JPH09141473A

JPH09141473A - ヘッド部交換型のレーザ加工機

Info

Publication number: JPH09141473A
Application number: JP7328125A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hata; 憲志畑
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1995-11-22
Publication date: 1997-06-03

Abstract

(57)【要約】【解決手段】加工ヘッド５の先端部に異なる種類のヘ
ッド部４Ａを取付けることができる。上記ヘッド部とし
て、少なくとも第１センサ１１を備えた第１ヘッド部４
Ａと、第２センサを備えた第２ヘッド部とを備えてい
る。上記第１ヘッド部が加工ヘッドに取付けられた際に
は、第１ヘッド部側の第１信号線１２と加工ヘッド５側
の第１信号線１４とは、接続手段１６を介して相互に接
続される。制御装置の加工データベースには予めヘッド
部とセンサの種類との関係が記憶されており、制御装置
は上記第１センサを備えた第１ヘッド部が選択された際
には、上記データベースに基づいて第１信号線１２、１
４から信号を入力する。【効果】制御装置により自動的に選択したヘッド部の
センサに対応した信号線が選択されるので、加工条件の
設定作業を簡素化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はヘッド部交換型のレーザ
加工機に関し、より詳しくは、レーザ加工機の加工ヘッ
ドに複数種のヘッド部を着脱自在に取付けられるように
したヘッド部交換型のレーザ加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヘッド部交換型のレーザ加工機と
して、レーザ光線を発振するレーザ発振器と、このレー
ザ発振器から発振されたレーザ光線を、先端部に着脱自
在に取付けられるヘッド部を介して被加工物に照射する
加工ヘッドと、上記被加工物を載置する加工テーブル
と、それぞれ上記加工ヘッドに着脱自在に取付けられる
交換可能な上記ヘッド部と、上記レーザ発振器を制御す
るとともに上記加工ヘッドと加工テーブルとを相対的に
移動させる制御装置とを備え、さらに上記制御装置は、
複数種のヘッド部のそれぞれに対応するツール番号と、
各ツール番号に対応する加工条件を設定するための加工
データベースとを備えたものが知られている（特開平４
−１２３８８８号公報）。かかるレーザ加工機において
は、制御装置にツール番号を入力すれば、該ツール番号
に対応する加工データベースが選択され、この加工デー
タベースに基づいてレーザ加工に必要な諸条件を、例え
ば被加工物の材質、板厚、レーザ出力等の条件を入力す
ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ加工
機として、被加工物と加工ヘッドとの距離を検出するた
めにタッチセンサや静電容量センサ等を利用したものは
公知である。そこで、上記ヘッド部として異なる種類の
センサを設けたヘッド部を用意することが可能である
が、その場合、選択したヘッド部にどの種類のセンサが
使用されているのかを制御装置に入力する必要が生じる
が、ヘッド部の種類やセンサの種類が多くなると誤入力
の危険性が高くなり、加工条件の設定作業が煩雑とな
る。本発明はそのような事情に鑑み、ヘッド部を交換し
たら、自動的にそのヘッド部が有するセンサを選択使用
できるようにしたヘッド部交換型のレーザ加工機を提供
するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、上述
した従来のヘッド部交換型のレーザ加工機において、上
記ヘッド部として、少なくとも第１センサを備えた第１
ヘッド部と第２センサを備えた第２ヘッド部とを設け、
上記第１ヘッド部および第２ヘッド部と加工ヘッドと
は、各ヘッド部が加工ヘッドに取付けられた際に相互に
接続される接続手段を備え、この接続手段は、第１ヘッ
ド部が加工ヘッドに取付けられた際に第１ヘッド部と加
工ヘッドとに設けた第１信号線を接続して上記第１セン
サと制御装置とを接続するとともに、第２ヘッド部が加
工ヘッドに取付けられた際に第２ヘッド部と加工ヘッド
とに設けた第２信号線を接続して上記第２センサと制御
装置とを接続し、さらに上記加工データベースは、予め
上記センサの種類を特定するためのセンサ種類の特定項
目を備えており、上記制御装置は、上記センサを備えた
ヘッド部が選択された際には、上記センサ種類の特定項
目で特定されたセンサに対応する信号線から信号を入力
するようにしたものである。

