JPH03165979A

JPH03165979A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH03165979A
Application number: JP1304759A
Authority: JP
Inventors: Takashi Igarashi; 五十嵐　貴志
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1989-11-27
Publication date: 1991-07-17
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: JP2837712B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、レーザビームによってワークにピアス孔を
貫通する際、貫通完了したか、否かを検出する音響検出
用センサを備えたレーザ加工方法およびその装置に関す
る。

（従来の技術）従来のレーザ加工手段では、ワークにレーザビームを照
射してピアス孔をあける際に、ピアス孔が貫通したか、
否かの検出がなされていないため、あらかじめ長めの貫
通完了時間を設定してＮＣ装置に記憶させておき、その
ＮＣ加工プログラム上で指定された時間に基づいて加工
を行っていた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら従来のレーザ加工手段では、ピアス孔貫通
完了時間を十分な長さに設定しなくてはならないので無
駄な時間がかかり、加工時間が長くなってしまうという
課題があった。

また、ピアス貫通完了時間の長さは、材質，板厚によっ
て異なるので加工の際は、そのための知識を必要とする
課題があった。

この発明の目的は上記の課題を改良するため、ワークに
レーザビームがピアス孔を貫通した際、レーザノズル内
に生じる穿孔音響の急激な周波数の変化を音響検出用セ
ンサで検出し、ピアス加工時間の短縮を図ると共に、オ
ペレータにおける操作性の向上を図ったレーザ加工方法
およびその装置を提供することにある。

［発明の構ｒＩｉ．］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、この発明は、レーザビーム
を集光し、ワークに照射してワークを切断するレーザ加
工方法において、位置決めされたワークにレーザビーム
がピアス孔を貫通した際に生じる穿孔音響の急激な周波
数の変化を検出し、この検出信号をＮＣ装置に転送し、
次いでＮＣ装３置のＮＣ加工プログラムに基づき、レーザビームによっ
てワークを切断するレーザ加工方法である。

また、、この発明は、レーザ発振器により発振されるレ
ーザビームを集光し、ワークテーブル上に位置決めされ
たワークに照射する加工へ・ソドの下部に設けられたレ
ーザノズルを備えたレーザ加工装置において、レーザノ
ズルに音響検出用センサを設け、この音響検出用センサ
を検出アンプに接続し、ＮＣ装置を介して検出アンプと
レーザ発振器とを信号ケーブルによって連絡してレーザ
加工装置を構成した。

（作用）この発明のレーザ加工方法およびその装置を採用するこ
とにより、ワークテーブル上に位置決めされたワークに
レーザビームがピアス孔を貫通した際に生じる穿孔音響
の急激な周波数の変化を検出コントロールユニットへ信
号を転送し、ＮＣ装置にスキップ信号を人力せしめ、Ｎ
Ｃ装置よりレーザ発振器にＯＮ信号を与え、レーザビー
ムによってワークは切断加工される。

４（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

理解を容易にするため、ワークＷにレーザ加工を行なう
一般的なレーザ加工装置１の全体的な構成ついて概略的
に説明する。

第５図を参照するに、レーザ加工装置１はレーザ発振器
３を備えており、このレーザ発振器３はレーザ加工装置
１の方ヘレーザビームＬＢを発振するように構成されて
おり、レーザ加工装置１の後部側に装着されている。

レーザ加工装置１は、ベース５，ベース５から垂直に立
設したポスト７およびベース５の上方に水平、かつ片持
状にポスト７を支承されたオーバヘッドビーム９より構
成されている。

ベース５上には、ワークテーブル１１が設けられており
、このワークテーブル１１の上面には、加工すべきシー
ト状の板材（以後、ワークと言う）Ｗを水平に支持する
多数のスライドボール（図示されてない）が回転自在に
装着されている。

前記オーバヘッドビーム９の先端部には、加工ヘッド組
立体１３が装着されており、この加工ヘッド組立体１３
内には、ミラー組立体１５と集光レンズ１７が内装され
ている。

上記ミラー組立体１５は、レーザ発振器３から発振され
たレーザビームＬＢをワークＷの方へ反射するように構
成されている。

集光レンズ１７はレーザビームＬＢを集光し、かつ、ア
シストガス（不活性ガス）を共にワークＷへ、レーザビ
ームＬＢを当てるように配設されている。

したがって、上記構成のレーザ加工装置１は、レーザ発
振器３からのレーザビームＬＢを受け、加工ヘッド組立
体１３の集光レンズ１７を介してワークＷヘレーザビー
ムＬＢを当てるように構成されている。

加工すべきワークＷの移動，位置決めを行うために、レ
ーザ加工装置１７には第１キャリツジ１、９を移動自在
に設けると共に、ワークＷをクランプするための複数の
クランブ装置２３を保持した６第２キャリッジ２１が設けられている。

第１キャリッジ１９は、ベース５の上部両側に互に平行
に取付けた一対のレール２５に移動自在に支承されてお
り、駆動時における加工ヘッド組立体１３の直下の加工
領域に対し接近，離反自在である。

