JP7411914B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工ヘッド - Google Patents
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Description
上記課題を解決するレーザ加工装置は、不可視光の加工用レーザ光を用いてワークを加工するレーザ加工装置であって、前記加工用レーザ光を出射する加工用レーザ光源と、可視光の表示用レーザ光を出射する表示用レーザ光源と、前記加工用レーザ光を第1分岐光及び第2分岐光に分岐させ、前記表示用レーザ光の光軸を前記第1分岐光の光軸に揃える光学部品と、前記ワークに対して前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を走査する走査部と、前記第2分岐光の強度を検出する受光部と、前記光学部品よりも前記加工用レーザ光源側に配置され、前記加工用レーザ光を遮断する閉位置及び前記加工用レーザ光を通過させる開位置の間で変位する第1シャッタと、前記光学部品よりも前記ワーク側に配置され、前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を遮断する閉位置及び前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を通過させる開位置の間で変位する第2シャッタと、前記第1シャッタが閉位置に配置されることを検出する第1閉センサと、前記第1シャッタが開位置に配置されることを検出する第1開センサと、前記第2シャッタが閉位置に配置されることを検出する第2閉センサと、前記第2シャッタが開位置に配置されることを検出する第2開センサと、前記第1分岐光を前記ワークに照射する加工モードを実施する場合に前記第1シャッタ及び前記第2シャッタをともに開位置に配置し、前記表示用レーザ光を前記ワークに照射する表示モードを実施する場合に前記第1シャッタを閉位置に配置するとともに前記第2シャッタを開位置に配置し、前記第2分岐光を前記受光部に照射する測定モードを実施する場合に前記第1シャッタを開位置に配置するとともに前記第2シャッタを閉位置に配置する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記加工モードにおいて、前記第1開センサ及び前記第2開センサの検出結果が、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタがともに開位置に配置されていることを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定し、前記表示モードにおいて、前記第1閉センサ及び前記第2開センサの検出結果が、前記第1シャッタが閉位置に配置されていることを示すとともに、前記第2シャッタが開位置に配置されていることを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定し、前記測定モードにおいて、前記第1開センサ及び前記第2閉センサの検出結果が、前記第1シャッタが開位置に配置されていることを示すとともに、前記第2シャッタが閉位置に配置されていることを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定する。
本実施形態では、レーザ加工装置10において、加工用レーザ光源11とレーザ加工ヘッド12と制御装置14とは別体に構成される。他の実施形態において、加工用レーザ光源11とレーザ加工ヘッド12と制御装置14とは一体に構成することもできる。
制御装置14は、ユーザから入力される所定の加工条件に従って、加工用レーザ光源11とレーザ加工ヘッド12の構成要素とを制御する。詳しくは、制御装置14は、加工用レーザ光源11及び表示用レーザ光源21からレーザ光Lx,Lyを出射させたり、レーザ光Lx,Lyの強度を調整したりする。また、制御装置14は、焦点距離調整部23のレンズ駆動部234を駆動してレーザ光Lx1,Lyの焦点距離を調整したり、走査部24の走査駆動部243を駆動してワークWに対するレーザ光Lx1,Lyの照射位置を変更したりする。さらに、制御装置14は、第1駆動部33を駆動して第1シャッタ31を開閉作動させたり、第2駆動部34を駆動して第2シャッタ32を開閉作動させたりする。
加工モードの実施中には、第1シャッタ31及び第2シャッタ32がともに開位置に配置される状況が維持される。言い換えれば、加工モードの実施中には、第1シャッタ31及び第2シャッタ32がともに開位置から動くことはない。そこで、制御装置14は、加工モードを実施する状況下において、次のようにシャッタの状態を判定する。制御装置14は、第1開センサ42及び第2開センサ44の検出結果が、第1シャッタ31及び第2シャッタ32がともに開位置に配置されていることを示す場合には、シャッタの状態が正常であると判定する。さらに、制御装置14は、第1閉センサ41及び第2閉センサ43の検出結果が、第1シャッタ31及び第2シャッタ32がともに閉位置に配置されていないことを示す場合には、シャッタの状態が正常であると判定する。
