JPS60191687A - レ−ザ装置の自動焦点追従装置 - Google Patents
レ−ザ装置の自動焦点追従装置Info
- Publication number
- JPS60191687A JPS60191687A JP59045028A JP4502884A JPS60191687A JP S60191687 A JPS60191687 A JP S60191687A JP 59045028 A JP59045028 A JP 59045028A JP 4502884 A JP4502884 A JP 4502884A JP S60191687 A JPS60191687 A JP S60191687A
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- JP
- Japan
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- lifting
- detector
- nozzle member
- elevating
- workpiece
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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
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- 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】
本発明はレーザ光線を集光する集光レンズと被加工物と
の間隔を最適な量に維持するレーザ装置の自動焦点追従
装置に関する。
の間隔を最適な量に維持するレーザ装置の自動焦点追従
装置に関する。
従来、集光レンズと被加工物との間隔を調整して最適な
レーザ光線の焦点距離を得るようにした焦点調整装置は
既に種々のものが提案されており、一般には」二記東光
レンズを固定したフォーカスヘッドと被加工物との間隙
を非接触式の検出器若しくは接触式の検出器で検出し、
その検出値が一定となるように上記フォーカスヘッドを
昇降させることにより、集光レンズと被加工物との間隔
か一定となるようにしている。
レーザ光線の焦点距離を得るようにした焦点調整装置は
既に種々のものが提案されており、一般には」二記東光
レンズを固定したフォーカスヘッドと被加工物との間隙
を非接触式の検出器若しくは接触式の検出器で検出し、
その検出値が一定となるように上記フォーカスヘッドを
昇降させることにより、集光レンズと被加工物との間隔
か一定となるようにしている。
ところで、重鐘な焦点距離を得るにはレーザ光線の照射
位置において上記間隙を測定することが９！ましいが、
その位置ではレーザ光線によるプラズマが発生している
ので計測が困難であったり誤差が生じ易く、一般には照
射位置より若干離れた位置において計測を行なうように
している。ところが、レーザ光線の照射位置と計７１１
＋１位置とを異ならせると、例えば被加工物の加工面が
傾斜していたり凹凸がある場合等には、不正確な位置に
上記フォーカスヘッドが位置制御されるという欠点があ
った。
位置において上記間隙を測定することが９！ましいが、
その位置ではレーザ光線によるプラズマが発生している
ので計測が困難であったり誤差が生じ易く、一般には照
射位置より若干離れた位置において計測を行なうように
している。ところが、レーザ光線の照射位置と計７１１
＋１位置とを異ならせると、例えば被加工物の加工面が
傾斜していたり凹凸がある場合等には、不正確な位置に
上記フォーカスヘッドが位置制御されるという欠点があ
った。
本発明はそのような事情に鑑み、上記フォーカスヘッド
を昇降機構によって昇降される昇降部材とこの昇降部材
にＡ降自在に設けたノズル部材とから構成してそのノズ
ル部材の先端を被加工物に接触可能とし、かつ、上記ノ
ズル部材の昇降部材に対する昇降位置を検出する検出器
を設けるとともに、その検出器からの検出信号に応じて
上記昇降機構により昇降部材の昇降位置を制御すること
により、レーザ光線を照射する上記ノズル部材自体を被
加工物の加工面に治ってそれと接触した状態で昇降する
検出子として利用し、もってレーザ光線の照射位置と計
測位置とを実質的に同一の位置として常に最適な焦点距
離を確保できるようにしたレーザ装置の自動焦点追従装
置を提供するものである。
を昇降機構によって昇降される昇降部材とこの昇降部材
にＡ降自在に設けたノズル部材とから構成してそのノズ
ル部材の先端を被加工物に接触可能とし、かつ、上記ノ
ズル部材の昇降部材に対する昇降位置を検出する検出器
を設けるとともに、その検出器からの検出信号に応じて
上記昇降機構により昇降部材の昇降位置を制御すること
により、レーザ光線を照射する上記ノズル部材自体を被
加工物の加工面に治ってそれと接触した状態で昇降する
検出子として利用し、もってレーザ光線の照射位置と計
測位置とを実質的に同一の位置として常に最適な焦点距
離を確保できるようにしたレーザ装置の自動焦点追従装
置を提供するものである。
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図にお
いて、レーザ光線りを照射するフォーカスへラド１は支
持枠２に設けた案内ロッド３に沿って、被加二Ｖ物４に
向けて昇降可能となっている。上記支持枠２にはそのフ
ォーカスヘッドｌを昇降させる昇降機構５を設けてあり
、図示実施例ではその昇降機構５は、モータ６と、この
モータ６によって正逆転される鉛直方向のねじ軸７とを
備えており、そのねじ軸７を上記フォーカスヘッド１に
螺合させてフォーカスへラドｌを渭降させることができ
るようにしている。
いて、レーザ光線りを照射するフォーカスへラド１は支
持枠２に設けた案内ロッド３に沿って、被加二Ｖ物４に
向けて昇降可能となっている。上記支持枠２にはそのフ
ォーカスヘッドｌを昇降させる昇降機構５を設けてあり
、図示実施例ではその昇降機構５は、モータ６と、この
モータ６によって正逆転される鉛直方向のねじ軸７とを
備えており、そのねじ軸７を上記フォーカスヘッド１に
螺合させてフォーカスへラドｌを渭降させることができ
るようにしている。
−４−記フオーカスヘッドｌを昇降自在に支持する支持
枠２は、ねじ軸７に直交させて機枠８に水平方向に設け
た案内部材９に沿って進退動１丁能となっており、図示
しない上記昇降機構５と同様な駆動機構によってその方
向に移動されるようになっている。なお、上記被加工物
４は図示しないテーブル上に載置され、そのテーブルに
よって上記ねじ輔７および案内部材９のそれぞれと直交
する方向に移動可能となっている。
枠２は、ねじ軸７に直交させて機枠８に水平方向に設け
た案内部材９に沿って進退動１丁能となっており、図示
しない上記昇降機構５と同様な駆動機構によってその方
向に移動されるようになっている。なお、上記被加工物
４は図示しないテーブル上に載置され、そのテーブルに
よって上記ねじ輔７および案内部材９のそれぞれと直交
する方向に移動可能となっている。
然して、上記フォーカスヘッドｌは、ｌ記案内ロッド３
とねじ輔７とに係合するＡ降部材１０と、この昇降部材
１０の下部に形成した筒状部１１に昇降自在に設けたノ
ズル部材１２とから構成してあり、さらにそのノズル部
材１２は、上記筒状部１１の下部内周面に昇降自在に係
合させた第１筒状部材１３と、筒状部１１の外周面に昇
降自在に係合させてＬ記第１筒状部材１３に一体に連結
した第２筒状部材１４とから構成している。
とねじ輔７とに係合するＡ降部材１０と、この昇降部材
１０の下部に形成した筒状部１１に昇降自在に設けたノ
ズル部材１２とから構成してあり、さらにそのノズル部
材１２は、上記筒状部１１の下部内周面に昇降自在に係
合させた第１筒状部材１３と、筒状部１１の外周面に昇
降自在に係合させてＬ記第１筒状部材１３に一体に連結
した第２筒状部材１４とから構成している。
そして、上記第２筒状部材１４の上端部に半径方向内方
に向けたフランジ部１５を設けるとともに、上記筒状部
１１の下端部に半径方向外方に向けたフランジ部１６を
設けることにより、第２筒状部材１４の内周面、筒状部
１１の外周面、および上下一対のフランジ部Ｉ５、Ｉ６
によって圧力室！７を区画形成し、この圧力室１７を一
上記筒訣部１１に形成した孔１８および筒状部１１に接
続した導管１９を介して図示しないアシストガスの供給
源に連通させている。
に向けたフランジ部１５を設けるとともに、上記筒状部
１１の下端部に半径方向外方に向けたフランジ部１６を
設けることにより、第２筒状部材１４の内周面、筒状部
１１の外周面、および上下一対のフランジ部Ｉ５、Ｉ６
によって圧力室！７を区画形成し、この圧力室１７を一
上記筒訣部１１に形成した孔１８および筒状部１１に接
続した導管１９を介して図示しないアシストガスの供給
源に連通させている。
したがって、上記筒状部ｌｌ内に供給されたアシスＩ・
ガスの圧力は第１筒状部材１３に作用してこれを下方に
付勢するが、これと同時に上記孔１８を介して圧力室１
７内に導入されたアシストガスの圧力はその圧力室１７
を形成する第２筒状部材１４のフランジ部１５に作用し
てこれを上方に付勢するので、−上記ノズル部材１２に
は」一方および下方への付勢力が同時に作用するように
なる。そして本実施例では、上記フランジ部１５の受圧
面積と第１筒状部材１３の受圧面積とを同一に設定して
、アシストガスの圧力が変動してもノズル部材１２にそ
の影響が及ばないようにしている。
ガスの圧力は第１筒状部材１３に作用してこれを下方に
付勢するが、これと同時に上記孔１８を介して圧力室１
７内に導入されたアシストガスの圧力はその圧力室１７
を形成する第２筒状部材１４のフランジ部１５に作用し
てこれを上方に付勢するので、−上記ノズル部材１２に
は」一方および下方への付勢力が同時に作用するように
なる。そして本実施例では、上記フランジ部１５の受圧
面積と第１筒状部材１３の受圧面積とを同一に設定して
、アシストガスの圧力が変動してもノズル部材１２にそ
の影響が及ばないようにしている。
また、上記ノズル部材１２はばね２ｏの弾撥力によって
常に下方に付勢してあり、そのばね２ｏの弾撥力と自重
とによってノズル部材１２を一ト記被加工物４に所定の
軽い旧勢力で圧接させることができるようにしている。
常に下方に付勢してあり、そのばね２ｏの弾撥力と自重
とによってノズル部材１２を一ト記被加工物４に所定の
軽い旧勢力で圧接させることができるようにしている。
次に、上記昇降部材１０の上端部にレーザ光線りを集光
させる集光レンズ２５を取付けるとともに、第１筒状部
材１３の下端部外周面を円錐形状に形成してその先端を
上記液加ニ［物４に接触可能とし、かつその軸部にＪ１
記し−ザ光！ｌａＬの通過を許容する孔２６を形成して
いる。そして−上記集光レンズ２５によるレーザ光線り
の焦点位置を、上記ノズル部材Ｉ２を昇降部材ＩＯに対
する基準高さ位置に位置させると同時に、その基準高さ
位置の第１筒状部材ｌ３に被加工物４を接触させた状態
において、被加工物４をレーザ加工するのに好適となる
ような位置に設定している。この状態における焦点位置
は、被加工物４の材質や厚さ等によって多少変動するが
、一般にはほぼ上記孔２６の外部への開口縁部分となる
。
させる集光レンズ２５を取付けるとともに、第１筒状部
材１３の下端部外周面を円錐形状に形成してその先端を
上記液加ニ［物４に接触可能とし、かつその軸部にＪ１
記し−ザ光！ｌａＬの通過を許容する孔２６を形成して
いる。そして−上記集光レンズ２５によるレーザ光線り
の焦点位置を、上記ノズル部材Ｉ２を昇降部材ＩＯに対
する基準高さ位置に位置させると同時に、その基準高さ
位置の第１筒状部材ｌ３に被加工物４を接触させた状態
において、被加工物４をレーザ加工するのに好適となる
ような位置に設定している。この状態における焦点位置
は、被加工物４の材質や厚さ等によって多少変動するが
、一般にはほぼ上記孔２６の外部への開口縁部分となる
。
さらに、上記昇降部材１０にこの昇降部材１０に対する
ノズル部材１２の昇降位置を検出する検出器２７の本体
２８を取付け、その検出器２７の検出子２９を連結部材
３０を介して上記ノズル部材１２に連結している。この
検出器２７はその本体２７に対する検出子２９の位置を
、したがって上述のように昇降部材１０に対するノズル
部材１２の昇降位置を検出できるようになっており、そ
の検出器２７からの信号はマイクロコンピュータ等の制
御装置３１に入力させるようにしている。この制御装置
３１は検出器２７からの信号に応じて昇降機構５を制御
し、上記昇降部材１０に対するノズル部材１２の昇降位
置を所定の昇降位置に維持することができるようになっ
ている。
ノズル部材１２の昇降位置を検出する検出器２７の本体
２８を取付け、その検出器２７の検出子２９を連結部材
３０を介して上記ノズル部材１２に連結している。この
検出器２７はその本体２７に対する検出子２９の位置を
、したがって上述のように昇降部材１０に対するノズル
部材１２の昇降位置を検出できるようになっており、そ
の検出器２７からの信号はマイクロコンピュータ等の制
御装置３１に入力させるようにしている。この制御装置
３１は検出器２７からの信号に応じて昇降機構５を制御
し、上記昇降部材１０に対するノズル部材１２の昇降位
置を所定の昇降位置に維持することができるようになっ
ている。
以上の構成において、非作動状態ではフォーカスヘッド
１は上昇端に位置しており、ノズル部材１２は自重とば
ね２０の弾撥力とによって昇降部材ｌＯに対して下降端
位置に位置している。したがってまた、ノズル部材１２
に連結部材３０を介して連動している検出器２７の検出
子２８も下降端位置に位置している。
１は上昇端に位置しており、ノズル部材１２は自重とば
ね２０の弾撥力とによって昇降部材ｌＯに対して下降端
位置に位置している。したがってまた、ノズル部材１２
に連結部材３０を介して連動している検出器２７の検出
子２８も下降端位置に位置している。
この状態から制御装置３１に運転開始指令が与えられる
と、この制御装置３１は昇降機構５を制御してフォーカ
スヘッド１を降下させ、これによりノズル部材１２の下
端部すなわち第１筒状部材１３の下端部が被加工物４に
接触するとそのノズル部材１２の下降は停止するが、昇
降部材１０は継続して降下される。
と、この制御装置３１は昇降機構５を制御してフォーカ
スヘッド１を降下させ、これによりノズル部材１２の下
端部すなわち第１筒状部材１３の下端部が被加工物４に
接触するとそのノズル部材１２の下降は停止するが、昇
降部材１０は継続して降下される。
その結果、昇降部材１０に対して相対的にノズル部材１
２が上昇されるようになり、その昇降部材ｌＯに対する
ノズル部材１２の上昇位置が上述した基準高さ位置とな
ると、そのことを制御装置３１は検出器２７を介して検
出する。そしてノズル部材１２が所定の高さ位置となっ
たことを制御装置３１が検出すると、その制御装置３１
は昇降機Ｍ６５による昇降部材１０の降下を停止させ、
次にレーザ光線りを被加工物４に向けて照射させて、レ
ーザ加工を開始させる。この状態では、レーザ光線りの
焦点は正規の位置に維持されていることは勿論である。
２が上昇されるようになり、その昇降部材ｌＯに対する
ノズル部材１２の上昇位置が上述した基準高さ位置とな
ると、そのことを制御装置３１は検出器２７を介して検
出する。そしてノズル部材１２が所定の高さ位置となっ
たことを制御装置３１が検出すると、その制御装置３１
は昇降機Ｍ６５による昇降部材１０の降下を停止させ、
次にレーザ光線りを被加工物４に向けて照射させて、レ
ーザ加工を開始させる。この状態では、レーザ光線りの
焦点は正規の位置に維持されていることは勿論である。
次に、−Ｌ述のレーザ加工中、被加工物４が傾斜してい
たり凹凸があったりしてそれらによりノズル部材１２が
昇降部材１０に対して上昇されると、そのノズル部材１
２は昇降部材ｌＯに対する正規の位置より」：方に変位
することとなるので、制御装置３１はそのことを検出器
２７を介して検出するようになり、昇降機構５を制御し
て昇降部材ｌＯを上昇させる。
たり凹凸があったりしてそれらによりノズル部材１２が
昇降部材１０に対して上昇されると、そのノズル部材１
２は昇降部材ｌＯに対する正規の位置より」：方に変位
することとなるので、制御装置３１はそのことを検出器
２７を介して検出するようになり、昇降機構５を制御し
て昇降部材ｌＯを上昇させる。
そしてこれにより常に昇降部材１０に対するノズル部材
１２の位置を上述の基準高さ位置に、したがって昇降部
材ｌＯに設けた集光レンズ２５とノズル部材１２の孔２
６の開口縁部との焦点距離を一定に維持し、円滑なレー
ザ加工を行なわせる。この際、レーザ光線りを照射する
ノズル部材１２の第１筒状部材１３が一上記検出器１８
の検出子２２と一体となってその機能を兼ねているので
、レーザ光線りの照射位置と計測位置とを実質的に一致
するようになり、上述のように被加工物４の加工面が傾
斜していたり凹凸がある場合であっても、正確な検出お
よび制御を行なうことができるようになる。
１２の位置を上述の基準高さ位置に、したがって昇降部
材ｌＯに設けた集光レンズ２５とノズル部材１２の孔２
６の開口縁部との焦点距離を一定に維持し、円滑なレー
ザ加工を行なわせる。この際、レーザ光線りを照射する
ノズル部材１２の第１筒状部材１３が一上記検出器１８
の検出子２２と一体となってその機能を兼ねているので
、レーザ光線りの照射位置と計測位置とを実質的に一致
するようになり、上述のように被加工物４の加工面が傾
斜していたり凹凸がある場合であっても、正確な検出お
よび制御を行なうことができるようになる。
そして、昇降部材１０に対するノズル部材１２の昇降量
が大きくなって許容範囲を越えるようになった場合には
、制御装置３１はそのことを検出器２７を介して検出し
、Ｒ降機構５を制御して昇降部材１゜を昇降させて昇降
部材１ｏに対するノズル部材１２の位置を常に所定の範
−内の位置に維持する。
が大きくなって許容範囲を越えるようになった場合には
、制御装置３１はそのことを検出器２７を介して検出し
、Ｒ降機構５を制御して昇降部材１゜を昇降させて昇降
部材１ｏに対するノズル部材１２の位置を常に所定の範
−内の位置に維持する。
なお、上記実施例ではばね２ｏの伺勢方向を下方として
いるが、必要に応じて省略してもよく、また付勢方向を
上方としてノズル部材１２の自重に対抗させるようにし
てもよい。また、本発明は便宜」、ｙ１降方向を基準と
して説明しているがこれに限定されるものでないことは
勿論である。
いるが、必要に応じて省略してもよく、また付勢方向を
上方としてノズル部材１２の自重に対抗させるようにし
てもよい。また、本発明は便宜」、ｙ１降方向を基準と
して説明しているがこれに限定されるものでないことは
勿論である。
以上のように、本発明によれば、レーザ光線の照射位置
と計測位置とを実質的に同一の位置として常に最適な焦
点距離を確保できるという効果が得られるようになる。
と計測位置とを実質的に同一の位置として常に最適な焦
点距離を確保できるという効果が得られるようになる。
図は本発明の一実施例を示す断面図である。
１・・・フォーカスへ・ンド ４・・・被加工物５・・
・昇降機構 ｌＯ・・・昇降部材１２・・・ノズル部材
２５・・・集光レンズ２７・・・検出器 ２８・・・
本体 ２９・・・検出子 ３０・・・連結部材Ｌ・・・レーザ
光線
・昇降機構 ｌＯ・・・昇降部材１２・・・ノズル部材
２５・・・集光レンズ２７・・・検出器 ２８・・・
本体 ２９・・・検出子 ３０・・・連結部材Ｌ・・・レーザ
光線
Claims (1)
- 昇降機構によって昇降されるフォーカスヘッドに集光レ
ンズを設け、その集光レンズによって集光したレーザ光
線を上記フォーカスヘッドから被加工物へ照射するレー
ザ装置において、上記フォーカスヘッドを昇降機構によ
って昇降される昇降部材とこの昇降部材に昇降自在に設
けたノズル部材とから構成してそのノズル部材の先端を
被加工物に接触可能とし、かつ、上記ノズル部材の夕１
降部材に対する昇降位置を検出する検出器を設けるとと
もに、その検出器からの検出信号に応じて上記昇降機構
により昇降部材の昇降位置を制御することを特徴とする
レーザ装置の自動焦点追従装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59045028A JPS60191687A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | レ−ザ装置の自動焦点追従装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59045028A JPS60191687A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | レ−ザ装置の自動焦点追従装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60191687A true JPS60191687A (ja) | 1985-09-30 |
| JPS6245033B2 JPS6245033B2 (ja) | 1987-09-24 |
Family
ID=12707874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59045028A Granted JPS60191687A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | レ−ザ装置の自動焦点追従装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60191687A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104588885A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-05-06 | 天津市激光技术研究所 | 异形曲面激光雕刻自重调焦跟踪装置 |
-
1984
- 1984-03-09 JP JP59045028A patent/JPS60191687A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104588885A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-05-06 | 天津市激光技术研究所 | 异形曲面激光雕刻自重调焦跟踪装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6245033B2 (ja) | 1987-09-24 |
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