JP5272186B2 - レーザ加工方法及びレーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークテーブルに支持されたワークに対しレーザ加工ヘッドからレーザ光を照射してワークの加工を行うレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。

従来、レーザ加工装置においては、所定位置に装設されたワークテーブルに支持されたワークに対し、レーザ加工ヘッドを予め定められた移動軌跡に沿って、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の直交３軸方向に制御移動し、加工ヘッドから照射されたレーザ光によってワークの加工を行うようになっている。何らかの要因によってワークがワークテーブルの正規の位置に保持されず、浮き上がった状態にある場合には、レーザ加工ヘッドの加工ノズルがワークの端縁に衝突する場合がある。このとき、加工ノズルに加わる衝撃を緩和して該ノズルの損傷を防止するために、該加工ヘッドにダメージ軽減機構が設けられている。さらに詳述すると、図９に示すように、レーザ加工ヘッド２０は、３軸方向に制御移動されるヘッド本体２２と、該ヘッド本体２２にダメージ軽減機構２３を介して装着された加工ノズル２４とによって構成されている。前記ダメージ軽減機構２３は、図示しないが、ヘッド本体２２に対し永久磁石及びバネ等により前記加工ノズル２４を常には正規の結合位置に吸着保持するように構成されている。そして、ワークの加工作業中に図９に示すように前記加工ノズル２４の先端が浮き上がったワークＷの端縁に衝突すると、前記ヘッド本体２２から前記加工ノズル２４が前記永久磁石の吸着力及びバネの弾性力に抗して傾斜し、衝突時の衝撃が軽減されるようになっている。さらに、前記ダメージ軽減機構２３に組み込まれた衝突センサによって、衝突事故が生じたことが検出され、レーザ加工ヘッド２０によるワークＷの加工作業が停止されて、レーザ加工ヘッド２０が上方の待機位置に移動停止される。

特許文献１には、レーザ加工ヘッドがワークに衝突したとき、加工ヘッドの破損を未然に防止する構成が開示されている。
特許文献２には、ワークの切断作業中にレーザ加工ヘッドとワークが衝突したとき、加工ヘッドの昇降機構の損傷を緩和させて、レーザ加工機の稼動を停止する構成が開示されている。
特開２００６−７２８０号公報 特開平１１−２６７８６３号公報

レーザ加工ヘッド２０がワークＷに衝突したときの衝撃が小さい場合には、加工ノズル２４が永久磁石及びバネの弾性復元力によって正規の結合位置に復帰されて、ワークの加工作業を再開することが可能である。しかし、衝突時の衝撃が大きい場合には、待機位置に移動されたレーザ加工ヘッド２０の加工ノズル２４が正規の結合位置に完全に復帰されずに若干傾斜したままの状態となることがある。又、加工ノズル２４の先端部が図９の右上に示すように破損することもある。このような状態では、ワークＷの加工作業の再開が不可能となる。

ところが、上記従来のレーザ加工装置においては、衝突事故が発生した後、レーザ加工ヘッド２０の加工ノズル２４がヘッド本体２２に対し正規の結合位置に復帰して、ワークＷの加工作業を再開することができる場合にも、ワークＷの加工作業を停止するようになっていた。このため、レーザ加工装置の無人運転作業を行う場合に、レーザ加工ヘッド２０が長時間停止状態で保持されたままとなり、ワークの加工作業の能率が低下するという問題があった。

