專利名稱：激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工裝置，通過在被加工物上照射激光，對(duì)該被加工物實(shí)施熔接或切斷等的激光加工。
背景技術(shù)：
以往，在這種激光加工裝置中，檢測(cè)射出激光的加工噴嘴與被加工物之間的靜電電容，根據(jù)該檢測(cè)的靜電電容控制激光的焦點(diǎn)距離。即，對(duì)于被加工物根據(jù)加工噴嘴的位置的變化所以靜電電容變化，這靜電電容達(dá)到一定時(shí)控制加工噴嘴的位置，通常維持激光的焦點(diǎn)距離在最適當(dāng)位置。
但是，在實(shí)際的激光加工，例如1998年熔接學(xué)會(huì)論文集第16卷第2號(hào)第169頁-第180頁“作為監(jiān)控基礎(chǔ)條件的屏蔽氣體等離子體的影響”記載的那樣，在為金屬的被加工物上照射激光時(shí)，電離出金屬蒸氣在被加工物與加工噴嘴之間發(fā)生等離子體，這等離子體給與在被加工物與加工噴嘴之間的靜電電容較大的影響。也就是，如

圖13所示，加工噴嘴1與被加工物2之間的等離子體3，發(fā)生部分的大小為1mm的程度非常小，在激光4的焦點(diǎn)位置附近發(fā)生后，由于加工氣體流動(dòng)，在加工噴嘴1與被加工物2之間充滿在這些之間起導(dǎo)通作用。從而，例如，即使被加工物2與加工噴嘴1之間的距離維持一定時(shí)也，根據(jù)發(fā)生的等離子體3的量使靜電電容C變化。結(jié)果，激光4的焦點(diǎn)距離維持在最適當(dāng)位置變得困難，由激光加工的加工品質(zhì)恐怕也遭受較大的影響。
為此，例如在特開平4-356391號(hào)公報(bào)中所示激光加工裝置中，如圖14所示，顯示由于在加工噴嘴1與被加工物2之間施加直流高電壓5抑制這些在加工噴嘴1與被加工物2之間發(fā)生的等離子體3。
但是，在以往的技術(shù)中，即使激光輸出高或加工速度高，等離子體發(fā)生的抑制效果也不能不低。而且，加工噴嘴1作為為了檢測(cè)靜電電容C的電極的構(gòu)成沒有變化。結(jié)果，在圖14所示的以往技術(shù)，完全防止由等離子體3的發(fā)生的靜電電容C變化的事態(tài)，換句話說對(duì)于被加工物2正確控制加工噴嘴1的位置也變得困難，不能謀求加工品質(zhì)的改進(jìn)。特別，高速地進(jìn)行被加工物的切斷時(shí)，等離子體3的發(fā)生量變多。為此，有激光加工的高速化是困難的問題。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種激光加工裝置，即使在等離子體發(fā)生時(shí)也能夠進(jìn)行加工品質(zhì)良好的激光加工。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)成上述的目的，本發(fā)明的激光加工裝置，通過在被加工物上照射激光，對(duì)該被加工物進(jìn)行激光加工，在激光加工位置的鄰近設(shè)置吸附用電極，同時(shí)在該吸附用電極的外周部設(shè)置靜電電容檢測(cè)用電極，在所述吸附用電極與被加工物之間施加電壓的狀態(tài)下，檢測(cè)所述靜電電容檢測(cè)用電極與被加工物之間的靜電電容，根據(jù)該檢測(cè)的靜電電容控制激光的焦點(diǎn)位置。
根據(jù)本發(fā)明，由激光的照射發(fā)生的等離子體吸附在吸附用電極及被加工物上，能夠有效防止該等離子體充滿在靜電電容檢測(cè)電極與被加工物之間的事態(tài)。
其次的本發(fā)明的激光加工裝置，射出激光的加工噴嘴由導(dǎo)體形成，而且這種加工噴嘴的前端用作所述吸附用電極。
根據(jù)這發(fā)明，加工噴嘴作為吸附用電極的功能。
其次的本發(fā)明的激光加工裝置，將面向所述吸附用電極的被加工物的部位構(gòu)成平面狀，而且這種構(gòu)成的平面狀部分的外徑從其中心確保5mm以上。根據(jù)這發(fā)明，從激光加工位置到靜電電容檢測(cè)用電極之間能夠確保足夠的距離。
其次的本發(fā)明的激光加工裝置，通過在被加工物上照射激光，對(duì)該被加工物進(jìn)行激光加工，檢測(cè)伴隨激光加工發(fā)生的等離子體量作為電氣量，根據(jù)該檢測(cè)的等離子體量控制激光加工條件。
