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JPH06254691A - レーザ加工機およびレーザ加工機の焦点設定方法 - Google Patents

レーザ加工機およびレーザ加工機の焦点設定方法

Info

Publication number
JPH06254691A
JPH06254691A JP5046633A JP4663393A JPH06254691A JP H06254691 A JPH06254691 A JP H06254691A JP 5046633 A JP5046633 A JP 5046633A JP 4663393 A JP4663393 A JP 4663393A JP H06254691 A JPH06254691 A JP H06254691A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
processing
focus
lens
laser
laser beam
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.)
Pending
Application number
JP5046633A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuya Otsuki
哲也 大槻
Manabu Kubo
久保　　学
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP5046633A priority Critical patent/JPH06254691A/ja
Priority to TW082102759A priority patent/TW231985B/zh
Priority to KR1019940701307A priority patent/KR940703727A/ko
Priority to US08/207,057 priority patent/US5624587A/en
Priority to CN94190003A priority patent/CN1057721C/zh
Priority to KR1019940701307A priority patent/KR970010889B1/ko
Priority to PCT/JP1994/000368 priority patent/WO1994020256A1/ja
Priority to DE4407682A priority patent/DE4407682C2/de
Publication of JPH06254691A publication Critical patent/JPH06254691A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
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    • B23K26/046—Automatically focusing the laser beam

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ加工の準備作業である焦点出し作業を
自動で、かつ精度よく行なうことが出来るようにする。 【構成】 時間的に連続して記憶されたプラズマ発生状
態と加工レンズ位置データに基づいてブルーフレーム発
生開始および終了時刻を求める手段、上記２つのそれぞ
れの時刻における加工レンズの位置を求める加工レンズ
位置情報処理部、上記加工レンズ位置情報処理部で求め
られた２つの加工レンズ位置から適切な焦点位置を算出
する焦点位置算出部を備えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザ加工を行なう
ために必要な準備動作である焦点位置検出をレーザ加工
機が自動で行ない、検出データをメモリ上に記憶し、焦
点位置決定を自動で行なうことのできるようにしたシス
テムの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】２次元レーザ加工機は平板ワークを非接
