JP3287133B2 - Laser processing machine - Google Patents

Laser processing machine

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JP3287133B2
JP3287133B2 JP24006794A JP24006794A JP3287133B2 JP 3287133 B2 JP3287133 B2 JP 3287133B2 JP 24006794 A JP24006794 A JP 24006794A JP 24006794 A JP24006794 A JP 24006794A JP 3287133 B2 JP3287133 B2 JP 3287133B2
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laser beam
laser
temperature
laser light
workpiece
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健治 川添
克一 浮田
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Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工を行う際にピ
アシング加工時間の短縮及びレーザ光の焦点調整の自動
化を行うためのレーザ加工機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser beam machine for shortening the piercing time and automatically adjusting the focus of a laser beam when performing laser beam machining.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ加工の業界ではレーザ加工作業の
生産性を上げるために、加工時間や調整作業の作業時間
の短縮が求められている。
2. Description of the Related Art In the laser processing industry, it is required to reduce the processing time and the operation time of an adjustment operation in order to increase the productivity of the laser processing operation.

【0003】レーザ加工機を用いてレーザ切断加工を行
う場合、最初に被加工物に小孔を開けるピアシング加工
を行ってから切断加工を行う。このピアシング加工の加
工時間は、板厚が増すほど長くなるが、同じ板厚の場合
でも板の材質の変化や表面状態(凹凸や汚れ具合など)
によって加工時間にばらつきが発生する。この加工時間
のばらつきは板厚が増すほど大きくなる傾向にある。し
かし確実にピアシング加工を行うためには、ピアシング
加工の設定時間を、最長のピアシング加工時間より長く
設定しなければならない。この方法では短時間にピアシ
ング加工で貫通しても、すぐには次工程の切断加工に移
れず、無駄時間が発生する。
[0003] When laser cutting is performed using a laser processing machine, first, piercing is performed to make a small hole in a workpiece, and then cutting is performed. The processing time of this piercing process increases as the plate thickness increases, but even when the plate thickness is the same, changes in the material of the plate and surface conditions (such as unevenness and dirt)
This causes variations in the processing time. This variation in processing time tends to increase as the plate thickness increases. However, in order to surely perform the piercing, the set time of the piercing must be set longer than the longest piercing. In this method, even if the piercing process is performed in a short time, the process cannot immediately proceed to the cutting process in the next step, and a waste time is generated.

【0004】そこでピアシング加工時間の短縮のため
に、貫通を検出して次工程に移る方法が提案されてい
る。一例としてはピアシング加工中のレーザ光の光軸と
同軸上を帰還するレーザ光の反射光の光量からピアシン
グ加工の貫通を検出するもの(例えば特開平2−165
886号公報)や、ピアシング加工の貫通孔の真下に熱
電対を設置してそのレーザ光受光部の温度などからピア
シング加工の貫通を検出する方法(例えば特開平2−2
05283号公報)が提案されている。
[0004] In order to shorten the piercing time, there has been proposed a method of detecting penetration and moving to the next step. As an example, a method of detecting penetration of the piercing process from the amount of reflected light of the laser beam that returns on the same axis as the optical axis of the laser beam during the piercing process (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-165)
886) or a method of installing a thermocouple immediately below a piercing through-hole and detecting penetration of the piercing from the temperature of a laser beam receiving portion thereof (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-2).
No. 05283).

【0005】またレーザ加工機のメンテナンス作業の一
つであるレンズ交換やレンズのクリーニングを行った場
合、レーザ光の焦点位置がメンテナンス前と異なる。そ
こで焦点調整作業を行わなければならないが、この焦点
調整方法として、被加工物にレーザ光を照射してその反
射光の光量から焦点位置を検出するもの(例えば特開昭
59−73192号公報)などがある。
When a lens is exchanged or a lens is cleaned as one of maintenance operations of a laser beam machine, a focal position of a laser beam is different from that before maintenance. Therefore, a focus adjustment operation must be performed. As a focus adjustment method, a method of irradiating a workpiece with laser light and detecting a focus position from the amount of reflected light (for example, JP-A-59-73192). and so on.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、反射光から焦点調整やピアシング加工の貫
通を検出する場合、被加工物の材質や被加工物の表面状
態によって反射率が異なるので、焦点調整やピアシング
加工の貫通を正確に検出するのは困難である。
However, in the above-mentioned conventional configuration, when detecting penetration of focus adjustment or piercing from reflected light, the reflectance varies depending on the material of the workpiece and the surface state of the workpiece. It is difficult to accurately detect the penetration of focus adjustment and piercing.

【0007】またピアシング加工の貫通孔の真下に検出
器を設置する場合、加工による粉塵やワークが検出器の
検出面に堆積、落下したりすると、正しく検出できない
危険がある。またピアシング加工で用いられる高出力の
レーザ光を直接検出器に照射するのは、レーザ光に対し
て耐久性の高い構造が検出器に要求される。
When a detector is installed immediately below a piercing hole, there is a danger that dust and workpieces resulting from the processing will accumulate and fall on the detection surface of the detector, making it impossible to detect them correctly. In addition, in order to directly irradiate a high-output laser beam used for piercing to the detector, a structure having high durability against the laser beam is required for the detector.

