JPH10314966A - レーザ加工機における光学系診断方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズやミラーなどの状態変化を加工の異常
を判断する前に知り、加工不良率の低減を図るようにす
る。 【解決手段】 レーザ加工ヘッド１７でワークＷに複数
のスリット加工を行った後、加工された複数のスリット
をＹ軸キャレッジ１５に設けられた撮像装置ユニット２
１の直下に位置決めし、リング照明を点灯すると共に撮
像装置ユニット２１内のワーク押さえを下降せしめてワ
ークを押さえ、次いで、画像取り込み用カメラ２５で各
スリットにおける切断幅の画像データを取り込むと共に
画像処理装置に画像データが送られた各切断幅を測定
し、この測定された各切断幅のうちの最も狭い切断幅に
おける焦点位置を前記集光レンズ１０７の焦点基準位置
とする。この測定された最も狭い切断幅と焦点基準位置
の測定データをＮＣ装置に取り込ませて、ＮＣ装置６３
においてこの測定データを予め設定された初期データと
比較することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ加工機お
よびその複合機において、集光レンズやミラーなどの光
学系を診断するレーザ加工機における光学系診断方法お
よびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ加工機およびその複合機に
おいて、集光レンズや折り返しミラー、発振器内ミラー
の劣化、消耗や位置の変化、角度の変化は全て加工状態
の変化として表わされている。したがって、加工状態が
劣化し、加工されたものが製品として許容範囲を越える
場合には、前記ミラーやレンズに原因があることが多
い。しかし、前記ミラーやレンズの調整やクリーニング
は手間と時間がかかるため、加工条件の変更などの安易
な方法により加工を継続していた。

【０００３】さらに、ミラーやレンズの状況が劣化し、
加工条件の変更では調整しきれなくなると、加工を中断
してレンズやミラーの調整を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のレーザ加工機およびその複合機において、ワークに
レーザ加工を行っていくと、加工状態が変化していく。
この加工状態が、作業者が判断できるほど変化してから
対策を実施するため、安易な方法つまり加工条件の変更
等で対応しなければ間に合わなくなることに問題があ
る。

【０００５】また、ミラーやレンズの劣化状態がかなり
進行してしまうと、クリーニングでは対応できず交換が
必要になることが多く、ミラーやレンズの寿命を縮める
ことに問題がある。

【０００６】この発明の目的は、レンズやミラーなどの
状態変化を加工の異常を判断する前に知り、加工不良率
の低減を図るようにしたレーザ加工機における光学系診
断方法およびその装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明のレーザ加工機における光学
系診断方法は、Ｙ軸キャレッジに設けられ、かつ焦点位
置が調整可能な集光レンズを備えたレーザ加工ヘッドか
ら前記焦点位置を種々変化させてワークへレーザビーム
を照射せしめてワークに複数のスリット加工を行った
後、この加工された複数のスリットを前記Ｙ軸キャレッ
ジに設けられた撮像装置ユニットの直下に位置決めし、
撮像装置ユニット内のリング照明を点灯すると共に撮像
装置ユニット内のワーク押さえを下降せしめてワークを
押さえ、次いで、撮像装置ユニット内の画像取り込み用
カメラで前記各スリットにおける切断幅の画像データを
取り込むと共に画像処理装置に画像データが送られた前
記各切断幅を測定し、この測定された各切断幅のうちの
最も狭い切断幅における焦点位置を前記集光レンズの焦
点基準位置とし、この測定された最も狭い切断幅と焦点
基準位置の測定データをＮＣ装置に取り込ませて、ＮＣ
装置においてこの測定データを予め設定された初期デー
タと比較することを特徴とするものである。

【０００８】したがって、Ｙ軸キャレッジに設けられた
レーザ加工ヘッドから集光レンズの焦点位置を種々変化
させてワークへレーザビームを照射せしめてワークに複
数のスリット加工が行われる。この加工された複数のス
リットをＹ軸キャレッジに設けられた撮像装置ユニット
の直下に位置決めし、リング照明を点灯せしめると共に
ワーク押さえを下降せしめてワークを押さえる。次い
で、画像取り込み用カメラで前記各スリットにおける切
断幅の画像データを取り込むと共に画像処理装置に画像
データを送る。画像処理装置では各切断幅を測定すると
共にこの測定された各切断幅のうちの最も狭い切断幅に
おける焦点位置が集光レンズの焦点基準位置として正確
に判断される。この測定された焦点基準位置と最も狭い
切断幅の測定データとがＮＣ装置の比較手段に取り込ま
れて、メモリに記憶されている予め設定された初期デー
タと比較されて、集光レンズ、ミラーなどの光学系の劣
化状況が診断される。