本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、レーザ加工ヘッドがワークに衝突した後、ヘッド本体に対し加工ノズルが正規の結合位置に復元された場合には、ワークの加工作業を再開し、作業能率を向上することができるレーザ加工方法及びその装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、レーザ加工ヘッドによるワークの加工作業中に、加工ノズルがワークに衝突したことが検出されたとき、加工作業を一時中断し、前記レーザ加工ヘッドが正常か否かを判別し、正常の場合には、ワークの加工作業を再開し、異常の場合には、加工作業を停止するレーザ加工方法において、前記加工作業を一時中断した後、ギャップ測定用の基準部材に該加工ノズルを対向させて、前記基準部材と加工ノズルとの実際のギャップを測定し、この実ギャップと記憶媒体に予め記憶された基準ギャップとのギャップ差を演算し、このギャップ差が許容範囲か否かを判別し、許容範囲内のときには加工作業を再開し、許容範囲外のときは加工作業を停止することを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記ギャップ差が許容範囲か否かを判別し、許容範囲内のときには、加工ノズルの先端面を撮影し、撮影された画像データにより加工ノズルの孔の孔実座標値を演算し、この孔実座標値と記憶媒体に予め記憶された孔基準座標値との座標差が許容範囲か否かを判別し、許容範囲内のときには加工作業を再開し、許容範囲外のときは加工作業を停止することを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記基準ギャップ及び実ギャップは、前記基準部材の基準平面に対する加工ノズルの垂直方向のＺ軸基準座標値及びＺ軸実座標値として演算されるものであることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２において、前記孔実座標値及び孔基準座標値は、加工ノズルの孔の中心実座標値及び中心基準座標値として演算されるものであることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記加工ノズルがワークに衝突したことが検出されたとき、加工作業を一時中断し、次いで、加工ノズルの先端面をクリーニングすることを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、レーザ加工ヘッドに対し、該加工ヘッドの加工ノズルがワークに衝突したときのダメージを軽減するダメージ軽減機構を設けるとともに、加工ヘッドの衝突を検出する衝突センサを設け、前記レーザ加工ヘッドをワークテーブルに支持されたワークに対して相対的にＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動制御可能に構成し、前記レーザ加工ヘッド、該加工ヘッドを支持するフレーム又はワークテーブルに対し、加工ヘッドの異常の有無を判別する判別手段を設け、前記衝突センサからの衝突信号により、ワークの加工作業を一時中断した後、前記判別手段の判別結果に基づいて、加工ヘッドが正常である場合には、加工作業を再開し、加工ヘッドが異常である場合には、加工作業を停止する指令を与える制御装置を設けてなるレーザ加工装置において、前記レーザ加工ヘッドを支持するフレーム又はワークテーブルに対し、加工ノズルのギャップ量を測定するギャップ測定用の基準部材を設け、前記衝突センサからの衝突信号により、ワークの加工作業を一時中断した後、前記基準部材に前記加工ノズルを対向させて、前記基準部材と加工ノズルとの実際のギャップを測定し、この実ギャップと記憶媒体に予め記憶された基準ギャップとのギャップ差を演算し、このギャップ差が許容範囲か否かを判別し、許容範囲内のときには加工作業を再開し、許容範囲外のときには、加工作業を停止する指令を与える制御装置を設けてなることを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６において、前記フレーム又はワークテーブルには、前記加工ノズルの先端面を撮影する撮影手段が設けられ、前記制御装置は、前記ギャップ差が許容範囲内のときには、前記撮影手段により加工ノズルの先端面を撮影し、撮影された画像データにより加工ノズルの孔の孔実座標値を演算し、この孔実座標値と記憶媒体に予め記憶された孔基準座標値との座標差が許容範囲か否かを判別し、許容範囲内のときには加工作業を再開し、許容範囲外のときには、加工作業を停止する指令を与える機能を有していることを要旨とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７において、前記フレーム又はワークテーブルに対し、加工ノズルの先端面をクリーニングするクリーニング手段が設けられていることを要旨とする。

（作用）
この発明は、レーザ加工ヘッドによるワークの加工作業中に、加工ノズルがワークに衝突したことが検出されたとき、加工作業が停止され、前記レーザ加工ヘッドが正常か否かが判別される。判別結果が正常の場合には、ワークの加工作業が再開され、異常の場合には、加工作業が停止される。

