JPH0538590A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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- JPH0538590A JPH0538590A JP3195206A JP19520691A JPH0538590A JP H0538590 A JPH0538590 A JP H0538590A JP 3195206 A JP3195206 A JP 3195206A JP 19520691 A JP19520691 A JP 19520691A JP H0538590 A JPH0538590 A JP H0538590A
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- Japan
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- laser
- laser beam
- lens
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 穴あけ加工と切断加工を行うレーザ加工にお
いて、穴あけ加工に要する時間を短縮するとともに、切
断時の加工面粗度を低下させ加工品質を向上させる。 【構成】 レーザ光を発生させるレーザ発振器と、被加
工物を移動する加工テーブルおよびその加工テーブルを
制御する数値制御装置から構成されるレーザ加工装置に
おいて、レーザ光の出口に設けられたトーチに固定レン
ズ４のほかに、トーチの軸方向に移動するように駆動装
置を設けた、１枚または複数枚の可動レンズ１８を備
え、穴あけ加工の進行とともに連続的に焦点位置を被加
工物内部に移動させ、切断加工への切り替え時には切断
加工条件によって決まる位置に焦点を移動させるととも
に、切断加工中の光軸移動に伴う焦点位置移動の補正を
可動レンズの位置を制御することによって行う。
いて、穴あけ加工に要する時間を短縮するとともに、切
断時の加工面粗度を低下させ加工品質を向上させる。 【構成】 レーザ光を発生させるレーザ発振器と、被加
工物を移動する加工テーブルおよびその加工テーブルを
制御する数値制御装置から構成されるレーザ加工装置に
おいて、レーザ光の出口に設けられたトーチに固定レン
ズ４のほかに、トーチの軸方向に移動するように駆動装
置を設けた、１枚または複数枚の可動レンズ１８を備
え、穴あけ加工の進行とともに連続的に焦点位置を被加
工物内部に移動させ、切断加工への切り替え時には切断
加工条件によって決まる位置に焦点を移動させるととも
に、切断加工中の光軸移動に伴う焦点位置移動の補正を
可動レンズの位置を制御することによって行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ発振器と、加工
テーブルと数値制御装置とからなるレーザ加工装置に関
する。
テーブルと数値制御装置とからなるレーザ加工装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザ加工装置に用いられたトー
チの一例を図面によって説明する。図４に従来のレーザ
加工装置に用いられたトーチの一例を示している。
チの一例を図面によって説明する。図４に従来のレーザ
加工装置に用いられたトーチの一例を示している。
【０００３】図４において１はトーチ受け口、２はトー
チ固定リングで、トーチ受け口１とトーチ固定リング２
によってトーチをレーザ加工装置のレーザ光の光軸上に
固定する。３はレンズホルダー６をトーチ本体９に固定
する固定リング、５は集光のための固定レンズ４とレン
ズホルダー６とスプリングリング７の間隙を埋めている
スペーサリング、６は固定レンズ４を一定位置に固定保
持するためのレンズホルダー、７は固定レンズ４をレン
ズホルダー６に押し付けるスプリングリング、８は固定
レンズ４をスプリングレング７を介して固定する固定リ
ング、９はレーザ光とアシストガスをトーチ先端に導く
トーチ本体、１０はトーチ先端でトーチにノズル１６を
固定するベース板、１１はノズル中央の軸上をレーザ光
が通るようにセンター合わせをするためにノズル位置を