触で高速、高精度で加工するために採用されている。２
次元レーザ加工機では加工ヘッドをＸ、Ｙ、Ｚ軸で制御
し、レーザ発振器から導かれ加工ヘッド先端から出力さ
れるレーザ光を用いて被加工物（以下ワークと記す）を
加工する。通常、加工品質の観点から上記レーザ光の焦
点はワーク表面上にある事が望ましく、そのためレーザ
光を用いてワークの加工を行なう場合には、実加工とは
別な焦点設定作業を行なう必要がある。実加工中は、焦
点設定作業で求められた加工ヘッドの高さに基づき、加
工ヘッド先端に高さ検出用センサを取り付け、上記検出
用センサを使用し、ワークとの間隔を一定に保つように
ワーク形状に倣って加工を行なっていた。
【０００３】ここで、一般的な２次元レーザ加工機の構
成を図８、図９により説明する。１は加工ヘッドでＺ軸
１０の先端に取り付けられている。２は焦点検出手段と
しての距離センサで加工ヘッド１の先端に取り付けられ
ている。１１はモータＭ３による加工ヘッド１の矢印Ｚ
方向の移動を案内するＺ軸ガイド、１２はモータＭ２に
よる加工ヘッド１の矢印Ｙ方向の移動を案内するＹ軸ガ
イド、１３はモータＭ１による加工テーブル１４の矢印
Ｘ方向の移動を案内するＸ軸ガイドである。上記モータ
Ｍ１〜Ｍ３は、ＮＣ制御部１５からの駆動信号Ｍにより
駆動され、加工プログラムに従って、ワークＷに対する
加工ヘッド１の距離を一定に保ちながら、レーザ光Ｌの
スポットが加工線Ｋを倣うように制御される。又ワーク
Ｗに対する加工ヘッド１の距離を一定に保持するために
加工ヘッド１の先端に取り付けられた距離センサ２がワ
ークＷと加工ヘッド１の距離を測定し、ＮＣ制御部１５
へ測定信号をフィードバックし、最終的にレーザ光Ｌの
スポットを制御している。また操作部１６には焦点位置
検出時等に使用される手元操作箱１７が接続されてい
る。１８はレーザ光を出力するレーザ発振器、１９は上
記Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向のガイド機構等からなる加工機
本体である。
【０００４】通常、焦点検出に用いられる方法はワーク
に微弱なレーザ光を照射し、上記レーザ光の焦点が表面
上にある場合に発生するプラズマ状態から発せられるブ
ルーフレームを目視によって監視する方法を用いてい
る。この方法においては、焦点位置検出動作中に加工ヘ
ッド１の先端がワークと干渉しないよう、加工ヘッド１
をマニュアル動作で後退させて加工ヘッド先端部とワー
クの間隔を大きくし、ワークを加工テーブル上に設置し
た後、焦点合わせプログラムによりレーザ光をワーク上
に照射するとともに加工ヘッドをワークと平行に相対動
作させ、オペレータが手元操作箱１７を用いて加工ヘッ
ド内のレンズのみをＺ軸の＋，―方向に微小に動かし、
前記焦点位置付近で発生するプラズマによるブルーフレ
ームの発生状態を目視により行なっていた。
【０００５】上記の監視の結果、見いだされたされたブ
ルーフレームが発生した状態での加工ヘッド内のレンズ
の高さを、ジャストフォーカス時のレンズの高さとして
２次元レーザ加工機操作部よりオペレータが入力するこ
とにより、焦点位置の設定を行なっていた。
【０００６】この設定終了後、２次元レーザ加工機を稼
働させて、上記の監視、設定作業で見いだされたジャス
トフォーカスのレンズ位置を保った状態で、今度は加工
ヘッドとワークの間隔が適切になるようにマニュアル動
作で加工ヘッドの高さ調節を行なっていた。
【０００７】図１０は従来技術でのブルーフレームの監
視作業を示すフローチャートである。このフローチャー
トに基づき従来技術でのブルーフレーム監視動作を説明
する。ブルーフレームを監視する作業を行なうために
は、加工ヘッドを退避させた後焦点決定のためにワーク
またはテストピースＷを加工テーブル１４に設置し（Ｓ
１０１）、焦点決定の動作を行うとき加工ヘッドとワー
クまたはテストピースＷが干渉しないように加工ヘッド
とワークＷの間隔を調整し（Ｓ１０２）、焦点決定用の
プログラムを制御部１５に読み込む（Ｓ１０３）。その
後上記プログラムでプログラム運転し加工ヘッドとワー
クを等間隔を保持しつつ相対移動させ（Ｓ１０４）、か
つレーザ光Ｌを照射し（Ｓ１０５）、手元操作箱１７を
