JPH02179376A - Laser beam machining device - Google Patents

Laser beam machining device

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JPH02179376A
JPH02179376A JP63332536A JP33253688A JPH02179376A JP H02179376 A JPH02179376 A JP H02179376A JP 63332536 A JP63332536 A JP 63332536A JP 33253688 A JP33253688 A JP 33253688A JP H02179376 A JPH02179376 A JP H02179376A
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JP
Japan
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laser
laser light
reflected
workpiece
level
Prior art date
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Pending
Application number
JP63332536A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuaki Iehisa
信明 家久
Etsuo Yamazaki
悦雄 山崎
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To automatically transfer a heating stage to a boring stage by outputting laser light to heat a work at a 1st output level and outputting the laser light to bore the work at a 2nd output level at the point of the time when the level of the reflected light falls below a prescribed value. CONSTITUTION:The laser light is outputted and the work surface is irradiated with this light to bore the work 10. A reflected light detecting means which detects the level of the reflected laser light 11 fed back into a laser oscillator by the reflection on the work surface and a detecting means which detects the time when the level of the reflected laser light falls below the prescribed value are provided. The laser light is outputted to heat the work at the 1st output level about which the laser oscillator is not damaged by the reflected laser light. The reflected laser light decreases when the work attains the required temp. This time is detected by the detecting means and thereafter, the laser output is increased up to the 2nd output level to execute boring. The operation is simplified in this way and the machining time is shortened.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ光を照射してワークを穴あけ加工するレ
ーザ加工装置に関し、特に加工条件の設定操作を簡素化
したレーザ加工装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser processing device for drilling holes in a workpiece by irradiating laser light, and particularly to a laser processing device that simplifies the operation of setting processing conditions.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

レーザ加工装置はレーザ光を集光レンズ等によってワー
クの一点に照射し、照射した部分の温度を上昇させ、さ
らに蒸発させることによって加工を行う。始めに、ワー
クを停止させた状態で照射すると穴あけ(ピアシング)
が行なわれる。この後に続けてワークを移動させるとワ
ークが切断される。したがって、ワークの材質の硬度に
よらず種々の加工が可能である。
Laser processing equipment performs processing by irradiating a single point on a workpiece with laser light through a condenser lens, increasing the temperature of the irradiated area, and further evaporating the workpiece. First, if you irradiate the workpiece while it is stopped, it will create a hole (piercing).
will be carried out. If the workpiece is moved continuously after this, the workpiece will be cut. Therefore, various types of processing are possible regardless of the hardness of the material of the workpiece.

一方、銅やアルミニウム等の金属を穴あけ加工する場合
には次のような点に配慮する必要がある。
On the other hand, when drilling metals such as copper and aluminum, the following points need to be taken into consideration.

すなわち、このような金属はレーザ光の吸収率が低いた
めに、レーザ光の照射を受けた直後においてはその80
%以上を反射してしまう。この結果、反射されたレーザ
光が再びレーザ発振器に帰還され、レーザ発振器内部の
レーザパワーが異常に上昇して光学部品を破損させる危
険がある。
In other words, since such metals have a low absorption rate of laser light, immediately after being irradiated with laser light, their 80%
% or more is reflected. As a result, the reflected laser light is returned to the laser oscillator again, and there is a danger that the laser power inside the laser oscillator will abnormally increase and damage the optical components.

このため、一般に金属の穴あけ加工は二つの工程に分け
て実行される。第1工程は加熱工程であり、微小なパワ
ーのレーザ光を照射してワークを所要の温度まで加熱す
る。これによってワークのレーザ光に対する吸収率が高
められる0次に、第2工程の穴あけ実施工程で強力なパ
ワーのレーザ光を出力して実際の穴あけを行なう。
For this reason, metal drilling is generally performed in two steps. The first step is a heating step, in which the workpiece is heated to a required temperature by irradiating a laser beam with minute power. This increases the absorption rate of the workpiece to the laser beam. Next, in the second step of drilling, a powerful laser beam is output to perform actual drilling.

上記の加熱工程におけるレーザ光の照射時間、すなわち
加熱時間は加工開始前にオペレータが設定している。
The laser beam irradiation time in the heating process, that is, the heating time, is set by the operator before starting processing.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、従来のレーザ加工装置ではワークの材質を変更
する度にオペレータが加熱時間を設定し直す必要がある
。また、同じ材質のワークでも、表面状態の程度によっ
てレーザ光の反射率が異なるので、オペレータが最適な
加熱時間を設定することは極めて困難である。
However, with conventional laser processing equipment, the operator needs to reset the heating time every time the material of the workpiece is changed. Furthermore, even if the workpiece is made of the same material, the reflectance of the laser beam differs depending on the degree of the surface condition, so it is extremely difficult for the operator to set the optimal heating time.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、加
熱工程完了時点の検知、及び加熱工程から穴あけ工程へ
の移行を自動化したレーザ加工装置を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a laser processing device that automates the detection of the completion of the heating process and the transition from the heating process to the drilling process.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明では上記課題を解決するために、レーザ光を出力
してワーク表面に照射し、前記ワークの穴あけ加工を行
うレーザ加工装置において、 前記ワーク表面での反射によってレーザ発振器内に帰還
される反射レーザ光のレベルを検出する反射光検出手段
と、 前記反射レーザ光のレベルが所定値以下に減少した時点
を検知する検知手段と、 第1の出力レベルで前記レーザ光を出力して前記ワーク
を加熱させ、前記反射レーザ光のレベルが所定値以下に
減少した時点より第2の出力レベルで前記レーザ光を出
力して前記ワークを穴あけ加工させる出力指令手段と、 を有することを特徴とするレーザ加工装置が、提供され
る。
In order to solve the above problems, the present invention provides a laser processing apparatus that outputs a laser beam and irradiates it onto the surface of a workpiece to drill a hole in the workpiece. reflected light detection means for detecting the level of the laser light; detection means for detecting when the level of the reflected laser light has decreased to a predetermined value or less; and outputting the laser light at a first output level to detect the workpiece. output command means for heating the workpiece and outputting the laser beam at a second output level from the time when the level of the reflected laser beam decreases to a predetermined value or less to drill the workpiece; A processing device is provided.

〔作用〕[Effect]

反射レーザ光によってレーザ発振器が損傷しない程度の
第1の出力レベルでレーザ光を出力してワークを加熱す
る。ワークの温度が所要温度に達するとレーザ発振器内
に帰還される反射レーザ光が減少する。この時点を検知
手段によって検知して、これ以降はレーザ出力を第2の
出力レベルに上昇させて穴あけを行う。
The workpiece is heated by outputting laser light at a first output level that does not damage the laser oscillator due to the reflected laser light. When the temperature of the workpiece reaches the required temperature, the amount of reflected laser light fed back into the laser oscillator decreases. This point in time is detected by the detection means, and thereafter the laser output is increased to the second output level to perform drilling.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

第1図は本発明の一実施例のCO□ガスレーザ発振器を
使用したレーザ加工装置のブロック図である0図におい
て、プロセッサ1は図示されていない加ニブログラムに
基づいて各種の指令を行ってレーザ加工装置全体を制御
する。出力制御回路2はプロセッサ1から出力された出
力指令値を電流指令値に変換して出力し、その内部にデ
ィジタル値をアナログ出力に変換するDAコンバータを
内蔵している。レーザ用電源3は商用電源を整流した後
、出力制御回路2からの指令に応じた高周波の電圧を出
力する。
FIG. 1 is a block diagram of a laser processing apparatus using a CO□ gas laser oscillator according to an embodiment of the present invention. In FIG. Control the entire device. The output control circuit 2 converts the output command value outputted from the processor 1 into a current command value and outputs the same, and has a built-in DA converter that converts a digital value into an analog output. After rectifying the commercial power source, the laser power source 3 outputs a high frequency voltage according to a command from the output control circuit 2.

放電管4の内部にはレーザガスが循環しており、レーザ
用電源3から高周波電圧が印加されると、放電を生じて
レーザガスが励起される。リア鏡5は反射率99.5%
のゲルマニウム(C;e)製(7)鏡、出力鏡6は反射
率65%のジンクセレン(Znse)製の鏡であり、こ
れらはファブリペロ−型共振器を構成し、励起されたレ
ーザガス分子から放出される10.6μmの光を増幅さ
せて一部を出力鏡6からレーザ光7として外部に出力す
る。
Laser gas circulates inside the discharge tube 4, and when a high frequency voltage is applied from the laser power source 3, a discharge is generated and the laser gas is excited. Rear mirror 5 has a reflectance of 99.5%
The mirror (7) made of germanium (C; The 10.6 μm light is amplified and a portion is outputted from the output mirror 6 as a laser beam 7 to the outside.

レーザ光7はペンダミラー8で方向を変え、集光レンズ
9によって0.2mm以下のスポットに集光されてワー
クIOの表面に照射される。11はワーク10の表面で
反射される反射レーザ光であり、集光レンズ9、ペンダ
ミラー8、出力鏡6を通って再び放電管4内に戻る。
The direction of the laser beam 7 is changed by a pender mirror 8, and the laser beam 7 is condensed into a spot of 0.2 mm or less by a condensing lens 9, and is irradiated onto the surface of the workpiece IO. Reference numeral 11 denotes a reflected laser beam reflected by the surface of the workpiece 10, which passes through the condenser lens 9, the pendulum mirror 8, and the output mirror 6, and returns into the discharge tube 4 again.