調整する調整ボルト、１２はノズルベース１５およびノ
ズル１６をノズルホルダー１３を介して固定するノズル
固定板、１３はノズルホルダー、１４はノズルベース１
５をノズル固定板１２に取り付けるノズル固定リング、
１５はノズルをトーチの軸方向の位置を微調整し固定す
るノズルベース、１６はレーザ光を出射するとともにア
シストガスを噴出させるノズル、１７はアシストガスの
供給口である。
チ固定リングで、トーチ受け口１とトーチ固定リング２
によってトーチをレーザ加工装置のレーザ光の光軸上に
固定する。３はレンズホルダー６をトーチ本体９に固定
する固定リング、５は集光のための固定レンズ４とレン
ズホルダー６とスプリングリング７の間隙を埋めている
スペーサリング、６は固定レンズ４を一定位置に固定保
持するためのレンズホルダー、７は固定レンズ４をレン
ズホルダー６に押し付けるスプリングリング、８は固定
レンズ４をスプリングレング７を介して固定する固定リ
ング、９はレーザ光とアシストガスをトーチ先端に導く
トーチ本体、１０はトーチ先端でトーチにノズル１６を
固定するベース板、１１はノズル中央の軸上をレーザ光
が通るようにセンター合わせをするためにノズル位置を
調整する調整ボルト、１２はノズルベース１５およびノ
ズル１６をノズルホルダー１３を介して固定するノズル
固定板、１３はノズルホルダー、１４はノズルベース１
５をノズル固定板１２に取り付けるノズル固定リング、
１５はノズルをトーチの軸方向の位置を微調整し固定す
るノズルベース、１６はレーザ光を出射するとともにア
シストガスを噴出させるノズル、１７はアシストガスの
供給口である。
【０００４】レーザ加工装置に用いられる以上のような
構成のトーチについて、その機能を説明する。
構成のトーチについて、その機能を説明する。
【０００５】トーチはトーチ受け口１とトーチ固定リン
グ２によってレーザ加工装置のレーザ光の光軸上に取り
付けられている。固定レンズ４はレンズホルダー６に固
定され、ノズル１６の先端の近傍に焦点を結ぶようにト
ーチ本体９に取り付けられ、固定リング３で固定され
る。ノズル１６はノズルベース１５に固定され、調整ボ
ルト１１でレーザ光ノズル１６の中央を通るようにセン
ター合わせを行って固定される。ノズルベース１５はノ
ズル１６先端と焦点位置の関係（図２（ａ）に示すＮ−
Ｆ距離）を微調整して、ノズル固定リング１４で固定さ
れる。一方、アシストガスはトーチ本体９の側壁に設け
られた供給口１７からトーチ内に導入され、ノズル１６
先端から被加工物に向けて噴出される。
グ２によってレーザ加工装置のレーザ光の光軸上に取り
付けられている。固定レンズ４はレンズホルダー６に固
定され、ノズル１６の先端の近傍に焦点を結ぶようにト
ーチ本体９に取り付けられ、固定リング３で固定され
る。ノズル１６はノズルベース１５に固定され、調整ボ
ルト１１でレーザ光ノズル１６の中央を通るようにセン
ター合わせを行って固定される。ノズルベース１５はノ
ズル１６先端と焦点位置の関係（図２（ａ）に示すＮ−
Ｆ距離）を微調整して、ノズル固定リング１４で固定さ
れる。一方、アシストガスはトーチ本体９の側壁に設け
られた供給口１７からトーチ内に導入され、ノズル１６
先端から被加工物に向けて噴出される。
【０００６】実際のレーザ加工では、さらにトーチ１６
先端と被加工物の距離（図２（ａ）に示すＮ−Ｗ距離）
が位置決め装置で設定される。このようにトーチの位置
が設定された上で、レーザ出力、レーザ波形、Ｎ−Ｆ距
離、Ｎ−Ｗ距離およびアシストガス圧力が設定され、適
切な加工条件でレーザ加工が実行される。
先端と被加工物の距離（図２（ａ）に示すＮ−Ｗ距離）
が位置決め装置で設定される。このようにトーチの位置
が設定された上で、レーザ出力、レーザ波形、Ｎ−Ｆ距
離、Ｎ−Ｗ距離およびアシストガス圧力が設定され、適
切な加工条件でレーザ加工が実行される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】レーザ加工は大きく分
類して、穴あけ加工と切断加工とがある。穴あけ加工は
切断加工を始める前に必要で、被加工物にレーザ光をあ
る時間照射して貫通穴を形成する過程が必要である。そ
