JPH0839281A - 焦点位置調整装置を備えたレーザ切断機 - Google Patents

焦点位置調整装置を備えたレーザ切断機

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JPH0839281A
JPH0839281A JP7102563A JP10256395A JPH0839281A JP H0839281 A JPH0839281 A JP H0839281A JP 7102563 A JP7102563 A JP 7102563A JP 10256395 A JP10256395 A JP 10256395A JP H0839281 A JPH0839281 A JP H0839281A
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laser
cutting head
cutting machine
adjusting
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Hans Klingel
クリンゲル ハンス
Michael Weick
ヴァイク ミヒャエル
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Trumpf SE and Co KG
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 レーザ発生装置と、数値制御装置により制御
された駆動装置によりレーザ発生装置及び加工すべきワ
ークに対して相対的にワークに対してほぼ平行な１平面
内で移動可能なレーザ切断ヘッドと、レーザ光線のため
の焦点合せ光学装置と、ワークに対してほぼ垂直にレー
ザ切断ヘッドに対して相対的に焦点を移動させることに
よりレーザ光線の焦点位置を調整するための調整装置と
を備えたレーザ切断機において、常時ワークに対して垂
直な焦点位置を維持する数値制御装置が、付加的に、焦
点位置の調整のための調整装置を、ワークに対する平行
なレーザ切断ヘッド運動平面内でのレーザ切断ヘッドの
位置に依存して制御する。 【効果】 レーザ切断ヘッドの全運動範囲にわたり不変
の焦点位置ひいては一様な切断の質が保証される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ発生装置と、数値
制御装置により制御された駆動装置によりレーザ発生装
置及び加工すべきワークに対して相対的にワークに対し
てほぼ平行な１平面内で移動可能なレーザ切断ヘッド
と、レーザ光線のための焦点合せ光学装置と、ワークに
対してほぼ垂直にレーザ切断ヘッドに対して相対的に焦
点を移動させることによりレーザ光線の焦点位置を調整
するための調整装置とを備えたレーザ切断機に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ切断ヘッドがレーザ光線のための
焦点合せ光学装置により、加工中定置のワークに対して
相対的に運動させられる形式の、いわゆる「フライング
光学装置」を備えたレーザ切断機では、レーザ切断ヘッ
ドの位置交換が常時行われるため、レーザ光線はレーザ
発生装置からレーザ切断ヘッドに設けた焦点合せ光学装
置までの常に変化する距離を進まなければならない。レ
ーザ光線の長さは、特に、焦点合せ光学装置により生じ
たレーザ光線の焦点の、加工すべきワークに対する垂直
な位置のための基準となる。しかし、全加工過程中の一
様な切断の質若しくは一様な切断データを保証するため
には、レーザ切断ヘッドの位置交換時でも、ひいてはこ
れに関連したワークに対する垂直なレーザ光線の長さの
変化時でも、焦点位置が変化しないか又は変化したとし
ても極めてわずかしか変化しないように考慮がはらわれ
ていなければならない。
【０００３】加工すべきワークに対して平行なレーザ切
断ヘッドの運動範囲全体にわたり、ワークに対して垂直
