JPS60187492A - レ−ザビ−ムによる加工装置 - Google Patents
レ−ザビ−ムによる加工装置Info
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- JPS60187492A JPS60187492A JP59029592A JP2959284A JPS60187492A JP S60187492 A JPS60187492 A JP S60187492A JP 59029592 A JP59029592 A JP 59029592A JP 2959284 A JP2959284 A JP 2959284A JP S60187492 A JPS60187492 A JP S60187492A
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- JP
- Japan
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- distance
- laser beam
- processing
- diameter
- optical element
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、レーザ加工においてｌ／−ザ発振器ビーム取
出口と集光光学素子との距離が変化しても、決められた
位置において常に一定の集光スポット径を得るレーザビ
ーム加工装置に関する。
出口と集光光学素子との距離が変化しても、決められた
位置において常に一定の集光スポット径を得るレーザビ
ーム加工装置に関する。
第１図は従来のレーザビームによる加工装置の加工ヘッ
ドの一部を示す縦断面図である。（１）、（２）はそれ
ぞれ加工ヘッドの外慴及び内筒で、内筒（２）の上部外
周は外筒（１）の下部内周を摺動するようになっている
。（３）は集光前のレーザビーム（４）は内筒（２）の
内側に設けられた集光レンズで、レーザビーム（３）は
集光レンズ（４）によって集光される。（５）は集光レ
ンズ（４）を通過した後のレーザビーム、（６）は被加
工物で、レーザビーム（５）は被加工物（６）の表面で
所定の集光径になるように通常は集光レンズ（４）の高
さを調整する。（７）はガス入口であり、切断、溶接、
焼入等の加］時に必要なガスを供給する。（８）は内筒
（２）の底部に設けらねたノズルで、ノズル（８）の先
端には小さな穴（８ａ）がおけらね、レーザビーム（５
）及びガス入口（７）から供給されたガスは、穴（８ａ
）を通って被加工物（６）の表面に照射あるいはふきつ
けられる。（９）は外筒（］）及び内筒（２）に固定さ
れたマイクロメータで、マイクロ、メータ（９）の回転
によって内筒（２）が微動り、Ｉ光レンズ（４）と被加
工物（６）との距離な微調できるようになっている。な
おレーザビーム（５）を用いて加工を行なう方法として
は、加工ヘッドは動かさずに被加工物（６）を加ニー・
ラド方向に移動させて加工する方法、被加工物（６１は
動かさずに加工ヘッドを彼加工物（６ン方向に移Ｗｒさ
せて加工するいわゆるテ′；走査式と呼ばれる方法、及
び加工ヘッドと被加工物（６］の両方を移動させて加工
を行ｔＩ−う方法がある。
ドの一部を示す縦断面図である。（１）、（２）はそれ
ぞれ加工ヘッドの外慴及び内筒で、内筒（２）の上部外
周は外筒（１）の下部内周を摺動するようになっている
。（３）は集光前のレーザビーム（４）は内筒（２）の
内側に設けられた集光レンズで、レーザビーム（３）は
集光レンズ（４）によって集光される。（５）は集光レ
ンズ（４）を通過した後のレーザビーム、（６）は被加
工物で、レーザビーム（５）は被加工物（６）の表面で
所定の集光径になるように通常は集光レンズ（４）の高
さを調整する。（７）はガス入口であり、切断、溶接、
焼入等の加］時に必要なガスを供給する。（８）は内筒
（２）の底部に設けらねたノズルで、ノズル（８）の先
端には小さな穴（８ａ）がおけらね、レーザビーム（５
）及びガス入口（７）から供給されたガスは、穴（８ａ
）を通って被加工物（６）の表面に照射あるいはふきつ
けられる。（９）は外筒（］）及び内筒（２）に固定さ
れたマイクロメータで、マイクロ、メータ（９）の回転
によって内筒（２）が微動り、Ｉ光レンズ（４）と被加
工物（６）との距離な微調できるようになっている。な
おレーザビーム（５）を用いて加工を行なう方法として
は、加工ヘッドは動かさずに被加工物（６）を加ニー・
ラド方向に移動させて加工する方法、被加工物（６１は
動かさずに加工ヘッドを彼加工物（６ン方向に移Ｗｒさ
せて加工するいわゆるテ′；走査式と呼ばれる方法、及
