JPH03189088A - Laser beam machine - Google Patents

Laser beam machine

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Publication number
JPH03189088A
JPH03189088A JP1326096A JP32609689A JPH03189088A JP H03189088 A JPH03189088 A JP H03189088A JP 1326096 A JP1326096 A JP 1326096A JP 32609689 A JP32609689 A JP 32609689A JP H03189088 A JPH03189088 A JP H03189088A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
lens
optical means
laser beam
thickness
Prior art date
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Pending
Application number
JP1326096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Koike
小池 義夫
Shigeo Mori
森 繁雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Koike Sanso Kogyo KK
Original Assignee
Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Koike Sanso Kogyo KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Koike Sanso Kogyo Co Ltd, Koike Sanso Kogyo KK filed Critical Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Priority to JP1326096A priority Critical patent/JPH03189088A/en
Publication of JPH03189088A publication Critical patent/JPH03189088A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To vary the image forming position of a laser light without changing a lens by controlling a movement of a second optical means placed between a laser oscillator and a first optical means for bringing the laser light to image formation by a control means in accordance with thickness of a material to be worked. CONSTITUTION:By irradiating a laser light emitted from a laser oscillator 7 to a material B to be worked through a second optical means 11 and a first optical means 10 whose movement is controlled in accordance with thickness of the material B to be worked by a control means 9, an image is formed in a prescribed position in the thickness direction of the material B to be worked. That is, between the laser oscillator 7 and a first optical means 10, a second optical means 11 being movable along an optical axis of the laser light is provided. By moving this second optical means 11 along the optical axis to a position corresponding to thickness of the material B to be worked, the diameter of the incident surface of the laser light which is made incident on a first optical means 10 is varied. In such a way, the laser light can be brought to image formation in a prescribed position in the thickness direction of the material B to be worked.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はレーザー光の結像位置を被加工材の厚さに応じ
て制御することが出来るレーザー加工装置に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a laser processing device that can control the imaging position of laser light according to the thickness of a workpiece.

〈従来の技術〉 従来より、レーザー発振器から出射されたレーザー光を
被加工材に照射して切断或いは溶接する技術が用いられ
ている。
<Prior Art> Conventionally, a technique has been used in which a workpiece is irradiated with a laser beam emitted from a laser oscillator to cut or weld the workpiece.

前記技術にあっては、レーザー発振器から出射されたレ
ーザー光をレンズによって集光することで、被加工材上
に切断或いは溶接等の作業に応じて結像してレーザース
ポットを形成している。前記レンズは被加工材の材質に
応じて、或いは被加工材の厚さに応じて焦点距離の異な
るものが用いられている。例えば、被加工材が非金属で
ある場合には、焦点距離2.5inのレンズを用いてい
る。
In the above technology, a laser beam emitted from a laser oscillator is focused by a lens to form an image on a workpiece according to an operation such as cutting or welding to form a laser spot. Lenses with different focal lengths are used depending on the material of the workpiece or the thickness of the workpiece. For example, if the workpiece is a nonmetallic material, a lens with a focal length of 2.5 inches is used.

また非加工材が金属であって、板厚が3.2■以下であ
る場合には焦点距離2.5inのレンズ、板厚が3.2
m〜9■の場合には焦点距離5inのレンズ、板厚が9
111以上の場合には焦点距離7.5inのレンズが夫
々用いられている。
In addition, if the unprocessed material is metal and the plate thickness is 3.2 cm or less, a lens with a focal length of 2.5 inches and a plate thickness of 3.2
In the case of m ~ 9■, a lens with a focal length of 5 inches and a plate thickness of 9
In the case of 111 or more, a lens with a focal length of 7.5 inches is used.

また定盤上に載置された被加工材に対し所定の加工線に
沿ってレーザースポットを走査させて二次元形状を切断
するレーザー切断装置、或いは溶接を実施するレーザー
溶接装置等のレーザー加工装置が開発されている。また
最近に至り、出力数キロワットのレーザー発振器が開発
されている。
Also, laser processing equipment such as a laser cutting device that cuts a two-dimensional shape by scanning a laser spot along a predetermined processing line on a workpiece placed on a surface plate, or a laser welding device that performs welding. is being developed. Recently, laser oscillators with an output of several kilowatts have been developed.

出力の大きなレーザー発振器を有するレーザー加工装置
にあっては、厚さ数閤から数十間まで広範囲にわたる鋼
板を切断し、或いは溶接することが可能である。
A laser processing device equipped with a high-output laser oscillator is capable of cutting or welding a wide range of steel plates ranging in thickness from several thicknesses to several tens of thicknesses.

〈発明が解決しようとする課題〉 従来のレーザー加工装置では、被加工材に切断作業又は
溶接作業を実施する場合、レーザー光を被加工材の表面
或いは表面から散開離隔した位置に結像させて加工して
いる。
<Problems to be Solved by the Invention> In conventional laser processing equipment, when cutting or welding a workpiece, the laser beam is focused on the surface of the workpiece or at positions spread apart from the surface. It is being processed.

被加工材に対し切断或いは溶接等の加工を行う場合、レ
ーザー光の有するエネルギを有効に利用することが加工
効率の向上及び加工部位の品質の向上につながる。この
ため、被加工材の板厚に応じてレーザー光を集光するレ
ンズとして焦点距離の異なるレンズを用い、レーザー光
の結像位置を変化させている。然し、焦点距離の長いレ
ンズは高価であり、且つ作業の都度レンズを交換するこ
とは煩雑である。
When performing processing such as cutting or welding on a workpiece, effectively utilizing the energy of laser light leads to improved processing efficiency and quality of the processed part. For this reason, lenses with different focal lengths are used to condense the laser beam according to the thickness of the workpiece, and the imaging position of the laser beam is changed. However, a lens with a long focal length is expensive, and it is troublesome to replace the lens each time the work is performed.