な常時不変の焦点位置を得るためには、レーザ切断機で
公知であるようにレーザ切断ヘッド全体がレーザ光線の
長さに依存して上昇又は降下されなければならない。そ
の場合、焦点の位置はレーザ切断ヘッドに対しては不変
である。
【０００４】レーザ切断ヘッドに対して相対的に焦点を
ずらすことにより焦点位置を調整するためには、レーザ
光線の方向でレーザ切断ヘッドの焦点合せ光学装置の前
に設けられたレーザ光線のためのアダプティブな球状の
偏向鏡の形態で本発明の先行技術にまで発展を遂げた、
焦点位置の光学的な調整のための調整装置の公知の実験
構造が役立つ。偏向鏡の鏡面とは逆の側の面を交番する
圧力で負荷することにより、鏡面の湾曲度、ひいては鏡
面の焦点距離を変化させることが可能である。鏡面の湾
曲度の変化により、焦点合せ光学装置の直前に配置され
たこの偏向鏡から焦点合せ光学装置へ反射されるレーザ
光線の収束及び発散の変化が生じる。それゆえ、レーザ
切断ヘッドの位置変化、ひいてはこれに関連するレーザ
光線の長さの変化によりレーザ光線のジオメトリが変化
しても、このジオメトリの変化は鏡面湾曲度の変化によ
り補償される。従って、焦点合せ光学装置により生じた
焦点の、ワークに対する垂直な位置はレーザ光線の長さ
に無関係に常時変化しない。
【０００５】公知の実験装置では、アダプティブな鏡に
よるレーザ光線の焦点位置の光学的な調整のための上述
の一般的な機能原理だけが実現されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は工場の
条件下で機能し自動化された運転に適していると共に焦
点位置の機能確実な光学的な調整が可能であるレーザ切
断機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の構成によれば、常時ワークに対して垂直な焦点位置
を維持する数値制御装置が、付加的に、焦点位置の調整
のための調整装置を、ワークに対する平行なレーザ切断
ヘッド運動平面内でのレーザ切断ヘッドの位置に依存し
て制御する。数値制御装置により、まずレーザ切断ヘッ
ドの位置がレーザ光線の長さの調整に関連して検出され
る。レーザ切断ヘッドのそのつどの位置、ひいてはレー
ザ光線のそのつどの長さに、焦点位置を変化させるため
の調整装置の所定の調整値が対応している。調整装置は
数値制御装置により制御されてそのつどの目標位置にも
たらされる。
【０００８】基本的には、焦点位置の調整のための調整
装置を数値制御装置により無段階に調整し、レーザ切断
ヘッドのそのつどの正確な位置に調整装置の所定の調整
値を対応させることが可能である。しかし、制御を簡単
にするために、本発明に基づくレーザ切断機の有利な実
施態様では、レーザ切断ヘッドが、少なくとも２つの部
分領域に区分された運動範囲内で移動可能であり、か
つ、各部分領域に、常時不変の焦点位置の調整のための
調整値が対応している。部分領域の数は効果的には加工
過程時にレーザ切断ヘッドによってなぞられる面の大き
さに依存して選択される。各部分領域のために設けられ
た調整値の基本位置で、数値制御装置が焦点位置のため
の調整装置の調整を制御する。調整装置の調整はレーザ
切断ヘッドがその運動範囲の１つの部分領域からこの部
分領域に隣合う部分領域内へ交換された際には常に行わ
れる。
【０００９】本発明の別の構成では、焦点位置の調整の
ための調整装置が、レーザ光線の方向で焦点合せ光学装
置（８）の前に配置された少なくとも１つの偏向鏡をレ
ーザ光線のために有しており、この偏向鏡がその鏡面と
は逆の面で、可変の圧力下にある流体により負荷されて
おりかつこれによりアダプティブに湾曲され、かつ、偏
向鏡が、調整可能な絞り装置を介して流体により負荷さ
れ、この絞り装置により流体の圧力が可変であり、か
つ、数値制御装置が、焦点位置の調整のための調整値と
してのレーザ切断ヘッドの把握された位置に、１つの目
標値を対応せしめており、この目標値の調整のために、
