JPH1158052A - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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JPH1158052A
JPH1158052A JP9229467A JP22946797A JPH1158052A JP H1158052 A JPH1158052 A JP H1158052A JP 9229467 A JP9229467 A JP 9229467A JP 22946797 A JP22946797 A JP 22946797A JP H1158052 A JPH1158052 A JP H1158052A
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JP
Japan
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laser
laser beam
mirror
optical axis
transmission
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9229467A
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English (en)
Inventor
Hirofumi Imai
浩文 今井
Katsuhiro Minamida
勝宏 南田
Tatsuhiko Sakai
辰彦 坂井
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPH1158052A publication Critical patent/JPH1158052A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ加工装置において、レーザビームの伝
送光軸のずれを自動的に防ぐ。 【解決手段】 レーザ発振器11と、レーザ発振器11
から伝送ミラー14を介して伝送されて来たレーザビー
ムLBを集光する加工用集光レンズ31とを備えたレー
ザ加工装置において、前記伝送ミラー14を傾斜可能に
保持する伝送ミラー保持装置15と、伝送ミラー14の
出射側でビーム形状を維持した状態でレーザビームLB
の一部を伝送光軸からそらすビームスプリッタ35と、
ビームスプリッタ35からのレーザビームSBを検出す
るレーザ光検出器51と、検出ビームに基づいて伝送光
軸位置を求め、伝送光軸位置をあらかじめ設定した許容
範囲内に位置させる制御信号を求め、制御信号を前記伝
送ミラー保持装置15に出力する制御装置55とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ加工装
置、特にレーザビーム位置の制御装置を備えたレーザ加
工装置に関する。この発明のレーザ加工装置は、溶接、
切断、表面処理その他の加工に利用され、比較的出力の
大きなレーザ加工装置に適している。
【0002】
【従来の技術】レーザ加工技術の実際の現場において
は、レーザ加工装置は、従来からの機械加工機である旋
盤やフライス盤等と同様な道具として認識されており、
レーザ発振器は、機械モータに相当する重要度がある。
しかし、レーザ発振器自体は機械モータなどに比較して
必ずしも十分な長期安定性が確立しているとはいえな
い。このため、レーザ加工装置が今一つ現場に受け入れ
られにくい原因となっている。レーザ発振器を長期間に
わたりメンテナンスフリーで安定動作させるうえでの課
題の1つは、その発振光軸の空間的な安定度の向上であ
る。すなわち、装置自体の圧力変動や装置の設置環境に
おける外部振動、気温変化等により、発振光軸がはじめ
に調整した位置から徐々にずれていき、レーザの出力特
性や加工点の位置再現性等を劣化させる問題がある。特
に、レーザビームをレーザ発振器から10m 以上の離れ
た、溶接ヘッドや切断ヘッドなどに伝送する場合、伝送
光軸のずれが発生しやすく、またずれ量は大きい。この
ような作業現場では、たとえば1日数回程度の頻度でレ
ーザ発振器または伝送光学系を調整しなければならな
い。調整には熟練者でも1〜5時間程度かかる。これは
稼働率の低減と保守費用の点でコスト的に問題があるう
えに、専門知識や熟練を要するために、現場レベルでの
作業が困難で、現場作業者をレーザ加工装置から遠ざけ
る要因ともなっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、レーザ加
工装置においてレーザビームの伝送光軸ずれを自動的に
