激光加工机的制作方法

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。

技术领域

本实用新型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。

背景技术：

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。

技术实现要素：

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是根据本实用新型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描述本实用新型的实施例。

(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、诸如液晶显示器这样的显示装置、以及其他装置构成。通过操纵输入单元21，操作者能够设定激光功率、扫描速度、工作距离、加工模式11(参见图6)等。输入单元21可以装配有触摸面板。

激光振荡器22是作为气体激光器的二氧化碳气体激光器、作为固态激光器的YAG激光器、半导体激光器、光纤激光器等，并且该激光振荡器22朝着聚焦单元23发射激光。激光振荡器22被配置为使得激光功率能够调节，并且利用控制单元20控制激光功率。

聚焦单元23将从激光振荡器22发射的激光聚焦。在激光加工之前，操作者通过设定单元24设定聚焦单元23的聚焦角度，该设定单元24与聚焦单元23一体地设置。稍后将描述聚焦单元23和设定单元24的具体构造。

被称为检流计扫描类型的扫描单元25装配有：两个检流计镜，用于反射激光；两个驱动电机，用于分别改变检流计镜的角度，以及其他元件。一个检流计镜的角度由一个驱动电机驱动而在竖直方向上改变，并且另一个检流计镜的角度由另一个驱动电机驱动而在水平方向上改变。结果，激光照射点在树脂部件B(后文中，称为“工件B”)的加工目标表面上二维地移动。

使得扫描单元25满足作为能够使激光偏转的单元。例如，扫描单元25可以诸如采用多面镜来代替检流计镜，或者采用多面镜与检流计镜的组合。

激光功率监视单元26是用于使得控制单元20能够监视激光功率的单元。稍后将描述激光功率监视单元26的具体构造。

如图2所示，激光焊接机1能够容纳从扫描单元25到工件B的加工目标表面的距离为300到330mm的范围。在下面说明中，从扫描单元25到工件B的加工目标表面的距离将称为“工作距离”。

(2)聚焦单元23和设定单元24

接着，将参考图3描述聚焦单元23和设定单元24的具体构造。聚焦单元23装配有放大透镜23A和聚焦透镜23B。通过放大透镜23A扩大激光L的光束直径，而后通过聚焦透镜23B聚焦，从而具有聚焦角度θa。

用于设定聚焦单元23的聚焦角度θa的设定单元24装配有筒状体24A、保持放大透镜23A的保持器24B、保持器移动单元24C、调整螺旋部24D、螺旋压缩弹簧24E等。

作为筒状部件的保持器24B插入(即，嵌合)到筒状体24A中，从而能够在光学轴向上移动。保持器24B的外周表面形成有突起(未示出)。另一方面，筒状体24A的内周表面形成有引导槽(未示出)，用于在光学轴向上引导保持器24B的突起。保持器24B的突起嵌合在筒状体24A的引导槽中，从而防止了保持器24B绕着光轴而转动。

作为筒状部件的保持器移动单元24C的一部分插入(即，嵌合)到筒状体24A中，从而能够在光学轴向上移动。保持器移动单元24C的外周表面形成有螺纹。

调整螺旋部24D也是筒状部件。筒状体24A的后部嵌合在调整螺旋部24D的前部的内侧，从而调整螺旋部24D装接到筒状体24A，从而能够与筒状体24A同轴地转动。调整螺旋部24D的内周表面形成有螺纹，该螺纹与形成在保持器移动单元24C的外周表面中的螺纹啮合。压缩螺旋弹簧24E用于向后推动保持器24B。

如果操作者在一个转动方向上转动调整螺旋部24D，则保持器移动单元24C向前移动，并且保持器24B也由保持器移动单元24C推动而向前移动。结果，放大透镜23A与聚焦透镜23B之间的距离减小，并且从而激光L的聚焦角度θa变窄。

另一方面，如果操作者在另一个转动方向上转动调整螺旋部24D，则保持器移动单元24C向后移动，并且保持器24B也由压缩螺旋弹簧24E推动而向后移动。结果，放大透镜23A与聚焦透镜23B之间的距离减小，并且从而激光L的聚焦角度θa变宽。

(3)光斑面积的变化的减小

图4示出了激光L在垂直入射的位置处聚焦在工件B的加工目标表面上的状态。在实施例中，激光L的垂直入射的位置是加工区域12的中心(参见图6)。加工区域12是待加工的工件能够被放置的最大区域。然而，在定位在扫描单元25的偏转角范围的端部处的情况下，激光L的垂直入射位置可能从加工区域12的中心偏离。

