JPH03291186A - レーザ加工用光ヘッド - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレーザ加工機等で使用されるレーザ加工用光ヘ
ッドに関する。

［従来の技術〕 各種の加工分野で使用されるレーザ加工機では、大出力
のガスレーザ等から出射されたレーザビームをコリメー
タレンズによってコリメートさせた後、対物レンズによ
って被加工物の加工面上に集光させて被加工物の加工を
行なっている。

［５Ｐ！明が解決しようとする課題］ ところでこのような従来のレーザ加工機においては、大
出力のガスレーザ等を用いているので、光源部分の小型
化が困難であり、またレーザ光の焦点位置検出手段とし
て固体撮像カメラと画像処理装置とを組み合わせた装置
を使用しているため。

光ヘツド部分の小型化や低コスト化が難しいという問題
があった。

本発明は上記の事情に鑑み、レーザ光源として半導体レ
ーザを用いて光源部分を小型化することができるととも
に、簡単な機構のオートフォーカス機能によってレーザ
光の焦点位置を自動的に補正することができ、これによ
って装置の小型化や低コスト化を図ることができるレー
ザ加工用光ヘッドを提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するために本発明によるレーｍ加工用
光ヘッドは、レーザ光を発生する半導体ｌ／−ザと、こ
の半導体レーザから出射されるレー＋Ｐ光を被加〕二面
上１ご集光さすろ投光部と、前記被加工面からのレーザ
散乱光を集光させる受光レンズと、この受光レンズによ
って集光された光の位置を検出する（ｌ′７置装　、’
ｉ＜部と、ごのイ１７カ検ｌＪｉ部の検知結果に基づい
て前記投光部の上下位置を制御する制御部とを備えたこ
とを特徴としている。

［作用］ Ｌイ己の構に文において、受光レニ／ズによって集光さ
１１たレーザ散乱光のイｒｉ　ｉｔを位置検出部によっ
て検知するとと＋目こ５この検知結果に基づいて制御ｉ
’ＶＩ’を動作させて投光部または投光部と受光レンズ
のＬト似ゐ：を制御させ半導体レーザによって得られた
レーザ光を被加工面一１で集光させる。

〔実施例］ 第１図は本発明にょるレーザ加工用光ヘッドの実施例を
示す構成図である。

この１☆１番ご示オレーザ加工用光ヘッドは半導体レ−
＋＋！１ど、投光部２と、受光レンズ３と、位置検出素
子４と、信号処理部５とを備えて才（す、半導体レーザ
１によって得られた強いレーザ光を投光ｆｆ１Ｋ　２に
よって被加工面にに集光させて被加工物を加丁する。ま
ｔ−１７のとき　受光レンズ３と（々置検出素子４とに
よってＬ・−ザ光の焦点位置を検知して信号処理部５に
ｊ）Ｑ記投題部２の上ｒ位置を制御させこの投光部２か
ら出射されるレーザ光が被加工面６１−１で焦点を結ぶ
ようにする。

半導体レーザ１はへ・ニア・ドフレーム１０にＶＡ定さ
れており、駆動回路（図示は省略する）から駒動信号が
供給さ戴たとき２強いレーザ光を発生してこれを投光部
２に供給する。

投光部２はｆＯ記ヘッドフレーム１０に対して上下動自
在に構成される匣体と、このｌ〈体内に１没けられ前記
半導体レーザ１によって得られ１．　Ｌ、　、−・ザ光
をコリメートするコリメータレンズと、前記［１体内に
設置すられ前Ｓ（：コリメータレンズによってコリメー
トされたレーザ光をビーム整形するアナモフィック光学
系と、前記田体内に設けられ前記アナモフィック光学系
によっ′″ｒｒ整形たレーザ光を被加圧面に上「こ集光
させる対物レンズとを備えており５前記半導体レーザ１
によって得られたレーザ光を所定形状のビーム光にし、
て被加工面６上に集光させ被加工物の加工を行なう。

また、受光レンズ３は前記ヘッドフレーム１０の所定部
分じ固定されており、前記被加］二面６がらの散乱光（
前記レーザ光の散乱光）を受光して位置検出素子４の受
光面上に集光させる。

位置検出素子４は前記受光レンズ３と対向する面が受光
面となるように前記ヘッドフレーム１゜の所定部分に固
定されており、受光レンズ３によって集光された散乱光
の集光位置に応じた」二位置検知信号と下位置検知信号
とを生成、してこれを信号処理部５に供給する、 この場合、前北被加主面６が予め設定されている位置“
ｔ　Ｏｕにあり、前記投光部２から出射されるレーザ光
が前記被加工面に上で焦点を結び、これに対応し、て夛
光レンズ３により前記液加］二面６からＪ〉散乱光が位
置検出素子４の受光面中央点＋１　ｉニー集光されてい
れば４位置検出素子４は」−イＩ′／ｉ？［検知信号の
電流４ｔαと１、下位置検知信号の電流（ｉｆｆとを同
じイ１αにする。