の後、形成された貫通穴からトーチを移動させて切断加
工が開始される。
類して、穴あけ加工と切断加工とがある。穴あけ加工は
切断加工を始める前に必要で、被加工物にレーザ光をあ
る時間照射して貫通穴を形成する過程が必要である。そ
の後、形成された貫通穴からトーチを移動させて切断加
工が開始される。
【０００８】上記従来のレーザ加工装置において、レー
ザ加工のうち穴あけ加工では被加工物の材料的ばらつき
などを考慮して、完全に穴が貫通するように穴あけ加工
時間を十分長く設定する必要があった。一般に、穴あけ
加工の貫通時間には約２０％のばらつきがあるとされ、
そのため穴あけ加工時間は２０％以上の時間的な裕度を
必要とし、このことがレーザ加工全体のタスクタイムを
長くする最大の要因であった。また、切断加工中の光軸
移動に伴う焦点位置移動による加工面粗度が上昇すると
いう問題を有していた。
ザ加工のうち穴あけ加工では被加工物の材料的ばらつき
などを考慮して、完全に穴が貫通するように穴あけ加工
時間を十分長く設定する必要があった。一般に、穴あけ
加工の貫通時間には約２０％のばらつきがあるとされ、
そのため穴あけ加工時間は２０％以上の時間的な裕度を
必要とし、このことがレーザ加工全体のタスクタイムを
長くする最大の要因であった。また、切断加工中の光軸
移動に伴う焦点位置移動による加工面粗度が上昇すると
いう問題を有していた。
【０００９】本発明は、穴あけ加工時に被加工物に対す
る焦点位置と、切断加工時の被加工物に対する焦点位置
を連続的に制御し、穴あけ加工時間を最短にするととも
に、切断加工の加工面粗度を改善することを目的とす
る。
る焦点位置と、切断加工時の被加工物に対する焦点位置
を連続的に制御し、穴あけ加工時間を最短にするととも
に、切断加工の加工面粗度を改善することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のレーザ加工装置は、レーザ光の出口に設け
られたトーチ内に、固定レンズとは別に、トーチの軸方
向に移動させる駆動装置を備えた１枚または複数枚の可
動レンズを有し、その可動レンズを移動させることによ
り、穴あけ加工の進行とともに焦点位置を被加工物の内
部に連続的に移動させ、切断加工への切り替え時には切
断加工条件よって決まる位置に焦点を移動するととも
に、可動レンズの位置を制御することによって、切断加
工中の光軸移動に伴う焦点位置移動の補正を行うように
構成したものである。
に、本発明のレーザ加工装置は、レーザ光の出口に設け
られたトーチ内に、固定レンズとは別に、トーチの軸方
向に移動させる駆動装置を備えた１枚または複数枚の可
動レンズを有し、その可動レンズを移動させることによ
り、穴あけ加工の進行とともに焦点位置を被加工物の内
部に連続的に移動させ、切断加工への切り替え時には切
断加工条件よって決まる位置に焦点を移動するととも
に、可動レンズの位置を制御することによって、切断加
工中の光軸移動に伴う焦点位置移動の補正を行うように
構成したものである。
【００１１】
【作用】上記手段によれば、穴あけ加工の進行とともに
常にレーザ光が直接照射される被加工物内部の固体部表
面に焦点を合わせることにより穴あけ加工の時間を短縮
するとともに、切断加工への切り替え時に切断加工を行
う最適条件の位置に焦点を移動し、切断中の光軸移動に
伴う焦点位置移動の補正を可動レンズの位置を制御こと
により行い、加工面粗を小さくすることができる。
常にレーザ光が直接照射される被加工物内部の固体部表
面に焦点を合わせることにより穴あけ加工の時間を短縮
するとともに、切断加工への切り替え時に切断加工を行
う最適条件の位置に焦点を移動し、切断中の光軸移動に
伴う焦点位置移動の補正を可動レンズの位置を制御こと
により行い、加工面粗を小さくすることができる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を用いて本発明のレーザ加工装置
の実施例について説明する。図１に本発明のレーザ加工
装置のトーチ部の一実施例を示す。図１において図４と
同一部分には同一符号を付与して説明を省略し、異なる
部分について説明する。
の実施例について説明する。図１に本発明のレーザ加工
