激光加工機及對準調(diào)整方法與流程

本發(fā)明涉及一種激光加工機及對準調(diào)整方法，所述激光加工機及對準調(diào)整方法使激光光線通向從噴嘴噴射液體而形成的柱狀的液體流對工件進行加工，具有使激光光線的光軸和液體流的中心軸一致的對準調(diào)整功能。

背景技術：

在使激光通向從噴嘴噴射液體而形成的柱狀的液體流對工件進行加工的激光加工機中，必須使激光光線的光軸與液體流的中心軸一致。在專利文獻1中公開了具備這樣的對準調(diào)整裝置的激光加工裝置。

專利文獻1的對準調(diào)整裝置基于噴射液體而形成液柱的射流噴嘴的入口開口部的圖像和激光的影像的圖像，使射流噴嘴和光纖相對移動，以便激光的影像的中心與入口開口部的中心一致。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-235347號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

在激光加工機中使用的激光光線在jis(日本工業(yè)標準)c6802、iec(國際電工委員會)60825-1中被分類為安全基準的等級4。在專利文獻1的對準調(diào)整裝置中，因為這樣的等級4的激光露出，所以若欲安全地進行對準調(diào)整，則必須將激光加工機設置在遵循了等級4規(guī)定的安全基準的環(huán)境中，存在設施成為大規(guī)模這樣的問題。

本發(fā)明以解決這樣的以往技術的問題為技術課題，以提供一種能夠安全且容易地對柱狀的液體流和激光光線的對準進行調(diào)整的激光加工機及對準調(diào)整方法為目的。

為了解決課題的手段

為了達到上述的目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種激光加工機，其是向被載置在工作臺上的工件照射激光光線，對工件進行加工的激光加工機，其特征在于，具備光學頭和對準調(diào)整裝置，所述光學頭具有噴嘴，并向該噴嘴導入照射激光光線，所述噴嘴噴射液體而形成柱狀的液體流，所述對準調(diào)整裝置具有被配置成與前述光學頭面對并反射激光光線的反射板，并在該反射板的反射激光光線的部分的周圍具有遮光部，調(diào)整激光光線的相對于前述柱狀的液體流的導入位置或姿勢。

另外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種對準調(diào)整方法，其是激光加工機的激光光線的對準調(diào)整方法，所述激光加工機具有噴射液體而形成柱狀的液體流的噴嘴，從向該噴嘴導入照射激光光線的光學頭向被載置在工作臺上的工件照射激光光線對工件進行加工，所述對準調(diào)整方法的特征在于，包括：使反射激光光線的反射板與前述光學頭的噴嘴面對地配置的階段；由防止激光光線的泄漏的遮光部件包圍前述噴嘴和前述反射板之間的空間的階段；朝向前述反射板照射激光光線的階段；和使前述激光光線的焦點位置移動以便將由前述反射板反射的激光光線的光軸定位在前述噴嘴的中心的階段。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，在光學頭進行對準調(diào)整時，由于設置了被配置成與光學頭面對并反射激光光線的反射板，并在該反射板的反射激光光線的部分的周圍設置了遮光部，所以在對準調(diào)整作業(yè)中防止激光光線向外部泄漏。因此，在以往技術中，必須遵循基于jisc6802、iec60825-1的等級4進行對準調(diào)整作用，但在本實施方式的激光加工機中，可在按照危險度低的等級1的簡單的設置環(huán)境下進行對準調(diào)整作用。

附圖說明

圖1是基于本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式的光學頭及對準單元的示意剖視圖，是表示光學頭處于對準調(diào)整位置并照射激光光線光線的狀態(tài)的圖。

