JPH07132391A - レーザ加工機における焦点位置の自動把握方法 - Google Patents
レーザ加工機における焦点位置の自動把握方法Info
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- JPH07132391A JPH07132391A JP5281518A JP28151893A JPH07132391A JP H07132391 A JPH07132391 A JP H07132391A JP 5281518 A JP5281518 A JP 5281518A JP 28151893 A JP28151893 A JP 28151893A JP H07132391 A JPH07132391 A JP H07132391A
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- laser beam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 焦点位置を自動的に把握する。
【構成】 焦点ｆがワーク表面Ｗａの一側から他側に通
過するように集光レンズ１を一定距離ｔ宛移動させ、各
位置でビームＢをワーク表面Ｗａに照射して加工光Ｒの
強度を光センサ２で測定する。そして、ワーク表面Ｗａ
を、加工光の強度が所定のレベルを超えた集光レンズ移
動範囲の中央位置における集光レンズ１の焦点位置とす
る。作業員の目視によらずに焦点位置を自動的に把握す
ることができる。
過するように集光レンズ１を一定距離ｔ宛移動させ、各
位置でビームＢをワーク表面Ｗａに照射して加工光Ｒの
強度を光センサ２で測定する。そして、ワーク表面Ｗａ
を、加工光の強度が所定のレベルを超えた集光レンズ移
動範囲の中央位置における集光レンズ１の焦点位置とす
る。作業員の目視によらずに焦点位置を自動的に把握す
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工機において
集光レンズの焦点位置（焦点距離）を自動的に把握する
方法に関する。
集光レンズの焦点位置（焦点距離）を自動的に把握する
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アシストガスをノズルからワーク（被加
工材料）に吹き付けながら、レーザビームを集光レンズ
で集光しワークに照射して加工を行うレーザ加工機にお
いては、飛散スパッタ（溶融塊）が集光レンズに付着し
やすいことから、集光レンズは消耗品であり、交換のた
びにその焦点位置を確認する必要がある。
工材料）に吹き付けながら、レーザビームを集光レンズ
で集光しワークに照射して加工を行うレーザ加工機にお
いては、飛散スパッタ（溶融塊）が集光レンズに付着し
やすいことから、集光レンズは消耗品であり、交換のた
びにその焦点位置を確認する必要がある。
【０００３】そこで、従来においては、レーザビームを
ステンレス板等に照射して最強発光点を目視によつて見
つけるか、或いは、集光レンズを徐々に移動させてレー
ザビームをアクリル板等の板面に単パルス照射し、その
際生じた複数のスポット径跡をこの場合も目視で比較し
てスポット径跡が最小になった板面をその位置の集光レ
ンズの焦点位置として把握している。なお、最強発光
点、または最小スポット径となった時の集光レンズと板
面との距離は、その集光レンズの焦点距離となることは
言うまでもない。
ステンレス板等に照射して最強発光点を目視によつて見
つけるか、或いは、集光レンズを徐々に移動させてレー
ザビームをアクリル板等の板面に単パルス照射し、その
際生じた複数のスポット径跡をこの場合も目視で比較し
てスポット径跡が最小になった板面をその位置の集光レ
ンズの焦点位置として把握している。なお、最強発光
点、または最小スポット径となった時の集光レンズと板
面との距離は、その集光レンズの焦点距離となることは
言うまでもない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のいずれの焦
点位置把握方法も、レーザビームが照射された板面を作
業員が目で直接見ることによって行っているため。人手
がかかる上、レンズ交換の自動化ができない、という問
題点がある。
点位置把握方法も、レーザビームが照射された板面を作
業員が目で直接見ることによって行っているため。人手
がかかる上、レンズ交換の自動化ができない、という問
題点がある。
【０００５】本発明は、作業員の目視が不要で、レンズ
交換の自動化を可能にする、レーザ加工機における焦点
位置の自動把握方法を提供することを目的とする。
交換の自動化を可能にする、レーザ加工機における焦点