在图4所示的状态下，在激光L倾斜地照射在工件B的加工目标表面上的位置处，形成具有较宽面积的椭圆形的光斑，并且激光L具有较大光束直径。因此，在激光L倾斜入射的位置处形成的光斑的面积大于在垂直入射位置处形成的光斑的面积。即，在图4所示的状态下，在激光L垂直入射的位置处形成的光斑的面积与在激光L倾斜入射的位置处形成的光斑的面积之间存在变化。

鉴于以上，在实施例中，如图5所示，有意地将激光L的焦点从激光L垂直入射的位置偏离，从而使得在激光L垂直入射的位置处形成的光斑的面积等于在激光L倾斜入射的位置处形成的光斑的面积。在以下说明中，将焦点偏离将称为“散焦”。

当激光L散焦，使得焦点从激光L垂直入射的位置偏离时，在垂直入射的位置处形成的光斑的面积增大。另一方面，在激光L倾斜入射的位置处，由于散焦而使激光L的光束直径减小，并且光斑面积减小，然而光斑维持椭圆形。因此，通过适当地设定焦点位置，能够使得在垂直入射的位置处形成的光斑的面积等于在倾斜入射的位置处形成的光斑的面积，即，能够减小光斑面积的变化。

在实施例中，在工件B的加工开始之前，通过操作者设定焦点位置。在工件B的加工期间，焦点位置固定在由操作者设定的位置处。下面将参考图6描述操作者如何设定焦点位置。

在图6中，点划线11表明在工件B的加工目标表面上利用激光L扫描的实例加工图案。加工图案11的中心是激光L垂直入射在加工目标表面上的位置，并且在加工图案11中的位置之中，激光光程长度最短。加工图案11的四个角部是激光L倾斜入射的位置，并且在加工图案11的位置之中，激光光程长度最大。在图6中，实线12表示激光焊接机1的加工区域。假定根据实施例的激光焊接机1还能够利用激光L照射到加工区域12外部的区域。

位置P是如下位置：其到垂直入射的位置比在工件B的加工目标表面中距离垂直入射的位置最远的点(即，工件B的加工目标表面的四个角中的一个角)更远。更具体地，位置P是定位在加工区域12外部的位置。位置P被称为“聚焦位置”。在以下说明中，术语“激光L倾斜入射的位置”是指位置P。

为了确定焦点位置，操作者实际上利用激光焊接机1加工测试工件，该测试工件比加工区域12的面积大，并且测量在激光L垂直入射的位置处形成的加工标记的面积、和在激光L倾斜入射的位置处形成的加工标记的面积。通过在利用设定单元24而一点一点地改变聚焦单元23的聚焦角度θa的同时重复该操作，操作者能够确定焦点位置，使 得在激光L垂直入射的位置处形成的光斑的面积与在激光L倾斜入射的位置处形成的光斑的面积一致。

通过利用设定单元24来调整聚焦单元23的聚焦角度θa，操作者能够在位置P处在激光L垂直入射的方向上设定焦点位置。

接着，参考图7，将进行如下说明，存在聚焦角度θa，在该角度处，在激光L垂直入射的位置处形成的光斑的面积与在激光L倾斜入射的位置处形成的光斑的面积一致。

图7示出了激光L在倾斜入射的位置处聚焦在工件B的加工目标表面上。此处假定，在假定是平行光的激光L倾斜入射的位置处形成的光斑的面积是在激光L垂直入射的位置处形成的光斑的面积的107％。

利用以上假定，由于激光L的光斑的面积与其光束半径的平方成比例，所以如果在倾斜入射的位置处激光L的光束半径的平方比在垂直入射的位置处小到超过7％，则在倾斜入射位置处形成的光斑的面积变得比在垂直入射的位置处形成的光斑的面积小。

换句话说，由于7的平方根为大约2.65，所以如果在倾斜入射位置处的激光L的光束半径比垂直入射的位置处的激光L的光束半径小到超过2.65％，则在倾斜入射位置处形成的光斑的面积变得比在垂直入射的位置处形成的光斑的面积小。

通过如下方程(1)给出了激光L的光束半径：

在方程(1)中，如图8所示，z是到光束腰部的距离(即，光束半径最小的位置)，ω_z是在具有距离z的位置处的光束半径，λ是光的波长，并且ω₀是在光束腰部处的光束半径。如图8所示，在z充分大 的范围内，在截面图中，光束外边界呈现分别与光轴形成角度θb的直线。

