(57)【要約】【課題】  レーザ加工部中心を常時監視することができ、かつ、加工部中心からの反射光を受光する光ファイバの受光部が焼損せず、レーザ加工ヘッドとワークとの衝突を事前に回避してレーザ加工ヘッドの破損を防止可能なレーザ加工装置及び同装置を用いたレーザ加工状態監視方法の提供。【解決手段】  レーザ加工ヘッドにベンドミラー保持体を設け、該ベンドミラー保持体にレーザ光を集光レンズへ反射し、かつ加工部からの可視光からなる反射光を透過させるベンドミラーを設け、ベンドミラーの背後に前記反射光を受光する光ファイバーの受光端部を設け、該受光端部が受光した反射光の有無を検出する反射光検出手段を設け、該反射光検出手段が前記反射光を検出したか否かによりワークの有無を判断することを特徴とするレーザ加工装置の提供。【選択図】  図１
2011079037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＣ制御装置の制御の下にワークテーブル上方において互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向へ移動位置決め自在のレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工装置において、前記レーザ加工ヘッドの集光レンズのレーザ光入射側にベンドミラー保持体を設け、該ベンドミラー保持体にレーザ光源からのレーザ光を前記集光レンズへ反射し、かつレーザ加工時に発生する可視光からなる反射光を透過させるベンドミラーを設け、該ベンドミラーの背後に前記反射光を受光する光ファイバーの受光端部を設け、該受光端部が受光した反射光の有無を検出する反射光検出手段を前記光ファイバーの他端部に接続して設け、該反射光検出手段が前記反射光を検出したか否かによりワークの有無を判断することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記反射光がピアス加工時における反射光であることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
ＮＣ制御装置の制御の下にワークテーブル上方において互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向へ移動位置決め自在のレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工装置において、前記レーザ加工ヘッドの集光レンズのレーザ光入射側にベンドミラー保持体を設け、該ベンドミラー保持体にレーザ光源からのレーザ光を前記集光レンズへ反射し、かつレーザ加工時に発生する可視光からなる反射光を透過させるベンドミラーを設け、該ベンドミラーの背後に前記反射光を受光する光ファイバーの受光端部を設け、該受光端部が受光した反射光の有無を検出する反射光検出手段を前記光ファイバーの他端部に接続して設け、該反射光検出手段が前記反射光を検出したか否かによりワークの有無を判断することを特徴とするレーザ加工状態監視方法。
【請求項４】
請求項３に記載の発明において、前記反射光がピアス加工時における反射光であることを特徴とするレーザ加工状態監視方法。
【請求項５】
請求項３、４に記載の発明において、前記反射光が検出されなかった場合、前記レーザ加工装置の作動を停止させることを特徴とするレーザ加工状態監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置及び同装置を用いたレーザ加工状態監視方法に関する。より詳細には、レーザ加工中心部を常時監視可能で、かつレーザ加工ヘッドとワークとの衝突を事前に回避して、レーザ加工ヘッドの破損を防止可能なレーザ加工装置及び同装置を用いたレーザ加工状態監視方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工部を監視可能なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工装置の例として、例えば、ピアス加工工程において、ピアス穴が実際に貫通したか否かを認識するピアス穴貫通認識装置を備えたレーザ加工装置がある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、レーザ加工ヘッドとワークとの衝突によるレーザ加工ヘッドの破損を防止するレーザ加工機の例として、レーザ加工ヘッドとワークとの衝突を検出してからレーザ加工機の運転を停止させるものもある（例えば、特許文献２）。
【０００４】
特許文献１に記載のピアス穴貫通認識装置の概要は、加工ヘッド２内部の集光レンズ７の上方に配置したベンドミラー１０の側方に、光ファイバ３の先端がワークの加工点に指向するように配置して、ピアス加工時に加工点で発生する可視光が光ファイバ３に入射されるようになっており、この光ファイバ３に入射された入射光のレベルによりピアス穴加工が完了したか否かを認識するものである。
【０００５】
