【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ加工装置
に係り、更に詳しくは、レーザビームを被加工物上で走
査させながら加工を行うレーザ加工装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly to a laser processing apparatus for performing processing while scanning a laser beam on a workpiece.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、被加工物を加工線に沿って切
断したり、穴開けあるいは焼き入れ等の熱加工処理を施
す際に、レーザビームを用いたレーザ加工装置が使用さ
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, a laser beam machining apparatus using a laser beam has been used for cutting a workpiece along a machining line, or performing a thermal machining treatment such as drilling or quenching.
【０００３】この種のレーザ加工装置に用いられるレー
ザビームは、レーザ発振器を使って出力される指向性の
良いコヒーレントな光であるため、レンズなどで集光さ
せるとレーザ光の波長程度まで小さく絞れることから、
非常にエネルギー密度の高い微小熱源を得ることができ
る。Since the laser beam used in this type of laser processing apparatus is coherent light with good directivity output by using a laser oscillator, when it is condensed by a lens or the like, it can be narrowed down to about the wavelength of the laser light. From that,
It is possible to obtain a minute heat source having a very high energy density.
【０００４】このため、この微小熱源を被加工物の表面
に照射すると、照射された材料の局部が瞬間的に昇温し
て、溶熱蒸発させて穴開けしたり、切断したり、また、
溶接や焼き入れ等の熱加工を行うことができる。これら
のレーザ熱加工は、材料や加工内容に合わせて加工エネ
ルギー密度と照射時間等を調節することにより行われて
いる。Therefore, when the surface of the workpiece is irradiated with this minute heat source, the temperature of the irradiated material locally rises instantaneously to evaporate the solution heat for drilling or cutting.
Thermal processing such as welding and quenching can be performed. These laser thermal processings are performed by adjusting the processing energy density, the irradiation time, etc. according to the material and the processing content.
【０００５】例えば、図８には、従来におけるレーザ加
工装置７０の概略構成を示すブロック図が示され、図に
おいて、レーザ加工装置７０は、レーザビームＬＢを発
生させるビーム発生部７２と、そのレーザビームＬＢを
走査させて被加工物９６の加工位置に照射しながらレー
ザ熱加工を行うビーム走査部７４とを備えている。For example, FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional laser processing apparatus 70. In the figure, the laser processing apparatus 70 includes a beam generating section 72 for generating a laser beam LB and its laser. The beam scanning unit 74 performs laser thermal processing while scanning the beam LB and irradiating the processing position of the workpiece 96.
【０００６】図８に示されるように、ビーム発生部７２
は、レーザ発振器７６と発振器制御部７８とを備え、発
振器制御部７８で設定されたビーム出力や周波数などの
出力指令値に従ってレーザ発振器７６が制御されて、所
望のレーザビームＬＢが出力される。この出力されたレ
ーザビームＬＢは、ベンドミラー８０で屈折されてビー
ム走査部７４に入力される。As shown in FIG. 8, the beam generator 72
Is provided with a laser oscillator 76 and an oscillator control unit 78, and the laser oscillator 76 is controlled according to an output command value such as a beam output and a frequency set by the oscillator control unit 78 to output a desired laser beam LB. The output laser beam LB is refracted by the bend mirror 80 and input to the beam scanning unit 74.
【０００７】レーザビームＬＢが入力されたビーム走査
部７４では、集光部８２とスキャナ駆動部８４とスキャ
ナ制御部８６とを備えており、スキャナ駆動部８４は、
さらにスキャニングミラー（Ｘ軸）８８と、スキャナモ
ータ（Ｘ軸）９０と、スキャニングミラー（Ｙ軸）９２
と、スキャナモータ（Ｙ軸）９４とを備えている。従っ
て、ビーム走査部７４に入力されたレーザビームＬＢ
は、レンズなどの集光部８２で集光された後、スキャナ
駆動部８４のスキャニングミラー８８とスキャニングミ
ラー９２とで反射されて被加工物９６上に照射される。The beam scanning unit 74 to which the laser beam LB is input is provided with a condensing unit 82, a scanner driving unit 84 and a scanner control unit 86, and the scanner driving unit 84 is
Further, a scanning mirror (X axis) 88, a scanner motor (X axis) 90, and a scanning mirror (Y axis) 92.
And a scanner motor (Y axis) 94. Therefore, the laser beam LB input to the beam scanning unit 74
After being condensed by the condensing unit 82 such as a lens, the light is reflected by the scanning mirror 88 and the scanning mirror 92 of the scanner driving unit 84 and is irradiated onto the workpiece 96.
【０００８】その際、スキャニングミラー８８および９
２は、スキャナ制御装置８６で設定された振幅および周
波数に従ってスキャナ駆動部８４内のスキャナモータ
（Ｘ軸）９０およびスキャナモータ（Ｙ軸）９４を駆動
制御することにより動作され、それらスキャニングミラ
ー８８および９２の動作に応じてレーザビームＬＢが被
加工物９６上でＸ軸・Ｙ軸方向に走査されていた。At this time, scanning mirrors 88 and 9
2 is operated by driving and controlling the scanner motor (X axis) 90 and the scanner motor (Y axis) 94 in the scanner drive unit 84 in accordance with the amplitude and frequency set by the scanner control device 86, and these scanning mirrors 88 and According to the operation of 92, the laser beam LB was scanned on the workpiece 96 in the X-axis and Y-axis directions.
【０００９】例えば、スキャナ制御部８６により正弦波
形または三角波形を用いてスキャナモータ（Ｘ軸）９０
とスキャナモータ（Ｙ軸）９４とを同時制御する場合
は、レーザビームＬＢを円形または四角形に走査するこ
とが可能である。For example, the scanner control unit 86 uses a sine waveform or a triangular waveform to scan the scanner motor (X axis) 90.
When simultaneously controlling the scanning motor and the scanner motor (Y-axis) 94, it is possible to scan the laser beam LB in a circular or square shape.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のレーザ加工装置は構成されているが、以下に述べるよ
うな課題を有している。As described above, although the conventional laser processing apparatus is constructed, it has the following problems.
【００１１】すなわち、従来のビーム走査部７４とビー
ム発生部７２とは、それぞれの制御部であるスキャナ制
御部８６と発振器制御部７８とにより各々単独で制御が
なされていたため、例えば、レーザビームＬＢを２軸
（例えば、Ｘ軸・Ｙ軸）方向に走査させるビーム走査部
を用いて、円形に走査させながら自由曲線を描いて加工
する場合、ビーム軌跡が同一位置を何度も通過して、入
熱過多によるアンダーカットや入熱の不均等による加工
不良が発生したり、走査振幅の大きい溶接では溶融池が
レーザビームに引っ張られて偏りアンダーカットが発生
するという不都合があった。That is, since the conventional beam scanning unit 74 and beam generating unit 72 are individually controlled by the scanner control unit 86 and the oscillator control unit 78, which are the respective control units, for example, the laser beam LB is used. When a free-form curve is drawn while being circularly scanned using a beam scanning unit that scans in two directions (for example, the X-axis and Y-axis), the beam trajectory passes through the same position many times, There are problems that undercuts due to excessive heat input and processing defects due to uneven heat input occur, and in welding with a large scanning amplitude, the molten pool is pulled by the laser beam and uneven undercutting occurs.