本発明の目的は、レンズを交換すること無く、被加工材
の厚さに応じてレーザー光の結像位置を変化させること
が出来るレーザー加工装置を提供するものである。
An object of the present invention is to provide a laser processing device that can change the imaging position of laser light according to the thickness of a workpiece without changing lenses.

く課題を解決するた・めの手段〉 上記課題を解決するために本発明に係るレーザー加工装
置は、レーザー光の光軸上に配置され被加工材の厚さ方
向にレーザー光を結像するための第1光学手段と、前記
第1光学手段と前記レーザー発振器との間にレーザー光
の光軸に沿って移動可能に配設された第2光学手段と、
被加工材の厚さに応して前記第2光学手段を移動制御す
るための制御手段とを有して構成されるものである。
Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, a laser processing device according to the present invention is arranged on the optical axis of the laser beam and forms an image of the laser beam in the thickness direction of the workpiece. a second optical means movably disposed between the first optical means and the laser oscillator along the optical axis of the laser beam;
and a control means for controlling the movement of the second optical means according to the thickness of the workpiece.

く作用〉 上記手段に於いて、レーザー発振器から出射されたレー
ザー光を、制御手段によって移動制御される第2光学手
段及び第1光学手段を経て被加工材に照射することで、
この被加工材の厚さ方向所定位置に結像させることが出
来る。
Effect> In the above means, by irradiating the workpiece with the laser light emitted from the laser oscillator through the second optical means and the first optical means whose movement is controlled by the control means,
An image can be formed at a predetermined position in the thickness direction of the workpiece.

即ち、レーザー発振器と第1光学手段との間にレーザー
光の光軸に沿って移動可能な第2光学手段を設け、この
第2光学手段を被加工材の厚さに応じた位置まで光軸に
沿って移動させることで、第1光学手段に入射するレー
ザー光の入射面の径を変化させ、これにより被加工材の
厚さ方向所定位置にレーザー光を結像させることが出来
る。
That is, a second optical means movable along the optical axis of the laser beam is provided between the laser oscillator and the first optical means, and the second optical means is moved along the optical axis to a position corresponding to the thickness of the workpiece. By moving the laser beam along the first optical means, the diameter of the incident surface of the laser beam incident on the first optical means can be changed, thereby making it possible to form an image of the laser beam at a predetermined position in the thickness direction of the workpiece.

〈実施例〉 以下上記手段を適用したレーザー切断装置の一実施例に
ついて図を用いて説明する。
<Example> An example of a laser cutting apparatus to which the above means is applied will be described below with reference to the drawings.

第1図はレーザー切断装置の全体説明図、第2図及び第
3図はトーチブロックの説明図、第4図は制御系のブロ
ック説明図、第5図(A)〜(C)は被加工材の厚み方
向にレーザー光を結像する際の説明図、第6図はフロー
チャートである。
Figure 1 is an overall explanatory diagram of the laser cutting device, Figures 2 and 3 are illustrations of the torch block, Figure 4 is a block diagram of the control system, and Figures 5 (A) to (C) are illustrations of the workpiece. FIG. 6 is a flowchart, which is an explanatory diagram for forming an image of the laser beam in the thickness direction of the material.

先ず第1図によりレーザー切断装置(以下単に「切断装
置1という)Aの全体構成について説明する。前記切断
装置Aは、鋼板、ステンレス鋼板。
First, the overall configuration of a laser cutting device A (hereinafter simply referred to as "cutting device 1") will be explained with reference to FIG. 1. The cutting device A can be used to cut steel plates and stainless steel plates.

プラスチックボード、合板等の被加工材を所定の形状に
切断するための切断装置として構成されている。特に本
実施例では、被切断材Bとして鋼板を用い、この被切断
材Bに対し予め設定された形状を切り抜くことが可能な
所謂数値制御方式の切断装WIAとして構成されている
It is configured as a cutting device for cutting workpieces such as plastic boards and plywood into predetermined shapes. In particular, in this embodiment, a steel plate is used as the material to be cut B, and the cutting device WIA is configured as a so-called numerically controlled cutting device WIA that can cut out a preset shape from the material to be cut B.

図に於いて、X方向に沿って平行に敷設されたレール1
上に走行フレーム2が配置されている。
In the figure, rails 1 are laid parallel to each other along the X direction.
A traveling frame 2 is arranged above.

この走行フレーム2はXモーター2aによって駆動され
、X方向に走行可能に構成されている。
This traveling frame 2 is driven by an X motor 2a and is configured to be able to travel in the X direction.

前記走行フレーム2上にはX方向に沿って横行フレーム
3が設けられている。この横行フレーム3にはX方向に
平行な横行レール3aが固着されている。
A transverse frame 3 is provided on the traveling frame 2 along the X direction. A transverse rail 3a parallel to the X direction is fixed to the transverse frame 3.

前記横行レール3aには、Xモーター4aによって駆動
され、X方向に沿って移動可能な横行キャリッジ4が設
けられている。
The transverse rail 3a is provided with a transverse carriage 4 that is driven by an X motor 4a and is movable along the X direction.

横行キャリッジ4には、2モーター5aによって駆動さ
れ、Z方向即ち上下方向に移動可能な昇降ブラケット5
が設けられている。
The transverse carriage 4 includes a lifting bracket 5 that is driven by two motors 5a and is movable in the Z direction, that is, in the up and down direction.
is provided.

前記昇降ブラケット5に被切断材Bにレーザー光を照射
するトーチブロック6が取り付けられている。
A torch block 6 for irradiating laser light onto the material B to be cut is attached to the lifting bracket 5.

