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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung.
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Stand der Technik
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Herkömmlich ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung bekannt, die einen Führungslaser enthält, der eine Funktion des Ausstrahlens eines sichtbaren Führungslichts auf ein Bearbeitungsziel hat, um eine Abgabeposition eines Bearbeitungslaserlichts zu überprüfen, ehe ein Laserschneiden auf dem Bearbeitungsziel gestartet wird (siehe beispielsweise Patentdokumente 1 und 2).
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Bei einem derartigen Führungslaser wird ein Führungslicht abgegeben mit einer vorbestimmten Abgabe, um die Sichtbarkeit des Führungslichts sicherzustellen, sodass die entsprechende Funktion erfüllt wird.
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Patentdokument 3 offenbart eine Lichtleitfaser-Führungslicht-Generierungsvorrichtung, die eine Laserdiode für ein sichtbares Licht enthält, die ein sichtbares Laserlicht oszilliert, einen Antriebsschaltkreis, der die Laserdiode für ein sichtbares Licht antreibt, sowie einen Impulserzeugungsschaltkreis zum Oszillieren von Laserimpulsen eines sichtbaren Lichts in diesem Antriebsschaltkreis, um dessen Größe zu reduzieren.
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- Patentdokument 1: Die ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2009-285721 . Nr. 2009-285721.
- Patentdokument 2: Die ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2016-68110 .
- Patentdokument 3: Die ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. H05-183215 .
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei einem derartigen Führungslaser ist es jedoch unvermeidbar, dass, wenn ein Führungslicht mit einer hohen Ausgangsleistung abgegeben wird, die eine Ausgangsleistung übersteigt, bei der die Sichtbarkeit eines Führungslichts sichergestellt ist, die Lebensdauer des Führungslichts sinkt. Im Allgemeinen ist es nicht leicht, einen Führungslaser auszutauschen und es ist sehr wichtig, die Lebensdauer des Führungslasers zu verlängern, da es zu bevorzugen ist, das Austauschintervall zu verlängern.
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Patentdokument 1 offenbart lediglich eine Technik, die ein Leistungsanpassungsmittel enthält, das konfiguriert ist, dazu imstande zu sein, die Lichtintensität eines Führungslichts anzupassen mit dem Ziel, die Sichtbarkeit eines Führungslichts zu verbessern, es ist jedoch kein Ziel der Erfindung, die Lebensdauer des Führungslasers zu verlängern.
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Darüber hinaus offenbart Patentdokument 2 eine Technik des Einstellens der Lichtintensität eines Lasers mit einem sichtbaren Licht derart, dass diese gering ist, während sich die Umgebungstemperatur einer Laserlichtquelle für ein sichtbares Licht erhöht, um somit eine Reduzierung der Lebensdauer der Laserlichtquelle des sichtbaren Lichts zu vermeiden, jedoch ist hier die Sichtbarkeit eines Führungslichts nicht berücksichtigt.
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Weiterhin ist es kein Ziel der in Patentdokument 3 offenbarten Erfindung, die Lebensdauer eines Führungslasers wie oben beschrieben zu verlängern.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf ein derartiges Problem gemacht und es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die dazu imstande ist, die Lebensdauer eines Führungslasers zu verlängern.
