JPS6186088A - レ−ザ加工装置 - Google Patents
レ−ザ加工装置Info
- Publication number
- JPS6186088A JPS6186088A JP59207957A JP20795784A JPS6186088A JP S6186088 A JPS6186088 A JP S6186088A JP 59207957 A JP59207957 A JP 59207957A JP 20795784 A JP20795784 A JP 20795784A JP S6186088 A JPS6186088 A JP S6186088A
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- Japan
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- nozzle
- workpiece
- distance
- radiation beam
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は加工ワークにレーザビームを照射してレーザ
加工を行うレーザ加工装置、待ｒｃ加工ヘッドに関する
ものである。
加工を行うレーザ加工装置、待ｒｃ加工ヘッドに関する
ものである。
第２図は仕末のレーザ加工装置の加工ヘッドの断面図で
ある。図において、（１）はレーザ加工を行う上で主体
となるＣＯｌのレーザビーム、（２）ハレーザビームを
細かく収るための加工用レンズ、（３）は先端を細く成
型してアシストカスの流れを高速にする作用をもつ加工
ヘッド翰のノズル、（４）はノズル（３）を所定のノズ
ル位置に固定させるだめのロックナツト、（５）は加工
ワーク（旬と加工ヘッド四のノズル（３）との距離を一
定に保つための接触式倣いセ／すでるる。
ある。図において、（１）はレーザ加工を行う上で主体
となるＣＯｌのレーザビーム、（２）ハレーザビームを
細かく収るための加工用レンズ、（３）は先端を細く成
型してアシストカスの流れを高速にする作用をもつ加工
ヘッド翰のノズル、（４）はノズル（３）を所定のノズ
ル位置に固定させるだめのロックナツト、（５）は加工
ワーク（旬と加工ヘッド四のノズル（３）との距離を一
定に保つための接触式倣いセ／すでるる。
従来のレーザ加工装置は、上記のように構成され、たと
えはレーザ発掻器（図示せず）から出射されたレーザビ
ーム（１）は複数プのミラーで反射されながら加工ヘッ
ド部へ到達し、加工ヘッド翰の加工用レンズ（２）で絞
られて加工ワーク（５）に照射され、レーザ切断やレー
ザ溶接などの精密加工に供される。
えはレーザ発掻器（図示せず）から出射されたレーザビ
ーム（１）は複数プのミラーで反射されながら加工ヘッ
ド部へ到達し、加工ヘッド翰の加工用レンズ（２）で絞
られて加工ワーク（５）に照射され、レーザ切断やレー
ザ溶接などの精密加工に供される。
そして、加工ワーク（Ｗが二次元平板でこれにレーザ切
断加工を行う場合、加工ワークｓｉｒ Ｖ＜−″そり“
なとの多少の凹凸があっても、装備芒れた接触式倣いセ
ンサ（５） ｖｔ、よってレーザビーム（２）の焦点位
置をいつも一定に保つ１いるので、良好な切断を得てい
る。
断加工を行う場合、加工ワークｓｉｒ Ｖ＜−″そり“
なとの多少の凹凸があっても、装備芒れた接触式倣いセ
ンサ（５） ｖｔ、よってレーザビーム（２）の焦点位
置をいつも一定に保つ１いるので、良好な切断を得てい
る。
ところで、近年急激に増加してきた三次元立体加工ワー
クのレーザ切断加工を何う場合には、力ｐエヘッド（ホ
）の姿勢を制御してワーク面に対し略垂直にノズル（３
）を向けなけれは良好な切断が得られない。また、ワー
ク面とノズル（３）との距離を一定に保つ必要がある。
クのレーザ切断加工を何う場合には、力ｐエヘッド（ホ
）の姿勢を制御してワーク面に対し略垂直にノズル（３
）を向けなけれは良好な切断が得られない。また、ワー
ク面とノズル（３）との距離を一定に保つ必要がある。
しかしながら、上記のような従来のレーザ加工装りでは
、レーザビーム（幻の焦点位置を一定に保つために接触
式倣いセンサ（５）を使用しているが、それほどの精度
が出す、しかも立体面の曲率の小さなコーナ部では接触
式倣いセンナ（５）の不休自体が大き適ざて使用できな
いという問題点があった。
、レーザビーム（幻の焦点位置を一定に保つために接触