位置の自動把握方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載のレーザ加工機における焦点位置の
自動把握方法は、焦点が基準面の一側から他側に通過す
るように集光レンズを基準面に対して一定距離宛移動さ
せ、各位置でビームを基準面に照射してその加工光の強
度を光センサで測定し、上記基準面を、加工光の強度が
所定のレベルを超えた集光レンズ移動範囲の中央位置に
おける集光レンズの焦点位置とする構成とした。
めに、請求項１記載のレーザ加工機における焦点位置の
自動把握方法は、焦点が基準面の一側から他側に通過す
るように集光レンズを基準面に対して一定距離宛移動さ
せ、各位置でビームを基準面に照射してその加工光の強
度を光センサで測定し、上記基準面を、加工光の強度が
所定のレベルを超えた集光レンズ移動範囲の中央位置に
おける集光レンズの焦点位置とする構成とした。
【０００７】また、請求項２記載のレーザ加工機におけ
る焦点位置の自動把握方法は、焦点が基準面の一側から
他側に通過するように集光レンズを基準面に対して一定
距離宛移動させ、各位置でビームを基準面に照射してそ
の加工光の強度を光センサで測定し、上記基準面を、加
工光の強度が所定のレベルを超えた集光レンズ移動範囲
の中央位置を加工光の強度波形等を参考に修正してその
修正位置における集光レンズの焦点位置とする構成とし
た。上記請求項１又は２記載の方法において、照射ビー
ムを単パルス状とすることができる。
る焦点位置の自動把握方法は、焦点が基準面の一側から
他側に通過するように集光レンズを基準面に対して一定
距離宛移動させ、各位置でビームを基準面に照射してそ
の加工光の強度を光センサで測定し、上記基準面を、加
工光の強度が所定のレベルを超えた集光レンズ移動範囲
の中央位置を加工光の強度波形等を参考に修正してその
修正位置における集光レンズの焦点位置とする構成とし
た。上記請求項１又は２記載の方法において、照射ビー
ムを単パルス状とすることができる。
【０００８】
【作用】加工光の強度は、焦点が基準面に一致したとこ
ろで最大となり、焦点が基準面から離れるにしたがって
弱くなる。また、水平な基準面に対して集光レンズを上
下方向に移動させてその焦点を基準面の一側から他側に
通過させた場合、加工光の強度は、基準面からの焦点の
距離が等しければ焦点が基準面に対して上下どちら側に
あっても同一となる。したがって、加工光の強度が同一
の二つの集光レンズ移動点の中央位置における集光レン
ズの焦点位置は基準面に一致する。作業員の目視による
焦点位置の把握が不要になり、レンズ交換の自動化が可
能となる。
ろで最大となり、焦点が基準面から離れるにしたがって
弱くなる。また、水平な基準面に対して集光レンズを上
下方向に移動させてその焦点を基準面の一側から他側に
通過させた場合、加工光の強度は、基準面からの焦点の
距離が等しければ焦点が基準面に対して上下どちら側に
あっても同一となる。したがって、加工光の強度が同一
の二つの集光レンズ移動点の中央位置における集光レン
ズの焦点位置は基準面に一致する。作業員の目視による
焦点位置の把握が不要になり、レンズ交換の自動化が可
能となる。
【０００９】加工光の強度が、集光レンズの移動で上昇
している場合における一つの位置と、下降中の他の一つ
の位置で同一とならなかった場合は、加工光の強度波形
等を参考に上記の中央位置を修正することができる。
している場合における一つの位置と、下降中の他の一つ
の位置で同一とならなかった場合は、加工光の強度波形
等を参考に上記の中央位置を修正することができる。
【００１０】
【実施例】本発明のレーザ加工機における焦点位置の自
動把握方法を添付図面に基づいて説明する。レーザ加工
は周知のように、レーザ発振機から発振されたレーザビ
ームＢを、ビーム保護筒内の集光レンズ１で集光し、ア
シストガスと一緒にノズルからワークＷに照射してこれ
を加工するものである。集光レンズ１の上方には光セン
サ２が設けられている。光センサ２は、単パルス状のレ
ーザビームＢの照射によってワークＷの加工表面Ｗａに
発生した加工光Ｒを電気信号に変換してその強度を測定
するものであり、通常、集光レンズ１を通った加工光Ｒ
を、光ファイバで加工中のレーザビームＢと干渉しない
位置でとらえ、フォトトランジスタに導いて可視光（波
長約０．４〜０．９μｍ）を電気信号に変換する。
動把握方法を添付図面に基づいて説明する。レーザ加工
は周知のように、レーザ発振機から発振されたレーザビ
ームＢを、ビーム保護筒内の集光レンズ１で集光し、ア
シストガスと一緒にノズルからワークＷに照射してこれ
を加工するものである。集光レンズ１の上方には光セン
サ２が設けられている。光センサ２は、単パルス状のレ
ーザビームＢの照射によってワークＷの加工表面Ｗａに
発生した加工光Ｒを電気信号に変換してその強度を測定
