JPH07232290A - Focus adjusting device for laser beam machine - Google Patents

Focus adjusting device for laser beam machine

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JPH07232290A
JPH07232290A JP6024649A JP2464994A JPH07232290A JP H07232290 A JPH07232290 A JP H07232290A JP 6024649 A JP6024649 A JP 6024649A JP 2464994 A JP2464994 A JP 2464994A JP H07232290 A JPH07232290 A JP H07232290A
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JP
Japan
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laser light
laser
condenser lens
focal length
position data
Prior art date
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Pending
Application number
JP6024649A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kawazoe
健治 川添
Osamu Kobayashi
修 小林
Hideaki Nagatoshi
英昭 永利
Katsuichi Ukita
克一 浮田
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP6024649A priority Critical patent/JPH07232290A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a focus adjusting device for laser beam machine to automatically execute focus distance adjusting of laser beam in laser machining. CONSTITUTION:The device is provided with a laser oscillator 1, a beam condensing lens 4 to condense a laser beam 2, a condensing lens control part 5 to move the condensing lens 4, a laser beam detector 7 to detect the laser beam passed the condensing lens 4 and a focus distance operation part 8 to operate a focus distance from a position data of the condensing lens 4. By irradiating the detector 7 with a laser beam 2 and moving the beam condensing lens 4, a position data of the beam condensing lens 4 is stored at two points where detected values of the laser beam detector 7 show same, based on the two position data and position data of the laser beam detector 7, the focus distance is automatically detected.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工を行うときに
レーザ光の焦点調整の自動化を行うためのレーザ加工機
用焦点調整装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focus adjusting device for a laser processing machine for automatically adjusting the focus of laser light when performing laser processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、レーザ加工機が産業分野で広く用
いられるが、焦点調整作業の煩わしさが課題である。
2. Description of the Related Art In recent years, laser processing machines have been widely used in the industrial field, but the problem of focus adjustment work is a problem.

【0003】以下、従来のレーザ加工機用焦点調整装置
について説明する。レーザ加工を行うときに集光レンズ
を交換した場合、レーザ光の焦点位置に変化が発生す
る。特開平5−305471号公報は、このような場合
に対処するため、集光レンズごとの固有の焦点距離デー
タをあらかじめ数値制御データベースに記憶しておき、
選択した集光レンズに対応して集光レンズの位置を移動
させるアクチュエータにより自動的に焦点を移動させる
手段を開示している。しかし、レンズを外してレンズを
クリーニングした場合、同じレンズを取り付けてもレー
ザ光の焦点位置が取り外し前と微妙に異なっている。こ
のような場合に対処し、現実の状態に対応して焦点を調
整する手段として、ステンレス鋼にレーザを照射しなが
らステンレス鋼とレンズの位置を変化させ、ブルーフレ
ームと呼ばれる青白い火花が発生する位置を基準に焦点
を検出する手段や、特開昭59−73192号公報や特
開平1−177005号公報が開示しているように、被
加工物にレーザ光を照射し、その反射光から焦点位置を
検出する手段や、また、特開平2−220794号公報
などが開示しているように実際に加工した孔やスリット
の寸法や面積を測定し、それらが最小となる位置を焦点
位置として設定する手段などが用いられる。
A conventional focus adjusting device for a laser processing machine will be described below. If the condensing lens is replaced during laser processing, the focal position of the laser light changes. Japanese Patent Laid-Open No. 5-305471 discloses a numerical control database in which specific focal length data for each condenser lens is stored in advance in order to deal with such a case.
Disclosed is means for automatically moving the focus by an actuator that moves the position of the condenser lens corresponding to the selected condenser lens. However, when the lens is removed and the lens is cleaned, the focus position of the laser beam is slightly different from that before the removal even if the same lens is attached. As a means to deal with such a case and adjust the focus according to the actual state, the position of the stainless steel and the lens is changed while irradiating the stainless steel with the laser, and the position where a white spark called a blue frame occurs As disclosed in JP-A-59-73192 and JP-A-1-177005, a workpiece is irradiated with laser light, and the reflected light from the focus position And the size or area of the hole or slit actually processed as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 220220/1990, and the position where these are minimum is set as the focus position. Means etc. are used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の焦点
調整方法において、ブルーフレームの方法では、作業者
が経験と勘が便りに目視で判断するので、焦点位置に個
人差が発生する。また、反射光の光量を測定したり、反
射光による結像で焦点位置を求める方法では、被加工物
の材質や被加工物の表面状態により反射率が異なったり
適切な反射光が得られない場合があって、正確な焦点調
整を行うのが困難である。また、加工孔を測定する手段
では現物加工が必要となって操作が煩わしい。また、集
光レンズの球面収差などによる焦点位置ずれが大きい場
合には、焦点位置ずれを考慮して焦点調整を行わない
と、レーザ光の集光径が最小となる位置で加工できない
ので、加工効率や加工品質が低下する。
In the conventional focus adjustment method as described above, in the blue frame method, the operator makes visual judgments with his or her experience and intuition, resulting in individual differences in the focus position. Also, in the method of measuring the amount of reflected light or obtaining the focus position by imaging with the reflected light, the reflectance varies depending on the material of the work piece or the surface condition of the work piece, and proper reflected light cannot be obtained. In some cases, it is difficult to make accurate focus adjustment. Further, the means for measuring the machined hole requires actual machining, which makes the operation troublesome. In addition, if the focal position shift due to spherical aberration of the condenser lens is large, it cannot be processed at the position where the condensed diameter of the laser light is minimum unless focus adjustment is performed in consideration of the focal position shift. Efficiency and processing quality are reduced.