絞り装置を制御する。可変の絞り装置の流れ横断面を制
御することにより、この可変の絞り装置の出口側の流体
圧が制御される。これに応じて可変の絞り装置の下流に
位置する偏向鏡の鏡面は、変化する圧力により負荷され
てその湾曲度を変化させる。偏向鏡により焦点合せ光学
装置へ反射されてワークへ集められるレーザ光線の収束
若しくは発散は鏡面の湾曲度に依存する。従って、可変
の絞り装置の出口側に生じて偏向鏡の鏡面の背面に作用
する流体圧の変化が、焦点合せ光学装置における焦点合
せの挙動の変化、ひいてはワークに対して垂直なレーザ
光線の焦点位置の調整が生じる。数値制御装置により、
レーザ切断ヘッドの全運動範囲にわたりワークに対して
平行なその運動平面内でワークに関して一定の焦点位置
が調整されるように、焦点位置の光学的な調整のための
調整装置が調整値を介して制御される。
【００１０】本発明のさらに別の構成では、レーザ切断
ヘッドの運動範囲が複数の部分領域に区分されており、
レーザ発生装置からレーザ切断ヘッドまでのレーザ光線
のほぼ合致した長さを備えた部分領域に、流体の圧力の
ための合致した１つの目標値が対応しており、かつ可変
の絞り装置として並列に接続された絞り弁が設けられて
おり、その数が、流体の圧力のための種々の目標値の数
に対応している。瞬間的にその内部でレーザ切断ヘッド
が運動するところの部分領域の位置に依存して、数値制
御装置が、当該部分領域に対応する調整値の基本位置で
絞り装置の個々の絞り弁を制御する。レーザ切断ヘッド
がその運動範囲の１つの部分領域から他の部分領域へ交
換されると、数値制御装置により、開位置に切換えられ
る絞り弁の数が変化させられる。並列に接続されている
絞り弁の１つ又は複数の絞り弁の開放若しくは閉鎖によ
り、絞り装置の流れ横断面、ひいてはその出口側で生じ
て偏向鏡の鏡面の湾曲度を規定する流体圧が所望の値に
調整される。
【００１１】並列に配置された絞り弁の１つが常に流体
により貫流されていると、冷却媒体として適する流体の
使用時に、偏向鏡の鏡面の充分な冷却が常時保証され
る。絞り装置のその他の絞り弁が閉位置に切換えられ、
常時開かれている絞り弁だけが流体により貫流された場
合に絞り装置の出口側に生じる流体圧がレーザ切断ヘッ
ドの運動範囲の１つの部分領域に相応する圧力目標値に
対応していると効果的である。
【００１２】本発明の有利なさらに別の構成では、冒頭
に記載した形式のレーザ切断機において、レーザ切断ヘ
ッドに設けた焦点合せ光学装置がサーボモータによりワ
ークに対してほぼ垂直に移動可能に案内されている。こ
のようなレーザ切断機の優れた点は、焦点位置の機能確
実な光学的な調整が行われることにある。レーザ切断ヘ
ッドの位置交換、ひいてはこれに関連して生じるレーザ
光線の長さの変化に基づく焦点位置の変化が、焦点合せ
光学装置の移動により回避される。レーザ切断ヘッドの
ケーシングはそれに配置された構成部分、例えばレーザ
光線の切断トラック内へ切断ガスを供給するノズルと共
に、全加工過程にわたり１度調整されたワークとの間隔
を維持することができる。それゆえ、焦点位置調整時に
運動させるべき質量は最小である。ワークとノズルとの
間隔が不変であることにより、レーザ切断ヘッドの全運
動範囲にわたり不変の焦点位置と共に一様な切断の質が
保証される。
【００１３】機械の自動化された運転並びに加工時間の
最適化は、数値制御装置により制御されるサーボモータ
により焦点合せ光学装置が移動可能であることにより可
能となる。敏感に調整されるサーボモータを選択すれ
ば、焦点合せ光学装置の敏感な調整が保証される。
【００１４】本発明に基づくレーザ切断機の有利なさら
に別の構成では、サーボモータとして電気的なステップ
モータが設けられている。サーボモータとしてピストン
シリンダ装置を使用してもよい。
【００１５】焦点位置の機能確実な光学的な調整のため
の別の手段として、焦点位置の調整のための調整装置
が、レーザ光線の方向で焦点合せ光学装置の前に設けら