【0008】さらに、レーザ光の焦点は球面収差によっ
て外側の光と内側の光が必ずしも一点に集中するもので
はなく、外側の光は手前に、内側の光はより離れた位置
にて焦点を結ぶため、最適な焦点調整の精度が低下する
という問題点があった。
Further, the laser light does not always focus the outer light and the inner light at one point due to the spherical aberration. The outer light focuses on the near side and the inner light focuses on a farther position. Therefore, there is a problem that the accuracy of the optimal focus adjustment is reduced.

【0009】本発明は上記課題を解決し、ピアシング加
工の貫通を正確に検出しピアシング加工時間及び焦点調
整作業時間を短縮するためのレーザ加工機を提供するこ
とを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a laser beam machine for accurately detecting penetration of a piercing process and shortening a piercing time and a focus adjusting time.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のレーザ加工機は、レーザ光を出力するレーザ
光出力手段と、レーザ光を照射される被加工物の被照射
部の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段
の検出温度からピアシング加工時の貫通を検知する貫通
判定手段からなり、ピアシング加工開始後に検出温度が
急激に低下するとき、ピアシング加工の貫通を検出する
構成とする。
In order to achieve the above object, a laser beam machine according to the present invention comprises a laser beam output means for outputting a laser beam, a temperature of an irradiated portion of a workpiece irradiated with the laser beam. And a penetration determining means for detecting penetration during piercing from the temperature detected by the temperature detecting means. When the detected temperature drops sharply after the start of piercing, the penetration of piercing is detected. Configuration.

【0011】また、レーザ光を出力するレーザ光出力手
段と、前記レーザ光を集光するレーザ光集光手段と、前
記レーザ光集光手段を駆動する駆動手段と、被加工物の
レーザ光照射部の温度を検出する温度検出手段と、前記
温度検出手段の検出値と前記レーザ光集光手段の位置デ
ータとから焦点距離を演算する焦点距離演算手段とを備
え、前記焦点距離演算手段の演算結果に基づいて前記駆
動手段を駆動させるものである。
A laser beam output unit for outputting a laser beam; a laser beam focusing unit for focusing the laser beam; a driving unit for driving the laser beam focusing unit; Temperature detecting means for detecting the temperature of the section; and focal length calculating means for calculating a focal length from the detected value of the temperature detecting means and the position data of the laser beam focusing means. The driving means is driven based on the result.

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【作用】上記構成において、被加工物のレーザ光被照射
部の温度を測定する温度検出手段の検出データを収集
し、この検出データの変化からピアシング加工の貫通を
検出することとなる。
In the above arrangement, the detection data of the temperature detecting means for measuring the temperature of the portion of the workpiece to be irradiated with the laser beam is collected, and the change in the detection data is used to detect the penetration of the piercing process.

【0014】また、温度検出器の検出値とレーザ光集光
手段の位置データから適切な焦点距離が判断でき、これ
に基づいてレーザ光集光手段を最適の位置に駆動するこ
ととなる。
Further, an appropriate focal length can be determined from the detected value of the temperature detector and the position data of the laser light focusing means, and based on this, the laser light focusing means is driven to the optimum position.

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下に、本発明の第1の実施例を図面を用
いて説明する。
(Embodiment 1) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0017】図1は本発明の第1の実施例におけるレー
ザ加工機の概略構成図である。1はレーザ光2を出力す
るレーザ発振器、2はレーザ発振器1から出力されたレ
ーザ光、3はレーザ光2が内部を伝わるトーチ、4はレ
ーザ光2を集光する集光レンズ、5は集光レンズ4を通
過したレーザ光2が照射されて加工される被加工物、6
はレーザ発振器1、トーチ3、集光レンズ4の位置や加
工プログラムなどを制御するNC制御部、7はNC制御
部6の指令を受けてトーチを駆動するトーチ駆動部、8
はNC制御部6の指令を受けて集光レンズを駆動する集
光レンズ駆動部、9は被加工物5にレーザ光2が照射さ
れる部分の温度を検出し電気信号に変換する温度検出
器、10は温度検出器9が温度を測定するポイントであ
る測定点、11は温度検出器9から出力される検出値を
順次受け取り、受け取った検出値の変化からピアシング
の貫通を判定する貫通判定部である。
FIG. 1 is a schematic structural view of a laser beam machine according to a first embodiment of the present invention. 1 is a laser oscillator that outputs a laser beam 2, 2 is a laser beam output from the laser oscillator 1, 3 is a torch through which the laser beam 2 is transmitted, 4 is a condenser lens that collects the laser beam 2, and 5 is a condensing lens. A workpiece to be processed by being irradiated with the laser beam 2 having passed through the optical lens 4;
Reference numeral 7 denotes an NC control unit for controlling the positions of the laser oscillator 1, the torch 3 and the condenser lens 4 and a processing program, etc., 7 a torch drive unit for driving the torch in response to a command from the NC control unit 6, 8
Reference numeral 9 denotes a condenser lens driving unit that drives the condenser lens in response to an instruction from the NC control unit 6. Reference numeral 9 denotes a temperature detector that detects a temperature of a portion of the workpiece 5 where the laser beam 2 is irradiated and converts the temperature into an electric signal. Reference numeral 10 denotes a measurement point at which the temperature detector 9 measures temperature. Reference numeral 11 denotes a penetration determination unit that sequentially receives detection values output from the temperature detector 9 and determines penetration of piercing from a change in the received detection values. It is.