レーザ加工装置10において、あるモードから他のモードに切り替わると、第1シャッタ31及び第2シャッタ32が閉位置から開位置に向かって開作動したり、開位置から閉位置に向かって閉作動したりする。ここで、第1シャッタ31及び第2シャッタ32並びに第1駆動部33及び第2駆動部34などに経年変化などが生じると、第1シャッタ31及び第2シャッタ32の開閉作動に要する時間が変化する。具体的には、第1シャッタ31及び第2シャッタ32の開閉作動に要する時間が増加する。
図1に示すように、加工モードの実施中には、第1シャッタ31が実線で示す開位置に配置され、第2シャッタ32が実線で示す開位置に配置される。また、表示モードの実施中には、第1シャッタ31が二点鎖線で示す閉位置に配置され、第2シャッタ32が実線で示す開位置に配置される。また、測定モードの実施中には、第1シャッタ31が実線で示す開位置に配置され、第2シャッタ32が二点鎖線で示す閉位置に配置される。
(1)レーザ加工装置10は、第1閉センサ41、第1開センサ42、第2閉センサ43及び第2開センサ44の4つのセンサで、第1シャッタ31及び第2シャッタ32の位置を判定する。このため、レーザ加工装置10は、シャッタの位置を正確に判定することが可能となる。したがって、レーザ加工装置10は、加工モード、表示モード及び測定モードにおいて、シャッタが正常に作動しているか否かを精度良く判定できる。
・レーザ加工ヘッド12に、加工用レーザ光源11と制御装置14との少なくとも一方を一体に構成してもよい。一体にする場合には、例えば、筐体51に加工用レーザ光源11を収容させる、或いは、筐体51に加工用レーザ光源11と制御装置14とを収容させることが考えられる。筐体51に加工用レーザ光源11が収容される場合には、レーザ加工装置10は、レーザ光源の種類によって、光ファイバケーブル13を備えなくてもよい。また、レーザ加工装置10は、加工用レーザ光源11からのレーザ光Lxを平行光にするコリメート光学系を備える構成であってもよい。
・制御装置14は、図4のステップS23,S25,S26のうち、少なくとも1つの判定処理を行ってもよい。また、制御装置14は、ステップS23において、第1閉作動時間Tc1及び第1開作動時間To1の一方を用いた判定処理のみを行ってもよい。また、制御装置14は、ステップS25において、第2閉作動時間Tc2及び第2開作動時間To2の一方を用いた判定処理のみを行ってもよい。さらに、制御装置14は、ステップS26において、差分ΔTc,ΔToの一方を用いた判定処理のみを行ってもよい。
上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
[態様1]不可視光の加工用レーザ光を用いてワークを加工するレーザ加工装置であって、前記加工用レーザ光を出射する加工用レーザ光源と、可視光の表示用レーザ光を出射する表示用レーザ光源と、前記加工用レーザ光を第1分岐光及び第2分岐光に分岐させ、前記表示用レーザ光の光軸を前記第1分岐光の光軸に揃える光学部品と、前記ワークに対して前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を走査する走査部と、前記第2分岐光の強度を検出する受光部と、前記光学部品よりも前記加工用レーザ光源側に配置され、前記加工用レーザ光を遮断する閉位置及び前記加工用レーザ光を通過させる開位置の間で変位する第1シャッタと、前記光学部品よりも前記ワーク側に配置され、前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を遮断する閉位置及び前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を通過させる開位置の間で変位する第2シャッタと、前記第1シャッタが閉位置に配置されることを検出する第1閉センサと、前記第1シャッタが開位置に配置されることを検出する第1開センサと、前記第2シャッタが閉位置に配置されることを検出する第2閉センサと、前記第2シャッタが開位置に配置されることを検出する第2開センサと、前記第1分岐光を前記ワークに照射する加工モードを実施する場合に前記第1シャッタ及び前記第2シャッタをともに開位置に配置し、前記表示用レーザ光を前記ワークに照射する表示モードを実施する場合に前記第1シャッタを閉位置に配置するとともに前記第2シャッタを開位置に配置し、前記第2分岐光を前記受光部に照射する測定モードを実施する場合に前記第1シャッタを開位置に配置するとともに前記第2シャッタを閉位置に配置する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記加工モードにおいて、前記