JP7240885B2 - laser processing machine - Google Patents
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Description
本発明は、ワーク材に対してレーザ切断又はレーザ溶接等のレーザ加工を行うレーザ加工機に関する。 The present invention relates to a laser processing machine that performs laser processing such as laser cutting or laser welding on a workpiece.
レーザ加工機の加工ヘッドの内部には、レーザ光を集束させる集束レンズが設けられており、集束レンズは高価である。レーザ加工中に発生するスパッタやヒュームが集束レンズに付着することを防止するため、通常、加工ヘッドの内部における集束レンズの光射出側には、集束レンズを保護する保護ガラスが設けられている。ここで、レーザ加工中に、ワーク材に向かうレーザ光、ワーク材からの反射レーザ光、又はワーク材で発生し集束レンズに向かう光は、保護ガラスの表面に付着した汚れによって保護ガラスの内部で乱反射する。 A converging lens for converging laser light is provided inside the processing head of the laser processing machine, and the converging lens is expensive. In order to prevent spatters and fumes generated during laser processing from adhering to the focusing lens, a protective glass for protecting the focusing lens is usually provided on the light exit side of the focusing lens inside the processing head. Here, during laser processing, the laser light directed to the work material, the laser light reflected from the work material, or the light generated by the work material and directed to the focusing lens may be trapped inside the protective glass due to dirt adhering to the surface of the protective glass. Diffuse reflection.
一方、保護ガラスの汚れの程度が大きくなると、その汚れの影響によって加工不良が発生する。そのため、保護ガラスの内部で乱反射する散乱光の強度を検出し、その結果に基づいて、保護ガラスの交換が必要であるか否か判定している(特許文献1参照)。そして、保護ガラスの交換が必要であると判定された場合には、その旨を報知するアラームを発生する。 On the other hand, when the degree of contamination of the protective glass increases, processing defects occur due to the influence of the contamination. Therefore, the intensity of scattered light that is diffusely reflected inside the protective glass is detected, and based on the result, it is determined whether or not the protective glass needs to be replaced (see Patent Document 1). Then, when it is determined that the protective glass needs to be replaced, an alarm is generated to notify that effect.
ところで、レーザ加工中にアラームが発生した場合には、レーザ加工を一旦中断して、作業者が手動により保護ガラスの交換又は清掃を行う必要がある。また、作業者の手動による保護ガラスの交換作業等は手間がかかり、多くの時間を要する。そのため、保護ガラスの交換に伴うレーザ加工の中断時間が長くなり、レーザ加工機の生産性を高めることが容易でないという問題があった。 By the way, when an alarm occurs during laser processing, it is necessary for the operator to temporarily interrupt the laser processing and manually replace or clean the protective glass. In addition, it takes a lot of time and effort to replace the protective glass manually by the operator. Therefore, there is a problem that the interruption time of the laser processing due to the replacement of the protective glass becomes long, and it is not easy to improve the productivity of the laser processing machine.
そこで、本発明は、保護ガラスの自動交換を行うことができる、新規な構成からなるレーザ加工機を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a laser processing machine having a novel configuration that can automatically replace protective glass.
本発明の実施態様に係るレーザ加工機は、ワーク材に向かってレーザ光を照射する加工ヘッドと、前記加工ヘッドに設けられ、レーザ光を集束させる集束レンズと、前記集束レンズとワーク材との間において前記集束レンズを保護する保護ガラスと、前記加工ヘッドにその軸心に対して直交する方向へ移動可能に設けられ、前記保護ガラスを保持する可動クランプと、レーザ加工中に前記保護ガラスの内部で乱反射する散乱光の強度を検出する光検出器と、使用後の前記保護ガラスを回収する回収ボックスと、使用前の前記保護ガラスを収納する収納ラックと、を備えている。前記可動クランプは、その前記直交する方向の移動によって、前記保護ガラスを前記集束レンズの光軸上に位置させる保護位置と、前記保護ガラスを前記回収ボックスへ受け渡す回収位置(受渡位置)と、前記保護ガラスを前記収納ラックから受け取る受取位置との間で位置決め可能に構成されている。前記保護ガラスは、レーザ加工中に前記可動クランプによって前記保護位置で保持され、前記光検出器は、前記保護位置に位置した前記保護ガラスの外周面に近接している。 A laser processing machine according to an embodiment of the present invention includes a processing head that irradiates a laser beam toward a workpiece, a focusing lens provided in the processing head that focuses the laser beam, and the focusing lens and the workpiece. a protective glass that protects the focusing lens between them; a movable clamp that is provided on the processing head so as to be movable in a direction perpendicular to the axis of the processing head and holds the protective glass; A photodetector for detecting the intensity of scattered light reflected diffusely inside, a recovery box for recovering the protective glass after use, and a storage rack for storing the protective glass before use are provided. The movable clamp moves in the orthogonal direction to a protection position where the protection glass is positioned on the optical axis of the focusing lens, a recovery position (delivery position) where the protection glass is delivered to the recovery box, and It is configured to be positionable between a receiving position for receiving the protective glass from the storage rack. The protective glass is held at the protective position by the movable clamp during laser processing, and the photodetector is close to the outer peripheral surface of the protective glass positioned at the protective position.
本発明の実施態様によると、前記保護ガラスの交換を行う場合には、前記アクチュエータの駆動により前記可動クランプを前記保護位置から前記直交する方向の一方側へ移動させて、前記回収位置に位置決めする。そして、前記可動クランプによる前記保護ガラスの保持状態を解除する。これにより、前記可動クランプから前記保護ガラスを前記回収ボックスに受け渡して回収することができる。 According to the embodiment of the present invention, when the protective glass is replaced, the movable clamp is moved from the protective position to one side in the orthogonal direction by driving the actuator, and is positioned at the recovery position. . Then, the holding state of the protective glass by the movable clamp is released. Thereby, the protective glass can be transferred from the movable clamp to the collection box for collection.
その後、前記アクチュエータの駆動により前記可動クランプを前記回収位置から前記直交する方向の一方側へ移動させて、前記受取位置に位置決めする。そして、前記収納ラックから送出された前記保護ガラスを前記可動クランプによって保持する。これにより、前記可動クランプが前記収納ラックから前記保護ガラスを受け取ることができる。 After that, the actuator is driven to move the movable clamp from the recovery position to one side in the orthogonal direction and position it at the receiving position. Then, the protective glass delivered from the storage rack is held by the movable clamp. This allows the movable clamp to receive the protective glass from the storage rack.
最後に、前記アクチュエータの駆動により前記可動クランプを前記受取位置から前記直交する方向の他方側へ移動させて、前記保護位置に位置決めする。これにより、前記保護ガラスを前記保護位置に位置させることができ、前記保護ガラスの交換が終了する。 Finally, by driving the actuator, the movable clamp is moved from the receiving position to the other side in the orthogonal direction and positioned at the protecting position. Thereby, the protective glass can be positioned at the protective position, and the replacement of the protective glass is completed.
つまり、本発明の実施形態に係るレーザ加工機が前述の構成からなる前記可動クランプと前記回収ボックスと前記収納ラックと備えることにより、前記保護ガラスの自動交換を行うことができる。その結果、必要に応じて前記保護ガラスの交換作業の人手による手間を省くことができ、前記保護ガラスの交換を短時間で行うことができる。 That is, the protective glass can be automatically replaced by providing the laser processing machine according to the embodiment of the present invention with the movable clamp, the recovery box, and the storage rack configured as described above. As a result, it is possible to save time and labor for manually replacing the protective glass as required, and to replace the protective glass in a short period of time.
本発明の実施態様では、前記回収ボックス及び前記収納ラックは、それぞれ、前記加工ヘッドに設けられてもよい。また、前記回収ボックス及び前記収納ラックは、それぞれ、前記加工ヘッドに離隔した位置に設けられてもよい。 In an embodiment of the present invention, the collection box and the storage rack may each be provided on the processing head. Moreover, the recovery box and the storage rack may be provided at positions separated from the processing head.
本発明の実施態様では、前記可動クランプは、互いに接近離反可能な一対のクランプアームと、各クランプアームに設けられかつ前記保護ガラスの周縁に係止する係止具とを有してもよい。また、前記収納ラックは、その下側に、使用前の前記保護ガラスを保持する保持クランプを有してもよい。 In an embodiment of the present invention, the movable clamp may have a pair of clamp arms that can move toward and away from each other, and a locking tool that is provided on each clamp arm and that locks onto the peripheral edge of the protective glass. The storage rack may also have a holding clamp on its underside for holding the protective glass before use.
本発明の実施態様に係るレーザ加工機は、前記可動クランプを前記直交する方向へ移動させるアクチュエータを備えてもよい。この場合に、前記アクチュエータは、前記可動クランプに連結されかつ前記直交する方向へ移動可能な可動子を有したロッドレスシリンダであってもよい。そして、本発明の実施態様に係るレーザ加工機は、レーザ加工中に前記保護位置に位置した前記保護ガラスの内部で乱反射する散乱光の強度を検出する光検出器と、前記光検出器からの検出結果に基づいて、前記保護ガラスの交換が必要であるか否か判定する交換判定部と、を備えてもよい。更に、本発明の実施態様に係るレーザ加工機は、前記保護ガラスの交換が必要であると判定された場合に、前記可動クランプを前記保護位置から前記直交する方向の一方側へ移動させて前記回収位置(受渡位置)に位置決めするように前記アクチュエータを制御し、前記保護ガラスの保持状態を解除するように前記可動クランプを制御し、その後、前記可動クランプを前記回収位置から前記直交する方向の一方側へ移動させて前記受取位置に位置決めするように前記アクチュエータを制御し、前記収納ラックから前記保護ガラスを受け取れるように前記可動クランプを制御し、最後に、前記可動クランプを前記受取位置から前記直交する方向の他方側へ移動させて前記保護位置に位置決めするように前記アクチュエータを制御する交換制御部とを備えてもよい。 A laser processing machine according to an embodiment of the present invention may include an actuator that moves the movable clamp in the orthogonal direction. In this case, the actuator may be a rodless cylinder having a mover connected to the movable clamp and movable in the orthogonal direction. Then, the laser processing machine according to the embodiment of the present invention includes a photodetector for detecting the intensity of scattered light diffusely reflected inside the protective glass positioned at the protective position during laser processing; and a replacement determination unit that determines whether or not replacement of the protective glass is necessary based on the detection result. Further, in the laser processing machine according to the embodiment of the present invention, when it is determined that the protective glass needs to be replaced, the movable clamp is moved from the protective position to one side in the orthogonal direction to The actuator is controlled to position at the collection position (delivery position), the movable clamp is controlled to release the holding state of the protective glass, and then the movable clamp is moved from the collection position in the orthogonal direction. controlling the actuator to move to one side and position it at the receiving position; controlling the movable clamp to receive the protective glass from the storage rack; and finally moving the movable clamp from the receiving position to the receiving position. A replacement control unit may be provided for controlling the actuator so as to move it to the other side in the orthogonal direction and position it at the protection position.
本発明によれば、前記保護ガラスの交換を無人化(自動化)して、前記保護ガラスの交換に伴うレーザ加工の中断時間を短縮して、前記レーザ加工機の生産性を高めることができる。 According to the present invention, the replacement of the protective glass can be unmanned (automated), the interruption time of laser processing accompanying the replacement of the protective glass can be shortened, and the productivity of the laser processing machine can be improved.
本発明の実施形態ついて図1から図7を参照して説明する
なお、本願の明細書又は特許請求の範囲において、「設けられる」とは、直接的に設けられることの他に、別部材を介して間接的に設けられることを含む意である。「X軸方向」とは、水平方向の1つである左右方向のことをいい、「Y軸方向」とは、水平方向の1つである前後方向のことをいい、「Z軸方向」とは、上下方向(鉛直方向)のことをいう。「及び/又は」とは、2つのうちのいずれか一方と両方を含む意である。図面中、「FF」は前方向、「FR」は後方向、「L」は左方向、「R」は右方向、「U」は上方向、「D」は下方向をそれぞれ指している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. It is meant to include being provided indirectly through. The “X-axis direction” refers to the left-right direction, which is one of the horizontal directions, the “Y-axis direction” refers to the front-rear direction, which is one of the horizontal directions, and the “Z-axis direction” refers to the horizontal direction. refers to the up-down direction (vertical direction). The term "and/or" is intended to include either one or both of the two. In the drawings, "FF" indicates forward, "FR" indicates rearward, "L" indicates left, "R" indicates right, "U" indicates upward, and "D" indicates downward.
図1に示すように、本発明の実施形態に係るレーザ加工機10は、板状のワーク材(金属ワーク材)Wに対してレーザ加工としてのレーザ切断を行う加工機である。そして、本発明の実施形態に係るレーザ加工機10の具体的な構成は、以下の通りである。
As shown in FIG. 1, a
レーザ加工機10は、X軸方向に延びたベッド12を備えている。ベッド12には、ワーク材Wを支持する加工テーブル14が設けられており、加工テーブル14は、X軸方向に延びている。加工テーブル14は、X軸方向に間隔を置いて配置された複数の支持板(スキッド板)16を有している。各支持板16は、Y軸方向に延びており、各支持板16の上部には、ワーク材Wを点接触で支持するための複数の山型の突起16aがY軸方向に間隔を置いて形成されている。
A
ベッド12には、門型の可動フレーム18がX軸方向へ移動可能に設けられており、可動フレーム18は、加工テーブル14を跨ぐようにY軸方向に延びている。可動フレーム18は、ベッド12の適宜位置に設けられたX軸モータ20の駆動によりX軸方向へ移動する。また、可動フレーム18の水平部18aには、キャリッジ22がY軸方向へ移動可能に設けられている。キャリッジ22は、可動フレーム18の適宜位置に設けられたY軸モータ24の駆動によりY軸方向へ移動する。
A gate-shaped
ベッド12の近傍には、レーザ光を出力(発振)するレーザ発振器としてファイバレーザ発振器26が配設されている。なお、レーザ発振器としてファイバレーザ発振器26の代わりに、CO2レーザ発振器、YAGレーザ発振器、ディスクレーザ発振器、又はダイレクトダイオードレーザ発振器(DDL発振器)等を用いてもよい。
A
キャリッジ22には、ワーク材Wに向かってアシストガスを噴射しながらレーザ光を照射する筒状の加工ヘッド28がZ軸方向へ移動可能に設けている。加工ヘッド28は、その先端側に、ノズル30を有している。加工ヘッド28は、キャリッジ22の適宜位置に設けられたZ軸モータ32の駆動によりZ軸方向へ移動する。ここで、加工ヘッド28は、Z軸モータ32の駆動によりZ軸方向へ移動する他に、X軸モータ20の駆動により可動フレーム18と一体的にX軸方向へ移動しかつY軸モータ24の駆動によりキャリッジ22と一体的にY軸方向へ移動する。
The
加工ヘッド28は、プロセスファイバ34を介してファイバレーザ発振器26に光学的に接続されている。加工ヘッド28の内部におけるノズル30側は、酸素、窒素等のアシストガスを供給するアシストガス供給源(図示省略)に配管(図示省略)を介して接続されている。また、加工ヘッド28の内部には、プロセスファイバ34の射出端から出射されレーザ光をコリメートするコリメートレンズ36が設けられている。更に、加工ヘッド28の内部におけるコリメートレンズ36の光射出側(下側)には、レーザ光をワーク材Wに向かって集束させる集束レンズ38が設けられている。
前述の構成により、ワーク材Wを加工テーブル14に支持させた状態で、X軸モータ20及びY軸モータ24の駆動により加工ヘッド28をワーク材Wに対してX軸方向及び/又はY軸方向に位置決めすることができる。そして、加工ヘッド28の位置決めを行いつつ、加工ヘッド28からワーク材Wに向かってアシストガスを噴射しながらレーザ光を照射する。これにより、ワーク材Wに対してレーザ加工としてのレーザ切断を行うことができる。
With the above-described configuration, while the workpiece W is supported on the machining table 14, the
続いて、本発明の実施形態に係るレーザ加工機10の特徴部分について説明する。
Next, the characterizing portion of the
図2及び図3(a)(b)に示すように、加工ヘッド28は、集束レンズ38とノズル30との間に、交換ケース40を有しており、交換ケース40は、加工ヘッド28の軸心(レーザ光の光軸)に対して直交する方向であるY軸方向に延びている。交換ケース40の内部には、保護ガラス42を保持する可動クランプ44がY軸方向へ移動可能に設けられている。交換ケース40の一端側の上面には、レーザ光を通過させる円形の第1上側開口部40aが形成されており、交換ケース40の一端側の下面には、レーザ光を通過させる円形の第1下側開口部40bが形成されており、第1下側開口部40bは、第1上側開口部40aの鉛直下方に位置している。交換ケース40の中間側の下面には、保護ガラス42を通過させる円形の第2下側開口部40cが形成されており、第2下側開口部40cの内径は、第1下側開口部40bの内径よりも大きくなっている。交換ケース40の他端側の上面には、円形の第2上側開口部40dが形成されており、第2上側開口部40dの内径は、第1上側開口部40aの内径よりも大きくなっている。交換ケース40の左側面には、Y軸方向に延びたスリット40eが形成されており、スリット40eは、可動クランプ44に連結された連結部材74が摺動できるような間隙である。
As shown in FIGS. 2 and 3 (a) and (b), the
なお、図示は省略するが、加工ヘッド28の一部である交換ケース40には、その内部に粉塵や塵埃の侵入を防止するための防塵手段が施されている。
Although not shown, the
保護ガラス42は、集束レンズ38をスパッタやヒュームから保護するためのガラスであり、周縁(保護ガラス42の周縁)にアルミ等の金属からなる保護ガラスホルダ42aを有している。可動クランプ44は、互いに接近離反可能な一対のクランプアーム46と、各クランプアーム46の先端部に設けられかつ保護ガラス42(保護ガラスホルダ42a)に係止する係止具(係止爪)48とを有している。一対の係止具48は、一対のクランプアーム46の接近離反によって保護ガラス42に係止可能な状態と係止不能な状態とに切り替わるように構成されている。なお、保護ガラスホルダ42aは樹脂からなるようにしても構わない。
The
交換ケース40の第2下側開口部40cの下側には、使用後の保護ガラス42を回収する回収ボックス50が設けられている。回収ボックス50は、交換ケース40の第2下側開口部40cの周縁に接合された円筒状のボックス本体52と、ボックス本体52の下端部に着脱可能に設けられた下蓋54とを有している。下蓋54は、ボックス本体52から使用後の保護ガラス42を取出すために、ボックス本体52に着脱可能又は開閉可能に構成されている。
Below the second
交換ケース40の第2上側開口部40dの上側には、使用前の保護ガラス42を収納する収納ラック56が設けられている。収納ラック56は、交換ケース40の第2上側開口部40dの周縁に接合された円筒状のラック本体58と、ラック本体58の上端部に設けられた上蓋60とを有している。上蓋60は、ラック本体58に使用前の保護ガラス42を取入れるために、ラック本体58に対して着脱可能又は開閉可能に構成されている。
A
収納ラック56は、その下側に、使用前の保護ガラス42を保持する保持クランプ(固定クランプ)62を有している。保持クランプ62は、互いに接近離反可能な一対のクランプアーム64と、各クランプアーム64の先端部に設けられかつ保護ガラス42(保護ガラスホルダ42a)に係止する係止具66とを有している。一対の係止具66は、一対のクランプアーム64の接近離反によって保護ガラス42に係止可能な状態と係止不能な状態とに切り替わるように構成されている。
The
収納ラック56は、保持クランプ62に使用前の保護ガラス42を受け渡す前に、その保護ガラス42(保護ガラスホルダ42a)を支持する複数の支持具(支持爪)68を有している。各支持具68は、ラック本体58の径方向へ移動可能であり、ラック本体58の径方向の移動によって保護ガラス42を支持可能な状態と支持不能な状態とに切り替わるように構成されている。
The
可動クランプ44は、そのY軸方向の移動によって、保護位置と回収位置(受渡位置)と受取位置との間で位置決め可能に構成されている。保護位置とは、図3(a)(b)に示すように、保護ガラス42を集束レンズ38の光軸上に位置させる通常位置のことである。回収位置(受渡位置)とは、図4(a)(b)に示すように、保護位置からY方向の一方側(後方向)にずれた位置であって使用後の保護ガラス42を回収ボックス50に受け渡す位置のことである。受取位置とは、図5(a)(b)に示すように、受取位置からY方向の一方側にずれた位置であってかつ使用前の保護ガラス42を収納ラック56から受け取る位置のことである。そして、交換ケース40の左側面には、可動クランプ44を保護位置と回収位置と受取位置との間にてY軸方向へ移動させるアクチュエータとしての空圧式のロッドレスシリンダ70が設けられている。また、ロッドレスシリンダ70は、Y軸方向へ移動可能な可動子72を有しており、可動子72は、可動クランプ44に連結部材74を介して連結されている。換言すれば、可動クランプ44は、ロッドレスシリンダ70の可動子72及び連結部材74を介して交換ケース40に設けられている。
The
図2及び図3(a)(b)に示すように、交換ケース40内の適宜位置には、保護ガラス42の内部で乱反射する散乱光の強度(受光量)を検出する光検出器76が設けられている。なお、保護ガラス42内部での散乱光は、ワーク材Wに向かうレーザ光、ワーク材Wからの反射レーザ光、又はワーク材Wで発生して集束レンズ38に向かう光が、保護ガラス42表面に付着した汚れによって乱反射して生じる光である。光検出器76は、フォトダイオードからなり、散乱光の強度に応じた電圧値又は電流値を出力する。また、光検出器76の先端部は、保護ガラスホルダ42a及びクランプアーム46にそれぞれ形成された挿入孔に挿入した状態で、保護位置に位置した保護ガラス42の外周面に近接する。
As shown in FIGS. 2 and 3(a) and (b), a
図6に示すように、レーザ加工機10は、加工プログラム等に基づいて、X軸モータ20、Y軸モータ24、ファイバレーザ発振器26、Z軸モータ32、可動クランプ44、保持クランプ62、支持具68、及びロッドレスシリンダ70等を制御する制御装置78を備えている。制御装置78は、1つ又は複数のコンピュータによって構成されており、制御装置78には、光検出器76が接続されている。制御装置78は、加工プログラム等を記憶するメモリと、加工プログラム等を実行するCPU(Central Processing Unit)とを有している。
As shown in FIG. 6, the
制御装置78のCPUは、交換判定部80としての機能及び交換制御部82として機能を有している。そして、交換判定部80及び交換制御部82の内容は、次の通りである。
The CPU of the
図6に示すように、交換判定部80は、光検出器76からの検出結果に基づいて、保護ガラス42の交換が必要であるか否か判定する。具体的には、交換判定部80は、検出された散乱光の強度(電圧信号又は電流信号)が所定の閾値(閾値電圧又は閾値電流)を越えた場合には、保護ガラス42の交換が必要であると判定する。交換判定部80は、検出された散乱光の強度が所定の閾値を越えていない場合には、保護ガラス42の交換が必要でないと判定する。ここで、所定の閾値とは、保護ガラスの42交換が必要であるか否か判定するために設定された閾値のことをいう。
As shown in FIG. 6 , the
交換制御部82は、保護ガラス42の交換が必要であると判定された場合に、ファイバレーザ発振器26のビーム(レーザ光)を停止して、保護ガラス42の交換動作を実行する。尤も交換動作は、即座にはファイバレーザ発振器26のビームを停止せず、切断加工を伴わないビームOFF時に実行しても構わないし、レーザ加工終了時に実行しても構わない。
When it is determined that the
具体的には、交換制御部82は、可動クランプ44を保護位置からY軸方向の一方側(後方向)の第2下側開口部40c側の回収位置(受渡位置)に位置決めするようにロッドレスシリンダ70を制御し、一対の係止具48を保護ガラス42に係止不能な状態に切り替えて保護ガラス42の保持状態を解除する。その後、交換制御部82は、可動クランプ44を回収位置からY軸方向の一方側の第2上側開口部40d側の受取位置に位置決めするようにロッドレスシリンダ70を制御する。また、交換制御部82は、可動クランプ44が保持クランプ62(収納ラック56)から保護ガラス42を受け取れるように、可動クランプ44を制御して一対の係止具48を保護ガラス42に係止可能な状態に切り替えて、保持クランプ62を制御して一対の係止具66を保護ガラス42に係止不能な状態に切り替える。最後に、交換制御部82は、可動クランプ44を受取位置からY軸方向の他方側(前方向)の第1下側開口部40b側の保護位置に位置決めするようにロッドレスシリンダ70を制御する。
Specifically, the
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について図7等を参照して説明する。 Next, functions and effects of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 and the like.
ファイバレーザ発振器26等を駆動させることにより、ワーク材Wのレーザ加工を開始する(ステップS101)。また、光検出器76は、レーザ加工中に、保護ガラス42表面の汚れによる保護ガラス42内部での散乱光の強度を検出する(ステップS102)。そして、交換判定部80は、光検出器76からの検出結果に基づいて、保護ガラス42の交換が必要であるか否か判定する(ステップS103)。
Laser processing of the workpiece W is started by driving the
保護ガラス42の交換が必要であると判定された場合(ステップS103でYesの場合)には、交換制御部82がファイバレーザ発振器26の駆動を停止することにより、レーザ加工を中断する(ステップS104)。次に、加工中断中の割り込み処理として、交換制御部82は、ロッドレスシリンダ70等を前述のように制御して、可動クランプ44から使用後の保護ガラスを回収ボックス50に受け渡して回収することができる(ステップS105、図4(a)(b)参照)。
When it is determined that replacement of the
更に、交換制御部82は、ロッドレスシリンダ70等を前述のように制御して、
可動クランプ44が保持クランプ62から使用前の保護ガラス42を受け取ることができる(ステップS106、図5(a)(b)参照)。
Furthermore, the
The
そして、交換制御部82は、ロッドレスシリンダ70を制御して可動クランプ44を受取位置から保護位置に位置決めする。これにより、使用前の保護ガラス42を保護位置に位置させることができ(ステップS107)、保護ガラス42の交換が終了して、ワーク材Wのレーザ加工を再開することができる(ステップS108)。
Then, the
なお、可動クランプ44が使用前の保護ガラス42を受け取った後、交換制御部82は、その次の使用前の保護ガラス42の受渡準備として、保持クランプ62を制御して一対の係止具66を保護ガラス42に係止可能な状態に切り替え、各支持具68を制御して保護ガラス42を支持不能な状態に一旦切り替えてから再び支持可能な状態に戻す。すると、複数の支持具68から保持クランプ62に使用前の保護ガラス42を受け渡すことができる。
After the
一方、保護ガラス42の交換が必要でないと判定された場合(ステップS103でNoの場合)及びワーク材Wのレーザ加工を再開した場合には、制御装置78のCPUは、ワーク材Wのレーザ加工が終了したか否か判断する(ステップS109)。そして、ワーク材Wのレーザ加工が終了した場合(ステップS109のYesの場合)には、制御装置78のCPU等は、一連の処理を終了する。ワーク材Wのレーザ加工が終了していない場合(ステップS109のNoの場合)には、制御装置78のCPUは、ステップS103に処理を戻す。
On the other hand, when it is determined that replacement of the
要するに、レーザ加工機10が前述の構成からなる可動クランプ44と回収ボックス50と収納ラック56(保持クランプ62及び複数の支持具68)とロッドレスシリンダ70とを備えることにより、前述のように、必要に応じて保護ガラス42の自動交換を行うことができる。その結果、保護ガラス42の交換作業の人手による手間を省くことができ、保護ガラス42の交換を短時間で行うことができる。
In short, by providing the
従って、本発明の実施形態によれば、保護ガラス42の交換を無人化(自動化)して、保護ガラス42の交換に伴うレーザ加工の中断時間を大幅に短縮して、レーザ加工機10の生産性を高めることができる。
Therefore, according to the embodiment of the present invention, the replacement of the
(他の実施形態)
本発明の実施形態の変形例について図8A、図8B、及び図9(a)(b)を参照して説明する。
(Other embodiments)
A modification of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8A, 8B, and 9(a) and (b).
図8A、図8B、及び図9(a)(b)に示すように、加工ヘッド28は、集束レンズ38とノズル30との間に、交換ケース40(図2参照)の代わりに第1分割交換ケース84を有している。第1分割交換ケース84の上面には、レーザ光を通過させる円形の第1上側開口部84aが形成されている。第1分割交換ケース84の下面には、レーザ光を通過させる円形の第1下側開口部84bが形成されており、第1下側開口部84bは、第1上側開口部84aの鉛直下方に位置している。第1分割交換ケース84の左側面には、Y軸方向に延びた第1スリット84cが形成されており、第1スリット84cは、前述の連結部材74が摺動できるような間隙である。また、第1分割交換ケース84には、前述のロッドレスシリンダ70が設けられている。
As shown in FIGS. 8A, 8B, and 9A and 9B, the
なお、図示は省略するが、加工ヘッド28の一部である第1分割交換ケース84には、その内部に粉塵や塵埃の侵入を防止するための防塵手段が施されている。
Although not shown, the first
ベッド12の後部の上面には、第2分割交換ケース86が支柱88を介して設けられている。第2分割交換ケース86の一端側(前部)の下面には、保護ガラス42を通過させる円形の第2下側開口部86aが形成されており、第2下側開口部86aの内径は、第1分割交換ケース84の第1下側開口部84bの内径よりも大きくなっている。第2分割交換ケース86の他端側(後部)の上面には、保護ガラス42を通過させる円形の第2上側開口部86bが形成されており、第2上側開口部86bの内径は、第1分割交換ケース84の第1上側開口部84aの内径よりも大きくなっている。第2分割交換ケース86の左側面には、Y軸方向に延びた第2スリット86cが形成されており、第2スリット86cは、連結部材74が摺動できるような間隙である。
A second
第2分割交換ケース86の第2下側開口部86aの下側には、前述の回収ボックス50が設けられている。換言すれば、加工ヘッド28にY軸方向の一方側(後方向)に離隔した位置に、回収ボックス50が第2分割交換ケース86及び支柱88を介して設けられている。また、第2分割交換ケース86の第2上側開口部86bの上側には、前述の収納ラック56が設けられている。換言すれば、加工ヘッド28にY軸方向の一方側に離隔した位置に、収納ラック56が第2分割交換ケース86及び支柱88を介して設けられている。
Below the second
なお、図示は省略するが、第2分割交換ケース86には、その内部に粉塵や塵埃の侵入を防止するための防塵手段が施されている。
Although not shown, the second
第1分割交換ケース84と第2分割交換ケース86を対向させた状態で、第1分割交換ケース84は、加工ヘッド28のY軸方向の一方側(後方向)の移動によって第2分割交換ケース86に接続するように構成されている。また、第1分割交換ケース84を第2分割交換ケース86に接続させた状態で、第1分割交換ケース84の第1スリット84cは、第2分割交換ケース86の第2スリット86cに連通する。そして、第1分割交換ケース84を第2分割交換ケース86に接続させた状態で、可動クランプ44は、ロッドレスシリンダ70の駆動により保護位置と回収位置(受渡位置)と受取位置との間にてY軸方向へ移動する。
With the first
なお、図示は省略するが、第1分割交換ケース84を第2分割交換ケース86に接続する際にも、第1分割交換ケース84及び第2分割交換ケース86には、それらの内部に粉塵や塵埃の侵入を防止するための防塵手段が施されている。
Although illustration is omitted, when connecting the first
前述の交換制御部82(図6参照)は、保護ガラス42の交換が必要であると判定された場合に、第1分割交換ケース84を第2分割交換ケース86に対向させるようにX軸モータ20及びZ軸モータ32を制御する。交換制御部82は、第1分割交換ケース84を第2分割交換ケース86に対向させた状態で、第1分割交換ケース84を第2分割交換ケース86に接続させるようにY軸モータ24を制御する。
When it is determined that the
本発明の実施形態の変形例では、保護ガラス42の交換が必要であると判定された場合に、第1分割交換ケース84を第2分割交換ケース86に接続するための動作が含まれる点を除き、本発明の実施形態と同様の作用を奏する。そして、本発明の実施形態の変形例によれば、本発明の実施形態と同様に、保護ガラス42の交換に伴うレーザ加工の中断時間を大幅に短縮して、レーザ加工機10の生産性を高めることができる。
Note that the modified embodiment of the present invention includes an operation for connecting the first
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限るものでなく、例えば、次のように種々の態様で実施可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the description of the above-described embodiments, and can be implemented in various forms, for example, as follows.
例えば、レーザ加工機10の構成から光検出器76を省略してもよい。この場合には、保護ガラス42の交換が必要であるか否か判定することなく、時間間隔を置いて、保護ガラス42の自動交換を適宜に行う。また、レーザ切断を行うレーザ加工機10に適用した技術的思想を、レーザ溶接を行うレーザ加工機(図示省略)に適用してもよい。
For example, the
そして、本発明に包含される権利範囲は、前述の実施形態に限定されないものである。 And the scope of rights included in the present invention is not limited to the above-described embodiments.
10 レーザ加工機
12 ベッド
14 加工テーブル
16 支持板
16a 突起
18 可動フレーム
18a 水平部
20 X軸モータ
22 キャリッジ
24 Y軸モータ
26 ファイバレーザ発振器(レーザ発振器)
28 加工ヘッド
30 ノズル
32 Z軸モータ
34 プロセスファイバ
36 コリメートレンズ
38 集束レンズ
40 交換ケース
40a 第1上側開口部
40b 第1下側開口部
40c 第2下側開口部
40d 第2上側開口部
40e スリット
42 保護ガラス
42a 保護ガラスホルダ
44 可動クランプ
46 クランプアーム
48 係止具
50 回収ボックス
52 ボックス本体
54 下蓋
56 収納ラック
58 ラック本体
60 上蓋
62 保持クランプ(固定クランプ)
64 クランプアーム
66 係止具(係止爪)
68 支持具(支持爪)
70 ロッドレスシリンダ(アクチュエータ)
72 可動子
74 連結部材
76 光検出器
78 制御装置
80 交換判定部
82 交換制御部
84 第1分割交換ケース
84a 第1上側開口部
84b 第1下側開口部
84c 第1スリット
86 第2分割交換ケース
86a 第2下側開口部
86b 第2上側開口部
86c 第2スリット
88 支柱
REFERENCE SIGNS
28
64
68 support (support claw)
70 rodless cylinder (actuator)
72
Claims (8)
前記加工ヘッドに設けられ、レーザ光を集束させる集束レンズと、
前記集束レンズとワーク材との間において前記集束レンズを保護する保護ガラスと、
前記加工ヘッドにその軸心に対して直交する方向へ移動可能に設けられ、前記保護ガラスを保持する可動クランプと、
レーザ加工中に前記保護ガラスの内部で乱反射する散乱光の強度を検出する光検出器と、
使用後の前記保護ガラスを回収する回収ボックスと、
使用前の前記保護ガラスを収納する収納ラックと、を備え、
前記可動クランプは、その前記直交する方向の移動によって、前記保護ガラスを前記集束レンズの光軸上に位置させる保護位置と、前記保護ガラスを前記回収ボックスへ受け渡す回収位置と、前記保護ガラスを前記収納ラックから受け取る受取位置との間で位置決め可能に構成され、
前記保護ガラスは、レーザ加工中に前記可動クランプによって前記保護位置で保持され、前記光検出器は、前記保護位置に位置した前記保護ガラスの外周面に近接していることを特徴とするレーザ加工機。 a processing head that irradiates a laser beam toward a workpiece;
a converging lens provided in the processing head for converging the laser light;
a protective glass that protects the focusing lens between the focusing lens and the workpiece;
a movable clamp that is provided on the processing head so as to be movable in a direction perpendicular to the axis of the processing head and that holds the protective glass;
a photodetector that detects the intensity of scattered light diffusely reflected inside the protective glass during laser processing;
a recovery box for recovering the protective glass after use;
a storage rack for storing the protective glass before use,
The movable clamp moves in the orthogonal direction to move the protective glass to a protective position on the optical axis of the condenser lens, to a recovery position to transfer the protective glass to the recovery box, and to move the protective glass. configured to be positioned between a receiving position received from the storage rack ,
The laser processing, wherein the protective glass is held at the protective position by the movable clamp during laser processing, and the photodetector is close to the outer peripheral surface of the protective glass positioned at the protective position. machine.
前記保護ガラスの交換が必要であると判定された場合に、前記可動クランプを前記保護位置から前記直交する方向の一方側へ移動させて前記回収位置に位置決めするように前記アクチュエータを制御し、前記保護ガラスの保持状態を解除するように前記可動クランプを制御し、その後、前記可動クランプを前記回収位置から前記直交する方向の一方側へ移動させて前記受取位置に位置決めするように前記アクチュエータを制御し、前記収納ラックから前記保護ガラスを受け取れるように前記可動クランプを制御し、最後に、前記可動クランプを前記受取位置から前記直交する方向の他方側へ移動させて前記保護位置に位置決めするように前記アクチュエータを制御する交換制御部と、を備えたことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のレーザ加工機。 a replacement determination unit that determines whether or not the protective glass needs to be replaced based on the detection result from the photodetector;
controlling the actuator to move the movable clamp from the protective position to one side in the orthogonal direction and position it at the recovery position when it is determined that the protective glass needs to be replaced; The movable clamp is controlled to release the holding state of the protective glass, and then the actuator is controlled to move the movable clamp from the recovery position to one side in the orthogonal direction and position it at the receiving position. Then, the movable clamp is controlled so as to receive the protective glass from the storage rack, and finally, the movable clamp is moved from the receiving position to the other side in the orthogonal direction and positioned at the protective position. 8. The laser processing machine according to claim 6, further comprising a replacement control section that controls the actuator.
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