JPS6333193A - レ−ザ加工装置用倣い制御装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、レーザ加工装置における倣い制御用の接触
子の制御手段に関するものである。

［従来の技術］ 第４図は従来の倣い制御回路を示すブロック図であり、
第５図は加工物（２）の孔の穿設及び切断状態を示す斜
視図である０図において、（１）は図示しないレーザ発
振器より照射されたレーザ光、（２）は切断作業の対象
物となる加工物、（３）は加工物（２）上にレーザ光（
１）を集光させるための集光レンズ、（４）は加工物（
２）と集光レンズ（３）との距ａｌＩ（以下焦点距離と
いう）を検出するために、加工物（２）の表面に接触す
る接触子、（５）は接触子（４）が検出した距離情報を
電気信号に変換する接触式センサー、（６）はセンサー
（５）よりの電気信号により焦点距離を制御する倣い制
御回路、（７）は倣い制御回路（８）よりの信号により
集光レンズ（３）の位置を、加工物（２）の表面に対し
て垂直方向に変化させることができるモータ、（８）は
接触子引上げ機構であり、この接触子引上げ機構（８）
は、接触子（４）に固定されている鉄片（９）と、励磁
されることにより鉄片（９）を引き上げる電磁石（１０
）と、電磁石（１０）の駆動用電源（１１）と、駆動用
接点（１２）から構成されている。　（１３）は接触子
（１４）を引き上げる際に、外部からの信号により閉路
となる接触子引上げ用常開接点、（１４）は接触子引上
げ用常開接点（１３）が閉路時に励磁されるリレー、（
１５）はリレー（１４）用の電源、　（１Ｂ）は倣い制
御回路（６）に接続されている常閉接点であって、リレ
ー（１４）が励磁されている時は開路状態になる。また
、接触子引上げ機構（８）に設けられている上記駆動用
接点（１２）は常開接点であって、リレー（１４）が励
磁されている時は閉路状態となる。

（４０）は、接触子引上げ用常開接点（１３）、リレー
（１０、電源（１５）から構成される停止回路であり、
接触子引上げ機構（８）の動作時に倣い制御回路（６）
の動作を停止させる機能をも有している。

次に動作について説明する。加工物（２）の凹凸を接触
子（４）で検出し、この検出結果の距離（焦点圧ｇ１）
の情報をセンサー（５）で電気信号に変換し、該電気信
号を倣い制御回路（６）に入力する。

倣い制御回路（６）では、事前に設定された信号（焦点
位置設定信号）と、センサー（５）よりの上記電気信号
とにより加工物（２）と集光レンズ（３）との距離が一
定になるようにモータ（７）を駆動して集光レンズ（３
）の位置を加工物（２）と垂直方向に移動させる・次い
で、図示しないレーザ発振器からレーザ光（１）を集光
レンズ（３）を介して加工物（２）に集光させることに
より、第５図に示すように、まず第１に、加工物（２）
に貫通孔（２ａ）を穿設し、第２に、目的とする形状の
製品（２ｄ）を得るための外形線（２ｃ）に至る線（２
ｂ）に沿って切断を開始し、第３に、外形線（２Ｃ）に
沿って切断する。このような孔の穿設作業及び切断作業
によって、製品（２ｄ）を得ることができる。

ところが、上記手段では穿設作業及び切断作業中は常に
接触子（０が加工物（２）に接触して、加工物（２）と
集光レンズ（３）との距離を検出しているから、レーザ
光（１）は加工物（２）に完全に集光することとなり、
良好な穿設及び切断を行なえるという長所がある反面、
この手段では、接触子（４）により加工物（２）に傷が
ついたり、接触子（４）の先端部分が摩耗するという欠
点がある。

