JPH07116871A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 レーザ加工装置に関し、ワークの有無を的確
に把握できるようにする。 【構成】 加工ヘッド３０の側壁に参照光照射装置３１
と参照光検出装置３２とが設けられ、参照光照射装置
は、ワーク５に参照光を照射し、参照光検出装置は、ワ
ークの反射光を検出する。その検出信号は光量判別装置
４０に送られる。光量判別装置には、２つの判別器４１
及び４２が設けられ、数値制御装置２０は、レーザ光出
力中であることを認識すると、スイッチ４３を判別器４
２側に、そうでないときは判別器４１側に切り換える。
ワークで反射した光は、参照光検出装置で受光され、そ
の検出信号は判別器４１に送られ、レーザ加工時に発生
する光の検出信号は判別器４２に送られる。レーザ光が
出力されていないときは、参照光によって、レーザ光が
出力されているときは、レーザ加工時に発生する光によ
ってワークの有無を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザビームでレーザ加
工を行うレーザ加工装置に関し、特に加工ヘッド先端の
高さを制御しながら加工を行うレーザ加工装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工装置においては、ワークと加
工ヘッド先端との間隙の大きさを検出するために、高さ
検出センサが用いられている。これは、レーザ加工がレ
ーザの集光点位置やワークの位置に敏感に影響を受ける
ので、その影響を排除するためである。高さ検出センサ
の検出信号はフィードバックされ、ワークと加工ヘッド
先端との間隙が一定に保持されるように、加工ヘッドの
高さが制御される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような高
さ検出センサによる加工ヘッドの高さ制御は、加工ヘッ
ドの先端側にワークが存在することを前提にしている。
したがって、既に切断した穴や、ワーク端を通過する
と、突如、加工ヘッド直下にワークが存在しないことと
なり、その状況に応じたフィードバック制御となり、加
工ヘッドは急速に落下していく。

【０００４】このような加工ヘッドの急速な落下を防止
するために、加工ヘッドの移動範囲に制限を設けてその
範囲を越えると停止信号を出力するようにするとか、高
さ検出センサの出力信号の急激な変化をとらえて停止信
号を出力するようにしていた。

【０００５】図３は上記の加工ヘッドの移動範囲に制限
を設けた場合を示す図である。図３（Ａ）に示すよう
に、加工ヘッド３００がワーク５１上を矢印１００方向
に移動する場合、ワーク５１上においては、上述した高
さ検出センサ３０１の検出信号に基づく高さ制御によっ
て加工ヘッド３００の高さは一定に保持される。加工ヘ
ッド３００がワーク５１の端に達すると、高さを一定に
保持しようとして、加工ヘッド３００は矢印１０１方向
に急激に落ち込もうとする。このため、従来はこのとき
の落ち込みに範囲を設け、その範囲ΔＨを越えると停止
信号を出力するようにしていた。

【０００６】しかし、そのいずれの方法による場合で
も、ワークを間接的にしか検出していないので、ワーク
の有無を的確に把握できているとはいえなかった。この
ため、加工ヘッドの急速な落下に適切に対処することが
できなかった。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ワークの有無を的確に把握することができる
レーザ加工装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、レーザビームを加工ヘッドから出射しワ
ークにレーザ加工を施すレーザ加工装置において、前記
ワークに参照光を照射する参照光照射手段と、前記ワー
クから反射した前記参照光を検出する参照光検出手段
と、前記参照光の検出信号を基にして前記ワークの有無
を判別し通知するワーク検出手段と、を有することを特
徴とするレーザ加工装置が、提供される。

【０００９】

【作用】参照光照射手段はワークに参照光を照射する。
参照光検出手段は、そのワークから反射した参照光を検
出する。そして、ワーク検出手段は、参照光検出手段か
らの検出信号を基にして、ワークの有無を判別し通知す
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明のレーザ加工装置の全体構成を示
す図である。図において、レーザ発振器１は、例えば炭
酸ガスレーザ発振器であり、数値制御装置２０からの指
令によってそのレーザ出力を制御されている。レーザ発
振器１から出射されたレーザ光は、反射鏡２を経て、加
工ヘッド３０に導光され、集光レンズ４で集光された後
加工ヘッド３０の先端からワーク５に照射される。