式倣いセンサ（５）を使用しているが、それほどの精度
が出す、しかも立体面の曲率の小さなコーナ部では接触
式倣いセンナ（５）の不休自体が大き適ざて使用できな
いという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためｒこなされｒ
ｃもので、加工ワークが如何なる例えば三次元立体曲面
を有するものでおる場合でも、加工ワークと加工ヘッド
のノズルとの距離を常に一定ｉこ保ち、艮好な切ｌｆ′
１等のレーザ加工を行うごとかできるレーザ加工装置を
得ることを目的とする。
ｃもので、加工ワークが如何なる例えば三次元立体曲面
を有するものでおる場合でも、加工ワークと加工ヘッド
のノズルとの距離を常に一定ｉこ保ち、艮好な切ｌｆ′
１等のレーザ加工を行うごとかできるレーザ加工装置を
得ることを目的とする。
この発明に係るレーザ加工装置は、加工ワークのワーク
表面Ｖ（放射ビームをレーザビームと重畳させて照射す
る補助照射手段と、補助照射手段によって加工ワークに
照射された放射ビームのワーク表面上での像を加工ヘッ
ドのノズル近傍位置で光学的ＶＣ検知してこれを電気信
号に変換し、該電気信号より加工ワークとノズル間の距
離を演算し、該距離を一定に保つよう制御する電気信号
を出力する距離制御手段とを設けるように構成したもの
である。
表面Ｖ（放射ビームをレーザビームと重畳させて照射す
る補助照射手段と、補助照射手段によって加工ワークに
照射された放射ビームのワーク表面上での像を加工ヘッ
ドのノズル近傍位置で光学的ＶＣ検知してこれを電気信
号に変換し、該電気信号より加工ワークとノズル間の距
離を演算し、該距離を一定に保つよう制御する電気信号
を出力する距離制御手段とを設けるように構成したもの
である。
この発明においては、補助照射手段によって加工ワーク
のワーク表面に放射ビームヲレーサビームと重畳させて
照射し、距離制御手段によって放射ビームのワーク表面
上での像を加工ヘッドのノズル近傍位置で光学的に検知
してこれを電気信号に変換し、該゛ａ電気信号り加工ワ
ークとノズル間の距離を演算し、該距離を一定に保つよ
う制御する電気信号を出力し、その電気信号によってノ
ズルと加工ワーク間の距離を常に一定に保つよう制御す
る。
のワーク表面に放射ビームヲレーサビームと重畳させて
照射し、距離制御手段によって放射ビームのワーク表面
上での像を加工ヘッドのノズル近傍位置で光学的に検知
してこれを電気信号に変換し、該゛ａ電気信号り加工ワ
ークとノズル間の距離を演算し、該距離を一定に保つよ
う制御する電気信号を出力し、その電気信号によってノ
ズルと加工ワーク間の距離を常に一定に保つよう制御す
る。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面らである。図に
おいて、従来例と同一または均等な構成は従来飢と同一
符号を付して説明を雀略するつ（６）は放射ビームを発
する光源で、ノズル（３）の上部側方ＶＣ配設されてい
る。（７）は光源（６ンより晃せられた放射ビームを集
束する投光レンズ、（８Ｊｈ投光レンズ（７）によって
集束させられた放射ビームを反射すると共に加工用のレ
ーザビーム（１）を透過する光学フィルタで、ノズル（
３）内に配設されている。
おいて、従来例と同一または均等な構成は従来飢と同一
符号を付して説明を雀略するつ（６）は放射ビームを発
する光源で、ノズル（３）の上部側方ＶＣ配設されてい
る。（７）は光源（６ンより晃せられた放射ビームを集
束する投光レンズ、（８Ｊｈ投光レンズ（７）によって
集束させられた放射ビームを反射すると共に加工用のレ
ーザビーム（１）を透過する光学フィルタで、ノズル（
３）内に配設されている。
（９）は加工ワーク（ト）に照射でれた放射ビームのワ
ーク表面での放射ビーム像を熾像する受光レンズで、ノ
ズル（３）の上部に隣接した位置に設けられている。
ーク表面での放射ビーム像を熾像する受光レンズで、ノ
ズル（３）の上部に隣接した位置に設けられている。
ｑＱは、放射ビーム像の結像位置に対応する電気信号を
兄生ずる非接触式の元センサである光検出器で、その受
光面は、受光レンズ（９）の結像面に配りさせられてい
る。αυは光侠出器四の出力信号を処理してノズル（３
）の位置を制御する電気信号を出力する処理回路である
。
兄生ずる非接触式の元センサである光検出器で、その受
光面は、受光レンズ（９）の結像面に配りさせられてい
