激光加工机制造技术

一种激光加工机，包括：激光振荡器，其发射激光；扫描单元，其通过将从激光振荡器发射的激光偏转而扫描工件的加工目标表面；以及聚焦单元，其配置在激光振荡器与扫描单元之间，并且使从激光振荡器发射的激光聚焦。聚焦单元设定为将激光聚焦在第二位置处，该第二位置比在工件的加工目标表面中距离激光垂直入射的第一位置最远的第三位置更加远离第一位置。

Laser processing machine

A laser processing machine, including: laser oscillator, the laser scanning unit; the laser beam emitted from a laser oscillator and scanning machining surface of the workpiece; and a focusing unit, which is arranged between the laser oscillator and the scanning unit, and the laser emitted from a laser oscillator. The focusing unit is configured to focus the laser at a second position, which is further away from the first position from the first position of the workpiece in the processing surface of the workpiece, which is farthest from the first position of the laser in the second position.

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请基于2015年5月29日提交的日本专利申请No.2015-110822，并且要求其优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本技术的一个或多个实施例涉及用于通过使激光偏斜而扫描工件的加工目标表面的激光加工机。
技术介绍
在通过使从激光振荡器发射的激光偏斜而扫描工件的加工目标表面的传统的激光加工机之中，存在能够设定激光的焦点位置的激光加工机(例如，参考JP-A-2009-208093)。在JP-A-2009-208093中公开的激光标记机中，在激光源与扫描单元之间布置了焦点位置设定装置，并且在扫描单元与工件之间布置了聚焦透镜。利用焦点位置设定装置通过改变入射在聚焦透镜上的激光的光束直径或者发散角而设定焦点位置。还已知如下激光加工机：其装配有所谓的Z模块，用于在工件处理期间设定焦距(例如，参考JP-A-2007-111763)。在JP-A-2007-111763中公开的装配有Z轴扫描仪的激光加工机中，在工件处理期间利用Z轴扫描仪设定焦点位置。
技术实现思路
在JP-A-2009-208093中公开的激光标记机中，工件的平坦的加工目标表面由激光垂直照射，并且将焦点位置设定为使得产生的光斑具有指定的面积。然而，在激光倾斜入射的位置处比垂直入射的位置光 斑的面积大。因此，在JP-A-2009-208093中公开的激光标记机中，光斑面积依据在加工目标表面上的位置而变化，可能降低加工质量。顺便提及，在JP-A-2009-208093中公开的激光标记机中，能够利用聚焦透镜而降低光斑面积的变化，该聚焦透镜使得激光在任意位置处都垂直地照射在工件上。然而，利用这样的聚焦透镜，因为通常使激光仅能够在窄的范围内垂直入射，所以使得加工区域小。为了扩大加工区域，需要增加透镜直径，这使得激光标记机昂贵。在传统的装配有Z模块的激光加工机中，能够通过在加工期间动态地设定焦点位置而减少光斑面积的变化。然而，为此，需要与扫描单元的高速移动同步地根据加工坐标而实时地以高速调整在Z轴方向上的焦点位置。结果，使得激光加工机结构复杂并且因此昂贵。本说明书公开了这样的技术：能够利用简单的构造而抑制由于光斑面积的变化而导致的加工质量的降低，并且减少在工件的整个加工目标表面上的光斑面积的变化。本说明书还公开了这样的技术：其能够利用简单的构造抑制由于光斑面积的变化而导致的加工质量的降低。本说明书中公开了一种激光加工机，包括：激光振荡器，其发射激光；扫描单元，其通过使从所述激光振荡器发射的所述激光偏转而扫描工件的加工目标表面；以及聚焦单元，其被配置在所述激光振荡器与所述扫描单元之间，并且使从所述激光振荡器发射的所述激光聚焦，其中，所述聚焦单元被设定为将所述激光聚焦在第二位置处，该第二位置比在所述工件的所述加工目标表面中距离第一位置最远的第三位置更加远离所述第一位置，激光在该第一位置处垂直入射。利用该激光加工机，通过设定(固定地或者可调整地)聚焦单元从而聚焦激光使得在激光垂直入射的第一位置处在降音加工目标表面 上形成的光斑的面积与在激光倾斜入射的第二位置处形成的光斑的面积大概一致，使光斑面积的变化能够减小，而不需要额外的聚焦透镜。结果，能够使得激光加工机的构造更简单。此外，由于在工件加工期间聚焦单元不需要跟随扫描单元，所以能够简化聚焦单元的构造。结果，能够利用简单的构造抑制由于光斑面积的变化而导致的加工质量的下降，并且因此能够降低制造成本。此外，利用该激光加工机，能够通过设定聚焦单元而遍及整个加工目标表面的减小光斑面积的变化，使得光斑面积在彼此远离的两个位置处互相大概一致。激光加工机可以被构造为使得所述聚焦单元的聚焦位置能够调节。利用该激光加工机，即使工件尺寸改变，也能够通过将聚焦位置设定在新工件的加工目标表面外侧，而在新工件的整个加工目标表面上减小光斑面积的变化。所述聚焦单元可以将所述激光聚焦在定位于所述激光加工机的加工区域外部的位置处。利用该激光加工机，即使工件尺寸改变，也能够在新工件的整个加工目标表面上减小光斑面积的变化。所述聚焦单元可以被配置为使得在所述激光垂直入射的方向上所述聚焦单元的焦点位置能够被设定在所述第二位置处。利用该激光加工机，即使从扫描单元到工件的加工目标表面的距离(工作距离)改变，也能够在工件的整个加工目标表面上减小光斑 面积的变化。本说明书中还公开了一种激光加工机的聚焦角度设定方法，该激光加工机包括：激光振荡器，其发射激光；扫描单元，其通过使从所述激光振荡器发射的所述激光偏转而扫描工件的加工目标表面；聚焦单元，其被配置在所述激光振荡器与所述扫描单元之间，并且使从所述激光振荡器发射的所述激光聚焦；以及设定单元，其在所述工件的加工之前设定所述聚焦单元的聚焦角度，所述聚焦角度设定方法包括：利用所述设定单元设定聚焦角度，使得在所述激光垂直入射的第一位置处在平坦的加工目标表面上形成的光斑的面积与在第二位置处形成的光斑的面积大概一致，该第二位置远离所述第一位置，并且所述激光在该第二位置处倾斜入射。这种聚焦角度设定方法能够利用简单的构造抑制由于光斑面积的变化而导致的加工质量的下降。在说明书中公开的激光加工机中，能够利用简单的构造抑制由于光斑面积的变化而导致的加工质量的下降，并且能够在工件的整个加工目标表面上降低光斑面积的变化。说明书中公开的激光加工机的聚焦角度设定方法使得能够利用简单的构造抑制由于光斑面积的变化而导致的加工质量的下降。附图说明图1是根据本技术的实施例的激光加工机的方块图。图2是示出激光加工机能够容纳的工作距离范围的示意图。图3是聚焦单元和设定单元的截面图。图4是示出焦点位置定位在激光垂直入射的位置处的状态的示意图。图5是示出在激光垂直入射的位置处形成的光斑的面积等于在激 光倾斜入射位置处形成的光斑的面积的状态的示意图。图6是示出加工模式的示意图。图7是示出焦点位置定位在激光倾斜入射的位置处的状态的示意图。图8是图示出用于计算激光的光束半径的方程的变量和参数的示意图。图9是示出距离与椭圆率之间的关系的图。图10是示出距离与光束半径的平方之间的关系的图。图11是示出在中间位置处光斑面积的变化的图。具体实施方式<实施例>下文中，将参考图1至11描述本技术的实施例。(1)激光加工机的构造将参考图1描述作为根据实施例的激光加工机的激光焊接机1的构造。激光焊接机1将利用激光将两个树脂部件A和B焊接到一起。然而，树脂部件A由使光几乎完全透过的材料制成，树脂部件B由吸收激光的材料制成。当树脂材料B从树脂材料A吸收激光而融化时，树脂材料A也接收产生的热量而融化，从而树脂材料A和B焊接在一起。激光焊接机1装配有控制单元20、输入单元21、激光振荡器22、聚焦单元23、设定单元24、扫描单元25、激光功率监视单元26等。控制单元20装配有CPU、ROM和RAM等。CPU通过运行存储在ROM中的控制程序来控制激光焊接机1的各个单元。ROM存储有将由CPU运行的控制程序、用于控制的各种类型的数据和其他信息。当CPU进行各种类型的处理时，RAM用作主要的存储装置。控制单元20可以装配有代替CPU的FPGA(现场可编程门阵列)、ASIC(专 用集成电路)等。输入单元21由诸如键盘和鼠标这样的输入装置、诸如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工机，包括：激光振荡器，该激光振荡器发射激光；扫描单元，该扫描单元通过使从所述激光振荡器发射的所述激光偏转而扫描工件的加工目标表面；以及聚焦单元，该聚焦单元配置在所述激光振荡器与所述扫描单元之间，并且使从所述激光振荡器发射的所述激光聚焦，其中，所述聚焦单元被设定为将所述激光聚焦在第二位置处，该第二位置比在所述工件的所述加工目标表面中距离第一位置最远的第三位置更加远离所述第一位置，所述激光在所述第一位置处垂直入射。

【技术特征摘要】
2015.05.29 JP 2015-1108221.一种激光加工机，包括：激光振荡器，该激光振荡器发射激光；扫描单元，该扫描单元通过使从所述激光振荡器发射的所述激光偏转而扫描工件的加工目标表面；以及聚焦单元，该聚焦单元配置在所述激光振荡器与所述扫描单元之间，并且使从所述激光振荡器发射的所述激光聚焦，其中，所述聚焦单元被设定为将所述激光聚焦在第二位置处，该第二位置比在所述工件的所述加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫崎孝喜，小宫友纪，吉见卓也，
申请(专利权)人：松下神视株式会社，
类型：新型
国别省市：日本;JP