JP6535480B2 - Laser processing state determination method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ加工機によるレーザ加工時に、レーザ加工状態の良否を判別するレーザ加工状態判別方法及び装置に係り、さらに詳細には、レーザ加工位置からのレーザ光の反射光における反射光レベルを、複数の波長毎に検出して、レーザ加工の良否を判別するレーザ加工状態判別方法及び装置に関する。 The present invention relates to a laser processing state determination method and apparatus for determining the quality of a laser processing state at the time of laser processing by a laser processing machine, and more specifically, a reflected light level in reflected light of laser light from a laser processing position The present invention relates to a laser processing state determination method and apparatus for detecting each of a plurality of wavelengths and determining the quality of laser processing.
レーザ加工機によってワークのレーザ加工を行う場合、レーザ加工位置からのレーザ光の反射光を検出することによってレーザ加工の良否の判別が行われている（例えば特許文献１参照）。 When the laser processing of the work is performed by the laser processing machine, the quality of the laser processing is determined by detecting the reflected light of the laser beam from the laser processing position (see, for example, Patent Document 1).
前記特許文献１に記載の構成は、レーザ発振器から発振されたレーザ光を、光ファイバを介してレーザ照射ユニットに伝送している。上記光ファイバから出射されたレーザ光を、前記レーザ照射ユニットに備えたベンドミラーによってワーク方向へ反射し、この反射されたレーザ光を集光レンズによって集光してワークへ照射している。そして、ワークの加工位置からの反射光は、前記ベンドミラー及び当該ベンドミラーの後方に備えられた光学フィルタを透過して反射光検出器へ入射される構成である。 In the configuration described in Patent Document 1, a laser beam oscillated from a laser oscillator is transmitted to a laser irradiation unit via an optical fiber. The laser beam emitted from the optical fiber is reflected in the work direction by a bend mirror provided in the laser irradiation unit, and the reflected laser beam is condensed by a condenser lens and irradiated onto the work. Then, the reflected light from the processing position of the workpiece is configured to be transmitted through the bend mirror and an optical filter provided behind the bend mirror to be incident on a reflected light detector.
上記構成において、パルスレーザをワークへ照射してレーザ加工を行うと、ワークの加工位置からの反射光の光強度はレーザ出力とは一定の比例関係にあるものの、反射光の波形は、特許文献１の図３（Ｃ）に示されているように、矩形から相当崩れたレーザ出力波形として検知されるものである。すなわち、特許文献１に記載の構成における前記光学フィルタは、レーザ加工位置からの反射光における測定波長として、レーザ光と同じ波長の光を選択的に通す干渉フィルタである。 In the above configuration, when laser processing is performed by irradiating a pulsed laser to a workpiece, the light intensity of the reflected light from the processing position of the workpiece is in proportion to the laser output, but the waveform of the reflected light is patent document As shown in FIG. 3C of FIG. 1, it is detected as a laser output waveform that is considerably broken from the rectangle. That is, the optical filter in the configuration described in Patent Document 1 is an interference filter that selectively passes light of the same wavelength as the laser light as a measurement wavelength in the reflected light from the laser processing position.
そして、光ファイバ出射直後のレーザ光強度測定値に対する反射光強度測定値の比率を、予め設定してある判定基準値と比較する。前記比率が前記判定基準値よりも大きい場合には、加工部は正常（異常なし）と判定しているものである。 Then, the ratio of the measured value of the reflected light intensity to the measured value of the laser light intensity immediately after the emission from the optical fiber is compared with a judgment reference value set in advance. When the ratio is larger than the determination reference value, the processing unit is determined to be normal (no abnormality).
ところで、レーザ加工においては、ワークの材質、板厚、アシストガス、加工方法などの各種の加工条件によって反射光量のばらつきが大きいものである。例えば、チタン等のレーザ切断加工時は強い反射光を発生する。しかし、アルミニウム、ＳＵＳ、真鍮等においては反射光は弱い傾向にある。 By the way, in laser processing, the variation in the amount of reflected light is large depending on various processing conditions such as the material of the work, the plate thickness, the assist gas, and the processing method. For example, at the time of laser cutting of titanium etc., strong reflected light is generated. However, the reflected light tends to be weak in aluminum, SUS, brass and the like.