【００１２】そこで、加工線に対して直交する一軸方向
にビーム走査を行って入熱を均等化するという方法は行
われていたが、従来のビーム走査部７４では、ビームの
走査方向を単独で制御していたため、例えば、不図示の
加工テーブル上に被加工物９６を載置して移動しながら
加工する際に、その移動方向に同期させて走査方向を変
えることはできなかった。Therefore, a method of performing beam scanning in a uniaxial direction orthogonal to the machining line to equalize the heat input has been used. However, in the conventional beam scanning unit 74, the beam scanning direction is independent. Since the control is performed, for example, when the workpiece 96 is placed on a processing table (not shown) and processed while moving, the scanning direction cannot be changed in synchronization with the moving direction.
【００１３】つまり、ビーム走査部７４が有する走査軸
系と同一の方向、例えば、Ｘ軸方向またはＹ軸方向のみ
の加工線に対して直交方向に走査させることは対応可能
であるが、Ｘ軸方向とＹ軸方向とを合成したベクトル方
向の自由曲線から成る加工線には対応できないという不
都合があった。That is, it is possible to scan in the same direction as the scanning axis system of the beam scanning section 74, for example, in the direction orthogonal to the machining line only in the X-axis direction or the Y-axis direction, but the X-axis can be used. There is an inconvenience that it cannot be applied to a machining line composed of a free curve in the vector direction that is a combination of the direction and the Y-axis direction.
【００１４】また、レーザ発振器７６から出力されたレ
ーザビームＬＢは、レーザ発振器７６の種類やその特性
に応じてビーム形状やビームスポット形状が楕円形とな
るものがあるため、加工方向の違いによって加工溝幅や
溶接ビード幅などを一定に保つことができないという不
都合があった。The laser beam LB output from the laser oscillator 76 may have an elliptical beam shape or beam spot shape depending on the type of the laser oscillator 76 and its characteristics. There is an inconvenience that the groove width and the weld bead width cannot be kept constant.
【００１５】この発明は、かかる従来技術の有する不都
合に鑑みてなされたもので、被加工物の加工線が自由曲
線であっても常に加工線に対して直交方向にビーム走査
を行って、被加工物の加工線に対する均等な入熱制御を
可能とし、加工品質の向上を図ることのできるレーザ加
工装置を得ることを第１の目的とする。The present invention has been made in view of the inconveniences of the prior art, and even if the machining line of the workpiece is a free curve, the beam scanning is always performed in the direction orthogonal to the machining line to obtain the workpiece. It is a first object of the present invention to obtain a laser processing apparatus capable of uniformly controlling heat input to a processing line of a workpiece and improving processing quality.
【００１６】また、レーザビームのビーム形状を適正な
ビーム形状に自動的に補正して、被加工物の加工線に対
する適正な入熱制御を可能とし、加工品質の向上を図る
ことのできるレーザ加工装置を得ることを第２の目的と
する。Further, the laser beam shape can be automatically corrected to an appropriate beam shape to enable proper heat input control for the processing line of the workpiece, and laser processing capable of improving the processing quality. The second purpose is to obtain the device.
【００１７】さらに、レーザビームのビームスポット形
状を適正なビームスポット形状に自動的に補正して、被
加工物の加工線に対する適正な入熱制御を可能とし、加
工品質の向上を図ることのできるレーザ加工装置を得る
ことを第３の目的とする。Further, the beam spot shape of the laser beam is automatically corrected to an appropriate beam spot shape to enable proper heat input control for the machining line of the workpiece, thereby improving the machining quality. A third object is to obtain a laser processing device.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係るレーザ加工装置にあっては、レーザ
ビームを発生させるビーム発生手段と、前記ビーム発生
手段から発生したレーザビームを集束させこれを走査し
ながら被加工物に照射するビーム走査手段とを備えたレ
ーザ加工装置において、前記被加工物を載置し前記ビー
ム走査手段から照射されるレーザビームとほぼ直交する
面内の少なくとも２軸方向に移動可能なテーブルと、前
記テーブルを移動量や移動速度に関する移動指令値に基
づいて加工線に沿って移動制御するテーブル制御手段と
を備え、前記ビーム走査手段が、集束されたレーザビー
ムを少なくとも直交する２軸の走査軸で走査させるスキ
ャナ駆動部と、前記テーブル制御手段の移動指令値に基
づいて前記被加工物の加工線に対して前記レーザビーム
が常に直交方向に走査されるように前記スキャナ駆動部
を制御するスキャナ制御部とを備え、前記ビーム発生手
段で発生させたレーザビームのビーム形状を検出するビ
ーム形状センサをさらに備え、前記ビーム発生手段が、
光を発振させてレーザビームを出力するレーザ発振器
と、所定の出力指令値に基づいて前記レーザ発振器のビ
ーム出力や発振周波数を制御する発振器制御部とで構成
され、前記スキャナ制御手段は、前記ビーム形状センサ
から出力されるビーム形状データと、前記発振器制御部
の出力指令値に基づく基準となるビーム形状データとを
比較し、その差分のビーム形状を疑似的に補正するよう
に所定の振り幅でレーザビームを走査させる指令値を導
いて前記スキャナ駆動部を制御することを特徴としてい
る。To achieve the above object, in a laser processing apparatus according to the present invention, a beam generating means for generating a laser beam and a laser beam generated by the beam generating means are focused. In the laser processing apparatus provided with a beam scanning means for irradiating the workpiece while scanning the same, at least in a plane substantially orthogonal to the laser beam on which the workpiece is mounted and which is irradiated from the beam scanning means. The beam scanning means includes a table movable in two axis directions and table control means for controlling the movement of the table along a processing line based on a movement command value relating to a movement amount or a movement speed, and the beam scanning means has a focused laser beam. A scanner drive unit that scans a beam with at least two orthogonal scanning axes, and the workpiece based on a movement command value of the table control unit. The laser beam is always a scanner control unit for controlling the scanner drive unit to be scanned in orthogonaldirections, the beam generation hands against the processing line of
A beam that detects the beam shape of the laser beam generated at the stage.
A beam shape sensor, wherein the beam generating means comprises:
A laser oscillator that oscillates light and outputs a laser beam
Based on the specified output command value, the laser oscillator
Composed of an oscillator controller that controls the output of the system and the oscillation frequency
And the scanner control means includes the beam shape sensor.
Beam shape data output from the oscillator and the oscillator controller
With the beam shape data as a reference based on the output command value of
Compare and try to artificially correct the beam shape of the difference
Command value to scan the laser beam with a predetermined swing width
In addition, the scanner driving unit is controlled .
【００１９】[0019]
【００２０】[0020]
【００２１】この発明によれば、ビーム形状センサによ
りビーム発生手段から発生したレーザビームのビーム形
状が検出され、スキャナ制御手段は、そのビーム形状セ
ンサで検出されたビーム形状データと、ビーム発生手段
を構成するレーザ発振器のビーム出力や発振周波数を制
御する発振器制御部の出力指令値に基づく基準となるビ
ーム形状データとを比較し、その差分のビーム形状を疑
似的に補正するようにスキャナ駆動部を制御して所定の
振り幅でレーザビームを走査させるようにする。このた
め、ビーム発生手段から発生したビーム形状が基準のビ
ーム形状と異なっていても、レーザビームを所定の振り
幅で走査することにより疑似的に補正することにより、
被加工物の加工線に対する適正な入熱制御が可能とな
り、加工品質の向上を図ることができる。According to the present invention, the beam shape sensor detects the beam shape of the laser beam generated from the beam generating means, and the scanner control means stores the beam shape data detected by the beam shape sensor and the beam generating means. The scanner drive unit is compared to compare with the reference beam shape data based on the output command value of the oscillator control unit that controls the beam output and the oscillation frequency of the laser oscillator to be configured, and to correct the difference beam shape in a pseudo manner. The laser beam is controlled to scan with a predetermined swing width. Therefore, even if the beam shape generated from the beam generating means is different from the reference beam shape, by performing pseudo correction by scanning the laser beam with a predetermined swing width,
Appropriate heat input can be controlled for the machining line of the workpiece, and the machining quality can be improved.
