JPH0760469A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工ヘッドの位置に対するレーザ光の照射位
置にずれがある場合でも、被加工物の所望位置に確実に
レーザ光を照射する。 【構成】 フープ材がＹ軸方向に送られる移送路の上方
に、３個の加工ヘッドをＸ軸方向に移動自在に設ける。
移送路の右方に、中央に溝部２３ａを有する基準ブロッ
ク２３を設ける。基準ブロック２３上の反射光を検出す
るＣＣＤカメラ及び画像処理装置を設ける。加工ヘッド
の原点位置Ｏから溝部２３ａの左端部までの距離Ｘ１及
び右端部までの距離Ｘ２は既知である。低出力の検出用
レーザ光Ｌを出力しつつ、加工ヘッドをＡ点から右方に
移動させ、反射光が消失した瞬間の位置をｘ１とし、次
いで、Ｄ点から左方に移動させ、反射光が消失した瞬間
の位置をｘ２とする。加工ヘッドの機械的位置とレーザ
光の照射位置とのＸ軸方向のずれ量δは、δ＝（Ｘ１＋
Ｘ２）／２−（ｘ１＋ｘ２）／２となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被加工物に対して任意
の位置に相対移動される加工ヘッドにより、前記被加工
物にレーザ光を照射して切断などの加工を行うレーザ加
工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のレーザ加工装置として、帯状の
金属板からなるフープ材を所定幅に切断して例えば電池
用の電極材を製造するものがある。このものは、図３に
示すように、フープ材１をフィードローラ２等によりＹ
軸方向（矢印ａ方向）に所定速度で連続的に送るように
構成されると共に、そのフープ材１の上方に位置して例
えば３個の加工ヘッド３を有して構成されている。

【０００３】３個の加工ヘッド３は、フープ材１の左端
部，中央部，右端部に対応して夫々位置されている。こ
れにて、フープ材１の左端部，中央部，右端部に加工ヘ
ッド３から夫々レーザ光が連続的に照射され、切断（ス
リット）加工が行われるのである。所定幅に切断された
フープ材１は、カッター４部分に送られ、ここでさらに
所定長さにカットされて製品５となるのである。

【０００４】この場合、前記加工ヘッド３は夫々モータ
６及びボールねじ７等からなる移動機構８により、前記
フープ材１の送り方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に自
在に移動されるようになっており、その移動は、数値制
御装置９により制御されるようになっている。これによ
り、３個の加工ヘッド３は、加工作業前に、加工ヘッド
３同士間のＸ軸方向の間隔が製品５の幅寸法に等しくな
る位置に移動されるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記各加工
ヘッド３には、図示しないレーザ発振器から出力された
レーザ光が、複数のベンダーミラーを介して供給され、
加工ヘッド３の内部に位置調整可能に設けられた集光レ
ンズによりスポット光とされるのであるが、このとき、
レーザ光が集光レンズの中心に導かれるように、集光レ
ンズの位置を微調整することが行われる。このため、加
工ヘッド３の機械的な位置に対するレーザ光の照射位置
は、加工ヘッド３毎に微小なずれが生ずることがある。

【０００６】ところが、従来のものでは、加工ヘッド３
同士の間隔を、製品５の所望する幅寸法に一致させるよ
うにしているため、加工後の製品５が必ずしも所望した
幅寸法となるとは限らない不具合があった。

【０００７】このような不具合に対処するため、従来で
は、作業者が加工後の製品５の実際の幅寸法を測定し、
その測定結果に基づいて加工ヘッド３の位置を調整し直
すことが行われていたが、これでは製品５の所望の幅寸
法を得るために面倒な作業を行わなければならず、特に
加工ヘッド３の個数が多くなれば（例えば１０個程
度）、調整作業に多大な労力及び時間を要することにな
る。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、加工ヘッドの位置に対するレーザ光の
照射位置にずれがある場合でも、作業者による調整作業
なしに被加工物の所望位置に確実にレーザ光を照射する
ことができるレーザ加工装置を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ加工装置
は、加工ヘッドの位置に対する該加工ヘッドから出力さ
れるレーザ光の照射位置を検出する検出手段と、この検
出手段の検出に基づいて加工作業時の被加工物に対する
加工ヘッドの位置を補正する位置補正手段とを具備する
ところに特徴を有する。

【００１０】この場合、検出手段を、受光部と非受光部
とを有する検出用被照射体に対して、加工ヘッドを相対
移動させながら低出力の検出用レーザ光を照射した際
の、前記検出用レーザ光が前記受光部と非受光部との境
界部を通過するときの光の変化を検出することに基づい
て、加工ヘッドの位置に対するレーザ光の照射位置を検
出するように構成することができる。