- (1) Eine Laserbearbeitungsvorrichtung (beispielsweise eine im Folgenden zu beschreibende Laserbearbeitungsvorrichtung 1, 11, oder 21) gemäß der vorliegenden Erfindung enthält: einen Schneidkopf (beispielsweise einen im Folgenden zu beschreibenden Schneidkopf 2), der ein Bearbeitungslaserlicht auf ein Bearbeitungsziel ausstrahlt; einen Führungslaser (beispielsweise einen im Folgenden zu beschreibenden Führungslaser 5), der ein sichtbares Führungslicht auf das Bearbeitungsziel ausstrahlt; eine Energiequelle (beispielsweise eine im Folgenden zu beschreibende Energiequelle 6), die dem Führungslaser elektrische Energie zuführt; sowie eine Steuerung bzw. einen Regler (beispielsweise eine/n im Folgenden zu beschreibende/n Steuerung bzw. Regler 7), die bzw. der eine Steuerung bzw. Regelung derart durchführt, dass, ehe das Bearbeitungslaserlicht von dem Schneidkopf auf das Bearbeitungsziel ausgestrahlt wird und das Laserschneiden beginnt, dem Führungslaser von der Energiequelle elektrische Energie zugeführt wird, und das Führungslicht von dem Führungslaser auf das Bearbeitungsziel ausgestrahlt wird gemäß einer Abgabeposition des Bearbeitungslaserlichts, das von dem Schneidkopf abgegeben wird, sodass die Abgabeposition des Bearbeitungslaserlichts festgestellt ist, wobei die Steuerung bzw. der Regler eine Laserabgabe-Einstellungseinheit (beispielsweise eine im Folgenden zu beschreibende Laserabgabe-Einstellungseinheit 4, 14 oder 24) hat, die dazu imstande ist, eine Abgabe des Führungslichts des Führungslasers innerhalb eines Bereichs anzupassen, in dem die Sichtbarkeit des Führungslichts sichergestellt ist, wenn das Führungslicht von dem Führungslaser abgegeben wird.
- (2) Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung nach (1), enthält die Laserbearbeitungsvorrichtung einen Spaltsensor (beispielsweise einen im Folgenden zu beschreibenden Spaltsensor 3), der eine Entfernung zwischen dem Schneidkopf und dem Bearbeitungsziel misst, und die Laserabgabe-Einstellungseinheit passt eine Abgabe des Führungslichts des Führungslasers gemäß der Entfernung basierend auf einem Abgabesignal vom Spaltsensor an.
- (3) Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung nach (2) korreliert die Laserabgabe-Einstellungseinheit die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers mit der Entfernung unter Verwendung einer Quadratfunktion, wenn die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers angepasst wird.
- (4) Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem von (1) bis (3) enthält die Laserbearbeitungsvorrichtung einen Streulichtsensor (beispielsweise eine im Folgenden zu beschreibende Fotodiode 8), der eine Intensität eines Streulichts des von dem Führungslaser auf das Bearbeitungsziel ausgestrahlten Führungslichts detektiert, und die Laserabgabe-Einstellungseinheit passt die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers gemäß der Intensität des Streulichts auf der Basis eines Abgabesignals des Streulichtsensors an.
- (5) Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem von (1) bis (4) enthält die Laserbearbeitungsvorrichtung einen Beleuchtungssensor (beispielsweise eine im Folgenden zu beschreibende Fotodiode 9), der eine Beleuchtung einer Umgebung, in der das Bearbeitungsziel bereitgestellt ist, detektiert, und die Laserabgabe-Einstellungseinheit passt die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers gemäß der Umgebungsbeleuchtung auf der Basis eines Abgabesignals von dem Beleuchtungssensor an.
- (6) Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung nach (5) korreliert die Laserabgabe-Einstellungseinheit die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers unter Verwendung einer linearen Funktion mit der Umgebungsbeleuchtung, wenn die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers angepasst wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, wenn ein Führungslicht von einem Führungslaser einer Laserbearbeitungsvorrichtung abgegeben wird, möglich, die Abgabe eines Führungslichts eines Führungslasers innerhalb eines Bereichs anzupassen, in dem die Sichtbarkeit des Führungslichts sichergestellt ist. Infolgedessen ist es möglich, die unnötige Abgabe eines Führungslichts des Führungslasers zu verhindern, um die Lebensdauer des Führungslasers zu verlängern.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
- 2 ist eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen der Entfernung zwischen einem Schneidkopf und einem Bearbeitungsziel und einer Führungslaser-Abgabe gemäß der ersten Ausführungsform.