するものであり、通常、集光レンズ１を通った加工光Ｒ
を、光ファイバで加工中のレーザビームＢと干渉しない
位置でとらえ、フォトトランジスタに導いて可視光（波
長約０．４〜０．９μｍ）を電気信号に変換する。
【００１１】ここで、ワークＷに対するレーザビームＢ
の焦点ｆの位置と加工光Ｒの強度との関係について説明
する。図１〜図３において、Ｐ１〜Ｐ９は集光レンズ１
の位置であり、Ｐ１〜Ｐ４はレーザビームＢの焦点ｆが
ワーク表面Ｗａより低くなる位置、Ｐ５は焦点ｆがワー
ク表面Ｗａに一致した位置、またＰ６〜Ｐ９は焦点ｆが
ワーク表面Ｗａより高くなる位置を示している。各位置
Ｐ１〜Ｐ９における高低差ｔは等しい。図２のＳ１〜Ｓ
９は、各位置Ｐ１〜Ｐ９におけるワーク表面Ｗａのレー
ザビームＢのスポット（集光）形状を示す。
の焦点ｆの位置と加工光Ｒの強度との関係について説明
する。図１〜図３において、Ｐ１〜Ｐ９は集光レンズ１
の位置であり、Ｐ１〜Ｐ４はレーザビームＢの焦点ｆが
ワーク表面Ｗａより低くなる位置、Ｐ５は焦点ｆがワー
ク表面Ｗａに一致した位置、またＰ６〜Ｐ９は焦点ｆが
ワーク表面Ｗａより高くなる位置を示している。各位置
Ｐ１〜Ｐ９における高低差ｔは等しい。図２のＳ１〜Ｓ
９は、各位置Ｐ１〜Ｐ９におけるワーク表面Ｗａのレー
ザビームＢのスポット（集光）形状を示す。
【００１２】加工光Ｒの強度は、レーザビームＢの焦点
ｆがワークＷの表面（基準面）Ｗａに一致した位置Ｐ５
で最大となり、焦点ｆがワーク表面Ｗａから離れるにし
たがって弱くなる。そして、図のＰ４−Ｐ６，Ｐ３−Ｐ
７，Ｐ２−Ｐ８，Ｐ１−Ｐ９の対比から分かるように、
ワーク表面Ｗａからの焦点ｆの距離が等しければ、加工
光Ｒの強度は、焦点ｆがワーク表面Ｗａの上にあっても
下にあっても変わりなく、同一となる。
ｆがワークＷの表面（基準面）Ｗａに一致した位置Ｐ５
で最大となり、焦点ｆがワーク表面Ｗａから離れるにし
たがって弱くなる。そして、図のＰ４−Ｐ６，Ｐ３−Ｐ
７，Ｐ２−Ｐ８，Ｐ１−Ｐ９の対比から分かるように、
ワーク表面Ｗａからの焦点ｆの距離が等しければ、加工
光Ｒの強度は、焦点ｆがワーク表面Ｗａの上にあっても
下にあっても変わりなく、同一となる。
【００１３】ところで、図の場合、集光レンズ１の位置
Ｐ５で焦点ｆがワーク表面Ｗａに正確に一致している
が、実際には、加工光Ｒの強度測定が一定の幅ｔで行わ
れる関係から、図のようになることはまれであり、しか
も、仮に焦点ｆがワーク表面Ｗａに一致したとしても測
定中にはそれを知ることができない。
Ｐ５で焦点ｆがワーク表面Ｗａに正確に一致している
が、実際には、加工光Ｒの強度測定が一定の幅ｔで行わ
れる関係から、図のようになることはまれであり、しか
も、仮に焦点ｆがワーク表面Ｗａに一致したとしても測
定中にはそれを知ることができない。
【００１４】本発明のレーザ加工機における焦点位置の
自動把握方法においては、まず、レーザビームＢの焦点
ｆがワーク表面Ｗａの一側（例えば、下側）から他側
（上側）に通過するように集光レンズ１をワーク表面Ｗ
ａに対して一定距離ｔ宛移動させ、各位置Ｐ１〜Ｐ９に
おいて単パルス状のレーザビームＢをワーク表面Ｗａに
照射し、その加工光Ｒの強度を光センサ２で測定する。
なお、本発明では実際にレーザ加工する訳ではないの
で、ワークＷとして、通常、ステンレス板等を使用す
る。
自動把握方法においては、まず、レーザビームＢの焦点
ｆがワーク表面Ｗａの一側（例えば、下側）から他側
（上側）に通過するように集光レンズ１をワーク表面Ｗ
ａに対して一定距離ｔ宛移動させ、各位置Ｐ１〜Ｐ９に
おいて単パルス状のレーザビームＢをワーク表面Ｗａに
照射し、その加工光Ｒの強度を光センサ２で測定する。
なお、本発明では実際にレーザ加工する訳ではないの
で、ワークＷとして、通常、ステンレス板等を使用す
る。
【００１５】次に、加工光Ｒの強度が集光レンズ１の移
動で上昇している場合における一つの位置、例えばＰ３
と、該位置Ｐ３と加工光Ｒの強度が等しいか、或いはそ
れに最も近い下降中の一つの位置Ｐ７とを見つけ、ワー
ク表面Ｗａを、上記位置Ｐ３，Ｐ７の中央位置Ｐ５にお
ける集光レンズ１の焦点位置とする。
動で上昇している場合における一つの位置、例えばＰ３
と、該位置Ｐ３と加工光Ｒの強度が等しいか、或いはそ
れに最も近い下降中の一つの位置Ｐ７とを見つけ、ワー
ク表面Ｗａを、上記位置Ｐ３，Ｐ７の中央位置Ｐ５にお
ける集光レンズ１の焦点位置とする。
【００１６】上記において、上昇中の一位置の加工光強
度と、下降中の一位置の強度が等しくない場合は、両位
置の中央が、ワーク表面Ｗａに焦点ｆを結ぶ集光レンズ
１の位置とはならかいが、測定幅ｔが十分に小さけれ
ば、実用上は上記で十分である。なお、加工光Ｒの強度
の波形の概略を推定することができれば、ワーク表面Ｗ
ａに焦点ｆを結ぶ集光レンズ１の位置を、上記両位置の