【００２２】つぎの発明に係るレーザ加工装置にあって
は、前記基準となるビーム形状データは、所定の径から
成る円形のビーム形状を示すデータであることを特徴と
している。The laser beam machining apparatus according to the next invention is characterized in that the reference beam shape data is data indicating a circular beam shape having a predetermined diameter.
【００２３】この発明によれば、円形のビーム形状デー
タに基づいてレーザビームが補正されるため、走査方向
に関わらず常に加工幅の変わらない適正なレーザ加工を
行うことができる。According to the present invention, since the laser beam is corrected based on the circular beam shape data, it is possible to perform proper laser processing in which the processing width does not always change regardless of the scanning direction.
【００２４】つぎの発明に係るレーザ加工装置にあって
は、レーザビームを発生させるビーム発生手段と、前記
ビーム発生手段から発生したレーザビームを集束させこ
れを走査しながら被加工物に照射するビーム走査手段と
を備えたレーザ加工装置において、前記被加工物を載置
し前記ビーム走査手段から照射されるレーザビームとほ
ぼ直交する面内の少なくとも２軸方向に移動可能なテー
ブルと、前記テーブルを移動量や移動速度に関する移動
指令値に基づいて加工線に沿って移動制御するテーブル
制御手段とを備え、前記ビーム走査手段が、集束された
レーザビームを少なくとも直交する２軸の走査軸で走査
させるスキャナ駆動部と、前記テーブル制御手段の移動
指令値に基づいて前記被加工物の加工線に対して前記レ
ーザビームが常に直交方向に走査されるように前記スキ
ャナ駆動部を制御するスキャナ制御部とを備え、前記ビ
ーム発生手段で発生させたレーザビームのビーム形状を
検出するビーム形状センサをさらに備え、前記スキャナ
制御手段は、前記ビーム形状センサから出力されるビー
ム形状データに基づいて、このビーム形状のレーザビー
ムを所定のビーム軌跡で走査させて得られるビームスポ
ット形状データと、基準となるビームスポット形状デー
タとを比較し、その差分のビームスポット形状を補正す
るように前記スキャナ駆動部によるレーザビームのビー
ム軌跡を補正制御することを特徴としている。In the laser processing apparatus according to the next invention,beam generating means for generating alaser beam, and
Focus the laser beam generated by the beam generation means.
Beam scanning means for irradiating the work piece while scanning it
In the laser processing device equipped with
The laser beam emitted from the beam scanning means
A table that is movable in at least two axial directions in a plane that is substantially orthogonal to each other.
Bull, and move the table about the moving amount and moving speed
Table that controls movement along the machining line based on the command value
Control means and the beam scanning means is focused
Scan the laser beam with at least two orthogonal scanning axes
Moving the scanner drive unit and the table control means
Based on the command value,
The laser beam is scanned so that it is always scanned in the orthogonal direction.
A scanner control unit that controls a toner drive unit, and a beam shape sensor that detects the beam shape of the laser beam generated by the beam generation unit, wherein the scanner control unit outputs the beam shape sensor. Based on the beam shape data, the beam spot shape data obtained by scanning the laser beam of this beam shape with a predetermined beam trajectory is compared with the reference beam spot shape data, and the difference beam spot shape is determined. It is characterized in that the beam trajectory of the laser beam is corrected and controlled by the scanner driving unit so as to perform the correction.
【００２５】この発明によれば、ビーム形状センサによ
りビーム発生手段から発生したレーザビームのビーム形
状が検出され、スキャナ制御手段は、そのビーム形状デ
ータに基づいて、レーザビームを所定のビーム軌跡で走
査させて得られるビームスポット形状データと、基準と
なるビームスポット形状データとを比較し、その差分の
ビームスポット形状を補正するようにスキャナ駆動部を
制御してレーザビームのビーム軌跡が補正制御される。
このため、レーザビームを所定のビーム軌跡で走査する
ことによって得られるビームスポットの形状がビーム形
状等の影響により変形しても、これを補正して適正なビ
ームスポット形状が得られることから、被加工物の加工
線に対する適正な入熱制御が可能となり、加工品質の向
上を図ることができる。According to the invention, the beam shape sensor detects the beam shape of the laser beam generated from the beam generating means, and the scanner control means scans the laser beam in a predetermined beam locus based on the beam shape data. The beam spot shape data thus obtained is compared with the reference beam spot shape data, and the scanner driver is controlled so as to correct the difference beam spot shape, and the beam trajectory of the laser beam is corrected and controlled. .
For this reason, even if the shape of the beam spot obtained by scanning the laser beam with a predetermined beam trajectory is deformed due to the influence of the beam shape or the like, it can be corrected to obtain an appropriate beam spot shape. Appropriate heat input can be controlled for the processing line of the workpiece, and the processing quality can be improved.
【００２６】つぎの発明に係るレーザ加工装置にあって
は、前記基準となるビームスポット形状データは、所定
の径から成る円形のビームスポット形状を示すデータで
あることを特徴としている。The laser beam machining apparatus according to the next invention is characterized in that the reference beam spot shape data is data indicating a circular beam spot shape having a predetermined diameter.
【００２７】この発明によれば、円形のビームスポット
形状のデータに基づいてレーザビームのビーム軌跡が補
正されるため、走査方向に関わらず常に加工幅の変わら
ない適正なレーザ加工を行うことができる。According to the present invention, since the beam locus of the laser beam is corrected based on the circular beam spot shape data, it is possible to perform proper laser processing in which the processing width does not always change regardless of the scanning direction. .
【００２８】つぎの発明に係るレーザ加工装置にあって
は、前記ビーム発生手段は、炭酸ガスレーザを発生させ
るレーザ発振器を備えていることを特徴としている。In the laser processing apparatus according to the next invention, the beam generating means is provided with a laser oscillator for generating a carbon dioxide gas laser.
【００２９】この発明によれば、レーザ熱加工に適した
出力の大きい炭酸ガスレーザをレーザ発振器に用いたた
め、被加工物に対する均等な入熱制御の要求に応えるこ
とができる。According to the present invention, since the carbon dioxide gas laser having a large output suitable for laser thermal processing is used for the laser oscillator, it is possible to meet the demand for uniform heat input control to the workpiece.
【００３０】[0030]
【発明の実施の形態】以下、この発明に係るレーザ加工
装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a laser processing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００３１】（実施の形態１）図１には、実施の形態１
に係るレーザ加工装置１０のブロック図が示され、図２
には、加工速度とビーム走査との関係を説明する概念図
が示され、図３には、被加工物上の加工線とレーザビー
ムの走査方向とを説明する斜視図が示されている。実施
の形態１に係るレーザ加工装置１０は、炭酸（ＣＯ2）
ガスレーザを用いて溶接等を行うレーザ熱加工を行うレ
ーザ加工装置として実施したものである。(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment.
2 is a block diagram of the laser processing apparatus 10 according to FIG.
Shows a conceptual diagram for explaining the relationship between the processing speed and beam scanning, and FIG. 3 shows a perspective view for explaining the processing line on the workpiece and the scanning direction of the laser beam. The laser processing apparatus 10 according to the first embodiment uses carbonic acid (CO2 )
This is carried out as a laser processing apparatus for performing laser thermal processing such as welding using a gas laser.
