JPS59159291A - レ−ザ焦点合せ方法 - 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】 不発、明は、レーデビームによるレーザ加工の除用、い
られるレーデ焦点合せ方法・に、、、、関す石。

近年、レーザ溶接およびレーザ切断等Ω、区−ザ加工は
、高い精度で加工を行なうこと、がアきるなどの理由に
よシ、各種の技術分野で多用されている。このようなレ
ーザ加工では１．凸、レンズ等に、よ、シ、集光した。

レーザビームの焦点を被加工物の表面に正確にセヒトす
、る、必要があ、、ｂ　ｒ、　、、、、、：その焦点、
位置精度は通常許容値、とじて、±０．５ｍ前後であ、
ろ。　　　　　、　・・　、、、・、とこφで１．加、
、１用し−、、デビ、、−不の波長悼、赤外領域の、も
９が、多、く不可視、であるため、−慇的、には、焦、
点の位、置を正確（把握することは困難で、あ、る。、
作法では、第１図に、、委すように、集光、、レンズ、
２ど被加工物３と、Ｐ距、離Ｈ，を：変化させて・模、
般的にレーザビーム１を、照射して、溶接また。は、切
断を、行なっている。こ、の、模擬照、射によ、シ、最
も、加工性、の良い距離Ｈを求め１．、、このときし、
ニザビー、ム１の焦点と被、加工物３の、表面が＝致ｔ
、、たと判定す、る、、。−ｊ、、シて、集光レンズ２
の高さ方向、、の位置を固牢し１．その後来、際に被加
工物３吟、対して、溶接、、切断等のレーザ加工を行な
うこ：、とにな、る。、　５　　　　　、　　　　　　
　　　　　　、、　、　　、。

し、か、シ、なから、上記の、：ような、従、来のレー
ザ、焦点合せ、方法では１．実際の、溶接、切断等の、
加工風、前に、、かなシ、多くの焦点合せ用の溶接、切
断作業が柔要となシ・、秩業千程および材料：ｒ、、、
＜トな５，８層圓、ヵｔ６ケ魚７、ありえ。　　□　蛸
呵不発明準上記の事↑Ｗ、に鑑みてなされた■（や・社
、：：その、目的、は、レーザビーム加工において被加
工物に対しぞ焦点合せ用の加工を行表うことなく・、。

簡単で高Ｍ度のレーザー−ム：の焦点合せを行なうこと
ができる后−ザ蕪蔗□合１方法を提供すること、にある
。

以下図面を参照して不発□明の一実施例について説明す
、乞。第２□図は本発明に係る構成を示すもので、４は
高分解能撮像□装置で、集光レンズ２を通して照射され
るし」ザビー人１の光軸に垂門に股、置□される７こ□
の□場合□、レーザビーム１はｉ表器５で十分に減蓑さ
れた後、集光レンズ２全通して集光、される。さらに、
６はテレビモニタ、で１．、高１分解能撮像装置４．今
らのレーザビー′　ム１の像７を表示する。高分解能撮
像装置４とし、工は、ビジコン、赤外線テレビモニタ、
、焦電ビジコン等の電子線管型またはＣＣＤ　、亦外Ｃ
ＣＤ、ＭＯ８型撮像素子等の固体型などがあシ、感度波
長、分解能的に適正なものを適宜選定すること、旨：１
−１・ −にカる。′ １酢：□と、ｊヤような構成において、動作を説明する
。