第1開センサ及び前記第2開センサの検出結果が、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタがともに開位置に配置されていることを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定し、前記表示モードにおいて、前記第1閉センサ及び前記第2開センサの検出結果が、前記第1シャッタが閉位置に配置されていることを示すとともに、前記第2シャッタが開位置に配置されていることを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定し、前記測定モードにおいて、前記第1開センサ及び前記第2閉センサの検出結果が、前記第1シャッタが開位置に配置されていることを示すとともに、前記第2シャッタが閉位置に配置されていることを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定するレーザ加工装置。
[態様2]前記制御装置は、前記加工モードにおいて、前記第1閉センサ及び前記第2閉センサの検出結果が、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタがともに閉位置に配置されていないことを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定し、前記表示モードにおいて、前記第1開センサ及び前記第2閉センサの検出結果が、前記第1シャッタが開位置に配置されていないことを示すとともに、前記第2シャッタが閉位置に配置されていないことを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定し、前記測定モードにおいて、前記第1閉センサ及び前記第2開センサの検出結果が、前記第1シャッタが閉位置に配置されていないことを示すとともに、前記第2シャッタが開位置に配置されていないことを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定する態様1に記載のレーザ加工装置。
[態様3]前記第1シャッタの開位置から閉位置への閉作動時において、前記第1開センサ及び前記第1閉センサの検出結果に基づいて取得される前記第1シャッタの閉作動に要する時間を第1作動時間とし、前記第2シャッタの開位置から閉位置への閉作動時において、前記第2開センサ及び前記第2閉センサの検出結果に基づいて取得される前記第2シャッタの閉作動に要する時間を第2作動時間としたとき、前記制御装置は、前記第1作動時間に基づいて、前記第1シャッタの状態が正常か否かを判定し、前記第2作動時間に基づいて、前記第2シャッタの状態が正常か否かを判定する態様1又は態様2に記載のレーザ加工装置。
[態様4]前記第1シャッタの閉位置から開位置への開作動時において、前記第1閉センサ及び前記第1開センサの検出結果に基づいて取得される前記第1シャッタの開作動に要する時間を第1作動時間とし、前記第2シャッタの閉位置から開位置への開作動時において、前記第2閉センサ及び前記第2開センサの検出結果に基づいて取得される前記第2シャッタの開作動に要する時間を第2作動時間としたとき、前記制御装置は、前記第1作動時間に基づいて、前記第1シャッタの状態が正常か否かを判定し、前記第2作動時間に基づいて、前記第2シャッタの状態が正常か否かを判定する態様1又は態様2に記載のレーザ加工装置。
[態様5]前記制御装置は、前記第1作動時間及び前記第2作動時間の少なくとも一方が時間判定値以上となる場合に、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常ではないと判定する態様3又は態様4に記載のレーザ加工装置。
[態様6]前記制御装置は、前記第1作動時間及び前記第2作動時間の差分が差分判定値以上となる場合に、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常ではないと判定する態様3又は態様4に記載のレーザ加工装置。
[態様7]前記第1分岐光の焦点距離を調整する焦点距離調整部を備え、前記第2シャッタは、前記光学部品と前記焦点距離調整部との間に配置される態様1~態様6の何れかに記載のレーザ加工装置。
