JP2013233593A - レーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザ加工装置は、レーザ光2を被加工材1に向けて照射するための加工ヘッド3と、被加工材1を加工ヘッド3に対して相対移動させるための加工ステージ5と、レーザ光2の照射時に被加工材1の加工点6から放射される光の空間分布を、少なくとも2つの方向で検出するための光センサ11,12と、第1方向で検出した信号強度Iaと第2方向で検出した信号強度Ibとの比率Ia/Ibを演算するための信号処理部21と、レーザ加工時に、加工状態とともに前記比率を記憶するための記憶部22と、記憶部22に登録した基準比率と、実際のレーザ加工時に取得した比率とを比較して、加工状態の良否判定を行う判定部23などで構成される。
【選択図】図1
Description
被加工材を加工ヘッドに対して相対移動させるための移動機構とを備え、被加工材を切断加工するレーザ加工装置において、
レーザ光の照射時に被加工材の加工点から放射される光の空間分布を、少なくとも2つの方向で検出するための光検出部と、
第1方向で検出した信号強度と第2方向で検出した信号強度との比率を演算するための信号処理部と、
レーザ加工時に、加工状態とともに前記比率を記憶するための記憶部と、
記憶部に登録した基準比率と、実際のレーザ加工時に取得した比率とを比較して、加工状態の良否判定を行う判定部とを備え、
光検出部は、被加工材のレーザ照射側で、レーザ光の光軸周りに配置された単一の光センサを含むことを特徴とする。
図1は、本発明の実施の形態1を示す構成図である。レーザ加工装置は、レーザ発振器(不図示)から伝送光学系を経由して供給されるレーザ光2を被加工材1に向けて照射するための加工ヘッド3と、被加工材1を所望の方向に移動したり、所望の位置に位置決めするための加工ステージ5などで構成される。ここで、理解容易のため、加工ステージ5の法線方向をZ方向とし、Z方向の直交方向をX方向およびY方向とする。
図7は、本発明の実施の形態2を示す構成図である。レーザ加工装置は、実施の形態1と同様な構成を有するが、光センサ11,12を加工ヘッド3の外側に配置している。この場合、加工レンズによる減衰等を受けることなく、加工点6からの光放射7を直接観測可能であるため、高感度の測定が可能となる。
図8は、本発明の実施の形態3を示す平面図である。レーザ加工装置は、実施の形態1及び2と同様な構成を有するが、4つの光センサ11〜14を使用している。
図10は、本発明の実施の形態4を示す構成図である。レーザ加工装置は、実施の形態1及び2と同様な構成を有するが、単一の光センサ11を使用している。光センサ11は、レーザ光2を妨害することなく、加工点6から放射され加工レンズ4を通過した光が受光可能なように設置される。なお、実施の形態2と同様に、光センサ11を加工ヘッド3の外側に配置しても構わない。
図12は、本発明の実施の形態5を示す構成図である。レーザ加工装置は、実施の形態1及び2と同様な構成を有するが、単一の光センサ11を回転機構に搭載している。光センサ11は、レーザ光2を妨害することなく、加工点6から放射され加工レンズ4を通過した光が受光可能なように設置される。なお、実施の形態2と同様に、光センサ11を加工ヘッド3の外側に配置しても構わない。
図13は、本発明の実施の形態6を示す構成図である。レーザ加工装置は、実施の形態1及び2と同様な構成を有するが、2つの光センサ11,12を回転機構に搭載している。光センサ11,12は、レーザ光2を妨害することなく、加工点6から放射され加工レンズ4を通過した光が受光可能なように設置される。なお、実施の形態2と同様に、光センサ11,12を加工ヘッド3の外側に配置しても構わない。
図16は、本発明の実施の形態7を示す平面図である。レーザ加工装置は、実施の形態6と同様な構成を有するが、4つの光センサ11〜14を回転機構に搭載している。光センサ11〜14は、光軸を中心として任意の角度で交差する方向に配置してもよいが、互いに直交する方向に配置することが好ましい。
図19は、光センサの信号強度の経時変化の一例を示すグラフである。縦軸は、光センサ11,12の信号強度Ia,Ibであり、横軸は、時間である。このグラフは、同一の加工条件において、装置導入からの時間経過とともに光センサ11の信号強度Iaが減少し、一方、光センサ12の信号強度Ibが増加している様子を示している。
5 加工ステージ、 6 加工点、7 光放射、 8 切断溝、 9 切断フロント、
11,12,13,14 光センサ、
21 信号処理部、 22 記憶部、 23 判定部、
31 駆動機構、 32 回転ブロック。
Claims (12)
- レーザ光を被加工材に向けて照射するための加工ヘッドと、
被加工材を加工ヘッドに対して相対移動させるための移動機構とを備え、被加工材を切断加工するレーザ加工装置において、
レーザ光の照射時に被加工材の加工点から放射される光の空間分布を、少なくとも2つの方向で検出するための光検出部と、
第1方向で検出した信号強度と第2方向で検出した信号強度との比率を演算するための信号処理部と、
レーザ加工時に、加工状態とともに前記比率を記憶するための記憶部と、
記憶部に登録した基準比率と、実際のレーザ加工時に取得した比率とを比較して、加工状態の良否判定を行う判定部とを備え、
光検出部は、被加工材のレーザ照射側で、レーザ光の光軸周りに配置された単一の光センサを含むことを特徴とするレーザ加工装置。 - 第1方向は、レーザ光の加工方向に対して側方から加工点を望む方向であり、
第2方向は、レーザ光の加工方向に対して後方から加工点を望む方向であることを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。 - 光検出の際、少なくとも2つの加工方向に沿ってレーザ加工を行うことを特徴とする請求項1または2記載のレーザ加工装置。
- 光検出部は、レーザ光の光軸周りに移動可能な光センサを含むことを特徴とする請求項1または2記載のレーザ加工装置。
- 判定部は、信号強度の比率に基づいてレーザ加工時の焦点位置を判別することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。
- 判定部は、信号強度の比率に基づいてレーザ加工時の適正レーザ出力を判別することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。
- 判定部は、信号強度の比率に基づいてレーザ加工時の適正切断速度を判別することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。
- 判定部が加工状態を不良と判定した場合、レーザ加工条件を変更することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。
- レーザ加工条件のうち、レーザ加工時の焦点位置を変更することを特徴とする請求項8記載のレーザ加工装置。
- レーザ加工条件のうち、レーザ加工時のレーザ出力を変更することを特徴とする請求項8記載のレーザ加工装置。
- レーザ加工条件のうち、レーザ加工時の切断速度を変更することを特徴とする請求項8記載のレーザ加工装置。
- 加工ヘッドは、レーザ光を集光するための加工レンズを含み、
変更した焦点位置と所定の基準値とのずれ量に基づいて、加工レンズの汚れを推測し、加工レンズの交換時期を作業者に知らせることを特徴とする請求項9記載のレーザ加工装置。
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