また、被加圧面６が予め設定されている位置（ｌ　Ｏ＄
１からＬ方の位ｆｔｒ　ＩＩ　Ａ、　ｕにずれ、前記投
光部２から出射されるレーザ光が焦点を結ぶ前置こ前記
被動Ｊ面６上に入射し、これＣ１一対応して受光レンズ
３により前記被加圧面６からの散乱光か位置検出素子４
の受光面中央点“ｏ　”から下にある点１／　、”に集
光されれば、位置検出素子４は前ｄ己各点／（ｏＩＩ、
ＩＩ　ａＨ１１１の距離に応じて下位置検知信号の電流
（ｉｎを上位；６１検知（ｉ′！号の電流値より大ぎく
する、 また、信号処理部５は前記（９，置検出素子４がら、１
４％力されるＪ−位置検知信号を増幅するアンプ７ａと
、・このアンプ７８によって増幅されたＦ、位置検知信
号を信睦処理して予め決められた形式の（Ｌｌｉ号（例
えば、電圧形式の信号）を生成する信号り１理ｒｒ、ｉ
ｌ　Ｉｔｓ　８　ａど、前記位置検出素子４から出力さ
れる下イ装置検知（雪号をｊｑＩ軛′す、５７ンブ７【
）と、このアンプ−１ｂＬとよ−：１１増配され戸下位
高）検知信ｇ・４・信号処理して予め決められた形式の
信号（例えば、電ＩＥ形式の信号）を生成する信号処理
回路８ｈと、これらの各信号処理回路８　ｉｎ、８ｈか
ら出力される信号に基づいて前記液加−［面６の上下位
置を検知しこの検知結果に応じて前記投光部２の４ニド
位置を制御する距離演算［！１路Ｓ］とを備えている３
、そして、前記位置検出素子４から出力されるＥイ１′
装置検知信号、ト位置検知信号二こ基づいて＠記被加工
面６の上下位置を検知してこの検知結果に応して前記投
光部２のＬド位置を制御し、この投光部２から出射され
るレーザ光が前記液加−［面６上で焦点を結ぶようにす
る。

このようにこの実施例においては、半導体レーザから出
射されるレーザ光を液加に面６に集光させるようにして
いるので、ガスレー・ザ等を使用した装置よりも光源部
分を小型化す’１Ｓ’−とがＣきるとともに、制作コス
トを低減させることができる。１また、この実施例にお
いでは９・Ｑ光１／ンズ３と、位置検出素子４とを使用
して液加−Ｌ面６のＨＦ位置を検知し、６二の検知結果
にスｔづいて信］）処理部５を動作させて前記投光部２
の−Ｌ下位置を制御させ。

投光部２から出力されるレーザ光か液加Ｉｌ　中ｊ　ｆ
ｉ　ｌで焦点を結ぶようにしたので、固体搬像カメラや
画像処理装置を使用した装置よりもヘッド部分を小型化
することができるとともに、制作コストを低減させるこ
とができる。

第２図は本発明によるレーザ加ｌ二用光ヘッド・７）他
の実施例を示す構成図である。なおこの１文１において
、第１図の各部と対応する部分には同じ符号が付しであ
る。

この図に示すレーザ加工用光ヘッドが第１図に示すヘッ
ドと異なる点は半導体レーザＹや投光部２、受光レンズ
３、位置検出素子４をヘッドフレーム１１に固定すると
ともに、このｌ＼ラッドレーム１１をロボットＬ７）’
７’−ム等（図示は省略する）に取り付けて、信号処理
部５σ＋　ｙ、　ｈ　ｇ＝応Ｉ）で１１１記アームの動
作を制御しヘッドフレーム１１全体を移動させるように
したことである。

このように構成することにより　従東のレーザ加工用光
ヘッドに比べて加１’：　ｉｉＴ能な形状範１７Ｎを１
１１ｉｌ躍的番ご拡大する７とができる、 また、上述した各実施例にｔ：いては、投光部２内にコ
リメータレンズと、アナモフィック光学系と、対物レン
ズとを配置して′Ｐ：ｔ！Ｊ体レーザ１からのレーザ光
を取り込んでこれを液加■ニ面６辷に集光させるように
しているが、アナモフィック光学渠を省略してコリメー
タレンズと、対物レンズとを投光部２内に配置し、これ
らコリメータレンズおよび対物レンズによって半導体レ
ーザｌからのレーザ光を取り込んで液加に面６」−に集
Ｗ；させるようにしても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、レーザ光源として
ｆ−導体レーザを用いて光Ｌ９部分を小型化することが
できるとともに、ｆＪＩ　、’Ｆ−な機構のオ・−トフ
ォーカス機能によってレーザ光の焦点位置を自動的に補
正することができ、これによって装置の小型化や低コス
ト化を図ることができる。

４゜同面のＷＮｔｌＬな説明 第り図は本発明によるレー・ザ加［用光ヘッドの一実施
例を示す構成図、第２図は本発明によるレーザ加工用光
ヘッドの他の実施例を示す構成図である。

１・・パ１ｔ、導体レーザ、２・・・投光部、３・・・
受光レンズ、４・・・位置検出部（位置検出素子）、５
・・・制御部（信号処理部）、６・・・被加工面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光を発生する半導体レーザと、この半導体
   レーザから出射されるレーザ光を被加工面上に集光させ
   る投光部と、前記被加工面からのレーザ散乱光を集光さ
   せる受光レンズと、この受光レンズによつて集光された
   光の位置を検出する位置検出部と、この位置検出部の検
   知結果に基づいて前記投光部または投光部と受光レンズ
   の上下位置を制御する制御部とを備えたことを特徴とす
   るレーザ加工用光ヘッド。