れた焦点距離調整可能な少なくとも１つのレンズ機構を
備えている。このレンズ機構の焦点距離を調整すること
により、アダプティブな鏡によるのと同様に、焦点合せ
光学装置へ命中したレーザ光線の収束若しくは発散が影
響される。その結果、焦点合せ光学装置により生じる、
ワークに対するレーザ光線の焦点の、レーザ光線の長さ
の変化による位置変化が補償される。
【００１６】レンズ機構が、レーザ光線の方向で互いに
前後して配置され、焦点距離の調整のために互いに移動
可能である少なくとも１つの収束レンズと少なくとも１
つの発散レンズとを備えていると有利である。簡単な制
御運動、要するにレーザ光線の方向での収束レンズと発
散レンズとの直線的な相対運動により、この実施態様で
はレンズ機構の焦点距離、ひいては焦点合せ光学装置へ
命中したレーザ光線の収束若しくは発散が変化させられ
る。レンズ機構の焦点距離が数値制御装置により制御さ
れるならば、このようなレーザ切断機の時間的に最適な
自動化された運転が確実に行われる。移動可能な焦点合
せ光学装置の使用時のみならず、焦点合せ光学装置の前
に配置された焦点距離変化可能なレンズ機構の使用時で
も、レーザ切断機の数値制御装置により、アダプティブ
な偏向鏡を備えた本発明に基づくレーザ切断機について
すでに説明したのと同じ原理に基づいて焦点位置調整が
行われる。
【００１７】
【実施例】次に略示した実施例につき本発明を詳しく説
明する。
【００１８】図１から判るように、レーザ切断機におい
てレーザ光線１がレーザ発生装置２から偏向鏡３，４，
５，６，７を介して収束レンズとして形成された焦点合
せ光学装置へ向かって偏向される。収束レンズ８はノズ
ル９を通して図示しないワークへレーザ光線を収束す
る。このノズル９はレーザ光線１の切断トラック内へ切
断ガスを供給する役目を有している。この場合、偏向鏡
７は可変の湾曲度を有するアダプティブな鏡として形成
されている。
【００１９】レーザ発生装置２及び偏向鏡３，４はレー
ザ切断機の機械フレームに定置に取付けられている。機
械フレームにはレーザ切断ヘッド１０が移動可能に案内
されており、このレーザ切断ヘッド１０の外面に偏向鏡
６が取付けられている。このレーザ切断ヘッドは偏向鏡
７、収束レンズ８及びノズル９を収容している。レーザ
切断ヘッド１０は３軸方向の運動領域を有している。レ
ーザ切断ヘッド１０は水平面内でｘ軸及びｙ軸方向に運
動可能であり、さらにｚ軸方向で昇降可能である。レー
ザ切断ヘッド１０の下方には４つの部分領域に区分され
たその運動範囲が図示されている。
【００２０】図１から判るように、レーザ切断ヘッド１
０の位置交換は、レーザ発生装置２から収束レンズ８ま
でレーザ光線が進む距離に相当する長さの変化を生じ
る。レーザ光線１の長さのこの変化により、図示されて
いないワークに対して垂直な方向で収束レンズ８により
生じるレーザ光線１の焦点の位置が変化する。しかし、
切断過程中の焦点位置のこのような変化は切断の質の変
化若しくは切断データの変化を生じる。
【００２１】焦点位置を一定に保つために、レーザ切断
ヘッド１０をレーザ光線１の長さに依存してｚ軸方向に
移動させることが考えられる。収束レンズ８との間隔を
変えない焦点は、レーザ切断ヘッド１０のｚ軸方向の運
動により、必要に応じて昇降可能であり、これによりワ
ークに関して一定のレベルに保たれる。しかし、レーザ
切断ヘッド１０を昇降させると、ノズル９も一緒に昇降
し、その結果、ノズルの下縁とワーク上縁との間隔が加
工過程中頻繁に変化する。しかし、全加工範囲にわたり
切断の均一な挙動を得るためには、この間隔は焦点と同
様に一定に保たれなければならない。図２，図５及び図
６に示す焦点位置の調整のための装置では、ノズルとワ
ークとの不変の間隔が保証される。これらの装置によれ
ば、レーザ切断ヘッド１０をワークからｚ軸方向で上方
へ一定の間隔を保って案内することができる。
【００２２】図１に示す装置ではアダプティブな鏡７が
