JPH02160190A - レーザ加工機におけるピアス加工方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、レーザ加工機におけるピアス加工方法およ
びその装置に関する。

（従来の技術） 一般に、レーザ加工機でワークに切断加工を行なう場合
には、予めワークにピアス加工を行なう必要がある。

従来、レーザ加工機でワークにピアス加工を行なうピア
ス加工方法としては、加工すべきワークの種類や厚さに
応じて集光レンズの焦点距離を予め選定し、選定された
集光レンズをレンズホルダに保持する。このレンズホル
ダに保持された集光レンズでレーザビームが集光される
と共に、加工すべきワークの加工面に照射されてワーク
にピアス加工が行なわれている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、前述した従来のピアス加工方法では、集光レ
ンズで集光されたレーザビームの焦点位置は、集光レン
ズを保持したレンズホルダが固定的に設けられているこ
とから、ピアス加工中宮に一定の位置を保持してピアス
加工が行なわれている。そのため、焦光レンズの焦点位
置を加工すべきワークの加工表面にセットすると、ピア
ス加工の当初はレーザビームのパワー密度が高く、ピア
加工は良好であるが、ピアス加工が進行するにつれてレ
ーザビームは拡がり、パワー密度は低下しピアス加工は
良好といえない。

その結果、例えば６膳腸以上の厚さのあるワークにピア
ス加工を行なうと、ピアス時間に相当の時間がかかって
しまうという問題があり、延いてはワークを切断する切
断時間も長くかかってしまうという問題があった。

また、ピアス時間が長くかかると、完全にピアスがあく
前に切断加工を開始してしまうこともあり、切断不良や
ノズルの損傷につながるという問題もあった。

この発明の目的は、上記問題点を改善するため、ワーク
特に厚さのあるワークにピアス加工を行なう際、ピアス
時間を短時間でかつ安定したピアス加工を行ない得るよ
うにしたレーザ加工機におけるピアス加工方法およびそ
の装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、集光レンズで
集光されレーザビームを加工すべきワークに照射してワ
ークにピアス加工を行なう際、予め設定した焦光レンズ
の焦点位置をワークの深さ方向へ変えるべく集光レンズ
をワークに対し上昇又は下降せしめてワークにピアス加
工を行なうレーザ加工機におけるピアス加工方法である
。

また、この発明は、集光レンズで集光されたレーザビー
ムを加工すべきワークに照射してワークにピアス加工を
行なうレーザ加工機にして、レーザビームをワークの加
工面へ向けて照射するノズルの先端位置と、ワークの加
工面との距離を一定に保持すべくノズル装置を設け、こ
のノズル装置に前記集光レンズを保持したレンズホルダ
を上下動自在に設けてレーザ加工機におけるピアス加工
装置を構成した。

（作用） この発明のレーザ加工機におけるピアス加工方法および
その装置を採用することにより、レーザビームをワーク
の加工面へ向けて照射するノズルの先端位置と、ワーク
の加工面との距離を一定に保持すべ（ノズル装置が設け
られる。このノズル装置に集光レンズを保持したレンズ
ホルダが上下動自在に設けられている。

したがって、レンズホルダをワークの加工面に対して上
昇せしめたり、又は下降せしめたりすることによって、
ピアス加工を行なっている最中、集光レンズの焦点位置
がワークの深さ方向へ変化するためピアス加工が安定し
て高速でで行なわれると共に短時間で行なわれる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第３図を参照するに、レーザ加工機ｌにおけるベース３
上にはワークＷを載置するためのワークテーブル５が設
けられている。前記ベース３上には第３図の右方向から
みると門型形状をしたＸ軸キャレッジ７を案内するため
の案内ガイド９が左右方向（以下、Ｘ軸方向という。）
に延在して設。

けられている。

すなわち、Ｘ軸キャレッジ７は図示省略の駆動装置によ
り案内ガイド９に案内されてＸ軸方向に移動される。ベ
ース３の後方にはテレスコピック形式のカバー１１が設
けられている。