用いてレンズをＺ軸方向に移動させ（Ｓ１０６）なが
ら、発生するブルーフレームの監視をオペレータが行な
っている（Ｓ１０７）。
【０００８】図１１は従来技術での焦点位置の設定動作
を示すフローチャートである。このフローチャートに基
づき従来技術での焦点位置設定動作を説明する。Ｓ２０
１でブルーフレームを監視し、ブルーフレームが適度に
発生しているか否かを見極め（Ｓ２０２）、ブルーフレ
ームが適度に発生している時点での現在位置の高さをジ
ャストフォーカス時の加工ヘッドの高さとしてオペレー
タがレーザ加工機制御部に入力する（Ｓ２０３）。また
上記Ｓ２０２で適度なブルーフレームが発生していない
場合は、再度手元操作箱を用いてＺ軸を上下させ（Ｓ２
０４）再度Ｓ２０１からの動作を繰り返す。
【０００９】図１２は従来技術での焦点合わせ動作を示
すフローチャートである。このフローチャートに基づき
従来技術での焦点位置合わせ動作を説明する。図１０に
示したＳ１０１でノズルとワークの間隔を広げた後、発
生するブルーフレームをオペレータが監視し（Ｓ３０
１）、ブルーフレームが適切に発生しているか否かを見
極め（Ｓ３０２）、現在位置の高さをジャストフォーカ
ス時の加工ヘッドの高さとしてオペレータがレーザ加工
機制御部に入力し（Ｓ３０３）、上記Ｓ１０１で広げた
ノズルとワークの間隔を適切な状態に調節する（Ｓ３０
４）。以上の焦点出し作業でテストピースを用いた場合
は、加工テーブル上のテストピースをワークに交換し、
実加工に移る。ワークにて上記焦点出し作業を行った場
合は、上記作業終了後、そのまま実加工へ移行する。
【００１０】なお、従来の加工ヘッド先端に取り付けら
れた非接触式センサで加工中のワークと加工ヘッドの間
隔をコントロールする制御に関連するものとして、特開
昭６４−７８６９１、特開昭６４−７８６９２号公報に
掲載された技術がある。前者はレーザ加工機に非接触式
のギャップセンサ、サンプリング指令／駆動手段、サン
プリングデータ記憶回路を備え、上記指令手段でサンプ
リング指令することにより、加工ヘッドを被加工物との
基準位置から規定量ずつ遠去けながら、上記ギャップセ
ンサの出力値を上記データ記憶回路に記憶しておき、ギ
ャップセンサ出力値が制御部からの指令ギャップに対応
した上記記憶データの値となるように制御する技術を開
示したものである。
【００１１】後者は上記レーザ加工機に加工ヘッドチェ
ック手段、基準出力設定手段、加工ヘッド良否判定手段
を備え、チェック指令を与えることにより自動的に加工
ヘッドをチェック基準の位置へ位置決めし、センサ出力
を測定し、この値が予め設定された基準出力範囲内か否
かで、加工ヘッドの良否を判定する技術を開示したもの
である。また、これらの他に加工ヘッド先端に非接触式
センサを備えると共に、制御盤にセットされた高さに基
づきティーチング中のワークと加工ヘッドの間隔をコン
トロールする制御に関連するものとして特開昭６１−１
６５２８８号公報に掲載された技術がある。
【００１２】以上挙げた３つの先行技術においては、そ
のいずれもがブルーフレームの連続的監視および記録は
もちろん、そのデータを処理して焦点位置を算出する技
術については何ら開示されていない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術でのブルーフ
レームの監視作業では、レーザ光をワークに照射し、ワ
ークと加工ヘッドを一定速度で相対動作させた状態で、
オペレータが手元操作箱を用いてＺ軸方向に微小に加工
ヘッドを動かし、上記ジャストフォーカス付近で発生す
るプラズマによるブルーフレームの発生状態を目視によ
り監視していたが、この監視には繁雑な作業を伴うとい
う問題があった。また上記の監視動作で検出されたブル
ーフレームの発生状態を連続的に記録しておくことがで
きないため、オペレータが毎回繁雑な焦点位置の検出作
業を行ない、操作部から現状のＺ軸の値を入力しなけれ
ばならないという問題があった。
【００１４】さらに従来の焦点合わせは、オペレータが
行なうため、検出された焦点位置がオペレータの熟練度
により左右されるばかりでなく、焦点位置を決定するた
めに実加工を伴わない非生産的な時間を要するという問