レーザー発振器7はフロア上の所定位置に固定して設け
られており、このレーザー発振器7とトーチブロック6
との間はレーザー光通路8によって接続されている。前
記レーザー光通路8は、X方向に平行に設けられた蛇腹
8a、X方向に平行に設けられた蛇腹8b、z方向に平
行に設けられた蛇腹8c、走行フレーム2に固着された
ミラーユニット8d、横行キャリッジ4に固着されたミ
ラーユニット8eによって構成されている。
The laser oscillator 7 is fixedly provided at a predetermined position on the floor, and the laser oscillator 7 and the torch block 6
are connected by a laser light path 8. The laser beam path 8 includes a bellows 8a provided parallel to the X direction, a bellows 8b provided parallel to the X direction, a bellows 8c provided parallel to the Z direction, and a mirror unit 8d fixed to the traveling frame 2. , a mirror unit 8e fixed to the transverse carriage 4.

制御装置9はXモーター2a、Xモーター4aZモータ
ー5a等の駆動モーターを制御してトーチブロック6の
位置を制御すると共に、レーザー発振器7によるレーザ
ー光の出射時期、及び後述する移動レンズ11の移動方
向及び移動量等を制御するものである。
The control device 9 controls drive motors such as the X motor 2a, the X motor 4a and the Z motor 5a to control the position of the torch block 6, and also controls the emission timing of the laser beam by the laser oscillator 7 and the movement direction of the movable lens 11, which will be described later. and the amount of movement.

上記の如く構成した切断装置Aによって被切断材Bを切
断する際の動作を簡単に説明する。
The operation of cutting the material to be cut B by the cutting device A configured as described above will be briefly described.

制御装置9に予め被切断材已に対する切断情報を入力し
、切断作業を開始すると、前記情報に従ってXモーター
2a、Xモーター4aに制御パルスが与えられ、トーチ
ブロック6が所定の速度で所定の方向に移動する。そし
てトーチブロック6の移動と同期してレーザー発振器7
を駆動してレーザー光を出射させると、レーザー発振器
7から出射されたレーザー光は蛇腹8aを通ってX方向
に沿って進行し、ミラーユニッ)8dによってX方向に
屈折され、蛇1lI8bを通って横行キャ1>ツジ4に
固着したミラーユニット8eに至り、ミラーユニッ)B
eに於いて2方向に屈折され、蛇腹8cを通ってトーチ
ブロック6に至る。そしてトーチブロック6から被切断
材Bに照射され、この被切断材Bを所定の形状で切断す
る。
When cutting information for the length of the material to be cut is input into the control device 9 in advance and cutting work is started, control pulses are given to the X motors 2a and 4a according to the information, and the torch block 6 is moved at a predetermined speed and in a predetermined direction. Move to. Then, in synchronization with the movement of the torch block 6, the laser oscillator 7
When the laser beam is driven to emit a laser beam, the laser beam emitted from the laser oscillator 7 travels along the X direction through the bellows 8a, is refracted in the X direction by the mirror unit 8d, and travels sideways through the bellows 1lI8b. B
It is refracted in two directions at point e and reaches the torch block 6 through the bellows 8c. The torch block 6 then irradiates the workpiece B to cut the workpiece B into a predetermined shape.

次にトーチブロック6の構成について第2図及び第3図
により説明する。
Next, the configuration of the torch block 6 will be explained with reference to FIGS. 2 and 3.

トーチブロック6は横行キャリッジ4に設けた昇降ブラ
ケット5にトーチブラケット5bを介して取り付けられ
ており、2モーター5aによって駆動される昇降ブラケ
ット5と共に上下方向に移動可能に構成されている。
The torch block 6 is attached to an elevating bracket 5 provided on the traversing carriage 4 via a torch bracket 5b, and is configured to be movable in the vertical direction together with the elevating bracket 5 driven by two motors 5a.

またトーチブロック6は、ノズル6a、ノズル6aを固
着するための第1筒体6b、第1光学手段となる固定レ
ンズ10.固定レンズ10を固着するための第2筒体6
c、第2光学手段となる移動レンズ11.移動レンズ1
1を固着するための第3筒体6d、第3筒体6dの移動
機構12.移動機構12を駆動するためのモーター6e
によって構成されている。
The torch block 6 also includes a nozzle 6a, a first cylindrical body 6b for fixing the nozzle 6a, and a fixed lens 10 serving as a first optical means. Second cylindrical body 6 for fixing the fixed lens 10
c. A moving lens 11 serving as a second optical means. moving lens 1
1, a moving mechanism for the third cylinder 6d, and a moving mechanism for the third cylinder 6d. Motor 6e for driving the moving mechanism 12
It is made up of.

ノズル6aは第1筒体6bに着脱可能に装着されている
。このノズル6aの中心にはレーザー光を通過させると
共に、炭酸ガス、窒素ガス、ヘリウムガスからなるアシ
ストガスを通過させるためのテーパ状の孔6a+が形成
されている。
The nozzle 6a is detachably attached to the first cylindrical body 6b. A tapered hole 6a+ is formed in the center of the nozzle 6a to allow laser light to pass therethrough, as well as assist gas consisting of carbon dioxide gas, nitrogen gas, and helium gas.

第1筒体6bの上端(第3図に於ける上側、以下同じ)
には、第2筒体6cの下端(第3図に於ける下側、以下
同じ)に形成したフランジ6c+と当接するフランジ6
b、が形成されている。また第1筒体6bの側面所定位
置には、この第1筒体6bの内部に形成された室6bg
にアシストガスを供給するためのホース13を取り付け
るためのニップル13aが固着されている。
Upper end of the first cylindrical body 6b (upper side in Fig. 3, same below)
, a flange 6 that comes into contact with a flange 6c+ formed at the lower end (lower side in FIG. 3, the same applies hereinafter) of the second cylinder 6c.
b, is formed. Further, a chamber 6b formed inside the first cylinder 6b is provided at a predetermined position on the side surface of the first cylinder 6b.
A nipple 13a to which a hose 13 for supplying assist gas is attached is fixed.

