JPH06344162A - レーザ加工方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザ照射部の近傍のワークの温度が上昇する
ことによる、レーザ近傍部の加工時の過熱に伴う加工品
質の低下を防ぐ。 【構成】レーザ光を射出するノズル８にワーク６の温度
を検出する温度検出器12を取付ける。この温度検出器12
の検出信号は、温度設定比較部13に入力する。この温度
設定比較部13では、あらかじめ設定された温度と比較し
て、設定温度よりも大なるときには、ＮＣ制御装置11に
加工中止命令を出力する。すると、ＮＣ制御装置11で
は、この加工中止したプログラムを格納し、他の加工プ
ログラムを実行する。他のプログラムの加工が終ると格
納プログラムを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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の一例を図４に示
す。図４において、ＮＣ制御装置11によって矢印Ｘ，Ｙ
方向に駆動される加工テーブル10には、このレーザ加工
装置による切断加工の対象となるワーク６が載置されて
いる。

【０００３】一方、炭酸ガスレーザ発振器１から出射さ
れたレーザ光２は、図示しない伝送路の先端に収納され
た反射ミラー３で下方に反射され、図示しない伝送路の
下端の加工ヘッド４に設けられた集光レンズ５で集光さ
れ、加工ヘッド４の下端に設けられたノズル８からワー
ク６の照射点７に照射される。

【０００４】また、加工テーブル10には、アシストガス
として酸素が封入されたガスボンベ９が隣接され、この
ガスボンベ９は、接続管９ａを介してノズル８の側部に
接続されている。

【０００５】このように構成されたレーザ加工装置にお
いては、加工テーブル10は、ワーク６の切断形状がＮＣ
テープで入力されたＮＣ制御装置11によって、矢印Ｘ，
Ｙ方向に所定の軌跡及び所定の速度で駆動され、炭酸ガ
スレーザ発振器１に対するレーザ光２の出射・停止のタ
イミングの信号も、ＮＣ制御装置11から出力される。

【０００６】また、ガスボンベ９からノズル８に供給さ
れた酸素は、ノズル８の下端の噴出口からワーク６に吹
き付けられ、レーザ光２で加熱されたワーク６の照射点
７は、ノズル８から供給される酸素に反応して、更に高
温となり、溶融して加工が促進される。

【０００７】周知のように、レーザ光で金属板を切断す
る場合、例えば、ワーク６の板厚が厚くて、ワークの切
断速度が遅いときには、切断線が隣接した部分を連続加
工すると、隣接切断時の熱で、続いて切断される部分の
温度が上昇するので、後に切断される部分の温度が異常
に上昇する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】すると、上記酸素との
酸化と相まって、ワーク６の切断面が荒れて、製品が不
良品となるおそれがある。そのため、切断線が隣接した
部分を切断するときには、加工テーブル10の駆動速度を
上げる方法も考えられるが、すると、加工テーブル10の
加減速が急峻となるので、Ｘ，Ｙ軸の駆動力を増やさな
ければならなくなり、速度制御が複雑となる欠点もあ
る。

【０００９】また、ワークの温度が異常に上昇すると、
炭酸ガスレーザ発振器１から出射されるレーザ光の照射
を中止して、ワーク６の加工も中止する方法も考えられ
るが、すると、レーザ加工装置の加工能率が低下する。

【００１０】そこで、本発明の目的は、ワークの切断形
状の如何にかかわらず、切断面の荒れを防ぎ、加工品質
の低下を防ぐことのできるレーザ加工方法及びその装置
を得ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、レーザ発振器から出射されたレーザ光をワークに照
射し、このワークをあらかじめ決められたプログラムに
従って加工するレーザ加工方法において、ワークの温度
とあらかじめ設定された温度の上限値を比較する工程
と、この工程によるワークと設定温度の比較結果、ワー
クの温度が設定温度に対して大なるとき、加工中のプロ
グラムを格納し他のプログラムを実行する工程とよりな
るレーザ加工方法である。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、レーザ発
振器から出射されたレーザ光をワークに照射し、このワ
ークをあらかじめ決められたプログラムに従って加工す
るレーザ加工装置において、ワークの温度を検出する温
度検出器と、この温度検出器の検出信号が入力されあら
かじめ設定された設定値と比較する温度設定比較部と、
この温度設定比較部の比較結果が入力されレーザ光の照
射点とワークとの相対位置をプログラムに従って移動・
停止させる駆動制御部を具備してなるレーザ加工装置で
ある。