題があった。適切な焦点位置を決定することは、難し
く、適切な焦点合わせが行なわれないために加工不良と
なるという問題も生じていた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係わるレー
ザ加工機の焦点設定方法は、作業ステップが（１）焦点
設定用のプログラムを呼び出すステップと、上記焦点設
定用のプログラムに従って、（２）レーザ光を被加工物
に照射するステップと、（３）上記加工ヘッドと上記被
加工物表面との距離を一定に保持しながら上記加工レン
ズを上記被加工物に対して相対的に移動させるステップ
と、（４）上記加工レンズと上記被加工物との相対距離
情報を検出するステップと、（５）検出された上記相対
距離情報が予め設定された範囲を越えたとき、上記被加
工物に上記レーザ光の焦点が合ったと判定するステップ
とからなるようにしたものである。
【００１６】第２の発明に係わるレーザ加工機は、発振
器と、加工ヘッド内に移動可能に装着され上記発振器か
ら出力されるレーザ光を被加工物上に集光する加工レン
ズと、この加工レンズの焦点検出手段とを有するレーザ
加工機において、上記焦点検出手段が出力する情報を記
憶する焦点情報記憶手段を有するようにしたものであ
る。
【００１７】第３の発明に係わるレーザ加工機は、発振
器と、加工ヘッド内に移動可能に装着され上記発振器か
ら出力されるレーザ光を被加工物上に集光する加工レン
ズと、この加工レンズの焦点検出手段とを有するレーザ
加工機において、上記焦点検出手段が出力する情報を記
憶する焦点情報記憶手段と、上記加工レンズの位置情報
を記憶する位置情報記憶手段とを有するようにしたもの
である。
【００１８】第４の発明に係わるレーザ加工機は、発振
器と、加工ヘッド内に移動可能に装着され上記発振器か
ら出力されるレーザ光を被加工物上に集光する加工レン
ズと、この加工レンズの焦点検出手段とを有するレーザ
加工機において、焦点検出手段が出力する情報から、焦
点合わせが適切である加工レンズの位置を求める加工レ
ンズ位置情報処理手段を有するようにしたものである。
【００１９】第５の発明に係わるレーザ加工機は、第３
または第４の発明のレーザ加工機において、焦点検出手
段が出力する情報から、焦点合わせが適切である区間を
検出する焦点区間検出手段と、上記区間の開始点および
終了点のそれぞれにおける加工レンズの位置を求める加
工レンズ位置情報処理手段とを有するようにしたもので
ある。
【００２０】第６の発明に係わるレーザ加工機は、第５
の発明のレーザ加工機において、加工レンズ位置検出手
段で求められた加工レンズの２つの位置を基に、上記加
工レンズの焦点位置を算出する焦点位置算出手段を有す
るようにしたものである。
【００２１】第７の発明に係わるレーザ加工機は、第２
ないし第６の発明のレーザ加工機において、焦点検出手
段は、レーザ光の焦点が被加工物の表面上にあるときに
発生するブルーフレームを検出するようにしたものであ
る。
【００２２】
【作用】第１の発明に係わるレーザ加工方法は、加工精
度を向上し製品の品質を向上する。第２の発明に係わる
レーザ加工機は、焦点情報を記憶することを可能にす
る。第３の発明に係わるレーザ加工機は、焦点情報と加
工レンズの位置情報を同時に記憶することを可能にす
る。
【００２３】第４の発明に係わるレーザ加工機は、加工
レンズの焦点位置を求めることを可能にする。第５の発
明に係わるレーザ加工機は、加工に適した加工レンズの
位置を求めることを可能にする。第６の発明に係わるレ
ーザ加工機は、加工レンズの焦点位置を精度よく求める
ことを可能にする。
【００２４】
【実施例】
実施例１．図１は第１〜第３の発明の一実施例を示すも
ので、プラズマ状態を監視している２次元レーザ加工機
システムの斜視図である。１は加工ヘッド、２は静電容
量タイプの距離センサ、１０は加工ヘッド１をＺ軸方向
に動かすことのできるＺ軸ユニット、１４は加工テーブ
ル、１９は加工機本体、１５は加工機本体１９の制御
部、１７は加工機本体１９に接続した手元操作箱、５は
距離センサ２で得られたセンサ出力を処理するセンサ処
理部３で処理された出力と加工レンズ駆動機構４より得
られる逐次変化する加工レンズの現在値を時間的に連続
して監視するデータ監視部である。
【００２５】図２は図１のレーザ加工機の焦点設定部を
示した図である。図において３は距離センサ２で得られ
たセンサ出力ｈを処理するセンサ処理部、４は加工レン
ズ９を駆動させる加工レンズ駆動機構である。５はセン
サ処理部３で処理された出力と加工レンズ駆動機構４よ
り得られる逐次変化する加工レンズ９の現在値を時間的
に連続して監視するデータ監視部で、加工レンズ駆動機
構４からの位置情報δを記憶する位置情報記憶部５ｂ
と、センサ処理部からの出力を記憶する焦点情報記憶部
５ａとをその内部に持っている。１５はＮＣ制御部、６
は加工レンズ駆動制御部である。
【００２６】図３は図１、図２で示されたレーザ加工機
の焦点データ自動記録のフローチャートである。以下図
２、図３に基づいて焦点データ自動記録の動作を説明す
る。ワークＷ設置作業Ｓ１１でワークを加工テーブル１
４上に設置し、プログラム呼び出し作業Ｓ１２で焦点決
定用プログラムを呼び出し、プログラム運転作業Ｓ１３
で上記Ｓ１２で呼び出されたプログラムで加工テーブル
１４と上記設置ワークＷを一定距離を保持し相対移動さ
せながら、上記Ｓ１２で呼び出されたプログラムで指定
された出力のレーザ光ＬをワークＷに照射させる（Ｓ１
４）。このときレーザ光Ｌを照射すると共に加工レンズ
駆動機構４により上記加工レンズ９を上下方向に駆動さ
せ（Ｓ１５）、センサ情報と加工レンズ位置情報とを監
視をする（Ｓ１６、Ｓ１７）。以上の動作を行ないなが
らブルーフレームの発生を監視し（Ｓ１８）、ブルーフ
レームが発生していればセンサ出力と加工レンズ位置情
報を時間と共に図２で示した情報記憶部５ａ、５ｂに記
録する（Ｓ１９、Ｓ２０）。またブルーフレームが発生
していなければＳ１５へ戻り、加工レンズを再び上下さ
せてブルーフレームの発生の有無を監視する。ＮＣ制御
部は上記情報記憶部５ａ、５ｂのデータを用いてレンズ
駆動制御部６を制御する。
【００２７】図４は第１〜第３の発明の一実施例のレー
ザ加工機により記録されるセンサ出力と加工レンズ９の
位置のデータとの関係を示したものである。加工ヘッド
１はワークＷとの一定高さを保ち、一定速度でワークと
平行に１Ａ、１Ｂ、１Ｃと移動する。この加工ヘッド１
の動きと連動し加工レンズ９をＺ軸方向に動かす。レー
ザ光Ｌの焦点がワークＷ表面でジャストフォーカスに近
づくとワークＷに照射された微小レーザ光Ｌにより発生
するプラズマによりブルーフレームが発生する（ｔ１―
ｔ２区間）。この状態を加工ヘッド１の先端に付けられ
た距離センサ２で得られるセンサ出力としてセンサ処理
部３で読み取り、上記読み取られたデータと、加工レン
ズ駆動機構４により駆動された加工レンズ９の現在位置
を時間的に連続して読み取り、記録する。
【００２８】実加工時に外因によって加工状況が悪くな
った場合、焦点設定装置の焦点情報記憶部５ａ、位置情
報記憶部５ｂからブルーフレーム発生区間内の加工レン
ズ９の位置データを取りだし、ジャストフォーカス時の
加工レンズ９位置を求め、再度加工レンズ９をジャスト
フォーカスの位置に移動し、加工を再開する。
【００２９】実施例２．図５は第４〜第６の発明の一実
施例を示すもので、プラズマ状態を決定している２次元
レーザ加工機システムの斜視図である。１は加工ヘッ
ド、２は静電容量タイプの距離センサ、１０は加工ヘッ
ド１をＺ軸方向に動かすことのできるＺ軸ユニット、１
４は加工テーブル、１９は加工機本体、１５は加工機本
体１９の制御部、１７は加工機本体１９に接続した手元
操作箱、７は距離センサ２で得られたセンサ出力を処理
するセンサ処理部３で処理された出力と加工レンズ駆動
機構４より逐次変化する加工レンズの現在値を時間的に
連続して記録するとともにそのデータを処理する機能を
持つデータ処理部である。
【００３０】図６は図５のレーザ加工機の焦点設定部を
示した図である。図で３は距離センサ２で得られたセン
サ出力ｈを処理するセンサ処理部、４は加工レンズ９を
駆動させる加工レンズ駆動機構である。７は加工レンズ
９の位置情報とセンサ出力からジャストフォーカス時の
加工レンズ９の位置を決定するデータ処理部で、ブルー
フレーム発生区間の開始時刻（ｔ１）および終了時刻
