JPH0790392B2 - レーザ加工機の焦点位置調節装置 - Google Patents
レーザ加工機の焦点位置調節装置Info
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- JPH0790392B2 JPH0790392B2 JP60204310A JP20431085A JPH0790392B2 JP H0790392 B2 JPH0790392 B2 JP H0790392B2 JP 60204310 A JP60204310 A JP 60204310A JP 20431085 A JP20431085 A JP 20431085A JP H0790392 B2 JPH0790392 B2 JP H0790392B2
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- laser beam
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、被加工物に対して光移動形レーザ加工機に
おける集束レンズの焦点位置を調節する装置に関するも
のである。
おける集束レンズの焦点位置を調節する装置に関するも
のである。
[従来の技術] 一般に、等位相モードのレーザ光には回折に起因する広
がり角があり、ビーム径は光が進行するにしたがって大
きくなる。光移動形のレーザ加工機は発振器と被加工物
が固定されているので、被加工物の加工位置によって、
発振器と集束レンズ間の光路長か変化する。したがって
前記の理由により集束レンズに入射するビーム径が変化
する。
がり角があり、ビーム径は光が進行するにしたがって大
きくなる。光移動形のレーザ加工機は発振器と被加工物
が固定されているので、被加工物の加工位置によって、
発振器と集束レンズ間の光路長か変化する。したがって
前記の理由により集束レンズに入射するビーム径が変化
する。
集束レンズに入射するビーム径が変化すると、レンズの
球面収差により集束された焦点ビーム径が変化し、被加
工物へ照射されるビーム径が変化するので、被加工物の
切断幅が場所により変わることになり、精度のよい加工
を行なうことができなくなる。このことは、とくに、波
長の大きいレーザー光において顕著である。
球面収差により集束された焦点ビーム径が変化し、被加
工物へ照射されるビーム径が変化するので、被加工物の
切断幅が場所により変わることになり、精度のよい加工
を行なうことができなくなる。このことは、とくに、波
長の大きいレーザー光において顕著である。
[発明が解決しようとする問題点] 前記のように、等位相モードのレーザ光には、広がり角
があり、そのため光移動形のレーザ加工機の場合には、
加工ヘッドの位置により、被加工物の切断幅が変化し、
加工精度が低下するという問題があった。
があり、そのため光移動形のレーザ加工機の場合には、
加工ヘッドの位置により、被加工物の切断幅が変化し、
加工精度が低下するという問題があった。
この発明は、このような問題点に着目してなされたもの
で、加工位置にかかわらず被加工物に照射されるビーム
の径を許容値内に一定に保ち、被加工物の切断幅を常に
許容値内に一定にし、加工精度を向上すべく、被加工物
に対してレーザ加工機における集束レンズの焦点位置を
調節する調節装置を提供することを目的とするものであ
る。
で、加工位置にかかわらず被加工物に照射されるビーム
の径を許容値内に一定に保ち、被加工物の切断幅を常に
許容値内に一定にし、加工精度を向上すべく、被加工物
に対してレーザ加工機における集束レンズの焦点位置を
調節する調節装置を提供することを目的とするものであ
る。
[問題を解決するための手段] 前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、レーザ発
振器から互に直交するX,Y,Zの各軸方向へ移動自在の加
工ヘッドに至るレーザビームの光路長の変化に対応し
て、上記加工ヘッドに備えた集束レンズの位置を調節し
て被加工物の位置におけるビームの径を常にほぼ一定に
保持するレーザ加工機の焦点位置調節装置にして、前記
加工ヘッドのX,Y,Z軸の各軸方向の位置を検出する位置
検出手段と、レーザビームの光路長と前記被加工物に対
する前記集束レンズの焦点位置との関係を予め収納した
ルックアップテーブルと、前記位置検出手段による検出
値に基づいてレーザビームの光路長を演算し、この演算
した光路長に基づいて前記ルックアップテーブルから前
記被加工物に対する集束レンズの焦点位置を読み出して
焦点位置制御手段へ補正信号を出力するCPUと、上記CPU
からの補正信号に基づいて前記集束レンズの位置を、被
