JPH0585276B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0585276B2 JPH0585276B2 JP61237391A JP23739186A JPH0585276B2 JP H0585276 B2 JPH0585276 B2 JP H0585276B2 JP 61237391 A JP61237391 A JP 61237391A JP 23739186 A JP23739186 A JP 23739186A JP H0585276 B2 JPH0585276 B2 JP H0585276B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- laser beam
- processing
- workpiece
- laser
- Prior art date
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N Acetylene Chemical compound C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008713 feedback mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、レーザ加工機に関するもので、特
に、焦点位置と被加工物の位置との関係を補正制
御するレーザ加工用集光レンズ位置調整装置に関
するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to a laser processing machine, and in particular, a condenser lens position adjustment for laser processing that corrects and controls the relationship between the focal point position and the position of a workpiece. It is related to the device.
第４図は従来のレーザ加工機のレーザ加工用レ
ンズの動作を説明する加工ヘツド部の概略図であ
る。
FIG. 4 is a schematic diagram of a processing head section for explaining the operation of a laser processing lens of a conventional laser processing machine.
図において、１はレーザ加工機の本体に取付け
られたレンズ保持筒、２はレーザビームを収束す
る加工レンズ、３はレンズ保持筒１と加工レンズ
２との間に配設されたレンズ保持スペーサ、４は
ノズル、５はレーザ加工機で加工される被加工物
である。 In the figure, 1 is a lens holding tube attached to the main body of the laser processing machine, 2 is a processing lens that converges the laser beam, 3 is a lens holding spacer disposed between the lens holding tube 1 and the processing lens 2, 4 is a nozzle, and 5 is a workpiece processed by the laser processing machine.
また、２点鎖線で示すＡは、通常の使用時の集
束するレーザビームである。破線で示すＢは熱レ
ンズ効果発生後の集束するレーザビームを示すも
のである。そして、ノズル４と被加工物５との間
の距離ｄは、両者間の加工距離を示すものであ
る。 Further, A indicated by a two-dot chain line is a laser beam that is focused during normal use. A broken line B indicates a focused laser beam after the thermal lens effect occurs. The distance d between the nozzle 4 and the workpiece 5 indicates the processing distance between the two.
次に、このように構成された従来のレーザ加工
用レンズの動作を説明する。 Next, the operation of the conventional laser processing lens configured as described above will be explained.
レーザビームは図示されていないレーザ発振器
から伝送されて、加工レンズ２で集束され、２点
鎖線で示したレーザビームＡのようにノズル４の
外部で焦点を結ぶ。通常、焦点位置は被加工物５
の表面、内部または上部等に適宜設定される。レ
ーザビームＡは、被加工物５にノズル４から所定
の距離ｄを設けて照射され、溶接または切断が行
われる。 The laser beam is transmitted from a laser oscillator (not shown), focused by the processing lens 2, and focused outside the nozzle 4 like a laser beam A indicated by a two-dot chain line. Usually, the focus position is the workpiece 5
It is set as appropriate on the surface, inside, or upper part of the. The laser beam A is irradiated onto the workpiece 5 at a predetermined distance d from the nozzle 4, and welding or cutting is performed.
また、図示されていないが、レンズ保持円筒内
の加工レンズ２の下方（レーザビームが透過され
た部分）には、溶接加工の場合にはヘリウムガ
ス、切断の場合には酸素ガスが供給され、ノズル
４から矢印の方向に噴出されて、被加工物５の加
工表面をそれらのガスで覆つた状態で加工され
る。したがつて、レーザ加工においてはノズル４
と被加工物５の距離ｄ及び加工レンズ２との焦点
距離は、加工条件として重要であり、加工の結果
を左右するものである。なお、通常の加工では、
ノズル４と被加工物５の距離ｄは一定値に設定さ
れる。 Although not shown, helium gas is supplied in the case of welding, and oxygen gas is supplied in the case of cutting to the lower part of the processing lens 2 in the lens holding cylinder (the part through which the laser beam is transmitted). The gases are ejected from the nozzle 4 in the direction of the arrow, and the workpiece 5 is processed while its surface is covered with these gases. Therefore, in laser processing, nozzle 4
The distance d between the workpiece 5 and the processing lens 2 is important as processing conditions and influences the processing result. In addition, in normal processing,
The distance d between the nozzle 4 and the workpiece 5 is set to a constant value.
しかし、上記加工レンズ２はその物性的及び製
造上、レーザビームＡが透過されるとき少量であ
るがレーザビームＡを吸収する。所謂、吸収率に
より、例えば、主な材質がZnSeからなる加工レ
ンズ２では、初期吸収率が0.3％程度である。
However, the processing lens 2 absorbs a small amount of the laser beam A when the laser beam A is transmitted therethrough due to its physical properties and manufacturing. Due to the so-called absorption rate, for example, in the processed lens 2 whose main material is ZnSe, the initial absorption rate is about 0.3%.