また、特許文献２に記載のレーザ加工機の概要は、トーチボディ３とエンドエフェクタ（ノズル部分に相当）４とからなるトーチ（レーザ加工ヘッド部分に相当）１を、前記トーチボディ３に対して磁気的に吸着固定し、前記エンドエフェクタ４にワークＷから外力が作用した場合には、すなわち、ノズル部分とワークＷとが衝突した場合には、吸着固定部分が離脱してノズル部分が外力の作用方向に移動可能に設け、このノズル部分の移動をセンサにより検知し、レーザ加工機の運転を停止させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２３９３８８号公報
【特許文献２】特開平０６−１８２５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
然しながら、特許文献１のピアス穴貫通認識装置においては、不良切断時に発生するレーザ光の全反射により、加工ヘッド内部の集光レンズ７上方に配置したベンドミラー１０の側方に設けた光ファイバ３の先端３Ａが焼損する危険性がある。
【０００８】
通常、ベンドミラー１０は入射レーザ光Ｌのビーム径の光軸中心に配置されており、集光レンズ７に入射されるレーザ光のビーム径の外周部を規制するアパーチャー（図示省略）を集光レンズ７の上方（レーザ光Ｌの入射側）に配置するのが一般的である。
【０００９】
上述の如く、レーザ光のビーム径の外周部を規制するアパーチャー（図示省略）を配置した構成のピアス穴貫通認識装置の場合においては、光ファイバ３の受光部３Ａはこのアパーチャー（図示省略）の背後上方（レーザ光Ｌの入射側）に設置されているので、加工部中心からの反射光がこのアパーチャー（図示省略）に干渉されて光ファイバ３の受光部３Ａに入らない。したがって、加工部中心を常時監視することができないというデメリットがある。
【００１０】
特許文献２における衝突防止装置においては、ワークとの衝突に着目しているが、例えば、ワーク無し（ワークの端）あるいは、既加工の穴などの箇所にトーチが位置する場合、ギャップセンサーが検知したワークとのギャップが無限大となり、限りなくワークのパスライン以下までトーチが突っ込んでいく現象に対処できない。すなわち、ワークを監視するのはギャップを観ることに置き換わっている為の不都合である。また、一旦衝突した場合、エンドエフェクタが離脱して直ぐには回復できないという不都合がある。
【００１１】
本発明は上述の如き問題を解決する為に成されたものであり、本発明の課題はレーザ加工部中心を常時監視することができ、かつ、加工部中心からの反射光を受光する光ファイバの受光部が焼損せず、また、レーザ加工ヘッドとワークとの衝突を事前に回避して、レーザ加工ヘッドの破損を防止可能なレーザ加工装置及び同装置を用いたレーザ加工状態監視方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解決する手段として請求項１に記載のレーザ加工装置は、ＮＣ制御装置の制御の下にワークテーブル上方においてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向へ移動位置決め自在のレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工装置において、前記レーザ加工ヘッドの集光レンズのレーザ光入射側にベンドミラー保持体を設け、該ベンドミラー保持体にレーザ光源からのレーザ光を前記集光レンズへ反射し、かつレーザ加工時に発生する可視光からなる反射光を透過させるベンドミラーを設け、該ベンドミラーの背後に前記反射光を受光する光ファイバーの受光端部を設け、該受光端部が受光した反射光の有無を検出する反射光検出手段を前記光ファイバーの他端部に接続して設け、該反射光検出手段が前記反射光を検出したか否かによりワークの有無を判断することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２に記載のレーザ加工装置は、請求項１に記載の発明において、前記反射光がピアス加工時における反射光であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３に記載のレーザ加工状態監視方法は、ＮＣ制御装置の制御の下にワークテーブル上方においてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向へ移動位置決め自在のレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工装置において、前記レーザ加工ヘッドの集光レンズのレーザ光入射側にベンドミラー保持体を設け、該ベンドミラー保持体にレーザ光源からのレーザ光を前記集光レンズへ反射し、かつレーザ加工時に発生する可視光からなる反射光を透過させるベンドミラーを設け、該ベンドミラーの背後に前記反射光を受光する光ファイバーの受光端部を設け、該受光端部が受光した反射光の有無を検出する反射光検出手段を前記光ファイバーの他端部に接続して設け、該反射光検出手段が前記反射光を検出したか否かによりワークの有無を判断することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４に記載のレーザ加工状態監視方法は、請求項３に記載の発明において、前記反射光がピアス加工時における反射光であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５に記載のレーザ加工状態監視方法は、請求項３、４に記載の発明において、前記反射光が検出されなかった場合、前記レーザ加工装置の作動を停止させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明のレーザ加工状装置またはレーザ加工状態監視方法によれば、レーザ加工中心部を常時監視可能で、かつ、不良切断時にレーザ加工部中心からの反射光によって光ファイバの受光部が焼損せず、またレーザ加工ヘッドとワークとの衝突を事前に回避してレーザ加工ヘッドの破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本願発明に係るレーザ加工装置のレーザ加工ヘッド部の説明図。
【図２】本願発明に係るレーザ加工装置の概要図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００２０】
図１は、本願発明に係るレーザ加工状装置１（図２参照）のレーザ加工ヘッド１１の一部を示してたものである。
【００２１】
図２を参照するに、前記レーザ加工状装置１は、光軸移動形のレーザ加工装置であり、基台３の上部にワークテーブル５が設けてある。また、基台３のＹ軸方向両端部には、Ｘ軸方向に延伸する軌道７が設けてあり、この軌道７にガイドされるＸ軸移動体９が前記ワークテーブル５の上方をＸ軸駆動手段（図示省略）により移動位置決め自在設けてある。
【００２２】
また、前記Ｘ軸移動体９には、前記レーザ加工ヘッド１１を備えた図示しないＹ軸移動体がＹ軸駆動手段（図示省略）によりＹ軸方向に（Ｘ軸に直交する方向）に移動位置決め自在に設けてある。
【００２３】
図１を参照するに、前記レーザ加工ヘッド１１下部のノズル１３の上部には、集光レンズ１５が設けてあり、この集光レンズ１５の上方に、すなわち、レーザー発振器１７（図２参照）からのレーザ光Ｌが集光レンズ１５に入射する側にベンドミラー保持体１９が設けてある。
【００２４】
なお、前記レーザ加工ヘッド１１下部のノズル１３には、ノズル先端部とワークＷとの間の間隔を一定に保持する非接触の、例えば静電容量センサーの如き公知のギャップセンサー（図示省略）が設けてある。
【００２５】
上記構成により、レーザ加工ヘッド１１は、前記レーザ加工装置１のＮＣ制御装置２１の制御の下に前記ワークテーブル５上方においてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向（Ｘ、Ｙ軸に直交する方向）へ移動位置決め自在である。
【００２６】
また、前記ベンドミラー保持体１９には、前記レーザー発振器１７から、例えば複数のベンドミラーからなる光学系（図示省略）を介して伝送されたレーザ光Ｌを前記集光レンズ１５へ反射させるベンドミラー２３が設けてある。
【００２７】
上述のベンドミラー２３には、レーザー発振器１７からの入射レーザ光Ｌを前記集光レンズ１５へ全反射させると共に、レーザ加工時にワークＷの加工部２５で発生する可視光からなる反射光Ｌ’を部分的に透過させる特性を備えたものが用いてある。
【００２８】
また、前記集光レンズ１５とベンドミラー２３との間には、集光レンズ１５に入射されるレーザ光Ｌの外径を規制するための環状のアパーチャー２７が設けてある。
【００２９】
また、前記ベンドミラー２３の背後には、ベンドミラー１５を透過した前記反射光Ｌ’を受光するための光ファイバー２９の受光端部が設けてある。この光ファイバー２９の他端部は、前記ＮＣ制御装置２１の内部に設けた反射光検出手段（図示省略）に接続してある。
【００３０】
前記反射光検出手段は光をデジタルの電気信号に変換する光センサーを有しており、これにより反射光の有無を検出するように構成してある。
【００３１】
上記構成により、レーザ加工時に反射光検出手段が反射光が検出した場合には、ワークＷの加工部２５にワークが存在していると判断して加工を継続し、反射光が検出されなかった場合には加工部２５にワークが存在していないか、または穴が在ると判断して、前記ＮＣ制御装置２１によりレーザ加工装置の作動を停止させるようになっている。
【符号の説明】
【００３２】
１  レーザ加工装置
３  基台
５  ワークテーブル
７  軌道
９  Ｘ軸移動体
１１  レーザ加工ヘッド
１３  ノズル
１５  集光レンズ
１７  レーザー発振器
１９  ベンドミラー保持体
２１  ＮＣ制御装置
２３  ベンドミラー
２５  加工部
２７  アパーチャー
２９  光ファイバー
Ｌ  レーザ光
Ｌ’反射光
【図１】
2011079037.tif 000003
【図２】
2011079037.tif 000004