JPH06182572A - レーザ加工機におけるピアス孔加工条件補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザ加工機における作業効率向上を図る。 【構成】レーザ光ＬがワークＷ上に照射され始めてから
ピアス孔が貫通するまでの貫通時間が検出される。そし
て、この検出された貫通時間と予設定貫通時間との比較
結果に基づいて、貫通時間が予設定貫通時間以下になる
ように、ピアス孔加工条件が補正され、この補正された
ピアス孔加工条件にしたがいワークＷ上にレーザ光Ｌが
照射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工機によって
ワーク上にピアス孔を貫通させる場合に用いられるピア
ス孔加工条件補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工機においては、ワーク上にレ
ーザビームを所定の貫通時間だけ照射させることによ
り、ワーク上にピアス孔を貫通させる作業が行われる
が、この際レーザ加工機は所定のピアス孔加工条件、つ
まりレーザ光のパワー、レーザ光の発振周波数（Ｈ
z）、パルスのデューティ比（％）等、を最適な値にし
た上で加工が行われる。ここで、上記ピアス孔加工条件
は一般的にいって固定されたものであり、メーカ側がそ
れら加工条件を標準条件として指定し、ユーザ側は指定
された標準条件でレーザ加工機の運転を行うようにして
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、メーカ側が指
定する標準条件は、上記貫通時間が長めになるような条
件とされている。すなわち、貫通時間が短くなるような
加工条件のもとでは、いわゆる「爆発現象」が発生し
て、スパッタの発生、ピアス孔の不良、光学系の耐久性
の悪化等の不都合が招来する可能性があるからである。
したがって、こうした不都合を避けるために、加工条件
としては、貫通時間が長めになるような標準条件にされ
ている。いいかえれば、メーカ側で指定した標準条件の
ままで加工を行うとすると、確かに「爆発現象」の発生
の虞はほぼないものの、貫通時間大による時間的ロスが
発生することになる。

【０００４】また、上記標準条件は、加工の対象となる
ワークの板厚等に応じて一義的に決定されることになる
が、実際にピアス孔を開ける上で最適な加工条件は、一
義的なものではなくて、実際のレーザ加工機の稼働状
態、つまりレーザ発振器の調子、外部ミラー系の汚れの
状態、アシストガス圧の変動、ノズル穴の状態、集光レ
ンズの汚れによる焦点の変化、ワーク母材の状態等によ
って微妙に変動する流動的なものである。メーカ側とし
てはこれら流動的な要素を加味しつつ、上記「爆発現
象」が発生しないよう安全サイドをみて、標準条件を設
定することになる。したがって、ユーザ側としては、実
際の加工にあたって、上記流動的な要素を加味しつつ、
しかも「爆発現象」が発生しない程度に最適な加工条件
を設定し直す作業を強いられることになる。

【０００５】しかし、こうした作業は、熟練を要し、煩
わしい面がある。かといって、この作業を怠った場合に
は、上述したように貫通時間大による時間ロスのため作
業効率が損なわれることとなる。

【０００６】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、レーザ加工機におけるピアス孔加工条件を、
最適な条件に自動的に補正することにより、貫通時間短
縮による作業効率向上と、自動補正による作業自動化を
図ることをその目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明では、
ピアス孔加工条件にしたがいワーク上にレーザビームを
照射させることにより、前記ワーク上にピアス孔を貫通
させるレーザ加工機において、前記レーザビームをワー
ク上に照射し始めてから前記ピアス孔が貫通するまでの
貫通時間を検出する貫通時間検出手段と、前記貫通時間
検出手段によって検出された貫通時間と予設定貫通時間
との比較結果に基づいて、前記貫通時間が前記予設定貫
通時間以下になるように、前記ピアス孔加工条件を補正
する加工条件補正手段と、前記加工条件補正手段によっ
て補正されたピアス孔加工条件にしたがいワーク上にレ
ーザビームを照射させる手段とを具えている。

【０００８】

【作用】すなわち、かかる構成によれば、レーザビーム
がワーク上に照射され始めてからピアス孔が貫通するま
での貫通時間が検出される。そして、この検出された貫
通時間と予設定貫通時間との比較結果に基づいて、貫通
時間が予設定貫通時間以下になるように、ピアス孔加工
条件が補正され、この補正されたピアス孔加工条件にし
たがいワーク上にレーザビームが照射される。このよう
に、貫通時間が予設定貫通時間よりも短縮されることに
より作業効率が向上する。また、ピアス孔加工条件は、
実際の貫通時間の検出結果に基づき最適なものに自動的
に補正されるので、作業の自動化が図られる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係るレーザ加
工機におけるピアス孔加工条件補正装置の実施例につい
て説明する。

