JP3761657B2

JP3761657B2 - Laser processing method and apparatus

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Publication number: JP3761657B2
Application number: JP05505897A
Authority: JP
Inventors: 真入江
Original assignee: Amada Co Ltd
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Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2017-03-10
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工方法および装置に関し、特にレーザビームの軸心とノズル穴の中心とのズレを検出し、このズレを自動的に調整するレーザ加工方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザ加工装置においては、レーザ発振器から出力されたレーザビームＬＢをベンドミラーで変向し、図９に示されているように、レーザ加工ヘッド１０１内に備えられた集光レンズ１０３を用いて集束するものであり、この集光されたレーザビームＬＢの高密度エネルギとアシストガスとをワークに照射して切断、穿孔、溶接等のレーザ加工が行われる。
【０００３】
安定したレーザ加工を行うためには、レーザビームＬＢが前記レーザ加工ヘッド１０３の下端に設けられたノズル１０５の先端のノズル穴の中心位置から出射されるように導かれる必要があるが、このレーザビームＬＢの軸心とノズル穴の中心との位置関係がズレていると、レーザ加工に異方性が発生し、安定した加工を行うことが困難である。そのために、レーザ加工ヘッド１０１にはレーザビームＬＢの軸心にノズル穴の中心を合わせるためにノズル１０５を移動調整すべく複数のアジャスト機構１０７が備えられている。
【０００４】
ノズル穴の中心とレーザビームＬＢの軸心とのズレは、ワークにレーザビームＬＢを照射したときに発生するスパッタの飛ぶ方向や、ノズル１０５の先端部に粘着テープ等を貼り付けておき、レーザビームＬＢを出射したときにあいた穴とノズル１０５の位置関係を観察し、この状況を判断し調整する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のレーザ加工装置においては、集光レンズ１０３やノズル１０５等の交換を行うと、レーザビームＬＢとノズル１０５の中心とを調整する必要があり、この調整には必ず作業者による判断が必要となるので、煩わしさと手間がかかるという問題点に加えて、レーザ加工装置の自動化を図る上で自動化対応のネックとなるという問題点があった。
【０００６】
また、ノズル１０５の中心とレーザビームＬＢの軸心とのズレを確認する際に、レーザ加工ヘッド１０１の近辺にてレーザビームＬＢの照射を行ったり、ノズル１０５の先端部に粘着テープを貼り付ける必要があるために、このとき人体にレーザビームＬＢを照射してしまう可能性があるので危険であるという問題点があった。
【０００７】
本発明は叙上の課題を解決するためになされたもので、その目的は、ノズルの中心とレーザビームの軸心との調整を自動的に行うことにより、レーザ加工装置の自動化に対応し、人間による危険な作業をなくするようにしたレーザ加工方法および装置にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明のレーザ加工方法は、レーザ発振器から発振されたレーザビームをベンドミラーを介して変向し、このレーザビームをレーザ加工ヘッド内に備えた集光レンズにより集光せしめて前記レーザ加工ヘッドの先端に備えられているノズルからワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工方法において、前記レーザ加工ヘッド内で前記集光レンズより上方に備えられた光電変換素子からなるセンサにより、レーザビームの軸心の輝度を検出し、この検出された輝度のデータと予めレーザビームの軸心がノズルの中心にあるときの設定輝度を比較し、検出された輝度を前記設定輝度に合わせるべく前記ノズルの位置又はベンドミラーの傾きを自動的に移動調整することを特徴とするものである。
【０００９】
したがって、レーザビームの軸心がノズル穴の中心に位置するときとズレが生じているときは、レーザビームの軸心の輝度に差が生じるので、センサにより検出された輝度のデータを予めレーザビームの軸心がノズルの中心にあるときの設定輝度に合わせるべくノズルを移動調整することによりノズルの中心がレーザビームの軸心に自動的に合わされる。
【００１０】
あるいは、センサにより検出された輝度のデータを前記設定輝度に合わせるべくベンドミラーの傾きを自動的に移動調整されることによりレーザビームの軸心が変向されてレーザビームの軸心がノズルの中心に自動的に合わされる。
【００１１】
請求項２によるこの発明のレーザ加工方法は、レーザ発振器から発振されたレーザビームをベンドミラーを介して変向し、このレーザビームをレーザ加工ヘッド内に備えた集光レンズにより集光せしめて前記レーザ加工ヘッドの先端に備えられているノズルからワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工方法において、前記レーザ加工ヘッドに備えられた光電変換素子からなるセンサにより、素材を形状加工するときにワークから発生するスパッタの各加工位置の輝度の差に基づく異方性を検出し、検出される前記各加工位置の輝度をほぼ同一にすべく前記ノズルの位置又はベンドミラーの傾き又は前記レーザ発振器の位置を自動的に移動調整することを特徴とするものである。
【００１２】
したがって、レーザビームの軸心がノズル穴の中心に位置するときはワークの形状加工時に各加工位置における輝度がほぼ同じであるが、ノズル穴の中心とレーザビームの軸心とのズレが生じているときは前記各加工位置における輝度に異方性としての差が生じるので、前記各加工位置における輝度をほぼ同じにすべくノズルを移動調整することによりノズルの中心がレーザビームの軸心に自動的に合わされる。
【００１３】
あるいは、前記各加工位置における輝度をほぼ同じにすべくベンドミラーの傾きを自動的に移動調整されることによりレーザビームの軸心が変向されてレーザビームの軸心がノズルの中心に自動的に合わされる。
【００１４】
請求項３によるこの発明のレーザ加工方法は、レーザ発振器から発振されたレーザビームをベンドミラーを介して変向し、このレーザビームをレーザ加工ヘッド内に備えた集光レンズにより集光せしめて前記レーザ加工ヘッドの先端に備えられているノズルからワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工方法において、前記レーザ加工ヘッド内で前記集光レンズより上方に備えられた撮像手段により、ノズル穴の中心とレーザビームを照射して形成されたピアス穴の軸心とのズレを検出し、この撮像手段で検出された検出信号に基づいてノズルの中心と前記ピアス穴の軸心位置を合わせるべく前記ノズルの位置又はベンドミラーの傾きを自動的に移動調整することを特徴とするものである。
【００１５】
したがって、撮像手段はノズル穴の中心とピアス穴の軸心とのズレ量とズレの方向を検出し、この撮像手段で検出された検出信号に基づいてノズルがレーザ加工ヘッドに対して自動的に移動されることにより、作業者の判断に基づくことなくノズルの中心がレーザビームの軸心に自動的に合わされる。
【００１６】
あるいは、検出された検出信号に基づいてベンドミラーの傾きを自動的に移動調整されることによりレーザビームの軸心が変向されてレーザビームの軸心がノズルの中心に自動的に合わされる。