したがつて、仮に、加工レンズ２が1KWのレ
ーザビームＡを透過すると30Wが加工レンズ２に
吸収され、加工レンズ２が発熱する。このため、
加工レンズ２が図の破線の熱レンズ効果発生後の
加工レンズ２のように膨張し、あたかも、短焦点
化された加工レンズ２のように焦点距離を短くす
る。故に、被加工物５と焦点位置の関係が所定位
置からずれを生じ、被加工物５の上に入熱密度
（単価面積当たりのレーザビームの入熱）が異な
り、適正な加工が不可能になり、結果的に加工不
良が発生する。 Therefore, if the processing lens 2 transmits the laser beam A of 1KW, 30W will be absorbed by the processing lens 2, and the processing lens 2 will generate heat. For this reason,
The processed lens 2 expands like the processed lens 2 shown by the broken line in the figure after the thermal lens effect has occurred, and its focal length is shortened, just like the processed lens 2 with a short focus. Therefore, the relationship between the workpiece 5 and the focus position deviates from the predetermined position, and the heat input density (heat input of the laser beam per unit area) on the workpiece 5 differs, making proper processing impossible. As a result, machining defects occur.
加工レンズ２の吸収率は加工レンズ２の表面の
汚れ等で更に大きくなり、相乗的に焦点距離が短
焦点化することになる。このような現象は、通
常、熱レンズ効果とよばれている。 The absorption rate of the processed lens 2 becomes even greater due to dirt on the surface of the processed lens 2, and the focal length becomes shorter synergistically. Such a phenomenon is usually called a thermal lens effect.
一方、レーザビームのビーム径を絞る技術とし
て、特開昭61−186186号公報に掲載の技術を挙げ
ることができる。 On the other hand, as a technique for narrowing down the beam diameter of a laser beam, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 186186/1986.
即ち、前記公報に掲載の技術は、被加工物のレ
ーザ加工に先立ち、レーザビームを被加工物上で
所定のビーム径とするものであり、本願発明とは
発明の課題から相違するものである。 That is, the technique disclosed in the above publication is to set a laser beam to a predetermined beam diameter on the workpiece before laser processing the workpiece, and is different from the present invention due to the problem of the invention. .
即ち、前記公報に掲載の技術は、被加工物のレ
ーザ加工に先立ち、レーザビームを被加工物上で
所定のビーム径とするために、レーザビームのビ
ーム径を絞る開口部材を設け、この開口部材の周
辺にレーザ光検出素子を配設し、レーザビームの
被加工物からの反射光を検出し、反射光の広がり
がレーザビームを集光する光学素子と被加工物と
の距離によつて異なることを利用して焦点を結ぶ
位置を調節するものである。 That is, the technique disclosed in the above publication provides an aperture member that narrows down the beam diameter of the laser beam in order to make the laser beam a predetermined beam diameter on the workpiece before laser processing the workpiece. A laser light detection element is placed around the workpiece to detect the reflected light of the laser beam from the workpiece, and the spread of the reflected light is determined by the distance between the optical element that focuses the laser beam and the workpiece. This method uses different factors to adjust the focal point.
この技術をもつて、熱レンズ効果によつて加工
レンズの焦点位置の変化を補正しようとすると、
作業中のレーザビームの反射光を検出する必要が
生じ、反射の少ない被加工物、加工面が傾いてい
る被加工物には使用ができなくなる。 When using this technology to correct changes in the focal position of the processed lens using the thermal lens effect,
It becomes necessary to detect the reflected light of the laser beam during work, making it impossible to use it for workpieces with little reflection or workpieces whose processing surfaces are inclined.
また、譬え、この種の反射光を利用する技術を
熱レンズ効果による焦点位置の変化の補正に使用
したとしても、次のような問題が生じる。 Furthermore, even if this type of technique using reflected light is used to correct changes in focal position due to thermal lens effects, the following problems will occur.
即ち、レーザビームの被加工物で集光するスポ
ツトは、レーザ加工中のビーム照射面が常に平面
状態であればよいが、通常では、加工中の面を常
に平面状態に維持することは困難であるから、被
加工物からのレーザビームの反射光を検出し、反
射光の広がりがレーザビームを集光する光学素子
と被加工物との距離によつて、一義的に決定され
ると想定すると誤差の介在が大きくなり使用でき
なくなる。 In other words, the spot where the laser beam is focused on the workpiece needs to be flat as long as the beam irradiation surface during laser processing is always flat, but normally it is difficult to maintain the surface being processed in a flat state. Therefore, if we detect the reflected light of the laser beam from the workpiece and assume that the spread of the reflected light is uniquely determined by the distance between the optical element that focuses the laser beam and the workpiece. The amount of error involved becomes large, making it unusable.