【００１３】さらに、請求項３に記載の発明は、レーザ
発振器から出射されたレーザ光を加工テーブルに載置さ
れたワークに照射し、このワークをあらかじめ決められ
たプログラムに従って加工するレーザ加工装置におい
て、ワークの温度を検出する温度検出器と、この温度検
出器の検出信号が入力されあらかじめ設定された設定値
と比較する温度設定比較部と、この温度設定比較部の比
較結果が入力され加工テーブルをプログラムに従って移
動・停止させ、この停止された加工プログラムを格納す
る格納部を備えた駆動制御部を具備してなるレーザ加工
装置である。

【００１４】

【作用】加工点に照射されたレーザ光によって、続いて
加工される隣接部が過熱すると、この隣接部の加工は中
止され、他の部分の加工後に再加工される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明のレーザ加工装置の一実施例を
図面を参照して説明する。図１は、本発明のレーザ加工
装置を示す図で、従来の技術で示した図４に対応する図
である。なお、図４と同一部分には、同一符号を付して
いる。

【００１６】図１において、従来の技術で示した図４と
異なるところは、加工ヘッド４には、略Ｌ字形の取付治
具を介して、ワーク６の切断部の隣接部の温度を検出す
る温度検出器12が取り付けられている。この温度検出器
12には、赤外線放射温度計のなかで、測定対象の放射率
が変化してもほとんど影響せず、測定光路での吸収，散
乱に強く、視野欠けなどの影響も受けにくい多色放射温
度計が用いられている。

【００１７】一方、ＮＣ制御装置11には、温度設定比較
部13が隣接され、この温度設定比較部13は、信号線11ａ
でＮＣ制御装置11に接続されているとともに、信号線13
ａで温度検出器12の図示しない出力端子に接続されてい
る。

【００１８】このように構成されたレーザ加工装置にお
いては、照射点７に照射されるレーザ光によって加熱さ
れたワークの照射点近傍の温度は、温度検出器12で検出
され、この検出信号は信号線13ａを経て温度比較設定部
13に入力される。

【００１９】この温度設定比較部13では、あらかじめ設
定された温度と、温度検出器12から入力されたワーク６
の温度の検出値と比較して、この検出値があらかじめ設
定された温度を超えたときには、ＮＣ制御装置11に加工
中止信号を出力する。すると、ＮＣ制御装置11ではその
旨のアラームを出す。

【００２０】次に、ＮＣ制御装置11は、炭酸ガスレーザ
発振器１に対してレーザ光の出射停止信号を出力すると
ともに、図２及び図３で詳細後述するように、ワーク６
の次の加工地点にレーザ光が照射されるように加工テー
ブル10を駆動して、炭酸ガスレーザ発振器１に対してレ
ーザ光の出射開始信号を出力すると同時に、中止した加
工プログラムは、中止点の座標とともに、ＮＣ制御装置
11のメモリ部に格納する。

【００２１】逆に、温度検出器12から温度設定比較部13
であらかじめ設定された温度に達していないときには、
そのままワーク６の加工を続行する。図２は、このよう
なレーザ加工装置のＮＣ制御装置11で用いられる加工プ
ログラムの一例を示し、ＮＣ制御装置11から温度設定比
較部13に信号線11ａを介して出力する温度測定指定に
は、ＭコードのＭ100 が使われている。

【００２２】図２に示すように、加工プログラム中に温
度測定指令のコードＭ100 あったときには、このコード
Ｍ100 が入力された温度設定比較部13では、前述したよ
うに温度検出器12から入力されたワーク６の切断部の近
傍の温度検出値を、あらかじめ設定された設定値と比較
して、その結果をＮＣ制御装置11に出力する。

【００２３】また、この比較結果、レーザ加工装置の加
工が中止されたときには、ＮＣ制御装置11は、図２の右
の列の二行目のコードＭ100 に移って、次の加工プログ
ラムを実行する。

