JPH02205283A - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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JPH02205283A
JPH02205283A JP1026433A JP2643389A JPH02205283A JP H02205283 A JPH02205283 A JP H02205283A JP 1026433 A JP1026433 A JP 1026433A JP 2643389 A JP2643389 A JP 2643389A JP H02205283 A JPH02205283 A JP H02205283A
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JP
Japan
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laser beam
workpiece
hole
drilling
laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP1026433A
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English (en)
Inventor
Nobuaki Iehisa
信明 家久
Etsuo Yamazaki
悦雄 山崎
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/401Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/38Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382Removing material by boring or cutting by boring

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ光を照射してワークを加工するレーザ加
工装置に関し、特に穴あけ完了時点の検知、及び穴あけ
工程から次工程への移行操作を自動化したレーザ加工装
置に関する。
〔従来の技術〕
レーザ加工装置はレーザ光を集光レンズ等によってワー
クの一点に照射し、照射した部分の温度を上昇させ、さ
らに蒸発させることによって加工を行う。始めに、ワー
クを停止させた状態で照射すると穴あけ(ピアシング)
が行なわれる。この後に続けてワークを移動させるとワ
ークが切断される。
ところで、穴が貫通するとワークにレーザ光が照射され
なくなるのでワークの温度は急激に低下する。このため
、例えば金属等のワークの場合には穴あけ完了後約10
0ミリ秒以上経過するとレーザ光の吸収率が低下して、
その後にワークを移動させても良好な切断加工ができな
い、したがって、特に切断加工の場合には穴あけ完了後
にできるだけ早く切断工程へ移行してワークの移動を開
始しなければならない。
従来のレーザ加工装置では、ワークの材質、板厚等の条
件に基づいて実際に穴あけが完了するまでの時間をオペ
レータが推測して穴あけ工程の実行時間が設定されて、
いる。
〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、ワークの材質、板厚、表面状態等が変化する度
に、オペレータが穴あけ工程の実行時間を設定し直す必
要がある。また、オペレータの判断基準が異なると加工
品質に影響する。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、穴
あけ完了時点の検知、及び穴あけ工程から次工程への移
行操作を自動化したレーザ加工装置を提供することを目
的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では上記課題を解決するために、レーザ光を出力
してワークの表面に照射し、前記ワークを加工するレー
ザ加工装置において、前記ワークを介して前記表面の反
対側に設けられ、前記レーザ光によって前記ワークにあ
けられた穴を貫通して照射される貫通レーザ光のレベル
を検出するレーザ光検出手段と、所要の出力レベルでレ
ーザ光を出力して前記ワークの穴あけ加工を開始し、前
記貫通レーザ光のレベルが所定値以上に上昇した時点で
前記穴あけ加工を終了し、継続して次工程の指令を出力
する指令手段とを有することを特徴とするレーザ加工装
置が提供される。
また、 レーザ光を出力してワークの表面に照射し、前記ワーク
を加工するレーザ加工装置において、前記ワークを介し
て前記表面の反対側に設けられ、前記レーザ光によって
前記ワークにあけられた穴を貫通して噴出するアシスト
ガスの圧力レベルを検出する圧力検出手段と、所要の出
力レベルでレーザ光を出力して前記ワークの穴あけ加工
を開始し、前記圧力レベルが所定値以上に上昇した時点
で前記穴あけ加工を終了し、継続して次工程の指令を出
力する指令手段と、を有することを特徴とするレーザ加
工装置が提供される。
〔作用〕
所要の出力レベルでレーザ光を出力して穴あけ工程を開
始する。穴が貫通するとレーザ光がレーザ光検出手段に
照射されるので、これを検出して穴あけ工程を終了し、
継続してすぐに次工程、例えばワークを移動して切断加
工を行う。
また、所要の出力レベルでレーザ光を出力して穴あけ工
程を開始した後、穴が貫通するとアシストガスが穴を貫
通して噴出するので、これを圧力検出手段によって検出
して穴あけ工程を終了し、継続してすぐに次工程に移行
する。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の第1の実施例のCOzガスレーザ発振
器を使用したレーザ加工装置のブロック図である。図に
おいて、プロセッサ1は図示されていない加ニブログラ
ムに基づいて各種の指令を行ってレーザ加工装置全体を
制御する。出力制御回路2はプロセッサlから出力され
た出力指令値を電流指令値に変換して出力し、その内部
にディジタル値をアナログ出力に変換するDAコンバー
タを内蔵している。レーザ用電源3は商用電源を整流し
た後、出力制御回路2からの指令に応じた高周波の電圧
を出力する。
放電管4の内部にはレーザガスが循環しており、レーザ
用電源3から高周波電圧が印加されると、放電を生じて
レーザガスが励起される。リア鏡5は反射率99.5%
のゲルマニウム(Ge)製の鏡、出力鏡6は反射率65
%のジンクセレン(ZnSe)製の鏡であり、これらは
ファブリペロ−型共振器を構成し、励起されたレーザガ
ス分子から放出される10.6μmの光を増幅させて一
部を出力鏡6からレーザ光7としてレーザ加工ヘッド8
に入射する。
レーザ光7はペンダミラー9で方向を変え、集光レンズ