防ぐことを課題としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明のレーザ加工装
置は、前記伝送ミラーを傾斜または移動可能に保持する
伝送ミラー保持装置と、伝送ミラーの出射側でビーム形
状を維持した状態でレーザビームの一部を伝送光軸から
そらすビームスプリッタと、ビームスプリッタからのレ
ーザビームを検出するレーザ光検出器と、検出ビームに
基づいて伝送光軸位置を求め、伝送光軸位置をあらかじ
め設定した許容範囲内に位置させる制御信号を求め、制
御信号を前記伝送ミラー保持装置に出力する制御装置と
を備えていることを特徴としている。
【0005】この発明のレーザ加工装置では、レーザビ
ームの伝送光軸位置を検出し、その検出結果に基づいて
伝送ミラーの傾斜または位置をフィードバック制御す
る。したがって、レーザビームの伝送光軸のずれを自動
的に防ぎ、常にレーザビームを目標位置に照射すること
ができる。また、ビームスプリッタでレーザビームの一
部を取り出して伝送光軸位置を検出するので、レーザ光
検出器に入射するレーザビームの強度を低く調整するこ
とができる。この結果、数 kW を超える大出力のレーザ
装置であっても、耐パワー性の低いレーザ光検出器を使
用できる。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の実施の1形態
を示すもので、レーザ加工装置の概略を模式的に示す装
置構成図である。図1は、レーザ加工装置の例としてレ
ーザ溶接装置を示している。加工用集光レンズ31の焦
点位置に、アシストガスノズル32からArやHeガス
などを供給しながら工作物Wを溶接する。
【0007】レーザ発振器11の出射側に第1伝送ミラ
ー13および第2伝送ミラー14がそれぞれ配置されて
いる。第1伝送ミラー13および第2伝送ミラー14
は、それぞれレーザ光を90゜偏向する。第2伝送ミラ
ー14は、加工用集光レンズ31に向かい合っている。
【0008】第2伝送ミラー14は平面鏡であり、伝送
ミラー保持装置15に取り付けられている。図2に示す
ように、伝送ミラー保持装置15のベーステーブル16
に、傾斜ステージ17がばね(図示しない)を介して取
り付けられている。傾斜ステージ17は、ベーステーブ
ル面に対し傾斜可能である。傾斜ステージ17には、対
角方向に1対の精密傾斜ねじ21、23が取り付けられ
ている。ベーステーブル16に支持されたサーボモータ
25、27により精密傾斜ねじ21、23をそれぞれ駆
動すると、傾斜ステージ16はベーステーブル面に対し
傾斜する。上記サーボモータ25、27の駆動により、
第2伝送ミラー14で全反射されたレーザビームの伝送
光軸方向(照射方向)が変化する。
【0009】第2伝送ミラー14の出射側、かつ加工用
集光レンズ31近くに、ビームスプリッタ35が配置さ
れている。ビームスプリッタ35は、レーザビームLB
の伝送光軸に対し45゜傾斜した半透鏡36よりなって
いる。ビームスプリッタ35の半透鏡36は、たとえば
ZnSeで作られており、反射率は0.1〜5%程度で
ある。
【0010】ビームスプリッタ35で分割されたレーザ
ビームSBは、レーザ光検出器51で検出される。レー
ザ光検出器51は、焦電型パワーメータからなってい
る。レーザ光検出器51は、図3に示すように円形Bの
レーザビームSBを検出する。レーザ光検出器51は、
マトリックス状に配列した4個以上のフォトダイオー
ド、またはエリアイメージセンサであってもよい。な
お、レーザ光照射位置の精度向上および装置メンテナン
スの点から、加工用集光レンズ31、ビームスプリッタ
35およびレーザ光検出器51は、加工ヘッドに一体と
して組み込むことが望ましい。
【0011】レーザ光検出器51は、制御用コンピュー
タ61に接続されている。制御用コンピュータ61は、
レーザ光検出器51からの信号に基づき検出レーザ光の
強度分布よりその重心位置を求める。重心位置を、第2
伝送ミラーで反射されたレーザビームの伝送光軸位置と
する。たとえば、レーザ光検出面を図3に示すようにレ
ーザ光軸基準位置をOを原点とするXY面とし、XY面
を第1象限〜第4象限に分割する。そして、各象限での
検出レーザ光の強度積分値をそれぞれ演算し、これら積
分値から検出レーザ光強度分布の重心位置を求める。な
お、レーザ光の強度分布が一様でない場合、各検出点の
強度に強度分布に応じた加重係数を乗じて強度分布を補
正し、レーザビームの中心位置を求める。また、レーザ
光検出器41がマトリックス状フォトダイオード、また
はエリアイメージセンサの場合、検出レーザ光Bの円の
中心Cを求める。ついで、伝送光軸位置Cと基準伝送光
軸位置Oとの伝送光軸位置ずれ量を求め、伝送光軸位置