【００２４】なお、図２において、右の列の下端から三
列目のコードＭ101 は、ＮＣ制御装置11のメモリ部に格
納した加工プログラムを再実行させるためのコードで、
図２に示すように加工プログラムの終了を示すコードＭ
02の前に挿入され、メモリ部に加工プログラムが格納さ
れていないときには、加工終了となる。

【００２５】図３は、このように構成されたレーザ加工
装置において、温度測定指令のコード100 がＮＣ制御装
置11から出力されて、ワーク６の加工が終了するまでの
ステップを示すフローチャートである。

【００２６】図３において、ステップＳ１でＮＣ制御装
置11から前述したように、温度測定指令が出力される
と、次のステップＳ２で温度検出器12の信号を入力し、
次のステップＳ３で温度検出器12から入力されたワーク
６の温度が設定値以下であるか否かを判断する。

【００２７】もし、設定値以下のときには、次のステッ
プＳ４に進んで、加工中止命令が温度設定比較部13から
ＮＣ制御装置11に出力されるとともに、次のステップＳ
５で中止したプログラムをメモリ部に格納する。

【００２８】次のステップＳ６では、次のコードＭ100
があるか否かを判断し、あるときには、次のステップＳ
７に進んで、ステップＳ２に戻り、上記のステップを繰
り返す。

【００２９】ステップＳ３において、ワーク６の温度が
設定値を超えていたときには、ステップＳ８に進んで、
ＮＣ制御装置11に加工続行命令が出力され、ＮＣ制御装
置11は、ステップＳ９でワーク６の加工を続ける。

【００３０】この加工が終了したとき、または、ステッ
プＳ６で次のＭ100 コードがないときには、ステップＳ
10に進んで前述したＭ101 コードが加工プログラム中に
あるか否かを判断し、ないときには加工終了となり、あ
るときには次のステップＳ11に進む。このステップＳ11
では、メモリ部に格納プログラムがあるか否かを判断
し、ない場合には加工終了となり、あるときは次のステ
ップＳ12に進んで、メモリ部に格納されたプログラムを
実行する信号が温度設定比較部13から出力される。

【００３１】この信号が入力されたＮＣ制御装置11で
は、加工テーブル10を所定の位置に駆動し、ステップＳ
14で炭酸ガスレーザ発振器１からレーザ光がワーク６に
照射された加工テーブル10が駆動され、ステップＳ14で
温度測定指令のコード100 が出力され、ステップＳ15で
温度信号が入力される。ステップＳ16でワーク６の温度
が設定値以内と判断されると、ステップＳ20，ステップ
Ｓ21に進んで加工が続けられる。

【００３２】また、ステップＳ16で、ワーク６の温度が
設定温度を超えていると判断されると、前述したよう
に、ステップＳ17で温度設定比較部13からＮＣ制御装置
11に加工中止信号が出力され、加工テーブル10の駆動停
止信号と炭酸ガスレーザ発振器１に対するレーザ光の出
射停止信号が出力されて加工テーブル10の駆動装置が停
止され、ワーク６の加工が停止される。

【００３３】なお、上記実施例では、加工テーブル10を
ＮＣ制御装置11で駆動して、ワーク６にレーザ光を照射
する加工ヘッド４は固定する場合で説明したが、ＮＣ制
御装置やレーザ加工ロボットで加工ヘッド４を駆動する
方法によるレーザ加工装置においても、全く同様に適用
することができる。

【００３４】また、上記実施例において、温度検出器12
は図１においてノズル８の右側だけに設けた例で説明し
たが、例えば、紙面直交方向の両側に対向して設けるこ
とで、複雑な形状の切断加工を行うときにもいずれか片
側の温度検出器が必ず未加工部分に位置するようにして
もよい。また、上記実施例では、レーザ加工は切断加工
のときで説明したが、溶接にも適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
レーザ発振器から出射されたレーザ光をワークに照射
し、このワークをあらかじめ決められたプログラムに従
って加工するレーザ加工方法において、ワークの温度と
あらかじめ設定された温度の上限値を比較する工程と、
この工程によるワークと設定温度の比較結果、ワークの
温度が設定温度に対して大なるとき、加工中のプログラ
ムを格納し他のプログラムを実行する工程を具備するこ
とで、加工点に照射されたレーザ光によって、続いて加
工される隣接部が過熱すると、この隣接部の加工を中止
し、他の部分の加工後に再加工するようにしたので、ワ
ークの切断形状の如何にかかわらず、切断面の荒れを防
ぎ、加工品質の低下を防ぐことのできるレーザ加工方法
を得ることができる。