【０００９】請求項２によるこの発明のレーザ加工機に
おける光学系診断方法は、Ｙ軸キャレッジに設けられ、
かつ焦点位置が調整可能な集光レンズを備えたレーザ加
工ヘッドから前記焦点位置を種々変化させてワークへレ
ーザビームを照射せしめてワークに複数のスリット加工
を行った後、この加工された複数のスリットを前記Ｙ軸
キャレッジに設けられた撮像装置ユニットの直下に位置
決めし、撮像装置ユニット内のリング照明を点灯すると
共に撮像装置ユニット内のワーク押さえを下降せしめて
ワークを押さえ、次いで、撮像装置ユニット内の画像取
り込み用カメラで前記各スリットにおける切断幅の画像
データを取り込むと共に画像処理装置に画像データが送
られた前記各切断幅を測定し、この測定された各切断幅
のうちの最も狭い切断幅における焦点位置を前記集光レ
ンズの焦点基準位置とし、この測定を定期的に同じワー
クで実施し、その都度、最も狭い切断幅と焦点基準位置
の測定データをＮＣ装置に取り込ませて、ＮＣ装置にお
いてこの各測定データとメモリに記憶されている予め設
定された初期データと比較し、その変化量が、加工不良
が発生したときの設定変化量に近づいたかどうかを判断
することを特徴とするものである。

【００１０】したがって、Ｙ軸キャレッジに設けられた
レーザ加工ヘッドから集光レンズの焦点位置を種々変化
させてワークへレーザビームを照射せしめてワークに複
数のスリット加工が行われる。この加工された複数のス
リットをＹ軸キャレッジに設けられた撮像装置ユニット
の直下に位置決めし、リング照明を点灯せしめると共に
ワーク押さえを下降せしめてワークを押さえる。次い
で、画像取り込み用カメラで前記各スリットにおける切
断幅の画像データを取り込むと共に画像処理装置に画像
データを送る。画像処理装置では各切断幅を測定すると
共にこの測定された各切断幅のうちの最も狭い切断幅に
おける焦点位置が集光レンズの焦点基準位置として正確
に判断される。この測定を定期的に同じワークで実施
し、その都度、最も狭い切断幅と焦点基準位置の各測定
データがＮＣ装置の比較手段に取り込まれて、メモリに
記憶されている予め設定された初期データと比較され
る。そしてこの比較されたその変化量と加工不良が発生
したときの設定変化量とが判断手段に取り込まれて比較
判断され、集光レンズやミラーなどの劣化の進み具合が
診断される。

【００１１】請求項３によるこの発明のレーザ加工機に
おける光学系診断方法は、Ｙ軸キャレッジに設けられ、
かつ焦点位置が調整可能な集光レンズを備えたレーザ加
工ヘッドから前記焦点位置を種々変化させてワークへレ
ーザビームを照射せしめてワークに複数のスリット加工
を行った後、この加工された複数のスリットを前記Ｙ軸
キャレッジに設けられた撮像装置ユニットの直下に位置
決めし、撮像装置ユニット内のリング照明を点灯すると
共に撮像装置ユニット内のワーク押さえを下降せしめて
ワークを押さえ、次いで、撮像装置ユニット内の画像取
り込み用カメラで前記各スリットにおける切断幅の画像
データを取り込むと共に画像処理装置に画像データが送
られた前記各切断幅を測定し、この測定された各切断幅
のうちの最も狭い切断幅における焦点位置を前記集光レ
ンズの焦点基準位置とし、この測定を、同じワークで出
力の異なる加工条件で実施し、この測定された焦点基準
位置の差と、予め設定された初期データの差とを比較す
ることを特徴とするものである。

【００１２】したがって、Ｙ軸キャレッジに設けられた
レーザ加工ヘッドから集光レンズの焦点位置を種々変化
させてワークへレーザビームを照射せしめてワークに複
数のスリット加工が行われる。この加工された複数のス
リットをＹ軸キャレッジに設けられた撮像装置ユニット
の直下に位置決めし、リング照明を点灯せしめると共に
ワーク押さえを下降せしめてワークを押さえる。次い
で、画像取り込み用カメラで前記各スリットにおける切
断幅の画像データを取り込むと共に画像処理装置に画像
データを送る。画像処理装置では各切断幅を測定すると
共にこの測定された各切断幅のうちの最も狭い切断幅に
おける焦点位置が集光レンズの焦点基準位置として正確
に判断される。この測定を、同じワークで出力の異なる
加工条件で実施し、この測定された焦点基準の差と予め
設定された初期データの差とがＮＣ装置の比較手段に取
り込まれて比較されて集光レンズ、ミラーの劣化の進み
具合が診断される。

【００１３】請求項４によるこの発明のレーザ加工機に
おける光学系診断方法は、請求項１，２，３のレーザ加
工機における光学系診断方法において、ワークに複数の
スリット加工を行う前に、光学系の暖気を前記レーザビ
ームで行うことを特徴とするものである。

【００１４】したがって、ワークにスリット加工前のピ
アス加工中又はピアス加工とスリット加工の間で光学系
暖気時間を設けてレーザビームで光学系を暖気すること
により、各スリットの切り始めと切り終りの変化量が従
来よりも小さくなるので、最小切断幅と焦点位置の測定
が正確に行われる。その結果、光学系の診断が正確かつ
容易に行われる。