【００１７】
したがって、レーザ加工装置の自動化を図ることが容易になり、また人体にレーザビームを照射してしまう等の人体に対する危険性がなくなる。
【００１８】
請求項４によるこの発明のレーザ加工装置は、レーザ発振器から発振されたレーザビームをベンドミラーを介して変向し、このレーザビームをレーザ加工ヘッド内に備えた集光レンズにより集光せしめて前記レーザ加工ヘッドの先端に備えられているノズルからワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記ノズルをレーザビームの軸心にほぼ直交する平面で自在に移動調整するアクチュエータ、又はレーザビームの軸心を移動すべく前記ベンドミラーの傾きを移動調整するアクチュエータを設け、前記レーザ加工ヘッド内で前記集光レンズより上方に備えられてレーザビームの軸心の輝度を検出する光電変換素子からなるセンサを設け、このセンサで検出された輝度のデータと予めレーザビームの軸心がノズルの中心にあるときの設定輝度を比較し、検出された輝度を前記設定輝度に合わせるべく前記アクチュエータを作動せしめる制御装置を設けてなることを特徴とするものである。
【００１９】
したがって、請求項１における作用と同様であり、制御装置はセンサにより検出された輝度のデータを予めレーザビームの軸心がノズルの中心にあるときの設定輝度に合わせるべくアクチュエータを作動してノズルを自動的に移動するよう指令を発生する。結果として、作業者の判断に基づくことなくノズルの中心がレーザビームの軸心に自動的に合わされ、レーザ加工装置の自動化を図ることが容易になり、また人体にレーザビームを照射してしまう等の人体に対する危険性がなくなる。
【００２０】
あるいは、センサにより検出された輝度のデータを前記設定輝度に合わせるべくアクチュエータを作動してベンドミラーの傾きを自動的に移動するよう指令を発生し、レーザビームの軸心が変向されてレーザビームの軸心がノズルの中心に自動的に合わされる。
【００２１】
請求項５によるこの発明のレーザ加工装置は、レーザ発振器から発振されたレーザビームをベンドミラーを介して変向し、このレーザビームをレーザ加工ヘッド内に備えた集光レンズにより集光せしめて前記レーザ加工ヘッドの先端に備えられているノズルからワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記ノズルをレーザビームの軸心にほぼ直交する平面で自在に移動調整するアクチュエータ、又はレーザビームの軸心を移動すべく前記ベンドミラーの傾きを移動調整するアクチュエータを設け、前記レーザ加工ヘッドに備えられてレーザビームの軸心の輝度を検出する光電変換素子からなるセンサを設け、素材を形状加工するときにワークから発生するスパッタの各加工位置の輝度の差に基づく異方性を割出すと共に前記各加工位置の輝度をほぼ同一にすべく前記アクチュエータを作動せしめる制御装置を設けてなることを特徴とするものである。
【００２２】
したがって、請求項２における作用と同様であり、レーザビームの軸心がノズル穴の中心に位置するときはワークの形状加工時に各加工位置における輝度がほぼ同じであるが、ノズル穴の中心とレーザビームの軸心とのズレが生じているときは前記各加工位置における輝度に異方性としての差が生じるので、制御装置はセンサにより検出された前記各加工位置における輝度をほぼ同じにすべくアクチュエータを作動してノズルを自動的に移動するよう指令を発生し、ノズルの中心がレーザビームの軸心に自動的に合わされる。
【００２３】
あるいは、前記各加工位置における輝度をほぼ同じにすべくアクチュエータを作動してベンドミラーの傾きを自動的に移動するよう指令を発生し、レーザビームの軸心が変向されてレーザビームの軸心がノズルの中心に自動的に合わされる。
【００２４】
請求項６によるこの発明のレーザ加工装置は、レーザ発振器から発振されたレーザビームをベンドミラーを介して変向し、このレーザビームをレーザ加工ヘッド内に備えた集光レンズにより集光せしめて前記レーザ加工ヘッドの先端に備えられているノズルからワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記ノズルをレーザビームの軸心にほぼ直交する平面で自在に移動調整するアクチュエータ、又はレーザビームの軸心を移動すべく前記ベンドミラーの傾きを移動調整するアクチュエータを設け、前記レーザ加工ヘッドに備えられレーザビームを照射して形成されたピアス穴の軸心を検出する撮像手段を設け、この撮像手段で検出した検出信号に基づいてノズルの中心と前記ピアス穴の軸心位置を合わせるべく前記アクチュエータを作動せしめる制御装置を設けてなることを特徴とするものである。
【００２５】
したがって、請求項３における作用と同様であり、撮像手段はノズル穴の中心とノズル穴の軸心とのズレ量とズレの方向を検出し、制御装置は前記撮像手段で検出された検出信号に基づいてアクチュエータを作動してノズルが移動するよう指令を発生し、作業者の判断に基づくことなくノズルの中心がレーザビームの軸心に自動的に合わされる。
【００２６】
あるいは、制御装置は検出された検出信号に基づいてアクチュエータを作動してベンドミラーの傾きを移動するよう指令を発生し、レーザビームの軸心が変向されてレーザビームの軸心がノズルの中心に自動的に合わされる。
【００２７】
したがって、レーザ加工装置の自動化を図ることが容易になり、また人体にレーザビームを照射してしまう等の人体に対する危険性がなくなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザ加工方法および装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
図８を参照するに、本実施の形態の例に係わる例えばレーザ加工機１はレーザビームＬＢを発振するレーザ発振器３を内蔵し、このレーザ発振器３で発振されたレーザビームＬＢは強度調整装置５を経てレーザビーム案内照射部７の先端部に備えられたレーザ加工ヘッド９の部分においてベンドミラー１１を介して垂直下方向へ反射される。このレーザビームＬＢはレーザ加工ヘッド９の内部に設けられた焦光レンズ１３で集光される。この集光されたレーザビームＬＢの照射光軸軸心１５に対して、例えば数値制御のワーク移送位置決め装置１７（ワーク搬送装置）で移送位置決めされたワークＷ上に、レーザビームＬＢの焦点を結ばせて、所望の形状に切断するなどのレーザ加工が行なわれる。
【００３０】
前記レーザ加工ヘッド９の先端部には、図１に示されるようにノズル１９が設けられ、このノズル１９の先端のノズル穴２１から前記レーザビームＬＢが下方のワークＷに向けて出射される。
【００３１】
前記ノズル１９にはレーザ加工ヘッド９との相対的な位置関係を調整するためのアクチュエータとしてのピエゾアクチュエータ２３が設けられており、このピエゾアクチュエータ２３により前記ノズル１９は照射光軸軸心１５（レーザビームＬＢの軸心）にほぼ直交する平面で、図１において紙面に垂直方向のＸ軸および図１において左右方向のY 軸方向に位置決め調整移動自在に設けられている。なお、前記ピエゾアクチュエータ２３は後述する制御装置２５に電気的に接続されている。
【００３２】
なお、前記ノズル１９を位置決め調整移動する手段としては上記のピエゾアクチュエータ２３に限定されず、サーボモータやステッピングモータ等の他のアクチュエータを用いることもできる。
【００３３】
ノズル穴２１の中心からの照射光軸軸心１５のズレは、例えば図２のように表れる。このノズル穴２１の中心と照射光軸軸心１５とのズレを検出するために、この実施の形態の例では、光電変換素子からなるフォトダイオードをセンサ２７として用い、このセンサ２７がレーザ加工ヘッド９の内部に設けられている。