ずれ量が許容範囲A内にあるかどうかを判断する。伝送
光軸位置ずれ量が許容範囲A外にある場合、伝送光軸位
置ずれ量に基づいて制御量を求め、これを前記サーボモ
ータ25、27に出力する。
【0012】図4は、この発明の実施の他の形態を示し
ている。なお、図1に示す装置および部材と同様のもの
には同一の参照符号を付け、その詳細な説明は省略す
る。
【0013】レーザ光検出器41は、4角形断面のチョ
ッパロッド45が駆動モータ42の出力軸43に取り付
けられている。チョッパロッド45は一面が反射鏡46
となっており、反射鏡46はレーザビームの伝送光軸に
対し45゜傾斜している。チョッパロッド45の慣性モ
ーメントを小さくするために、チョッパロッド45の一
端にカウンタウエイト47が取り付けられている。駆動
モータ42によりチョッパロッド45を回転し、レーザ
ビームLBを周期的にサンプリングする。サンプリング
周期が短ければ、つまりチョッパロッド45の回転が速
ければ、反射鏡46の焼付きのおそれがなく、またレー
ザ光検出器51での毎秒当たりの位置検出頻度が高くな
るので、レーザビームの伝送光軸位置の検出精度が向上
する。
【0014】上記レーザ加工装置では伝送ミラーは平面
鏡であったが、凹面鏡であってもよい。図5は、伝送ミ
ラー保持装置の他の形態を示し、伝送ミラー保持装置は
凹面鏡の伝送ミラーを移動可能に保持する。伝送ミラー
保持装置61は、ベーステーブル62に、Y軸ステージ
63がY軸方向に移動可能に取り付けられている。Y軸
ステージ63に精密送りねじ65がはめ合っている。サ
ーボモータ67がベーステーブル62に金具69で支持
されている。サーボモータ67により精密送りねじ65
を駆動すると、Y軸ステージ63はベーステーブル62
に対しY軸方向に前、後進する。X軸ステージ64がY
軸ステージ63にX軸方向に移動可能に取り付けられて
いる。Y軸ステージ63に支持されたサーボモータ68
により精密送りねじ66を駆動すると、X軸ステージ6
4はY軸ステージ63に対しX軸方向に前、後進する。
X軸ステージ64に、全反射凹面鏡19が取り付けられ
ている。この実施の形態では、全反射凹面鏡19の鏡軸
に対し垂直な面内で全反射凹面鏡19が平行移動する。
この結果、入射または出射するレーザビームの全反射凹
面鏡19に対する位置が変化する。全反射凹面鏡19の
平行移動が、前記実施の形態の全反射平面鏡14の角度
変化に相当する。
【0015】
【実施例】レーザ装置は、テレスコープを組み込んだQ
スイッチ炭酸ガスレーザ装置を用いた。QスイッチCO
2 レーザ装置の出力は、10 kW であった。レーザ光検
出器は、受光面を4分割した焦電型パワーメータを用い
た。制御コンピュータでレーザビームの強度の重心位置
を求め、レーザ光検出器の受光面上に設けた基準位置か
らのレーザ光軸位置ずれ量を制御コンピュータで求め、
伝送ミラーの傾斜を制御して伝送光軸を基準伝送光軸位
置に戻すように駆動モータを制御した。初期設定は伝送
光軸を手動で最適位置に調整し、つぎにビームスプリッ
タの半透鏡とレーザ光検出器を設置固定した。この際、
レーザ光検出器の基準位置を決定した。
【0016】上記のようにして、レーザビームの伝送光
軸位置の制御を行った結果、基準伝送光軸位置を中心と
して半径3mm以内で自動制御可能で、ビーム位置安定度
を±0.1mm以内に抑えることができた。
【0017】
【発明の効果】この発明によれば、レーザビームの伝送
光軸のずれを自動的に防ぐことができる。したがって、
伝送光軸の調整が不要となり、レーザ加工の精度および
作業能率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の1形態を示すもので、レーザ
装置の概略を模式的に示す装置構成図である。
【図2】図1に示す装置に設けられた全反射鏡ホルダの
斜視図である。
【図3】レーザ光検出器で検出したレーザビームを模式
的に示す図面である。
【図4】この発明の実施の他の形態を示すもので、レー
ザ装置の概略を模式的に示す装置構成図である。
【図5】この発明の実施の他の形態を示すもので、伝送
ミラー保持装置の斜視図である。
【符号の説明】
11 レーザ発振器 14、19 伝送ミラー 15 伝送ミラー保持装置 16 ベーステーブル 17 傾斜ステージ 21、23 傾斜精密ねじ 25、27 サーボモータ 31 加工用集光レンズ 35、41 ビームスプリッタ 36 半透鏡 42 駆動モータ 45 チョッパロッド 46 反射鏡 51 レーザ光検出器 55 制御コンピュータ 61 伝送ミラー保持装置 62 ベーステーブル 63 Y軸ステージ 64 X軸ステージ 65、66 精密送りねじ 67、68 サーボモータ LB レーザビーム SB 分割レーザビーム W 工作物

