JP4297399B2 - Piercing hole penetration recognition device and recognition method thereof - Google Patents

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JP4297399B2
JP4297399B2 JP2000052795A JP2000052795A JP4297399B2 JP 4297399 B2 JP4297399 B2 JP 4297399B2 JP 2000052795 A JP2000052795 A JP 2000052795A JP 2000052795 A JP2000052795 A JP 2000052795A JP 4297399 B2 JP4297399 B2 JP 4297399B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はピアス穴貫通認識装置及びその認識方法、レーザ加工機に使用されるピアス穴貫通認識装置及びその認識方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、レーザ加工機は加工ヘッド60を有し(図9)、該加工ヘッド60からワークWにレーザ光Lを照射することにより、該ワークWに所定の切断加工を施すようになっている。
【0003】
ところが、ワークWの内側から切断加工を施す場合の工程は、ピアス工程と(図9(A))、切断工程(図9(B))の2つから成る。
【0004】
即ち、先ず、図9(A)に示すように、加工ヘッド60を相対的に停止させた状態で、切断開始近傍にピアス穴Pを開け、次に、図9(B)に示すように、加工ヘッド60を相対的に移動させることにより(矢印方向)、ワークW上のC領域に切断加工を施す。
【0005】
そして、上記ピアス工程においては(図9(A))、ピアス穴Pを貫通するための時間を設定し、通常、その時間は板厚秒と称する(例えばワークWの板厚が6mmであれば、6秒である)。
【0006】
ところが、ワークWが厚くなって、板厚秒が12秒、16秒、19秒となった場合には、ワークWの表面状態などにバラツキがあり、そのためにピアス穴Pを貫通させる時間が長くなることがある。
【0007】
従って、一般には、ピアス穴貫通時間は、余裕をみて、ワークWの板厚の1.5倍程度とし、例えば板厚が6mmであれば、6×1.5=9秒といったように予め長く設定するようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、従来は、予め設定したピアス穴貫通時間よりも実際には早くピアス穴Pが(図9(A))貫通したとしても、残された時間だけ待機していなければならない。
【0010】
そのために、ピアス穴Pが貫通しても、直ちに次の切断工程に(図9(B))移行することができず、待機時間が無駄に費やされている。
【0011】
その結果、ピアス穴Pの加工開始から(図9(A))C領域の切断加工が終了するまでの(図9(B))全加工時間が長くなり、加工効率の低下を招来している。
【0012】
また、ピアス工程においては(図9(A))、前記したように、加工ヘッド60は相対的に停止したままであり、そのため、実際にはピアス穴Pが貫通した後でも、レーザ光LがワークWに照射され続ける。
【0013】
このため、ワークWの下面がレーザ光Lに晒されて汚れたり、機械本体のフレームにレーザ光Lが当たって損傷を受けるなど種々の弊害がある。
【0014】
本発明の目的は、ピアス工程においてピアス穴が実際に貫通したことを認識して次段の切断工程へ直ちに移行することにより、全加工時間を短縮しワークの加工効率の向上を図ると共に、ワークや機械本体の損傷を防止することにある。
先にも、出願人自らの特許で、特許2837712号又は特許2837748号といった所謂「ピアスアイ」というピアス穴貫通認識に関わるものがあるが、一長一短があり、本発明はその認識を更に確実もものにするための技術を提供する。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、図1〜図8に示すように、
加工ヘッド2の内部であってレーザ光LをワークWに照射した場合に発する可視光S1が入射できる位置に、光ファイバ3の先端3Aを配置し、該光ファイバ3を介してピアス加工時に発する可視光S1を導光してその受光レベルの傾きの有無を検出し、傾きが無くなった場合にその傾きが無い状態が一定時間継続したときにピアス穴貫通を認識することを特徴とするピアス穴貫通認識装置という技術的手段を講じている。
【0016】
上記本発明の構成によれば、ピアス加工時に発する可視光S1の受光レベルは(図3)、ピアス穴P1が開き始めるt3から貫通するt4までは、受光レベルの傾きは有るが(図5のa部分)、貫通後は(t4以降)、受光レベルの傾きは無くなるので(図5のb部分)、その傾きが無い状態が一定時間T継続した場合にピアス穴貫通を認識する。
【0017】
これにより、ピアス工程においてピアス穴が実際に貫通したことを認識することができ、従来のように無駄な待機時間が無くなって、次段の切断工程へ直ちに移行することにより、全加工時間を短縮しワークの加工効率の向上を図ると共に、ワークや機械本体の損傷を防止することが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、実施の形態により添付図面を参照して、説明する。
図1は本発明の実施の形態を示す図である。
【0019】