【０００５】

【作用】上記構成によれば、例えば加工ヘッドに第１ヘ
ッド部を取付けた際には、接続手段を介して加工ヘッド
側の第１信号線と第１ヘッド部側の第１信号線とが相互
に接続されるので、第１センサと制御装置とが接続され
る。他方、上記制御装置は、上記第１センサを備えた第
１ヘッド部が選択された際には、上記センサ種類の特定
項目で特定されている第１センサに対応する第１信号線
から信号を入力するようになる。これは加工ヘッドに第
２ヘッド部を取付ける場合も同様であって、この場合に
は接続手段を介して加工ヘッド側の第２信号線と第２ヘ
ッド部側の第２信号線とが相互に接続されて第２センサ
と制御装置とが接続される。そして上記制御装置は、上
記第２センサを備えた第２ヘッド部が選択された際に
は、上記センサ種類の特定項目で特定されている第２セ
ンサに対応する第２信号線から信号を入力するようにな
る。このように、第１ヘッド部を使用するか第２ヘッド
部を使用するかを制御装置に入力するだけで、自動的に
必要な信号線が選択されてセンサからの信号を制御装置
に入力することができるので、オペレータによる加工条
件の設定作業を簡素化することができる。

【０００６】

【実施例】以下図示実施例について本発明を説明する
と、図１において、レーザ加工機は、レーザ光線Ｌを発
振するレーザ発振器１と、被加工物２を載置する加工テ
ーブル３と、先端部に着脱自在に取付けたヘッド部４Ａ
を介して上記被加工物２にレーザ光線Ｌを照射する加工
ヘッド５とを備えている。図示実施例では、上記加工ヘ
ッド５は制御装置６により図示しない駆動機構を介して
上下のＺ方向に移動されるようになっており、また加工
ヘッド５と加工テーブル３とは水平面内で直交するＸ−
Ｙ方向に移動されて、被加工物２にレーザ加工を施すこ
とができるようになっている。

【０００７】図２に示すように、上記ヘッド部４Ａは加
工ヘッド５に着脱自在に取付けられており、このヘッド
部４Ａは、該ヘッド部４Ａの下端部と被加工物との間の
間隙を検出する第１センサとしての静電容量センサ１１
を備えている。そして静電容量センサ１１から引出され
た同軸ケーブルからなる第１信号線１２はヘッド部４Ａ
側の接続端子１３に接続してあり、また上記制御装置６
に接続した第１信号線１４は加工ヘッド５側の接続端子
１５に接続してある。上記ヘッド部４Ａ側の接続端子１
３と加工ヘッド５側の接続端子１５とは、ヘッド部４Ａ
を加工ヘッド５に取付けた際に相互に接続されて静電容
量センサ１１を制御装置６に接続するようになってお
り、かつ上記接続端子１３と１５とによって接続手段１
６の一部が構成されている。

【０００８】図３は加工ヘッド５に着脱自在に取付けら
れる他のヘッド部４Ｂを示したもので、このヘッド部４
Ｂは、該ヘッド部４Ｂの下端部と被加工物との間の間隙
を検出する第２センサとしてのタッチセンサ２１を備え
ている。そしてタッチセンサ２１から引出された第２信
号線２２はヘッド部４Ｂ側の接続端子２３に接続してあ
り、また上記制御装置６に接続した第２信号線２４は加
工ヘッド５側の接続端子２５に接続してある。上記ヘッ
ド部４Ｂ側の接続端子２３と加工ヘッド５側の接続端子
２５とは、ヘッド部４Ｂを加工ヘッド５に取付けた際に
相互に接続されてタッチセンサ２１を制御装置６に接続
するようになっており、かつ上記接続端子２３と２５は
上記接続手段１６の一部を構成している。