【００３４】
また、前記フォトダイオード２９で検出した検出信号をＡＤ変換するＡＤ変換装置３１が設けられており、このＡＤ変換装置３１は制御装置２５に電気的に接続されている。
【００３５】
前記フォトダイオード２９はノズル穴２１の中心と照射光軸軸心１５とのズレを直接的に検出するものではなく、レーザ加工時にワークＷから発生するスパッタの輝度を検出するもの、換言すればレーザビームＬＢの軸心の輝度を検出するもので、輝度の違いによって間接的にノズル穴２１の中心と照射光軸軸心１５とのズレを検出するものである。
【００３６】
より詳しくは、例えば図３に示されるようにノズル穴２１の中心と照射光軸軸心１５をずらした状態で、ワークＷを四角形状に経路Ａ〜経路Ｄの順に切断すると、前記フォトダイオード２９で検出される実際の輝度は、図４に示されるようにＡＤ変換装置３１により電圧レベルに変換され、各経路Ａ〜Ｄ毎に電圧レベルに差が生じてくる。これはノズル穴２１の中心が照射光軸軸心１５からズレが生じている場合に発生する異方性であり、ノズル穴２１の中心と照射光軸軸心１５が合っている状態で加工した場合は各経路Ａ〜Ｄの輝度の差は少ないものである。
【００３７】
以上の性質を利用して、前記制御装置では、予め照射光軸軸心１５がノズル穴２１の中心に合っている正常位置における設定輝度が、ワークＷの材質および板厚毎に制御装置２５の入力装置３３および表示装置３５により記憶装置３７に入力されており、この設定輝度と前記フォトダイオード２９で検出されたレーザビームの軸心の輝度とを比較判断装置３９により比較して、検出された輝度のデータを予め記憶されている前記設定輝度に近づけるべく前記ピエゾアクチュエータ２３を作動し、ノズル１９を移動するよう指令を発生する。
【００３８】
上記の経路Ａ〜経路Ｄまでの実際に検出された輝度がＡＤ変換装置３１により電圧レベルに変換されて制御装置２５に入力されると、制御装置２５では変換された電圧レベルを予め記憶装置３７に記憶されている設定輝度（ワークＷの材質および板厚に該当するもの）つまり設定電圧に近づけるように複数の前記ピエゾアクチュエータ２３を作動するよう指令を発生する。
【００３９】
また、例えば、図２のように照射光軸軸心１５がノズル２１の中心からＸ軸方向で距離Ｘ₁，Ｙ軸方向で距離Ｙ₁だけズレが生じているときは、制御装置２５が設定電圧に対する各経路Ａ〜経路Ｄの電圧レベルの差の大小によりズレの量と方向を判断して複数の前記ピエゾアクチュエータ２３に指令を発し、ノズル２１は図２においてＸ軸の上方向に距離Ｘ₁、およびＹ軸の左方向に距離Ｙ₁だけ移動される。
【００４０】
なお、制御装置２５としては、ワークＷの材質および板厚毎に正常な状態での輝度のデータを設定輝度として入力することをしないで、単に前述した経路Ａ〜経路Ｄまでの検出された電圧レベルをほぼ同一になるように、各経路Ａ〜経路Ｄ間の電圧レベルの差の大小によりズレの量と方向を判断してピエゾアクチュエータ２３を作動してノズル１９の位置を移動調整することもできる。
【００４１】
なお、ワークＷを加工する形状としては、前述した実施の形態の例では四角形状を例にとって説明したが、円形状やスリット形状および他の形状の場合であっても同様にノズル１９の位置を移動調整できる。
【００４２】
次に、他の２番目の実施の形態の例について、図５を参照して前述した１番目の実施の形態の例と同様の部分は省略して説明する。
【００４３】
１番目の実施の形態の例ではフォトダイオード２９等の光電変換素子からなるセンサ２７を用いたが、この２番目の実施の形態の例ではＣＣＤカメラ４１等の撮像手段を用い、この撮像手段と照度確保のための光源体４３をレーザ加工ヘッド９内に設置する。
【００４４】
前記ＣＣＤカメラ４１はワークＷへのレーザビームＬＢを照射して得たピアス穴とノズル穴２１との画像を取得するものである。前記ＣＣＤカメラ４１は当該ＣＣＤカメラ４１にて取得した画像を処理する画像処理装置４５に電気的に接続され、この画像処理装置４５はプログラムコントローラ等のＮＣ制御装置２５ａに接続されている。
【００４５】
なお、前記ＮＣ制御装置２５ａは、１番目の実施の形態の例の制御装置２５と同様にノズル１９を位置決め移動調整せしめるピエゾアクチュエータ２３に接続されている。
【００４６】
したがって、図６を参照するに、上記の構成により、レーザ加工装置１を運転して鋼材あるいはプラスチック板、粘着テープ等の素材にレーザビームＬＢを照射してピアス穴を形成する（ステップＳ１）。
【００４７】
このピアス穴を形成直後に、レーザ加工ヘッド９内の光源体４３を使用してＣＣＤカメラ４１にてノズル穴２１と前記ピアス穴との位置関係の画像を取得する（ステップＳ２）。
【００４８】
この画像を前記画像処理装置４５で処理し、前記ピアス穴とノズル穴２１の中心とのズレ量が前記ＮＣ制御装置２５ａで演算される（ステップＳ３）。
【００４９】
この演算されたズレ量の分だけ、ピエゾアクチュエータ２３を作動させるようＮＣ制御装置２５ａからピエゾアクチュエータ２３へ指令が送られ、前記ピアス穴の中心にノズル穴２１の中心が位置するようにノズル１９が移動する（ステップＳ４）。
【００５０】
上記のステップＳ２〜ステップＳ４の動作を、前記ピアス穴とノズル穴２１の中心とのズレ量が予めＮＣ制御装置２５ａに設定した許容値以下になるまで繰り返され、ノズル１９の移動調整が完了する。
【００５１】
次に、さらに別の３番目の実施の形態の例について、図７を参照して前述した実施の形態の例と同様の部分は省略して説明する。
【００５２】
この３番目の実施の形態の例では、レーザ発振器３から発振されたレーザビームＬＢを２つの第１ベンドミラー４７および第２ベンドミラー４９により変更した後に集光レンズ１３にて集光してワークＷに照射するレーザ加工装置１で説明する。
【００５３】
ノズル穴２１の中心と照射光軸軸心１５とのズレを検出するためのセンサ２７としては、２番目の実施の形態の例と同様にＣＣＤカメラ４１を用い、このＣＣＤカメラ４１で映像できる照度確保のための光源体４３と前記ＣＣＤカメラ４１がレーザ加工ヘッド９内に設置されている。
【００５４】
前記ＣＣＤカメラ４１は２番目の実施の形態の例の制御装置２５と同様に画像処理装置４５に電気的に接続され、この画像処理装置４５はプログラムコントローラ等のＮＣ制御装置２５ａに接続されている。
【００５５】
前記第１ベンドミラー４７および第２ベンドミラー４９にはそれぞれ、各ベンドミラー４７、４９の傾き角度を変更してレーザビームＬＢの光路を変向するためのピエゾアクチュエータ５１が２個づつ取り付けられている。これらの各ピエゾアクチュエータ５１は前記照射光軸軸心１５を移動すべく各ベンドミラー４７、４９を位置決め移動調整せしめるように前記ＮＣ制御装置２５ａに接続されている。
【００５６】
なお、第１ベンドミラー４７および第２ベンドミラー４９の２つのベンドミラーを使用してレーザビームＬＢの光路を調整する理由は、集光レンズ１３に入射するレーザビームＬＢの角度を常に垂直状態に保つためである。もし、レーザビームＬＢが集光レンズ１３に対して角度をもって入射すると、集光レンズ１３の集光効率が悪くなる。
【００５７】
なお、上述した３番目の実施の形態の例の動作は、２番目の実施の形態の例のステップＳ１〜ステップＳ４とほぼ同様である。ただし、ＮＣ制御装置２５ａは第１ベンドミラー４７および第２ベンドミラー４９の傾き角度を調整すべく各ピエゾアクチュエータ５１を作動するよう指令を発生し、他は２番目の実施の形態の例のステップと同様に行われる。
【００５８】
なお、この発明は前述した実施の形態の例に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。
【００５９】
また、上述した実施の形態の例では、フォトダイオード等のセンサ２７やＣＣＤカメラ等の撮像手段の設置場所がレーザ加工ヘッド９の内部であったが、ノズル穴２１の中心と照射光軸軸心１５とのズレを検出可能であればレーザ加工ヘッド９の外部に設置しても構わない。