この目的のために役立てられる。アダプティブな鏡７は
研磨された鏡面１２を備えており、この鏡面は薄い金属
ディスクの表面により形成されている。この薄い金属デ
ィスクはその縁で鏡ケーシング１３のつかみリングによ
り緊定されている。入射したレーザ光線１はこの鏡面１
２により収束レンズ８へ反射され、この収束レンズはレ
ーザ光線１をワーク表面へ収束する。
【００２３】鏡面１２とは反対側の面では、鏡の金属デ
ィスクが流体導管１４を介して加圧水により負荷され
る。図示の鏡７の金属ディスクは１．２５バールの圧力
で平面状となるように製作されており、これにより、流
体導管１４内の加圧水の圧力が１．２５バールとなる
と、鏡面１２は平らな面となる。この値より流体導管１
４内の圧力が低下すると、鏡面１２は図２の右上に示し
たように凹面状となる。流体導管１４内の圧力が１．２
５バールの圧力を越えて上昇すると、鏡面１２は凸面状
となる。鏡面の凹面度若しくは凸面度は流体導管１４内
の圧力の制御により調整することができる。図２の左側
と右側の図示との比較から判るように、鏡面１２の湾曲
度の変化は、鏡面１２により反射されるレーザ光線１の
収束度若しくは発散度の変化を生じる。レーザ光線１の
調整されたジオメトリに依存して、収束レンズ８により
生じたレーザ光線１の焦点の位置がワークに対して垂直
方向に変化する。
【００２４】流体導管１４内の圧力はレーザ切断機の数
値制御装置により調整される。この数値制御装置は図３
に示すように絞り装置１５に接続されている。絞り装置
１５は圧力水の流れ方向でアダプティブな鏡７の前に配
置されていて、並列に接続された４つの絞り弁１６，１
７，１８，１９を備えている。絞り弁１７，１８，１９
を通る圧力水の流れは、制御可能なマグネット弁２０，
２１，２２により遮断若しくは開放されることができ
る。固定絞り２３が圧力水の戻し路内に配置されてい
る。圧力調整器２４及び精密フィルタ２５が絞り装置１
５の前に設けられている。
【００２５】圧力源により準備された圧力水は精密フィ
ルタ２５及び圧力調整器２４を介して絞り装置１５に供
給される。圧力調整器２４により最大の系圧が予め設定
される。固定絞り２３が不変の流れ横断面を備え、かつ
その結果一定な動圧を有しているので、アダプティブな
鏡７の流体導管１４内の圧力は絞り装置１５の制御によ
り調整される。絞り弁１６が常時圧力水により貫流され
ているので、アダプティブな鏡７及びこれの後方に配置
された偏向鏡６には、冷却媒体として機能する圧力水の
若干量が常時供給される。図示の実施例において、マグ
ネット弁２０，２１，２２の閉じた状態では０．５バー
ルの圧力が絞り装置１５の出口側ひいてはアダプティブ
な鏡７の鏡面１２の背面に作用する。
【００２６】図４に示すように、当該レーザ切断ヘッド
によりなぞられる水平方向のｘ−ｙ平面内の運動範囲は
都合１５のフィールドに区分されている。この場合、同
じハッチングで示されたフィールドはレーザ切断ヘッド
の運動範囲の部分領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶを形成し
ており、この部分領域内ではワークに対して平行なレー
ザ切断ヘッドの運動時にレーザ発生装置からレーザ切断
ヘッドまでのレーザ光線の長さは極わずかしか変化しな
い。従って、各部分領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ内ての
レーザ切断ヘッドの位置変化はレーザ光線の焦点位置を
ワークに対して垂直方向に著しく変化せしめない。しか
し、レーザ切断ヘッドが１つの部分領域からその隣の部
分領域内へ移動した場合には、焦点位置の適合が必要と
なる。即ちその場合には、レーザ切断ヘッドに対する焦
点の位置が切断の成果に影響するようになるまでレーザ
光線の長さが変化してしまう。それゆえ、１つの部分領
域から他の部分領域へのレーザ切断ヘッドの移動時に
は、加工すべきワークに関して常に不変の焦点位置が得