したがって、反射光レベルの大きなばらつきに対応するために幅広い明暗に対応した（明るい光で飽和せず、暗い光でノイズに干渉しない）コントロールシステムを用いなければならなかった。すなわち、コントロールシステムの構成が複雑で高価な構成となるものであった。 Therefore, it was necessary to use a control system that coped with a wide range of contrasts (does not saturate with bright light and not interfere with noise with dark light) to accommodate large variations in reflected light levels. That is, the configuration of the control system is complicated and expensive.
また、レーザ加工の加工状態を判別するための閾値は、例えばワークの有り無しの検出を行うための閾値、ピアス加工時の貫通状態を検出する閾値、ピアス不良を判別する閾値、切断加工時の切断不良を判別する閾値など、複数の閾値が設定されており、各閾値は加工条件によらず統一されている。したがって、加工条件によっては実際の加工状態を正しく認識できない場合がある。すなわち、例えば、材質によっては切断不良中の反射光が弱く、充分に識別できる程度に検出できない場合もある。 Further, the threshold for determining the processing state of laser processing is, for example, a threshold for detecting presence or absence of a work, a threshold for detecting a penetration state at the time of piercing processing, a threshold for determining piercing failure, at the time of cutting processing A plurality of threshold values, such as a threshold value for determining a cutting defect, are set, and the respective threshold values are unified regardless of processing conditions. Therefore, depending on the processing conditions, the actual processing state may not be recognized correctly. That is, for example, depending on the material, the reflected light during the cutting failure may be weak and may not be detected to a sufficiently distinguishable level.
ところで、レーザ加工方法、材質などにより、レーザ加工位置からの反射光における反射光レベルは反射光の波長域が異なる。しかし、現状の検出装置においては、検出可能な波長域における反射光における反射光レベルの総和を用いて、レーザ加工状態の良否の判別を行っている。したがって、例えばワークの材質によっては切断不良中の反射光レベルが小さく、前記切断加工時の切断不良を検出するための閾値では切断加工の良否を判別できない場合もある。すなわち、従来は、反射光の検出可能な波長域における検出レベルの総和を用いて加工状態の判別を行っているため、加工条件により異なる反射光状態に対応できない場合もあった。 By the way, the reflected light level in the reflected light from the laser processing position differs in the wavelength range of the reflected light depending on the laser processing method, the material and the like. However, in the current detection apparatus, the quality of the laser processing state is determined using the total sum of the reflected light levels of the reflected light in the detectable wavelength range. Therefore, for example, depending on the material of the work, the reflected light level during the cutting failure may be small, and it may not be possible to determine the quality of the cutting process with the threshold value for detecting the cutting defect at the time of the cutting process. That is, conventionally, since the processing state is determined using the total sum of detection levels in the detectable wavelength range of the reflected light, there are cases where different reflected light states can not be handled depending on the processing conditions.
本発明は、上述のごとき問題に鑑みてなされたもので、レーザ発振器から発振されたレーザ光をワークへ照射してのレーザ加工時のレーザ加工状態の判別を行うレーザ加工状態判別方法であって、レーザ加工位置からの可視光の反射光における反射光レベルを複数の波長毎のサンプリングポイントにおいて検出し、各サンプリングポイントにおける反射光の検出レベルが予め設定した各サンプリングポイントにおける閾値を越えた場合、この閾値を越えたサンプリングポイント数が予め設定した割合以上の場合に加工不良と判別することを特徴とするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a laser processing state determination method for determining a laser processing state at the time of laser processing by irradiating a work with laser light oscillated from a laser oscillator. When the reflected light level in the reflected light of visible light from the laser processing position is detected at a plurality of sampling points for each wavelength, and the detection level of the reflected light at each sampling point exceeds a threshold at each sampling point set in advance It is characterized in that when the number of sampling points exceeding the threshold is equal to or more than a preset ratio, it is determined as a processing defect.
また、前記レーザ加工状態判別方法において、前記サンプリングポイントは、検出波長領域に均等に配置してあることを特徴とするものである。 Further, in the laser processing state determination method, the sampling points are uniformly arranged in a detection wavelength region.
