JP2020127952A - Laser machining device and laser machining method - Google Patents

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Abstract

To subject a work-piece to groove formation machining by irradiation of laser beams.SOLUTION: A laser machining device 1 is configured to comprise machining heads 4 attached to a manipulator 3 of a robot 2, a control device 7 and a gas nozzle 8 for assist gas 9. The control device 7 comprises a function of controlling the manipulator 3 so that operation of moving the machining heads 4 in a longitudinal direction of a groove 103 to be formed in a work-piece 100 is executed as one pass in laser machining. The control device 7 further comprises an end part machining control function of tilting the machining heads 4 mutually oppositely in an x-shaft direction, when performing laser machining to a machining position first in an arrangement order and a machining position M-th in the order, of machining positions of M-pieces of pass arranged in the groove-width direction as the x-axis direction, when laser machining of one-layer M pass (M is three or more integers) is set.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ワークにレーザビームを照射して溝の形成、切断などの加工を行うレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関するものである。 The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for irradiating a work with a laser beam to perform processing such as groove formation and cutting.

ワーク(加工対象物)に溝を形成する手法の一つとしては、レーザビームを用いる手法が従来提案されている。これは、ワークにレーザビームを照射して、レーザビームが照射される個所(以下、レーザビームの照射個所という)に生じるワークの母材の溶融材を、アシストガス用のノズルから吹き付けるアシストガスにより吹き飛ばして除去し、この処理をワークにおける溝の形成予定個所に沿い連続的に実施することで、ワークに溝を形成する手法である(たとえば、特許文献1参照)。 A method using a laser beam has been conventionally proposed as one of the methods for forming a groove in a work (object to be processed). This is done by irradiating a workpiece with a laser beam and using the assist gas that blows the molten material of the base material of the workpiece generated at the location where the laser beam is irradiated (hereinafter referred to as the laser beam irradiation location) from the assist gas nozzle. This is a method of forming a groove in a work by blowing it off and performing this treatment continuously along the planned groove formation position in the work (for example, refer to Patent Document 1).

この手法では、レーザビームは、集光レンズを通して、ワークの表面に対して直交する方向から、ワークの表面よりやや奥で集光するように照射するものとされている。 In this method, the laser beam is applied through a condenser lens so that the laser beam is condensed from a direction orthogonal to the surface of the work so as to be slightly behind the surface of the work.

特開平5−131286号公報JP-A-5-131286

ところで、ワークにレーザビームを照射して溝を形成するレーザ加工では、使用可能なレーザビームの出力、ワークの材質と溶融温度と内部構造などのワークの性状、および、加工速度や加工環境などの条件によっては、1度のレーザ加工でワークに形成可能な溝の深さが、計画している溝の深さに到達しない可能性がある。 By the way, in laser processing in which a groove is formed by irradiating a work with a laser beam, usable laser beam output, work material properties such as material and melting temperature and internal structure, and processing speed and processing environment Depending on the conditions, the depth of the groove that can be formed in the work by one laser processing may not reach the planned groove depth.

その対策として、本発明者等は、ワークに対し溝形成のレーザ加工を複数パス繰り返し行うことで、ワークに形成する溝の深さを次第に増加させて、所望する深さの溝を形成することを考えた。 As a countermeasure against this, the inventors of the present invention gradually increase the depth of the groove to be formed in the work by repeatedly performing the laser processing for forming the groove on the work in a plurality of passes to form the groove of a desired depth. Thought.

しかし、従来のレーザ加工による溝の形成手法は、たとえ、ワークにおける1つの個所にレーザ加工を複数パス繰り返し実施したとしても、ワークに形成した溝の深さを増加させることは難しい、というのが実状である。 However, it is difficult to increase the depth of the groove formed in the work by the conventional method of forming the groove by the laser processing, even if the laser processing is repeatedly performed at one place on the work in a plurality of passes. It is the actual situation.

すなわち、従来のレーザ加工による溝形成手法は、レーザビームがワークの表面よりやや奥で集光するようにして、レーザビームを、エネルギーが集中する焦点の位置または焦点付近でワークに照射するようにしている。そのため、ワークでは、レーザビームの照射個所に溶融材が生じる範囲は、通常、大きくても数ミリメートル程度になる。更に、レーザビームは、ワークの表面に対して直交する方向から照射しているので、溝は、ワークの表面における溝の開口部から、ワークの表面に対して垂直な方向に沿ってワークの内部へ延びるように形成される。したがって、ワークに形成された溝は、断面形状が、ワークの表面の開口部での溝幅が数ミリメートル程度で、且つ開口部から底部に向けて徐々に溝幅の寸法が減少する、幅の狭いV字形の溝となる。 That is, in the conventional groove forming method by laser processing, the laser beam is focused slightly behind the surface of the work and the work is irradiated with the laser beam at or near the focus position where energy is concentrated. ing. Therefore, in the work, the range where the molten material is generated at the laser beam irradiation position is usually about several millimeters at the maximum. Further, since the laser beam is irradiated from the direction orthogonal to the surface of the work, the groove is formed from the opening of the groove on the surface of the work to the inside of the work along the direction perpendicular to the surface of the work. Is formed to extend to. Therefore, the cross-sectional shape of the groove formed in the work is such that the width of the groove in the opening on the surface of the work is about several millimeters and the dimension of the groove width gradually decreases from the opening to the bottom. It becomes a narrow V-shaped groove.

この溝の形状は、ワークの表面における溝の開口部を通して照射されるレーザビームによる溶融と、アシストガスの吹き付けによる溶融材の除去とが行われた結果、形成されたものである。 The shape of the groove is formed as a result of the melting by the laser beam irradiated through the opening of the groove on the surface of the work and the removal of the molten material by spraying the assist gas.

したがって、従来のレーザ加工による溝形成手法では、1パス目でワークに形成された前記のような幅の狭いV字形の溝に対し、2パス目として、開口部を通して1パス目と同様のレーザビームの照射を行ったとしても、溝の底部を更に溶融させることは難しい。 Therefore, according to the conventional groove forming method by laser processing, the same V-shaped groove formed on the workpiece in the first pass as the second pass through the opening is used as the second pass. Even if the beam is irradiated, it is difficult to further melt the bottom of the groove.

しかも、2パス目のレーザ加工は、レーザビームが集光する焦点の位置を、1パス目よりも溝の奥側にずらすことも難しい。これは、焦点に到達する以前のレーザビームのビーム径が増すと、レーザビームと、1パス目に形成された溝の側壁との干渉が生じるためである。 Moreover, in the laser processing of the second pass, it is difficult to shift the focus position of the laser beam to the inner side of the groove as compared with the first pass. This is because when the beam diameter of the laser beam before reaching the focus increases, the laser beam interferes with the side wall of the groove formed in the first pass.

よって、従来は、ワークに対しレーザビームの照射による溝形成加工を複数パス行って溝を形成する手法については特に提案されていない。 Therefore, heretofore, a method of forming a groove by performing a plurality of passes of groove forming processing by irradiating a workpiece with a laser beam has not been particularly proposed.

そこで、本発明は、ワークに対しレーザビームの照射による溝形成加工を複数パスで行って、溝の深さを次第に増加させる加工を行うことができる、レーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention aims to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of performing groove forming processing by irradiating a laser beam on a work in a plurality of passes to gradually increase the groove depth. To do.

本発明は、前記課題を解決するために、マニピュレータを備えたロボットと、前記マニピュレータの先端側に取り付けられた加工ヘッドと、前記加工ヘッドに接続されたレーザ発振器と、制御装置と、前記加工ヘッドからのレーザビームの照射個所にアシストガスを吹き付けるガスノズルと、溝検出装置と、を備え、前記制御装置は、ワークについて溝の形成予定個所が設定される機能と、前記加工ヘッドを、前記ワークに形成する前記溝の長手方向に沿わせて移動させる動作が、レーザ加工の1つのパスとして設定される機能と、1層Mパス(Mは3以上の整数)のレーザ加工が設定される機能と、形成予定の前記溝の溝幅方向をx軸方向、前記溝の長手方向をy軸方向、前記溝の深さ方向をz軸方向として、前記ワークにおける前記溝の形成予定個所に、前記x軸方向に並べてM個のパス加工位置を設定するパス加工位置設定機能と、前記各パス加工位置に対して前記パスを実行するための指令を前記マニピュレータへ与える機能と、前記x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置およびM番目のパス加工位置について前記レーザ加工を行うときには、前記加工ヘッドを互いに前記x軸方向逆向きに傾ける端部加工制御機能と、を備えた構成を有するレーザ加工装置とする。 The present invention, in order to solve the above problems, a robot provided with a manipulator, a machining head attached to the tip side of the manipulator, a laser oscillator connected to the machining head, a control device, and the machining head. A gas nozzle that blows an assist gas to the irradiation position of the laser beam from, and a groove detection device, the control device, a function for setting a groove formation planned position for the work, the machining head, the work The operation of moving along the longitudinal direction of the groove to be formed has a function of being set as one pass of laser processing and a function of setting laser processing of one layer M pass (M is an integer of 3 or more). The groove width direction of the groove to be formed is the x-axis direction, the longitudinal direction of the groove is the y-axis direction, and the depth direction of the groove is the z-axis direction. A path machining position setting function for setting M path machining positions arranged in the axial direction, a function for giving a command for executing the pass to each of the path machining positions to the manipulator, and an arrangement in the x-axis direction When performing the laser processing at the first pass processing position and the Mth pass processing position in the order, a laser having a configuration having an end processing control function for inclining the processing heads in opposite directions to each other in the x-axis direction. The processing equipment.

前記制御装置は、前記パス加工位置設定機能で前記x軸方向に並べて設定されたM個のパス加工位置について、前記x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置のレーザ加工は、隣接する前記x軸方向の配列順序が2番目のパス加工位置のレーザ加工よりも後に実施するという条件と、前記x軸方向の配列順序がM番目のパス加工位置のレーザ加工は、隣接する前記x軸方向の配列順序が(M−1)番目のパス加工位置のレーザ加工よりも後に実施するという条件とが共に満たされるように、レーザ加工を行う加工順序を設定する加工順序設定機能と、前記x軸方向の配列順序が前記2番目から前記(M−1)番目のパス加工位置についてレーザ加工を行うときに、前記加工ヘッドを、前記レーザビームの照射方向が、前記z軸および前記y軸の双方に平行な平面に沿う姿勢に制御する中間部加工制御機能と、を更に備えた構成としてもよい。 The control device adjoins the laser processing at the pass processing position having the first arrangement order in the x-axis direction with respect to the M path processing positions set side by side in the x-axis direction by the pass processing position setting function. The condition that the laser machining is performed after the laser machining at the second pass machining position in the x-axis direction and the laser machining at the M-th pass machining position in the x-axis direction is the adjacent x-axis. A machining sequence setting function for setting a machining sequence for performing laser machining so that the condition that the arrangement sequence in the direction is performed after the laser machining at the (M-1)th pass machining position is satisfied; When laser processing is performed at the second to the (M-1)th path processing positions in the axial direction, the processing head is controlled so that the laser beam irradiation direction is the z-axis and the y-axis. It may be configured to further include an intermediate portion processing control function of controlling the posture along a plane parallel to both.

前記加工ヘッドは、前記レーザビームを先端側の開口を通して外部へ照射するノズルを備え、更に、前記レーザビームの焦点が前記ノズルの前記開口の位置に配置された構成を備えた構成としてもよい。 The processing head may include a nozzle that irradiates the laser beam to the outside through an opening on the tip side, and further may have a configuration in which the focus of the laser beam is arranged at the position of the opening of the nozzle.

前記加工ヘッドは、前記レーザビームを先端側の開口を通して外部へ照射するノズルを備え、更に、パージガスを前記ノズルの前記開口を通して外部に吹き出す機能を備えた構成としてもよい。 The processing head may include a nozzle that irradiates the laser beam to the outside through an opening on the tip side, and may further have a function of blowing a purge gas to the outside through the opening of the nozzle.

また、レーザビームを照射する加工ヘッドを、ワークに形成する溝の長手方向に沿わせて移動させる動作を、レーザ加工の1つのパスとして、制御装置に、前記ワークについて溝の形成予定個所が設定される処理と、前記制御装置に、1層Mパス(Mは3以上の整数)のレーザ加工が設定される処理と、前記制御装置が、形成予定の前記溝の溝幅方向をx軸方向、前記溝の長手方向をy軸方向、前記溝の深さ方向をz軸方向として、前記ワークにおける前記溝の形成予定個所に、前記x軸方向に並べてM個のパス加工位置を設定する処理と、前記制御装置が、前記各パス加工位置にて前記パスを実行するための指令をマニピュレータへ与える処理と、を行い、更に、前記制御装置は、前記x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置およびM番目のパス加工位置について前記レーザ加工を行うときには、前記加工ヘッドを互いに前記x軸方向逆向きに傾く姿勢に制御する処理を行うレーザ加工方法とする。 Further, the operation of moving the processing head that irradiates the laser beam along the longitudinal direction of the groove formed in the work is set as one pass of the laser processing in the control device by setting the planned groove formation position for the work. And a process in which laser processing of one layer M pass (M is an integer of 3 or more) is set in the control device, and the control device sets the groove width direction of the groove to be formed in the x-axis direction. A process of arranging M pass processing positions side by side in the x-axis direction at positions where the groove is to be formed in the workpiece, with the longitudinal direction of the groove as the y-axis direction and the depth direction of the groove as the z-axis direction. And the processing for giving a command for executing the pass to the manipulator at each of the pass machining positions, and the control device further arranges that the arrangement order in the x-axis direction is the first. When performing the laser processing at the pass processing position and the M-th pass processing position, a laser processing method is performed in which the processing heads are controlled so as to incline in opposite x-axis directions.

本発明のレーザ加工装置およびレーザ加工方法によれば、ワークに対しレーザビームの照射による溝形成加工を複数パスで行って、溝の深さを次第に増加させる加工を行うことができる。 According to the laser processing apparatus and the laser processing method of the present invention, it is possible to perform groove forming processing by irradiating a work with a laser beam in a plurality of passes to gradually increase the groove depth.

