JP2001138082A - レーザ切断加工制御方法および装置 - Google Patents
レーザ切断加工制御方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モニタにより切断状態を監視し加工中の切断
状態を検出すると同時に良好切断が得られる加工条件に
自動的に変更可能なレーザ切断加工制御方法および装置
の提供。 【解決手段】 レーザ切断加工時に加工部に発生するス
パッタＳＰの光の色と噴射角度とをモニタ２３で検出
し、該検出した切断加工状態での加工条件データと良好
切断時の加工条件データ３０とを比較して、前記スパッ
タの光の色と噴射角度が常に良好切断時の状態になるよ
うに切断加工条件を自動的に変更できるレーザ切断加工
制御方法。ＮＣ制御レーザ加工装置１において、加工部
に発生するスパッタおよびプラズマの色を検出すると共
に加工部の状態を検出する加工状態監視モニタを設け、
該モニタが検出した切断加工状態での加工条件データと
ＮＣ制御装置の記憶装置に登録した良好切断時の加工条
件データとを比較判断する比較手段とを設け、前記検出
状態のそれぞれが常に良好切断時の状態になるように切
断加工条件を自動的に変更するレーザ切断加工制御装
置。
状態を検出すると同時に良好切断が得られる加工条件に
自動的に変更可能なレーザ切断加工制御方法および装置
の提供。 【解決手段】 レーザ切断加工時に加工部に発生するス
パッタＳＰの光の色と噴射角度とをモニタ２３で検出
し、該検出した切断加工状態での加工条件データと良好
切断時の加工条件データ３０とを比較して、前記スパッ
タの光の色と噴射角度が常に良好切断時の状態になるよ
うに切断加工条件を自動的に変更できるレーザ切断加工
制御方法。ＮＣ制御レーザ加工装置１において、加工部
に発生するスパッタおよびプラズマの色を検出すると共
に加工部の状態を検出する加工状態監視モニタを設け、
該モニタが検出した切断加工状態での加工条件データと
ＮＣ制御装置の記憶装置に登録した良好切断時の加工条
件データとを比較判断する比較手段とを設け、前記検出
状態のそれぞれが常に良好切断時の状態になるように切
断加工条件を自動的に変更するレーザ切断加工制御装
置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ切断加工制御
方法および装置に関する。
方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】切断加工中に何らかの原因で今まで良好
切断であったものが、急に不良切断になってしまう現象
はしばしば発生する。不良切断になる要因には例えば、
切断形状の変化、被加工材の材質の不均一性、被加工材
の表面状態の変化（反射率）、レーザビームの状態の変
化など種々の要因がある。
切断であったものが、急に不良切断になってしまう現象
はしばしば発生する。不良切断になる要因には例えば、
切断形状の変化、被加工材の材質の不均一性、被加工材
の表面状態の変化（反射率）、レーザビームの状態の変
化など種々の要因がある。
【０００３】一般的には製品の切断加工前に、試験切断
を行い切断加工の安定性を確認するのが普通である。試
験切断時に良好切断か不良切断かを判断するのに大いに
参考となるのが材料下面に噴出するスパッタの状態
（色、噴出角度など）である。
を行い切断加工の安定性を確認するのが普通である。試
験切断時に良好切断か不良切断かを判断するのに大いに
参考となるのが材料下面に噴出するスパッタの状態
（色、噴出角度など）である。
【０００４】現状では、経験によって習得した知識をベ
ースにオペレータがスパッタの状態を目視により判断し
て、加工速度、アシストガスの圧力またはレーザ出力な
どを適宜に調節して対応している。
ースにオペレータがスパッタの状態を目視により判断し
て、加工速度、アシストガスの圧力またはレーザ出力な
どを適宜に調節して対応している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ切断加工
においては、試験切断時にオペレータの目視による判断
により良好切断か不良切断かを判断して加工条件を設定
しており、製品加工中においては、不良切断の発生後に
加工条件を変更することになり、未然に不良品の発生を
防止できないという問題がある。
においては、試験切断時にオペレータの目視による判断
により良好切断か不良切断かを判断して加工条件を設定
しており、製品加工中においては、不良切断の発生後に
加工条件を変更することになり、未然に不良品の発生を
防止できないという問題がある。
【０００６】本発明は上述の如き問題を解決するために
成されたものであり、本発明の課題は、切断状態を加工
状態監視モニタにより常時監視し、加工中の切断状態を
検出すると同時に、良好切断が得られる加工条件に自動
的に変更可能なレーザ切断加工制御方法および装置を提
供することである。
成されたものであり、本発明の課題は、切断状態を加工
状態監視モニタにより常時監視し、加工中の切断状態を
検出すると同時に、良好切断が得られる加工条件に自動