また、レーザ加工状態の判別を行うレーザ加工状態判別装置であって、ワークのレーザ加工時に、レーザ加工位置からの可視光の反射光の波長領域において予め設定された複数のサンプリングポイントの反射光レベルを検出するための反射光検出手段と、各サンプリングポイントにおいての良好レーザ加工時の反射光レベルの閾値を予め格納した閾値データベースと、前記反射光検出手段によって検出した各サンプリングポイントの反射光レベルと前記閾値データベースに格納された各サンプリングポイントの閾値とを比較する比較手段と、上記比較手段による比較の結果、閾値を越えたポイント数が予め設定した割合以上か否かを演算する演算手段と、上記演算手段の演算結果によってレーザ加工の良否を判別する判別手段と、を備えていることを特徴とするものである。 The present invention is also a laser processing state determination device for determining a laser processing state , wherein reflected light levels of a plurality of sampling points set in advance in wavelength regions of reflected light of visible light from a laser processing position when laser processing a work A reflected light detection unit for detecting a threshold, a threshold database storing in advance a threshold of a reflected light level at the time of good laser processing at each sampling point, and a reflected light level at each sampling point detected by the reflected light detection unit Comparison means for comparing the threshold value of each sampling point stored in the threshold value database, and operation means for calculating whether the number of points exceeding the threshold value is equal to or more than a preset ratio as a result of comparison by the comparison means. And determination means for determining the quality of laser processing based on the calculation result of the calculation means. It is characterized in.
また、前記レーザ加工状態判別装置において、前記閾値データベースには、各種ワークの各種加工条件における正常加工時の、前記各サンプリングポイントの閾値が格納してあることを特徴とするものである。 Further, in the laser processing state determination apparatus, the threshold value database stores threshold values of the respective sampling points at the time of normal processing under various processing conditions of various works.
本発明によれば、レーザ加工位置からの反射光における反射光レベルを複数の波長毎にサンプリングして、予め設定した波長毎の閾値と比較し、かつ前記閾値を越えたサンプリング数が予め設定した割合以上の場合に加工不良と判別しているものである。したがって、加工条件により異なる反射光状態を監視でき、加工状態の良否の判別を良好に行い得るものである。 According to the present invention, the reflected light level in the reflected light from the laser processing position is sampled for each of a plurality of wavelengths, compared with a preset threshold for each wavelength, and the sampling number exceeding the threshold is preset. In the case of the ratio or more, it is determined that the processing is defective. Therefore, different reflected light states can be monitored depending on the processing conditions, and the quality of the processing states can be judged well.
図１に概念的、概略的に示すように、本発明の実施形態に係るレーザ加工機（図示省略）のレーザ加工ヘッド１は、レーザ発振器（図示省略）から発振されたレーザ光ＬＢを、集光レンズ３方向へ反射するベンドミラー５を備えている。 As conceptually and schematically shown in FIG. 1, a laser processing head 1 of a laser processing machine (not shown) according to an embodiment of the present invention collects laser light LB oscillated from a laser oscillator (not shown). A bend mirror 5 that reflects light in the direction of the light lens 3 is provided.
このベンドミラー５は、ファイバーレーザ発振器から発振された場合は波長が１μｍ帯のレーザ光を透過し難く、例えばＣＯ２レーザ発振器から発振された場合は１０μｍ帯のレーザ光を透過し難く、かつレーザ加工機のアライメント調整のために、レーザ加工機に備えたガイド光発振器から発振されたガイド光（レーザ光）を透過し難いものである。前記集光レンズ３によって集光したレーザ光ＬＢをワークＷへ照射することによってワークＷのレーザ加工が行われるものである。ワークＷのレーザ加工を行うとき、ワークＷの加工位置ＷＰから反射した反射光ＲＬＢの一部は前記ベンドミラー５及びベンドミラー５の背部側に備えたフィルタ７を透過して、反射光検出手段としての反射光検出器９に入射される構成である。 The bend mirror 5 is difficult to transmit a 1 μm band laser beam when oscillated from a fiber laser oscillator, for example, it is difficult to transmit a 10 μm band laser beam when oscillated from a CO 2 laser oscillator, and laser processing It is difficult to transmit guide light (laser light) oscillated from a guide light oscillator provided in a laser processing machine for alignment adjustment of the machine. By irradiating the workpiece W with the laser beam LB condensed by the condenser lens 3, the laser processing of the workpiece W is performed. When the laser processing of the work W is performed, a part of the reflected light RLB reflected from the processing position WP of the work W passes through the bend mirror 5 and the filter 7 provided on the back side of the bend mirror 5 and reflected light detection means The reflected light detector 9 as shown in FIG.
前記フィルタ７は、可視光全域を透過させるフィルタであって、複数枚使用して透過率を調節してある。前記反射光検出器９においては、前記フィルタ７を透過した反射光をコントローラ（図示省略）内の受光素子に入射し、この入射した反射光の光量が電流に変換される。そして、この電流は後の回路で電圧に変換されるものである。なお、前記光量が少な過ぎたり多過ぎたりすると、光量と電流とが比例関係にならないことがある。 The filter 7 is a filter that transmits the entire visible light, and a plurality of filters are used to adjust the transmittance. In the reflected light detector 9, the reflected light transmitted through the filter 7 is incident on a light receiving element in a controller (not shown), and the light amount of the incident reflected light is converted into a current. Then, this current is converted into a voltage in a later circuit. If the light amount is too small or too large, the light amount and the current may not be in a proportional relationship.
ところで、ワークとしてＳＵＳを用い、レーザ加工として切断加工を行ったときの反射光ＲＬＢを前記反射光検出器９によって検出した。その際の反射光ＲＬＢの波長と反射光レベルの関係は、図２に示すとおりであった。すなわち図２（Ａ）はワークＷのレーザ加工が良好に行われている場合の、反射光の波長と反射光レベル（Ａ／Ｄカウント値）との関係を示すものである。そして、図２（Ｂ）は、ワークＷのレーザ加工が不良状態での反射光の波長と反射レベルとの関係を示すものである。図２（Ａ）から明らかなように、レーザ加工が良好に行われている場合には、例えば波長Ｂ〜Ｃの間においては波長が異なる毎に種々の反射光レベルを示している。しかし、図２（Ｂ）から明らかなように、レーザ加工が不良の場合には、同じ波長範囲Ｂ〜Ｃ間においての反射光レベルが良好な場合に比較して大きく異なっている。すなわち、レーザ加工が良好な場合における反射光レベルパターンと、レーザ加工が不良の場合における反射光レベルパターンは大きく異なるものである。 By the way, the reflected light RLB was detected by the reflected light detector 9 when SUS was used as a work and cutting processing was performed as laser processing. The relationship between the wavelength of the reflected light RLB and the level of the reflected light at that time was as shown in FIG. That is, FIG. 2A shows the relationship between the wavelength of the reflected light and the reflected light level (A / D count value) when the laser processing of the workpiece W is satisfactorily performed. And FIG. 2 (B) shows the relationship between the wavelength of the reflected light and the reflection level in the state where the laser processing of the work W is defective. As is clear from FIG. 2A, when the laser processing is properly performed, for example, between the wavelengths B to C, various reflected light levels are shown for each different wavelength. However, as is clear from FIG. 2B, when the laser processing is defective, the reflected light level between the same wavelength ranges B to C is largely different as compared with the case where the reflected light level is good. That is, the reflected light level pattern in the case where the laser processing is good and the reflected light level pattern in the case where the laser processing is defective are largely different.
ところで、前記反射光検出器９においては、波長が約４００ｎｍ〜７００ｎｍの反射光の光量を検出していた。図２より明らかなように、上記波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲には、波長が約４００ｎｍ〜５５０ｎｍの反射光量の大きな範囲が含まれている。そこで、各種の材質のワークにおいて、例えばピアス加工、切断加工等の種々の加工を行って、反射光において反射光量の大きな波長帯を検出したところ、反射光量には種々の大きさがあるものの、反射光量の大きな波長の範囲は約４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に多く含まれることを見い出した。なお、前記波長Ｂ〜Ｃの範囲は、波長が４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に含まれるものである。 By the way, the reflected light detector 9 detects the light quantity of the reflected light having a wavelength of about 400 nm to 700 nm. As is clear from FIG. 2, the above-mentioned wavelength range of 400 nm to 700 nm includes a large range of the amount of reflected light having a wavelength of about 400 nm to 550 nm. Therefore, when various processes such as piercing and cutting are performed on workpieces of various materials and a large wavelength band of reflected light quantity is detected in reflected light, although the reflected light quantity has various sizes, It has been found that the large wavelength range of the reflected light quantity is included in the range of about 400 nm to 550 nm. In addition, the wavelength is contained in the range of 400 nm-550 nm of the range of said wavelength BC.
