JP2008043989A - Laser beam machining device and laser beam machining method using the same - Google Patents

Laser beam machining device and laser beam machining method using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2008043989A
JP2008043989A JP2006223748A JP2006223748A JP2008043989A JP 2008043989 A JP2008043989 A JP 2008043989A JP 2006223748 A JP2006223748 A JP 2006223748A JP 2006223748 A JP2006223748 A JP 2006223748A JP 2008043989 A JP2008043989 A JP 2008043989A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
workpiece
probe
laser
laser processing
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006223748A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Okino
圭司 沖野
Yurio Ichiki
百合雄 一岐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Laserfront Inc
Original Assignee
Omron Laserfront Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Laserfront Inc filed Critical Omron Laserfront Inc
Priority to JP2006223748A priority Critical patent/JP2008043989A/en
Priority to TW096130845A priority patent/TW200812737A/en
Priority to CNA200710141745XA priority patent/CN101130217A/en
Priority to KR1020070083999A priority patent/KR20080017281A/en
Publication of JP2008043989A publication Critical patent/JP2008043989A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/042Automatically aligning the laser beam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0096Portable laser equipment, e.g. hand-held laser apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0626Energy control of the laser beam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702Auxiliary equipment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hand laser beam machining device and a leaser beam machining method using the same by which the physical relationship to a workpiece can be detected by simple constitution and which has high safety and has in hands. <P>SOLUTION: In a laser beam machining device with which laser beam machining is performed by transmitting a laser beam to an outgoing optical part by a beam transmission part and emitting the laser beam onto the workpiece 20 by the outgoing optical part, the outgoing optical part has the torch body 100, a workpiece-detecting probe 4 which is attached to the tip of the torch body, condensing lens 2 with which the laser beam is emitted by focusing on a position at a prescribed distance from the tip of the torch body, a first circuit for determining a distance by inputting a signal varied on the basis of the distance between the probe and the workpiece by giving a power source to the probe, a second circuit for detecting contact of the probe with the workpiece on the basis of the signal from the probe and a control part 8 for controlling the oscillation of the laser beam by the contact of the probe with the workpiece and the distance between the probe and the workpiece. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ加工装置及びこれを使用したレーザ加工方法に関し、特に手持ち型出射光学部を備えたレーザ加工装置及びこれを使用したレーザ加工方法に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method using the same, and more particularly to a laser processing apparatus including a hand-held emission optical unit and a laser processing method using the same.

自動化設備によるレーザ溶接が必ずしも適さない仮止め溶接等で、手持ち型出射光学部を作業者が把持して溶接作業を行うことがある。この場合、出射される高いレーザエネルギーから作業者等を保護し、品質が安定したレーザ加工を行うために、出射光学部と被加工物との位置関係を検出し、この位置関係が所定の範囲内にある場合にのみレーザ照射可能とし、不必要な箇所にレーザ照射をしたり、作業者が不用意なレーザ被爆を受けたりしないように、レーザ加工装置には安全機能が一般的に装備される。   An operator may hold a hand-held emission optical part and perform welding work by temporary fixing welding or the like, which is not always suitable for laser welding by an automated facility. In this case, in order to protect workers and the like from the emitted high laser energy and perform laser processing with stable quality, the positional relationship between the emission optical unit and the workpiece is detected, and this positional relationship is within a predetermined range. Laser processing equipment is generally equipped with a safety function so that laser irradiation can be performed only when it is within, so that unnecessary parts are not irradiated with laser light, and workers are not exposed to inadvertent laser exposure. The

出射光学部と被加工物との位置関係を検出する方法として、例えば、特許文献1、特許文献2及び特許文献3に、接触型及び/又は非接触型のセンサを出射光学部(特許文献1乃至3においては「レーザトーチ」と表記されている。以下、トーチという。)に取り付けて、被加工物の検出を行う技術が開示されている。   As a method for detecting the positional relationship between the emission optical unit and the workpiece, for example, Patent Document 1, Patent Document 2 and Patent Document 3 include contact type and / or non-contact type sensors as output optical units (Patent Document 1). 3 to 3 are referred to as “laser torches.” (Hereinafter referred to as torches), and a technique for detecting a workpiece is disclosed.

特許文献1に開示されたトーチは、前端に先細ノズルが備えられた把持筒内に、レーザ発振器で発生したレーザ光を導くファイバの出射端を位置させ、この出射端の前方に、出射端より出射されるレーザ光がノズルの前端面付近で焦点を結ぶように集光レンズを設け、且つ、ノズルの前端が被加工物に接触したとき、レーザ発振器を発振させるように回路構成されている。これにより、被加工物に対してレーザ光の焦点が正しく結ばれるというものである。   In the torch disclosed in Patent Document 1, the exit end of the fiber that guides the laser beam generated by the laser oscillator is positioned in a gripping cylinder having a tapered nozzle at the front end, and forward of the exit end from the exit end. A condensing lens is provided so that the emitted laser light is focused near the front end surface of the nozzle, and the laser oscillator is oscillated when the front end of the nozzle comes into contact with the workpiece. As a result, the laser beam is correctly focused on the workpiece.

また、特許文献2には、トーチ前端に備えられたノズルの耐久性を向上させることを目的とし、トーチ前端が被加工物に対して一定距離まで接近したことを検出する手段として、ノズルの前端よりも所要量前方に突出した接触型センサを設けたもの、ノズル内に圧縮気体を導入し、この圧縮気体をノズルの前端より噴出させ、ノズルの前端が被加工物に一定距離まで接近したときに圧縮気体の噴出圧力が予め設定した設定圧よりも大となることを検知して作動する圧力型センサを設けたもの、トーチにコイルを取り付け、このコイルのインダクタンスの変化を検知して作動する誘導型の近接センサ(誘導型センサ)を設けたもの、及び、ノズルの前端と被加工物との間の静電容量の変化を検知して作動する静電型の近接センサ(静電型センサ)を設けたものが開示されている。これらのトーチは、手元スイッチをオンにした状態で、トーチ前端が被加工物に対して一定距離まで接近したことを検出するとレーザ光が発生するというものである。   Further, Patent Document 2 aims to improve the durability of the nozzle provided at the front end of the torch, and as a means for detecting that the front end of the torch has approached a certain distance to the workpiece, the front end of the nozzle When a contact type sensor that protrudes ahead of the required amount is provided, when compressed gas is introduced into the nozzle and this compressed gas is ejected from the front end of the nozzle, and the front end of the nozzle approaches the workpiece to a certain distance Provided with a pressure sensor that operates by detecting that the pressure of the compressed gas is greater than a preset pressure, and a coil is attached to the torch, and changes in the inductance of the coil are detected to operate. An inductive proximity sensor (inductive sensor), and an electrostatic proximity sensor that operates by detecting a change in capacitance between the front end of the nozzle and the workpiece (electrostatic sensor) It has been disclosed that is provided. These torches are such that laser light is generated when it is detected that the front end of the torch has approached a certain distance with respect to the workpiece while the hand switch is turned on.