的に変更可能なレーザ切断加工制御方法および装置を提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として請求項１に記載のレーザ切断加工制御方法は、Ｎ
Ｃ制御のレーザ加工装置において、レーザ切断加工時に
少なくとも被加工材加工部に発生するスパッタの光の色
と噴射角度とを加工状態監視モニタで検出し、該検出し
た切断加工状態での加工条件データと前記ＮＣ制御装置
の記憶装置に登録した良好切断時の加工条件データとを
比較して、前記スパッタの光の色と噴射角度が常に良好
切断時の状態になるように切断加工条件を自動的に変更
することを要旨とするものである。
として請求項１に記載のレーザ切断加工制御方法は、Ｎ
Ｃ制御のレーザ加工装置において、レーザ切断加工時に
少なくとも被加工材加工部に発生するスパッタの光の色
と噴射角度とを加工状態監視モニタで検出し、該検出し
た切断加工状態での加工条件データと前記ＮＣ制御装置
の記憶装置に登録した良好切断時の加工条件データとを
比較して、前記スパッタの光の色と噴射角度が常に良好
切断時の状態になるように切断加工条件を自動的に変更
することを要旨とするものである。
【０００８】請求項２に記載のレーザ切断加工制御方法
は、ＮＣ制御のレーザ加工装置において、レーザ切断加
工時に被加工材加工部に発生するスパッタの光の色と噴
射角度、ドロスの付着、およびピアス時間とを加工状態
監視モニタで検出し、該検出した切断加工状態での加工
条件データとＮＣ制御装置の記憶装置に登録した良好切
断時の加工条件データとを比較して、前記検出状態のそ
れぞれが常に良好切断時の状態になるように切断加工条
件を自動的に変更することを要旨とするものである。
は、ＮＣ制御のレーザ加工装置において、レーザ切断加
工時に被加工材加工部に発生するスパッタの光の色と噴
射角度、ドロスの付着、およびピアス時間とを加工状態
監視モニタで検出し、該検出した切断加工状態での加工
条件データとＮＣ制御装置の記憶装置に登録した良好切
断時の加工条件データとを比較して、前記検出状態のそ
れぞれが常に良好切断時の状態になるように切断加工条
件を自動的に変更することを要旨とするものである。
【０００９】請求項３に記載のレーザ切断加工制御方法
は、ＮＣ制御のレーザ加工装置において、レーザ切断加
工時に被加工材加工部に発生するスパッタの光の色と噴
射角度、プラズマの発生、ドロスの付着およびピアス時
間とを加工状態監視モニタで検出し、該検出した切断加
工状態での加工条件データとＮＣ制御装置の記憶装置に
登録した良好切断時の加工条件データとを比較して、前
記検出状態のそれぞれが常に良好切断時の状態になるよ
うに切断加工条件を自動的に変更することを要旨とする
ものである。
は、ＮＣ制御のレーザ加工装置において、レーザ切断加
工時に被加工材加工部に発生するスパッタの光の色と噴
射角度、プラズマの発生、ドロスの付着およびピアス時
間とを加工状態監視モニタで検出し、該検出した切断加
工状態での加工条件データとＮＣ制御装置の記憶装置に
登録した良好切断時の加工条件データとを比較して、前
記検出状態のそれぞれが常に良好切断時の状態になるよ
うに切断加工条件を自動的に変更することを要旨とする
ものである。
【００１０】請求項４に記載のレーザ切断加工制御装置
は、被加工材に対して相対的に位置決め自在のレーザ加
工ヘッドを備えたＮＣ制御のレーザ加工装置において、
レーザ切断加工時に被加工材加工部に発生するスパッタ
およびプラズマの色を検出すると共にレーザ切断加工部
の状態を検出する加工状態監視モニタを設け、該加工状
態監視モニタが検出した切断加工状態での加工条件デー
タとＮＣ制御装置の記憶装置に登録した良好切断時の加
工条件データとを比較判断する比較手段とを設け、前記
検出状態のそれぞれが常に良好切断時の状態になるよう
に切断加工条件を自動的に変更することを要旨とするも
のである。
は、被加工材に対して相対的に位置決め自在のレーザ加
工ヘッドを備えたＮＣ制御のレーザ加工装置において、
レーザ切断加工時に被加工材加工部に発生するスパッタ
およびプラズマの色を検出すると共にレーザ切断加工部
の状態を検出する加工状態監視モニタを設け、該加工状
態監視モニタが検出した切断加工状態での加工条件デー
タとＮＣ制御装置の記憶装置に登録した良好切断時の加
工条件データとを比較判断する比較手段とを設け、前記
検出状態のそれぞれが常に良好切断時の状態になるよう
に切断加工条件を自動的に変更することを要旨とするも
のである。
【００１１】請求項５に記載の加工状態監視モニタは、
請求項４に記載のレーザ切断加工制御装置において、前
記スパッタおよびプラズマからの光を分光して光スペク
トルの強度分布を検出する光センサ手段と、前記レーザ
切断加工部の状態を撮像する撮像手段とからなることを
要旨とするものである。
請求項４に記載のレーザ切断加工制御装置において、前
記スパッタおよびプラズマからの光を分光して光スペク
トルの強度分布を検出する光センサ手段と、前記レーザ
切断加工部の状態を撮像する撮像手段とからなることを
要旨とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって説明する。
によって説明する。
【００１３】図１は本発明に係わるレーザ切断加工制御