【００３２】このレーザ加工装置１０は、図１におい
て、レーザビームＬＢを発生させるビーム発生手段とし
てのビーム発生部１２と、そのレーザビームＬＢを走査
させて被加工物４０の加工線上を照射しながら熱加工を
施して溶接等を行うビーム走査手段としてのビーム走査
部１４とを備えている。The laser processing apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a beam generating unit 12 as a beam generating means for generating a laser beam LB, and a laser beam LB that is scanned to irradiate a processing line of a workpiece 40. A beam scanning unit 14 serving as a beam scanning unit that performs thermal processing and performs welding and the like is provided.
【００３３】ビーム発生部１２は、ここでは炭酸（ＣＯ
2）ガスをレーザ物質として、これに高電圧を印加して
励起させた後、基底順位に移行する際に各原子から放出
される光を発振させてコヒーレントなレーザビームを取
り出すレーザ発振器２０と、出力指令値に基づいてレー
ザ発振器２０に対してビーム出力や周波数などを制御し
てレーザビームＬＢを出力する発振器制御部７８とを備
えている。The beam generating section 12 is a carbon dioxide (CO
2 ) A laser oscillator 20 that emits a coherent laser beam by oscillating light emitted from each atom when a gas is used as a laser substance and a high voltage is applied to the laser substance to excite the gas, and then the gas moves to the base order. An oscillator control unit 78 that outputs a laser beam LB by controlling the beam output and frequency of the laser oscillator 20 based on the output command value.
【００３４】また、ビーム走査部１４は、ビーム発生部
１２から出力されベンドミラー２４で屈折されたレーザ
ビームＬＢを集光させる光学系から成る集光部２６と、
集光されたレーザビームＬＢを所定方向に走査させるス
キャナ駆動部２８と、このスキャナ駆動部２８の駆動状
態を制御するスキャナ制御部３０とを備えている。ここ
では、ビーム走査部１４にガルバノメータを用いてい
る。The beam scanning unit 14 also includes a condensing unit 26 including an optical system for condensing the laser beam LB output from the beam generating unit 12 and refracted by the bend mirror 24.
A scanner drive unit 28 that scans the focused laser beam LB in a predetermined direction and a scanner control unit 30 that controls the drive state of the scanner drive unit 28 are provided. Here, a galvanometer is used for the beam scanning unit 14.
【００３５】さらに、スキャナ駆動部２８は、集光部２
６で集光されたレーザビームＬＢをＸ軸方向に走査させ
るスキャニングミラー３２と、それを駆動するスキャナ
モータ３４、およびレーザビームＬＢをＹ軸方向に走査
させるスキャニングミラー３６と、それを駆動するスキ
ャナモータ３８とを備えている。Further, the scanner driving unit 28 includes the light collecting unit 2
6, a scanning mirror 32 for scanning the laser beam LB condensed in 6 in the X-axis direction, a scanner motor 34 for driving it, and a scanning mirror 36 for scanning the laser beam LB in the Y-axis direction, and a scanner for driving it. And a motor 38.
【００３６】また、実施の形態１では、加工対象物であ
る被加工物４０は、加工テーブル１６上に移動可能に載
置されている。この加工テーブル１６は、Ｘ軸およびＹ
軸などの２軸以上の移動軸を有しており、被加工物４０
を把持して固定した状態で２次元面内を自由に移動させ
ることができる。Further, in the first embodiment, the workpiece 40, which is a workpiece, is movably placed on the processing table 16. This processing table 16 has an X-axis and a Y-axis.
The work piece 40 has two or more moving axes such as a shaft.
It is possible to freely move in a two-dimensional plane while holding and fixing.
【００３７】そして、この加工テーブル１６の移動制御
を行うテーブル制御手段としてのテーブル制御部１８に
は、通常ＮＣ（数値制御装置）が用いられる。このＮＣ
には、予め加工プログラムが登録されており、この加工
プログラムに従って移動指令が設定され、その値を用い
て所定の加工処理制御が行われる。加工プログラムに
は、加工速度や加工形状データなどもプログラム化され
ており、そのプログラム設定データによりＮＣで軸演算
制御が実施され、各種の加工動作が行われる。An NC (numerical controller) is usually used for the table controller 18 as a table controller for controlling the movement of the machining table 16. This NC
A machining program is registered in advance, a movement command is set in accordance with the machining program, and predetermined machining processing control is performed using the value. A machining speed, machining shape data, and the like are also programmed in the machining program, and the NC operation controls the NC based on the program setting data to perform various machining operations.
【００３８】実施の形態１では、テーブル制御部１８か
ら出力される指令値をスキャナ制御部３０に入力するこ
とにより、加工線の進行方向を判定し常に加工進行方向
に対しビーム走査が直角となるように制御するものであ
る。[0038] In the first embodiment, by inputting a command value output from the table controlunit 18 to the scanner controller 30, beam scanning is perpendicular to always working traveling direction determines the traveling direction of the processing line To control it.
【００３９】つぎに、実施の形態１に係る特徴的な構成
要素であるスキャナ制御部３０におけるレーザビームＬ
Ｂの走査量の制御について図２を用いて説明する。この
スキャナ制御部３０が含まれるビーム走査部１４には、
ガルバノメータが用いられている。Next, the laser beam L in the scanner control unit 30 which is a characteristic constituent element according to the first embodiment.
The control of the scanning amount of B will be described with reference to FIG. The beam scanning unit 14 including the scanner control unit 30 includes
A galvanometer is used.
【００４０】まず、加工テーブル１６の移動速度（加工
速度）は、図２に示されるように、Ｘ軸移動速度をＸ
２、Ｙ軸移動速度をＹ１とした場合の合成速度Ｆとな
り、加工テーブル１６の移動方向に対して直交方向に走
査させるビーム走査の振り幅Ａは、Ｘ軸スキャニング量
のＸ１とＹ軸スキャニング量のＹ２との合成スキャニン
グ量として表される。First, as shown in FIG. 2, the moving speed (processing speed) of the processing table 16 is the X-axis moving speed X.
2. When the Y-axis moving speed is Y1, the combined speed is F, and the swing width A of the beam scanning for scanning in the direction orthogonal to the moving direction of the processing table 16 is the X-axis scanning amount X1 and the Y-axis scanning amount. It is expressed as a combined scanning amount with Y2.
【００４１】ここで、加工テーブル１６の移動軸方向と
ビーム走査の走査軸方向とを同一軸方向とした場合は、
ビーム走査の振り幅Ａに対するスキャニングミラー（Ｘ
軸）３２およびスキャニングミラー（Ｙ軸）３６のそれ
ぞれの走査量は、次式（１）、（２）の関係となる。Here, when the moving axis direction of the processing table 16 and the scanning axis direction of the beam scanning are the same axis direction,
Scanning mirror (X
The respective scanning amounts of the (axis) 32 and the scanning mirror (Y axis) 36 have the relationship of the following equations (1) and (2).
【００４２】[0042]
【数１】[Equation 1]
【００４３】従って、上述した関係式に相当するよう
に、各スキャニングミラーの走査軸の走査量（振幅量）
を変化させることにより、加工線に対して常に直交した
ビーム走査を実現することが可能となる。Therefore, the scanning amount (amplitude amount) of the scanning axis of each scanning mirror corresponds to the above relational expression.
It is possible to realize beam scanning which is always orthogonal to the processing line by changing.