強度とそれらの差から上記加工光の強度波形等を参考に
補間修正して一層正確に求めることができる。
度と、下降中の一位置の強度が等しくない場合は、両位
置の中央が、ワーク表面Ｗａに焦点ｆを結ぶ集光レンズ
１の位置とはならかいが、測定幅ｔが十分に小さけれ
ば、実用上は上記で十分である。なお、加工光Ｒの強度
の波形の概略を推定することができれば、ワーク表面Ｗ
ａに焦点ｆを結ぶ集光レンズ１の位置を、上記両位置の
強度とそれらの差から上記加工光の強度波形等を参考に
補間修正して一層正確に求めることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のレ
ーザ加工機における焦点位置の自動把握方法は、焦点が
基準面の一側から他側に通過するように集光レンズを基
準面に対して一定距離宛移動させ、各位置でビームを基
準面に照射してその加工光の強度を光センサで測定し、
上記基準面を、加工光の強度が所定のレベルを超えた集
光レンズ移動範囲の中央位置における集光レンズの焦点
位置とする構成とされているので、焦点位置を作業員の
目視によらずに自動的に把握することができる。したが
ってレンズ交換の自動化が可能になる。
ーザ加工機における焦点位置の自動把握方法は、焦点が
基準面の一側から他側に通過するように集光レンズを基
準面に対して一定距離宛移動させ、各位置でビームを基
準面に照射してその加工光の強度を光センサで測定し、
上記基準面を、加工光の強度が所定のレベルを超えた集
光レンズ移動範囲の中央位置における集光レンズの焦点
位置とする構成とされているので、焦点位置を作業員の
目視によらずに自動的に把握することができる。したが
ってレンズ交換の自動化が可能になる。
【００１８】又、請求項２記載のレーザ加工機における
焦点位置の自動把握方法は、焦点が基準面の一側から他
側に通過するように集光レンズを基準面に対して一定距
離宛移動させ、各位置でビームを基準面に照射してその
加工光の強度を光センサで測定し、上記基準面を、加工
光の強度が所定のレベルを超えた集光レンズ移動範囲の
中央位置を加工光の強度波形等を参考に修正してその修
正位置における集光レンズの焦点位置とする構成とされ
ているので、二位置の加工光の強度が等しくならない場
合でも、正しい焦点位置を正確に把握することができ
る。
焦点位置の自動把握方法は、焦点が基準面の一側から他
側に通過するように集光レンズを基準面に対して一定距
離宛移動させ、各位置でビームを基準面に照射してその
加工光の強度を光センサで測定し、上記基準面を、加工
光の強度が所定のレベルを超えた集光レンズ移動範囲の
中央位置を加工光の強度波形等を参考に修正してその修
正位置における集光レンズの焦点位置とする構成とされ
ているので、二位置の加工光の強度が等しくならない場
合でも、正しい焦点位置を正確に把握することができ
る。
【図１】 本発明の焦点位置自動把握方法における集光
レンズとワーク及び焦点等の関係を示す図である。
レンズとワーク及び焦点等の関係を示す図である。
【図２】 集光レンズの各位置におけるレーザビームの
スポット形状を示す図である。
スポット形状を示す図である。
【図３】 集光レンズの各位置における加工光の強度を
示す図である。
示す図である。
１ 集光レンズ ２ 光センサ Ｂ レーザビーム ｆ 焦点 Ｐ１，〜Ｐ９ 集光レンズの位置 Ｒ 加工光 Ｓ１，〜Ｓ９ ワーク表面上のレーザビームのスポット ｔ 高低差（測定幅）
Claims (3)
- 【請求項１】 焦点が基準面の一側から他側に通過する
ように集光レンズを基準面に対して一定距離宛移動さ
せ、各位置でビームを基準面に照射してその加工光の強
度を光センサで測定し、上記基準面を、加工光の強度が
所定のレベルを超えた集光レンズ移動範囲の中央位置に
おける集光レンズの焦点位置とすることを特徴とするレ
ーザ加工機における焦点位置の自動把握方法。 - 【請求項２】 焦点が基準面の一側から他側に通過する
ように集光レンズを基準面に対して一定距離宛移動さ
せ、各位置でビームを基準面に照射してその加工光の強
度を光センサで測定し、上記基準面を、加工光の強度が
所定のレベルを超えた集光レンズ移動範囲の中央位置を
加工光の強度波形等を参考に修正してその修正位置にお
ける集光レンズの焦点位置とすることを特徴とするレー
ザ加工機における焦点位置の自動把握方法。 - 【請求項３】 ビームの照射を単パルス状にすることを
特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工機における