[態様8]不可視光の加工用レーザ光を用いてワークを加工するレーザ加工ヘッドであって、加工用レーザ光源から出射される前記加工用レーザ光を第1分岐光及び第2分岐光に分岐させ、表示用レーザ光源から出射される可視光の表示用レーザ光の光軸を前記第1分岐光の光軸に揃える光学部品と、前記ワークに対して前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を走査する走査部と、前記第2分岐光の強度を検出する受光部と、前記光学部品よりも前記加工用レーザ光源側に配置され、前記加工用レーザ光を遮断する閉位置及び前記加工用レーザ光を通過させる開位置の間で変位する第1シャッタと、前記光学部品よりも前記ワーク側に配置され、前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を遮断する閉位置及び前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を通過させる開位置の間で変位する第2シャッタと、前記第1シャッタが閉位置に配置されることを検出する第1閉センサと、前記第1シャッタが開位置に配置されることを検出する第1開センサと、前記第2シャッタが閉位置に配置されることを検出する第2閉センサと、前記第2シャッタが開位置に配置されることを検出する第2開センサと、を備えるレーザ加工ヘッド。
[態様9]前記第1分岐光の焦点距離を調整する焦点距離調整部を備え、前記第2シャッタは、前記光学部品と前記焦点距離調整部との間に配置される態様8に記載のレーザ加工ヘッド。
11…加工用レーザ光源
12…レーザ加工ヘッド
14…制御装置
21…表示用レーザ光源
22…光学部品
23…焦点距離調整部
24…走査部
25…受光部
26…報知部
31…第1シャッタ
32…第2シャッタ
41…第1閉センサ(第1開閉センサの一例)
42…第1開センサ(第1開閉センサの一例)
43…第2閉センサ(第2開閉センサの一例)
44…第2開センサ(第2開閉センサの一例)
W…ワーク
Lx…レーザ光(加工用レーザ光の一例)
Lx1…レーザ光(第1分岐光の一例)
Lx2…レーザ光(第1分岐光の一例)
Ly…レーザ光(表示用レーザ光の一例)
Sc1…第1閉信号
So1…第1開信号
Sc2…第2閉信号
So2…第2開信号
Tc1…第1閉作動時間(第1作動時間の一例)
Tc2…第2閉作動時間(第2作動時間の一例)
To1…第1開作動時間(第1作動時間の一例)
To2…第2開作動時間(第2作動時間の一例)
Tth…時間判定値
ΔTc,ΔTo…差分
ΔTth…差分判定値
Claims (9)
- 不可視光の加工用レーザ光を用いてワークを加工するレーザ加工装置であって、
前記加工用レーザ光を出射する加工用レーザ光源と、
可視光の表示用レーザ光を出射する表示用レーザ光源と、
前記加工用レーザ光を第1分岐光及び第2分岐光に分岐させ、前記表示用レーザ光の光軸を前記第1分岐光の光軸に揃える光学部品と、
前記ワークに対して前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を走査する走査部と、
前記第2分岐光の強度を検出する受光部と、
前記光学部品よりも前記加工用レーザ光源側に配置され、前記加工用レーザ光を遮断する閉位置及び前記加工用レーザ光を通過させる開位置の間で変位する第1シャッタと、
前記光学部品よりも前記ワーク側に配置され、前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を遮断する閉位置及び前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を通過させる開位置の間で変位する第2シャッタと、
前記第1シャッタが閉位置に配置されることを検出する第1閉センサと、
前記第1シャッタが開位置に配置されることを検出する第1開センサと、
前記第2シャッタが閉位置に配置されることを検出する第2閉センサと、
前記第2シャッタが開位置に配置されることを検出する第2開センサと、
前記第1分岐光を前記ワークに照射する加工モードを実施する場合に前記第1シャッタ及び前記第2シャッタをともに開位置に配置し、前記表示用レーザ光を前記ワークに照射する表示モードを実施する場合に前記第1シャッタを閉位置に配置するとともに前記第2シャッタを開位置に配置し、前記第2分岐光を前記受光部に照射する測定モードを実施する場合に前記第1シャッタを開位置に配置するとともに前記第2シャッタを閉位置に配置する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記加工モードにおいて、前記第1開センサ及び前記第2開センサの検出結果が、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタがともに開位置に配置されていることを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定し、
前記表示モードにおいて、前記第1閉センサ及び前記第2開センサの検出結果が、前記第1シャッタが閉位置に配置されていることを示すとともに、前記第2シャッタが開位置に配置されていることを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定し、
前記測定モードにおいて、前記第1開センサ及び前記第2閉センサの検出結果が、前記第1シャッタが開位置に配置されていることを示すとともに、前記第2シャッタが閉位置に配置されていることを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定する