装置１を示したものである。図１に示す様に、レーザ発
振器３からのレーザビームＬＢが、ベンドミラー５およ
びビームスプリッタ６を経てレーザ加工ヘッド７の集光
レンズ９によって集光され、被加工材Ｗに照射されると
共に、レーザ加工ヘッド７の下端部に設けたノズル１１
から酸素、または窒素などのアシストガスＡＧが被加工
材の切断部に噴射される様に設けてある。
装置１を示したものである。図１に示す様に、レーザ発
振器３からのレーザビームＬＢが、ベンドミラー５およ
びビームスプリッタ６を経てレーザ加工ヘッド７の集光
レンズ９によって集光され、被加工材Ｗに照射されると
共に、レーザ加工ヘッド７の下端部に設けたノズル１１
から酸素、または窒素などのアシストガスＡＧが被加工
材の切断部に噴射される様に設けてある。
【００１４】アシストガスＡＧは、アシストガス供給源
１３から電磁圧力制御弁などの圧力制御弁１５を介して
レーザ加工ヘッド７のノズル１１に供給される様に設け
てある。
１３から電磁圧力制御弁などの圧力制御弁１５を介して
レーザ加工ヘッド７のノズル１１に供給される様に設け
てある。
【００１５】レーザ加工ヘッド７は、ＣＮＣ装置１７か
らの軸移動指令１９により駆動されるサーボモータ
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）２１により、加工テーブル（図示省略）
上に載置した被加工材Ｗに対して移動位置決め自在に設
けてある。
らの軸移動指令１９により駆動されるサーボモータ
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）２１により、加工テーブル（図示省略）
上に載置した被加工材Ｗに対して移動位置決め自在に設
けてある。
【００１６】なお、被加工材Ｗに対する移動位置決めは
相対的であり、レーザ加工ヘッド７を固定して加工テー
ブル（図示省略）を移動位置決めする様に設けたもので
も構わない。
相対的であり、レーザ加工ヘッド７を固定して加工テー
ブル（図示省略）を移動位置決めする様に設けたもので
も構わない。
【００１７】前記被加工材Ｗの下方には、被加工材Ｗを
レーザ切断加工するときに発生するスパッタの光スペク
トルの強度分布を検出する後述の光センサ手段２３ａ
と、レーザ切断加工部の状態を撮像するＣＣＤカメラな
どの撮像手段２３ｂとからなる加工状態監視モニタ２３
が設けてある。また、被加工材Ｗの上方には前記ビーム
スプリッタ６で取り出した被加工材Ｗからの反射光を受
光するする様に戻り光センサ手段２３ｃが設けてある。
レーザ切断加工するときに発生するスパッタの光スペク
トルの強度分布を検出する後述の光センサ手段２３ａ
と、レーザ切断加工部の状態を撮像するＣＣＤカメラな
どの撮像手段２３ｂとからなる加工状態監視モニタ２３
が設けてある。また、被加工材Ｗの上方には前記ビーム
スプリッタ６で取り出した被加工材Ｗからの反射光を受
光するする様に戻り光センサ手段２３ｃが設けてある。
【００１８】なお、戻り光センサ手段２３ｃの構成は、
前記光センサ手段２３ａと同一である。
前記光センサ手段２３ａと同一である。
【００１９】前記レーザ発振器３の出力は、ＣＮＣ装置
１７からのレーザ出力指令２７により適宜に制御される
様に設けてあり、またノズル１１に供給されるアシスト
ガスの圧力は、ＣＮＣ装置１７からのアシストガス圧指
令２９により前記圧力制御弁１５を制御して適宜な圧力
に制御できる様に設けてある。
１７からのレーザ出力指令２７により適宜に制御される
様に設けてあり、またノズル１１に供給されるアシスト
ガスの圧力は、ＣＮＣ装置１７からのアシストガス圧指
令２９により前記圧力制御弁１５を制御して適宜な圧力
に制御できる様に設けてある。
【００２０】ＣＮＣ装置１７の記憶装置（図示省略）に
は、各種材質における良好切断時の加工条件が加工条件
データベース３０として記憶させてある。
は、各種材質における良好切断時の加工条件が加工条件
データベース３０として記憶させてある。
【００２１】上述の加工条件データベース３０の加工条
件データは、例えば、材質、板厚、ピアス時間、切断速
度、レーザ出力、アシストガス圧力、スパッタの色、ド
ロス付着状態、スパッタの噴射角度などから構成してあ
る。
件データは、例えば、材質、板厚、ピアス時間、切断速
度、レーザ出力、アシストガス圧力、スパッタの色、ド
ロス付着状態、スパッタの噴射角度などから構成してあ
る。
【００２２】加工状態監視モニタ２３の撮像手段２３ｂ
は、被加工材裏面におけるのドロス付着状態、スパッタ
ＳＰの噴射角度などを撮像してその撮像データをモニタ
コントローラ２５を介してデジタルの電気信号に変換し
てＣＮＣ装置１７に入力する。
は、被加工材裏面におけるのドロス付着状態、スパッタ
ＳＰの噴射角度などを撮像してその撮像データをモニタ
コントローラ２５を介してデジタルの電気信号に変換し
てＣＮＣ装置１７に入力する。
【００２３】また、被加工材Ｗの下方に設けた光センサ
手段２３ａは、スパッタからの光をスペクトルに分解
し、そのスペクトル分布の強度をモニタコントローラ２
５を介してデジタルの電気信号に変換してＣＮＣ装置１
７に入力する様に設けてある。
手段２３ａは、スパッタからの光をスペクトルに分解