【0005】本発明は上記の課題を解決するもので、人
的な誤差がなく、被加工物材料の種類にも依存せず、か
つ現物加工の処理も不要であって、レーザ光の焦点位置
を自動的に最適位置に設定できるレーザ加工機用焦点位
置調整装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above problems, has no human error, does not depend on the type of material to be processed, and does not require processing for actual processing. It is an object of the present invention to provide a focus position adjusting device for a laser processing machine capable of automatically setting the position to the optimum position.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に係わる本発明
は、レーザ光を出力するレーザ発振器と、前記レーザ光
を集光する集光レンズと、前記集光レンズの移動を制御
する集光レンズ制御部と、前記集光レンズ制御部の制御
により前記集光レンズを移動させる集光レンズ駆動装置
と、前記集光レンズを通過したレーザ光の光量を検出す
るレーザ光検出器と、前記レーザ光検出器が検出した検
出値と前記集光レンズの位置データとに基づいて焦点距
離を演算する焦点距離演算部とを備えたレーザ加工機用
焦点調整装置であり、また、請求項3に係わる本発明
は、レーザ光を出力するレーザ発振器と、前記レーザ光
を集光する集光レンズと、前記集光レンズの移動を制御
する集光レンズ制御部と、前記集光レンズ制御部の制御
により前記集光レンズを移動させる集光レンズ駆動装置
と、前記集光レンズを通過したレーザ光の光量を検出す
るレーザ光検出器と、前記レーザ光検出器が検出した検
出値と前記集光レンズの位置データとに基づいて焦点距
離を演算する焦点距離演算部と、レーザ光の周辺部を遮
光し、取り付け、取り外しが自在な遮光部材と、レーザ
光の集光径が最小となる最小集光距離を演算する最小集
光距離演算部とを備え、前記遮光部材を取り付けない場
合と取り付けた場合の焦点距離と、それぞれの場合のレ
ーザ光の光径とに基づいて、レーザ光の集光径が最小と
なる最小集光距離を演算して求めるようにしたレーザ加
工機用焦点調整装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser oscillator for outputting laser light, a condenser lens for condensing the laser light, and a condenser for controlling the movement of the condenser lens. A lens controller, a condenser lens driving device that moves the condenser lens under the control of the condenser lens controller, a laser light detector that detects the amount of laser light that has passed through the condenser lens, and the laser. A focus adjustment device for a laser processing machine, comprising a focal length calculation unit for calculating a focal length based on a detection value detected by a photodetector and position data of the condenser lens, and also according to claim 3. The present invention includes a laser oscillator that outputs laser light, a condenser lens that condenses the laser light, a condenser lens control unit that controls movement of the condenser lens, and a control of the condenser lens control unit. The condensing lens A condenser lens driving device for moving the laser beam, a laser light detector for detecting the amount of laser light passing through the condenser lens, and a detection value detected by the laser light detector and position data of the condenser lens. A focal length calculation unit that calculates the focal length based on this, a light shielding member that shields the peripheral portion of the laser light and can be attached and removed freely, and a minimum that calculates the minimum focusing distance that minimizes the focusing diameter of the laser light A focusing distance calculation unit, and based on the focal length with and without the light shielding member attached and the light diameter of the laser light in each case, It is a focus adjusting device for a laser processing machine, which is configured to calculate and obtain a focal length.

【0007】[0007]

【作用】請求項1に係わる本発明において、レーザ光検
出器が検出した光量検出値と、そのときの集光レンズの
位置データと、レーザ光検出器の位置データとに基づい
て、焦点距離演算部が焦点距離を算出し、人的な誤差を
排除する。また、請求項3に係わる本発明において、遮
光部材が集光レンズの周辺部のレーザ光を遮光し、集光
レンズの球面収差の影響を焦点距離の変化に反映する。
したがって、焦点距離演算部は、遮光部材を設定しない
ときの焦点距離と、遮光部材を設定したときの焦点距離
とを請求項1に係わる手段で算出し、最小集光距離演算
部は、前記2つの焦点距離データから、レーザ光が最も
小さい半径に収束する位置を最小集光距離として算出す
る。
In the present invention according to claim 1, the focal length calculation is performed based on the light amount detection value detected by the laser light detector, the position data of the condenser lens at that time, and the position data of the laser light detector. The department calculates the focal length and eliminates human error. Further, in the present invention according to claim 3, the light shielding member shields the laser light in the peripheral portion of the condenser lens, and the influence of the spherical aberration of the condenser lens is reflected in the change of the focal length.
Therefore, the focal length calculation unit calculates the focal length when the light blocking member is not set and the focal length when the light blocking member is set by the means according to claim 1, and the minimum focus distance calculation unit calculates From the focal length data, the position where the laser beam converges to the smallest radius is calculated as the minimum focusing distance.