- 3 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
- 4 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
- 5 ist eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Umgebungsbeleuchtung einer Umgebung und einer Führungslichtabgabe gemäß einer dritten Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Bei der Beschreibung der zweiten und der darauf folgenden Ausführungsformen sind die gleichen Komponenten wie die der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen versehen und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
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[Erste Ausführungsform]
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1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 ist eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen der Entfernung zwischen einem Schneidkopf und einem Bearbeitungsziel und einer Führungslaser-Abgabe gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 1 dargestellt, enthält eine Laserbearbeitungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform einen Schneidkopf 2, einen Führungslaser 5, eine Energiequelle 6, eine Steuerung bzw. einen Regler 7, sowie eine optische Faser 10. Ferner ist ein Spaltsensor 3 an dem Schneidkopf 2 befestigt und die Steuerung bzw. der Regler 7 enthält eine Laserabgabe-Einstellungseinheit 4.
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Basierend auf einem Befehl von der Steuerung bzw. dem Regler 7 strahlt der Schneidkopf 2 ein Bearbeitungslaserlicht auf ein Bearbeitungsziel W aus.
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Der Führungslaser 5 empfängt elektrische Energie von der Energiequelle 6 und strahlt über eine optische Faser 10 ein sichtbares Führungslicht auf das Bearbeitungsziel W aus.
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Die Energiequelle 6 führt dem Führungslaser 5 auf der Basis eines Abgabebefehls eine vorbestimmte elektrische Energie (Spannung oder Strom) zu.
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Die Steuerung bzw. der Regler 7 ermöglicht, dass dem Führungslaser 5 elektrische Energie von der Energiequelle 6 zugeführt wird, ehe ein Bearbeitungslaserlicht von dem Schneidkopf 2 auf das Bearbeitungsziel W ausgestrahlt wird und das Laserschneiden beginnt, und ermöglicht, dass, gemäß einer Abgabeposition des Bearbeitungslaserlichts, das vom Schneidkopf 2 abgegeben wird, ein Führungslicht von dem Führungslaser 5 auf das Bearbeitungsziel W ausgestrahlt wird, sodass eine Bedienperson die Abgabeposition des Bearbeitungslaserlichts feststellen kann.
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Der Spaltsensor 3 misst die Entfernung zwischen dem Schneidkopf 2 und dem Bearbeitungsziel W auf der Basis eines Befehls von der Steuerung bzw. dem Regler 7.
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Wenn ein Führungslicht von dem Führungslaser 5 abgegeben wird, passt die Laserabgabe-Einstellungseinheit 4 die Abgabe des Führungslichts innerhalb eines Bereichs an, in dem die Sichtbarkeit des Führungslichts sichergestellt ist. Die Abgabe des Führungslichts wird beispielsweise auf ein minimales Niveau eingestellt.
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Insbesondere passt die Laserabgabe-Einstellungseinheit 4 die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 gemäß der Entfernung auf der Basis eines Abgabesignals vom Spaltsensor 3 an (das bedeutet gemäß der Entfernung zwischen dem Schneidkopf 2 und dem Bearbeitungsziel W). Ein Beispiel eines Abgabeanpassungsverfahrens basiert auf der Tatsache, dass ein Führungslicht des Führungslasers 5 sich in umgekehrter Proportion zum Quadrat einer Ankunftsentfernung dessen abschwächt. Wie in 2 dargestellt, kann die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 mit der Entfernung zwischen dem Schneidkopf 2 und dem Bearbeitungsziel W unter Verwendung einer Quadratfunktion korreliert werden.
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Wie oben beschrieben, wird bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn das Führungslicht vom Führungslaser 5 abgegeben wird, die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 auf der Basis der vom Spaltsensor 3 gemessenen Entfernung zwischen dem Schneidkopf 2 und dem Bearbeitungsziel W angepasst. Daher kann die Abgabe des Führungslichts innerhalb eines Bereichs, in dem die Sichtbarkeit des Führungslichts sichergestellt ist, angepasst werden. Infolgedessen ist es möglich, die unnötige Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 zu verhindern und die Lebensdauer des Führungslasers 5 zu verlängern.
