專利名稱:激光加工機(jī)的光路軸的調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工機(jī)的光路系統(tǒng)的調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
在激光加工機(jī)內(nèi)，將激光束從激光振蕩器傳送到加工焰炬，為了轉(zhuǎn)換其傳送方向而使用被稱為反射鏡的鏡。在該激光束的傳送路(光路)中，需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使激光束相對(duì)激光加工機(jī)的移動(dòng)軸平行、且通過反射鏡的中心。該調(diào)節(jié)作業(yè)被稱為射束調(diào)準(zhǔn)作業(yè)。
在該射束調(diào)準(zhǔn)作業(yè)中，由于激光束不是可見光，因此為了知道激光束的位置，而用激光束使通過了置于鏡架中心的十字型靶時(shí)的影在置于靶后的紙板或塑料板上形成燒痕，確認(rèn)其中心。該確認(rèn)作業(yè)被稱為燃燒(burning)作業(yè)。
在射束調(diào)準(zhǔn)作業(yè)中，每次移動(dòng)激光加工機(jī)的軸，都進(jìn)行該燃燒作業(yè)來(lái)確認(rèn)激光束中心，同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)以使激光束和機(jī)器軸平行且激光束進(jìn)到鏡中。由于采用每次移動(dòng)軸都進(jìn)行燃燒，每次調(diào)節(jié)鏡都進(jìn)行燃燒的現(xiàn)有調(diào)節(jié)方法，因此在現(xiàn)有的射束調(diào)準(zhǔn)作業(yè)中需要非常多的調(diào)節(jié)工時(shí)。
圖6是表示激光加工機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的說明圖。
激光加工機(jī)1具有工件臺(tái)10，搭載工件W1。在工件臺(tái)10的兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向件12，承載器20移動(dòng)自如地裝配于X軸方向。在承載器20上裝備沿Y軸方向移動(dòng)的加工頭30，加工頭30的焰炬40升降自如地支承在Z軸方向。
激光振蕩器50固定在地上，振蕩出的激光束LB利用各鏡M1、M2、M3、M4、M5變更光軸，供給到焰炬40。
圖7是鏡配置的展開圖。
各鏡具備支承鏡的架60、調(diào)節(jié)鏡的安裝角度的1個(gè)樞軸70和2條調(diào)節(jié)螺紋件71、72。通過使該調(diào)節(jié)螺紋件71、72轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)鏡的傾斜，能夠調(diào)節(jié)激光束LB的光軸。
圖8、圖9表示被稱為燃燒法的調(diào)節(jié)方法。
例如，表示對(duì)從鏡M2朝向鏡M3的激光束LB的光軸進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法。
首先，從架60上摘下鏡M3，安裝被稱為十字靶80的、在圓孔中具有十字形支柱的構(gòu)件。然后，在十字靶80后方配置靶板90。靶板90使用塑料板或紙板等在照射激光時(shí)形成燒痕的構(gòu)件。
若在此狀態(tài)下從激光振蕩器照射低能量的激光束LB，則通過了十字靶80的激光束LB在靶板90上形成燒痕(燃燒)B1。
圖10(a)、(b)、(c)表示各種燃燒B1的形狀。
圖10(b)表示從鏡M2朝向鏡M3的激光束LB的光軸處于正確位置，(a)、(c)表示光軸偏離。
圖11表示采用了所述靶板的燃燒的激光束LB的光路軸的調(diào)節(jié)方法。
操作人員設(shè)置十字靶80和靶板90，使激光振蕩器振蕩出低能量的激光束LB，并目視確認(rèn)靶板90上的燃燒B1，操作調(diào)節(jié)螺紋件71、72，再次形成燃燒B1。重復(fù)所述作業(yè)直到該燒痕與十字靶80的中心一致。
激光加工機(jī)1中，承載器20和加工頭沿X軸、Y軸移動(dòng)，對(duì)加工物K1、加工物K2進(jìn)行激光加工。因此，鏡M2和鏡M3之間的光程或鏡M3和鏡M4之間的光程始終變化。