（ｔ２）を検出するブルーフレーム発生、終了時刻検出
部７ａと、この検出部７ａからブルーフレーム発生およ
び終了時に出力する信号によって上記２つの時刻（ｔ
１、ｔ２）における加工レンズ位置データδ１、δ２を
求める加工レンズ位置情報処理部７ｂと、さらにこの２
つのデータδ１、δ２を基に最適焦点位置を算出する焦
点位置算出部７ｃをその内部に持っている。１５はＮＣ
制御部、６は加工レンズ駆動制御部である。
【００３１】図７は第４〜第６の発明の一実施例のレー
ザ加工機の動作を示すフローチャートである。以下この
フローチャートと図６に基づいて第４〜第６の発明の一
実施例の装置の動作を説明する。Ｓ２１で図６のセンサ
出力データと加工レンズ９の位置データとを読み取り、
Ｓ２２でデータ処理部７内にあるブルーフレーム発生開
始終了時刻検出部７ａでブルーフレームの発生開始時刻
ｔ１とブルーフレーム発生終了時刻ｔ２を求める。次に
上記ブルーフレーム発生開始、終了時刻検出部７ａから
の信号を受け、データ処理部７内にある加工レンズ位置
情報処理部７ｂで上記発生区間から時刻ｔ１とｔ２に対
応した加工レンズ９位置δ１とδ２を求め（Ｓ２３、Ｓ
２４）、データ処理部内にある焦点位置算出部７ｃで上
記２つの加工レンズ９の位置からジャストフォーカスの
加工レンズ９の位置δを算出する（Ｓ２５）。上記算出
されたジャストフォーカスの加工レンズの位置をＮＣ制
御部を経由して加工レンズ駆動制御部６に指示し、加工
レンズ駆動機構４により、ジャストフォーカスになるよ
うに加工レンズ９を移動させる（Ｓ２６）。
【００３２】ブルーフレーム発生開始、終了時刻検出部
７ａでは、センサ出力データの変動がしきい値を越えた
場合にブルーフレームが発生していると判断する。すな
わちセンサ出力が安定な状態から不安定な状態に移る時
点をブルーフレーム発生開始と認識し、逆にしきい値を
越える状況が、センサ出力の不安定な状態から安定な状
態に移る時点をブルーフレーム発生終了と認識する。上
記出力データは、時間的に連続して記録されているため
に、ブルーフレーム発生開始時刻ｔ１とブルーフレーム
発生終了時刻ｔ２からブルーフレーム発生時間を求める
こともできる。
【００３３】焦点位置算出部７ｃでは、以下の算術式に
よりジャストフォーカスの加工レンズの位置δを求める
（Ｓ２６）。一般にδは以下の式で表現される。 δ（δ１，δ２）＝（ｍδ１＋ｎδ２）／（ｍ＋ｎ） 但しｍ、ｎは加工の方法によって変化する係数である。
例えばｍ＝１、ｎ＝１のときδは δ＝（δ１＋δ２）／２ で決定される。
【００３４】以上の実施例では、焦点出し作業はワーク
を用いたものを示したが、ワークの代りにテストピース
を用いてもよく、その場合は焦点出し作業終了後、テス
トピースをワークと載せ換えればよい。また以上の説明
では、距離センサ２は静電容量タイプのものを示した
が、これに限定されるものでなく、ブルーフレームの発
生が確認できる他のタイプのセンサでもよく、例えば光
センサ、磁気センサ等を用いても構わない。さらに上記
の説明は本発明を制御装置以外に搭載し、２次元レーザ
加工機に利用する場合について示したが、例えば本発明
を２次元レーザ加工機のＮＣ制御装置内に組み込むこと
も可能であることはいうまでもない。
【００３５】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、オペレ
ータの技能に関係なく短時間で焦点位置検出が行なえ、
焦点位置が一意的に決まるので、微妙なオペレータの焦
点位置設定誤差による加工不良が軽減される効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１〜第３の発明の一実施例としてのレーザ加
工機システムの斜視図である。
【図２】第１〜第３の発明の一実施例としてのレーザ加
工機の焦点設定装置の概略図である。
【図３】第１〜第３の発明の一実施例としてのレーザ加
工機の焦点設定動作のフローチャートである。
【図４】第１〜第３の発明の一実施例としてのレーザ加
工機により記録されるセンサ出力と加工レンズ位置デー
タとの対応を示す図である。
【図５】第４〜第６の発明の一実施例としてのレーザ加
工機システムの斜視図である。
【図６】第４〜第６の発明の一実施例としてのレーザ加