び加工ヘッドと被加工物（６］の両方を移動させて加工
を行ｔＩ−う方法がある。
ところで１７−ザビームには発散する性質があるため、
レーザビームの伝搬を行な５ＪＡ合にレーザビーム・早
出口からの距離が太きくｌ′ｃるにつれてし・−ザビー
ムの任も大きくなる。ＩＩＳ！差がない場合には、卵、
光レンズ（４＋に入射するレーザビーム径が大きい程年
光ｔｌ＝がＰくｆ′、ｒるので最小集光スポット仔は小
さくなろ１．従って光走査式などのように加工ヘッドを
被加工物（６）方向に移動させて加工を行なう場合には
、【、・−ザビーム取出［］から集光レンズ（４）まで
の距離が変化するので、当然集光レンズ（４）に入射す
るレーザビーム径も変化１２、決められた位置での集光
スポット径も変化し、てしまう。
レーザビームの伝搬を行な５ＪＡ合にレーザビーム・早
出口からの距離が太きくｌ′ｃるにつれてし・−ザビー
ムの任も大きくなる。ＩＩＳ！差がない場合には、卵、
光レンズ（４＋に入射するレーザビーム径が大きい程年
光ｔｌ＝がＰくｆ′、ｒるので最小集光スポット仔は小
さくなろ１．従って光走査式などのように加工ヘッドを
被加工物（６）方向に移動させて加工を行なう場合には
、【、・−ザビーム取出［］から集光レンズ（４）まで
の距離が変化するので、当然集光レンズ（４）に入射す
るレーザビーム径も変化１２、決められた位置での集光
スポット径も変化し、てしまう。
今、発振器から発振されたレーザビームがある（３）
非点距離をもつ集光レンズ（４）に入射した場合、第２
図に示すような集光特性になる。横軸は集光レンズ（４
）から被加工物（６）方向への距離Ｚであり、縦軸は集
光スポット径である。また図中で、６ｍ４１ｎ・・・１
０ｍと記されているのは、それぞれレーザビーム取出口
から集光レンズ（４）−）’での距離である。このよう
Ｋ、レーザビーム取出口と集光レンズ（４）との距離が
変化す−ると、集光特性も変化することは明らかである
５、、Ａ点においては集光スポット径が同一になってい
るが、Ａ点における集光スポット径が実際の加工におい
て最適のものであるとは限らない。例えばある決められ
た位置での集光スポット径が０．５ ｍｍのときに最適
な加工が行なえる場合を考えると、レーザビーム取出口
と集光レンズ（４）との距離が５ｍのときは、集光レン
ズ（４）からその決められた位置までの距離が約１９６
．７５ｍｍでなければならないし、また１０ｍのときに
は約１９４．６５ｍｍでなければならない。従って加工
ヘッドと被加工物（６）との距離を一定にしたままでは
、即ち集光レンズ（４）と被加工物（６）との距離を一
定にり°、７（４＞ したままでは、レーザビーム取出口と集光レンズ（４）
との距離が変化すると共に集光スポット径も変化するこ
とは明らかである。
図に示すような集光特性になる。横軸は集光レンズ（４
）から被加工物（６）方向への距離Ｚであり、縦軸は集
光スポット径である。また図中で、６ｍ４１ｎ・・・１
０ｍと記されているのは、それぞれレーザビーム取出口
から集光レンズ（４）−）’での距離である。このよう
Ｋ、レーザビーム取出口と集光レンズ（４）との距離が
変化す−ると、集光特性も変化することは明らかである
５、、Ａ点においては集光スポット径が同一になってい
るが、Ａ点における集光スポット径が実際の加工におい
て最適のものであるとは限らない。例えばある決められ
た位置での集光スポット径が０．５ ｍｍのときに最適
な加工が行なえる場合を考えると、レーザビーム取出口
と集光レンズ（４）との距離が５ｍのときは、集光レン
ズ（４）からその決められた位置までの距離が約１９６
．７５ｍｍでなければならないし、また１０ｍのときに
は約１９４．６５ｍｍでなければならない。従って加工
ヘッドと被加工物（６）との距離を一定にしたままでは
、即ち集光レンズ（４）と被加工物（６）との距離を一
定にり°、７（４＞ したままでは、レーザビーム取出口と集光レンズ（４）
との距離が変化すると共に集光スポット径も変化するこ
とは明らかである。
従来の光走査式などのように集光レンズ（４）に入射す
るレーザビーム径が変化するような装置では、上記のよ
うに安定した加工を行なうのが困難である等の欠虚があ
った。
るレーザビーム径が変化するような装置では、上記のよ
うに安定した加工を行なうのが困難である等の欠虚があ
った。
本発明は上記のような欠点をＦｌするためになされたも
ので、レーザ発ＪＪｅ器ビーム取出［１と集光レンズ尋
の光学素子との距離が変化しても一定の加工条件が得ら
れるレーザビームによる加工装置を得るため、レーザビ
ームを集光レンズ等の集光光学素子を用いて集光させ最
小集光径どなる位置近傍で切断、溶接、焼入等の加工を
行なうレーザビームによる加工装置において、ｌ／−ザ
発振器ビーム取出口と集光光学素子との距離を演算する
ことにより決められた位置での集光スポット径が常に一
定になるように集光光学素子の移動を行なうように制御
する、レーザビームによる加工装置な提供するものであ
る。
ので、レーザ発ＪＪｅ器ビーム取出［１と集光レンズ尋
の光学素子との距離が変化しても一定の加工条件が得ら
れるレーザビームによる加工装置を得るため、レーザビ
ームを集光レンズ等の集光光学素子を用いて集光させ最
小集光径どなる位置近傍で切断、溶接、焼入等の加工を
行なうレーザビームによる加工装置において、ｌ／−ザ
発振器ビーム取出口と集光光学素子との距離を演算する
ことにより決められた位置での集光スポット径が常に一
定になるように集光光学素子の移動を行なうように制御
する、レーザビームによる加工装置な提供するものであ
る。
第３図は本発明の実施例を示す系統図である。
αｑはレーザビームによる加工装置の加工ヘッドで、加
工ヘッド０１内には集光レンズ（４）が設けられている
。０１）は加工ヘッド顛と被加工物（６）との距離を検
出する距離検出器で、加工ヘッド叫に固定されている。
工ヘッド０１内には集光レンズ（４）が設けられている
。０１）は加工ヘッド顛と被加工物（６）との距離を検
出する距離検出器で、加工ヘッド叫に固定されている。
０４は加工ヘッド０１を上下させる上下機構であり、α
３は土工機Ｓαりを駆動させるサーボモータである。Ｈ
は加工ヘッドαυのテーブル原点からのｘ、ｙ方向移動
距離の信号を送るＮＣ装置であり、０６はＮＣ装置α◆
から送られた信号を受け取り発振器ビーム取出口と集光
レンズ（４）との距離を演算する機能と、加工に関する
データをメモリする機能を持ち、加工ヘッド０σ・のＺ
方向への移動距離の信号を送る装置である。αｅは加工
を行なう場合に被加工物（６）の１９さ、材硬、使手し
ている集光レンズ（４）の焦潰距離などの条件を装置ａ
１に入力する入力装置である。０７）は装置０９からの
信号により、距離検出器（１１）を制御する制御装置で
ある。
３は土工機Ｓαりを駆動させるサーボモータである。Ｈ
は加工ヘッドαυのテーブル原点からのｘ、ｙ方向移動
距離の信号を送るＮＣ装置であり、０６はＮＣ装置α◆
から送られた信号を受け取り発振器ビーム取出口と集光
レンズ（４）との距離を演算する機能と、加工に関する
データをメモリする機能を持ち、加工ヘッド０σ・のＺ
方向への移動距離の信号を送る装置である。αｅは加工
を行なう場合に被加工物（６）の１９さ、材硬、使手し
ている集光レンズ（４）の焦潰距離などの条件を装置ａ
１に入力する入力装置である。０７）は装置０９からの
信号により、距離検出器（１１）を制御する制御装置で
ある。
上記のように構成した本発明の作用を峠、明すれば次の
通りである。まず、被加工物（６）を加工するために使
用する集光レンズ（４）の炉虚距離、被加工物（６）の
板厚、材質、加工の種類などを入力装置ＯＱに入力して
おく。いま装置（ｈ９のメモリ機能により、例えば被加
工物（６）の表面−］−のスポット祥が（１，５ｒｎｒ
のときに最適の加工を行なえることが判明した揚台は、
レーザビーム取出口と集光レンズ（４）との距離を装ｖ
（１８が演算した＃ψが６ｍであれば、被加工物（６）
の表面と笑黄レンズ（４）との距離が第２図で示す１９
６．７５ｍｒになるように制御する。
通りである。まず、被加工物（６）を加工するために使
用する集光レンズ（４）の炉虚距離、被加工物（６）の
板厚、材質、加工の種類などを入力装置ＯＱに入力して
おく。いま装置（ｈ９のメモリ機能により、例えば被加
工物（６）の表面−］−のスポット祥が（１，５ｒｎｒ
のときに最適の加工を行なえることが判明した揚台は、
レーザビーム取出口と集光レンズ（４）との距離を装ｖ
（１８が演算した＃ψが６ｍであれば、被加工物（６）
の表面と笑黄レンズ（４）との距離が第２図で示す１９
６．７５ｍｒになるように制御する。
上記の説明では、加工ヘッド０（！：を上下させること
により・集光レンズ（４）を上下させているが、集光レ
ンズ（４）そのものを上下させるようＸｔ−てもよい。
により・集光レンズ（４）を上下させているが、集光レ
ンズ（４）そのものを上下させるようＸｔ−てもよい。
また入力装置６ｆｊＫ被加工物（６）の板厚、材質、加
工の種類を入力すると、こねに対する湯滴ｔ「加Ｔ条件
、例えば加工速度、加工ガス圧、加工ガス流量、レーザ
ビームの出力、モード、ノズル径、集光レンズの種類、
焦点距離などが表示される機能を装置αＯに付加させて
もよい。このようにすれば最初の設定が容易になる。ま
た、ＮＣ装置（１４１にメモリ機能及びレーザビーム取
出口と集光レンズ（４）との距離を演算する機能を付加
することで装置（２）を省いてもよい。
工の種類を入力すると、こねに対する湯滴ｔ「加Ｔ条件
、例えば加工速度、加工ガス圧、加工ガス流量、レーザ
ビームの出力、モード、ノズル径、集光レンズの種類、
焦点距離などが表示される機能を装置αＯに付加させて
もよい。このようにすれば最初の設定が容易になる。ま
た、ＮＣ装置（１４１にメモリ機能及びレーザビーム取
出口と集光レンズ（４）との距離を演算する機能を付加
することで装置（２）を省いてもよい。
第４回は本発明の他の実施例を示す系統−である。本実
施例においては、第３図で示す距離検出器ａ力の代りに
Ｈｅ−Ｎｅレーザ測長器ａ樽を用いている。咋はＨｅ−
Ｎｅレーザのような可視光線は透過するが、遠赤外領斌
のＣＯ２レーザ光は反射するようなコーティングを施し
た反射鏡である。Ｈｅ−Ｎｅレーザ測長器θ神はＨｅ−
Ｎ ｅレーザでなくてもよく、他の可親レーザ光を用い
てもよい。
施例においては、第３図で示す距離検出器ａ力の代りに
Ｈｅ−Ｎｅレーザ測長器ａ樽を用いている。咋はＨｅ−
Ｎｅレーザのような可視光線は透過するが、遠赤外領斌
のＣＯ２レーザ光は反射するようなコーティングを施し
た反射鏡である。Ｈｅ−Ｎｅレーザ測長器θ神はＨｅ−
Ｎ ｅレーザでなくてもよく、他の可親レーザ光を用い
てもよい。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光走
査などのよ５に加工ヘッドが加工方向へ移動して集光レ
ンズへ入射するビーム径が変化しても、決められた位置
での集光スポット径が常に一定になるように加工ヘッド
を上下させるようにｔ−たので、常に安定した加工を行
なうことが可能となり、また、スポット径が同一である
ため加工精度的にもかなり向上するという顕著な効果を
挙げることができる。
査などのよ５に加工ヘッドが加工方向へ移動して集光レ
ンズへ入射するビーム径が変化しても、決められた位置
での集光スポット径が常に一定になるように加工ヘッド
を上下させるようにｔ−たので、常に安定した加工を行
なうことが可能となり、また、スポット径が同一である
ため加工精度的にもかなり向上するという顕著な効果を
挙げることができる。
第１図は従来のレーザビームによる加工装置の加工ヘッ
ドの一部を示す縦断面図、第２図は加工レンズと被加工
物との距離及び集光スポット径の関係を示す線図、第６
図は本発明の実施例を示す系統図、第４図は本発明の他
の実施例を示す系統図である。 （３）ｌ （５）・・・レーザビーム （４）・・・集
光レンズ （６）・・・被加工物 （１［１・・・加工
ヘッド ０１）・・・距離検出器０４・・・上下機構
◇ｊ・・・サーボモータ ０尋・・・ＮＣ装置ＯＦ！ｊ
・・・演算及びメモリ装置 ０→・・・入力装置 い・
・・制御装置 ０杓・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザ測長器 α
呻・・・反射鏡なお各図中、同一符号は同一または相当
部分を示すものとする。 伏埋人 弁理士 木 村 三 朗 手続補正書（自発） 昭和６０年 ４１１９ Ｅｌｆ 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭５９−２９５９２号２、発明の
名称 レーザビームによる加工装置 ３、補正をする者 ４、代理人 ６、補正の内容 （１）図面の第２図を別紙補正図面のとおり油面する。 Ｊ）λト （２）
ドの一部を示す縦断面図、第２図は加工レンズと被加工
物との距離及び集光スポット径の関係を示す線図、第６
図は本発明の実施例を示す系統図、第４図は本発明の他
の実施例を示す系統図である。 （３）ｌ （５）・・・レーザビーム （４）・・・集
光レンズ （６）・・・被加工物 （１［１・・・加工
ヘッド ０１）・・・距離検出器０４・・・上下機構
◇ｊ・・・サーボモータ ０尋・・・ＮＣ装置ＯＦ！ｊ
・・・演算及びメモリ装置 ０→・・・入力装置 い・
・・制御装置 ０杓・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザ測長器 α
呻・・・反射鏡なお各図中、同一符号は同一または相当
部分を示すものとする。 伏埋人 弁理士 木 村 三 朗 手続補正書（自発） 昭和６０年 ４１１９ Ｅｌｆ 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭５９−２９５９２号２、発明の
名称 レーザビームによる加工装置 ３、補正をする者 ４、代理人 ６、補正の内容 （１）図面の第２図を別紙補正図面のとおり油面する。 Ｊ）λト （２）
Claims (1)
- レーザビーム・を集光レンズ等の集光光学素子を用いて