加工物に対して接近離反する方向でかつレーザビームの
光軸に平行な方向に位置調節するための前記焦点位置制
御手段と、を備えてなるものである。
振器から互に直交するX,Y,Zの各軸方向へ移動自在の加
工ヘッドに至るレーザビームの光路長の変化に対応し
て、上記加工ヘッドに備えた集束レンズの位置を調節し
て被加工物の位置におけるビームの径を常にほぼ一定に
保持するレーザ加工機の焦点位置調節装置にして、前記
加工ヘッドのX,Y,Z軸の各軸方向の位置を検出する位置
検出手段と、レーザビームの光路長と前記被加工物に対
する前記集束レンズの焦点位置との関係を予め収納した
ルックアップテーブルと、前記位置検出手段による検出
値に基づいてレーザビームの光路長を演算し、この演算
した光路長に基づいて前記ルックアップテーブルから前
記被加工物に対する集束レンズの焦点位置を読み出して
焦点位置制御手段へ補正信号を出力するCPUと、上記CPU
からの補正信号に基づいて前記集束レンズの位置を、被
加工物に対して接近離反する方向でかつレーザビームの
光軸に平行な方向に位置調節するための前記焦点位置制
御手段と、を備えてなるものである。
[作用] 上記のように構成されているので、例えば加工ヘッドの
移動方向、すなわちX,Y,Z軸に設けられたリニアエンコ
ーダ等の位置検出手段により、加工ヘッドのX,Y,Z軸方
向の各位置が検出される。この位置検出の信号は集束レ
ンズの焦点位置設定手段を構成する例えばCPU(マイク
ロコンピュータ)に入り、レーザビームの光路長が演算
される。また、予め、CPUの内部又は外部メモリに、レ
ーザビームの光路長と、被加工物に対する集束レンズの
焦点位置との関係を示すルックアップテーブル(数表)
が収納されている。
移動方向、すなわちX,Y,Z軸に設けられたリニアエンコ
ーダ等の位置検出手段により、加工ヘッドのX,Y,Z軸方
向の各位置が検出される。この位置検出の信号は集束レ
ンズの焦点位置設定手段を構成する例えばCPU(マイク
ロコンピュータ)に入り、レーザビームの光路長が演算
される。また、予め、CPUの内部又は外部メモリに、レ
ーザビームの光路長と、被加工物に対する集束レンズの
焦点位置との関係を示すルックアップテーブル(数表)
が収納されている。
CPUは、演算された加工ヘッドの光路長に基いて、被加
工物に対する集束レンズの焦点位置を、前記ルックアッ
プテーブルから読み取り、例えば、ステップモータ等か
らなる集束レンズの焦点位置制御手段へ出力する。この
補正信号は、例えば、ステップモータの回転方向及び回
転数を指定するパルス列からなり、集束レンズは、前記
ステップモータによって、被加工物へ照射されるビーム
の径が許容値内に一定になるように、被加工物に対して
接近離反する方向でかつレーザビームの光軸に平行な方
向へ制御移動される。したがって、被加工物の切断幅
は、加工ヘッドの位置にかかわらず、常に許容値内に一
定になり、加工精度が向上することになる。
工物に対する集束レンズの焦点位置を、前記ルックアッ
プテーブルから読み取り、例えば、ステップモータ等か
らなる集束レンズの焦点位置制御手段へ出力する。この
補正信号は、例えば、ステップモータの回転方向及び回
転数を指定するパルス列からなり、集束レンズは、前記
ステップモータによって、被加工物へ照射されるビーム
の径が許容値内に一定になるように、被加工物に対して
接近離反する方向でかつレーザビームの光軸に平行な方
向へ制御移動される。したがって、被加工物の切断幅
は、加工ヘッドの位置にかかわらず、常に許容値内に一
定になり、加工精度が向上することになる。
[実施例] 次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
2図は焦点位置調節装置を備えた光移動形レーザ加工機
の立体図である。このレーザ加工機1は、ベッド3の右
端の収納箱にビーム発振器5が設けてあり、レーザビー
ムは出口7から矢印で示したX軸方向へ進み、同軸方向
に自由に移動する第1ミラー9によって、矢印で示すY
軸方向へ直角に反射される。このレーザビームは、Y軸
方向へ自由に移動する第2ミラー11によって、2回反射
され、矢印で示すZ軸方向へ自由に移動する加工ヘッド
13へ入る。
2図は焦点位置調節装置を備えた光移動形レーザ加工機
の立体図である。このレーザ加工機1は、ベッド3の右
端の収納箱にビーム発振器5が設けてあり、レーザビー
ムは出口7から矢印で示したX軸方向へ進み、同軸方向
に自由に移動する第1ミラー9によって、矢印で示すY
軸方向へ直角に反射される。このレーザビームは、Y軸
方向へ自由に移動する第2ミラー11によって、2回反射
され、矢印で示すZ軸方向へ自由に移動する加工ヘッド
13へ入る。
この加工ヘッド13の内部には、集束レンズ15がZ軸方向
