JPH05237677A - レーザ加工機のピアス孔貫通検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被加工物にピアス孔が貫通したか否かを正確
かつ迅速に検知する。 【構成】 被加工物Ｗに直接に接触する音響センサ２
と、この音響センサ２で検出された音響変化から被加工
物Ｗのピアス孔Ｐが貫通したか否かを判断する貫通判断
手段４とを設ける。不安定媒体である空気を介さないで
音響検出を行うため、信頼性の高い貫通検知が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザ加工機により
被加工物に加工されるピアス孔の貫通時点を自動的に判
断するレーザ加工機のピアス孔貫通検知装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工機により板材を切断加工する
場合、通常、最初にピアス孔を開けてから切断加工に移
行する。このレーザ加工機によるピアス加工に要する時
間は、被加工物である板材の材質、板厚その他の加工条
件によって異なるだけでなく、同一材料を同一条件で加
工する際にも、ピアス孔貫通までの所要時間にばらつき
が生じる。このため、従来は、ピアス孔貫通に十分な時
間だけピアス加工を続けてから、切断加工に移るという
方法が採られていた。すなわち、実際にはピアス孔が貫
通してしまった場合でも、予め設定した十分な時間が経
過するまでピアス加工を続けてから切断加工に移ってい
た。

【０００３】しかし、このようにピアス加工に必要以上
の時間をかけるのでは、レーザ加工全体の所要時間が増
大してしまい、レーザ加工機の稼働効率を低下させるこ
とになる。そこで、近年はその加工時間を短縮するため
に、ピアス孔の貫通を光学センサや音響センサなどのピ
アス孔貫通検知センサで検知したり、レーザ加工に用い
られるアシストガスのガス圧変化を圧力センサで読み取
りピアス孔貫通を検知し、その直後に切断加工に移ると
いう方法が採られるようになっている。この場合の光学
センサによるピアス孔貫通検知は、加工ヘッドまたは加
工点付近に光学センサを配置し、ピアス孔貫通時の光学
的変化つまり、ピアス孔の光学的監視やピアス孔加工時
の火花量変化から貫通を検知するものである。また、音
響センサによるピアス孔貫通検知も、加工ヘッド等の付
近に音響センサを配置し、ピアス孔貫通時の音響的変化
から貫通を検知するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記方法はい
ずれも不安定な媒体である空気を通して光学的、音響的
等の変化を測定しているため、ピアス孔貫通検知の信頼
性に問題があった。

【０００５】この発明の目的は、ピアス孔貫通時点を正
確かつ迅速に検知できるレーザ加工機のピアス孔貫通検
知装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施例
に対応する図１と共に説明する。この発明のレーザ加工
機のピアス孔貫通検知装置は、被加工物（Ｗ）に接触す
る音響センサ（２）を設け、この音響センサ（２）で検
出された音響変化から被加工物（Ｗ）のピアス孔（Ｐ）
が貫通したか否かを判断する貫通判断手段（２２）を設
けたものである。

【０００７】

【作用】この構成によると、レーザ加工機によって被加
工物（Ｗ）にピアス孔（Ｐ）が開けられた時の被加工物
（Ｗ）での音響変化が、この被加工物（Ｗ）に直接接触
する音響センサ（２）によって検出され、その音響変化
に基づきピアス孔（Ｐ）の貫通が貫通判断手段（２２）
によって判断される。音響は、空気中よりも金属板やプ
ラスチック板等からなる被加工物（Ｗ）内における方が
伝達され易く、そのためこのように被加工物（Ｗ）に直
接に接触する音響センサ（２）で検出することにより、
信頼性の高い検出が行える。また、加工部から離れた位
置に音響センサ（２）があっても、確実な検出が行え
る。

【０００８】

【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図３に基づ
いて説明する。図２は、このピアス孔貫通検知装置が適
用されるレーザ加工機を示す。加工テーブル10に跨がっ
て門型フレーム11が設けられ、門型フレーム11に横（Ｘ
軸方向）移動可能に設置したキャリッジ12に、レーザ光
を照射する照射ヘッド１が設けられている。照射ヘッド
１は、焦点調整および退避のための昇降駆動を可能とし
てあり、加工テーブル10の側方に設けたレーザ発振器13
からガイド筒１ａを介してレーザ光が導かれる。

【０００９】ワークテーブル10は、板状のワークＷを載
置するものであり、ワークＷを把持する複数のワークホ
ルダ17が、Ｙ軸方向に移動可能なクロススライド（図示
せず）に取付けられている。これらワークホルダ17のＹ
軸方向移動と、前記キャリッジ12のＸ軸方向移動とによ
り、レーザヘッド１がワークＷ上の任意位置に相対的に
移動する。

【００１０】図１に示すように、ワークホルダ17は固定
アーム17a と可動アーム17ｂとの間でワークＷを挟み付
けるものであり、可動アーム17a に、ワークＷの挟み付
け動作に伴ってワークＷに接触する音響センサ２が取付
けられている。音響センサ２の検出信号は増幅器３に入
力され、増幅器３の出力は次段の比較器４の反転入力端
子に入力される。また、比較器４の非反転入力端子は基
準値設定器５の出力端子に接続されている。これら比較
器４と基準値設定器５とで貫通判断手段22が構成され
る。

【００１１】基準値設定器５は、増幅器３からの出力電
圧Ｖと比較すべき基準電圧Ｖref を設定する回路であっ
て、この場合の基準電圧Ｖref はレーザ加工機によって
ピアス加工が行われるときのワークＷから発する音響レ
ベルに対応させて設定される。すなわち、そのピアス加
工において、ピアス孔Ｐが貫通するまでの間に発する音
響レベルに対応した増幅器３の出力電圧Ｖu （図３）
と、ピアス孔Ｐが貫通したときに発する音響レベルに対
応した増幅器３の出力電圧Ｖd （図３）との中間の電圧
レベルに基準電圧Ｖref の値が設定される。