第1筒体6bは、第2筒体6cに形成したフランジ6c
+に設けた位置決め機構14を介して、第2筒体6cに
取り付けられている。
The first cylindrical body 6b has a flange 6c formed on the second cylindrical body 6c.
It is attached to the second cylindrical body 6c via a positioning mechanism 14 provided at +.

前記位置決め機構14は、断面がL字状に形成され、且
つ第1筒体6bの外径よりも大きな内径を有する孔14
a +とフランジ6C+の外径と略等しい外径とを有し
てリング状に形成された保持部材14aと、保持部材1
4aと螺合し、且つ先端がフランジ6b、の側面と当接
するネジ部材14bとによって構成されている。そして
、孔14a、に第1筒体6bを嵌挿した保持部材f4a
をフランジ6C+に図示しないネジによって締結するこ
とで、第1筒体6bが第2筒体6cに取り付けられてい
る。従って、第1筒体6bはレーザー光の光軸15と直
角方向に移動可能に構成されている。
The positioning mechanism 14 has a hole 14 having an L-shaped cross section and an inner diameter larger than the outer diameter of the first cylindrical body 6b.
a + and a holding member 14a formed in a ring shape with an outer diameter approximately equal to the outer diameter of the flange 6C+, and the holding member 1
4a, and a screw member 14b whose tip abuts the side surface of the flange 6b. The holding member f4a has the first cylindrical body 6b inserted into the hole 14a.
The first cylindrical body 6b is attached to the second cylindrical body 6c by fastening to the flange 6C+ with screws (not shown). Therefore, the first cylindrical body 6b is configured to be movable in a direction perpendicular to the optical axis 15 of the laser beam.

上記の如く、第1筒体6bを位置決め機構14を介して
第2筒体6Cに取り付けることで、ノズル6aに形成し
た孔6a、の中心をレーザー光の光軸15と一致させる
ように調整することが可能である。
As described above, by attaching the first cylindrical body 6b to the second cylindrical body 6C via the positioning mechanism 14, the center of the hole 6a formed in the nozzle 6a is adjusted to coincide with the optical axis 15 of the laser beam. Is possible.

第2筒体6cの内部下端には、固定レンズ10が保持部
材10aを介して取り付けられている。この固定レンズ
10の中心はレーザー光の光軸15と一致して配置され
ている。
A fixed lens 10 is attached to the inner lower end of the second cylindrical body 6c via a holding member 10a. The center of this fixed lens 10 is arranged to coincide with the optical axis 15 of the laser beam.

固定レンズIOは予め設定された被切断材Bとの距離に
応じた焦点距離を持った凸レンズによって構成され、入
射したレーザー光を光軸15に沿って、且つ入射面の径
に応じて被切断材Bの厚さ方向に結像するものである0
本実施例では固定レンズlOとして焦点距離2.5in
の凸レンズを用いている。
The fixed lens IO is constituted by a convex lens having a focal length corresponding to a preset distance to the material to be cut B, and directs the incident laser beam along the optical axis 15 and to the material to be cut according to the diameter of the incident surface. 0, which is an image formed in the thickness direction of material B
In this example, the fixed lens lO has a focal length of 2.5 inches.
A convex lens is used.

第2筒体6cの上端にはフランジ6czが形成されてお
り、このフランジ6czを介して後述する移動機構12
が構成されている。また第2筒体6cの側面所定位置に
は上下方向に長穴6csが形成されている。
A flange 6cz is formed at the upper end of the second cylindrical body 6c, and a moving mechanism 12, which will be described later, is connected via this flange 6cz.
is configured. Further, an elongated hole 6cs is formed in the vertical direction at a predetermined position on the side surface of the second cylindrical body 6c.

本実施例に於いて、図に示すように第2筒体6Cは2本
の筒体を固着して構成しているが、これはトーチブロッ
ク6を組み立てる際の作業を容易にするための処置であ
り、この第2筒体6cを1本の筒体で構成しても、或い
は複数の筒体で構成しても良い。
In this embodiment, as shown in the figure, the second cylindrical body 6C is constructed by fixing two cylindrical bodies, but this is a measure to facilitate the work when assembling the torch block 6. The second cylindrical body 6c may be composed of one cylindrical body or a plurality of cylindrical bodies.

第2筒体6cの内部には複数の直進軸受16が設けられ
ており、この直進軸受16を介して第3筒体6dが光軸
15に沿って移動可能に配設されている。
A plurality of linear bearings 16 are provided inside the second cylindrical body 6c, and the third cylindrical body 6d is disposed so as to be movable along the optical axis 15 via the linear bearings 16.

第3筒体6dの下端には移動レンズ11が保持部材11
aを介して取り付けられている。この移動レンズ11の
中心はレーザー光の光軸15と一致して配置されている
A holding member 11 is attached to the movable lens 11 at the lower end of the third cylindrical body 6d.
It is attached via a. The center of this moving lens 11 is arranged to coincide with the optical axis 15 of the laser beam.