【００１１】また、検出手段を、受光部と非受光部とを
有する検出用被照射体に対して、加工ヘッドを相対移動
させながら低出力の検出用レーザ光を照射した際の、前
記検出用レーザ光が前記受光部と非受光部との境界部を
通過するときの音の変化を検出することに基づいて、加
工ヘッドの位置に対するレーザ光の照射位置を検出する
ように構成することができる。

【００１２】

【作用】上記手段によれば、検出手段により、加工ヘッ
ドの位置に対する該加工ヘッドから出力されるレーザ光
の照射位置が検出され、その検出に基づいて、位置補正
手段により、加工作業時の被加工物に対する加工ヘッド
の位置が補正される。従って、加工ヘッドの機械的な位
置に対するレーザ光の照射位置がずれていることがあっ
ても、被加工物の所定位置にレーザ光を照射しながら加
工を行うことができる。

【００１３】この場合、検出用被照射体に対して加工ヘ
ッドを相対移動させながら低出力の検出用レーザ光を照
射すれば、検出用被照射体の受光部に照射されていると
きの検出用レーザ光の照射状態と、非受光部に照射され
ているときの検出用レーザ光の照射状態とが異なるの
で、その光の変化が生じたときの加工ヘッドの位置と、
予め判っている受光部と非受光部との境界部の位置との
関係から、加工ヘッドの位置に対するレーザ光の照射位
置を正確に検出することができる。

【００１４】また、検出用被照射体に対して加工ヘッド
を相対移動させながら低出力の検出用レーザ光を照射す
れば、検出用被照射体の受光部に検出用レーザ光が照射
されているときの音と、非受光部に検出用レーザ光が照
射されているときの音とが異なるので、その音の変化が
生じたときの加工ヘッドの位置と、予め判っている受光
部と非受光部との境界部の位置との関係から、加工ヘッ
ドの位置に対するレーザ光の照射位置を正確に検出する
ことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１及び
図２を参照して説明する。図１は本実施例に係るレーザ
加工装置１１の概略構成を示しており、ここで、被加工
物たる長尺な帯状のフープ材１２は、Ｙ軸方向（図で前
後方向）に延びて設けられた移送路を、フィードローラ
１３等によりＹ軸方向（矢印ａ方向）に所定速度で連続
的に送られるようになっている。

【００１６】前記移送路（フープ材１２）の上方には、
複数個例えば３個の加工ヘッド１４が設けられている。
詳しく図示はしないが、各加工ヘッド１４には、レーザ
発振器から出力されたレーザ光が、複数のベンダーミラ
ーを介して供給され、加工ヘッド１４の内部に位置調整
可能に設けられた集光レンズによりスポット光とされ、
先端のノズルから下方に出力されるようになっている。

【００１７】この場合、３個の加工ヘッド１４は、前記
フープ材１２の左端部，中央部，右端部に対応して夫々
位置され、これにて、フープ材１２の左端部，中央部，
右端部に加工ヘッド１４から夫々レーザ光が連続的に照
射され、切断（スリット）加工が行われるのである。所
定幅に切断されたフープ材１２は、カッター１５部分に
送られ、ここでさらに所定長さにカットされて製品１６
（例えば電池の電極材）となるのである。また、切除さ
れたフープ材１２の両端部分は、ローラ１７を通して回
収されるようになっている。

【００１８】そして、前記各加工ヘッド１４は夫々モー
タ１８及びボールねじ１９等からなる移動機構２０によ
り、前記フープ材１２の送り方向と直交する方向（Ｘ軸
方向）に自在に移動されるようになっている。前記各モ
ータ１８は、制御装置２１により制御されるようになっ
ており、これにて、後述するように、３個の加工ヘッド
１４は、加工作業前に、製品１６の幅寸法に対応した位
置に夫々移動されるのである。また、制御装置２１は、
前記レーザ発振器の出力や、フィードローラ１３等も制
御するようになっている。

【００１９】さて、前記加工ヘッド１４においては、レ
ーザ光が集光レンズの中心に導かれるように、集光レン
ズの位置を微調整することが行われるため、加工ヘッド
１４の機械的な位置に対するレーザ光の照射位置が、加
工ヘッド１４毎に微小にずれてしまうことがある。そこ
で、本実施例では、加工ヘッド１４の機械的な位置に対
するレーザ光の照射位置を検出するための検出手段たる
照射位置検出機構２２が設けられている。尚、本実施例
のレーザ加工装置１１にあっては、照射位置のＹ軸方向
のずれは加工の障害とはならないため、Ｘ軸方向のずれ
のみを検出する構成とされている。