本発明によれば、レーザ加工ヘッドがワークに衝突した後、レーザ加工ノズルが正常の場合には、ワークの加工作業が再開されるので、ワークの加工作業の能率を向上することができる。

以下、本発明を具体化したレーザ加工装置の一実施形態を図１〜図８にしたがって説明する。
図３に示すように、ベッド１１の上面にはワークテーブル１２が装着され、左右両側上面には側枠１３が固設され、両側枠１３の上面には支持枠１４が支持され、両支持枠１４の上面には案内レール１５を介してＸ軸移動体１６がＸ軸駆動機構１７（図２参照）によってＸ軸（前後）方向に往復動可能に装着されている。前記Ｘ軸移動体１６にはＹ軸移動体１９がＹ軸駆動機構１８（図２参照）によってＹ軸（左右）方向に往復動可能に装着され、該Ｙ軸移動体１９にはレーザ加工ヘッド２０がＺ軸駆動機構２５（図２参照）によってＺ軸（上下）方向に往復動可能に装着されている。

図１に示すように、前記レーザ加工ヘッド２０は、背景技術で述べたようにヘッド本体２２、ダメージ軽減機構２３及び加工ノズル２４を備え、前記加工ノズル２４がワークＷに衝突したとき、そのダメージを前記ダメージ軽減機構２３によって軽減するようになっている。このダメージ軽減機構２３は、前記ヘッド本体２２に対し常には前記加工ノズル２４を正規の結合位置に図示しない永久磁石の吸着力及びバネの弾性力によって保持するようになっている。そして、前記加工ノズル２４に横方向の外部衝撃が加わると、前記永久磁石の吸着力及びバネの弾性力に抗して前記加工ノズル２４が変位（傾斜）され、加工ノズル２４に作用する衝撃が軽減され、レーザ加工ヘッド２０が保護される。

図３及び図４に示すように、左側のＸ軸移動体１６の側面には、支持バー３１を介して支持板３２が水平に片持ち支持されている。前記支持板３２の上面にはクリーニング手段としての金属製のブラシ３３が設けられている。前記ブラシ３３の近傍には水平の基準平面３４ａを有する板状の基準部材３４が支持されている。前記支持板３２の下面には撮影手段としてのＣＣＤカメラ３５が上向きに取り付けられ、前記レーザ加工ヘッド２０の加工ノズル２４の先端面２４ａ及び先端面２４ａに形成された孔２４ｂを撮影するようにしている。前記ＣＣＤカメラ３５の上端部と対応するように、前記支持板３２には、前記加工ノズル２４の先端面２４ａを照明するリング状の照明灯３６が装着されている。なお、前記照明灯３６の上方近傍には図示しないがシャッターが設けられ前記ＣＣＤカメラ３５を保護するようになっている。

次に、図１及び図２を中心に、前記レーザ加工ヘッド２０の動作を制御するための制御システムについて説明する。
図１に示すように、前記レーザ加工ヘッド２０の加工ノズル２４自体がギャップセンサ４１の電極を構成し、このギャップセンサ４１によって検出された信号はギャップセンサアンプ４２を介して増幅されて制御装置４３に入力されるようになっている。前記ギャップセンサ４１として、この実施形態では静電容量センサが用いられている。又、前記ＣＣＤカメラ３５によって撮影された画像データは画像処理装置４４に入力され、この画像処理装置４４によって図６（ａ）に示すように画像処理された後、前記制御装置４３に入力されるようになっている。前記レーザ加工ヘッド２０のダメージ軽減機構２３と対応して設けられた衝突センサ４５によって検出された信号は、前記制御装置４３に入力されるようになっている。この衝突センサ４５は前記ヘッド本体２２に対し加工ノズル２４が傾斜した場合に衝突を検出するようになっている。

