JPH07136790A - Method for controlling focal distance of combination lens - Google Patents
Method for controlling focal distance of combination lensInfo
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- JPH07136790A JPH07136790A JP5290686A JP29068693A JPH07136790A JP H07136790 A JPH07136790 A JP H07136790A JP 5290686 A JP5290686 A JP 5290686A JP 29068693 A JP29068693 A JP 29068693A JP H07136790 A JPH07136790 A JP H07136790A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、組み合わせレンズの
焦点距離の制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of controlling the focal length of a combination lens.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、レーザ加工において、鋼材等を
切断する場合、切断面の精度や加工能率の点から、薄板
では焦点深度の小さい短焦点距離の集光レンズが使用さ
れ、厚板では焦点深度の大きい長焦点距離の集光レンズ
が使用されている。従って、従来は焦点距離の異なる集
光レンズを複数個用意しておき、鋼材の板厚によって適
当な焦点距離の集光レンズを選択して使用していた。2. Description of the Related Art For example, in the case of cutting a steel material in laser processing, a condensing lens having a short focal length and a small focal depth is used for a thin plate and a focal point is used for a thick plate in view of accuracy of a cut surface and processing efficiency. A long focal length condenser lens with a large depth is used. Therefore, conventionally, a plurality of condenser lenses having different focal lengths are prepared, and a condenser lens having an appropriate focal length is selected and used according to the plate thickness of the steel material.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前記のように、レーザ
加工においては、焦点距離の異なる集光レンズを複数個
用意し、加工する被加工物の板厚に対応して、これを取
り替え使用するため、集光レンズのコストと、集光レン
ズの取り替えに要する手間が問題であった。As described above, in laser processing, a plurality of condenser lenses having different focal lengths are prepared, and these condenser lenses are replaced and used according to the plate thickness of the workpiece to be processed. Therefore, the cost of the condenser lens and the time and effort required to replace the condenser lens are problems.
【０００４】この解決策として、集光レンズに焦点距離
の可変な組み合わせレンズを使用することも考えられた
が、レーザ光に暴露された厳しい環境で、被加工物に対
し焦点位置を一定に保ちつつ、焦点距離を連続して変更
する複雑なレンズ構成は、メンテナンスが難しく、未だ
実用化されていない。As a solution to this problem, it has been considered to use a combination lens having a variable focal length as the condenser lens, but in a severe environment exposed to laser light, the focus position is kept constant with respect to the workpiece. On the other hand, a complicated lens structure in which the focal length is continuously changed is difficult to maintain and has not been put into practical use.
【０００５】この発明は、このような問題に着目して創
案されたもので、比較的簡単なレンズ構成によって、組
み合わせレンズの焦点距離を任意に変更すると共に、そ
の焦点位置が被加工物に対して常に一定になるようにし
たもので、加工中でも焦点距離，位置の可変が可能な組
み合わせレンズの焦点距離の制御方法を提供することを
目的とする。The present invention was made in view of such a problem, and the focal length of the combination lens can be arbitrarily changed by a relatively simple lens configuration, and the focal position of the combined lens is relative to the workpiece. Therefore, it is an object of the present invention to provide a method of controlling the focal length of a combination lens, which can change the focal length and position even during processing.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、この発明は、機器本体に駆動装置により自在に移
動する移動体を設け、この移動体に、固定レンズと駆動
装置により移動する可動レンズとからなる焦点距離可変
の組み合わせレンズを設け、この組み合わせレンズの焦
点距離に対応する可動レンズの位置、および組み合わせ
レンズの焦点位置をメモリに記憶させ、このメモリに基
づき、ＮＣ装置の制御により、組み合わせレンズの焦点
距離を任意に変更すると共に、組み合わせレンズの焦点
位置を常に機器本体に対して一定になるように移動体の
位置を補正するものである。In order to achieve the above object, according to the present invention, a moving body which is freely movable by a driving device is provided in an equipment body, and the moving body is moved by a fixed lens and a driving device. A combination lens having a variable focal length including a movable lens is provided, and the position of the movable lens corresponding to the focal length of the combination lens and the focal position of the combination lens are stored in a memory. The focal length of the combination lens is arbitrarily changed, and the position of the moving body is corrected so that the focal position of the combination lens is always constant with respect to the device body.
