KR200164249Y1

KR200164249Y1 - Laser processing apparatus

Info

Publication number: KR200164249Y1
Application number: KR2019950032312U
Authority: KR
Inventors: 이기호; 김기철
Original assignee: 이구택; 포항종합제철주식회사; 신현준; 재단법인포항산업과학연구원
Priority date: 1995-11-04
Filing date: 1995-11-04
Publication date: 2000-01-15
Also published as: KR970021127U

Abstract

본 고안은 레이저 빔을 방사하는 레이저 발진기(1), 상기 레이저 발진기(1)로부터 방사된 빔을 전송하는 빔 전송관(2), 상기 빔 전송관(2)으로부터 전송된 빔을 반사시키는 반사거울(3), 및 상기 반사거울(3)로부터 반사된 빔을 이용하여 레이저 가공을 수행하는 가공헤드(4); 와 피가공물(5)을 올려놓는 가공 테이블(6) 및 상기 가공 테이블(6)을 지지하는 가공기 본체(7)로 구성되는 레이저 가공장치에 있어서, 상기 피가공물(5)의 상부에 설치되어 피가공물(5)로부터 반사되는 빔을 감지하는 광 센서(106); 및 상기 광 센서(106)에 의해 전송된 정보에 의해 레이저 발진기(1)의 빔 모드를 변환시키고 가스량 조절장치(107)를 작동시켜 가스량을 조절하는 제어장치(108)를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.The present invention is a laser oscillator (1) for emitting a laser beam, a beam transmission tube (2) for transmitting the beam emitted from the laser oscillator (1), a reflection mirror for reflecting the beam transmitted from the beam transmission tube (2) (3), and a processing head (4) for performing laser processing using the beam reflected from the reflection mirror (3); And a processing table 6 on which the workpiece 5 is placed and a processing machine main body 7 supporting the processing table 6, wherein the laser processing apparatus is provided on the workpiece 5 and An optical sensor 106 for detecting a beam reflected from the workpiece 5; And a controller 108 for converting the beam mode of the laser oscillator 1 by the information transmitted by the optical sensor 106 and operating the gas amount adjusting device 107 to adjust the gas amount. The present invention relates to a laser processing apparatus.

Description

Laser processing equipment

본 고안은 레이저 가공장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 가공작업중 반 사되는 광량의 세기 변화를 감지하는 광센서와, 이 광센서로부터 측정된 결과에 따 라 피가공물의 가공조건을 변환시키는 제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 레이 저 가공장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly, an optical sensor for detecting a change in intensity of light reflected during a machining operation, and a control device for converting a processing condition of a workpiece according to the result measured from the optical sensor. It relates to a laser processing apparatus characterized by having a.

레이저를 이용하여 피가공물을 가공하는 가공작업중의 절단가공의 경우는 작 업특성상 초기에 피가공물에 구멍을 만든 후(이하 '피어싱 작업'이라 함), 이 구멍 을 시작으로 하여 작업을 진행하고 있다. 이 때 최초의 피어싱 작업은 가능한 한 피가공물에 에너지를 적게 가한 상태에서도 관통특성이 우수한 펄스빔을 사용하고 있다. 일단 피가공물에 구멍이 생기면 절단효율이 우수한 연속빔으로 빔 모드를 변 환하여 절단작업을 행하게 된다.In the case of cutting work in which the workpiece is processed using a laser, a hole is made in the workpiece initially (hereinafter referred to as `` piercing work '') due to the characteristics of the work. . In this case, the first piercing operation uses a pulse beam having excellent penetrating properties even when energy is applied to the workpiece as little as possible. Once the hole is formed in the workpiece, the cutting operation is performed by switching the beam mode into a continuous beam having excellent cutting efficiency.

그러나, 피가공물의 재질이나 두께가 변할 경우에는 펄스출력이나 시간 등을 변화시켜야 하나, 현실적으로는 모든 재질 및 두께에 대해 피어싱 작업조건을 확보 하는 것은 어렵기 때문에 통상은 충분한 시간동안 펄스빔을 조사시켜서 피가공물을 관통시키고 있다.However, if the material or thickness of the workpiece is changed, the pulse output or time should be changed, but in reality, it is difficult to secure piercing working conditions for all materials and thickness. It is penetrating the workpiece.