られるように焦点位置調整のための光学的な装置が制御
されなければならない。
【００２７】図２及び図３に示す装置では、この目的の
ために、流体導管１４内の流体圧が調整される。マグネ
ット弁２０，２１，２２が閉じ、絞り弁１６が接続され
ている場合に絞り装置１５の出口側に調整される圧力
は、図４の部分領域Ｉに対応するような、アダプティブ
な鏡７の鏡面１２の湾曲度を生じる。レーザ切断ヘッド
が水平方向の運動平面内での位置を変えて、部分領域Ｉ
から部分領域ＩＩへ移動すると、レーザ切断機の数値制
御装置を介してマグネット弁２０が開位置に切換えられ
る。これにより、絞り装置１５の出口側ひいてはアダプ
ティブな鏡７の鏡面１２の背面の圧力が上昇する。これ
に応じて鏡面１２の湾曲度が変化し、レーザの長さの変
化に基づいて生じるレーザ光線のジオメトリの変化が補
償される。
【００２８】その結果、レーザ切断ヘッドの位置変化が
生じても収束レンズ８における屈折率が変化せず、収束
レンズ８により生じたレーザ光線１の焦点が被加工ワー
クに関して不変となる。同様に、レーザ切断ヘッドが図
４の部分領域ＩＩＩ内に移動すると、数値制御装置によ
りマグネット弁２１が開位置へ切換えられる。部分領域
ＩＶへのレーザ切断ヘッドの移動時には、マグネット弁
２２が開放される。
【００２９】図５のａ及びｂに示す装置はアダプティブ
な鏡の変わりにワークに対して垂直に移動可能な収束レ
ンズ８ｂが焦点位置の適合のために役立てられている。
この収束レンズは支持体２７に定置に支承されており、
かつ支持体と一緒にレーザ光線１ｂの方向でワーク表面
に対して垂直に移動させられる。支持体２７はレーザ切
断ヘッドのところで、与えられた運動方向に移動可能に
案内されている。レーザ切断ヘッドのケーシングには、
ノズル９ｂが固定的に結合されている。収束レンズ８ｂ
を備えた支持体２７の昇降のために、図５のａに示す装
置では、ピストンシリンダ装置２８が役立てられ、図５
のｂに示した装置では電気的なサーボモータが使用され
ており、このサーボモータは駆動ピニオン２９を介し
て、支持体２７に設けたラック３０とかみ合っている。
【００３０】レーザ切断ヘッドの水平方向の運動平面内
での位置変化に基づき、レーザ発生装置から収束レンズ
８ｂまでのレーザ光線１ｂの長さが変化し、かつこれ応
じて収束レンズ８ｂへ命中するレーザ光線１ｂのジオメ
トリが変化すると、このことの結果、図５のｂに示した
ような焦点位置変化が、収束レンズ８ｂをワークに対し
て垂直に移動させることにより補償される。この目的の
ために、レーザ切断機の数値制御装置がピストンシリン
ダ装置２８若しくは電気的なサーボモータを制御する。
ピストンシリンダ装置若しくは電気的なサーボモータに
より、収束レンズ８ｂを備えた支持体２７はワークに対
して昇降させられる。これにより、収束レンズ８ｂによ
って生じた焦点の位置がワークに関して維持される。
【００３１】レーザ切断ヘッドに定置に取付けられたノ
ズル９ｂは収束レンズ８ｂの補償運動中にワークに対す
るその高さ位置を変えない。レーザ切断ヘッドの水平方
向の運動範囲全体にわたる切断トラックへの一様な切断
ガス噴霧がこのような形式で保証される。
【００３２】レーザ切断機の数値制御装置によるピスト
ンシリンダ装置２８若しくは電気的なサーボモータの制
御は、図２及び図３の装置では、図４に示されたレーザ
切断ヘッドの運動範囲の部分領域への区分に基づいて行
われる。図４に示す各部分領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ
にはこの場合、ピストンシリンダ装置２８若しくは電気
的なサーボモータの所定の切換え位置、ひいてはワーク
からの収束レンズ８ｂの所定の垂直方向間隔が対応して
いる。
【００３３】図６に示すように、ワークに対する垂直方
向の焦点位置はレンズ機構３１によっても調整されるこ
とができる。レンズ機構３１は発散レンズ３２と収束レ
ンズ３３とを備えており、かつ焦点合せ光学装置として