(垂直な光軸方向)へ移動自在へ設けられ、入射したレ
ーザビームを集束して、下端のノズル17から被加工物W
の表面に、許容値内の一定の径のビームにして照射す
る。
(垂直な光軸方向)へ移動自在へ設けられ、入射したレ
ーザビームを集束して、下端のノズル17から被加工物W
の表面に、許容値内の一定の径のビームにして照射す
る。
このレーザ加工機の前記第1ミラー9,第2ミラー11は、
図示のように、それぞれX方向及びY方向のリニアパル
スモータ19,21により、また加工ヘッド13は回転形ステ
ップモータ23(第3図参照)により駆動されるものであ
る。したがって、加工ヘッド13の先端部のノズル17は、
互に直交するXYZの三軸方向に自由に移動し、被加工物
Wの表面の所定位置を照射できるものである。
図示のように、それぞれX方向及びY方向のリニアパル
スモータ19,21により、また加工ヘッド13は回転形ステ
ップモータ23(第3図参照)により駆動されるものであ
る。したがって、加工ヘッド13の先端部のノズル17は、
互に直交するXYZの三軸方向に自由に移動し、被加工物
Wの表面の所定位置を照射できるものである。
前記のX軸方向及びY軸方向のリニアパルスモータ19,2
1及びZ軸方向のステップモータ23の移動部には、それ
ぞれリニアエンコーダ等の位置検出器25,27,29が設けて
ある。
1及びZ軸方向のステップモータ23の移動部には、それ
ぞれリニアエンコーダ等の位置検出器25,27,29が設けて
ある。
集束レンズ15の焦点位置の設定装置31は、CPU及びルッ
クアップテーブルが書き込まれたROM等から構成されて
いる。このルックアップテーブルは、被加工物Wへ照射
するビーム径が常にほぼ一定になるように、レーザビー
ムの光路長に対応して、被加工物Wに対する集束レンズ
15の焦点位置が書き込まれたものである。
クアップテーブルが書き込まれたROM等から構成されて
いる。このルックアップテーブルは、被加工物Wへ照射
するビーム径が常にほぼ一定になるように、レーザビー
ムの光路長に対応して、被加工物Wに対する集束レンズ
15の焦点位置が書き込まれたものである。
第3図は集束レンズの焦点位置制御装置の概略説明図で
ある。即ち加工ヘッド13は、加工ヘッド上部の固定部に
設けられた前記のステップモータ23とボールねじ機構33
を介して、Z軸方向(被加工物Wに対して接近離反する
方向で、かつレーザビームLBの光軸に平行な方向)へ移
動自在に設けられており、更にその内部に、集束レンズ
の焦点位置制御装置35が装着されている。この焦点位置
制御装置35は、加工ヘッド13の内部に固定されたステッ
プモータ37、歯車機構39、ねじ機構41により、下端に集
束レンズ15を保持したレンズ保持部材43を、上下方向へ
自在に移動できるものである。
ある。即ち加工ヘッド13は、加工ヘッド上部の固定部に
設けられた前記のステップモータ23とボールねじ機構33
を介して、Z軸方向(被加工物Wに対して接近離反する
方向で、かつレーザビームLBの光軸に平行な方向)へ移
動自在に設けられており、更にその内部に、集束レンズ
の焦点位置制御装置35が装着されている。この焦点位置
制御装置35は、加工ヘッド13の内部に固定されたステッ
プモータ37、歯車機構39、ねじ機構41により、下端に集
束レンズ15を保持したレンズ保持部材43を、上下方向へ
自在に移動できるものである。
このように構成されているので、加工ヘッド13の位置
は、X,Y及びZ方向のリニアエンコーダ25,27,29によっ
て検出され、この位置信号は集束レンズ15の焦点位置の
設定装置31に入力され、光路長に対応して被加工物Wに
対する集束レンズの補正信号が出力される。この補正信
号により、ヘッド13の内部に装着された焦点位置制御装
置35のステップモータ37が作動し、集束レンズ15を、レ
ーザビームの光軸に平行な方向でかつ被加工物Wに対し
て接近離反する方向、本実施例においてはZ軸方向へ所
定量移動させ、被加工物Wへ照射されるレーザビームの
径が常にほぼ一定になるように、被加工物Wに対する集
束レンズ15の焦点位置が調節される。
は、X,Y及びZ方向のリニアエンコーダ25,27,29によっ
て検出され、この位置信号は集束レンズ15の焦点位置の
設定装置31に入力され、光路長に対応して被加工物Wに
対する集束レンズの補正信号が出力される。この補正信
号により、ヘッド13の内部に装着された焦点位置制御装
置35のステップモータ37が作動し、集束レンズ15を、レ
ーザビームの光軸に平行な方向でかつ被加工物Wに対し
て接近離反する方向、本実施例においてはZ軸方向へ所
定量移動させ、被加工物Wへ照射されるレーザビームの