そこで、本発明は、上記のような従来の問題点
を解消すべくなされたもので、熱レンズ効果が生
じても、その影響を少なくし、常に、被加工物と
加工レンズの焦点位置との関係を一定の光学的条
件に保持することができるレーザ加工用集光レン
ズ位置調整装置の提供を課題とするものである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems.Even if a thermal lens effect occurs, the influence is reduced, and the focal position of the workpiece and the processing lens are always aligned. An object of the present invention is to provide a condensing lens position adjustment device for laser processing that can maintain the relationship under constant optical conditions.
この発明にかかるレーザ加工用集光レンズ位置
調整装置は、レーザビームを集束する加工レンズ
と、この加工レンズと被加工物との間に設けら
れ、上記加工レンズから上記被加工物へ進む上記
レーザビームの温度を上記レーザビームが上記被
加工物に到達する以前に検出する温度検出器と、
この温度検出器で検出された上記温度の変化に対
応した出力に基づき、上記加工レンズの位置を調
整する加工レンズ位置調整手段とを備えたもので
ある。
A focusing lens position adjustment device for laser processing according to the present invention is provided between a processing lens that focuses a laser beam and a workpiece, and the laser beam advances from the processing lens to the workpiece. a temperature detector that detects the temperature of the beam before the laser beam reaches the workpiece;
The apparatus further includes processing lens position adjusting means for adjusting the position of the processing lens based on an output corresponding to the temperature change detected by the temperature detector.
この発明においては、被加工物に照射されてい
るレーザビームの集束状態を温度検出器で直接検
出し、レーザビームの集束状態によつて変化する
温度検出器の出力に基づき、加工レンズ位置調整
手段を駆動して加工レンズを移動することによ
り、被加工物とレーザビームの焦点位置との距離
を補正し、レーザ加工中においても、常に光学的
に一定条件に保持するものである。
In this invention, the temperature detector directly detects the focused state of the laser beam irradiating the workpiece, and the processing lens position adjustment means uses the output of the temperature detector that changes depending on the focused state of the laser beam By driving the laser beam to move the processing lens, the distance between the workpiece and the focal position of the laser beam is corrected, and the optical condition is always kept constant even during laser processing.
第１図は本発明の一実施例のレーザ加工用集光
レンズ位置調整装置の要部説明図、第２図は温度
検出器１５で検出したレーザビームの中心からの
距離と温度との関係を示す特性図である。また、
第３図は加工レンズ位置調整手段の摺動筒部７を
駆動するレーザ加工用集光レンズ制御回路図であ
る。なお、各図中、第４図で用いた符号または記
号と同一符号または同一記号は、従来の構成部分
と同一または相当部分を示すものである。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the main parts of a focusing lens position adjustment device for laser processing according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the relationship between the distance from the center of the laser beam detected by the temperature detector 15 and the temperature. FIG. Also,
FIG. 3 is a circuit diagram of a condensing lens control circuit for laser processing that drives the sliding tube portion 7 of the processing lens position adjustment means. In each figure, the same reference numerals or symbols as those used in FIG. 4 indicate the same or equivalent parts as the conventional components.
第１図ａにおいて、７はその下部でノズル４と
嵌合する摺動筒部で、この摺動筒部７はその上部
で外筒部８と嵌合している。摺動筒部７は基本的
に従来のレンズ保持筒１と同じで、加工レンズ２
との間に配設されたレンズ保持スペーサ３を具備
している。９は摺動筒部７に固着した所定のピツ
チで歯を形成したラツク、１０はラツク９と噛み
合うピニオンギアである。１１はピニオンギア１
０を取り付けたサーボモータ１２のシヤフトで、
サーボモータ１２はレーザ加工機の本体１３側に
取付けられている。なお、前記摺動筒部７に固着
したラツク９、ピニオンギア１０、サーボモータ
１２等は、集束されたレーザビームを照射する被
加工物と加工レンズ２との距離を調整する加工レ
ンズ位置調整手段を構成する。 In FIG. 1a, reference numeral 7 denotes a sliding cylinder part that fits into the nozzle 4 at its lower part, and this sliding cylinder part 7 fits into an outer cylinder part 8 at its upper part. The sliding cylinder part 7 is basically the same as the conventional lens holding cylinder 1, and the processing lens 2
A lens holding spacer 3 is provided between the lens holding spacer 3 and the lens holding spacer 3. 9 is a rack fixed to the sliding tube portion 7 and has teeth formed at a predetermined pitch; 10 is a pinion gear that meshes with the rack 9; 11 is pinion gear 1
On the shaft of servo motor 12 with 0 attached,
The servo motor 12 is attached to the main body 13 side of the laser processing machine. Incidentally, the rack 9, pinion gear 10, servo motor 12, etc. fixed to the sliding tube part 7 serve as processing lens position adjustment means for adjusting the distance between the processing lens 2 and the workpiece to which the focused laser beam is irradiated. Configure.