次に、図２に基づいて、前記制御装置４３の構成及び機能について説明する。
図２に示すように、前記制御装置４３は各種のデータに基づいて演算、処理、比較、判別動作を行うための中央演算処理装置（ＣＰＵ）４６、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４７を備えている。前記制御装置４３は、各種のデータの読み出し書き込み可能な記憶媒体としてのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４８を備えている。このＲＡＭ４８にはワークＷのレーザ加工を行うために前記レーザ加工ヘッド２０のＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向の動作を制御する加工プログラムが記録されている。前記ＣＰＵ４６には前記ギャップセンサ４１及びギャップセンサアンプ４２から出力された信号に基づいて、レーザ加工ヘッド２０の加工ノズル２４のギャップＧに基づいて、加工ノズル２４のＺ軸方向の座標値を演算するためのＺ軸座標値演算部４９が設けられている。前記ＣＰＵ４６には前記ＣＣＤカメラ３５から画像処理装置４４を介して入力された画像データに基づいて、前記加工ノズル２４の孔２４ｂの中心Ｏの中心座標値を演算するための中心座標値演算部５０が設けられている。前記ＣＰＵ４６には前記加工ノズル２４のＺ軸基準座標値と、実際に測定されたＺ軸実座標値とを比較するためのＺ軸座標値比較部５１が設けられている。さらに、ＣＰＵ４６には、加工ノズル２４の孔２４ｂの中心基準座標値Ｈｋと、実際に測定された中心実座標値Ｈｘとを比較するための中心座標値比較部５２が設けられている。前記ＣＰＵ４６には各種のデータを入力するための入力手段としてのキーボード５３、各種のデータに基づいて画像データ等を表示するための表示画面５４ａを有する表示装置５４、警報音を発生するブザー５５が接続されている。

前記ＣＰＵ４６には、前記Ｘ軸駆動機構１７、Ｙ軸駆動機構１８及びＺ軸駆動機構２１が接続され、前記ＲＯＭ４７に予め記憶された加工プログラムに基づいて、前記レーザ加工ヘッド２０が３軸方向に移動制御され、ワークテーブル１２に支持されたワークＷが加工されるようになっている。

次に、前記のように構成されたレーザ加工装置の動作について説明する。
最初に、ワークＷの加工動作に先行して行われるレーザ加工ヘッド２０のＺ軸基準座標値Ｚｋ及び加工ノズル２４の孔２４ｂの中心基準座標値Ｈｋの設定動作を、図７のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１において、レーザ加工ヘッド２０をＹ軸方向及びＺ軸方向に制御移動して、前記基準部材３４が配設されたサンプリングエリアに移動し、図５（ａ）に示すように、基準部材３４の基準平面３４ａの上方近傍の所定位置に加工ノズル２４を移動し、基準部材３４の基準平面３４ａと、加工ノズル２４の先端面２４ａとの間に所定のギャップＧを形成する。ステップＳ２において、このギャップＧをサンプリングし、ギャップセンサ４１の補正係数を演算し、ＲＡＭ４８に記憶する。即ち、加工ノズル２４の種類によって、ギャップＧとギャップセンサ４１により検出された静電容量との相関関係が異なる。このため、例えば、ギャップＧが１ｍｍ及び２ｍｍのときの静電容量をそれぞれ測定し、各ギャップＧと各静電容量との相関関係をＣＰＵ４６により演算して、これを補正係数としてＲＡＭ４８記憶する。ステップＳ３において、基準部材３４に対し特定のギャップセンサ４１の出力値（ギャップＧ：１ｍｍ相当）になるように加工ノズル２４を位置決めし、前記Ｚ軸駆動機構２５のサーボモータのエンコーダからの値をＺ軸基準座標値ＺｋとしてＲＡＭ４８に記憶する。

次に、ステップＳ４において、加工ノズル２４をＣＣＤカメラ３５の上方へ移動して加工ノズル２４の先端面２４ａをＣＣＤカメラ３５によって撮影する。ステップＳ５において、撮影された画像を画像処理装置４４により図６（ａ）に示すように画像処理して制御装置４３へ入力する。ステップＳ５において、処理された画像データに基づいて、制御装置４３の中心座標値演算部５０により加工ノズル２４の孔２４ｂの中心Ｏに関するＸ，Ｙ軸方向の中心基準座標値Ｈｋを演算し、この値をＲＡＭ４８に記憶する。