る。αυは光侠出器四の出力信号を処理してノズル（３
）の位置を制御する電気信号を出力する処理回路である
。
このようｆＣ加工ワーク（４）のワークに面に放射ビー
ム全レーザビームとＭ畳させて照射する袖助照射手段は
光源（６）、投光レンズ（７）、光学フィルタ（８）と
で構成芒れ、加工ワーク（４）とノズル（３）間の距離
を一定に保つよう制御する距離制御手段は受光レンズ（
９）９光検出器αｑ、処理回路（１１）で構成されてい
る。
ム全レーザビームとＭ畳させて照射する袖助照射手段は
光源（６）、投光レンズ（７）、光学フィルタ（８）と
で構成芒れ、加工ワーク（４）とノズル（３）間の距離
を一定に保つよう制御する距離制御手段は受光レンズ（
９）９光検出器αｑ、処理回路（１１）で構成されてい
る。
上記のように構成されたレーザ加工装置では、光ｔＡ（
６＞より発せられた放射ビームは、投光レンズ（７）で
集束さｎつつ光学フィルタ（８）で反射され、加工ヘソ
ド翰のノズル（３）内で加工用のレーザビーム（１）と
同一経路を通り、加工ワーク（６）のワーク表面にレー
ザビーム（１）と同一位置で適当な大きさの元スポット
になって照射される。
６＞より発せられた放射ビームは、投光レンズ（７）で
集束さｎつつ光学フィルタ（８）で反射され、加工ヘソ
ド翰のノズル（３）内で加工用のレーザビーム（１）と
同一経路を通り、加工ワーク（６）のワーク表面にレー
ザビーム（１）と同一位置で適当な大きさの元スポット
になって照射される。
そうすると、受光レンズ（９）はワーク表面上での元ス
ポットの像である放射ビーム像を撮像し、光検出器０ｑ
の受光面上に結像する。この放射ビーム像を俣知した元
検出器叫は例えば光位置検出器とも称されるもので、放
射ビーム像の結像位置に応じた′シ気信号ｔ−発生する
。即ち、光検出器αｑの２つの電極に生じる電流ｉＡ、
ｉＢＯ値により、放射ビーム像の結像位置Ｐは、次に示
す式（１）で表わされる。
ポットの像である放射ビーム像を撮像し、光検出器０ｑ
の受光面上に結像する。この放射ビーム像を俣知した元
検出器叫は例えば光位置検出器とも称されるもので、放
射ビーム像の結像位置に応じた′シ気信号ｔ−発生する
。即ち、光検出器αｑの２つの電極に生じる電流ｉＡ、
ｉＢＯ値により、放射ビーム像の結像位置Ｐは、次に示
す式（１）で表わされる。
上記式（１）の分母（ｉＡ−１−ｉＢｌは放射ビーム像
の強度に相当し、ワーク表面の反射率変化等の影響を除
去するために導入されている。
の強度に相当し、ワーク表面の反射率変化等の影響を除
去するために導入されている。
一方、加工ヘッドー〇ノスル（３）即チ受光レンズ（９
）の光点？）から加工ワーク（４）のワーク表面までの
距離ｇはノズル（３）内における放射ビームの光軸と受
光レンズ（９）の光点との間の距離りから、次の式（２
）によって計算することができる。
）の光点？）から加工ワーク（４）のワーク表面までの
距離ｇはノズル（３）内における放射ビームの光軸と受
光レンズ（９）の光点との間の距離りから、次の式（２
）によって計算することができる。
ｌ＝□ ・・・・・・・川・・・川内・・ （２）―
が この式（２）で、σはワーク表面に照射される放射ビー
ムの投光光軸と受光レンズ（９）に入射する放射ビーム
の受光光軸間の角度である。そして、加工ワーク（ト）
のワーク表面壕での距離ｌは、受光光学等の設置定数に
と、前述した放射ビーム像の結像位置Ｐより求めること
ができるので、式（２）はＡ＝Ｋ −Ｐ ・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・ （３）として表わ
さｎることになる。
が この式（２）で、σはワーク表面に照射される放射ビー
ムの投光光軸と受光レンズ（９）に入射する放射ビーム
の受光光軸間の角度である。そして、加工ワーク（ト）
のワーク表面壕での距離ｌは、受光光学等の設置定数に
と、前述した放射ビーム像の結像位置Ｐより求めること
ができるので、式（２）はＡ＝Ｋ −Ｐ ・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・ （３）として表わ
さｎることになる。
ここで、設置定数には、固定値で事前の計算または実験
等によシ設定できるので、光検出器αＱの′電気出力で
るる電流ｉＡ、ｉＢ即ち放射ビーム像の結像位置Ｐを変
数としてワーク表面壕での距離ｌを求めることができる
。