また、１４はノズル４をレーザ加工機の本体１
３側に取り付けるノズル支持部材である。１５は
熱電対からなる温度検出器で、ノズル４に配設さ
れている。 14 also connects the nozzle 4 to the main body 1 of the laser processing machine.
This is a nozzle support member attached to the third side. 15 is a temperature detector consisting of a thermocouple, and is arranged in the nozzle 4.
温度検出器１５はノズル４に複数取り付けられ
ており、温度検出器１５とレーザビームＡ及びＢ
の照射位置との関係は、第１図ｂの第１図ａの切
断線Ｘ−Ｘによる断面図に示すように、レーザビ
ームＡ及びＢの光路の周縁部にかかるように温度
検出器１５が配設されている。 A plurality of temperature detectors 15 are attached to the nozzle 4, and the temperature detectors 15 and laser beams A and B
The relationship between the temperature sensor 15 and the irradiation position is as shown in the cross-sectional view taken along the cutting line XX in FIG. 1b and FIG. It is arranged.
そして、１８は温度検出器１５に接続されたリ
ード線で、このリード線１８は差動増幅器２０に
接続されている。１９はポテンシヨメータで所定
の閾値電位を前記差動増幅器２０に入力し、ポテ
ンシヨメータ１９で得た所定の閾値電位と温度検
出器１５の差電位を得ている。したがつて、前記
温度検出器１５とポテンシヨメータ１９で得た所
定の閾値電位との差電位出力は、摺動筒部７を上
下動させるサーボモータ１２に入力される前記差
動増幅器２０の出力は、サーボモータ１２で構成
される駆動装置に供給され、温度検出器１５の温
度出力に応じて、摺動筒部７を上下に移動させ
る。 A lead wire 18 is connected to the temperature detector 15, and this lead wire 18 is connected to a differential amplifier 20. A potentiometer 19 inputs a predetermined threshold potential to the differential amplifier 20, and obtains a difference potential between the predetermined threshold potential obtained by the potentiometer 19 and the temperature detector 15. Therefore, the difference potential output between the temperature detector 15 and the predetermined threshold potential obtained by the potentiometer 19 is input to the servo motor 12 that moves the sliding cylinder section 7 up and down. The output is supplied to a drive device constituted by a servo motor 12, which moves the sliding cylinder portion 7 up and down in accordance with the temperature output from the temperature detector 15.
次に、上記構成による本実施例のレーザ加工用
集光レンズ制御装置の動作について説明する。 Next, the operation of the condensing lens control device for laser processing of this embodiment having the above configuration will be explained.
レーザビームＡの光路の周縁部にかかるように
設けた熱電対等の温度検出器１５により、レーザ
ビームの位置を、レーザビームの周縁部が温度検
出器１５にかかる、そのかかり具合の変化に対応
する温度変化により検出し、リード線１８を介し
て差動増幅器２０に送信する。このとき、温度検
出器１５はレーザビームＡの周縁部に、その円周
上に等間隔に設けてあり、複数本の温度検出器１
５がほぼ同一起電力となるように設定してある。
なお、熱電対等の温度検出器１５、温度検出器１
５で検出された出力及びポテンシヨメータ１９の
出力を入力する差動増幅器２０、差動増幅器２０
の出力で駆動されるサーボモータ１２は、加工レ
ンズ位置調整手段を構成するサーボモータ１２に
よつて、加工レンズ２との距離を補正するための
制御手段を構成する。 A temperature detector 15 such as a thermocouple provided so as to span the periphery of the optical path of the laser beam A is used to determine the position of the laser beam in response to changes in the extent to which the periphery of the laser beam is oriented on the temperature detector 15. The temperature change is detected and transmitted to the differential amplifier 20 via the lead wire 18. At this time, the temperature detectors 15 are provided at equal intervals on the circumference of the laser beam A, and a plurality of temperature detectors 1
5 are set so that they have almost the same electromotive force.
In addition, a temperature detector 15 such as a thermocouple, a temperature detector 1
5 and the output of the potentiometer 19; a differential amplifier 20;
The servo motor 12 driven by the output of the servo motor 12 constitutes a control means for correcting the distance to the machining lens 2 by the servo motor 12 constituting a machining lens position adjusting means.