また、特許文献3に開示されたYAGレーザトーチは、加工開始前における被加工物の有無を検出する非接触又は接触検出可能な第1検出手段と、加工中における被加工物の有無を検出する非接触検出可能な第2検出手段の2つの検出手段と、第1検出手段によって加工開始前に被加工物が有ることが検出されたときにのみ有効になりYAGレーザ光の光路のシャッターの開閉を行うレーザ出射スイッチと、YAGレーザ発信器のオン/オフを行う確認スイッチとを備えている。これらのトーチは、第1の検出手段が被加工物の存在を検出したときにレーザ出射スイッチを押すことでレーザ光が発生するというものである。また、第2検出手段によって加工中に被加工物が無いと検出されたときには、YAGレーザ光の出射が遮断されるように設定されている。   In addition, the YAG laser torch disclosed in Patent Document 3 is a first detection means that detects the presence or absence of a workpiece before the start of machining and a non-contact or contact-detectable first detection means, and a non-detection that detects the presence or absence of a workpiece during machining. It becomes effective only when the presence of the workpiece is detected by the first detection means and the two detection means of the second detection means capable of detecting contact, and opens and closes the shutter of the optical path of the YAG laser light. And a confirmation switch for turning on / off the YAG laser transmitter. These torches are such that laser light is generated by pressing a laser emission switch when the first detection means detects the presence of a workpiece. In addition, when the second detection means detects that there is no workpiece during processing, the YAG laser light emission is set to be blocked.

特許文献3には、加工開始前に、確認スイッチをオンにしたときにYAGレーザ発信器をオンにすると同時に被加工物に対して可視光を出射し、第1検出手段として可視光検出器を使用し、これにより加工開始前の被加工物の有無を可視光の反射光を検知することで検知し、また、第2検出手段としてYAGレーザの反射光を検知する検出器又はレーザ加工時に被加工部に発生する可視光領域の光及び赤外線を検知する検出器を使用し、これによりレーザ加工中における被加工物の有無を検知するトーチが開示されている。   In Patent Document 3, before starting processing, when the confirmation switch is turned on, the YAG laser transmitter is turned on, and at the same time, visible light is emitted to the workpiece, and a visible light detector is used as the first detection means. This is used to detect the presence or absence of the workpiece before the start of processing by detecting the reflected light of visible light, and as a second detection means, a detector that detects the reflected light of the YAG laser or a target during laser processing. A torch for detecting the presence or absence of a workpiece during laser processing by using a detector that detects light and infrared rays in a visible light region generated in a processing portion is disclosed.

また、上述の第1検出手段として、可視光検出器の代わりにトーチの先端を被加工物に接触押圧することに作動するリミットスイッチを設けたトーチも開示されている。このトーチは、リミットスイッチと被加工物との接触がなくなっても、第2検出手段がレーザ加工時の被加工部の発光を検出している間はYAGレーザの出射が連続して行われるようになっている。   In addition, a torch provided with a limit switch that operates to contact and press the tip of the torch against the workpiece instead of the visible light detector is also disclosed as the first detection means described above. In this torch, even when the contact between the limit switch and the workpiece is lost, the YAG laser is continuously emitted while the second detection means detects the light emission of the workpiece during laser machining. It has become.

また更に、第1検出手段として静電型センサを設けたトーチも開示されている。このトーチは、加工開始前の被加工物の有無の検知を被加工物が金属か非金属かによって行い、且つ、被加工物が静電型センサの検出範囲内に位置する場合にのみYAGレーザ光を出射可能とするものである。   Furthermore, a torch provided with an electrostatic sensor as the first detection means is also disclosed. This torch detects whether or not there is a workpiece before the start of machining, depending on whether the workpiece is metal or non-metal, and only when the workpiece is located within the detection range of the electrostatic sensor The light can be emitted.

また、トーチにリミットスイッチ及び静電型センサ等の近接センサを設けたものも開示されている。このトーチは、加工開始前に近接センサによって被加工物の材質が金属か非金属かの判別を行い、次にYAGレーザ光の出射の可否の判断をリミットスイッチの作動により行い、更に加工時は被加工物が近接センサの検出範囲内に位置する場合にのみYAGレーザの出射が行われるというものである。   Moreover, what provided proximity sensors, such as a limit switch and an electrostatic type sensor, in the torch is also disclosed. This torch uses a proximity sensor to determine whether the workpiece is made of metal or non-metal before starting machining, and then determines whether or not YAG laser light can be emitted by operating a limit switch. The YAG laser is emitted only when the workpiece is located within the detection range of the proximity sensor.

特開平5−318158号公報JP-A-5-318158 特開平5−318159号公報JP-A-5-318159 特開2002−239771号公報JP 2002-239771 A

しかしながら、上述の従来技術には以下に示すような問題点がある。特許文献1に開示されたトーチは、ノズルと被加工物との接触がなくなるとレーザ発振が停止するため、被加工物に曲面及び段差等がある場合に連続した加工ができないことがある。   However, the above-described prior art has the following problems. In the torch disclosed in Patent Document 1, laser oscillation stops when the contact between the nozzle and the workpiece is lost, and therefore continuous machining may not be possible when the workpiece has a curved surface, a step, or the like.

また、特許文献2に開示された技術は、被加工物にトーチが接近したことを、接触型、圧力型、誘電型又は静電型等のセンサを使用して検出し、検出後、レーザ発振を許可するものであり、特許文献1に開示されたトーチとは異なって、トーチ先端が被加工物に接触しなければレーザ照射できないものではないため、被加工物の曲面及び段差等に対してレーザ加工を行うことができる可能性がある。しかしながら、特許文献2に開示された技術は、手元スイッチをオンにした状態において、何らかの形でセンサが感知可能な被加工物又はその他の物質等に接近し、センサが被加工物にトーチが接近したことを検知した場合、意図しないレーザ光を出射する虞があり、必ずしも安全が確保されるとはいえない。   Further, the technique disclosed in Patent Document 2 detects that the torch has approached the workpiece using a contact type, pressure type, dielectric type or electrostatic type sensor, and after the detection, laser oscillation is performed. Unlike the torch disclosed in Patent Document 1, laser irradiation is not possible unless the tip of the torch touches the workpiece. There is a possibility that laser processing can be performed. However, in the technique disclosed in Patent Document 2, in the state in which the hand switch is turned on, the sensor approaches the workpiece or other substance that can be sensed in some way, and the sensor approaches the workpiece. If this is detected, there is a risk that unintended laser light may be emitted, and safety cannot always be ensured.

また、特許文献3に開示されたトーチは、2種類の検出器を装備しているため、トーチが複雑な構造を有するものになり、2種類のセンサの調整及び保守が煩雑であるという問題点がある。   Further, since the torch disclosed in Patent Document 3 is equipped with two types of detectors, the torch has a complicated structure, and the adjustment and maintenance of the two types of sensors are complicated. There is.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で被加工物との位置関係を検知でき、安全性が高い手持ち型のレーザ加工装置及びこれを使用したレーザ加工方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to detect a positional relationship with a workpiece with a simple configuration, and to provide a highly safe hand-held laser processing apparatus and a laser processing method using the same. The purpose is to provide.

本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を光伝送部によって出射光学部に伝送し、この出射光学部によって被加工物に前記レーザ光を照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記出射光学部はトーチ本体と、このトーチ本体の先端に設けられた被加工物検出プローブと、前記トーチ本体の先端から所定の距離の位置に焦点を合わせてレーザ光を出射する集光レンズと、前記プローブに電源を与えて前記プローブと前記被加工物との間の距離に基づいて変化する信号を入力することにより前記距離を求める第1回路と、前記プローブからの信号に基づいて前記プローブと前記被加工物との間の接触を検出する第2回路と、前記プローブの前記被加工物への接触及び前記プローブと前記被加工物との間の距離により前記レーザ光の発振を制御する制御部と、を有することを特徴とする。   In the laser processing apparatus according to the present invention, the laser beam is transmitted to the emission optical unit by the light transmission unit, and the workpiece is irradiated with the laser beam by the emission optical unit to perform laser processing. The projecting optical unit includes a torch body, a workpiece detection probe provided at the tip of the torch body, a condensing lens that emits laser light with a focus at a predetermined distance from the tip of the torch body, and A first circuit that obtains the distance by applying a power to the probe and inputting a signal that changes based on a distance between the probe and the workpiece; and the probe based on a signal from the probe The second circuit for detecting contact with the workpiece, the contact of the probe with the workpiece and the distance between the probe and the workpiece, A control unit for controlling the vibration, characterized by having a.