【００３６】また、請求項２に記載の発明によれば、レ
ーザ発振器から出射されたレーザ光をワークに照射し、
このワークをあらかじめ決められたプログラムに従って
加工するレーザ加工装置において、ワークの温度を検出
する温度検出器と、この温度検出器の検出信号が入力さ
れあらかじめ設定された設定値と比較する温度設定比較
部と、この温度設定比較部の比較結果が入力されレーザ
光の照射点とワークとの相対位置をプログラムに従って
移動・停止させる駆動制御部を具備することで、加工点
に照射されたレーザ光によって、続いて加工される隣接
部が過熱すると、この隣接部の加工を中止し、他の部分
の加工後に再加工するようにしたので、ワークの切断形
状の如何にかかわらず、切断面の荒れを防ぎ、加工品質
の低下を防ぐことのできるレーザ加工装置を得ることが
できる。

【００３７】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
レーザ発振器から出射されたレーザ光を加工テーブルに
載置されたワークに照射し、このワークをあらかじめ決
められたプログラムに従って加工するレーザ加工装置に
おいて、ワークの温度を検出する温度検出器と、この温
度検出器の検出信号が入力されあらかじめ設定された設
定値と比較する温度設定比較部と、この温度設定比較部
の比較結果が入力され加工テーブルをプログラムに従っ
て移動・停止させ、この停止された加工プログラムを格
納する格納部を備えた駆動制御部を具備することで、加
工点に照射されたレーザ光によって、続いて加工される
隣接部が過熱すると、この隣接部の加工を中止し、他の
部分の加工後に再加工するようにしたので、ワークの切
断形状の如何にかかわらず、切断面の荒れを防ぎ、加工
品質の低下を防ぐことのができるレーザ加工装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ加工方法及びその装置の一実施
例を示す図。

【図２】本発明のレーザ加工方法及びその装置の加工プ
ログラムを示す図。

【図３】本発明のレーザ加工方法及びその装置の作用を
示すフローチャート。

【図４】従来のレーザ加工装置の一例を示す図。

【符号の説明】

１…炭酸ガスレーザ発振器、２…レーザ光、３…反射ミ
ラー、４…加工ヘッド、５…集光レンズ、６…ワーク、
７…照射点、８…ノズル、９…ガスボンベ、10…加工テ
ーブル、11…ＮＣ制御装置、12…温度検出器、13…温度
設定比較部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 彰 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器から出射されたレーザ光を
   ワークに照射し、このワークをあらかじめ決められたプ
   ログラムに従って加工するレーザ加工方法において、前
   記ワークの温度とあらかじめ設定された温度の上限値を
   比較する工程と、この工程による前記ワークと設定温度
   の比較結果、前記ワークの温度が前記設定温度に対して
   大なるとき、前記加工中のプログラムを格納し他のプロ
   グラムを実行する工程とよりなるレーザ加工方法。
2. 【請求項２】 レーザ発振器から出射されたレーザ光を
   ワークに照射し、このワークをあらかじめ決められたプ
   ログラムに従って加工するレーザ加工装置において、前
   記ワークの温度を検出する温度検出器と、この温度検出
   器の検出信号が入力されあらかじめ設定された設定値と
   比較する温度設定比較部と、この温度設定比較部の比較
   結果が入力され前記レーザ光の照射点と前記ワークとの
   相対位置を前記プログラムに従って移動・停止させる駆
   動制御部を具備してなるレーザ加工装置。
3. 【請求項３】 レーザ発振器から出射されたレーザ光を
   加工テーブルに載置されたワークに照射し、このワーク
   をあらかじめ決められたプログラムに従って加工するレ
   ーザ加工装置において、前記ワークの温度を検出する温
   度検出器と、この温度検出器の検出信号が入力されあら
   かじめ設定された設定値と比較する温度設定比較部と、
   この温度設定比較部の比較結果が入力され前記加工テー
   ブルを前記プログラムに従って移動・停止させ、この停
   止された前記加工プログラムを格納する格納部を備えた
   駆動制御部を具備してなるレーザ加工装置。