【００１５】請求項５によるレーザ加工機における光学
系診断方法は、Ｙ軸キャレッジに設けられ、かつ焦点位
置が調整可能な集光レンズを備えたレーザ加工ヘッドか
ら前記焦点位置を種々変化させてワークへレーザビーム
を照射せしめてワークに複数のスリット加工を行う前に
光学系に暖気を行い、次いで、スリット加工を行った
後、この加工された複数のスリットを前記Ｙ軸キャレッ
ジに設けられた撮像装置ユニットの直下に位置決めし、
撮像装置ユニット内のリング照明を点灯すると共に撮像
装置ユニット内のワーク押さえを下降せしめてワークを
押さえ、次いで、撮像装置ユニット内の画像取り込み用
カメラで前記各スリットにおける切断幅の画像データを
取り込むと共に画像処理装置に画像データが送られた前
記各切断幅を測定し、この測定された各切断幅のうちの
最も狭い切断幅における焦点位置を前記集光レンズの焦
点基準位置とし、この測定された焦点基準位置と暖気を
行う前の焦点基準位置とを比較し、その差をＮＣ装置に
取り込ませて、ＮＣ装置において光学系の劣化状態を診
断することを特徴とするものである。

【００１６】したがって、光学系に暖気を行う前後の焦
点基準位置を測定し、その差をＮＣ装置に取り込ませて
予め設定された許容範囲と比較することにより、光学系
の劣化状態の診断が正確かつ容易に行われる。

【００１７】請求項６によるこの発明のレーザ加工機に
おける光学系診断装置は、Ｙ軸方向へ移動自在なＹ軸キ
ャレッジに設けられ、かつ焦点位置が調整可能な集光レ
ンズを備えたレーザ加工ヘッドと、前記Ｙ軸キャレッジ
に設けられ、上下動自在なリング照明とワーク押さえを
有すると共に画像取り込み用カメラを有した撮像装置ユ
ニットと、前記画像取り込み用カメラで撮像した画像デ
ータを取り込んで画像処理をする画像処理装置と、この
画像処理装置で処理し測定された焦点基準位置と最も狭
い切断幅の測定データ又は焦点基準位置の差を取り込ま
せて、メモリに記憶されている予め設定された初期デー
タ又は初期データの差と比較する比較手段を有するＮＣ
装置、で構成されていることを特徴とするものである。

【００１８】したがって、請求項６のレーザ加工機にお
ける光学系診断装置を用いることによって、請求項１，
２，３，４又は５のレーザ加工機における光学系診断方
法が行われる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図４を参照するに、レーザ加工機
１は図示省略のＸ軸方向（図４において紙面に対して直
交する方向）へ移動自在な加工テーブルを備えており、
この加工テーブル上にワーククランプ３でクランプされ
た加工すべきワークＷが載置されている。前記加工テー
ブルの上方には加工テーブルを跨いで門型形状のうちの
上部フレーム５が設けられている。

【００２０】この上部フレーム５の前面にはＹ軸方向
（図４において左右方向）へ延伸した平行な複数のガイ
ドレール７が敷設されている。このガイドレール７間に
はＹ軸方向へ延伸したボールねじ９が設けられており、
このボールねじ９の一端例えば図４において右端には駆
動モータ１１が連結されていると共にボールねじ９の他
端例えば図４において左端は軸受１３で回転自在に支持
されている。

【００２１】前記ボールねじ９に螺合した図示省略のナ
ット部材を介してＹ軸キャレッジ１５が設けられている
と共に、このＹ軸キャレッジ１５には図示省略の複数の
ガイド部材が設けられ、この各ガイド部材が前記ガイド
レール７に沿って案内されるようになっている。また、
前記Ｙ軸キャレッジ１５にはレーザ加工ヘッド１７が設
けられていると共にこのレーザ加工ヘッド１７の下部に
はノズル１９が備えられている。

【００２２】上記構成により、駆動モータ１１を駆動せ
しめると、ボールねじ９が回転されるから、Ｙ軸キャレ
ッジ１５がＹ軸方向へ移動される。Ｙ軸キャレッジ１５
が移動される際、Ｙ軸キャレッジ１５はガイド部材を介
してガイドレール７に案内されてスムーズに移動される
ことになる。

【００２３】したがって、ワーククランプ３にクランプ
されたワークＷがＸ軸方向へ，レーザ加工ヘッド１７が
Ｙ軸方向へ移動されることにより、ワークＷの所望位置
にレーザ加工ヘッド１７が位置決めされ、レーザ加工ヘ
ッド１７の下部に備えられたノズル１９からレーザビー
ムがワークＷへ向けて照射されてワークＷに丸穴又はス
リットなどのレーザ加工が行われることとなる。

【００２４】前記Ｙ軸キャレッジ１５には例えばレーザ
加工ヘッド１７の右側近傍に撮像装置ユニット２１が設
けられている。この撮像装置ユニット２１としては、前
記Ｙ軸キャレッジ１５に撮像装置ユニットケース２３が
設けられている。この撮像装置ユニットケース２３内に
は画像取り込み用カメラとしてのＣＣＤカメラ２５が設
けられ、このＣＣＤカメラ２５の下部には下方へ順にレ
ンズユニット２７，ＵＶフィルタ２９が設けられてい
る。

【００２５】前記ＣＣＤカメラ２５は例えば丸穴又はス
リットなどを撮像するカメラで、レンズユニット２７は
絞りとピントを調整し、またＵＶフィルタ２９はレンズ
ユニット２７とＣＣＤカメラ２５を保護するものであ
る。

【００２６】前記撮像装置ユニットケース２３内にはエ
アシリンダ３１が設けられており、このエアシリンダ３
１の下部にはピストンロッド３３が装着されている。こ
のピストンロッド３３の下端にはリング照明３５を備え
た支持部材３７が取り付けられている。この支持部材３
７の下端にはスプリング３９を介してワーク押さえ４１
が設けられている。また、撮像装置ユニットケース２３
内には中継端子台４３が設けられ、前記エアシリンダ３
１のＬＳ（リミットスイッチ），リング照明３５の中継
端子台である。また、前記上部フレーム５の右側上部に
はパージ用ソレノイド４５，エアシリンダ用ソレノイド
４７が設けられている。

【００２７】前記撮像装置ユニット２１をコントロール
せしめる画像処理装置としてのコントローラ４９が図５
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示されている。図５
（Ａ）〜（Ｄ）において、コントローラ４９には電源ス
イッチ５１，電源表示用ＬＥＤ５３，ＣＣＤカメラ接続
用ケーブル５５，ＮＣ接続ケーブル５７，電源ケーブル
５９および吸気ファン６１が備えられている。

【００２８】また、図６には撮像装置ユニット２１の電
気系統のシステム構成図が示されている。図６におい
て、前記コントローラ４９とＮＣ装置としてのＮＣ強電
盤６３とはコントローラ動力ケーブル６５で接続されて
いる。また、前記中継端子台４３とＮＣ強電盤６３とは
中継ケーブル６７で接続されている。前記パージ用ソレ
ノイド４５，エアシリンダ用ソレノイド４７とＮＣ強電
盤６３とはそれぞれソレノイドケーブル６９，７１とで
接続されている。ＮＣ強電盤６３と前記コントローラ４
９とは前記ＮＣ接続用ケーブル５７で接続されている。
しかも、ＮＣ操作盤７３とＮＣ強電盤６３とは接続され
ている。

【００２９】前記中継端子台４３とリング照明３５とは
照明ケーブル７５で接続されている。前記エアシリンダ
３１の上，下リミットスイッチ７７，７９と前記中継端
子台４３とはスイッチケーブル８１，８３で接続されて
いる。また、モニタテレビ８５と前記コントローラ４９
とはモニタケーブル８７で接続されている。さらに前記
コントローラ４９とＣＣＤカメラ２５とはＣＣＤカメラ
接続用ケーブル５５で接続されている。

【００３０】図７には撮像装置ユニット２１のエア系統
のシステム構成図が示されている。図７において、前記
エアシリンダ３１の上部，下部シリンダ室には例えばφ
６からなる配管８９，９１の一端が接続されていると共
に、配管８９，９１の他端は前記エアシリンダソレノイ
ド４７の裏に接続されている。また、エアシリンダソレ
ノイド４７の表には例えばφ８からなる配管９３の一端
が接続されていると共に配管９３の他端は、エア３点セ
ット９５のユニオンティ９７に接続されている。さら
に、パージ用ソレノイド４５の表には配管９９の一端が
接続されていると共に配管９９の他端はエア３点セット
９５のブランチエルボ１０１に接続されている。パージ
用ソレノイド４５の裏には例えばφ６からなる配管１０
３の一端が接続されていると共に配管１０３の他端は、
前記ワーク押え４１に形成されたパージエア用穴として
のリング穴１０５に接続されている。

【００３１】上記構成により、図６を基にしてＮＣ操作
盤７３を操作し、ＮＣ強電盤６３を介してコントローラ
４９を制御することにより、ＣＣＤカメラ２５で加工さ
れたワークＷの丸穴又はスリットが撮像される。また、
ＮＣ強電盤６３，中継端子台４３を経てリング照明３５
が点灯し、ワークＷの表面が照らされるとともに、エア
シリンダ３１の上，下リミットスイッチ７７，７９がＯ
Ｎ，ＯＦＦされる。また、ＮＣ強電盤６３を介してパー
ジ用ソレノイド４５，エアシリンダ用ソレノイド４７が
ＯＮ，ＯＦＦされる。

【００３２】図７を基にして、３点エアセット９５のユ
ニオンティ９７を経て圧縮エアが配管９３を介してエア
シリンダ用ソレノイド４７，配管８９を経てエアシリン
ダ３１の上部シリンダ室に供給されると、ピストンロッ
ド３３が下降するので、ワーク押さえ４１も下降してワ
ークＷが上方からワーク押え４１で押さえられる。ま
た、３点エアセット９５のユニオンティ９７を経て圧縮
エアが配管９３を介してエアシリンダ用ソレノイド４
７，配管９１を経てエアシリンダ３１の下部シリンダ室
に供給されると、ピストンロッド３３が上昇し、ワーク
押さえ４１も上昇されることになる。

【００３３】また、ワーク押さえ４１でワークＷを上方
から押さえ得た状態で、図示省略の集塵機を作動せしめ
ると、ワーク押さえ４１に形成されたリング穴１０５か
らワークＷ上にある粉塵などが吸引されて配管１０３，
パージ用ソレノイド４５，配管９９およびエア３点セッ
ト９５を経て集塵機に集塵され、ワークＷ上がきれいに
清掃されることになる。または、リング穴１０５からエ
アを噴射せしめてワークＷ上をきれいに清掃することも
できる。

【００３４】前記レーザ加工ヘッド１７には、図８に示
されているように、加工ヘッド本体１０７を備えてお
り、この加工ヘッド本体１０７の下部にはワークＷへア
シストガスを噴出する前記ノズル１９を備えている。前
記加工ヘッド本体１０７内には集光レンズ１０９を備え
たレンズホルダ１１１が設けられており、このレンズホ
ルダ１１１は、前記加工ヘッド本体１０７に上下調節可
能に支持された上下調節筒１１３の下端部に適宜に取付
けられている。

【００３５】この上下調節筒１１３の上部には、前記加
工ヘッド本体１０７に回転のみ自在に支持されたナット
部材１１５が相対的に上下動可能に螺合されており、こ
のナット部材１１５の外周面に一体的に備えたウォーム
ギヤ１１７には、前記加工ヘッド本体１０７に回転自在
に支持されたウォーム１１９が噛合されている。そし
て、このウォーム１１９はエンコーダ１２１を備えたサ
ーボモータ１２３に適宜に連結されている。このサーボ
モータ１２３はＮＣ装置としての前記ＮＣ強電盤６３に
接続されていると共にエンコーダ１２１は画像処理装置
としてのコントローラ４９に接続されている。

【００３６】上記構成により、サーボモータ１２１を駆
動せしめると、ウォーム１１９を介してウォームギヤ１
１７が回転され、ナット部材１１５、上下調節筒１１３
を介してレンズホルダ１１１が上下方向へ移動されるこ
とにより、集光レンズ１０９が上下に位置調節すること
ができる。したがって、ＮＣ強電盤６３からの指令によ
り、サーボモータ１２３が駆動し、集光レンズ１０９が
上下に位置調整されると、集光レンズ１０９の位置はエ
ンコーダ１２１で検出されると共にコントローラ４９に
取り込まれる。

【００３７】前記レーザ加工ヘッド１７からワークＷへ
向けてレーザビームを照射してワークＷにスリット又は
丸穴などのレーザ加工を行う際には、集光レンズ１０９
の焦点位置をワークＷの材質，板厚に合った最適な焦点
位置に調節する必要がある。

【００３８】この集光レンズ１０９の焦点位置が最適な
焦点位置に調整されたかを確認するために、前記撮像装
置ユニット２１を用いてコントローラ４９で測定された
焦点位置がＮＣ強電盤６３に備えられた焦点基準位置自
動修正機能で行われる。

【００３９】すなわち、この焦点基準位置自動修正機能
とは、前記集光レンズ１０９の位置調節装置と連動して
焦点基準位置を自動修正する機能である。焦点基準位置
とは加工条件画面の焦点位置の基準となる値で、実際に
はワークＷの表面と集光ビーム焦点位置が一致する集光
レンズ１０９の位置を焦点基準位置と呼ぶ。

【００４０】したがって、ワークＷを切断したときの切
断幅はワークＷの表面に焦点位置が一致したときに最も
細くなるので、この修正機能を実施すると集光レンズ１
０９の位置を変化させながらスリットを切断し、切断幅
を画像取り込み用カメラ２５で撮像し、コントローラ４
９で測定して、スリットの切断幅が最も狭くなる集光レ
ンズ１０９の位置を焦点基準位置として自動的に修正さ
れるものである。

【００４１】例えばワーククランプ３に適当なワークＷ
をクランプせしめる（ワークＷは焦点変動範囲を広くと
って加工できる薄板が最適で、例えばＳＰＣＣ１．２ｍ
ｍが用いられる）。次いで、ＮＣ焦点用加工プログラム
を呼び出すと共にレーザ加工ヘッド１７をワークＷのＸ
８０×Ｙ５０が加工できる場所に手動で動かし加工プロ
グラムをスタートさせて行われる。

【００４２】ワークＷにスリット加工を行う前のピアス
加工中又はピアス加工とスリット加工の間で光学系暖気
時間を設けて高出力のレーザビームを出力し、光学系の
温度を一定としたのちに、スリット加工が行われると、
各スリットの切り始めと切り終りの変化量が従来よりも
小さくなり、各スリット幅が正確に得られる。

【００４３】例えば、集光レンズ１０７の位置移動量が
０．５ｍｍ，修正前の焦点基準位置が８．０ｍｍとなっ
ていると、図３に示すように、集光レンズ１０７を移動
しスリット切断が行われる。図３においては９本のスリ
ット切断が行われ、各スリット幅の切り始めと切り終り
の変化量が小さくなり、しかも、暖気後の安定状態でス
リットの切断幅が撮像装置ユニット２１を用いて測定さ
れる。その結果、最小切断幅と、焦点位置選定を正確に
行うことができる。

【００４４】また、前記画像処理装置（コントローラ）
４９で測定された最も狭い切断幅と焦点基準位置の測定
データが、図２に示されているように、ＮＣ装置（ＮＣ
強電盤）６３に備えられている比較手段１２５に取り込
まれる。またＮＣ装置６３にはメモリ１２７が備えられ
ている。