これにより、単一の被加工物検出センサによってレーザ加工前の被加工物の有無及びレーザ加工中の被加工物検出プローブと被加工物との間の距離の検出を行うことができるため、レーザ加工装置のメンテナンス性が向上する。   As a result, the presence or absence of the workpiece before laser processing and the distance between the workpiece detection probe and the workpiece during laser processing can be detected by a single workpiece detection sensor. The maintainability of the processing apparatus is improved.

前記制御部は前記プローブと前記被加工物とが接触したことを検出するまでは前記レーザ光の発振を行わないことが好ましい。   It is preferable that the control unit does not oscillate the laser beam until it detects that the probe and the workpiece are in contact with each other.

これにより、意図しないレーザ光が出射される可能性が低くなり、安全性の高いレーザ加工装置を得ることができる。   Thereby, the possibility that unintended laser light is emitted is reduced, and a highly safe laser processing apparatus can be obtained.

なお、前記プローブは静電容量型センサのプローブであり、前記プローブと前記被加工物との間の距離に基づいて変化する信号は、前記プローブと前記被加工物との間の静電容量の検出信号であっても良い。   The probe is a probe of a capacitive sensor, and a signal that changes based on the distance between the probe and the workpiece is a capacitance of the capacitance between the probe and the workpiece. It may be a detection signal.

また、前記プローブは渦電流センサのプローブであり、このプローブはセンサコイルを有し、前記プローブと前記被加工物との間の距離に基づいて変化する信号は、前記センサコイルのインピーダンスの検出信号であっても良い。   The probe is a probe of an eddy current sensor, the probe has a sensor coil, and a signal that changes based on a distance between the probe and the workpiece is a detection signal of an impedance of the sensor coil. It may be.

前記トーチ本体にレーザ照射を指示する手元スイッチが備えられていることが好ましい。   It is preferable that a hand switch for instructing laser irradiation is provided on the torch body.

また、前記トーチ本体と接近した位置にレーザ照射を指示するフットスイッチが備えられていても良い。   Further, a foot switch for instructing laser irradiation may be provided at a position close to the torch body.

更に、前記トーチ本体か又はこれに接近した位置に装置全体のシャットダウンを行う安全スイッチが備えられていても良い。   Further, a safety switch for shutting down the entire apparatus may be provided at the torch body or at a position close to the torch body.

本発明に係るレーザ加工方法は、被加工物検出プローブに電源を与えて前記プローブと被加工物との間の接触を検出する工程と、前記接触を検出したときに制御部によって必要に応じてガスを前記被加工物に供給する工程と、前記制御部によってレーザ発振器の励起電流を必要な出力が得られるレベルまで上昇させる工程と、からなるレーザ加工準備段階と、前記被加工物検出プローブと前記被加工物とが所定の距離範囲内に位置していることを検出し、且つ、前記制御部からレーザ出射指令を受けたときにレーザを発振させてレーザ加工を開始し、前記被加工物検出プローブと前記被加工物との距離が前記所定の距離範囲内に位置している間は継続的に前記レーザ加工を行う工程と、からなるレーザ加工プロセスの2段階のステップからなることを特徴とする。   The laser processing method according to the present invention includes a step of supplying power to a workpiece detection probe to detect contact between the probe and the workpiece, and a controller when necessary to detect the contact. A step of supplying a gas to the workpiece, a step of raising an excitation current of a laser oscillator to a level at which a necessary output is obtained by the control unit, a laser processing preparation stage, and the workpiece detection probe. When detecting that the workpiece is located within a predetermined distance range and receiving a laser emission command from the control unit, a laser is oscillated to start laser processing, and the workpiece The laser processing is a two-step process comprising the step of continuously performing the laser processing while the distance between the detection probe and the workpiece is within the predetermined distance range. It is characterized in.

本発明によれば、単一の被加工物検出センサによって、レーザ加工開始前の被加工物検出プローブと被加工物との接触検出及びレーザ加工中の被加工物検出プローブと被加工物との距離検知を行うことで出射光学部の構成が簡単になり、出射光学部の価格低減及び保守性の向上が実現できる。   According to the present invention, a single workpiece detection sensor detects contact between a workpiece detection probe and a workpiece before the start of laser machining, and between the workpiece detection probe and workpiece during laser machining. By performing the distance detection, the configuration of the output optical unit is simplified, and the price of the output optical unit can be reduced and the maintainability can be improved.

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す説明図、図2は、トーチ本体100の構成を示す説明図、図3は、静電容量検出回路7のC/V電圧出力例を示すグラフ、図4は本実施形態に係るレーザ加工装置のレーザ加工の準備段階の制御シーケンス例、図5(a)は本実施形態に係るレーザ加工装置のレーザ加工プロセスの制御シーケンス例、図5(b)はC/V電圧出力の検出信号レベル範囲の設定例を示すグラフである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of the laser processing apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the torch body 100, and FIG. 3 is an example of C / V voltage output of the capacitance detection circuit 7. 4 is a control sequence example of a laser processing preparation stage of the laser processing apparatus according to the present embodiment, FIG. 5A is a control sequence example of a laser processing process of the laser processing apparatus according to the present embodiment, and FIG. FIG. 5B is a graph showing an example of setting the detection signal level range of the C / V voltage output.

本実施形態に係るレーザ加工装置は、図1に示すように、レーザ発振器11から出力されたレーザ光が光ファイバ等の光伝送部15によって伝送され、トーチ本体100の先端よりレーザ光6が出射される。図2に示すように、トーチ本体100は、把持筒1の先端に先細の筒形状の把持筒絶縁部3が取り付けられ、この把持筒絶縁部3の先端部に導体で形成された被加工物検出プローブとして静電容量型センサのセンサプローブ4が設けられている。このセンサプローブ4はトーチを兼ねるものである。また、把持筒1内部には、把持筒1の中心軸及びレーザ光の光軸と同軸状になるように集光レンズ2が配置され、この集光レンズ2によって、レーザ発振器11から出力され光伝送部15によって伝送されたレーザ光6がトーチ本体100の先端から所定の距離の位置に焦点を合わせて出射される。この焦点の位置(集光位置)に、接地された金属製の被加工物20が配置されることにより、被加工物20に対し、レーザ加工が行われる。   In the laser processing apparatus according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the laser light output from the laser oscillator 11 is transmitted by an optical transmission unit 15 such as an optical fiber, and the laser light 6 is emitted from the tip of the torch body 100. Is done. As shown in FIG. 2, the torch body 100 has a tapered cylinder-shaped gripping cylinder insulating part 3 attached to the tip of the gripping cylinder 1, and a workpiece formed of a conductor at the tip of the gripping cylinder insulating part 3. A sensor probe 4 of a capacitance type sensor is provided as a detection probe. The sensor probe 4 also serves as a torch. In addition, a condensing lens 2 is arranged inside the gripping cylinder 1 so as to be coaxial with the central axis of the gripping cylinder 1 and the optical axis of the laser beam, and the light output from the laser oscillator 11 is output by the condensing lens 2. The laser beam 6 transmitted by the transmission unit 15 is emitted while being focused at a predetermined distance from the tip of the torch body 100. Laser processing is performed on the workpiece 20 by placing the grounded metal workpiece 20 at the focal position (condensing position).

