專利名稱：激光加工機中激光加工工具的噴嘴預調裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及激光加工機中激光加工工具的噴嘴預調裝置，該噴嘴預調裝置，是在激光加工機中可自由更換地安裝的加工工具上，通過在激光加工機的機外預先將加工透鏡所聚焦的光軸中心與噴嘴中心相一致，來提高激光加工機的生產性與安全性。
背景技術：
歷來，激光加工機是將激光振蕩機所輸出的激光光束引導到加工透鏡，聚焦在加工透鏡的焦點位置，將其附近設置的被加工物瞬時汽化及熔融而進行加工。
而且，激光加工機需要對上述激光光束和被加工物的氧化反應及熔融的被加工物急速排出的輔助氣體，還需要為了高效率地實施該氧化反應及熔融被加工物排出而實現以適當的流束徑與適當的流速噴出輔助氣體的加工噴嘴。
在具有上述功能的激光加工工具(以下也稱為“加工工具”)中，為了穩定且高速高精度地實施激光加工，必須使所述光軸中心與噴嘴中心一致并維持其一致。
加工透鏡由于位于被加工物的附近，所以經常因被加工物的氧化或熔融的微細物體及由透鏡設置環境的因素而引起表面黏附污垢，由加工透鏡的透過率的低而使激光光束在加工透鏡內積蓄熱，其結果是使加工透鏡的幾何學形狀發生變化，引起加工精度的降低等，進而造成加工透鏡的破損等不能加工。
所以加工透鏡是消耗品，必須進行適當的更換。
但是，由于加工透鏡的幾何學形狀因制作的理由等而包含有較大的誤差，所以光軸中心與噴嘴中心不一致，在更換加工透鏡時必須由手動使光軸中心與噴嘴中心一致。
進而，為了使光軸中心與噴嘴中心一致，在激光加工機中安裝有加工工具的狀態下，需要中斷激光加工操作，將靶材安裝于噴嘴前端，短時間照射來自激光振蕩器的低輸出的激光光束，對于靶材上由于殘留的光束而形成的燒痕，通過有手動調整噴嘴的多個調整螺釘，使加工噴嘴在水平方向上移動，而使光束燒痕與噴嘴中心一致。
而且，已知的還有在彎曲反射鏡上安裝可調節角度的反射鏡固定器，使光軸中心與噴嘴中心相吻合的定心方法(參照專利文獻1)。
進而，還有在聚光透鏡的上方安裝可調節角度的光學平面，在聚光透鏡的下方安裝能夠觀察輔助氣體噴射口及工件的加工孔的反射鏡，通過反射鏡由CCD照相機攝影，由光學平面使光軸中心與噴嘴中心相吻合而定心的方法(參照專利文獻2)。
特開號公報[專利文獻2]特開號公報由于必須進行使光軸中心與噴嘴中心一致的機械操作，所以必須在加工中臨時中斷，這樣使生產性顯著下降，同時還需要熟練地進行靶材上殘留的燒痕與噴嘴中心的必要與充分的一致的操作。
由于不能預測何時需要因加工透鏡的不良而進行加工透鏡的更換，而要經常依賴于人手，所以不可能實現長時間無人化運行。
而且，照射于靶材的激光光束，是從加工用的激光振蕩器所輸出的強力光束，所以必須使眼睛接近噴嘴附近的操作，是具有危險的操作。
發明內容
本發明為了解決上述問題，其目的在于提供一種激光加工機中激光加工的噴嘴預調裝置。
本發明的在機外調整激光加工機中可自由更換地安裝的加工工具的預調裝置，作為基本的裝置設置有可自由裝卸地安裝加工工具的底座、裝配于底座上部并代替激光光束而照射光線的替代光束源、通過位置調整裝置安裝于加工工具本體上的噴嘴支撐部件、可自由裝卸地安裝于噴嘴支撐部件上的靶材部件、與設置在靶材部件中心的小徑孔對向設置的受光元件、對受光元件的輸出電壓進行增幅的放大器、以及表示放大器的輸出的通知裝置。
而且，噴嘴支撐部件的位置調整裝置，是在加工工具本體的外周部等間隔設置的4個調整螺釘，而替代光束源是受光元件。
接著，激光加工機具有臺座，和配置于臺座上并支撐工件的托臺，和沿臺座長度方向的軸、即X軸移動控制的支柱，和由支柱支撐并沿著與X軸垂直的Y軸移動控制的滑鞍，和由滑鞍支撐并沿著與由X軸和Y軸所形成的平面垂直的Z軸移動控制的加工頭，以及在于加工區域的外側準備的自動工具更換位置上所設置的激光加工工具的工具交換盒；激光加工工具設置有具有包括聚光透鏡的光學系統裝置的噴槍，以及在噴槍的前端可自由更換安裝的噴嘴。