以上のようにして、加工ノズル２４のＺ軸基準座標値Ｚｋ及び中心基準座標値ＨｋをＲＡＭ４８に記憶させた後、レーザ加工ヘッド２０によってワークＷの加工作業を行うため図示しない操作盤のスタートスイッチがオンされる。すると、図２に示すＲＡＭ４８に予め記憶された加工プログラムに基づいてレーザ加工ヘッド２０がＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に制御移動され、図８のステップＳ７においてワークＷの加工動作が行われる。このワークＷの加工動作の途中において、レーザ加工ヘッド２０の加工ノズル２４が何らかの要因によって、ワークＷに衝突すると、ステップＳ８において衝突センサ４５によって加工ノズル２４がワークＷに衝突したことが検出される。次に、ステップＳ９において、レーザ加工ヘッド２０が前記ブラシ３３が配設されたクリーニングエリアに移動され、ブラシ３３に加工ノズル２４の先端面２４ａが接触された状態で、加工ノズル２４が水平方向に往復動作され、先端面２４ａがブラシ３３によってクリーニングされる。

加工ノズル２４のクリーニングが終了した後、ステップＳ１０において、レーザ加工ヘッド２０がＹ軸方向及びＺ軸方向にそれぞれ制御移動され、基準部材３４上で特定のギャップセンサ４１の出力値（ギャップＧ：１ｍｍ相当）になるように加工ノズル２４を位置決めする。そして、前記Ｚ軸駆動機構２５のサーボモータのエンコーダの実際の値をＺ軸実座標値ＺｘとしてＲＡＭ４８に記憶する。

次に、ステップＳ１１において、予めＲＡＭ４８に記憶されたＺ軸基準座標値Ｚｋと、Ｚ軸実座標値Ｚｘとの間に一定値以上の差がある否かがＺ軸座標値比較部５１によって判別される。そして、図５（ｂ）に示すように、基準部材３４と加工ノズル２４とのギャップＧが基準ギャップＧよりも小さくて、ステップＳ１１でイエスと判断された場合にはステップＳ１２でブザー５５から警報音が発せられ、ワークの加工作業の再開が停止される。ステップＳ１１でノーと判断された場合には、ステップＳ１３で、レーザ加工ヘッド２０がＹ軸方向及びＺ軸方向に移動されて、加工ノズル２４がＣＣＤカメラ３５の上方向に移動され、加工ノズル２４の先端面２４ａが撮影される。ステップＳ１４で、撮影された画像が画像処理装置４４により図６（ｂ）に示すように画像処理されて制御装置４３へ入力される。ステップＳ１５で、処理された画像データに基づいて、中心座標値演算部５０により加工ノズル２４の孔２４ｂの中心Ｏに関するＸ，Ｙ軸方向の中心実座標値Ｈｘが演算され、その値ＨｘがＲＡＭ４８に記憶される。

ステップＳ１６において、加工ノズル２４の孔２４ｂの中心基準座標値Ｈｋと、中心実座標値Ｈｘとの間に一定値以上の差があるか否かが中心座標値比較部５２によって比較判別される。そして、図６（ｂ）に示すように、中心基準座標値Ｈｋと中心実座標値Ｈｘとの差が大きい場合には、ステップＳ１６でイエスと判断されて、ステップＳ１７において警報音が発せられ、ワークの加工作業の再開が停止される。ステップＳ１６でノーと判断された場合には、レーザ加工ヘッド２０の加工ノズル２４が正規の結合位置に復帰されていると見做して、ステップＳ１８において、レーザ加工ヘッド２０によりワークＷの加工作業が再開される。この結果、レーザ加工ヘッド２０が衝突によって影響を受けなかった場合には、ワークＷの加工作業が再開される。