【００１０】図１は実施例装置の構成を示すブロック図
である。

【００１１】同図において、レーザ加工機のノズル１の
レーザ光射出口１ａからレーザビーム（以下「レーザ
光」という）ＬがワークＷ上に照射され、ワークＷにピ
アス孔が貫通される。ここで、発振器２はレーザ光Ｌを
発振するものであり、この発振器２は、ＣＮＣ（ＮＣコ
ントローラ）３によって制御される。

【００１２】マイクロフォン４は、レーザ光Ｌがワーク
Ｗ上に照射されているときに発生する音圧を検出するも
のであり、検出された音圧は、Ａ／Ｄ変換器等を介して
マイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）５に
入力され、後述する処理が行われる。このマイコン５で
は、後述するようピアス孔加工条件の補正が行われて、
この補正された内容をＣＮＣ３に加える。ＣＮＣ３は補
正されたピアス孔加工条件にしたがい発振器２等を制御
して、レーザ光ＬをワークＷ上に照射する。

【００１３】ここで、マイクロフォン４は振動音を拾わ
ないように、フローティング部４ａによりフローティン
グされている。また、マイクロフォン４には、暗騒音を
低下させ、指向性を向上させるためのフード４ｂが配設
されている。

【００１４】以下、マイコン５で行われる処理について
説明する。

【００１５】まず、ピアス孔加工作業を行うよう指示が
なされると、マイクロフォン４の作動を開始させる。一
方、ＣＮＣ３には、予め、ピアス孔加工条件（レーザ光
のパワー、レーザ光の発振周波数、パルスのデューティ
比）の標準条件が入力され、所定のメモリに記憶されて
いる。ここで、標準条件とは、「爆発現象」が発生しな
いよう、ある程度余裕をもって予設定された加工条件の
ことである。よって、ＣＮＣ３は、上記ピアス孔加工作
業の開始が指示されると同時に、上記標準条件にしたが
い発振器２を制御して、レーザ光Ｌが上記標準条件に応
じたパワー等でワークＷ上に照射されるようにする。

【００１６】レーザ光ＬがワークＷに照射されて始めて
からの経過時間は、図示せぬタイマによって計時されて
いる。また、マイクロフォン４は、該マイクロフォン４
の作動に伴い、レーザ光ＬがワークＷ上に照射されると
きに発生する音圧を検出している。マイコン５では、マ
イクロフォン４から入力される音圧と上記タイマにより
計時された経過時間とに基づいて、検出された音圧とレ
ーザ光照射開始時における音圧との偏差を逐次演算して
いる。

【００１７】すなわち、レーザ光照射開始時における音
圧は、マイクロフォン４から得た最初の０．６ｓｅｃの
間の音圧、つまり２００ｍｓｅｃごとの音圧を３回サン
プリングしてそれらの平均をとったものとして取得され
る。このときの音圧は、レーザ光ＬがワークＷに反射さ
れることにより発生するいわゆる「跳ね返り音」であ
り、比較的音圧レベルは大きい。一方、やがて、レーザ
光Ｌによってピアス孔が貫通されると、レーザ光Ｌはピ
アス孔を通過するので音圧は極めて小さくなる。したが
って、これら両者の音圧の差は大きい。

【００１８】そこで、これら両音圧の偏差が所定のしき
い値以上になった時点で、ピアス孔が貫通したと判断
し、その時点における経過時間を貫通時間、つまりレー
ザ光ＬがワークＷ上に照射され始めてからピアス孔が貫
通するまでの時間として検出する。

【００１９】つぎに、こうして検出された貫通時間と予
め設定された標準時間との比較が行われる。ここで、標
準時間とは、上記標準条件に対応する貫通時間のことで
あり、「爆発現象」が発生しないよう、ある程度余裕を
もって予設定された貫通時間のことである。また、加工
対象であるワークＷの板厚に応じて貫通時間の最短時間
も予設定されている。この最短時間とは、それ以下の時
間では「爆発現象」が発生するような貫通時間のことで
ある。