圖2是與圖1同樣的光學頭及對準單元的示意剖視圖，是表示光學頭從對準單元向上方背離并沒有照射激光光線的狀態(tài)的圖。

圖3是對準單元的立體圖。

圖4是對準單元的俯視圖，是表示處于用于對準調(diào)整的旋轉(zhuǎn)位置的反射板的圖。

圖5是與圖4同樣的對準單元的俯視圖，是表示處于用于測定激光光線的輸出的旋轉(zhuǎn)位置的反射板的圖。

圖6是反射板的俯視圖。

圖7是表示適用本發(fā)明的激光加工機的一例的立體圖。

圖8是表示顯示在激光加工機的顯示器上的畫面的一例的略圖。

圖9是表示對操作員提示對相機聚焦進行調(diào)整的階段的畫面的一例的與圖8同樣的略圖。

圖10是表示對操作員提示使目標圓和噴嘴對位的階段的畫面的一例的與圖8同樣的略圖。

圖11是表示目標圓相對于噴嘴對位了的狀態(tài)的畫面的一例的與圖8同樣的略圖。

圖12是對操作員提示對激光光斑的聚焦進行調(diào)整的階段的畫面的一例的與圖8同樣的略圖。

圖13是表示對操作員提示對激光光斑的x位置進行調(diào)整的階段的畫面的一例的與圖8同樣的略圖。

圖14是表示對操作員提示對激光光斑的y位置進行調(diào)整的階段的畫面的一例的與圖8同樣的略圖。

圖15是表示對準調(diào)整結(jié)束了的狀態(tài)的畫面的一例的與圖8同樣的略圖。

具體實施方式

為了實施發(fā)明的優(yōu)選方式

下面，參照附圖，說明本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式。

參照表示適用本發(fā)明的激光加工機的一例的圖7，激光加工機100具備用于安裝工件的工作臺108和相對于該工作臺108可在x軸、y軸、z軸的正交3軸方向相對地直線移動地設置的光學頭10，該光學頭10及工作臺108由長方體狀的罩102包圍。罩102具有可在左右方向(x軸方向)滑動的安全門106，通過打開該安全門106，操作員可通過開口部104接觸光學頭10及工作臺108。安全門106具備檢測安全門106關閉的開閉檢測部106a。另外，在工作臺108上配設了對準單元40和緊貼檢測裝置50(參照圖1)。

另外，在罩102的正面?zhèn)缺谏习惭b了用于激光加工機100的操作盤110。操作盤110具有顯示表示激光加工機100的狀態(tài)、動作的參數(shù)、對操作員提示操作方法的圖標等的顯示器112及各種操作按鈕114。顯示器112能夠做成可通過操作員用手指觸摸圖標來對激光加工機100進行各種各樣的操作的觸摸面板。另外，操作盤110內(nèi)置控制裝置按照操作員的輸入、被存儲在控制裝置內(nèi)的程序控制激光加工機100。

在圖1、2中作為一例表示的光學頭10具備激光照射頭16，所述激光照射頭16被配設在殼體12內(nèi)，經(jīng)光纖那樣的導光部件14a接收來自激光振蕩器14的激光光線，朝向準直透鏡18照射。來自激光照射頭16的激光光線由準直透鏡18成為平行光線，由第一反射鏡20朝向第二反射鏡22反射，由該第二反射鏡22朝向聚焦透鏡24反射。由聚焦透鏡24縮小了光圈的激光光線通過噴嘴頭26向殼體12的外部照射。此時，光學頭10照射的激光光線的光軸與z軸大致平行。

第一和第二反射鏡20、22具有平面狀的反射面，為了調(diào)節(jié)該反射面的方向(與反射面垂直的方向)并調(diào)節(jié)從光學頭10照射的激光光線的方向，作為鏡定向變更組件具有馬達20a、22a。另外，第一和第二反射鏡20、22特別是朝向聚焦透鏡24反射激光光線的第二反射鏡22包括電介質(zhì)多層膜，所述電介質(zhì)多層膜適合于從激光振蕩器14照射的激光光線的波長并反射該激光光線，且使該激光光線的波長以外的波長的光線透過。更詳細地說，在玻璃板上蒸鍍形成了這樣的電介質(zhì)多層膜。通過由電介質(zhì)多層膜形成第二反射鏡22，可由相機32監(jiān)視從噴嘴26b照射的激光光線和噴嘴26b的位置關系。

噴嘴頭26是從水供給源30經(jīng)管路28接受水的供給的空心狀的部件。在噴嘴頭26的與工作臺108面對的底壁上設置了噴出水注的噴嘴26b，在該底壁的相反側(cè)的與聚焦透鏡24面對的上面上設置了由玻璃等透明的部件構成的窗26a。噴嘴26b通過形成在光學頭10的殼體12的底面上的小孔12b與殼體12的外部連通。