１：１１１１ Ｖ　７　ｆ　″−１を減竺器”１十分に、減衰させた、
、後、集光レン−ｅ２に而して撮、像、装置□４に集光
さ１□１ せる。そして、撮像装置４を上下方向に移動させること
によシ、テレビモニタ６上のレーザビーム像７の大きさ
は変化する。即ち、作業者はテレビモニ□り６に・よシ
、□し・−・ザビー・・ム・１の・集光状況を直接観察
することが□でき□る。テレビモニタ６上のレーザビー
ム像２が最も小さくなった１１−１１ とき、撮像装置４の撮像面がルニザビーム１の焦点と一
致：したことを示す。□しだがって、□そのときの撮像
装置４の位置裳被加工物の表面がくるよづに被々ロエ、
物をセットす゛ることによシ、し”　　　　　１．、”
’Ｉ’・　　′１−．′、・・−ザビーム１の焦点合せ
、が高い精度で行なわれ：′・、： たことになる。なお、撮摩装置イの撮像面と被□１１１
１　Ｊ　　１　　　　　　　　：りｕ工竺シａ工平面♀
高さ：：々肉位置を四−にするためには、両者の絶対位
置を計測する必要がある。これについては、所定の基準
水平線を設けて□おき、その基準よ）撮像面または被加
工１の表面までの鉛直万両距離を機械方式□または□光
学式□′（光マイクロ等）′、磁気式′、□：工７′４
イ□ゲロ等の非接触方式で高精度に計測すればよ匠。□
□具体□的に本発明を□適用した例を以下に示す。

□ど”の適用□例では、薄□板突合せ溶□接におけ・る
：レーザ１ビ」ム□焦点合せ方法め場合で□ある。まず
ミ溶接１に用いたレーザ□は、Ｃ０２レーザ（出力１０
６０Ｗ）であるが、焦点合せの際にはビ―ｒ減衰器□に
よシｌＷ以下に出力□を低下させる□。その後□、集：
光ルン、ズを通してｊｍｌｍ素像にし」ザビーム雀集□
光させ、焦点位置検出を行なう。こめ場合、撮像素□子
には□赤外ＣＣＤセンサを用いて、テレビモニタ”上で
レーザビームの集光状態□を観察する。撮像素子はビー
ム焦点近蓚で鉛直方向１〇−程度の範囲で移動させＦビ
ーム径の′変化を測定□し、その結果を第３図妊示す。

ビーム径の最小値をとる領域は、焦点近傍約壬０，５−
の範囲□に限定される。そして、撮像面の高さ方向１の
絶□対位置を光学式□測長−Ｃ測長精度±０．□１１−
）で把−した後、撮像面め代シに実際の被加工物をセッ
トする。この場合、被加工物の高さ方向の絶対位・置を
上記撮像面と一致さ□昼た・：後、レーザ溶接を行々う
。このレーザ溶接の場合には、・ビーム減衰益金し―：
ザ光路よシ取□外すこ□とは当然である。

□以上詳述したように″本発明に１れば、ゾーザ加工に
お・けるレー・ザ漁点合せ□方法におい七、レーザビー
ムの価直断□面：を・高分解能撮像装置で・直接観察し
、□レーザビーにめ集光状態およびその焦点位置を漱実
に検出１す不ど□とがで：きる＝した示っ七ミー被加工
物に対□しそ焦点合せ用の加工を行なうことな□く、簡
単で□高精膚めレーザビームの焦点合せを行なう：こと
がで□きるもので奈る−６

【図面の簡単な説明】

鯖１′図は従来のレーザ焦点合せ方法を説明するためめ
構成図、第′２″図□は本発明の・一実施例に係るゾニ
１ザ焦点合せ方□法を□説：明けるだめの構成図□、第
３図は第′２図の□具体・的適用例を説明するだめの撮
゛像面尚さに対□するレーザビーム径の測定値を示子図
□であ□る。 ′１：）心・集：′光しツズ、３・・・被加工物、４・
・・高分解能撮像装置、５・・・減衰器、６・・・テレ
ビモニタ。 出願人復代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 ４７９−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被加工物の表面に集光レンズを通過したＹ−ザビームを
   照射する工程と、この集光レン、ズを通過したレーデビ
   ームの垂直断面を、高分解能撮像装置を用、いて直接観
   察する工程と、この観察結果に基づいて上記集光レンズ
   と上記高分解能撮像装置間の距離の変化に応じ、、たレ
   ーザビームの径が最小になる。位置が上記被加、工物の
   表面に一致するように調整する。工程とからなると、と
   を特徴とするレーザ焦点合せ方法。