JP2830899B2 - レーザ加工機 - Google Patents

レーザ加工機

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JP2830899B2 JP6026087A JP2608794A JP2830899B2 JP 2830899 B2 JP2830899 B2 JP 2830899B2 JP 6026087 A JP6026087 A JP 6026087A JP 2608794 A JP2608794 A JP 2608794A JP 2830899 B2 JP2830899 B2 JP 2830899B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工機に関し、よ
り詳しくは、ピアッシング加工に要する時間を短縮でき
る様にしたレーザ加工機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ピアッシング加工に要する時間を
短縮できる様にしたレーザ加工機として、例えば特開平
4−284993号公報が知られている。上記公報のレ
ーザ加工機では、集光レンズをフォーカスヘッドに対し
て昇降自在に設けるとともに、ピアッシング加工中に駆
動機構を介して集光レンズの焦点位置を下降させるよう
にしている。そのように構成することで、肉厚の厚い被
加工物であっても比較的短時間でピアッシング加工を終
了することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のレーザ加工機では、フォーカスヘッドに対して集光
レンズを昇降可能に取り付ける必要があり、しかも集光
レンズを昇降させるための駆動機構をフォーカスヘッド
に設ける必要があるので、フォーカスヘッドの構成が複
雑になるという欠点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような事情に鑑み、
本発明は、レーザ光線を放射するレーザ発振器と、フォ
ーカスヘッド内に収納されて被加工物にレーザ光線を照
射する集光レンズと、上記レーザ発振器の作動を制御す
る制御装置とを備え、被加工物に対してピアッシング加
工を施してから切断加工を行うようにしたレーザ加工機
において、ピアッシング加工を行う際に該ピアッシング
加工箇所から生じる溶融光を受光して、上記制御装置に
入力する検出手段を設けるとともに、ピアッシング加工
中に上記検出手段から入力される溶融光の光量と予め記
憶した基準光量とを比較して、溶融光の光量が基準光量
よりも小さくなったら、溶融光の光量が基準光量よりも
大きくなる出力値までレーザ光線の出力を増大させる出
力補正部を上記制御装置に設けたものである。
【0005】
【作用】このような構成によれば、ピアッシング加工の
進行中に溶融光が基準光量よりも小さくなったらレーザ
光線の出力を上昇させるので、板厚の厚い被加工物であ
っても効率的にピアッシング加工を行うことができる。
したがって、従来に比較してフォーカスヘッドを簡略化
して、ピアッシング加工に要する時間を短縮することが
できる。
【0006】
【実施例】以下、本発明をパルス発振型のレーザ加工機
に適用した実施例について説明すると、図1において、
レーザ加工機は、レーザ光線Lをパルス発振するレーザ
発振器1と、このレーザ発振器1から発振されたレーザ
光線Lを集光する集光レンズ2を収納したフォーカスヘ
ッド3とを備えており、上記レーザ発振器1は制御装置
4によってパルス発振制御されるようになっている。上
記フォーカスヘッド3は図示しない昇降機構によって昇
降されるようになっており、また被加工物5は図示しな
い加工テーブルに載置されている。そして、加工テーブ
ルとフォーカスヘッド3とを適宜の駆動機構によって水
平面内で相互に直交する方向に相対移動させることによ
り、上記被加工物5を所要形状に切断加工することがで
きる。上記フォーカスヘッド3のハウジング3aには光
ファイバコネクタ6を取付けてあり、この光ファイバコ
ネクタ6を介してこれに接続した光ファイバ7の一端7
aをフォーカスヘッド3内に位置させて、下方側の開口
部3bに臨ませている。上記光ファイバ7の他端はフォ
トダイオード8に臨ませてあり、このフォトダイオード
8によって光を電気信号に変換して上記制御装置4に入
力するようにしている。本実施例では、上記光ファイバ
コネクタ6と光ファイバ7およびフォトダイオード8と
によって検出手段9を構成している。したがって、制御
装置4によってパルス発振制御されたレーザ発振器1か
らのレーザ光線Lは、フォーカスヘッド3の集光レンズ
2で集光されてから被加工物5に照射されるようにな
る。そして、検出手段9を構成するフォトダイオード8
は連続して、つまりパルス発振されるレーザ光線Lの照
射時と停止時ともに、レーザ光線Lの照射によって生じ
た光を受光するようになっている。このときレーザ光線
Lの波長は、一例として10600nmであり、また被
加工物5の溶融部分5aから生じる溶融光L2の波長は
300〜900nm程度であるので、例えば700nm
の波長を検出できるフォトダイオード8を用いれば、レ
ーザ光線Lを検出することなく溶融部分5aから生じる
溶融光L2のみを検出することができる。しかして、本
実施例は、ピアッシング加工の進行に伴って溶融部分5
aの溶融光L2の強度が減少することに着目してなされ
たものであり、ピアッシング加工中の溶融光L2の強度
が所定の基準光量よりも小さくなったら、レーザ光線L
の出力を増大させるようにしたものである。すなわち、
上記制御装置4は、ピアッシング加工中に被加工物5に
対するレーザ光線Lの出力を調整する出力補正部4A
と、ピアッシング加工が終了したことを判定するピアッ
シング終了判定部4Bと、上記検出手段9の機能の良否
を判定する検出機能判定部4Cとを備えるとともに、上
記各判定部4B,4Cによる判定結果を表示する表示部
4Dを備えている。図2に示すように、出力補正部4A
には、予め所定の基準光量L3が記憶させてあり、出力
補正部4Aは、ピアッシング加工開始後に検出手段9か
ら制御装置4に入力される溶融光L2の光量を上記基準
光量L3と比較し、入力される溶融光L2の光量が基準
光量L3よりも小さくなったら、基準光量L3よりも溶
融光L2の光量が大きくなる値までレーザ光線Lの出力
を増大させるようになっている。本実施例では、レーザ
光線Lのパルス発振の周期を小さくするか、あるいはパ
ルス幅を広くすることで、レーザ光線Lの出力を増大さ
せるようにしている。また、ピアッシング終了判定部4
Bは、ピアッシング加工の終了を判定する基準となるピ
アッシング終了判定光量L4をあらかじめ記憶してお
り、ピアッシング加工開始後に上記検出手段9から制御
装置4に入力される溶融光L2の検出光量と、上記ピア
ッシング終了判定光量L4とを比較して、検出光量がピ
アッシング終了判定光量L4よりも小さくなったとき
に、ピアッシング加工が終了したものと判定するように
なっている。以上の構成において、板厚の厚い被加工物
5にピアッシング加工を施す場合の作動を図1ないし図
3に基づいて説明する。先ず、ピアッシング加工の開始
時には、フォーカスヘッド3の高さを、集光レンズ2の
焦点Fが被加工物5の表面と一致する高さに維持し(図
3(a))、その状態からレーザ光線Lを被加工物5に
照射してピアッシング加工を開始する。レーザ光線Lが
照射されることによってピアッシング加工箇所が加熱さ
れ、被加工物5の表面がわずかに溶融し、その溶融部分
5aから溶融光L2が発生する。そして、その溶融光L
2は検出手段9を介して制御装置4に入力される。この
とき制御装置4に入力される溶融光L2の検出光量は、
図2の左方端の位置に表示したように、上述した基準光
量L3よりも大きくなっている。この状態からピアッシ
ング加工が進行して溶融部分5aが徐々に深くなると
(図3(b))、溶融光L2の強度が弱くなり、やがて
図2にL2’で示すように基準光量L3よりも小さくな
る。すると、この時点で上記出力補正部4Aは、溶融光
L2の検出光量が基準光量L3よりも大きくなる値まで
レーザ光線Lの出力を上昇させる。上述のように、本実
施例では、レーザ光線Lのパルス発振の周期を小さくす
るか、あるいはパルス幅を広くすることで、レーザ光線
Lの出力を増大させるようにしている。このように、溶
融部分5aに照射されるレーザ光線Lの出力が上昇する
ことで、効率的にピアッシングが進行する。この後、さ
らにピアッシング加工が進行して溶融光L2の検出光量
が基準光量L3よりも小さくなると(L2’’,L
2’’’)、出力補正部4Aは、上述と同様にして溶融
光L2の検出光量が基準光量L3よりも大きくなる値ま
でレーザ光線Lの出力を増大させる。上述のようにして
ピアッシング加工が進行していき、やがて、溶融光L2
の検出光量がピアッシング終了判定光量L4よりも小さ
くなると、上記ピアッシング加工終了判定部4Bはピア
ッシング加工が終了したものと判定し、その旨、表示部
4Dに表示する。上述のように、本実施例は、ピアッシ
ング加工が進行することにともなって徐々にレーザ光線
Lの出力を上昇させるので、効率的なピアッシング加工
を行うことができる。したがって、板厚の厚い被加工物
5であってもピアッシング加工に要する時間を従来に比
較して短縮することができる。また、ピアッシング加工
の開始から所要のレーザ加工の終了までの加工の状況を
きわめて良好に監視することができる。なお、上述のよ
うにピアッシング加工が完了して、ピアッシング孔が穿
設されたら、そのピアッシング孔の位置から被加工物5
に所要の切断加工を施すようになっている。さらに、本
実施例では、図1に示すように、上記検出手段9によっ
て検出可能な基準光Jを発生させる基準光発生手段12
を設けてあり、基準光発生手段12で発生させた基準光
Jを上記検出手段9によって検出できるようにしてい
る。そして、制御装置4の検出機能判定部4Cによっ
て、上記検出手段9が正常に機能しているか否かを判定
するようにしている。より詳細には、上記検出手段9の
光ファイバ7の一端7aと対向させて、光ファイバコネ
クタ13によって光ファイバ14の一端14aをフォー
カスヘッド3に取り付けている。他方、この光ファイバ
14の他端は発光ダイオード15に臨ませている。そし
て、所要時に制御装置4から発光ダイオード15に対し
て所定の波長の基準光Jを発生させるようにしてあり、
その時には、基準光Jは光ファイバ14の一端14aか
ら検出手段9の光ファイバ7の一端7aに向けて発光さ
れる。そして、検出手段9は、上記基準光Jを検出した
検出光を制御装置4に入力する。他方、図4に示すよう
に、検出機能判定部4Cは、検出手段9によって実際に
検出した基準光Jの検出光量J’が、正常な範囲である
と判断可能な下限の検出機能判定光量Kを予め記憶して
いる。そして、上記検出手段9によって実際に検出した
基準光Jの検出光量J’が上記判定光量Kよりも小さい
場合に、上記検出手段9の機能が不良であると判定する
様になっている。そのときには、その旨、上記表示部4
Cに表示するようにしている。したがって、本実施例で
は、検出手段9を構成する光ファイバ7の一端7aが塵
埃等によって霞んで、光の受光機能が低下していること
を容易に検出することができる。
【0007】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来に
比較してピアッシング加工に要する時間を短縮すること
ができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略の構成図。
【図2】ピアッシング加工中の検出手段による溶融光の
検出光量の変動を示す図。
【図3】ピアッシング加工の進行過程を示す図。
【図4】検出手段の機能の良否を判定するための説明
図。
【符号の説明】
1…レーザ発振器 2…集光レンズ 3…フォーカスヘッド 4…制御装置 4A…出力補正部 4C…検出機能判定部 5…被加工物 5a…溶融部分(ピア
ッシング加工箇所) 9…検出手段 12…基準光発生手段 L…レーザ光線 L2…溶融光 L3…基準光量

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光線を放射するレーザ発振器と、
    フォーカスヘッド内に収納されてレーザ光線を集光する
    集光レンズと、上記レーザ発振器の作動を制御する制御
    装置とを備え、被加工物に対してピアッシング加工を施
    してから切断加工を行うようにしたレーザ加工機におい
    て、 ピアッシング加工を行う際に該ピアッシング加工箇所か
    ら生じる溶融光を受光して、上記制御装置に入力する検
    出手段を設けるとともに、 ピアッシング加工中に上記検出手段から入力される溶融
    光の光量と予め記憶した基準光量とを比較して、溶融光
    の光量が基準光量よりも小さくなったら、溶融光の光量
    が基準光量よりも大きくなる出力値までレーザ光線の出
    力を増大させる出力補正部を上記制御装置に設けたこと
    を特徴とするレーザ加工機。
  2. 【請求項2】 上記検出手段によって検出可能な基準光
    を発生させる基準光発生手段を設けるとともに、該基準
    光発生手段によって発生されて検出手段から制御装置に
    入力された基準光と予め記憶した検出機能判定光量とを
    比較して、上記検出手段の機能の良否を判定する検出器
    機能判定部を上記制御装置に設けたことを特徴とする請
    求項1に記載のレーザ加工機。
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