(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光線を発振するレーザ発振器と、レーザ発振器から発振されたレーザ光線を被加工物に照射する加工ヘッドと、上記加工ヘッドと被加工物とを相対移動させる駆動源と、上記レーザ発振器および駆動源の作動を制御する制御装置と、上記加工ヘッドと被加工物とを相対移動させてレーザ加工を行っている時に加工ヘッドと被加工物との間の距離を検出して制御装置に伝達するとともに、加工ヘッドが障害物に接触したら、そのことを検出して制御装置に伝達するセンサとを備え、制御装置はセンサから伝達される距離の検出信号をもとに上記駆動源およびレーザ発振器の作動を制御して、被加工物と加工ヘッドとの距離を一定に維持して被加工物に所要のレーザ加工を施すように構成したレーザ加工機において、
レーザ加工を行っている時に、加工ヘッドが障害物に接触したことをセンサが検出してそのことを制御装置に伝達してきた際には、制御装置は、所定時間Ｔ１だけ加工ヘッドの高さを障害物との接触時の高さに維持することを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
レーザ加工を行っている時にセンサから加工ヘッドが障害物に接触したことを制御装置に伝達してきた際に、センサから制御装置に検出信号が伝達されてから所定時間Ｔ２の経過後も継続して同一の検出信号が制御装置に伝達されている場合には、制御装置はレーザ発振器および駆動源の作動をすべて停止させてレーザ加工を停止させる一方、
レーザ加工を行っている時にセンサから加工ヘッドが障害物に接触したことを制御装置に伝達してきた際に、センサから検出信号が伝達されて所定時間Ｔ２の経過後に上記センサから上記と同一の検出信号が伝達されなくなった場合には、制御装置はレーザ発振器および駆動源を継続して作動させてレーザ加工を継続するように構成されており、
さらに、上記所定時間Ｔ２は所定時間Ｔ１と同じかそれよりも短い時間に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【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関し、より詳しくは被加工物の所要位置にピアッシング（穿孔）を行い、そこからレーザ加工を開始するようにしたレーザ加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ加工機として次のような構成を備えたものが知られている。すなわち、レーザ光線を発振するレーザ発振器と、レーザ発振器から発振されたレーザ光線を被加工物に照射する加工ヘッドと、上記加工ヘッドと被加工物とを相対移動させる駆動源と、上記レーザ発振器および駆動源の作動を制御する制御装置と、上記加工ヘッドと被加工物とを相対移動させてレーザ加工を行っている時に加工ヘッドと被加工物との間の距離を検出して制御装置に伝達するとともに、加工ヘッドが障害物に接触したら、そのことを検出して制御装置に伝達するセンサとを備え、制御装置はセンサから伝達される距離の検出信号をもとに上記駆動源およびレーザ発振器の作動を制御して、被加工物と加工ヘッドとの距離を一定に維持して被加工物に所要のレーザ加工を施すように構成したレーザ加工機は知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のレーザ加工機では、レーザ加工を行う前に被加工物の所要位置にレーザ光線を照射してピアッシング（穿孔）を行うようにしているが、このピアッシングを行った時に被加工物の溶融物がピアッシング箇所の周囲の被加工物の表面に飛散し、それが小さなアーチ状となって凝固することがあった。
このようにしてピアッシング箇所の周囲にアーチ状の凝固物が生じると、ピアッシング後にレーザ加工が開始された際に加工ヘッドの下端部がアーチ状の凝固物に接触する。すると、センサによってそのことが検出されて制御装置に伝達される。この場合、従来では、制御装置によってレーザ発振器および駆動源の作動をすべて停止させてレーザ加工を中止していたものである。つまり、接触しても支障がない上記凝固物と加工ヘッドが接触した場合にもレーザ加工が中止されるようになっていたものである。
また、ピアッシング後にレーザ加工が開始されて、レーザ加工開始直後には加工ヘッドがアーチ状の凝固物と接触せずに、レーザ加工がある程度進行した段階においてピアッシング箇所の近傍を加工ヘッドが通過する場合がある。その際に、凝固物と加工ヘッドとの距離をセンサが検出して制御装置に伝達すると、制御装置は、センサから伝達される距離の検出信号をもとに加工ヘッドと凝固物との距離を一定となるように駆動源を制御する。そのため、センサが凝固物を検出した加工領域では、加工ヘッドと被加工物の表面との距離が不良となり、したがって、その加工領域ではレーザ加工が不完全になるという欠点が指摘されていたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような事情に鑑み、本発明は、レーザ光線を発振するレーザ発振器と、レーザ発振器から発振されたレーザ光線を被加工物に照射する加工ヘッドと、上記加工ヘッドと被加工物とを相対移動させる駆動源と、上記レーザ発振器および駆動源の作動を制御する制御装置と、上記加工ヘッドと被加工物とを相対移動させてレーザ加工を行っている時に加工ヘッドと被加工物との間の距離を検出して制御装置に伝達するとともに、加工ヘッドが障害物に接触したら、そのことを検出して制御装置に伝達するセンサとを備え、制御装置はセンサから伝達される距離の検出信号をもとに上記駆動源およびレーザ発振器の作動を制御して、被加工物と加工ヘッドとの距離を一定に維持して被加工物に所要のレーザ加工を施すように構成したレーザ加工機において、
レーザ加工を行っている時に、加工ヘッドが障害物に接触したことをセンサが検出してそのことを制御装置に伝達してきた際には、制御装置は、所定時間Ｔ１だけ加工ヘッドの高さを障害物との接触時の高さに維持するように構成したものである。
【０００５】
【作用】
上述した構成によれば、被加工物にピアッシング時に生じたアーチ状の凝固物が存在し、かつレーザ加工中に加工ヘッドが凝固物に接触し、そのことをセンサが検出して制御装置に伝達すると、制御装置は、上記所定時間Ｔ１だけ加工ヘッドの高さを一定に維持する。そのため、加工ヘッドの高さが一定に維持されたまま加工が継続され、加工ヘッドが凝固物に衝突することで凝固物が破壊されることになる。凝固物は糸状でもろいために、加工ヘッドが凝固物に衝突しても、加工ヘッドが損傷することはない。そのため、凝固物が存在する加工領域であっても、被加工物の本来の表面から加工ヘッドまでの高さが一定に維持されてレーザ加工が行われる。
そのため、ピアッシングに生じたアーチ状の凝固物が存在したとしても、それに拘りなく被加工物に良好なレーザ加工を施すことができる。したがって、加工不良を起こすことなく被加工物に良好なレーザ加工を行うことができる。
【０００６】
【実施例】
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１において１はレーザ加工機であり、このレーザ加工機１はレーザ光線Ｌを発振するレーザ発振器２を備えるとともに、このレーザ発振器２から発振されたレーザ光線Ｌを集光して板状の被加工物３に照射する加工ヘッド４を備えている。
加工ヘッド４は図示しない門型フレームに取り付けてあり、かつ図示しないモータに連動してＸ方向に移動できるようになっている。
被加工物３は加工テーブル５上に載置してあり、この加工テーブル５は図示しないモータに連動して、上記Ｘ方向と直交するＹ方向に移動されるようになっている。
上述したように加工ヘッド４及び加工テーブル５は、それぞれ駆動源としての図示しないモータに連動しており、これら各モータの作動は制御装置６によって制御されるようになっている。したがって、制御装置６によって上記各モータの作動を制御することによって、加工テーブル５に載置した被加工物３と加工ヘッド５とをＸＹ方向に相対移動させて、被加工物３を所要の形状に切断することができる様になっている。
また、加工ヘッド４は上述した門型フレームに昇降自在に設けてあり、この門型フレームに鉛直下方にむけて設けたモータ７と連動している。このモータ７も制御装置６によって作動を制御されるようになっている。
更に、加工ヘッド４における下方側の端部には、従来公知の静電容量センサ８を取り付けている。この静電容量センサ８は、被加工物３の表面と加工ヘッド４の下端部との距離を検出できるようになっており、静電容量センサ８によって検出した被加工物３の表面と加工ヘッド４の下端部との距離は信号に変換されて制御装置６に伝達されるようになっている。また、加工ヘッド４と被加工物３とをＸＹ方向に相対移動させてレーザ加工を行っている時に、加工ヘッド４が何らかの障害物に接触した場合には、上記静電容量センサ８はそのことを検出するようになっている。その際にも、静電容量センサ８から制御装置６に向けて、加工ヘッド４が障害物に接触した旨の検出信号を伝達するようになっている。
そして、被加工物３に対して切断加工を施す場合には、先ず、図２に示すように、加工開始前にレーザ光線Ｌを被加工物３の所要位置に向けて照射してピアッシング（穿孔）を行う。そして、制御装置６によって図示しないモータを作動させて、加工ヘッド４と被加工物３とをＸＹ方向に相対移動させて上記ピアッシングした箇所３Ａから切断加工を開始する。また、この切断加工中には、制御装置６は、静電容量センサ８から伝達される距離の検出信号をもとに、上記モータ７を正逆に回転させて加工ヘッド４（集光レンズ１１）と被加工物３の表面との距離が一定となるように制御するようにしている。制御装置６は、上記図示しないＸＹ方向のモータおよびモータ７、さらにレーザ発振器２の作動を制御する第１制御部６Ａを備えており、この第１制御部６Ａは、第２制御部６Ｂからモータ７と加工ヘッド４（集光レンズ１１）との距離が一定となる制御を行うように倣い指令が伝達されている場合に、モータ７を正逆に回転させて加工ヘッド４と被加工物３の表面との距離が一定となるように制御するようになっている。
以上の構成は従来公知のレーザ加工機１のものと変わるところはない。
ところで、上述したように被加工物３にピアッシングを行ってから切断加工を行うわけであるが、図２に示すように、ピアッシングを行う時に該ピアッシングする箇所３Ａから溶融物が周囲に飛散し、その溶融物がピアッシングする箇所３Ａの周囲に糸状の小さなアーチとなって凝固することがある（図２）。このような凝固物３Ｂがピアッシングした箇所３Ａの周囲に存在すると、切断加工中に静電容量センサ８がアーチ状の凝固物３Ｂを検出し、その検出信号を制御装置６に伝達することになる。すると、制御装置６は、静電容量センサ８から伝達される凝固物３Ｂのアーチに倣って加工ヘッド４を昇降させることになる。すると、加工ヘッド４（集光レンズ１１）と本来の被加工物３の表面との距離が変動することになるので、静電容量センサ８が凝固物３Ｂを検出した加工領域では切断加工が不良になる。そこで、本実施例は、このような凝固物３Ｂがピアッシングした箇所３Ａの周囲に存在したとしても、被加工物３に良好な切断加工を施すことができるように制御装置６を改良したものである。
すなわち、被加工物３にピアッシングを行った際に、図２に示すようにピアッシングした箇所３Ａの周囲に糸状でかつアーチ状をした複数の凝固物３Ｂが生じたものとする。そして、ピアッシングした箇所３Ｂから被加工物３に切断加工を開始し、切断開始直後には静電容量センサ８によって上記凝固物３Ｂが検出されなかったものとする。この場合、本実施例の制御装置６は、以下のような処理を行って、上記駆動源としての図示しないＸＹ方向の各モータおよびモータ７、さらにレーザ発振器２の作動を制御する。
つまり、図３に示すように、切断加工中において、制御装置６は、先ず第２制御部６Ｂから第１制御部６Ａに倣い指令が伝達されているか否かを確認する（Ｓ１）。換言すると、制御装置６は、第２制御部６Ｂから第１制御部６Ａに対して、モータ７と加工ヘッド４（集光レンズ１１）との距離が一定となる制御を行うように倣い指令が伝達されているか否かを確認する。
ここで、第１制御部６Ａに倣い指令が伝達されていることが確認された場合には、次のＳ２に移行する。他方、Ｓ１において第１制御部６Ａに倣い指令が伝達されていないことが確認された場合には直ちにエンドに移行する。
次に、Ｓ２において、制御装置６は、現在、静電容量センサ８から加工ヘッド４が障害物と接触した旨の信号が制御装置６に伝達されているか否かを確認する。ここで、障害物と接触した旨の信号が静電容量センサ８から制御装置６に伝達されていないことが確認された場合には次のＳ３に移行する。
他方、Ｓ２において、静電容量センサ８から障害物と接触した旨の信号が制御装置６に伝達されていることが確認された場合には、次にＳ５に移行する。
このＳ５において、制御装置６は倣い指令を無視して、その代わりに被加工物３上の加工ヘッド４を一定の高さに維持する高さ維持指令を第２制御部６Ｂから第１制御部６Ａに伝達させる処理を行う。これにより、静電容量センサ８から障害物と接触した旨の信号が制御装置６に伝達されたにも拘らず、加工ヘッド４の高さは一定に維持される。
このＳ５における処理は、切断加工中に図２に示した凝固物３Ｂと加工ヘッド４が接触し、そのことを静電容量センサ８が検出して制御装置６に伝達してきた場合を考慮したものである。この場合、Ｓ５において制御装置６は倣い指令を無視して、その代わりに高さ維持指令を第１制御部６Ａに伝達するので、加工ヘッド４は高さが変動することなく凝固物３Ｂと接触したままとなり、それらがＸＹ方向に相対移動し、それによって凝固物３Ｂは加工ヘッド４と衝突することにより複数の破片に破壊されることになる。この場合、凝固物３Ｂは糸状であり、かつ容易に破損するので、凝固物３Ｂに加工ヘッド４が衝突しても問題ない。
このＳ５の処理の後には、エンドに移行し、この後、制御装置６は後述する図４に示す処理を行ってから再度図３に示すスタートの処理に戻る。そして、この後、再度Ｓ１の処理から次のＳ２に移行し、このＳ２では、凝固物３Ｂが破壊されたことにより静電容量センサ８による接触信号は制御装置６に伝達されていないので次のＳ３に移行する。
すると、Ｓ３において、制御装置６は、上記Ｓ５において高さ維持指令を第１制御部６Ａに伝達してから１秒経過したか否かを確認する。ここで、１秒経過していないことが確認された場合には直ちにエンドに移行する。これに対して、１秒経過したことが確認されると、Ｓ４に移行し、このＳ４において制御装置６は、高さ維持指令を解除する処理を行う。これにより、Ｓ４からエンドに移行する。
なお、当然、Ｓ２において、初めから静電容量センサ８によって制御装置６へ接触信号が伝達されていない正常の切断加工中には、上記Ｓ２からＳ３の処理に移行し、Ｓ３から直ちにエンドに移行し、図４に示した処理工程に移行する。
図３に示した制御装置６による処理をより簡単に説明すると、切断加工中に静電容量センサ８が接触信号を制御装置６に伝達しない正常な加工状態では、制御装置６はＳ１，Ｓ２，Ｓ３からエンドという順序で処理を行う。換言すると、被加工物３の表面と加工ヘッド４との距離が一定となるようにモータ７を介して第１制御部６Ａは倣い指令を実行する。
これに対して、切断加工中に静電容量センサ８が接触信号を制御装置６に伝達してきた場合には、Ｓ２からＳ５に移行して、このＳ５において、倣い指令を無視して加工ヘッドの高さを一定に維持する高さ維持指令を実行する。これは、例えば、上記凝固物３Ｂに加工ヘッド４が接触し、そのことが静電容量センサ８によって検出されて、そのことが制御装置６に伝達された場合である。この場合、凝固物３Ｂは糸状なので加工ヘッド４が凝固物３Ｂに接触した時に瞬間的に凝固物３Ｂは破壊されることになる。一方、仮に、この時に倣い指令が実行されると、凝固物３Ｂは破壊されたにも拘らず、静電容量センサ８が検出した凝固物３Ｂのアーチに沿って加工ヘッド４が上昇されることになり、その領域の切断加工が不良になる。本実施例では、このような事態が生じないようになっている。
上述した本実施例の処理によれば、凝固物３Ｂが存在し、それに加工ヘッドが接触したとしても、それに影響されることなく、凝固物３Ｂが存在した領域を切断加工することができるので、切断不良を起こすことなく良好な切断加工を行うことができる。
次に、上記図３に示した処理の次に行う制御装置６の処理を図４によって説明する。先ず、Ｓ１１において、制御装置６は、切断加工中において、第２制御部６Ｂから第１制御部６Ａに倣い指令が伝達されているか否かを確認する。ここで、倣い指令が伝達されていないことが確認された場合には、直ちにエンドに移行する。
これに対してＳ１１において、第２制御部６Ｂから第１制御部６Ａに倣い指令が伝達されていることが確認された場合には、次のＳ１２に移行する。
このＳ１２において、制御装置６は、静電容量センサ８から制御装置６に、加工ヘッド４が何らかの障害物と接触した旨の検出信号が伝達されているかいなかを確認する。ここで、接触信号が伝達されていないことが確認された場合には、直ちにエンドに移行する。
これに対して、このＳ１２において、接触信号が制御装置６に伝達されていることが確認された場合には、次のＳ１３に移行する。
Ｓ１３において、制御装置６は、接触信号が制御装置６に伝達されてから０．３秒が経過したか否かを確認する。ここで、０．３秒が経過していないことが確認されると、直ちにエンドに移行する。
これに対して、Ｓ１３において、制御装置６は、０．３秒が経過し、かつ継続して接触信号が制御装置６に伝達されていることを確認した場合には、次のＳ１４の処理に移行する。
Ｓ１４において、制御装置６は、レーザ発振器２およびＸＹ方向作動用の各モータを停止させ、モータ７の作動により加工ヘッドを退避させて切断加工を中止させる。尚、停止の処理は従来のレーザ加工機と同様である。
上記Ｓ１３およびＳ１４における処理を補足説明すると、Ｓ１３およびＳ１４の処理は、図３を参照して説明したように、凝固物３Ｂと加工ヘッド４が接触し、そのことを静電容量センサ８が検出して制御装置６に伝達してきた場合を考慮したものである。この場合、上記図３を用いた処理において、加工ヘッド４と凝固物３Ｂとが接触した後、加工ヘッドの高さが一定に維持されることにより、凝固物３Ｂが破壊されるので、静電容量センサによる制御装置６への接触信号は瞬間的に消滅して継続しないことになる。そのため、このような場合には、切断加工を中止する必要がないので、Ｓ１３において０．３秒経過する以前に接触信号がなくなった場合には、切断加工を継続するようにしたものである。
これに対してＳ１３において０．３秒が経過したということは、加工ヘッド４は上記凝固物に接触したのではなく、凝固物以外の何らかの障害物に接触したものと考えられるので、その際にはＳ１４において切断加工を中止するようにしたものである。これによって、大きな障害物等に加工ヘッド４が衝突して破損するのを防止するようにしている。
なお、制御装置６は、図３に示した処理の後に図４に示した処理とを循環して繰り返すようになっている。
なお、上記実施例では、切断加工を開始した後にある程度加工が進行した段階で、静電容量センサ８によって接触信号が制御装置６に伝達された場合の処理を説明したが、ピアッシング後の切断開始時や切断終了部付近において静電容量センサ８によって接触信号を制御装置６に伝達してきた場合においても、上述と同様の処理を行う。
またさらに、所定時間Ｔ１、Ｔ２においてもそれぞれ１秒、０．３秒に限定されず適宜の変更を行っても良いことはもちろんである。
【０００７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ピアッシング時に生じたアーチ状の凝固物が存在したとしても、加工不良を起こすことなく良好なレーザ加工を行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す全体の構成図
【図２】被加工物３にピアッシングを行った後の状態を示す拡大断面図
【図３】図１に示した制御装置による処理工程を示す図
【図４】図１に示した制御装置による処理工程を示す図
【符号の説明】
１  レーザ加工機                    ２  レーザ発振器
３  被加工物                        ４  加工ヘッド
６  制御装置                        ８  静電容量センサ
Ｌ  レーザ光線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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