装置のトーチ部の一実施例を示す。図１において図４と
同一部分には同一符号を付与して説明を省略し、異なる
部分について説明する。
【００１３】図１において１８は可動レンズ、１９は可
動レンズ１８を固定する固定リング、２０は可動レンズ
１８と可動レンズ固定リング１９の間隙を埋めているス
ペーサリング、２１は可動レンズ１８を保持する可動レ
ンズホルダー、２２は可動レンズ１８を移動させて固定
レンズ４と可動レンズ１８の合成焦点距離を変えるため
の高周波モータである。
動レンズ１８を固定する固定リング、２０は可動レンズ
１８と可動レンズ固定リング１９の間隙を埋めているス
ペーサリング、２１は可動レンズ１８を保持する可動レ
ンズホルダー、２２は可動レンズ１８を移動させて固定
レンズ４と可動レンズ１８の合成焦点距離を変えるため
の高周波モータである。
【００１４】図１に示す本発明のトーチにおいては、集
光レンズは固定レンズ４と可動レンズ１８の組合せで構
成され、この組合せレンズの合成焦点距離が従来の焦点
距離に相当し、固定レンズ４からの可動レンズ１８の距
離を変えることにより合成焦点距離を変えることができ
る。可動レンズ１８は可動レンズホルダー２１を介して
高周波モータ２２に接続され、高周波モータ２２の回転
により可動レンズ１８が移動する。
光レンズは固定レンズ４と可動レンズ１８の組合せで構
成され、この組合せレンズの合成焦点距離が従来の焦点
距離に相当し、固定レンズ４からの可動レンズ１８の距
離を変えることにより合成焦点距離を変えることができ
る。可動レンズ１８は可動レンズホルダー２１を介して
高周波モータ２２に接続され、高周波モータ２２の回転
により可動レンズ１８が移動する。
【００１５】レーザ加工における焦点位置を決定する因
子として図２（ａ）に示すＮ−Ｗ距離とＮ−Ｆ距離の２
つがある。図２（ａ）においてＮはノズル１６の先端位
置、Ｆは焦点の位置、Ｗは被加工物位置を示している。
レーザ加工に重要である被加工物上のエネルギー密度は
レーザ出力とこの２つの因子によって決定され、（Ｎ−
Ｗ距離）−（Ｎ−Ｆ距離）で被加工物上の照射面積がほ
ぼ決定される。したがって、（Ｎ−Ｗ距離）−（Ｎ−Ｆ
距離）は重要な因子である。
子として図２（ａ）に示すＮ−Ｗ距離とＮ−Ｆ距離の２
つがある。図２（ａ）においてＮはノズル１６の先端位
置、Ｆは焦点の位置、Ｗは被加工物位置を示している。
レーザ加工に重要である被加工物上のエネルギー密度は
レーザ出力とこの２つの因子によって決定され、（Ｎ−
Ｗ距離）−（Ｎ−Ｆ距離）で被加工物上の照射面積がほ
ぼ決定される。したがって、（Ｎ−Ｗ距離）−（Ｎ−Ｆ
距離）は重要な因子である。
【００１６】図２（ｂ）にＸ＝（Ｎ−Ｗ）−（Ｎ−Ｆ）
で表されるＸを縦軸に、レーザ加工時間を横軸とし、焦
点位置制御のタイミングを示している。図２（ｂ）にお
いてＡは薄板、Ｂは中厚板、Ｃは厚板の場合を示してい
る。図２（ｂ）では、最初に穴あけ加工を行うため穴が
深くなるのに伴いＸの値が時間とともに増加するように
可動レンズ１８を移動させて焦点位置を変化させてい
る。言い替えれば、穴あけ加工時には穴あけ加工により
削られた表面の厚さ（削られた深さ）の分だけ焦点を被
加工物の内部に移動させ、常に被加工物の固体部表面に
高エネルギー密度のレーザ光が照射されるように可動レ
ンズ１８を制御する。
で表されるＸを縦軸に、レーザ加工時間を横軸とし、焦
点位置制御のタイミングを示している。図２（ｂ）にお
いてＡは薄板、Ｂは中厚板、Ｃは厚板の場合を示してい
る。図２（ｂ）では、最初に穴あけ加工を行うため穴が
深くなるのに伴いＸの値が時間とともに増加するように
可動レンズ１８を移動させて焦点位置を変化させてい
る。言い替えれば、穴あけ加工時には穴あけ加工により
削られた表面の厚さ（削られた深さ）の分だけ焦点を被
加工物の内部に移動させ、常に被加工物の固体部表面に
高エネルギー密度のレーザ光が照射されるように可動レ
ンズ１８を制御する。
【００１７】穴あけ加工の終了とともに切断条件に基づ
くＸの値となるように、すなわち切断条件に基づく焦点
位置に焦点が合うように可動レンズ１８を移動させる。
薄板の場合は穴あけ時間が比較的に短いので、時間的に
は早期に切断条件の焦点位置に可動レンズ１８を移動す
る。中厚板および厚板の場合は穴あけ時間は、板の厚み
の分だけ長い時間となっており、切断条件の焦点位置は
切断幅の関係から、デフォーカス位置に焦点を移動して
切断加工を行っている。
くＸの値となるように、すなわち切断条件に基づく焦点
位置に焦点が合うように可動レンズ１８を移動させる。
薄板の場合は穴あけ時間が比較的に短いので、時間的に
は早期に切断条件の焦点位置に可動レンズ１８を移動す
る。中厚板および厚板の場合は穴あけ時間は、板の厚み
の分だけ長い時間となっており、切断条件の焦点位置は
切断幅の関係から、デフォーカス位置に焦点を移動して
切断加工を行っている。
【００１８】図３に従来の固定焦点方式のトーチと、本
発明の焦点移動制御方式のトーチによる穴あけ加工時間
の比較を示した。図３が示すように、板厚に対して適切
な焦点位置移動を行うと、穴あけ加工時間短縮の効果は
厚板になるほど顕著となる。したがって、板厚が厚くな
るほど穴あけ時間は短縮され、レーザ加工全体のタスク
タイムの短縮の効果は大きくなる。
発明の焦点移動制御方式のトーチによる穴あけ加工時間
の比較を示した。図３が示すように、板厚に対して適切
な焦点位置移動を行うと、穴あけ加工時間短縮の効果は
厚板になるほど顕著となる。したがって、板厚が厚くな
るほど穴あけ時間は短縮され、レーザ加工全体のタスク
タイムの短縮の効果は大きくなる。
【００１９】また、切断加工時に可動レンズ１８を移動
することにより、最適な加工条件の位置に焦点を設定す
ることが可能で、特にレーザ発振器からの光軸の距離が
変化する軸の方向の移動に伴う焦点位置のずれによる影
響を、可動レンズ１８を制御することによって抑制する
ことが可能で、加工面粗度を低減できる。
することにより、最適な加工条件の位置に焦点を設定す
ることが可能で、特にレーザ発振器からの光軸の距離が
変化する軸の方向の移動に伴う焦点位置のずれによる影
響を、可動レンズ１８を制御することによって抑制する
ことが可能で、加工面粗度を低減できる。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
レーザ加工装置によれば、穴あけ加工と切断加工とを伴
うレーザ加工において、レーザ加工全体のタスクタイム
を短縮し、作業能率を向上させることが可能となり、ま
た、加工面粗度を低減し加工品質を改善することができ
る。
レーザ加工装置によれば、穴あけ加工と切断加工とを伴
うレーザ加工において、レーザ加工全体のタスクタイム
を短縮し、作業能率を向上させることが可能となり、ま
た、加工面粗度を低減し加工品質を改善することができ
る。
【図１】本発明のレーザ加工装置に用いるトーチの一実
施例の縦断面図
施例の縦断面図
【図２】（ａ）はノズル先端位置と焦点位置と被加工物
位置の位置関係図 （ｂ）は板厚別の焦点位置制御の例示図
位置の位置関係図 （ｂ）は板厚別の焦点位置制御の例示図
【図３】レーザ加工における板厚と穴あけ加工時間の関
係図
係図
【図４】従来のレーザ加工装置に用いられていたトーチ
の縦断面図
の縦断面図
４ 固定レンズ １８ 可動レンズ
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ光を発生するレーザ発振器と、被加
工物を移動させる加工テーブルと、その加工テーブルを
制御する数値制御装置とからなるレーザ加工装置におい
て、レーザ光の出口に設けられたトーチ内に、固定レン
ズとは別に、トーチの軸方向に移動させる駆動装置を備
えた１枚または複数枚の可動レンズを有し、その可動レ
ンズを移動させることにより、穴あけ加工の進行ととも
に焦点位置を被加工物の内部に連続的に移動させ、切断
加工への切り替え時には切断加工条件によって決まる位
置に焦点を移動させるとともに、可動レンズの位置を制
御することによって、切断加工中の光軸移動に伴う焦点