いま、熱レンズ効果の発生でレーザビームの太
さが変化すると、即ち、レーザビームＡから熱レ
ンズ効果発生後にレーザビームＢのように正常よ
り被加工物面上の照射面積が大きくなつた場合、
温度検出器１５にかかるレーザビームＢの周縁部
の面積が少なくなり、感知する温度が降下し、温
度検出器１５の起電力は小さくなる。例えば、第
２図でａ点を適正の動作点として、レーザビーム
Ａの周縁部が温度検出器１５にかかる厚み（幅）
を長さXaに設定した場合の温度検出器１５の検
出温度は温度Taである。しかし、加工レンズ２
の熱レンズ効果によつて、温度検出器１５の周囲
温度がTbに降下したとする。このとき、差動増
幅器２０に入力される温度検出器１５の起電力信
号は小さくなり、温度検出器１５の起電力が小さ
くなれば、当初のポテンシヨメータ１９で得た所
定の閾値電位との差の値を縮小すべく方向に、サ
ーボモータ１２を駆動し、摺動筒部７に設けたラ
ツク９に噛み合わせたサーボモータ１２のピニオ
ンギア１０を回転し、摺動筒部７を下方向へ移動
する。これによつて、レーザビームＢの断面がレ
ーザビームＡに等価になるまで駆動する。これに
より温度検出器１５が検出する温度は、再び、温
度Taになり起電力は上昇する。また、逆に、摺
動筒部７が下方向に過大に移動した場合には、温
度検出器１５が検出する温度は温度Taよりも上
昇し、起電力は増加となる。この場合は、差動増
幅器２０から摺動筒部７を上方へ移動する指令を
出し、加工レンズ２が上昇し、レーザビームＡに
等価なレーザビームの断面となる。 Now, if the thickness of the laser beam changes due to the occurrence of the thermal lens effect, that is, if the irradiation area on the workpiece surface becomes larger than normal, as in the case of laser beam B, after the thermal lens effect occurs from laser beam A,
The area of the peripheral portion of the laser beam B applied to the temperature detector 15 decreases, the temperature to be sensed decreases, and the electromotive force of the temperature detector 15 decreases. For example, if point a in FIG.
When the length Xa is set, the temperature detected by the temperature detector 15 is the temperature Ta. However, processed lens 2
Suppose that the ambient temperature of the temperature detector 15 drops to Tb due to the thermal lens effect. At this time, the electromotive force signal of the temperature detector 15 that is input to the differential amplifier 20 becomes smaller, and if the electromotive force of the temperature sensor 15 becomes smaller, it is different from the predetermined threshold potential obtained by the initial potentiometer 19. The servo motor 12 is driven in a direction to reduce the value of the difference, and the pinion gear 10 of the servo motor 12 meshed with the rack 9 provided on the sliding tube 7 is rotated to move the sliding tube 7 downward. Move to. As a result, the laser beam B is driven until its cross section becomes equivalent to the laser beam A. As a result, the temperature detected by the temperature detector 15 becomes the temperature Ta again, and the electromotive force increases. Conversely, if the sliding tube portion 7 moves excessively downward, the temperature detected by the temperature detector 15 will rise above the temperature Ta, and the electromotive force will increase. In this case, a command is issued from the differential amplifier 20 to move the sliding cylinder section 7 upward, and the processing lens 2 rises to form a cross section of the laser beam equivalent to the laser beam A.
このように、温度検出器１５からの起電力が常
に一定値になつておれば、等価的に焦点位置は、
初期状態の位置を保持可能となる。即ち、温度検
出器１５の信号でレーザ加工中にある摺動筒部７
を上下移動するフイードバツク機構により、加工
レンズ２の位置を最適位置に調整している。 In this way, if the electromotive force from the temperature detector 15 is always constant, the focal position is equivalently
The initial position can be maintained. In other words, the signal from the temperature detector 15 is used to detect the sliding cylinder part 7 during laser processing.
The position of the processing lens 2 is adjusted to the optimum position by a feedback mechanism that moves the lens up and down.