図1に示す加工ヘッド2は、後述するレーザ加工機1の(図8)上部フレーム11に属するY軸キャリッジに取り付けられている。
【0020】
この加工ヘッド2は(図1)、その先端にノズル21を有し、該ノズル21の基端部には、集光レンズ7が止め具14、15を介して取り付けられている。
【0021】
また集光レンズ7の上方には、ベンドミラー10がブラケット22、23を介して取り付けられている。
【0022】
この構成により、レーザ発振器54から発振されたレーザ光Lは、直進して加工ヘッド2内でベンドミラー10で反射した後、集光レンズ7に向かって直進し、該集光レンズ7を透過後ワークWに照射され加工点Kに集光される。
【0023】
加工ヘッド2に形成された貫通孔20からは、光ファイバ3が内部に入り込み、該光ファイバ3は、ファイバ押さえ19により側壁2Aに固定され、その先端3Aが前記加工点Kを指向している。
【0024】
これにより、ピアス加工時に(図7(B))前記レーザ光LをワークWに照射した場合に、該レーザ光Lが集光した加工点K(図1)から発せられた可視光S1が、光ファイバ3の先端3Aから入射し、該光ファイバ3内を伝播して後述するコントローラ4に入る。
【0025】
若し、光ファイバ3の先端3Aを、集光レンズ7とワークWの間に配置した場合には、加工中に発生するスパッタや粉塵などにより、また加工中に集光レンズ7の下方からノズル21内に入り込むアシストガスなどにより、光ファイバ3が損傷を受けたり、ノイズの影響を受ける。
【0026】
そのため、本発明によれば、光ファイバ3の先端3Aは、前記したように、集光レンズ7の上方であって、ベンドミラー10の側方に配置され、加工中でも上記スパッタなどにより損傷を受けずに正常に動作するようになっている。
【0027】
この光ファイバ3は、コントローラ4を介してNC装置5に接続されている。
【0028】
そして、コントローラ4の詳細は、図2に示され、受光部4Aとアンプ4Bとレベル検出部4Cと傾き検出判定部4Dと出力部4Eにより構成されている。
【0029】
このうち受光部4Aは、前記光ファイバ3内を伝播して来た可視光S1を電気信号S2に変換する光電変換素子であって、例えばホト・トランジスタにより構成されている。
【0030】
アンプ4Bは、上記受光部4Aから入力された電気信号S2を増幅し、増幅電気信号S3を出力する。
【0031】
レベル検出部4Cは、前記アンプ4Bから入力された増幅電気信号S3に基づいて、ピアス加工時に発せられた可視光S1の受光レベル(図3)を検出し(図6のステップ103)、受光レベル信号S4を次段の傾き検出判定部4Dに送出する。
【0032】
また、傾き検出判定部4Dは、前段のレベル検出部4Cにより検出された受光レベルに基づいてその傾き(図4)の有無を検出し(図6のステップ104)、傾きが無くなった場合には(図6のステップ105のYES)、その傾きが無い状態が一定時間継続したときに(図6のステップ106のYES)、ピアス穴貫通信号S5を次段の出力部4Eに送出する。
【0033】
これにより、ピアス穴貫通が認識され、ピアス加工は終了する(図6のステップ107)。
【0034】
即ち、図3に示すように、ピアス加工時に発する可視光S1の受光レベルは、t1において前記加工ヘッド2からワークWに対してレーザ光Lを照射し始めると、当初は遮るものが何も無いことから、H1から急激に上昇し、その後蒸気などに遮られて、t2において最小となる。
【0035】
そして、蒸気などの遮るものが減少すると、受光レベルは、再度急激に上昇してt3においてH3になると、ピアス穴P1が開き始め、該受光レベルは以後図示するように低下してt4で一定となりピアス穴P1が貫通する。
【0036】
従って、一定の閾値H2を(図3)設定しておき、受光レベルがこの閾値H2以下になる時点と、ピアス穴P1が貫通する時点とが一致していれば、受光レベルが閾値H2に以下になった時点でピアス穴貫通を認識することができる。
【0037】
しかし、実際には、前記したように、受光レベルは、ピアス穴貫通前の例えばt2において閾値H2以下になることがあり、閾値H2だけを基準としたのでは、ピアス穴貫通を正確には認識できない。
【0038】
そのため、レベル検出部4Cの(図2)後段に傾き検出判定部4Dを接続することにより、図4に示すように、レベル検出部4Cから送られてきた受光レベルのデータを所定の時間ごとに抽出して、その傾きの有無を検出する。
【0039】
例えば、受光レベルの大きさがh4、h3、h2、h1のデータd1、d2、d3、d4をτ1、τ2、τ3、τ4ごとに抽出し、その場合の抽出時間間隔τは等しいものとする(τ=τ2−τ1=τ3−τ2=τ4−τ3)。
【0040】
従って、この場合の受光レベルの傾きは、それぞれ次のようになる。
【0041】
tanθ1=(h4−h3)/τ2−τ1=h43/τ・・・▲1▼
tanθ2=(h3−h2)/τ3−τ2=h32/τ・・・▲2▼
tanθ3=(h2−h1)/τ4−τ3=h21/τ・・・▲3▼
【0042】
そして、傾き検出判定部4Dは(図2)、このようにして求めた傾きtanθ1などが(▲1▼式〜▲3▼式)、所定の値、例えばtanθMIN 以下の場合には、受光レベルの傾きが無くなったと見做し、その受光レベルが無い状態が一定時間、例えばTだけ継続した場合に、ピアス穴貫通を認識することとした。
【0043】
この受光レベルの傾きの有無の様子は図5に示され、ピアス穴P1が開き始めたt3から、ピアス穴P1が貫通するt4までは、該受光レベルの傾きは有るが(a部分)、t4以降は、該受光レベルの傾きは無くなり(b部分)、その傾きが無い状態が一定時間T継続する。
【0044】