第3筒体6dの上端には移動機構12を構成するネジ部
材12aが固着されている。また第3筒体6dの側面で
あって、第2筒体6cに形成した長穴6Csと対応する
位置には、この長穴6cxと係合して第3筒体6dの回
転を防止するための回転防止部材6d、が固着されてい
る。
A screw member 12a constituting the moving mechanism 12 is fixed to the upper end of the third cylinder 6d. Further, on the side surface of the third cylindrical body 6d, at a position corresponding to the elongated hole 6Cs formed in the second cylindrical body 6c, there is a hole 6Cs formed in the second cylindrical body 6c. A rotation prevention member 6d is fixed.

移動レンズ11は所定の焦点距離を持った凸レンズによ
って構成されており、入射したレーザー光を集光して固
定レンズ10に入射させるものである。
The movable lens 11 is constituted by a convex lens having a predetermined focal length, and condenses the incident laser light and makes it enter the fixed lens 10.

また移動レンズ11は、固定レンズ10に入射するレー
ザー光の入射面の径を被切断材Bの板厚に応じて変化さ
せるものである。このため、移動レンズIfはレーザー
光の光軸■5に沿って軸方向に移動し得るように構成さ
れている。即ち、移動レンズ11を取り付けた第3筒体
6dが光軸15に沿って移動し得るように構成されてい
る。本実施例では移動レンズ11として焦点距離5in
の凸レンズを用いている。
Furthermore, the movable lens 11 changes the diameter of the incident surface of the laser beam that enters the fixed lens 10 in accordance with the thickness of the material B to be cut. Therefore, the movable lens If is configured to be able to move in the axial direction along the optical axis (5) of the laser beam. That is, the third cylinder 6d to which the movable lens 11 is attached is configured to be movable along the optical axis 15. In this embodiment, the movable lens 11 has a focal length of 5 inches.
A convex lens is used.

次に移動機構12の構成について説明する。Next, the configuration of the moving mechanism 12 will be explained.

第2筒体6cの上端に形成したフランジ6czの外周に
軸受12bが固着されている。この軸受12bにはギヤ
12cが回転可能に支承されている。
A bearing 12b is fixed to the outer periphery of a flange 6cz formed at the upper end of the second cylindrical body 6c. A gear 12c is rotatably supported on this bearing 12b.

前記ギヤ12cは円筒部12c、と、この円筒部12c
の上端に形成されたギヤ部12czとによって構成され
ている。そして円筒部12c、の下端内部に形成された
嵌合部を介して軸受12bと嵌合している。またギヤ部
12c2の中心にはネジ部材12dを固着するための孔
12c、が形成されている。
The gear 12c includes a cylindrical portion 12c, and a cylindrical portion 12c.
A gear portion 12cz is formed at the upper end of the gear portion 12cz. The cylindrical portion 12c is fitted into the bearing 12b via a fitting portion formed inside the lower end thereof. Further, a hole 12c for fixing a screw member 12d is formed in the center of the gear portion 12c2.

ネジ部材12a、12dは互いに螺合してギヤ12Cの
回転を直進運動に変換するものである。このため、ネジ
部材12aは第3筒体6dの上端に固着されており、ま
たネジ部材12dはギヤ12cに固着されている。
The screw members 12a and 12d are screwed together to convert rotation of the gear 12C into linear movement. Therefore, the screw member 12a is fixed to the upper end of the third cylinder 6d, and the screw member 12d is fixed to the gear 12c.

ネジ部材12aの上部にはボス12a、が形成されてい
る。そしてボス12a+に蛇腹8Cの端部が固着されて
おり、これにより、レーザー発振器7からトーチブロッ
ク6に至るレーザー光通路8とトーチブロック6とが接
続される。
A boss 12a is formed at the top of the screw member 12a. The end of the bellows 8C is fixed to the boss 12a+, thereby connecting the laser light path 8 from the laser oscillator 7 to the torch block 6 and the torch block 6.

前記ギヤ12cにはモーター6eに取り付けたギヤ6e
+が噛合しており、モーター6eを駆動することで、ギ
ヤ12c、ネジ部材12dを回転し得るように構成して
いる。
The gear 12c includes a gear 6e attached to a motor 6e.
+ is in mesh with each other, and the gear 12c and screw member 12d can be rotated by driving the motor 6e.

前記モーター6eはトーチブラケット5bに固着されて
いる。またトーチブラケット5bにはホルダー50が一
体的に構成されており、このホルダー5Cに第2筒体6
cが取り付けられている。
The motor 6e is fixed to the torch bracket 5b. Further, a holder 50 is integrally formed on the torch bracket 5b, and a second cylindrical body 6 is attached to this holder 5C.
c is attached.

従って、第2筒体6cのフランジ6Cz及び第3筒体6
dの上部に構成した移動機構12とモーター6eとは、
トーチブラケット5bによって互いの関係位置を保持し
得るよう構成されている。
Therefore, the flange 6Cz of the second cylinder 6c and the third cylinder 6
The moving mechanism 12 and motor 6e configured on the upper part of d are as follows:
They are configured so that their relative positions can be maintained by the torch bracket 5b.

尚、第2図に於いて17は、ノズル6aと被切断材Bと
の間隔を検出するハイドセンサーであり、センサーと被
切断材との間の静電容量を検出する静電容量型センサー
、圧力エアを噴射した時の背圧を検出するエアハイドセ
ンサー、被切断材の表面と接触する接触センサー等のセ
ンサーを用いることが可能である。本実施例では静電容
量型センサーを用いている。
In FIG. 2, 17 is a hide sensor that detects the distance between the nozzle 6a and the material to be cut B, and a capacitive sensor that detects the capacitance between the sensor and the material to be cut. It is possible to use sensors such as an air-hide sensor that detects back pressure when pressurized air is injected, and a contact sensor that comes into contact with the surface of the material to be cut. In this embodiment, a capacitive sensor is used.