焦点位置の自動把握方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5281518A JPH07132391A (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | レーザ加工機における焦点位置の自動把握方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5281518A JPH07132391A (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | レーザ加工機における焦点位置の自動把握方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07132391A true JPH07132391A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17640301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5281518A Pending JPH07132391A (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | レーザ加工機における焦点位置の自動把握方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07132391A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1123952A (ja) * | 1997-06-30 | 1999-01-29 | Nec Corp | オートフォーカス装置及びこれを利用したレーザ加工装置 |
| JP2006508352A (ja) * | 2002-11-28 | 2006-03-09 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | レーザビームの焦点位置検出方法 |
| JP2012071340A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工装置 |
| JP2013151002A (ja) * | 2012-01-25 | 2013-08-08 | Disco Corp | レーザー光線のスポット形状検出方法およびスポット形状検出装置 |
| CN113634877A (zh) * | 2020-04-27 | 2021-11-12 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种激光加工装置及方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05212568A (ja) * | 1992-02-03 | 1993-08-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ加工装置およびその集光レンズ高さ制御方法 |
-
1993
- 1993-11-10 JP JP5281518A patent/JPH07132391A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05212568A (ja) * | 1992-02-03 | 1993-08-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ加工装置およびその集光レンズ高さ制御方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1123952A (ja) * | 1997-06-30 | 1999-01-29 | Nec Corp | オートフォーカス装置及びこれを利用したレーザ加工装置 |
| JP2006508352A (ja) * | 2002-11-28 | 2006-03-09 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | レーザビームの焦点位置検出方法 |
| JP2012071340A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工装置 |
| JP2013151002A (ja) * | 2012-01-25 | 2013-08-08 | Disco Corp | レーザー光線のスポット形状検出方法およびスポット形状検出装置 |
| CN113634877A (zh) * | 2020-04-27 | 2021-11-12 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种激光加工装置及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970930 |