レーザ加工装置の第1実施形態を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows 1st Embodiment of a laser processing apparatus. 加工ヘッドを拡大して示す側面図である。It is a side view which expands and shows a processing head. 加工ヘッドのノズルの先端付近を更に拡大して示す切断側面図である。It is a cutting side view which further expands and shows the tip vicinity of the nozzle of a processing head. ワークにレーザ加工を行う加工ヘッドの姿勢を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the attitude|position of the processing head which laser-processes a workpiece. 既に形成された溝の底部にレーザ加工を行う加工ヘッドの姿勢を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the attitude|position of the processing head which laser-processes the bottom part of the groove already formed. 1層3パスのレーザ加工を行う場合に、制御装置により溝の形成予定個所に溝幅方向に並べて設定される3つのパス加工位置を示す概要図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing three pass processing positions which are set side by side in the groove width direction by a control device when performing laser processing for one layer and three passes in a groove formation direction. 各パス加工位置のうち、配列順序が1番目と最後のパス加工位置にレーザ加工を行うときの加工ヘッドによるレーザビームの照射方向の設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating setting of the irradiation direction of a laser beam by a processing head at the time of performing laser processing in the 1st and last pass processing positions in an arrangement sequence among each pass processing position. 1層4パスのレーザ加工を行う場合に、溝幅方向に並べて設定される4つのパス加工位置を示す概要図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing four pass processing positions set side by side in the groove width direction when performing laser processing of one layer and four passes. 1層5パスのレーザ加工を行う場合に、溝幅方向に並べて設定される5つのパス加工位置を示す概要図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing five pass processing positions set side by side in the groove width direction when performing laser processing of one layer and five passes.

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1は、レーザ加工装置の第1実施形態を示す概略側面図である。図2は、レーザ加工装置の加工ヘッドを拡大して示す側面図である。図3は、加工ヘッドにおけるノズルの先端付近を更に拡大して示す切断側面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic side view showing a first embodiment of a laser processing apparatus. FIG. 2 is a side view showing an enlarged processing head of the laser processing apparatus. FIG. 3 is a cut side view showing the vicinity of the tip of the nozzle in the processing head in a further enlarged manner.

図4は、レーザ加工装置における加工ヘッドの姿勢を示すもので、図4(a)は、1層3パスのレーザ加工を行うためにワークにおける溝の形成予定個所に溝幅方向に並べて設定される3つのパス加工位置のうち、溝幅方向の配列順序が2番目のパス加工位置のレーザ加工を行うときの状態を示す図、図4(b)は、溝幅方向の配列順序が1番目のパス加工位置のレーザ加工を行うときの状態を示す図、図4(c)は、溝幅方向の配列順序が3番目のパス加工位置のレーザ加工を行うときの状態を示す図である。図5は、レーザ加工装置における加工ヘッドの姿勢を示すもので、図5(a)は、ワークに形成された溝の底部に溝幅方向に並べて設定される3つのパス加工位置のうち、溝幅方向の配列順序が2番目のパス加工位置のレーザ加工を行うときの状態を示す図、図5(b)は、溝幅方向の配列順序が1番目のパス加工位置のレーザ加工を行うときの状態を示す図、図5(c)は、溝幅方向の配列順序が3番目のパス加工位置のレーザ加工を行うときの状態を示す図である。図6は、1層3パスのレーザ加工を行う場合に、制御装置によりワークにおける溝の形成予定個所に設定される3つのパス加工位置を示す概要図である。 FIG. 4 shows the posture of the processing head in the laser processing apparatus. FIG. 4A shows the positions of the grooves to be formed in the workpiece arranged in the groove width direction in order to perform laser processing of one layer and three passes. FIG. 4B is a diagram showing a state in which the laser processing is performed at the second pass processing position having the second arrangement order in the groove width direction among the three pass processing positions. FIG. 4B shows the first arrangement order in the groove width direction. FIG. 4C is a diagram showing a state when performing laser processing at the pass processing position, and FIG. 4C is a diagram showing a state when performing laser processing at the third pass processing position in the groove width direction. FIG. 5 shows the posture of the processing head in the laser processing apparatus. FIG. 5A shows a groove out of three pass processing positions set side by side in the groove width direction at the bottom of the groove formed in the work. FIG. 5B is a diagram showing a state in which the laser processing is performed at the second pass processing position in the width-direction arrangement order, and FIG. 5B shows when performing the laser processing at the first pass processing position in the groove-width arrangement order. FIG. 5C is a diagram showing a state when laser processing is performed at a pass processing position where the arrangement order in the groove width direction is the third. FIG. 6 is a schematic diagram showing three pass processing positions which are set by the controller at the planned groove formation positions in the workpiece when performing laser processing for one layer and three passes.

本実施形態のレーザ加工装置は、図1に符号1で示すもので、マニピュレータ3を備えたロボット2と、マニピュレータ3の先端側にエンドエフェクタとして取り付けられた加工ヘッド4と、加工ヘッド4に光ファイバ5を介して接続されたレーザ発振器6と、制御装置7と、アシストガス9の噴射を行うガスノズル8と、溝検出装置としてのカメラ10と、を備えた構成とされている。 The laser processing apparatus of the present embodiment is shown by reference numeral 1 in FIG. 1, and includes a robot 2 having a manipulator 3, a processing head 4 attached as an end effector on the tip side of the manipulator 3, and an optical beam to the processing head 4. A laser oscillator 6 connected via a fiber 5, a control device 7, a gas nozzle 8 for injecting an assist gas 9, and a camera 10 as a groove detection device are provided.

なお、説明の便宜上、ワーク100は、加工ヘッド4によるレーザ加工で溝103を形成する面を表面101といい、その逆側の面を裏面102という。 For convenience of description, the surface of the workpiece 100 on which the groove 103 is formed by laser processing by the processing head 4 is referred to as a front surface 101, and the surface on the opposite side is referred to as a back surface 102.

また、ワーク100に形成予定の溝103、および、ワーク100に形成された溝103に関して、溝幅方向は、図4(a)に示すように、x軸方向という。なお、x軸は、溝103の溝幅方向の一方の端部104から、溝幅方向の他方の端部105へ向かう方向を、x軸の正方向とする。したがって、x軸を基準にすると、溝103におけるx軸の負方向の端部は、端部104であり、x軸の正方向の端部は、端部105である。また、溝103がワーク100の表面101に沿って延びる溝長手方向は、図2に示すように、y軸方向という。更に、ワーク100の表面101を基準とする溝103の深さ方向は、図2、図4(a)に示すように、z軸方向という。なお、x軸方向、y軸方向、z軸方向は、ワーク100の姿勢や、ワーク100に形成する溝103に依存して定まる方向であって、いずれも、ワールド座標系や、ロボット2に備えた座標系を基準とするものではない。たとえば、ワーク100の表面101に曲がった形状の溝103を形成する場合は、溝103の長手方向の各個所ごとに、x軸方向およびy軸方向は変化する。また、ワーク100の表面101の傾斜などに応じて、x軸方向およびy軸方向は水平方向に限定されず、z軸方向は鉛直方向に限定されない。また、x軸、y軸、z軸についての正方向と負方向は、逆に設定してもよいことは勿論である。 Further, regarding the groove 103 to be formed in the work 100 and the groove 103 formed in the work 100, the groove width direction is referred to as the x-axis direction, as shown in FIG. In the x-axis, the direction from one end 104 in the groove width direction of the groove 103 to the other end 105 in the groove width direction is the positive direction of the x-axis. Therefore, based on the x-axis, the end of the groove 103 in the negative direction of the x-axis is the end 104, and the end of the groove 103 in the positive direction of the x-axis is the end 105. Further, the groove longitudinal direction in which the groove 103 extends along the surface 101 of the work 100 is referred to as the y-axis direction, as shown in FIG. Further, the depth direction of the groove 103 with respect to the surface 101 of the work 100 is referred to as the z-axis direction as shown in FIGS. 2 and 4A. Note that the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction are directions that are determined depending on the posture of the work 100 and the groove 103 formed in the work 100, and are all provided in the world coordinate system or the robot 2. It is not based on the coordinate system. For example, when forming a curved groove 103 on the surface 101 of the work 100, the x-axis direction and the y-axis direction change at each position in the longitudinal direction of the groove 103. Further, the x-axis direction and the y-axis direction are not limited to the horizontal direction and the z-axis direction is not limited to the vertical direction depending on the inclination of the surface 101 of the work 100. Further, it goes without saying that the positive direction and the negative direction with respect to the x-axis, the y-axis, and the z-axis may be set oppositely.

更に、レーザビーム11を照射する加工ヘッド4を、図2に示すように、レーザビーム11の照射個所に生じる溶融材15を、ガスノズル8から吹き付けるアシストガス9により吹き飛ばす処理を行いながら、ワーク100に形成すべき溝103の長手方向に沿わせて移動させる動作は、レーザ加工のパスという。このレーザ加工のパスが1回行われると、ワーク100には、レーザビーム11の照射個所が移動した経路に沿い、ワーク100の母材が除去された溝が1条形成される。このようにレーザ加工の1回のパスで形成される溝は、以下、単位溝という。単位溝は、ワーク100に形成予定の溝103に比して、x軸方向の幅寸法が狭く、且つ、z軸方向の深さ寸法が小さい。 Further, as shown in FIG. 2, the processing head 4 for irradiating the laser beam 11 blows the molten material 15 generated at the irradiation position of the laser beam 11 by the assist gas 9 blown from the gas nozzle 8 while the workpiece 100 is being blown. The operation of moving along the longitudinal direction of the groove 103 to be formed is called a laser processing pass. When this laser processing pass is performed once, a single groove is formed on the work 100 along the path along which the irradiation point of the laser beam 11 has moved, in which the base material of the work 100 has been removed. The groove formed by one pass of laser processing as described above is hereinafter referred to as a unit groove. The unit groove has a smaller width dimension in the x-axis direction and a smaller depth dimension in the z-axis direction than the groove 103 to be formed in the work 100.

加工ヘッド4を、ワーク100の表面101からの距離はほぼ変化させずに、加工ヘッド4によるレーザビーム11の照射個所の位置を、x軸方向に単位溝の幅寸法よりも小さく設定された或る寸法ずつずらしながら、レーザ加工のパスを複数回行うと、ワーク100には、前記単位溝がx軸方向に複数条繋がった状態で形成される。この状態は、ワーク100では、z軸方向の深さ寸法が前記単位溝とほぼ同様で、且つ、x軸方向に前記単位溝が複数条繋がった幅寸法を有する、ワーク100の表面101に沿う層状の領域について、ワーク100の母材の除去が行われた状態である。したがって、この状態で、ワーク100は、表面101から、前記層状の領域に対応する断面形状の溝が形成された状態となる。 The position of the irradiation position of the laser beam 11 by the processing head 4 is set to be smaller than the width dimension of the unit groove in the x-axis direction without changing the distance of the processing head 4 from the surface 101 of the workpiece 100. When the laser processing pass is performed a plurality of times while shifting the respective dimensions, the unit groove is formed in the work 100 in a state where a plurality of unit grooves are connected in the x-axis direction. This state is along the surface 101 of the work 100 in which the depth dimension in the z-axis direction of the work 100 is almost the same as that of the unit groove and the width dimension in which a plurality of the unit grooves are connected in the x-axis direction. The base material of the work 100 has been removed from the layered region. Therefore, in this state, the work 100 is in a state in which a groove having a cross-sectional shape corresponding to the layered region is formed from the surface 101.

そこで、本明細書では、前記したように、加工ヘッド4を、ワーク100の表面101からの距離はほぼ変化させずに、加工ヘッド4によるレーザビーム11の照射位置をx軸方向に前記所定の寸法ずつずらしながら、レーザ加工のパスをn回(nは2以上の整数)行い、ワーク100に前記層状の領域に対応する断面形状の溝を形成する加工を、1層nパスのレーザ加工という。また、nは、1層当たりのパス数という。更に、ワーク100にて、1層nパスのレーザ加工を行う前に、各パスのレーザ加工で個別の単位溝が形成される予定の位置は、各パスに個別に対応するパス加工位置という。 Therefore, in the present specification, as described above, the irradiation position of the laser beam 11 by the processing head 4 in the x-axis direction is set to the predetermined position in the processing head 4 without substantially changing the distance from the surface 101 of the work 100. A laser machining pass is performed n times (n is an integer of 2 or more) while shifting the dimensions to form a groove having a cross-sectional shape corresponding to the layered region in the work 100, which is referred to as one-layer n-pass laser machining. .. Further, n is called the number of passes per layer. Further, the position where individual unit grooves are to be formed by laser processing of each pass before performing laser processing of one-layer n-pass on the work 100 is referred to as a path processing position individually corresponding to each pass.

ロボット2は、マニピュレータ3による加工ヘッド4の動作範囲および角度調整範囲が、加工ヘッド4を後述する所定の姿勢で、ワーク100における溝103の形成個所の全長に亘り移動させる場合の加工ヘッド4の動作範囲と角度調整範囲を含むように設定されている。 The robot 2 has a movement range and an angle adjustment range of the processing head 4 by the manipulator 3, which moves the processing head 4 in a predetermined posture to be described later over the entire length of a portion where the groove 103 is formed in the work 100. It is set to include the operating range and the angle adjustment range.

加工ヘッド4は、内部に、レーザ発振器6より光ファイバ5を介して伝送されるレーザ光を、レーザビーム11として集光させるレンズ、集光ミラーなどの図示しない集光光学系を備えている。なお、レーザビーム11は、図示する便宜上、ドットのハッチングを付して示す(図3、図4(a)(b)(c)、図5(a)(b)(c)も同様)。 The processing head 4 is internally provided with a condensing optical system (not shown) such as a lens and a condensing mirror for condensing the laser beam transmitted from the laser oscillator 6 via the optical fiber 5 as a laser beam 11. For convenience of illustration, the laser beam 11 is shown with hatching of dots (the same applies to FIGS. 3, 4A, 4B, and 5C, 5A, 5B, and 5C).

更に、加工ヘッド4は、図3に示すように、集光光学系により集光されたレーザビーム11を、先端側の開口13を通して外部へ照射するノズル12を備えている。 Further, as shown in FIG. 3, the processing head 4 is provided with a nozzle 12 for irradiating the laser beam 11 condensed by the condensing optical system to the outside through the opening 13 on the tip side.

加工ヘッド4は、集光光学系により集光させるレーザビーム11の焦点が、ノズル12の開口13の位置に配置されるように、集光光学系の焦点距離が設定されていることが好ましい。これは、以下の理由による。 In the processing head 4, it is preferable that the focal length of the focusing optical system is set such that the focus of the laser beam 11 focused by the focusing optical system is located at the position of the opening 13 of the nozzle 12. This is for the following reason.