【００６０】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態から理解されるように、請求項１の発明によれば、レーザビームの軸心がノズル穴の中心に位置するときとズレが生じているときは、レーザビームの軸心の輝度に差が生じるので、センサにより検出された輝度のデータを予めレーザビームの軸心がノズルの中心にあるときの設定輝度に合わせるべくノズルを移動調整することによりノズルの中心をレーザビームの軸心に自動的に合わすことができる。
【００６１】
あるいは、センサにより検出された輝度のデータを前記設定輝度に合わせるべくベンドミラーの傾きを自動的に移動調整されることによりレーザビームの軸心が変向されてレーザビームの軸心をノズルの中心に自動的に合わすことができる。
【００６２】
請求項２の発明によれば、レーザビームの軸心がノズル穴の中心に位置するときはワークの形状加工時に各加工位置における輝度がほぼ同じであるが、ノズル穴の中心とレーザビームの軸心とのズレが生じているときは前記各加工位置における輝度に異方性としての差が生じるので、前記各加工位置における輝度をほぼ同じにすべくノズルを移動調整することによりノズルの中心をレーザビームの軸心に自動的に合わすことができる。
【００６３】
あるいは、前記各加工位置における輝度をほぼ同じにすべくベンドミラーの傾きを自動的に移動調整されることによりレーザビームの軸心が変向されてレーザビームの軸心をノズルの中心に自動的に合わすことができる。
【００６４】
請求項３の発明によれば、撮像手段はノズル穴の中心とピアス穴の軸心とのズレ量とズレの方向を検出し、この撮像手段で検出された検出信号に基づいてノズルがレーザ加工ヘッドに対して自動的に移動されることにより、作業者の判断に基づくことなくノズルの中心をレーザビームの軸心に自動的に合わすことができる。
【００６５】
あるいは、検出された検出信号に基づいてベンドミラーの傾きを自動的に移動調整されることによりレーザビームの軸心が変向されてレーザビームの軸心をノズルの中心に自動的に合わすことができ、レーザ加工装置の自動化を図ることが容易になり、また人体にレーザビームを照射してしまう等の人体に対する危険性をなくすことができる。
【００６６】
請求項４の発明によれば、請求項１における効果と同様であり、制御装置はセンサにより検出された輝度のデータを予めレーザビームの軸心がノズルの中心にあるときの設定輝度に合わせるべくアクチュエータを作動してノズルを自動的に移動するよう指令を発生する。ノズルの中心をレーザビームの軸心に自動的に合わすことができ、レーザ加工装置の自動化を図ることが容易になり、また人体にレーザビームを照射してしまう等の人体に対する危険性をなくすことができる。
【００６７】
あるいは、センサにより検出された輝度のデータを前記設定輝度に合わせるべくアクチュエータを作動してベンドミラーの傾きを自動的に移動するよう指令を発生し、レーザビームの軸心が変向されてレーザビームの軸心をノズルの中心に自動的に合わすことができる。
【００６８】
請求項５の発明によれば、請求項２における効果と同様であり、レーザビームの軸心がノズル穴の中心に位置するときはワークの形状加工時に各加工位置における輝度がほぼ同じであるが、ノズル穴の中心とレーザビームの軸心とのズレが生じているときは前記各加工位置における輝度に異方性としての差が生じるので、制御装置はセンサにより検出された前記各加工位置における輝度をほぼ同じにすべくアクチュエータを作動してノズルを自動的に移動するよう指令を発生し、ノズルの中心をレーザビームの軸心に自動的に合わすことができる。
【００６９】
あるいは、前記各加工位置における輝度をほぼ同じにすべくアクチュエータを作動してベンドミラーの傾きを自動的に移動するよう指令を発生し、レーザビームの軸心が変向されてレーザビームの軸心をノズルの中心に自動的に合わすことができる。
【００７０】
請求項６の発明によれば、請求項３における効果と同様であり、撮像手段はノズル穴の中心とピアス穴の軸心とのズレ量とズレの方向を検出し、制御装置は前記撮像手段で検出された検出信号に基づいてアクチュエータを作動してノズルが移動するよう指令を発生し、作業者の判断に基づくことなくノズルの中心をレーザビームの軸心に自動的に合わすことができる。
【００７１】
あるいは、制御装置は検出された検出信号に基づいてアクチュエータを作動してベンドミラーの傾きを移動するよう指令を発生し、レーザビームの軸心が変向されてレーザビームの軸心をノズルの中心に自動的に合わすことができ、レーザ加工装置の自動化を図ることが容易になり、また人体にレーザビームを照射してしまう等の人体に対する危険性がなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例を示すもので、レーザ加工ヘッドの先端部分を拡大した概略図である。
【図２】本発明の実施の形態の例を示すもので、ノズル穴と照射光軸軸心との位置関係を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態の例を示すもので、実験的に材料をレーザ加工する形状の一例を示す斜視図である。
【図４】図３のレーザ加工の形状に基づく経路Ａ〜経路Ｄ間の電圧レベルを示すものである。
【図５】本発明の２番目の実施の形態の例を示すもので、レーザ加工ヘッドの先端部分を拡大した概略図である。
【図６】本発明の２番目の実施の形態の例におけるフローチャートである。
【図７】本発明の３番目の実施の形態の例を示すもので、レーザ加工ヘッドの先端部分を拡大した概略図である。
【図８】本発明の実施の形態の例に係わるレーザ加工装置の全体正面図である。
【図９】従来例のレーザ加工ヘッドの下端に備えられているノズルを移動調整するアジャスト機構を設けたレーザ加工ヘッドの正面図である。
【符号の説明】
１レーザ加工装置
３レーザ発振器
９レーザ加工ヘッド
１１ベンドミラー
１３焦光レンズ
１５照射光軸軸心
１９ノズル
２１ノズル穴
２３ピエゾアクチュエータ（アクチュエータ）
２５制御装置
２７センサ
２９フォトダイオード
３７記憶装置
３９比較判断装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser processing method and apparatus, and more particularly, to a laser processing method and apparatus for detecting a shift between the axis of a laser beam and the center of a nozzle hole and automatically adjusting the shift.
[0002]
[Prior art]
In the conventional laser processing apparatus, the laser beam LB output from the laser oscillator is redirected by a bend mirror, and a condensing lens 103 provided in the laser processing head 101 is used as shown in FIG. The workpiece is irradiated with the high-density energy of the focused laser beam LB and the assist gas, and laser processing such as cutting, drilling, and welding is performed.