【０００７】[0007]
【作用】前記のように構成されているので、ＮＣ装置に
所望の焦点距離を指令値として入力することによって、
ＮＣ装置は、メモリに登録された可動レンズの移動位置
および移動体の補正位置により、組み合わせレンズの焦
点距離を指令値に一致させると共に、その焦点位置が機
器本体に対して常に一定になるように連続的に制御す
る。With the above-mentioned structure, by inputting a desired focal length to the NC device as a command value,
The NC device matches the focal length of the combination lens with the command value by the moving position of the movable lens and the correction position of the moving body registered in the memory, and keeps the focal position constant with respect to the device body. Control continuously.
【０００８】[0008]
【実施例】次に、この発明の実施例について、図面に基
づいて説明する。図１はこの発明を実施したレーザ加工
機のブロック図である。加工ヘッド１は、図示を省略し
たレーザ加工機の本体に対して、Ｚ軸の移動機構３、駆
動モータ５、およびノズル７の近傍に設けられ被加工物
Ｗとの高さを検出するハイトセンサ９等を介して、ＮＣ
装置１１により、Ｚ軸方向（紙面の上下方向）へ自在に
移動する。加工ヘッド１には集光レンズとして、固定レ
ンズ１３と可動レンズ１５とからなる組み合わせレンズ
１７が設けてあり、可動レンズ１５は加工ヘッド１に対
して移動機構１９、駆動モータ２１を介してＮＣ装置１
１により、Ｚ軸方向へ自在に移動する。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a laser processing machine embodying the present invention. The processing head 1 is provided in the vicinity of the Z-axis moving mechanism 3, the drive motor 5, and the nozzle 7 with respect to the main body of the laser processing machine (not shown), and is a height sensor for detecting the height of the workpiece W. Via 9 etc., NC
The device 11 freely moves in the Z-axis direction (vertical direction on the paper surface). The processing head 1 is provided with a combination lens 17 including a fixed lens 13 and a movable lens 15 as a condenser lens, and the movable lens 15 is an NC device with respect to the processing head 1 via a moving mechanism 19 and a drive motor 21. 1
By 1, it moves freely in the Z-axis direction.
【０００９】組み合わせレンズの制御メモリ２３は、組
み合わせレンズの焦点距離に対応する可動レンズの移動
量、およびノズル位置の補正量の演算式（後述の式１、
式２）を記憶しており、ＮＣ装置は焦点距離変更指令に
より、可動レンズの移動量及びノズル位置の補正量を演
算し、前記の可動レンズおよびノズルの駆動モータ、移
動機構等を制御して、可動レンズおよびノズルを所定位
置へ移動、補正する。The control memory 23 for the combination lens is used to calculate the moving amount of the movable lens corresponding to the focal length of the combination lens and the correction amount of the nozzle position (Equation 1, which will be described later).
Equation 2) is stored, and the NC device calculates the movement amount of the movable lens and the correction amount of the nozzle position by the focal length change command, and controls the drive motor, the movement mechanism, etc. of the movable lens and the nozzle. , The movable lens and the nozzle are moved to a predetermined position and corrected.