Ｘ軸キャレッジ７の上部には第３図において紙面に対し
て直交する方向（以下、Ｙ軸方向という。

）に移動自在なＹ軸ギヤレッジ１３が設けられている。

而して、Ｙ軸ギヤレッジ１３は図示省略の駆動装置によ
りＸ軸キャレッジ７に対しＹ軸方向に移動される。

Ｙ軸ギヤレッジ１３の前部第３図において右部には第３
図において上下方向（以下、Ｚ軸方向という。）に移動
自在な加工ヘッド１５が設けられている。その加工ヘッ
ド１５の下部にはレーザビームＬＢを照射するためのノ
ズル装置１７が装着されている。而して、加工ヘッド１
５がＹ軸ギヤレッジ１３に対してＺ軸方向に移動されワ
ークＷとノズル装置１７との間の位置が調整される。

前記ベース３における左側の近傍には、箱型形状のベツ
ド１９が配置されており、そのベツド１９上にはレーザ
ビームＬＢを発振させるためのレーザ発振器２１が設け
られている。レーザ発振器２１の前部にはオーバヘッド
ビーム２３が取付はラレ、そのオーバヘッドビーム２３
の先端部は前記加工ヘッド１５に連結されている。

レーザ発振器２１では、例えばＨｅ、Ｎ２．Ｃ０２の混
合気体よりなるレーザビームＬＢが発振される。そのレ
ーザビームＬＢは２点鎖線で示したごとき経路を辿って
、Ｘ軸、Ｙ軸キャレッシ７゜１３に取付けられた図示省
略の外部ミラーを通り、さらに加工ヘッド１５の上部に
取付けられた外部ミラー２５を経てノズル装置１７から
照射される。

ノズル装置１７から照射されたレーザビームＬＢは前記
ワークテーブル５上に載置されたワークＷへ酸素のごと
きアシストガスと共に当てられて所定のレーザ加工が施
こされることになる。

なお、ワークＷに所望の加工を施す場合には、加工ヘッ
ド１５がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動されて加工さ
れることになる。

前記ワークテーブル５上にはワークＷを加工する際にワ
ークＷを支持する複数のワーク支持柱２７とワークＷを
搬入比する際にワークＷを支持する複数のフリーベアリ
ング装置２９が設けられている。

複数のフリーベアリング装置２９はワークＷを搬入比す
る際に、前記ワーク支持柱２７より突出してワークＷを
支持する。前記ワーク支持柱２７でワークＷを支持し加
工しているときには、フリーベアリング装置２９は前記
ワーク支持柱２７より没した位置にある。すなわち、フ
リーベアリング装置２９はワーク支持柱２７に対し出没
自在となっている。

前記加工ヘッド１５の下部には第１図に示されているよ
うに、ノズル装置１７が設けられている。

このノズル装置１７は中空円筒形状のノズル本体３１と
、このノズル本体３１の下部に一体的に設けられ、ワー
クＷヘレーザビームＬＢを照射するためのノズル３３と
から構成されている。

前記ノズル装置１７のノズル本体３１における上部部分
には中空形状のレンズホルダ３５が上下方向へ摺動自在
に設けられている。このレンズホルダ３５め下部には集
光レンズ３７が保持されている。このレンズホルダ３５
の外周部には雄ねじ３５Ａが形成されている。

一方、レンズホルダ３５の外側には支持部材３９に装着
されたウオームホイール４１が設けられており、このウ
オームホイール４１の内周部には雌ねじ４１Ａが形成さ
れている。

このウオームホイール４１の雌ねじ４１Ａとレンズホル
ダ３５の雄ねじ３５Ａとが螺合されている。また、ウオ
ームホイール４１にはウオーム４３が噛合されており、
ウオーム４３にはサーボモータのごとき駆動モータ４５
の出力軸４７が連動連結されている。駆動モータ４５に
はレーザ加工機１を制御するＮＣ装置４９が接続されて
いる。

前記レンズ装置１７におけるノズル３３の先端位置とワ
ークＷの加工表面Ｗｔとの距離Ｈは常時一定に保持され
ている。

上記構成により、ＮＣ装置４９に記憶された加ニブログ
ラムに基づく指令によって駆動モータ４５が駆動される
。駆動モータ４５が駆動すると、出力軸４７を介してウ
オーム４３が回転される。

ウオーム４３が回転されると、ウオーム４３とウオーム
ホイール４１とは噛合されているから、ウオームホイー
ル４１を介してレンズホルダ３５が例えば第１図におい
て下降されることになる。