根據(jù)這發(fā)明，根據(jù)伴隨激光加工發(fā)生的等離子體的量，能夠控制激光加工條件。
其次的本發(fā)明的激光加工裝置，在射出激光的加工噴嘴的前端設(shè)置電流檢測(cè)用電極，同時(shí)設(shè)置檢測(cè)這種電流檢測(cè)用電極與被加工物之間流過的電流值作為所述等離子體量的檢測(cè)裝置。
根據(jù)這發(fā)明，檢測(cè)電流檢測(cè)用電極與被加工物之間流過的電流值作為等離子體量。
其次的本發(fā)明的激光加工裝置，設(shè)置異常檢測(cè)信號(hào)輸出裝置，輸出超過預(yù)先設(shè)定的所述電流值的第一閾值時(shí)加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)。
根據(jù)這發(fā)明，輸出電流值超過第一閾值時(shí)的加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)。
其次的本發(fā)明的激光加工裝置，所述異常檢測(cè)信號(hào)輸出裝置輸出加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)時(shí)，降低加工速度及/或提高激光輸出。
根據(jù)這發(fā)明，從異常檢測(cè)信號(hào)輸出裝置輸出加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)時(shí)降低加工速度及/或提高激光輸出。
其次的本發(fā)明的激光加工裝置，設(shè)置接觸檢測(cè)信號(hào)輸出裝置，所述電流值達(dá)到所述加工噴嘴與所述被加工物短路時(shí)的電流值時(shí)輸出顯示接觸所述被加工物的接觸檢測(cè)信號(hào)。
根據(jù)這發(fā)明，輸出接觸加工噴嘴與被加工物時(shí)的接觸檢測(cè)信號(hào)。
其次的本發(fā)明的激光加工裝置，所述異常檢測(cè)信號(hào)輸出裝置輸出加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)時(shí)，降低加工速度及/或提高激光輸出。
根據(jù)這發(fā)明，使電流檢測(cè)用電極與被加工物之間流過的電流值通常在上限容許值以下，換句話說使等離子體的發(fā)生在上限容許值以下，控制加工速度及/或激光輸出。
其次的本發(fā)明的激光加工裝置，設(shè)置接觸檢測(cè)信號(hào)輸出裝置，所述電流值達(dá)到所述加工噴嘴與所述被加工物短路時(shí)的電流值時(shí)輸出顯示接觸所述被加工物的接觸檢測(cè)信號(hào)。
其次的本發(fā)明的激光加工裝置，控制加工速度及/或激光輸出，使所述電流值在預(yù)先設(shè)定的上限容許值以下。
其次的本發(fā)明的激光加工裝置，控制對(duì)于所述被加工物的所述加工噴嘴的位置，使所述電流值達(dá)到最小。
根據(jù)這發(fā)明，使電流值達(dá)到最小，也就是使等離子體量達(dá)到最小對(duì)于被加工物控制加工噴嘴的位置。
附圖簡單說明圖1表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置的構(gòu)成圖。
圖2表示激光加工切斷薄鋼板時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果示出流過電阻的等離子體電流與加工速度的關(guān)系圖。
圖3表示說明圖1所示激光加工裝置的動(dòng)作的要部示意圖。
圖4表示在圖1所示激光加工裝置輸出激光時(shí)的等離子體電流與靜電電容的關(guān)系圖。
圖5表示圖1所示加工控制部的詳細(xì)構(gòu)成的方框圖。
圖6表示加工頭的高度與等離子體電流信號(hào)的關(guān)系圖。
圖7及圖8，示出各種加工速度與等離子體電流信號(hào)與加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)的關(guān)系圖。
圖9表示加工頭的高度與等離子體電流信號(hào)的關(guān)系圖。
圖10表示激光輸出與等離子體電流信號(hào)與加工速度的關(guān)系圖。
圖11表示實(shí)際設(shè)計(jì)的加工頭的前端部分的剖視圖。
圖12表示實(shí)際設(shè)計(jì)的加工頭的其他例的示意圖。