【００１０】図２は、この実施例に使用した組み合わせ
レンズの構成と、焦点距離に対応する可動レンズ、およ
びノズルの位置関係を示したものである。図示のように
簡単な一枚の固定レンズと二枚の可動レンズから構成さ
れている。図（ａ）は焦点距離が２．５インチの場合
で、固定レンズと可動レンズの距離は９３．７mmで、固
定レンズとノズルの先端の距離は２３１mmである。図
（ｂ）は焦点距離が５インチの場合で、固定レンズと可
動レンズの距離は２５mmで、固定レンズとノズルの先端
の距離は２０４mmである。図（ｃ）は焦点距離が７．５
インチの場合で、固定レンズと可動レンズの距離は２．
５mmで、固定レンズとノズルの先端の距離は２２０mmで
ある。共に、焦点位置はノズル先端（材料表面）であ
る。FIG. 2 shows the configuration of the combination lens used in this embodiment, and the positional relationship between the movable lens corresponding to the focal length and the nozzle. As shown in the figure, it consists of a simple fixed lens and two movable lenses. FIG. 6A shows a case where the focal length is 2.5 inches, the distance between the fixed lens and the movable lens is 93.7 mm, and the distance between the fixed lens and the tip of the nozzle is 231 mm. FIG. 6B shows the case where the focal length is 5 inches, the distance between the fixed lens and the movable lens is 25 mm, and the distance between the fixed lens and the tip of the nozzle is 204 mm. The focal length is 7.5 in FIG.
In case of inch, the distance between the fixed lens and the movable lens is 2.
At 5 mm, the distance between the fixed lens and the tip of the nozzle is 220 mm. In both cases, the focal position is the tip of the nozzle (material surface).
【００１１】図３は、組み合わせレンズの焦点距離に対
する可動レンズおよびノズルの先端の移動軌跡を示した
ものである。この線図を数式に表わすと数１の式
（１）、式（２）のようになる。ここで、Ｕは可動レン
ズの移動量（mm）、Ｖはノズル先端の補正量（mm) で、
Ｘは組み合わせレンズの焦点距離（インチ）である。FIG. 3 shows the loci of movement of the movable lens and the tip of the nozzle with respect to the focal length of the combination lens. When this line diagram is expressed by a mathematical formula, it is expressed by Formula (1) and Formula (2) of Formula 1. Here, U is the moving amount (mm) of the movable lens, V is the correction amount (mm) of the nozzle tip,
X is the focal length (inch) of the combination lens.
【００１２】[0012]
【数１】 Ｕ＝−０．１７８Ｘ4 ＋４．３Ｘ3 −４０．２８Ｘ2 ＋１８３．２４Ｘ−２６ ２．９４ （１） Ｖ＝−０．１７５Ｘ4 ＋４．２４Ｘ3 −３９．８Ｘ2 ＋１６４．２２Ｘ−２１ ８．８７ （２） これらの演算式は、組み合わせレンズの制御メモリ２３
に登録してあり、ＮＣ装置への「ＦＬ２．５」、「ＦＬ
３．７５」のような操作指令によって、目的の焦点距離
が得られ、また焦点位置を常に一定に保持することがで
きる。[Number 1] U = -0.178X 4 + 4.3X 3 -40.28X 2 + 183.24X-26 2.94 (1) V = -0.175X 4 + 4.24X 3 -39.8X 2 + 164.22X -21 8.87 (2) These arithmetic expressions are for the control memory 23 of the combination lens.
Registered to the NC device, "FL2.5", "FL"
The target focal length can be obtained by the operation command such as "3.75", and the focal position can be always kept constant.
【００１３】この制御方法によれば、例えば、レーザピ
アス加工の場合、焦点距離２．５インチから加工を開始
し、「ＦＬ５」という指令によって、ピアス加工終了時
に焦点距離５インチになり、そのまま、切断加工を開始
するようなこともできる。なお、可動組レンズの構成、
可動軸数、およびこの発明の適用は実施例に限定するも
のではない。According to this control method, for example, in the case of laser piercing processing, the processing is started from the focal length of 2.5 inches, and the command "FL5" causes the focal length to be 5 inches at the end of the piercing processing. It is also possible to start the cutting process. The configuration of the movable lens group,
The number of movable shafts and the application of the present invention are not limited to the embodiments.