なお、ワークＷの加工作業の再開に際して、前記レーザ加工ヘッド２０の再開位置として、衝突発生個所よりも任意の距離だけ戻った位置、衝突発生した一連の加工プログラムの始点、衝突発生した最小単位の輪郭線の開始点（ピアス点）、衝突発生した最小単位の輪郭線をスキップし、次の輪郭線の開始点（ピアス点）がある。

上記実施形態のレーザ加工装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、レーザ加工ヘッド２０によるワークＷの加工作業中に、レーザ加工ヘッド２０の加工ノズル２４がワークＷに衝突した場合に、加工動作を一時中断する。そして、前記レーザ加工ヘッド２０の先端面２４ａをブラシ３３によってクリーニングし、その後、基準部材３４に加工ノズル２４を対応させて、Ｚ軸実座標値Ｚｘを演算し、このＺ軸実座標値Ｚｘと予め記憶されたＺ軸基準座標値Ｚｋとの間に一定値以上の差があるか否かを判別する。一定値以上の差がある場合には、ワークＷの加工作業を停止し、一定値以上の差がない場合には、加工ノズル２４の先端面２４ａの孔２４ｂの中心実座標値Ｈｘと中心基準座標値Ｈｋとを比較して、一定値以上の差がある場合にはワークＷの加工を停止し、一定値以上の差がない場合には、ワークＷの加工作業を再開するようにした。このため、レーザ加工ヘッド２０のヘッド本体２２に対し加工ノズル２４が正規の結合位置に復帰された状態において、ワークＷの加工作業を再開することができ、無人運転中にワークの加工作業を中断したまま放置するの回避して、作業能率を向上することができる。

（２）上記実施形態では、前記Ｘ軸移動体１６の側面に対し支持バー３１及び支持板３２を介して、ブラシ３３、基準部材３４及びＣＣＤカメラ３５を装着した。このため、前記Ｙ軸移動体１９及びレーザ加工ヘッド２０をＹ軸方向に往復動することにより、レーザ加工ヘッド２０の加工ノズル２４を容易にブラシ３３、基準部材３４及びＣＣＤカメラ３５に移動配置することができるとともに、これらの部材を１つのエリアに配設して省スペース化を図ることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 図１０に示すように、ＣＣＤカメラ３５によって撮影された加工ノズル２４の孔２４ｂの画像データを画像処理する。その後、制御装置４３のＣＰＵ４６によって最大直径ｄｍａｘと、最小直径ｄｍｉｎを演算する。次に、ＣＰＵ４６によって最大直径と最小直径の直径差を演算し、直径差が基準値以上と判断された場合に、ワークの加工動作を停止し、基準値以下と判断された場合には、ワークの加工動作を再開するようにしてもよい。この実施形態では、孔２４ｂの内周面の一部が熔け落ちたり、異物が付着したりした場合に、その正常・異常を適正に判別することができる。

・ 加工ノズル２４の孔２４ｂの直径基準値と、ＣＣＤカメラ３５によって撮影された加工ノズル２４の孔２４ｂの最大直径値又は最小直径値とをＣＰＵ４６によって比較する。そして、直径基準値と最大直径値又は最小直径値との直径差が一定値以上の場合には、ワークの加工動作を停止し、一定値以下の場合にワークの加工動作を再開するようにしてもよい。

・ 前記実施形態では、レーザ加工ヘッド２０の加工ノズル２４のＺ軸基準座標値Ｚｋと、Ｚ軸実座標値Ｚｘとを比較するようにしたが、前記ギャップセンサ４１によって検出された基準出力値（基準ギャップ量）と、レーザ加工ヘッド２０がワークＷに衝突した後に、ギャップセンサ４１によって検出された実際の出力値（実ギャップ量）とを比較して、レーザ加工ヘッド２０の異常の有無を判定するようにしてもよい。