役立つ収束レンズ８ｃの前に配置されている。発散レン
ズ３２及び収束レンズ３３はレーザ光線１ｃの方向で互
いに相対的に移動可能である。発散レンズ３２と収束レ
ンズ３３との相対運動はレンズ機構３１の焦点距離、ひ
いては収束レンズ８ｃへ命中するレーザ光線１ｃのジー
ジオメトリを変化せしめる。レーザ切断機の数値制御装
置によりすでに述べた形式で制御される、収束レンズ３
３に対する発散レンズ３２の移動により、収束レンズ８
ｃにおける屈折率ひいてはワークに関する焦点位置が、
水平方向の運動平面内でのレーザ切断ヘッドの位置に無
関係に一定となる。発散レンズ３２の移動調整は動力的
に行われる。レーザ切断ヘッドの運動範囲は図４に基づ
く部分領域に区分され、その各部分領域には、発散レン
ズ３２と収束レンズ３３との間隔のための所定の目標値
が対応している。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ切断ヘッドの全
運動範囲にわたり不変の焦点位置ひいては一様な切断の
質が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ光線のためのアダプティブな偏向鏡を備
えたレーザ切断機にレーザ光線を案内するための略示図
である。
【図２】図１に基づく圧力負荷されるアダプティブな鏡
による焦点位置調整のための装置の原理的な構造を示す
図である。
【図３】図２に基づくアダプティブな鏡のための圧力供
給を示す図である。
【図４】レーザ切断ヘッドの部分領域に分割された運動
範囲を示す図である。
【図５】ａはピストンシリンダ装置により焦点合せ光学
装置を移動させることにより焦点位置調整を行うための
装置の原理的な構造を示す図である。ｂは電気的なサー
ボモータにより焦点合せ光学装置を移動させることによ
り焦点位置調整を行うための装置の原理的な構造を示す
図である。
【図６】調整可能な焦点距離を有するレンズ機構により
焦点位置調整を行う装置の原理的な構造を示す図であ
る。
【符号の説明】
１，１ｂ レーザ光線、２ レーザ発生装置、 ３，
４，５，６，７ 偏向鏡、 ８，８ｂ 収束レンズ、
９，９ｂ ノズル、 １０ レーザ切断ヘッド、１２
鏡面、 １３ 鏡ケーシング、 １４ 流体導管、 １
５ 絞り装置、１６，１７，１８，１９ 絞り弁、 ２
０，２１，２２ マグネット弁、 ２３ 固定絞り、
２４ 圧力調整器、 ２５ 精密フィルタ、 ２７ 支
持体、２８ ピストンシリンダ装置、 ２９ 駆動ピニ
オン、 ３０ ラック、 ３１ レンズ機構、 ３２
発散レンズ、 ３３ 収束レンズ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ発生装置（２）と、数値制御装置
    により制御された駆動装置によりレーザ発生装置（２）
    及び加工すべきワークに対して相対的にワークに対して
    ほぼ平行な１平面内で移動可能なレーザ切断ヘッド（１
    ０）と、レーザ光線（１，１ｂ，１ｃ）のための焦点合
    せ光学装置（８，８ａ，８ｂ）と、ワークに対してほぼ
    垂直にレーザ切断ヘッド（１０）に対して相対的に焦点
    を移動させることによりレーザ光線（１，１ｂ，１ｃ）
    の焦点位置を調整するための調整装置とを備えたレーザ
    切断機において、常時ワークに対して垂直な焦点位置を
    維持する数値制御装置が、付加的に、焦点位置の調整の
    ための調整装置を、ワークに対する平行なレーザ切断ヘ
    ッド運動平面内でのレーザ切断ヘッド（１０）の位置に
    依存して制御することを特徴とする焦点位置調整装置を
    備えたレーザ切断機。
  2. 【請求項２】 レーザ切断ヘッド（１０）が、少なくと
    も２つの部分領域（Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ）に区分さ
    れた運動範囲（１６）内で移動可能であり、かつ、各部