【００４５】したがって、画像処理装置４９で測定する
測定を同じワークＷで実施し、最も狭い切断幅と焦点基
準位置とが比較手段１２５に取り込まれる。また、メモ
リ１２７には初期のレンズやミラーが新品で調整した直
後の初期データが記憶されているので、この初期データ
が比較手段１２５に取り込まれて、前記測定データと比
較される。その結果、レンズやミラーの劣化の進み具合
を診断せしめることができる。また、切断不良を起した
ときの初期データと測定データとを比較することで、切
断不良が発生する前にレンズやミラーの保守を行うこと
ができる。

【００４６】また、画像処理装置４９で測定する測定
を、同じワークＷで出力の異なる加工条件例えば低出力
の加工条件と高出力の加工条件とで実施し、その焦点基
準位置の差を比較手段１２５に取り込ませる。また、メ
モリ１２７には初期のレンズやミラーが新品で調整した
直後の初期データの差が取り込まれているので、この初
期データの差を比較手段１２３に取り込ませることによ
って、比較されてレンズやミラーの劣化の進み具合を診
断せしめることができる。切断不良を起したときの測定
データと定期的に初期データの差とを比較することで、
切断不良が発生する前にレンズやミラーの保守を行うこ
とができる。

【００４７】また、光学系の劣化は、焦点基準位置の変
化としてあられる。すなわち、スリット加工を行う前に
光学系にレーザビームで暖気を行ったときの暖気前後の
焦点基準位置を測定し、その差をＮＣ装置６３に取り込
ませて、予めメモリ１２７に記憶されている許容値と比
較することによって、光学系の劣化状態の診断を正確か
つ容易に行うことができる。

【００４８】測定動作としては、図１のフローチャート
を基にして説明すると、ステップＳ１で検出スタート指
令を出しステップＳ２でスリットの直上に撮像装置ユニ
ット２１のＣＣＤカメラ２５を位置決めする。ステップ
Ｓ３でリング照明３５を点灯せしめると共にワーク押さ
え４１を下降せしめてワークＷを押さえる。ステップＳ
４でスリットの切断幅における画像データをＣＣＤカメ
ラ２５で撮像した後、ステップＳ５でコントローラ４９
に画像データが取り込まれて処理される。

【００４９】ステップＳ６でリング照明３５を消灯する
と共にワーク押さえ４１を上昇せしめる。ステップＳ７
で測定された切断幅が格納される。次いで、スリット本
数が９本になったかどうか判断し、９本になっていなけ
ればステップＳ２の手前に戻されて繰り返される。スリ
ット本数が９本になると、ステップＳ９で各測定された
切断幅のうち最も狭い切断幅を選び出し、その切断幅に
相当する焦点基準位置に集光レンズ１０７を移動せしめ
て、集光レンズ１０７の焦点位置調整が終了する。

【００５０】次いで、ステップＳ１０で焦点基準位置が
ＮＣ装置のＮＣ強電盤６３における比較手段１２５に取
り込まれると共に、ステップＳ１１でメモリ１２７に記
憶されている初期データとが比較され、集光レンズやミ
ラーなどの劣化状況の診断が行われる。

【００５１】このように最も狭い切断幅とこの切断幅に
対応した焦点基準位置の測定を定期的に同じワークＷで
実施し、測定された測定データと予めメモリ１２７に記
憶されている初期の集光レンズやミラーが新品で調整し
た直後の初期データとを比較手段１２５に取り込んで比
較することにより、集光レンズやミラーの劣化の進み具
合を診断することができる。しかも、切断不良を起こし
たときの上記測定データを設定し、この測定された設定
値と定期的に測定している測定データとを比較手段１２
５で比較することにより、切断不良が発生する前に集光
レンズやミラーの保守を行うことができる。したがっ
て、加工不良の低減を図ることができる。

【００５２】前記測定を低出力の加工条件と高出力の加
工条件とで実施し、その焦点位置の差を初期の集光レン
ズやミラーが新品で調整した直後の初期データと比較手
段１２５で比較することにより、集光レンズやミラーの
劣化の進み具合を診断することができる。しかも、切断
不良を起こしたときの上記測定データを設定し、この測
定された設定値と定期的に測定している測定データとを
比較手段１２５で比較することにより、切断不良が発生
する前に集光レンズやミラーの保守を行うことができ
る。したがって、加工不良の低減を図ることができる。

【００５３】なお、この発明は、前述した実施の形態の
例に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより
その他の態様で実施し得るものである。レーザ加工機に
ついて説明したがその複合機でも対応することができ
る。

【００５４】

【発明の効果】以上のごとき実施の形態の例より理解さ
れるように、請求項１，６の発明によれば、Ｙ軸キャレ
ッジに設けられたレーザ加工ヘッドから集光レンズの焦
点位置を種々変化させてワークへレーザビームを照射せ
しめてワークに複数のスリット加工が行われる。この加
工された複数のスリットをＹ軸キャレッジに設けられた
撮像装置ユニットの直下に位置決めし、リング照明を点
灯せしめると共にワーク押さえを下降せしめてワークを
押さえる。次いで、画像取り込み用カメラで前記各スリ
ットにおける切断幅の画像データを取り込むと共に画像
処理装置に画像データを送る。画像処理装置では各切断
幅を測定すると共にこの測定された各切断幅のうちの最
も狭い切断幅における焦点位置が集光レンズの焦点基準
位置として正確に判断される。この測定された焦点基準
位置と最も狭い切断幅の測定データとがＮＣ装置の比較
手段に取り込まれて、予めメモリに記憶されている予め
設定された初期データと比較されて、集光レンズ、ミラ
ーなどの光学系の劣化状況の診断を行うことができる。

【００５５】請求項２，６の発明によれば、Ｙ軸キャレ
ッジに設けられたレーザ加工ヘッドから集光レンズの焦
点位置を種々変化させてワークへレーザビームを照射せ
しめてワークに複数のスリット加工が行われる。この加
工された複数のスリットをＹ軸キャレッジに設けられた
撮像装置ユニットの直下に位置決めし、リング照明を点
灯せしめると共にワーク押さえを下降せしめてワークを
押さえる。次いで、画像取り込み用カメラで前記各スリ
ットにおける切断幅の画像データを取り込むと共に画像
処理装置に画像データを送る。画像処理装置では各切断
幅を測定すると共にこの測定された各切断幅のうちの最
も狭い切断幅における焦点位置が集光レンズの焦点基準
位置として正確に判断される。この測定を定期的に同じ
ワークで実施し、その都度、最も狭い切断幅と焦点基準
位置の各測定データがＮＣ装置の比較手段に取り込まれ
て、メモリに記憶されている予め設定された初期データ
と比較される。そしてこの比較されたその変化量と加工
不良が発生したときの設定変化とが判断手段に取り込ま
れて比較判断され、集光レンズやミラーなどの劣化の進
み具合を診断せしめることができる。而して、加工不良
の低減を図ることができる。

【００５６】請求項３，６の発明によれば、Ｙ軸キャレ
ッジに設けられたレーザ加工ヘッドから集光レンズの焦
点位置を種々変化させてワークへレーザビームを照射せ
しめてワークに複数のスリット加工が行われる。この加
工された複数のスリットをＹ軸キャレッジに設けられた
撮像装置ユニットの直下に位置決めし、リング照明を点
灯せしめると共にワーク押さえを下降せしめてワークを
押さえる。次いで、画像取り込み用カメラで前記各スリ
ットにおける切断幅の画像データを取り込むと共に画像
処理装置に画像データを送る。画像処理装置では各切断
幅を測定すると共にこの測定された各切断幅のうちの最
も狭い切断幅における焦点位置が集光レンズの焦点基準
位置として正確に判断される。この測定を、同じワーク
で出力の異なる加工条件で実施し、この測定された焦点
基準の差と予め設定された初期データの差とがＮＣ装置
の比較手段に取り込まれて比較されて集光レンズ、ミラ
ーの劣化の進み具合を診断せしめることができる。而し
て、加工不良の低減を図ることができる。

【００５７】請求項４，６の発明によれば、ワークにス
リット加工前のピアス加工中又はピアス加工とスリット
加工の間で光学系暖気時間を設けてレーザビームで光学
系を暖気することにより、各スリットの切り始めと切り
終りの変化量が従来よりも小さくなるので、最小切断幅
と焦点位置の測定を正確に行うことができる。その結
果、光学系の診断を正確かつ容易に行うことができる。

【００５８】請求項５，６の発明によれば、光学系に暖
気を行う前後の焦点基準位置を測定し、その差をＮＣ装
置に取り込ませて予め設定された許容値と比較すること
により、光学系の劣化状態の診断を正確かつ容易に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図２】この発明を説明する構成ブロック図である。