以上に述べた様に、本実施例のレーザ加工用集
光レンズ位置調整装置は、レーザビームを集束す
る加工レンズ２と、加工レンズ２で集束されたレ
ーザビームを照射する被加工物５と加工レンズ２
との距離を調整する摺動筒部７に固着したラツク
９、ピニオンギア１０、サーボモータ１２等から
なる加工レンズ位置調整手段と、加工レンズ２か
ら照射されるレーザビームの集束状態が、レーザ
ビームの熱レンズ効果により変化する領域にあ
り、熱レンズ効果により変化するレーザビームで
直接照射可能で、かつ、加工レンズ２の被加工物
５側に位置するノズル４の内側周囲に配設された
温度検出器１５とを具備し、さらに温度検出器１
５で検出されたレーザビームの集束状態の出力
で、加工レンズ位置調整手段を駆動して集束され
たレーザビームを照射する被加工物５と加工レン
ズとの距離を補正する熱電対等の温度検出器１
５、温度検出器１５で検出された出力およびポテ
ンシヨメータ１９の出力を入力する差動増幅器２
０からなる制御手段とを具備するものである。 As described above, the condensing lens position adjustment device for laser processing of this embodiment has a processing lens 2 that focuses a laser beam, a workpiece 5 that is irradiated with the laser beam focused by the processing lens 2, and a workpiece 5 that is processed. lens 2
A processing lens position adjusting means consisting of a rack 9 fixed to a sliding cylinder part 7, a pinion gear 10, a servo motor 12, etc., which adjusts the distance from the processing lens 2, and a focused state of the laser beam irradiated from the processing lens 2, The temperature is located around the inner side of the nozzle 4 located on the workpiece 5 side of the processing lens 2, which can be directly irradiated with a laser beam that changes due to the thermal lens effect. A temperature detector 15 is further provided.
A temperature detector such as a thermocouple that drives the processing lens position adjusting means with the output of the focused state of the laser beam detected in 5 to correct the distance between the processing lens and the workpiece 5 that is irradiated with the focused laser beam. 1
5. Differential amplifier 2 which inputs the output detected by temperature detector 15 and the output of potentiometer 19
0 control means.
したがつて、レーザ加工中にレーザビームを被
加工物５に照射し、このときの加工レンズ２の熱
レンズ効果の状態を判断し、熱レンズ効果の状態
に応じて摺動筒部７に固着したラツク９、ピニオ
ンギア１０、サーボモータ１２等からなる加工レ
ンズ位置調整手段でレーザビームを照射する被加
工物５と加工レンズ２との距離を調整することが
できる。故に、熱レンズ効果が生じても、常に、
被加工物５と加工レンズ２の光学的位置との関係
を一定に保持することができる。 Therefore, during laser processing, the workpiece 5 is irradiated with a laser beam, the state of the thermal lens effect of the processing lens 2 at this time is determined, and the workpiece is fixed to the sliding tube part 7 according to the state of the thermal lens effect. The distance between the workpiece 5 to be irradiated with the laser beam and the processing lens 2 can be adjusted by a processing lens position adjusting means comprising a rack 9, a pinion gear 10, a servo motor 12, etc. Therefore, even if thermal lensing occurs, always
The relationship between the optical position of the workpiece 5 and the processing lens 2 can be maintained constant.
なお、上記実施例の加工レンズ２で集束された
レーザビームを照射する被加工物５と加工レンズ
２との距離を調整する加工レンズ位置調整手段
は、摺動筒部７に固着したラツク９、ピニオンギ
ア１０、サーボモータ１２等からなるものである
が、本発明を実施する場合には、サーボモータ１
２を駆動し、摺動筒部７を上下方向に移動した
が、ノズル４と一体にした構造とし、全体を上下
方向に移動する構造としてもよい。あるいは、摺
動筒部７に固着したラツク９、ピニオンギア１０
との噛み合いについても、摺動筒部７の回転によ
る変位手段等の外部の駆動手段によつて加工レン
ズ２を変位する手段であればよい。当然ながら、
駆動手段のサーボモータ１２についてもステツピ
ングモータまたは他のモータまたはソレノイド等
としてもよい。 Note that the processing lens position adjusting means for adjusting the distance between the processing lens 2 and the workpiece 5 to which the laser beam focused by the processing lens 2 is irradiated in the above embodiment includes a rack 9 fixed to the sliding tube portion 7; It consists of a pinion gear 10, a servo motor 12, etc., but when implementing the present invention, the servo motor 1
2 to move the sliding cylinder part 7 in the vertical direction, but a structure may be adopted in which it is integrated with the nozzle 4 and the entire structure is moved in the vertical direction. Alternatively, the rack 9 and the pinion gear 10 fixed to the sliding cylinder part 7
As for the engagement with the lens 2, any means for displacing the processing lens 2 by external driving means such as displacement means by rotation of the sliding cylinder portion 7 may be used. Naturally,
The servo motor 12 of the drive means may also be a stepping motor, other motor, solenoid, or the like.