【0008】[0008]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下、請求項1に係わる本発明のレーザ加
工機用焦点調整装置の一実施例について図面を参照しな
がら説明する。図1は本実施例の構成を示すブロック図
である。図において、レーザ発振器1から出力されたレ
ーザ光2はレーザトーチ3に導かれ、集光レンズ4によ
り集光され、被加工物に向かって出射される。被加工物
に対するレーザ光2の焦点位置は、集光レンズ制御部5
により集光レンズ駆動装置6を駆動制御し、レーザトー
チ3を被加工物に対して垂直方向に移動させることによ
って調整される。また、レーザ光2を検出するレーザ光
検出器7を、レーザ光検出面が水平で、レーザトーチ3
の水平方向の動作範囲の位置に設置する。焦点距離演算
部8ではレーザ光検出器7の検出値が同じ値になるとき
の集光レンズ4の位置データを2点記憶し、この2つの
位置データとレーザ光検出器7の位置データから、焦点
位置を演算する。図2は本実施例におけるレーザ光検出
器の構成を示す平面図である。図において、中央部に透
過孔9を備えたリング状のレーザ光検出器台10に3個
のレーザ光検出素子11a、11bおよび11cを対称
位置に設けてある。これらのレーザ光検出素子として、
熱電対などレーザ光のエネルギーを電気信号に変換でき
る素子を用いる。
(Embodiment 1) An embodiment of the focus adjusting device for a laser processing machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. In the figure, a laser beam 2 output from a laser oscillator 1 is guided to a laser torch 3, condensed by a condenser lens 4, and emitted toward a workpiece. The focus position of the laser beam 2 with respect to the workpiece is determined by the condenser lens control unit 5
Is controlled by driving the condensing lens driving device 6 to move the laser torch 3 in the vertical direction with respect to the workpiece. Further, the laser light detector 7 for detecting the laser light 2 is provided with a laser light detection surface horizontal and a laser torch 3
Install in the position of the horizontal movement range of. The focal length calculation unit 8 stores two pieces of position data of the condenser lens 4 when the detection values of the laser light detector 7 become the same value. From these two position data and the position data of the laser light detector 7, Calculate the focus position. FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the laser photodetector in this embodiment. In the figure, three laser light detection elements 11a, 11b and 11c are provided at symmetrical positions on a ring-shaped laser light detector base 10 having a transmission hole 9 in the center. As these laser light detection elements,
An element such as a thermocouple that can convert energy of laser light into an electric signal is used.

【0009】つぎに、焦点調整方法の手順について図面
を参照しながら説明する。図3および図4は本発明の焦
点調整動作を示す側断面図である。なお、図1と同じ構
成要素には同一番号を付与している。レーザ光検出器7
の検出面の位置データz0 は、あらかじめ焦点距離演算
部8に登録しておく。レーザ光2の光軸がレーザ光検出
器7の中心と一致するように、レーザトーチ3をレーザ
光検出器7の上方に移動させる。この場合、レーザ光検
出器7は3個のレーザ光検出素子を対称位置に備えてい
るので、各検出素子の検出値が一致したときにレーザ光
2の光軸がレーザ光検出器7の中心と一致したことを検
出できる。光軸が一致した状態でレーザ光2をレーザ光
検出器7に照射しながらレーザトーチ3を垂直方向に移
動させ、焦点距離演算部8がレーザ光検出器7の検出値
を目標値と比較する。この目標値は、レーザ光検出器7
の出力が取り得る範囲の任意の値であればよい。レーザ
光検出器7の検出値が目標値と一致したとき、焦点距離
演算部8は集光レンズ制御部5からそのときの集光レン
ズ4の位置データz1 を受け取り、記憶する。図3はこ
のときの位置関係を示す。このとき、レーザ光検出器7
が検出できる最小値に目標値を設定した場合には、図に
示したようにレーザ光2がレーザ光検出器7の透過孔9
に一致してレーザ光検出器7の検出値が最小となり、そ
の目標値と一致する。
Next, the procedure of the focus adjusting method will be described with reference to the drawings. 3 and 4 are side sectional views showing the focus adjustment operation of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are assigned the same numbers. Laser light detector 7
The position data z0 of the detection surface is registered in the focal length calculation unit 8 in advance. The laser torch 3 is moved above the laser light detector 7 so that the optical axis of the laser light 2 coincides with the center of the laser light detector 7. In this case, since the laser light detector 7 is provided with three laser light detection elements at symmetrical positions, the optical axis of the laser light 2 is the center of the laser light detector 7 when the detection values of the respective detection elements match. Can be detected. The laser torch 3 is moved in the vertical direction while irradiating the laser light 2 to the laser light detector 7 in a state where the optical axes coincide with each other, and the focal length calculation unit 8 compares the detection value of the laser light detector 7 with a target value. This target value is the laser light detector 7
It may be any value within the range that the output of can take. When the detected value of the laser light detector 7 matches the target value, the focal length calculation unit 8 receives the position data z1 of the condenser lens 4 at that time from the condenser lens control unit 5 and stores it. FIG. 3 shows the positional relationship at this time. At this time, the laser light detector 7
When the target value is set to the minimum value at which the laser beam 2 can be detected, the laser beam 2 is transmitted through the transmission hole 9 of the laser beam detector 7 as shown in the figure.
And the detection value of the laser light detector 7 becomes the minimum, and it coincides with the target value.