上記構成に於いてモーター6eを駆動すると、この回転
がギヤ5e、、12c、ネジ部材12d、 12aを介
して第3筒体6dに伝達される。そして第3筒体6dに
設けた回転防止部材6d、が第2筒体6Cに形成した長
穴6c=と係合することで第3筒体6dの回転が防止さ
れるため、この第3筒体6dは光軸15に沿って上下方
向に移動する。
When the motor 6e is driven in the above configuration, this rotation is transmitted to the third cylindrical body 6d via the gears 5e, 12c and the screw members 12d, 12a. The rotation prevention member 6d provided on the third cylinder 6d engages with the elongated hole 6c formed in the second cylinder 6C, thereby preventing the third cylinder 6d from rotating. The body 6d moves vertically along the optical axis 15.

次に切断装置Aの制御系を第4図により説明する。Next, the control system of the cutting device A will be explained with reference to FIG.

図に於いて9aは制御語W9を構成する制御部であり、
入力された被切断材Bの板厚情報に応じてモーター6e
に対する駆動信号を発生させ、及び各モーター2a、4
a、5a、  レーザー発振器7 図示しないアシスト
ガス供給装置22等に対する駆動信号を発生させるCP
U9a1.入力装置21によって人力された被切断材B
に関する情報等を一時記憶するR A M 9 at、
切断装置Aの動作プログラム及び被切断材Bの板厚に応
じた移動レンズ11と固定レンズ10との距離を設定す
るための演算プログラム、或いは被切断材Bの板厚に応
じた移動レンズ11と固定レンズ10との距離を設定し
たチャート等を格納するR OM 9 asとによって
構成されている。
In the figure, 9a is a control unit that constitutes the control word W9,
The motor 6e operates according to the input thickness information of the material to be cut B.
and generate a drive signal for each motor 2a, 4.
a, 5a, laser oscillator 7 CP that generates a drive signal for the assist gas supply device 22 (not shown), etc.
U9a1. Material to be cut B manually input by input device 21
R A M 9 at which temporarily stores information etc. related to
An operation program for the cutting device A and a calculation program for setting the distance between the movable lens 11 and the fixed lens 10 according to the thickness of the material to be cut B, or a calculation program for setting the distance between the movable lens 11 and the fixed lens 10 according to the thickness of the material to be cut B. It is configured by a ROM 9 as that stores a chart etc. in which the distance to the fixed lens 10 is set.

入力装置21は被切断材Bの材質、板厚、切断形状等の
情報を入力するための装置であり、この入力装置21か
ら入力された情報はインターフェース23を介して制御
部9aに伝達される。デイスプレィ24は入力装置21
によって入力される情報や切断装置Aの稼働状況等を表
示するものである。
The input device 21 is a device for inputting information such as the material, plate thickness, cutting shape, etc. of the material to be cut B, and the information input from this input device 21 is transmitted to the control unit 9a via the interface 23. . The display 24 is the input device 21
The information input by the user and the operating status of the cutting device A are displayed.

ドライバ25は各モーターを駆動するためのものであり
、ドライバ26はレーザー発振器7.アシストガス供給
装置22を駆動するものである。
The driver 25 is for driving each motor, and the driver 26 is for driving the laser oscillator 7. It drives the assist gas supply device 22.

次に上記の如く構成した切断装置Aによるレーザー光の
結像について第5図(A)〜(C)により説明する。
Next, image formation of laser light by the cutting device A constructed as described above will be explained with reference to FIGS. 5(A) to 5(C).

第5図(A)は被切断材Bの板厚が極く薄い場合に於け
る被切断材Bとレーザー光の結像点18との関係を示す
ものである。
FIG. 5(A) shows the relationship between the material to be cut B and the focal point 18 of the laser beam when the material to be cut B is very thin.

図に於ける固定レンズ10と被切断材Bとの間隔りはハ
イドセンサー17によって検出され、この間隔りが予め
設定された値から変動したときには、変動量に応じて2
モーター5aを駆動してトーチブロック6を昇降させる
ことで、前記間隔りを一定の値に維持している。
The distance between the fixed lens 10 and the material to be cut B in the figure is detected by the hide sensor 17, and when this distance changes from a preset value, the distance between the fixed lens 10 and the workpiece B is
The distance is maintained at a constant value by driving the motor 5a to move the torch block 6 up and down.

また結像点18は被切断材Bの表面から距離itだけ離
隔した位置に設定されている。前記距離11は実験的に
求めた値である。
Further, the imaging point 18 is set at a position separated from the surface of the material to be cut B by a distance it. The distance 11 is a value determined experimentally.

ここでレーザー発振器7と固定レンズ10との距離をL
(一定)、レーザー発振器7と移動レンズ11との距離
をu (u+−us) 、固定レンズ10と移動レンズ
11との距離をd (d、〜d、)、固定レンズIOと
結像点18との距離をv (v+〜V、)、固定レンズ
10の焦点路Mr、、移動レンズ11の焦点距離f2と
すると、組合せレンズの公式から、 V−β    U−α    F 但し、 ft・ d f、+f!+d r++rz+a なる関係が成立する。
Here, the distance between the laser oscillator 7 and the fixed lens 10 is L
(constant), the distance between the laser oscillator 7 and the moving lens 11 is u (u+-us), the distance between the fixed lens 10 and the moving lens 11 is d (d, ~ d,), the fixed lens IO and the imaging point 18 If the distance from V (v+ to V,) is the focal path Mr of the fixed lens 10, and the focal length f2 of the movable lens 11, then from the formula of the combined lens, V-β U-α F However, ft・d f ,+f! The following relationship holds true: +d r++rz+a.