等によシ設定できるので、光検出器αＱの′電気出力で
るる電流ｉＡ、ｉＢ即ち放射ビーム像の結像位置Ｐを変
数としてワーク表面壕での距離ｌを求めることができる
。
処理回路（ＩＣ＋は以上の演算を実行し、距離出力を送
出する。即ち、距離ｌを一定に保つようノズル（３）の
位置を制御する電気信号を出力する。従って、その電気
信号によって図示しないノズル駆動装置が５駆動されて
ノズル（３）の位置が調整されて加工ワーク（５）のワ
ーク表面と加工ヘッド（イ）のノズル（３）との間の距
離は常９こ一定となるように制ｍｅれることとなる。
出する。即ち、距離ｌを一定に保つようノズル（３）の
位置を制御する電気信号を出力する。従って、その電気
信号によって図示しないノズル駆動装置が５駆動されて
ノズル（３）の位置が調整されて加工ワーク（５）のワ
ーク表面と加工ヘッド（イ）のノズル（３）との間の距
離は常９こ一定となるように制ｍｅれることとなる。
なお、上記実施例では光検出器αｑとして光位置検出器
が用いられている例を示したが、光検出器αＱとしてＣ
ＣＤ等のりニヤセンサアレイを用いてもよく、この場合
も同等の効果が得られる。
が用いられている例を示したが、光検出器αＱとしてＣ
ＣＤ等のりニヤセンサアレイを用いてもよく、この場合
も同等の効果が得られる。
ブた、放射ビームの投・受光光学系に加工ワーク□□□
うのワーク表面よりの異物を除去するウィンドウや、レ
ーザ加工中の光ノイズの影響を除去する光学フィルタを
挿入しても良い。
うのワーク表面よりの異物を除去するウィンドウや、レ
ーザ加工中の光ノイズの影響を除去する光学フィルタを
挿入しても良い。
更Ｇ′（、光源（６）に強度変調を施し、受光側でこの
変調周波数のみ選択処理等しても良いことは勿論である
。
変調周波数のみ選択処理等しても良いことは勿論である
。
この発明は以上説明したとおり、補助照射手段Ｖこよっ
て加工ワークのワーク表面に放射ビームをレーザビーム
と重畳させて照射し、距離制御手段によって放射ビーム
のワーク表面上での像を加工ヘッドのノズル近傍位置で
光学的に検知してこれを電気信号に変換し、該電気信号
より加工ワークとノズル間の距離を演算し、該距離を一
定に保つよう制御する電気信号を出力し、その電気信号
によってノズルと加工ワーク間の距離を常に一定に保つ
よう制御するようＶＬ したので、加工ワークが複雑な
凹凸を有する三次元立体物で、あっても、加工ワークの
ワーク表面と加工ヘッドのノズルとの距離は常に一定と
なり、レーザ切断等のｉ密なレーザ加工が行えるという
効果がある。
て加工ワークのワーク表面に放射ビームをレーザビーム
と重畳させて照射し、距離制御手段によって放射ビーム
のワーク表面上での像を加工ヘッドのノズル近傍位置で
光学的に検知してこれを電気信号に変換し、該電気信号
より加工ワークとノズル間の距離を演算し、該距離を一
定に保つよう制御する電気信号を出力し、その電気信号
によってノズルと加工ワーク間の距離を常に一定に保つ
よう制御するようＶＬ したので、加工ワークが複雑な
凹凸を有する三次元立体物で、あっても、加工ワークの
ワーク表面と加工ヘッドのノズルとの距離は常に一定と
なり、レーザ切断等のｉ密なレーザ加工が行えるという
効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は従
来のレーザ加工装置の加工ヘッドの断面図である。 図において、（１）はレーザビーム、（３）はノズル、
（６）は光源、（７）は投光レンズ、（８）は光学フィ
ルタ、（９）は受光レンズ、αＱは光検出器、αηは処
理回路、（４）は加工ワークである。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第 １ 図
来のレーザ加工装置の加工ヘッドの断面図である。 図において、（１）はレーザビーム、（３）はノズル、
（６）は光源、（７）は投光レンズ、（８）は光学フィ
ルタ、（９）は受光レンズ、αＱは光検出器、αηは処
理回路、（４）は加工ワークである。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第 １ 図
Claims (3)
- （１）レーザビームを加工ワークに照射してレーザ加工
を行うレーザ加工装置において、前記加工ワークのワー
ク表面に放射ビームをレーザビームと重畳させて照射す
る補助照射手段と、該補助照射手段によつて加工ワーク
