激光加工设备制造技术

提供能够以高的精度测量距工件的距离的激光加工设备，其包括：激光输出部，其发出激光；激光扫描部，其在工件的表面上扫描激光；距离测量光发出部，其发出距离测量光；一对光接收元件，其接收从距离测量光发出部发出且被工件反射的距离测量光，该对光接收元件的光轴以夹着距离测量光发出部的光轴的方式配置在壳体的内部；距离测量部，其基于距离测量光在一对光接收元件中的光接收位置，通过三角测量法测量距工件的表面的距离；以及光接收透镜，其被配置成使得一对光接收元件的各光轴均穿过光接收透镜，并且使已经被工件反射在一对光接收元件各自的光接收面上的距离测量光聚集。

【技术实现步骤摘要】
激光加工设备
本文公开的技术涉及通过向工件照射激光来执行加工的诸如激光打标设备等的激光加工设备。
技术介绍
传统上，能够测量距工件的距离的激光加工设备是已知的。例如，日本特开2006-315031号公报(专利文献1)公开了一种激光加工设备，其包括：对物聚光透镜(objectivecondensinglens)，其使从激光源发出的加工用激光(脉冲激光)聚集；距离测量传感器，其测量对物聚光透镜与工件(加工对象)之间的距离；以及致动器，其基于通过距离测量传感器获得的测量结果调整激光的焦点位置。根据日本特开2006-315031号公报(专利文献1)的距离测量传感器与对物聚光透镜分离。即，距离测量传感器配置在偏离激光的光轴的位置。作为根据日本特开2006-315031号公报(专利文献1)的距离测量传感器的另一示例，日本特开2008-215829号公报(专利文献2)公开了包括发出用于测量距工件(加工对象)的距离的距离测量光(测量用激光)的位移传感器的激光加工设备。与根据日本特开2006-315031号公报(专利文献1)的距离测量传感器相同，根据日本特开2008-215829号公报(专利文献2)的位移传感器与发出激光的光学系统单元分离，并且配置在偏离激光的光轴的位置。日本特开2008-215829号公报(专利文献2)中公开的激光加工设备向放置在台上的工件(加工对象)照射来自位移传感器的距离测量光，并且通过位移传感器适当地检测反射光以测量距工件的距离。
技术实现思路
然而，如上所述，由于根据日本特开2006-315031号公报(专利文献1)的距离测量传感器配置在偏离激光的光轴的位置，所以测量的是距远离激光的照射目的地的固定点的距离。当使用日本特开2006-315031号公报(专利文献1)中公开的激光加工设备时，不能在不相对于激光加工设备移动工件的情况下改变工件上的测量位置。这同样适用于使用根据日本特开2008-215829号公报(专利文献2)的位移传感器的情况。因此，在如日本特开2008-215829号公报(专利文献2)公开的激光加工设备中，可以想到使从位移传感器发出的距离测量光与加工用激光的光轴同轴。在这种情况下，通过操作用于扫描加工用激光的加尔瓦诺扫描器等，可以扫描距离测量光，并且可以顺利地改变测量位置。然而，当使用这种构造时，从距离测量光和激光的汇合部分到工件的距离容易变大。因此，在工件的表面上反射的距离测量光可能不会在位移传感器中的光接收元件上形成适当的光斑，这可能会降低测量精度。已经鉴于以上情况作出本文公开的技术，其目的是以高的精度测量距工件的距离。具体地，本专利技术的第一方面涉及一种激光加工设备，其包括：激发光生成部，其生成激发光；激光输出部，其基于通过激发光生成部生成的激发光生成激光并发出该激光；激光扫描部，其向工件照射从激光输出部发出的激光，并且在工件的表面上扫描从激光输出部发出的激光；以及壳体，至少激光输出部和激光扫描部设置在壳体中。根据本专利技术的第一方面，激光加工设备包括：距离测量光发出部，其设置在壳体中，并且发出用于测量从激光加工设备到工件的表面的距离的距离测量光；一对光接收元件，其接收从距离测量光发出部发出且被工件反射的距离测量光，一对光接收元件的光轴以夹着距离测量光发出部的光轴的方式配置在壳体的内部；距离测量部，其基于距离测量光在一对光接收元件中的光接收位置，通过三角测量法测量从激光加工设备到工件的表面的距离；汇合机构，其在壳体内设置在从激光输出部到激光扫描部的光路的途中，汇合机构通过使从距离测量光发出部发出的距离测量光在光路中汇合，经由激光扫描部向工件引导距离测量光，并且汇合机构向一对光接收元件引导被工件反射且向激光扫描部返回的距离测量光；以及光接收透镜，其配置在壳体的内部，使得一对光接收元件的各光轴均穿过光接收透镜，并且光接收透镜配置在连接汇合机构和一对光接收元件的光路的途中，光接收透镜使已经被工件反射且已经穿过汇合机构的距离测量光在一对光接收元件各自的光接收面上聚集。