上式は各レンズ10.11の焦点距離fl+ INを設
定すると共に、レーザー発振器7と移動レンズ11との
距離U、固定レンズ10と結像点18との距離Vを設定
すると固定レンズ10と移動レンズ11との距離dは一
義的に定まることを意味している。
In the above equation, when the focal length fl+IN of each lens 10.11 is set, and the distance U between the laser oscillator 7 and the movable lens 11 and the distance V between the fixed lens 10 and the imaging point 18 are set, the fixed lens 10 and the movable This means that the distance d to the lens 11 is uniquely determined.

また同図(B)は被切断材Bの表面にレーザー光の結像
点18を設定した場合を示しており、被切断材Bの板厚
が9am以下の場合に有効である。
Further, FIG. 3B shows a case where the laser beam focal point 18 is set on the surface of the material to be cut B, which is effective when the thickness of the material to be cut B is 9 am or less.

同図(C)は被切断材Bの板厚が6m以上の厚板に対し
て切断を行う場合の被切断材Bとレーザー光の結像点1
8との関係を示したものである。
Figure (C) shows the material to be cut B and the image point 1 of the laser beam when cutting a thick plate with a thickness of 6 m or more.
This shows the relationship with 8.

第5図(A)〜(C)に於ける固定レンズ10と移動レ
ンズ11との距離d1〜d、は、式■〜■に基づいて求
めることが出来る。このため、制御部9aのROM 9
 a=に上式の演算プログラム、及び板厚に応じた固定
レンズ10と結像点18との距#v、〜V、の関係チャ
ートを格納し、制御部9aに於いて入力された被切断材
Bの板厚に応じて前記チャートから距離V、〜V、を設
定すると共に、距離v1〜V、を得るための距M dr
〜d、を演算し、この演算結果に基づいてモーター6e
に制御パルスを与えることで、第3筒体6dを所定の方
向に移動させ、これにより移動レンズ11を移動させる
ことによって、固定レンズ10からの距離d1〜d3を
設定することが可能である。
The distances d1 to d between the fixed lens 10 and the movable lens 11 in FIGS. 5(A) to 5(C) can be determined based on formulas (1) to (2). Therefore, the ROM 9 of the control unit 9a
The arithmetic program of the above formula and the relationship chart of the distances #v, ~V, between the fixed lens 10 and the imaging point 18 according to the plate thickness are stored in a=, and the cutting target input in the control unit 9a is stored. Set the distances V, ~V, from the chart according to the thickness of material B, and also set the distance M dr to obtain the distances v1 ~ V.
~d, and based on this calculation result, the motor 6e
It is possible to set the distances d1 to d3 from the fixed lens 10 by moving the third cylindrical body 6d in a predetermined direction and thereby moving the movable lens 11 by applying a control pulse to the third cylinder 6d.

次に上記の如く構成した切断装置Aに於ける動作を第6
図のフローチャートを用いて説明する。
Next, the operation of the cutting device A configured as described above will be explained in the sixth section.
This will be explained using the flowchart shown in the figure.

先ず走行フレーム2及び横行キャリッジ4を所定の方向
に移動して夫々装置原点を検出する(Sl)。
First, the traveling frame 2 and the traversing carriage 4 are moved in a predetermined direction to detect the origin of each device (Sl).

次に入力装置21によって制御部9aに被切断材Bの材
質、板厚、切断速度等の切断情報及び被切断材に対する
切断形状等の情報を入力する(S2)。
Next, cutting information such as the material, plate thickness, and cutting speed of the material to be cut B, and information such as the cutting shape of the material to be cut are input to the control unit 9a using the input device 21 (S2).

所定の切断情報の入力が終了すると、制御部9aでは入
力された被切断材Bの板厚情報に基づいてレーザー光の
結像点18の位置が設定されると共に、設定された位置
にレーザー光を結像させるための固定レンズ10と移動
レンズ11との距離dが演算される。そして前記演算結
果に基づいてモーター6eに制御パルスが与えられ、移
動レンズ11が所定位置に移動する(S3)。
When the input of the predetermined cutting information is completed, the control unit 9a sets the position of the laser beam imaging point 18 based on the input thickness information of the material to be cut B, and also directs the laser beam to the set position. The distance d between the fixed lens 10 and the movable lens 11 for forming an image is calculated. Then, a control pulse is given to the motor 6e based on the calculation result, and the movable lens 11 is moved to a predetermined position (S3).

次いでXモーター2a、Xモーター4aを駆動してトー
チブロック6を移動させ、被切断材Bに対する切断開始
位置に一致させる(S4〜S8)。
Next, the X motor 2a and the X motor 4a are driven to move the torch block 6 to match the cutting start position for the material to be cut B (S4 to S8).

トーチブロック6が所定の切断開始位置に至ると、2モ
ーター5aが駆動されトーチブロック6は被切断材Bに
対し所定の高さに設定される。以後トーチブロック6の
ノズル6aと被切断材Bとの間隔りはハイドセンサー1
7によって制御される。
When the torch block 6 reaches a predetermined cutting start position, the two motors 5a are driven and the torch block 6 is set at a predetermined height relative to the material B to be cut. From now on, the distance between the nozzle 6a of the torch block 6 and the workpiece B is determined by the hide sensor 1.
Controlled by 7.