図示しないが、ワーク100をレーザ切断する加工の場合は、ワーク100には表面101から裏面102に貫通する溝が形成されることになる。そのため、ワーク100におけるレーザビーム11の照射個所に生じる溶融材は、既に形成されている溝を通してワーク100の裏面102側へ吹き飛ばして除去することができる。 Although not shown, in the case of processing for cutting the work 100 by laser, a groove penetrating from the front surface 101 to the back surface 102 is formed in the work 100. Therefore, the molten material generated at the irradiation spot of the laser beam 11 on the work 100 can be blown off to the back surface 102 side of the work 100 through the already formed groove to be removed.

これに対し、図2に示すように、ワーク100に裏面102に貫通しない溝103を形成する加工の場合は、レーザビーム11の照射個所から吹き飛ばされる溶融材15は、溝103からワーク100の表面101側に排出されるようになる。したがって、ワーク100に溝103を形成する加工を行う際、加工ヘッド4が配置されているワーク100の表面101側の環境は、吹き飛ばされた溶融材15が飛散する可能性のある環境になる。 On the other hand, as shown in FIG. 2, in the case of processing in which the groove 103 not penetrating the back surface 102 is formed in the work 100, the molten material 15 blown off from the irradiation portion of the laser beam 11 is the surface of the work 100 from the groove 103. It will be discharged to the 101 side. Therefore, when performing the process of forming the groove 103 in the work 100, the environment on the surface 101 side of the work 100 in which the processing head 4 is arranged becomes an environment in which the blown molten material 15 may scatter.

この環境では、加工ヘッド4のノズル12の開口13は、飛散した溶融材15が加工ヘッド4に侵入する経路になる可能性がある。そして、万一、加工ヘッド4に飛散した溶融材15が侵入した場合は、集光光学系を含む光学系の損傷につながる可能性がある。 In this environment, the opening 13 of the nozzle 12 of the processing head 4 may serve as a path for the scattered molten material 15 to enter the processing head 4. If the molten material 15 scattered into the processing head 4 intrudes, the optical system including the focusing optical system may be damaged.

したがって、本実施形態のレーザ加工装置1は、ワーク100に溝103を形成する加工を実施するためには、飛散した溶融材15が加工ヘッド4のノズル12の開口13に到達すること、あるいは、飛散した溶融材15がノズル12の開口13から加工ヘッド4に侵入すること、を抑制する対策が重要になる。 Therefore, in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, in order to perform the processing for forming the groove 103 in the work 100, the scattered molten material 15 reaches the opening 13 of the nozzle 12 of the processing head 4, or It is important to take measures to prevent the scattered molten material 15 from entering the processing head 4 through the opening 13 of the nozzle 12.

そこで、本実施形態における加工ヘッド4は、レーザビーム11の焦点がノズル12の開口13の位置に配置された構成とすることにより、レーザビーム11の焦点がノズル12の開口13以外の位置に配置された構成と比較して、ノズル12の開口13の開口面積を小さく設定することができるようにしてある。これにより、本実施形態における加工ヘッド4は、飛散した溶融材15が開口13から加工ヘッド4の内部へ侵入する虞を抑制することができる。 Therefore, the processing head 4 in the present embodiment is configured such that the focal point of the laser beam 11 is arranged at the position of the opening 13 of the nozzle 12, so that the focal point of the laser beam 11 is arranged at a position other than the opening 13 of the nozzle 12. The opening area of the opening 13 of the nozzle 12 can be set smaller than that of the above configuration. As a result, the processing head 4 according to the present embodiment can suppress the possibility that the scattered molten material 15 enters the inside of the processing head 4 through the opening 13.

なお、加工ヘッド4は、設定されたスポットのサイズでワーク100に対してレーザビーム11を照射することができれば、レーザビーム11の焦点がノズル12の開口13の位置に配置される構成のみに限定されないことは勿論である。 Note that the processing head 4 is limited to a configuration in which the focus of the laser beam 11 is arranged at the position of the opening 13 of the nozzle 12 as long as it can irradiate the workpiece 100 with the laser beam 11 with a set spot size. Of course not.

更に、加工ヘッド4は、少なくともノズル12の内部空間に、図示しないパージガス供給部からパージガス14が供給される構成を備えることが好ましい。パージガス14としては、たとえば、空気が0.6〜0.7MPaの圧力で加工ヘッド4の内部空間に供給される。これにより、加工ヘッド4は、図3に示すように、パージガス供給部から供給されたパージガス14をノズル12の開口13を通して外部に吹き出す機能を備えることができる。したがって、この構成によれば、加工ヘッド4は、ノズル12の開口13に、外向きのパージガス14のガス流れを形成できるため、飛散した溶融材15が開口13から加工ヘッド4の内部へ侵入する可能性を、更に抑制することができる。なお、パージガス14のガス種と、供給圧力は、前記した例に限定されず、適宜変更してもよいことは勿論である。 Furthermore, it is preferable that the processing head 4 is provided with a configuration in which at least the internal space of the nozzle 12 is supplied with the purge gas 14 from a purge gas supply unit (not shown). As the purge gas 14, for example, air is supplied to the internal space of the processing head 4 at a pressure of 0.6 to 0.7 MPa. As a result, the processing head 4 can have a function of blowing the purge gas 14 supplied from the purge gas supply unit to the outside through the opening 13 of the nozzle 12, as shown in FIG. Therefore, according to this configuration, since the processing head 4 can form the outward gas flow of the purge gas 14 in the opening 13 of the nozzle 12, the scattered molten material 15 enters the inside of the processing head 4 through the opening 13. The possibility can be further suppressed. It should be noted that the gas type of the purge gas 14 and the supply pressure are not limited to those in the above example, and may be appropriately changed.

また、加工ヘッド4は、ノズル12から、ワーク100におけるレーザビーム11の照射個所までの距離(以下、ノズル・ワーク間距離という)が大きければ大きいほど、レーザビーム11の照射個所から飛散した溶融材15が加工ヘッド4の開口13に到達する可能性は小さくなる。 Further, in the processing head 4, the larger the distance from the nozzle 12 to the irradiation position of the laser beam 11 on the work 100 (hereinafter, referred to as the nozzle-work distance), the larger the molten material scattered from the irradiation position of the laser beam 11 is. The possibility that 15 will reach the opening 13 of the processing head 4 is reduced.

そこで、本実施形態のレーザ加工装置1は、ノズル・ワーク間距離を、一例を後述するように、或る寸法に設定してある。これにより、本実施形態のレーザ加工装置1は、このノズル・ワーク間距離の大きさに基づいて、飛散した溶融材15が加工ヘッド4のノズル12の開口13に到達することを抑制することができる。 Therefore, in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, the distance between the nozzle and the work is set to a certain dimension, as an example will be described later. As a result, the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment can suppress the scattered molten material 15 from reaching the opening 13 of the nozzle 12 of the processing head 4 based on the size of the nozzle-work distance. it can.

更に、本実施形態では、ワーク100におけるレーザビーム11の照射個所で行われるアシストガス9による溶融材15を吹き飛ばす処理に対し、ノズル12から吹き出すパージガス14のガス流れが影響することを抑制することも目的として、ノズル・ワーク間距離を、前記或る寸法に設定している。 Further, in the present embodiment, it is possible to suppress the influence of the gas flow of the purge gas 14 blown out from the nozzle 12 on the process of blowing the molten material 15 by the assist gas 9 performed at the irradiation position of the laser beam 11 on the work 100. As a purpose, the distance between the nozzle and the work is set to the certain dimension.

なお、本実施形態のレーザ加工装置1は、ノズル・ワーク間距離の大きさに基づいて、飛散した溶融材15が加工ヘッド4の開口13に到達する可能性を抑制できる場合は、加工ヘッド4は、パージガス14をノズル12の開口13から外部に吹き出す機能を備える構成に限定されないことは勿論である。 Note that the laser processing apparatus 1 of the present embodiment can suppress the possibility that the scattered molten material 15 reaches the opening 13 of the processing head 4 based on the size of the distance between the nozzle and the work, when the processing head 4 is processed. Needless to say, it is not limited to the configuration having the function of blowing the purge gas 14 from the opening 13 of the nozzle 12 to the outside.

本実施形態では、レーザビーム11の焦点がノズル12の開口13の位置に配置されているので、ノズル12から外部に向けて照射されるレーザビーム11は、ノズル12からの距離が増加するにしたがって、ビーム径が次第に拡大する。この距離とビーム径との関係は、加工ヘッド4の集光光学系による焦点距離などに依存している。 In the present embodiment, since the focus of the laser beam 11 is arranged at the position of the opening 13 of the nozzle 12, the laser beam 11 emitted toward the outside from the nozzle 12 increases as the distance from the nozzle 12 increases. , The beam diameter gradually expands. The relationship between this distance and the beam diameter depends on the focal length of the processing head 4 by the focusing optical system and the like.

そこで、本発明では、たとえば、ノズル・ワーク間距離が約150mmの状態で、ワーク100におけるレーザ加工による溝103の形成個所に、レーザビーム11が、約10mmのビーム径のスポットとして照射されるように、加工ヘッド4の集光光学系が設定されている。また、この状態で、ワーク100におけるレーザビーム11の照射個所に、ワーク100の母材の溶融材15が生じるように、レーザビーム11のエネルギーが設定されている。 Therefore, in the present invention, for example, in a state where the nozzle-work distance is about 150 mm, the laser beam 11 is irradiated as a spot having a beam diameter of about 10 mm on the formation portion of the groove 103 by laser processing on the work 100. In addition, the focusing optical system of the processing head 4 is set. Further, in this state, the energy of the laser beam 11 is set so that the molten material 15 as the base material of the work 100 is generated at the irradiation position of the laser beam 11 on the work 100.

前記所定のノズル・ワーク間距離の保持は、加工ヘッド4を保持するマニピュレータ3の動作によって実現すればよく、このマニピュレータ3の動作は、制御装置7の指令で制御すればよい。 The holding of the predetermined nozzle-workpiece distance may be realized by the operation of the manipulator 3 that holds the processing head 4, and the operation of the manipulator 3 may be controlled by a command from the control device 7.

これにより、本実施形態のレーザ加工装置1では、ワーク100に対して加工ヘッド4よりレーザビーム11を照射すると、ワーク100におけるレーザビーム11の照射個所に、照射されたレーザビーム11のスポットに対応するサイズの溶融池を形成することができる。 As a result, in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, when the laser beam 11 is emitted from the processing head 4 to the workpiece 100, the irradiation spot of the laser beam 11 on the workpiece 100 corresponds to the spot of the emitted laser beam 11. It is possible to form a molten pool of a desired size.

本実施形態のレーザ加工装置1は、ワーク100に溝103を形成する加工を行うときには、後述するように、マニピュレータ3の動作により、加工ヘッド4をワーク100に対して溝長手方向に相対移動させて、レーザビーム11の照射個所を、ワーク100における溝103の形成予定個所および形成個所に沿い移動させる。 When performing processing for forming the groove 103 on the work 100, the laser processing apparatus 1 of the present embodiment moves the processing head 4 relative to the work 100 in the groove longitudinal direction by the operation of the manipulator 3, as described later. Then, the irradiation position of the laser beam 11 is moved along the planned formation position and the formation position of the groove 103 in the work 100.

この際、本実施形態のレーザ加工装置1は、たとえば、ワーク100を基準とする加工ヘッド4の相対移動方向が図1、図2に矢印Dで示す方向の場合、加工ヘッド4からワーク100に対してレーザビーム11を照射する方向が、矢印Dの方向の前方側へ斜めに向くように、加工ヘッド4を傾斜姿勢とすることが好ましい。この傾斜姿勢は、以下、加工ヘッド4の前進角姿勢という。なお、図1、図2では、矢印Dの方向は、y軸の正方向としてあるが、複数パスのレーザ加工を行う場合は、溝103の長手方向に沿い往復動作させる加工ヘッド4の往路と復路で、順次異なるパスのレーザ加工を行う場合があるので、矢印Dの方向がy軸の負方向の場合もあることは勿論である。 At this time, in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, for example, when the relative movement direction of the processing head 4 with respect to the work 100 is the direction shown by the arrow D in FIGS. 1 and 2, the processing head 4 moves to the work 100. On the other hand, it is preferable that the processing head 4 is inclined so that the direction of irradiating the laser beam 11 is obliquely directed to the front side in the direction of the arrow D. Hereinafter, this tilted posture is referred to as the forward angle posture of the processing head 4. 1 and 2, the direction of the arrow D is the positive direction of the y-axis, but in the case of performing laser processing of a plurality of passes, it is the forward path of the processing head 4 that reciprocates along the longitudinal direction of the groove 103. Of course, laser processing of different passes may be sequentially performed on the return path, so that the direction of arrow D may of course be the negative direction of the y-axis.

加工ヘッド4の前進角姿勢は、加工ヘッド4を保持するマニピュレータ3の動作によって実現すればよく、このマニピュレータ3の動作は、制御装置7の指令で制御すればよい。 The forward angle posture of the processing head 4 may be realized by the operation of the manipulator 3 that holds the processing head 4, and the operation of the manipulator 3 may be controlled by a command from the control device 7.

これにより、本実施形態のレーザ加工装置1では、加工ヘッド4の位置が、ワーク100にレーザビーム11が照射される位置、すなわち、ワーク100における溶融材15の飛散が行われる位置に対し、ワーク100の表面101の垂直方向に配置されることを回避することができる。 As a result, in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, the position of the processing head 4 with respect to the position where the laser beam 11 is irradiated to the work 100, that is, the position where the molten material 15 is scattered in the work 100 is set. It is possible to avoid the vertical orientation of the surface 101 of the 100.

よって、この構成によれば、加工ヘッド4の位置が、ワーク100にレーザビーム11が照射される位置に対し、ワーク100の表面101の垂直方向に配置される構成と比較して、ワーク100におけるレーザビーム11の照射個所から飛散する溶融材15が、加工ヘッド4のノズル12の開口13に到達する可能性を、抑制することができる。 Therefore, according to this configuration, in comparison with the configuration in which the position of the processing head 4 is arranged in the direction perpendicular to the surface 101 of the work 100 with respect to the position at which the laser beam 11 is irradiated on the work 100, the position in the work 100 is increased. It is possible to suppress the possibility that the molten material 15 scattered from the irradiation portion of the laser beam 11 reaches the opening 13 of the nozzle 12 of the processing head 4.