圖13表示說明以往的激光加工裝置的動(dòng)作的要部示意圖。
圖14表示以往的激光加工裝置構(gòu)成圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，參照付圖，詳細(xì)的說明關(guān)于本發(fā)明的激光加工裝置的較好的實(shí)施形態(tài)。
圖1是例示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置的構(gòu)成圖。這里示例的激光加工裝置，從激光振蕩器10導(dǎo)入到加工頭11的激光12從加工噴嘴13射出同時(shí)，通過加工氣體供給通路14供給激光12與同軸上的氧氣或空氣等的加工氣體，對(duì)鐵板等的被加工物15進(jìn)行切斷或熔接等的激光加工。在這激光加工裝置中，在加工頭11設(shè)置為了在焦點(diǎn)位置12a集光激光12的透鏡16，由該透鏡16集光的激光12的焦點(diǎn)位置12a在被加工物15吻合時(shí)能夠進(jìn)行良好的激光加工。
上述加工頭11，在加工噴嘴13的前端部設(shè)置吸附用電極17同時(shí)，在該吸附用電極17的外周部設(shè)置靜電電容檢測(cè)用電極18。
吸附用電極17，被加工物15與對(duì)面部位成平面狀構(gòu)成。這吸附用電極17的直徑，設(shè)定維持比等離子體19發(fā)生的大小充分大的面積。具體的，由于等離子體19的直徑為1mm程度，作為吸附用電極17設(shè)定直徑為10mm程度。作為吸附用電極17，也可在加工噴嘴13的前端區(qū)域設(shè)置專用導(dǎo)體而構(gòu)成。但是，加工噴嘴13為絕緣時(shí)，加工噴嘴13由導(dǎo)體構(gòu)成，其前端面作為吸附用電極17的功能是可能的。
這吸附用電極17，與被加工物15之間的電阻20與直流電源21串行連接。在圖1，吸附用電極17連接到直流電源21的負(fù)極，吸附用電極17也可連接到直流電源21的正極。在這被加工物15與吸附用電極17的連接電路中，設(shè)置為了檢測(cè)電阻20流過的電流(以下，稱為等離子體電流Ip)的檢測(cè)裝置22。具體的，電阻20的電壓由放大器23放大，這放大的電壓作為等離子體電流信號(hào)Pc檢測(cè)。
圖2是示出根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果由激光加工切斷薄鋼板時(shí)流過電阻20的等離子體電流Ip與加工速度的關(guān)系圖。又，激光輸出固定為3Kw。根據(jù)這結(jié)果，首先，在吸附用電極17加的電壓為100V以上時(shí)，直到高速為止能夠良好地檢測(cè)離子體電流Ip。又，吸附用電極17在負(fù)極側(cè)時(shí)施加電壓時(shí)的等離子體電流Ip的值高。當(dāng)然吸附用電極17在正極側(cè)時(shí)施加電壓時(shí)由于流過同樣的等離子體電流Ip，如果適當(dāng)調(diào)整放大器23的靈敏也能夠測(cè)定。
檢測(cè)裝置22檢測(cè)的等離子體電流信號(hào)Pc，給與加工控制部24。加工控制部24，根據(jù)從檢測(cè)裝置22給與的等離子體電流信號(hào)Pc，控制加工速度、激光輸出、激光12的焦點(diǎn)位置12a、加工氣體的壓力等的激光加工條件。又，檢測(cè)裝置22的放大器23，也可放大分壓電阻20的電壓的電壓。又電阻20，加工噴嘴13接觸被加工物15時(shí)也由于直流電源21的電壓VB不使燒熱使用充分高的電阻值。
另一方面，靜電電容檢測(cè)用電極18，因?yàn)橐锌坑山^緣體構(gòu)成的支持部件25的前端部，固定通過該支持部件25吸附用電極17的外周部的位置。這靜電電容檢測(cè)用電極18在與被加工物15之間設(shè)置靜電電容傳感器26。靜電電容傳感器26，檢測(cè)靜電電容檢測(cè)用電極18與被加工物15之間的靜電電容C，檢測(cè)結(jié)果給予焦點(diǎn)位置控制裝置27。焦點(diǎn)位置控制裝置27，根據(jù)從靜電電容傳感器26給予的檢測(cè)結(jié)果對(duì)被加工物15進(jìn)行加工頭11的位置控制的部分。