この判断により、ピアス工程においてピアスが実際に貫通したことを正確に認識できるので、次段の切断工程へ直ちに移行することにより、全加工時間を短縮しワークの加工効率の向上を図ると共に、ワークや機械本体の損傷を防止することができる。
【0045】
このような判断をする傾き検出判定部4Dの後段には、図2に示すように、出力部4Eが接続され、該傾き検出判定部4Dからのピアス穴貫通信号S5が入力された場合に、次段のNC装置5に(図1)ピアス加工終了信号S6を送出する。
【0046】
NC装置5は(図1)、レーザ発振器54等を制御することにより、レーザ加工機1全体を制御する。
【0047】
例えば、NC装置5は、ピアス加工時には(図3のt3〜t4)、レーザ発振器54に(図1)起動信号S7を送出することにより、該レーザ発振器54からレーザ光Lを発振させ前記加工ヘッド2を介してワークWへ照射させる。
【0048】
そして、NC装置5は、前記出力部4E(図2)からピアス加工終了信号S6が入力された場合には、ピアス加工を終了させる(図6のステップ107)。その後、通常の切断加工のための新たな加工条件に入る。
【0049】
図8は、本発明の適用例として加工ヘッドY軸移動、ワークX軸移動の加工機を示す図であり、図示するレーザ加工機1は、下部フレーム12と、該下部フレーム12に跨がって設けられた上部フレーム11、及び加工テーブル13を有している。
【0050】
上部フレーム11内には、既述した加工ヘッド2、及びその光軸移動機構、レーザ発振器54(図1)等が収納されている。
【0051】
また、上部フレーム11の側面には(図8)、制御ボックス52が取り付けられ、該制御ボックス52には、前記光ファイバ3が接続されたコントローラ4(図1)及びNC5装置が内蔵されている。
【0052】
加工テーブル13の(図8)縦方向(X軸方向)に平行して設けられたボールねじ18には、ワークWを把持するクランプ16が取り付けられたX軸キャリッジ17が螺合している。
【0053】
この構成により、前記NC装置5の(図1)制御により、ボールねじ18を回転させるとX軸キャリッジ17がX軸方向に移動し、それに伴って、クランプ16に把持されたワークWもX軸方向に移動し所定位置に位置決めされる(図6のステップ101)。
【0054】
ワークWが位置決めされると、前記NC装置5(図1)からレーザ発振器54に起動信号S7が送出されてレーザ光LがワークWに照射されることにより、ピアス加工が開始され(図6のステップ102)、その後は(図6のステップ103以降)、既述したようにレーザ光Lが加工点Kに(図8)集光された場合に発する可視光S1の受光レベル(図3)が検出されるなど種々の制御が行われる。
【0055】
以下、上記構成を有する本発明の動作を、図6に基づいて説明する。
【0056】
この場合、本発明が適用されるレーザ加工機1(図8)により加工される製品は、例えば、図7(A)に示す形状を有し、円形の穴A1、A2があいている製品Aとする。
【0057】
この場合、先ず、図6のステップ101において、ワークWを位置決めし、ステップ102において、ピアス加工が開始され、ステップ103において、可視光S1の受光レベルを検出する。
【0058】
即ち、NC装置5は(図1)、レーザ加工機1の(図8)ボールねじ18を制御してそれを回転させ、X軸キャリッジ17をX軸方向に移動させると、クランプ16に把持されたワークWもX軸方向に移動し、該ワークWは所定位置に位置決めされる。
【0059】
このとき、加工ヘッド2は、ワークW上のピアス穴P1を(図7(B))開けるべき位置の直上方にある。
【0060】
この状態で、NC装置5が(図1)レーザ発振器54に起動信号S7を送信すると、該レーザ発振器54が起動してレーザ光Lが発振され、該レーザ光Lはベンドミラー10で反射して集光レンズ7を透過してワークWに照射され、加工点K、換言すれば、前記ピアス穴P1を(図7(B))開けるべき位置に集光する。
【0061】
これにより、ピアス加工が開始される。
【0062】
一方、レーザ光LがワークWに照射された場合に発せられた可視光S1は(図1)、集光レンズ7を透過して光ファイバ3の先端3Aから入射し、該光ファイバ3内を伝播してコントローラ4に入力する。
【0063】
コントローラ4内では、その受光部4A(図2)において、前記可視光S1が電気信号S2に変換されて次段のアンプ4Bで増幅され、増幅電気信号S3が出力されて次段のレベル検出部4Cに入力する。
【0064】
レベル検出部4Cにおいては、前記増幅電気信号S3に基づいて可視光S1の受光レベルが検出される(図3)。
【0065】
次に、図6のステップ104において、受光レベルの傾きの有無を検出し、ステップ105において、その傾きが無くなったか否かを判断し、傾きが有る場合には(NO)、ステップ104に戻って同じ動作を繰り返し、傾きが無くなった場合には(YES)、ステップ106において、その傾きが無い状態が一定時間継続したか否かが判断され、継続しない場合には(NO)、ステップ104に戻って同じ動作を繰り返し、継続した場合には(YES)、ステップ107において、ピアス加工を終了する。
【0066】
即ち、レベル検出部4Cが(図2)可視光S1の受光レベルを検出すると、該レベル検出部4Cは、その検出結果を受光レベル信号S4として次段の傾き検出判定部4Dに送出する。
【0067】
そして、傾き検出判定部4Dは、入力した受光レベル信号S4に基づいて、受光レベルの(図3)傾きの有無を検出する。
【0068】
