JP2012016717A

JP2012016717A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JP2012016717A
Application number: JP2010154867A
Authority: JP
Inventors: Mototoshi Kumaoka; 本敏熊岡; Tomohiro Kyodo; 友博京藤; Satoshi Nishida; 聡西田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2030-07-07
Also published as: JP5361814B2

Abstract

【課題】安定かつ高速な加工による生産性の向上を実現可能とするレーザ加工装置を得ること。
【解決手段】電極間に放電電流が流れて加工用レーザを出力するレーザ発振手段であるレーザ発振器３と、レーザ発振手段によるレーザ出力を検出する検出手段であるセンサ５と、検出手段による検出結果に応じて、加工用レーザによる加工速度を調整する加工速度調整手段である加工速度算出部６と、を有し、加工速度調整手段は、レーザ発振手段の定格電流より大きい放電電流がレーザ発振手段へ投入される場合における、レーザ出力の変動に応じた加工速度の調整を実施する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ加工装置に関する。

従来、レーザ加工装置には、加工速度に応じて加工用レーザの出力を制御するものがある（レーザ出力の制御については、例えば特許文献１参照）。

特開昭６０−５２０７２号公報

従来の技術におけるレーザ加工装置は、レーザ出力を一定に調整し、レーザ出力に応じて加工速度を一定とする制御方式を採用している。安定した加工のために、加工速度は、レーザ出力に関連性を持たせて設定される。レーザ出力と加工速度とは、例えば比例関係とされる。通常、レーザ出力を一定とする場合は、レーザ発振器の定格電流を投入したときの出力（定格出力）に対応する加工速度が最大加工速度となる。レーザ発振器は、最大放電電流を投入したときの出力が最大出力であって、定格出力以上の出力のレーザビームを得ることが可能である。しかし、従来の制御方式では、レーザ発振器の定格出力より大きいレーザ出力での使用はなされないことになるため、定格出力に対応する加工速度よりも高速な加工を実現することが困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安定かつ高速な加工による生産性の向上を実現可能とするレーザ加工装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電極間に放電電流が流れて加工用レーザを出力するレーザ発振手段と、前記レーザ発振手段によるレーザ出力を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に応じて、前記加工用レーザによる加工速度を調整する加工速度調整手段と、を有し、前記加工速度調整手段は、前記レーザ発振手段の定格電流より大きい放電電流が前記レーザ発振手段へ投入される場合における、前記レーザ出力の変動に応じた前記加工速度の調整を実施することを特徴とする。

本発明によれば、安定かつ高速な加工により、生産性を向上させることができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態に係るレーザ加工装置のブロック構成図である。図２は、レーザ発振手段からのレーザ出力の変動を抑制するために採用し得る構成例を示す図である。図３は、レーザ発振手段を定格電流で制御する場合の、レーザ出力および加工速度と時間との関係を表すグラフである。図４は、レーザ発振手段を最大放電電流で制御する場合の、レーザ出力および加工速度と時間との関係を表すグラフである。

以下に、本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、実施の形態に係るレーザ加工装置のブロック構成図である。レーザ加工装置は、制御装置１、電源２、レーザ発振器３、加工機本体４、センサ５、および加工速度算出部６を備える。

制御装置１は、レーザ発振器３を含むレーザ加工装置の全体の駆動を制御し、レーザ発振器３の電源２に対しては電流指令を出力する。電源２は、制御装置１からの電流指令に応じて、レーザ発振器３に放電電流を投入する。レーザ発振器３は、電極間に放電電流が流れて加工用レーザを出力するレーザ発振手段として機能する。

加工機本体４は、被加工物を載置して移動させる加工テーブルと、被加工物に加工用レーザを照射する加工ヘッドとを備え（いずれも図示省略）、レーザ発振器３からの加工用レーザによって被加工物を加工する。センサ５は、レーザ発振器３によるレーザ出力を検出する検出手段として機能する。

加工速度算出部６は、センサ５によって検出されたレーザ出力を基に、加工機本体４における加工速度を算出し、加工機本体４への速度指令を出力する。加工速度算出部６は、センサ５による検出結果に応じて、加工機本体４の加工速度を調整する加工速度調整手段として機能する。加工機本体４は、加工速度算出部６からの速度指令に応じた加工速度で、レーザ加工を実施する。

制御装置１は、レーザ発振器３の定格電流より大きい最大放電電流をレーザ発振器３へ投入するための電流指令を出力する。最大放電電流を投入するための電流指令が制御装置１から電源２へ出力され、電源２からレーザ発振器３へ最大放電電流が投入されると、レーザ発振器３が出し得る最大出力のレーザビームを得ることができる。最大放電電流を投入し続けると、レーザ発振器３からのレーザ出力は、レーザ発振器３における放電による発熱等の影響から、時間の経過に伴って変動することとなる。

