルンプ・ヴェルクツォイクマシーネン・ゲーエム・ベーハー・ウント・コンパニ・カーゲー | ピクセル・マトリクスの形態で設けられる温度センサを備える、ビーム・パラメータを記録する光学要素および方法 |
| JP2007073013A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Universal Shipbuilding Corp | 光ファイバー温度計を利用した火災感知方法および装置 |
| JP2007180385A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Yamazaki Mazak Corp | レーザ焼入工具 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11899421B2 (en) | Calibrating a scanner device | |
| US10773339B2 (en) | Scanning head with integrated beam position sensor and adjustment arrangement for an off-line adjustment | |
| US6353203B1 (en) | Laser machining device | |
| US6720567B2 (en) | Apparatus and method for focal point control for laser machining | |
| US11911852B2 (en) | Analysis of laser beams in systems for a generative manufacturing process | |
| CA2792322C (en) | Laser processing head and method for processing a workpiece by means of a laser beam | |
| US6545250B2 (en) | Method and apparatus for the laser machining of workpieces | |
| CN113015595B (zh) | 用于oct测量射束调整的方法和计算机程序产品 | |
| CN101646525A (zh) | 加工设备以及用于材料加工的方法 | |
| JP2008012539A5 (ja) | ||
| JP7267991B2 (ja) | レーザ材料加工のための方法、およびレーザ加工機 | |
| CN110524109A (zh) | 一种扫描振镜式激光焊接系统 | |
| Buhr et al. | Influences of process conditions on stability of sensor controlled robot-based laser metal deposition | |
| EP3124163B1 (en) | System and method for laser processing | |
| JP6288280B2 (ja) | 表面形状測定装置 | |
| JP6964801B2 (ja) | 積層造形装置 | |
| JP2000263261A (ja) | レーザ加工装置及びその装置を用いてレーザ加工する方法 | |
| KR102656029B1 (ko) | Oct 용접 시임 모니터링을 위한 방법과 관련 레이저 가공 기계 및 컴퓨터 프로그램 제품 | |
| JPH071168A (ja) | レーザ加工機 | |
| US11975403B2 (en) | Laser processing apparatus, laser processing method, and correction data generation method | |
| JP2005040843A (ja) | レーザ加工装置およびその加工位置ずれ補正方法 | |
| US6528761B1 (en) | Apparatus for determining the position of the focal point in a laser machining system | |
| JP7308439B2 (ja) | レーザ加工装置および光学調整方法 | |
| JP2017219342A (ja) | 計測装置、計測方法、加工装置、および被加工物の生産方法 | |
| US20220339705A1 (en) | Systems and methods for laser processing system characterization and calibration |