在如上述的構(gòu)成的激光加工裝置中，在被加工物15上照射激光12進(jìn)行切斷或熔接等的激光加工時(shí)，根據(jù)靜電電容傳感器26的檢測(cè)結(jié)果焦點(diǎn)位置控制裝置27驅(qū)動(dòng)馬達(dá)28，通過螺栓29適當(dāng)?shù)纳舷聞?dòng)作加工頭11，進(jìn)行使靜電電容檢測(cè)用電極18與被加工物15之間的靜電電容C為一定的控制。
這里，這激光加工裝置，激光輸出高，高速進(jìn)行加工時(shí)，被加工物1 5與加工噴嘴13之間發(fā)生等離子體19。這等離子體19與激光12同時(shí)供給加工氣體的作用，在被加工物15與加工噴嘴13之間從焦點(diǎn)位置12a向外側(cè)擴(kuò)展高速流動(dòng)。但是，在這激光加工裝置，在被加工物15與吸附用電極17之間因?yàn)橛芍绷麟娫?1施加電壓，如圖3所示，電離的等離子體19中，一方面金屬蒸汽的正離子被吸附用電極17吸引，電子的負(fù)離子被被加工物15吸引。而且，由于與等離子體19的發(fā)生大小相比要持充分大的面積設(shè)定的吸附用電極17的大小，不但上述吸附作用？？廣范圍有效，而且關(guān)于吸附用電極17或被加工物15沒有吸者的離子，相互結(jié)合自然消滅，不會(huì)導(dǎo)致靜電電容檢測(cè)用電極18與被加工物15之間充滿等離子體19的事態(tài)。結(jié)果，由根據(jù)靜電電容檢測(cè)用電極18與被加工物15之間的靜電電容C進(jìn)行加工頭11的位置控制的激光加工裝置，即使等離子體19的發(fā)生這些間的靜電電容C也不變化，對(duì)被加工物15只根據(jù)加工頭11的位置靜電電容C才發(fā)生變化。從而，激光12的焦點(diǎn)位置12a常常能夠維持在最適當(dāng)位置，即使高速實(shí)施激光加工時(shí)，其加工品質(zhì)改善。
圖4，示出在上述激光加工裝置中輸出激光12時(shí)的等離子體電流Ip與靜電電容傳感器26的關(guān)系圖。在圖4(a)從t1到t2激光12為ON，在圖4(b)所示，激光12為ON狀態(tài)流過的等離子體電流Ip。
激光12為ON后，在圖13所示以往的激光加工裝置，如圖4(d)的比較例所示，發(fā)生的等離子體19由于在加工噴嘴13與被加工物15之間起導(dǎo)通作用，根據(jù)等離子體電流Ip靜電電容C產(chǎn)生變化。
對(duì)此，根據(jù)這實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置，等離子體19被吸附用電極17及被加工物15吸附，為了靜電電容檢測(cè)用電極18與被加工物15之間不到達(dá)等離子體19，如圖4(c)所示，根據(jù)等離子體電流Ip靜電電容C不變化。也就是，設(shè)置吸引等離子體19的充分大的吸附用電極17，又通過在這吸附用電極17與被加工物15之間施加電壓，能夠有效地防止吸附等離子體19的靜電電容檢測(cè)用電極18與被加工物15之間充滿等離子體19的事態(tài)，正確測(cè)定這些間的靜電電容C成為可能。重復(fù)地，等離子體19的發(fā)生部分1mm程度與非常小，對(duì)此確保吸附用電極17的直徑從中心在5mm以上。從而，在吸附用電極17與被加工物15之間準(zhǔn)確吸附等離子體19，能夠防止對(duì)靜電電容檢測(cè)用電極18與被加工物15之間的影響。
另一方面，在上述激光加工裝置中，在被加工物15上照射激光12進(jìn)行切斷或熔接等的激光加工時(shí)，根據(jù)檢測(cè)裝置22檢測(cè)的等離子體電流信號(hào)Pc的加工控制部24，控制加工速度、激光輸出、激光12的焦點(diǎn)位置12a、加工氣體的壓力等的激光加工條件。這里，在圖1所示激光加工裝置，伴隨激光加工發(fā)生的等離子體19在吸附用電極17及被加工物15吸附時(shí)在電阻20與直流電源21的串行體流過等離子體電流Ip。在電阻20流過等離子體電流Ip就在該電阻20產(chǎn)生電壓，這電壓在放大器23放大作為等離子體電流信號(hào)Pc檢測(cè)。等離子體電流信號(hào)Pc，如圖2所示，是根據(jù)等離子體量變化的信號(hào)。這電阻20與直流電源21的串行體連接到吸附用電極17與被加工物15之間，如上所述，能夠有效地吸附等離子體19同時(shí)，能夠檢測(cè)等離子體電流Ip作為等離子體電流信號(hào)Pc。