ガスノズル8は、加工ヘッド4によるワーク100に対するレーザビーム11の照射個所よりも矢印Dの方向の後方側に、レーザビーム11の照射個所に向く姿勢で配置されている。この姿勢で、ガスノズル8は、支持部材16を介して加工ヘッド4に取り付けられている。ガスノズル8の基端側は、図示しないアシストガス9の供給部に、アシストガスライン17を介して接続されている。これにより、ガスノズル8は、ワーク100に対し加工ヘッド4が相対移動して、ワーク100におけるレーザビーム11の照射個所が移動するときに、その照射個所に追従して移動しながら、レーザビーム11の照射による溶融材15の発生個所に向けてアシストガス9を吹き付けることができる。なお、アシストガス9のガス種と、吹付量は、従来実施されているか、または、従来提案されている、レーザビームを用いてワークに溝を形成する加工手法で用いられるアシストガスと同様のガス種と、吹付量に適宜設定すればよい。 The gas nozzle 8 is arranged rearward in the direction of arrow D from the irradiation position of the laser beam 11 on the workpiece 100 by the processing head 4 in a posture facing the irradiation position of the laser beam 11. In this posture, the gas nozzle 8 is attached to the processing head 4 via the support member 16. The base end side of the gas nozzle 8 is connected to a supply portion of the assist gas 9 (not shown) via an assist gas line 17. As a result, when the machining head 4 moves relative to the work 100 and the irradiation position of the laser beam 11 on the work 100 moves, the gas nozzle 8 moves while following the irradiation position of the laser beam 11. The assist gas 9 can be blown toward the location where the molten material 15 is generated by the irradiation. The gas type of the assist gas 9 and the spray amount are similar to those of the assist gas used in the processing method of forming a groove on a workpiece using a laser beam, which has been conventionally implemented or has been proposed. The seed and the spray amount may be appropriately set.

これにより、本実施形態のレーザ加工装置1では、ワーク100におけるレーザビーム11の照射個所に生じる溶融材15を、ガスノズル8より吹き付けるアシストガス9の流れに乗せて、図2に示すように、溝103から矢印Dの方向に先行する側へ吹き飛ばして除去することができる。よって、この構成によっても、ワーク100におけるレーザビーム11の照射個所から飛散する溶融材15が、加工ヘッド4のノズル12の開口13に到達する可能性を、抑制することができる。 As a result, in the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, the molten material 15 generated at the irradiation position of the laser beam 11 on the work 100 is placed on the flow of the assist gas 9 sprayed from the gas nozzle 8 and, as shown in FIG. It can be removed by blowing it from 103 to the side preceding in the direction of arrow D. Therefore, also with this configuration, it is possible to suppress the possibility that the molten material 15 scattered from the irradiation portion of the laser beam 11 on the work 100 reaches the opening 13 of the nozzle 12 of the processing head 4.

更に、本実施形態におけるガスノズル8は、図2の矢印Dの方向、および、ガスノズル8の長手方向の双方に垂直な方向の寸法を、ノズル幅寸法とする。このガスノズル8のノズル幅寸法は、図4(a)では、図上、ガスノズル8の左右方向の幅寸法となる。図4(a)に示すように、ガスノズル8のノズル幅寸法は、ワーク100に形成する溝103の溝幅寸法に比して小さく設定されている。これは、本実施形態のレーザ加工装置1は、ワーク100に形成する溝103の深さが次第に深くなると、加工ヘッド4から溝103の底部にレーザビーム11を照射することになるため、それに対応してガスノズル8を溝103に挿入して配置できるようにするためである。なお、図4(a)では、加工ヘッド4に取り付けられているガスノズル8とカメラ10は、便宜上、破線で示している(図4(b)(c)、図5(a)(b)(c)も同様)。 Further, in the gas nozzle 8 in the present embodiment, the dimension in the direction perpendicular to both the direction of the arrow D in FIG. 2 and the longitudinal direction of the gas nozzle 8 is the nozzle width dimension. In FIG. 4A, the nozzle width dimension of the gas nozzle 8 is the width dimension of the gas nozzle 8 in the left-right direction in the figure. As shown in FIG. 4A, the nozzle width dimension of the gas nozzle 8 is set smaller than the groove width dimension of the groove 103 formed in the work 100. This is because the laser processing apparatus 1 of the present embodiment irradiates the laser beam 11 from the processing head 4 to the bottom of the groove 103 when the depth of the groove 103 formed in the work 100 becomes gradually deeper. This is so that the gas nozzle 8 can be inserted and arranged in the groove 103. In addition, in FIG. 4A, the gas nozzle 8 and the camera 10 attached to the processing head 4 are shown by broken lines for convenience (FIGS. 4B and 4C, 5A and 5B). The same applies to c)).

なお、ガスノズル8は、ワーク100におけるレーザビーム11の照射個所に生じる溶融材15にアシストガス9を吹き付けることができるようにしてあれば、ガスノズル8の形状と配置は、図示した形状と配置に限られないことは勿論である。 As long as the gas nozzle 8 is capable of spraying the assist gas 9 onto the molten material 15 generated at the irradiation position of the laser beam 11 on the work 100, the shape and arrangement of the gas nozzle 8 are limited to the illustrated shape and arrangement. Of course not.

カメラ10は、ワーク100に形成された溝103を撮影し、撮影した溝103の情報を、制御装置7に送る機能を備えている。 The camera 10 has a function of capturing an image of the groove 103 formed in the work 100 and sending information of the captured groove 103 to the control device 7.

本実施形態では、カメラ10は、図1、図2に示すように、加工ヘッド4からワーク100にレーザビーム11が照射される個所に対して矢印Dの方向の前方側の領域を撮影する姿勢で、加工ヘッド4にブラケット18を介して取り付けられている。したがって、本実施形態におけるカメラ10は、マニピュレータ3の動作により加工ヘッド4と共にカメラ10を移動させることで、カメラ10による撮影範囲を、ワーク100に形成された溝103に向けて配置することができる。なお、このマニピュレータ3の動作によるカメラ10の移動は、制御装置7からマニピュレータ3へ与える指令で制御すればよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the camera 10 is in a posture of taking an image of a region on the front side in the direction of arrow D with respect to the position where the laser beam 11 is irradiated from the processing head 4 to the work 100. Then, it is attached to the processing head 4 via the bracket 18. Therefore, in the camera 10 according to the present embodiment, by moving the camera 10 together with the processing head 4 by the operation of the manipulator 3, the photographing range of the camera 10 can be arranged toward the groove 103 formed in the work 100. .. The movement of the camera 10 due to the operation of the manipulator 3 may be controlled by a command given from the control device 7 to the manipulator 3.

なお、カメラ10は、ワーク100に形成された溝103を、動作する加工ヘッド4およびマニピュレータ3に遮られることなく撮影することができれば、加工ヘッド4以外の個所に支持された構成としてもよいことは勿論である。また、本実施形態のレーザ加工装置1は、ワーク100に形成する溝103の長さや配置に対応するために、複数のカメラ10を備える構成としてもよいことは勿論である。 Note that the camera 10 may be configured to be supported by a portion other than the processing head 4 as long as it can photograph the groove 103 formed in the workpiece 100 without being blocked by the operating processing head 4 and manipulator 3. Of course. In addition, the laser processing apparatus 1 of the present embodiment may of course be configured to include a plurality of cameras 10 in order to accommodate the length and arrangement of the grooves 103 formed in the work 100.

次に、制御装置7の機能の説明と共に、本実施形態のレーザ加工装置1で実施するレーザ加工方法について説明する。 Next, a description will be given of the function of the control device 7 and a laser processing method performed by the laser processing device 1 of the present embodiment.

制御装置7は、本実施形態のレーザ加工装置1を用いてワーク100に溝103を形成する作業を行うときには、図4(a)に示すように、ワーク100について、一点鎖線で示す如き溝103の形成予定個所と、形成予定の深さが設定される機能を備えている。 When performing the work of forming the groove 103 on the work 100 by using the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, the control device 7 indicates, as shown in FIG. 4A, the groove 103 as indicated by the alternate long and short dash line on the work 100. It has the function of setting the planned formation location and the planned formation depth.

また、制御装置7は、溝103の形成を1層Mパス(Mは3以上の整数)のレーザ加工で行うかという点も設定される機能を備えている。なお、1パスのレーザ加工で形成される単位溝の幅寸法と深さ寸法との比にもよるが、溝103の形成予定の深さが大きくなるにしたがって、1層当たりのパス数Mの設定値は大きくなる傾向にある。 The controller 7 also has a function of setting whether to form the groove 103 by laser processing of one layer M pass (M is an integer of 3 or more). It should be noted that, depending on the ratio of the width dimension and the depth dimension of the unit groove formed by the one-pass laser processing, as the planned depth of the groove 103 increases, the number of passes M per layer becomes larger. The set value tends to increase.

ところで、1パスのレーザ加工でワーク100に形成される単位溝の幅寸法と深さ寸法は、加工ヘッド4からワーク100に対して照射するレーザビーム11のスポットのサイズ、レーザビーム11の照射によりワーク100に吸収されるエネルギー、ワーク100の母材の性状などの条件から、自ずと定まる。これにより、本実施形態のレーザ加工装置1においては、単位溝の幅寸法を基に、複数条の単位溝をx軸方向に繋げて形成するために必要な、パス加工位置の1パスごとのx軸方向の変位量が明らかになると共に、1層当たりのパス数Mの設定値を基に、形成予定の溝103のx軸方向の溝幅寸法が定まる。あるいは、本実施形態のレーザ加工装置1では、形成予定の溝103に所望するx軸方向の溝幅寸法を基にして、1層当たりのパス数Mを定めるようにしてもよい。 By the way, the width dimension and the depth dimension of the unit groove formed in the work 100 by the one-pass laser processing are determined by the size of the spot of the laser beam 11 irradiated from the processing head 4 onto the work 100 and the irradiation of the laser beam 11. It is naturally determined from the conditions such as the energy absorbed by the work 100 and the properties of the base material of the work 100. As a result, in the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, it is necessary to form a plurality of unit grooves by connecting them in the x-axis direction based on the width dimension of the unit groove for each pass of the path processing position. The amount of displacement in the x-axis direction is clarified, and the groove width dimension in the x-axis direction of the groove 103 to be formed is determined based on the set value of the number M of passes per layer. Alternatively, in the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, the number of passes M per layer may be determined based on the desired groove width dimension in the x-axis direction of the groove 103 to be formed.

一例として、本実施形態では、制御装置7に、1層3パスのレーザ加工が設定された場合の例を示す。この場合、1層3パスのレーザ加工でワーク100に形成される溝103は、図4(a)に示すように、x軸方向の溝幅寸法が、1パスのレーザ加工で形成される単位溝の幅寸法の2倍か、2倍以上の範囲、よって、加工ヘッド4からワーク100に照射されるレーザビーム11のスポットのビーム径を基準にすると、該ビーム径の2倍以上に設定される。 As an example, in the present embodiment, an example of a case where laser processing of one layer and three passes is set in the control device 7 will be described. In this case, as shown in FIG. 4A, the groove 103 formed in the work 100 by laser processing of one layer and three passes is a unit whose groove width dimension in the x-axis direction is formed by laser processing of one pass. Twice or more than twice the width of the groove. Therefore, when the beam diameter of the spot of the laser beam 11 irradiated from the processing head 4 to the work 100 is used as a reference, the beam diameter is set to twice or more the beam diameter. It

図示しないが、制御装置7は、加工ヘッド4からのレーザビーム11の照射のオンとオフとを切り替える機能、および、ガスノズル8からのアシストガス9の噴射のオンとオフとを切り替える機能を備えている。 Although not shown, the control device 7 has a function of switching the irradiation of the laser beam 11 from the processing head 4 on and off, and a function of switching the injection of the assist gas 9 from the gas nozzle 8 on and off. There is.

制御装置7は、ワーク100に対し溝103を形成する加工を行うときには、加工ヘッド4を前記した前進角姿勢に保持するための指令を、マニピュレータ3へ与える機能を備えている。 The control device 7 has a function of giving a command to the manipulator 3 for holding the processing head 4 in the above-described advance angle posture when performing processing for forming the groove 103 on the work 100.

また、制御装置7は、レーザビーム11を照射する加工ヘッド4を、ワーク100に形成する溝103の長手方向に沿わせて移動させる動作が、レーザ加工の1つのパスとして設定され、設定されたパスを実行するための指令を、マニピュレータ3へ与える機能を備えている。 Further, the control device 7 sets an operation of moving the processing head 4 which irradiates the laser beam 11 along the longitudinal direction of the groove 103 formed in the work 100 as one pass of the laser processing. It has a function of giving a command for executing the path to the manipulator 3.

更に、制御装置7は、パス加工位置設定機能と、加工順序設定機能と、中間部加工制御機能と、端部加工制御機能としての第1の端部加工制御機能および第2の端部加工制御機能と、を備えている。 Further, the control device 7 includes a pass machining position setting function, a machining sequence setting function, an intermediate portion machining control function, a first edge machining control function and a second edge machining control as edge machining control functions. It has functions and.

パス加工位置設定機能は、制御装置7が、1層3パスのレーザ加工とされた設定に基づいて、図6に示すように、ワーク100に対し、x軸方向に3つのパス加工位置Pa1,Pa2,Pa3を並べて設定する機能である。この際、各パス加工位置Pa1,Pa2,Pa3は、個別に形成予定の二点鎖線で示す単位溝Ga1,Ga2,Ga3同士が、x軸方向に繋がるように、各パス加工位置Pa1,Pa2,Pa3の端部同士が重なる配置で設定される。このように、各パス加工位置Pa1,Pa2,Pa3が定まると、制御装置7では、各パス加工位置Pa1,Pa2,Pa3に、個別に対応する単位溝Ga1,Ga2,Ga3を形成するためのノズル・ワーク間距離を決めることができる。 As shown in FIG. 6, the pass machining position setting function is performed by the control device 7 on the basis of the setting of laser machining of one layer and three passes, as shown in FIG. This is a function of setting Pa2 and Pa3 side by side. At this time, the pass processing positions Pa1, Pa2, Pa3 are individually formed at the pass processing positions Pa1, Pa2, Pa3 so that the unit grooves Ga1, Ga2, Ga3, which are individually planned to be formed, are connected to each other in the x-axis direction. It is set so that the ends of Pa3 overlap each other. In this way, when the pass processing positions Pa1, Pa2, Pa3 are determined, the controller 7 causes the nozzles for forming the corresponding unit grooves Ga1, Ga2, Ga3 at the pass processing positions Pa1, Pa2, Pa3, respectively.・The distance between workpieces can be determined.