【0018】温度検出器9としては測定対象物の発する
赤外線から温度を検出する赤外線温度検出器を用いる
と、測定対象物に接触せずに温度を検出できるが、接触
せずに温度を検出することができるものであれば他のも
のであってもよい。
If an infrared temperature detector for detecting the temperature from infrared rays emitted from the object to be measured is used as the temperature detector 9, the temperature can be detected without contacting the object to be measured, but the temperature can be detected without contacting the object. Other things may be used as long as they can do it.

【0019】次にピアシング加工の貫通検出の手順を示
す。温度検出器9の測定点10はレーザ光2の光軸に位
置し、被加工物5の表面に位置するように調整して、レ
ーザ光照射部と測定点10が一致するようにする。ピア
シング加工時のトーチ3の高さ、集光レンズ4の位置、
レーザ出力、アシストガス圧などのピアシング条件は被
加工物5に最適な値を予め設定しておく。
Next, the procedure for detecting penetration in the piercing process will be described. The measurement point 10 of the temperature detector 9 is adjusted to be located on the optical axis of the laser beam 2 and on the surface of the workpiece 5 so that the laser beam irradiating section and the measurement point 10 coincide. The height of the torch 3 at the time of piercing, the position of the condenser lens 4,
Piercing conditions such as laser output and assist gas pressure are set in advance to optimal values for the workpiece 5.

【0020】まずトーチ3をピアシング加工を行う位置
に移動した後、トーチ3の高さや集光レンズ4の位置を
設定した位置に調整し、設定した加工条件でピアシング
加工を開始する。ピアシング加工の開始と同時に温度検
出器9は測定点10の温度を検出し、検出値を貫通判定
部11に出力する。ピアシング加工を開始すると、レー
ザ光照射部の温度は急激に上昇し、融点まで達すると被
加工物5は溶解し、アシストガスによって吹き飛ばさ
れ、ピアシング加工の深度を増していく。溶解部が被加
工物5の裏面まで達して貫通するとレーザ光2は貫通す
るので、レーザ光2に照射されて高温となる部分はなく
なるので、レーザ光照射部の温度は急激に低下する。温
度検出器9の検出温度はピアシング加工と同時に上昇
し、貫通と同時に急激に低下する。貫通判定部11では
温度検出器9から受け取った検出データの急激な低下で
ピアシング加工時の貫通を判断する。
First, after moving the torch 3 to the position where the piercing is performed, the height of the torch 3 and the position of the condenser lens 4 are adjusted to the set positions, and the piercing is started under the set processing conditions. Simultaneously with the start of the piercing process, the temperature detector 9 detects the temperature of the measurement point 10 and outputs the detected value to the penetration determination unit 11. When the piercing process is started, the temperature of the laser beam irradiating part rapidly rises, and when the temperature reaches the melting point, the workpiece 5 is melted, blown off by the assist gas, and the depth of the piercing process is increased. When the melting portion reaches the back surface of the workpiece 5 and penetrates, the laser beam 2 penetrates, and there is no longer a portion irradiated with the laser beam 2 and having a high temperature, so that the temperature of the laser beam irradiating portion rapidly decreases. The temperature detected by the temperature detector 9 increases at the same time as the piercing process, and rapidly decreases at the same time as the penetration. The penetration judging unit 11 judges penetration at the time of piercing processing based on a sharp decrease in the detection data received from the temperature detector 9.

【0021】貫通判定部11によってピアシング加工の
貫通が判定されると、貫通判定部11からNC制御部6
に信号が出力され、NC制御部6はこの信号を受けてピ
アシング加工を終了し、次工程の加工プログラムの実行
に移行し、レーザ発振器1やトーチ駆動部7、集光レン
ズ駆動部8に新たな指令を出力する。
When the penetration determination unit 11 determines that the piercing process has been performed, the penetration determination unit 11 sends the NC control unit 6.
The NC control unit 6 receives this signal, terminates the piercing processing, shifts to the execution of the processing program of the next step, and newly transmits the laser oscillator 1, the torch drive unit 7, and the condenser lens drive unit 8. Command is output.

【0022】被加工物5の材質や板厚によって融点の温
度や温度変化の割合が異なるので、ピアシング加工の貫
通の判断基準はこれらを考慮して被加工物毎に設定す
る。
Since the temperature of the melting point and the rate of temperature change differ depending on the material and the thickness of the workpiece 5, the criterion for the penetration of the piercing process is set for each workpiece in consideration of these factors.