【００２０】検出された貫通時間と上記標準時間との比
較の結果、検出貫通時間が標準時間よりも大きい場合に
は、つぎのピアス孔加工時における貫通時間が標準時間
以下に、かつ最短時間よりも小さくならないように、た
とえば検出貫通時間と標準時間との偏差に応じた量だ
け、標準条件におけるレーザ光のパワー、レーザ光の発
振周波数、パルスのデューティ比の値を増加させる処理
を行う。

【００２１】一方、検出された貫通時間と上記最短時間
との比較も行われる。この結果、検出貫通時間が最短時
間よりも小さい場合には、貫通時間が最短時間以上にな
り、かつ標準時間よりも大きくならないように、たとえ
ば検出貫通時間と最短時間との偏差に応じた量だけ、標
準条件におけるレーザ光のパワー、レーザ光の発振周波
数、パルスのデューティ比の値を減少させる処理を行
う。

【００２２】このようにして、標準条件の内容が補正さ
れ、補正された新たな加工条件がメモリに記憶される。
なお、補正された加工条件でレーザ光Ｌが照射された結
果、検出貫通時間が標準時間よりも大きくなった場合あ
るいは検出貫通時間が最短時間よりも小さくなった場合
にも上述したのと同様の処理がなされ、逐次ピアス孔加
工条件が補正されていく。

【００２３】レーザ加工機としては、かかる補正処理が
なされた後のピアス孔加工時には、メモリに記憶された
補正加工条件にしたがい発振器２等を制御し、ワークＷ
上に補正加工条件に応じたパワー等でレーザ光Ｌを照射
する。この結果、ピアス孔は標準時間以下で、かつ最短
時間以上の時間で貫通するので、「爆発現象」が発生す
ることがなく、しかも少なくとも標準時間を超えない短
時間で作業が行われることになる。この結果、オペレー
タに対し、マニュアルで加工条件を変更する作業を強い
る負担を課すことなく自動的に作業が行われる。しかも
「爆発現象」による不具合が発生することもなく、短時
間に加工作業が行われる。

【００２４】なお、実施例では、マイクロフォン４で検
出された音圧に基づいてピアス孔が貫通したことを検出
するようにしているが、これに限定されることなく、た
とえば発生する音の周波数変化をとらえることにより貫
通を検出するようにしてもよく、貫通時間の検出手段と
しては任意のセンサを使用することができる。

【００２５】また、この一連の機能をオフとして、ノー
マルの状態にし使用もできる。すなわち、必要時のみに
実施例の補正処理を行うようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザ加工機におけるピアス孔加工条件が、貫通時間が予
設定貫通時間以下の最適な値になるよう、自動的に補正
されるので、貫通時間短縮による作業効率向上が図られ
るとともに、自動的な補正処理による作業自動化、オペ
レータの負担軽減が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るレーザ加工機におけるピア
ス孔加工条件補正装置の実施例の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ ノズル ２ 発振器 ３ ＣＮＣ ４ マイクロフォン ５ マイクロコンピュータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピアス孔加工条件にしたがいワーク
   上にレーザビームを照射させることにより、前記ワーク
   上にピアス孔を貫通させるレーザ加工機において、 前記レーザビームをワーク上に照射し始めてから前記ピ
   アス孔が貫通するまでの貫通時間を検出する貫通時間検
   出手段と、 前記貫通時間検出手段によって検出された貫通時間と予
   設定貫通時間との比較結果に基づいて、前記貫通時間が
   前記予設定貫通時間以下になるように、前記ピアス孔加
   工条件を補正する加工条件補正手段と、 前記加工条件補正手段によって補正されたピアス孔加工
   条件にしたがいワーク上にレーザビームを照射させる手
   段とを具えたレーザ加工機におけるピアス孔加工条件補
   正装置。
2. 【請求項２】 前記貫通時間の最短時間が前記ワー
   クの厚さに応じて設定されており、加工条件補正手段
   は、前記貫通時間が前記最短時間以上になるように前記
   ピアス孔加工条件を補正するものである請求項１記載の
   レーザ加工機におけるピアス孔加工条件補正装置。
3. 【請求項３】 前記貫通時間検出手段は、レーザビ
   ームがワーク上に照射されるときに発生する音圧を検出
   するとともに、レーザビームのワークへの照射が開始さ
   れてからの経過時間を検出し、検出された音圧と前記照
   射開始時における音圧との偏差が所定のしきい値以上に
   なったときの経過時間を前記貫通時間として検出するも
   のである請求項１記載のレーザ加工機におけるピアス孔
   加工条件補正装置。