【0010】さらに、レーザトーチ3をレーザ光検出器
7に対して垂直方向に移動させて、レーザ光検出器7の
検出値をさきほどと同じ目標値と比較する。レーザ光検
出器7の検出値が目標値と一致したとき、焦点距離演算
部8は集光レンズ制御部5からそのときの集光レンズ4
の位置データz2 を受け取り、記憶する。図4はこのと
きの位置関係を示す。図に示したように、レーザトーチ
3を上方に移動させてレーザ光2がレーザ光検出器7の
透過孔9に一致するとき、レーザ光検出器7の検出値が
最小(検出値が最小値から増加に転ずるポイント)とな
り、前記目標値と一致する。焦点距離演算部8では、レ
ーザ光検出器7の検出値が同じ値になるときの集光レン
ズ4の2つの位置データz1、z2と、レーザ光検出器7
の位置データz0 から、焦点距離L1を演算する。集光
レンズ4の2つの位置の中間点と、レーザ光検出器7の
位置との間の距離が焦点距離であるとすると、焦点距離
L1 は以下のように求めることができる。
Further, the laser torch 3 is moved in the direction perpendicular to the laser light detector 7 and the detected value of the laser light detector 7 is compared with the same target value as before. When the detection value of the laser light detector 7 matches the target value, the focal length calculation unit 8 causes the focusing lens control unit 5 to control the focusing lens 4 at that time.
It receives and stores the position data z2 of. FIG. 4 shows the positional relationship at this time. As shown in the figure, when the laser torch 3 is moved upward and the laser light 2 coincides with the transmission hole 9 of the laser light detector 7, the detection value of the laser light detector 7 is the minimum (from the minimum value This is the point at which the target value starts to increase), which matches the target value. In the focal length calculation unit 8, the two position data z1 and z2 of the condenser lens 4 when the detection values of the laser light detector 7 become the same value, and the laser light detector 7
The focal length L1 is calculated from the position data z0. Assuming that the distance between the midpoint between the two positions of the condenser lens 4 and the position of the laser light detector 7 is the focal length, the focal length L1 can be obtained as follows.

【0011】L1=(z1+z2)/2−z0 このように算出した焦点距離データにより、レーザトー
チ3の位置を自動的に設定することができる。
L1 = (z1 + z2) / 2-z0 The position of the laser torch 3 can be automatically set by the focal length data thus calculated.

【0012】以上のように、本実施例によれば、レーザ
光が同一となる集光レンズの位置データと、レーザ光検
出器の位置データから焦点距離を算出することができ、
目視などによる人的な誤差を発生せずに、かつ自動的に
焦点位置を設定することができる。
As described above, according to this embodiment, the focal length can be calculated from the position data of the condenser lens where the laser light is the same and the position data of the laser light detector.
The focus position can be automatically set without causing a human error due to visual inspection.

【0013】なお、上記の実施例では、レーザ光の光量
が同一となる位置データを用いた場合について説明した
が、必ずしも光量が同一となる位置に設定しなくてもよ
く、任意の相異なる位置の位置データと、それらの位置
においてレーザ光検出器で検出した光量データとを用
い、光束と光路とから焦点位置を算出できることは言う
までもない。また、レーザトーチ3を移動させる代わり
に集光レンズ4だけを移動させたり、レーザ光検出器7
だけを移動させて焦点調整作業を行っても、同様の結果
が得られることも言うまでもない。
In the above embodiment, the case where the position data in which the light amount of the laser light is the same is used is explained, but it is not always necessary to set the position in which the light amount is the same, and it is not necessary to set the position to the different position. It goes without saying that the focus position can be calculated from the light flux and the optical path by using the position data and the light amount data detected by the laser light detector at those positions. Further, instead of moving the laser torch 3, only the condenser lens 4 is moved, or the laser light detector 7 is moved.
It goes without saying that the same result can be obtained by moving only the focus adjustment work.

【0014】(実施例2)以下、請求項3に係わる本発
明のレーザ加工機用焦点調整装置の一実施例について図
面を参照しながら説明する。図5は本実施例の構成を示
すブロック図である。なお、実施例1と同じ構成要素に
は同一番号を付与して説明を省略する。本実施例が実施
例1と異なる点は、脱着自在な遮光部材12と、最小集
光距離演算部13を備え、集光レンズに球面収差がある
場合、レーザ光が最も小さい半径に収束する位置を算出
するようにしたことにある。
(Embodiment 2) An embodiment of the focus adjusting device for a laser beam machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. It should be noted that the same components as those in the first embodiment are given the same numbers and their explanations are omitted. The present embodiment is different from the first embodiment in that it includes a detachable light-shielding member 12 and a minimum focusing distance calculation unit 13, and if the focusing lens has spherical aberration, the position where the laser beam converges to the smallest radius. Is to calculate.

【0015】集光レンズ4に球面収差があると、集光レ
ンズ4の位置によってレーザ光2の焦点位置が異なり、
焦点位置ずれが発生する。そのずれ量が大きい場合は、
焦点位置のずれを考慮して、レーザ光の集光径が最小と
なる最小集光距離を求める必要がある。図5は上記最小
集光距離を考慮したレーザ加工機用焦点位置調整装置の
構成を示すブロック図である。なお、図1と同じ構成要
素には同一番号を付与し、説明を省略する。図におい
て、集光レンズ4からレーザ光検出器7までの光路中
に、レーザ光2の外周部を遮光し、取り付け、取り外し
自在な遮光部材12と、2つの焦点距離から最小ビーム
距離を演算する最小集光距離演算部13を設ける。他の
構成要素は図1と同様である。
When the condenser lens 4 has spherical aberration, the focal position of the laser beam 2 varies depending on the position of the condenser lens 4,
Defocus position occurs. If the amount of deviation is large,
It is necessary to determine the minimum focusing distance that minimizes the focusing diameter of the laser light, considering the shift of the focal position. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a focus position adjusting device for a laser processing machine in consideration of the minimum focusing distance. The same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the figure, in the optical path from the condenser lens 4 to the laser light detector 7, the outer peripheral portion of the laser light 2 is shielded, and the light shield member 12 that can be attached and detached and the minimum beam distance is calculated from the two focal lengths. A minimum focusing distance calculation unit 13 is provided. Other components are the same as those in FIG.

【0016】図6は上記遮光部材周辺の構成を詳細に示
す断面図である。図において、R1は集光レンズ4に入
射するレーザ光2の光径、R2 は遮光部材12の透過孔
の直径、Wは集光レンズ4からの遮光部材12の取付距
離である。遮光部材12の透過孔の形状は円形が望まし
い。また、遮光部材はレーザ光を遮光する面を水平に取
り付け、その透過孔の大きさはレーザ光検出器7の透過
孔9より大きく設定する。
FIG. 6 is a sectional view showing in detail the structure around the light shielding member. In the figure, R1 is the light diameter of the laser light 2 incident on the condenser lens 4, R2 is the diameter of the transmission hole of the light shielding member 12, and W is the attachment distance of the light shielding member 12 from the condenser lens 4. The shape of the transmission hole of the light shielding member 12 is preferably circular. Further, the light shielding member has a surface for shielding the laser light mounted horizontally, and the size of the transmission hole is set to be larger than that of the transmission hole 9 of the laser light detector 7.

【0017】以下、焦点位置調整方法の手順について図
面を参照しながら説明する。図7および図8は焦点位置
ずれ調整動作を示す側断面図である。最初に遮光部材1
2を設けない状態で焦点距離L1 を前述の方法により求
める。つぎに、図7に示したように、遮光部材12を取
り付け、レーザ光2をレーザ光検出器7に照射しなが
ら、レーザトーチ3をレーザ光検出器7に対して垂直方
向に移動させながらレーザ光検出器7の検出値を所定の
目標値と比較し、レーザ光検出器7の検出値が目標値と
一致したとき、焦点距離演算部8は集光レンズ制御部5
からそのときの集光レンズ4の位置データz3 を受け取
り、記憶する。レーザ光検出器7が検出できる最小値を
目標値として設定した場合、図7に示したように、レー
ザ光2がレーザ光検出器7の透過孔9に一致するときに
レーザ光検出器7の検出値が最小となり、目標値と一致
する。
The procedure of the focus position adjusting method will be described below with reference to the drawings. 7 and 8 are side sectional views showing the focus position deviation adjusting operation. First light blocking member 1
The focal length L1 is obtained by the above-mentioned method without providing 2. Next, as shown in FIG. 7, the light shielding member 12 is attached, the laser light 2 is applied to the laser light detector 7, and the laser torch 3 is moved in the vertical direction with respect to the laser light detector 7. The detection value of the detector 7 is compared with a predetermined target value, and when the detection value of the laser light detector 7 matches the target value, the focal length calculation unit 8 causes the focusing lens control unit 5
Then, the position data z3 of the condenser lens 4 at that time is received and stored. When the minimum value that can be detected by the laser light detector 7 is set as the target value, as shown in FIG. 7, when the laser light 2 coincides with the transmission hole 9 of the laser light detector 7, the laser light detector 7 The detected value becomes the minimum and matches the target value.