根据该构造，当测量从激光加工设备到工件的表面的距离时，距离测量光发出部发出距离测量光。从距离测量光发出部发出的距离测量光依次穿过汇合机构和激光扫描部，并且照射到工件上。照射到工件上的距离测量光在被工件反射之后返回以穿过激光扫描部和汇合机构，并且到达光接收透镜。已经穿过光接收透镜的距离测量光到达一对光接收元件各自的光接收面。距离测量部基于距离测量光在光接收面上的光接收位置测量距工件的表面的距离。在这里，汇合机构设置在激光输出部与激光扫描部之间，并且使从距离测量光发出部发出的距离测量光与从激光输出部发出的激光同轴。因此，使距离测量光在位于激光扫描部的上游侧的光路中同轴，因而可以通过操作激光扫描部扫描距离测量光。此外，光接收透镜设置在汇合机构与一对光接收元件之间，并且可以使已经穿过汇合机构的距离测量光聚集。以这种方式，距离测量光可以在光接收面上形成适当的光斑，从而能够以高的精度测量距工件的距离。另外，通过使用一对构件作为光接收元件，例如，即使当距离测量光因由工件的形状导致的渐晕(vignetting)而无法使距离测量光良好地被光接收元件中的一者接收时，仍然可以基于通过另一光接收元件接收的距离测量光测量距离。根据本专利技术的第二方面，从汇合机构到一对光接收元件的光路长度可以比从汇合机构到距离测量光发出部的光路长度长。根据该构造，各光接收元件均被配置成比距离测量光发出部远离汇合机构。结果，光接收透镜与各光接收元件之间的距离增加了各光接收元件所远离的那部分，因此能够提高测量分辨率。根据本专利技术的第三方面，一对光接收元件可以沿与距离测量光发出部的光轴正交的方向配置。根据本专利技术的第四方面，距离测量光发出部可以包括光投射透镜，光投射透镜设置在一对光接收元件与光接收透镜之间，并且光投射透镜被配置成使得距离测量光发出部的光轴穿过光投射透镜。根据该构造，光接收透镜使从距离测量光发出部发出的距离测量光聚集。结果，能够使距离测量光与激光良好地同轴。根据本专利技术的第五方面，壳体中可以设置有沿着距离测量光发出部的光轴延伸的支撑基台，距离测量光发出部可以包括距离测量光源，距离测量光源发出被光投射透镜聚集的距离测量光，并且距离测量光源和光投射透镜可以均经由支撑基台固定。根据该构造，距离测量光源和光投射透镜形成一体的光投射模块，这在维持距离测量光源与光投射透镜之间的相对位置关系方面是有利的。根据本专利技术的第六方面，一对光接收元件和光接收透镜可以均固定于支撑基台。根据该构造，一对光接收元件和光接收透镜经由支撑基台固定。结果，各光接收元件和光接收透镜形成一体的光接收模块，这在维持各光接收元件与光接收透镜之间的相对位置关系方面是有利的。此外，根据该构造，由于光投射模块和光接收模块经由支撑基台而一体化，所以容易安装与距离测量光有关的组成部件，并且在使位于发出侧的光路和位于光接收侧的光路彼此靠近方面是有利的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光加工设备，其包括：/n激发光生成部，其生成激发光；/n激光输出部，其基于通过所述激发光生成部生成的激发光生成激光并发出该激光；/n激光扫描部，其向工件照射从所述激光输出部发出的激光，并且在所述工件的表面上扫描从所述激光输出部发出的激光；以及/n壳体，至少所述激光输出部和所述激光扫描部设置在所述壳体中，/n其中，所述激光加工设备包括：/n距离测量光发出部，其设置在所述壳体中，并且发出用于测量从所述激光加工设备到所述工件的表面的距离的距离测量光；/n一对光接收元件，其接收从所述距离测量光发出部发出且被所述工件反射的距离测量光，所述一对光接收元件的光轴以夹着所述距离测量光发出部的光轴的方式配置在所述壳体的内部；/n距离测量部，其基于距离测量光在所述一对光接收元件中的光接收位置，通过三角测量法测量从所述激光加工设备到所述工件的表面的距离；/n汇合机构，其在所述壳体内设置在从所述激光输出部到所述激光扫描部的光路的途中，所述汇合机构通过使从所述距离测量光发出部发出的距离测量光在所述光路中汇合，经由所述激光扫描部向所述工件引导距离测量光，并且所述汇合机构向所述一对光接收元件引导被所述工件反射且向所述激光扫描部返回的距离测量光；以及/n光接收透镜，其配置在所述壳体的内部，使得所述一对光接收元件的各光轴均穿过所述光接收透镜，并且所述光接收透镜配置在连接所述汇合机构和所述一对光接收元件的光路的途中，所述光接收透镜使已经被所述工件反射且已经穿过所述汇合机构的距离测量光在所述一对光接收元件各自的光接收面上聚集。/n...

【技术特征摘要】
20181228 JP 2018-2469741.一种激光加工设备，其包括：
激发光生成部，其生成激发光；
激光输出部，其基于通过所述激发光生成部生成的激发光生成激光并发出该激光；
激光扫描部，其向工件照射从所述激光输出部发出的激光，并且在所述工件的表面上扫描从所述激光输出部发出的激光；以及
壳体，至少所述激光输出部和所述激光扫描部设置在所述壳体中，
其中，所述激光加工设备包括：
距离测量光发出部，其设置在所述壳体中，并且发出用于测量从所述激光加工设备到所述工件的表面的距离的距离测量光；
一对光接收元件，其接收从所述距离测量光发出部发出且被所述工件反射的距离测量光，所述一对光接收元件的光轴以夹着所述距离测量光发出部的光轴的方式配置在所述壳体的内部；
距离测量部，其基于距离测量光在所述一对光接收元件中的光接收位置，通过三角测量法测量从所述激光加工设备到所述工件的表面的距离；
汇合机构，其在所述壳体内设置在从所述激光输出部到所述激光扫描部的光路的途中，所述汇合机构通过使从所述距离测量光发出部发出的距离测量光在所述光路中汇合，经由所述激光扫描部向所述工件引导距离测量光，并且所述汇合机构向所述一对光接收元件引导被所述工件反射且向所述激光扫描部返回的距离测量光；以及
光接收透镜，其配置在所述壳体的内部，使得所述一对光接收元件的各光轴均穿过所述光接收透镜，并且所述光接收透镜配置在连接所述汇合机构和所述一对光接收元件的光路的途中，所述光接收透镜使已经被所述工件反射且已经穿过所述汇合机构的距离测量光在所述一对光接收元件各自的光接收面上聚集。


2.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，
从所述汇合机构到所述一对光接收元件的光路长度比从所述汇合机构到所述距离测量光发出部的光路长度长。


3.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，
所述一对光接收元件沿与所述距离测量光发出部的光轴正交的方向配置。


4.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，
所述距离测量光发出部包括光投射透镜，所述光投射透镜设置在所述一对光接收元件与所述光接收透镜之间，并且所述光投射透镜被配置成使得所述距离测量光发出部的光轴穿过所述光投射透镜。


5.根据权利要求4所述的激光加工设备，其特征在于，
所述壳体中设置有沿着所述距离测量光发出部的光轴延伸的支撑基台，
所述距离测量光发出部包括距离测量光源，所述距离测量光源发出被所述光投射透镜聚集的距离测量光，并且
所述距离测量光源和所述光投射透镜均经由所述支撑基台固定。


6.根据权利要求5所述的激光加工设备，其特征在于，
所述一对光接收元件和所述光接收透镜均固定于所述支撑基台。

【专利技术属性】
技术研发人员：根桥加寿马，山川英树，俟野宏介，
申请(专利权)人：株式会社基恩士，
类型：发明
国别省市：日本;JP