激光加工機(jī)及其焦點(diǎn)設(shè)定方法技術(shù)

一種激光加工機(jī)的焦點(diǎn)設(shè)定方法，激光加工機(jī)具有可移動(dòng)地裝于加工頭內(nèi)將激光聚焦用的加工透鏡，其特征在于，該方法包括下列步驟：（１）讀出焦點(diǎn)設(shè)定用的程序，（２）根據(jù)上述焦點(diǎn)設(shè)定用程序，將激光聚焦照射在被加工物上，（３）保持上述加工頭與上述被加工物表面距離一定，并使上述加工透鏡相對(duì)上述被加工物移動(dòng)，（４）檢出上述加工透鏡與上述被加工物的相對(duì)距離信息，（５）當(dāng)所檢出的上述相對(duì)距離信息超出預(yù)定范圍時(shí)，判定上述激光的焦點(diǎn)處于上述被加工物表面。（*該技術(shù)在2014年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種系統(tǒng)，它構(gòu)造成可由激光加工機(jī)自動(dòng)地進(jìn)行激光加工準(zhǔn)備動(dòng)作中必需的焦點(diǎn)位置檢出，在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)檢出數(shù)據(jù)，自動(dòng)地確定焦點(diǎn)位置。兩維激光加工機(jī)用于在不接觸狀態(tài)下以高速度、高精度加工平板工件。它通過X、Y、Z軸控制加工頭，利用來自激光振蕩器并從加工頭前端輸出的激光，對(duì)被加工物(后文稱為工件)進(jìn)行加工。通常，從加工質(zhì)量角度出發(fā)，要求激光的焦點(diǎn)處在工件表面上，因此，在利用激光加工工件時(shí)，除實(shí)際加工之外，有必要進(jìn)行焦點(diǎn)設(shè)定作業(yè)。在實(shí)際加工中，根據(jù)由焦點(diǎn)設(shè)定作業(yè)所求得的加工頭高度，在加工頭前端安裝高度檢測(cè)傳感器，利用該傳感器，與工件保持一定間隔，按照工件的形狀進(jìn)行仿形加工。在此，根據(jù)圖8和圖9說明通常的兩維激光加工機(jī)的結(jié)構(gòu)。1是加工頭，安裝在Z軸10的前端。2是作為焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的距離傳感器，安裝在加工頭1的前端。11是Z軸導(dǎo)承，引導(dǎo)加工頭1在電動(dòng)機(jī)M3驅(qū)動(dòng)下沿箭頭Z方向移動(dòng)，12是Y軸導(dǎo)承，引導(dǎo)加工頭1在電動(dòng)機(jī)M2驅(qū)動(dòng)下沿箭頭Y方向移動(dòng)，13是X軸導(dǎo)承，引導(dǎo)加工臺(tái)在電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng)下沿箭頭X方向移動(dòng)。上述電動(dòng)機(jī)M1-M3由NC控制部15的驅(qū)動(dòng)信號(hào)M驅(qū)動(dòng)，根據(jù)加工程序，控制成使加工頭1與工件W保持一定距離，并且使激光L的光斑對(duì)準(zhǔn)加工線K。另外，為了保持加工頭1相對(duì)于工件W的距離一定而在加工頭1前端安裝的距離傳感器2測(cè)定工件W與加工頭1的距離，將測(cè)定信號(hào)反饋至NC控制部15，最后控制激光L的光斑。操作部16連接在焦點(diǎn)位置檢出等時(shí)候使用的手提操作箱17。18是輸出激光的激光振蕩器，19是加工機(jī)主體，由上述X、Y、Z3個(gè)軸向的導(dǎo)承機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。焦點(diǎn)檢出通常采用的方法是將微弱的激光照射在工件上，通過目測(cè)監(jiān)視在上述激光焦點(diǎn)處于工件表面的情況下形成的等離子狀態(tài)所產(chǎn)生的藍(lán)色火焰。該方法中，為了使加工頭1的前端在焦點(diǎn)位置檢出動(dòng)作中不妨礙工件，通過手工操作使加工頭1后退，增大加工頭前端與工件的間隔，在將工件置于加工臺(tái)上之后，通過對(duì)焦程序?qū)⒓す庹丈湓诠ぜ希瑫r(shí)，使加工頭與工件平行地相對(duì)移動(dòng)，操作員利用手提操作箱17，在Z軸的十、一方向僅僅微小地移動(dòng)加工頭內(nèi)的透鏡，通過目測(cè)觀察在上述焦點(diǎn)位置附近產(chǎn)生的等離子體所導(dǎo)致的藍(lán)色火焰的發(fā)生狀態(tài)。