圖5，例示上述的加工控制部24的詳細(xì)構(gòu)成的方框圖。從圖明白，在加工控制部24，比較從檢測(cè)裝置22給與的等離子體電流信號(hào)Pc與比較電壓30a、31a，該等離子體電流信號(hào)Pc在比較電壓以上時(shí)設(shè)置輸出分別檢測(cè)信號(hào)的兩個(gè)比較器30、31。
加工控制部24設(shè)置的第一比較器30，接觸吸附用電極17與被加工物15時(shí)向激光控制器32輸出接觸檢測(cè)信號(hào)。在接觸檢測(cè)信號(hào)給與的激光控制器32，在接觸吸附用電極17與被加工物15接觸時(shí)進(jìn)行必要的控制。接觸吸附用電極17與被加工物15接觸時(shí)流過的電流，為了與等離子體電流Ip比較遠(yuǎn)為高，作為比較電壓30a能夠設(shè)定充分高的電壓。從而，能夠明確進(jìn)行吸附用電極17與被加工物15的接觸檢測(cè)。這接觸檢測(cè)，修正從加工頭11的被加工物15的高度時(shí)，由加工中的異常狀態(tài)到加工噴嘴13的被加工物15的接觸檢測(cè)等，能夠作為重要的檢測(cè)功能的一個(gè)使用。例如，在接觸檢測(cè)信號(hào)輸出時(shí)點(diǎn)加工頭11與被加工物15的相對(duì)高度設(shè)定為〔0〕，能夠更正確進(jìn)行該加工頭11的位置控制。
圖6，示出等離子體電流信號(hào)Pc與加工頭11的高度的關(guān)系圖。從圖明白，加工頭11的高度一下降，在吸附用電極17與被加工物15接觸時(shí)點(diǎn)的等離子體電流信號(hào)Pc，與非接觸時(shí)比較相當(dāng)高。從而，這些作為接觸檢測(cè)信號(hào)輸出，激光控制器32能夠檢測(cè)吸附用電極17與被加工物15的接觸狀態(tài)。
加工控制部24設(shè)置的第二比較器31，加工狀態(tài)異常發(fā)生時(shí)向激光控制器32輸出加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)。
例如，在圖7，加工速度從低速的fl變化到高速f2，等離子體19的發(fā)生量增加，等離子體電流信號(hào)Pc從Pc 1增加到Pc2。這時(shí)，如果加工狀態(tài)異常，由于等離子體19的發(fā)生量更多，象Pc3等離子體電流信號(hào)Pc比通常時(shí)也增加。
現(xiàn)在，低速加工速度fl時(shí)的比較電壓及高速加工速度f2時(shí)的比較電壓分別為預(yù)先設(shè)定的Pc10、Pc20，低速加工速度fl時(shí)輸出的等離子體電流信號(hào)Pc1因?yàn)樵诒容^電壓Pc10以下，不必輸出加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)。在高速加工速度f2時(shí)如果等離子體電流信號(hào)為Pc2，不必輸出加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)。但是，加工狀態(tài)異常發(fā)生等離子體電流信號(hào)為Pc3時(shí)，比較電壓Pc20超出范圍向激光控制器32輸出加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)。
從第二比較器31來加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)給與激光控制器32，為了恢復(fù)正常地加工狀態(tài)，進(jìn)行各種激光加工條件的變更，例如，降低加工速度、提高激光輸出，變更焦點(diǎn)位置12a、變更加工氣壓等。但是，即使變更這些激光加工條件也繼續(xù)異常狀態(tài)時(shí)，停止或者中止激光加工是可能的。這些激光加工條件的變更或激光加工的停止/中止的判斷通過預(yù)先存儲(chǔ)在激光控制器32的程序，自動(dòng)地實(shí)施。
圖8，示出這樣的激光控制器32的動(dòng)作例。也就是，從低速加工速度fl變更到高速加工速度f2后，加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)輸出時(shí)，由上述激光控制器32顯示加工速度降低到f3狀態(tài)。伴隨這些的等離子體電流信號(hào)Pc在比較電壓Pc20以下，恢復(fù)正常地加工狀態(tài)。在圖8，Pc3是加工速度維持f2時(shí)加工狀態(tài)為異常，顯示等離子體電流信號(hào)Pc增加的狀態(tài)。在這狀態(tài)，加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)對(duì)激光控制器32持續(xù)輸出。