また、図２に示すように、可視光において、約５５０ｎｍ〜８１１ｎｍの波長においては、反射光量は小さなものの、各種の材質、各種の加工条件において反射光量に大きな変動が少ない安定波長帯であることを見い出した。 Further, as shown in FIG. 2, in visible light, although the amount of reflected light is small at a wavelength of about 550 nm to 811 nm, it is a stable wavelength band in which large fluctuations in the amount of reflected light are small under various processing conditions. Found.
そこで、本実施形態においては、前記フィルタ７として、レーザ加工位置ＷＰからの反射光において反射光量の大きな波長帯（例えば約４００ｎｍ〜５５０ｎｍ）の反射光を透過し、反射光量の小さな波長帯（例えば約５５０ｎｍ〜８１１ｎｍ）の反射光を遮光（遮断）するフィルタ７を使用している。しかし、前記フィルタ７は、検出した反射光の全波長帯を透過するフィルタであってもよいものである。なお、上記フィルタとしては、例えば、透過型フィルタ、反射型フィルタ、色ガラスフィルタ、拡散板、限定波長反射ミラー、限定波長透過ミラー、プリズムなどの波長限定型光学素子を用いることができる。 Therefore, in the present embodiment, the reflected light from the laser processing position WP transmits the reflected light in the large wavelength band (for example, about 400 nm to 550 nm) of the reflected light from the laser processing position WP and the wavelength band (for example, the small reflected light) The filter 7 is used to block (block) the reflected light of approximately 550 nm to 811 nm. However, the filter 7 may be a filter that transmits the entire wavelength band of the detected reflected light. In addition, as said filter, wavelength limited type optical elements, such as a transmission type filter, a reflection type filter, a color glass filter, a diffusion plate, a limited wavelength reflection mirror, a limited wavelength transmission mirror, a prism, can be used, for example.
そして、反射光検出器９内のフォトダイオードにおいて可視光を測定できる範囲の波長は３２０ｎｍ〜１１００ｎｍであった。 And the wavelength of the range which can measure visible light in the photodiode in the reflected light detector 9 was 320 nm-1100 nm.
前記説明より理解されるように、例えばピアス加工や切断加工などの各種のレーザ加工を行った場合、レーザ加工が正常（良好）な場合における反射光量に比較して、レーザ加工が不良な場合に反射される反射光量が大きく変化する反射光の波長の範囲は約４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲である。したがって、この波長帯において、レーザ加工位置からの反射光量の大きさを検出することにより、レーザ加工の良否を判別できることになる。 As understood from the above description, when various types of laser processing such as piercing processing and cutting processing are performed, the laser processing is inferior to the amount of reflected light when the laser processing is normal (good). The range of the wavelength of the reflected light where the amount of reflected light to be reflected changes greatly is in the range of about 400 nm to 550 nm. Therefore, by detecting the magnitude of the amount of light reflected from the laser processing position in this wavelength band, the quality of the laser processing can be determined.
そこで、本実施形態においては、反射光の波長４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内において、反射光の光量（Ａ／Ｄカウント値）を検出するためのサンプリングポイントとしての、予め設定された複数の波長の光量を前記反射光検出器９において検出している。そして、レーザ加工判別装置１１（図３参照）においてレーザ加工状態の良否の判別を行う構成である。なお、前記複数のサンプリングポイントは、各材質、及び各加工条件毎に設定することが望ましいものである。 Therefore, in the present embodiment, within a wavelength range of 400 nm to 550 nm of the reflected light, the light amounts of a plurality of wavelengths set in advance as sampling points for detecting the light amount (A / D count value) of the reflected light Is detected by the reflected light detector 9. And it is the structure which discriminates the quality of the laser processing state in laser processing discrimination device 11 (refer to Drawing 3). The plurality of sampling points are desirably set for each material and each processing condition.