10によって集光されてワーク11の表面に照射される
。また、加工中は常にアシストガス12がノズル8aよ
りワーク11上に吹きつけられて加工屑が除去される。
レーザ光検出器13は熱電対で構成されており、ワーク
11に穴が貫通してレーザ光7が照射されると温度が上
昇することにより起電力が変化して穴あけ完了信号を発
生する。プロセッサ1は穴あけ完了信号を入力するとワ
ーク11の移動指令を位置制御回路14に出力し、サー
ボアンプ15を介してサーボモータ16を回転制御し、
ボールベアリング17及びナラ)18によってテーブル
19を移動させる。この結果、テーブル19に固定され
たワーク11が切断加工される。なお、上記の位置制御
系は本図では一系統のみを示しているが、実際には互い
に異なる軸を制御する複数系統で構成され、ワーク11
が任意の曲線で切断加工される。
メモリ20は加ニブログラム及びパラメータ等を格納す
るメモリであり、バッテリバックアップされた0MO3
等が使用される。表示装置21にはCRT或いは液晶表
示装置等が使用される。パワーセンサ22は熱電あるい
は光電変換素子等で構成され、リア鏡5から0.5%の
透過率で出力されるモニタ用レーザ光のレベルを測定し
、プロセッサ1に入力している。
第2図にレーザ加工ヘッド8の周辺の詳細断面図を示す
。図において、ペンダミラー9はミラーホルダー9aに
、集光レンズ10はレンズ保持台10aに固定されてお
り、またミラーホルダー9a及びレンズ保持台10aに
はパイプ91a、91b及び101a、101bを通し
て冷却水が導入され、それぞれペンダミラー9及び集光
レンズ10を冷却する。アシストガス12はパイプ12
1aを通して導入されている。レーザ光検出器13はワ
ーク11の裏面のレーザ光7の通過軸上に位置するよう
に台31に固定されている。
ワーク11はノズル8aと固定された台33の間に、ボ
ールベアリング31a、31b、及び32a、32bを
介して挟まれており、ノズル8aとの間隔を微小な一定
距離に保って図示されていないテーブルと共に所定の平
面上の任意の方向に移動可能である。
第3図は上記のレーザ加工装置における加工時の処理の
フローチャートである。図においてSに続く数値はステ
ップ番号を表す。
〔S1〕加ニブログラムの穴あけ工程指令を解読する。
〔S2〕穴あけ工程を開始する。
〔S3〕穴あけ完了信号を入力したかどうかを判断する
。入力した場合はS4へ、入力していなければ穴あけ工
程を続行する。
〔S4〕穴あけ工程を終了する。
〔S5〕切断工程指令を解読する。
〔S6〕切断工程を実行する。
第4図は本発明の第2の実施例のレーザ加工装置のブロ
ック図である。図において、第1図と同一符号を付した
ものはそれぞれ同一の要素を示しており、説明を省略す
る。
圧力検出器23はワーク11の裏面のレーザ光の通過軸
の近傍に、且つ通過軸より一定の間隔をおいて固定され
ている。ここで、ワーク11に穴が貫通するとワーク1
1の裏面゛よりアシストガスが噴出する。この噴出ガス
24を圧力検出器23が検出し、穴あけ完了信号を発生
する。以下第1の実施例と同様な処理手順で穴あけ工程
から切断工程へ移行する。
なお、第1の実施例及び第2の実施例共に切断加工を実
行する場合について説明したが、穴あけ工程終了後、他
の穴あけ工程へ移行させることもできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明では、ワークの貫通された穴
を通過して照射されるレーザ光のレベル、あるいは貫通
された穴を通過して噴出するガスの圧力レベルを検出し
て自動的に穴あけ工程を終了して次の工程へ移行するの
で、ワークの材質を変更しても、その都度オペレータが
穴あけ工程の実行時間を設定し直す必要がなく、操作が
簡単になる。
また、オペレータの熟練度に影響されずに一定の品質の
加工ができる。さらに、最短の穴あけ実行時間で次の工
程へ移行できるので加工時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例のレーザ加工装置の構成
を示したブロック図、 第2図は本発明の第1の実施例のレーザ加工ヘッド周辺
の詳細断面図、 第3図は本発明の第1の実施例の加工時の処理のフロー
チャート、 第4図は本発明の第2の実施例のレーザ加工装置の構成
を示したブロック図である。 1−−−−−−−−・−・・・プロセッサ7・・・−・
−・−・−・・−レ−f 光8−・−・−・−・−・−
レーザ加工ヘッドa・−・・・・−・−・−・ノズル ■−・−・−・・−一−−−・・ワーク2−・−・・−
・・・−アシストガス 3・・−・・−・・・・・・・レーザ光検出器3−・−
・・・・−圧力検出器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザ光を出力してワークの表面に照射し、前記
    ワークを加工するレーザ加工装置において、前記ワーク
    を介して前記表面の反対側に設けられ、前記レーザ光に
    よって前記ワークにあけられた穴を貫通して照射される
    貫通レーザ光のレベルを検出するレーザ光検出手段と、 所要の出力レベルでレーザ光を出力して前記ワークの穴
    あけ加工を開始し、前記貫通レーザ光のレベルが所定値
    以上に上昇した時点で前記穴あけ加工を終了し、継続し
    て次工程の指令を出力する指令手段と、 を有することを特徴とするレーザ加工装置。
  2. (2)前記レーザ光検出手段は熱電対で構成されること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレーザ加工装
    置。
  3. (3)レーザ光を出力してワークの表面に照射し、前記
    ワークを加工するレーザ加工装置において、前記ワーク
    を介して前記表面の反対側に設けられ、前記レーザ光に
    よって前記ワークにあけられた穴を貫通して噴出するア
    シストガスの圧力レベルを検出する圧力検出手段と、 所要の出力レベルでレーザ光を出力して前記ワークの穴
    あけ加工を開始し、前記圧力レベルが所定値以上に上昇
    した時点で前記穴あけ加工を終了し、継続して次工程の
    指令を出力する指令手段と、を有することを特徴とする
    レーザ加工装置。
JP1026433A 1989-02-03 1989-02-03 レーザ加工装置 Pending JPH02205283A (ja)

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PCT/JP1990/000053 WO1990008619A1 (en) 1989-02-03 1990-01-17 Laser machining apparatus

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