【００２０】この照射位置検出機構２２は、本実施例に
おいては、受光部と非受光部とを有する検出用被照射体
に対して、加工ヘッド１４をＸ軸方向に移動させながら
低出力の検出用レーザ光Ｌを照射した際の、前記検出用
レーザ光Ｌが前記受光部と非受光部との境界部を通過す
るときの光の変化を検出することに基づいて、加工ヘッ
ド１４の位置に対するレーザ光の照射位置を検出するよ
うになっており、検出用被照射体たる基準ブロック２
３、この基準ブロック２３の近傍に設けられたＣＣＤカ
メラ２４、このＣＣＤカメラ２４の画像データを処理す
る画像処理装置２５等から構成されている。

【００２１】前記基準ブロック２３は、前記移送路の右
方に位置し、３個の加工ヘッド１４に対応してＹ軸方向
に延びて設けられている。この基準ブロック２３は、図
２にも示すように、中央部にＹ軸方向に延びる溝部２３
ａが形成されており、以てこの溝部２３ａが非受光部、
溝部２３ａの左右部分が受光部とされている。この場
合、基準ブロック２３の右方に加工ヘッド１４の原点位
置Ｏが設定されており、また、その原点位置Ｏから溝部
２３ａの左端部までのＸ軸方向の距離Ｘ１及び右端部ま
での距離Ｘ２が既知の値として前記制御装置２１に記憶
されている。

【００２２】後の作用説明にて述べるように、前記ＣＣ
Ｄカメラ２４は、前記基準ブロック２３の表面部の反射
光を撮影し、画像処理装置２５は、その画像データに基
づいて基準ブロック２３に検出用レーザ光Ｌが照射され
ているか否か、言換えれば検出用レーザ光Ｌが基準ブロ
ック２３の受光部に照射されているか非受光部（溝部２
３ａ）に照射されているかを検出するようになってい
る。

【００２３】そして、前記制御装置２１は、画像処理装
置２５からの出力信号を受け、検出用レーザ光Ｌが受光
部と非受光部との境界部を通過した瞬間の加工ヘッド１
４の機械的位置（原点位置ＯからのＸ軸方向の距離ｘ１
及び距離ｘ２）から、加工ヘッド１４の機械的位置とレ
ーザ光の照射位置とのずれ量δを求め、加工作業時に加
工ヘッド１４の位置の補正を行うようになっている。従
って、制御装置２１が、位置補正手段として機能するの
である。

【００２４】次に、上記構成の作用について述べる。フ
ープ材１２に対する加工作業を行うにあたっては、ま
ず、照射位置検出機構２２による各加工ヘッド１４の機
械的位置とレーザ光の照射位置とのずれ量の検出が次の
ようにして行われる。

【００２５】即ち、まず、加工ヘッド１４を、図２に示
す基準ブロック２３の左側上方のＡ点に移動させ、低出
力の検出用レーザ光Ｌを出力させながら、図で右方に一
定速度で移動させる。ここで、移動の初期においては加
工ヘッド１４からの検出用レーザ光Ｌが、基準ブロック
２３の表面に照射されるが、加工ヘッド１４がＢ点に至
ったときに、検出用レーザ光Ｌが溝部２３ａに入ること
になり、反射光が消失する。このときの基準ブロック２
３の表面部の反射光をＣＣＤカメラ２４により撮影し、
反射光がなくなった瞬間即ち検出用レーザ光Ｌが受光部
と非受光部との境界部を通過した瞬間の加工ヘッド１４
の機械的位置をｘ１とする。

【００２６】次いで、加工ヘッド１４を、基準ブロック
２３の右側上方のＤ点に移動させ、低出力の検出用レー
ザ光Ｌを出力させながら、今度は図で左方に一定速度で
移動させる。ここでも、移動の初期においては検出用レ
ーザ光Ｌが基準ブロック２３の表面に照射されるが、加
工ヘッド１４がＣ点に至ったときに反射光が消失する。
このときの基準ブロック２３の表面部の反射光をＣＣＤ
カメラ２４により撮影し、反射光がなくなった瞬間の加
工ヘッド１４の機械的位置をｘ２とする。

【００２７】これらの測定値から、加工ヘッド１４の機
械的位置と、出力されるレーザ光の照射位置とのＸ軸方
向のずれ量δは、 δ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２−（ｘ１＋ｘ２）／２ の式で求められる。

【００２８】このずれ量δを全ての加工ヘッド１４に関
して求め、それらずれ量δに基づいて、各加工ヘッド１
４をフープ材１２の上方に移動する。この場合、加工ヘ
ッド１４の機械的位置が、ずれ量δに応じて補正され、
製品１６の求める幅寸法が得られる位置にレーザ光の照
射位置が来るように加工ヘッド１４が配置されるのであ
る。これにより、加工ヘッド１４の機械的な位置に対す
るレーザ光の照射位置がずれている場合でも、フープ材
１２の所定位置にレーザ光が照射され、所望する幅寸法
の切断加工が行われるようになるのである。