圖9及圖10，示出不根據(jù)從上述兩個(gè)比較器30、31的檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)從檢測(cè)裝置22輸出的等離子體電流信號(hào)Pc激光控制器32實(shí)施激光加工條件的控制例。
在圖9，適當(dāng)變化加工頭11的高度，等離子體電流信號(hào)Pc達(dá)到最小值時(shí)的加工頭11的高度作為最佳焦點(diǎn)位置進(jìn)行激光加工。這最佳焦點(diǎn)位置，符合被加工物15的高度或彎曲度，由加工透鏡16的狀態(tài)微妙地變化。在從前，人類通過反復(fù)試行錯(cuò)誤設(shè)定上述的最佳焦點(diǎn)位置。但是，因?yàn)樵诩す饧庸ぶ性O(shè)定最佳焦點(diǎn)位置是困難的，在停止?fàn)顟B(tài)單發(fā)的實(shí)施穿孔，現(xiàn)狀是適用目視這些的調(diào)整方法。
對(duì)此上述的激光加工裝置，通常是使等離子體電流信號(hào)Pc達(dá)到最小值如果控制加工頭11的高度，由于使其成為最佳焦點(diǎn)位置，在激光加工中也可能正確設(shè)定，能夠使加工品質(zhì)顯著的提高。
另一方面，在圖10，加工速度從fl增加到f2時(shí)，對(duì)于比較電壓Pc30由于等離子體電流信號(hào)Pc增加，激光輸出從Lp1徐徐上升到Lp2，比較電壓Pc40也平衡那些徐徐增加。激光輸出達(dá)到最大，在Lp3實(shí)施激光加工時(shí)，為了防止等離子體電流信號(hào)Pc進(jìn)一步增加，加工速度下降到f3，自動(dòng)控制維持安定的加工狀態(tài)。
在這樣上述的激光加工裝置，根據(jù)檢測(cè)裝置22檢測(cè)的等離子體電流信號(hào)Pc在加工控制部24判斷加工狀態(tài)，適當(dāng)控制激光加工條件，能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)募す饧庸ぁ?br> 圖11，示出實(shí)際設(shè)計(jì)的加工頭11的前端部分的剖視圖。在這加工頭11，絕緣體構(gòu)成的支持部件25的前端設(shè)置為了檢測(cè)靜電電容C的靜電電容的檢測(cè)用電極18。銅等導(dǎo)體構(gòu)成的加工噴嘴13與支持部件25一道固定在加工頭11。由于加工噴嘴13由導(dǎo)體構(gòu)成，其前端部作為吸附用電極17的功能。加工噴嘴13的前端比靜電電容檢測(cè)用電極18稍微突出，為了防止接觸被加工物15時(shí)靜電電容檢測(cè)用電極18的損傷。在如上述構(gòu)成的加工頭11中，如果在加工噴嘴13與被加工物15之間施加所定的電壓，能夠具體實(shí)現(xiàn)圖1所示激光加工裝置。也就是，因?yàn)樵诘入x子體19發(fā)生時(shí)也能夠正確檢測(cè)靜電電容檢測(cè)用電極18與被加工物15之間的靜電電容C，根據(jù)檢測(cè)的靜電電容C控制激光12的焦點(diǎn)位置12a，能夠進(jìn)行加工品質(zhì)良好的激光加工。又，如果根據(jù)吸附用電極17與被加工物15之間流過的等離子體電流信號(hào)Ip控制激光加工條件，能夠進(jìn)行加工品質(zhì)良好的激光加工。
這樣，在本實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置，等離子體19發(fā)生時(shí)也不受其影響正確檢測(cè)靜電電容C，根據(jù)這些能夠進(jìn)行正確的焦點(diǎn)距離12a的控制。相反，發(fā)生的等離子體19用于積極的加工條件的控制，在人類不能判斷行動(dòng)的短時(shí)間中檢測(cè)加工狀態(tài)的異常能夠自動(dòng)的控制。
由此，在從前由于等離子體19的發(fā)生怎么也不能實(shí)現(xiàn)的在高激光輸出下的高速激光加工，更具體能夠?qū)崿F(xiàn)所謂激光輸出3Kw、加工速度30m/分以上的激光加工，而且加工品質(zhì)能夠同時(shí)提高。
