JPH0751875A - レーザ加工機におけるレーザビームの焦点距離補正方法およびその装置 - Google Patents
レーザ加工機におけるレーザビームの焦点距離補正方法およびその装置Info
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- JPH0751875A JPH0751875A JP5204097A JP20409793A JPH0751875A JP H0751875 A JPH0751875 A JP H0751875A JP 5204097 A JP5204097 A JP 5204097A JP 20409793 A JP20409793 A JP 20409793A JP H0751875 A JPH0751875 A JP H0751875A
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Abstract
レーザビーム径の変動を検出し、その検出効果を基にし
て集光レンズの位置を調整し、材料上面のレーザビーム
の径を最小に保ち切断条件を安定化すると共に、切断精
度の向上を図ることにある。 【構成】 レーザ加工機1の加工ヘッド7に集光レンズ
13を装着し、この集光レンズ13の下方にレーザビー
ム径を測定するレーザビーム径検出器15を設け、この
レーザビーム径検出器15にて測定されたレーザビーム
径により集光レンズ13と被加工物W間の距離を常に最
適に制御する焦点自動調整装置29を設けてなることを
特徴とする。
Description
ヘッド内に設けられたレーザビームの焦点距離を常に最
適に制御するレーザ加工機におけるレーザビームの焦点
距離補正方法およびその装置に関する。
る場合、レーザ発振器より発振されたレーザビームはミ
ラーにより直角に曲折され、集光レンズを介して材料の
面に照射されて加工がなされるが、集光レンズより出た
レーザビームの径を材料との面で最小となるように設定
される。なお、レーザビームの径が最小となる位置は、
集光レンズのFナンバーで決まる。
来のレーザ加工機におけるレーザビームの焦点距離補正
方法では、加工が進むにつれて熱レンズ効果により徐々
に焦点距離が変動してくる。焦点距離が変動すると、材
料上面のレーザビームの径が変動し、切断溝幅が変動し
て加工精度が低下するという問題があった。なお、上述
した熱レンズ効果は、レーザビームが集光レンズ内を透
過するときに、レンズの吸収率により吸収する熱エネル
ギーによりレンズ内に生じる不均一な温度分布により発
生する。
ために、熱レンズ効果により焦点距離が変動しても、レ
ーザビーム径の変動を検出し、その検出結果を基にして
集光レンズの位置を調整し、材料上面のレーザビームの
径を常に最小に保ち切断条件を安定化すると共に、切断
精度の向上を図ったレーザ加工機におけるレーザビーム
の焦点距離補正方法およびその装置を提供することにあ
る。
に、この発明は、レーザ加工機の加工ヘッドに装着され
た集光レンズの下方に設けられたレーザビーム径検出器
にてレーザビームの径を測定し、焦点距離を算出して集
光レンズと被加工物との距離を最適に制御するレーザ加
工機におけるレーザビームの焦点距離補正方法である。
可能な加工ヘッドに集光レンズを装着し、この集光レン
ズの下方にレーザビーム径を測定するレーザビーム径検
出器を設け、このレーザビーム径検出器にて測定された
レーザビーム径により集光レンズと被加工物間の距離を
常に最適に維持すべく前記加工ヘッドを上下方向へ移動
せしめる焦点自動調整装置を設けてレーザ加工機におけ
るレーザビーム焦点距離補正装置を構成した。
焦点距離補正方法およびその装置を採用することによ
り、上下動可能な加工ヘッドに集光レンズと集光レンズ
の下方にレーザビーム径検出器が設けられていて、レー
ザビームは集光レンズを透過して被加工物に照射され
る。この時のレーザビーム径をレーザビーム径検出器に
て測定して焦点距離を算出し、加工が進むにつれて集光
レンズは加熱し熱レンズ効果により焦点距離が変動する
が、レーザビーム検出器に検出されたレーザビーム径を
基にして、焦点自動調整装置により、加工ヘッドを上下
動せしめて集光レンズと被加工物間の距離を調整して加
工物上のレーザビーム径を最適に保つ。このため、切断
条件を安定して保てると共に切断精度の向上が図られ
る。
細に説明する。なお、レーザ加工機については、既に公
知の構成のものであるため主要部のみを図示し詳細な説
明と図示を省略する。
ザ発振器3の前部の上部にオーバヘッドビーム5が水平
に片持式に支持されている。このオーバヘッドビーム5
の前部には上下方向へ移動自在な加工ヘッド7が設けら
れている。そして、前記オーバヘッドビーム5内にはシ
ャッタ9が装着され、加工ヘッド7の上方には反射ミラ
ー11が設けられている。また、加工ヘッド7内には集
光レンズ13やレーザビーム径検出器15が設けられて
いる。なお、符号17は被加工物Wが載置される加工テ
ーブルである。
されたレーザビームLBはオーバヘッドビーム5内を通
りシャッタ9を経て反射ミラー11で折り曲げられて集
光レンズ13で集光されて、加工ヘッド7に設けたレー
ザビーム径検出器15を経て、加工ヘッド7の先端に設
けられたノズルの開口部から被加工材Wに照射され、加
工テーブル17上に載置された被加工物Wに所定の形状
の切断加工が行なわれることになる。
体19と、この固定側加工ヘッド本体19に嵌装され上
下方向へ移動自在な移動側加工ヘッド本体21とより構
成されている。そして、移動側加工ヘッド本体21の内
部に前記集光レンズ13が装着され、この集光レンズ1
3の下部に所定の距離をおいてレーザビーム径検出器1
5が固定して設けられている。なお、レーザビーム径検
出器15はドーナツ状を成し、中心穴を通るレーザビー
ムLBの径を測定するものであり、このレーザビーム径
検出器15を用いることによりモードを検出でき、モー
ドの変調のフィードバックが可能となる。
れている例えば、株式会社マテリアルテクノロジー製の
レーザビームLBのX,Y方向をスキャンしレーザビー
ム断面を検出する回転ニードル等が知られている。
れたレーザビーム径の測定値はNC装置23に入力さ
れ、その入力された測定値によりNC装置23より後述
する焦点自動調整用駆動モータを駆動して、移動側加工
ヘッド本体21の上下方向の位置を位置決めするもので
ある。
ノズル25が装着され、このノズル25に設けた開口部
27よりレーザビームLBは被加工物Wに照射される。
に説明する。移動側加工ヘッド本体21の上部フランジ
21aにナット部材31が設けられている。一方、固定