【００１２】前記基準電圧Ｖref は、レーザ加工機の加
工に供されるワークＷが変わるごとに、そのワークＷの
材質や板厚等の条件に応じてＮＣ装置８からの制御によ
って可変設定される。ＮＣ装置８はレーザ加工機全体の
制御を行う制御装置である。

【００１３】前記比較器４は、増幅器３からの出力電圧
Ｖつまり音響センサ２によって検出されるワークＷから
の音響レベルに対応した電圧と、基準値設定器５からの
基準電圧Ｖref とを比較して、ワークＷにピアス孔Ｐが
貫通したか否かを判断する回路であり、その判定出力は
次段のレーザ制御回路６に入力される。このレーザ制御
回路６は前記ＮＣ装置８からの指令によって動作し、次
段のレーザ駆動回路７の制御を行う回路である。レーザ
駆動回路７はレーザ加工機を駆動させるための回路であ
る。

【００１４】次に、図３を参照して上記構成のピアス孔
貫通検知装置の動作を説明する。ワークホルダ17に保持
されたワークＷに対して、レーザ加工機によるピアス加
工が開始されると、その加工に伴ってワークＷから発す
る音響はワークホルダ17に設けられた音響センサ２によ
って検出され、その検出信号は増幅器３で増幅されて比
較器４の反転入力端子に出力電圧Ｖとして与えられる。

【００１５】一方、基準値設定器５からは、このときの
ワークＷの材質や板厚などの条件に応じた基準電圧Ｖre
f が出力され比較器４の非反転入力端子に与えられる。
ワークＷにピアス孔Ｐが貫通するまで、ワークＷから発
する音響レベルは図３（Ａ）に示すように比較的に高
く、これに対応する増幅器３の出力電圧Ｖは図３（Ｂ）
に示すように基準電圧Ｖref よりも十分高い値Ｖu とな
る。したがって、この間、比較器４からのピアス孔貫通
判定出力は図３（Ｃ）に示すようにローレベルとなる。
すなわち、この間、ピアス孔Ｐは貫通していないと判定
される。その結果、その判定出力を受けるレーザ制御回
路６はピアス加工を継続すべき制御を行う。

【００１６】ワークＷにピアス孔Ｐが貫通すると、ワー
クＷから発する音響レベルは図３（Ａ）に示すように急
激に低下し、これに対応する増幅器３の出力電圧Ｖは図
３（Ｂ）に示すように基準電圧Ｖref よりも十分低い値
Ｖd に低下する。したがって、このとき、比較器４から
のピアス孔貫通判定出力は図３（Ｃ）に示すように、そ
れまでのローレベルからハイレベルに反転する。すなわ
ち、このとき、ピアス孔Ｐが貫通したと判定される。そ
の結果、その判定出力を受けるレーザ制御回路６による
レーザ加工機の制御はピアス加工から切断加工に移行す
る。

【００１７】このように、音響変化によってピアス孔Ｐ
の貫通判断を行うが、音響は、空気中よりも金属板やプ
ラスチック板等からなるワークＷ内における方が伝達さ
れ易く、そのためこのようにワークＷに直接に接触する
音響センサ２で検出することにより、信頼性の高い検出
が行える。また、加工部から離れた位置に音響センサ２
があっても、確実な検出が行える。

【００１８】なお、前記実施例では、音響センサ２をワ
ークホルダ17に取り付けた場合について示したが、これ
に限らず加工中のワークＷに直接接触できる場所であれ
ばその他の部材に取り付けてもよい。また、前記実施例
では貫通判断手段２２として、電気回路からなる比較器
４を用いたが、音響センサ２の出力変化を種々の設定条
件と比較して貫通判断をソフトウェア的に判断する貫通
判断手段を用いても良い。

【００１９】さらに、このワークＷに直接接触する音響
センサ２によるピアス孔貫通検知装置は、ピアス孔Ｐの
貫通検知だけでなく、ワークＷの切断加工途中で切断不
良が生じた場合に、ワークＷから発する音響の変化を検
知し、加工を中断したり再加工を指示したりするのに利
用することもできる。また、この発明は、専用のレーザ
加工機に限らず、例えばタレットパンチプレス機にレー
ザヘッドを搭載した複合加工機の場合にも適用すること
ができる。

【００２０】

【発明の効果】この発明のレーザ加工機のピアス孔貫通
検知装置は、被加工物に直接に接触する音響センサを設
け、この音響センサで検出された音響変化から被加工物
のピアス孔が貫通したか否かを判断する構成としたた
め、不安定媒体である空気を介さずに音響変化を検出す
ることができて、信頼性の高い貫通判断が行える。その
ため、加工時間の短縮および加工品質の向上にもつなが
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例であるレーザ加工機のピア
ス孔貫通検知装置の概要を示すブロック図である。

【図２】そのピアス孔貫通検知装置を装備したレーザ加
工機を示す外観斜視図である。

【図３】そのピアス孔貫通検知装置の動作を示すタイミ
ングチャートである。

【符号の説明】

１…照射ヘッド、２…音響センサ、３…増幅器、４…比
較器、５…基準値設定器、６…レーザ制御回路、７…レ
ーザ駆動回路、17…ワークホルダ、22…貫通判断手段、
Ｗ…ワーク、Ｐ…ピアス孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物に接触する音響センサと、この
   音響センサで検出された音響変化から被加工物のピアス
   孔が貫通したか否かを判断する貫通判断手段とを備えた
   レーザ加工機のピアス孔貫通検知装置。