이러한 문제점을 해결하기 위해 피가공물의 관통여부를 레이저 가공헤드부분에 압력센서를 설치하여 이 압력센서의 신호에 따라 레이저 빔모드를 변환하는 기 술이 개발되었다(일본국 특허공개공보 소61-135493호 참조).In order to solve this problem, a technique has been developed to install a pressure sensor in the laser processing head portion to penetrate the workpiece, and convert the laser beam mode according to the signal of the pressure sensor (Japanese Patent Laid-Open No. 61-135493). Reference).

이 압력센서는 보조가스 주입라인 근처에 설치되어 피어싱 전, 후의 가공헤 드 내의 압력변화를 검출하는 것으로서, 압력변화가 생기는 시점에서 제어장치에 의해 레이저 빔 모드를 펄스에서 연속파로 변환시켜 작업을 행하게 된다. 이러한 장치는 피가공물에 레이저 빔이 조사되는 동안 피가공물이 관통되지 않으면 가공헤 드 내부는 고압이 걸리게 되고, 일단 관통이 되면 관통된 구멍으로 보조가스가 빠 져나가기 때문에 가공헤드 내의 압력이 저하되는 것을 감지하는 것이다.This pressure sensor is installed near the auxiliary gas injection line and detects the pressure change in the processing head before and after piercing. When the pressure change occurs, the control device converts the laser beam mode from pulse to continuous wave to perform work. do. In such a device, if the workpiece is not penetrated while the workpiece is irradiated with a laser beam, the inside of the processing head is subjected to high pressure, and once penetrated, the auxiliary gas is discharged into the penetrated hole so that the pressure in the processing head is reduced. To detect that.

그러나, 이러한 압력변화를 감지하기 위해서는 매우 감도가 높은 압력센서가 필요하며, 특히 보조가스의 압력이 저압인 경우에는 적용이 불가능하게 된다. 보조 가스의 압력이 높은 경우에도 감지에는 유리하나 피어싱 작업에서 수반되는 스패터 발생이 더욱 커지게 되어 집광렌즈의 손상이 우려된다.However, in order to detect such a pressure change, a very sensitive pressure sensor is required, and in particular, when the pressure of the auxiliary gas is low, it cannot be applied. Even if the pressure of the auxiliary gas is high, the detection is advantageous, but the spatter generated in the piercing operation is increased, which may cause damage to the condenser lens.

또한, 피어싱에 의해 관통되는 구멍은 초기의 경우 약 0.1-0.2㎜ 정도로 매 우 작기 때문에 구멍의 크기가 어느 정도 커져야만 압력변화를 감지하기 용이하게 된다.In addition, since the hole penetrated by the piercing is very small at the initial stage of about 0.1-0.2 mm, it is easy to detect the pressure change only when the hole size is increased to some extent.

또, 일본국 특허공개공보 평4-81285호에는 피가공물의 하부에 수광소자를 설 치하여 레이저 빔이 피가공물을 관통했느냐의 여부를 파악하여 이정보를 이용하는 가공방법이 제시되고 있으나, 이 방법은 피가공물 하부에 센서가 설치됨으로써 절 단위치가 변할 경우 센서의 위치이동이 어렵고, 작업이 반복될 경우 스패터 등에 의한 오염으로 충분한 성능을 발휘할 수 없게 된다. 또, 플라잉 옵틱스처럼 가공헤드가 움직일 경우에 수광소자의 동시이동이 어려운 문제점이 있었다.In addition, Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 4-81285 discloses a processing method using this information by determining whether a laser beam has penetrated the workpiece by installing a light receiving element under the workpiece. Since the sensor is installed in the lower part of the workpiece, it is difficult to move the position of the sensor when the cutting unit value is changed, and when the operation is repeated, it is impossible to exhibit sufficient performance due to contamination by spatter or the like. In addition, there is a problem that simultaneous movement of the light receiving element is difficult when the processing head is moved like flying optics.