圖12，示出實(shí)際設(shè)計(jì)的加工頭11的其他例的示意圖。在這加工頭11中，用絕緣體構(gòu)成的支持部件25設(shè)置環(huán)狀的靜電電容檢測(cè)用電極18。由于加工噴嘴13由導(dǎo)體構(gòu)成，其前端部作為吸附用電極17的功能。在如上述構(gòu)成的加工頭11，如果在加工噴嘴13與被加工物15之間施加所定的電壓，也能夠具體實(shí)現(xiàn)圖1所示激光加工裝置。而且，由于加工噴嘴13的外周部如果設(shè)置環(huán)狀的靜電電容檢測(cè)用電極18更好，不光構(gòu)造簡單，對(duì)即存的加工頭11的適用也非常容易。
如以上說明，采用本發(fā)明，利用激光的照射發(fā)生的等離子體吸附在吸附用電極及被加工物，能夠有效防止相應(yīng)等離子體充滿在靜電電容檢測(cè)電極與被加工物之間的事態(tài)。為此，根據(jù)這些靜電電容檢測(cè)用電極與被加工物之間的靜電電容能夠正確控制激光的焦點(diǎn)位置，即使等離子體發(fā)生時(shí)，能夠進(jìn)行加工品質(zhì)良好的激光加工。
其次采用本發(fā)明，由于加工噴嘴作為吸附用電極的功能能夠容易的構(gòu)成吸附用電極。
其次采用本發(fā)明，由于從激光加工位置到靜電電容檢測(cè)用電極之間能夠確保足夠的距離，能夠提高等離子體的吸者效率同時(shí)，不能吸者的等離子體能夠自然消滅，上述的作用效果更顯著。
其次采用本發(fā)明，由于根據(jù)伴隨激光加工發(fā)生的等離子體的量能夠控制激光加工條件，能夠進(jìn)行加工品質(zhì)良好的激光加工。
其次采用本發(fā)明，由于檢測(cè)電流檢測(cè)用電極與被加工物之間流過的電流值作為等離子體量，容易的，且能夠正確檢測(cè)等離子體量。
其次采用本發(fā)明，由于輸出電流值超過第一閾值時(shí)的加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)，能夠檢測(cè)加工狀態(tài)異常。
其次采用本發(fā)明，由于從異常檢測(cè)信號(hào)輸出裝置輸出加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)時(shí)降低加工速度及/或提高激光輸出，能夠自動(dòng)的把加工狀態(tài)異常修復(fù)正常狀態(tài)。
其次采用本發(fā)明，由于輸出加工噴嘴與被加工物接觸時(shí)的接觸檢測(cè)信號(hào)，能夠檢測(cè)這些加工噴嘴與被加工物的接觸。
其次采用本發(fā)明，使電流檢測(cè)用電極與被加工物之間流過的電流值通常在上限容許值以下，換句話說使等離子體的發(fā)生在上限容許值以下，由于控制加工速度及/或激光輸出，能夠進(jìn)行加工品質(zhì)良好的激光加工。
其次采用本發(fā)明，使電流值達(dá)到最小，也就是使等離子體量達(dá)到最小對(duì)于被加工物由于控制加工噴嘴的位置，能夠進(jìn)行加工品質(zhì)良好的激光加工。
工業(yè)上的實(shí)用性如以上的那樣，采用本發(fā)明的激光加工裝置，適合進(jìn)行加工品質(zhì)良好的激光加工的用途。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)關(guān)于條約第19條修改的聲明在權(quán)利要求4中限定成檢測(cè)伴隨激光加工發(fā)生的等離子體量作為電氣量，由此控制激光加工條件。
借助于進(jìn)行這種限定的校正，明確與引用例的技術(shù)差異。
1.一種激光加工裝置，通過在被加工物上照射激光，對(duì)該被加工物進(jìn)行激光加工，其特征在于，在激光加工位置的鄰近設(shè)置吸附用電極，同時(shí)在該吸附用電極的外周部設(shè)置靜電電容檢測(cè)用電極，在所述吸附用電極與被加工物之間施加電壓的狀態(tài)下，檢測(cè)所述靜電電容檢測(cè)用電極與被加工物之間的靜電電容，根據(jù)該檢測(cè)的靜電電容控制激光的焦點(diǎn)位置。
2.如權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，射出激光的加工噴嘴由導(dǎo)體形成，而且這種加工噴嘴的前端用作所述吸附用電極。
3.如權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，將面向所述吸附用電極的被加工物的部位構(gòu)成平面狀，而且這種構(gòu)成的平面狀部分的外徑從其中心確保5mm以上。