そこで、作業者が、孔（２ａ）を穿設する時にのみ接触
子（４）を加工物（２）に接触させて加工物（２）の凹
凸の検出をすればよく、ｍ　（２ｂ）、及び製品（２ｄ
）の外形線（２Ｃ）に沿って切断する時は上記接触子（
４）による加工物（２）の凹凸の検出は不要であると判
断した場合には、孔（２ａ）の穿設作業時のみ接触子（
４）を加工物（２）に接触させ、切断作業中は接触子（
４）を引き上げたままで加工物（２）の切断を行なう、
即ち、外部よりの信号により接触子引上げ用常開接点（
１３）を閉路状態にする。すると、当該常開接点（１３
）が閉路状態になることによりリレー（１４）が励磁さ
れる。このリレー（１４）の励磁により常開接点である
駆動用接点（１２）が閉路状態になると、駆動用電源（
１１）がＯＮされた状態の下で、電磁石（１０）が励磁
されて鉄片（８）を上方に吸引する。このため、鉄片（
８）が固定されている接触子（４）は加工物（２）の表
面から離れて上方に引き上げられる。この接触子（４）
の動きにより、センサー（５）からは焦点距離を補正す
るような補正電気信号が倣い制御回路（８）に出力され
る。ところが、この倣い制御回路（６）は、リレー（１
４）の常閉接点（ＩＢ）が、リレー（１４）の励磁によ
り開路状態になることにより、倣い制御機能が停止する
ようになっているから、上記センサー（５）からの補正
電気信号によりモータ（７）が駆動されることはない、
このため、外部から信号を入力して接触子（４）を引き
上げても、集光レンズ（３）は外部からの信号が入力さ
れる直前の位置に静止したままとなって、集光レンズ（
３）の位置は変化しないことになる。このようにして、
停止回路（４０）によって、接触子引上げ機構（８）が
動作した時に、倣い制御回路（６）の動作を停止するよ
うにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来のレーザ加工装置用倣い制御装置は以上のように構
成されており、接触子（４）を引き上げるためには、作
業者が外部よりその都度引き上げ信号を入力する必要が
あるから、操作が煩雑で作業性が悪いという問題点、及
び接触子（４）により加工物（２）に傷がついたり、接
触子（４）が摩耗するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、接触子（４）の引き上げを自動的に行なうこ
とができるレーザ加工装置用倣い制御装置を得ることを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るレーザ加工装置用倣い制御装置は、接触
式センサーを用いた倣い制御回路によって、加工物と集
光レンズ間の距離を一定に制御し、接触子引上げ機構に
よって接触式センサーの接触子先端を加工物から引上げ
て接触を停止させ、停止回路によって接触子引上げ機構
が動作時に倣い制御回路の動作を停止させるレーザ加工
装置において、加工物への孔の穿設作業時に動作する孔
の穿設作業用信号により、上記停止回路と接触子引上げ
機構を制御する制御回路を構成したものである。

［作用］ この発明においては、加工物に孔を穿設する作業時に動
作する孔の穿設作業用信号を出力する接点、例えば該穿
設作業時に使用される加工ガス用の電磁弁を駆動するた
めのリレーの接点を、接触子引上げ用常開接点として使
用したから、接触子の引上げを自動的に行なうことがで
きる。

また、この発明においては、加工物に孔を穿設する作業
時には、接触子と加工物とは接触しており、その際に焦
点位置の検出が行なわれて集光レンズの位置の補正が実
行されるが、通常の切断作業時には、接触子と加工物と
は接触していないので、加工物に傷がつくことを防止で
きるとともに、接触子の摩耗を減少させることができる
。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について第１図及び第２図を
参照しながら説明する。なお、第４図及び第５図と同一
部材には同一符号を付してその説明を省略する０図中、
　（２１）は加工物（２）へ加工ガスを吹きつけるため
の加工ノズル、（２２）は一般の切断１作業時に加工ガ
スを加工ノズル（２１）へ供給するために配管途中に取
付けられた電磁弁、（２３）は一般の切断作業時の加工
ガス圧力を調整するために配管途中に取付けられたガス
圧調整器、（２４）は加工物（２）に孔（２ａ）を穿設
する作業時に加工ガスを加工ノズル（２１）へ供給する
ために配管途中に取付けられた電磁弁、（２５）は上記
穿設作業時の加工ガス圧力を調整するために配管途中に
取付けられたガス圧調整器、（２６）は一般の切断作業
時に使用する電磁弁（２２）を開放にするための制御信
号により閉路となる常開接点、（２７）は常開接点（２
８）が閉路時に励磁されるリレー、（２８）は孔（２ａ
）の穿設作業時に使用する電磁弁（２４）を開放にする
ための制御信号により閉路となる常開接点、（２９）は
常開接点（２８）が閉路時に励磁される駆動用リレー、
（３０）は常閉接点であって、リレー（２９）が励磁さ
れている時に開路状態となる。　（３１）は常開接点で
あって、リレー（２７）が励磁されている時は閉路状態
となって電磁弁（２２）を動作させて、加工ガス流路を
開路状態にする。（３２）は常開接点であって、リレー
（２９）が励磁されている時は閉路状態となって電磁弁
（２４）を動作させて、加工ガス流路を開路状態にする
。　（４０）は、常開接点（２Ｂ）、（２８）　、　リ
レー（２７）　、　（２９）　、　（１４）、常閉接点
（３０）、電源（１５）から構成される停止回路である
。孔の穿設作業時に動作する該穿設作業用信号により、
接触子引き上げ機構（８）とこの停止回路（４０）とを
制御するようにしている。

なお、第１図においては、各リレーには（淀１）〜（雲
３）の符号を付すとともに、リレーの励磁の有無により
開閉動作をする各接点には、それぞれのリレーと対応さ
せた同一の符号（雲り〜（婁３）を付して表わしている
。

次に動作について説明する。加工物（２）をレーザ光（
１）で切断する場合には、加工物（２）の孔（２ａ）の
穿設作業をまず最初に行う、つまり、レーザ光（１）と
加工物（２）の相対的位置を固定しておき、一定時間一
定箇所にレーザ光（１）を照射し加工物（２）に孔（２
ａ）を穿設する。その際の加工ガスの圧力は、一般の切
断時の加工ガスの圧力よりも低い方が良い、第５図に示
すように、加工物（２）に貫通した孔（２ａ）が穿設さ
れると、次いでレーザ光（１）と加工物（２）の相対的
位置を例えば線（２ｂ）　、　（２ｃ）に沿って動かす
ことにより加工物（２）を自在に切断することができて
、製品（２ｄ）を得ることができる。その際、加工ガス
の圧力は孔（２ａ）の穿設時のものよりも高い方が良い
、またレーザ光（１）のエネルギーもかえた方が良い。

孔（２ａ）の穿設作業時には、常開接点（２８）が閉路
状態になりリレー（２９）が励磁（ＯＮ）される、リレ
ー（２９）が励磁（ＯＮ）されることにより、常開接点
（３２）が閉路状態になり、電磁弁（２４）が開放状態
（ＯＮ状態）となり、低圧の加工ガスが加工物（２）へ
加工ノズル（２１）を介して供給される。また、リレー
（２９）が励磁されることにより、常閉接点（３０）が
開路状態となり、リレー（１４）は非励磁（ＯＦＦ状態
）となる、このため、駆動用接点（１２）は開路状態と
なって、電磁石（１０）は動作しないことになり（ＯＦ
Ｆ状態）、接触子引上げ機構（８）は動作しないため、
接触子（４）は加工物（２）に接触して、加工物（２）
の表面状況を検知して焦点位置を測定する。また、リレ
ー（１４）が非励磁のため、常閉接点（１６）は閉路状
態になり、倣い制御回路（６）が動作（ＯＮ）　して、
加工物（２）と集光レンズ（３）との距離を設定位置と
なるようにモータ（７）を駆動して集光レンズ（３）を
加工物（２）と垂直方向に調節する。なお、この時リレ
ー（２７）、電磁弁（２２）はＯＦＦ状態である。この
孔（２ａ）の穿設作業が終了すると、常開接点（２８）
は開路状態、常開接点（２８）は閉路状態となる。これ
により、リレー（２７）が励磁（ＯＮうされ、常開接点
（３１）が閉路状態となり、電磁弁（２２）が開放状態
（ＯＮ状態）となって、高圧の加工ガスが加工ノズル（
２１）を介して加工物（２）へ供給される。この時、常
開接点（２８）が開路状態となるから、リレー（２９）
は非励磁（ＯＦＦ）となっている、よって、常開接点（
３２）は開路状態になり、電磁弁（２４）が遮断状ｍ（
ＯＦＦ状態）となり、低圧の加工ガスの供給を停止して
いる。即ち、加工ノズル（２１）に供給される加工ガス
は低圧のものから高圧のものに切換えられたことになる
。また、リレー（２８）が非励磁（ＯＦＦ）となってい
るから、常閉接点（３０）が閉路状態になり、リレー（
１４）が励磁（ＯＮ）される。このため駆動用接点であ
る常開接点（１２）は閉路状態になり、電磁石（ｌＯ）
が動作して（ＯＮ状態）、接触子引上げ機構（８）が動
作する。この動作により接触子（４）は引き上げられ、
一方常閉接点（１Ｂ）は開路状態となり、倣い制御回路
（８）は倣い制御機能を停止する（ＯＦＦ状態）、接触
子（４）が引き上げられた状態で、第５図中の線（２ｂ
）　、　（２ｃ）に沿ってレーザ光（１）と加工物（２
）の相対的位置を変化させて、切断加工作業が行われる
。

このレーザ光（１）と加工物（２）の相対的位置を変化
させるためには、レーザ光（１）又は加工物（２）の双
方又はいずれか一方の位置を移動させることによって行
なっている。

上記各動作を、第２図に示すシーケンスのタイムチャー
トに基づいて説明する。図においては、左方向から右方
向に時間が経過しているものとすると、孔の穿設作業（
Ａ）の開始前にあっては、常閉接点（３０）が閉路状態
となっているため、リレー（１４）はＯＮ状態となり、
常開接点（１２）は閉路状態となり、電磁石（１０）は
ＯＮ状態となって、接触子（４）は引き上げられている
。一方、リレー（１４）がＯＮ状態だから、常閉接点（
１８）は開路状態であり、倣い制御回路（１６）はＯＦ
Ｆ状態である。常開接点（２Ｂ）、（２Ｂ）は開路状態
であるため、リレー（２７）　。

（２８）もＯＦＦ状態であり、常開接点（３１）、（３
２）も開路状態であり、電磁弁（２２）、（２４）はＯ
ＦＦ状態である。

次に、孔の穿設作業中及び切断作業中における各リレー
、電磁弁等の各動作は、前述した内容の動作を「孔の穿
設作業（Ａ）」及び「切断作業（Ａ）」としてそれぞれ
示している。この「切断作業（Ａ）」が終了すると、レ
ーザ光（１）又は加工物（２）を相対的に移動させて、
次の製品（２ｄ）の加工を行なうべく、前述の「孔の穿
設作業（Ａ）」と同様な「孔の穿設作業（Ｂ）」を開始
し、次いで、「切断作業（Ｂ）」を行なうことになる。

こうして、孔の穿設作業及び切断作業がくり返し行なわ
れて、レーザによる製品の製作加工が行なわれる。

この孔（２ａ）の穿設作業は一般に一定期間毎に必ず行
なわれる作業であるから、上述のように倣い制御機悌を
停止させることにより、加工物（２）と’ｌレンズ（３
）の距離をほぼ一定に保つことができる。

なお、常開接点（２Ｂ）　、　（２８）はＮＧ盤よりの
プログラム信号により、動作する接点でも良い。

また、第２の実施例を示す第３図の如く、リレー　（１
４）は、スイッチ（４１）による切替え操作により常閉
接点（３０）又は常開接点（１３）のうちいずれか一方
の信号によっても制御できるようにしても良い。

また、上記各実施例では加工ガス圧切換用電磁弁（２４
）の駆動用リレー（２８）の接点に入力する信号として
孔の穿設作業用信号を用いたが、前記駆動用リレー（２
９）の接点の代りに、レーザ光（１）のエネルギー切換
信号等の、孔の穿設作業時に使用する他の制御信号を用
いても上記各実施例と同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、接触子（４）の引き
上げおよび倣い制御回路の停止を自動的に行うことがで
き、かつ焦点位置も一定に保つことができるので、倣い
制御装置の操作が容易になり、かつ接触子の寿命も長く
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるレーザ加工装置用倣
い制御装置のブロック図、第２図はこの発明の一実施例
のシーケンスを示すタイムチャート、第３図はこの発明
の他の実施例を示すブロック図であって、第１図相当図
、第４図は従来のレーザ加工装置用倣い制御装置のブロ
ック図であって、第１図相当図、第５図は加工物の孔あ
け及び切断状態を示す斜視図である。 図において。 （２）は加工物、　　　　（２ａ）は孔、（３）は集光
レンズ、　　　（４）は接触子、（５）は接触式センサ
ー、 （６）は倣い制御装置、 （８）は接触子引上げ機構、 （２４）は電磁弁、　　　　　（２９）は駆動用リレー
、（４０）は停止回路である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代　　理　　人　　　大　　岩　　増　　雄第４図 ■ ＝＋　　−Ｊ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）接触式センサーを用いて加工物と集光レンズ間の
   距離を一定に制御する倣い制御回路と、接触式センサー
   の接触子先端と加工物の接触を停止する接触子引上げ機
   構と、前記接触子引上げ機構が動作時に前記倣い制御回
   路の動作を停止する停止回路とを有するレーザ加工装置
   において、加工物への孔の穿設作業時に動作する、孔の
   穿設作業用信号により、上記停止回路と前記接触子引上
   げ機構を制御する制御回路を構成したことを特徴とする
   レーザ加工装置用倣い制御装置。
2. （２）前記、孔の穿設作業用信号を穿設作業時に使用す
   る加工ガス用の電磁弁の駆動用リレーの接点に入力する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ加
   工装置用倣い制御装置。