に照射された放射ビームのワーク表面上での像を加工ヘ
ッドのノズル近傍位置で光学的に検知してこれを電気信
号に変換し、該電気信号より加工ワークとノズル間の距
離を演算し、該距離を一定に保つよう制御する電気信号
を出力する距離制御手段とを設けたことを特徴とするレ
ーザ加工装置。 - （２）前記補助照射手段は放射ビームを発する光源と、
該光源からの放射ビームを集束する投光レンズと、該放
射ビームと、レーザビームを重畳せしめる光学フィルタ
とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のレーザ加工装置。 - （３）前記距離制御手段は、加工ワークに照射された放
射ビームのワーク表面上での像を撮像する受光レンズと
、該受光レンズの結像面に受光面を配置し、放射ビーム
の結像位置に対応した電気信号を送出する光検出器と、
該光検出器の電気信号より加工ワークとノズル間の距離
を演算し、該距離を一定に保つよう制御する電気信号を
出力する処理回路とからなることを特徴とするレーザ加
工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207957A JPS6186088A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207957A JPS6186088A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | レ−ザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6186088A true JPS6186088A (ja) | 1986-05-01 |
Family
ID=16548331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59207957A Pending JPS6186088A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6186088A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62259011A (ja) * | 1986-05-02 | 1987-11-11 | Toshiba Corp | 距離検出器 |
| US4906418A (en) * | 1987-10-23 | 1990-03-06 | Toyoda-Koki Kabushiki-Kaisha | Method for teaching a machining line |
| WO1994015748A1 (en) * | 1993-01-14 | 1994-07-21 | Fanuc Ltd | Height sensor of laser robot |
| JP3028895U (ja) * | 1996-03-12 | 1996-09-13 | 株式会社オーエ | 浴室マット |
-
1984
- 1984-10-05 JP JP59207957A patent/JPS6186088A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62259011A (ja) * | 1986-05-02 | 1987-11-11 | Toshiba Corp | 距離検出器 |
| US4906418A (en) * | 1987-10-23 | 1990-03-06 | Toyoda-Koki Kabushiki-Kaisha | Method for teaching a machining line |
| WO1994015748A1 (en) * | 1993-01-14 | 1994-07-21 | Fanuc Ltd | Height sensor of laser robot |
| US5489758A (en) * | 1993-01-14 | 1996-02-06 | Fanuc Ltd. | Height-sensing device for a laser robot |
| JP3028895U (ja) * | 1996-03-12 | 1996-09-13 | 株式会社オーエ | 浴室マット |
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