レンズホルダ３５が第１図において実線の位置から例え
ば２点鎖線の位置へ下降し、集光レンズ３７も同時に実
線の位置から２点鎖線の位置へ下降されることになる。

なお、レンズホルダ３５の下降位置および速度はワーク
Ｗの種類、厚さに応じて予め実験的に求められ制御され
る。

ワ−−−りＷにピアス加工を行なう動作を第２図に基づ
き説明すると、第２図（Ａ）はワークＷの種類、厚さに
応じた集光レンズ３７の焦点距離を予め定めて、その焦
点距離に合った集光レンズ３７がレンズホルダ３５に保
持されている。すなわち、集光レンズ３７で集光された
レーザビームＬＢはワークＷの加工表面に照射される。

その際、レーザビームＬＢの焦点距離はワークＷの加工
表面にセットされている。

第２図（Ａ）においてレーザビームＬＢがワークＷの加
工表面に照射されると、ワークＷにピアス加工が開始さ
れる。ワークＷにピアス加工を行なうと共に集光レンズ
３７を髪１だけ下降させると、第２図（Ｂ）の状態とな
り、さらに集光レンズ３７を吏２だけ下降させると第２
図（Ｃ）の状態となる。第２図（Ｃ）の状態からさらに
吏３だけ下降させると、第２図（Ｄ）に示したごとく、
ワークＷにピアスがあけられて終了する。

このように、ワークＷにピアス加工を行なう際、ピアス
加工が進むにつれて予め定めた下降位置。

速度で制御しながら集光レンズ３７を下降せしめること
により、従来に比べて安定したピアス加工が行なわれる
と共に、高速でかつ短時間でピアス加工を行なうことか
できる。延いては、切断不良やノズルの損傷がなくなる
。

なお、この発明は前述した実施例に限定されることなく
、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で実施
し得るものである。本実施例の場合にはワークＷに対し
て上方に集光レンズ３７を保持したレンズホルダ３５を
設けて、レンズホルダ３５を下降せしめる例で説明した
が、ワークＷに対して下方に集光レンズ３７を保持した
レンズホルダ３５を設けて、レンズホルダ３５を上昇せ
しめるようにして対応することでも可能である。

また、レンズホルダ３５を下降せしめるるのに、ウオー
ムホイールとウオームとの伝達部材を介して行なう例を
示したが、ラックとピニオンなどのそれ以外の伝達部材
であっても構わない。

［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、この
発明によれば、特許請求の範囲に記載されたとおりの構
成であるから、ワークにピアス加工を行なう際、安定し
て行なわれると共に、高速でしかも短時間で行なうこと
ができる。特に、厚さのある例えば厚さ６ＩＩＩ１１以
上のワークにピアス加工を行なうのに効果的である。

延いては、ピアス加工後の切断加工において切断不良や
ノズルの損傷がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る主要部を示した一部省略の加工
ヘッドにおける拡大断面図、第２図（Ａ）〜（Ｄ）はこ
の発明におけるピアス加工方法の動作を説明する説明図
、第３図はこの発明を実施する一実施例のレーザ加工機
の概略側面図である。 １・・・レーザ加工機　　１５・・・加工ヘッド１７・
・・ノズル装置　　３１・・・ノズル本体３３・・・ノ
ズル　　　　３５・・・レンズホルダ３７・・・集光レ
ンズ　　４５・・・駆動モータ４９・・・ＮＣ装置 代理人　弁理士　　三　好　保　男

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）集光レンズで集光されレーザビームを加工すべき
   ワークに照射してワークにピアス加工を行なう際、予め
   設定した焦光レンズの焦点位置をワークの深さ方向へ変
   えるべく集光レンズをワークに対し上昇又は下降せしめ
   てワークにピアス加工を行なうことを特徴とするレーザ
   加工機におけるピアス加工方法。
2. （２）集光レンズで集光されたレーザビームを加工すべ
   きワークに照射してワークにピアス加工を行なうレーザ
   加工機にして、レーザビームをワークの加工面へ向けて
   照射するノズルの先端位置と、ワークの加工面との距離
   を一定に保持すべくノズル装置を設け、このノズル装置
   に前記集光レンズを保持したレンズホルダを上下動自在
   に設けてなることを特徴とするレーザ加工機におけるピ
   アス加工装置。