また、トーチ本体100はプロセスガス供給部12に繋がっており、レーザ加工時等に必要に応じてガス制御用電磁弁13が開かれ、センサプローブ4(トーチ)の先端から被加工物20の加工箇所にアシストガス等が供給される。また、トーチ本体100及びレーザ発振器11は、必要に応じて空冷チラー14によって冷却される。また、トーチ本体100には、作業者がレーザ照射を指示するための手元スイッチ5が備えられ、これにより、トーチ本体100が構成されている。   Further, the torch body 100 is connected to the process gas supply unit 12, and the gas control electromagnetic valve 13 is opened as necessary during laser processing or the like, and the workpiece 20 is processed from the tip of the sensor probe 4 (torch). An assist gas or the like is supplied to the location. Further, the torch body 100 and the laser oscillator 11 are cooled by an air cooling chiller 14 as necessary. Further, the torch body 100 is provided with a hand switch 5 for an operator to instruct laser irradiation, whereby the torch body 100 is configured.

手元スイッチ5は、制御部としての加工装置制御部8に接続されている。加工装置制御部8にはセンサプローブ4に接続された静電容量検出回路7から出力されるC/V電圧出力75及び接触検出電圧出力76が入力される。また、トーチ本体100と近接した場所に、フットスイッチ16が設けられ、このフットスイッチ16は加工装置制御部8に接続されている。フットスイッチ16は手元スイッチ5と同様の機能を有するものであり、作業者は手元スイッチ5を操作する代わりにフットスイッチ16を操作することでレーザ照射の指示を行うこともできる。   The hand switch 5 is connected to a processing device control unit 8 as a control unit. A C / V voltage output 75 and a contact detection voltage output 76 output from the capacitance detection circuit 7 connected to the sensor probe 4 are input to the processing device controller 8. Further, a foot switch 16 is provided at a location close to the torch body 100, and the foot switch 16 is connected to the processing device control unit 8. The foot switch 16 has the same function as the hand switch 5, and the operator can also instruct laser irradiation by operating the foot switch 16 instead of operating the hand switch 5.

静電容量検出回路7は、検出用発振器71から静電容量Cxの計測のための交流信号をセンサプローブ4と被加工物20との間に印加し、センサプローブ4と被加工物20との間の距離に基づいて変化する静電容量Cxを検出し、静電容量Cxからセンサプローブ4と被加工物20との間の距離を求める第1回路と、センサプローブ4からの信号に基づいてセンサプローブ4と被加工物20との間の接触を検出する第2回路とを備えている。検出用発振器71からセンサプローブ4と被加工物20との間に印加された交流信号によってセンサプローブ4と被加工物20との間の静電容量Cxに誘起される電圧がC/V用アンプ72によって増幅され、C/V変換器73によって直流電圧信号であるC/V電圧出力75に変換されて加工装置制御部8に出力される。静電容量Cxは、センサプローブ4と被加工物20との間の距離に従って変化し、図3に示すように、センサプローブ4と被加工物20との間の距離が小さくなるにつれ、C/V電圧出力75は増大する。   The capacitance detection circuit 7 applies an AC signal for measuring the capacitance Cx from the detection oscillator 71 between the sensor probe 4 and the workpiece 20, and the sensor probe 4 and the workpiece 20 Based on the signal from the first circuit that detects the capacitance Cx that changes based on the distance between them, calculates the distance between the sensor probe 4 and the workpiece 20 from the capacitance Cx, and the sensor probe 4 And a second circuit that detects contact between the sensor probe 4 and the workpiece 20. The voltage induced in the capacitance Cx between the sensor probe 4 and the workpiece 20 by the AC signal applied between the sensor probe 4 and the workpiece 20 from the detection oscillator 71 is a C / V amplifier. Amplified by 72, converted to a C / V voltage output 75, which is a DC voltage signal, by a C / V converter 73, and output to the machining apparatus controller 8. The capacitance Cx changes according to the distance between the sensor probe 4 and the workpiece 20, and as shown in FIG. 3, as the distance between the sensor probe 4 and the workpiece 20 decreases, C / The V voltage output 75 increases.

一方、センサプローブ4と何らかの物質が接触したとき、この出力電圧は、接触検出アンプ74によって増幅され、接触検出電圧出力76として加工装置制御部8に出力される。このとき、センサプローブ4が接触した物質が被加工物20である場合は、被加工物20が金属であるため、非接触時に検出される通常の出力値とは異なる大きな出力電圧が得られる。   On the other hand, when the sensor probe 4 comes into contact with any substance, this output voltage is amplified by the contact detection amplifier 74 and is output to the processing device controller 8 as the contact detection voltage output 76. At this time, when the substance contacted with the sensor probe 4 is the workpiece 20, since the workpiece 20 is a metal, a large output voltage different from the normal output value detected at the time of non-contact is obtained.

加工装置制御部8は、C/V電圧出力75及び接触検出電圧出力76の検出信号レベルを判断して、レーザ発振可否を判断する。C/V電圧出力75の所定の検出信号レベル範囲及び接触検出電圧出力76の所定の検出信号レベルは、被加工物20の材質及び/又は形状に従って設定されるものであり、上述のように、センサプローブ4と被加工物20とが接触したときの接触検出電圧出力76の検出信号レベルを基準に接触検出電圧出力76の所定の検出信号レベルを設定すれば、センサプローブ4が接触した物質が非金属の場合の接触検出電圧出力76の検出信号レベルはこの所定の検出信号レベルを超えないため、センサプローブ4が非金属に接触しても、レーザ照射が行われないよう設定することができ、これにより、レーザ光が作業者に照射されることがなく安全性が向上する。また、被加工物20がレーザ光6の集光位置に位置しているときのC/V電圧出力75の検出信号レベルを基準にC/V電圧出力75の所定の検出信号レベル範囲を設定すれば、レーザ加工中の合焦点位置の検出を行うことができる。   The processing device control unit 8 determines the detection signal levels of the C / V voltage output 75 and the contact detection voltage output 76 to determine whether laser oscillation is possible. The predetermined detection signal level range of the C / V voltage output 75 and the predetermined detection signal level of the contact detection voltage output 76 are set according to the material and / or shape of the workpiece 20, and as described above, If the predetermined detection signal level of the contact detection voltage output 76 is set based on the detection signal level of the contact detection voltage output 76 when the sensor probe 4 and the workpiece 20 are in contact with each other, the substance with which the sensor probe 4 has contacted is set. Since the detection signal level of the contact detection voltage output 76 in the case of non-metal does not exceed this predetermined detection signal level, it can be set so that laser irradiation is not performed even if the sensor probe 4 contacts non-metal. Thus, the safety is improved without the operator being irradiated with laser light. Further, a predetermined detection signal level range of the C / V voltage output 75 is set based on the detection signal level of the C / V voltage output 75 when the workpiece 20 is located at the condensing position of the laser beam 6. For example, the in-focus position during laser processing can be detected.

また、加工装置制御部8は、作業者の保護具着用を示す信号等の安全対策に係わる外部インターロック信号9を常時監視し、このインターロック信号9が有効になっているときは、レーザ照射指令信号10がレーザ発振器11に出力されない。このとき表示灯18を点灯させることもできる。   Further, the processing device control unit 8 constantly monitors an external interlock signal 9 related to safety measures such as a signal indicating that the operator wears protective equipment, and when this interlock signal 9 is valid, laser irradiation is performed. The command signal 10 is not output to the laser oscillator 11. At this time, the indicator lamp 18 can be turned on.

本実施形態に係るレーザ加工装置は、インターロック信号9が有効になっていないとき、手元スイッチ5(又はフットスイッチ16)がオン状態であり、加工装置制御部8によって接触検出電圧出力76の検出信号レベルが所定値を超えたと判断され、次にC/V電圧出力75の検出信号レベルが所定の範囲内であると判断されたときに、レーザ発振可であると判断され、レーザ照射指令信号10がレーザ発振器11に出力され、レーザ光6が被加工物20に照射される。   In the laser processing apparatus according to the present embodiment, when the interlock signal 9 is not valid, the hand switch 5 (or the foot switch 16) is in an on state, and the processing apparatus control unit 8 detects the contact detection voltage output 76. When it is determined that the signal level has exceeded a predetermined value and then the detection signal level of the C / V voltage output 75 is determined to be within a predetermined range, it is determined that laser oscillation is possible, and a laser irradiation command signal 10 is output to the laser oscillator 11 and the workpiece 20 is irradiated with the laser beam 6.