加工順序設定機能は、パス加工位置設定機能でx軸方向に並べて設定された3つのパス加工位置Pa1,Pa2,Pa3について、次の第1と第2の順序設定条件が共に満たされるように、レーザ加工を行う加工順序を設定する機能である。 The machining sequence setting function is such that the following first and second sequence setting conditions are both satisfied for the three pass machining positions Pa1, Pa2, Pa3 set side by side in the x-axis direction by the pass machining position setting function. This is a function for setting the processing order for laser processing.

第1の順序設定条件は、x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置Pa1のレーザ加工を、隣接するx軸方向の配列順序が2番目のパス加工位置Pa2のレーザ加工よりも後に実施するという条件である。 The first order setting condition is that the laser processing at the pass processing position Pa1 having the first arrangement order in the x-axis direction is performed after the laser processing at the adjacent path processing position Pa2 having the second arrangement order in the x-axis direction. The condition is to do.

第2の順序設定条件は、x軸方向の配列順序が最後のパス加工位置のレーザ加工を、隣接するx軸方向の配列順序が最後から2番目のパス加工位置のレーザ加工よりも後に実施するという条件である。この第2の条件は、本実施形態の場合は、x軸方向の配列順序が3番目のパス加工位置Pa3のレーザ加工を、隣接するx軸方向の配列順序が2番目のパス加工位置Pa2のレーザ加工よりも後に実施するという条件となる。 The second order setting condition is that the laser processing at the pass processing position where the arrangement order in the x-axis direction is the last is performed after the laser processing at the pass processing position which is the penultimate arrangement order in the adjacent x-axis direction. That is the condition. In the case of the present embodiment, the second condition is that the laser processing at the pass processing position Pa3 having the third arrangement order in the x-axis direction is performed at the second path processing position Pa2 having the second arrangement order in the x-axis direction. The condition is that it is performed after the laser processing.

したがって、本実施形態では、これら2つの順序設定条件が共に満たされるのは、パス加工位置Pa2の加工順序が1番目の場合のみである。そこで、制御装置7は、加工順序設定機能により、たとえば、パス加工位置Pa2、パス加工位置Pa1、パス加工位置Pa3の順に、加工順序を設定する。なお、パス加工位置Pa1とパス加工位置Pa3の加工順序は、入れ替えてもよいことは勿論である。 Therefore, in the present embodiment, these two order setting conditions are satisfied only when the processing order of the pass processing position Pa2 is the first. Therefore, the control device 7 sets the machining order in the order of, for example, the pass machining position Pa2, the pass machining position Pa1, and the pass machining position Pa3 by the machining sequence setting function. Of course, the processing order of the pass processing position Pa1 and the pass processing position Pa3 may be interchanged.

中間部加工制御機能は、制御装置7が、先ず、x軸方向の配列順序が1番目と、配列順序が最後である3番目とを除く中間部のパス加工位置、本実施形態では、パス加工位置Pa2を特定する。その後、制御装置7は、中間部のパス加工位置として特定されたパス加工位置Pa2についてレーザ加工を行うときには、図4(a)に示すように、加工ヘッド4を、レーザビーム11の照射方向が、z軸およびy軸(図2参照)の双方に平行な平面に沿う姿勢に制御する機能である。 In the intermediate part machining control function, the control device 7 firstly performs the path machining position of the intermediate part excluding the first arrangement order in the x-axis direction and the third arrangement order, which is the last, in the present embodiment. The position Pa2 is specified. After that, when performing the laser processing at the pass processing position Pa2 specified as the intermediate path processing position, the control device 7 causes the processing head 4 to move in the irradiation direction of the laser beam 11 as shown in FIG. 4A. , Z-axis and y-axis (see FIG. 2).

したがって、制御装置7は、この中間部加工制御機能で制御される加工ヘッド4の姿勢と、パス加工位置Pa2に単位溝Ga2を形成するために必要とされるノズル・ワーク間距離の情報とを基に、パス加工位置Pa2を対象としてレーザ加工を行う場合の加工ヘッド4の姿勢と移動経路とを定めることができる。制御装置7は、パス加工位置Pa2を対象とするパスを実行するための指令をマニピュレータ3へ与えるときには、前記のように定めた加工ヘッド4の姿勢と移動経路の情報を含む指令を、マニピュレータ3へ与える機能を備えている。 Therefore, the control device 7 provides the posture of the machining head 4 controlled by the intermediate machining control function and the information on the nozzle-work distance required for forming the unit groove Ga2 at the pass machining position Pa2. Based on this, it is possible to determine the posture and movement path of the processing head 4 when performing laser processing for the path processing position Pa2. When giving a command for executing a pass targeting the pass machining position Pa2 to the manipulator 3, the control device 7 issues a command including information on the posture and the movement path of the machining head 4 determined as described above. It has a function to give to.

これにより、本実施形態のレーザ加工装置1は、図4(a)に示すように、1層3パスのレーザ加工の工程では、先ず、ワーク100における溝103の形成予定個所にて、パス加工位置Pa2に対するレーザ加工が行うことができる。 As a result, in the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 4A, in the laser processing step of one layer and three passes, first, the path processing is performed at the position where the groove 103 is to be formed in the work 100. Laser processing can be performed on the position Pa2.

この場合、図4(a)に示すように、ワーク100は、加工ヘッド4によるパス加工位置Pa2を対象とするレーザ加工が行われると、溝103の形成予定個所におけるパス加工位置Pa2に対応する個所で、且つ表面101の近傍のハッチングを付した部分について、母材が除去されて、単位溝Ga2が形成される。 In this case, as shown in FIG. 4A, when the laser machining targeting the pass machining position Pa2 by the machining head 4 is performed on the work 100, the workpiece 100 corresponds to the pass machining position Pa2 at the planned formation position of the groove 103. The base material is removed in the hatched portion in the vicinity of the surface 101 and the unit groove Ga2 is formed.

この状態で、本実施形態のレーザ加工装置1では、ワーク100に形成された単位溝Ga2を、カメラ10で撮影して検出することが可能になる。 In this state, in the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, the unit groove Ga2 formed on the work 100 can be detected by photographing with the camera 10.

そこで、制御装置7は、カメラ10で撮影した単位溝Ga2の情報を受け取り、画像処理により、単位溝Ga2におけるx軸の負方向の端部と正方向の端部とを求める機能を備えている。 Therefore, the control device 7 has a function of receiving the information of the unit groove Ga2 captured by the camera 10 and obtaining the negative end and the positive end of the x-axis of the unit groove Ga2 by image processing. ..

第1の端部加工制御機能は、図4(b)に示すように、加工ヘッド4により、溝103の形成予定個所におけるx軸の負方向の端部104側のパス加工位置Pa1を対象とするレーザ加工を行う場合に、制御装置7が実行する機能である。 As shown in FIG. 4B, the first end part machining control function targets the path machining position Pa1 on the end 104 side in the negative direction of the x axis at the planned location of the groove 103 by the machining head 4. This is a function that the control device 7 executes when performing laser processing.

制御装置7は、第1の端部加工制御機能では、図4(b)に示すように、x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置Pa1についてレーザ加工を行うときに、加工ヘッド4を、レーザビーム11の照射方向が、z軸およびy軸(図2参照)の双方に平行な平面よりもx軸の負方向に傾く姿勢に制御する。この際、制御装置7は、図7(a)に示すように、カメラ10(図1参照)の撮影情報から求めた単位溝Ga2のx軸の負方向の端部のx座標がx1、単位溝Ga2の深さ寸法から求まる単位溝Ga2の底部のz座標がz1の場合、二点鎖線で示す加工ヘッド4によるレーザビーム11の照射方向を、座標(x1,z1)に向けた傾斜姿勢に配置することが好ましい。このようにすれば、制御装置7は、加工ヘッド4の傾斜姿勢を定める制御を容易に実現することができる。 In the first end part machining control function, the control device 7 performs the machining head 4 when performing the laser machining at the pass machining position Pa1 having the first arrangement order in the x-axis direction, as shown in FIG. 4B. Is controlled such that the irradiation direction of the laser beam 11 is tilted in the negative direction of the x axis with respect to the plane parallel to both the z axis and the y axis (see FIG. 2). At this time, as shown in FIG. 7A, the control device 7 determines that the x coordinate of the end of the unit groove Ga2 in the negative direction of the x axis of the unit groove Ga2 obtained from the photographing information of the camera 10 (see FIG. 1) is x1. When the z-coordinate of the bottom of the unit groove Ga2 obtained from the depth dimension of the groove Ga2 is z1, the irradiation direction of the laser beam 11 by the machining head 4 shown by the chain double-dashed line is tilted toward the coordinates (x1, z1). It is preferable to arrange them. With this configuration, the control device 7 can easily realize the control for determining the inclined posture of the processing head 4.

したがって、制御装置7は、この第1の端部加工制御機能で制御される加工ヘッド4の傾斜姿勢と、パス加工位置Pa1に単位溝Ga1を形成するために必要とされるノズル・ワーク間距離の情報とを基に、パス加工位置Pa1を対象としてレーザ加工を行う場合の加工ヘッド4の傾斜姿勢と移動経路とを定めることができる。制御装置7は、パス加工位置Pa1を対象とするパスを実行するための指令をマニピュレータ3へ与えるときには、前記のように定めた加工ヘッド4の傾斜姿勢と移動経路の情報を含む指令を、マニピュレータ3へ与える機能を備えている。 Therefore, the control device 7 controls the tilting posture of the machining head 4 controlled by the first edge machining control function and the nozzle-workpiece distance required to form the unit groove Ga1 at the pass machining position Pa1. Based on this information, it is possible to determine the tilted posture and movement path of the processing head 4 when performing laser processing on the path processing position Pa1. When giving a command to the manipulator 3 for executing a pass targeting the pass machining position Pa1, the control device 7 sends a command including the information on the inclination posture and the movement path of the machining head 4 determined as described above, to the manipulator. It has a function to give to 3.

これにより、本実施形態のレーザ加工装置1は、図4(b)に示すように、ワーク100における溝103の形成予定個所にて、パス加工位置Pa1に対するレーザ加工を行うことができる。 As a result, the laser processing apparatus 1 of the present embodiment can perform laser processing for the pass processing position Pa1 at the planned formation position of the groove 103 in the work 100, as shown in FIG. 4B.

この場合、図4(b)に示すように、ワーク100は、加工ヘッド4によるパス加工位置Pa1を対象とするレーザ加工が行われると、溝103の形成予定個所におけるx軸の負方向の端部104側のパス加工位置Pa1に対応する個所で、且つ表面101の近傍のハッチングを付した部分について、母材が除去されて、単位溝Ga1が、パス加工位置Pa2に先に形成されている単位溝Ga2のx軸の負方向側に繋がった状態で形成される。 In this case, as shown in FIG. 4B, when the laser machining targeting the pass machining position Pa1 by the machining head 4 is performed on the workpiece 100, the end of the groove 103 in the negative direction of the x-axis at the planned location of the groove 103. The base material is removed at a portion corresponding to the pass processing position Pa1 on the portion 104 side and in the hatched portion near the surface 101, and the unit groove Ga1 is formed first at the pass processing position Pa2. It is formed in a state of being connected to the unit groove Ga2 on the negative side of the x-axis.

第2の端部加工制御機能は、図4(c)に示すように、加工ヘッド4により、溝103の形成予定個所におけるx軸の正方向の端部105側のパス加工位置Pa3を対象とするレーザ加工を行う場合に、制御装置7が実行する機能である。 As shown in FIG. 4C, the second end processing control function targets the path processing position Pa3 on the end 105 side in the positive direction of the x-axis by the processing head 4 at the location where the groove 103 is to be formed. This is a function that the control device 7 executes when performing laser processing.

制御装置7は、第2の端部加工制御機能では、図4(c)に示すように、x軸方向の配列順序が最後のパス加工位置である配列順序が3番目のパス加工位置Pa3についてレーザ加工を行うときに、加工ヘッド4を、レーザビーム11の照射方向が、z軸およびy軸(図2参照)の双方に平行な平面よりもx軸の正方向に傾く姿勢に制御する。この際、制御装置7は、図7(b)に示すように、カメラ10(図1参照)の撮影情報から求めた単位溝Ga2のx軸の正方向の端部のx座標がx2、単位溝Ga2の深さ寸法から求まる単位溝Ga2の底部のz座標がz1の場合、二点鎖線で示す加工ヘッド4によるレーザビーム11の照射方向を、座標(x2,z1)に向けた傾斜姿勢に配置することが好ましい。このようにすれば、制御装置7は、加工ヘッド4の傾斜姿勢を定める制御を容易に実現することができる。 In the second end part machining control function, the control device 7 determines, as shown in FIG. 4C, the pass machining position Pa3 having the third arrangement sequence which is the last pass machining position in the x-axis direction. When performing laser processing, the processing head 4 is controlled such that the irradiation direction of the laser beam 11 is tilted in the positive direction of the x axis with respect to the plane parallel to both the z axis and the y axis (see FIG. 2). At this time, as shown in FIG. 7B, the control device 7 determines that the x-coordinate of the end of the unit groove Ga2 in the positive direction of the x-axis of the unit groove Ga2 obtained from the photographing information of the camera 10 (see FIG. 1) is x2. When the z coordinate of the bottom of the unit groove Ga2 obtained from the depth dimension of the groove Ga2 is z1, the irradiation direction of the laser beam 11 by the machining head 4 indicated by the chain double-dashed line is inclined toward the coordinates (x2, z1). It is preferable to arrange them. With this configuration, the control device 7 can easily realize the control for determining the inclined posture of the processing head 4.

したがって、制御装置7は、この第2の端部加工制御機能で制御される加工ヘッド4の傾斜姿勢と、パス加工位置Pa3に単位溝Ga3を形成するために必要とされるノズル・ワーク間距離の情報とを基に、パス加工位置Pa3を対象としてレーザ加工を行う場合の加工ヘッド4の傾斜姿勢と移動経路とを定めることができる。制御装置7は、パス加工位置Pa3を対象とするパスを実行するための指令をマニピュレータ3へ与えるときには、前記のように定めた加工ヘッド4の傾斜姿勢と移動経路の情報を含む指令を、マニピュレータ3へ与える機能を備えている。 Therefore, the control device 7 controls the tilting posture of the machining head 4 controlled by the second edge machining control function, and the nozzle-workpiece distance required to form the unit groove Ga3 at the pass machining position Pa3. Based on this information, it is possible to determine the tilted posture and movement path of the processing head 4 when performing laser processing on the path processing position Pa3. When giving a command for executing a pass targeting the pass machining position Pa3 to the manipulator 3, the control device 7 issues a command including the information on the inclination posture and the movement path of the machining head 4 determined as described above, to the manipulator. It has a function to give to 3.