【0023】以上の構成によれば、温度検出器9がレー
ザ光2を直接受けることがなくなり、温度検出器9の寿
命が大幅に伸びることとなる。また、レーザ光の反射で
はなく、レーザ光の照射部分の温度を検出して貫通した
か否かを判断するため、被加工物の表面状態に影響され
ることがなくなる。さらに、レーザ光の照射部分とは離
れた位置より温度検出を行っているため、スパッタ等の
飛散による温度検出器9の汚れを防止することができ、
検出精度の低下を防ぐことが可能となる。さらにまた、
トーチ3と温度検出器9を一体に設けているので、トー
チ3をどこに移動しても、貫通の検出が可能である。
According to the above configuration, the temperature detector 9 does not receive the laser beam 2 directly, and the life of the temperature detector 9 is greatly extended. In addition, since the temperature of the irradiated portion of the laser beam is detected instead of the reflection of the laser beam to determine whether the laser beam has penetrated, the surface state of the workpiece is not affected. Further, since the temperature is detected from a position distant from the laser beam irradiation portion, contamination of the temperature detector 9 due to scattering of spatter or the like can be prevented,
It is possible to prevent a decrease in detection accuracy. Furthermore,
Since the torch 3 and the temperature detector 9 are provided integrally, it is possible to detect penetration regardless of where the torch 3 is moved.

【0024】(実施例2)以下に、本発明の第2の実施
例を図面を用いて説明する。
(Embodiment 2) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0025】図2は本発明の第2の実施例におけるレー
ザ加工機の概略構成図である。図において実施例1と同
様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
12は温度検出器9の検出値が最大になるときの集光レ
ンズ4の位置データから焦点距離を演算する焦点距離演
算部である。
FIG. 2 is a schematic structural view of a laser beam machine according to a second embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
Reference numeral 12 denotes a focal length calculation unit that calculates a focal length from the position data of the condenser lens 4 when the detection value of the temperature detector 9 becomes maximum.

【0026】次に焦点調整の手順を示す。実施例1と同
様に温度検出器9の測定点10はレーザ光2の光軸に位
置し、被加工物5の表面に位置するようにトーチ3の高
さを調整する。
Next, the procedure of focus adjustment will be described. As in the first embodiment, the height of the torch 3 is adjusted so that the measurement point 10 of the temperature detector 9 is located on the optical axis of the laser beam 2 and is located on the surface of the workpiece 5.

【0027】レーザ発振器1から小出力のレーザ光2を
出力し、被加工物5に照射する。なお、このレーザ光2
の出力は被加工物5が溶融しない程度とする。レーザ光
2の照射と同時に温度検出器9は温度検出を開始する。
図3は焦点調整時の集光レンズの動作を示す図である。
図3の構成は図2の構成の一部を取り出して、集光レン
ズ4の位置とレーザ光2の焦点位置の関係を図示したも
のである。図3中の(a)→(b)→(c)のように集
光レンズ4の位置を一定距離ずつ移動させて、被加工物
5に対してレーザ光2の焦点位置を変化させる。
A low-power laser beam 2 is output from a laser oscillator 1 and irradiates a workpiece 5. Note that this laser light 2
Is such that the workpiece 5 does not melt. The temperature detector 9 starts temperature detection simultaneously with the irradiation of the laser beam 2.
FIG. 3 is a diagram showing the operation of the condenser lens during focus adjustment.
The configuration of FIG. 3 shows a part of the configuration of FIG. 2 and illustrates the relationship between the position of the condenser lens 4 and the focal position of the laser beam 2. As shown in (a) → (b) → (c) in FIG. 3, the position of the condenser lens 4 is moved by a fixed distance, and the focal position of the laser beam 2 with respect to the workpiece 5 is changed.

【0028】この集光レンズ4の駆動について、本実施
例では以下のように行っている。すなわち、駆動制御手
段たるNC制御部6により、通常焦点位置が判定される
集光レンズ4の位置より若干上部(被加工物5の反対
側)へ集光レンズ4を移動する。そして、まず集光レン
ズ4を被加工物5側に駆動する。集光レンズ4が駆動を
続けると、いずれ被加工物5近傍にまでいたることとな
るが、この段階にいたっても焦点位置を判定できない場
合がありうる。これは例えば当初の集光レンズ4の位置
よりも上部(被加工物5とは反対側)に焦点があった場
合などに起こりうる。そこで、このように被加工物5側
への駆動の際に焦点位置が判定できなかった場合には、
集光レンズ4を反対方向へ駆動させることとしている。
これによって、装置に異常がない限り必ず焦点位置を判
定することができるとともに、通常焦点位置となる部分
を最初に判定するため、迅速な焦点位置判定が可能とな
る。
The driving of the condenser lens 4 is performed as follows in this embodiment. That is, the NC control unit 6 as the drive control means moves the condenser lens 4 slightly above the position of the condenser lens 4 where the normal focus position is determined (on the opposite side of the workpiece 5). Then, first, the condenser lens 4 is driven toward the workpiece 5. If the condenser lens 4 continues to be driven, it will eventually reach the vicinity of the workpiece 5, but even at this stage, it may not be possible to determine the focal position. This can occur, for example, when the focal point is located above the original position of the condenser lens 4 (on the side opposite to the workpiece 5). Therefore, when the focus position cannot be determined at the time of driving to the workpiece 5 as described above,
The condenser lens 4 is driven in the opposite direction.
As a result, the focus position can always be determined as long as there is no abnormality in the apparatus, and the portion that becomes the normal focus position is determined first, so that quick focus position determination is possible.