また、加工装置制御部8は、レーザ加工準備の一環として、レーザ安全装置の一つである発振器外部シャッター(図示せず)を開き、必要に応じてガス制御用電磁弁13を開き、アシストガス等をトーチ(センサプローブ4)から被加工物20の加工箇所に供給したり、レーザ発振器11の励起電流を必要な出力が得られるレベルまで上昇させたりする機能も有している。更に、加工装置制御部8には安全スイッチ17が接続されており、緊急時等にこの安全スイッチ17を押すことにより装置全体のシャットダウンを行うことができる。これにより、本実施形態に係るレーザ加工装置が構成されている。   Further, as part of laser processing preparation, the processing device control unit 8 opens an oscillator external shutter (not shown) which is one of laser safety devices, opens a gas control electromagnetic valve 13 as necessary, and assist gas. Or the like from the torch (sensor probe 4) to the processing location of the workpiece 20, and has a function of raising the excitation current of the laser oscillator 11 to a level at which a necessary output can be obtained. Further, a safety switch 17 is connected to the processing device control unit 8, and the entire device can be shut down by pressing the safety switch 17 in an emergency or the like. Thereby, the laser processing apparatus according to the present embodiment is configured.

次に、上述の如く構成された本実施形態に係るレーザ加工装置の動作について説明する。   Next, the operation of the laser processing apparatus according to this embodiment configured as described above will be described.

作業者が保護具着用等の安全対策を行った状態で手元スイッチ5(又はフットスイッチ16)をオンの状態にし、センサプローブ4を被加工物20に接触させると、非接触時に検出される通常の出力値とは異なる大きな出力電圧が検出される。接触検出アンプ74は、この出力電圧を増幅し、接触検出電圧出力76として加工装置制御部8に出力することで、加工装置制御部8は、レーザ加工前に被加工物20が存在していることを検知する。このとき、加工装置制御部8は、レーザ安全装置の一つである発振器外部シャッター(図示せず)を開き、必要に応じてアシストガス等をトーチ(センサプローブ4)から被加工物20の加工箇所に供給したり、レーザ発振器11の励起電流を必要な出力が得られるレベルまで上昇させたりする等、レーザ加工準備を行う。   When the operator turns on the hand switch 5 (or the foot switch 16) in a state where safety measures such as wearing protective equipment are taken and the sensor probe 4 is brought into contact with the workpiece 20, it is usually detected when there is no contact. A large output voltage different from the output value is detected. The contact detection amplifier 74 amplifies the output voltage and outputs the amplified output voltage as the contact detection voltage output 76 to the processing device control unit 8, so that the workpiece 20 exists in the processing device control unit 8 before laser processing. Detect that. At this time, the processing device control unit 8 opens an oscillator external shutter (not shown), which is one of laser safety devices, and processes the workpiece 20 from the torch (sensor probe 4) with an assist gas or the like as necessary. Preparation for laser processing is performed, such as supplying the laser beam to a location or raising the excitation current of the laser oscillator 11 to a level at which a necessary output can be obtained.

次に、作業者が、センサプローブ4が被加工物20に接触した状態からセンサプローブ4を離していくと、センサプローブ4と被加工物20との間の距離に従って静電容量Cxが変化し、この静電容量Cxに誘起される電圧がC/V用アンプ72によって増幅され、C/V変換器73によって直流電圧信号であるC/V電圧出力75に変換されて加工装置制御部8に出力される。加工装置制御部8がC/V電圧出力75の検出信号レベルが所定の範囲内にあることを検知し、即ちレーザ発振可であると判断し、インターロック信号9が有効になっていないときに、レーザ照射指令信号10がレーザ発振器11に出力され、レーザ発振器11から出力したレーザ光6は、光ファイバ等の光伝送部15を経由して、トーチ本体100に入射する。   Next, when the operator moves the sensor probe 4 away from the state in which the sensor probe 4 is in contact with the workpiece 20, the capacitance Cx changes according to the distance between the sensor probe 4 and the workpiece 20. The voltage induced in the electrostatic capacitance Cx is amplified by the C / V amplifier 72 and converted into a C / V voltage output 75 which is a DC voltage signal by the C / V converter 73 to the processing device control unit 8. Is output. When the processing device control unit 8 detects that the detection signal level of the C / V voltage output 75 is within a predetermined range, that is, determines that laser oscillation is possible, and the interlock signal 9 is not valid. The laser irradiation command signal 10 is output to the laser oscillator 11, and the laser light 6 output from the laser oscillator 11 enters the torch main body 100 via the optical transmission unit 15 such as an optical fiber.

トーチ本体100に入射したレーザ光6は、集光レンズ2によってトーチ本体100の先端から所定の距離の位置に焦点を合わせて出射される。この集光位置に被加工物20があるときに、加工装置制御部8がC/V電圧出力75の検出信号レベルが所定の範囲内になるように設定されている。これにより、レーザ光6を被加工物20に照射し、レーザ加工を行う。レーザ加工中も加工装置制御部8は常にC/V電圧出力75の検出信号レベルを監視している。   The laser beam 6 incident on the torch body 100 is emitted by the condenser lens 2 while focusing on a position at a predetermined distance from the tip of the torch body 100. When the workpiece 20 is present at this condensing position, the processing device control unit 8 is set so that the detection signal level of the C / V voltage output 75 is within a predetermined range. Thereby, the laser beam 6 is irradiated to the workpiece 20, and laser processing is performed. Even during laser processing, the processing apparatus control unit 8 constantly monitors the detection signal level of the C / V voltage output 75.

作業者が手元スイッチ5(又はフットスイッチ16)をオフにするか、センサプローブ4と被加工物20との距離が離れ、C/V電圧出力75の検出信号レベルが所定範囲外になったとき、加工装置制御部8はレーザ発振不可であると判断し、レーザ発振器11に対するレーザ照射指令信号10の出力を停止する。これによりレーザ発振が停止され、レーザ加工が停止する。   When the operator turns off the hand switch 5 (or the foot switch 16) or the distance between the sensor probe 4 and the workpiece 20 is increased and the detection signal level of the C / V voltage output 75 is out of the predetermined range. The processing apparatus control unit 8 determines that laser oscillation is not possible, and stops outputting the laser irradiation command signal 10 to the laser oscillator 11. As a result, laser oscillation is stopped and laser processing is stopped.

次に、本実施形態に係るレーザ加工装置の制御シーケンス例について説明する。   Next, a control sequence example of the laser processing apparatus according to the present embodiment will be described.