【００４４】また、ここではスキャナ制御部３０からス
キャナ駆動部２８に対するビーム走査指令は、Ｘ軸とＹ
軸とでは同一周波数の指令値としている。そして、加工
テーブル１６の移動方向が第１象限（Ｘ軸、Ｙ軸共にプ
ラス方向に移動）および第３象限（Ｘ軸、Ｙ軸共にマイ
ナス方向に移動）の場合は、スキャニングミラー（Ｘ
軸）３２とスキャニングミラー（Ｙ軸）３６との振幅波
形を同位相とし、加工テーブル１６の移動方向が第２象
限（Ｘ軸がマイナス方向、Ｙ軸がプラス方向に移動）お
よび第４象限（Ｘ軸がプラス方向、Ｙ軸がマイナス方向
に移動）の場合は、スキャニングミラー（Ｘ軸）３２と
スキャニングミラー（Ｙ軸）３６の振幅波形の位相を１
８０°ずらすことにより、常に加工線に対して直交する
方向にビーム走査を行うことができる。Further, here, the beam scanning command from the scanner control unit 30 to the scanner drive unit 28 is X-axis and Y-axis.
The command value of the same frequency is used for the axis. When the moving direction of the machining table 16 is the first quadrant (both X and Y axes move in the plus direction) and the third quadrant (both X and Y axes move in the minus direction), the scanning mirror (X
(Axis) 32 and the scanning mirror (Y axis) 36 have the same amplitude waveform, and the moving direction of the working table 16 is in the second quadrant (X axis is minus direction, Y axis is plus direction) and fourth quadrant ( When the X axis moves in the positive direction and the Y axis moves in the negative direction), the phase of the amplitude waveform of the scanning mirror (X axis) 32 and the scanning mirror (Y axis)36 is set to 1
By shifting by 80 °, beam scanning can always be performed in a direction orthogonal to the processing line.
【００４５】つぎに、動作について説明する。図１にお
いて、ビーム発生部１２の発振器制御部２２で設定され
たビーム出力や周波数などの出力指令値に従ってレーザ
発振器２０からレーザビームＬＢが出力される。このレ
ーザビームＬＢは、ベンドミラー２４で被加工物４０の
方向へ屈折され、ビーム走査部１４の集光部２６で集光
されて細く絞られ、スキャナ駆動部２８でＸ軸・Ｙ軸方
向に走査されながら被加工物４０上の加工線に照射され
る。Next, the operation will be described. In Figure 1, the laser beam LB output from the laser oscillator 20 according to the output command value, such as a beam output and frequency set by the oscillator controlunit 22 of the beam generating portion 12. The laser beam LB is refracted by the bend mirror 24 in the direction of the workpiece 40, condensed by the condensing unit 26 of the beam scanning unit 14 and narrowed down, and is then narrowed down by the scanner driving unit 28 in the X-axis and Y-axis directions. The scanning line on the workpiece 40 is irradiated while being scanned.
【００４６】ここで、ビーム走査部１４では、テーブル
制御部１８より移動指令値として入力される加工テーブ
ル１６の移動量や速度などと共に、スキャナ制御部３０
で設定されたレーザビームの振幅および周波数に従っ
て、上式（１）および（２）に基づいてＸ軸方向および
Ｙ軸方向のビーム走査量と各軸の波形位相を自動的に制
御することにより、被加工物４０の加工線に対して常に
直交方向にレーザビームを走査させるように、スキャナ
駆動部２８内のスキャナモータ（Ｘ軸）３４およびスキ
ャナモータ（Ｙ軸）３８を駆動制御し、スキャニングミ
ラー（Ｘ軸）３２およびスキャニングミラー（Ｙ軸）３
６を動作させて、レーザビームＬＢを走査させる。Here, in the beam scanning unit 14, the scanner control unit 30 together with the movement amount and speed of the processing table 16 input as a movement command value from the table control unit 18.
By automatically controlling the beam scanning amount in the X-axis direction and the Y-axis direction and the waveform phase of each axis based on the above equations (1) and (2) according to the amplitude and frequency of the laser beam set in The scanner motor (X axis) 34 and the scanner motor (Y axis) 38 in the scanner drive unit 28 are drive-controlled so that the laser beam is always scanned in the direction orthogonal to the processing line of the workpiece 40, and the scanning mirror is scanned. (X axis) 32 and scanning mirror (Y axis) 3
6 is operated to scan the laser beam LB.
【００４７】図３には、この加工テーブル１６上に載置
された被加工物４０の加工線４４に対して常に直交方向
にレーザビームＬＢが走査されるように走査制御され、
加工処理が行われている状態が示されている。In FIG. 3, scanning control is performed so that the laser beam LB is always scanned in a direction orthogonal to the machining line 44 of the workpiece 40 placed on the machining table 16.
The state where the processing is being performed is shown.
【００４８】以上説明したように、実施の形態１による
と、図３に示されるように、加工線４２が自由曲線を描
く場合であっても、レーザビームＬＢは、常に加工線４
２に対して直交する方向に走査されるため、加工幅を常
に均一にすることができるとともに、被加工物の加工線
に対して偏りのない均等な入熱制御が可能となることか
ら、加工品質の高いレーザ加工を行うことができる。As described above, according to the first embodiment, as shown in FIG. 3, even when the processing line 42 draws a free curve, the laser beam LB always emits the processing line 4.
Since the scanning is performed in a direction orthogonal to 2, the processing width can be made uniform at all times, and uniform heat input control can be performed without deviation with respect to the processing line of the workpiece. High quality laser processing can be performed.
【００４９】なお、実施の形態１では、スキャナ制御部
３０に予め条件データを設定するようにしたが、これに
限定されるものではなく、スキャナ制御部３０と発振器
制御部２２とテーブル制御部１８とを１つの制御装置と
して、加工プログラム上で条件データを設定するように
しても良い。これにより、１つの加工プログラム内で軸
移動条件の変化に応じてレーザビームの走査振り幅や周
波数等を変化させることも可能となる。In the first embodiment, the condition data is set in the scanner control unit 30 in advance, but the present invention is not limited to this, and the scanner control unit 30, the oscillator control unit 22, and the table control unit 18 are not limited thereto. Alternatively, the control data may be set as one control device to set the condition data on the machining program. As a result, it is possible to change the scanning swing width, frequency, etc. of the laser beam according to the change of the axis movement condition within one machining program.
【００５０】（実施の形態２）つぎに、実施の形態２を
図４および図５に基づいて説明する。ここで、前述した
実施の形態１と同一若しくは同等の構成部分については
同一の符号を付すとともにその説明を簡略化し若しくは
省略するものとする。(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Here, components that are the same as or equivalent to those in the first embodiment described above will be assigned the same reference numerals, and description thereof will be simplified or omitted.
【００５１】図４には、実施の形態２に係るレーザ加工
装置５０のブロック図が示され、図５には、ビーム形状
の補正状態を説明する図が示されている。FIG. 4 is a block diagram of the laser processing apparatus 50 according to the second embodiment, and FIG. 5 is a diagram for explaining the beam shape correction state.
【００５２】この実施の形態２に係るレーザ加工装置５
０の特徴的な構成は、ここでは図４に示されるように、
レーザビームＬＢを導く光路上にレーザビームＬＢの伝
搬経路を変更するためのベンドミラー２４が配置され、
このベンドミラー２４にレーザビーム１３が反射される
際に、ビーム径を検出するビーム形状センサとしてのビ
ームセンサ５２が設けられている点にある。Laser processing apparatus 5 according to the second embodiment
The characteristic configuration of 0 is, here, as shown in FIG.