【0018】さらに、図8に示したように、レーザトー
チ3をレーザ光検出器7に対して垂直方向に移動させな
がらレーザ光検出器7の検出値を前記目標値と比較し、
レーザ光検出器7の検出値が目標値と一致したとき、焦
点距離演算部8は集光レンズ制御部5からそのときの集
光レンズ4の位置データz4 を受け取り、記憶する。焦
点距離演算部8では、レーザ光検出器7の検出値が目標
値になるときの集光レンズ4の2つの位置データz3、
z4と、レーザ光検出器7の位置データz0 から焦点距
離L2 を演算する。集光レンズ4の2つの位置の中間点
とレーザ光検出器7の位置との間の距離が焦点距離L2
であるとすると、焦点距離L2 は下記のように求めるこ
とができる。
Further, as shown in FIG. 8, the detection value of the laser light detector 7 is compared with the target value while moving the laser torch 3 in the direction perpendicular to the laser light detector 7.
When the detected value of the laser light detector 7 matches the target value, the focal length calculation unit 8 receives the position data z4 of the condenser lens 4 at that time from the condenser lens control unit 5 and stores it. In the focal length calculation unit 8, two position data z3 of the condenser lens 4 when the detection value of the laser light detector 7 reaches the target value,
The focal length L2 is calculated from z4 and the position data z0 of the laser light detector 7. The distance between the midpoint between the two positions of the condenser lens 4 and the position of the laser light detector 7 is the focal length L2.
Then, the focal length L2 can be obtained as follows.

【0019】L2=(z3+z4)/2−z0 集光レンズ4の球面収差などのにより焦点位置のずれが
あると、上記の手順で求めた2つの焦点距離L1、L2の
値は異なっている。図9はこのような球面収差による焦
点距離のずれを示す。球面で構成した集光レンズ4にお
いては、外側を通過するレーザ光ほど、焦点距離が短く
なる。
L2 = (z3 + z4) / 2-z0 If there is a shift in the focal position due to spherical aberration of the condenser lens 4 or the like, the two focal lengths L1 and L2 obtained by the above procedure differ. FIG. 9 shows the shift of the focal length due to such spherical aberration. In the condensing lens 4 formed of a spherical surface, the focal length becomes shorter as the laser light passes through the outside.

【0020】最小集光距離演算部13では以下の手順で
最小集光距離を演算する。図9において、R3 は遮光部
材12を取り付けたとき、遮光部材12を通過できるレ
ーザ光の光径(集光レンズ4に入射する前のレーザ光の
径)であり、焦点距離L2 、遮光部材の透過孔径R2、
取る付け距離WからR3 の値を次式により求めることが
できる。
The minimum focusing distance calculation unit 13 calculates the minimum focusing distance by the following procedure. In FIG. 9, R3 is the light diameter of the laser light that can pass through the light blocking member 12 (the diameter of the laser light before entering the condenser lens 4) when the light blocking member 12 is attached. Transmission hole diameter R2,
The value of R3 can be obtained from the mounting distance W by the following equation.

【0021】R3=L2・R2/(L2−W) 図9においてAとBで示したように、集光レンズ4を通
過後に、遮光部材を取り付けた場合と、取り外した場合
の2つのレーザ光の外縁部が交差する位置が2点存在す
る。この2つの交点A、Bのうち、集光レンズ4から遠
い位置にある交点Bが、集光レンズ4を通過したのちの
レーザ光2の集光径が最小となる位置である。集光レン
ズ4から最小集光位置までの最小集光距離L3 は、遮光
部材を設けない場合のレーザ光径R1 と、設けない場合
のレーザ光径R3 と、それぞれの場合の焦点距離L1 と
L2 から容易に求めることができ、次式のようになる。
R3 = L2R2 / (L2-W) As shown by A and B in FIG. 9, two laser beams when the light shielding member is attached and after it is removed after passing through the condenser lens 4 There are two points where the outer edges of the cross. Of these two intersections A and B, the intersection B located at a position far from the condenser lens 4 is the position where the condensed diameter of the laser light 2 after passing through the condenser lens 4 is the smallest. The minimum focusing distance L3 from the focusing lens 4 to the minimum focusing position is the laser beam diameter R1 when the light shielding member is not provided, the laser beam diameter R3 when it is not provided, and the focal lengths L1 and L2 in each case. It can be easily obtained from and is as follows.

【0022】 L3=L1・L2・(R1+R3)/(R1・L2+R3・L
1) このように算出した最小集光距離のデータにより、レー
ザ光が最小に収束する位置にレーザトーチ3を自動的に
設定することができる。
L3 = L1 · L2 · (R1 + R3) / (R1 · L2 + R3 · L
1) The laser torch 3 can be automatically set at the position where the laser beam converges to the minimum by the data of the minimum focusing distance calculated in this way.

