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JPH0563272B2 - - Google Patents
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JPH0563272B2 - - Google Patents

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JPH0563272B2
JPH0563272B2 JP60081487A JP8148785A JPH0563272B2 JP H0563272 B2 JPH0563272 B2 JP H0563272B2 JP 60081487 A JP60081487 A JP 60081487A JP 8148785 A JP8148785 A JP 8148785A JP H0563272 B2 JPH0563272 B2 JP H0563272B2
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JP
Japan
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pressure
processing head
assist gas
processing
laser
Prior art date
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JP60081487A
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Koseki Ryoji
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Amada Engineering and Service Co Inc
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Amada Engineering and Service Co Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、レーザ加工装置における加工ヘツ
ド位置制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a processing head position control device in a laser processing apparatus.

[発明の技術的背景およびその問題点] レーザ加工装置では一般にレーザビームを加工
素材の所定の位置にフオーカスが来るように加工
ヘツドの位置を調整する装置が設けられている。
ところが、このような従来のレーザ加工装置にお
ける加工ヘツドの位置調整装置は加工素材を一旦
加工テーブル上にセツトし、レーザビームのフオ
ーカスを決定するように加工ヘツドの位置を調整
した後は加工素材が上下しないものとし、次に加
工ヘツドの位置変更信号が来るまでは一定のフオ
ーカス位置を保持するようになつている。
[Technical Background of the Invention and Problems Therewith] A laser processing apparatus is generally provided with a device that adjusts the position of a processing head so that the laser beam is focused on a predetermined position on a workpiece.
However, with the processing head position adjustment device in such conventional laser processing equipment, once the workpiece is set on the processing table and the position of the processing head is adjusted to determine the focus of the laser beam, the workpiece is It does not move up or down, and is designed to maintain a constant focus position until the next processing head position change signal is received.

ところが、このような加工ヘツド位置制御装置
の場合には、加工素材がシートメタルのように広
く、その中間部で波打があるような場合でもその
加工素材の変化によらず常に予め定められた位置
にフオーカスが固定されたままであり、フオーカ
スがずれてしまつて良好なカツテイングが得られ
ない場合があつた。
However, in the case of such a processing head position control device, even if the material to be processed is wide like sheet metal and there are waves in the middle, the position will always be fixed at a predetermined position regardless of changes in the material to be processed. There were cases in which the focus remained fixed at the position and shifted, making it impossible to obtain good cutting.

[発明の目的] この発明は、このような従来の問題に鑑みてな
されたものであつて、加工素材の表面形状に追隋
して加工ヘツドの位置を調整し、加工ヘツドのレ
ーザ照射孔から加工素材表面までのクリアランス
が常に一定になるようにコントロールし、良好な
レーザ加工が得られるようにしたレーザ加工装置
における加工ヘツド位置制御装置を提供するもの
である。
[Purpose of the Invention] The present invention was made in view of the above-mentioned problems in the prior art. The present invention provides a processing head position control device for a laser processing device that controls the clearance to the surface of a workpiece to always be constant, thereby ensuring good laser processing.

[発明の概要] この発明は、加工素材に対してレーザビームを
照射すると共にアシストガスを噴射するレーザ照
射孔とガス噴射孔とを有する加工ヘツドを前記加
工素材に対して接近離反自在に設け、前記アシス
トガスの噴射孔の周囲にアシストガスの反射圧力
を検知する複数の検知孔を設けると共に、検知さ
れた反射圧力を基準圧力値と比較演算し、その圧
力差に応じて加工ヘツドの位置を制御する位置制
御装置を設けたことを特徴とするレーザ加工装置
における加工ヘツド位置制御装置であつて、アシ
ストガスが加工素材に当り反射して来るその圧力
値を基準圧力値と比較することによりレーザ照射
孔と加工素材表面との間のクリアランスを算出
し、そのクリアランスが常に一定になるように加
工ヘツド位置制御を行ない、良好なレーザ加工が
できるようにするものである。
[Summary of the Invention] The present invention provides a processing head having a laser irradiation hole and a gas injection hole for irradiating a laser beam onto the processing material and injecting an assist gas so as to be able to move toward and away from the processing material, A plurality of detection holes are provided around the assist gas injection hole to detect the reflected pressure of the assist gas, and the detected reflected pressure is compared and calculated with a reference pressure value, and the position of the processing head is determined according to the pressure difference. A processing head position control device for a laser processing device, characterized in that it is equipped with a position control device for controlling the laser processing head. This system calculates the clearance between the irradiation hole and the surface of the workpiece, and controls the position of the processing head so that the clearance is always constant, allowing for good laser processing.