由于能够根据方程(1)计算在激光L的光路上的各个点处的光束半径，所以能够通过例如利用基于光束半径计算结果而调整光路长度，来适当地将用于加工的区间设定在激光L的光路上，从而将在倾斜入射的位置处的激光L的光束半径设定为比在垂直入射的位置处的激光L的光束半径小到超过2.65％。

因此，在图4和7所示的聚焦角度θa之间存在这样的聚焦角度θa：在该角度处，在激光L垂直入射的位置处形成的光斑的面积与在激光L倾斜入射的位置处形成的光斑的面积一致。结果，能够使在垂直入射的位置处形成的光斑面积与在倾斜入射的位置处形成的光斑的面积相等。

(4)设定聚焦角度θa的范围

在设定单元24中，设定聚焦角度θa设定范围，使得聚焦角度θa能够设定为使得在激光L垂直入射的位置处形成的光斑的面积与在激光L倾斜入射的位置处形成的光斑的面积一致。换句话说，保持器24B的移动范围被设定为使得能够设定聚焦角度θa，在该角度处以上两个光斑面积互相一致。

顺便提及，如果工作距离总是恒定的，则能够固定聚焦角度θa。然而，在实施例中，由于假定了激光焊接机1能够容纳300至330mm的工作距离范围，所以聚焦角度θa不能够固定。因此，在设定单元24中，聚焦角度θa设定范围被设定为包括以下两者：当工作距离等于300mm时的两个光斑面积互相一致的聚焦角度θa，和当工作距离等于330mm时的两个光斑面积互相一致的聚焦角度θa。

(5)中间位置处形成的光斑的面积

接着，参考图9至11，描述在设定聚焦角度θa使得两个光斑面积互相一致的情况下的、在位于在激光L垂直入射的位置与激光L倾斜入射的位置之间的位置形成的光斑的面积。

在图9中，术语“椭圆率”是指在激光L假定为平行光的情况下，在激光L倾斜入射的位置处形成的光斑的面积与在激光L垂直入射的位置处形成的光斑的面积(100％)的百分比。

如图9所示，椭圆率是与到激光L垂直入射的位置的距离成比例；椭圆率随着距离而增加。另一方面，如图10所示，激光L的光束半径的平方与距离成反比。从而，椭圆率与光束半径的平方具有当一者减少时另一者增加的关系。

如图11所示，在中间部处，两个光斑面积不完全互相一致，并且具有小的变化。然而，如果根据上述方程(1)而在激光L的光路上适当地设定用于加工的区间，则由于椭圆率的增加而导致的面积增加和由于光束半径的平方的减少而导致的面积减少大概互相一致并且互相抵消。结果，使得在中间位置处形成的光斑的面积大概恒定，并且能够使得在中间位置处的光斑面积的变化充分小。从而，能够减少光斑面积的改变。

上述术语“大概恒定”是指在中间位置处形成的光斑的面积与在激光L垂直入射的位置处形成的光斑的面积之间的差小于，例如，在垂直入射的位置处形成的光斑的面积的3％。

(6)激光功率监视单元26

接着，将参考图1描述激光功率监视单元26的构造。激光功率监视单元26装配有：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；聚焦透镜26B，其将从分束器26A反射的激光聚焦；功率检测器26C，其检测由聚焦透镜26B聚焦的激光，并且输出 与检测到的光量相对应的电压；输出单元(未示出)，其将与功率检测器26C的输出电压相对应的信号输出到控制单元20，作为激光功率相关值；以及其它元件。

分束器24A能够是半反射镜、偏光反射镜等。功率检测器26C可以是例如光电式检测器或者热感式检测器。光电检测器包括高速(高响应速度)检测器和低速(低响应速度)检测器。在实施例中，高速光电功率检测器用作功率检测器26C。

在实施例中，所有反射的激光而不是反射激光的一部分照射在功率检测器26C上。因为如果仅一部分照射在功率检测器26C上则检测电压易于受噪声等影响，所以如上所述降低了噪声的影响。然而，由于通常的功率检测器26C是昂贵的，所以在实施例中通过利用聚焦透镜26B聚焦激光来减少功率检测器26C的检测面积。

下述可以是替换构造：其中，反射激光的一部分转换成筒状激光，其照射在功率检测器26C上。并且计算剩余的非入射激光的光量。下述可以是另一个替换构造：其中，设置衍射光栅。来代替聚焦透镜26B并且用于将无噪声的平激光照射在功率检测器26C上。

(7)控制单元20的控制处理

下面将描述工件加工处理、激光功率监视处理和教学处理作为控制单元20的控制处理。

(7-1)工件加工处理

工件加工处理是通过控制激光振荡器22和扫描单元25而加工工件B的处理。控制单元20控制激光振荡器22，以使得其发射激光L，并且通过根据加工图案11和工作距离控制扫描单元25而使激光L偏转来扫描工件B的加工目标表面。结果，加工了工件B。

(7-2)激光功率监视处理

激光功率监视处理是当激光振荡器22的激光功率已经出现异常值时提示发生错误的处理。激光功率不必须是恒定的，即，随着时间具有较大值和较小值。并且激光功率可能随着时间而降低。

鉴于以上，在激光振荡器22发射激光L的同时，控制单元20每预定采样周期从激光功率监视单元26获取激光功率相关值，并且判断获取到的相关值是否落入错误判断阈值(上限和下限)之间的范围内。如果相关值在范围之外，则控制单元20通过例如使得输入单元21的显示装置显示警告信息而提示发生错误。

顺便提及，可能存在利用激光L沿着曲线扫描加工目标表面的情况。在这种情况下，因为扫描单元25的响应延迟，所以当扫描速度高时扫描曲线可能具有较小的曲率半径。为了防止这个现象，在进行曲线扫描时，控制单元20通过控制扫描单元25而降低扫描速度。然而，当扫描速度降低时，各个照射位置由激光L照射更长时间，结果改变了加工结果。

鉴于以上，当扫描速度降低时，基于更正值而更正激光功率。更正值或者可以预先存储在ROM中，或者可以通过操纵输入单元21而由操作者设定。当具有更正的激光功率时，控制单元20以下面方式更正上述错误判断阈值：

-当扫描速度已经降低时(即，激光功率更正值小于“1”)，将下限错误判断阈值减小补偿值。

-当扫描速度已经提高时(即，激光功率更正值大于“1”)，将上限错误判断阈值增加补偿值。

-当扫描速度不更正时(即，激光功率更正值等于“1”)，使用 原始的(未更正的)错误判断阈值。如果已经更正了错误判断阈值，则取消更正。

传统地，为了防止对当激光功率更正时已经产生错误的效果的错误判断，设定非常大的上限值或者非常小的下限值。这可能导致当激光功率由于劣化而缓慢地降低时不能够正确地做出错误判断的问题。

相比之下，在以上述方式更正错误判断阈值的情况下，错误判断阈值自动遵循激光功率的更正。结果，即使由于劣化而导致激光功率缓慢地降低，也能够正确地做出错误判断。

(7-3)教学处理

教学处理是自动地设定(上述的)错误判断阈值的处理。在教学处理中，控制单元20实际上控制激光焊接机1处理工件B。基于在工件加工期间获取的激光功率相关值的最大值和最小值，控制单元20设定上限和下限错误判断阈值，并且计算补偿值。不像通常的工件加工，控制单元20在教学处理中在工件加工期间不做出激光功率错误判断。

传统地，使用固定的错误判断阈值，或者操作者通过操纵输入单元而设定错误判断阈值。然而，如果使用固定的错误判断阈值，则不能够设定适用于每个激光焊接机的错误判断阈值。在由操作者设定错误判断阈值的情况下，可能难以设定适当的阈值。

相比之下，上述教学处理使得能够设定适用于每个激光焊接机1的错误判断阈值，而操作者不需要关注这点。此外，由于基于上限和下限错误判断阈值来计算补偿值，所以当已经更正激光功率时能够使得错误判断更加准确。

(8)实施例的有益效果

在上述激光焊接机1中，通过设定聚焦单元23来聚焦激光L，使 得在激光L垂直入射在平坦的加工目标表面上的位置处形成的光斑的面积与在激光L倾斜入射的位置P处形成的光斑的面积大概一致，从而能够减少光斑面积的变化，而不使用任何额外的聚焦透镜。结果，能够简化激光焊接机1的构造。此外，由于在工件加工期间聚焦单元23不需要跟随扫描单元25，所以能够简化聚焦单元23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。