し、そのスペクトル分布の強度をモニタコントローラ２
５を介してデジタルの電気信号に変換してＣＮＣ装置１
７に入力する様に設けてある。
【００２４】一方、被加工材Ｗの上方に設けた戻り光セ
ンサ手段２３ｃは、被加工材Ｗの上方への反射光を受光
して、そのスペクトル分布の強度をモニタコントローラ
２５を介してデジタルの電気信号に変換してＣＮＣ装置
１７に入力する様に設けてある。
ンサ手段２３ｃは、被加工材Ｗの上方への反射光を受光
して、そのスペクトル分布の強度をモニタコントローラ
２５を介してデジタルの電気信号に変換してＣＮＣ装置
１７に入力する様に設けてある。
【００２５】なお、上述のＣＮＣ装置１７には、加工状
態監視モニタ２３が検出したピアス時間、スパッタの
色、ドロス付着状態およびスパッタの噴射角度などの切
断加工データと、前記加工条件データベース３０に登録
した良好切断時の加工条件データとを比較して不良切断
か否かを判断する比較手段（図示省略）が設けてある。
態監視モニタ２３が検出したピアス時間、スパッタの
色、ドロス付着状態およびスパッタの噴射角度などの切
断加工データと、前記加工条件データベース３０に登録
した良好切断時の加工条件データとを比較して不良切断
か否かを判断する比較手段（図示省略）が設けてある。
【００２６】図２は前述の加工状態監視モニタ２３にお
ける光センサの概念図を示したものであり、図１と同一
の部品には同一の参照符号を付しその説明を省略してあ
る。
ける光センサの概念図を示したものであり、図１と同一
の部品には同一の参照符号を付しその説明を省略してあ
る。
【００２７】図２に示す如く、前記光センサ手段２３ａ
の構成は、被加工材Ｗの裏面にあって切断加工部が見渡
せる位置にスパッタからの光の一部を通す入射スリット
３１を設け、この入射スリット３１を通過した光がプリ
ズム３３を透過して連続スペクトルに分光（分解）され
るように設けてある。この連続スペクトルを射出スリッ
ト３５を通して受光器３７に導いて連続スペクトルの強
度分布を測定する。
の構成は、被加工材Ｗの裏面にあって切断加工部が見渡
せる位置にスパッタからの光の一部を通す入射スリット
３１を設け、この入射スリット３１を通過した光がプリ
ズム３３を透過して連続スペクトルに分光（分解）され
るように設けてある。この連続スペクトルを射出スリッ
ト３５を通して受光器３７に導いて連続スペクトルの強
度分布を測定する。
【００２８】なお、射出スリット３５と受光器３７は、
連続スペクトルの各色を測定できる様に連続スペクトル
の両端部の間をスペクトルに平行に移動できる様に設け
てある。また、受光器３７には光電子増倍管またはシリ
コンフォトダイオードなどが使用できる。
連続スペクトルの各色を測定できる様に連続スペクトル
の両端部の間をスペクトルに平行に移動できる様に設け
てある。また、受光器３７には光電子増倍管またはシリ
コンフォトダイオードなどが使用できる。
【００２９】図３は、連続スペクトルを上述の光センサ
で測定した場合の一例で、赤色（波長780〜610ｎｍ）と
橙色（波長610〜584ｎｍ）部分の強度が突出している例
である。
で測定した場合の一例で、赤色（波長780〜610ｎｍ）と
橙色（波長610〜584ｎｍ）部分の強度が突出している例
である。
【００３０】図４は、プリズムなどの分光器を用いない
で連続スペクトルの強度分布を測定する装置の例であ
り、光源からの光を乳白色ガラス板などの白色拡散透過
板３９
で連続スペクトルの強度分布を測定する装置の例であ
り、光源からの光を乳白色ガラス板などの白色拡散透過
板３９
【外１】 に一致する３個の受光器４３で受ける様にした光電色彩
計を使用することもできる。
計を使用することもできる。
【００３１】図５は被加工材Ｗがステンレス鋼板で、ア
シストガスに窒素ガス（Ｎ２）を用いて切断した場合の
切断状態の説明図であり、次の４段階に判別することが
できる。
シストガスに窒素ガス（Ｎ２）を用いて切断した場合の
切断状態の説明図であり、次の４段階に判別することが
できる。
【００３２】（ａ）重度の不良切断：被加工材Ｗの上面
にブルーのプラズマが発生し、下面に火花が抜けない。
（ｂ）軽度の不良切断：切断溝（カーフ）中部にブルー
のプラズマが発生する。切断可能だが切断面が粗くプラ
ズマ面発生、ドロスが裏面に付着。（ｃ）より軽度の不
良切断：スパッタの色が橙色（波長610〜584ｎｍ）、切
断面が粗くプラズマ面発生、ドロスが裏面に付着。
（ｄ）良好切断：スパッタの色が白色、裏面のドロス付
着なし。
にブルーのプラズマが発生し、下面に火花が抜けない。
（ｂ）軽度の不良切断：切断溝（カーフ）中部にブルー
のプラズマが発生する。切断可能だが切断面が粗くプラ
ズマ面発生、ドロスが裏面に付着。（ｃ）より軽度の不
良切断：スパッタの色が橙色（波長610〜584ｎｍ）、切
断面が粗くプラズマ面発生、ドロスが裏面に付着。
（ｄ）良好切断：スパッタの色が白色、裏面のドロス付
着なし。
【００３３】図６（ａ）〜図６（ｄ）は、鋼板の厚板を
アシストガスに酸素ガス（Ｏ２）を用いて切断した場合
の切断状態の説明図であり、次の４段階に判別すること
ができる。
アシストガスに酸素ガス（Ｏ２）を用いて切断した場合
の切断状態の説明図であり、次の４段階に判別すること