メモリ12は加ニブログラム及びパラメータ等を格納す
るメモリであり、バッテリバックアップされた0MO3
等が使用される0位置制御回路13はプロセッサ1から
出力された位置指令値を解読し、サーボアンプ14を介
してサーボモータ15を回転制御し、ボールスクリュー
16及びナツト17によってテーブル18の移動を制御
し、ワーク10の位置を制御する0表示装置19にはC
RT或いは液晶表示装置等が使用される。
The memory 12 is a memory that stores the Kanji program, parameters, etc., and is a 0MO3 memory backed up by a battery.
The 0-position control circuit 13 deciphers the position command value output from the processor 1, controls the rotation of the servo motor 15 via the servo amplifier 14, and moves the table 18 using the ball screw 16 and nut 17. The display device 19 that controls the position of the workpiece 10 has a C
An RT or liquid crystal display device is used.

20はリア鏡5から0.5%の透過率で出力されるモニ
タ用レーザ光であり、この出力レベル、すなわちモニタ
値はパワーセンサ21によって測定される。パワーセン
サ21には熱電あるいは光電変換素子等が用いられる。
A monitor laser beam 20 is output from the rear mirror 5 with a transmittance of 0.5%, and the output level, that is, the monitor value, is measured by the power sensor 21. The power sensor 21 uses a thermoelectric or photoelectric conversion element.

パワーセンサ21の出力は増幅器22で増幅及びディジ
タル変換された後、プロセッサ1に出力される。
The output of the power sensor 21 is amplified and digitally converted by an amplifier 22, and then output to the processor 1.

第2図(a)に金属を穴あけ加工する場合の加熱工程時
におけるモニタ値Paの経時的変化を示す。縦軸はモニ
タ値Pa、横軸は時間である。時刻10より、出力指令
値Pclでレーザ光の出力を開始すると、ワーク表面か
らの反射レーザ光によってモニタ値Paは短時間のうち
に出力指令値の2倍近くに上昇する。しかし、ワークが
所要温度まで加熱されると反射率が低下してくるので、
モニタ値Paは再び低下し、充分な時間が経過すればモ
ニタ値Paは略出力指令値Pclと等しくなる。
FIG. 2(a) shows the change over time of the monitored value Pa during the heating process when drilling metal. The vertical axis is the monitor value Pa, and the horizontal axis is time. When the output of the laser beam is started at the output command value Pcl from time 10, the monitor value Pa rises to nearly twice the output command value in a short time due to the reflected laser light from the workpiece surface. However, when the workpiece is heated to the required temperature, the reflectance decreases, so
The monitor value Pa decreases again, and after a sufficient period of time has passed, the monitor value Pa becomes approximately equal to the output command value Pcl.

プロセッサlはこのモニタ値Paをパワーセンサ21及
び増幅回路22を介して入力し、ワークのレーザ光に対
する反射率を算出している。
The processor 1 inputs this monitor value Pa via the power sensor 21 and the amplifier circuit 22, and calculates the reflectance of the workpiece to the laser beam.

第2図(b)は反射率の経時的変化を示したグラフであ
る。このように、反射率は最終的にはほぼ0%に低下す
る。しかし、実際には反射率がここまで低下する以前の
段階で、レーザ出力を上昇させて次の穴あけ実施工程に
移行することができる。本実施例ではこの時のしきい値
を30%に設定し、この反射率に到達した時点の時刻t
1でプロセッサ1が出力指令値を変更し、穴あけ実施工
程を実行を開始する。
FIG. 2(b) is a graph showing changes in reflectance over time. In this way, the reflectance eventually decreases to approximately 0%. However, in reality, before the reflectance decreases to this extent, the laser output can be increased and the next drilling process can be started. In this embodiment, the threshold value at this time is set to 30%, and the time t when this reflectance is reached
1, the processor 1 changes the output command value and starts executing the drilling process.

第3図は本発明の一実施例のレーザ加工装置における穴
あけ加工時の処理のフローチャートである。図において
Sに続く数値はステップ番号を表す。
FIG. 3 is a flowchart of processing during drilling in a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, the number following S represents the step number.

〔S1〕加ニブログラムの加熱工程指令を解読する。[S1] Decipher the heating process command of the Canadian program.

〔S2]加熱工程指令の出力指令値に基づいてレーザ光
を出力し、ワークを加熱する。
[S2] Laser light is output based on the output command value of the heating process command to heat the workpiece.

〔S3〕反射率が30%以下に低下したかどうかを判断
する。低下していればS4へ、低下していなければ加熱
工程を続行する。
[S3] Determine whether the reflectance has decreased to 30% or less. If it has decreased, the process proceeds to S4; if it has not decreased, the heating process continues.