【０００９】図４は加工ヘッド５に着脱自在に取付けら
れる更に他のヘッド部４Ｃを示したもので、このヘッド
部４Ｃは上記ヘッド部４Ａ、４Ｂ等で切断した切断部品
を吸着保持するために複数のバキューム式ピッカ３１を
備えている。各バキューム式ピッカ３１から引出された
バキュームホース３２は一本にまとめられた後、負圧接
続手段３３、加工ヘッド５側のバキュームホース３４、
該バキュームホース３４を大気又は負圧源に選択的に連
通させる流路切換弁３５を介して負圧源３６に連通させ
ている。上記負圧接続手段３３は、上記接続手段１６と
同様に、ヘッド部４Ｃを加工ヘッド５に取付けた際に相
互に重合されて連通されるバキューム通路３７、３８を
備えており、また流路切換弁３５は上記制御装置６によ
ってその流路が切換え制御されるようになっている。ま
た、上記ヘッド部４Ｃは、上記ピッカ３１と切断部品と
の間の間隙を検出するタッチセンサ２１を備えている。
このタッチセンサ２１は上記ヘッド部４Ｂのタッチセン
サ２１と同一構造を有しており、したがってヘッド部４
Ｂのタッチセンサ２１と同様に接続手段１６を介して制
御装置６に接続されるようになっている。さらに上記ヘ
ッド部４Ｃは、上記ピッカ３１に吸着した切断部品が脱
落したことを検出するために近接スイッチ４１を設けて
いる。この近接スイッチ４１から引出された第３信号線
４２はヘッド部４Ｃ側の接続端子４３に接続してあり、
また上記制御装置６に接続した第３信号線４４は加工ヘ
ッド５側の接続端子４５に接続してある。上記ヘッド部
４Ｃ側の接続端子４３と加工ヘッド５側の接続端子４５
とは、ヘッド部４Ｃを加工ヘッド５に取付けた際に相互
に接続されて近接スイッチ４１を制御装置６に接続する
ようになっており、かつ上記接続端子４３と４５は上記
接続手段１６の一部を構成している。なお、図示しない
が、加工ヘッド５とヘッド部４Ａ、４Ｂとには、アシス
トガスを流通させるために上記負圧接続手段３３と同様
の接続手段を設けている。

【００１０】図５、図６は加工ヘッド５に着脱自在に取
付けられる更に他のヘッド部４Ｄを示したもので、この
ヘッド部４Ｄはレーザ光線Ｌの光軸調整に用いられるも
のである。上記ヘッド部４Ｄは、その底部にレーザ光線
Ｌが照射される受光面５０を備えており、この受光面５
０の周囲にこれを取巻いて、相互に接続した多数の熱電
対エレメント５１を配置している。この熱電対エレメン
ト５１は円周方向に４等分されて４つの区間Ａ〜Ｄを備
えている。上記受光面５０の中心Ｏはレーザ加工機の機
械的光軸に一致させてあり、その状態でレーザ光線Ｌを
受光面５０に照射すると、その熱によって各区間Ａ〜Ｄ
に出力（電圧）が発生する。したがって各区間Ａ〜Ｄの
出力が等しくなるようにレーザ光線Ｌの照射位置を調整
すれば、レーザ光線Ｌの光軸を機械的光軸に一致させる
ことができる。このような装置は、特開平５−２１５６
３９号公報により詳細に記載されている。上記各区間Ａ
〜Ｄの出力は第４信号線５２を介してヘッド部４Ｄ側の
接続端子５３に接続してあり、また上記制御装置６に接
続した第４信号線５４は加工ヘッド５側の接続端子５５
に接続してある。上記ヘッド部４Ｄ側の接続端子５３と
加工ヘッド５側の接続端子５５とは、ヘッド部４Ｄを加
工ヘッド５に取付けた際に相互に接続されて熱電対エレ
メント５１を制御装置６に接続するようになっており、
かつ上記接続端子５３と５５は上記接続手段１６の一部
を構成している。

【００１１】図７は、上記接続手段１６をより詳細に示
したもので、加工ヘッド５側に１５本の信号線を設けて
いる。同図におけるピン番号ａ〜ｏのうち、ピン番号ａ
〜ｃが第２信号線２２、２４として用いられている。こ
のうち、ピン番号ａは＋５Ｖの電圧をタッチセンサ２１
に供給するために、ピン番号ｂはタッチセンサ２１から
の信号を制御装置６に供給するために、ピン番号ｃはＧ
ＮＤとして用いられている。またピン番号ｃ〜ｅが第３
信号線４２、４４として用いられている。このうち、ピ
ン番号ｃは上記第２信号線２２、２４と共通のＧＮＤと
して、またピン番号ｄは＋２４Ｖの電圧を近接スイッチ
４１に供給するために、ピン番号ｅは近接スイッチ４１
からの信号を制御装置６に供給するために用いられてい
る。またピン番号ｉ、ｊが第１信号線１２、１４として
用いられている。ピン番号ｉは静電容量センサ１１から
の信号を制御装置６に供給するために、ピン番号ｊはＧ
ＮＤとして用いられている。さらにピン番号ｋ〜ｏが第
４信号線５２、５４として用いられている。図６に示す
ように、円周方向に４等分された熱電対エレメント５１
から合計５本の信号線が引出されており、各信号線が各
ピン番号ｋ〜ｏに振り分けられている。そして残りのピ
ン番号ｆ〜ｈは、ヘッド部４Ａ〜４Ｃの種類を確認する
ために用いられている。これらピン番号ｆ〜ｈは、上記
ピン番号ｄに接続されて＋２４Ｖの電圧を受けるか、又
は接続されないままとなっており、各ヘッド部４Ａ〜４
Ｄごとに異なる状態で接続されるようになっている。し
たがって制御装置は、上記ピン番号ｆ〜ｈの電圧の有無
を検出することにより、合計８種類（２³ ）のヘッド部
を識別することができるようになっている。