ができる。
【００３４】（ａ）良好切断：スパッタの色は白色、噴
射角度小で角度変動も小、裏面のドロス付着なし。
（ｂ）不良切断（詰まり気味切断）：スパッタの色は橙
色、噴射角度大かつ角度変動も大、ドロスが裏面に付
着。（ｃ）切断不能（ガウジング）：上面へ熔融金属を
吹き上げる。（ｄ）不良切断：スパッタの色は橙色、噴
射角度大かつ角度変動も大、ドロスが裏面に付着。
射角度小で角度変動も小、裏面のドロス付着なし。
（ｂ）不良切断（詰まり気味切断）：スパッタの色は橙
色、噴射角度大かつ角度変動も大、ドロスが裏面に付
着。（ｃ）切断不能（ガウジング）：上面へ熔融金属を
吹き上げる。（ｄ）不良切断：スパッタの色は橙色、噴
射角度大かつ角度変動も大、ドロスが裏面に付着。
【００３５】次に、前述のレーザ切断加工制御装置１に
より、ステンレス鋼板をアシストガスに窒素（Ｎ２ ）
を用いてレーザ切断する場合の切断加工制御方法につい
て図７を参照しながら説明する。
より、ステンレス鋼板をアシストガスに窒素（Ｎ２ ）
を用いてレーザ切断する場合の切断加工制御方法につい
て図７を参照しながら説明する。
【００３６】加工状態監視モニタ２３が検出した加工状
態のデータに対応するデータを加工条件データベース３
０からＣＮＣ装置１７のメモリ（図示省略）へ読み込み
（ステップＳ１）、ピアス時間が適正か不適正かを比較
手段（図示省略）において比較判断（ステップＳ２）す
る。
態のデータに対応するデータを加工条件データベース３
０からＣＮＣ装置１７のメモリ（図示省略）へ読み込み
（ステップＳ１）、ピアス時間が適正か不適正かを比較
手段（図示省略）において比較判断（ステップＳ２）す
る。
【００３７】なお、ピアス時間の検出は、レーザビーム
を被加工材Ｗへの照射開始から被加工材Ｗの裏面にスパ
ッタが観測されるまでの時間を測定することにより求め
ることができる。
を被加工材Ｗへの照射開始から被加工材Ｗの裏面にスパ
ッタが観測されるまでの時間を測定することにより求め
ることができる。
【００３８】ステップＳ２においてピアス時間が不適正
の場合には、被加工材Ｗに照射するレーザビームの焦点
位置を変更（ステップＳ３）すると共にアシストガスの
圧力を変更（ステップＳ４）してステップＳ２に戻る。
の場合には、被加工材Ｗに照射するレーザビームの焦点
位置を変更（ステップＳ３）すると共にアシストガスの
圧力を変更（ステップＳ４）してステップＳ２に戻る。
【００３９】前述のステップＳ２においてピアス時間が
適正の場合には、続いてスパッタの噴出角度が適正か不
適正かを判断（ステップＳ５）する。スパッタの噴出角
度が不適正の場合には、レーザビームのスポット径を変
更（ステップＳ６）して、ステップＳ５に戻る。
適正の場合には、続いてスパッタの噴出角度が適正か不
適正かを判断（ステップＳ５）する。スパッタの噴出角
度が不適正の場合には、レーザビームのスポット径を変
更（ステップＳ６）して、ステップＳ５に戻る。
【００４０】スパッタの噴出角度が適正の場合には、続
いて被加工材裏面のドロス付着の有無を判断（ステップ
Ｓ７）し、ドロス付着有りの場合には焦点位置を変更
（ステップＳ８）すると共に加工速度を変更（ステップ
Ｓ９）し、ステップＳ７に戻る。ドロス付着無しの場合
には、続いてスパッタの色の判断（ステップＳ１０）を
行う。
いて被加工材裏面のドロス付着の有無を判断（ステップ
Ｓ７）し、ドロス付着有りの場合には焦点位置を変更
（ステップＳ８）すると共に加工速度を変更（ステップ
Ｓ９）し、ステップＳ７に戻る。ドロス付着無しの場合
には、続いてスパッタの色の判断（ステップＳ１０）を
行う。
【００４１】スパッタの色が橙色（波長610〜584ｎｍ）
の場合には加工条件が適切でないので、加工速度を変更
（ステップＳ１１）すると共にレーザ出力を変更（ステ
ップＳ１２）して、ステップＳ１０に戻る。スパッタの
色が白色の場合には加工条件は適切と判断されステップ
Ｓ１３に移行する。
の場合には加工条件が適切でないので、加工速度を変更
（ステップＳ１１）すると共にレーザ出力を変更（ステ
ップＳ１２）して、ステップＳ１０に戻る。スパッタの
色が白色の場合には加工条件は適切と判断されステップ
Ｓ１３に移行する。
【００４２】ステップＳ１３ににおいては、上部ブルー
プラズマ発生の有無を判別し、上部ブループラズマ有り
の場合には、不良切断へ移行する状態なのでアシストガ
スの圧力を変更（ステップＳ１４）すると同時に加工速
度を変更（ステップＳ１５）しステップＳ１３に戻る。
上部ブループラズマ無しの場合には、良好切断状態と判
断（ステップＳ１６）して切断加工を継続する。
プラズマ発生の有無を判別し、上部ブループラズマ有り
の場合には、不良切断へ移行する状態なのでアシストガ
スの圧力を変更（ステップＳ１４）すると同時に加工速
度を変更（ステップＳ１５）しステップＳ１３に戻る。
上部ブループラズマ無しの場合には、良好切断状態と判
断（ステップＳ１６）して切断加工を継続する。
【００４３】切断加工が終了したか否かをステップＳ１
７で判断する。切断加工が終了していない場合にはステ
ップＳ５に戻り、加工状態の監視を継続する。ステップ
Ｓ１７で切断加工が終了したと判断された場合は切断加
工の監視を終了する。