【0023】以上のように、本実施例のレーザ加工機用
焦点調整装置によれば、遮光部材を用いて集光レンズの
球面収差による影響を焦点距離の変化として検出し、遮
光部材を設定した場合と、設定しない場合の焦点距離デ
ータとレーザ光径とから、レーザ光が最小に収束する位
置を最小集光距離として自動的に算出し、設定すること
ができる。
As described above, according to the focus adjusting device for a laser beam machine of this embodiment, the influence of the spherical aberration of the condenser lens is detected as the change of the focal length by using the light shielding member, and the light shielding member is set. In this case, the position where the laser light converges to the minimum can be automatically calculated and set as the minimum converging distance from the focal length data and the laser light diameter in the case where it is not set.

【0024】なお、本実施例においても、光量の同一な
位置データを用いて焦点距離を算出する手段について説
明したが、実施例1で述べたように、光量が同一な位置
データに限定するものでないことは言うまでもなく、ま
た、レーザトーチ3を移動させる代わりに集光レンズ4
だけを移動させたり、レーザ光検出器7だけを移動させ
て焦点調整作業を行っても、同様の結果が得られ、ま
た、遮光部材の取付位置を集光レンズ4の前方の光路中
に設定してもよいことは言うまでもない。
In the present embodiment as well, the means for calculating the focal length using the position data having the same light amount has been described, but as described in the first embodiment, the position data having the same light amount is limited. Needless to say, instead of moving the laser torch 3, the condenser lens 4
The same result can be obtained by moving only the laser light detector 7 or moving only the laser light detector 7 and setting the position of the light shielding member in the optical path in front of the condenser lens 4. It goes without saying that you can do it.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1に係わる本発明は、レーザ光を出力するレーザ発振器
と、前記レーザ光を集光する集光レンズと、前記集光レ
ンズを移動するための集光レンズ制御部と、前記集光レ
ンズを通過したレーザ光の光量を検出するレーザ光検出
器と、前記レーザ光検出器が検出した検出値と前記集光
レンズの位置データとに基づいて焦点距離を演算する焦
点距離演算部とを備えたことにより、レーザ光検出器で
検出した光量とそのときの集光レンズ位置データとに基
づいて焦点距離を数値的に演算して算出でき、人的な誤
差を含まないで設定できる。
As is apparent from the above description, the present invention according to claim 1 is directed to a laser oscillator for outputting laser light, a condenser lens for condensing the laser light, and a movement of the condenser lens. A condensing lens control unit, a laser light detector that detects the amount of laser light that has passed through the condensing lens, a detection value detected by the laser light detector, and position data of the condensing lens. Since the focal length calculation unit that calculates the focal length based on it is provided, the focal length can be calculated numerically based on the light amount detected by the laser light detector and the condenser lens position data at that time. It can be set without including human error.

【0026】また、請求項3に係わる本発明は、レーザ
光を出力するレーザ発振器と、前記レーザ光を集光する
集光レンズと、前記集光レンズを移動するための集光レ
ンズ制御部と、前記集光レンズを通過したレーザ光の光
量を検出するレーザ光検出器と、前記レーザ光検出器が
検出した検出値と前記集光レンズの位置データとに基づ
いて焦点距離を演算する焦点距離演算部と、レーザ光の
周辺部を遮光し、取り付け、取り外しが自在な遮光部材
と、レーザ光の集光径が最小となる最小集光距離を演算
する最小集光距離演算部とを備え、前記遮光部材を取り
付けない場合と取り付けた場合の焦点距離と、それぞれ
の場合のレーザ光の光径とに基づいて、レーザ光の集光
径が最小となる最小集光距離を演算して求めるようにし
たことにより、焦点距離およびレーザ光が最小に収束す
る最小収束距離を算出して自動的に設定でき、球面収差
の影響をも排除して的確な収束位置に自動的に設定で
き、人的な設定誤差を排除することができる。
Further, the present invention according to claim 3 is a laser oscillator for outputting a laser beam, a condenser lens for condensing the laser beam, and a condenser lens control section for moving the condenser lens. A laser light detector that detects the amount of laser light that has passed through the condenser lens, and a focal length that calculates a focal length based on the detection value detected by the laser light detector and the position data of the condenser lens. A calculation unit, a light-shielding member that shields the peripheral portion of the laser light, and can be attached and detached freely, and a minimum focusing distance calculating unit that calculates the minimum focusing distance that minimizes the focusing diameter of the laser light, Based on the focal lengths of the case where the light shielding member is not attached and the case where the light shielding member is attached, and the light diameter of the laser light in each case, the minimum light collecting distance that minimizes the light collecting diameter of the laser light is calculated and obtained. By doing so, The distance and the minimum convergence distance at which the laser light converges to the minimum can be calculated and set automatically, the influence of spherical aberration can also be excluded, and the correct focus position can be set automatically, eliminating human setting errors. be able to.

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

【図1】本発明のレーザ加工機用焦点調整装置の一実施
例の構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a focus adjusting device for a laser beam machine according to the present invention.

【図2】本発明のレーザ加工機用焦点調整装置の一実施
例におけるレーザ光検出器の構成を示す平面図
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of a laser photodetector in an embodiment of the focus adjusting device for a laser beam machine of the present invention.