また、上記実施例の前記被加工物に照射されて
いるレーザビームの太さ、即ち、集束状態を判断
するノズルに配設された温度検出器は、加工レン
ズ２の被加工物５側にあるノズルの内側に配設し
ているが、本発明を実施する場合には、ノズルの
先端部分に配設してもよい。何れにせよ熱レンズ
効果によりレーザビームの集束状態が変化する箇
所であればよい。しかし、レーザ加工機の作業性
からすれば、上記実施例のように、ノズルの内側
に温度検出器１５を配設した方がよい。 Further, the temperature detector disposed in the nozzle that determines the thickness of the laser beam irradiated to the workpiece in the above embodiment, that is, the convergence state, is located on the workpiece 5 side of the processing lens 2. Although it is arranged inside the nozzle, when implementing the present invention, it may be arranged at the tip of the nozzle. In any case, any location may be used as long as the focusing state of the laser beam changes due to the thermal lens effect. However, from the viewpoint of workability of the laser processing machine, it is better to arrange the temperature detector 15 inside the nozzle as in the above embodiment.
そして、上記実施例の温度検出器で検出された
レーザビームの集束状態の出力で、加工レンズ位
置調整手段を駆動して集束されたレーザビームを
照射する被加工物と前記加工レンズとの距離を補
正する制御手段は、集束されたレーザビームを照
射する被加工物と加工レンズ２との距離を補正す
る熱電対等の温度検出器１５、温度検出器１５で
検出された出力及びポテンシヨメータ１９の出力
を入力する差動増幅器２０からなるものである
が、本発明を実施する場合には、前述した駆動手
段の種類に応じて、また制御量に応じて、デイジ
タルまたはアナログ的に信号処理することができ
る。 Then, the processing lens position adjusting means is driven by the output of the focused state of the laser beam detected by the temperature detector of the above embodiment, and the distance between the workpiece to be irradiated with the focused laser beam and the processing lens is determined. The control means for correction includes a temperature detector 15 such as a thermocouple that corrects the distance between the workpiece to be irradiated with the focused laser beam and the processing lens 2, an output detected by the temperature detector 15, and a potentiometer 19. It consists of a differential amplifier 20 that inputs the output, but when implementing the present invention, the signal may be processed digitally or analogously depending on the type of drive means described above and the control amount. I can do it.
更に、上記実施例のレーザ加工用集光レンズ位
置調整装置は、構造も簡単なためレーザ加工ライ
ンに組み込んで使用することができる。 Furthermore, the condensing lens position adjusting device for laser processing of the above embodiment has a simple structure and can be used by being incorporated into a laser processing line.
以上に述べたように、本発明のレーザ加工用集
光レンズ位置調整装置は、加工レンズの熱レンズ
効果の状態を、温度検出器によりレーザビームの
温度を直接検出することによつて、所定位置での
レーザビームの太さ、すなわち集束状態の変化を
判断し、変化の状態に応じて加工レンズの位置を
調整するものである。
As described above, the condensing lens position adjustment device for laser processing of the present invention determines the state of the thermal lens effect of the processing lens at a predetermined position by directly detecting the temperature of the laser beam with a temperature detector. This method determines changes in the thickness of the laser beam, that is, changes in the focused state, and adjusts the position of the processing lens according to the changed state.
これにより、加工レンズに熱レンズ効果が生じ
てレーザビームの焦点位置が変化しても、被加工
物の表面状態の如何にかかわらず、被加工物と焦
点距離の焦点位置との関係を一定に保持した状態
でレーザ加工することができる。 As a result, even if a thermal lens effect occurs in the processing lens and the focal position of the laser beam changes, the relationship between the focal length and the workpiece remains constant regardless of the surface condition of the workpiece. Laser processing can be performed while it is being held.
また、レーザビームの焦点位置の変化を、その
レーザビームが被加工物に到達する以前のレーザ
ビーム自体の温度の変化を検出することによつて
検出するので、微妙で、かつ連続的な焦点位置の
変化にもきめ細かく対応して、加工レンズの位置
を精密に補正することができる、といつた効果が
ある。 In addition, changes in the focal position of the laser beam are detected by detecting changes in the temperature of the laser beam itself before the laser beam reaches the workpiece, so the focal position is subtle and continuous. This method has the advantage of being able to precisely correct the position of the processed lens in response to changes in the lens.