또, 레이저를 이용한 용접작업의 경우에는 용접초기부분(스타트부분)에서 완 전한 용입이 이루거진 후 용접을 진행하게 되는 데, 피용접재의 재질이나 두께 등 에 따라 완전용입이 되는 조건이 각기 다르기 때문에 정확한 초기 용접시간의 설정 이 어렵다.In the case of welding work using laser, welding is performed after the complete penetration is made in the initial welding part (start part), but the conditions for complete penetration are different depending on the material and thickness of the welded material. Accurate initial welding time is difficult to set.

따라서, 통상 충분한 시간적 여유를 가지고 초기 용접을 행하게 되는데 이 때문에 용접 초기부분은 과도한 열에 의해 균열이 발생하고 변형이 일어나는등 품 질을 저하시키는 요인이 되고 있다.Therefore, the initial welding is usually performed with sufficient time margin, which causes the initial welding portion to deteriorate the quality such as cracking and deformation due to excessive heat.

본 고안의 목적은, 상기의 여러 문제점을 해결하기 위해, 가공작업중 반사되 는 광량의 세기 변화를 감지하는 광센서와 상기 광센서로부터 측정된 결과에 따라 피가공물의 가공조건을 변환시키는 제어장치를 구비한 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention, in order to solve the various problems described above, an optical sensor for detecting the intensity change of the amount of light reflected during processing and a control device for converting the processing conditions of the workpiece according to the results measured from the optical sensor It is to provide a laser processing apparatus provided.

본 고안의 다른 목적은, 레이저 빔에 의한 절단 작업시에 피어싱 작업이 완 료되는 순간 빔 모드가 펄스에서 연속출력모드로 바뀌어 바로 절단작업을 수행할 수 있는 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of performing a cutting operation by immediately changing a beam mode from a pulse to a continuous output mode when a piercing operation is completed during a cutting operation by a laser beam.

본 고안의 또 다른 목적은, 레이저 빔에 의한 용접작업시에 용접초기에서 완 전용입이 되는 순간 곧바로 용접을 수행할 수 있는 레이저 가공장치를 제공하는 것 이다.Still another object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of performing a welding immediately at the beginning of the complete welding in the initial welding operation by the laser beam.

제1도는 종래의 레이저 가공장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 구 성도.1 is a configuration diagram schematically showing the overall configuration of a conventional laser processing apparatus.

제2도는 제1도에 나타낸 레이저 가공장치의 가공헤드 부분의 확대 단면도.2 is an enlarged cross-sectional view of a processing head portion of the laser processing apparatus shown in FIG.

제3도는 본 고안의 레이저 가공장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 구성도.3 is a configuration diagram schematically showing the overall configuration of the laser processing apparatus of the present invention.

제4도는 본 고안의 레이저 가공장치에 의한 절단가공시 초기부분의 광량변화 를 나타내는 그래프.4 is a graph showing a change in the amount of light in the initial portion during cutting by the laser processing apparatus of the present invention.

제5도는 본 고안의 레이저 가공장치에 의한 제어동작의 플로우 차트.5 is a flow chart of the control operation by the laser processing apparatus of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 레이저 발진기 2 : 빔 전송관1: laser oscillator 2: beam transmission tube

3 : 반사거울 4 : 레이저 가공헤드3: reflection mirror 4: laser processing head

5 : 피가공물 6 : 가공테이블5 Workpiece 6: Processing Table

7 : 가공기 본체 8 : 제어장치7: Machine body 8: Control device

15 : 수광 소자 41 : 가공헤드 본체15: light receiving element 41: processing head body

42 : 집광렌즈 43 : 공기 주입라인42: condenser lens 43: air injection line

44 : 냉각수 주입라인 45 : 보조가스 주입라인44: cooling water injection line 45: auxiliary gas injection line