前記レーザ加工判別装置１１は、コンピュータから構成してあって、レーザ加工位置ＷＰからの反射光ＲＬＢを前記反射光検出手段９によって検出したときに、予め設定した複数の波長毎のサンプリングポイントにおける反射光レベル（Ａ／Ｄカウント値）を検出するサンプリングレベル検出手段１３を備えている。そして、前記サンプリングレベル検出手段１３によって検出した各サンプリングポイント毎の反射光の検出レベル（反射光レベル）を格納する検出レベルメモリ１５を備えている。 The laser processing discrimination device 11 is constituted by a computer, and when the reflected light RLB from the laser processing position WP is detected by the reflected light detection means 9, reflection at a sampling point for each of a plurality of wavelengths set in advance. A sampling level detection means 13 for detecting the light level (A / D count value) is provided. The detection level memory 15 stores the detection level (reflection light level) of the reflection light for each sampling point detected by the sampling level detection means 13.
また、前記レーザ加工判別装置１１には、閾値データベース１７が備えられている。この閾値データベース１７には、ワークＷの材質、板厚、アシストガス種、各種のレーザ加工において、レーザ加工が良好な状態時の各サンプリングポイントの検出レベル（反射光レベル）の閾値が予め格納してある。したがって、レーザ加工時に前記反射光検出手段９によって検出した各サンプリングポイントにおける反射光レベルと前記閾値データベース１７に予め格納された各サンプリングポイントの閾値とを比較手段１９によって比較することにより、レーザ加工の良否を判別することができるものである。 Further, the laser processing determination device 11 is provided with a threshold database 17. The threshold database 17 stores in advance the threshold of the detection level (reflected light level) of each sampling point when the laser processing is good in the material, thickness, assist gas type, and various types of laser processing of the workpiece W. It is Therefore, the laser processing is performed by comparing the reflected light level at each sampling point detected by the reflected light detection means 9 at the time of laser processing with the threshold value of each sampling point stored in advance in the threshold database 17 by the comparison means 19. The quality can be determined.
前記比較手段１９の比較結果に基づいて、レーザ加工の良否を判別するために、各サンプリングポイントの閾値を越えたポイント数Ｐ１と、各サンプリングポイントの閾値以下のポイント数Ｐ２との比率Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）を演算する演算手段２１が前記レーザ加工判別装置１１に備えられている。また、前記レーザ加工判別装置１１には、前記比率Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）の閾値を予め格納した判別メモリ２３が備えられている。さらに前記レーザ加工判別装置１１は、前記演算手段２１の演算結果と前記判別メモリ２３に格納された閾値とを比較してレーザ加工状態の良否を判別する判別手段２５を備えていると共に、この判別手段２５の判別結果を、レーザ加工機におけるＮＣ装置等の制御装置（図示省略）に通知するための判別通知手段２７が備えられている。 In order to determine the quality of laser processing based on the comparison result of the comparison means 19, a ratio P1 / (number of points P1 exceeding the threshold of each sampling point to number P2 of the points below the threshold of each sampling point) The laser processing determination device 11 is provided with calculation means 21 for calculating P1 + P2. Further, the laser processing determination device 11 is provided with a determination memory 23 in which a threshold of the ratio P1 / (P1 + P2) is stored in advance. The laser processing discrimination device 11 further comprises a discrimination means 25 for discriminating the quality of the laser machining state by comparing the calculation result of the arithmetic means 21 with the threshold stored in the discrimination memory 23, and this discrimination A discrimination notification means 27 is provided to notify the determination result of the means 25 to a control device (not shown) such as an NC device in the laser processing machine.
以上のごとき構成において、レーザ発振器（図示省略）から発振されたレーザ光ＬＢを、レーザ加工ヘッド１に備えたベンドミラー５によって集光レンズ３方向へ反射し、この集光レンズ３によって集光しワークＷへ照射すると、ワークＷのレーザ加工が行われる。そして、ワークＷのレーザ加工位置ＷＰからの反射光ＲＬＢの一部は、集光レンズ３、ベンドミラー５、フィルタ７を透過して反射光検出手器９へ入射される。前記反射光検出器９に入射した反射光ＲＬＢは、予め設定した複数の波長に対応した複数のサンプリングポイントにおける反射光レベルがサンプリングレベル検出手段１３によって検出される。 In the above configuration, the laser beam LB oscillated from the laser oscillator (not shown) is reflected in the direction of the condensing lens 3 by the bend mirror 5 provided in the laser processing head 1 and is condensed by the condensing lens 3. When the workpiece W is irradiated, laser processing of the workpiece W is performed. Then, a part of the reflected light RLB from the laser processing position WP of the workpiece W passes through the condenser lens 3, the bend mirror 5, and the filter 7 and is incident on the reflected light detection hand 9. With respect to the reflected light RLB incident on the reflected light detector 9, the reflected light levels at a plurality of sampling points corresponding to a plurality of preset wavelengths are detected by the sampling level detection means 13.
そして、前記サンプリングレベル検出手段１３によって検出された各サンプリングポイント毎の検出レベルは検出レベルメモリ１５に格納される。上記検出レベルメモリ１５に格納された各検出レベルは、予め閾値メモリデータベース１７に格納されている、各サンプリングポイントに対応した閾値データと比較手段１９において比較される。この場合、加工種入力手段２９からレーザ加工の加工種をレーザ加工判別手段１１に入力すると、この加工種入力手段２９から入力されたワークＷの材質、板厚、アシストガス種、レーザ加工種に対応した閾値データが、検索手段３１によって前記閾値データベース１７から検索される。そして、検索された各サンプリングポイントの閾値データと前記検出レベルメモリ１５に格納された各サンプリングポイントにおける検出データの検出レベルが比較されるものである。 The detection level for each sampling point detected by the sampling level detection means 13 is stored in the detection level memory 15. Each detection level stored in the detection level memory 15 is compared in the comparison means 19 with the threshold data corresponding to each sampling point stored in advance in the threshold memory database 17. In this case, when the processing type of laser processing is input from the processing type input unit 29 to the laser processing determination unit 11, the material, thickness, assist gas type, and laser processing type of the workpiece W input from the processing type input unit 29 Corresponding threshold data is searched from the threshold database 17 by the search means 31. Then, the threshold data of each of the searched sampling points is compared with the detection level of the detection data at each sampling point stored in the detection level memory 15.
前記比較手段１９の比較の結果、閾値データの閾値を越えた検出レベルポイント数Ｐ１と閾値以下のポイント数Ｐ２との比率Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）が演算手段２１によって演算される。そして、演算手段２１の演算結果と判別メモリ２３に格納されている閾値Ａとが判別手段２５において比較される。ここで、Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）＜Ａの場合には、レーザ加工状態は良好状態（正常状態）にあるものとして、判別通知手段２７からレーザ加工機の制御装置へレーザ加工状態が通知される。逆に、Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）≧Ａの場合には、レーザ加工状態は不良状態（異常状態）として制御装置へ通知されるものである。 As a result of the comparison by the comparison means 19, a ratio P1 / (P1 + P2) of the number P1 of detected level points exceeding the threshold of the threshold data and the number P2 of points below the threshold is calculated by the calculation means 21. Then, the determination result of the calculation means 21 and the threshold A stored in the determination memory 23 are compared in the determination means 25. Here, in the case of P1 / (P1 + P2) <A, the laser processing state is notified from the discrimination notification means 27 to the control device of the laser processing machine on the assumption that the laser processing state is in the good state (normal state). Conversely, when P1 / (P1 + P2) ≧ A, the laser processing state is notified to the control device as a defective state (abnormal state).
したがって、レーザ加工機における制御装置においては、前記判別通知手段２７からのレーザ加工状態の通知情報に対応してレーザ加工条件を制御でき、レーザ加工状態を常に良好な状態に維持することができるものである。また、上記制御装置においては、異常状態が予め設定した所定時間以上継続した場合には、レーザ加工を停止することも可能なものである。 Therefore, in the control device in the laser processing machine, the laser processing conditions can be controlled according to the notification information of the laser processing state from the discrimination notification means 27 and the laser processing state can be always maintained in a good state. It is. Further, in the above-mentioned control device, it is possible to stop the laser processing when the abnormal state continues for a predetermined time or more set in advance.
以上のごとき説明から理解されるように、本実施形態によれば、予め設定した反射光の複数の波長毎のサンプリングポイントの反射光レベルを検出し、レーザ加工が正常時における各サンプリングポイントの反射レベルと比較するものである。そして、検出した複数のサンプリングポイントにおける反射光レベルが、正常時における反射光レベル以上の場合に、反射光レベル以上のポイント数が予め設定した割合以上になると、レーザ加工が不良状態であると判別するものである。 As understood from the above description, according to the present embodiment, the reflected light level at the sampling points for each of a plurality of wavelengths of the reflected light set in advance is detected, and the reflection at each sampling point when the laser processing is normal. It is to compare with the level. Then, if the reflected light level at a plurality of detected sampling points is equal to or higher than the reflected light level at the normal time, it is determined that the laser processing is defective if the number of points equal to or higher than the reflected light level is equal to or greater than a preset ratio. It is
したがって、例えばピアス加工やレーザ切断加工の進行状態によって加工面の形状変化などによって反射光レベルが多少変化するような場合であっても、レーザ加工状態の変化・異常を正しく検知でき、安定した加工を行い得るものである。 Therefore, even if the reflected light level changes somewhat due to, for example, the shape change of the processing surface depending on the progress state of the piercing processing or the laser cutting processing, the change / abnormality of the laser processing state can be detected correctly, and the processing is stable. It is possible to do
なお、本発明は、前述したごとき実施形態に限ることなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でもって実施可能なものである。すなわち、レーザ加工位置からの反射光の反射光レベルを各サンプリングポイントにおいて検出する動作を、予め設定したサンプリング時間毎に複数回行って、各サンプリングポイントにおける反射光レベルの平均値を演算し、この平均化した反射光レベルと閾値データベース１７に格納された閾値データと比較することも可能である。この場合、各サンプリング時間毎に検出した各サンプリングポイントの反射光検出レベルをそれぞれ平均化し、この平均化した反射光検出レベルと閾値データベース１７の閾値とを比較することによって実施可能なものである。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented in other forms by making appropriate changes. That is, the operation of detecting the reflected light level of the reflected light from the laser processing position at each sampling point is performed a plurality of times every preset sampling time, and the average value of the reflected light levels at each sampling point is calculated. It is also possible to compare the averaged reflected light level with the threshold data stored in the threshold database 17. In this case, the reflected light detection level of each sampling point detected at each sampling time is averaged, and the averaged reflected light detection level can be compared with the threshold of the threshold database 17.
また、各ワークの材質、アシストガス種及び加工種毎のレーザ加工良好な場合における反射光レベルパターンを予めメモリに格納し、ワークのレーザ加工時に、上記メモリに格納した反射光レベルパターンと、レーザ加工時に検出した反射光レベルパターンを比較してレーザ加工の良否を判別することも可能である。この場合、予めメモリに格納してある各波長毎の反射光レベルの閾値と、各波長毎の反射光の検出レベルとを比較し、かつパターンが類似の場合には良好加工と判別することも可能である。 Also, the reflected light level pattern in the case where the material of each work, the type of assist gas and the laser processing for each processing type are good is stored in advance in the memory, and the laser is processed for the work. It is also possible to determine the quality of laser processing by comparing the reflected light level patterns detected at the time of processing. In this case, it is also possible to compare the threshold of the reflected light level for each wavelength stored in the memory in advance with the detection level of the reflected light for each wavelength, and to determine that processing is good when the patterns are similar. It is possible.
また、前記実施形態においては、Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）を予め設定した閾値Ａと比較して、レーザ加工状態の良否の判別を行っている。しかし、閾値データの閾値を越えた検出レベルポイント数Ｐ１が、予め設定したポイント数Ｐより多いか少ないかを演算し、すなわち、Ｐ１≧Ｐの場合には、レーザ加工状態は異常であると判別することも可能である。 In the above embodiment, the determination of the laser processing state is made by comparing P1 / (P1 + P2) with the threshold A set in advance. However, it is calculated whether the detected level point number P1 exceeding the threshold value of the threshold data is greater or smaller than the preset point number P, that is, if P1PP, the laser processing state is determined to be abnormal. It is also possible.
１ レーザ加工ヘッド
３ 集光レンズ
５ ベンドミラー
９ 反射光検出器
１１ レーザ加工判別装置
１３ サンプリングレベル検出手段
１５ 検出レベルメモリ
１７ 閾値データベース
１９ 比較手段
２１ 演算手段
２３ 判別メモリ
２５ 判別手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 laser processing head 3 condensing lens 5 bend mirror 9 reflected light detector 11 laser processing discrimination device 13 sampling level detection means 15 detection level memory 17 threshold value database 19 comparison means 21 arithmetic means 23 discrimination memory 25 discrimination means
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