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[Zweite Ausführungsform]
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3 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Eine Laserbearbeitungsvorrichtung 11 gemäß einer zweiten Ausführungsform ist derart konfiguriert, dass, wenn ein Führungslicht von dem Führungslaser 5 abgegeben wird, die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 gemäß der Intensität eines Streulichts des auf das Bearbeitungsziel W ausgestrahlten Führungslichts angepasst wird anstelle des Anpassens der Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 gemäß der Entfernung zwischen dem Schneidkopf 2 und dem Bearbeitungsziel W. Da die anderen Komponenten im Grunde genommen denen der ersten Ausführungsform ähneln, sind gleiche Glieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
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Das heißt, wie in 3 dargestellt, ist bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 11 eine Fotodiode 8 als Streulichtsensor nahe dem Schneidkopf 2 bereitgestellt. Die Fotodiode 8 detektiert die Intensität eines Streulichts des von dem Führungslaser 5 auf das Bearbeitungsziel W ausgestrahlten Führungslichts. Weiterhin passt die Laserabgabe-Einstellungseinheit 14 der Steuerung bzw. des Reglers 7 die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 gemäß der Intensität des Streulichts auf der Basis eines Abgabesignals von der Fotodiode 8 an (das bedeutet gemäß der Intensität des Streulichts des von dem Führungslaser 5 auf das Bearbeitungsziel W ausgestrahlten Führungslichts).
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Insbesondere führt die Laserabgabe-Einstellungseinheit 14 eine Rückführsteuerung bzw. -regelung auf einem Abgabebefehl für elektrische Energie durch, die dem Führungslaser 5 von der Energiequelle 6 zuzuführen ist, sodass die Intensität des Streulichts des Führungslichts einen vorbestimmten Wert erreicht. Beispielsweise wird ein konstanter Koeffizient mit einer Subtraktion der Intensität von Streulicht von einem vorbestimmten Wert multipliziert, wobei das Multiplikationsergebnis zu einem vorhergehenden Abgabebefehl addiert wird und das Additionsergebnis als momentaner Abgabebefehl verwendet wird.
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Wie oben beschrieben, wird bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn das Führungslicht von dem Führungslaser 5 abgegeben wird, die Abgabe des Führungslichts des Führungslaser 5 auf der Basis der Intensität des Streulichts des von dem Führungslaser 5 auf das Bearbeitungsziel W ausgestrahlten Führungslichts angepasst. Daher ist es möglich, die Abgabe des Führungslichts innerhalb eines Bereichs anzupassen, in dem die Sichtbarkeit des Führungslichts sichergestellt ist. Infolgedessen ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, möglich, die unnötige Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 zu verhindern und die Lebensdauer des Führungslasers 5 zu verlängern.
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[Dritte Ausführungsform]
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4 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 5 ist eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Umgebungsbeleuchtung einer Umgebung und einer Führungslichtabgabe gemäß einer dritten Ausführungsform.
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Eine Laserbearbeitungsvorrichtung 21 gemäß der dritten Ausführungsform ist derart konfiguriert, dass, wenn ein Führungslicht von dem Führungslaser 5 abgegeben wird, die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 gemäß einer Beleuchtung einer Umgebung, in der das Bearbeitungsziel W bereitgestellt ist, angepasst wird anstelle des Anpassens der Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 gemäß der Entfernung zwischen dem Schneidkopf 2 und dem Bearbeitungsziel W. Da die anderen Komponenten im Grunde genommen denen der ersten Ausführungsform ähneln, sind gleiche Glieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
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Das heißt, bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 21 wie in 4 dargestellt, ist eine Fotodiode 9 als Beleuchtungssensor nahe dem Schneidkopf 2 bereitgestellt. Die Fotodiode 9 detektiert die Beleuchtung einer Umgebung, in der das Bearbeitungsziel W bereitgestellt ist. Darüber hinaus passt die Laserabgabe-Einstellungseinheit 24 der Steuerung bzw. des Reglers 7 die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 gemäß der Beleuchtung auf der Basis eines Abgabesignals von der Fotodiode 9 (das bedeutet, der Beleuchtung der Umgebung, in der das Bearbeitungsziel W bereitgestellt ist) an. Als ein Beispiel des Abgabeanpassungsverfahrens kann, wie in 5 dargestellt, die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 mit der Beleuchtung der Umgebung, in der das Bearbeitungsziel W bereitgestellt ist, unter Verwendung einer linearen Funktion (beispielsweise einer proportionalen Beziehung) korreliert werden.