46 : 선단노즐 106 : 광센서46: tip nozzle 106: light sensor

107 : 가스량 조절장치 108 : 제어장치107: gas amount adjusting device 108: control device

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 레이저 가공장치는, 레이저 빔을 방 사하는 레이저 발진기(1), 상기 레이저 발진기(1)로부터 방사된 빔을 전송하는 빔 전송관(2), 상기 빔 전송관(2)으로부터 전송된 빔을 반사시키는 반사거울(3), 상기 반사거울(3)로부터 반사된 빔을 이용하여 레이저 가공을 수행하는 가공헤드(4), 피 가공물(5)을 올려놓는 가공 테이블(6), 상기 가공 테이블(6)을 지지하는 가공기 본 체(7)로 구성되는 레이저 가공장치에 있어서, 상기 피가공물(5) 상부에 설치되어 피가공물(5)로부터 반사되는 빔을 감지하는 광센서(106)와, 상기 광센서(106)로부 터 전송된 정보에 의해 상기 레이저 발진기(1)의 빔 모드를 변환시키고 상기 가스 량 조절장치(107)를 작동시켜 가스량을 조절하는 제어장치(108)를 구비한 것을 특 징 으로 한다.Laser processing apparatus of the present invention for achieving the above object, the laser oscillator 1 for emitting a laser beam, a beam transmission tube (2) for transmitting the beam radiated from the laser oscillator (1), the beam transmission A reflection mirror 3 for reflecting the beam transmitted from the tube 2, a machining head 4 for performing laser processing using the beam reflected from the reflection mirror 3, and a workpiece 5 placed thereon. In the laser processing apparatus comprising a table 6 and a processing machine body 7 supporting the processing table 6, a laser beam is installed on the workpiece 5 to detect a beam reflected from the workpiece 5. A control device for controlling the gas amount by switching the beam mode of the laser oscillator 1 and operating the gas amount adjusting device 107 based on the optical sensor 106 and information transmitted from the optical sensor 106. It is characterized by having 108.

이하에서는 본 고안의 레이저 가공장치의 구성을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the laser processing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 종래의 레이저 가공장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이고, 제2도는 상기 제1도에 나타낸 레이저 가공장치의 가공헤드 부분이 상세하게 나타나 있다.FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the overall configuration of a conventional laser processing apparatus, and FIG. 2 shows the processing head portion of the laser processing apparatus shown in FIG. 1 in detail.

제1도에서 1은 레이저 빔을 방사하는 레이저 발진기, 2는 상기 레이저 발진기(1)로부터 방사된 빔을 전송하는 빔 전송관, 3은 상기 빔 전송관(2)으로부터 전송된 빔을 반사시키는 반사거울, 4는 상기 반사거울(3)로부터 반사된 빔을 이용 하여 레이저 가공을 수행하는 가공헤드, 5는 피가공물, 6은 상기 피가공물(5)을 올려놓는 가공 테이블, 7은 상기 가공 테이블(6)을 지지하는 가공기 본체, 8은 상기 레이저 발진기(1)와 가스량 조절장치(107)를 제어하여 전체의 가공작업을 제어하는 제어장치(8)이다.In FIG. 1, 1 is a laser oscillator for emitting a laser beam, 2 is a beam transmitting tube for transmitting a beam emitted from the laser oscillator 1, 3 is a reflection for reflecting a beam transmitted from the beam transmitting tube 2 A mirror, 4 is a machining head for performing laser processing using the beam reflected from the reflective mirror 3, 5 is a work table on which the work piece 5 is placed, and 7 is a work table ( The processor main body 8 which supports 6) is the control apparatus 8 which controls the said laser oscillator 1 and the gas amount control apparatus 107, and controls the whole machining operation.

제2도에서 15는 수광 소자, 41은 가공헤드 본체, 42는 집광렌즈, 43은 공기 주입라인, 44는 냉각수 주입라인, 45는 보조가스 주입라인, 46은 선단노즐이다.In FIG. 2, 15 is a light receiving element, 41 is a processing head body, 42 is a condenser lens, 43 is an air injection line, 44 is a coolant injection line, 45 is an auxiliary gas injection line, and 46 is a tip nozzle.

제1도 및 제2도를 참조하여 종래의 레이저 가공장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다. 레이저 발진기(1)로부터 발진된 레이저 빔은 빔 전송관(2) 및 반사거울(3)을 통해 가공헤드(4)에 다다르게 되고, 집광렌즈(42)에 의해 한 곳으로 모아져 피가공물(5)을 녹이게 된다.The operation of the conventional laser processing apparatus with reference to FIGS. 1 and 2 is as follows. The laser beam oscillated from the laser oscillator 1 reaches the processing head 4 through the beam transmission tube 2 and the reflecting mirror 3, and is collected in one place by the condenser lens 42 to be processed (5). Will melt.