〔S4〕加ニブログラムの穴あけ実施工程指令を解読す
る。
[S4] The drilling execution process command of the Canadian program is deciphered.

〔S5〕穴あけ実施工程指令の出力指令値に基づいてレ
ーザ光を出力し、穴あけを実行する。
[S5] Laser light is output based on the output command value of the drilling execution process command to execute drilling.

なお、上記した反射率のしきい値は一例であり、ワーク
の材質に応じて変更される。
Note that the reflectance threshold described above is just an example, and is changed depending on the material of the workpiece.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明では、ワークからの反射レー
ザ光の減少を検出して自動的に加熱工程から穴あけ実施
工程へ移行するので、ワークの材質を変更しても、その
都度オペレータが加熱時間を設定し直す必要がなく、従
来よりも操作が簡単になる。また、加熱条件の設定ミス
による加工不良も防止することができる。
As explained above, the present invention detects a decrease in the laser beam reflected from the workpiece and automatically shifts from the heating process to the drilling process, so even if the material of the workpiece is changed, the operator can change the heating time each time. There is no need to reconfigure the settings, making operation easier than before. Furthermore, processing defects due to incorrect setting of heating conditions can also be prevented.

さらに、最短の加熱時間で穴あけ実施工程へ移行できる
ので加工時間が短縮される。
Furthermore, since the process can proceed to the drilling step in the shortest heating time, the processing time is shortened.

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

第1図は本発明の一実施例のレーザ加工装置のブロック
図、 第2図(a)は本発明の一実施例における加熱工程時の
モニタ値の経時的変化を示したグラフ、第2図(b)は
本発明の一実施例におけるワークのレーザ光に対する反
射率の経時的変化を示したグラフ、 第3図は本発明の一実施例のレーザ加工装置における穴
あけ加工時の処理のフローチャートである。 1−・−・−・・・−プロセッサ 5・−・−・−・−・−−−−−リア鏡6・・・・・・
・−・−−−−一出力鏡7−・   レーザ光 0−−−−・−−−−・−・−ワーク 1−・−・−−−−−−・−反射レーザ光0−・−・・
・−・・・モニタ用レーザ光1−・−−−−−・・・・
・−パワーセンサa・−−−−−・−・・−−−−−モ
ニタ値1・−・−・−・−−一−−加熱工程時の出力指
令値0  −・〜加熱工程開始時刻 1−−−〜−一・−・−・−・−加熱工程終了時刻第3
FIG. 1 is a block diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. (b) is a graph showing changes over time in the reflectance of a workpiece to laser light in an embodiment of the present invention, and FIG. be. 1--・-----Processor 5-------------Rear mirror 6...
・−・−−−−One output mirror 7−・ Laser beam 0−−−−・−−−−・−・−Work 1−・−・−−−−−−・−Reflected laser beam 0−・−・・・
・−・Monitoring laser beam 1−・−−−−−・・・・
・−Power sensor a・−−−−・−・・−−−−−Monitor value 1・−・−・−・−−1−−Output command value during heating process 0 −・~Heating process start time 1---〜-1・-・-・-・-Heating process end time 3rd
figure

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)レーザ光を出力してワーク表面に照射し、前記ワ
ークの穴あけ加工を行うレーザ加工装置において、 前記ワーク表面での反射によってレーザ発振器内に帰還
される反射レーザ光のレベルを検出する反射光検出手段
と、 前記反射レーザ光のレベルが所定値以下に減少した時点
を検知する検知手段と、 第1の出力レベルで前記レーザ光を出力して前記ワーク
を加熱させ、前記反射レーザ光のレベルが所定値以下に
減少した時点より第2の出力レベルで前記レーザ光を出
力して前記ワークを穴あけ加工させる出力指令手段と、 を有することを特徴とするレーザ加工装置。
(1) In a laser processing device that outputs a laser beam and irradiates it onto the surface of a workpiece to drill a hole in the workpiece, a reflection device that detects the level of the reflected laser beam that is reflected back into the laser oscillator by reflection on the surface of the workpiece. a light detection means; a detection means for detecting a point in time when the level of the reflected laser light has decreased to a predetermined value or less; and a detection means for outputting the laser light at a first output level to heat the work, A laser processing apparatus comprising: an output command means for outputting the laser beam at a second output level from the time when the level decreases to a predetermined value or less to perform drilling on the workpiece.
(2)前記反射光検出手段は、前記レーザ発振器のリア
鏡より透過させたモニタ用レーザ光を入力して前記反射
レーザ光のレベルを検出することを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のレーザ加工装置。
(2) The reflected light detection means detects the level of the reflected laser light by inputting the monitoring laser light transmitted from the rear mirror of the laser oscillator. laser processing equipment.
JP63332536A 1988-12-29 1988-12-29 Laser beam machining device Pending JPH02179376A (en)

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