これにより、本実施形態のレーザ加工装置1は、図4(c)に示すように、ワーク100における溝103の形成予定個所にて、パス加工位置Pa3に対するレーザ加工を行うことができる。 As a result, the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment can perform laser processing on the pass processing position Pa3 at the planned formation position of the groove 103 in the work 100, as shown in FIG. 4C.

この場合、図4(c)に示すように、ワーク100は、加工ヘッド4によるパス加工位置Pa3を対象とするレーザ加工が行われると、溝103の形成予定個所におけるx軸の正方向の端部105側のパス加工位置Pa3に対応する個所で、且つ表面101の近傍のハッチングを付した部分について、母材が除去されて、単位溝Ga3が、パス加工位置Pa2に先に形成されている単位溝Ga2のx軸の正方向側に繋がった状態で形成される。 In this case, as shown in FIG. 4C, when the laser machining targeting the pass machining position Pa3 by the machining head 4 is performed on the workpiece 100, the end of the groove 103 in the positive direction of the x axis at the planned formation position of the groove 103. The base material is removed at the portion corresponding to the pass processing position Pa3 on the portion 105 side and in the hatched portion in the vicinity of the surface 101, and the unit groove Ga3 is previously formed at the pass processing position Pa2. It is formed in a state of being connected to the unit groove Ga2 on the positive side of the x-axis.

これにより、本実施形態のレーザ加工装置1では、1層3パスのレーザ加工として、加工ヘッド4により、パス加工位置Pa2、パス加工位置Pa1、パス加工位置Pa3を対象とするレーザ加工を、順次実施することができる。 As a result, in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, laser processing for the path processing position Pa2, the path processing position Pa1, and the path processing position Pa3 is sequentially performed by the processing head 4 as the laser processing for one layer and three passes. It can be carried out.

したがって、各パス加工位置Pa1,Pa2,Pa3を対象とする1層3パスのレーザ加工の処理が終了すると、ワーク100には、図5(a)に示すように、一点鎖線で示す溝103の形成予定個所に、表面101から、x軸方向に溝103に所望される溝幅寸法を備えてはいるが、所望する深さには達していない状態の溝103が形成される。なお、本実施形態の場合は、パス加工位置Pa1のレーザ加工を行うときに、加工ヘッド4によるレーザビーム11の照射方向を座標(x1,z1)に向け、また、パス加工位置Pa3のレーザ加工を行うときに、加工ヘッド4によるレーザビーム11の照射方向を座標(x2,z1)に向けることが好ましいとした。しかし、厳密には、目標が同じでも、加工ヘッド4の傾斜姿勢の角度が異なれば、ワーク100におけるレーザビーム11が照射される位置は変化する。よって、本実施形態の場合は、ワーク100に形成される溝103の溝幅寸法は、パス加工位置Pa1とパス加工位置Pa3のレーザ加工を行うときの加工ヘッド4の傾斜姿勢の角度の影響を受けた状態で決まる。 Therefore, when the processing of the laser processing of one layer and three passes for the respective pass processing positions Pa1, Pa2, Pa3 is completed, the work 100 is provided with the groove 103 indicated by the alternate long and short dash line as shown in FIG. From the surface 101, the groove 103 having the groove width dimension desired for the groove 103 in the x-axis direction but not reaching the desired depth is formed from the surface 101. In the case of the present embodiment, when performing the laser processing at the pass processing position Pa1, the irradiation direction of the laser beam 11 by the processing head 4 is directed to the coordinates (x1, z1), and the laser processing at the pass processing position Pa3 is performed. It is preferable to direct the irradiation direction of the laser beam 11 by the processing head 4 to the coordinates (x2, z1) when performing. However, strictly speaking, even if the target is the same, if the angle of the inclined posture of the processing head 4 is different, the position of the work 100 irradiated with the laser beam 11 changes. Therefore, in the case of the present embodiment, the groove width dimension of the groove 103 formed in the work 100 is affected by the angle of the inclined posture of the processing head 4 when performing the laser processing at the pass processing position Pa1 and the pass processing position Pa3. It depends on how you received it.

更に、この溝103は、パス加工位置Pa1には、レーザビーム11を、照射方向をx軸の負方向に傾けた状態で照射し、パス加工位置Pa3には、レーザビーム11を、照射方向をx軸の正方向に傾けた状態で照射しているので、形成された溝103は、ワーク100の表面101から溝103の底部まで、x軸方向の溝幅寸法がほぼ同様となる。この状態で、本実施形態のレーザ加工装置1では、ワーク100に形成された溝103を、カメラ10で撮影して検出することが可能になる。 Further, the groove 103 irradiates the pass processing position Pa1 with the laser beam 11 in a state where the irradiation direction is tilted in the negative direction of the x-axis, and the pass processing position Pa3 receives the laser beam 11 in the irradiation direction. Since the irradiation is performed while tilting in the positive direction of the x-axis, the formed groove 103 has substantially the same groove width dimension in the x-axis direction from the surface 101 of the work 100 to the bottom of the groove 103. In this state, in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, the groove 103 formed in the work 100 can be photographed and detected by the camera 10.

そこで、制御装置7は、カメラ10で撮影した溝103の情報を受け取り、画像処理により、溝103の底部におけるx軸の負方向の端部と正方向の端部とを求める機能を備えている。次いで、制御装置7は、図5(a)に示すように、それまでに形成された溝103の底部を対象として、前記したと同様の1層3パスのレーザ加工を再度開始する機能を備えている。 Therefore, the control device 7 has a function of receiving the information of the groove 103 photographed by the camera 10 and calculating the negative end and the positive end of the x-axis at the bottom of the groove 103 by image processing. .. Next, as shown in FIG. 5A, the control device 7 has a function of restarting the laser processing of one layer and three passes similar to the above with respect to the bottom of the groove 103 formed up to that point. ing.

これにより、本実施形態のレーザ加工装置1は、図5(a)(b)(c)に示すように、ワーク100の表面101から既に形成されている溝103の底部に、図4(a)(b)(c)に示したと同様に、x軸方向に3つのパス加工位置Pa1,Pa2,Pa3を並べて設定して、それぞれのパス加工位置Pa1,Pa2,Pa3に対してレーザビーム11の照射を行う1層3パスのレーザ加工を行うことができる。したがって、既に形成された溝103の底部で、更に、層状の領域の母材を除去して、より深い溝103を形成する加工を行うことができる。この際、ワーク100に既に形成されている溝103は、x軸方向の溝幅寸法が、加工ヘッド4からワーク100に照射されるレーザビーム11のスポットのビーム径の2倍以上となっている。そのため、既に形成された溝103では、ワーク100の表面101における溝103の開口部から、溝103の底部に設定されたパス加工位置Pa1に、レーザビーム11を、照射方向をx軸の負方向に傾けた状態で照射すること、および、パス加工位置Pa3に、レーザビーム11を、照射方向をx軸の正方向に傾けた状態で照射することに支障は生じない。 As a result, the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, as shown in FIGS. 5A, 5</b>B, and 5</b>C, has the structure shown in FIG. 4A at the bottom of the groove 103 already formed from the surface 101 of the work 100. )(B)(c), three pass processing positions Pa1, Pa2, Pa3 are set side by side in the x-axis direction, and the laser beam 11 is set for each pass processing position Pa1, Pa2, Pa3. It is possible to perform laser processing of one layer and three passes for irradiation. Therefore, at the bottom of the groove 103 already formed, the base material in the layered region can be further removed to perform processing for forming the deeper groove 103. At this time, the groove width dimension in the x-axis direction of the groove 103 already formed in the work 100 is more than twice the beam diameter of the spot of the laser beam 11 with which the work head 4 irradiates the work 100. .. Therefore, in the already formed groove 103, the laser beam 11 is irradiated from the opening of the groove 103 on the surface 101 of the work 100 to the pass processing position Pa1 set at the bottom of the groove 103, and the irradiation direction is the negative direction of the x axis. There is no problem in irradiating the laser beam 11 with the laser beam 11 tilted in the positive direction of the x-axis, and without irradiating the laser beam 11 to the pass processing position Pa3.

したがって、本実施形態のレーザ加工装置1は、1層3パスのレーザ加工を、既設の溝103の底部に対して更に行うことで、溝103の深さを次第に増加させる加工を行うことができる。 Therefore, the laser processing apparatus 1 of the present embodiment can perform the processing of gradually increasing the depth of the groove 103 by further performing the laser processing of the one-layer three-pass on the bottom portion of the existing groove 103. ..

制御装置7は、ワーク100に形成される溝103の深さが、計画している深さに達するまで、加工ヘッド4による1層3パスのレーザ加工を繰り返し行うようにすればよい。これにより、ワーク100には、溝103の形成予定個所に、設定された幅と深さを有する溝103が形成される。 The control device 7 may repeatedly perform the laser machining of the single layer and three passes by the machining head 4 until the depth of the groove 103 formed in the work 100 reaches the planned depth. As a result, the groove 100 having the set width and depth is formed in the work 100 at the place where the groove 103 is to be formed.

このように、本実施形態のレーザ加工装置1は、1層3パスのレーザ加工で、レーザビーム11のスポットのビーム径の2倍以上の溝幅寸法を有する溝103を形成し、更に、既に形成された溝103の底部を対象として、1層3パスのレーザ加工を行うことで、次第に深い溝103を形成することができる。 As described above, the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment forms the groove 103 having a groove width dimension that is at least twice the beam diameter of the spot of the laser beam 11 by laser processing of one layer and three passes. By subjecting the bottom of the formed groove 103 to laser processing of one layer and three passes, a deeper groove 103 can be formed.

更に、本実施形態のレーザ加工装置1は、ワーク100に、表面101から裏面102に達する溝103の形成を計画して、溝103の形成予定個所に対して、1層3パスのレーザ加工を繰り返し行う処理を実施するようにしてもよい。この手法によれば、本実施形態のレーザ加工装置1は、ワーク100を、溝103の形成個所で切断する加工を実施することができる。 Further, the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment plans the formation of the groove 103 extending from the front surface 101 to the back surface 102 on the work 100, and performs laser processing of one layer and three passes on the planned location of the groove 103. You may make it perform the process repeatedly performed. According to this method, the laser processing apparatus 1 of the present embodiment can perform the processing of cutting the work 100 at the position where the groove 103 is formed.

本実施形態のレーザ加工装置1では、制御装置7は、第1の端部加工制御機能および第2の端部加工制御機能による端部加工制御機能により、x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置Pa1および3番目のパス加工位置Pa3についてレーザ加工を行うときには、加工ヘッド4を互いにx軸方向の逆向きに傾く姿勢に制御することができる。たとえば、制御装置7は、x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置Pa1についてレーザ加工を行うときには、加工ヘッド4を、レーザビーム11の照射方向がx軸の負方向に傾く姿勢に制御し、x軸方向の配列順序が3番目のパス加工位置Pa3についてレーザ加工を行うときには、加工ヘッド4を、レーザビーム11の照射方向がx軸の正方向に傾く姿勢に制御する。したがって、本実施形態のレーザ加工装置1では、ワーク100に既に形成された溝103の内側の空間を利用して、溝103の両側壁を形成しているワーク100の母材に干渉されることなく、加工ヘッド4から、溝103の底部に設定される各パス加工位置Pa1,Pa2,Pa3に、レーザビーム11を照射することができる。このため、本実施形態のレーザ加工装置1は、1層3パスのレーザ加工を順次繰り返し行うことで、ワーク100に形成された溝103の底部に、新たな溶融材15を生じさせるこができ、その溶融材15をガスノズル8から吹き付けるアシストガス9により吹き飛ばすことで、溝103の深さを順次深くする加工を実施することができる。 In the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, the control device 7 has the first end processing control function and the end processing control function based on the second end processing control function so that the arrangement order in the x-axis direction is the first. When performing laser processing at the pass processing position Pa1 and the third pass processing position Pa3, the processing head 4 can be controlled to be in a posture in which the processing heads 4 are inclined in opposite directions to each other in the x-axis direction. For example, the control device 7 controls the processing head 4 so that the irradiation direction of the laser beam 11 is tilted in the negative direction of the x-axis when performing the laser processing at the pass processing position Pa1 where the arrangement order in the x-axis direction is the first. When performing laser processing at the pass processing position Pa3 that is the third in the x-axis direction, the processing head 4 is controlled so that the irradiation direction of the laser beam 11 is tilted in the positive direction of the x-axis. Therefore, in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, the space inside the groove 103 already formed in the work 100 is used to interfere with the base material of the work 100 forming both side walls of the groove 103. Instead, the laser beam 11 can be irradiated from the processing head 4 to the pass processing positions Pa1, Pa2, Pa3 set at the bottom of the groove 103. Therefore, the laser processing apparatus 1 of the present embodiment can generate new molten material 15 at the bottom of the groove 103 formed in the work 100 by sequentially repeating the laser processing of one layer and three passes. By blowing the molten material 15 with the assist gas 9 blown from the gas nozzle 8, it is possible to perform a process of sequentially increasing the depth of the groove 103.

[第1実施形態の応用例]
前記第1実施形態では、制御装置7に、1層3パスのレーザ加工が設定された場合の例について説明した。これに対し、制御装置7は、1層4パス、1層5パスなど、1層当たりのパス数がより多く設定される機能を備えていてもよい。
[Application Example of First Embodiment]
In the said 1st Embodiment, the example in case the laser processing of 1 layer 3 pass was set to the control apparatus 7 was demonstrated. On the other hand, the control device 7 may have a function such that the number of passes per layer is set to be larger, such as one-layer four-pass and one-layer five-pass.

そこで、第1実施形態の応用例では、前記第1実施形態で示した1層3パスの場合の構成を、1層4パス、5パス、あるいはそれ以上の多パスの場合にも応用して適用できるように、Mを3以上の任意の整数として、1層Mパスの場合に一般化して説明する。具体的には、制御装置7に、1層Mパスのレーザ加工が設定される場合に、制御装置7が備える機能について説明する。 Therefore, in the application example of the first embodiment, the configuration for the one-layer three-pass shown in the first embodiment is also applied to the case of the one-layer four-pass, five-pass, or more multi-pass. As applicable, M is an arbitrary integer of 3 or more, and is generalized to the case of one-layer M pass. Specifically, the function provided in the control device 7 when the laser processing of the one-layer M pass is set in the control device 7 will be described.