クランプ装置２３を保持した第２キャリッジ２１は、第
１キャリッジ１つ上に摺動自在に支承されており、前記
レール２５に対し直交する方向へ駆動によって水平に移
動自在である。

したがって、クランプ装Ｗ２３に把持されたワークＷは
、第１，第２キャリッジ１９．２１の移動により、ワー
クテーブル１１上において加工ヘッド組立体１３の下方
に移送されることができる。

上記構成において、第１，第２キャリッジ１９．２１に
よりワークＷをワークテーブル１１上において加工ヘッ
ド組立体１３の直下に位置することにより、ワークＷは
レーザビームＬＢによって加工される。

勿論、レーザ発振器３により発せられたレーザ７ビームＬＢは、加工ヘッド組立体１３へ与えられ、矢印
で示すようにミラー組立体１５によって下方向に指向さ
れる。そして、集光レンズ１７によって集光された後、
ワークＷヘアシストガスと共に当てられる。

加工ヘッド組立体１３の下部にはレーザノズル２７が設
けられている。

レーザノズル２７は第１図に示すように、先細りの円錐
状をなし、その直下に位置するワークＷとは、例えば距
離検出用センサ（図示されてない）などのような手段に
よって適切な距離が保たれている。

レーザノズル２７の投光口２９の大きさは、加工される
ワークＷの材質や板厚等によって可変となるようにされ
ており、したがって、ピアス穴３１は、投光口２９の大
きさと、ほぼ同じとなる。

レーザノズル２７は、内壁３３によって内室３５と外室
３７との環状２重構造に形威されており、内室３５と外
室３７とに、それぞれアシストガス（不活性ガス）の送
入管（以後、単にガス送入管という）３つと４１とが直
接連結されている。

内室３５のガス送入管３つからはワーク切断用アシスト
ガスが、また外室３７のガス送入管４１からはシールド
用アシストガスとが、それぞれ、レーザノズル２７内の
圧力を調整しつつ挿入され、内室３５および外室３７内
を還流し、噴出口４３，４５より噴出される。

ワーク切断用アシストガスは集光レンズ１７を保護，冷
却すると共に、ワーク切断の際の溶融物（スバッタ）を
吹き払う役目をし、また、シールド用アシストガスは、
第１図に示すように、切断部の外側で外気（空気）を遮
断する役目を果たすものである。

レーザノズル２７における内室３５のガス送入管３９付
近の適宜位置にブラケット４７を設け、このブラケット
４７に音響検出用センサとしての音響検出用マイクロホ
ン４９が設けられている。

音響検出用マイクロホン（以後、単に音響マイクという
）４つおよび、その付属品は、アシストガスによってレ
ーザビームＬＢの熱がらは遮蔽さＱれ、レーザビームＬＢの影響を殆んど受けない状態に置
かれているが、輻射熱の影響を避けるため、本体は、例
えば耐熱性の強いテフロン樹脂素材等によって作られて
いる。

つぎに、この実施例における音響質変化によるピアス孔
３１貫通の検出方法について第２図に示すブロック図を
参照にして説明する。

レーザノズル２７内の音響マイク４つは、信号ケーブル
５１によって検出アンブ５３に連結され、更に、Ｉ／Ｏ
ユニット５５に連結される。

検出アンブ５３は、レーザ加工装置１の外部に設置され
た強電盤（図示されてない）内に組付けられており、Ｉ
／Ｏユニット５５とレーザノズル２７の音響マイク４９
間の交信制御と音響マイク４つの電源の役目をなすもの
である。

また、Ｉ／Ｏユニット５５はＮＣコンソール内部に組付
けられ、自動制御装置（以後、ＮＣ装置と言う）５７の
信号の人出力を行うものである。

Ｉ／Ｏユニット５５は、信号ケーブル５１によってＮＣ
装置に連結され、更にレーザ加工装置１１　０のレーザ発振器３の作動源に連結される。

以上の構成により第４図に示すように、まず、ステップ
Ｓ１でワークテーブル１１の加工位置にワークＷを定置
させると共に、ピアス孔３１あけの位置を決める。

ステップＳ２で検出アンプ５３からの音響マイク４つの
ＯＮ信号によってレーザノズル２７の内室３５内に送入
されたアシストガスは、レーザ光線とともにワークＷに
ピアス孔３１の加工開始時の音源となり、この音響の周
波数を検出し、リアルタイムで検出アンプ５３ヘアナロ
グ信号を転送する。

検出アンプ５３ては、ＮＣ装置５７から音響マイク４つ
の信号が出されると、Ｉ／Ｏユニツｌ−　５５を通して
音響マイク４つの電源をＯＮにし、アナログ信号を受け
る。

つぎに、ステップＳ３てレーザ発振器３が起動し、レー
ザビームＬＢがワークＷにピアス孔３１の加工を開始す
る。

ステップＳ４でピアス孔３１が貫通すると、ア↑　１シストガスの圧力，ノズルの高さの条件は一定であるが
、加工開始点を音源とする音響の周波数のワークＷの形
状の変化にのみ大きな影響を受ける。