側加工ヘッド本体19に一体的に設けたベース板33に
軸受35が設けられ、この軸受35に回転自在に支承さ
れたネジ軸37が設けられ、このネジ軸37が前記ナッ
ド部材31に螺合されている。ネジ軸37の片端にはプ
ーリ39が装着され、前記ベース板33に設けた自動調
整用駆動モータ41の出力軸に固着されたプーリ43と
前記プーリ39との間にタイミングベルト45等が掛回
されている。
1を駆動せしめるとプーリ43,タイミングベルト4
5,プーリ39を介してネジ軸37が回転し、ネジ軸3
7に螺合したナット部材31を介して移動側加工ヘッド
本体21は上下方向へ移動される。すなわち、移動側加
工ヘッド本体21に設けられた集光レンズ13と被加工
物Wの上面との間の距離が変化することになる。
ては、図2を併せて参照するに、レーザビーム径検出器
15と集光レンズ13との距離Lは一定となるよう移動
側加工ヘッド21に取り付けてある。
レーザビーム径検出器15の位置のレーザビーム径がd
0 だったとする。この時の焦点距離をEFL0 とする。
そして、レーザビームLBを発射し続けて加工を行なう
と、集光レンズ13は加熱され熱レンズ効果により焦点
距離が変動し、レーザビーム径検出器15にて測定した
ビーム径はd1 に変動し、この時の焦点距離はEFL1
となる。
レーザビーム径検出器15にて検出して、これより焦点
距離の変動を検出する。すなわち、EFL1 −EFL0
の量だけ集光レンズ13の位置を引き上げる。すると、
被加工物Wの上面に照射されたレーザビーム径は最適な
最小径に保たれる。この動作は、レーザビーム径検出器
15によりレーザビーム径測定値をNC装置23へ出力
し、NC装置23からの指令により自動調整用駆動モー
タ41を動かして、焦点自動調整装置29により移動側
加工ヘッド本体21を上方へ動かして集光レンズ13の
位置を変動させる。なお、この動作は自動で行なわれる
ものである。
ザビーム径を常に最小となるように制御することがで
き、切断条件を安定に保せることができると共に、切断
溝幅を一定にすることができ切断精度の向上を図ること
ができる。
されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。例えば、本実施例で
は、ノズル25が移動側加工ヘッド21に装着されてい
るが、さらに加工性能向上のためにはノズル25の移動
機構があり、この移動機構側にレンズ25が設けられて
いるのが望ましい。ノズル25の移動はワークWとノズ
ル25の距離を測定し、その距離を一定に保つシステム
により制御されるものである。また、本実施例にて採用
したシステムの応用例として、レーザ発振器と集光レン
ズの距離が変動すると焦点距離が変動するので、この変
動に対して誤差補正し調整する手段にも利用することが
できる。
るように、この発明によれば、特許請求の範囲に記載さ
れたとおりの構成であるから、集光レンズと被加工物と
の間にレーザビーム径検出器を設け、このレーザビーム
径検出器によりレーザビーム径の変動を検出し、焦点自
動調整装置にて最適な焦点位置となるよう制御する。こ
のため、切断条件を安定化せしめると共に切断溝幅を一
定にでき切断精度の向上を図ることができる。
るレーザビーム焦点距離補正装置を示す一部断面を含む
説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 レーザ加工機の加工ヘッドに装着された
集光レンズの下方に設けられたレーザビーム径検出器に
てレーザビームの径を測定し、焦点距離を算出して集光
レンズと被加工物との距離を最適に制御することを特徴
とするレーザ加工機におけるレーザビームの焦点距離補
正方法。 - 【請求項2】 レーザ加工機の上下動可能な加工ヘッド
に集光レンズを装着し、この集光レンズの下方にレーザ
ビーム径を測定するレーザビーム径検出器を設け、この
レーザビーム径検出器にて測定されたレーザビーム径に
より集光レンズと被加工物間の距離を常に最適に維持す
べく前記加工ヘッドを上下方向へ移動せしめる焦点自動
調整装置を設けてなることを特徴とするレーザ加工機に
おけるレーザビームの焦点距離補正装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5204097A JPH0751875A (ja) | 1993-08-18 | 1993-08-18 | レーザ加工機におけるレーザビームの焦点距離補正方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5204097A JPH0751875A (ja) | 1993-08-18 | 1993-08-18 | レーザ加工機におけるレーザビームの焦点距離補正方法およびその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0751875A true JPH0751875A (ja) | 1995-02-28 |
Family
ID=16484749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5204097A Pending JPH0751875A (ja) | 1993-08-18 | 1993-08-18 | レーザ加工機におけるレーザビームの焦点距離補正方法およびその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0751875A (ja) |
Cited By (7)
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---|---|---|---|---|
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US11673207B2 (en) | 2018-03-08 | 2023-06-13 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Device and methods for determining a focus position of a laser beam in a laser machining system |
-
1993
- 1993-08-18 JP JP5204097A patent/JPH0751875A/ja active Pending
Cited By (12)
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