【００２９】このように本実施例によれば、加工ヘッド
１４の機械的な位置に対するレーザ光の照射位置がずれ
ている事情があっても、フープ材１２の所定位置に確実
にレーザ光を照射しながら加工を行うことができる。従
って、作業者が加工後の製品５の実際の幅寸法を測定
し、その測定結果に基づいて加工ヘッド３の位置を調整
し直す作業を行っていた従来のものと異なり、作業者に
よる面倒な調整作業をなくすことができ、所望する幅寸
法の切断加工を高精度で行うことができるものである。

【００３０】尚、上記実施例では、基準ブロック２３の
反射光がなくなることを検出することに基づいて、加工
ヘッド１４の機械的位置を検出するようにしたが、逆
に、溝部２３ａ部分から加工ヘッド１４を移動させるこ
とにより、反射光が出現することに基づいて加工ヘッド
１４の機械的位置を検出するようにしても良い。

【００３１】そして、上記実施例では、検出用レーザ光
ＬをＣＣＤカメラ２４で光学的に検出するようにした
が、検出用被照射体の受光部に検出用レーザ光が照射さ
れているときの音と、非受光部に検出用レーザ光が照射
されているときの音とが異なるので、その音の変化が生
じたときの加工ヘッドの位置と、予め判っている受光部
と非受光部との境界部の位置との関係から、加工ヘッド
の位置に対するレーザ光の照射位置を検出するように構
成することもできる。

【００３２】その他、ＸＹテーブルタイプのレーザ加工
装置にも適用することができ、この場合、Ｘ軸方向，Ｙ
軸方向双方に関して加工ヘッドの位置に対するレーザ光
の照射位置を検出することにより、やはり高精度の加工
を行うことができ、また、加工の種類としても、フープ
材の切断に限らず、各種の被加工物に対するマーキン
グ，溶接，穴開け，表面処理等各種の加工に適用できる
など、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して
実施し得るものである。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
のレーザ加工装置によれば、加工ヘッドの位置に対する
該加工ヘッドから出力されるレーザ光の照射位置を検出
する検出手段と、この検出手段の検出に基づいて加工作
業時の被加工物に対する加工ヘッドの位置を補正する位
置補正手段とを設けたので、加工ヘッドの位置に対する
レーザ光の照射位置にずれがある場合でも、作業者によ
る調整作業なしに被加工物の所望位置に確実にレーザ光
を照射することができるという優れた実用的効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、全体を概略的
に示す斜視図

【図２】レーザ光の照射位置の検出手順を説明するため
の図

【図３】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

図面中、１１はレーザ加工装置、１２はフープ材（被加
工物）、１４は加工ヘッド、１８はモータ、１９はボー
ルねじ、２０は移動機構、２１は制御装置（位置補正手
段）、２２は照射位置検出機構（検出手段）、２３は基
準ブロック（検出用被照射体）、２３ａは溝部、２４は
ＣＣＤカメラ、２５は画像処理装置、Ｌは検出用レーザ
光を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物に対して任意の位置に相対移動
   される加工ヘッドにより、前記被加工物にレーザ光を照
   射して加工を行うものにおいて、 前記加工ヘッドの位置に対する該加工ヘッドから出力さ
   れるレーザ光の照射位置を検出する検出手段と、 この検出手段の検出に基づいて加工作業時の前記被加工
   物に対する前記加工ヘッドの位置を補正する位置補正手
   段とを具備することを特徴とするレーザ加工装置。
2. 【請求項２】 検出手段は、受光部と非受光部とを有す
   る検出用被照射体に対して、加工ヘッドを相対移動させ
   ながら低出力の検出用レーザ光を照射した際の、前記検
   出用レーザ光が前記受光部と非受光部との境界部を通過
   するときの光の変化を検出することに基づいて、加工ヘ
   ッドの位置に対するレーザ光の照射位置を検出するよう
   に構成されてい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】 検出手段は、受光部と非受光部とを有す
   る検出用被照射体に対して、加工ヘッドを相対移動させ
   ながら低出力の検出用レーザ光を照射した際の、前記検
   出用レーザ光が前記受光部と非受光部との境界部を通過
   するときの音の変化を検出することに基づいて、加工ヘ
   ッドの位置に対するレーザ光の照射位置を検出するよう
   に構成されていることを特徴とする請求項１記載のレー
   ザ加工装置。