制御装置7は、パス加工位置設定機能と、加工順序設定機能と、中間部加工制御機能と、端部加工制御機能としての第1の端部加工制御機能および第2の端部加工制御機能と、を備える。 The control device 7 has a pass machining position setting function, a machining sequence setting function, an intermediate part machining control function, a first end part machining control function and a second end part machining control function as end part machining control functions. , Is provided.

パス加工位置設定機能は、制御装置7が、1層Mパスのレーザ加工とされた設定に基づいて、ワーク100に対し、x軸方向にM個のパス加工位置を並べて設定する機能である。この際、各パス加工位置は、個別に形成予定の単位溝同士が、x軸方向に繋がるように設定される。 The pass machining position setting function is a function that the control device 7 sets and sets M pass machining positions in the x-axis direction on the workpiece 100 based on the setting of the laser machining of one layer M pass. At this time, each pass processing position is set so that the unit grooves to be formed individually are connected to each other in the x-axis direction.

加工順序設定機能は、パス加工位置設定機能でx軸方向に並べて設定されたM個のパス加工位置について、次の第1と第2の順序設定条件が共に満たされるように、レーザ加工を行う加工順序を設定する機能である。 The processing order setting function performs laser processing on the M number of path processing positions set side by side in the x-axis direction by the path processing position setting function such that the following first and second order setting conditions are both satisfied. This is a function to set the processing order.

第1の順序設定条件は、x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置のレーザ加工を、隣接するx軸方向の配列順序が2番目のパス加工位置のレーザ加工よりも後に実施するという条件である。 The first order setting condition is that the laser processing at the first pass processing position in the x-axis direction is performed after the laser processing at the adjacent second pass processing position in the x-axis direction. It is a condition.

第2の順序設定条件は、x軸方向の配列順序が最後、すなわちM番目のパス加工位置のレーザ加工を、隣接するx軸方向の配列順序が最後から2番目、すなわち前記配列順序が(M−1)番目のパス加工位置のレーザ加工よりも後に実施するという条件である。 The second order setting condition is that the arrangement order in the x-axis direction is the last, that is, the laser processing at the M-th pass processing position is the second from the last in the adjacent x-axis direction, that is, the arrangement order is (M The condition is to carry out after the laser processing at the (-1)th pass processing position.

加工順序設定機能では、前記第1と第2の順序設定条件が満たされれば、その他の加工順序は、たとえば、マニピュレータ3による加工ヘッド4の動作の効率化を図るなどの観点から、任意に設定してよい。 In the machining sequence setting function, if the first and second sequence setting conditions are satisfied, other machining sequences are arbitrarily set from the viewpoint of, for example, improving the efficiency of the operation of the machining head 4 by the manipulator 3. You can do it.

たとえば、図8に示すように、1層4パスの場合は、x軸方向に並べて4つのパス加工位置Pb1,Pb2,Pb3,Pb4が設定される。この場合、制御装置7の加工順序設定機能は、パス加工位置Pb1の加工順序がパス加工位置Pb2よりも後で、且つパス加工位置Pb4の加工順序がパス加工位置Pb3よりも後であれば、その他の加工順序は任意に設定してよい。 For example, as shown in FIG. 8, in the case of one layer and four passes, four pass processing positions Pb1, Pb2, Pb3 and Pb4 are set side by side in the x-axis direction. In this case, the machining sequence setting function of the control device 7 determines that the machining sequence of the pass machining position Pb1 is after the pass machining position Pb2 and the machining sequence of the pass machining position Pb4 is after the pass machining position Pb3. Other processing orders may be set arbitrarily.

たとえば、パス加工位置Pb2とパス加工位置Pb3は、いずれの加工順序が先であってもよい。この場合、パス加工位置Pb2とパス加工位置Pb3のうち、加工順序が先とされる一方が、1番目の加工順序に設定される。具体的には、1層4パスの場合の加工順序は、各パス加工位置の符号のみを並べて示すと、Pb2,Pb1,Pb3,Pb4と、Pb2,Pb3,Pb1,Pb4と、Pb2,Pb3,Pb4,Pb1と、Pb3,Pb2,Pb1,Pb4と、Pb3,Pb2,Pb4,Pb1と、Pb3,Pb4,Pb2,Pb1のうちのいずれかに設定される。 For example, the pass processing position Pb2 and the pass processing position Pb3 may be processed first. In this case, one of the pass machining position Pb2 and the pass machining position Pb3, whichever comes first in the machining sequence, is set as the first machining sequence. Specifically, regarding the processing order in the case of the one-layer four-pass, if only the codes of the respective path processing positions are shown side by side, Pb2, Pb1, Pb3, Pb4, Pb2, Pb3, Pb1, Pb4, Pb2, Pb3. It is set to any one of Pb4, Pb1, Pb3, Pb2, Pb1, Pb4, Pb3, Pb2, Pb4, Pb1 and Pb3, Pb4, Pb2, Pb1.

また、たとえば、図9に示すように、1層5パスの場合は、x軸方向に並べて5つのパス加工位置Pc1,Pc2,Pc3,Pc4,Pc5が設定される。この場合、制御装置7の加工順序設定機能は、パス加工位置Pc1の加工順序がパス加工位置Pc2よりも後で、且つパス加工位置Pc5の加工順序がパス加工位置Pc4よりも後であれば、その他の加工順序は任意に設定してよい。 Further, for example, as shown in FIG. 9, in the case of one layer and five passes, five pass processing positions Pc1, Pc2, Pc3, Pc4 and Pc5 are set side by side in the x-axis direction. In this case, the machining sequence setting function of the control device 7 determines that the machining sequence of the pass machining position Pc1 is after the pass machining position Pc2 and the machining sequence of the pass machining position Pc5 is after the pass machining position Pc4. Other processing orders may be set arbitrarily.

1層5パスの場合は、パス加工位置Pc1とパス加工位置Pc2の加工順序の条件、および、パス加工位置Pc4とパス加工位置Pc5の加工順序の条件は、前記した1層4パスの場合におけるパス加工位置Pb1とパス加工位置Pb2の加工順序の条件、および、パス加工位置Pb3とパス加工位置Pb4の加工順序の条件と同様である。したがって、1層5パスの場合にて、パス加工位置Pc3を除いた4つのパス加工位置Pc1,Pc2,Pc4,Pc5についての加工順序の並べ方は、前記した1層4パスの場合の加工順序と同様に、6通りの設定が可能である。すなわち、1層5パスの場合におけるパス加工位置Pc1,Pc2,Pc4,Pc5の加工順序の並べ方は、各パス加工位置の符号のみで示すと、Pc2,Pc1,Pc4,Pc5と、Pc2,Pc4,Pc1,Pc5と、Pc2,Pc4,Pc5,Pc1と、Pc4,Pc2,Pc1,Pc5と、Pc4,Pc2,Pc5,Pc1と、Pc4,Pc5,Pc2,Pc1と、のいずれかに設定することができる。ところで、パス加工位置Pc3については、加工順序の設定に関わる条件は特にない。そのため、パス加工位置Pc3の加工順序は、前記したパス加工位置Pc1,Pc2,Pc4,Pc5についての6通りの加工順序の並べ方のそれぞれに対して、加工順序が1番目となるように加えた設定としてもよいし、2番目または3番目または4番目のいずれかとなるように挿入した設定としてもよいし、5番目となるように加えた設定としてもよい。よって、1層5パスの場合は、パス加工位置Pc2とパス加工位置Pc3とパス加工位置Pc4のうちのいずれかが、1番目の加工順序に設定される。 In the case of one layer and five passes, the conditions of the machining order of the pass machining position Pc1 and the pass machining position Pc2, and the conditions of the machining order of the pass machining position Pc4 and the pass machining position Pc5 are the same as those in the case of the one layer four pass described above. The conditions are the same for the machining order of the pass machining position Pb1 and the pass machining position Pb2, and for the machining sequence of the pass machining position Pb3 and the pass machining position Pb4. Therefore, in the case of the one-layer five-pass, the way of arranging the processing orders for the four pass processing positions Pc1, Pc2, Pc4, and Pc5 excluding the pass processing position Pc3 is the same as the processing order for the one-layer four-pass described above. Similarly, 6 kinds of settings are possible. That is, the method of arranging the processing order of the path processing positions Pc1, Pc2, Pc4, and Pc5 in the case of one-layer five-pass is shown only by the symbols of the respective path processing positions, Pc2, Pc1, Pc4, Pc5, Pc2, Pc4, It can be set to any one of Pc1, Pc5, Pc2, Pc4, Pc5, Pc1, Pc4, Pc2, Pc1, Pc5, Pc4, Pc2, Pc5, Pc1 and Pc4, Pc5, Pc2, Pc1. .. By the way, regarding the pass machining position Pc3, there is no particular condition relating to the setting of the machining order. Therefore, the machining sequence of the pass machining position Pc3 is set so that the machining sequence is the first with respect to each of the six machining sequence arrangements for the pass machining positions Pc1, Pc2, Pc4, and Pc5 described above. The setting may be inserted so as to be the second, the third, or the fourth, or the setting may be added so as to be the fifth. Therefore, in the case of one layer and five passes, any one of the pass machining position Pc2, the pass machining position Pc3, and the pass machining position Pc4 is set to the first machining order.

中間部加工制御機能は、制御装置7が、x軸方向の配列順序が1番目と、配列順序がM番目とを除く中間部のパス加工位置、すなわち、x軸方向の配列順序が2番目から(M−1)番目のパス加工位置についてレーザ加工を行うときには、図4(a)に示したと同様に、加工ヘッド4を、レーザビーム11の照射方向が、z軸およびy軸(図2参照)の双方に平行な平面に沿う姿勢に制御する機能である。 In the intermediate part machining control function, the control device 7 controls the pass machining position of the intermediate part excluding the first arrangement order in the x-axis direction and the second arrangement order, that is, the second arrangement order in the x-axis direction. When laser processing is performed at the (M-1)th pass processing position, the processing head 4 is irradiated with the laser beam 11 in the z-axis and y-axis directions (see FIG. 2) in the same manner as shown in FIG. 4A. ) Is a function to control the posture along a plane parallel to both.

第1の端部加工制御機能は、制御装置7が、x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置についてレーザ加工を行うときには、加工ヘッド4を、図4(b)に示したと同様に、レーザビーム11の照射方向が、z軸およびy軸(図2参照)の双方に平行な平面よりもx軸の負方向に傾く姿勢に制御する機能である。この際、制御装置7は、図7(a)に示したと同様に、x軸方向の配列順序が2番目のパス加工位置に形成されている単位溝のx軸の負方向の端部のx座標と、該単位溝の底部のz座標とを基に、そのx座標とz座標とを備える位置に加工ヘッド4によるレーザビーム11の照射方向が向くように、加工ヘッド4の傾斜姿勢を定めることが好ましい。 The first end part machining control function, when the control device 7 performs the laser machining at the pass machining position where the arrangement order in the x-axis direction is the first, the machining head 4 is moved in the same manner as shown in FIG. 4B. The function of controlling the irradiation direction of the laser beam 11 is such that the laser beam 11 is inclined in the negative direction of the x-axis with respect to the plane parallel to both the z-axis and the y-axis (see FIG. 2). At this time, as in the case shown in FIG. 7A, the control device 7 controls the x of the end portion in the negative direction of the x-axis of the unit groove formed at the second pass machining position in the arrangement order in the x-axis direction. Based on the coordinates and the z-coordinate of the bottom of the unit groove, the inclined posture of the processing head 4 is determined so that the irradiation direction of the laser beam 11 by the processing head 4 is directed to a position having the x-coordinate and the z-coordinate. It is preferable.

第2の端部加工制御機能は、制御装置7が、x軸方向の配列順序がM番目のパス加工位置についてレーザ加工を行うときには、加工ヘッド4を、図4(c)に示したと同様に、レーザビーム11の照射方向が、z軸およびy軸(図2参照)の双方に平行な平面よりもx軸の正方向に傾く姿勢に制御する機能である。この際、制御装置7は、図7(b)に示したパス加工位置Pa3のレーザ加工の場合と同様に、x軸方向の配列順序が(M−1)番目のパス加工位置に形成されている単位溝のx軸の正方向の端部のx座標と、該単位溝の底部のz座標とを基に、そのx座標とz座標とを備える位置に加工ヘッド4によるレーザビーム11の照射方向が向くように、加工ヘッド4の傾斜姿勢を定めることが好ましい。 The second end part machining control function, when the control device 7 performs the laser machining at the pass machining position where the arrangement order in the x-axis direction is the Mth, the machining head 4 is moved in the same manner as shown in FIG. The function of controlling the irradiation direction of the laser beam 11 is such that the laser beam 11 is inclined in the positive direction of the x-axis with respect to the plane parallel to both the z-axis and the y-axis (see FIG. 2). At this time, as in the case of the laser processing at the pass processing position Pa3 shown in FIG. 7B, the control device 7 forms the (M-1)th pass processing position in the x-axis direction. Irradiation of the laser beam 11 by the processing head 4 at a position having the x-coordinate and the z-coordinate based on the x-coordinate of the end of the unit groove in the positive direction of the x-axis and the z-coordinate of the bottom of the unit groove. It is preferable to determine the inclined posture of the processing head 4 so that the direction is oriented.

これにより、本応用例のレーザ加工装置1では、制御装置7は、第1の端部加工制御機能および第2の端部加工制御機能による端部加工制御機能により、x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置およびM番目のパス加工位置についてレーザ加工を行うときには、加工ヘッド4を互いにx軸方向の逆向きに傾く姿勢に制御することができる。 As a result, in the laser processing apparatus 1 of the present application example, the control device 7 uses the first end processing control function and the second end processing control function to control the arrangement order in the x-axis direction. When performing laser processing at the first pass processing position and the Mth pass processing position, the processing heads 4 can be controlled so as to incline in opposite directions in the x-axis direction.

したがって、本応用例のレーザ加工装置1は、1層Mパスのレーザ加工を行うことができるため、第1実施形態のレーザ加工装置1と同様に使用して、同様の効果を得ることができる。 Therefore, since the laser processing apparatus 1 of the present application example can perform laser processing of one layer M pass, it can be used in the same manner as the laser processing apparatus 1 of the first embodiment to obtain the same effect. ..

なお、本開示のレーザ加工装置、および、レーザ加工方法は、前記実施形態および応用例にのみ限定されるものではない。 The laser processing apparatus and the laser processing method according to the present disclosure are not limited to the above-described embodiments and application examples.

図1に示したロボット2のマニピュレータ3の関節数、形状、サイズ、および、エンドエフェクタである加工ヘッド4の形状、サイズは、図示するための便宜上のものであり、図示したものに限定されない。 The number of joints, the shape, and the size of the manipulator 3 of the robot 2 illustrated in FIG. 1 and the shape and the size of the processing head 4 that is the end effector are for convenience of illustration and are not limited to those illustrated.

また、ロボット2は、ワーク100に形成する溝103の全長に亘り、加工ヘッド4を前記した所定の傾斜姿勢で移動させる機能を備えていれば、ワーク100に形成する溝103が延びる方向と、ロボット2の配置は、任意に設定してよい。また、たとえば、ロボット2は、マニピュレータ3が取り付けられているベースが可動する形式であってもよい。 Further, if the robot 2 has a function of moving the processing head 4 in the above-described predetermined tilted posture over the entire length of the groove 103 formed in the work 100, the direction in which the groove 103 formed in the work 100 extends, The arrangement of the robot 2 may be set arbitrarily. Further, for example, the robot 2 may be of a type in which a base to which the manipulator 3 is attached is movable.

ワーク100に形成する溝103の溝幅寸法は、1層3パスの場合は、ワーク100に照射されるレーザビーム11のスポットのビーム径に対する比率が2倍以上として説明したが、これらは寸法例である。 The groove width dimension of the groove 103 formed in the work 100 is explained as a ratio of the spot diameter of the laser beam 11 with which the work 100 is irradiated to the beam diameter is two times or more in the case of the one-layer three-pass method. Is.

溝103の溝幅の寸法は、大きくすればするほど、溝103の側壁との干渉を避けた状態で、溝103の底部に、1層Mパス(Mは3以上の整数)のレーザ加工のためのレーザビーム11の照射を実施しやすくなるが、溝103を形成するために除去するワーク100の母材の量が多くなるため、より多くのエネルギーと時間が必要になる。 The larger the groove width of the groove 103, the more the laser processing of one layer M pass (M is an integer of 3 or more) is performed on the bottom of the groove 103 while avoiding interference with the sidewall of the groove 103. However, since the amount of the base material of the workpiece 100 to be removed to form the groove 103 is large, more energy and time are required.

一方、溝103の溝幅の寸法は、小さくすればするほど、溝103を形成するために除去するワーク100の母材の量が少なくなるが、溝103の底部を対象として1層Mパスのレーザ加工のためにレーザビーム11を照射するときに、溝103の側壁との干渉を避け難くなる。 On the other hand, the smaller the groove width dimension of the groove 103, the smaller the amount of the base material of the workpiece 100 to be removed to form the groove 103, but the bottom of the groove 103 is the target of the 1-layer M pass. When irradiating the laser beam 11 for laser processing, it becomes difficult to avoid interference with the side wall of the groove 103.

よって、溝103の溝幅寸法の設定値は、加工ヘッド4から照射するレーザビーム11を、溝103の側壁と干渉させることなく、溝103の底部に設定される1層Mパスのレーザ加工を実施できるという条件が満たされる範囲で、前記した以外の寸法に変更してもよいことは勿論である。この場合であっても、溝103を形成する加工に要するエネルギーと時間を抑制するという点から考えると、溝103の溝幅寸法は、できるだけ小さくすることが好ましい。 Therefore, the set value of the groove width dimension of the groove 103 is set such that the laser beam 11 emitted from the processing head 4 does not interfere with the side wall of the groove 103 and the laser processing of the single-layer M pass set at the bottom of the groove 103 is performed. It is needless to say that the dimensions may be changed to those other than the above, as long as the condition of being practicable is satisfied. Even in this case, from the viewpoint of suppressing the energy and time required for forming the groove 103, it is preferable to make the groove width dimension of the groove 103 as small as possible.

前記各実施形態および応用例では、溝検出装置は、カメラ10を例示したが、ワーク100に形成された溝103または溝103の底部、あるいは、単位溝について、x軸の負方向の端部と、正方向の端部を検出することができれば、視覚センサ、3Dスキャナなど、カメラ10以外の任意の形式の溝検出装置を採用してもよい。したがって、制御装置7は、溝検出装置より受け取る情報の形式に応じて、ワーク100に形成された溝103や単位溝の位置を特定する処理を適宜行う機能を備えるものとすればよい。この構成によっても、本開示のレーザ加工装置およびレーザ加工方法は、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。 In each of the above-described embodiments and application examples, the groove detecting device has exemplified the camera 10, but the groove 103 formed on the work 100 or the bottom of the groove 103, or the end of the unit groove in the negative direction of the x-axis. A groove detection device of any type other than the camera 10, such as a visual sensor or a 3D scanner, may be adopted as long as it can detect the end portion in the positive direction. Therefore, the control device 7 may be provided with a function of appropriately performing the process of specifying the position of the groove 103 or the unit groove formed on the work 100 according to the format of the information received from the groove detection device. Also with this configuration, the laser processing apparatus and the laser processing method of the present disclosure can obtain the same effects as those of the above-described embodiment.

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。 Of course, various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

なお、本開示のレーザ加工装置およびレーザ加工方法の更に別の応用としては、ワークにおける溝の形成予定個所に、1層2パスのレーザ加工を順次繰り返し行うことで、溝を形成することも可能である。この場合は、本開示のレーザ加工装置における制御装置は、先ず、ワークにおける溝の形成予定個所に、2つのパス加工位置をx軸方向に並べて設定する。その後、制御装置は、x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置についてレーザ加工を行うときには、加工ヘッドを、レーザビームの照射方向が、z軸およびy軸(図2参照)の双方に平行な平面よりもx軸の負方向に傾く姿勢に制御し、x軸方向の配列順序が2番目のパス加工位置についてレーザ加工を行うときには、加工ヘッドを、レーザビームの照射方向が、z軸およびy軸(図2参照)の双方に平行な平面よりもx軸の正方向に傾く姿勢に制御するようにすればよい。 Further, as still another application of the laser processing apparatus and the laser processing method of the present disclosure, it is possible to form a groove by sequentially repeating laser processing of one layer and two passes at a position where the groove is to be formed in the work. Is. In this case, the control device in the laser processing apparatus of the present disclosure first sets two path processing positions in the x-axis direction at the planned groove formation positions in the workpiece. After that, when performing laser processing at the pass processing position where the arrangement order in the x-axis direction is the first, the control device controls the processing head so that the irradiation direction of the laser beam is in both the z-axis and the y-axis (see FIG. 2). When performing the laser processing at a posture inclining to the negative direction of the x axis with respect to the parallel plane and performing the laser processing at the second path processing position in the arrangement direction of the x axis, the laser beam irradiation direction is set to the z axis. The posture may be controlled so as to be inclined in the positive direction of the x-axis with respect to a plane parallel to both the y-axis and the y-axis (see FIG. 2).

2 ロボット、3 マニピュレータ、4 加工ヘッド、6 レーザ発振器、7 制御装置、9 アシストガス、8 ガスノズル、10 カメラ(溝検出装置)、100 ワーク、103 溝、104 端部、105 端部、Pa1,Pa2,Pa3 パス加工位置、Pb1,Pb2,Pb3,Pb4 パス加工位置、Pc1,Pc2,Pc3,Pc4,Pc5 パス加工位置 2 robot, 3 manipulator, 4 processing head, 6 laser oscillator, 7 control device, 9 assist gas, 8 gas nozzle, 10 camera (groove detection device), 100 workpiece, 103 groove, 104 end, 105 end, Pa1, Pa2 , Pa3 pass machining position, Pb1, Pb2, Pb3, Pb4 pass machining position, Pc1, Pc2, Pc3, Pc4, Pc5 pass machining position

Claims (5)

マニピュレータを備えたロボットと、
前記マニピュレータの先端側に取り付けられた加工ヘッドと、
前記加工ヘッドに接続されたレーザ発振器と、
制御装置と、
前記加工ヘッドからのレーザビームの照射個所にアシストガスを吹き付けるガスノズルと、
溝検出装置と、を備え、
前記制御装置は、
ワークについて溝の形成予定個所が設定される機能と、
前記加工ヘッドを、前記ワークに形成する前記溝の長手方向に沿わせて移動させる動作が、レーザ加工の1つのパスとして設定される機能と、
1層Mパス(Mは3以上の整数)のレーザ加工が設定される機能と、
形成予定の前記溝の溝幅方向をx軸方向、前記溝の長手方向をy軸方向、前記溝の深さ方向をz軸方向として、前記ワークにおける前記溝の形成予定個所に、前記x軸方向に並べてM個のパス加工位置を設定するパス加工位置設定機能と、
前記各パス加工位置に対して前記パスを実行するための指令を前記マニピュレータへ与える機能と、
前記x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置およびM番目のパス加工位置について前記レーザ加工を行うときには、前記加工ヘッドを互いに前記x軸方向逆向きに傾ける端部加工制御機能と、を備えたこと
を特徴とするレーザ加工装置。
A robot with a manipulator,
A processing head attached to the tip side of the manipulator,
A laser oscillator connected to the processing head,
A control device,
A gas nozzle that blows an assist gas to the irradiation position of the laser beam from the processing head,
A groove detection device,
The control device is
With the function to set the planned groove formation point for the work,
An operation in which the operation of moving the processing head along the longitudinal direction of the groove formed in the work is set as one pass of laser processing;
A function to set laser processing of one layer M pass (M is an integer of 3 or more),
The groove width direction of the groove to be formed is the x-axis direction, the longitudinal direction of the groove is the y-axis direction, and the depth direction of the groove is the z-axis direction. A path processing position setting function that sets M path processing positions arranged side by side,
A function for giving a command for executing the pass to each of the pass machining positions to the manipulator,
When performing the laser processing with respect to the first pass processing position and the Mth pass processing position in the x-axis direction, the end processing control function of inclining the processing heads in the x-axis opposite directions to each other. A laser processing device characterized in that it is equipped.
前記制御装置は、
前記パス加工位置設定機能で前記x軸方向に並べて設定されたM個のパス加工位置について、前記x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置のレーザ加工は、隣接する前記x軸方向の配列順序が2番目のパス加工位置のレーザ加工よりも後に実施するという条件と、前記x軸方向の配列順序がM番目のパス加工位置のレーザ加工は、隣接する前記x軸方向の配列順序が(M−1)番目のパス加工位置のレーザ加工よりも後に実施するという条件とが共に満たされるように、レーザ加工を行う加工順序を設定する加工順序設定機能と、
前記x軸方向の配列順序が前記2番目から前記(M−1)番目のパス加工位置についてレーザ加工を行うときに、前記加工ヘッドを、前記レーザビームの照射方向が、前記z軸および前記y軸の双方に平行な平面に沿う姿勢に制御する中間部加工制御機能と、を更に備えた
請求項1に記載のレーザ加工装置。
The control device is
Regarding the M pass machining positions set side by side in the x-axis direction by the pass machining position setting function, the laser machining at the pass machining position having the first arrangement order in the x-axis direction is performed in the adjacent x-axis direction. The condition that the laser processing is performed after the laser processing at the second pass processing position in the arrangement order and the laser processing at the Mth pass processing position in the x-axis direction is that the adjacent arrangement order in the x-axis direction is A processing order setting function for setting a processing order for performing laser processing so that the condition that the laser processing is performed after the laser processing at the (M-1)th pass processing position is both satisfied;
When performing laser processing at the second to the (M−1)th pass processing positions in the x-axis direction, the processing head is controlled so that the laser beam irradiation direction is the z-axis and the y-direction. The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising an intermediate portion processing control function of controlling an attitude along a plane parallel to both axes.
前記加工ヘッドは、前記レーザビームを先端側の開口を通して外部へ照射するノズルを備え、更に、前記レーザビームの焦点が前記ノズルの前記開口の位置に配置された構成を備えた
請求項1または2に記載のレーザ加工装置。
The processing head includes a nozzle that irradiates the laser beam to the outside through an opening on the tip side, and further has a configuration in which the focus of the laser beam is arranged at the position of the opening of the nozzle. The laser processing apparatus described in.
前記加工ヘッドは、前記レーザビームを先端側の開口を通して外部へ照射するノズルを備え、更に、パージガスを前記ノズルの前記開口を通して外部に吹き出す機能を備えた
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
The processing head includes a nozzle that irradiates the laser beam to the outside through an opening on the tip side, and further has a function of blowing a purge gas to the outside through the opening of the nozzle. The laser processing apparatus according to the item.
レーザビームを照射する加工ヘッドを、ワークに形成する溝の長手方向に沿わせて移動させる動作を、レーザ加工の1つのパスとして、
制御装置に、前記ワークについて溝の形成予定個所が設定される処理と、
前記制御装置に、1層Mパス(Mは3以上の整数)のレーザ加工が設定される処理と、
前記制御装置が、形成予定の前記溝の溝幅方向をx軸方向、前記溝の長手方向をy軸方向、前記溝の深さ方向をz軸方向として、前記ワークにおける前記溝の形成予定個所に、前記x軸方向に並べてM個のパス加工位置を設定する処理と、
前記制御装置が、前記各パス加工位置にて前記パスを実行するための指令をマニピュレータへ与える処理と、を行い、
更に、前記制御装置は、前記x軸方向の配列順序が1番目のパス加工位置およびM番目のパス加工位置について前記レーザ加工を行うときには、前記加工ヘッドを互いに前記x軸方向逆向きに傾く姿勢に制御する処理を行うこと
を特徴とするレーザ加工方法。
The operation of moving the processing head that irradiates the laser beam along the longitudinal direction of the groove formed in the work is defined as one pass of laser processing.
In the control device, a process for setting a groove formation planned location for the work,
A process in which laser processing of one layer M pass (M is an integer of 3 or more) is set in the control device;
The control device sets the groove width direction of the groove to be formed as the x-axis direction, the longitudinal direction of the groove as the y-axis direction, and the depth direction of the groove as the z-axis direction, where the groove is to be formed in the workpiece. And processing for setting M pass processing positions side by side in the x-axis direction,
The control device performs a process of giving a command for executing the pass to the manipulator at each pass processing position,
Further, when performing the laser processing at the first pass processing position and the Mth pass processing position in the x-axis direction, the controller tilts the processing heads in opposite x-axis directions. A laser processing method characterized by performing a process for controlling the laser processing.
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