[発明の実施例] 第1図はこの発明の一実施例の加工ヘツドの断
面を示し、第2図はその加工ヘツドの位置制御装
置の回路ブロツク図を示す。加工ヘツド1はテレ
スコーピツク機構部3、ヘツド回転機構部5、エ
アサーボ機構部7、レンズマウント部9、アシス
トガス供給部11及びノズル部13によつて構成
されている。
[Embodiment of the Invention] FIG. 1 shows a cross section of a processing head according to an embodiment of the invention, and FIG. 2 shows a circuit block diagram of a position control device for the processing head. The processing head 1 is composed of a telescopic mechanism section 3, a head rotation mechanism section 5, an air servo mechanism section 7, a lens mount section 9, an assist gas supply section 11, and a nozzle section 13.

テレスコーピツク機構部3は外気からの埃の侵
入を遮断して、加工ヘツド1の上下移動を可能に
する部分である。
The telescopic mechanism 3 is a part that blocks dust from entering from the outside air and allows the processing head 1 to move up and down.

ヘツド回転機構部5はウオームギア減速装置に
よつて構成され、エアサーボシリンダ15のシー
ル部17とシリンダ15内面とのコンタクトが常
に動摩擦係数にて接触しているように低速度回転
を与えるためのものである。そしてこのヘツド回
転機構部5によりエアサーボシリンダ15の動作
時のヒステリシスが最小になり、微小なエア圧力
でも動作させることができるようにしている。
The head rotation mechanism section 5 is constituted by a worm gear reduction device, and is for providing low speed rotation so that the seal section 17 of the air servo cylinder 15 and the inner surface of the cylinder 15 are always in contact with each other with a coefficient of dynamic friction. It is. The head rotation mechanism 5 minimizes hysteresis during operation of the air servo cylinder 15, allowing operation even with minute air pressure.

エアサーボ機構部7はエアサーボシリンダ15
内の第1室19、第2室21の圧力差により加工
ヘツド1を上下に移動させる部分であり、エア供
給口23、フイードバツクエア供給口25から第
1室19、第2室21それぞれにエアを供給する
ことにより加工ヘツド1の上下位置を調整するの
である。
The air servo mechanism section 7 includes an air servo cylinder 15
This is the part that moves the processing head 1 up and down due to the pressure difference between the first chamber 19 and the second chamber 21 in the air supply port 23 and the feedback air supply port 25 to the first chamber 19 and the second chamber 21, respectively. By supplying air to the machining head 1, the vertical position of the machining head 1 is adjusted.

レンズマウント部には軸受27、ボールブツシ
ユ29が設けられており、エアサーボシリンダ1
5の回転を支持すると共に、シヤフト31をガイ
ドとして加工ヘツド1全体の上下移動を行なわせ
る。このレンズマウント部9にはレーザビームの
集光用レンズ33が取付けられている。
A bearing 27 and a ball bush 29 are provided in the lens mount section, and the air servo cylinder 1
The shaft 31 is used as a guide to move the entire machining head 1 up and down. A lens 33 for condensing a laser beam is attached to this lens mount portion 9 .

アシストガス供給部11にはアシストガス供給
口35が設けられており、アシストガスを加工ヘ
ツド1の内部に導入する。
The assist gas supply section 11 is provided with an assist gas supply port 35 through which assist gas is introduced into the processing head 1 .

ノズル部13はアシストガス供給部11に対し
て捩込まれて取付けられており、ガス噴射孔兼レ
ーザビーム照射孔37を中央に有し、その周囲に
4つの反射圧力検知孔としてのセンシング用ポー
ト39が設けられている。
The nozzle part 13 is screwed and attached to the assist gas supply part 11, and has a gas injection hole/laser beam irradiation hole 37 in the center, and four sensing ports as reflective pressure detection holes around it. 39 are provided.