径が常にほぼ一定になるように、被加工物Wに対する集
束レンズ15の焦点位置が調節される。
[発明の効果] 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要す
るに本発明は、レーザ発振器(5)から互に直交するX,
Y,Zの各軸方向へ移動自在の加工ヘッド(13)に至るレ
ーザビーム(LB)の光路長の変化に対応して、上記加工
ヘッド(13)に備えた集束レンズ(15)の位置を調節し
て被加工物(W)の位置におけるビームの径を常にほぼ
一定に保持するレーザ加工機の焦点位置調節装置にし
て、前記加工ヘッド(13)のX,Y,Z軸の各軸方向の位置
を検出する位置検出手段と、レーザビーム(LB)の光路
長と前記被加工物(W)に対する前記集束レンズ(15)
の焦点位置との関係を予め収納したルックアップテーブ
ルと、前記位置検出手段による検出値に基づいてレーザ
ビーム(LB)の光路長を演算し、この演算した光路長に
基づいて前記ルックアップテーブルから前記被加工物
(W)に対する集束レンズ(15)の焦点位置を読み出し
て焦点位置制御手段へ補正信号を出力するCPUと、上記C
PUからの補正信号に基づいて前記集束レンズ(15)の位
置を、被加工物(W)に対して接近離反する方向でかつ
レーザビーム(LB)の光軸に平行な方向に位置調節する
ための前記焦点位置制御手段と、を備えてなるものであ
る。
るに本発明は、レーザ発振器(5)から互に直交するX,
Y,Zの各軸方向へ移動自在の加工ヘッド(13)に至るレ
ーザビーム(LB)の光路長の変化に対応して、上記加工
ヘッド(13)に備えた集束レンズ(15)の位置を調節し
て被加工物(W)の位置におけるビームの径を常にほぼ
一定に保持するレーザ加工機の焦点位置調節装置にし
て、前記加工ヘッド(13)のX,Y,Z軸の各軸方向の位置
を検出する位置検出手段と、レーザビーム(LB)の光路
長と前記被加工物(W)に対する前記集束レンズ(15)
の焦点位置との関係を予め収納したルックアップテーブ
ルと、前記位置検出手段による検出値に基づいてレーザ
ビーム(LB)の光路長を演算し、この演算した光路長に
基づいて前記ルックアップテーブルから前記被加工物
(W)に対する集束レンズ(15)の焦点位置を読み出し
て焦点位置制御手段へ補正信号を出力するCPUと、上記C
PUからの補正信号に基づいて前記集束レンズ(15)の位
置を、被加工物(W)に対して接近離反する方向でかつ
レーザビーム(LB)の光軸に平行な方向に位置調節する
ための前記焦点位置制御手段と、を備えてなるものであ
る。
上記構成より明らかなように、本発明においては、加工
ヘッド13のX,Y,Zの各軸方向の位置を検出する位置検出
手段を備えており、この位置検出手段による検出値に基
づいて光路長を演算し、この演算した光路長に基づいて
ルックアップテーブルから被加工物に対する集束レンズ
15の焦点位置を読み出して、被加工物へ照射されるレー
ザビームの径が常にほぼ一定になるように集束レンズ15
の焦点位置の調節を行う構成であるから、レーザ発振器
5から加工ヘッド13に至る光路長は正確であり、かつ光
路長に対応しての、被加工物Wに対する集束レンズ15の
焦点位置の調節は、調節位置を演算する場合に比較して
極めて迅速に行うことができ、加工ヘッド13を高速で移
動してレーザ加工を行う場合であっても容易に対応し得
るものである。
ヘッド13のX,Y,Zの各軸方向の位置を検出する位置検出
手段を備えており、この位置検出手段による検出値に基
づいて光路長を演算し、この演算した光路長に基づいて
ルックアップテーブルから被加工物に対する集束レンズ
15の焦点位置を読み出して、被加工物へ照射されるレー
ザビームの径が常にほぼ一定になるように集束レンズ15
の焦点位置の調節を行う構成であるから、レーザ発振器
5から加工ヘッド13に至る光路長は正確であり、かつ光
路長に対応しての、被加工物Wに対する集束レンズ15の
焦点位置の調節は、調節位置を演算する場合に比較して
極めて迅速に行うことができ、加工ヘッド13を高速で移
動してレーザ加工を行う場合であっても容易に対応し得
るものである。
第1図はこの発明の構成を示すブロック図,第2図はこ
の発明を実施した光移動形レーザ加工機の立体図,第3
図は集光レンズの焦点位置調節装置の概略説明図であ
る。 図面の主要な部分を表わす符号の説明 1……光移動形レーザ加工機 5……レーザ発振器、13……加工ヘッド 15……集束レンズ、17……ノズル 25,27,29……X,Y,Z軸リニアエンコーダ 35……焦点位置制御装置、37……ステップモータ W……被加工物
の発明を実施した光移動形レーザ加工機の立体図,第3
図は集光レンズの焦点位置調節装置の概略説明図であ
