JPS61137693A - レ−ザ加工装置 - Google Patents
レ−ザ加工装置Info
- Publication number
- JPS61137693A JPS61137693A JP59259738A JP25973884A JPS61137693A JP S61137693 A JPS61137693 A JP S61137693A JP 59259738 A JP59259738 A JP 59259738A JP 25973884 A JP25973884 A JP 25973884A JP S61137693 A JPS61137693 A JP S61137693A
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- JP
- Japan
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- laser beam
- processing
- laser
- focusing position
- measurement
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-
- 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
-
- 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
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
- B23K26/707—Auxiliary equipment for monitoring laser beam transmission optics
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (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】
〔Ｍ業上の利用分野〕
この発明は、集光用レンズの熱ひずみによる加工用レー
ザビームの焦点位置のずれを検知し、このずれを自動的
に補正することができるレーザ加工装置に関するもので
ある。
ザビームの焦点位置のずれを検知し、このずれを自動的
に補正することができるレーザ加工装置に関するもので
ある。
第２図は従来のレーザ加工装置を示す構成図である。図
において、１はレーザ発振機、２はレーザ発振機１で発
生された加工用レーザビーム（例えばＣＯ，レーザビー
ム）、３はレーザ発振機１及び加工機本体４に固定され
た筒体から成るレーザビーム伝送路、５はこのレーザビ
ーム伝送路３１Ｃ固着されたミラー、６は加工ヘッド、
７は屑エヘッド６に集光用レンズホルダ８によシ固着さ
れた集光用レンズ、９は加工ヘッド駆動装置、１０は被
屑工材、１１はＹ軸移動テーブル、１２はす軸移動テー
ブル駆動装置、１３はＸ軸移動テーブル。
において、１はレーザ発振機、２はレーザ発振機１で発
生された加工用レーザビーム（例えばＣＯ，レーザビー
ム）、３はレーザ発振機１及び加工機本体４に固定され
た筒体から成るレーザビーム伝送路、５はこのレーザビ
ーム伝送路３１Ｃ固着されたミラー、６は加工ヘッド、
７は屑エヘッド６に集光用レンズホルダ８によシ固着さ
れた集光用レンズ、９は加工ヘッド駆動装置、１０は被
屑工材、１１はＹ軸移動テーブル、１２はす軸移動テー
ブル駆動装置、１３はＸ軸移動テーブル。
１４はＸ軸移動テーブル駆動装置、１５はペース。
１６は刀ロエヘッド・ワークテーブルコントロール装置
である。
である。
次に、上記第２図に示す従来のレーザ加工装置の動作に
ついて説明する。レーザ発振機Ｉで発生された加工用レ
ーザビーム２は、レーザビーム伝送路３の中を通シミラ
ー５に達する。このミ２−５において、加工用レーザビ
ーム２は直角く曲げられて集光用レンズ７に入射し、こ
の集光用レンズ７の焦点位置にスポット状に集光する。
ついて説明する。レーザ発振機Ｉで発生された加工用レ
ーザビーム２は、レーザビーム伝送路３の中を通シミラ
ー５に達する。このミ２−５において、加工用レーザビ
ーム２は直角く曲げられて集光用レンズ７に入射し、こ
の集光用レンズ７の焦点位置にスポット状に集光する。
この焦点位置は、加工ヘッド６をカロエヘッド駆動装置
９及び加工ヘッド・ワークテーブルコントロール装置１
６によって上下方向に動かすことにより、Ｚ軸方向く関
し任意の位置に制御することができる。
９及び加工ヘッド・ワークテーブルコントロール装置１
６によって上下方向に動かすことにより、Ｚ軸方向く関
し任意の位置に制御することができる。
一方、被加工材１０は、ペース１５．Ｙ軸移動テーブル
１１．Ｘ軸移動テーブル１３より成るワークテーブル上