將監(jiān)視中發(fā)現(xiàn)有藍(lán)色火焰發(fā)生的狀態(tài)下加工頭內(nèi)的透鏡高度作為最佳聚焦時(shí)的透鏡高度，由操作員從兩維激光加工機(jī)的操作部輸入，從而設(shè)定焦點(diǎn)位置。在設(shè)定結(jié)束之后，使兩維激光加工機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，保持在上述監(jiān)視、設(shè)定作業(yè)中找出的最佳聚焦透鏡位置，在此狀態(tài)下再通過手工操作調(diào)節(jié)加工頭的高度，使加工頭與工件的間隔適當(dāng)。附圖說明圖10是表示已有技術(shù)中藍(lán)色火焰監(jiān)視作業(yè)的流程圖。根據(jù)該流程圖說明已有技術(shù)的藍(lán)色火焰監(jiān)視動(dòng)作。為了進(jìn)行監(jiān)視藍(lán)色火焰的作業(yè)，在使加工頭后退之后，將工件或測(cè)試片W置于加工臺(tái)14上(S101)，以確定焦點(diǎn)，在進(jìn)行焦點(diǎn)確定動(dòng)作時(shí)，調(diào)整加工頭與工件W的間隔(S102)，以使加工頭與工件或測(cè)試片W互不妨礙，再將確定焦點(diǎn)用的程序讀入控制部15(S103)。然后運(yùn)行上述程序，使加工頭與工件保持等間隔相對(duì)移動(dòng)(S104)，并用激光L照射(S105)，操作員邊利用手提操作箱17在Z軸方向移動(dòng)透鏡(S106)，邊對(duì)藍(lán)色火焰進(jìn)行監(jiān)視(S107)。圖11是顯示已有技術(shù)中焦點(diǎn)位置設(shè)定動(dòng)作的流程圖。根據(jù)該流程圖對(duì)已有技術(shù)焦點(diǎn)位置設(shè)定動(dòng)作進(jìn)行說明。在S201，監(jiān)視藍(lán)色火焰，確定是否產(chǎn)生適度的藍(lán)色火焰(S202)，以產(chǎn)生適度藍(lán)色火焰時(shí)的當(dāng)前位置高度作為最佳聚焦時(shí)的加工頭高度，由操作員輸入激光加工機(jī)控制部中(S203)。若在上述S202未產(chǎn)生適度的藍(lán)色火焰，則再度利用手提操作箱使Z軸上、下移動(dòng)(S204)，重復(fù)自S201起的動(dòng)作。圖12是表示已有技術(shù)中對(duì)焦動(dòng)作的流程圖。根據(jù)該流程圖對(duì)已有技術(shù)的對(duì)焦動(dòng)作進(jìn)行說明。在圖10所示的S101擴(kuò)大加工頭與工件的間隔之后，操作員監(jiān)視所發(fā)生的藍(lán)色火焰(S301)，確定是否產(chǎn)生適當(dāng)?shù)乃{(lán)色火焰(S302)，以當(dāng)前位置的高度作為最佳聚焦時(shí)的加工頭高度，輸入激光加工機(jī)控制部中(S303)，將在上述S101擴(kuò)展的加工頭與工件的間隔調(diào)節(jié)至適當(dāng)狀態(tài)(S304)。若以上的對(duì)焦作業(yè)中采用了測(cè)試片，則將加工臺(tái)上的測(cè)試片換成工件，進(jìn)行實(shí)際加工。若上述對(duì)焦作業(yè)是在工件上進(jìn)行的，則在上述作業(yè)結(jié)束之后，原樣轉(zhuǎn)入實(shí)際加工。另外，利用在加工頭前端設(shè)置的非接觸式傳感器控制加工中的工件與加工頭的間隔的控制技術(shù)在特開昭64-78691、特開昭64-78692號(hào)公報(bào)中有揭示。前者公開的技術(shù)是在激光加工機(jī)中裝備非接觸式間隙傳感器、取樣指令/驅(qū)動(dòng)裝置、取樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，通過上述指令裝置發(fā)出的取樣指令，使加工頭從相對(duì)被加工物的基準(zhǔn)位置逐步移開規(guī)定量，并將間隙傳感器的輸出值預(yù)先存儲(chǔ)在上述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路中，控制間隙傳感器的輸出值趨近與控制部的指令間隙相對(duì)應(yīng)的上述存儲(chǔ)數(shù)據(jù)值。