4.一種激光加工裝置，通過在被加工物上照射激光，對(duì)該被加工物進(jìn)行激光加工，其特征在于，檢測(cè)伴隨激光加工發(fā)生的等離子體量作為電氣量，根據(jù)該檢測(cè)的等離子體量控制激光加工條件。
5.如權(quán)利要求4所述的激光加工裝置，其特征在于，在射出激光的加工噴嘴的前端設(shè)置電流檢測(cè)用電極，同時(shí)設(shè)置檢測(cè)這種電流檢測(cè)用電極與被加工物之間流過的電流值作為所述等離子體量的檢測(cè)裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的激光加工裝置，其特征在于，設(shè)置異常檢測(cè)信號(hào)輸出裝置，輸出超過預(yù)先設(shè)定的所述電流值的第一閾值時(shí)加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的激光加工裝置，其特征在于，所述異常檢測(cè)信號(hào)輸出裝置輸出加工狀態(tài)異常檢測(cè)信號(hào)時(shí)，降低加工速度及/或提高激光輸出。
8.如權(quán)利要求5所述的激光加工裝置，其特征在于，設(shè)置接觸檢測(cè)信號(hào)輸出裝置，所述電流值達(dá)到所述加工噴嘴與所述被加工物短路時(shí)的電流值時(shí)輸出顯示接觸所述被加工物的接觸檢測(cè)信號(hào)。
9.如權(quán)利要求5所述的激光加工裝置，其特征在于，控制加工速度及/或激光輸出，使所述電流值在預(yù)先設(shè)定的上限容許值以下。
10.如權(quán)利要求5所述的激光加工裝置，其特征在于，控制對(duì)于所述被加工物的所述加工噴嘴的位置，使所述電流值達(dá)到最小。
權(quán)利要求
1.一種激光加工裝置，通過在被加工物上照射激光，對(duì)該被加工物進(jìn)行激光加工，其特征在于，在激光加工位置的鄰近設(shè)置吸附用電極，同時(shí)在該吸附用電極的外周部設(shè)置靜電電容檢測(cè)用電極，在所述吸附用電極與被加工物之間施加電壓的狀態(tài)下，檢測(cè)所述靜電電容檢測(cè)用電極與被加工物之間的靜電電容，根據(jù)該檢測(cè)的靜電電容控制激光的焦點(diǎn)位置。
2.如權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，射出激光的加工噴嘴由導(dǎo)體形成，而且這種加工噴嘴的前端用作所述吸附用電極。
3.如權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，將面向所述吸附用電極的被加工物的部位構(gòu)成平面狀，而且這種構(gòu)成的平面狀部分的外徑從其中心確保5mm以上。
4.一種激光加工裝置，通過在被加工物上照射激光，對(duì)該被加工物進(jìn)行激光加工，其特征在于，檢測(cè)伴隨激光加工發(fā)生的等離子體量，根據(jù)該檢測(cè)的等離子體量控制激光加工條件。
5.如權(quán)利要求4所述的激光加工裝置，其特征在于，在射出激光的加工噴嘴的前端設(shè)置電流檢測(cè)用電極，同時(shí)設(shè)置檢測(cè)這種電流檢測(cè)用電極與被加工物之間流過的電流值作為所述等離子體量的檢測(cè)裝置。
全文摘要
在激光加工位置的鄰近設(shè)置吸附用電極(17)，同時(shí)在該吸附用電極(17)的外周部設(shè)置靜電電容檢測(cè)用電極(18)，在前記吸附用電極(17)與被加工物(15)之間施加電壓的狀態(tài)下，檢測(cè)前記靜電電容檢測(cè)用電極(18)與被加工物(15)之間的靜電電容(C)，根據(jù)該檢測(cè)的靜電電容(C)控制激光(12)的焦點(diǎn)位置(12a)。
文檔編號(hào)G01B7/14GK1440320SQ01812408
公開日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2001年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月23日
發(fā)明者金原好秀, 桜井一男, 豬飼良博, 森高明 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社