對準單元40在工作臺108上被配置在通過由激光加工機100的x軸、y軸、z軸的正交3軸的進給裝置使光學頭10和工作臺108相對移動而可與光學頭10面對的位置。對準單元40具備被固定在工作臺108上的基座部件48；被固定在基座部件48的上面上的環(huán)狀的下保持部件46；可裝拆地被安裝在下保持部件46上的環(huán)狀的上保持部件44；被保持在上、下保持部件44、46之間的反射板42；以及被固定在上保持部件44的上面上的環(huán)狀的遮光部件34。

遮光部件34由相對于從光學頭10照射的激光光線不透過性的材料構成，優(yōu)選由緊貼于光學頭10的殼體12的底面12a而在該遮光部件34和光學頭10之間不形成光線泄漏的間隙的材料，例如合成樹脂制的海綿、發(fā)泡橡膠形成。

反射板42例如能夠由不銹鋼制的大致圓形板形成，可在周方向旋轉(zhuǎn)地被保持在上下保持部件44、46之間。如圖3～圖6所示，反射板42在被保持在上、下保持部件44、46之間時，為了由操作員容易地進行反射板42的旋轉(zhuǎn)操作，被配置成其一部分42a向上、下保持部件44、46的外部突出。此時，在徑方向，該一部分42a的相反側(cè)的部分42b被配置在光學頭10的光軸上。另外，反射板42在外周緣部具有在半徑方向切掉了一部分的切口部42c，在該切口部42c的徑方向設置了將相反側(cè)的外周緣部的一部分相對于徑方向垂直且平坦地形成的平坦部42d。

另外，激光加工機100，如圖1、2所示，在工作臺108中埋設了功率表80，所述功率表80在處于對準調(diào)整位置的光學頭10照射的激光光線的光軸上具有傳感器部，可測定從光學頭10照射的激光光線的輸出。如圖5所示，通過使反射板42旋轉(zhuǎn)以便將反射板42的切口部42c配置在激光光線的光軸上，可進行激光光線的輸出測定。另外，此時，操作員可從在徑方向形成在切口部42c的相反側(cè)的平坦部42d的位置容易地進行切口部42c的對位。

緊貼檢測裝置50是用于檢測光學頭10的殼體12的底面如圖1所示的那樣充分地緊貼的裝置，具備被安裝在殼體12的底面上的聯(lián)鎖開關54；包圍該聯(lián)鎖開關54的開關罩52；以及被設置成可從形成在開關罩52的底面上的開口部52a進入開關罩52內(nèi)的銷56。銷56被定向在z軸方向，在本實施方式中是被定向在鉛直方向，被收容在固定于工作臺108上的銷罩58內(nèi)。另外，功率表80也可以不是埋設在工作臺108中而是埋設在對準單元40的基座部件48中。

銷罩58是一側(cè)面58b開口的箱形的部件，以便在被安裝在工作臺108的上面上時操作員可從外側(cè)接觸銷罩58內(nèi)。在銷罩58的上面上形成了開口部58a，銷56通過該開口部58a朝向聯(lián)鎖開關54突出。銷56，其作為與聯(lián)鎖開關54相反側(cè)的端部的下端部成為在半徑方向擴展的法蘭部56a。在本實施方式中，法蘭部56a包括磁鐵(未圖示)，銷罩58由鐵、其它的磁性材料形成，法蘭部56a能夠由磁力吸附在銷罩58的上壁的內(nèi)面上。

下面，說明本實施方式的作用。

若從水供給源30經(jīng)管路28向噴嘴頭26供給水，則此水從噴嘴26b噴出，形成在z軸方向延伸的細的柱狀的液體流(水柱)60。來自激光振蕩器14的激光，經(jīng)導光部件14a、激光照射頭16、準直透鏡18、第一和第二反射鏡20、22由聚焦透鏡24縮小光圈，通過噴嘴頭26的窗26a及噴嘴頭26內(nèi)的水而被導入柱狀的液體流60內(nèi)，朝向工作臺108照射。為了將由聚焦透鏡24集光的激光光線導入柱狀的液體流60內(nèi)，如下面說明的那樣，進行將激光光線和柱狀的液體流60在軸方向定位的對準調(diào)整。

首先，若操作員通過操作盤110選擇對準調(diào)整功能，按下操作盤按鈕114中的開始按鈕，則光學頭10開始由激光加工機100的x軸、y軸、z軸的進給裝置朝向?qū)收{(diào)整位置移動。首先，光學頭10被配置在對準單元40的上方，接著，光學頭10的殼體12的底面12a沿z軸向下移動直至與對準單元40的遮光部件34緊貼。此時，緊貼檢測裝置50的銷56與聯(lián)鎖開關54抵接，該聯(lián)鎖開關54鎖止，由此，激光加工機100的控制裝置判斷為光學頭10到達了對準調(diào)整位置，停止z軸進給。另外，光學頭10向?qū)收{(diào)整位置的移動，例如可以在向控制裝置導入的程序中定義向?qū)收{(diào)整位置的移動，也可以是操作員通過提示動作將對準調(diào)整位置向控制裝置提示。

在為了進行對準調(diào)整而安全門106為打開的狀態(tài)時，在銷56不與聯(lián)鎖開關54抵接的情況下，激光加工機100的控制裝置判斷為光學頭10不處于對準調(diào)整位置，禁止激光光線的照射，并且將警告顯示在顯示器110上或發(fā)出警告音。另外，由于銷56由法蘭部56a的磁鐵裝配在銷罩58上，所以在光學頭10向?qū)收{(diào)整位置移動時，在光學頭10在z軸方向過度地向下移動了的情況下，銷56自動地從銷罩58脫離。另外，在處于在x軸、y軸方向錯開了的位置時，銷56不進入開關罩52的加工部52a，從銷罩58脫離。

另外，激光加工機100的控制裝置將操作員預先提示的對準調(diào)整位置作為激光加工機的進給軸的坐標來存儲。因此，在打開安全門106進行對準調(diào)整時激光加工機的各進給裝置的坐標與存儲的對準調(diào)整位置不同的情況下，激光加工機100的控制裝置判斷為光學頭10不處于對準調(diào)整位置，禁止激光光線的照射，并且將警告顯示在顯示器110上或發(fā)出警告音。

在操作員按下操作盤110的開始按鈕而光學頭10通過激光加工機100的x軸、y軸、z軸的進給裝置朝向?qū)收{(diào)整位置移動后，在操作盤110的顯示器112上顯示如圖8所示的那樣的畫面200。在畫面200中包括由相機32進行了攝像的噴嘴202；包括激光加工機在畫面200內(nèi)生成了的交叉線206a、206b在內(nèi)的目標圓208；文本顯示對操作員提示對準調(diào)整方法的各階段的文本顯示區(qū)域201；以及用于操作員依次進行對準調(diào)整操作的繼續(xù)圖標210。繼續(xù)圖標210可在向?qū)收{(diào)整位置的移動完了后選擇。另外，目標圓208具有比噴嘴202大的直徑。

若光學頭10到達對準調(diào)整位置，則如已述的那樣，以比加工時弱的對準輸出從光學頭10照射激光光線。在此時刻，因為激光與噴嘴的位置沒有一致，所以若照射激光光線，則激光光線在噴嘴頭26的內(nèi)部漫反射。漫反射的激光光線的一部分由反射板42反射，通過噴嘴26b，到達相機32。因此，在顯示器112上，作為噴嘴202內(nèi)側(cè)亮、外側(cè)暗地顯示噴嘴26b的輪廓。在圖9中，表示激光光線的光軸與噴嘴202的中心沒有一致的狀態(tài)，在噴嘴頭26的內(nèi)面中的激光光線的反射作為激光光斑204來表示。接著，若操作員輕敲繼續(xù)圖標210，則如圖9所示，在畫面200的文本顯示區(qū)域201中顯示對操作員指示調(diào)整相機的聚焦的文本“請調(diào)整相機聚焦”。由于是進行調(diào)整相機32的聚焦的作業(yè)，需要操作員接近光學頭10，所以若沒有遮光部件34，則存在受到激光光線的暴露的危險性。

若操作員輕敲繼續(xù)圖標210，則如圖10所示，在文本顯示區(qū)域201中顯示對操作員指示使目標圓208和噴嘴202的位置一致的文本“請移動圓，與噴嘴一致”。通過操作員輕敲移動圖標214、216、218、220，目標圓208與交叉線206a、206b一起向移動圖標214～220所示的方向移動。

在目標圓208如圖11所示移動到與噴嘴202成為大致同心的位置后，若操作員輕敲繼續(xù)圖標210，則如圖12所示，在文本顯示區(qū)域中顯示對操作員指示調(diào)節(jié)激光光線的聚焦的文本“請調(diào)整激光光斑的聚焦”。激光光斑的聚焦調(diào)整通過使聚焦透鏡24向光軸方向移動來進行。為了進行使此聚焦透鏡24移動的作業(yè)，操作員需要接近光學頭10，以往存在受到激光光線的暴露的危險性。

在操作員對激光光斑的聚焦進行了調(diào)整后，若操作員輕敲繼續(xù)圖標210，則如圖13所示，激光聚焦圖標消失，在文本顯示區(qū)域201中顯示對操作員指示應將激光光斑204在x軸方向進行定位的文本“請使激光光斑和圓的x位置一致”，并且在畫面中隔著縱(y軸)的交叉線206a，顯示2條縱的輔助線224a、224b。通過操作員輕敲移動圖標214、216、218、220，激光光斑在移動圖標214～220所示的方向移動。激光光斑的移動通過對第一和第二反射鏡20、22的馬達20a、22a進行驅(qū)動來變更第一和第二反射鏡20、22的定向來進行。即，調(diào)節(jié)激光光線的導入位置或角度。如圖13所示，通過在由虛線所示的輔助線224a、224b之間配置激光光斑204，操作員能夠容易地進行激光光斑204的x軸方向的定位。

在將激光光斑204如圖13所示在x軸方向定位后，若操作員輕敲繼續(xù)圖標210，則如圖14所示，縱的輔助線224a、224b消失，在文本顯示區(qū)域201中顯示對操作員指示應將激光光斑204在y軸方向定位的文本“請使激光光斑和圓的y位置一致”，并且在畫面中隔著橫(x軸)的交叉線206b顯示2條橫的輔助線226a、226b。通過操作員輕敲移動圖標214、216、218、220，激光光斑在移動圖標214～220所示的方向移動。如圖14所示，通過在由虛線所示的輔助線226a、226b之間配置激光光斑204，操作員能夠容易地進行激光光斑204的y軸方向的定位。這樣，激光光斑204相對于噴嘴202大致同心地配置。

接著，若操作員輕敲繼續(xù)圖標210，則如圖15所示，橫的輔助線226a、226b消失，并且光學頭10返回到上述的對準調(diào)整作業(yè)開始以前的位置。

根據(jù)本實施方式，通過由控制裝置進行控制，能夠可靠地進行光學頭10向?qū)收{(diào)整位置的移動。另外，由于在每個階段依次在操作盤110的顯示器112上顯示使柱狀的液體流60的軸心和激光光線的光軸一致的對準調(diào)整的作業(yè)順序，所以操作員能夠安全且容易地進行作業(yè)，不會弄錯作業(yè)順序，不會在未遮光的狀態(tài)下進行激光光線照射。

進而，根據(jù)本實施方式，在光學頭10被配置在對準調(diào)整位置時，光學頭10的殼體12的底面緊貼于對準單元40的遮光部件34，防止在對準調(diào)整作業(yè)中激光光線向外部泄漏。因此，在以往技術中，例如必須遵循基于jisc6802、iec60825-1的等級4進行對準調(diào)整作用，但在本實施方式的激光加工機100中，能夠按照等級1進行對準調(diào)整作用，操作員在將安全門106打開的狀態(tài)下也能夠進行對準調(diào)整作業(yè)。

符號的說明

10：光學頭；12：殼體；14：激光振蕩器；16：激光照射頭；18：準直透鏡；20：第一反射鏡；22：第二反射鏡；24：聚焦透鏡；26：噴嘴頭；26b：噴嘴；30：水供給源；32：相機；34：遮光部件；40：對準單元；42：反射板；42c：切口部；42d：平坦部；44：上保持部件；46：下保持部件；48：基座部件；50：緊貼檢測裝置；60：柱狀的液體流；100：激光加工機；108：工作臺；110：操作盤；202：噴嘴；204：激光光斑；208：目標圓。