調(diào)節(jié)輸入到鏡M3的激光束的光路軸的中心位置使其在X軸上的所有位置與鏡中心一致的作業(yè)，若采用所述方法則需要太多的工時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種使所述鏡的調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單化的裝置。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供一種激光加工機(jī)的光路軸的調(diào)節(jié)裝置，該激光加工機(jī)包括具有多個(gè)用于將來(lái)自激光振蕩器的激光束傳送給加工焰炬的鏡的光路，所述激光加工機(jī)的光路軸的調(diào)節(jié)裝置包括在激光所入射的鏡位置安裝的激光束檢測(cè)裝置；接收由激光束檢測(cè)裝置檢測(cè)出的激光束數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理并顯示在畫面上的計(jì)算機(jī)；和射出根據(jù)計(jì)算機(jī)上的顯示數(shù)據(jù)而調(diào)節(jié)傾斜的激光束的鏡。
并且，激光束檢測(cè)裝置包括用于安裝在激光加工機(jī)的機(jī)器中心位置的適配器；將通過了適配器的激光束分割分支的分光器；吸收由分光器分割的高輸出光束的光束吸收器；和檢測(cè)元件，其接收通過了將由分光器分割的另一低輸出光束轉(zhuǎn)換成適于檢測(cè)的光束寬度和能量的光學(xué)系統(tǒng)的激光束。
另外，在機(jī)器中心位置設(shè)置有十字靶，當(dāng)激光束通過了機(jī)器中心位置時(shí)，在激光束檢測(cè)裝置中檢測(cè)激光束的干涉圖形，由此能夠確認(rèn)激光束通過了激光加工機(jī)的機(jī)器中心位置。
進(jìn)而，不在機(jī)器中心位置設(shè)置十字靶，而是設(shè)置有能夠判斷預(yù)設(shè)在激光束檢測(cè)裝置的光束位置的顯示畫面上的機(jī)器中心位置的標(biāo)記，從而能夠在顯示畫面上確認(rèn)激光束通過了激光加工機(jī)的機(jī)器中心位置。
(發(fā)明效果)本發(fā)明由于具備以上結(jié)構(gòu)，因此能夠在調(diào)節(jié)對(duì)象的鏡位置目視確認(rèn)利用取代受光位置的透鏡而安裝的激光束檢測(cè)裝置拍攝到的光束形狀，同時(shí)進(jìn)行透鏡傾斜的調(diào)節(jié)。
因此，能夠在短時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)具備多個(gè)鏡的激光束的光路的光軸。
圖1是表示本發(fā)明的激光束光路軸的調(diào)節(jié)裝置的概要的說明圖。
圖2是激光束檢測(cè)裝置的說明圖。
圖3是表示干涉光的圖形的說明圖。
圖4是表示本發(fā)明的其他實(shí)施例的說明圖。
圖5是表示激光加工機(jī)的光路系統(tǒng)的說明圖。
圖6是表示激光加工機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖7是鏡配置的展開圖。
圖8是燃燒法的說明圖。
圖9是燃燒法的說明圖。
圖10是表示燃燒形狀的說明圖。
圖11是表示采用了燃燒的光路軸的調(diào)節(jié)方法的說明圖。
圖中1-激光加工機(jī)，10-工件臺(tái)，20-承載器，30-加工頭，40-焰炬，50-激光振蕩器，70-樞軸，71、72-調(diào)節(jié)螺紋件，100-激光束檢測(cè)裝置，122-十字靶，130-光束吸收器，150-分光器，160-光束聚光光學(xué)系統(tǒng)，170-光束衰減光學(xué)系統(tǒng)，180-激光束檢測(cè)圖像元件，200-計(jì)算機(jī)，210-畫面。
具體實(shí)施方式圖1是表示本發(fā)明的激光束光路軸的調(diào)節(jié)裝置的概要的說明圖，圖2是激光束檢測(cè)裝置的說明圖。
本發(fā)明的激光束的光軸調(diào)節(jié)裝置包括在光學(xué)系統(tǒng)的鏡部裝配的激光束檢測(cè)裝置和用數(shù)據(jù)傳送電纜DL與激光束檢測(cè)裝置連結(jié)的計(jì)算機(jī)200。
還如圖2所示，激光束檢測(cè)裝置100包括具有筐體100且設(shè)置在激光束LB的輸入側(cè)的靶架120。