に固着する。このワークテーブルは、Ｙ軸移動テーブル
駆動装置１２．Ｘ軸移動テーブル駆動装置１４及び加工
ヘッド・ワークテーブルコントロール装置１６によシ、
Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に関し任意の位置に制御することが
でき、このため１例えば前もってインプットされた溶接
軌跡にしたがって溶接を行うことができる。ｉた。
１１．Ｘ軸移動テーブル１３より成るワークテーブル上
に固着する。このワークテーブルは、Ｙ軸移動テーブル
駆動装置１２．Ｘ軸移動テーブル駆動装置１４及び加工
ヘッド・ワークテーブルコントロール装置１６によシ、
Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に関し任意の位置に制御することが
でき、このため１例えば前もってインプットされた溶接
軌跡にしたがって溶接を行うことができる。ｉた。
集光用レンズ７は、加工用レーザビーム２に直接に接し
、加熱されて熱変形を起すため、通常はエアーｌＣよっ
て直接冷却したり、あるいは冷却水によって集光用レン
ズホルダ８を水冷し１間接的に集光用レンズ７を冷却し
たりしている。
、加熱されて熱変形を起すため、通常はエアーｌＣよっ
て直接冷却したり、あるいは冷却水によって集光用レン
ズホルダ８を水冷し１間接的に集光用レンズ７を冷却し
たりしている。
上記のような従来のレーザ加工装置では、例えば被加工
材１０ｆｃ高出力の加工用レーザビーム２で溶接する場
合や連続して溶接する場合には、集光用レンズ７の冷却
能力よりも発熱量の方が大きく、この結果、集光用レン
ズ７が熱膨張し、加工用レーザビーム２の焦点位置がず
れるために高品質な溶接が得られないという問題点があ
った。
材１０ｆｃ高出力の加工用レーザビーム２で溶接する場
合や連続して溶接する場合には、集光用レンズ７の冷却
能力よりも発熱量の方が大きく、この結果、集光用レン
ズ７が熱膨張し、加工用レーザビーム２の焦点位置がず
れるために高品質な溶接が得られないという問題点があ
った。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、集光用レンズの熱膨張により加工用レーザビーム
の焦点位置がずれたとしても、この焦点位置を、常に被
加工材上にくるように自動的に補正することができるレ
ーザ加工装置金得ることを目的とする。
ので、集光用レンズの熱膨張により加工用レーザビーム
の焦点位置がずれたとしても、この焦点位置を、常に被
加工材上にくるように自動的に補正することができるレ
ーザ加工装置金得ることを目的とする。
この発明に係るレーザ加工装置は、集光用レンズに加工
用レーザビームとは別の計測用レーザビームを入射し、
ピンホール板及び光電変換素子くよシ集光用レンズの熱
変形量を検知し、加工用レーザビームの焦点位置を、常
に被加工材上にくるように自動的に補正するものである
。
用レーザビームとは別の計測用レーザビームを入射し、
ピンホール板及び光電変換素子くよシ集光用レンズの熱
変形量を検知し、加工用レーザビームの焦点位置を、常
に被加工材上にくるように自動的に補正するものである
。
この発明のレーザ加工装置においては、集光用レンズの
熱膨張により、この集光用レンズに入射する計測用レー
ザビームの焦点位置のずれ量を検知し、これに基づき、
加工用レーザビームの焦点位置上、常に被加工材上くく
るように、加工ヘッドを自動的に移動させることにより
、被加工材に高品質なレーザ加工全行うようにする。
熱膨張により、この集光用レンズに入射する計測用レー
ザビームの焦点位置のずれ量を検知し、これに基づき、
加工用レーザビームの焦点位置上、常に被加工材上くく
るように、加工ヘッドを自動的に移動させることにより
、被加工材に高品質なレーザ加工全行うようにする。
第１図はこの発明の一実施例であるレーザ加工装置にお
ける加工ヘッド部分を詳細に示す構成図である。第１図
に示す加工ヘッド部分以外は、上記第２図に示す従来の
レーザ加工装置と全く同一のものである。図において、
２は、第１図に示すレーザ発振機１で発生された１例え
ばＣＯ，レーザビームのような加工用レーザビーム、４
は加工機本体、６は加工ヘッド、７は加工ヘッド６に集
光用レンズホルダ８によシ固着された集光用レンズ。
ける加工ヘッド部分を詳細に示す構成図である。第１図
に示す加工ヘッド部分以外は、上記第２図に示す従来の
レーザ加工装置と全く同一のものである。図において、
２は、第１図に示すレーザ発振機１で発生された１例え
ばＣＯ，レーザビームのような加工用レーザビーム、４
は加工機本体、６は加工ヘッド、７は加工ヘッド６に集
光用レンズホルダ８によシ固着された集光用レンズ。
９は加工ヘッド駆動装置−１０は被加工材、１６は加工
ヘッド・ワークテーブルコントロール装置、１７は計測
用レーザ発振機、１８は計測用レーザ発振機１７で発生
された計測用レーザビーム、１９は、計測用レーザビー
ム１８を通過させ、加工用レーザビーム２は通過させな
いフィルタである、例えばアクルリ樹脂等から成る加工
ノズル、２０は加工ノズル１９に取り付けられたミラー
、２１は、例えば直径０．５ ａｒｍのピンホールを持
つピンホール板、２２は、ピンホール板２１に取り付け
られた１例えばフォトダイオードあるいはフォトトラン
ジスタなどの光電変換素子、２３は、ピンホール板２１
及び光電変換素子２２ｔ−計測用レーザビーム１８の元
軸方向に移動させるピンホール板・光電変換素子＃１ｈ
＃Ｊ襄置、２４はピンホール板２１及び光電変換素子２
２が計測用レーザビーム１８の焦点位置にくるようにコ
ントロールするサーボ装置である。また、加工用レーザ
ビーム２と計測用レーザビーム１８において、４１図中
の実線は十分に集光用レンズ７が冷却されている場合の
レーザビームを示し、第１図中の一点鎖線は集光用レン
ズ７が熱膨張した場合のレーザビームを示している。
ヘッド・ワークテーブルコントロール装置、１７は計測
用レーザ発振機、１８は計測用レーザ発振機１７で発生
された計測用レーザビーム、１９は、計測用レーザビー
ム１８を通過させ、加工用レーザビーム２は通過させな
いフィルタである、例えばアクルリ樹脂等から成る加工
ノズル、２０は加工ノズル１９に取り付けられたミラー
、２１は、例えば直径０．５ ａｒｍのピンホールを持
つピンホール板、２２は、ピンホール板２１に取り付け
られた１例えばフォトダイオードあるいはフォトトラン
ジスタなどの光電変換素子、２３は、ピンホール板２１
及び光電変換素子２２ｔ−計測用レーザビーム１８の元
軸方向に移動させるピンホール板・光電変換素子＃１ｈ
＃Ｊ襄置、２４はピンホール板２１及び光電変換素子２
２が計測用レーザビーム１８の焦点位置にくるようにコ
ントロールするサーボ装置である。また、加工用レーザ
ビーム２と計測用レーザビーム１８において、４１図中
の実線は十分に集光用レンズ７が冷却されている場合の
レーザビームを示し、第１図中の一点鎖線は集光用レン
ズ７が熱膨張した場合のレーザビームを示している。
次に、上記１ｇ１図に示すこの発明の一実施例であるレ
ーザ加工装置の動作について説明する。計測用レーザ発
振機１７で発生された計測用レーザビーム１８は、ミラ
ー２０で反射し、加工ノズル１９を通過して集光用レン
ズ７に入射され、その焦点位置にスポット状に集光する
。そして、その焦点位置に設置されているピンホール板
２１ｆｃ通過して光電変換素子２２に入射する。光電変
臭素子２２は入射光の強度に比例した電圧を発生し。
ーザ加工装置の動作について説明する。計測用レーザ発
振機１７で発生された計測用レーザビーム１８は、ミラ
ー２０で反射し、加工ノズル１９を通過して集光用レン
ズ７に入射され、その焦点位置にスポット状に集光する
。そして、その焦点位置に設置されているピンホール板
２１ｆｃ通過して光電変換素子２２に入射する。光電変
臭素子２２は入射光の強度に比例した電圧を発生し。
この電圧をサーボ装置２４に送信する。サーボ装置２４
は、ピンホール板２１ｔ−計測用レーザビーム１８の光
匍方向く往復運動させるように、ピンホール板・光電変
換素子駆動装置２３に対して信号ｔ″送り、ピ／ホール
板２１ｔ−常に計測用レーザビーム１８の焦点位置にく
るように調整する、最初に、集光用レンズ７が十分に冷
却されており、第１図中の実線で示す計測用レーザビー
ム１８が、加工用レーザビーム２により集光用レンズ７
が熱変形を起すため１図の一点鎖線に示すように変化す
る時、ピンホール板２１ｊ：通過する計測用レーザビー
ム１８の量は減少するために、光電変換素子２２の出力
電圧は減少する。そこで、ピンホール板２１を計測用レ
ーザビーム１８０光軸方向に、ピンホール板・光電変換
素子駆動装置２３によシ往復運動させる。その方向が計
測用レーザビーム１８の焦点位置に近づ〈方向であれば
、光電変換素子２２の出力電圧は増加して行き、計測用
レーザビーム１８の焦点位置とピンホール板２１が一致
した時、光電変換素子２２の出力電圧は最大となる。そ
して、ピンホール板２１の移動方向１ｓｙｔｆ測用レー
ザビーム１８の焦点位置と離れる方向であれば、光電変
換素子２２の出力電圧は低下する。そこで、サーボ装置
２４によシ常に光電変換素子２２の出力電圧が最大とな
るよう罠、ピンホール板・光′［変換素子駆動装置２３
をコントロールすることにより、計測用レーザビーム１
８の焦点位ｌｉヲ求めることができ、この計測用レーザ
ビーム１８の焦点位置の変化量により、加工ヘッド・ワ
ークテーブルコントロール装置工６及び加工ヘッド駆動
装置９をコントロールすることＫよって、常に被ｍ工材
１０上に加工用レーザビーム２の焦点位置がくるように
加工ヘッド６を移動させる。また、集光用レンズ７の集
光特性が低下した場合には、光電変換素子２２の最大出
力電圧も低下するので９図示されない警告ランプ環上点
灯させることにより、集光用レンズ７の集光特性の低下
全知らせることもできる。
は、ピンホール板２１ｔ−計測用レーザビーム１８の光
匍方向く往復運動させるように、ピンホール板・光電変
換素子駆動装置２３に対して信号ｔ″送り、ピ／ホール
板２１ｔ−常に計測用レーザビーム１８の焦点位置にく
るように調整する、最初に、集光用レンズ７が十分に冷
却されており、第１図中の実線で示す計測用レーザビー
ム１８が、加工用レーザビーム２により集光用レンズ７
が熱変形を起すため１図の一点鎖線に示すように変化す
る時、ピンホール板２１ｊ：通過する計測用レーザビー
ム１８の量は減少するために、光電変換素子２２の出力
電圧は減少する。そこで、ピンホール板２１を計測用レ
ーザビーム１８０光軸方向に、ピンホール板・光電変換
素子駆動装置２３によシ往復運動させる。その方向が計
測用レーザビーム１８の焦点位置に近づ〈方向であれば
、光電変換素子２２の出力電圧は増加して行き、計測用
レーザビーム１８の焦点位置とピンホール板２１が一致
した時、光電変換素子２２の出力電圧は最大となる。そ
して、ピンホール板２１の移動方向１ｓｙｔｆ測用レー
ザビーム１８の焦点位置と離れる方向であれば、光電変
換素子２２の出力電圧は低下する。そこで、サーボ装置
２４によシ常に光電変換素子２２の出力電圧が最大とな
るよう罠、ピンホール板・光′［変換素子駆動装置２３
をコントロールすることにより、計測用レーザビーム１
８の焦点位ｌｉヲ求めることができ、この計測用レーザ
ビーム１８の焦点位置の変化量により、加工ヘッド・ワ
ークテーブルコントロール装置工６及び加工ヘッド駆動
装置９をコントロールすることＫよって、常に被ｍ工材
１０上に加工用レーザビーム２の焦点位置がくるように
加工ヘッド６を移動させる。また、集光用レンズ７の集
光特性が低下した場合には、光電変換素子２２の最大出
力電圧も低下するので９図示されない警告ランプ環上点
灯させることにより、集光用レンズ７の集光特性の低下
全知らせることもできる。
なお、上記実施例では、計測用レーザビーム１，８ｔ−
Ｊ％光用レしズ７の下部から入射し、その上部に光電変
換素子２２から成る光電スイッチ上膜けた場合について
説明したが、これとは逆に、計測用レーザビーム１ｓｔ
−ｉ光用レンズ７の上部から入射し、−ｆ：の下部に光
ｉ！変換素子２２から成る光電スイッチを設けても良い
。
Ｊ％光用レしズ７の下部から入射し、その上部に光電変
換素子２２から成る光電スイッチ上膜けた場合について
説明したが、これとは逆に、計測用レーザビーム１ｓｔ
−ｉ光用レンズ７の上部から入射し、−ｆ：の下部に光
ｉ！変換素子２２から成る光電スイッチを設けても良い
。
この発明は以上説明したとおり、レーザ加工装置におい
て、集光用レンズに加工用レーザビームとは別の計測用
レーザビーム士人射し、集光用レンズの熱膨張による計
測用レーザビームの焦点位置のずれ量全検知するように
したので、加工用レーザビームの焦点位置金、集光用レ
ンズの熱変形には関係なく、常に被加工材上にくるよう
に自動的に補正することができ、これにより、被加工材
に極めて高品質なレーザ加工金施すことができるという
優れた効果金臭するものである。
て、集光用レンズに加工用レーザビームとは別の計測用
レーザビーム士人射し、集光用レンズの熱膨張による計
測用レーザビームの焦点位置のずれ量全検知するように
したので、加工用レーザビームの焦点位置金、集光用レ
ンズの熱変形には関係なく、常に被加工材上にくるよう
に自動的に補正することができ、これにより、被加工材
に極めて高品質なレーザ加工金施すことができるという
優れた効果金臭するものである。
第１図はこの発明の一実施例であるレーザ加工装置にお
ける加工ヘッド部分を詳細に示す構成図。 第２図は従来のレーザ加工装置を示す構成図である。 図（おいて、１・・・レーザ発振機、２・・・加工用レ
ーザビーム、４・・・加工機本体、５．２０・・・ミラ
ー。 ６・・・加工ヘッド、７・・・集光用レンズ、８・・・
集光用レンズホルダ、９・・・加工ヘッド駆動装置、１
０・・−被加工材、１６・・・加工ヘッド・ワークテー
ブルコントロール装置、１７・・・計測用レーザ発振機
、１８・・・計測用レーザビーム、１９・・・加エノズ
＃−２１・・・ピンホール板、２２・・・光電変換素子
、２３・・・ピンホール板・光１変換素子駆動装置、２
４・・・サーボ装置である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
ける加工ヘッド部分を詳細に示す構成図。 第２図は従来のレーザ加工装置を示す構成図である。 図（おいて、１・・・レーザ発振機、２・・・加工用レ
ーザビーム、４・・・加工機本体、５．２０・・・ミラ
ー。 ６・・・加工ヘッド、７・・・集光用レンズ、８・・・
集光用レンズホルダ、９・・・加工ヘッド駆動装置、１
０・・−被加工材、１６・・・加工ヘッド・ワークテー
ブルコントロール装置、１７・・・計測用レーザ発振機
、１８・・・計測用レーザビーム、１９・・・加エノズ
＃−２１・・・ピンホール板、２２・・・光電変換素子
、２３・・・ピンホール板・光１変換素子駆動装置、２
４・・・サーボ装置である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- レーザ発振機で発生された加工用レーザビームを、レー
ザ加工用光学系を介して被加工材へ伝送して加工するレ
ーザ加工装置において、集光用レンズに計測用レーザビ
ームを入射し、ピンホール板及び光電変換素子により前
記集光用レンズの熱変形量を検知し、この熱変形量に基
づいて、前記加工用レーザビームの焦点位置を、常に前
記被加工材上にくるように自動的に補正することができ
るようにしたことを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259738A JPS61137693A (ja) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259738A JPS61137693A (ja) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | レ−ザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61137693A true JPS61137693A (ja) | 1986-06-25 |
| JPH0157999B2 JPH0157999B2 (ja) | 1989-12-08 |
Family
ID=17338259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59259738A Granted JPS61137693A (ja) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61137693A (ja) |
Cited By (15)
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|---|---|---|---|---|
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| JPH02204701A (ja) * | 1989-02-02 | 1990-08-14 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 光学系熱変形制御装置およびその操作方法 |
| KR100453984B1 (ko) * | 2001-08-27 | 2004-10-26 | 동양반도체 주식회사 | 레이저장치의 보조빔 정렬장치 |
| CN101801585A (zh) * | 2007-08-10 | 2010-08-11 | 丰田自动车株式会社 | 激光焊接检查装置 |
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| ITMI20100059A1 (it) * | 2010-01-20 | 2011-07-21 | Sintesi S C P A | Sistema di misurazione dell'indice di rifrazione di una lente |
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| DE202013004725U1 (de) | 2013-05-21 | 2013-06-04 | Alsitec Sarl | Bearbeitungskopf für eine Laserbearbeitungsvorrichtung |
| DE202013004724U1 (de) | 2013-05-21 | 2013-06-04 | Lt-Ultra Precision Technology Gmbh | Adaptiver Spiegel für eine Laserbearbeitungsvorrichtung |
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-
1984
- 1984-12-07 JP JP59259738A patent/JPS61137693A/ja active Granted
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