先ず、レーザ加工準備段階について説明する。先ず、作業者は、保護具着用等の安全対策を行った状態で、図4に示すように、C/V電圧出力75が所定の検出信号レベル未満であり、且つ、接触検出電圧出力76が所定の検出信号レベル未満(センサプローブ4と被加工物20とが非接触の状態)である状態において、トーチ本体100のセンサプローブ4を被加工物20に一旦接触させ、レーザ加工準備が完了したことを加工装置制御部8に検知させる(ステップ1)。加工装置制御部8は、トーチ本体100のセンサプローブ4が被加工物20に接触する迄はレーザ加工準備を行わない。これにより、センサプローブ4が何らかの形で被加工物20又はその他の物質等に接近し、C/V電圧出力75が所定の検出信号レベルの範囲内になったとしても、レーザ発振器11に対するレーザ照射指令信号10が出力されず、これにより意図しないレーザ光が出射される虞がない。   First, the laser processing preparation stage will be described. First, in a state where safety measures such as wearing protective equipment are performed, the operator has a C / V voltage output 75 that is less than a predetermined detection signal level and a contact detection voltage output 76 is In a state where the level is less than a predetermined detection signal level (the sensor probe 4 and the workpiece 20 are not in contact), the sensor probe 4 of the torch body 100 is once brought into contact with the workpiece 20 and the laser processing preparation is completed. This is caused to be detected by the processing device control unit 8 (step 1). The processing device control unit 8 does not prepare for laser processing until the sensor probe 4 of the torch body 100 comes into contact with the workpiece 20. As a result, even if the sensor probe 4 approaches the workpiece 20 or other material in some form and the C / V voltage output 75 falls within the predetermined detection signal level range, the laser irradiation to the laser oscillator 11 is performed. The command signal 10 is not output, and there is no possibility that an unintended laser beam is emitted.

接触検出電圧出力76が所定の検出信号レベル以上になったことにより、被加工物20の存在を検知した加工装置制御部8は、レーザ安全装置の一つである発振器外部シャッター(図示せず)を開き、必要に応じてアシストガス等をトーチ(センサプローブ4)から被加工物20の加工箇所に供給したり、レーザ発振器11の励起電流を必要な出力が得られるレベルまで上昇させたりする等、レーザ加工準備を行う(ステップ2)。これによりレーザ加工準備段階が完了する。   When the contact detection voltage output 76 is equal to or higher than a predetermined detection signal level, the processing device control unit 8 that detects the presence of the workpiece 20 is an oscillator external shutter (not shown) that is one of laser safety devices. If necessary, assist gas or the like is supplied from the torch (sensor probe 4) to the processing portion of the workpiece 20, or the excitation current of the laser oscillator 11 is increased to a level at which a necessary output can be obtained. Preparation for laser processing is performed (step 2). This completes the laser processing preparation stage.

次に、レーザ加工プロセスについて説明する。図5(a)に示すように、作業者は、保護具着用等の安全対策を行った状態(インターロック信号9がON状態ではなく(ステップ1)、且つ、ガス確認及び保護メガネ確認がYesである状態(ステップ2))で、手元スイッチ5(又はフットスイッチ16)をオンの状態にすると共に、被加工物20に接触しているトーチ本体100のセンサプローブ4を被加工物20から離していく。このとき、図5(b)に示すように、加工装置制御部8は、C/V電圧出力75の検出信号レベルにより、被加工物20に近接した状態(レベル1)と、被加工物20から5mm以上離れた状態(レベル2)とを判断し、C/V電圧出力75の検出信号レベルがレベル1以下になったことを確認したとき(ステップ3)、レーザ照射指令信号10をレーザ発振器11に出力し(ステップ4)、レーザ光6が被加工物20に照射される(ステップ5)。   Next, the laser processing process will be described. As shown in FIG. 5 (a), the worker has taken safety measures such as wearing protective gear (the interlock signal 9 is not in the ON state (step 1), and the gas check and the protective glasses check are Yes). In this state (step 2)), the hand switch 5 (or the foot switch 16) is turned on, and the sensor probe 4 of the torch body 100 in contact with the workpiece 20 is separated from the workpiece 20. To go. At this time, as shown in FIG. 5B, the machining apparatus control unit 8 determines that the workpiece 20 is close to the workpiece 20 according to the detection signal level of the C / V voltage output 75 (level 1). When it is determined that the C / V voltage output 75 is at a level 1 or less (step 3), the laser irradiation command signal 10 is transmitted to the laser oscillator. 11 (step 4), and the workpiece 20 is irradiated with the laser beam 6 (step 5).

全ての工程において、作業者の保護具着用を示す信号等の安全対策に係わる外部インターロック信号9は、加工装置制御部8によって常時監視され、外部インターロック信号9が有効になっている場合にはレーザ照射指令信号10が出力されない。また、いかなるステップにおいても、安全スイッチ17がON状態になった場合は、装置全体のシャットダウンが行われる。   In all processes, the external interlock signal 9 related to safety measures such as a signal indicating that the operator wears protective equipment is constantly monitored by the processing device control unit 8, and the external interlock signal 9 is valid. The laser irradiation command signal 10 is not output. In any step, if the safety switch 17 is turned on, the entire apparatus is shut down.

手元スイッチ5(又はフットスイッチ16)がオフの状態になったとき、センサプローブ4が被加工物20から離れ、C/V電圧出力75の検出信号レベルがレベル2未満になったとき、又はセンサプローブ4が被加工物20に接近し、C/V電圧出力75の検出信号レベルがレベル1を超えたとき(ステップ6)、レーザ発振は停止される(ステップ7)。そして、レーザ発振停止状態が所定時間以上持続すれば、アシストガスの供給は停止され、発振器外部シャッター(図示せず)も閉じられる(ステップ8)。その後、再びレーザ加工を開始するためには、改めて図4に示すレーザ加工準備段階から開始する。   When the hand switch 5 (or the foot switch 16) is turned off, the sensor probe 4 is separated from the workpiece 20, and the detection signal level of the C / V voltage output 75 becomes less than level 2, or the sensor When the probe 4 approaches the workpiece 20 and the detection signal level of the C / V voltage output 75 exceeds level 1 (step 6), the laser oscillation is stopped (step 7). If the laser oscillation stop state continues for a predetermined time or longer, the supply of the assist gas is stopped and the oscillator external shutter (not shown) is also closed (step 8). Then, in order to start laser processing again, it starts again from the laser processing preparation stage shown in FIG.

本実施形態によれば、センサプローブ4によって、レーザ加工開始前のトーチ本体100と被加工物20との接触検出及びレーザ加工中のトーチ本体100と被加工物との距離の検知を行うことができるため、トーチ本体100の構成が簡単になり、トーチ本体100の価格低減と保守性向上とが実現できる。   According to the present embodiment, the sensor probe 4 can detect contact between the torch body 100 and the workpiece 20 before the start of laser processing and detect the distance between the torch body 100 and the workpiece during laser processing. Therefore, the configuration of the torch body 100 can be simplified, and the price of the torch body 100 can be reduced and the maintainability can be improved.

また、先ず、トーチ本体100と被加工物20の接触の確認を行い、次にレーザ加工中のトーチ本体100と被加工物との距離が一定の範囲内にあるときにのみレーザ加工を行うため、誤作業が少なく、また、このとき、被加工物20が金属であるかどうかを確認し、被加工物20が非金属であればレーザが出射されないため、レーザ光が作業者に照射されることがなく、安全性が高いレーザ加工を実現することができる。   First, the contact between the torch body 100 and the workpiece 20 is confirmed, and then laser processing is performed only when the distance between the torch body 100 and the workpiece during laser processing is within a certain range. There are few mistakes, and at this time, it is confirmed whether or not the workpiece 20 is a metal. If the workpiece 20 is non-metallic, the laser beam is not emitted, so that the operator is irradiated with laser light. Therefore, laser processing with high safety can be realized.

次に、本発明の第2実施形態について説明する。上述の第1実施形態では、被加工物検出センサが静電容量型センサであったのに対し、本実施形態においては被加工物検出センサが渦電流センサである点が異なり、それ以外は第1実施形態と同様の構造を有している。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the workpiece detection sensor is a capacitance type sensor, whereas in the present embodiment, the workpiece detection sensor is an eddy current sensor. It has the same structure as one embodiment.