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、この
発明は特許請求の範囲に記載の構成を備えているので、
レーザ加工等において、比較的簡単な構成によって、組
み合わせレンズの焦点距離を任意に変更すると共に、そ
の焦点位置を常に被加工物に対して一定にすることがで
きる。従って、加工中に軸移動が可能となり、加工速度
が高くなり、また、集光レンズの取り替え等の必要がな
くなるので、加工時間が大幅に短縮できる。As can be understood from the above description, since the present invention has the configurations described in the claims,
In laser processing or the like, the focal length of the combined lens can be arbitrarily changed and the focal position can always be made constant with respect to the workpiece by a relatively simple configuration. Therefore, the axis can be moved during processing, the processing speed is increased, and it is not necessary to replace the condenser lens, so that the processing time can be significantly shortened.
【図１】この発明を実施したレーザ加工機のブロック図
である。FIG. 1 is a block diagram of a laser processing machine embodying the present invention.
【図２】実施例の組み合わせレンズの構成と、焦点距離
に対応する可動レンズ、およびノズルの位置関係を示し
た図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a combination lens of an example, and a positional relationship between a movable lens corresponding to a focal length and a nozzle.
【図３】実施例の組み合わせレンズの焦点距離に対する
可動レンズおよびノズルの先端の移動軌跡を示した図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing movement loci of the movable lens and the tip of the nozzle with respect to the focal length of the combination lens of the example.
１ 加工ヘッド ７ ノズル １１ ＮＣ装置 １３ 固定レンズ １５ 可動レンズ １７ 組み合わせレンズ ２３ 組み合わせレンズの制御メモリ 1 Processing Head 7 Nozzle 11 NC Device 13 Fixed Lens 15 Movable Lens 17 Combination Lens 23 Control Memory of Combination Lens
───────────────────────────────────────────────────── 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 // Ｂ２３Ｋ 26/06 Ａ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display area // B23K 26/06 A
Claims (1)
る移動体を設け、この移動体に、固定レンズと駆動装置
により移動する可動レンズとからなる焦点距離可変の組
み合わせレンズを設け、この組み合わせレンズの焦点距
離に対応する可動レンズの位置、および組み合わせレン
ズの焦点位置をメモリに記憶させ、このメモリに基づ
き、ＮＣ装置の制御により、組み合わせレンズの焦点距
離を任意に変更すると共に、組み合わせレンズの焦点位
置を常に機器本体に対して一定になるように移動体の位
置を補正することを特徴とする組み合わせレンズの焦点
距離の制御方法。1. A movable body which is freely movable by a drive unit is provided in the main body of the apparatus, and a combined lens having a variable focal length, which is composed of a fixed lens and a movable lens which is moved by the drive unit, is provided on the movable body. The position of the movable lens corresponding to the focal length of the combined lens and the focal position of the combined lens are stored in a memory, and based on this memory, the NC device is controlled to arbitrarily change the focal length of the combined lens and A method of controlling the focal length of a combination lens, which comprises correcting the position of a moving body so that the position is always constant with respect to the device body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29068693A JP3383034B2 (en) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | Control device for focal length of combination lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29068693A JP3383034B2 (en) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | Control device for focal length of combination lens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07136790A true JPH07136790A (en) | 1995-05-30 |
| JP3383034B2 JP3383034B2 (en) | 2003-03-04 |
Family
ID=17759195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29068693A Expired - Fee Related JP3383034B2 (en) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | Control device for focal length of combination lens |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3383034B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013202657A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Mitsubishi Materials Corp | Laser machining method and laser machining apparatus |
| US20220283416A1 (en) * | 2021-03-04 | 2022-09-08 | Ii-Vi Delaware, Inc. | Dynamic Focus For Laser Processing Head |
-
1993
- 1993-11-19 JP JP29068693A patent/JP3383034B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013202657A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Mitsubishi Materials Corp | Laser machining method and laser machining apparatus |
| US20220283416A1 (en) * | 2021-03-04 | 2022-09-08 | Ii-Vi Delaware, Inc. | Dynamic Focus For Laser Processing Head |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3383034B2 (en) | 2003-03-04 |
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