７で判断する。切断加工が終了していない場合にはステ
ップＳ５に戻り、加工状態の監視を継続する。ステップ
Ｓ１７で切断加工が終了したと判断された場合は切断加
工の監視を終了する。
【００４４】上述の如く、ステンレス鋼板をアシストガ
スに窒素（Ｎ２）を用いてレーザ切断する場合、本発明
のレーザ切断加工制御方法によれば、光センサ手段２３
ａと撮像手段２３ｂとからなる加工状態監視モニタ２３
により、ピアス時間、スパッタの噴出角度および色、ド
ロスの付着の有無およびブループラズマ有無等を検出
し、加工条件データベース３０のデータと比較すること
により、常に良好切断となるように切断加工条件を自動
的に変更することができる。
スに窒素（Ｎ２）を用いてレーザ切断する場合、本発明
のレーザ切断加工制御方法によれば、光センサ手段２３
ａと撮像手段２３ｂとからなる加工状態監視モニタ２３
により、ピアス時間、スパッタの噴出角度および色、ド
ロスの付着の有無およびブループラズマ有無等を検出
し、加工条件データベース３０のデータと比較すること
により、常に良好切断となるように切断加工条件を自動
的に変更することができる。
【００４５】次に、前述のレーザ切断加工制御装置１に
より、鋼板の厚板をアシストガスに酸素（Ｏ２）を用い
てレーザ切断する場合の切断加工制御方法について図８
を参照しながら説明する。
より、鋼板の厚板をアシストガスに酸素（Ｏ２）を用い
てレーザ切断する場合の切断加工制御方法について図８
を参照しながら説明する。
【００４６】加工状態監視モニタ２３が検出した加工状
態のデータに対応するデータを加工条件データベース３
０からＣＮＣ装置１７のメモリ（図示省略）に読み込み
（ステップＳ１）、ピアス時間が適正か不適正かを比較
手段（図示省略）において比較判断（ステップＳ２）す
る。
態のデータに対応するデータを加工条件データベース３
０からＣＮＣ装置１７のメモリ（図示省略）に読み込み
（ステップＳ１）、ピアス時間が適正か不適正かを比較
手段（図示省略）において比較判断（ステップＳ２）す
る。
【００４７】ステップＳ２においてピアス時間が不適正
の場合には、被加工材Ｗに照射するレーザビームの焦点
位置を変更（ステップＳ３）すると共にアシストガスの
圧力を変更（ステップＳ４）してステップＳ２に戻る。
の場合には、被加工材Ｗに照射するレーザビームの焦点
位置を変更（ステップＳ３）すると共にアシストガスの
圧力を変更（ステップＳ４）してステップＳ２に戻る。
【００４８】前述のステップＳ２においてピアス時間が
適正の場合には、続いて被加工材裏面のドロス付着の有
無を判断（ステップＳ５）し、ドロス付着有りの場合に
はレーザビームのスポット径の変更（ステップＳ６）、
焦点位置の変更（ステップＳ７）およびアシストガスの
圧力の変更（ステップＳ８）を行いステップＳ５に戻
る。
適正の場合には、続いて被加工材裏面のドロス付着の有
無を判断（ステップＳ５）し、ドロス付着有りの場合に
はレーザビームのスポット径の変更（ステップＳ６）、
焦点位置の変更（ステップＳ７）およびアシストガスの
圧力の変更（ステップＳ８）を行いステップＳ５に戻
る。
【００４９】ドロス付着無しの場合には、スパッタの噴
出角度が適正か不適正かを判断する（ステップＳ１
０）。スパッタの噴出角度が不適正の場合には、レーザ
ビームのスポット径の変更（ステップＳ１１）、アシス
トガスの圧力の変更（ステップＳ１２）および加工速度
の変更（ステップＳ１３）を行いステップＳ１０に戻
る。
出角度が適正か不適正かを判断する（ステップＳ１
０）。スパッタの噴出角度が不適正の場合には、レーザ
ビームのスポット径の変更（ステップＳ１１）、アシス
トガスの圧力の変更（ステップＳ１２）および加工速度
の変更（ステップＳ１３）を行いステップＳ１０に戻
る。
【００５０】次いで、スパッタの色の判断（ステップＳ
１４）を行う。スパッタの色が橙色（波長610〜584ｎ
ｍ）の場合には加工条件が適切でないので、アシストガ
スの圧力の変更（ステップＳ１５）および加工速度の変
更（ステップＳ１６）を行い、ステップＳ１４に戻る。
スパッタの色が白色の場合には良好切断状態と判断（ス
テップＳ１７）して切断加工を継続する。
１４）を行う。スパッタの色が橙色（波長610〜584ｎ
ｍ）の場合には加工条件が適切でないので、アシストガ
スの圧力の変更（ステップＳ１５）および加工速度の変
更（ステップＳ１６）を行い、ステップＳ１４に戻る。
スパッタの色が白色の場合には良好切断状態と判断（ス
テップＳ１７）して切断加工を継続する。
【００５１】切断加工が終了したか否かをステップＳ１
８で判断し、切断加工が終了していない場合にはステッ
プＳ５に戻り、加工状態の監視を継続する。切断加工が
終了した場合には切断加工の監視を終了する。
８で判断し、切断加工が終了していない場合にはステッ
プＳ５に戻り、加工状態の監視を継続する。切断加工が
終了した場合には切断加工の監視を終了する。
【００５２】上述の如く鋼板の厚板を切断する場合、本
発明のレーザ切断加工制御方法によれば、光センサ手段
２３ａと撮像手段２３ｂとからなる加工状態監視モニタ
２３によって、ピアス時間、ドロスの付着の有無、スパ
ッタの噴出角度および色を検出し、加工条件データベー