在激光焊接机1中，由于聚焦单元23设定为使得激光L聚焦，从而使光斑面积在中心处与在位置P处相等，所以能够在工件B的整个加工目标表面上减小光斑面积的变化。

在激光焊接机1中，由于将用于聚焦单元23的聚焦位置设定在激光焊接机1的加工区域12的外部，所以即使工件尺寸改变，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。

在激光焊接机1中，由于能够利用聚焦单元23将在激光L垂直入射的方向上的焦点位置设定在位置P处，所以能够在工件B的整个加工目标表面上减小光斑面积的变化。

此外，在激光焊接机1中，防止保持器24B绕着光轴转动。由于放大透镜23A的中心轴不必须与激光L的轴线一致，所以如果保持器24B转动，则放大透镜23A的中心轴会绕着激光L的轴线转动，以使得难以设定聚焦角度θa。能够通过防止保持器24B绕着激光L的轴线转动来解决该问题。

此外，在激光焊接机1中，由于利用激光功率监视单元26而监视激光功率，所以能够降低利用异常激光功率加工工件B的事件发生的可能性。

<相关技术>

接着，将参考图6描述与本实用新型的实施例相关的技术。在上述实施例中，通过偏转激光L使得其到达定位在工件B的加工目标表面的外部处的位置P，而设定焦点位置。或者，可以通过偏转激光L使得其到达工件B的加工目标表面上的位置，例如图6所示的加工图案11的四个角，而设定焦点位置。

<其他实施例>

本实用新型的技术范围不限于参考附图的上述实施例，而包含例如以下实施例：

(1)在上述实施例中，位置P定位在加工区域12的外部。然而，位置P可以定位在加工区域12内，只要其比在工件的加工目标表面中距离垂激光L垂直入射的位置最远的位置更加远离激光L垂直入射的位置。

然而，在位置P设定在加工区域12中的情况下，如果位置P固定并且工件是宽的，则位置P可以定位在工件的加工目标表面中。因此，为了使得能够在各个工件的整个加工目标表面中减小光斑面积的变化，激光焊接机1可以构造成使得能够调整位置P。利用该测量，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中减小光斑面积的变化。

(2)在上述实施例中，以操作者转动调整螺旋部24D的方式手动地设定聚焦角度θa。可替换地，可以利用设置为使保持器24B移动的电机来自动地设定聚焦角度θa，例如，可以是这样的构造：其中，对于例如300至330mm的多个工作距离，实现光斑面积一致性的聚焦角度θa预先存储在ROM中，并且当由操作者输入工作距离时，控制单元20通过控制电机而自动设定与输入的工作距离相对应的聚焦角度θa。代替存储与各个工作距离相对应的聚焦角度θa，可以基于输入工作距离来计算实现光斑面积的一致性的聚焦角度θa。

(3)虽然在上述实施例中，用于聚焦激光L的聚焦单元23装配有放大透镜23A和聚焦透镜23B，但是聚焦单元23不总是以这种方式构造，只要其能够设定聚焦角度θa即可。例如，聚焦单元23可以是使用液体透镜的聚焦单元。在使用液体透镜的情况下，能够通过压缩液体透镜而设定聚焦角度θa。用于另一个实例，聚焦单元23可以使用光电透镜的聚焦单元。光电透镜使得能够电气地设定聚焦角度θa。

(4)上述实施例使得激光焊接机1能够容纳300至330mm的工作距离范围。可选择地，在预先判定了仅要加工一种类型的工件并且因此工作距离总是固定的情况下，没有装配设定单元24的激光加工机可以通过如下构成：在装载和运输采用作为固定值的工作距离的激光加工机时，根据工作距离来设定聚焦角度θa。在这种情况下，虽然可加工工件类型被限制，但能够利用较简单的构造来抑制由于光斑面积的变化而导致的加工质量的下降。

(5)在上述实施例中，聚焦单元23和设定单元24使得通过仅使放大透镜23A移动(滑动)来设定聚焦角度θa。可以是设定激光照射在工件上的聚焦角度θa和光束直径两者的如下替换构造：多个透镜沿着光轴互相独立或者互相关联地移动。

(6)虽然在上述实施例中，在扫描单元25与工件B之间不配置聚焦透镜，但是这里可以配置聚焦透镜(例如，fθ透镜)。

(7)虽然上述实施例涉及激光焊接机1作为激光加工机的实例，但是本实用新型能够应用到其它种类的激光加工机，诸如被称为激光标记机的激光加工机，其用于在工作的表面上形成字符、符号、图形等。