本申請基于2015年5月29日提交的日本專利申請No.2015-110822，并且要求其優先權，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本實用新型的一個或多個實施例涉及用于通過使激光偏斜而掃描工件的加工目標表面的激光加工機。

背景技術：

在通過使從激光振蕩器發射的激光偏斜而掃描工件的加工目標表面的傳統的激光加工機之中，存在能夠設定激光的焦點位置的激光加工機(例如，參考JP-A-2009-208093)。在JP-A-2009-208093中公開的激光標記機中，在激光源與掃描單元之間布置了焦點位置設定裝置，并且在掃描單元與工件之間布置了聚焦透鏡。利用焦點位置設定裝置通過改變入射在聚焦透鏡上的激光的光束直徑或者發散角而設定焦點位置。

還已知如下激光加工機：其裝配有所謂的Z模塊，用于在工件處理期間設定焦距(例如，參考JP-A-2007-111763)。在JP-A-2007-111763中公開的裝配有Z軸掃描儀的激光加工機中，在工件處理期間利用Z軸掃描儀設定焦點位置。

技術實現要素：

在JP-A-2009-208093中公開的激光標記機中，工件的平坦的加工目標表面由激光垂直照射，并且將焦點位置設定為使得產生的光斑具有指定的面積。然而，在激光傾斜入射的位置處比垂直入射的位置光 斑的面積大。因此，在JP-A-2009-208093中公開的激光標記機中，光斑面積依據在加工目標表面上的位置而變化，可能降低加工質量。

順便提及，在JP-A-2009-208093中公開的激光標記機中，能夠利用聚焦透鏡而降低光斑面積的變化，該聚焦透鏡使得激光在任意位置處都垂直地照射在工件上。然而，利用這樣的聚焦透鏡，因為通常使激光僅能夠在窄的范圍內垂直入射，所以使得加工區域小。為了擴大加工區域，需要增加透鏡直徑，這使得激光標記機昂貴。

在傳統的裝配有Z模塊的激光加工機中，能夠通過在加工期間動態地設定焦點位置而減少光斑面積的變化。然而，為此，需要與掃描單元的高速移動同步地根據加工坐標而實時地以高速調整在Z軸方向上的焦點位置。結果，使得激光加工機結構復雜并且因此昂貴。

本說明書公開了這樣的技術：能夠利用簡單的構造而抑制由于光斑面積的變化而導致的加工質量的降低，并且減少在工件的整個加工目標表面上的光斑面積的變化。本說明書還公開了這樣的技術：其能夠利用簡單的構造抑制由于光斑面積的變化而導致的加工質量的降低。

本說明書中公開了一種激光加工機，包括：激光振蕩器，其發射激光；掃描單元，其通過使從所述激光振蕩器發射的所述激光偏轉而掃描工件的加工目標表面；以及聚焦單元，其被配置在所述激光振蕩器與所述掃描單元之間，并且使從所述激光振蕩器發射的所述激光聚焦，其中，所述聚焦單元被設定為將所述激光聚焦在第二位置處，該第二位置比在所述工件的所述加工目標表面中距離第一位置最遠的第三位置更加遠離所述第一位置，激光在該第一位置處垂直入射。

利用該激光加工機，通過設定(固定地或者可調整地)聚焦單元從而聚焦激光使得在激光垂直入射的第一位置處在降音加工目標表面 上形成的光斑的面積與在激光傾斜入射的第二位置處形成的光斑的面積大概一致，使光斑面積的變化能夠減小，而不需要額外的聚焦透鏡。結果，能夠使得激光加工機的構造更簡單。

此外，由于在工件加工期間聚焦單元不需要跟隨掃描單元，所以能夠簡化聚焦單元的構造。結果，能夠利用簡單的構造抑制由于光斑面積的變化而導致的加工質量的下降，并且因此能夠降低制造成本。

此外，利用該激光加工機，能夠通過設定聚焦單元而遍及整個加工目標表面的減小光斑面積的變化，使得光斑面積在彼此遠離的兩個位置處互相大概一致。

激光加工機可以被構造為使得所述聚焦單元的聚焦位置能夠調節。

利用該激光加工機，即使工件尺寸改變，也能夠通過將聚焦位置設定在新工件的加工目標表面外側，而在新工件的整個加工目標表面上減小光斑面積的變化。

所述聚焦單元可以將所述激光聚焦在定位于所述激光加工機的加工區域外部的位置處。

利用該激光加工機，即使工件尺寸改變，也能夠在新工件的整個加工目標表面上減小光斑面積的變化。

所述聚焦單元可以被配置為使得在所述激光垂直入射的方向上所述聚焦單元的焦點位置能夠被設定在所述第二位置處。

利用該激光加工機，即使從掃描單元到工件的加工目標表面的距離(工作距離)改變，也能夠在工件的整個加工目標表面上減小光斑 面積的變化。

本說明書中還公開了一種激光加工機的聚焦角度設定方法，該激光加工機包括：激光振蕩器，其發射激光；掃描單元，其通過使從所述激光振蕩器發射的所述激光偏轉而掃描工件的加工目標表面；聚焦單元，其被配置在所述激光振蕩器與所述掃描單元之間，并且使從所述激光振蕩器發射的所述激光聚焦；以及設定單元，其在所述工件的加工之前設定所述聚焦單元的聚焦角度，所述聚焦角度設定方法包括：利用所述設定單元設定聚焦角度，使得在所述激光垂直入射的第一位置處在平坦的加工目標表面上形成的光斑的面積與在第二位置處形成的光斑的面積大概一致，該第二位置遠離所述第一位置，并且所述激光在該第二位置處傾斜入射。

這種聚焦角度設定方法能夠利用簡單的構造抑制由于光斑面積的變化而導致的加工質量的下降。

在說明書中公開的激光加工機中，能夠利用簡單的構造抑制由于光斑面積的變化而導致的加工質量的下降，并且能夠在工件的整個加工目標表面上降低光斑面積的變化。

說明書中公開的激光加工機的聚焦角度設定方法使得能夠利用簡單的構造抑制由于光斑面積的變化而導致的加工質量的下降。

附圖說明

圖1是根據本實用新型的實施例的激光加工機的方塊圖。

圖2是示出激光加工機能夠容納的工作距離范圍的示意圖。

圖3是聚焦單元和設定單元的截面圖。

圖4是示出焦點位置定位在激光垂直入射的位置處的狀態的示意圖。

圖5是示出在激光垂直入射的位置處形成的光斑的面積等于在激 光傾斜入射位置處形成的光斑的面積的狀態的示意圖。

圖6是示出加工模式的示意圖。

圖7是示出焦點位置定位在激光傾斜入射的位置處的狀態的示意圖。

圖8是圖示出用于計算激光的光束半徑的方程的變量和參數的示意圖。

圖9是示出距離與橢圓率之間的關系的圖。

圖10是示出距離與光束半徑的平方之間的關系的圖。

圖11是示出在中間位置處光斑面積的變化的圖。

具體實施方式

<實施例>

下文中，將參考圖1至11描述本實用新型的實施例。

(1)激光加工機的構造

將參考圖1描述作為根據實施例的激光加工機的激光焊接機1的構造。激光焊接機1將利用激光將兩個樹脂部件A和B焊接到一起。然而，樹脂部件A由使光幾乎完全透過的材料制成，樹脂部件B由吸收激光的材料制成。當樹脂材料B從樹脂材料A吸收激光而融化時，樹脂材料A也接收產生的熱量而融化，從而樹脂材料A和B焊接在一起。

激光焊接機1裝配有控制單元20、輸入單元21、激光振蕩器22、聚焦單元23、設定單元24、掃描單元25、激光功率監視單元26等。

控制單元20裝配有CPU、ROM和RAM等。CPU通過運行存儲在ROM中的控制程序來控制激光焊接機1的各個單元。ROM存儲有將由CPU運行的控制程序、用于控制的各種類型的數據和其他信息。當CPU進行各種類型的處理時，RAM用作主要的存儲裝置。控制單元20可以裝配有代替CPU的FPGA(現場可編程門陣列)、ASIC(專 用集成電路)等。

輸入單元21由諸如鍵盤和鼠標這樣的輸入裝置、諸如液晶顯示器這樣的顯示裝置、以及其他裝置構成。通過操縱輸入單元21，操作者能夠設定激光功率、掃描速度、工作距離、加工模式11(參見圖6)等。輸入單元21可以裝配有觸摸面板。

激光振蕩器22是作為氣體激光器的二氧化碳氣體激光器、作為固態激光器的YAG激光器、半導體激光器、光纖激光器等，并且該激光振蕩器22朝著聚焦單元23發射激光。激光振蕩器22被配置為使得激光功率能夠調節，并且利用控制單元20控制激光功率。

聚焦單元23將從激光振蕩器22發射的激光聚焦。在激光加工之前，操作者通過設定單元24設定聚焦單元23的聚焦角度，該設定單元24與聚焦單元23一體地設置。稍后將描述聚焦單元23和設定單元24的具體構造。

被稱為檢流計掃描類型的掃描單元25裝配有：兩個檢流計鏡，用于反射激光；兩個驅動電機，用于分別改變檢流計鏡的角度，以及其他元件。一個檢流計鏡的角度由一個驅動電機驅動而在豎直方向上改變，并且另一個檢流計鏡的角度由另一個驅動電機驅動而在水平方向上改變。結果，激光照射點在樹脂部件B(后文中，稱為“工件B”)的加工目標表面上二維地移動。

使得掃描單元25滿足作為能夠使激光偏轉的單元。例如，掃描單元25可以諸如采用多面鏡來代替檢流計鏡，或者采用多面鏡與檢流計鏡的組合。

激光功率監視單元26是用于使得控制單元20能夠監視激光功率的單元。稍后將描述激光功率監視單元26的具體構造。

如圖2所示，激光焊接機1能夠容納從掃描單元25到工件B的加工目標表面的距離為300到330mm的范圍。在下面說明中，從掃描單元25到工件B的加工目標表面的距離將稱為“工作距離”。

(2)聚焦單元23和設定單元24

接著，將參考圖3描述聚焦單元23和設定單元24的具體構造。聚焦單元23裝配有放大透鏡23A和聚焦透鏡23B。通過放大透鏡23A擴大激光L的光束直徑，而后通過聚焦透鏡23B聚焦，從而具有聚焦角度θa。

用于設定聚焦單元23的聚焦角度θa的設定單元24裝配有筒狀體24A、保持放大透鏡23A的保持器24B、保持器移動單元24C、調整螺旋部24D、螺旋壓縮彈簧24E等。

作為筒狀部件的保持器24B插入(即，嵌合)到筒狀體24A中，從而能夠在光學軸向上移動。保持器24B的外周表面形成有突起(未示出)。另一方面，筒狀體24A的內周表面形成有引導槽(未示出)，用于在光學軸向上引導保持器24B的突起。保持器24B的突起嵌合在筒狀體24A的引導槽中，從而防止了保持器24B繞著光軸而轉動。

作為筒狀部件的保持器移動單元24C的一部分插入(即，嵌合)到筒狀體24A中，從而能夠在光學軸向上移動。保持器移動單元24C的外周表面形成有螺紋。

調整螺旋部24D也是筒狀部件。筒狀體24A的后部嵌合在調整螺旋部24D的前部的內側，從而調整螺旋部24D裝接到筒狀體24A，從而能夠與筒狀體24A同軸地轉動。調整螺旋部24D的內周表面形成有螺紋，該螺紋與形成在保持器移動單元24C的外周表面中的螺紋嚙合。壓縮螺旋彈簧24E用于向后推動保持器24B。

如果操作者在一個轉動方向上轉動調整螺旋部24D，則保持器移動單元24C向前移動，并且保持器24B也由保持器移動單元24C推動而向前移動。結果，放大透鏡23A與聚焦透鏡23B之間的距離減小，并且從而激光L的聚焦角度θa變窄。

另一方面，如果操作者在另一個轉動方向上轉動調整螺旋部24D，則保持器移動單元24C向后移動，并且保持器24B也由壓縮螺旋彈簧24E推動而向后移動。結果，放大透鏡23A與聚焦透鏡23B之間的距離減小，并且從而激光L的聚焦角度θa變寬。

(3)光斑面積的變化的減小

圖4示出了激光L在垂直入射的位置處聚焦在工件B的加工目標表面上的狀態。在實施例中，激光L的垂直入射的位置是加工區域12的中心(參見圖6)。加工區域12是待加工的工件能夠被放置的最大區域。然而，在定位在掃描單元25的偏轉角范圍的端部處的情況下，激光L的垂直入射位置可能從加工區域12的中心偏離。

在圖4所示的狀態下，在激光L傾斜地照射在工件B的加工目標表面上的位置處，形成具有較寬面積的橢圓形的光斑，并且激光L具有較大光束直徑。因此，在激光L傾斜入射的位置處形成的光斑的面積大于在垂直入射位置處形成的光斑的面積。即，在圖4所示的狀態下，在激光L垂直入射的位置處形成的光斑的面積與在激光L傾斜入射的位置處形成的光斑的面積之間存在變化。

鑒于以上，在實施例中，如圖5所示，有意地將激光L的焦點從激光L垂直入射的位置偏離，從而使得在激光L垂直入射的位置處形成的光斑的面積等于在激光L傾斜入射的位置處形成的光斑的面積。在以下說明中，將焦點偏離將稱為“散焦”。

當激光L散焦，使得焦點從激光L垂直入射的位置偏離時，在垂直入射的位置處形成的光斑的面積增大。另一方面，在激光L傾斜入射的位置處，由于散焦而使激光L的光束直徑減小，并且光斑面積減小，然而光斑維持橢圓形。因此，通過適當地設定焦點位置，能夠使得在垂直入射的位置處形成的光斑的面積等于在傾斜入射的位置處形成的光斑的面積，即，能夠減小光斑面積的變化。

在實施例中，在工件B的加工開始之前，通過操作者設定焦點位置。在工件B的加工期間，焦點位置固定在由操作者設定的位置處。下面將參考圖6描述操作者如何設定焦點位置。

在圖6中，點劃線11表明在工件B的加工目標表面上利用激光L掃描的實例加工圖案。加工圖案11的中心是激光L垂直入射在加工目標表面上的位置，并且在加工圖案11中的位置之中，激光光程長度最短。加工圖案11的四個角部是激光L傾斜入射的位置，并且在加工圖案11的位置之中，激光光程長度最大。在圖6中，實線12表示激光焊接機1的加工區域。假定根據實施例的激光焊接機1還能夠利用激光L照射到加工區域12外部的區域。

位置P是如下位置：其到垂直入射的位置比在工件B的加工目標表面中距離垂直入射的位置最遠的點(即，工件B的加工目標表面的四個角中的一個角)更遠。更具體地，位置P是定位在加工區域12外部的位置。位置P被稱為“聚焦位置”。在以下說明中，術語“激光L傾斜入射的位置”是指位置P。

為了確定焦點位置，操作者實際上利用激光焊接機1加工測試工件，該測試工件比加工區域12的面積大，并且測量在激光L垂直入射的位置處形成的加工標記的面積、和在激光L傾斜入射的位置處形成的加工標記的面積。通過在利用設定單元24而一點一點地改變聚焦單元23的聚焦角度θa的同時重復該操作，操作者能夠確定焦點位置，使 得在激光L垂直入射的位置處形成的光斑的面積與在激光L傾斜入射的位置處形成的光斑的面積一致。

通過利用設定單元24來調整聚焦單元23的聚焦角度θa，操作者能夠在位置P處在激光L垂直入射的方向上設定焦點位置。

接著，參考圖7，將進行如下說明，存在聚焦角度θa，在該角度處，在激光L垂直入射的位置處形成的光斑的面積與在激光L傾斜入射的位置處形成的光斑的面積一致。

圖7示出了激光L在傾斜入射的位置處聚焦在工件B的加工目標表面上。此處假定，在假定是平行光的激光L傾斜入射的位置處形成的光斑的面積是在激光L垂直入射的位置處形成的光斑的面積的107％。

利用以上假定，由于激光L的光斑的面積與其光束半徑的平方成比例，所以如果在傾斜入射的位置處激光L的光束半徑的平方比在垂直入射的位置處小到超過7％，則在傾斜入射位置處形成的光斑的面積變得比在垂直入射的位置處形成的光斑的面積小。

換句話說，由于7的平方根為大約2.65，所以如果在傾斜入射位置處的激光L的光束半徑比垂直入射的位置處的激光L的光束半徑小到超過2.65％，則在傾斜入射位置處形成的光斑的面積變得比在垂直入射的位置處形成的光斑的面積小。

通過如下方程(1)給出了激光L的光束半徑：

在方程(1)中，如圖8所示，z是到光束腰部的距離(即，光束半徑最小的位置)，ω_z是在具有距離z的位置處的光束半徑，λ是光的波長，并且ω₀是在光束腰部處的光束半徑。如圖8所示，在z充分大 的范圍內，在截面圖中，光束外邊界呈現分別與光軸形成角度θb的直線。

由于能夠根據方程(1)計算在激光L的光路上的各個點處的光束半徑，所以能夠通過例如利用基于光束半徑計算結果而調整光路長度，來適當地將用于加工的區間設定在激光L的光路上，從而將在傾斜入射的位置處的激光L的光束半徑設定為比在垂直入射的位置處的激光L的光束半徑小到超過2.65％。

因此，在圖4和7所示的聚焦角度θa之間存在這樣的聚焦角度θa：在該角度處，在激光L垂直入射的位置處形成的光斑的面積與在激光L傾斜入射的位置處形成的光斑的面積一致。結果，能夠使在垂直入射的位置處形成的光斑面積與在傾斜入射的位置處形成的光斑的面積相等。

(4)設定聚焦角度θa的范圍

在設定單元24中，設定聚焦角度θa設定范圍，使得聚焦角度θa能夠設定為使得在激光L垂直入射的位置處形成的光斑的面積與在激光L傾斜入射的位置處形成的光斑的面積一致。換句話說，保持器24B的移動范圍被設定為使得能夠設定聚焦角度θa，在該角度處以上兩個光斑面積互相一致。

順便提及，如果工作距離總是恒定的，則能夠固定聚焦角度θa。然而，在實施例中，由于假定了激光焊接機1能夠容納300至330mm的工作距離范圍，所以聚焦角度θa不能夠固定。因此，在設定單元24中，聚焦角度θa設定范圍被設定為包括以下兩者：當工作距離等于300mm時的兩個光斑面積互相一致的聚焦角度θa，和當工作距離等于330mm時的兩個光斑面積互相一致的聚焦角度θa。

(5)中間位置處形成的光斑的面積

接著，參考圖9至11，描述在設定聚焦角度θa使得兩個光斑面積互相一致的情況下的、在位于在激光L垂直入射的位置與激光L傾斜入射的位置之間的位置形成的光斑的面積。

在圖9中，術語“橢圓率”是指在激光L假定為平行光的情況下，在激光L傾斜入射的位置處形成的光斑的面積與在激光L垂直入射的位置處形成的光斑的面積(100％)的百分比。

如圖9所示，橢圓率是與到激光L垂直入射的位置的距離成比例；橢圓率隨著距離而增加。另一方面，如圖10所示，激光L的光束半徑的平方與距離成反比。從而，橢圓率與光束半徑的平方具有當一者減少時另一者增加的關系。

如圖11所示，在中間部處，兩個光斑面積不完全互相一致，并且具有小的變化。然而，如果根據上述方程(1)而在激光L的光路上適當地設定用于加工的區間，則由于橢圓率的增加而導致的面積增加和由于光束半徑的平方的減少而導致的面積減少大概互相一致并且互相抵消。結果，使得在中間位置處形成的光斑的面積大概恒定，并且能夠使得在中間位置處的光斑面積的變化充分小。從而，能夠減少光斑面積的改變。

上述術語“大概恒定”是指在中間位置處形成的光斑的面積與在激光L垂直入射的位置處形成的光斑的面積之間的差小于，例如，在垂直入射的位置處形成的光斑的面積的3％。

(6)激光功率監視單元26

接著，將參考圖1描述激光功率監視單元26的構造。激光功率監視單元26裝配有：分束器26A，其配置在激光L的光路上，并且反射激光L的指定部分；聚焦透鏡26B，其將從分束器26A反射的激光聚焦；功率檢測器26C，其檢測由聚焦透鏡26B聚焦的激光，并且輸出 與檢測到的光量相對應的電壓；輸出單元(未示出)，其將與功率檢測器26C的輸出電壓相對應的信號輸出到控制單元20，作為激光功率相關值；以及其它元件。

分束器24A能夠是半反射鏡、偏光反射鏡等。功率檢測器26C可以是例如光電式檢測器或者熱感式檢測器。光電檢測器包括高速(高響應速度)檢測器和低速(低響應速度)檢測器。在實施例中，高速光電功率檢測器用作功率檢測器26C。

在實施例中，所有反射的激光而不是反射激光的一部分照射在功率檢測器26C上。因為如果僅一部分照射在功率檢測器26C上則檢測電壓易于受噪聲等影響，所以如上所述降低了噪聲的影響。然而，由于通常的功率檢測器26C是昂貴的，所以在實施例中通過利用聚焦透鏡26B聚焦激光來減少功率檢測器26C的檢測面積。

下述可以是替換構造：其中，反射激光的一部分轉換成筒狀激光，其照射在功率檢測器26C上。并且計算剩余的非入射激光的光量。下述可以是另一個替換構造：其中，設置衍射光柵。來代替聚焦透鏡26B并且用于將無噪聲的平激光照射在功率檢測器26C上。

(7)控制單元20的控制處理

下面將描述工件加工處理、激光功率監視處理和教學處理作為控制單元20的控制處理。

(7-1)工件加工處理

工件加工處理是通過控制激光振蕩器22和掃描單元25而加工工件B的處理。控制單元20控制激光振蕩器22，以使得其發射激光L，并且通過根據加工圖案11和工作距離控制掃描單元25而使激光L偏轉來掃描工件B的加工目標表面。結果，加工了工件B。

(7-2)激光功率監視處理

激光功率監視處理是當激光振蕩器22的激光功率已經出現異常值時提示發生錯誤的處理。激光功率不必須是恒定的，即，隨著時間具有較大值和較小值。并且激光功率可能隨著時間而降低。

鑒于以上，在激光振蕩器22發射激光L的同時，控制單元20每預定采樣周期從激光功率監視單元26獲取激光功率相關值，并且判斷獲取到的相關值是否落入錯誤判斷閾值(上限和下限)之間的范圍內。如果相關值在范圍之外，則控制單元20通過例如使得輸入單元21的顯示裝置顯示警告信息而提示發生錯誤。

順便提及，可能存在利用激光L沿著曲線掃描加工目標表面的情況。在這種情況下，因為掃描單元25的響應延遲，所以當掃描速度高時掃描曲線可能具有較小的曲率半徑。為了防止這個現象，在進行曲線掃描時，控制單元20通過控制掃描單元25而降低掃描速度。然而，當掃描速度降低時，各個照射位置由激光L照射更長時間，結果改變了加工結果。

鑒于以上，當掃描速度降低時，基于更正值而更正激光功率。更正值或者可以預先存儲在ROM中，或者可以通過操縱輸入單元21而由操作者設定。當具有更正的激光功率時，控制單元20以下面方式更正上述錯誤判斷閾值：

-當掃描速度已經降低時(即，激光功率更正值小于“1”)，將下限錯誤判斷閾值減小補償值。

-當掃描速度已經提高時(即，激光功率更正值大于“1”)，將上限錯誤判斷閾值增加補償值。

-當掃描速度不更正時(即，激光功率更正值等于“1”)，使用 原始的(未更正的)錯誤判斷閾值。如果已經更正了錯誤判斷閾值，則取消更正。

傳統地，為了防止對當激光功率更正時已經產生錯誤的效果的錯誤判斷，設定非常大的上限值或者非常小的下限值。這可能導致當激光功率由于劣化而緩慢地降低時不能夠正確地做出錯誤判斷的問題。

相比之下，在以上述方式更正錯誤判斷閾值的情況下，錯誤判斷閾值自動遵循激光功率的更正。結果，即使由于劣化而導致激光功率緩慢地降低，也能夠正確地做出錯誤判斷。

(7-3)教學處理

教學處理是自動地設定(上述的)錯誤判斷閾值的處理。在教學處理中，控制單元20實際上控制激光焊接機1處理工件B。基于在工件加工期間獲取的激光功率相關值的最大值和最小值，控制單元20設定上限和下限錯誤判斷閾值，并且計算補償值。不像通常的工件加工，控制單元20在教學處理中在工件加工期間不做出激光功率錯誤判斷。

傳統地，使用固定的錯誤判斷閾值，或者操作者通過操縱輸入單元而設定錯誤判斷閾值。然而，如果使用固定的錯誤判斷閾值，則不能夠設定適用于每個激光焊接機的錯誤判斷閾值。在由操作者設定錯誤判斷閾值的情況下，可能難以設定適當的閾值。

相比之下，上述教學處理使得能夠設定適用于每個激光焊接機1的錯誤判斷閾值，而操作者不需要關注這點。此外，由于基于上限和下限錯誤判斷閾值來計算補償值，所以當已經更正激光功率時能夠使得錯誤判斷更加準確。

(8)實施例的有益效果

在上述激光焊接機1中，通過設定聚焦單元23來聚焦激光L，使 得在激光L垂直入射在平坦的加工目標表面上的位置處形成的光斑的面積與在激光L傾斜入射的位置P處形成的光斑的面積大概一致，從而能夠減少光斑面積的變化，而不使用任何額外的聚焦透鏡。結果，能夠簡化激光焊接機1的構造。此外，由于在工件加工期間聚焦單元23不需要跟隨掃描單元25，所以能夠簡化聚焦單元23的構造。結果，能夠利用簡單的構造抑制由于光斑面積的變化而導致的加工質量的下降，并且因此能夠降低制造成本。

在激光焊接機1中，由于聚焦單元23設定為使得激光L聚焦，從而使光斑面積在中心處與在位置P處相等，所以能夠在工件B的整個加工目標表面上減小光斑面積的變化。

在激光焊接機1中，由于將用于聚焦單元23的聚焦位置設定在激光焊接機1的加工區域12的外部，所以即使工件尺寸改變，也能夠在新工件的整個加工目標表面上減小光斑面積的變化。

在激光焊接機1中，由于能夠利用聚焦單元23將在激光L垂直入射的方向上的焦點位置設定在位置P處，所以能夠在工件B的整個加工目標表面上減小光斑面積的變化。

此外，在激光焊接機1中，防止保持器24B繞著光軸轉動。由于放大透鏡23A的中心軸不必須與激光L的軸線一致，所以如果保持器24B轉動，則放大透鏡23A的中心軸會繞著激光L的軸線轉動，以使得難以設定聚焦角度θa。能夠通過防止保持器24B繞著激光L的軸線轉動來解決該問題。

此外，在激光焊接機1中，由于利用激光功率監視單元26而監視激光功率，所以能夠降低利用異常激光功率加工工件B的事件發生的可能性。

<相關技術>

接著，將參考圖6描述與本實用新型的實施例相關的技術。在上述實施例中，通過偏轉激光L使得其到達定位在工件B的加工目標表面的外部處的位置P，而設定焦點位置。或者，可以通過偏轉激光L使得其到達工件B的加工目標表面上的位置，例如圖6所示的加工圖案11的四個角，而設定焦點位置。

<其他實施例>

本實用新型的技術范圍不限于參考附圖的上述實施例，而包含例如以下實施例：

(1)在上述實施例中，位置P定位在加工區域12的外部。然而，位置P可以定位在加工區域12內，只要其比在工件的加工目標表面中距離垂激光L垂直入射的位置最遠的位置更加遠離激光L垂直入射的位置。

然而，在位置P設定在加工區域12中的情況下，如果位置P固定并且工件是寬的，則位置P可以定位在工件的加工目標表面中。因此，為了使得能夠在各個工件的整個加工目標表面中減小光斑面積的變化，激光焊接機1可以構造成使得能夠調整位置P。利用該測量，即使工件尺寸改變，也能夠通過將聚焦位置設定在新工件的加工目標表面外側，而在新工件的整個加工目標表面中減小光斑面積的變化。

(2)在上述實施例中，以操作者轉動調整螺旋部24D的方式手動地設定聚焦角度θa。可替換地，可以利用設置為使保持器24B移動的電機來自動地設定聚焦角度θa，例如，可以是這樣的構造：其中，對于例如300至330mm的多個工作距離，實現光斑面積一致性的聚焦角度θa預先存儲在ROM中，并且當由操作者輸入工作距離時，控制單元20通過控制電機而自動設定與輸入的工作距離相對應的聚焦角度θa。代替存儲與各個工作距離相對應的聚焦角度θa，可以基于輸入工作距離來計算實現光斑面積的一致性的聚焦角度θa。

(3)雖然在上述實施例中，用于聚焦激光L的聚焦單元23裝配有放大透鏡23A和聚焦透鏡23B，但是聚焦單元23不總是以這種方式構造，只要其能夠設定聚焦角度θa即可。例如，聚焦單元23可以是使用液體透鏡的聚焦單元。在使用液體透鏡的情況下，能夠通過壓縮液體透鏡而設定聚焦角度θa。用于另一個實例，聚焦單元23可以使用光電透鏡的聚焦單元。光電透鏡使得能夠電氣地設定聚焦角度θa。

(4)上述實施例使得激光焊接機1能夠容納300至330mm的工作距離范圍。可選擇地，在預先判定了僅要加工一種類型的工件并且因此工作距離總是固定的情況下，沒有裝配設定單元24的激光加工機可以通過如下構成：在裝載和運輸采用作為固定值的工作距離的激光加工機時，根據工作距離來設定聚焦角度θa。在這種情況下，雖然可加工工件類型被限制，但能夠利用較簡單的構造來抑制由于光斑面積的變化而導致的加工質量的下降。

(5)在上述實施例中，聚焦單元23和設定單元24使得通過僅使放大透鏡23A移動(滑動)來設定聚焦角度θa。可以是設定激光照射在工件上的聚焦角度θa和光束直徑兩者的如下替換構造：多個透鏡沿著光軸互相獨立或者互相關聯地移動。

(6)雖然在上述實施例中，在掃描單元25與工件B之間不配置聚焦透鏡，但是這里可以配置聚焦透鏡(例如，fθ透鏡)。

(7)雖然上述實施例涉及激光焊接機1作為激光加工機的實例，但是本實用新型能夠應用到其它種類的激光加工機，諸如被稱為激光標記機的激光加工機，其用于在工作的表面上形成字符、符號、圖形等。