【００１２】次に、図８に示すように、上記制御装置６
は予め複数種のヘッド部４Ａ〜４Ｄのそれぞれに対応す
るツール番号を備えるとともに、各ツール番号に対応す
る加工条件を設定するための加工データベースとを備え
ており、この加工データベースには、各ヘッド部が有す
るセンサの種類を特定するために、センサ種類の特定項
目を設けている。より具体的には、例えばツール番号１
をヘッド部４Ａに、ツール番号２をヘッド部４Ｂに、ツ
ール番号３をヘッド部４Ｃに、さらにツール番号４をヘ
ッド部４Ｄにそれぞれ対応させてあり、ヘッド部４Ａに
対応するツール番号１においては、使用するセンサとし
て静電容量センサ１１を、また使用する信号線として第
１信号線１２、１４を設定してある。同様にヘッド部４
Ｂに対応するツール番号２においてはセンサとしてタッ
チセンサ２１を、信号線として第２信号線２２、２４を
それぞれ設定してあり、またヘッド部４Ｃに対応するツ
ール番号３においてはセンサとしてタッチセンサ２１と
近接スイッチ４１とを、また信号線として第２信号線２
２、２４と第３信号線４２、４４とをそれぞれ設定して
いる。さらにヘッド部４Ｄに対応するツール番号４にお
いてはセンサとして熱電対エレメント５１を、また信号
線として第４信号線５２、５４を設定している。なお、
ヘッド部４Ｄを用いて光軸調整を行なう際には、加工ヘ
ッド５を上昇させた位置と、加工ヘッド５を被加工物２
に近接させた下降位置とで行なうことができ、その場合
には加工ヘッド５のヘッド部４Ｄが被加工物２に近接し
たことを検出するためにタッチセンサを設けてもよい。
そしてヘッド部４Ｄにタッチセンサを設けた場合には、
図８のツール番号４にタッチセンサと第２信号線とを追
加しておけばよい。次に、上記加工データベースには、
各ツール番号ごとに選択すべき必要な条件がツリー構造
で階層的に記憶させてあり、例えばツール番号１の場
合、図９に示すように、該ツール番号１の下位の階層と
して選択し得る材質を定めた材質番号を設定し、また各
材質番号の下位の階層として選択し得る板厚を定めた板
厚番号を設定し、さらに各板厚番号の下位の階層として
選択し得るピアッシング番号とチャンネル番号とを設定
してある。上記ピアッシング番号はピアッシングに必要
な条件を設定するためのもので、チャンネル番号は切断
加工に要するレーザモード等を設定するためのものであ
る。

【００１３】以上の構成において、オペレータは先ず制
御装置６に使用するヘッド部に対応するツール番号を入
力する。例えばヘッド部４Ａを使用する場合、ツール番
号１を入力すれば、制御装置６は加工データベースから
第１信号線１２、１４を使用することを理解する。次
に、ツール番号１を入力した場合には、制御装置６は加
工データベースに基づいて、ツール番号１の下位の階層
として選択し得る材質を定めた材質番号を表示し、どれ
を使用するのかその入力を促す。このようにして、順次
板厚やピアッシング条件やチャンネル条件が設定され
る。ところで、上記ヘッド部４Ａ〜４Ｄを自動的に交換
する、前述した公報に開示されているようなヘッド部自
動交換装置を有している場合には、制御装置６は自動的
に加工ヘッド５にヘッド部４Ａを取付ける。或いはその
ようなヘッド部自動交換装置を備えていない場合には、
手作業によって加工ヘッド５にヘッド部４Ａが取付けら
れる。この際、制御装置６は加工ヘッド５に取付けられ
たヘッド部の種類を上記接続手段１６によって確認する
ようになり、すなわち上記ピン番号ｆ〜ｈの電圧の有無
を検出することにより、加工ヘッド５に取付けられたヘ
ッド部が上記ヘッド部４Ａであるかを確認するようにな
り、万一、上記制御装置６で選択されたツール番号１
と、上記接続手段１６から入力されるヘッド部４Ａとが
一致しないときには、警告を発するようになっている。
他方、上記制御装置６で選択されたツール番号１と、上
記接続手段１６から入力されるヘッド部４Ａとが一致し
た時には、制御装置６は上記加工データベースに基づい
て第１信号線１２、１４から信号を入力しながら、レー
ザ加工を開始することになる。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、どの種
類のヘッド部を使用するかを制御装置に入力するだけ
で、制御装置は、自動的に当該選択したヘッド部が有す
るセンサに対応した信号線を選択してそのセンサからの
信号を制御装置に入力するようになるので、オペレータ
による加工条件の設定作業を簡素化することができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すレーザ加工装置の概略
斜視図。