る。 図面の主要な部分を表わす符号の説明 1……光移動形レーザ加工機 5……レーザ発振器、13……加工ヘッド 15……集束レンズ、17……ノズル 25,27,29……X,Y,Z軸リニアエンコーダ 35……焦点位置制御装置、37……ステップモータ W……被加工物
Claims (1)
- 【請求項1】レーザ発振器(5)から互に直交するX,Y,
Zの各軸方向へ移動自在の加工ヘッド(13)に至るレー
ザビーム(LB)の光路長の変化に対応して、上記加工ヘ
ッド(13)に備えた集束レンズ(15)の位置を調節して
被加工物(W)の位置におけるビームの径を常にほぼ一
定に保持するレーザ加工機の焦点位置調節装置にして、
前記加工ヘッド(13)のX,Y,Z軸の各軸方向の位置を検
出する位置検出手段と、レーザビーム(LB)の光路長と
前記被加工物(W)に対する前記集束レンズ(15)の焦
点位置との関係を予め収納したルックアップテーブル
と、前記位置検出手段による検出値に基づいてレーザビ
ーム(LB)の光路長を演算し、この演算した光路長に基
づいて前記ルックアップテーブルから前記被加工物
(W)に対する集束レンズ(15)の焦点位置を読み出し
て焦点位置制御手段へ補正信号を出力するCPUと、上記C
PUからの補正信号に基づいて前記集束レンズ(15)の位
置を、被加工物(W)に対して接近離反する方向でかつ
レーザビーム(LB)の光軸に平行な方向に位置調節する
ための前記焦点位置制御手段と、を備えてなることを特
徴とするレーザ加工機の焦点位置調節装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60204310A JPH0790392B2 (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | レーザ加工機の焦点位置調節装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60204310A JPH0790392B2 (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | レーザ加工機の焦点位置調節装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6264489A JPS6264489A (ja) | 1987-03-23 |
JPH0790392B2 true JPH0790392B2 (ja) | 1995-10-04 |
Family
ID=16488364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60204310A Expired - Lifetime JPH0790392B2 (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | レーザ加工機の焦点位置調節装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0790392B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6487094A (en) * | 1987-09-30 | 1989-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Laser beam machine |
JPH0719671Y2 (ja) * | 1990-07-17 | 1995-05-10 | 新日本工機株式会社 | レーザ加工装置 |
CN106735896A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 深圳市耐恩科技有限公司 | 一体式激光焊接机 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5828787U (ja) * | 1981-08-20 | 1983-02-24 | 株式会社東芝 | レ−ザ加工装置 |
JPS59150688A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-28 | Toshiba Corp | 加工高さ制御装置 |
-
1985
- 1985-09-18 JP JP60204310A patent/JPH0790392B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6264489A (ja) | 1987-03-23 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |