JPH0929468A - 手持ち式レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全性が高く、また、加工ミスや加工不良を
来すことがなく、作業者にとっての使い勝手に優れた手
持ち式レーザ加工装置を提供する。 【解決手段】 レーザ発振器１１と手持ちトーチ２０と
の間に挿入配置され、レーザ発振器１１から手持ちトー
チ２０へ進行するレーザ光を通過／遮断可能なシャッタ
１２と、手持ちトーチ２０と被加工物との間の距離を検
出し、この距離が所定距離以内であるときに第１のオン
信号ｓ１を出力するセンサスイッチ部４０と、手持ちト
ーチ２０に設けられ、操作によって第２のオン信号ｓ２
を出力する手元スイッチ２１と、第１のオン信号ｓ１が
供給されるときにはレーザ発振器１１を制御信号ｃ１に
より駆動してレーザ光を発生させると共に、第１のオン
信号ｓ１が供給され、かつこの後に第２のオン信号ｓ２
が供給されるときにはシャッタ１２を制御信号ｃ２によ
り駆動してレーザ光を通過させるように制御するレーザ
制御器１３とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を発生す
るレーザ発振器と、光ファイバを介してレーザ発振器に
接続され、レーザ光を被加工物に対して放射する手持ち
トーチとを有し、作業者が手持ちトーチを手動操作しな
がら被加工物をレーザ加工するための手持ち式レーザ加
工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の手持ち式レーザ加工装置は、被
加工物に対するレーザ光放射部の相対位置を被加工物お
よびレーザ光放射部の少なくとも一方を機械的に２また
は３次元移動するような比較的大規模なレーザ加工装置
に比べて小型、簡素、安価な構造であり、比較的少量の
加工に適するレーザ加工装置として提案および実用され
ている。

【０００３】手持ち式レーザ加工装置には、そのレーザ
光放射部としての手持ちトーチを作業者が実際に把持お
よび手動操作して加工を行うため、エネルギが極めて大
きい加工用レーザ光を被加工物における被加工点以外に
誤って放射してしまうことのない、高い安全性が要求さ
れる。

【０００４】従来、上記安全性を考慮した手持ち式レー
ザ加工装置として、例えば、特開平５−３１８１５８号
公報には、手持ちトーチの先端が被加工物に接触したと
きに、レーザ発振器を発振させるような回路構成とした
ものが開示されている。詳しくは、この手持ち式レーザ
加工装置では、手持ちトーチの手元スイッチをオンにし
た状態で、手持ちトーチの先端を金属である被加工物に
接触させると、接触検出リレーが作動して制御電源がレ
ーザ発振器に接続され、レーザ光が発生するようになっ
ている。即ち、この装置は、手持ちトーチの先端を被加
工物に接触させない限り、レーザ光が手持ちトーチから
放射されることがなく、したがって、レーザ光を被加工
物以外に放射してしまうことがないというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した例
では、被加工点でなくとも、被加工物の何処か一部に手
持ちトーチが接触しさえすれば、レーザ光が放射される
可能性がある。例えば、作業者が手持ちトーチの手元ス
イッチをオンにした状態で、被加工物の周縁部に誤って
接触させた場合にも、レーザ光が放射されてしまう。こ
のように、上述の従来の手持ち式レーザ加工装置は、安
全性の点で十分ではない。

【０００６】また、手持ちトーチを用いた手持ち式レー
ザ加工作業、即ち、手持ちトーチを被加工点へ位置決め
したり、被加工領域に沿って動かすなどの作業に際して
は、作業者が目視により手持ちトーチの位置を微調整す
る必要がある。ところが、上述した例においては、手持
ちトーチの手元スイッチをオンにした状態であれば、手
持ちトーチを被加工物に接触させた時点でレーザ光が放
射されてしまうため、手持ちトーチの位置を微調整する
ことは困難である。このように、上述の従来の手持ち式
レーザ加工装置は、作業者にとって使い勝手がよくない
し、加工ミスを起こす可能性もある。

【０００７】さらに、加工用レーザ光はエネルギが極め
て大きいので、確実なレーザ加工を行えるような所定の
レーザ出力レベルにまで上昇するには、レーザ発振器が
発振を開始した後、暫くの時間（立上がり時間）を要す
るのが普通である。このため、上述した例では、手持ち
トーチの先端を被加工物に接触させた時点で加工を開始
したいにもかかわらず、レーザ発振の立上がり時間中は
レーザ光は所定のレーザ出力レベルに達していないので
所望する加工が行えずに、加工不良を起こす可能性があ
る。このように、上述の従来の手持ち式レーザ加工装置
は、作業者にとって使い勝手がよくないし、加工不良を
起こす可能性もある。

【０００８】本発明の課題は、安全性の高い手持ち式レ
ーザ加工装置を提供することである。

【０００９】本発明の他の課題は、加工ミスや加工不良
を来すことがなく、作業者にとっての使い勝手に優れた
手持ち式レーザ加工装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
光を発生するレーザ発振器と、光ファイバを介して前記
レーザ発振器に接続され、レーザ光を被加工物に対して
放射する手持ちトーチとを有する手持ち式レーザ加工装
置において、前記レーザ発振器と前記手持ちトーチとの
間に挿入配置され、該レーザ発振器から該手持ちトーチ
へ進行するレーザ光を通過／遮断可能なシャッタと、前
記手持ちトーチと前記被加工物との間の距離を検出し、
この距離が所定距離以内であるときに第１のオン信号を
出力するセンサスイッチと、前記手持ちトーチに設けら
れ、操作によって第２のオン信号を出力する手元スイッ
チと、第１のオン信号が供給されるときには前記レーザ
発振器を駆動してレーザ光を発生させると共に、第１の
オン信号が供給され、かつこの後に第２のオン信号が供
給されるときには前記シャッタを駆動してレーザ光を通
過させるように制御するレーザ制御器とを有することを
特徴とする手持ち式レーザ加工装置が得られる。

【００１１】本発明によればまた、レーザ光を発生する
レーザ発振器と、光ファイバを介して前記レーザ発振器
に接続され、レーザ光を被加工物に対して放射する手持
ちトーチとを有する手持ち式レーザ加工装置において、
前記レーザ発振器と前記手持ちトーチとの間に挿入配置
され、該レーザ発振器から該手持ちトーチへ進行するレ
ーザ光を通過／遮断可能なシャッタと、前記手持ちトー
チの他部に設けられ、操作によって第３のオン信号を出
力可能なトーチ外スイッチと、前記手持ちトーチに設け
られ、操作によって第２のオン信号を出力する手元スイ
ッチと、前記手持ちトーチと前記被加工物との間の距離
を検出し、この距離が所定距離以内であるときに第１の
オン信号を出力するセンサスイッチと、第３のオン信号
が供給されるときには前記レーザ発振器を駆動してレー
ザ光を発生させると共に、第３のオン信号が供給され、
かつこの後に第１および第２のオン信号の両方が供給さ
れるときには前記シャッタを駆動してレーザ光を通過さ
せるように制御するレーザ制御器とを有することを特徴
とする手持ち式レーザ加工装置が得られる。前記レーザ
制御器は、第３のオン信号が供給され、かつこの後に第
１のオン信号が供給され、さらにこの後に第２のオン信
号が供給されるときには前記シャッタを駆動してレーザ
光を通過させるように制御するものとしてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態による手持ち式レーザ加工装置を説明する。

【００１３】［実施の形態１］図１は、本発明の実施の
形態１による手持ち式レーザ加工装置の概略的な構成を
示す図である。図１において、本装置は、レーザ光を発
生するレーザ発振器１１を含む本体１０と、光ファイバ
３０を介してレーザ発振器１１に（間接的に）接続さ
れ、レーザ光を図示しない被加工物に対して放射する手
持ちトーチ２０とを有している。

【００１４】さらに、本装置は、レーザ発振器１１と手
持ちトーチ２０（本例では、光ファイバ３０）との間に
挿入配置され、可動の反射板を持ち、レーザ発振器１１
から手持ちトーチ２０へ進行するレーザ光を通過／遮断
可能なシャッタ１２と、手持ちトーチ２０と被加工物と
の間の離間距離を検出し、この離間距離が所定距離以内
であるときに第１のオン信号ｓ１を出力するセンサスイ
ッチ部４０と、手持ちトーチ２０に設けられ、手持ちト
ーチ２０を把持および操作する作業者の操作によって第
２のオン信号ｓ２を出力する手元スイッチ２１と、レー
ザ制御器１３と、シャッタ１２によってレーザ光が遮断
されたときにその反射板により反射されるレーザ光を吸
収するレーザ光ダンパ１４とを有している。レーザ制御
器１１、シャッタ１２、およびレーザ光ダンパ１４は、
装置本体１０に収容されている。

【００１５】レーザ制御器１３は、センサスイッチ部４
０から第１のオン信号ｓ１が供給されるときには、レー
ザ発振器１１を駆動してレーザ光を発生させるように、
制御信号ｃ１を出力して制御する。また、第１のオン信
号ｓ１が供給され、かつこの後に手元スイッチ２１から
第２のオン信号ｓ２が供給されるときには、シャッタ１
２を駆動してレーザ光を通過させるように、制御信号ｃ
２を出力して制御する。レーザ制御器１３は、マイクロ
コンピュータにより、ソフトウエアにて構成することが
可能である。

【００１６】さて、実施の態様１では、センサスイッチ
部４０は、手持ちトーチ２０が被加工物に接触（離間距
離＝０）したときに、第１のオン信号ｓ１を出力するも
のである。ここで、センサスイッチ部４０の一例を示す
図２を参照すると、センサ部４０は、パルス発振器４６
が発生する所定の基底周波数（例えば、数Ｈｚ〜数百Ｈ
ｚ）の発振信号を交流電流信号に変換する出力アンプ４
１と、手持ちトーチ２０が被加工物２００に接触（離間
距離＝０）したときに、出力アンプ４１から手持ちトー
チ２０および被加工物２００を通して供給される交流電
流信号を増幅する入力アンプ４２と、入力アンプ４２か
らの交流電流信号のうちの基底周波数成分のみを出力す
るバンドパスフィルタ４３と、基底周波数成分を直流電
圧レベルに変換する整流回路４４と、所定のしきい値で
もって接触か否かを判別し、接触のときにはレーザ制御
器１３に対して第１のオン信号ｓ１を出力するレベルコ
ンパレータ４５とを有している。

【００１７】尚、センサスイッチ部４０では、基底周波
数成分を検出するので、手持ちトーチ２０先端面や被加
工物２００表面の面状態等に基づく抵抗値のバラツキ
や、レーザ発振器１１から発生するノイズなどに比較的
影響されずに、安定した接触検出を実現できる。また、
本発明におけるセンサスイッチとしては、センサスイッ
チ部４０のような方式に限らず、電圧式、電流式、静電
容量式、誘電式、ガス圧式、レーザ光反射光式、超音波
式、あるいは機械的リミットスイッチ式等を適用でき
る。勿論、いずれの方式においても、接触ではなく、所
定の距離以内に接近したことを検出するようにしてもよ
い。

【００１８】図３は、レーザ制御器１３の制御動作を示
すフロー図である。図１と図３を併せ参照して、はじめ
に、レーザ発振器１１は非稼働、シャッタ１２は遮断状
態であり、また、第１および第２のオン信号ｓ１および
ｓ２共に供給されていない。さて、レーザ制御器１３
は、ステップａ１にて、センサスイッチ部４０から第１
のオン信号ｓ１のみが供給されているか否かを判断し、
そうであれば、ステップａ２へ移行し、制御信号ｃ１を
出力してレーザ発振器１１を駆動制御し、レーザ光を発
生させる。この後（第１のオン信号ｓ１は供給され続け
ている。）、ステップａ３にて、第１のオン信号ｓ１と
手元スイッチ２１から第２のオン信号ｓ２との両方が供
給されているか否かを判断し、そうであれば、ステップ
ａ４へ移行し、制御信号ｃ２を出力してシャッタ１２を
駆動制御し、レーザ光を通過させ、光ファイバ３０を通
して手持ちトーチ２０から照射させる。