・ 前記実施形態では、加工ノズル２４の先端面２４ａの孔２４ｂの中心Ｏの中心基準座標値Ｈｋと、中心実座標値Ｈｘとを比較するようにした。これに代えて、加工ノズル２４の孔２４ｂの孔基準座標値と、孔実座標値とを比較するようにしてもよい。又、加工ノズル２４の孔２４ｂのリング状の基準画像データと、同じくリング状の実画像データとを画面上で比較して、例えば互いに重なり合う面積の基準面積に対する減少量を演算して、減少量が設定値以下の場合には正常とみなし、設定値以上の場合には異常と判定するようにしてもよい。

・ 前記ギャップセンサ４１として、前記基準部材３４の平面３４ａに接触する方式のタッチセンサを用いてもよい。
・ 前記実施形態では、前記Ｘ軸移動体１６に前記支持板３２を支持するようにしたが、この支持板３２を、前記ベッド１１、ワークテーブル１２又は側枠１３に装着してもよい。

・ 前記レーザ加工ヘッド２０のヘッド本体２２に対する加工ノズル２４の傾斜角を検出する傾斜角センサからの信号に基づいて、レーザ加工ヘッド２０が正常か否かを判別したり、レーザ加工ヘッド２０の衝突時の衝撃力を検出する衝撃センサからの検出信号に基づいて、レーザ加工ヘッド２０が正常か否かを判別したり、その他のレーザ加工ヘッド２０の正常・異常の判別手段を用いたりしてもよい。

・ 前記ＣＣＤカメラ３５により撮影された画像データに基づいて、レーザ加工ヘッド２０の異常の有無を判別するようにしてもよい。
・ 前記ブラシ３３を省略してもよい。

・ 前記ＣＣＤカメラ３５及び画像処理装置４４を省略してもよい。
・ 前記レーザ加工ヘッド２０を、例えばＺ軸方向にのみ制御移動可能にするとともに、前記ワークテーブル１２を、Ｘ軸及びＹ軸方向にそれぞれ制御移動可能に構成する等、前記レーザ加工ヘッド２０をワークテーブル１２に支持されたワークＷに対して相対的にＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動制御可能に構成してもよい。

この発明を具体化したレーザ加工装置の要部を示すブロック回路図。 レーザ加工装置の動作を制御する制御システムのブロック回路図。 レーザ加工装置の斜視図。 支持板に装着されたブラシ、基準片、ＣＣＤカメラ及び照明灯を示す斜視図。 （ａ）（ｂ）は、基準片とレーザ加工装置の加工ノズルとの関係を示す正面図。 （ａ）（ｂ）は、表示装置に表示された加工ノズルの先端面及び孔の画像データを示す説明図。 Ｚ軸基準座標位置及び中心基準座標値の設定動作を説明するためのフローチャート。 レーザ加工装置によるワークの加工動作を説明するためのフローチャート。 ワークとレーザ加工ヘッドの関係を示す略体説明図。 この発明の別の実施形態を示す加工ノズルの孔の正常・異常を説明する画像データの説明図。

符号の説明

Ｇ…ギャップ、Ｗ…ワーク、Ｈｋ…中心基準座標値、Ｈｘ…中心実座標値、Ｚｋ…Ｚ軸基準座標値、Ｚｘ…Ｚ軸実座標値、１２…ワークテーブル、２０…レーザ加工ヘッド、２３…ダメージ軽減機構、２４…加工ノズル、２４ａ…先端面、２４ｂ…孔、３４…基準部材、３４ａ…基準平面、４３…制御装置、４５…衝突センサ。

Claims (8)