工機の焦点設定装置の概略図である。
【図７】第４〜第６の発明の一実施例としてのレーザ加
工機の焦点設定動作のフローチャートである。
【図８】２次元レーザ加工機の構成図である。
【図９】２次元レーザ加工機の各軸の構成図である。
【図１０】従来のブルーフレーム監視動作を示すフロー
チャートである。
【図１１】従来の焦点位置の設定動作を示すフローチャ
ートである。
【図１２】従来の焦点合わせ動作を示すフローチャート
である。
【符号の説明】
１ 加工ヘッド ２ 静電容量センサ ３ センサ処理部 ４ 加工レンズ駆動機構 ５ データ監視部 ５ａ 焦点情報記憶部 ５ｂ 位置情報記憶部 ６ 加工レンズ駆動制御盤 ７ データ処理部 ７ａ ブルーフレーム発生開始時刻、終了時刻検出部 ７ｂ 加工レンズ位置情報処理部 ７ｃ 焦点位置算出部 ８ 加工レンズ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加工ヘッド内に移動可能に装着されたレ
    ーザ光集光用加工レンズを有するレーザ加工機におい
    て、（１）焦点設定用のプログラムを呼び出すステップ
    と、上記焦点設定用のプログラムに従って、（２）レー
    ザ光を集光して被加工物に照射するステップと、（３）
    上記加工ヘッドと上記被加工物表面との距離を一定に保
    持しながら上記加工レンズを上記被加工物に対して相対
    的に移動させるステップと、（４）上記加工レンズと上
    記被加工物との相対距離情報を検出するステップと、
    （５）検出された上記相対距離情報が予め設定された範
    囲を越えたとき、上記被加工物表面に上記レーザ光の焦
    点が合ったと判定するステップとからなることを特徴と
    するレーザ加工機の焦点設定方法。
  2. 【請求項２】 発振器と、加工ヘッド内に移動可能に装
    着され上記発振器から出力されるレーザ光を被加工物上
    に集光する加工レンズと、この加工レンズの焦点検出手
    段とを有するレーザ加工機において、上記焦点検出手段
    が出力する情報を記憶する焦点情報記憶手段を有するこ
    とを特徴とするレーザ加工機。
  3. 【請求項３】 発振器と、加工ヘッド内に移動可能に装
    着され上記発振器から出力されるレーザ光を被加工物上
    に集光する加工レンズと、この加工レンズの焦点検出手
    段とを有するレーザ加工機において、上記焦点検出手段
    が出力する情報を記憶する焦点情報記憶手段と、上記加
    工レンズの位置情報を記憶する位置情報記憶手段とを有
    することを特徴とするレーザ加工機。
  4. 【請求項４】 発振器と、加工ヘッド内に移動可能に装
    着され上記発振器から出力されるレーザ光を被加工物上
    に集光する加工レンズと、この加工レンズの焦点検出手
    段とを有するレーザ加工機において、焦点検出手段が出
    力する情報から、焦点合わせが適切である加工レンズの
    位置を求める加工レンズ位置情報処理手段を有すること
    を特徴とするレーザ加工機
  5. 【請求項５】 請求項３または４記載のレーザ加工機に
    おいて、焦点検出手段が出力する情報から、焦点合わせ
    が適切である区間を検出する焦点区間検出手段と、上記
    区間の開始点および終了点のそれぞれにおける加工レン
    ズの位置を求める加工レンズ位置情報処理手段とを有す
    ることを特徴とするレーザ加工機。
  6. 【請求項６】 請求項５記載のレーザ加工機において、
    加工レンズ位置検出手段で求められた加工レンズの２つ
    の位置を基に、上記加工レンズの焦点位置を算出する焦
    点位置算出手段を有することを特徴とするレーザ加工
    機。
  7. 【請求項７】 請求項２ないし請求項６記載のレーザ加
    工機の焦点自動検出装置において、焦点検出手段は、レ
    ーザ光の焦点が被加工物の表面上にあるときに発生する
    ブルーフレームを検出することを特徴とするレーザ加工
    機。
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