【図２】加工ヘッド５に第１ヘッド部４Ａを取付けた状
態を示す正面図。

【図３】加工ヘッド５に第２ヘッド部４Ｂを取付けた状
態を示す正面図。

【図４】加工ヘッド５に第３ヘッド部４Ｃを取付けた状
態を示す正面図。

【図５】加工ヘッド５に第４ヘッド部４Ｄを取付けた状
態を示す正面図。

【図６】ヘッド部４Ｄに設けられた熱電対エレメントの
配置状態を示す平面図。

【図７】図２ないし図５に示す接続手段１６の詳細図。

【図８】ツール番号とセンサおよび信号線との関係を定
めた加工データベースの一部を示す図。

【図９】ツリー構造を有する加工データベースの全体を
示す概略図。

【符号の説明】

１レーザ発振器２被加工物３加工テーブル４Ａ、４Ｂ、
４Ｃ、４Ｄヘッド部５加工ヘッド６制御装置１１静電容量センサ１２、１４
第１信号線２１タッチセンサ２２、２４
第２信号線４１近接スイッチ４２、４４
第３信号線５１熱電対エレメント５２、５４
第４信号線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光線を発振するレーザ発振器と、
このレーザ発振器から発振されたレーザ光線を、先端部
に着脱自在に取付けられるヘッド部を介して被加工物に
照射する加工ヘッドと、上記被加工物を載置する加工テ
ーブルと、それぞれ上記加工ヘッドに着脱自在に取付け
られる交換可能な上記ヘッド部と、上記レーザ発振器を
制御するとともに上記加工ヘッドと加工テーブルとを相
対的に移動させる制御装置とを備え、さらに上記制御装
置は、複数種のヘッド部のそれぞれに対応するツール番
号と、各ツール番号に対応する加工条件を設定するため
の加工データベースとを備えたヘッド部交換型のレーザ
加工機において、上記ヘッド部として、少なくとも第１センサを備えた第
１ヘッド部と第２センサを備えた第２ヘッド部とを設
け、上記第１ヘッド部および第２ヘッド部と加工ヘッド
とは、各ヘッド部が加工ヘッドに取付けられた際に相互
に接続される接続手段を備え、この接続手段は、第１ヘ
ッド部が加工ヘッドに取付けられた際に第１ヘッド部と
加工ヘッドとに設けた第１信号線を接続して上記第１セ
ンサと制御装置とを接続するとともに、第２ヘッド部が
加工ヘッドに取付けられた際に第２ヘッド部と加工ヘッ
ドとに設けた第２信号線を接続して上記第２センサと制
御装置とを接続し、さらに上記加工データベースは、予め上記センサの種類
を特定するためのセンサ種類の特定項目を備えており、
上記制御装置は、上記センサを備えたヘッド部が選択さ
れた際には、上記センサ種類の特定項目で特定されたセ
ンサに対応する信号線から信号を入力することを特徴と
するヘッド部交換型のレーザ加工機。
【請求項２】上記各ヘッド部と加工ヘッドとは、各ヘ
ッド部が加工ヘッドに取付けられた際に相互に接続され
て、加工ヘッドに取付けられたヘッド部の種類を上記制
御装置に入力するツール番号確認用の接続手段を備えて
おり、上記制御装置は、制御装置で選択されたツール番
号と、上記接続手段から入力されるヘッド部の種類とが
一致しないときに、警告を発することを特徴とする請求
項１に記載のヘッド部交換型のレーザ加工機。