例えば、図4に示すように、求めた受光レベルの傾きがtanθ3=(h2−h1)/τ4−τ3=h21/τであるとし、このtanθ3が所定の値tanθMIN 以下の場合には、受光レベルの傾きが無くなったと見做す。
【0069】
そして、傾き検出判定部4Dは(図2)、その受光レベルの傾きが無い状態が一定時間、例えばTだけ継続した場合に、ピアス穴貫通を認識し、次段の出力部4Eにピアス穴貫通信号S5を送出し、それを受信した出力部4EはNC装置5に(図1)ピアス加工終了信号S6を送出する。
【0070】
これにより、ピアス加工は終了し、NC装置5は、次段の通常切断加工のための新たな加工条件をレーザ発振器54へ送出する。
【0071】
このようにして、ピアス穴P1が(図7(B))貫通すると、NC装置5は(図1)ボールねじ18(図8)を制御してワークWを所定の位置に位置決めし、レーザ発振器54(図1)を制御して、該ワークWにレーザ光Lを照射することにより、切断線C1(図7(B))に沿って切断する切断加工を開始する(図6のステップ108)。
【0072】
以後、同様に、図7(B)に示すピアス穴P2と切断線C2、ピアス穴P3と切断線C3について、図6の動作を行うことにより、円形の穴A1、A2があいている製品Aを加工する(図7(A))。
【0073】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明によれば、ピアス工程においてピアス穴が実際に貫通したことを認識することができ、従来のように無駄な待機時間が無くなって、次段の切断工程へ直ちに移行することにより、全加工時間を短縮しワークの加工効率の向上を図ると共に、ワークや機械本体の損傷を防止するという技術的効果を奏することとなった。
【0074】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す図である。
【図2】本発明を構成するコントローラ4の説明図である。
【図3】本発明による可視光S1の受光レベルの変化を示す図である。
【図4】図3における受光レベルの傾きを示す図である。
【図5】本発明による可視光S1の受光レベルの傾きの変化を示す図である。
【図6】本発明の動作を説明するためのフローチャートである。
【図7】本発明による加工状況を示す図である。
【図8】本発明の適用例を示す図である。
【図9】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
1 レーザ加工機
2 加工ヘッド
3 光ファイバ
4 コントローラ
5 NC装置
7 集光レンズ
10 ベンドミラー
11 上部フレーム
12 下部フレーム
13 加工テーブル
14、15 止め具
16 クランプ
17 X軸キャリッジ
18 ボールねじ
19 ファイバ押さえ
20 貫通孔
21 ノズル
22、23 ブラケット
52 制御ボックス
54 レーザ発振器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pierced hole penetration recognition device and a recognition method thereof, a pierce hole penetration recognition device used in a laser processing machine, and a recognition method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a laser processing machine has a processing head 60 (FIG. 9), and the workpiece W is irradiated with a laser beam L from the processing head 60 to perform a predetermined cutting process on the workpiece W. .
[0003]
However, the process in the case of performing the cutting process from the inside of the workpiece W includes two processes, a piercing process (FIG. 9A) and a cutting process (FIG. 9B).
[0004]
That is, first, as shown in FIG. 9A, with the machining head 60 relatively stopped, a piercing hole P is opened in the vicinity of the start of cutting, and then, as shown in FIG. 9B, By relatively moving the machining head 60 (in the direction of the arrow), the C region on the workpiece W is cut.
[0005]
In the piercing step (FIG. 9A), a time for penetrating the piercing hole P is set, and the time is usually referred to as a plate thickness second (for example, if the plate thickness of the workpiece W is 6 mm). 6 seconds).