[0003]
In order to perform stable laser processing, the laser beam LB needs to be guided so as to be emitted from the center position of the nozzle hole at the tip of the nozzle 105 provided at the lower end of the laser processing head 103. If the positional relationship between the axis of the beam LB and the center of the nozzle hole is shifted, anisotropy occurs in laser processing, and it is difficult to perform stable processing. For this purpose, the laser processing head 101 is provided with a plurality of adjustment mechanisms 107 for moving and adjusting the nozzle 105 in order to align the center of the nozzle hole with the axis of the laser beam LB.
[0004]
The deviation between the center of the nozzle hole and the axis of the laser beam LB is determined by applying an adhesive tape or the like to the tip of the nozzle 105 in the direction in which the spatter is generated when the workpiece is irradiated with the laser beam LB. The positional relationship between the hole formed when the beam LB is emitted and the nozzle 105 is observed, and this situation is judged and adjusted.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional laser processing apparatus, when the condenser lens 103, the nozzle 105, and the like are exchanged, it is necessary to adjust the laser beam LB and the center of the nozzle 105. In addition to being troublesome and time-consuming, there is a problem that it becomes a bottleneck for automation in automating the laser processing apparatus.
[0006]
Further, when confirming the deviation between the center of the nozzle 105 and the axis of the laser beam LB, the laser beam LB is irradiated in the vicinity of the laser processing head 101 or an adhesive tape is attached to the tip of the nozzle 105. Since it is necessary, there is a possibility that the human body may be irradiated with the laser beam LB at this time, which is dangerous.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to automatically adjust the center of the nozzle and the axis of the laser beam, thereby supporting the automation of the laser processing apparatus, The present invention resides in a laser processing method and apparatus that eliminates dangerous work by humans.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a laser processing method of the present invention according to claim 1 changes a laser beam oscillated from a laser oscillator via a bend mirror, and condenses the laser beam in a laser processing head. In the laser processing method of performing laser processing by irradiating a work from a nozzle provided at the tip of the laser processing head by condensing with a lens, the laser processing head Above the condenser lens The brightness of the laser beam axis is detected by a sensor comprising a photoelectric conversion element provided in the sensor, and the detected brightness data is compared in advance with the set brightness when the laser beam axis is at the center of the nozzle. The position of the nozzle or the tilt of the bend mirror is automatically moved and adjusted so that the detected brightness matches the set brightness.
[0009]
Accordingly, when the laser beam axis is located at the center of the nozzle hole and when there is a deviation, there is a difference in the brightness of the laser beam axis, so the brightness data detected by the sensor is preliminarily stored in the laser beam. The center of the nozzle is automatically aligned with the axis of the laser beam by moving and adjusting the nozzle so as to match the set brightness when the axis is centered on the nozzle.
[0010]
Alternatively, the axis of the laser beam is changed by automatically moving and adjusting the tilt of the bend mirror so that the luminance data detected by the sensor matches the set luminance, and the axis of the laser beam is the center of the nozzle. Automatically fitted.
[0011]
In the laser processing method of the present invention according to claim 2, the laser beam oscillated from a laser oscillator is redirected through a bend mirror, and the laser beam is condensed by a condensing lens provided in the laser processing head. In a laser processing method of performing laser processing by irradiating a workpiece from a nozzle provided at the tip of a laser processing head, when processing a material with a sensor comprising a photoelectric conversion element provided in the laser processing head Spatter generated from workpieces Anisotropy based on the difference in brightness at each machining position is detected, and the nozzle position, the bend mirror tilt or the laser oscillator position is automatically set so that the detected brightness at each machining position is substantially the same. It is characterized in that it is moved and adjusted.
[0012]
Therefore, when the axis of the laser beam is located at the center of the nozzle hole, the brightness at each machining position is almost the same when machining the shape of the workpiece, but there is a deviation between the center of the nozzle hole and the axis of the laser beam. Since there is a difference in anisotropy in the brightness at each processing position, the center of the nozzle is automatically aligned with the axis of the laser beam by adjusting the nozzle so that the brightness at each processing position is substantially the same. Fit together.
[0013]
Alternatively, the tilt of the bend mirror is automatically moved and adjusted so that the brightness at each processing position is substantially the same, whereby the axis of the laser beam is changed and the axis of the laser beam is automatically set to the center of the nozzle. To suit.
[0014]
According to a third aspect of the laser processing method of the present invention, the laser beam oscillated from a laser oscillator is redirected through a bend mirror, and the laser beam is condensed by a condensing lens provided in the laser processing head. In the laser processing method for performing laser processing by irradiating a workpiece from a nozzle provided at the tip of a laser processing head, the laser processing head Above the condenser lens The center of the nozzle hole and the laser beam Pierced hole formed by irradiating The center of the nozzle is detected based on the detection signal detected by this imaging means. Pierce hole The position of the nozzle or the tilt of the bend mirror is automatically moved and adjusted so as to align the axial center position of the nozzle.
[0015]
Therefore, the imaging means is located at the center of the nozzle hole. Piercing hole Based on the judgment of the operator, the amount of deviation from the axis and the direction of deviation are detected, and the nozzle is automatically moved relative to the laser processing head based on the detection signal detected by this imaging means. The center of the nozzle is automatically aligned with the axis of the laser beam.
[0016]
Alternatively, the tilt of the bend mirror is automatically moved and adjusted based on the detected signal, whereby the axis of the laser beam is changed and the axis of the laser beam is automatically aligned with the center of the nozzle.
[0017]
Therefore, it becomes easy to automate the laser processing apparatus, and there is no danger to the human body such as irradiating the human body with a laser beam.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus according to the present invention, wherein the laser beam oscillated from a laser oscillator is redirected through a bend mirror, and the laser beam is condensed by a condensing lens provided in the laser processing head. In a laser processing apparatus that performs laser processing by irradiating a workpiece from a nozzle provided at the tip of a laser processing head, an actuator that freely moves and adjusts the nozzle in a plane substantially perpendicular to the axis of the laser beam, or a laser beam An actuator for moving and adjusting the inclination of the bend mirror to move the axis of the laser processing head; Above the condenser lens Is provided with a sensor comprising a photoelectric conversion element for detecting the brightness of the axis of the laser beam, and the brightness data detected by this sensor and the set brightness when the axis of the laser beam is in the center of the nozzle in advance. A control device for operating the actuator to compare the detected luminance with the set luminance is provided.
[0019]
Therefore, the operation is the same as that of the first aspect, and the control device operates the actuator to adjust the nozzle to adjust the brightness data detected by the sensor in advance to the set brightness when the axis of the laser beam is at the center of the nozzle. Command to move automatically. As a result, the center of the nozzle is automatically aligned with the axis of the laser beam without being based on the judgment of the operator, making it easier to automate the laser processing apparatus, and irradiating the human body with the laser beam, etc. There is no danger to the human body.
[0020]
Alternatively, the actuator is operated to adjust the brightness data detected by the sensor to the set brightness to automatically move the tilt of the bend mirror, and the axis of the laser beam is changed to change the laser beam. Is automatically aligned with the center of the nozzle.