靶架120支承與之前說明的十字靶80同樣的十字靶122。
通過了十字靶122的激光束向分光器150入射。分光器150具有的功能是將具有強(qiáng)大能量的激光束LB分割·分支。
通過了分光器150的激光束LB1由設(shè)置在后方的光束吸收器130吸收。
由分光器105分支后的激光束LB2通過光束聚光光學(xué)系統(tǒng)160，將光束寬度D1縮小到適于檢測(cè)的光束寬度D2。
檢測(cè)用的光束由光束衰減光學(xué)系統(tǒng)170衰減，輸入給激光束檢測(cè)圖像元件180，拍攝成圖像。
拍攝到的十字圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)由數(shù)據(jù)傳送電纜DL向配置在需要調(diào)節(jié)的鏡M2附近的計(jì)算機(jī)200傳送。
計(jì)算機(jī)200搭載有圖像解析軟件，在畫面210上顯示十字靶圖像C1。若操作人員采用工具T1旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺紋件71、72，則鏡M2的傾斜角度變化，從而激光束LB的光軸角度α變化。隨著該光軸的角度變化，通過十字靶122并拍攝的十字靶圖像C1也變化。因此，操作人員觀察計(jì)算機(jī)畫面上的十字靶圖像C1，同時(shí)操作調(diào)節(jié)螺紋件71、72，調(diào)節(jié)鏡M2的傾斜，以使十字的中心與拍攝的激光束的中心一致。
操作人員在成為調(diào)節(jié)對(duì)象的鏡的下游側(cè)的鏡位置安裝了激光束檢測(cè)裝置100后，能夠在成為調(diào)節(jié)對(duì)象的鏡的場(chǎng)所進(jìn)行調(diào)節(jié)作業(yè)。
從而，不必如現(xiàn)有那樣每重復(fù)燃燒，都需要在調(diào)節(jié)對(duì)象的鏡和其下游側(cè)的鏡位置之間往復(fù)，從而能夠大幅度削減調(diào)節(jié)所需要的工時(shí)。
還有，激光束檢測(cè)裝置100和計(jì)算機(jī)200間也可以取代電纜而以無(wú)線進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。
進(jìn)而，通過在計(jì)算機(jī)200上解析圖像，來(lái)使光軸的偏移量數(shù)值化，由此還能夠?qū)Σ僮魅藛T顯示以數(shù)值表示的調(diào)節(jié)量。
還有，說明中，用與現(xiàn)有的燃燒(燒痕)B1同樣的圖表示了在計(jì)算機(jī)200的畫面210上顯示的拍攝圖像C1，不過，本發(fā)明中，通過了十字靶122的激光束，是在通過了分光器150或光束聚光光學(xué)系統(tǒng)160、光束衰減光路系統(tǒng)170等后，用激光束檢測(cè)圖像元件180進(jìn)行拍攝的。
從十字靶122到激光束檢測(cè)圖像元件180的距離，比現(xiàn)有的從十字靶80到靶板90的距離長(zhǎng)。由十字靶分割的束在該距離中行進(jìn)期間相互干涉，在激光束檢測(cè)圖像元件180上作為干涉光被檢測(cè)。
圖3(a)、(b)圖形化表示畫面210上顯示的干涉光。干涉圖形的圖像作為亮度光斑BS的集合體顯示。
亮度光斑BS均勻分布的(a)表示激光束LB與十字靶122的中心一致的情況。
圖(b)中亮度光斑BS顯示出強(qiáng)弱，表示激光束LB偏離十字靶122的中心的情況。
圖4是表示本發(fā)明的其他實(shí)施例的光路軸的調(diào)節(jié)裝置的說明圖。
該光路軸的調(diào)節(jié)裝置中，不使用插入激光束的光路中的十字靶。
即，不在靶架120上裝備十字靶，而是激光束LB的中心線LBC在不被十字靶干涉的情況下直接入射到分光器150。
由分光器150分割·分支的激光束LB2通過光束聚光光學(xué)系統(tǒng)160，由光束衰減光學(xué)系統(tǒng)170衰減，輸入給激光束檢測(cè)圖像元件180，拍攝成圖像。
該拍攝影像向計(jì)算機(jī)200傳送，在畫面210上顯示。
拍攝、顯示的亮度光斑BS由于激光束LB不通過具有十字柱的十字靶，因此不形成干涉圖形，能量密度EP成為正規(guī)分布，作為同心圓狀態(tài)的亮度圖形顯示。