図に示さないレーザ発振器から導入されるレー
ザビームはこの第1図において加工ヘツド1の中
央部を通り、集光用レンズ33によつて集光さ
れ、レーザビーム照射孔37から下方の加工素材
W上に照射される。
A laser beam introduced from a laser oscillator (not shown) passes through the center of the processing head 1 in FIG. irradiated on top.

またアシストガス供給口35から供給されて来
るアシストガスはガス噴射孔37から加工素材W
上に噴射され、レーザビームによる溶融物を吹き
飛す作用をなす。
Further, the assist gas supplied from the assist gas supply port 35 is supplied to the processed material W from the gas injection hole 37.
It is injected upward and has the effect of blowing away the melted material caused by the laser beam.

アシストガスの加工素材からの反射圧力のセン
シングポート39からの反射圧力の電気的に処理
は第2図に基づいて行なわれる。つまりガス噴射
孔37から噴射されたアシストガスの反射圧力は
各センシング用ポート39を通して得られる反射
圧力を増幅器41a,b,c,dによつて増幅し
た後、圧力センサ43a,b,c,dによつて検
知し、増幅器45に入力する。増幅器45は圧力
センサ43a,b,c,dからの検知圧力をアナ
ログ量としてマイクロプロセツサ47に与える。
Electrical processing of the reflected pressure from the sensing port 39 of the assist gas from the processing material is performed based on FIG. In other words, the reflected pressure of the assist gas injected from the gas injection hole 37 is obtained by amplifying the reflected pressure obtained through each sensing port 39 by the amplifiers 41a, b, c, d, and then by the pressure sensor 43a, b, c, d. and input it to the amplifier 45. The amplifier 45 supplies the detected pressures from the pressure sensors 43a, b, c, and d to the microprocessor 47 as analog quantities.

マイクロプロセツサ47では各圧力センサ43
a,b,c,dからの圧力値のうち最大の圧力値
のみを正確なセンシング圧力とし、その圧力を基
準圧力と比較し、加工ヘツドの必要調整値を算出
する。そしてその算出値はアンプ49a,b,c
を通してエアサーボ機構部7の圧力形電空比例弁
51a,b,cの制御信号として与えられる。
In the microprocessor 47, each pressure sensor 43
Among the pressure values a, b, c, and d, only the maximum pressure value is taken as the accurate sensing pressure, and that pressure is compared with the reference pressure to calculate the necessary adjustment value of the processing head. The calculated values are the amplifiers 49a, b, c.
It is given as a control signal to the pressure-type electropneumatic proportional valves 51a, b, and c of the air servo mechanism section 7 through the control signal.

電空比例弁51b,cはそれぞれエアサーボシ
リンダ15の第1室19、第2室21に対する圧
縮空気の供給量を制御するものであり、マイクロ
プロセツサ47による位置制御信号に応じてエア
サーボシリンダ15を制御するのである。なお、
各増幅器45、アンプ49a,b,cに対しては
定電圧電源装置53から電力が供給される。
The electro-pneumatic proportional valves 51b and 51c are for controlling the amount of compressed air supplied to the first chamber 19 and the second chamber 21 of the air servo cylinder 15, respectively. 15. In addition,
Power is supplied from a constant voltage power supply device 53 to each amplifier 45 and amplifiers 49a, b, and c.

なお上記実施例において反射圧力センシング用
ポート39をガス噴射孔兼レーザビーム照射孔3
7の周りに4箇所設けたのは次の理由による。つ
まり第3図に示すように加工素材Wのレーザ加工
部近傍に切り抜き部55や切断部57がある場
合、アシストガスの反射圧力はその切り抜き部5
5や切断部57において小さな値しか得られず、
実際のレーザ切断を行なう部分59に対して見掛
け上クリアランスが極めて大きくなつたものとセ
ンスされてしまう。したがつてこの切り抜き部5
5や切断部57の反射圧力を利用して位置制御を
行なうならば正確な位置制御は行なえないことに
なる。そのため、複数のポート39a,b,c,
dを設け、その内最大の反射圧力のみを正確なセ
ンシング圧力として採用し、その反射圧力を基準
圧力値と比較し、加工ヘツドの位置制御を行なう
のである。
In the above embodiment, the reflected pressure sensing port 39 is used as a gas injection hole and a laser beam irradiation hole 3.
The reason why four locations were provided around 7 is as follows. In other words, as shown in FIG. 3, when there is a cutout 55 or a cutout 57 in the vicinity of the laser processing part of the workpiece W, the reflected pressure of the assist gas is
5 and the cutting section 57, only small values are obtained.
It is sensed that the apparent clearance is extremely large with respect to the portion 59 where actual laser cutting is performed. Therefore, this cutout portion 5
If the position control is performed using the reflected pressure of the cutting portion 5 or the cutting portion 57, accurate position control will not be possible. Therefore, a plurality of ports 39a, b, c,
d, and only the maximum reflected pressure among them is adopted as an accurate sensing pressure, and the reflected pressure is compared with a reference pressure value to control the position of the processing head.

上記レーザ加工装置における加工ヘツド位置制
御装置の動作を次に説明する。レーザビームの加
工素材Wに対するフオーカスの調整はエアサーボ
機構部7においてエアサーボシリンダ15の第1
室19、第2室21にそれぞれエア供給口23,
25を通して供給される圧縮空気の量によつて上
下に調整する。この時エアシリンダ15が微小な
空気圧の変動にも応答することができるようヘツ
ド回転機構部5によつて加工ヘツド1を常に回転
させておき、静摩擦がエアサーボシリンダ15の
部分に働かないようにする。こうしてレーザビー
ムは加工ヘツド1の中央部を通つて集光用レンズ
33において集光され、加工素材W上の所定の位
置に照射しその部分を切断するのである。アシス
トガス供給部11において供給口35から供給さ
れるアシストガスはアシストガス噴射孔37から
加工素材W上に噴射され、レーザビームによつて
溶かされた部分を吹き飛ばすのである。
The operation of the processing head position control device in the above laser processing apparatus will now be described. The focus of the laser beam on the workpiece W is adjusted using the first air servo cylinder 15 in the air servo mechanism section 7.
Air supply ports 23 are provided in the chamber 19 and the second chamber 21, respectively.
Adjust up or down depending on the amount of compressed air supplied through 25. At this time, the processing head 1 is constantly rotated by the head rotation mechanism 5 so that the air cylinder 15 can respond to minute fluctuations in air pressure, so that static friction does not act on the air servo cylinder 15. do. In this way, the laser beam passes through the center of the processing head 1 and is focused by the focusing lens 33, and is irradiated onto a predetermined position on the workpiece W to cut that portion. The assist gas supplied from the supply port 35 in the assist gas supply section 11 is injected onto the workpiece W from the assist gas injection hole 37, and blows away the portion melted by the laser beam.

ここでアシストガスが加工素材Wに当つて反射
して来るその反射圧力が各反射圧力センシング用
ポート39に導入され、レーザ加工中常時反射圧
力を圧力センサ43a,b,c,dによつてセン
シングする。
Here, the reflected pressure of the assist gas that hits the workpiece W and is reflected is introduced into each reflected pressure sensing port 39, and the reflected pressure is constantly sensed by pressure sensors 43a, b, c, and d during laser processing. do.

この圧力センサ43a,b,c,dによつて得
られた反射圧力が最適クリアランスの時に得られ
る圧力値として与えられる基準圧力値に対して開
離している場合、マイクロプロセツサ47はその
変化分によつてクリアランスを小さくするかある
いは大きくする方向に加工ヘツド1を移動すべく
アンプ49a,b,cに対して制御信号を与え、
圧力形電空比例弁51a,b,cを制御し、エア
サーボシリンダ15を所望の方向に駆動させ、加
工ヘツド1の位置を調整するのである。
When the reflected pressures obtained by the pressure sensors 43a, b, c, and d are separated from the reference pressure value given as the pressure value obtained at the optimum clearance, the microprocessor 47 calculates the difference. gives a control signal to the amplifiers 49a, b, c to move the machining head 1 in the direction of decreasing or increasing the clearance;
The pressure-type electropneumatic proportional valves 51a, b, and c are controlled to drive the air servo cylinder 15 in a desired direction to adjust the position of the processing head 1.

なお上記実施例においては反射圧力センシング
ポート39を4箇所に設けたが、このポートの位
置及び数は限定されるものではなく、必要に応じ
複数個のポートを所望の位置に設けることができ
る。
In the above embodiment, the reflected pressure sensing ports 39 are provided at four locations, but the positions and number of these ports are not limited, and a plurality of ports can be provided at desired locations as necessary.

[発明の効果] この発明は、アシストガスの噴射孔の周囲にア
シストガスの反射圧力を検知する複数の検知孔を
設け、検知された圧力を基準圧力値と比較演算
し、その圧力差に応じて加工ヘツドの位置を制御
するものであるため、加工素材の表面状態が波打
つていて加工ヘツド先端のノズル部との間のクリ
アランスがレーザ加工中に変化するような場合て
も、そのクリアランスの変化に対応して加工ヘツ
ドの位置を制御することができ、良好なレーザ加
工を実現することができる。
[Effects of the Invention] This invention provides a plurality of detection holes for detecting the reflected pressure of the assist gas around the assist gas injection hole, compares the detected pressure with a reference pressure value, and calculates the detected pressure according to the pressure difference. Since the position of the processing head is controlled by laser processing, even if the surface of the processing material is wavy and the clearance between the tip of the processing head and the nozzle changes during laser processing, the change in clearance will be avoided. The position of the machining head can be controlled in accordance with this, and good laser machining can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例の断面図、第2図
は同上実施例の回路ブロツク図、第3図は同上実
施例の作用説明図である。 1……加工ヘツド、7……エアサーボ機構部、
9……レンズマウント部、11……アシストガス
供給部、13……ノズル部、15……エアサーボ
シリンダ、19……第1室、21……第2室、3
3……集光用レンズ、35……アシストガス供給
口、37……ガス噴射孔兼レーザビーム噴射孔、
39……反射圧力センシング用ポート。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit block diagram of the embodiment, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment. 1... Processing head, 7... Air servo mechanism section,
9... Lens mount section, 11... Assist gas supply section, 13... Nozzle section, 15... Air servo cylinder, 19... First chamber, 21... Second chamber, 3
3... Focusing lens, 35... Assist gas supply port, 37... Gas injection hole and laser beam injection hole,
39...Reflection pressure sensing port.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 加工素材に対してレーザビームを照射すると
共にアシストガスを噴射するレーザ照射孔とガス
噴射孔とを有する加工ヘツドを前記加工素材に対
して接近離反自在に設け、前記アシストガスの噴
射孔の周囲にアシストガスの反射圧力を検知する
複数の検知孔を設けると共に、検知された反射圧
力を基準圧力値と比較演算し、その圧力差に応じ
て加工ヘツドの位置を制御する位置制御装置を設
けたことを特徴とするレーザ加工装置における加
工ヘツド位置制御装置。
1. A processing head having a laser irradiation hole and a gas injection hole for irradiating the workpiece with a laser beam and injecting assist gas is provided so as to be able to move toward and away from the workpiece, and a processing head is provided around the assist gas injection hole. In addition to providing multiple detection holes to detect the reflected pressure of the assist gas, a position control device is installed that compares and calculates the detected reflected pressure with a reference pressure value and controls the position of the processing head according to the pressure difference. A processing head position control device in a laser processing device, characterized in that:
JP60081487A 1985-04-18 1985-04-18 Controller for position of machining head in laser beam machining device Granted JPS61242778A (en)

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JPS61242778A JPS61242778A (en) 1986-10-29
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JPH08318383A (en) * 1995-05-24 1996-12-03 Mitsubishi Electric Corp Laser processing equipment

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JP6253449B2 (en) * 2014-02-27 2017-12-27 日本車輌製造株式会社 Laser processing machine

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