[0021]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the laser processing apparatus according to the fifth aspect, wherein the laser beam oscillated from the laser oscillator is redirected through a bend mirror, and the laser beam is condensed by a condensing lens provided in the laser processing head. In a laser processing apparatus that performs laser processing by irradiating a workpiece from a nozzle provided at the tip of a laser processing head, an actuator that freely moves and adjusts the nozzle in a plane substantially perpendicular to the axis of the laser beam, or a laser beam An actuator that moves and adjusts the inclination of the bend mirror is provided to move the axis of the sensor, and a sensor that is provided in the laser processing head and that includes a photoelectric conversion element that detects the brightness of the axis of the laser beam is provided to shape the material. When processing Spatter generated from workpieces And a controller for operating the actuator to determine the anisotropy based on the difference in brightness at each machining position and to make the brightness at each machining position substantially the same.
[0022]
Therefore, the operation is the same as in the second aspect, and when the axis of the laser beam is located at the center of the nozzle hole, the brightness at each machining position is substantially the same when machining the shape of the workpiece. When there is a deviation from the axis of the beam, there is a difference in anisotropy in the brightness at each processing position, so the control device should make the brightness at each processing position detected by the sensor substantially the same. A command is generated to automatically move the nozzle by actuating the actuator, and the center of the nozzle is automatically aligned with the axis of the laser beam.
[0023]
Alternatively, the actuator is operated to automatically move the bend mirror tilt so that the brightness at each processing position is substantially the same, and the axis of the laser beam is changed to change the axis of the laser beam. Is automatically aligned with the center of the nozzle.
[0024]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the laser processing apparatus according to the sixth aspect, wherein the laser beam oscillated from the laser oscillator is redirected through a bend mirror, and the laser beam is condensed by a condensing lens provided in the laser processing head. In a laser processing apparatus that performs laser processing by irradiating a workpiece from a nozzle provided at the tip of a laser processing head, an actuator that freely moves and adjusts the nozzle in a plane substantially perpendicular to the axis of the laser beam, or a laser beam An actuator for moving and adjusting the tilt of the bend mirror is provided to move the axis of the laser processing head. Re -The Beam Pierced hole formed by irradiating An imaging means for detecting the axial center of the nozzle is provided, and based on the detection signal detected by the imaging means, the center of the nozzle and Pierce hole And a control device for operating the actuator to adjust the axial center position.
[0025]
Therefore, it is the same as the operation in claim 3, and the imaging means Nozzle hole The controller detects a displacement amount and a direction of displacement with respect to the shaft center, and generates a command to move the nozzle by operating the actuator based on the detection signal detected by the imaging means, for the judgment of the operator. Without being based, the center of the nozzle is automatically aligned with the axis of the laser beam.
[0026]
Alternatively, the control device generates a command to move the tilt of the bend mirror by operating the actuator based on the detected detection signal, the axis of the laser beam is changed, and the axis of the laser beam is centered on the nozzle. Automatically fitted.
[0027]
Therefore, it becomes easy to automate the laser processing apparatus, and there is no danger to the human body such as irradiating the human body with a laser beam.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a laser processing method and apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
Referring to FIG. 8, for example, the laser processing machine 1 according to the example of the present embodiment has a built-in laser oscillator 3 that oscillates a laser beam LB, and the laser beam LB oscillated by the laser oscillator 3 is an intensity adjusting device 5. Then, the laser beam is irradiated from the laser processing head 9 provided at the tip of the laser beam guide irradiation unit 7 through the bend mirror 11 in the vertical downward direction. The laser beam LB is collected by a focusing lens 13 provided inside the laser processing head 9. For example, the focal point of the laser beam LB is focused on the workpiece W that has been transferred and positioned by the numerically controlled workpiece transfer positioning device 17 (work transfer device) with respect to the irradiation optical axis 15 of the focused laser beam LB. Thus, laser processing such as cutting into a desired shape is performed.
[0030]
As shown in FIG. 1, a nozzle 19 is provided at the tip of the laser processing head 9, and the laser beam LB is emitted toward the workpiece W below from the nozzle hole 21 at the tip of the nozzle 19.
[0031]
The nozzle 19 is provided with a piezo actuator 23 as an actuator for adjusting the relative positional relationship with the laser processing head 9, and the piezo actuator 23 causes the nozzle 19 to irradiate an irradiation optical axis 15 (laser). It is a plane that is substantially perpendicular to the axis of the beam LB, and is provided so as to be capable of positioning and adjusting in the X-axis direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1 and the Y-axis direction in the left-right direction in FIG. The piezo actuator 23 is electrically connected to a control device 25 described later.
[0032]
The means for positioning and moving the nozzle 19 is not limited to the piezo actuator 23 described above, and other actuators such as a servo motor and a stepping motor can also be used.
[0033]
The deviation of the irradiation optical axis 15 from the center of the nozzle hole 21 appears, for example, as shown in FIG. In order to detect a deviation between the center of the nozzle hole 21 and the irradiation optical axis 15, in the example of this embodiment, a photodiode made of a photoelectric conversion element is used as the sensor 27, and the sensor 27 is a laser processing head. 9 is provided.
[0034]
In addition, an AD conversion device 31 that AD converts a detection signal detected by the photodiode 29 is provided, and the AD conversion device 31 is electrically connected to the control device 25.
[0035]
The photodiode 29 does not directly detect the deviation between the center of the nozzle hole 21 and the irradiation optical axis 15 but detects the brightness of spatter generated from the workpiece W during laser processing, in other words, a laser. This is to detect the luminance of the axis of the beam LB, and indirectly detects the deviation between the center of the nozzle hole 21 and the irradiation optical axis 15 by the difference in luminance.
[0036]
More specifically, for example, as shown in FIG. 3, when the workpiece W is cut in a square shape in the order of path A to path D with the center of the nozzle hole 21 and the irradiation optical axis 15 being shifted, the photodiode 29 is cut. As shown in FIG. 4, the actual luminance detected in (1) is converted into a voltage level by the AD conversion device 31, and a difference occurs in the voltage level for each of the paths A to D. This is anisotropy that occurs when the center of the nozzle hole 21 is displaced from the irradiation optical axis 15, and processing was performed with the center of the nozzle hole 21 and the irradiation optical axis 15 aligned. In this case, the difference in luminance between the paths A to D is small.
[0037]
Using the above properties, in the control device, the set brightness at the normal position where the irradiation optical axis 15 is aligned with the center of the nozzle hole 21 in advance is set for each material and thickness of the work W. This is input to the storage device 37 by the input device 33 and the display device 35, and the set luminance and the luminance of the axis of the laser beam detected by the photodiode 29 are compared by the comparison / judgment device 39. The piezo actuator 23 is operated to bring the luminance data closer to the preset luminance stored in advance, and a command is issued to move the nozzle 19.
[0038]
When the luminance actually detected from the path A to the path D is converted into a voltage level by the AD conversion device 31 and input to the control device 25, the control device 25 stores the converted voltage level in advance in the storage device 37. A command is issued to operate the plurality of piezo actuators 23 so as to approach the set brightness (corresponding to the material and thickness of the workpiece W), that is, the set voltage.
[0039]
Further, for example, as shown in FIG. 2, the irradiation optical axis 15 is a distance X from the center of the nozzle 21 in the X-axis direction. ₁ , Distance Y in Y axis direction ₁ When there is only a deviation, the control device 25 determines the amount and direction of the deviation based on the difference in voltage level between the paths A to D with respect to the set voltage, and issues a command to the plurality of piezoelectric actuators 23. The nozzle 21 has a distance X in the upward direction of the X axis in FIG. ₁ , And the distance Y to the left of the Y axis ₁ Just moved.