이 때, 보조가스 주입라인(45)을 통해 들어오는 보조가스는 선단노즐(46)을 거쳐 피가공물에 불어넣어져 레이저 빔에 의한 가공을 도와 준다.At this time, the auxiliary gas that enters through the auxiliary gas injection line 45 is blown into the workpiece through the tip nozzle 46 to help the processing by the laser beam.

제어장치(8)는 상기 레이저 발진기(1)와 가스량 조절장치(107)를 제어하여 빔 모드를 전환시키고, 보조가스의 유입여부와 유입량(압력) 등을 제어함으로써 소 정의 순서에 의한 레이저 가공작업을 행한다.The control device 8 switches the beam mode by controlling the laser oscillator 1 and the gas amount adjusting device 107, and controls the laser processing operation in a predetermined order by controlling the inflow and inflow amount (pressure) of auxiliary gas. Is done.

절단 작업을 행할 경우에는 먼저 피가공물(5)의 작업개시점에 펄스빔을 이용 하여 구멍을 관통시킨다. 제어장치(8)는 임의로 설정된 일정시간이 지나면 빔모드 를 펄스파에서 연속파로 변환시켜 본래의 절단가공을 행한다. 이러한 가공방법은 피가공물의 두께나 재질에 따라 관통시간을 다시 설정해야 하고 그 설정이 현실적 으로 어려워 필요이상의 시간을 설정하므로 경제적이지 못하고 제품의 품질이 저하 되는 문제점이 있었다.In the case of performing a cutting operation, a hole is first penetrated by using a pulse beam at the starting point of the workpiece 5. The controller 8 converts the beam mode from pulse waves to continuous waves after a predetermined time, and performs the original cutting process. This processing method has to set the penetrating time again according to the thickness or material of the workpiece, and because the setting is more difficult than the actual time, it is not economical and the quality of the product is deteriorated.

제3도는 본 고안의 레이저 가공장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다.3 is a configuration diagram schematically showing the overall configuration of the laser processing apparatus of the present invention.

본 고안의 레이저 가공장치에는 피가공물(5) 상부에 설치되어 상기 피가공물(5)로부터 반사되는 빔을 감지하는 광센서(106) 및 상기 광센서(106)에 의 해 전송된 정보에 의해 빔 모드를 변환시키고 가스량을 조절하는 제어장치(108)가 구비 되어 있다.In the laser processing apparatus of the present invention, an optical sensor 106 is installed above the workpiece 5 to detect a beam reflected from the workpiece 5 and the beam is transmitted by the information transmitted by the optical sensor 106. There is a control unit 108 for changing the mode and adjusting the gas volume.

레이저 발진기(1)로부터 발진된 레이저 빔은 빔 전송관(2) 및 반사거울(3)을 통해 가공헤드(4)에 다다르게 되고, 집광렌즈(42)에 의해 한 곳으로 모아져 피가공 물(5)을 녹이게 된다.The laser beam oscillated from the laser oscillator 1 reaches the processing head 4 through the beam transmission tube 2 and the reflecting mirror 3, and is collected in one place by the condenser lens 42 to be processed (5). ) Will melt.

이 때 보조가스 주입라인(45)을 통해 들어오는 보조가스는 선단노즐(46)을 거쳐 피가공물에 불어넣어져 레이저 빔에 의한 가공을 도와준다.At this time, the auxiliary gas entering through the auxiliary gas injection line 45 is blown into the workpiece through the tip nozzle 46 to help the processing by the laser beam.

상기 피가공물(5)에 조사되는 빔은 초기에는 대부분이 반사되며, 피어싱이 진행되는 동안에도 일부는 반사되어 그 정보가 상기 광센서(106)에 감지된다.Most of the beams irradiated to the workpiece 5 are initially reflected, and some of the beams are reflected during piercing, and the information is sensed by the optical sensor 106.