本実施形態に係るレーザ加工装置は、手持ち型出射光学部の前方に被加工物検出センサとしての渦電流センサのセンサプローブが設けられている。このセンサプローブはセンサコイルを内蔵しており、このセンサコイルに高周波電流を流すことにより高周波磁界を発生させる。この磁界内に被加工物があると、電磁誘導作用によって、被加工物表面に磁束の通過が起こり、垂直方向の渦電流が流れ、センサコイルのインピーダンスが変化する。渦電流センサは、この現象による発振状態の変化により距離を測定するものであり、センサコイルと被加工物との距離が近くなるにつれ、発振の振幅は小さく、基準波形との位相ズレが大きくなる。この振幅及び位相の変化を検出するか又は発振の振幅を整流して直流電圧の変化として検出することによりセンサプローブと被加工物との間の距離を測定するものである。   In the laser processing apparatus according to this embodiment, a sensor probe of an eddy current sensor as a workpiece detection sensor is provided in front of a hand-held emission optical unit. This sensor probe includes a sensor coil, and generates a high-frequency magnetic field by flowing a high-frequency current through the sensor coil. If there is a workpiece in this magnetic field, magnetic flux passes through the surface of the workpiece due to electromagnetic induction, vertical eddy current flows, and the impedance of the sensor coil changes. The eddy current sensor measures the distance by the change of the oscillation state due to this phenomenon. As the distance between the sensor coil and the workpiece becomes closer, the oscillation amplitude becomes smaller and the phase deviation from the reference waveform becomes larger. . This change in amplitude and phase is detected, or the distance between the sensor probe and the workpiece is measured by rectifying the amplitude of oscillation and detecting it as a change in DC voltage.

本実施形態に係るレーザ加工装置において、被加工物検出センサを渦電流センサとした以外の構成、動作及び作用は上述の第1実施形態に係るレーザ加工装置と同様である。   In the laser processing apparatus according to the present embodiment, the configuration, operation, and action other than using the eddy current sensor as the workpiece detection sensor are the same as those of the laser processing apparatus according to the first embodiment described above.

本発明によれば、単一の被加工物検出センサによって、レーザ加工開始前の出射光学部と被加工物との接触検出及びレーザ加工中の被加工物との合焦点検出を行うことができるため、出射光学部の構成が簡単になり、出射光学部の価格低減と保守性向上とが実現できる。   According to the present invention, a single workpiece detection sensor can detect contact between the output optical unit and the workpiece before the start of laser machining and detect a focal point of the workpiece during laser machining. Therefore, the configuration of the emission optical unit is simplified, and the price of the emission optical unit can be reduced and the maintainability can be improved.

また、作業者が被加工物に出射光学部を接触させるまでは加工装置制御部がレーザ照射指令信号を出力せず、先ず、出射光学部と被加工物の接触の確認を行い、次にレーザ加工中の合焦点位置を検出し、レーザ加工を行うという2つの段階を有する制御シーケンスを採用することによって、誤作業が少なく、また、このとき、被加工物が金属であるかどうかを確認し、被加工物が非金属であればレーザが出射されないため、レーザ光が作業者に照射されることがなく、安全性が高いレーザ加工を実現することができる。   In addition, the processing device control unit does not output a laser irradiation command signal until the worker brings the output optical unit into contact with the workpiece. First, the contact between the output optical unit and the workpiece is confirmed, and then the laser By adopting a control sequence with two stages of detecting the in-focus position during processing and performing laser processing, there are few mistakes, and at this time, it is confirmed whether the workpiece is metal. Since the laser beam is not emitted if the workpiece is non-metallic, the operator is not irradiated with laser light, and laser processing with high safety can be realized.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において、種々の変更が可能であり、そのような変更を伴うレーザ加工装置もまた本発明の技術的範囲に包含される。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment, In the technical range grasped | ascertained from description of the claim of this invention, a various change is possible. There are also laser processing apparatuses that involve such changes, and are also included in the technical scope of the present invention.

本発明の第1実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the laser processing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. トーチ本体100の構成を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing a configuration of a torch body 100. FIG. 静電容量検出回路7のC/V電圧出力例を示すグラフである。6 is a graph showing an example of C / V voltage output of the capacitance detection circuit 7; 本発明の第1実施形態に係るレーザ加工装置のレーザ加工の準備段階の制御シーケンス例である。It is an example of the control sequence of the preparatory stage of the laser processing of the laser processing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. (a)は、本発明の第1実施形態に係るレーザ加工装置のレーザ加工プロセスの制御シーケンス例、(b)はC/V電圧出力の検出信号レベル範囲の設定例を示すグラフである。(A) is a graph which shows the example of a control sequence of the laser processing process of the laser processing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, (b) shows the example of a setting of the detection signal level range of C / V voltage output.

符号の説明Explanation of symbols

1 ;把持筒
2 ;集光レンズ
3 ;把持筒絶縁部
4 ;センサプローブ
5 ;手元スイッチ
6 ;レーザ光
7 ;静電容量検出回路部
71;検出用発振器
72;C/V用アンプ
73;C/V変換器
74;接触検出アンプ
75;C/V電圧出力
76;接触検出電圧出力
8 ;加工装置制御部
9 ;外部インターロック信号
10 ;レーザ照射指令信号
11 ;レーザ発振器
12 ;プロセスガス供給部
13 ;ガス制御用電磁弁
14 ;空冷チラー
15 ;光伝送部
16 ;フットスイッチ
17 ;安全スイッチ
18 ;表示灯
20 ;被加工物
100 ;トーチ本体
Cx ;センサプローブ4と被加工物20との間の静電容量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Gripping cylinder 2; Condensing lens 3; Gripping cylinder insulation part 4; Sensor probe 5; Hand switch 6; Laser light 7; Capacitance detection circuit part 71; Detection oscillator 72; C / V amplifier 73; C / V converter 74; contact detection amplifier 75; C / V voltage output 76; contact detection voltage output 8; processing device controller 9; external interlock signal 10; laser irradiation command signal 11; laser oscillator 12; 13; Gas control solenoid valve 14; Air-cooled chiller 15; Optical transmission unit 16; Foot switch 17; Safety switch 18; Indicator light 20; Work piece 100; Torch body Cx; Between sensor probe 4 and work piece 20 Capacitance

Claims (8)