【００１１】ワーク５は、テーブル６に固定されてい
る。テーブル６は、数値制御装置２０からの指令によっ
てその移動が制御される。すなわち、数値制御装置２０
は、サーボモータ９を回転制御し、その回転はボールネ
ジ８及びナット７によってテーブル６に伝達され、その
結果テーブル６が移動制御される。

【００１２】また、数値制御装置２０は、加工ヘッド３
０の先端に取り付けられた高さ検出センサ（図示せず）
からの検出信号を受けて、加工ヘッド３０の高さ（加工
ヘッド３０とワーク５との間の距離）を一定に保持する
倣い制御を行う。

【００１３】加工ヘッド３０の側壁に参照光照射装置３
１と参照光検出装置３２とが設けられる。参照光照射装
置３１は、加工ヘッド３０先端に位置するワーク５に参
照光を照射し、参照光検出装置３２は、ワーク５で反射
された参照光を検出する。その検出信号は光量判別装置
４０に送られる。なお、後述するように、参照光検出装
置３２は、参照光の他にレーザ加工時に、ワークが高温
となるために発生する放射光をも検出するため、参照光
としてはこの放射光と同一波長帯域を有するものが使用
される。

【００１４】光量判別装置４０には、２つの判別器４１
及び４２が設けられている。この判別器４１と判別器４
２とは、数値制御装置２０からの指令によって動作する
スイッチ４３で切り換えられる。すなわち、数値制御装
置２０は、レーザ光出力中であることを認識すると、ス
イッチ４３を判別器４２側に切り換え、そうでないとき
はスイッチ４３を判別器４１側に切り換える。

【００１５】ワーク５で反射した参照光は、上述したよ
うに、参照光検出装置３２で受光され、その検出信号は
判別器４１に送られる。判別器４１には、判別基準値
（閾値）Ｃ₁ が設定されており、判別器４１は検出信号
が判別基準値Ｃ₁ 以下になると信号を出力して、ワーク
５が落下したことを数値制御装置２０に通知する。

【００１６】また、参照光検出装置３２は、レーザ加工
時に、ワークが高温となるために発生する放射光をも受
光し、その検出信号は判別器４２に送られる。判別器４
２には、判別基準値Ｃ₂ が設定されており、判別器４２
は検出信号が判別基準値（閾値）Ｃ₂ 以下になると信号
を出力して、ワーク５が落下したことを数値制御装置２
０に通知する。

【００１７】２つの判別器４１と４２を設けたのは、レ
ーザ加工時に発生する光は、参照光に比べて光レベルが
高いので、それに合わせてレーザ光出力中には判別基準
値を大きく設定する必要があるためである。これによ
り、レーザ光が出力されていないときは、参照光によっ
てワーク５の有無を判別することができ、レーザ光が出
力されているときは、レーザ加工時にワーク上において
発生する光によってワーク５の有無を判別することがで
きる。

【００１８】このように、参照光照射装置３１と参照光
検出装置３２を設け、ワーク５を直接検出するようにし
た。このため、非接触で、また加工ヘッド３０とワーク
５の間の距離情報とは別に、ワーク５の有無を直接検出
することができる。したがって、例えば倣い制御中に、
切断加工の終了したワーク５が落下する結果、急に加工
ヘッド３０が落ち込むような動作を防止することができ
る。

【００１９】また、レーザ光出力中には、参照光よりレ
ベルの高いレーザ加工時に発生する光が参照光検出装置
３２に入る。このときは、基準値を切り換えるようにし
たので、レーザ光出力中であっても、確実にワーク５の
有無を検出することができる。

【００２０】ワーク５の落下を検出したときは、切断が
終了したときなので、自動的にレーザ加工を終了させる
などすれば、レーザ加工装置の誤動作防止やレーザ加工
の自動化、高速化に寄与することができる。

【００２１】図２は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。この図は、上記の第１の実施例との相違点を中心に
して描いてあり、数値制御装置２０及び光量判別装置４
０については、第１の実施例と同じ構成であるため、図
示を省略してある。