그러나, 상기 피가공물(5)이 관통되는 순간에는 레이저 빔의 대부분은 관통 구멍 밑으로 빠져나가고 상대적으로 반사되는 빔은 거의 없어지게 된다.However, at the moment when the workpiece 5 is penetrated, most of the laser beam exits under the through hole, and the relatively reflected beam almost disappears.

이러한 정보는 제어장치(108)에 전송, 처리되어 상기 레이저 발진기(1)를 제 어하여 레이저 빔을 연속모드로 절환시키게 되고, 가스량 조절장치(107)를 제어하 여 가스 조절밸브를 열게 하여 가공헤드(4) 내부로 유입되는 보조가스의 유입량(압 력)을 높여주게 된다.This information is transmitted to and processed by the control device 108 to control the laser oscillator 1 to switch the laser beam to the continuous mode, and to control the gas volume control device 107 to open the gas control valve for processing. It increases the inflow amount (pressure) of the auxiliary gas flowing into the head (4).

한편, 용접 가공시에는 초기에는 절단가공시와 마찬가지로 대부분의 빔이 반 사되며, 시간이 경과할수록 레이저 빔과 피가공물의 접촉부위는 온도상승에 의한 금속증기의 발생이 일어나고, 급기야 피가공물 내부에 구멍을 만드는 소위 키홀현상이 일어나서, 레이저 빔의 대분분은 키홀 내부에 존재하게 되고, 외부로 반사되는 빔은 상대적으로 줄어들게 된다.On the other hand, during welding, most beams are reflected at the beginning as in cutting, and as time passes, the contact area of the laser beam and the workpiece is caused to generate metal vapor due to the temperature rise. So-called keyhole phenomena, which make holes, occur, so that a large part of the laser beam is present inside the keyhole, and the beam reflected outside is relatively reduced.

즉, 광센서(106)에 의해 감지되는 빔의 양이 급격히 저하되며 , 이러한 정보 는 제어장치(108)에 전송되고, 더 이상의 시간지체없이 즉각적인 용접가공이 수행 되게 된다.That is, the amount of beam detected by the optical sensor 106 is sharply lowered, and this information is transmitted to the control device 108, and the immediate welding process is performed without any further time delay.

제4도는 레이저 가공장치에 의한 레이저 빔과 피가공물 사이에서 발생하는 광량의 변화를 광센서를 이용하여 측정한 결과로서 시간에 따른 전압의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.4 is a graph showing the change in voltage over time as a result of measuring the change in the amount of light generated between the laser beam and the workpiece by the laser processing apparatus using an optical sensor.

이 때 가공조건은 레이저 출력 0.24㎾, 펄스 빔 100(40%), 보조가스로는 산 소(60 1/분), 피가공물은 C-Mn강(두께:3.3m)을 사용했고, 센서로는 가시광선 영역 의 포토다이오드를 사용하였으며 , 센싱거리는 광원으로부터 100㎜, 센싱위치는 재 료표면 기준 11°상부였다.At this time, the processing conditions were laser power 0.24 펄스, pulse beam 100 (40%), oxygen (60 1 / min) as auxiliary gas, and C-Mn steel (thickness: 3.3m) as the workpiece. The photodiode in the visible region was used. The sensing distance was 100mm from the light source and the sensing position was 11 ° above the material surface.

초기에는 레이저 빔과 피가공물 사이의 반응이 시작되면서 피가공물이 이온 화되어 나타나는 플라즈마의 발생에 의해 매우 밝게 되며(휘도 높음), 시간이 경과 할수록 재료내부에서 반응이 일어나기 때문에 외부에서 감지되는 휘도가 낮아지게 된다.Initially, the reaction between the laser beam and the workpiece starts to become very bright due to the plasma generated by ionizing the workpiece (high brightness), and as time passes, the reaction occurs inside the material. Will be lowered.

이러한 과정이 계속되어 빔이 피가공물을 관통하게 되면 광량은 거의 사라지 게 된다. 여기서 광량(휘도)을 결정하는 구성요소는 플라즈마 외에 재료의 용융물과 스패터의 휘도가 추가된다.If this process continues and the beam penetrates the workpiece, the amount of light is almost lost. Here, the components for determining the amount of light (luminance) are added to the melt of the material and the brightness of the spatter in addition to the plasma.