第１図は本発明の一実施例のレーザ加工用集光
レンズ位置調整装置の要部説明図、第２図は温度
検出器で検出したレーザビームの中心からの距離
と温度との関係を示す特性図、第３図は加工レン
ズ位置調整手段を駆動する制御回路図、第４図は
従来のレーザ加工機のレーザ加工用レンズの動作
を説明する加工ヘツド部の概略図である。
図において、２は加工レンズ、５は被加工物、
７は摺動筒部、１５は温度検出器、１９はポテン
シヨメータ、２０は差動増幅器である。なお、各
図中、同一符号及び同一記号は、同一または相当
部分を示すものである。
Fig. 1 is an explanatory diagram of the main parts of a focusing lens position adjustment device for laser processing according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 shows the relationship between the distance from the center of the laser beam detected by a temperature detector and the temperature. FIG. 3 is a control circuit diagram for driving the processing lens position adjusting means, and FIG. 4 is a schematic diagram of the processing head section for explaining the operation of the laser processing lens of a conventional laser processing machine. In the figure, 2 is a processing lens, 5 is a workpiece,
7 is a sliding cylinder, 15 is a temperature detector, 19 is a potentiometer, and 20 is a differential amplifier. Note that in each figure, the same reference numerals and symbols indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
工レンズと被加工物との間に設けられ、上記加工
レンズから上記被加工物へ進む上記レーザビーム
の温度を上記レーザビームが上記被加工物に到達
する以前に検出する温度検出器、この温度検出器
で検出された上記温度の変化に対応した出力に基
づき、上記加工レンズの位置を調整する加工レン
ズ位置調整手段を備えたことを特徴とするレーザ
加工用集光レンズ位置調整装置。1. A processing lens that focuses a laser beam, which is provided between the processing lens and the workpiece, and adjusts the temperature of the laser beam that advances from the processing lens to the workpiece until the laser beam reaches the workpiece. Laser processing characterized by comprising a temperature detector that previously detects the temperature, and processing lens position adjustment means that adjusts the position of the processing lens based on an output corresponding to the temperature change detected by the temperature detector. condenser lens position adjustment device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61237391A JPS6393492A (en) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | Condenser lens controller for laser beam processing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61237391A JPS6393492A (en) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | Condenser lens controller for laser beam processing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6393492A JPS6393492A (en) | 1988-04-23 |
| JPH0585276B2 true JPH0585276B2 (en) | 1993-12-06 |
Family
ID=17014694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61237391A Granted JPS6393492A (en) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | Condenser lens controller for laser beam processing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6393492A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02142688A (en) * | 1988-11-21 | 1990-05-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Optical part heat lens monitoring method for laser beam machine |
| JP2627205B2 (en) * | 1990-03-31 | 1997-07-02 | オークマ株式会社 | Laser processing machine with automatic focal length correction device |
| JP2812157B2 (en) * | 1993-08-18 | 1998-10-22 | 三菱電機株式会社 | Laser processing equipment |
| US8648279B2 (en) | 2008-04-04 | 2014-02-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Process control apparatus and laser processing apparatus |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61186186A (en) * | 1985-02-13 | 1986-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Laser beam condensing device |
-
1986
- 1986-10-06 JP JP61237391A patent/JPS6393492A/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61186186A (en) * | 1985-02-13 | 1986-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Laser beam condensing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6393492A (en) | 1988-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3520310B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing a three-dimensional object | |
| KR100369688B1 (en) | Laser machining method, laser machining device and control method of laser machining | |
| JP5108518B2 (en) | Method for obtaining mutual position of laser processing beam axis and processing gas flow axis in laser processing apparatus, method for adjusting mutual position of laser processing beam axis and processing gas flow axis in laser processing apparatus, and apparatus in place of this method Laser processing apparatus having | |
| JP5100827B2 (en) | Processing control device and laser processing device | |
| JPH04502429A (en) | Method and device for processing workpieces by laser beam | |
| JPH04272122A (en) | Laser-beam machine | |
| JPH0585276B2 (en) | ||
| JP2728358B2 (en) | Method and apparatus for centering nozzle of laser beam machine | |
| JP2000084689A (en) | Laser beam machining device | |
| JP2000329885A5 (en) | ||
| JP2005254618A (en) | Resin welding apparatus | |
| JP2012024781A (en) | Fiber laser machining device and method of controlling the same | |
| JPH0234275B2 (en) | ||
| JPH02217188A (en) | Laser beam machining head | |
| JPH04167990A (en) | Device for adjusting focal distance | |
| JP2612311B2 (en) | Laser processing head device | |
| JP2001246489A (en) | Laser material processing device | |
| JP2680973B2 (en) | Laser processing equipment | |
| JPS6393491A (en) | Condenser lens controller for laser beam processing | |
| JP2908607B2 (en) | Laser processing equipment | |
| JP4166450B2 (en) | Laser cutting processing control method and apparatus | |
| JP2627205B2 (en) | Laser processing machine with automatic focal length correction device | |
| KR100696395B1 (en) | Method for controlling the LASER beam in a LASER processing apparatus | |
| JPH0825070A (en) | Optical system for laser working | |
| JP2817555B2 (en) | Laser processing machine |