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ発振器と、レーザ発振器から伝送
    ミラーを介して伝送されて来たレーザビームを集光する
    加工用集光素子とを備えたレーザ加工装置において、前
    記伝送ミラーを傾斜または移動可能に保持する伝送ミラ
    ー保持装置と、伝送ミラーの出射側でビーム形状を維持
    した状態でレーザビームの一部を伝送光軸からそらすビ
    ームスプリッタと、ビームスプリッタからのレーザビー
    ムを検出するレーザ光検出器と、検出ビームに基づいて
    伝送光軸位置を求め、伝送光軸位置をあらかじめ設定し
    た許容範囲内に位置させる制御信号を求め、制御信号を
    前記伝送ミラー保持装置に出力する制御装置とを備えて
    いることを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 【請求項2】 ビームスプリッタが半透鏡からなる請求
    項1記載のレーザ加工装置。
  3. 【請求項3】 ビームスプリッタが1面に平面反射鏡が
    形成されたチョッパロッドとチョッパロッドを回転駆動
    する駆動モータとからなる請求項1記載のレーザ加工装
    置。
JP9229467A 1997-08-26 1997-08-26 レーザ加工装置 Withdrawn JPH1158052A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007021551A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Nissan Motor Co Ltd レーザ溶接装置およびレーザ溶接システム
CN101354481A (zh) * 2007-07-25 2009-01-28 奥林巴斯株式会社 激光照射装置及使用其的激光加工***
JP2010184291A (ja) * 2009-02-13 2010-08-26 Hitachi High-Technologies Corp レーザ光状態検査方法及び装置並びにソーラパネル製造方法
JP2013126689A (ja) * 2011-11-14 2013-06-27 Canon Inc レーザ加工装置、レーザ加工方法及び基板の製造方法
JP2018169549A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 株式会社フォブ 観察装置
JP2020189323A (ja) * 2019-05-23 2020-11-26 株式会社ディスコ レーザー加工装置の光軸調整方法
CN114514084A (zh) * 2019-12-13 2022-05-17 松下知识产权经营株式会社 激光器装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007021551A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Nissan Motor Co Ltd レーザ溶接装置およびレーザ溶接システム
CN101354481A (zh) * 2007-07-25 2009-01-28 奥林巴斯株式会社 激光照射装置及使用其的激光加工***
JP2009028742A (ja) * 2007-07-25 2009-02-12 Olympus Corp レーザ照射装置およびそれを用いたレーザ加工システム
JP2010184291A (ja) * 2009-02-13 2010-08-26 Hitachi High-Technologies Corp レーザ光状態検査方法及び装置並びにソーラパネル製造方法
JP2013126689A (ja) * 2011-11-14 2013-06-27 Canon Inc レーザ加工装置、レーザ加工方法及び基板の製造方法
JP2018169549A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 株式会社フォブ 観察装置
JP2020189323A (ja) * 2019-05-23 2020-11-26 株式会社ディスコ レーザー加工装置の光軸調整方法
CN114514084A (zh) * 2019-12-13 2022-05-17 松下知识产权经营株式会社 激光器装置

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Effective date: 20041102