次いで、ROM 9 C3に格納された所定の切断プロ
グラムに従ってレーザー発振器7が駆動されレーザー光
が出射される。同時にアシストガス供給装置22から第
1筒体6bにアシストガスが供給される(39,310
)。更に、RA M 9 ctに記憶した切断形状の情
報が読み出され、この情報に応じてXモーター2a、X
モーター4aが所定の方向に駆動される。この一連の動
作によって被切断材Bは所定の形状に連続的に切断され
る(Sll−S14) 次いで予め入力された切断形状に対する切断が終了した
か否かを判断しく515)、未だであればSll、  
313に戻り切断を続行し、終了した場合にはレーザー
発振器7の動作を停止すると共にアシストガス供給装置
22の動作を停止しくS16.  SL?)エンドとな
り全ての動作を終了する。
Next, the laser oscillator 7 is driven to emit laser light according to a predetermined cutting program stored in the ROM 9 C3. At the same time, assist gas is supplied from the assist gas supply device 22 to the first cylindrical body 6b (39, 310
). Furthermore, the cutting shape information stored in the RAM 9 ct is read out, and the X motors 2a and
Motor 4a is driven in a predetermined direction. Through this series of operations, the material to be cut B is continuously cut into a predetermined shape (Sll-S14).Next, it is determined whether or not the cutting for the pre-input cutting shape has been completed (515). Sll,
Returning to step 313, the cutting is continued, and when the cutting is finished, the operation of the laser oscillator 7 is stopped and the operation of the assist gas supply device 22 is also stopped. S16. SL? ) ends and all operations end.

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明に係るレーザー加工
装置によれば、レーザー発振器から出射されたレーザー
光を、制御手段によって移動制御される第2光学手段及
び第1光学手段を経て被加工材に照射することで、この
被加工材の厚さ方向九窯位置に結像させることが出来る
<Effects of the Invention> As described in detail above, according to the laser processing apparatus according to the present invention, the laser beam emitted from the laser oscillator is moved by the second optical means and the first optical means whose movement is controlled by the control means. By irradiating the workpiece through the irradiation, an image can be formed at nine kiln positions in the thickness direction of the workpiece.

このため、従来技術の如くレンズを交換すること無く、
且つ比較的安価な焦点距離の短いレンズを用いて、レー
ザー光のエネルギを被加工材に対し効率良く付与するこ
とが出来る。従って、レーザー加工に於ける加工効率を
向上させることが出来、且つ加工部位の品質を向上させ
ることが出来る。例えば被加工材を切断する場合には切
断面の粗度、平坦度等を向上させることが出来、また被
加工材を溶接する場合には溶は込み深さを一定値に維持
することが出来る等の特徴を有するものである。
Therefore, there is no need to change the lens as in the conventional technology.
Furthermore, by using a relatively inexpensive lens with a short focal length, the energy of the laser beam can be efficiently applied to the workpiece. Therefore, the processing efficiency in laser processing can be improved, and the quality of the processed part can be improved. For example, when cutting workpieces, it is possible to improve the roughness and flatness of the cut surface, and when welding workpieces, it is possible to maintain the penetration depth at a constant value. It has the following characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はレーザー切断装置の全体説明図、第2図及び第
3図はトーチブロックの説明図、第4図は制御系のブロ
ック説明図、第5図(A)〜(C)は被加工材上にレー
ザースポットを形成する際の説明図、第6図はフローチ
ャートである。 Aは切断装置、Bは被切断材、lはレール、2は走行フ
レーム、2aはXモーター、3は横行フレーム、4は横
行キャリッジ、4aはXモーター5は昇降ブラケット、
5aは2モーター、6はト−チブロンク、6aはノズル
、6bは第1筒体、6cは第2筒体、6dは第3筒体、
6eはモータ、7はレーザー発振器、8はレーザー光通
路、9は制御装置、9aは制御部、10は固定レンズ、
11は移動レンズ、12は移動機構、15は光軸、17
はハイドセンサー、18はレーザースポット、21は入
力装置、22はアシストガス供給装置、23はインター
フェース、24はデイスプレィ、25.26はドライバ
である。
Figure 1 is an overall explanatory diagram of the laser cutting device, Figures 2 and 3 are illustrations of the torch block, Figure 4 is a block diagram of the control system, and Figures 5 (A) to (C) are illustrations of the workpiece. FIG. 6 is a flowchart for explaining the process of forming a laser spot on a material. A is the cutting device, B is the material to be cut, l is the rail, 2 is the traveling frame, 2a is the X motor, 3 is the traversing frame, 4 is the traversing carriage, 4a is the X motor 5 is the lifting bracket,
5a is 2 motors, 6 is a torch bronck, 6a is a nozzle, 6b is a first cylindrical body, 6c is a second cylindrical body, 6d is a third cylindrical body,
6e is a motor, 7 is a laser oscillator, 8 is a laser beam path, 9 is a control device, 9a is a control unit, 10 is a fixed lens,
11 is a moving lens, 12 is a moving mechanism, 15 is an optical axis, 17
18 is a hide sensor, 18 is a laser spot, 21 is an input device, 22 is an assist gas supply device, 23 is an interface, 24 is a display, and 25.26 is a driver.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] レーザー光の光軸上に配置され被加工材の厚さ方向にレ
ーザー光を結像するための第1光学手段と、前記第1光
学手段と前記レーザー発振器との間にレーザー光の光軸
に沿って移動可能に配設された第2光学手段と、被加工
材の厚さに応じて前記第2光学手段を移動制御するため
の制御手段とを有することを特徴としたレーザー加工装
置。
a first optical means disposed on the optical axis of the laser beam and for forming an image of the laser beam in the thickness direction of the workpiece; and a first optical means disposed on the optical axis of the laser beam between the first optical means and the laser oscillator. 1. A laser processing apparatus comprising: a second optical means disposed so as to be movable along the second optical means; and a control means for controlling the movement of the second optical means according to the thickness of a workpiece.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090308853A1 (en) * 2008-06-17 2009-12-17 Electro Scientific Industries, Inc. Eliminating head-to-head offsets along common chuck travel direction in multi-head laser machining systems
EP3162231A1 (en) 2015-10-29 2017-05-03 Globeride, Inc. Hood for clothing and hooded garment

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