[0006]
However, when the workpiece W becomes thicker and the plate thickness seconds become 12, 16, and 19 seconds, the surface state of the workpiece W varies, and therefore the time for penetrating the piercing hole P is long. May be.
[0007]
Therefore, in general, the piercing hole penetration time is set to about 1.5 times the plate thickness of the workpiece W with a margin. For example, if the plate thickness is 6 mm, the piercing hole penetration time is long in advance, such as 6 × 1.5 = 9 seconds. It is supposed to be set.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
[0009]
However, conventionally, even if the pierced hole P has actually penetrated (FIG. 9A) earlier than the preset pierced hole penetration time, it has to wait for the remaining time.
[0010]
Therefore, even if the pierced hole P penetrates, it is not possible to immediately shift to the next cutting step (FIG. 9B), and waiting time is wasted.
[0011]
As a result, the total processing time from the start of processing of the pierced hole P (FIG. 9 (A)) to the end of cutting of the C region (FIG. 9 (B)) becomes longer, leading to a decrease in processing efficiency. .
[0012]
Further, in the piercing process (FIG. 9A), as described above, the machining head 60 remains relatively stopped, so that the laser beam L is actually emitted even after the piercing hole P has penetrated. The workpiece W continues to be irradiated.
[0013]
For this reason, the lower surface of the workpiece W is exposed to the laser light L and becomes dirty, or the laser beam L hits the frame of the machine main body and is damaged.
[0014]
The object of the present invention is to recognize that the pierced hole has actually penetrated in the piercing process and immediately shift to the next cutting process, thereby reducing the total machining time and improving the machining efficiency of the workpiece. And to prevent damage to the machine body.
Previously, the applicant's own patent is related to the so-called “pierce eye” pierce hole penetration recognition such as Patent No. 2837712 or Patent No. 2837748, but there are advantages and disadvantages, and the present invention further ensures that recognition. Provide technology to make
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention, as shown in FIGS.
The tip 3A of the optical fiber 3 is disposed inside the processing head 2 at a position where the visible light S1 emitted when the workpiece W is irradiated with the laser light L can be incident, and is emitted during piercing through the optical fiber 3. The pierced hole characterized by detecting the presence or absence of the inclination of the light receiving level by guiding the visible light S1 and recognizing the penetration of the pierced hole when the inclination disappears for a certain period of time. The technical means of penetration recognition device is taken.
[0016]
According to the configuration of the present invention, the light reception level of the visible light S1 emitted during the piercing process (FIG. 3) is from the time t3 at which the piercing hole P1 begins to open until the time t4 through (FIG. 5). After the penetration (after t4), the inclination of the light receiving level disappears (the part b in FIG. 5), and thus the penetration of the piercing hole is recognized when the state without the inclination continues for a certain time T.
[0017]
This makes it possible to recognize that the pierced hole has actually penetrated in the piercing process, eliminating unnecessary waiting time as before, and reducing the total machining time by immediately moving to the next cutting process. Thus, it is possible to improve the machining efficiency of the workpiece and to prevent the workpiece and the machine body from being damaged.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings by embodiments.
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
[0019]
The processing head 2 shown in FIG. 1 is attached to a Y-axis carriage belonging to the upper frame 11 (FIG. 8) of the laser processing machine 1 described later.
[0020]
This processing head 2 (FIG. 1) has a nozzle 21 at its tip, and a condensing lens 7 is attached to the base end of the nozzle 21 via fasteners 14 and 15.
[0021]
A bend mirror 10 is attached above the condenser lens 7 via brackets 22 and 23.
[0022]
With this configuration, the laser light L oscillated from the laser oscillator 54 travels straight and is reflected by the bend mirror 10 in the machining head 2, then travels straight toward the condenser lens 7, and passes through the condenser lens 7. The workpiece W is irradiated and condensed at the processing point K.
[0023]
The optical fiber 3 enters the inside from the through hole 20 formed in the processing head 2, and the optical fiber 3 is fixed to the side wall 2 </ b> A by the fiber presser 19, and the tip 3 </ b> A is directed to the processing point K. .
[0024]
As a result, when the workpiece W is irradiated with the laser beam L during piercing (FIG. 7B), the visible light S1 emitted from the processing point K (FIG. 1) where the laser beam L is condensed is: The light enters from the tip 3A of the optical fiber 3, propagates through the optical fiber 3, and enters the controller 4 described later.
[0025]
If the tip 3A of the optical fiber 3 is disposed between the condensing lens 7 and the workpiece W, the nozzle from the bottom of the condensing lens 7 due to spatter or dust generated during processing or from under the condensing lens 7 during processing. The optical fiber 3 is damaged or affected by noise due to the assist gas or the like entering the inside 21.