后者所公開的技術(shù)包括加工頭檢驗(yàn)裝置、基準(zhǔn)輸出設(shè)定裝置、加工頭優(yōu)劣判定裝置，通過給出檢驗(yàn)指令，將加工頭自動(dòng)地置于檢驗(yàn)基準(zhǔn)位置，測(cè)定傳感器輸出，根據(jù)該值是否在預(yù)定的基準(zhǔn)輸出范圍內(nèi)，判斷加工頭是否優(yōu)良。此外，特開昭61-165288號(hào)公報(bào)揭示的技術(shù)在加工頭前端設(shè)置非接觸式傳感器，并根據(jù)控制盤中設(shè)置的高度，控制示范過程中工件與加工頭的間隔。上面所舉的三種已有技術(shù)自然都未揭示要對(duì)藍(lán)色火焰進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視和記錄，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出焦點(diǎn)位置。在已有技術(shù)的藍(lán)色火焰監(jiān)視作業(yè)中，將激光照射在工件上，以一定的速度使工件與加工頭相對(duì)移動(dòng)，在此狀態(tài)下，操作者利用手提操作箱在Z軸方向輕微移動(dòng)加工頭，并通過目測(cè)監(jiān)視在上述最佳聚焦位置附近產(chǎn)生的等離子體所引發(fā)的藍(lán)色火焰的狀態(tài)，但存在著在監(jiān)視的同時(shí)要進(jìn)行繁雜的作業(yè)的問題。另外，由于不能連續(xù)地記錄下在上述監(jiān)視動(dòng)作中檢出的藍(lán)色火焰發(fā)生狀態(tài)，故而操作者每次都必須進(jìn)行復(fù)雜的焦點(diǎn)位置檢出作業(yè)，將當(dāng)前的Z軸值輸入操作部。再者，以往由操作者進(jìn)行對(duì)焦，因而，不僅檢出的焦點(diǎn)位置受到操作者熟練程度的左右，還存在為確定焦點(diǎn)位置而需要不作實(shí)際加工的非生產(chǎn)性時(shí)間的問題。適當(dāng)?shù)慕裹c(diǎn)位置難以確定，而由于不能進(jìn)行適切的對(duì)焦，會(huì)導(dǎo)致加工不良。本專利技術(shù)的激光加工機(jī)焦點(diǎn)設(shè)定方法包括下列作業(yè)步驟(1)讀出焦點(diǎn)設(shè)定程序；(2)根據(jù)上述焦點(diǎn)設(shè)定程序?qū)⒓す庹丈湓诒患庸の锷希?3)保持上述加工頭與上述被加工物表面距離一定，同時(shí)使加工透鏡與上述被加工物作相對(duì)移動(dòng)；(4)檢出上述加工透鏡與上述被加工物的相對(duì)距離信息；(5)當(dāng)所檢出的上述相對(duì)距離信息超出預(yù)定范圍時(shí)，判定上述激光的焦點(diǎn)處于上述被加工物上。該激光加工方法提高了加工精度，改善了產(chǎn)品質(zhì)量。本專利技術(shù)的第一種激光加工機(jī)包括振蕩器；可移動(dòng)地裝于加工頭內(nèi)，將上述振蕩器輸出的激光會(huì)聚于被加工物上的加工透鏡；該加工透鏡的焦點(diǎn)檢出裝置；存儲(chǔ)上述焦點(diǎn)檢出裝置輸出的信息的焦點(diǎn)信息存儲(chǔ)裝置。該激光加工機(jī)使焦點(diǎn)信息的存儲(chǔ)成為可能。本專利技術(shù)第二種激光加工機(jī)包括振蕩器；可移動(dòng)地裝于加工頭內(nèi)，將上述振蕩器輸出的激光會(huì)聚于被加工物上的加工透鏡；該加工透鏡的焦點(diǎn)檢出裝置；存儲(chǔ)上述焦點(diǎn)檢出裝置輸出的信息的焦點(diǎn)信息存儲(chǔ)裝置；存儲(chǔ)上述加工透鏡位置信息的位置信息存儲(chǔ)裝置。該激光加工機(jī)使得焦點(diǎn)信息與加工透鏡位置信息的同時(shí)存儲(chǔ)成為可能。本專利技術(shù)第三種激光加工機(jī)包括振蕩器；可移動(dòng)地裝于加工頭內(nèi)，將上本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：大槻哲也，久保學(xué)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：三菱電機(jī)株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國別省市：