在計(jì)算機(jī)的畫面210上，預(yù)先在相當(dāng)于機(jī)器中心的位置顯示連結(jié)成十字的光標(biāo)線CL。因此，觀察畫面同時(shí)調(diào)節(jié)鏡M2的傾斜，以使亮度光班BS的中心與該光標(biāo)線CL的交點(diǎn)一致。
圖5是表示激光加工機(jī)的光路系統(tǒng)的例的說明圖。
該激光加工機(jī)具有在X軸上行駛的承載器20、在承載器20上在Y軸上行駛的加工頭30、和相對(duì)加工頭30沿Z軸方向升降的焰炬40。并且，具備在與X軸平行的U軸上行駛的光程修正承載器25。該光程修正承載器25沿與承載器20的行駛相同的方向以承載器20的行駛速度的一半速度移動(dòng)。
通過具備該光程修正承載器25，從激光振蕩器50到焰炬40的光程始終保持一定。
該激光加工機(jī)的光路系統(tǒng)中，來(lái)自激光振蕩器50的激光束LB，從鏡M1經(jīng)由鏡M11的11個(gè)鏡傳送到焰炬40。
因此，例如，在調(diào)節(jié)從鏡M4到鏡M5的光軸時(shí)，在鏡M5的位置安裝本發(fā)明的激光束檢測(cè)裝置100，觀察配置在鏡M4附近的計(jì)算機(jī)200的圖像，同時(shí)操作鏡M4的調(diào)節(jié)螺紋件，調(diào)節(jié)光軸。以下，依次通過同樣的工序，進(jìn)行光軸直到焰炬40的調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種激光加工機(jī)的光路軸的調(diào)節(jié)裝置，該激光加工機(jī)包括具有多個(gè)用于將來(lái)自激光振蕩器的激光束傳送給加工焰炬的鏡的光路，所述激光加工機(jī)的光路軸的調(diào)節(jié)裝置包括在激光所入射的鏡位置安裝的激光束檢測(cè)裝置；接收由激光束檢測(cè)裝置檢測(cè)出的激光束數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理并顯示在畫面上的計(jì)算機(jī)；和射出根據(jù)計(jì)算機(jī)上的顯示數(shù)據(jù)而調(diào)節(jié)傾斜的激光束的鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的激光加工機(jī)的光路軸的調(diào)節(jié)裝置，其中，激光束檢測(cè)裝置包括用于安裝在激光加工機(jī)的機(jī)器中心位置的適配器；將通過了適配器的激光束分割分支的分光器；吸收由分光器分割的高輸出光束的光束吸收器；和檢測(cè)元件，其接受通過了將由分光器分割的另一低輸出光束轉(zhuǎn)換成適于檢測(cè)的光束寬度和能量的光學(xué)系統(tǒng)的激光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的激光加工機(jī)的光路軸的調(diào)節(jié)裝置，其中，在機(jī)器中心位置設(shè)置有十字靶，當(dāng)激光束通過了機(jī)器中心位置時(shí)，在激光束檢測(cè)裝置中檢測(cè)激光束的干涉圖形，由此能夠確認(rèn)激光束通過了激光加工機(jī)的機(jī)器中心位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的激光加工機(jī)的光路軸的調(diào)節(jié)裝置，其中，不在機(jī)器中心位置設(shè)置十字靶，而是設(shè)置有能夠判斷預(yù)設(shè)在激光束檢測(cè)裝置的光束位置的顯示畫面上的機(jī)器中心位置的標(biāo)記，從而能夠在顯示畫面上確認(rèn)激光束通過了激光加工機(jī)的機(jī)器中心位置。
專利摘要
提供一種提高設(shè)置在激光加工機(jī)的激光傳送用光路上的鏡的光軸的調(diào)節(jié)作業(yè)效率的裝置。從激光加工機(jī)的激光振蕩器輸出的激光束(LB)經(jīng)由設(shè)置在光路上的多個(gè)鏡(M
文檔編號(hào)B23K26/067GK1990154SQ200610172523
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年12月26日
發(fā)明者山崎恒彥, 宮川直臣 申請(qǐng)人:山崎馬扎克公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan