JPH058068A - レーザ加工機のレーザビーム軸確認方法およびそれに用いる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノズル軸とレーザビーム軸との軸合わせを効
率良く行なえるようにする。 【構成】 レーザ加工機のノズルとその中心軸を通過す
べきレーザビームとの軸合わせを行なうに際して、ノズ
ル先端部を接触させることによりノズル先端の開口部の
圧痕を残すことができる圧痕保持物体にノズル先端部を
接触させて圧痕を残し、これと共にレーザビームを照射
して照射痕を残し、その後、圧痕保持物体をノズル先端
部から取り外して、ノズル先端の開口部の圧痕とレーザ
ビームの照射痕との位置関係からノズルの軸とレーザビ
ーム軸との位置ずれを確認する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザ加工機のノズ
ルとレーザビームとの軸合わせの際に用いることができ
るレーザ加工機のレーザビーム軸確認方法およびそれに
用いる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工機では一般に、精度の良いレ
ーザ加工を行なうためには、レーザ加工ヘッドの先端部
に取り付けられているノズルとそのノズルを通して外部
のワークに照射するレーザビームとの軸が正確に一致し
ていることが求められる。

【０００３】ところが、従来では、ノズルとレーザビー
ムの軸合わせを行なうためにまず、ノズルの軸とレーザ
ビームの軸とが一致しているかどうかの確認を行なう方
法としては、ノズルの下にワークを置き、実際にレーザ
ビームをこのワークに照射してみて、その際に飛び散る
火花の方向を観察してノズルとレーザビームとの軸が一
致しているかどうか判断するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のレーザビーム軸確認方法では、火花の飛び散る方
向が不安定であり、瞬間的に判断しなければならないた
めに熟練が必要であり、また客観的な判断がむずかし
く、だれでも正確に判断するということができず、作業
効率が悪い問題点があった。

【０００５】この発明は、このような従来の問題点に鑑
みなされたもので、そのひとつの目的は、圧痕保持物体
に残されたノズルの先端開口部の圧痕とレーザビームの
照射痕との位置関係から、ノズル軸とレーザビーム軸と
が一致しているかどうか客観的に判断できるようにした
レーザ加工機のレーザビーム軸確認方法を提供すること
である。

【０００６】この発明の他の目的は、レーザ加工機のレ
ーザビームの軸確認が客観的に行なえるレーザ加工機の
レーザビーム軸確認装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明のレーザ加工機
のレーザビーム軸確認方法は、レーザ加工機のノズルと
その中心軸を通過すべきレーザビームとの軸合わせを行
なうに際して、ノズル先端部を接触させることによりノ
ズル先端の開口部の圧痕を残すことができる圧痕保持物
体に前記ノズル先端部を接触させて圧痕を残し、これと
共にレーザビームを照射して照射痕を残し、その後、前
記圧痕保持物体をノズル先端部から取り外して、ノズル
先端の開口部の圧痕とレーザビームの照射痕との位置関
係からノズルの軸とレーザビーム軸との位置関係を確認
するものである。

【０００８】また、この発明のレーザ加工機のレーザビ
ーム軸確認装置は、レーザ加工機のノズル先端部の外形
とほぼ一致する形状のノズル挿入用凹部が形成されたア
センブリ本体の前記ノズル挿入用凹部の底端部に、前記
レーザ加工機のノズル先端部を挿入した時にノズル先端
の開口部が接触してその圧痕を残すことができる圧痕転
写紙を保持するホルダーを取り付け、前記アセンブリ本
体のノズル挿入用凹部にレーザ加工機の前記ノズル先端
部を挿入し、前記ホルダーの圧痕転写紙に前記ノズル先
端の開口部を接触させてその圧痕を残すようにすると共
に、レーザビームを照射することにより照射痕を前記圧
痕転写紙に残すようにしたものである。

【０００９】

【作用】この発明のレーザ加工機のレーザビーム軸確認
方法では、圧痕保持物体をノズル先端部から取り外し
て、その圧痕保持物体に残されているノズル先端の開口
部の円形の圧痕に対して、レーザビーム照射痕がちょう
ど中心に位置しているか、あるいは中心からどの方向に
どれ位ずれているかを判断し、この判断をもとにしてノ
ズル軸とレーザビーム軸との軸合わせを行なう。

【００１０】また、この発明のレーザ加工機のレーザビ
ーム軸確認装置では、アセンブリ本体のノズル挿入用凹
部にレーザ加工機のノズル先端部を挿入し、ホルダーに
保持されている圧痕転写紙にノズル先端の開口部を接触
させてその圧痕を残すようにすると共に、レーザビーム
を照射することにより照射痕を圧痕転写紙に残すように
し、このアセンブリをノズルから取り外した後、圧痕転
写紙をホルダーから取り出し、それに残されているノズ
ル開口部の圧痕とレーザビームの照射痕との位置関係か
ら、レーザビーム照射痕がノズルの開口部の圧痕のちょ
うど中心に位置しているか、あるいは中心からどの方向
にどれ位ずれているかを判断し、この判断をもとにして
ノズル軸とレーザビーム軸との軸合わせを行なうことが
できる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。

【００１２】図１〜図３はレーザ加工機１の一般的な構
造を示しており、ワークＷを載置するテーブル３上で空
間（ＸＹＺ）内で移動自在のレーザ加工ヘッド５を備え
ている。テーブル３の外方４隅には、支柱７が立てられ
ていて、その上方には矩形のフレーム９が装架され、こ
のフレーム９には、レーザ加工ヘッド５を３次元空間内
で移動させるためのサーボ機構（図示せず）が備えられ
ている。すなわち、フレーム９には、Ｘ軸方向に移動自
在のＸ軸キャリッジ１１が設けられ、このＸ軸キャリッ
ジ１１には、例えばボールネジの駆動によりＹ軸方向に
移動自在とされるＹ軸キャリッジ１３を備えた移動フレ
ームが設けられている。

【００１３】このＹ軸キャリッジ１３には、レーザ加工
ヘッド５を上下（Ｚ軸）方向に移動させるＺ軸駆動装置
が内蔵されている。

【００１４】フレーム９の一方の側にはレーザ発振器１
５が配置され、ここで発生されたレーザビームは適宜の
ミラー装置を介してレーザ加工ヘッド５の先端方向に導
かれるようになっている。また、レーザ発振器１５の近
くには、ＮＣ装置１７が配置されている。

【００１５】このような構造のレーザ加工機１では、ま
ずＮＣ装置１７の指令によりレーザ加工ヘッド５をテー
ブル３上のワークＷに対してレーザビームを照射できる
ギャップになるまで下降させ、続いて、Ｘ軸キャリッジ
１１およびＹ軸キャリッジ１３をそれぞれＸ軸方向、Ｙ
軸方向に駆動することによりＹ軸キャリッジ１３に取り
付けられているレーザ加工ヘッド５をテーブル３上のワ
ークＷに対して任意の曲線を描くようにＸＹ２次元的に
移動させながらレーザビームをワークＷに照射すること
により、レーザ切断加工を行なう。

【００１６】次に、このようなレーザ加工機１における
レーザ加工ヘッド５のノズルとレーザビームとの軸確認
方法について説明する。

【００１７】図３はレーザ加工ヘッド５の詳しい内部構
造を示しており、円筒状のレーザ加工ヘッド５の先端部
に円錐台状のノズル１９が取り付けられている。そし
て、このレーザ加工ヘッド５の内部に集光レンズ２１が
取り付けられていて、平行光線として送られてくるレー
ザビームＬＢをこの集光レンズ２１により屈折させてノ
ズル１９の先端開口部２３の位置で集光し、ワークＷを
溶融切断するようになっている。

【００１８】そして、このレーザ切断に際しては、ＮＣ
装置１７がノズル１９の位置により加工位置制御を行な
うために、ノズル１９の中心軸とレーザビームＬＢの軸
とが一致していなければワークＷに対して正確な切断加
工が施せないため、ノズル１９とレーザビームＬＢとの
軸の位置関係を確認し、それが一致するように調整する
必要がある。

【００１９】そこで、図４に示すようにレーザビーム軸
確認装置２５を利用する。このレーザビーム軸確認装置
２５は、中央部にノズル１９の外形とほぼ一致する形状
を持つノズル挿入用凹部２７が形成されたアセンブリ本
体２９と、このアセンブリ本体２９の下側に着脱自在に
取り付けられたホルダー３１とから構成されている。そ
して、ホルダー３１には、図５に示すようにカーボンペ
ーパーや感熱紙のように、ノズル１９の先端部が圧接し
たときに、その圧力により圧痕３３が残されるような圧
痕保持紙３５が圧痕保持物体として保持されている。

【００２０】そして図４に示すように、このレーザビー
ム軸確認装置２５は、レーザ加工に先立って、レーザ加
工ヘッド５のノズル１９の部分にノズル挿入用凹部２７
がぴったりとはまるように取り付け、続いてレーザビー
ムＬＢを少しの時間照射する。この作業により、ノズル
１９の先端開口部がホルダー３１に保持されている圧痕
保持紙３５に圧接して、図５に示すようにその開口部の
リング形状の圧痕３３が残り、同時に、レーザビームＬ
Ｂの照射痕３７が黒い点状に残ることになる。したがっ
て、ホルダー３１から取り出した圧痕保持紙３５を見る
ことにより、ノズル１９とレーザビームＬＢの軸の位置
関係を確認することができる。

【００２１】そして、図５に示す場合のように、ノズル
１９の開口部の圧痕３３の中心からレーザビーム照射痕
３７がずれていれば、開口部２３の中心にレーザビーム
ＬＢの軸が一致するように必要な軸調整を行なう。

【００２２】なお、ノズル１９に対してレーザビーム軸
確認装置２５を取り付ける際に、単に嵌め合わせだけで
は装置２５が安定せず、落下してしまう恐れがあれば、
レーザ加工ヘッド本体１７側の外周に雄ネジを切り、ア
センブリ本体２５のノズル挿入用凹部２７の内周に雌ネ
ジを切り、これらを螺合させるようにしてもよい。

【００２３】なお、レーザビーム軸確認方法は、上記の
レーザビーム軸確認装置を用いる方法だけではなく、次
のような方法もある。すなわち、図６に示すようにレー
ザ加工ヘッド５のノズル１９の先端外周部に目印となる
凹凸環３９を形成しておき、図７に示すようにこのノズ
ル１９の先端部にガム、シリコンのような柔軟な塑性物
４１を圧痕保持物体としてくっつけ、この状態でレーザ
ビーム照射を短い時間行ない、その後、この塑性物４１
をノズル１９から取り外して展開する。

【００２４】この方法によれば、図８に示すように、塑
性物４１に目印となる凹凸環圧痕４３が残り、さらにこ
の凹凸環圧痕４３の中央部にノズル開口部２３の圧痕３
３が残り、さらにその内部のレーザビーム照射位置に照
射痕３７が残ることになる。そこで、開口部圧痕３３と
レーザビーム照射痕３７との位置関係から、レーザビー
ムＬＢのずれの有無を確認し、図８（ａ）に示す場合の
ようにレーザビーム照射痕３７にずれが発生していれ
ば、図８（ｂ）に示すように、そのずれをなくして中心
軸が一致するように軸合わせを行なう。

【００２５】この発明のレーザビーム軸確認方法の他の
実施例としては、レーザ加工ヘッドのノズル１９の部分
に着色し、ガムテープのような粘着シートをノズル１９
の先端部を下側から覆うようにはりつけ、レーザビーム
を照射した後、粘着シートを取り外すようにする方法も
ある。