ス３０のデータと比較することにより、常に良好切断と
なるように切断加工条件を自動的に変更することができ
る。
発明のレーザ切断加工制御方法によれば、光センサ手段
２３ａと撮像手段２３ｂとからなる加工状態監視モニタ
２３によって、ピアス時間、ドロスの付着の有無、スパ
ッタの噴出角度および色を検出し、加工条件データベー
ス３０のデータと比較することにより、常に良好切断と
なるように切断加工条件を自動的に変更することができ
る。
【００５３】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、鋼板のレーザ
切断加工において切断状態を加工状態監視モニタにより
常時監視し、検出した切断加工状態での加工条件データ
とＮＣ制御装置の記憶装置に登録した良好切断時の加工
条件データとを比較して、良好切断が得られる加工条件
に自動的に変更することができるので、製品加工中にお
ける不良切断を未然に防止することができる。
切断加工において切断状態を加工状態監視モニタにより
常時監視し、検出した切断加工状態での加工条件データ
とＮＣ制御装置の記憶装置に登録した良好切断時の加工
条件データとを比較して、良好切断が得られる加工条件
に自動的に変更することができるので、製品加工中にお
ける不良切断を未然に防止することができる。
【００５４】請求項２の発明によれば、鋼板の厚板のレ
ーザ切断において被加工材加工部に発生するスパッタの
光の色と噴射角度、ドロスの付着、およびピアス時間と
を加工状態監視モニタで検出し、該検出した切断加工状
態での加工条件データとＮＣ制御装置の記憶装置に登録
した良好切断時の加工条件データとを比較して、前記検
出状態のそれぞれが常に良好切断時の状態になるように
切断加工条件を自動的に変更するので、製品加工中にお
ける不良切断を未然に防止することができる。
ーザ切断において被加工材加工部に発生するスパッタの
光の色と噴射角度、ドロスの付着、およびピアス時間と
を加工状態監視モニタで検出し、該検出した切断加工状
態での加工条件データとＮＣ制御装置の記憶装置に登録
した良好切断時の加工条件データとを比較して、前記検
出状態のそれぞれが常に良好切断時の状態になるように
切断加工条件を自動的に変更するので、製品加工中にお
ける不良切断を未然に防止することができる。
【００５５】請求項３の発明によれば、ステンレス鋼板
の厚板のレーザ切断において被加工材加工部に発生する
スパッタの光の色と噴射角度、プラズマの発生、ドロス
の付着およびピアス時間とを加工状態監視モニタで検出
し、該検出した切断加工状態での加工条件データとＮＣ
制御装置の記憶装置に登録した良好切断時の加工条件デ
ータとを比較して、前記検出状態のそれぞれが常に良好
切断時の状態になるように切断加工条件を自動的に変更
するので、製品加工中における不良切断を未然に防止す
ることができる。
の厚板のレーザ切断において被加工材加工部に発生する
スパッタの光の色と噴射角度、プラズマの発生、ドロス
の付着およびピアス時間とを加工状態監視モニタで検出
し、該検出した切断加工状態での加工条件データとＮＣ
制御装置の記憶装置に登録した良好切断時の加工条件デ
ータとを比較して、前記検出状態のそれぞれが常に良好
切断時の状態になるように切断加工条件を自動的に変更
するので、製品加工中における不良切断を未然に防止す
ることができる。
【００５６】請求項４または請求項５のレーザ切断加工
制御装置によれば、鋼板およびステンレス鋼板のレーザ
切断において請求項１〜請求項３の発明と同様な効果を
得ることができる。
制御装置によれば、鋼板およびステンレス鋼板のレーザ
切断において請求項１〜請求項３の発明と同様な効果を
得ることができる。
【図１】本発明に係るレーザ切断加工制御装置の説明
図。
図。
【図２】本発明に係る光センサ手段の説明図。
【図３】本発明に係る光センサ手段により測定したレー
ザ切断加工部からの光の連続スペクトルの検出例。
ザ切断加工部からの光の連続スペクトルの検出例。
【図４】分光器にプリズムを使用しない光センサ手段の
例。
例。
【図５】ステンレスをアシストガスに窒素を用いて切断
したときの切断状態説明図。
したときの切断状態説明図。
【図６】鋼板の厚板をアシストガスに酸素を用いて切断
した場合の切断状態説明図。
した場合の切断状態説明図。
【図７】ステンレスをアシストガスに窒素を用いて切断
する場合の切断加工制御方法の説明図。
する場合の切断加工制御方法の説明図。
【図８】鋼板の厚板をアシストガスに酸素を用いて切断
する場合の切断加工制御方法の説明図。
する場合の切断加工制御方法の説明図。
１ レーザ切断加工制御装置 ３ レーザ発振器 ５ ベンドミラー ６ ビームスプリッタ ７ レーザ加工ヘッド ９ 集光レンズ １１ ノズル １３ アシストガス供給源 １５ 圧力制御弁 １７ ＣＮＣ装置 ２１ サーボモータ ２３ 加工状態監視モニタ ２３ａ 光センサ手段 ２３ｂ 撮像手段 ２３ｃ 戻り光センサ手段 ２５ モニタコントローラ ２７ レーザ出力指令 ２９ アシストガス圧指令 ３０ 加工条件データベース ３１ 入射スリット ３３ プリズム ３５ 射出スリット ３７ 受光器 ３９ 白色拡散透過板 ４１ 色分解フィルタ ４３ 受光器 ＡＧ アシストガス ＬＢ レーザビーム ＳＰ スパッタ Ｗ 被加工材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G020 AA04 AA08 BA17 CA01 CB03 CB23 CB43 CC13 CC26 CC42 CD03 CD23 CD24 DA05 DA12 DA16 DA23 DA66 4E068 CA08 CA13 CA17 CB03 CB08 CC01