検出アンプ５３によって急激な周波数の変化を検出し、
ピアス孔貫通信号をＩ／Ｏユニット５５に出力する。

ステップＳ５でＩ／Ｏユニット５５ては、ＮＣ装置５７
からの音響マイク４つのＯＮ信号によってＯＮにし、こ
の信号を検出アンプ５３の転送する。

さらに、検出アンプ５３からピアス孔３１貫通完了信号
をＯＮにし、ＮＣ装置にスキップ信号を人力させる。

次に、ステップＳ６てはレーザ発振器３はＮＣ装置５７
よりＯＮ信号を受けると、レーザ加工装置１が起動して
第３図に示すように、ワークＷを移動し、レーザビーム
ＬＢによって切断を開始し、所定の形状に切断する。

以上、説明してきたように、本実施例のレーザ加工方法
およびその装置では、ワークテーブル１１　２１上に位置決めされたワークＷにレーザビームＬＢがビ
アス孔３１を貫通した際に生じる穿孔音響の急激な周波
数の変化を検出し、ピアス孔貫通完了信号をＩ／Ｏユニ
ット５５へ出力し、さらに、検出アンプ５３へ信号を転
送し、ＮＣ装置５７よリレーザ発振器３にＯＮ信号を与
え、レーザビームＬＢによってワークＷを切断するため
に、加工ヘッド組立体１３の下部に設けられたレーザノ
ズル２７内に音響検出用マイクロホン４つを設け、音響
検出用マイクロホン４つを検出アンプ５３に接続し、Ｎ
Ｃ装置５７を介して検出アンプ５３とレーザ発振器３と
を信号ケーブル５１によって連絡したこことによりワー
クＷの材質，板厚に拘わることなく、レーザノズル２７
内の音響の周波数の変化を検出することができる。また
、音響検出用マイクロホン４９はスパック，粉塵の影響
を受けずに安定した検出が可能となる。

なお、この発明は前述した実施例に限定されることなく
、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で実施
しうるちのである。

１　　１［発明の効果］以上のごとき実施例の説明より理解されるように、この
発明によれば、ワークテーブル上に位置決めされたワー
クにレーザビームが、ピアス孔を貫通した際に生じる穿
孔音響の急激な周波数の変化を検出し、ピアス孔貫通完
了信号を検出アンプへ信号を転送し、ＮＣ装置にスキッ
プ信号を人力せしめ、ＮＣ装置よりレーザ発振器にＯＮ
信号を与え、レーザビームによってワークを切断するた
めに、加工ヘッド組立体の下′部に設けられたレーザノ
ズル内に音響検出用センサを設け、音響検出用センサを
検出アンプに接続し、ＮＣ装置を介して検出アンプとレ
ーザ発振器とを信号ケーブルによって連絡したことによ
って、ワークの材質，板厚に拘わることなく、レーザノ
ズル内の音響の周波数の変化を検出し、無駄なピアス貫
通時間を設定することなく、その貫通完了の事実を短時
間で正確に知ることができきると共に、オペレータの操
作性の向上を図ることができて、レーザ加工の生産性を
高めることができる。

１　４また、音響検出用センサはワークより位置的に上部にあ
るため、スバッタ，粉塵による影響を受けずに安定した
検出が可能となるという効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を実施したレーザノズルの正面断面
図，第２図は、音響の周波数の変化の検出装置を説明す
るブロック図，第３図は、レーザビームによってワーク
を切断した状態を示す概略平面図，第４図は、レーザ加
工方法の行程を説明するフローチャート図、第５図は、
レーザ発振器を備えたレーザ加工装置の平面図である。１・・・レーザ加工装置，３・・・レーザ発振器１１・
・・ワークテーブル　２７・・・レーザノズル３１・・
・ピアス孔４つ・・・音響検出用マイクロホン５１・・・信号ケーブル　５３・・・検出アンプ５５・
・・Ｉ／Ｏユニット　ＬＢ・・・レーザビーム５７・・
・自動制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザビームを集光し、ワークに照射してワーク
を切断するレーザ加工方法において、位置決めされたワ
ークにレーザビームがピアス孔を貫通した際に生じる穿
孔音響の急激な周波数の変化を検出し、この検出信号を
ＮＣ装置に転送し、次いでＮＣ装置のＮＣ加工プログラ
ムに基づき、レーザビームによってワークを切断するこ
とを特徴とするレーザ加工方法。
（２）レーザ発振器より発振されるレーザビームを集光
し、ワークテーブル上に位置決めされたワークに照射す
る加工ヘッドの下部に設けられたレーザノズルを備えた
レーザ加工装置において、レーザノズルに音響検出用セ
ンサを設けこの音響検出用センサを検出アンプに接続し
、ＮＣ装置を介して検出アンプとレーザ発振器とを信号
ケーブルによって連絡したことを特徴とするレーザ加工
装置。