【００２６】このレーザビーム軸確認方法によっても、
取り外した粘着シートには、ノズル開口部の内部だけに
は色が転写されておらず、その無転写部分のどこかにレ
ーザビーム照射痕が残っていることになり、そのレーザ
ビーム軸が開口部中心からずれているかどうかを判断す
ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のようにこの発明のレーザビーム軸
確認方法によれば、圧痕保持物体に残っているノズル先
端の開口部の圧痕とその内部に残っているレーザビーム
照射痕との位置関係からレーザビーム軸のずれを確認す
ることができ、従来のようにワークに実際にレーザビー
ム加工を施しながら火花の飛び散る方向によって軸ずれ
を確認する方法と異なり、熟練していない作業者であっ
ても痕跡を見ながら軸ずれを確認することができて、正
確な判断が効率良く行なえる。

【００２８】また、この発明のレーザビーム軸確認装置
によれば、アセンブリ本体のノズル挿入用凹部にレーザ
加工機のノズル先端部を挿入し、ホルダーの圧痕転写紙
にノズル先端の開口部を接触させてその圧痕を残すよう
にすると共に、レーザビームを照射することにより照射
痕を圧痕転写紙に残すようにしているため、ホルダーか
ら圧痕転写紙を取り出してノズル開口部の圧痕とレーザ
ビーム照射痕との位置関係を見ることによりレーザビー
ムの軸ずれを確認することができ、レーザビーム軸のず
れの正確な判断が効率良く行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例のレーザビーム軸確認方法を
使用するレーザ加工機の正面図。

【図２】上記レーザ加工機の平面図。

【図３】上記レーザ加工機のレーザ加工ヘッドの断面
図。

【図４】この発明のレーザビーム軸確認装置の一実施例
の分解斜視図。

【図５】上記実施例の使用により得られた圧痕転写紙の
痕跡状態を示す平面図。

【図６】この発明のレーザビーム軸確認方法の他の実施
例に使用するレーザ加工ヘッドの正面図。

【図７】上記実施例において、レーザ加工ヘッドに塑性
物をくっつけた状態を示す正面図。

【図８】上記実施例において得られた塑性物の展開状態
を示す平面図。

【符号の説明】

１ レーザ加工機 ３ テーブル ５ レーザ加工ヘッド １１ Ｘ軸キャリッジ １３ Ｙ軸キャリッジ １９ ノズル ２１ 集光レンズ ２３ 開口部 ２５ レーザビーム軸確認装置 ２７ ノズル挿入用凹部 ２９ アセンブリ本体 ３１ ホルダー ３３ 開口部圧痕 ３５ 圧痕転写紙 ３７ レーザビーム照射痕 ３９ 凹凸環 ４１ 塑性物 ４３ 凹凸環圧痕

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ加工機のノズルとその中心軸を通
   過すべきレーザビームとの軸合わせを行なうに際して、
   ノズル先端部を接触させることによりノズル先端の開口
   部の圧痕を残すことができる圧痕保持物体に前記ノズル
   先端部を接触させて圧痕を残し、これと共に、レーザビ
   ームを照射して照射痕を残し、その後、前記圧痕保持物
   体をノズル先端部から取り外して、ノズル先端の開口部
   の圧痕とレーザビームの照射痕との位置関係からノズル
   の軸とレーザビーム軸との位置関係を確認するレーザ加
   工機のレーザビーム軸確認方法。
2. 【請求項２】 レーザ加工機のノズル先端部の外形とほ
   ぼ一致する形状のノズル挿入用凹部が形成されたアセン
   ブリ本体の前記ノズル挿入用凹部の底端部に、前記レー
   ザ加工機のノズル先端部を挿入した時にノズル先端の開
   口部が接触してその圧痕を残すことができる圧痕転写紙
   を保持するホルダーを取り付け、前記アセンブリ本体の
   ノズル挿入用凹部にレーザ加工機の前記ノズル先端部を
   挿入し、前記ホルダーの圧痕転写紙に前記ノズル先端の
   開口部を接触させてその圧痕を残すようにすると共に、
   レーザビームを照射することにより照射痕を前記圧痕転
   写紙に残すようにして成るレーザ加工機のレーザビーム
   軸確認装置。