    分領域（Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ）に、常時不変の焦点
    位置の調整のための調整値が対応している請求項１記載
    のレーザ切断機。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のレーザ切断機で
    あって、焦点位置の調整のための調整装置が、レーザ光
    線（１）の方向で焦点合せ光学装置（８）の前に配置さ
    れた少なくとも１つの偏向鏡（７）をレーザ光線（１）
    のために有しており、この偏向鏡がその鏡面とは逆の面
    で、可変の圧力下にある流体により負荷されておりかつ
    これによりアダプティブに湾曲される形式のものにおい
    て、偏向鏡（７）が、調整可能な絞り装置（１５）を介
    して流体により負荷され、この絞りにより流体の圧力が
    可変であり、かつ、数値制御装置が、焦点位置の調整の
    ための調整値としてのレーザ切断ヘッド（１０）の把握
    された位置に、１つの目標値を対応せしめており、この
    目標値の調整のために、可変絞り（１５）を制御するこ
    とを特徴とするレーザ切断機。
  4. 【請求項４】 レーザ切断ヘッド（１０）の運動範囲が
    複数の部分領域（Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ）に区分され
    ており、レーザ発生装置（２）からレーザ切断ヘッド
    （１０）までのレーザ光線のほぼ合致した長さを備えた
    部分領域（Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ）に、流体の圧力の
    ための合致した１つの目標値が対応しており、かつ絞り
    装置（１５）として並列に接続された絞り弁（１６，１
    ７，１８，１９）が設けられており、その数が、流体の
    圧力のための種々の目標値の数に対応している請求項３
    記載のレーザ切断機。
  5. 【請求項５】 並列に接続された絞り弁の１つが常に流
    体により貫流されている請求項４記載のレーザ切断機。
  6. 【請求項６】 焦点合せ光学装置（８ｂ）がレーザ切断
    ヘッド（１０）のところでサーボモータによりほぼワー
    クに対して垂直に移動可能に案内されている請求項１記
    載のレーザ切断機。
  7. 【請求項７】 焦点合せ光学装置（８ｂ）が数値制御装
    置により制御されたサーボモータにより移動させられる
    請求項１，２，６のいずれか１項記載のレーザ切断機。
  8. 【請求項８】 サーボモータとして電気的なステップモ
    ータが設けられている請求項７記載のレーザ切断機。
  9. 【請求項９】 サーボモータとしてピストンシリンダ装
    置（２８）が設けられている請求項７記載のレーザ切断
    機。
  10. 【請求項１０】 焦点位置を調整するための調整装置
    が、レーザ光線（１ｃ）の方向で焦点合せ光学装置（８
    ｃ）の前に配置された、調整可能な焦点距離を有する少
    なくとも１つのレンズ機構（３１）を備えている請求項
    １記載のレーザ切断機。
  11. 【請求項１１】 レンズ機構（３１）が少なくとも１つ
    の収束レンズ（３３）と少なくとも１つの発散レンズ
    （３２）とを備えており、これらがレーザ光線（１ｃ）
    の方向で互いに前後して配置されており、かつ焦点距離
    の調整のために互いに相対的に移動可能である請求項１
    ０記載のレーザ切断機。
  12. 【請求項１２】 レンズ機構（３１）の焦点距離が数値
    制御装置により制御される請求項１，２，１０のいずれ
    か１項記載のレーザ切断機。
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