【図3】本発明のレーザ加工機用焦点調整装置の一実施
例の動作を説明するための側断面図
FIG. 3 is a side sectional view for explaining the operation of the embodiment of the focus adjusting device for a laser beam machine of the present invention.

【図4】本発明のレーザ加工機用焦点調整装置の一実施
例の動作を説明するための側断面図
FIG. 4 is a side sectional view for explaining the operation of an embodiment of the focus adjusting device for a laser beam machine of the present invention.

【図5】本発明のレーザ加工機用焦点調整装置におい
て、最小集光距離を求める場合の一実施例の構成を示す
ブロック図
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an embodiment for obtaining a minimum focusing distance in the focus adjusting device for a laser beam machine of the present invention.

【図6】本発明のレーザ加工機用焦点調整装置における
遮光部材周辺の構成を示す側断面図
FIG. 6 is a side sectional view showing a configuration around a light shielding member in a focus adjusting device for a laser beam machine according to the present invention.

【図7】本発明のレーザ加工機用焦点調整装置におい
て、最小集光距離を求める場合の動作を説明するための
側断面図
FIG. 7 is a side sectional view for explaining the operation when the minimum focusing distance is obtained in the focus adjusting device for a laser beam machine of the present invention.

【図8】本発明のレーザ加工機用焦点調整装置におい
て、最小集光距離を求める場合の動作を説明するための
側断面図
FIG. 8 is a side sectional view for explaining the operation when obtaining the minimum focusing distance in the focus adjusting device for a laser beam machine of the present invention.

【図9】球面収差による焦点距離のずれを示す側断面図FIG. 9 is a side sectional view showing a focal length shift caused by spherical aberration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ発振器 2 レーザ光 3 レーザトーチ 4 集光レンズ 5 集光レンズ制御部 6 集光レンズ駆動装置 7 レーザ光検出器 8 焦点距離演算部 1 Laser Oscillator 2 Laser Light 3 Laser Torch 4 Condensing Lens 5 Condensing Lens Control Unit 6 Condensing Lens Driving Device 7 Laser Light Detector 8 Focal Length Calculation Unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浮田 克一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Katsuichi Uchida 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光を出力するレーザ発振器と、前
記レーザ光を集光する集光レンズと、前記集光レンズを
移動するための集光レンズ制御部と、前記集光レンズを
通過したレーザ光の光量を検出するレーザ光検出器と、
前記レーザ光検出器が検出した検出値と前記集光レンズ
の位置データとに基づいて焦点距離を演算する焦点距離
演算部とを備えたレーザ加工機用焦点調整装置。
1. A laser oscillator that outputs laser light, a condenser lens that condenses the laser light, a condenser lens control unit that moves the condenser lens, and a laser that passes through the condenser lens. A laser light detector that detects the amount of light,
A focus adjustment device for a laser processing machine, comprising: a focal length calculation unit that calculates a focal length based on a detection value detected by the laser light detector and position data of the condenser lens.
【請求項2】 焦点距離演算部が、レーザ光検出器の検
出値が同じ値になるときの集光レンズの相異なる位置デ
ータを2個記憶し、その2つの位置データとレーザ光検
出器の位置データとにより焦点距離を演算する請求項1
記載のレーザ加工機用焦点調整装置。
2. The focal length calculation unit stores two different position data of the condenser lens when the detection value of the laser light detector becomes the same value, and the two position data and the laser light detector are stored. The focal length is calculated based on the position data.
A focus adjusting device for the laser processing machine described.
【請求項3】 レーザ光を出力するレーザ発振器と、前
記レーザ光を集光する集光レンズと、前記集光レンズを
移動するための集光レンズ制御部と、前記集光レンズを
通過したレーザ光の光量を検出するレーザ光検出器と、
前記レーザ光検出器が検出した検出値と前記集光レンズ
の位置データとに基づいて焦点距離を演算する焦点距離
演算部と、レーザ光の周辺部を遮光し、取り付け、取り
外しが自在な遮光部材と、レーザ光の集光径が最小とな
る最小集光距離を演算する最小集光距離演算部とを備
え、前記遮光部材を取り付けない場合と取り付けた場合
の焦点距離と、それぞれの場合のレーザ光の光径とに基
づいて、レーザ光の集光径が最小となる最小集光距離を
演算して求めるようにしたレーザ加工機用焦点調整装
置。
3. A laser oscillator that outputs laser light, a condenser lens that condenses the laser light, a condenser lens control unit that moves the condenser lens, and a laser that passes through the condenser lens. A laser light detector that detects the amount of light,
A focal length calculation unit that calculates the focal length based on the detection value detected by the laser light detector and the position data of the condenser lens, and a light shielding member that shields the peripheral portion of the laser light and can be attached and detached freely. And a minimum condensing distance calculation unit that calculates a minimum condensing distance that minimizes the condensing diameter of the laser light, and a focal length when the light shielding member is not attached and when the light shielding member is attached, and a laser in each case. A focus adjustment device for a laser processing machine, which calculates and obtains a minimum focusing distance that minimizes the focusing diameter of laser light based on the light diameter of light.
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