JP2018525227A - ビーム位置センサを有する走査ヘッドおよび調整装置 - Google Patents
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Abstract
Description
2:走査ヘッド
3:ビーム位置決めシステム
4:ビーム位置センサ
5:演算ユニット
6:記憶ユニット
7:制御ユニット
8:ハウジング
9:レーザビーム
10:平行オフセットユニット
11:偏向ユニット
12:加工位置
13:加工面
14:被加工物
15:集束光学系
16:光軸
17:焦点設定ユニット
18:レーザ光源
19:実位置
20:ビームスプリッタ
21:目標位置
22:外部インターフェース
23:第1センサ
24:第2センサ
25:センサレンズ
26:センサビームスプリッタ
27:第1距離
28:第2距離
29:単軸ミラー
30:2軸ミラー
Claims (15)
- 集束光学系(15)と、
レーザビーム(9)の伝播方向において前記集束光学系(15)の上流に配置され、前記レーザビーム(9)の位置を制御するビーム位置決めシステム(3)と、
前記レーザビーム(9)の伝播方向において前記ビーム位置決めシステム(3)の下流に配置されたビーム位置センサ(4)とを有し、
前記ビーム位置決めシステム(3)は、加工面(13)への前記レーザビーム(9)の入射角を調整可能であり、前記レーザビーム(9)の前記加工面(13)における加工位置(12)を前記加工面(13)内で2次元移動可能に構成された少なくとも2つの制御可能な可動光学素子を備え、
前記ビーム位置センサ(4)は、前記レーザビーム(9)の少なくとも4つの独立した位置パラメータを検出し、および/または、前記位置パラメータから前記レーザビーム(9)の実位置(19)を検出することを特徴とするレーザ材料加工用走査ヘッド(2)。 - 前記レーザビーム(9)の伝播方向において前記ビーム位置センサ(4)の上流にビームスプリッタ(20)が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の走査ヘッド(2)。
- 前記ビームスプリッタ(20)は、前記ビーム位置決めシステム(3)と前記集束光学系(15)の間の前記レーザビーム(9)の経路内に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の走査ヘッド(2)。
- 前記ビーム位置センサ(4)と前記ビームスプリッタ(20)は、前記ビームスプリッタ(20)を透過した前記レーザビーム(9)が前記ビーム位置センサ(4)に導入され、前記ビームスプリッタ(20)で反射された前記レーザビーム(9)が前記集束光学系(15)に導入されるように配置されていることを特徴とする請求項2または3に記載の走査ヘッド(2)。
- 前記ビーム位置センサ(4)と前記ビーム位置決めシステム(3)の制御ユニット(7)とに接続され、前記レーザビーム(9)の調整を行う演算ユニット(5)をさらに有し、
前記演算ユニット(5)は、前記走査ヘッド(2)の内部に配置された内部演算ユニット(5)、または、前記走査ヘッド(2)の外部に配置され、前記走査ヘッド(2)に設けられた外部インターフェース(22)を介して前記ビーム位置センサ(4)と前記制御ユニット(7)に接続された外部演算ユニット(5)として構成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の走査ヘッド(2)。 - 前記ビーム位置センサ(4)、前記内部演算ユニット(5)、前記制御ユニット(7)および/または前記ビーム位置決めシステム(3)は、前記走査ヘッド(2)の内部に配置され、前記走査ヘッド(2)の調整装置を構成することを特徴とする請求項5に記載の走査ヘッド(2)。
- 前記レーザビーム(9)の目標位置(21)を記憶する記憶ユニット(6)をさらに有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の走査ヘッド(2)。
- 前記演算ユニット(5)は、前記レーザビーム(9)の前記実位置(19)と前記目標位置(21)とを比較することで前記ビーム位置決めシステム(3)の補正値を算出し、および/または、算出した前記補正値を前記制御ユニット(7)に送信することを特徴とする請求項7に記載の走査ヘッド(2)。
- 前記演算ユニット(5)と前記制御ユニット(7)は、演算/制御ユニットとして一体的に構成されていることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の走査ヘッド(2)。
- 前記ビーム位置決めシステム(3)は、少なくとも4つの回転可能な光学素子を備え、
前記光学素子の少なくとも1つは、ガルバノメータによって移動可能であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の走査ヘッド(2)。 - 前記ビーム位置決めシステム(3)は、前記レーザビーム(9)の入射角を設定する平行オフセットユニット(10)と、前記レーザビーム(9)を2次元移動させる偏向ユニット(11)とを備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の走査ヘッド(2)。
- 前記レーザビーム(9)の伝播方向において前記ビーム位置センサ(4)の上流に配置され、前記レーザビーム(9)の焦点位置をz方向に移動可能な焦点設定ユニット(17)をさらに有し、または、前記集束光学系(15)が、前記レーザビーム(9)の焦点位置をz方向に移動させるために、前記集束光学系(15)の光軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の走査ヘッド(2)。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の走査ヘッド(2)を調整する調整装置(1)であって、
前記走査ヘッド(2)と、
前記走査ヘッド(2)の外部インターフェース(22)を介して前記走査ヘッド(2)のビーム位置センサ(4)および/または前記制御ユニット(7)に接続される演算ユニット(5)とを有することを特徴とする調整装置(1)。 - 請求項1〜12のいずれかに記載の走査ヘッド(2)および請求項13に記載の調整装置(1)の調整方法であって、
レーザビーム(9)の伝播方向における前記走査ヘッド(2)のビーム位置決めシステム(3)の下流において、前記レーザビーム(9)の少なくとも4つの独立した位置パラメータを検出することで前記レーザビーム(9)の実位置(19)を検出するステップと、
前記レーザビーム(9)の実位置(19)と目標位置(22)を比較し、補正値を算出するステップと、
前記補正値に基づいて前記ビーム位置決めシステム(3)を再調整するステップとを含むことを特徴とする調整方法。 - 前記レーザビーム(9)の目標位置(22)は、前記走査ヘッド(2)の工場較正プロセスによって決定され、記憶ユニット(6)に記憶されることを特徴とする請求項14に記載の調整方法。
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