A bend mirror 24 for changing the propagation path of the laser beam LB is arranged on the optical path for guiding the laser beam LB,
The point is that a beam sensor 52 is provided as a beam shape sensor for detecting the beam diameter when the laser beam 13 is reflected by the bend mirror 24.
【００５３】このビームセンサ５２の具体的な構成は、
図４では詳細に図示されていないが、４個以上の温度セ
ンサ、または４個以上の光センサで構成されており、ビ
ーム形状の偏り（例えば、図５（ａ）に示される楕円の
ビーム形状の潰れ具合）を温度分布または輝度分布に基
づくアナログ値として検出するものである。The concrete structure of the beam sensor 52 is as follows.
Although not shown in detail in FIG. 4, it is configured with four or more temperature sensors or four or more photosensors, and the beam shape is biased (for example, the elliptical beam shape shown in FIG. 5A). Is detected as an analog value based on the temperature distribution or the brightness distribution.
【００５４】ビームセンサ５２で検出されたビーム形状
データは、スキャナ制御部５６においてビームの偏り方
向および偏り量が算出され、この算出データとビーム発
生部５８の発振器制御部２２からの出力指令値とが比較
される。この発振器制御部２２からの出力指令値には、
ビーム発生部５８から発生させる基準となるビーム形状
データが含まれている。With respect to the beam shape data detected by the beam sensor 52, the beam deviation direction and the beam deviation amount are calculated by the scanner controller 56, and the calculated data and the output command value from the oscillator controller 22 of the beam generator 58 are calculated. Are compared. The output command value from the oscillator control unit 22 includes
It includes beam shape data as a reference generated by the beam generator 58.
【００５５】従って、上述したビームセンサ５２で検出
されたビーム形状データと、発振器制御部２２からの出
力指令値とをスキャナ制御部５６で比較することによ
り、実際にビーム発生部５８から出力されたレーザビー
ムのビーム形状が適正な形状であるか否かを適正に判別
することができる。Therefore, by comparing the beam shape data detected by the beam sensor 52 with the output command value from the oscillator controller 22, the scanner controller 56 actually outputs the data from the beam generator 58. It is possible to properly determine whether or not the beam shape of the laser beam is an appropriate shape.
【００５６】例えば、図５（ａ）に示される楕円のビー
ム形状をしたレーザビームは、紙面上下方向（例えば、
Ｙ軸方向）や紙面左右方向（例えば、Ｘ軸方向）に同じ
振れ幅で走査した場合であっても、ビーム形状自体が縦
長の楕円形状をしていると走査方向によって加工範囲が
変わってくる。For example, a laser beam having an elliptical beam shape shown in FIG.
Even when scanning is performed with the same deflection width in the Y-axis direction and the left-right direction of the paper (for example, the X-axis direction), if the beam shape itself is a vertically long elliptical shape, the processing range changes depending on the scanning direction. .
【００５７】このため、円形に近いビーム形状が理想的
であることから、図５（ａ）に示されるビーム形状を図
５（ｂ）に示されるように紙面の上下方向と左右方向の
径とが同じになるように、レーザビームを周期的に振幅
させて疑似的に円形に近いビーム形状を得るようにする
ものである。For this reason, since a beam shape close to a circle is ideal, the beam shape shown in FIG. 5 (a) has a vertical direction and a horizontal direction on the paper surface as shown in FIG. 5 (b). So as to be the same, the laser beam is periodically oscillated to obtain a pseudo-circular beam shape.
【００５８】つぎに、その動作について説明する。レー
ザ発振器２０から出力されたレーザビームＬＢは、レー
ザ発振器２０の種類や特性によりビーム形状が楕円とな
るものがある。これを補正する場合は、まず、レーザビ
ームＬＢの光路上に配置されたレーザビームの形状を検
出するビームセンサ５２により、ベンドミラー２４にレ
ーザビームＬＢが反射される際のビーム径が検出され
る。Next, the operation will be described. The laser beam LB output from the laser oscillator 20 may have an elliptic beam shape depending on the type and characteristics of the laser oscillator 20. To correct this, first, the beam sensor 52 that detects the shape of the laser beam disposed on the optical path of the laser beam LB detects the beam diameter when the laser beam LB is reflected by the bend mirror 24. .
【００５９】そして、スキャナ制御部５６は、このビー
ムセンサ５２で検出されたビーム径に基づいてビームの
偏り方向と偏り量とを算出したビーム形状データと、発
振器制御部２２からの出力指令値との比較を行い、レー
ザビームを振幅させる方向と、その振り幅および各走査
軸の波形位相を算出する。Then, the scanner control unit 56 calculates the beam deflection direction and the beam deflection amount based on the beam diameter detected by the beam sensor 52, the beam shape data, and the output command value from the oscillator control unit 22. Are compared, and the direction in which the laser beam is oscillated, its swing width, and the waveform phase of each scanning axis are calculated.
【００６０】この算出結果は、図５（ｂ）に示されるよ
うに、レーザビームＬＢを紙面左右方向（走査方向）に
小刻みに走査させることにより、円形に近い疑似的なビ
ーム形状を得るためのビーム補正データとなる。As shown in FIG. 5B, the calculation result is obtained by scanning the laser beam LB in the horizontal direction (scanning direction) of the paper in small steps to obtain a pseudo circular beam shape close to a circle. This is the beam correction data.
【００６１】スキャナ制御部５６は、この算出されたビ
ーム補正データに基づいてスキャナ駆動部２８内のスキ
ャナモータ（Ｘ軸）３４およびスキャナモータ（Ｙ軸）
３８を駆動制御し、スキャニングミラー（Ｘ軸）３２お
よびスキャニングミラー（Ｙ軸）３６を動作させること
により、ビーム形状が円形になるようビーム形状を補正
する走査が行われる。The scanner controller 56 uses the calculated beam correction data to scan the scanner motor (X axis) 34 and the scanner motor (Y axis) in the scanner driver 28.
By controlling the driving of 38 and operating the scanning mirror (X axis) 32 and the scanning mirror (Y axis) 36, scanning for correcting the beam shape is performed so that the beam shape becomes circular.
【００６２】例えば、実施の形態２において、ビーム形
状が補正したレーザビームを用いて被加工物の切断や溶
接を行う場合は、集光したときのレーザビームのビーム
ウエストは、約０．２ｍｍ以下となる。For example, in the second embodiment, when the workpiece is cut or welded using the laser beam whose beam shape is corrected, the beam waist of the laser beam when focused is about 0.2 mm or less. Becomes
【００６３】また、熱処理を行う場合において、レーザ
ビームをディフォーカスしても、微妙にビームモードを
補正するものであることから、その補正指令としての走
査量は、１．０ｍｍ以下で良い。上述したように、ビー
ム形状を補正することができるため、加工方向が変わっ
ても加工溝幅や溶接ビード幅などが変化させずに一定に
保つことができる。Further, in the case of performing heat treatment, even if the laser beam is defocused, the beam mode is subtly corrected, so the scanning amount as the correction command may be 1.0 mm or less. As described above, since the beam shape can be corrected, even if the processing direction changes, the processing groove width, the welding bead width, and the like can be kept constant without changing.