レーザ光を光伝送部によって出射光学部に伝送し、この出射光学部によって被加工物に前記レーザ光を照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記出射光学部はトーチ本体と、このトーチ本体の先端に設けられた被加工物検出プローブと、前記トーチ本体の先端から所定の距離の位置に焦点を合わせてレーザ光を出射する集光レンズと、前記プローブに電源を与えて前記プローブと前記被加工物との間の距離に基づいて変化する信号を入力することにより前記距離を求める第1回路と、前記プローブからの信号に基づいて前記プローブと前記被加工物との間の接触を検出する第2回路と、前記プローブの前記被加工物への接触及び前記プローブと前記被加工物との間の距離により前記レーザ光の発振を制御する制御部と、を有することを特徴とするレーザ加工装置。 In a laser processing apparatus that transmits a laser beam to an emission optical unit by an optical transmission unit, and performs laser processing by irradiating the workpiece with the laser beam by the emission optical unit, the emission optical unit includes a torch body and the torch. A workpiece detection probe provided at the tip of the main body, a condensing lens that focuses and emits laser light at a predetermined distance from the tip of the torch main body, and supplies the probe with power to the probe; A first circuit for obtaining the distance by inputting a signal that changes based on the distance between the workpiece and the contact between the probe and the workpiece based on a signal from the probe. A second circuit for detecting, and a control unit that controls the oscillation of the laser light by the contact of the probe with the workpiece and the distance between the probe and the workpiece. Laser processing apparatus, characterized in that. 前記制御部は前記プローブと前記被加工物とが接触したことを検出するまでは前記レーザ光の発振を行わないことを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the control unit does not oscillate the laser beam until it detects that the probe and the workpiece are in contact with each other. 前記プローブは静電容量型センサのプローブであり、前記プローブと前記被加工物との間の距離に基づいて変化する信号は、前記プローブと前記被加工物との間の静電容量の検出信号であることを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ加工装置。 The probe is a probe of a capacitive sensor, and a signal that changes based on a distance between the probe and the workpiece is a detection signal of a capacitance between the probe and the workpiece. The laser processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein 前記プローブは渦電流センサのプローブであり、このプローブはセンサコイルを有し、前記プローブと前記被加工物との間の距離に基づいて変化する信号は、前記センサコイルのインピーダンスの検出信号であることを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ加工装置。 The probe is a probe of an eddy current sensor, the probe has a sensor coil, and the signal that changes based on the distance between the probe and the workpiece is a detection signal of the impedance of the sensor coil. The laser processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein 前記トーチ本体にレーザ照射を指示する手元スイッチが備えられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 1, wherein a hand switch for instructing laser irradiation is provided on the torch body. 前記トーチ本体と接近した位置にレーザ照射を指示するフットスイッチが備えられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a foot switch that instructs laser irradiation at a position close to the torch body. 前記トーチ本体か又はこれに接近した位置に装置全体のシャットダウンを行う安全スイッチが備えられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a safety switch that shuts down the entire apparatus is provided in the torch body or a position close to the torch body. 被加工物検出プローブに電源を与えて前記プローブと被加工物との間の接触を検出する工程と、前記接触を検出したときに制御部によって必要に応じてガスを前記被加工物に供給する工程と、前記制御部によってレーザ発振器の励起電流を必要な出力が得られるレベルまで上昇させる工程と、からなるレーザ加工準備段階と、前記被加工物検出プローブと前記被加工物とが所定の距離範囲内に位置していることを検出し、且つ、前記制御部からレーザ出射指令を受けたときにレーザを発振させてレーザ加工を開始し、前記被加工物検出プローブと前記被加工物との距離が前記所定の距離範囲内に位置している間は継続的に前記レーザ加工を行う工程と、からなるレーザ加工プロセスの2段階のステップからなることを特徴とするレーザ加工方法。

Supplying power to the workpiece detection probe to detect contact between the probe and the workpiece; and supplying gas to the workpiece as needed by the control unit when the contact is detected A step of increasing the excitation current of the laser oscillator to a level at which a necessary output can be obtained by the control unit, and a laser processing preparation stage, and the workpiece detection probe and the workpiece are at a predetermined distance Detecting the position within the range and receiving a laser emission command from the controller, the laser is oscillated to start laser processing, and the workpiece detection probe and the workpiece A laser processing method comprising: a step of performing the laser processing continuously while the distance is within the predetermined distance range; and a laser processing process comprising two steps: .

JP2006223748A 2006-08-21 2006-08-21 Laser beam machining device and laser beam machining method using the same Pending JP2008043989A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006223748A JP2008043989A (en) 2006-08-21 2006-08-21 Laser beam machining device and laser beam machining method using the same
TW096130845A TW200812737A (en) 2006-08-21 2007-08-21 Laser processing device and laser processing method using same
CNA200710141745XA CN101130217A (en) 2006-08-21 2007-08-21 Laser processing equipment and laser processing method of using the equipment
KR1020070083999A KR20080017281A (en) 2006-08-21 2007-08-21 Laser processing device and laser processing method using same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006223748A JP2008043989A (en) 2006-08-21 2006-08-21 Laser beam machining device and laser beam machining method using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008043989A true JP2008043989A (en) 2008-02-28

Family

ID=39127712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006223748A Pending JP2008043989A (en) 2006-08-21 2006-08-21 Laser beam machining device and laser beam machining method using the same

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2008043989A (en)
KR (1) KR20080017281A (en)
CN (1) CN101130217A (en)
TW (1) TW200812737A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103212908A (en) * 2012-01-19 2013-07-24 昆山思拓机器有限公司 Calibration method for dead-center position of laser spray nozzle
CN107344266A (en) * 2017-08-15 2017-11-14 大族激光科技产业集团股份有限公司 Hand-held laser soldering device
WO2018216275A1 (en) * 2017-05-24 2018-11-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrostatic capacitance type height sensor, laser machining nozzle using same, and laser machining device
JP7208445B1 (en) * 2022-06-28 2023-01-19 ファナック株式会社 Laser processing system and laser processing method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI409125B (en) * 2009-06-09 2013-09-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Laser cutting machine
JP2013078785A (en) * 2011-10-04 2013-05-02 Disco Corp Method of detecting condensing spot position in laser beam processing apparatus
CN107953030A (en) * 2017-12-26 2018-04-24 武汉力博物探有限公司 A kind of processing method and system of laser cutting head process component
TWI714859B (en) * 2018-06-13 2021-01-01 睿新醫電股份有限公司 Wearable laser soothing aid

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103212908A (en) * 2012-01-19 2013-07-24 昆山思拓机器有限公司 Calibration method for dead-center position of laser spray nozzle
WO2018216275A1 (en) * 2017-05-24 2018-11-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrostatic capacitance type height sensor, laser machining nozzle using same, and laser machining device
JPWO2018216275A1 (en) * 2017-05-24 2020-04-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 Capacitance type height sensor, laser processing nozzle using the same, and laser processing apparatus
CN107344266A (en) * 2017-08-15 2017-11-14 大族激光科技产业集团股份有限公司 Hand-held laser soldering device
JP7208445B1 (en) * 2022-06-28 2023-01-19 ファナック株式会社 Laser processing system and laser processing method
WO2024004044A1 (en) * 2022-06-28 2024-01-04 ファナック株式会社 Laser processing system, and laser processing method

Also Published As

Publication number Publication date
TW200812737A (en) 2008-03-16
CN101130217A (en) 2008-02-27
KR20080017281A (en) 2008-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008043989A (en) Laser beam machining device and laser beam machining method using the same
JP4678876B2 (en) Centralized control architecture for laser material processing systems
US5304774A (en) Method and apparatus for monitoring weld quality
US6822186B2 (en) Laser processing apparatus for plasma-induced ablation
US20150069911A1 (en) Hand-held device and method of plasma treatment of a workpiece with the hand-held device
AU2013330964B2 (en) Hand maneuverable laser welding gun
US9296067B2 (en) Laser processing machine, in particular laser cutting machine, and method for centering a laser beam, in particular a focused laser beam
US10449635B2 (en) Method and apparatus for through-cut detection in the thermally assisted through-cutting of a workpiece
JP6029600B2 (en) Machine and method for material processing by laser beam
US8290006B1 (en) Dynamically variable spot size laser system
JP2010279956A (en) Laser beam machining apparatus
JP2011115806A (en) Laser processing apparatus
JP6178908B1 (en) Water jet laser processing equipment
EP3939737A1 (en) Laser processing device
JP4289536B2 (en) Melt processing apparatus and method using laser beam and arc
JP2018132389A (en) Wafer position measuring device and method for measuring wafer position
JP2018086667A (en) Laser processing device
JP6824092B2 (en) Laser processing method and laser processing equipment
JP4486266B2 (en) YAG laser torch
RU2205096C1 (en) Method for keeping predetermined distance between nozzle and worked surface at laser working and apparatus for performing the same
JP2007203312A (en) Laser welding system
KR200442915Y1 (en) Laser welding device
US20220379477A1 (en) Systems and methods to configure a robotic welding system
KR20180134053A (en) Laser machining device having safety function and method for controlling laser beam irradiation
JPS6054836B2 (en) Laser processing equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080606

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080617

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20080630

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080811

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081014