集光させ最小集光径とｔ「る位置近傍で切断、溶接、焼
入等の加工を行なう１／−ザビームによる加工装置にお
いて、レーザ発振器ビーノ、取出口と前記集光光学素子
との距離を演算することにより決められた位置での集光
スポット径が常に一部になるように前記集光光学素子の
移動を行なうように制御したことを特徴とするレーザビ
ームによる加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59029592A JPS60187492A (ja) | 1984-02-21 | 1984-02-21 | レ−ザビ−ムによる加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59029592A JPS60187492A (ja) | 1984-02-21 | 1984-02-21 | レ−ザビ−ムによる加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60187492A true JPS60187492A (ja) | 1985-09-24 |
Family
ID=12280339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59029592A Pending JPS60187492A (ja) | 1984-02-21 | 1984-02-21 | レ−ザビ−ムによる加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60187492A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02110413A (ja) * | 1988-06-17 | 1990-04-23 | Schablonentechnik Kufstein Gmbh | スポット処理装置 |
| JPH02280987A (ja) * | 1989-04-20 | 1990-11-16 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | レーザ光の走査長の変動に対する焦点制御方法 |
| JPH0433481U (ja) * | 1990-07-17 | 1992-03-18 | ||
| JPH08318383A (ja) * | 1995-05-24 | 1996-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工装置 |
| US20110309059A1 (en) * | 2009-01-22 | 2011-12-22 | Cav Advanced Technologies Limited | Apparatus and method for perforating material |
-
1984
- 1984-02-21 JP JP59029592A patent/JPS60187492A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02110413A (ja) * | 1988-06-17 | 1990-04-23 | Schablonentechnik Kufstein Gmbh | スポット処理装置 |
| JPH02280987A (ja) * | 1989-04-20 | 1990-11-16 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | レーザ光の走査長の変動に対する焦点制御方法 |
| JPH0433481U (ja) * | 1990-07-17 | 1992-03-18 | ||
| JPH08318383A (ja) * | 1995-05-24 | 1996-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工装置 |
| US20110309059A1 (en) * | 2009-01-22 | 2011-12-22 | Cav Advanced Technologies Limited | Apparatus and method for perforating material |
| US8969759B2 (en) * | 2009-01-22 | 2015-03-03 | Cav Advanced Technologies Limited | Apparatus and method for perforating material |
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