【００６４】以上説明したように、実施の形態２による
と、図５（ａ）に示されるように、ビーム発生部５８か
ら出力されるレーザビームＬＢのビーム形状に偏り（楕
円形状）があり、これを走査しながらレーザ加工を行う
場合でも、レーザビームをスキャナ制御部５６により所
定の振れ幅と振れ方向に微小走査させて制御することに
より、図５（ｂ）に示されるように、基準となる円形に
近いビーム形状に補正することが可能となる。このた
め、加工方向や走査方向が変わっても被加工物の加工線
に対して適切な幅で入熱制御を行うことが可能となり、
加工品質の高いレーザ加工を行うことができる。As described above, according to the second embodiment, as shown in FIG. 5A, the beam shape of the laser beam LB output from the beam generator 58 is biased (elliptical), Even when performing laser processing while scanning this, by controlling the laser beam by finely scanning the laser beam in a predetermined swing width and swing direction, as shown in FIG. It is possible to correct the beam shape to a circular shape. Therefore, even if the machining direction or scanning direction changes, it is possible to perform heat input control with an appropriate width for the machining line of the workpiece,
Laser processing with high processing quality can be performed.
【００６５】（実施の形態３）つぎに、実施の形態３を
図６および図７に基づいて説明する。ここで、前述した
実施の形態１および２と同一若しくは同等の構成部分に
ついては同一の符号を付すとともにその説明を簡略化し
若しくは省略するものとする。(Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. Here, components that are the same as or equivalent to those in the first and second embodiments described above will be assigned the same reference numerals and their description will be simplified or omitted.
【００６６】図６には、実施の形態３に係るレーザ加工
装置６０のブロック図が示され、図７には、ビームスポ
ット形状の補正状態を説明する図が示されている。FIG. 6 is a block diagram of the laser processing apparatus 60 according to the third embodiment, and FIG. 7 is a diagram for explaining the correction state of the beam spot shape.
【００６７】上述した実施の形態２に記載したように、
レーザ発振器２０の種類や特性によりビーム形状が楕円
のように変形したものがあると、このビームを用いて一
定のビーム軌跡を繰り返し描いて一定の領域（形状）を
持ったビームスポットＢＳを形成した場合、ビーム形状
の変形に応じて形成されるビームスポット形状もビーム
軌跡と異なる形状になることがあった。このため、実施
の形態３では、このビーム形状が変形しても、所望のビ
ームスポット形状が得られるように補正を行うものであ
る。As described in the second embodiment,
If there is a beam shape that is deformed like an ellipse depending on the type and characteristics of the laser oscillator 20, a constant beam trajectory is repeatedly drawn using this beam to form a beam spot BS having a constant region (shape). In this case, the beam spot shape formed in accordance with the deformation of the beam shape may be different from the beam trajectory. Therefore, in the third embodiment, correction is performed so that a desired beam spot shape can be obtained even if the beam shape is deformed.
【００６８】実施の形態３の特徴的な構成は、スキャナ
制御部６４が、ビームセンサ５２で検出されたビーム径
のデータに基づいてビームの偏り方向および偏り量を算
出し、周囲温度やレーザビームＬＢによるベンドミラー
２４の温度上昇などの外的要因も合わせて補正されるよ
うに、レーザビームＬＢをスキャナ駆動部２８で振幅さ
せる方向、振り幅および各走査軸の波形位相を算出し、
このモード補正データに従ってスキャナ駆動部２８を制
御するようにした点である。In the characteristic configuration of the third embodiment, the scanner controller 64 calculates the beam deflection direction and the beam deflection amount based on the beam diameter data detected by the beam sensor 52, and determines the ambient temperature and the laser beam. The direction in which the laser beam LB is oscillated by the scanner drive unit 28, the swing width, and the waveform phase of each scanning axis are calculated so that external factors such as the temperature rise of the bend mirror 24 due to LB are also corrected,
The point is that the scanner driver 28 is controlled according to the mode correction data.
【００６９】つぎに、動作について説明する。まず、上
述した実施の形態２と同じビームセンサ５２を用いてビ
ーム発生部６６から発生されたレーザビームのビーム径
を検出する。スキャナ制御部６４は、このビームセンサ
５２で検出されたビーム径に基づいて、ビームの偏り方
向および偏り量を算出して、ビーム形状を把握する。こ
こで把握されたビーム形状は、図７（ａ）のハッチング
で示される楕円のレーザビームＬＢの形状である。Next, the operation will be described. First, the beam diameter of the laser beam generated from the beam generator 66 is detected using the same beam sensor 52 as in the second embodiment. The scanner control unit 64 calculates the beam deviation direction and the beam deviation amount based on the beam diameter detected by the beam sensor 52, and grasps the beam shape. The beam shape grasped here is the shape of the elliptical laser beam LB shown by hatching in FIG.
【００７０】つぎに、スキャナ制御部６４は、そのレー
ザビームをスキャナ駆動部２８を制御して一定のビーム
軌跡（図７（ｂ）に示される例えば円形）を描くように
すると、図７（ａ）の破線の外形に示されるように、ビ
ーム形状が楕円であってビーム軌跡が円形であると、形
成されるビームスポットＢＳも楕円となることが分か
る。この楕円のビームスポットを用いて被加工物上で加
工用の走査を行うと、ビームスポットＢＳ径が紙面の上
下方向と左右方向とで異なるため、走査方向が変化する
と走査幅も変わってしまい、安定した加工幅を確保する
ことができなくなる。Next, the scanner controller 64 controls the scanner driver 28 so that the laser beam draws a constant beam locus (for example, a circle shown in FIG. 7B). As indicated by the outline of the broken line in), it is understood that when the beam shape is elliptical and the beam trajectory is circular, the formed beam spot BS is also elliptical. When scanning for processing is performed on the workpiece using this elliptical beam spot, since the beam spot BS diameter is different in the vertical direction and the horizontal direction of the paper surface, the scanning width also changes when the scanning direction changes, It becomes impossible to secure a stable working width.
【００７１】そこで、実施の形態３では、スキャナ制御
部６４に予め登録されている基準となるビームスポット
ＢＳの外形形状（例えば、円形）と比較して、ビームの
走査軌跡を補正する補正量Ｃ１を算出するようにする。
具体的には、図７（ａ）に示されるように、１つのレー
ザビームＬＢの楕円形状の上下方向の径と、左右方向の
径との差の１／２がビームスポットＢＳの外形の補正量
Ｃ１と等しくなる。Therefore, in the third embodiment, the correction amount C1 for correcting the scanning locus of the beam is compared with the external shape (for example, a circle) of the reference beam spot BS registered in advance in the scanner control unit 64. To be calculated.
Specifically, as shown in FIG. 7A, 1/2 of the difference between the vertical diameter and the horizontal diameter of the elliptical shape of one laser beam LB is the correction of the outer shape of the beam spot BS. It becomes equal to the quantity C1.
【００７２】従って、スキャナ制御部６４は、ビームセ
ンサ５２によって把握したレーザビームＬＢの上下方向
の径と左右方向の径との差を算出し、これを１／２とし
た量を補正量Ｃ１として図７（ｄ）のようにビーム走査
軌跡の補正が行われる。この補正量Ｃ１に基づいてスキ
ャナ駆動部２８内のスキャナモータ（Ｘ軸）３４および
スキャナモータ（Ｙ軸）３８が駆動制御して、スキャニ
ングミラー（Ｘ軸）３２およびスキャニングミラー（Ｙ
軸）３６を動作させ、補正後の走査軌跡でレーザビーム
ＬＢを走査させる。Therefore, the scanner control section 64 calculates the difference between the diameter in the vertical direction and the diameter in the horizontal direction of the laser beam LB grasped by the beam sensor 52, and halves this difference as the correction amount C1. The beam scanning locus is corrected as shown in FIG. The scanner motor (X axis) 34 and the scanner motor (Y axis) 38 in the scanner drive unit 28 are drive-controlled based on the correction amount C1, and the scanning mirror (X axis) 32 and the scanning mirror (Y).
(Axis) 36 is operated to scan the laser beam LB on the corrected scanning locus.
【００７３】これにより、図７（ｃ）に示されるよう
に、使用するレーザビームＬＢが楕円形状をしていて
も、図７（ｄ）のように補正したビームの走査軌跡を通
るため、基準となるビームスポットＢＳの外形形状と同
じ円形とすることが可能になった。このため、円形のビ
ームスポットＢＳを用いて加工用の走査を行う場合は、
加工方向や走査方向が変化しても被加工物の加工面に対
して均等になるとともに、常に一定の幅で入熱制御を行
うことができるため、加工についての安定化が図れる加
工品質の高いレーザ加工を行うことができる。As a result, even if the laser beam LB to be used has an elliptical shape as shown in FIG. 7C, it passes through the beam scanning locus corrected as shown in FIG. It has become possible to make the outer shape of the beam spot BS that becomes Therefore, when performing the scanning for processing using the circular beam spot BS,
Even if the machining direction or scanning direction changes, it becomes uniform with respect to the machined surface of the work piece and heat input can be controlled with a constant width at all times. Laser processing can be performed.
【００７４】なお、実施の形態３では、レーザビームＬ
Ｂのビーム形状に基づいてビームの走査軌跡の補正を行
ったが、レーザビームＬＢのビーム形状だけでなく、周
囲温度やレーザビームＬＢによるベンドミラー２４の温
度上昇などの外的要因も合わせて補正するように、レー
ザビームの振幅方向、振り幅および各軸の波形位相を算
出するようにしても良い。In the third embodiment, the laser beam L
Although the beam scanning locus is corrected based on the beam shape of B, not only the beam shape of the laser beam LB but also external factors such as the ambient temperature and the temperature rise of the bend mirror 24 due to the laser beam LB are also corrected. As described above, the amplitude direction of the laser beam, the swing width, and the waveform phase of each axis may be calculated.
【００７５】[0075]
【００７６】[0076]
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るレ
ーザ加工装置によれば、ビーム発生手段から発生したビ
ーム形状が基準のビーム形状と異なっていても、レーザ
ビームを所定の振り幅で走査することにより疑似的に補
正することができるので、被加工物の加工線に対する適
正な入熱制御が可能となり、加工品質の向上を図ること
ができる。As described above , according to the laser processing apparatus of thepresent invention, even if the beam shape generated by the beam generating means is different from the reference beam shape, the laser beam is scanned with a predetermined swing width. By doing so, since it is possible to make a pseudo correction, it is possible to appropriately control the heat input to the processing line of the workpiece and improve the processing quality.
【００７７】つぎの発明に係るレーザ加工装置によれ
ば、円形のビーム形状データに基づいてレーザビームが
補正されるので、走査方向に関わらず常に加工幅の変わ
らない適正なレーザ加工を行うことができる。According to the laser processing apparatus of the next invention, since the laser beam is corrected based on the circular beam shape data, it is possible to always perform proper laser processing in which the processing width does not change regardless of the scanning direction. it can.
【００７８】つぎの発明に係るレーザ加工装置によれ
ば、レーザビームを所定のビーム軌跡で走査することに
よって得られるビームスポットの形状がビーム形状等の
影響により変形しても、これを補正して適正なビームス
ポット形状が得られるので、被加工物の加工線に対する
適正な入熱制御が可能となり、加工品質の向上を図るこ
とができる。According to the laser processing apparatus of the next invention, even if the shape of the beam spot obtained by scanning the laser beam with a predetermined beam trajectory is deformed due to the influence of the beam shape or the like, this is corrected. Since a proper beam spot shape can be obtained, proper heat input control for the machining line of the workpiece becomes possible, and the machining quality can be improved.
【００７９】つぎの発明に係るレーザ加工装置によれ
ば、円形のビームスポット形状のデータに基づいてレー
ザビームのビーム軌跡が補正されるので、走査方向に関
わらず常に加工幅の変わらない適正なレーザ加工を行う
ことができる。According to the laser processing apparatus of the next invention, since the beam locus of the laser beam is corrected based on the data of the circular beam spot shape, an appropriate laser whose processing width does not always change regardless of the scanning direction. Processing can be performed.
【００８０】つぎの発明に係るレーザ加工装置によれ
ば、レーザ熱加工に適した出力の大きい炭酸ガスレーザ
をレーザ発振器に用いるので、被加工物に対する均等な
入熱制御の要求に応えることができる。In the laser processing apparatus according to the next invention, since the carbon dioxide gas laser having a large output suitable for laser thermal processing is used for the laser oscillator, it is possible to meet the demand for uniform heat input control to the workpiece.
【図１】 この発明の実施の形態１に係るレーザ加工装
置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a laser processing device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 加工速度とビーム走査との関係を示す概念図
である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a relationship between processing speed and beam scanning.
【図３】 被加工物上の加工線とレーザビームの走査方
向とを示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a processing line on a workpiece and a scanning direction of a laser beam.
【図４】 この発明の実施の形態２に係るレーザ加工装
置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a laser processing device according to a second embodiment of the present invention.
【図５】 ビーム形状の補正状態を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a correction state of a beam shape.
【図６】 この発明の実施の形態３に係るレーザ加工装
置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of a laser processing device according to a third embodiment of the present invention.
【図７】 ビームスポット形状の補正状態を示す説明図
である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a correction state of a beam spot shape.
【図８】 従来におけるレーザ加工装置の概略構成を示
すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional laser processing apparatus.
１０ レーザ加工装置、１２ ビーム発生部（ビーム発
生手段）、１４ ビーム走査部（ビーム走査手段）、１
６ 加工テーブル（テーブル）、１８ テーブル制御部
（テーブル制御手段）、２０ レーザ発振器、２２ 発
振器制御部、２８ スキャナ駆動部、３０ スキャナ制
御部、４０ 被加工物、４２ 加工線、５０ レーザ加
工装置、５２ ビームセンサ（ビーム形状センサ）、５
６ スキャナ制御部、５８ ビーム発生部（ビーム発生
手段）、ＬＢ レーザビーム、ＢＳ ビームスポット。10 laser processing device, 12 beam generating unit (beam generating means), 14 beam scanning unit (beam scanning means), 1
6 machining table (table), 18 table control unit (table control means), 20 laser oscillator, 22 oscillator control unit, 28 scanner drive unit, 30 scanner control unit, 40 workpiece, 42 machining line, 50 laser machining device, 52 beam sensor (beam shape sensor), 5
6 Scanner control section, 58 Beam generating section (beam generating means), LB laser beam, BS beam spot.
─────────────────────────────────────────────────────フロントページの続き (72)発明者 小野 徹志 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 三菱電機エンジニアリング株式会社内(72)発明者 宇佐美 勉 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 三菱電機エンジニアリング株式会社内(72)発明者 松原 節男 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−192286（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−236987（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−142693（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−133186（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/42─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuji Ono 2-6-2 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Within Mitsubishi Electric Engineering Co., Ltd. (72) Tsutomu Usami 2-6-2 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo No. Mitsubishi Electric Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Setsuo Matsubara 2-3-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Co., Ltd. (56) Reference JP-A-8-192286 (JP, A) JP-A-7 -236987 (JP, A) JP-A-2-142693 (JP, A) JP-A-2-133186 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl.7 , DB name) B23K 26/00- 26/42
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