[0040]
The control device 25 does not input normal brightness data as the set brightness for each material and thickness of the workpiece W, but simply detects the detected voltages from the path A to the path D described above. The position of the nozzle 19 can be moved and adjusted by operating the piezo actuator 23 by judging the amount and direction of the deviation based on the difference in voltage level between the paths A to D so that the levels are almost the same. it can.
[0041]
In addition, as the shape for processing the workpiece W, in the example of the embodiment described above, the rectangular shape has been described as an example. You can adjust the movement.
[0042]
Next, another example of the second embodiment will be described by omitting the same parts as those of the first embodiment described above with reference to FIG.
[0043]
In the example of the first embodiment, the sensor 27 including a photoelectric conversion element such as the photodiode 29 is used. However, in the example of the second embodiment, an imaging unit such as a CCD camera 41 is used, A light source body 43 for securing illuminance is installed in the laser processing head 9.
[0044]
The CCD camera 41 acquires an image of the piercing hole and the nozzle hole 21 obtained by irradiating the workpiece W with the laser beam LB. The CCD camera 41 is electrically connected to an image processing device 45 that processes an image acquired by the CCD camera 41, and the image processing device 45 is connected to an NC control device 25a such as a program controller.
[0045]
The NC control device 25a is connected to a piezo actuator 23 that adjusts the positioning and movement of the nozzle 19 in the same manner as the control device 25 of the first embodiment.
[0046]
Therefore, referring to FIG. 6, with the above configuration, the laser processing apparatus 1 is operated to irradiate a material such as a steel material, a plastic plate, or an adhesive tape with a laser beam LB to form a piercing hole (step S1).
[0047]
Immediately after forming the pierced hole, an image of the positional relationship between the nozzle hole 21 and the pierced hole is obtained by the CCD camera 41 using the light source body 43 in the laser processing head 9 (step S2).
[0048]
This image is processed by the image processing device 45, and the amount of deviation between the piercing hole and the center of the nozzle hole 21 is calculated by the NC control device 25a (step S3).
[0049]
A command is sent from the NC control device 25a to the piezo actuator 23 to operate the piezo actuator 23 by the calculated amount of deviation, and the nozzle 19 is positioned so that the center of the nozzle hole 21 is positioned at the center of the pierce hole. Move (step S4).
[0050]
The operations in steps S2 to S4 are repeated until the amount of deviation between the piercing hole and the center of the nozzle hole 21 is equal to or less than the allowable value set in the NC control device 25a in advance, and the movement adjustment of the nozzle 19 is completed. .
[0051]
Next, another example of the third embodiment will be described by omitting the same parts as those of the example of the embodiment described above with reference to FIG.
[0052]
In the example of the third embodiment, the laser beam LB oscillated from the laser oscillator 3 is changed by the two first bend mirrors 47 and the second bend mirror 49 and then condensed by the condensing lens 13 so as to work. The laser processing apparatus 1 that irradiates W will be described.
[0053]
As a sensor 27 for detecting the deviation between the center of the nozzle hole 21 and the irradiation optical axis 15, a CCD camera 41 is used as in the second embodiment, and the illuminance that can be imaged by the CCD camera 41. A light source body 43 for securing and the CCD camera 41 are installed in the laser processing head 9.
[0054]
The CCD camera 41 is electrically connected to an image processing device 45 in the same manner as the control device 25 in the second embodiment, and this image processing device 45 is connected to an NC control device 25a such as a program controller. .
[0055]
Two piezo actuators 51 for changing the optical path of the laser beam LB by changing the tilt angle of each of the bend mirrors 47 and 49 are attached to the first bend mirror 47 and the second bend mirror 49, respectively. Yes. Each of these piezo actuators 51 is connected to the NC control unit 25a so that the bend mirrors 47 and 49 are positioned and adjusted so as to move the irradiation optical axis 15.
[0056]
The reason for adjusting the optical path of the laser beam LB using the two bend mirrors of the first bend mirror 47 and the second bend mirror 49 is that the angle of the laser beam LB incident on the condenser lens 13 is always in a vertical state. To keep. If the laser beam LB is incident on the condensing lens 13 at an angle, the condensing efficiency of the condensing lens 13 deteriorates.
[0057]
Note that the operation of the example of the third embodiment described above is substantially the same as step S1 to step S4 of the example of the second embodiment. However, the NC controller 25a issues a command to operate each piezo actuator 51 to adjust the tilt angles of the first bend mirror 47 and the second bend mirror 49, and the others are the steps of the example of the second embodiment. Done in the same way.
[0058]
In addition, this invention is not limited to the example of embodiment mentioned above, It can implement in another aspect by making an appropriate change.
[0059]
In the example of the embodiment described above, the sensor 27 such as the photodiode and the image pickup means such as the CCD camera are installed in the laser processing head 9. However, the center of the nozzle hole 21 and the axis of the irradiation optical axis are arranged. As long as the deviation from 15 can be detected, it may be installed outside the laser processing head 9.
[0060]
【The invention's effect】
As can be understood from the embodiments of the invention as described above, according to the invention of claim 1, when the axis of the laser beam is located at the center of the nozzle hole and when there is a deviation, the laser beam Since there is a difference in the brightness of the axis, the center of the nozzle is laser-adjusted by moving the nozzle to adjust the brightness data detected by the sensor to the brightness set in advance when the axis of the laser beam is at the center of the nozzle. It can be automatically adjusted to the axis of the beam.
[0061]
Alternatively, the tilt of the bend mirror is automatically moved and adjusted so that the brightness data detected by the sensor matches the set brightness, whereby the axis of the laser beam is changed, and the axis of the laser beam is set to the center of the nozzle. Can be automatically adapted to.
[0062]
According to the invention of claim 2, when the axis of the laser beam is located at the center of the nozzle hole, the brightness at each machining position is substantially the same at the time of machining the shape of the workpiece. When there is a deviation from the center, there is a difference in anisotropy in the brightness at each processing position. Therefore, by moving and adjusting the nozzle so that the brightness at each processing position is substantially the same, the center of the nozzle is adjusted. It can be automatically aligned with the axis of the laser beam.
[0063]
Alternatively, the tilt of the bend mirror is automatically moved and adjusted so that the brightness at each processing position is substantially the same, so that the axis of the laser beam is changed and the axis of the laser beam is automatically set to the center of the nozzle. Can be adapted to.
[0064]
According to the invention of claim 3, the image pickup means includes the center of the nozzle hole and Piercing hole Based on the judgment of the operator, the amount of deviation from the axis and the direction of deviation are detected, and the nozzle is automatically moved relative to the laser processing head based on the detection signal detected by this imaging means. The center of the nozzle can be automatically aligned with the axis of the laser beam without any problem.
[0065]
Alternatively, the tilt of the bend mirror is automatically moved and adjusted based on the detected signal so that the axis of the laser beam is redirected so that the axis of the laser beam is automatically aligned with the center of the nozzle. Thus, it is easy to automate the laser processing apparatus, and it is possible to eliminate danger to the human body such as irradiating the human body with a laser beam.
[0066]
According to the invention of claim 4, the effect is the same as that of claim 1, and the control device should previously adjust the brightness data detected by the sensor to the set brightness when the axis of the laser beam is at the center of the nozzle. A command is issued to automatically move the nozzle by actuating the actuator. The center of the nozzle can be automatically aligned with the axis of the laser beam, making it easy to automate the laser processing device and eliminating the danger to the human body such as irradiating the human body with the laser beam. Can do.