Claims (5)
- 【請求項１】 ＮＣ制御のレーザ加工装置において、レ
ーザ切断加工時に少なくとも被加工材加工部に発生する
スパッタの光の色と噴射角度とを加工状態監視モニタで
検出し、該検出した切断加工状態での加工条件データと
前記ＮＣ制御装置の記憶装置に登録した良好切断時の加
工条件データとを比較して、前記スパッタの光の色と噴
射角度が常に良好切断時の状態になるように切断加工条
件を自動的に変更することを特徴とするレーザ切断加工
制御方法。 - 【請求項２】 ＮＣ制御のレーザ加工装置において、レ
ーザ切断加工時に被加工材加工部に発生するスパッタの
光の色と噴射角度、ドロスの付着、およびピアス時間と
を加工状態監視モニタで検出し、該検出した切断加工状
態での加工条件データとＮＣ制御装置の記憶装置に登録
した良好切断時の加工条件データとを比較して、前記検
出状態のそれぞれが常に良好切断時の状態になるように
切断加工条件を自動的に変更することを特徴とするレー
ザ切断加工制御方法。 - 【請求項３】 ＮＣ制御のレーザ加工装置において、レ
ーザ切断加工時に被加工材加工部に発生するスパッタの
光の色と噴射角度、プラズマの発生、ドロスの付着およ
びピアス時間とを加工状態監視モニタで検出し、該検出
した切断加工状態での加工条件データとＮＣ制御装置の
記憶装置に登録した良好切断時の加工条件データとを比
較して、前記検出状態のそれぞれが常に良好切断時の状
態になるように切断加工条件を自動的に変更することを
特徴とするレーザ切断加工制御方法。 - 【請求項４】 被加工材に対して相対的に位置決め自在
のレーザ加工ヘッドを備えたＮＣ制御のレーザ加工装置
において、レーザ切断加工時に被加工材加工部に発生す
るスパッタおよびプラズマの色を検出すると共にレーザ
切断加工部の状態を検出する加工状態監視モニタを設
け、該加工状態監視モニタが検出したデータとＮＣ制御
装置の記憶装置に登録した良好切断時の加工条件データ
とを比較判断する比較手段とを設け、前記検出状態のそ
れぞれが常に良好切断時の状態になるように切断加工条
件を自動的に変更することを特徴とするレーザ切断加工
制御装置。 - 【請求項５】 前記加工状態監視モニタは、前記スパッ
タおよびプラズマからの光を分光して光スペクトルの強
度分布を検出する光センサ手段と、前記レーザ切断加工
部の状態を撮像する撮像手段とからなることを特徴とす
る請求項４に記載のレーザ切断加工制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31597999A JP2001138082A (ja) | 1999-11-05 | 1999-11-05 | レーザ切断加工制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31597999A JP2001138082A (ja) | 1999-11-05 | 1999-11-05 | レーザ切断加工制御方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001138082A true JP2001138082A (ja) | 2001-05-22 |
Family
ID=18071890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31597999A Pending JP2001138082A (ja) | 1999-11-05 | 1999-11-05 | レーザ切断加工制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001138082A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1886757A1 (en) | 2006-08-07 | 2008-02-13 | LVD Company NV | Arrangement and method for the on-line monitoring of the quality of a laser process exerted on a workpiece using a heat detection camera and a tilted mirror |
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-
1999
- 1999-11-05 JP JP31597999A patent/JP2001138082A/ja active Pending
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