제5도는 본 고안의 레이저 가공장치의 제어장치(108)가 레이저 가공을 행하는 제어동작의 플로우 차트이다.5 is a flowchart of a control operation in which the control device 108 of the laser processing apparatus of the present invention performs laser processing.

절단작업의 경우, 가스량 조절장치(107)의 밸브를 열고(저압의 보조가스), 펄스빔을 방사시킨다. 스텝 1 및 스텝 2에 의해 선단노즐(46)을 통해 피가공물(5) 위에 레이저 빔과 보조가스가 방사되어 피어싱 작업이 진행된다.In the case of the cutting operation, the valve of the gas amount adjusting device 107 is opened (a low pressure auxiliary gas) to emit a pulse beam. In step 1 and step 2, the laser beam and the auxiliary gas are radiated onto the workpiece 5 through the tip nozzle 46, and the piercing operation is performed.

일정시간 경과 후 구멍이 관통되면, 광센서(106)가 즉각 이를 감지하여(스 텝 3), 빔 모드를 펄스에서 연속출력모드로 바꾸고, 보조가스의 압력을 높여(스텝 4), 프로그램 가공을 개시한다(스텝 5).If the hole is penetrated after a certain time, the optical sensor 106 immediately detects it (step 3), changes the beam mode from pulse to continuous output mode, increases the pressure of the auxiliary gas (step 4), and executes the program processing. It starts (step 5).

가공완료(스텝 6) 후에는 레이저 빔 방사를 정지하고(스텝 7), 가스량 조절 장치를 닫고(스텝 8) 가공을 종료한다.After completion of processing (step 6), laser beam radiation is stopped (step 7), the gas amount adjusting device is closed (step 8), and processing ends.

용접가공의 경우에는 상기 스텝 2에서 펄스빔이 아닌 연속빔을 사용하며, 상 기 스텝 4가 생략되는 것을 제외하고는 절단가공시와 동일하다.In the case of welding, a continuous beam is used instead of a pulse beam in step 2, and the same as in cutting, except that step 4 is omitted.

상기에서 알 수 있는 바와 같이, 본 고안의 레이저 가공장치를 사용하게 되 면, 피어싱 작업시 피가공물의 관통여부를 광센서를 이용하여 정확히 검출함으로 써, 초기 관통시간을 최단시간으로 짧게 하는 것이 가능하다.As can be seen from the above, when the laser processing apparatus of the present invention is used, the initial penetration time can be shortened to the shortest time by accurately detecting the penetration of the workpiece during the piercing operation using an optical sensor. Do.

또한 가공헤드부의 보조가스 압력을 초기에 저압으로 유지함으로써 통상 고 압조건에서 발생되는 스패터 발생을 방지할 수 있기 때문에 집광렌즈의 오염을 사 전에 방지할 수 있다.In addition, by maintaining the auxiliary gas pressure at a low initial pressure in the processing head part, it is possible to prevent spatter generation that is usually generated in a high pressure condition, thereby preventing contamination of the condenser lens in advance.

또, 용접가공시에는 키홀작용에 의한 완전용입시점을 정확히 검출함으로써, 용접가공물의 품질을 향상시킬 수 있다.In addition, during welding, the quality of the welded workpiece can be improved by accurately detecting the complete penetration time due to the keyhole action.

Claims

A laser oscillator 1 for emitting a laser beam, a beam transmitting tube 2 for transmitting a beam emitted from the laser oscillator 1, and a reflecting mirror 3 for reflecting a beam transmitted from the beam transmitting tube 2 A processing head 4 for performing laser processing using the beam reflected from the reflection mirror 3, a processing table 6 on which the workpiece 5 is placed, and a processing machine main body supporting the processing table 6; (7), the laser processing apparatus comprising: an optical sensor (106) installed above the workpiece (5) for detecting a beam reflected from the workpiece (5) and transmitted from the optical sensor (106) And a control device (108) for converting the beam mode of the laser oscillator (1) based on the information and operating the gas amount adjusting device (107) to adjust the gas amount.