[0067]
Alternatively, the actuator is operated to adjust the brightness data detected by the sensor to the set brightness to automatically move the tilt of the bend mirror, and the axis of the laser beam is changed to change the laser beam. Can be automatically aligned with the center of the nozzle.
[0068]
According to the invention of claim 5, the effect is the same as that of claim 2, and when the axis of the laser beam is located at the center of the nozzle hole, the brightness at each machining position is substantially the same when machining the workpiece. When there is a deviation between the center of the nozzle hole and the axial center of the laser beam, a difference as anisotropy occurs in the luminance at each processing position, so that the control device at each processing position detected by the sensor A command can be generated to automatically move the nozzle by operating the actuator so that the brightness is substantially the same, and the center of the nozzle can be automatically aligned with the axis of the laser beam.
[0069]
Alternatively, the actuator is operated to automatically move the bend mirror tilt so that the brightness at each processing position is substantially the same, and the axis of the laser beam is changed to change the axis of the laser beam. Can be automatically adjusted to the center of the nozzle.
[0070]
According to the invention of claim 6, the same effect as in claim 3, the imaging means is the center of the nozzle hole Piercing hole The controller detects a displacement amount and a direction of displacement with respect to the shaft center, and generates a command to move the nozzle by operating the actuator based on the detection signal detected by the imaging means, for the judgment of the operator. The center of the nozzle can be automatically aligned with the axis of the laser beam without being based.
[0071]
Alternatively, the control device generates a command to move the tilt of the bend mirror by operating the actuator based on the detected detection signal, and the axis of the laser beam is changed so that the axis of the laser beam becomes the center of the nozzle. Therefore, it is easy to automate the laser processing apparatus, and the danger to the human body such as irradiating the human body with a laser beam can be eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention and is an enlarged schematic view of a tip portion of a laser processing head.
FIG. 2, showing an example of an embodiment of the present invention, is a schematic diagram showing a positional relationship between a nozzle hole and an irradiation optical axis.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an embodiment of the present invention and showing an example of a shape in which a material is experimentally laser processed.
4 shows a voltage level between path A and path D based on the shape of laser processing in FIG.
FIG. 5 shows an example of a second embodiment of the present invention, and is an enlarged schematic view of a tip portion of a laser processing head.
FIG. 6 is a flowchart in an example of a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows an example of a third embodiment of the present invention, and is an enlarged schematic view of a tip portion of a laser processing head.
FIG. 8 is an overall front view of a laser processing apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a front view of a laser processing head provided with an adjusting mechanism for moving and adjusting a nozzle provided at the lower end of a laser processing head of a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Laser processing equipment
3 Laser oscillator
9 Laser processing head
11 Bend mirror
13 Focusing lens
15 Irradiation optical axis
19 nozzles
21 Nozzle hole
23 Piezo actuator (actuator)
25 Control device
27 Sensor
29 photodiode
37 storage devices
39 Comparison judgment device

Claims

A laser beam oscillated from a laser oscillator is redirected through a bend mirror, and this laser beam is condensed by a condensing lens provided in the laser processing head, and then from a nozzle provided at the tip of the laser processing head. In a laser processing method for performing laser processing by irradiating a workpiece,
The brightness of the axis of the laser beam is detected by a sensor comprising a photoelectric conversion element provided above the condenser lens in the laser processing head , and the detected brightness data and the axis of the laser beam are preliminarily determined. A laser processing method comprising: comparing a set luminance when the nozzle is at the center of the nozzle, and automatically moving and adjusting the position of the nozzle or the bend mirror to match the detected luminance with the set luminance.

A laser beam oscillated from a laser oscillator is redirected through a bend mirror, and this laser beam is condensed by a condensing lens provided in the laser processing head, from a nozzle provided at the tip of the laser processing head. In a laser processing method for performing laser processing by irradiating a workpiece,
The sensor comprising a photoelectric conversion element provided in the laser processing head detects anisotropy based on a difference in brightness at each processing position of spatter generated from a workpiece when processing a material, and detects each of the detected A laser processing method characterized by automatically moving and adjusting the position of the nozzle or the inclination of the bend mirror so that the brightness at the processing position is substantially the same.

A laser beam oscillated from a laser oscillator is redirected through a bend mirror, and this laser beam is condensed by a condensing lens provided in the laser processing head, from a nozzle provided at the tip of the laser processing head. In a laser processing method for performing laser processing by irradiating a workpiece,
The imaging means provided above the condenser lens in the laser processing head detects the deviation between the center of the nozzle hole and the axis of the pierced hole formed by irradiating the laser beam, and this imaging means detects it. A laser processing method comprising: automatically moving and adjusting the position of the nozzle or the tilt of the bend mirror so that the center of the nozzle and the axial center position of the pierce hole are aligned based on the detected signal.

A laser beam oscillated from a laser oscillator is redirected through a bend mirror, and this laser beam is condensed by a condensing lens provided in the laser processing head, and then from a nozzle provided at the tip of the laser processing head. In laser processing equipment that performs laser processing by irradiating a workpiece,
An actuator that freely moves and adjusts the nozzle in a plane substantially orthogonal to the axis of the laser beam, or an actuator that moves and adjusts the inclination of the bend mirror to move the axis of the laser beam is provided in the laser processing head . A sensor comprising a photoelectric conversion element that is provided above the condenser lens and detects the luminance of the axis of the laser beam is provided, and the luminance data detected by this sensor and the axis of the laser beam in advance at the center of the nozzle. A laser processing apparatus comprising: a control device that compares set brightness at a certain time and operates the actuator to adjust the detected brightness to the set brightness.

A laser beam oscillated from a laser oscillator is redirected through a bend mirror, and this laser beam is condensed by a condensing lens provided in the laser processing head, and then from a nozzle provided at the tip of the laser processing head. In laser processing equipment that performs laser processing by irradiating a workpiece,
An actuator that moves and adjusts the nozzle freely in a plane substantially perpendicular to the axis of the laser beam, or an actuator that moves and adjusts the inclination of the bend mirror to move the axis of the laser beam is provided in the laser processing head. In addition, a sensor consisting of a photoelectric conversion element that detects the brightness of the axis of the laser beam is provided to determine the anisotropy based on the difference in brightness at each processing position of spatter generated from the workpiece when processing the shape of the material. A laser processing apparatus comprising a control device for operating the actuator so that the luminance at each processing position is substantially the same.

A laser beam oscillated from a laser oscillator is redirected through a bend mirror, and this laser beam is condensed by a condensing lens provided in the laser processing head, and then from a nozzle provided at the tip of the laser processing head. In laser processing equipment that performs laser processing by irradiating a workpiece,
An actuator that moves and adjusts the nozzle freely in a plane substantially perpendicular to the axis of the laser beam, or an actuator that moves and adjusts the inclination of the bend mirror to move the axis of the laser beam is provided in the laser processing head. the imaging means is provided for detecting the axial center of the pierced hole formed by irradiating Luo Lele Zabimu, said actuator to align the center with a central axial position of the piercing hole of the nozzle on the basis of a detection signal detected by the imaging device The laser processing apparatus characterized by providing the control apparatus which operates.