[0026]
Therefore, according to the present invention, as described above, the tip 3A of the optical fiber 3 is disposed above the condenser lens 7 and on the side of the bend mirror 10, and is damaged by the above-described spatter during processing. It is supposed to work properly without.
[0027]
The optical fiber 3 is connected to the NC device 5 via the controller 4.
[0028]
The details of the controller 4 are shown in FIG. 2 and include a light receiving unit 4A, an amplifier 4B, a level detection unit 4C, an inclination detection determination unit 4D, and an output unit 4E.
[0029]
Among these, the light receiving portion 4A is a photoelectric conversion element that converts the visible light S1 propagating through the optical fiber 3 into an electric signal S2, and is constituted by, for example, a phototransistor.
[0030]
The amplifier 4B amplifies the electrical signal S2 input from the light receiving unit 4A and outputs an amplified electrical signal S3.
[0031]
The level detection unit 4C detects the light reception level (FIG. 3) of the visible light S1 emitted during piercing processing based on the amplified electrical signal S3 input from the amplifier 4B (step 103 in FIG. 6), and the light reception level. The signal S4 is sent to the next-stage inclination detection determination unit 4D.
[0032]
In addition, the inclination detection determination unit 4D detects the presence or absence of the inclination (FIG. 4) based on the light reception level detected by the preceding level detection part 4C (step 104 in FIG. 6). (YES in step 105 in FIG. 6), when the state without the inclination continues for a certain time (YES in step 106 in FIG. 6), the piercing hole penetration signal S5 is sent to the output unit 4E in the next stage.
[0033]
Thereby, the penetration of the pierced hole is recognized, and the piercing process is finished (step 107 in FIG. 6).
[0034]
That is, as shown in FIG. 3, the light receiving level of the visible light S1 emitted during the piercing process is initially nothing when the laser beam L is irradiated from the processing head 2 to the work W at t1. For this reason, it rises rapidly from H1 and is then blocked by steam and the like, and becomes minimum at t2.
[0035]
Then, when the obstruction such as steam is reduced, the light reception level rapidly rises again and becomes H3 at t3. When the piercing hole P1 starts to open, the light reception level decreases as shown in the figure and becomes constant at t4. Pierce hole P1 penetrates.
[0036]
Therefore, if a certain threshold value H2 is set (FIG. 3) and the time point at which the light reception level becomes equal to or less than this threshold value H2 coincides with the time point through which the piercing hole P1 penetrates, the light reception level is below the threshold value H2. Pierce hole penetration can be recognized at the point of time.
[0037]
However, in actuality, as described above, the light receiving level may be equal to or lower than the threshold value H2, for example, at t2 before the piercing hole is penetrated. If only the threshold value H2 is used as a reference, the piercing hole penetration is accurately recognized. Can not.
[0038]
Therefore, by connecting the inclination detection determination unit 4D downstream of the level detection unit 4C (FIG. 2), as shown in FIG. 4, the light reception level data sent from the level detection unit 4C is obtained at predetermined intervals. Extraction is performed to detect the presence or absence of the inclination.
[0039]
For example, the data d1, d2, d3, d4 of the light receiving level of h4, h3, h2, h1 are extracted every τ1, τ2, τ3, τ4, and the extraction time interval τ in that case is assumed to be equal ( τ = τ2-τ1 = τ3-τ2 = τ4-τ3).
[0040]
Accordingly, the inclination of the light reception level in this case is as follows.
[0041]
tanθ1 = (h4-h3) / τ2-τ1 = h 43 / τ ··· ▲ 1 ▼
tanθ2 = (h3-h2) / τ3-τ2 = h 32 / τ ··· ▲ 2 ▼
tanθ3 = (h2-h1) / τ4-τ3 = h 21 / τ ··· ▲ 3 ▼
[0042]
Then, the inclination detection determination unit 4D (FIG. 2) determines the light reception level when the inclination tan θ1 obtained in this way (equation (1) to (3)) is a predetermined value, for example, tan θ MIN or less. It is assumed that the pierced hole penetration is recognized when the state of no received light level is continued for a certain time, for example, T.
[0043]
The state of the presence or absence of the inclination of the light reception level is shown in FIG. 5, and there is an inclination of the light reception level from t3 when the piercing hole P1 starts to t4 when the piercing hole P1 penetrates (portion a), but t4. Thereafter, the inclination of the received light level disappears (part b), and the state without the inclination continues for a certain time T.
[0044]
By this judgment, it is possible to accurately recognize that the piercing has actually penetrated in the piercing process, and by immediately moving to the next cutting process, the total machining time is shortened and the machining efficiency of the workpiece is improved. And damage to the machine body can be prevented.
[0045]
As shown in FIG. 2, an output unit 4E is connected to the subsequent stage of the inclination detection determination unit 4D that makes such a determination, and when the piercing hole penetration signal S5 is input from the inclination detection determination unit 4D, A piercing processing end signal S6 is sent to the NC device 5 at the next stage (FIG. 1).