1. レーザ加工ヘッドによるワークの加工作業中に、加工ノズルがワークに衝突したことが検出されたとき、加工作業を一時中断し、前記レーザ加工ヘッドが正常か否かを判別し、正常の場合には、ワークの加工作業を再開し、異常の場合には、加工作業を停止するレーザ加工方法において、
   前記加工作業を一時中断した後、ギャップ測定用の基準部材に該加工ノズルを対向させて、前記基準部材と加工ノズルとの実際のギャップを測定し、この実ギャップと記憶媒体に予め記憶された基準ギャップとのギャップ差を演算し、このギャップ差が許容範囲か否かを判別し、許容範囲内のときには加工作業を再開し、許容範囲外のときは加工作業を停止することを特徴とするレーザ加工方法。
2. 請求項１において、前記ギャップ差が許容範囲か否かを判別し、許容範囲内のときには、加工ノズルの先端面を撮影し、撮影された画像データにより加工ノズルの孔の孔実座標値を演算し、この孔実座標値と記憶媒体に予め記憶された孔基準座標値との座標差が許容範囲か否かを判別し、許容範囲内のときには加工作業を再開し、許容範囲外のときは加工作業を停止することを特徴とするレーザ加工方法。
3. 請求項１又は２において、前記基準ギャップ及び実ギャップは、前記基準部材の基準平面に対する加工ノズルの垂直方向のＺ軸基準座標値及びＺ軸実座標値として演算されるものであることを特徴とするレーザ加工方法。
4. 請求項２において、前記孔実座標値及び孔基準座標値は、加工ノズルの孔の中心実座標値及び中心基準座標値として演算されるものであることを特徴とするレーザ加工方法。
5. 請求項１〜３のいずれか一項において、前記加工ノズルがワークに衝突したことが検出されたとき、加工作業を一時中断し、次いで、加工ノズルの先端面をクリーニングすることを特徴とするレーザ加工方法。
6. レーザ加工ヘッドに対し、該加工ヘッドの加工ノズルがワークに衝突したときのダメージを軽減するダメージ軽減機構を設けるとともに、加工ヘッドの衝突を検出する衝突センサを設け、前記レーザ加工ヘッドをワークテーブルに支持されたワークに対して相対的にＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動制御可能に構成し、
   前記レーザ加工ヘッド、該加工ヘッドを支持するフレーム又はワークテーブルに対し、加工ヘッドの異常の有無を判別する判別手段を設け、
   前記衝突センサからの衝突信号により、ワークの加工作業を一時中断した後、前記判別手段の判別結果に基づいて、加工ヘッドが正常である場合には、加工作業を再開し、加工ヘッドが異常である場合には、加工作業を停止する指令を与える制御装置を設けてなるレーザ加工装置において、
   前記レーザ加工ヘッドを支持するフレーム又はワークテーブルに対し、加工ノズルのギャップ量を測定するギャップ測定用の基準部材を設け、前記衝突センサからの衝突信号により、ワークの加工作業を一時中断した後、前記基準部材に前記加工ノズルを対向させて、前記基準部材と加工ノズルとの実際のギャップを測定し、この実ギャップと記憶媒体に予め記憶された基準ギャップとのギャップ差を演算し、このギャップ差が許容範囲か否かを判別し、許容範囲内のときには加工作業を再開し、許容範囲外のときには、加工作業を停止する指令を与える制御装置を設けてなることを特徴とするレーザ加工装置。
7. 請求項６において、前記フレーム又はワークテーブルには、前記加工ノズルの先端面を撮影する撮影手段が設けられ、前記制御装置は、前記ギャップ差が許容範囲内のときには、前記撮影手段により加工ノズルの先端面を撮影し、撮影された画像データにより加工ノズルの孔の孔実座標値を演算し、この孔実座標値と記憶媒体に予め記憶された孔基準座標値との座標差が許容範囲か否かを判別し、許容範囲内のときには加工作業を再開し、許容範囲外のときには、加工作業を停止する指令を与える機能を有していることを特徴とするレーザ加工装置。
8. 請求項６又は７において、前記フレーム又はワークテーブルに対し、加工ノズルの先端面をクリーニングするクリーニング手段が設けられていることを特徴とするレーザ加工装置。

Images