【００１９】以上の説明から明らかなように、レーザ制
御器１３は、先に手元スイッチ２１から第２のオン信号
ｓ２が供給されていて、この後にセンサスイッチ部４０
から第１のオン信号ｓ１が供給されても、即ち、作業者
が手元スイッチをはじめから押しっぱなしであるような
ときには、レーザ光は放射されず、安全性が高い。ま
た、作業者は、手持ちトーチ２０の先端が確実に被加工
点に接触等した時点ではじめて、手元スイッチ２１をオ
ンするようにすれば、被加工点から外れた箇所にレーザ
光を照射してしまうことがなく、加工ミスを防止でき
る。

【００２０】ただし、必要に応じて、手元スイッチ２１
の状態にかかわらず、制御信号ｃ１が供給されれば、レ
ーザ光が発生するように制御信号ｃ１のみ出力するよう
にしてもよい。

【００２１】［実施の形態２］図４は、本発明の実施の
形態２による手持ち式レーザ加工装置の概略的な構成を
示す図である。尚、図４において、実施の形態１と同一
部あるいは同様部には、図１と同符号を付している。図
４を参照すると、本装置は、実施の形態１と同様に、レ
ーザ発振器１１を含む本体１０′と、光ファイバ３０を
介してレーザ発振器１１に（間接的に）接続された手持
ちトーチ２０と、レーザ発振器１１と手持ちトーチ２０
（本例では、光ファイバ３０）との間に挿入配置された
シャッタ１２と、手持ちトーチ２０に設けられ、手持ち
トーチ２０を把持および操作する作業者の操作によって
第２のオン信号ｓ２を出力する手元スイッチ２１と、手
持ちトーチ２０と被加工物との間の離間距離を検出し、
この離間距離が所定距離以内であるときに第１のオン信
号ｓ１を出力するセンサスイッチ部４０と、レーザ制御
器１３′と、シャッタ１２によってレーザ光が遮断され
たときにその反射板により反射されるレーザ光を吸収す
るレーザ光ダンパ１４と、手持ちトーチ２０の他部に設
けられ、作業者の例えば足による操作によって第３のオ
ン信号ｓ３を出力可能なトーチ外スイッチとしての足元
スイッチ５０とを有している。

【００２２】レーザ制御器１３′は、足元スイッチ５０
から第３のオン信号ｓ３が供給されるときには、レーザ
発振器１１を駆動してレーザ光を発生させるように、制
御信号ｃ１を出力して制御する。また、第３のオン信号
ｓ３が供給され、かつこの後に第１のオン信号ｓ１が供
給され、さらにこの後に第２のオン信号ｓ２が供給され
るときには、シャッタ１２を駆動してレーザ光を通過さ
せるように、制御信号ｃ２を出力して制御する。

【００２３】センサスイッチ部４０は、図２を用いて説
明したごとく、実施の態様１と同じ構成であるが、手持
ちトーチ２０が被加工物に接触（離間距離＝０）したと
きに、第１のオン信号ｓ１を出力するものである。

【００２４】図５は、レーザ制御器１３′の制御動作を
示すフロー図である。図４と図５を併せ参照して、はじ
めに、レーザ発振器１１は非稼働、シャッタ１２は遮断
状態であり、また、第１、第２、および第３のオン信号
ｓ１、ｓ２、およびｓ３共に供給されていない。さて、
レーザ制御器１３′は、ステップｂ１にて、足元スイッ
チ５０から第３のオン信号ｓ３のみが供給されているか
否かを判断し、そうであれば、ステップｂ２へ移行し、
制御信号ｃ１を出力してレーザ発振器１１を駆動制御
し、レーザ光を発生させる。このとき、シャッタ１２は
遮断状態であるので、その反射板にて反射したレーザ光
は、レーザ光ダンパ１４に吸収される。この後（第３の
オン信号ｓ３は供給され続けている。）、ステップｂ３
にて、第３のオン信号ｓ３、手元スイッチ２１から第２
のオン信号ｓ２、センサスイッチ部４０からの第１のオ
ン信号ｓ１の全てが供給されているか否かを判断し、そ
うであれば、ステップｂ４へ移行し、制御信号ｃ２を出
力してシャッタ１２を駆動制御し、レーザ光を通過さ
せ、光ファイバ３０を通して手持ちトーチ２０から照射
させる。

【００２５】以上の説明から明らかなように、実施の態
様２による装置では、足元スイッチ５０を予め踏んでお
くことで、レーザ発振器１１を予め発振状態としておく
ことができ、レーザ加工を行う時には既に発振の立上が
り時間を過ぎているので、レーザ加工に十分な出力レベ
ルのレーザ光を被加工物における被加工点へ照射でき、
加工不良を防ぐことができる。

【００２６】また、レーザ制御器１３′は、先に手元ス
イッチ２１からの第２のオン信号ｓ２とセンサスイッチ
部４０からの第１のオン信号ｓ１の少なくとも一方が供
給されていて、この後に足元スイッチ５０から第３のオ
ン信号ｓ３が供給されても、即ち、作業者が手元スイッ
チ２１とセンサスイッチ部４０との両方をはじめからオ
ンのままであるようなときには、制御信号ｃ１、ｃ２を
出力しないので、レーザ光は放射されず、安全性が高
い。さらに、先に足元スイッチ５０から第３のオン信号
ｓ３が供給されいる場合であっても、手元スイッチ２１
とセンサスイッチ部４０の両方がオンにならなければ、
レーザ光は照射されないので、特に安全性が高い。

【００２７】さらにまた、レーザ制御器における判断設
定を、足元スイッチ５０オン後において、センサスイッ
チ部４０がオンの後に手元スイッチ２１がオンとなる時
間的順序のときのみにレーザ光を放射させるようにして
おき、作業者が手持ちトーチ２０の先端が確実に被加工
点に対応した時点ではじめて手元スイッチ２１をオンす
るようにすれば、被加工点から外れた箇所にレーザ光を
照射してしまうことがなく、加工ミスを防止できる。

【００２８】尚、実施の態様１による装置の変形例とし
て、レーザ制御器１３にタイマ機能を持たせ、規定の順
序、即ち、第１のオン信号の後に、第２のオン信号が供
給されるとしても、レーザ発振器１１の立上がり時間を
経過するまでは、制御信号ｃ２を出力しないように構成
し、不十分な出力レベルのレーザ光を照射することのな
いようにしてもよい。ただし、この場合には、レーザ光
が何時照射されるか作業者が分からないので、レーザ光
が照射されるタイミングまたはレーザの発振状態（出力
レベル）をあらわす手段として、手持ちトーチや作業台
周辺などの作業者が目視しやすい場所に表示する表示手
段を設けるか、音声や信号音による報知手段を設けるこ
とが好ましい。

【００２９】

【発明の効果】本発明による手持ち式レーザ加工装置
は、レーザ発振器と手持ちトーチとの間に挿入配置さ
れ、レーザ発振器から手持ちトーチへ進行するレーザ光
を通過／遮断可能なシャッタと、手持ちトーチと被加工
物との間の距離を検出し、この距離が所定距離以内であ
るときに第１のオン信号を出力するセンサスイッチと、
手持ちトーチに設けられ、操作によって第２のオン信号
を出力する手元スイッチと、第１のオン信号が供給され
るときにはレーザ発振器を駆動してレーザ光を発生させ
ると共に、第１のオン信号が供給され、かつこの後に第
２のオン信号が供給されるときにはシャッタを駆動して
レーザ光を通過させるように制御するレーザ制御器とを
有しているため、不用意にレーザ光を照射してしまう危
険を回避でき、安全性が高い。また、加工ミスや加工不
良を来すことがなく、作業者にとっての使い勝手に優れ
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による手持ち式レーザ加
工装置を示す概略図である。

【図２】図１に示す装置におけるセンサスイッチ部の一
例を示す図である。

【図３】図１に示す装置におけるレーザ制御器の制御動
作を示すフロー図である。

【図４】本発明の実施の形態２による手持ち式レーザ加
工装置を示す概略図である。

【図５】図４に示す装置におけるレーザ制御器の制御動
作を示すフロー図である。

【符号の説明】

１０、１０′ 装置本体 １１ レーザ発振器 １２ シャッタ １３、１３′ レーザ制御器 １４ レーザ光ダンパ ２０ 手持ちトーチ ２１ 手元スイッチ ３０ 光ファイバ ４０ センサスイッチ部 ５０ 足元スイッチ ｓ１ 第１のオン信号 ｓ２ 第２のオン信号 ｓ３ 第３のオン信号 ｃ１、ｃ２ 制御信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を発生するレーザ発振器と、光
   ファイバを介して前記レーザ発振器に接続され、レーザ
   光を被加工物に対して放射する手持ちトーチとを有する
   手持ち式レーザ加工装置において、前記レーザ発振器と
   前記手持ちトーチとの間に挿入配置され、該レーザ発振
   器から該手持ちトーチへ進行するレーザ光を通過／遮断
   可能なシャッタと、前記手持ちトーチと前記被加工物と
   の間の距離を検出し、この距離が所定距離以内であると
   きに第１のオン信号を出力するセンサスイッチと、前記
   手持ちトーチに設けられ、操作によって第２のオン信号
   を出力する手元スイッチと、第１のオン信号が供給され
   るときには前記レーザ発振器を駆動してレーザ光を発生
   させると共に、第１のオン信号が供給され、かつこの後
   に第２のオン信号が供給されるときには前記シャッタを
   駆動してレーザ光を通過させるように制御するレーザ制
   御器とを有することを特徴とする手持ち式レーザ加工装
   置。
2. 【請求項２】 レーザ光を発生するレーザ発振器と、光
   ファイバを介して前記レーザ発振器に接続され、レーザ
   光を被加工物に対して放射する手持ちトーチとを有する
   手持ち式レーザ加工装置において、前記レーザ発振器と
   前記手持ちトーチとの間に挿入配置され、該レーザ発振
   器から該手持ちトーチへ進行するレーザ光を通過／遮断
   可能なシャッタと、前記手持ちトーチの他部に設けら
   れ、操作によって第３のオン信号を出力可能なトーチ外
   スイッチと、前記手持ちトーチに設けられ、操作によっ
   て第２のオン信号を出力する手元スイッチと、前記手持
   ちトーチと前記被加工物との間の距離を検出し、この距
   離が所定距離以内であるときに第１のオン信号を出力す
   るセンサスイッチと、第３のオン信号が供給されるとき
   には前記レーザ発振器を駆動してレーザ光を発生させる
   と共に、第３のオン信号が供給され、かつこの後に第１
   および第２のオン信号の両方が供給されるときには前記
   シャッタを駆動してレーザ光を通過させるように制御す
   るレーザ制御器とを有することを特徴とする手持ち式レ
   ーザ加工装置。
3. 【請求項３】 前記レーザ制御器は、第３のオン信号が
   供給され、かつこの後に第１のオン信号が供給され、さ
   らにこの後に第２のオン信号が供給されるときには前記
   シャッタを駆動してレーザ光を通過させるように制御す
   る請求項２記載の手持ち式レーザ加工装置。