[0046]
The NC device 5 (FIG. 1) controls the entire laser beam machine 1 by controlling the laser oscillator 54 and the like.
[0047]
For example, the NC device 5 oscillates the laser light L from the laser oscillator 54 by sending a start signal S7 to the laser oscillator 54 (FIG. 1) during piercing (t3 to t4 in FIG. 3). The workpiece W is irradiated through 2.
[0048]
When the piercing processing end signal S6 is input from the output unit 4E (FIG. 2), the NC device 5 ends the piercing processing (step 107 in FIG. 6). Thereafter, new processing conditions for normal cutting processing are entered.
[0049]
FIG. 8 is a diagram showing a processing machine for processing head Y-axis movement and workpiece X-axis movement as an application example of the present invention. The illustrated laser processing machine 1 straddles the lower frame 12 and the lower frame 12. The upper frame 11 and the processing table 13 are provided.
[0050]
In the upper frame 11, the processing head 2, the optical axis moving mechanism, the laser oscillator 54 (FIG. 1) and the like described above are accommodated.
[0051]
A control box 52 is attached to the side surface of the upper frame 11 (FIG. 8), and the controller 4 (FIG. 1) to which the optical fiber 3 is connected and the NC5 device are built in the control box 52. .
[0052]
An X-axis carriage 17 to which a clamp 16 for gripping the workpiece W is attached is screwed to a ball screw 18 provided in parallel to the longitudinal direction (X-axis direction) of the processing table 13 (FIG. 8).
[0053]
With this configuration, when the ball screw 18 is rotated by the control of the NC device 5 (FIG. 1), the X-axis carriage 17 moves in the X-axis direction, and accordingly, the workpiece W gripped by the clamp 16 is also X-axis. It moves in the direction and is positioned at a predetermined position (step 101 in FIG. 6).
[0054]
When the workpiece W is positioned, a start signal S7 is sent from the NC device 5 (FIG. 1) to the laser oscillator 54 and the workpiece W is irradiated with the laser light L, whereby piercing is started (FIG. 6). Step 102) and thereafter (after Step 103 in FIG. 6), as described above, the light reception level (FIG. 3) of the visible light S1 emitted when the laser light L is condensed at the processing point K (FIG. 8). Various controls such as detection are performed.
[0055]
The operation of the present invention having the above configuration will be described below with reference to FIG.
[0056]
In this case, the product processed by the laser beam machine 1 (FIG. 8) to which the present invention is applied has, for example, the shape shown in FIG. 7A and the product A having circular holes A1 and A2. And
[0057]
In this case, first, in step 101 of FIG. 6, the workpiece W is positioned, piercing is started in step 102, and the light reception level of the visible light S <b> 1 is detected in step 103.
[0058]
That is, the NC device 5 (FIG. 1) controls the ball screw 18 of the laser processing machine 1 (FIG. 8), rotates it, and moves the X-axis carriage 17 in the X-axis direction. The workpiece W also moves in the X-axis direction, and the workpiece W is positioned at a predetermined position.
[0059]
At this time, the machining head 2 is directly above the position where the piercing hole P1 on the workpiece W is to be opened (FIG. 7B).
[0060]
In this state, when the NC device 5 transmits the activation signal S7 to the laser oscillator 54 (FIG. 1), the laser oscillator 54 is activated and the laser beam L is oscillated, and the laser beam L is reflected by the bend mirror 10. The work W is irradiated through the condensing lens 7, and the work point K, in other words, the pierce hole P1 (FIG. 7B) is condensed at a position to be opened.
[0061]
Thereby, piercing is started.
[0062]
On the other hand, the visible light S1 emitted when the laser beam L is irradiated onto the workpiece W (FIG. 1) passes through the condenser lens 7 and enters from the tip 3A of the optical fiber 3, and passes through the optical fiber 3. Propagate and input to the controller 4.
[0063]
In the controller 4, in the light receiving unit 4A (FIG. 2), the visible light S1 is converted into an electric signal S2 and amplified by the next-stage amplifier 4B, and the amplified electric signal S3 is output to output the next-stage level detection unit. Input to 4C.
[0064]
In the level detector 4C, the received light level of the visible light S1 is detected based on the amplified electrical signal S3 (FIG. 3).
[0065]
Next, in step 104 of FIG. 6, the presence or absence of the inclination of the light reception level is detected. In step 105, it is determined whether or not the inclination has disappeared. If there is an inclination (NO), the process returns to step 104. If the same operation is repeated and the inclination disappears (YES), it is determined in step 106 whether or not the state without the inclination has continued for a certain period of time. If not (NO), the process returns to step 104. If the same operation is repeated and continued (YES), the piercing process is terminated in step 107.
[0066]
That is, when the level detection unit 4C detects the light reception level of the visible light S1 (FIG. 2), the level detection unit 4C sends the detection result to the next-stage inclination detection determination unit 4D as the light reception level signal S4.