レーザ加工装置。 - 前記制御装置は、
前記加工モードにおいて、前記第1閉センサ及び前記第2閉センサの検出結果が、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタがともに閉位置に配置されていないことを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定し、
前記表示モードにおいて、前記第1開センサ及び前記第2閉センサの検出結果が、前記第1シャッタが開位置に配置されていないことを示すとともに、前記第2シャッタが閉位置に配置されていないことを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定し、
前記測定モードにおいて、前記第1閉センサ及び前記第2開センサの検出結果が、前記第1シャッタが閉位置に配置されていないことを示すとともに、前記第2シャッタが開位置に配置されていないことを示す場合には、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常であると判定する
請求項1に記載のレーザ加工装置。 - 前記第1シャッタの開位置から閉位置への閉作動時において、前記第1開センサ及び前記第1閉センサの検出結果に基づいて取得される前記第1シャッタの閉作動に要する時間を第1作動時間とし、
前記第2シャッタの開位置から閉位置への閉作動時において、前記第2開センサ及び前記第2閉センサの検出結果に基づいて取得される前記第2シャッタの閉作動に要する時間を第2作動時間としたとき、
前記制御装置は、前記第1作動時間に基づいて、前記第1シャッタの状態が正常か否かを判定し、前記第2作動時間に基づいて、前記第2シャッタの状態が正常か否かを判定する
請求項1に記載のレーザ加工装置。 - 前記第1シャッタの閉位置から開位置への開作動時において、前記第1閉センサ及び前記第1開センサの検出結果に基づいて取得される前記第1シャッタの開作動に要する時間を第1作動時間とし、
前記第2シャッタの閉位置から開位置への開作動時において、前記第2閉センサ及び前記第2開センサの検出結果に基づいて取得される前記第2シャッタの開作動に要する時間を第2作動時間としたとき、
前記制御装置は、前記第1作動時間に基づいて、前記第1シャッタの状態が正常か否かを判定し、前記第2作動時間に基づいて、前記第2シャッタの状態が正常か否かを判定する
請求項1に記載のレーザ加工装置。 - 前記制御装置は、前記第1作動時間及び前記第2作動時間の少なくとも一方が時間判定値以上となる場合に、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常ではないと判定する
請求項3又は請求項4に記載のレーザ加工装置。 - 前記制御装置は、前記第1作動時間及び前記第2作動時間の差分が差分判定値以上となる場合に、前記第1シャッタ及び前記第2シャッタの状態が正常ではないと判定する
請求項3又は請求項4に記載のレーザ加工装置。 - 前記第1分岐光の焦点距離を調整する焦点距離調整部を備え、
前記第2シャッタは、前記光学部品と前記焦点距離調整部との間に配置される
請求項1~請求項4の何れか一項に記載のレーザ加工装置。 - 不可視光の加工用レーザ光を用いてワークを加工するレーザ加工ヘッドであって、
加工用レーザ光源から出射される前記加工用レーザ光を第1分岐光及び第2分岐光に分岐させ、表示用レーザ光源から出射される可視光の表示用レーザ光の光軸を前記第1分岐光の光軸に揃える光学部品と、
前記ワークに対して前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を走査する走査部と、
前記第2分岐光の強度を検出する受光部と、
前記光学部品よりも前記加工用レーザ光源側に配置され、前記加工用レーザ光を遮断する閉位置及び前記加工用レーザ光を通過させる開位置の間で変位する第1シャッタと、
前記光学部品よりも前記ワーク側に配置され、前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を遮断する閉位置及び前記第1分岐光及び前記表示用レーザ光を通過させる開位置の間で変位する第2シャッタと、
前記第1シャッタが閉位置に配置されることを検出する第1閉センサと、
前記第1シャッタが開位置に配置されることを検出する第1開センサと、
前記第2シャッタが閉位置に配置されることを検出する第2閉センサと、
前記第2シャッタが開位置に配置されることを検出する第2開センサと、を備える
レーザ加工ヘッド。 - 前記第1分岐光の焦点距離を調整する焦点距離調整部を備え、
前記第2シャッタは、前記光学部品と前記焦点距離調整部との間に配置される
請求項8に記載のレーザ加工ヘッド。
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