【0029】また、次のように集光レンズ4を駆動する
こともできる。すなわち、駆動制御手段たるNC制御部
6により、まず、集光レンズ4を駆動範囲の最上部(被
加工物5とは反対側)である機械原点に移動する。次に
集光レンズ4を被加工物側に駆動し、焦点位置を演算す
る。このようにすることにより、焦点位置を発見できず
に集光レンズ4を逆に駆動させ同じ部分の焦点位置判定
・演算を行うという無駄な動作がなくなるとともに、装
置に異常がない限りかならず焦点位置を判定することが
できる。これは、特に最初の焦点位置判定の際に役立つ
ものである。
Further, the condenser lens 4 can be driven as follows. That is, first, the condensing lens 4 is moved to the mechanical origin, which is the uppermost part of the driving range (the side opposite to the workpiece 5) by the NC control unit 6 as the drive control means. Next, the condenser lens 4 is driven toward the workpiece to calculate the focal position. By doing so, the wasteful operation of driving the condenser lens 4 in the reverse direction without finding the focal position and performing the focal position determination and calculation of the same part is eliminated, and the focal position is always required unless there is an abnormality in the apparatus. Can be determined. This is particularly useful for the first focus position determination.

【0030】上記いずれの場合においても、集光レンズ
4の移動毎に温度検出器9はレーザ光照射部の温度を測
定し、焦点距離演算部12に記憶する。また焦点距離演
算部12はNC制御部6から集光レンズ4の位置データ
も同時に記憶する。このようにして必要なレーザ光照射
部の温度と集光レンズ4の位置のデータが得られた後、
検出温度が最大となる時の集光レンズ4の位置を検索
し、この位置データから焦点距離を演算するのである。
In any of the above cases, the temperature detector 9 measures the temperature of the laser beam irradiating section every time the condenser lens 4 moves and stores it in the focal length calculating section 12. The focal length calculation unit 12 also stores the position data of the condenser lens 4 from the NC control unit 6 at the same time. After the necessary data of the temperature of the laser beam irradiation part and the position of the condenser lens 4 are obtained in this way,
The position of the condenser lens 4 when the detected temperature becomes maximum is searched, and the focal length is calculated from the position data.

【0031】レーザ光2を照射しながら集光レンズ4の
位置を移動させる際、被加工物5のレーザ光照射部を同
一点とするよりも、トーチ3全体を縦または横方向の水
平方向に一定距離で移動させてレーザ光照射部を変化さ
せた方が、被加工物5のレーザ光照射部やその周辺に熱
が蓄積しないので、正確な温度検出ができる。1回の温
度測定毎の集光レンズ4の移動距離は、求めたい焦点距
離の精度によって選択する。1回の測定毎の水平方向の
移動距離は、長いほど熱影響が少なくなりよい。また集
光レンズ4の移動やトーチ3の水平方向の移動は連続的
に行ってもよい。被加工物5には表面の汚れや傷のない
均一な表面状態のものを使用した方がより正確な温度検
出が可能である。
When the position of the condenser lens 4 is moved while irradiating the laser beam 2, the entire torch 3 is moved in the horizontal direction in the vertical or horizontal direction, as compared with the case where the laser beam irradiating portion of the workpiece 5 is set at the same point. When the laser light irradiating part is changed by moving the laser light at a certain distance, heat is not accumulated in the laser light irradiating part of the workpiece 5 and its surroundings, so that accurate temperature detection can be performed. The moving distance of the condenser lens 4 for each temperature measurement is selected according to the desired focal length accuracy. The longer the moving distance in the horizontal direction for each measurement, the less the thermal effect may be. The movement of the condenser lens 4 and the movement of the torch 3 in the horizontal direction may be performed continuously. If the workpiece 5 has a uniform surface state without surface dirt or scratches, more accurate temperature detection is possible.

【0032】以上の構成によれば、温度検出器9がレー
ザ光2を直接受けることがなくなり、温度検出器9の寿
命が大幅に伸びることとなる。また、温度の変化により
焦点位置を検出する構成としているので、レーザ光の反
射により検出する際に生じる球面収差による焦点位置の
ずれに起因する検出精度の低下という問題が生じない。
According to the above configuration, the temperature detector 9 does not directly receive the laser beam 2, and the life of the temperature detector 9 is greatly extended. In addition, since the focus position is detected based on a change in temperature, there is no problem of a decrease in detection accuracy due to a shift in the focus position due to spherical aberration generated when detection is performed by reflection of laser light.

【0033】また、集光レンズ4のズレや破損、その他
の原因によって焦点位置が演算できない場合がありう
る。この場合、本実施例ではレーザ発振器1の出力を停
止させるとともに、警報音を発することとしている。な
お、焦点位置の演算不能の判定は、集光レンズ4の位置
情報によっても、また、集光レンズ4の駆動時間によっ
ても、さらにその他の手段によってもよい。
Further, there may be a case where the focal position cannot be calculated due to displacement or breakage of the condenser lens 4 or other causes. In this case, in this embodiment, the output of the laser oscillator 1 is stopped and an alarm sound is issued. The determination of the inability to calculate the focal position may be made based on the position information of the condenser lens 4, the driving time of the condenser lens 4, or other means.

【0034】これによって、通常の加工ができていない
ことを作業者に知らせることができ、適切なタイミング
により正常な加工状態に復帰することができる。また、
レーザ光2の出力を停止しているので、焦点位置が見つ
からない場合の点検、修理時に作業者が誤ってレーザ光
2に触れてケガをすることがなく、安全なレーザ加工機
を提供することができる。
Thus, it is possible to inform the operator that the normal machining is not performed, and it is possible to return to a normal machining state at an appropriate timing. Also,
Since the output of the laser beam 2 is stopped, a safe laser processing machine can be provided in which an operator does not accidentally touch the laser beam 2 and cause injury when checking or repairing when the focal position is not found. Can be.

【0035】(参考例) 以下に、本発明の参考例を図面を用いて説明する。( Reference Example ) Hereinafter, a reference example of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0036】図4は本発明の参考例におけるレーザ加工
機の概略構成図である。図において実施例1と同様の構
成については同じ符合を付し、説明を省略する。13は
被加工物5の下方に設置してレーザ光2を照射すると発
光する貫通検出手段である発光部材であり例えば、鉄板
や銅板、アルミ板等の金属板を用いることができるが、
その他の手段を用いてもよい。14は発光部材13が発
した光の光量を検出し電気信号に変換する貫通変化検出
手段である光検出器である。光検出器14はレーザ光2
が直接当たらない場所(例えば被加工物5のすぐ下で、
トーチ3の移動範囲外の位置)に設置する。貫通判定部
15は光検出器14から出力される検出値を順次受け取
り、受け取った検出値の変化から、ピアシング加工の貫
通を判定する。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a laser processing machine according to a reference example of the present invention. In the drawing, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Reference numeral 13 denotes a light-emitting member which is provided below the workpiece 5 and serves as a penetration detection unit which emits light when irradiating the laser beam 2. For example, a metal plate such as an iron plate, a copper plate, and an aluminum plate can be used.
Other means may be used. Reference numeral 14 denotes a photodetector, which is a penetration change detecting unit that detects the amount of light emitted by the light emitting member 13 and converts it into an electric signal. The photodetector 14 is the laser beam 2
Is not directly hit (for example, immediately below the work piece 5,
(A position outside the moving range of the torch 3). The penetration determination unit 15 sequentially receives the detection values output from the photodetector 14, and determines the penetration of the piercing process from the change in the received detection values.

【0037】次にピアシング加工の貫通検出の手順を示
す。ピアシング加工時のトーチ3の高さ、集光レンズ4
の位置、レーザ出力、アシストガス圧などのピアシング
条件は被加工物5に最適な値を予め設定しておく。
Next, a procedure for detecting penetration in the piercing process will be described. Height of torch 3 during piercing, focusing lens 4
The optimum values for the workpiece 5 are set in advance for the piercing conditions such as the position, laser output, and assist gas pressure.

【0038】まずトーチ3をピアシング加工を行う位置
に移動した後、トーチ3の高さや集光レンズ4の位置を
設定した位置に調整し、設定した加工条件でピアシング
加工を開始する。ピアシング加工の開始と同時に光検出
器14は発光部材13の光量を検出し、検出値を貫通判
定部15に出力する。ピアシング加工を開始すると、レ
ーザ光照射部の温度は急激に上昇し、融点まで達すると
被加工物5は溶解し、アシストガスによって吹き飛ばさ
れ、ピアシング加工の深度を増していく。溶解部が被加
工物5の裏面まで達すると、レーザ光2は被加工物5を
貫通する。被加工物5が貫通すると、レーザ光2は被加
工物5を通り抜け、被加工物5の下方に設置した発光部
材13を照射する。発光部材13はレーザ光2の照射に
よって発光する。この光によって光検出器14の検出値
は急激に上昇する。貫通判定部15では検出データが基
準値を越えた時、ピアシング加工時の貫通を判断する。
First, after moving the torch 3 to the position where the piercing is performed, the height of the torch 3 and the position of the condenser lens 4 are adjusted to the set positions, and the piercing is started under the set processing conditions. Simultaneously with the start of the piercing process, the photodetector 14 detects the light amount of the light emitting member 13 and outputs the detected value to the penetration determining unit 15. When the piercing process is started, the temperature of the laser beam irradiating part rapidly rises, and when the temperature reaches the melting point, the workpiece 5 is melted, blown off by the assist gas, and the depth of the piercing process is increased. When the melting portion reaches the back surface of the workpiece 5, the laser beam 2 penetrates the workpiece 5. When the workpiece 5 penetrates, the laser beam 2 passes through the workpiece 5 and irradiates the light emitting member 13 installed below the workpiece 5. The light emitting member 13 emits light when irradiated with the laser light 2. This light causes the detection value of the photodetector 14 to rise sharply. When the detected data exceeds the reference value, the penetration determining unit 15 determines penetration during piercing.