[0067]
Then, the inclination detection determination unit 4D detects the presence or absence of the inclination of the light reception level (FIG. 3) based on the input light reception level signal S4.
[0068]
For example, as shown in FIG. 4, the slope of the received light level obtained is to be tanθ3 = (h2-h1) / τ4-τ3 = h 21 / τ, if this Tanshita3 is below a predetermined value tan .theta MIN is We assume that the slope of the received light level is gone.
[0069]
Then, the inclination detection determination unit 4D (FIG. 2) recognizes that the pierced hole has been penetrated when the state in which there is no inclination of the received light level continues for a certain time, for example, T, and the pierced hole penetrates to the output unit 4E in the next stage. Upon receiving the signal S5, the output unit 4E that has received the signal S5 sends the piercing processing end signal S6 to the NC device 5 (FIG. 1).
[0070]
As a result, the piercing process ends, and the NC device 5 sends a new processing condition for the next normal cutting process to the laser oscillator 54.
[0071]
In this way, when the piercing hole P1 penetrates (FIG. 7B), the NC device 5 controls the ball screw 18 (FIG. 8) to position the workpiece W at a predetermined position (FIG. 1). 54 (FIG. 1) is controlled to irradiate the workpiece W with the laser light L, thereby starting cutting processing along the cutting line C1 (FIG. 7B) (step 108 in FIG. 6). .
[0072]
Thereafter, similarly, by performing the operation of FIG. 6 for the piercing hole P2 and cutting line C2, and the piercing hole P3 and cutting line C3 shown in FIG. Is processed (FIG. 7A).
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to recognize that the piercing hole has actually penetrated in the piercing process, and there is no useless waiting time as in the prior art, and the process immediately proceeds to the next cutting process. As a result, the total machining time was shortened, the machining efficiency of the workpiece was improved, and the technical effect of preventing damage to the workpiece and the machine body was achieved.
[0074]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a controller 4 constituting the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a change in the light receiving level of visible light S1 according to the present invention.
4 is a diagram showing a slope of a light reception level in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a change in inclination of a light receiving level of visible light S1 according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a processing state according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an application example of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser processing machine 2 Processing head 3 Optical fiber 4 Controller 5 NC apparatus 7 Condensing lens 10 Bend mirror 11 Upper frame 12 Lower frame 13 Processing table 14, 15 Stopper 16 Clamp 17 X-axis carriage 18 Ball screw 19 Fiber holder 20 Penetration Hole 21 Nozzle 22, 23 Bracket 52 Control box 54 Laser oscillator

Claims (4)

加工ヘッドの内部であってレーザ光をワークに照射した場合に発する可視光が入射できる位置に、光ファイバの先端を配置し、該光ファイバを介してピアス加工時に発する可視光を導光してその受光レベルの傾きの有無を検出し、傾きが無くなった場合にその傾きが無い状態が一定時間継続したときにピアス穴貫通を認識することを特徴とするピアス穴貫通認識装置。The tip of the optical fiber is placed inside the processing head at a position where visible light emitted when the workpiece is irradiated with laser light, and the visible light emitted during piercing processing is guided through the optical fiber. A pierced hole penetration recognition device that detects the presence or absence of an inclination of the received light level and recognizes the penetration of the pierced hole when the inclination disappears for a predetermined time. 上記光ファイバの先端が集光レンズの上方であってベンドミラーの側方に配置されている請求項1記載のピアス穴貫通認識装置。The pierced hole penetration recognition device according to claim 1, wherein the tip of the optical fiber is disposed above the condenser lens and on the side of the bend mirror. 上記光ファイバがコントローラを介してNC装置に接続され、該コントローラが、受光部と、アンプと、レベル検出部と、傾き検出判定部と、出力部により構成されている請求項1記載のピアス穴貫通認識装置。The pierced hole according to claim 1, wherein the optical fiber is connected to an NC apparatus via a controller, and the controller includes a light receiving unit, an amplifier, a level detection unit, an inclination detection determination unit, and an output unit. Penetration recognition device. 加工ヘッドの内部で集光レンズの上方に光ファイバの先端を配置し、レーザ光をワークに照射した場合に発する可視光を前記光ファイバで捕え、前記可視光をコントローラに導き、その受光レベルを検知し、該受光レベルの時間経過による推移を求め、その傾きの有無を検出し、傾きが無い状態が一定時間継続したときにピアス穴貫通を認識することを特徴とするピアス穴貫通認識方法。The tip of the optical fiber is placed above the condenser lens inside the processing head, and the visible light emitted when the workpiece is irradiated with laser light is captured by the optical fiber, the visible light is guided to the controller, and the light receiving level is determined. A pierced hole penetration recognition method characterized by detecting a change in the received light level over time, detecting the presence or absence of the inclination, and recognizing the penetration of the pierced hole when a state without an inclination continues for a predetermined time.
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