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Wie oben beschrieben, wird bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 21 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn das Führungslicht vom Führungslaser 5 abgegeben wird, die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 auf der Basis der Beleuchtung der Umgebung, in der das Bearbeitungsziel W bereitgestellt ist, angepasst. Daher ist es möglich, die Abgabe des Führungslichts innerhalb eines Bereichs anzupassen, in dem die Sichtbarkeit des Führungslichts sichergestellt ist. Infolgedessen ist es, ähnlich wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform, möglich, die unnötige Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 zu verhindern und die Lebensdauer des Führungslasers 5 zu verlängern.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die erste bis dritte Ausführungsform beschränkt, und Modifikationen und Verbesserungen innerhalb eines Bereichs, in dem das Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann, sind von der vorliegenden Erfindung abgedeckt.
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In der ersten Ausführungsform wurde die Laserbearbeitungsvorrichtung 1, bei welcher der Spaltsensor 3 an dem Schneidkopf 2 befestigt ist, beschrieben. Der Spaltsensor 3 muss jedoch nicht notwendigerweise an dem Schneidkopf 2 befestigt sein, solange es möglich ist, die Entfernung zwischen dem Schneidkopf 2 und dem Bearbeitungsziel W zu messen.
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In der ersten Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, bei dem eine Quadratfunktion verwendet wird, wenn die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 gemäß der Entfernung zwischen dem Schneidkopf 2 und dem Bearbeitungsziel W angepasst wird. Es ist jedoch nicht immer nötig, diese Quadratfunktion zu verwenden.
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Ferner wurde in der dritten Ausführungsform ein Fall beschrieben, bei dem eine lineare Funktion verwendet wird, wenn die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 gemäß der Beleuchtung der Umgebung, in der das Bearbeitungsziel bereitgestellt ist, angepasst wird. Es ist jedoch nicht immer nötig, diese lineare Funktion zu verwenden.
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In der ersten bis dritten Ausführungsform sind Fälle beschrieben, in denen, wenn die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 eingestellt wird, die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 gemäß einem unabhängigen Messwert (der Entfernung zwischen dem Schneidkopf 2 und dem Bearbeitungsziel W, der Intensität des Streulichts des Führungslichts des Führungslasers 5 und der Beleuchtung der Umgebung, in der das Bearbeitungsziel W bereitgestellt ist) angepasst wird. Die Abgabe des Führungslichts des Führungslasers 5 kann jedoch auch gemäß anderer Messwerte angepasst werden, solange es möglich ist, die Abgabe des Führungslichts innerhalb eines Bereichs anzupassen, in dem die Sichtbarkeit des Führungslichts sichergestellt ist, wenn das Führungslicht von dem Führungslaser 5 abgegeben wird.
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Bezugszeichenliste
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ERLÄUTERUNGEN ZU DEN BEZUGSZEICHEN
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- 1, 11, 21:
- Laserbearbeitungsvorrichtung
- 2:
- Schneidkopf
- 3:
- Spaltsensor
- 4, 14, 24:
- Laserabgabe-Einstellungseinheit
- 5:
- Führungslaser
- 6:
- Energiequelle
- 7:
- Steuerung bzw. Regler
- 8:
- Fotodiode (Streulichtsensor)
- 9:
- Fotodiode (Beleuchtungssensor)
- W:
- Bearbeitungsziel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2009285721 [0004]
- JP 201668110 [0004]
- JP H05183215 [0004]