【図３】焦点位置を確認する際のワークにスリット加工
を行う説明図である。

【図４】この発明のレーザ加工機を説明する説明図であ
る。

【図５】（Ａ）はコントローラの平面図、（Ｂ）は
（Ａ）における正面図、（Ｃ）は（Ａ）における右側面
図、（Ｄ）は（Ａ）における左側面図である。

【図６】電気系統のシステム構成図である。

【図７】エア系統のシステム構成図である。

【図８】レーザ加工ヘッド内の集光レンズを上下動せし
める説明図である。

【符号の説明】

１ レーザ加工機 ３ ワーククランプ １５ Ｙ軸キャレッジ １７ レーザ加工ヘッド ２１ 撮像装置ユニット ２３ 撮像装置ユニットケース ２５ ＣＣＤカメラ（画像取り込み用カメラ） ３１ エアシリンダ ３５ リング照明 ４１ ワーク押さえ ４９ コントローラ（画像処理装置） ６３ ＮＣ強電盤（演算処理装置） ７３ ＮＣ操作盤 １０７ 集光レンズ １２５ 比較手段 １２７ メモリ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｙ軸キャレッジに設けられ、かつ焦点位
   置が調整可能な集光レンズを備えたレーザ加工ヘッドか
   ら前記焦点位置を種々変化させてワークへレーザビーム
   を照射せしめてワークに複数のスリット加工を行った
   後、この加工された複数のスリットを前記Ｙ軸キャレッ
   ジに設けられた撮像装置ユニットの直下に位置決めし、
   撮像装置ユニット内のリング照明を点灯すると共に撮像
   装置ユニット内のワーク押さえを下降せしめてワークを
   押さえ、次いで、撮像装置ユニット内の画像取り込み用
   カメラで前記各スリットにおける切断幅の画像データを
   取り込むと共に画像処理装置に画像データが送られた前
   記各切断幅を測定し、この測定された各切断幅のうちの
   最も狭い切断幅における焦点位置を前記集光レンズの焦
   点基準位置とし、この測定された最も狭い切断幅と焦点
   基準位置の測定データをＮＣ装置に取り込ませて、ＮＣ
   装置においてこの測定データを予め設定された初期デー
   タと比較することを特徴とするレーザ加工機における光
   学系診断方法。
2. 【請求項２】 Ｙ軸キャレッジに設けられ、かつ焦点位
   置が調整可能な集光レンズを備えたレーザ加工ヘッドか
   ら前記焦点位置を種々変化させてワークへレーザビーム
   を照射せしめてワークに複数のスリット加工を行った
   後、この加工された複数のスリットを前記Ｙ軸キャレッ
   ジに設けられた撮像装置ユニットの直下に位置決めし、
   撮像装置ユニット内のリング照明を点灯すると共に撮像
   装置ユニット内のワーク押さえを下降せしめてワークを
   押さえ、次いで、撮像装置ユニット内の画像取り込み用
   カメラで前記各スリットにおける切断幅の画像データを
   取り込むと共に画像処理装置に画像データが送られた前
   記各切断幅を測定し、この測定された各切断幅のうちの
   最も狭い切断幅における焦点位置を前記集光レンズの焦
   点基準位置とし、この測定を定期的に同じワークで実施
   し、その都度、最も狭い切断幅と焦点基準位置の測定デ
   ータをＮＣ装置に取り込ませて、ＮＣ装置においてこの
   各測定データとメモリに記憶されている予め設定された
   初期データと比較し、その変化量が、加工不良が発生し
   たときの設定変化量に近づいたかどうかを判断すること
   を特徴とするレーザ加工機における光学系診断方法。
3. 【請求項３】 Ｙ軸キャレッジに設けられ、かつ焦点位
   置が調整可能な集光レンズを備えたレーザ加工ヘッドか
   ら前記焦点位置を種々変化させてワークへレーザビーム
   を照射せしめてワークに複数のスリット加工を行った
   後、この加工された複数のスリットを前記Ｙ軸キャレッ
   ジに設けられた撮像装置ユニットの直下に位置決めし、
   撮像装置ユニット内のリング照明を点灯すると共に撮像
   装置ユニット内のワーク押さえを下降せしめてワークを
   押さえ、次いで、撮像装置ユニット内の画像取り込み用
   カメラで前記各スリットにおける切断幅の画像データを
   取り込むと共に画像処理装置に画像データが送られた前
   記各切断幅を測定し、この測定された各切断幅のうちの
   最も狭い切断幅における焦点位置を前記集光レンズの焦
   点基準位置とし、この測定を、同じワークで出力の異な
   る加工条件で実施し、この測定された焦点基準位置の差
   と、予め設定された初期データの差とを比較することを
   特徴とするレーザ加工機における光学系診断方法。
4. 【請求項４】 ワークに複数のスリット加工を行う前
   に、光学系の暖気を前記レーザビームで行うことを特徴
   とする請求項１，２，３記載のレーザ加工機における光
   学系診断方法。
5. 【請求項５】 Ｙ軸キャレッジに設けられ、かつ焦点位
   置が調整可能な集光レンズを備えたレーザ加工ヘッドか
   ら前記焦点位置を種々変化させてワークへレーザビーム
   を照射せしめてワークに複数のスリット加工を行う前に
   光学系に暖気を行い、次いで、スリット加工を行った
   後、この加工された複数のスリットを前記Ｙ軸キャレッ
   ジに設けられた撮像装置ユニットの直下に位置決めし、
   撮像装置ユニット内のリング照明を点灯すると共に撮像
   装置ユニット内のワーク押さえを下降せしめてワークを
   押さえ、次いで、撮像装置ユニット内の画像取り込み用
   カメラで前記各スリットにおける切断幅の画像データを
   取り込むと共に画像処理装置に画像データが送られた前
   記各切断幅を測定し、この測定された各切断幅のうちの
   最も狭い切断幅における焦点位置を前記集光レンズの焦
   点基準位置とし、この測定された焦点基準位置と暖気を
   行う前の焦点基準位置とを比較し、その差をＮＣ装置に
   取り込ませて、ＮＣ装置において光学系の劣化状態を診
   断することを特徴とするレーザ加工機における光学系診
   断方法。
6. 【請求項６】 Ｙ軸方向へ移動自在なＹ軸キャレッジに
   設けられ、かつ焦点位置が調整可能な集光レンズを備え
   たレーザ加工ヘッドと、前記Ｙ軸キャレッジに設けら
   れ、上下動自在なリング照明とワーク押さえを有すると
   共に画像取り込み用カメラを有した撮像装置ユニット
   と、前記画像取り込み用カメラで撮像した画像データを
   取り込んで画像処理をする画像処理装置と、この画像処
   理装置で処理し測定された焦点基準位置と最も狭い切断
   幅の測定データ又は焦点基準位置の差を取り込ませて、
   メモリに記憶されている予め設定された初期データ又は
   初期データの差と比較する比較手段を有するＮＣ装置、
   で構成されていることを特徴とするレーザ加工機におけ
   る光学系診断装置。