位置移動の補正を行うレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3195206A JPH0538590A (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3195206A JPH0538590A (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0538590A true JPH0538590A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=16337226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3195206A Pending JPH0538590A (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0538590A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016113038A1 (de) * | 2015-01-14 | 2016-07-21 | Lässer Ag | Verfahren, um mittels einer stickmaschine oder nähmaschine flächige materialstücke von gewünschter form auf einem stickboden zu applizieren und eine vorrichtung für eine stick- oder nähmaschine, um auf dem stickboden flächige materialstücke wie figuren aus einem anderen auf dem stickgrund applizierten material auszuschneiden |
| RU2711287C1 (ru) * | 2016-05-04 | 2020-01-16 | Прецитек Гмбх Унд Ко. Кг | Проекционная оптика для обработки металла с помощью лазерного излучения и содержащая ее лазерная обрабатывающая головка |
| KR102129555B1 (ko) * | 2019-01-22 | 2020-07-02 | (주)디이엔티 | 금속 3d 프린터용 레이저 헤드 센터링장치 |
-
1991
- 1991-08-05 JP JP3195206A patent/JPH0538590A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016113038A1 (de) * | 2015-01-14 | 2016-07-21 | Lässer Ag | Verfahren, um mittels einer stickmaschine oder nähmaschine flächige materialstücke von gewünschter form auf einem stickboden zu applizieren und eine vorrichtung für eine stick- oder nähmaschine, um auf dem stickboden flächige materialstücke wie figuren aus einem anderen auf dem stickgrund applizierten material auszuschneiden |
| RU2711287C1 (ru) * | 2016-05-04 | 2020-01-16 | Прецитек Гмбх Унд Ко. Кг | Проекционная оптика для обработки металла с помощью лазерного излучения и содержащая ее лазерная обрабатывающая головка |
| KR102129555B1 (ko) * | 2019-01-22 | 2020-07-02 | (주)디이엔티 | 금속 3d 프린터용 레이저 헤드 센터링장치 |
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