【００２２】図において、レーザ発振器１０はＹＡＧレ
ーザである。ＹＡＧレーザ本体１１から出射されたレー
ザ光は、集光レンズ１２を経て、光ファイバ１３に入
り、光ファイバ１３によって導光されて加工ヘッド３０
ａに入射する。加工ヘッド３０ａに入射したレーザ光
は、さらに集光レンズ４ａで集光された後加工ヘッド３
０ａの先端からワーク５に照射される。

【００２３】レーザ発振器１０内において、ＹＡＧレー
ザ本体１１の手前側に、参照光照射装置３１ａが設けら
れている。この参照光照射装置３１ａには、例えばプロ
ーブ光として用いられる半導体レーザが使用される。参
照光照射装置３１ａから照射された参照光は、ＹＡＧレ
ーザ本体１１に入り、その後はレーザ光に重畳されて、
レーザ光と同一光路を辿ってワーク５に達する。この参
照光は、ワーク５で反射されて、加工ヘッド３０ａの側
壁に設けられた参照光検出装置３２ａに入射する。参照
光検出装置３２ａは、その検出信号を判別器４１に送
る。

【００２４】このように、参照光をレーザ光と重畳して
照射するようにしたので、参照光照射装置３１ａを加工
ヘッド３０ａ側に設ける必要がなく、移動させる必要が
ある加工ヘッド３０ａの軽量化を図ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、参照光
照射手段と参照光検出手段を設け、ワークを直接検出す
るようにした。このため、非接触で、また加工ヘッドと
ワークの間の距離情報とは別に、ワークの有無を直接検
出することができる。したがって、例えば倣い制御中
に、切断加工の終了したワークが落下する結果、急に加
工ヘッドが落ち込むような動作を防止することができ
る。

【００２６】また、レーザ光出力中には、参照光よりレ
ベルの高いレーザ光が参照光検出手段に入る。このとき
は、基準値を切り換えるようにしたので、レーザ光出力
中であっても、確実にワークの有無を検出することがで
きる。

【００２７】ワークの落下を検出したときは、切断が終
了したときなので、自動的にレーザ加工を終了させるな
どすれば、レーザ加工装置の誤動作防止やレーザ加工の
自動化、高速化に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ加工装置の全体構成を示す図で
ある。

【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図３】加工ヘッドの移動範囲に制限を設けた場合を示
す図である。

【符号の説明】

１，１０ レーザ発振器 ５ ワーク ２０ 数値制御装置 ３０，３０ａ 加工ヘッド ３１，３１ａ 参照光照射装置 ３２，３２ａ 参照光検出装置 ４０ 光量判別装置 ４１，４２ 判別器 ４３ スイッチ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザビームを加工ヘッドから出射しワ
   ークにレーザ加工を施すレーザ加工装置において、 前記ワークに参照光を照射する参照光照射手段と、 前記ワークから反射した前記参照光を検出する参照光検
   出手段と、 前記参照光の検出信号を基にして前記ワークの有無を判
   別し通知するワーク検出手段と、 を有することを特徴とするレーザ加工装置。
2. 【請求項２】 前記参照光照射手段及び前記参照光検出
   手段は前記加工ヘッド内に設けられることを特徴とする
   請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 【請求項３】 前記参照光照射手段は前記参照光が前記
   レーザビームに重畳して進行するような位置に設けられ
   ることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
4. 【請求項４】 前記ワーク検出手段は前記参照光検出手
   段から受けた検出信号が予め設定した閾値より小さくな
   ったとき前記ワークは落下したと判別し通知することを
   特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
5. 【請求項５】 前記参照光検出手段は前記ワークからの
   参照光を検出すると共に前記レーザ加工中に発生する光
   をも検出し、前記ワーク検出手段は前記参照光の検出信
   号と前記レーザ加工中に発生する光の検出信号の双方を
   基にして前記ワークの有無を検出することを特徴とする
   請求項１記載のレーザ加工装置。
6. 【請求項６】 前記ワーク検出手段には前記参照光用の
   閾値と前記レーザ加工中に発生する光用の閾値が予め設
   定され、加工状態に応じてその２つの閾値を切り換えて
   前記ワークの有無を判別することを特徴とする請求項５
   記載のレーザ加工装置。
7. 【請求項７】 前記参照光照射手段は前記レーザ加工中
   に発生する光と同一波長帯域を有する参照光を照射する
   ことを特徴とする請求項５記載のレーザ加工装置。