図２は、レーザ発振手段からのレーザ出力の変動を抑制するために採用し得る構成例を示す図である。この構成では、センサ５によって検出されたレーザ出力を制御装置１にフィードバックし、レーザ発振器３のレーザ出力を一定に保つように放電電流が調整される。制御装置１は、加工速度を一定とするための速度指令を加工機本体４へ出力する。

レーザ出力および加工速度を一定とする制御方式を採用する場合、適用可能なレーザ出力は、レーザ発振器３が長時間安定してレーザビームを発振可能な範囲、つまり、最大放電電流での最大出力に対して余裕を持たせた定格出力までに限られることとなる。一定の加工速度に対するレーザ出力の変動は、レーザビームによる加工点の熱量の変動による加工不良を発生させる原因となり得る。

図１に戻って、本実施の形態では、加工速度算出部６は、制御装置１によりレーザ発振器３の定格電流より大きい放電電流が投入される場合におけるレーザ出力の変動に応じた加工速度の調整を実施する。レーザ出力の変動に対して加工速度を適宜調整することで、加工点における熱量の変動による加工不良の発生を抑制させる。

図３は、レーザ発振手段を定格電流で制御する場合の、レーザ出力および加工速度と時間との関係を表すグラフである。図４は、レーザ発振手段を最大放電電流で制御する場合の、レーザ出力および加工速度と時間との関係を表すグラフである。グラフ中に示す破線は、レーザ発振器３の定格出力と、それに対応する標準加工速度のレベルを表すものとする。

安定した加工のために、加工速度は、レーザ出力に関連性を持たせて設定される。図３に示す制御方式の場合、時間の経過に関わらず、レーザ出力は定格出力、加工速度は標準加工速度でそれぞれ一定とされる。最大放電電流を投入する場合、図４に実線で示すように、レーザ出力はレーザ発振の開始時が最大となり、時間の経過とともに徐々に低下するように変化する。加工速度は、破線で示す標準加工速度の場合よりも高くすることが可能となる。加工速度算出部６は、レーザ出力の変化に対応して徐々に低下するような加工速度を算出して、加工機本体４へ速度指令を出力する。レーザ加工装置は、レーザ出力の変動に応じた加工速度の調整により、加工不良の発生を抑制させ、安定した加工を可能とする。

本実施の形態のレーザ加工装置は、レーザ出力を一定に保持する必要がなくなるため、レーザ発振器３に常時最大放電電流を投入して、レーザ発振器３が出力し得る最大出力を利用した加工が可能となる。レーザ加工装置は、レーザ出力が一定に限られる制御方式を採用する場合に対して、高いレーザ出力での加工により、加工速度を向上させることができる。これにより、レーザ加工装置は、安定かつ高速な加工により、生産性の向上を図ることができる。

レーザ加工装置は、制御装置１によってレーザ発振器３へ最大放電電流を投入する場合に限られず、少なくともレーザ発振器３の定格電流より大きい放流電流をレーザ発振器３へ投入される場合に、レーザ出力の変動に応じた加工速度の調整を実施可能なものであれば良い。この場合も、レーザ発振器３の定格出力より大きい出力の活用により、加工速度を向上させる効果を得ることができる。

また、レーザ加工装置は、定格電流より大きい放電電流をレーザ発振器３へ投入する制御（図１に示す場合の制御）と、フィードバックによりレーザ発振器３のレーザ出力を一定に保つ制御（図２に示す場合の制御）とを切り替え可能としても良い。これにより、レーザ加工装置の作動を加工状況に応じて調整することができる。

以上のように、本発明に係るレーザ加工装置は、加工生産性の向上を図る上で有用である。

１制御装置
２電源
３レーザ発振器
４加工機本体
５センサ
６加工速度算出部

Claims

電極間に放電電流が流れて加工用レーザを出力するレーザ発振手段と、
前記レーザ発振手段によるレーザ出力を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に応じて、前記加工用レーザによる加工速度を調整する加工速度調整手段と、を有し、
前記加工速度調整手段は、前記レーザ発振手段の定格電流より大きい放電電流が前記レーザ発振手段へ投入される場合における、前記レーザ出力の変動に応じた前記加工速度の調整を実施することを特徴とするレーザ加工装置。
前記レーザ発振手段の駆動を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記レーザ発振手段の最大放電電流を前記レーザ発振手段へ投入するための電源指令を出力することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
前記レーザ発振手段の駆動を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記定格電流より大きい放電電流を前記レーザ発振手段へ投入する制御と、前記レーザ発振手段による前記レーザ出力を一定にするための制御と、を切り替え可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。