【0039】貫通判定部15によってピアシング加工の
貫通が判定されると、貫通判定部15からNC制御部6
に信号が出力され、NC制御部6はこの信号を受けてピ
アシング加工を終了し、次工程の加工プログラムの実行
に移行し、レーザ発振器1やトーチ駆動部7、集光レン
ズ駆動部8に新たな指令を出力する。
When the penetration determination unit 15 determines the penetration of the piercing process, the penetration determination unit 15 sends the NC control unit 6
The NC control unit 6 receives this signal, terminates the piercing processing, shifts to the execution of the processing program of the next step, and newly transmits the laser oscillator 1, the torch drive unit 7, and the condenser lens drive unit 8. Command is output.

【0040】レーザ出力によって発光する光量が異なる
ので、ピアシング加工の貫通の判断基準はレーザ出力に
よって設定する。
Since the amount of emitted light varies depending on the laser output, the criterion for piercing is set based on the laser output.

【0041】以上の構成によって、被加工物5が落下し
ても(例えば、被加工物を円形に切りとるような場合が
考えられる)発光部材13上であり、光検出器14は発
光部材13とは離れた位置にあるため、光検出器14が
破損することはないとともに、スパッタの飛散等もなく
光検出器14の寿命を大幅に伸ばすことができる。ま
た、被加工物5が落下した場合、従来のように真下に直
接検出器があると、通常検出器は小さいものであるため
被加工物5に覆われて検出が不可能となるが、本参考
では鉄板等の発光部材13を用いているので、落下した
被加工物5以外の発光部材13上に、貫通したレーザ光
2が拡散して照射されることとなり、貫通の検出が可能
である。さらに、後述の、発光部材13の代わりに発熱
部材を用いてその温度上昇から貫通を検出するものに比
べて、温度はすぐに消えにくいが光は残らないため、多
くの貫通の検出を行うことが可能であるとともに、その
精度を高く維持できる。
With the above configuration, even if the workpiece 5 drops (for example, the workpiece may be cut into a circle), it is on the light emitting member 13, and the photodetector 14 is connected to the light emitting member 13. Since the photodetector 14 is located at a remote position, the photodetector 14 is not damaged, and the life of the photodetector 14 can be greatly extended without scattering of spatter. Also, when the workpiece 5 is dropped, if there is a direct detector directly below as in the past, the detector is usually small and covered with the workpiece 5 and cannot be detected. In the reference example, since the light emitting member 13 such as an iron plate is used, the penetrating laser light 2 is diffused and irradiated onto the light emitting member 13 other than the workpiece 5 that has fallen, and the penetration can be detected. is there. Further, compared to a later-described device that uses a heat-generating member instead of the light-emitting member 13 to detect penetration from its temperature rise, the temperature hardly disappears immediately but no light remains. And the accuracy can be maintained at a high level.

【0042】なお、発光部材13として特定の周波数の
光を発生するものを用い、光検出器14の代わりに光の
周波数を検出する光周波数検出器を用いて、発光部材が
発する特定の周波数の検出からピアシング加工の貫通を
検出しても、同様の効果を得ることができるとともに、
さらに、特定周波数の光を検出するため、外部光から分
離しやすく、外部光に影響されにくい。
It is to be noted that a light emitting member 13 that emits light of a specific frequency is used, and an optical frequency detector that detects the frequency of light is used instead of the photodetector 14 so that the light emitting member 13 emits light of a specific frequency. Even if the penetration of the piercing process is detected from the detection, the same effect can be obtained,
Further, since light of a specific frequency is detected, it is easily separated from external light, and is hardly affected by external light.

【0043】また、発光部材13の代わりにレーザ光の
照射によって発熱する発熱部材を用い、光検出器14の
代わりに発熱部材の温度を検出する温度検出器を用い、
レーザ光照射による発熱部材の温度上昇からピアシング
加工の貫通を検出することも可能であり、この場合に
は、温度検出器の寿命が大幅に伸び、発光部材13を用
いた場合の被加工物落下時におけるのと同様の効果を有
するとともに、外部光の影響を全く遮断することができ
るという効果がある。なお、この場合の発熱部材として
は、鉄板や銅板、アルミ板等の金属板を使用することが
可能であるが、その他の手段を用いてもよい。
Further, instead of the light emitting member 13, a heat generating member that generates heat by laser beam irradiation is used, and instead of the photodetector 14, a temperature detector for detecting the temperature of the heat generating member is used.
It is also possible to detect the penetration of the piercing process from the temperature rise of the heat-generating member due to the laser beam irradiation. In this case, the life of the temperature detector is greatly extended, and the workpiece falling when the light-emitting member 13 is used is dropped. This has the same effect as that at the time, and has the effect that the influence of external light can be completely blocked. In this case, a metal plate such as an iron plate, a copper plate, and an aluminum plate can be used as the heat generating member, but other means may be used.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明は温度検出手段を設置し、被加工物のレーザ
光照射部の温度を検出して収集し、このデータからレー
ザ光集光手段の焦点調整やピアシング加工の貫通の判断
が可能となり、被加工物の表面状態にかかわらず確実に
焦点調整やピアシング加工の貫通の検出を行える。
As is apparent from the above description of the embodiment, the present invention is provided with a temperature detecting means, detects and collects the temperature of the laser beam irradiating portion of the workpiece, and collects the laser beam from the data. The focus adjustment of the optical means and the determination of the penetration of the piercing process can be performed, and the focus adjustment and the detection of the penetration of the piercing process can be reliably performed regardless of the surface condition of the workpiece.

【0045】[0045]

【0046】また、機器に異常がない限り、必ず焦点調
整が可能であり、機器に異常があっても、作業者に異常
発生が知らされて迅速な処理ができ、さらに、点検、修
理時に作業者の安全を確保できる。
As long as there is no abnormality in the equipment, the focus can be adjusted without fail. Even if there is an abnormality in the equipment, the operator is notified of the occurrence of the abnormality and can perform prompt processing. Can ensure the safety of people.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例におけるレーザ加工機の
概略構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing machine according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例におけるレーザ加工機の
概略構成図
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a laser processing machine according to a second embodiment of the present invention.

【図3】焦点調整動作を表わす図FIG. 3 is a diagram illustrating a focus adjustment operation.

【図4】本発明の参考例におけるレーザ加工機の概略構
成図
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a laser processing machine according to a reference example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ発振器 2 レーザ光 3 トーチ 4 集光レンズ 5 被加工物 6 NC制御部 7 トーチ駆動部 8 集光レンズ駆動部 9 温度検出器 10 測定点 11 貫通判定部 12 焦点距離演算部 13 発光部材 14 光検出器 15 貫通判定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser oscillator 2 Laser light 3 Torch 4 Condensing lens 5 Workpiece 6 NC control part 7 Torch driving part 8 Condensing lens driving part 9 Temperature detector 10 Measurement point 11 Penetration determining part 12 Focal length calculating part 13 Light emitting member 14 Photodetector 15 Penetration determination unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 - 26/38 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 26/00-26/38

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザ光を出力するレーザ光出力手段
と、被加工物のレーザ光照射部の温度を前記レーザ光照
射部より離れた位置から検出する温度検出手段と、前記
温度検出手段の検出値からピアシング加工の貫通を検知
する貫通判定手段を備えたレーザ加工機。
A laser beam output unit for outputting a laser beam; a temperature detection unit for detecting a temperature of a laser beam irradiation unit of the workpiece from a position remote from the laser beam irradiation unit; A laser processing machine provided with a penetration determination means for detecting penetration of piercing processing from a value.
【請求項2】 貫通判定手段は、ピアシング加工開始後
に温度検出手段の検出値が急激に低下したときに、ピア
シング加工の貫通を検知することを特徴とする請求項1
記載のレーザ加工機。
2. The piercing process according to claim 1, wherein the piercing process detects the piercing process when the detected value of the temperature detecting device rapidly decreases after the start of the piercing process.
The laser processing machine as described.
【請求項3】 レーザ光を出力するレーザ光出力手段
と、前記レーザ光を集光するレーザ光集光手段と、前記
レーザ光集光手段を駆動する駆動手段と、被加工物のレ
ーザ光照射部の温度を検出する温度検出手段と、前記温
度検出手段の検出値と前記レーザ光集光手段の位置デー
タとから焦点距離を演算する焦点距離演算手段とを備
え、前記焦点距離演算手段の演算結果に基づいて前記駆
動手段を駆動させるレーザ加工機。
3. A laser light output means for outputting a laser light, a laser light condensing means for condensing the laser light, a driving means for driving the laser light condensing means, and a laser light irradiation for the workpiece. Temperature detecting means for detecting the temperature of the section; and focal length calculating means for calculating a focal length from the detected value of the temperature detecting means and the position data of the laser beam focusing means. A laser processing machine for driving the driving means based on the result.
【請求項4】 焦点距離演算手段は、温度検出手段の検
出温度が最大になるときの集光レンズの位置データから
焦点距離を演算することを特徴とする請求項3記載のレ
ーザ加工機。
4. The laser beam machine according to claim 3, wherein the focal length calculating means calculates the focal length from the position data of the condenser lens when the temperature detected by the temperature detecting means becomes maximum.
【請求項5】 駆動手段がまずレーザ光集光手段を機械
原点に移動しその後前記レーザ光集光手段を駆動するよ
う制御する駆動制御手段を備えた請求項3記載のレーザ
加工機。
5. The laser beam machine according to claim 3, wherein the drive means comprises drive control means for controlling the laser light focusing means to move the laser light focusing means to a mechanical origin and thereafter to drive the laser light focusing means.
【請求項6】 駆動手段がまずレーザ光集光手段を被加
工物側に駆動しその後前記レーザ光集光手段を反対方向
に駆動するよう制御する駆動制御手段を備えた請求項3
記載のレーザ加工機。
6. A drive control means for driving the laser light focusing means to the workpiece side first, and then controlling the laser light focusing means to drive in the opposite direction.
The laser processing machine as described.
【請求項7】 適切な焦点距離が判定できないときに、
レーザ光出力手段を停止させること、および、警報を発
することの少なくとも一方を行う請求項3記載のレーザ
加工機。
7. When an appropriate focal length cannot be determined,
4. The laser beam machine according to claim 3, wherein at least one of stopping the laser beam output means and issuing an alarm is performed.
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