(發明效果)本發明通過激光加工機的機外預調節，能夠實現光軸中心與噴嘴中心的一致，所以沒有必要中斷加工操作，能夠使生產率大幅度提高。
由于激光加工工具的準備能夠在機外進行，所以在將激光加工工具在激光加工機與噴嘴預調裝置之間更換后能夠馬上進行加工，使生產率大幅度提高。
由于能夠預先準備必要的數量的加工工具，所以能夠迅速地對應加工材質及板厚的變化，使單件多品種生產的生產率大幅度提高。
由于能夠預先準備加工工具，所以能夠運行自動加工工具更換裝置，能夠達到長時間無人化運行。
由于對于光軸中心與噴嘴中心一致的操作不需要熟練性，所以即使是非熟練者也能夠容易地進行。
通過采用低輸出、安全的替代光源，能夠消除對操作者的危險性。
由于噴嘴預調裝置是可以由手動操作的桌上型，所以能夠使操作的自由度增大，同時不會對操作者有過度的負擔。
圖1是本發明的激光加工機的整體立體圖。
圖2是本發明的激光加工機的俯視圖。
圖3是本發明的激光加工機的主要部分的主視圖。
圖4是本發明的激光加工機的主要部分的立體圖。
圖5是本發明的激光加工機的主要部分的側視圖。
圖6是激光加工工具的更換工作站的主視圖。
圖7是激光加工工具的更換工作站的俯視圖。
圖8是表示激光加工機中激光光束的焦點位置調整原理的說明圖。
圖9是表示由加工透鏡的誤差引起焦點位置變動的說明圖。
圖10是表示歷來的噴嘴調整裝置的說明圖。
圖11是表示本發明的噴嘴預調裝置的結構的說明圖。
圖12是表示本發明的噴嘴預調裝置的作用的說明圖。
圖13是表示本發明的噴嘴預調裝置的作用的說明圖。
圖14是表示受光元件所接受光線的強度與電壓關系的圖。
圖中1-激光加工機，10-臺座，20-托臺，30-支柱，40-滑鞍，50-加工頭，60-激光加工工具，70-強電盤，72-激光振蕩裝置，80-控制盤，90-罩，100-激光加工工具的更換工作站，200-激光加工機的工具工作站，220-盒，230-固定器，250-驅動缸，300-激光加工機的噴嘴工作站，620-加工透鏡，900-噴嘴預調裝置，910-底座，920-替代光束源，930-靶材部件，940-受光元件。
具體實施例方式
圖1是表示本發明的激光加工機的整體立體圖，圖2是俯視圖，圖3是主視圖，圖4是主要部分的立體圖，圖5是側視圖。
由符號1表示整體的激光加工機，其具有在臺座10上配置的托臺(工作臺)20，裝載有板狀的工件W1。在臺座10的長度方向的延長線上設置有托臺交換裝置12，準備有裝載了下一個加工用的工件W2的托臺20a。
在臺座10的兩側，沿長度方向安裝有一對導軌34，在導軌34上裝配有可自由地沿X軸方向移動的支柱30。
支柱30的X軸方向上的驅動裝置，例如可以使用線性馬達，在導軌34上設置的固定元件與直動引導件32上設置的移動元件之間形成線性馬達。
在支柱30上，沿著與的X軸垂直的Y軸設置有導軌44，在Y軸上可自由移動地設置有滑鞍40。滑鞍40具有結合于導軌44的直動引導部件42，在導軌44與直動引導件42之間形成線性馬達。
滑鞍40在與X軸、Y軸形成的平面垂直的Z軸方向上設置有導軌，沿Z軸可自由移動地裝配有加工頭50。加工頭50設置有導入從激光振蕩裝置72送來的激光的光學系統。
在加工頭50中裝配有可自由更換的激光加工工具60。加工區域由罩90所覆蓋，以確保安全。與臺座10相鄰接配置有強電盤70及激光振蕩裝置72。操作者指示各種驅動的操作盤80，被配置在臺座10的長度方向的端部。在臺座10的接近控制盤80的一方的端部，設置有準備激光加工工具的更換工作站100。
圖6是從工作臺觀察激光加工工具的更換工作站100的主視圖。圖7是俯視圖。
激光加工工具的更換工作站100設置有工具工作站200與噴嘴工作站300，其中，工具工作站200設置有具有噴槍與噴嘴的激光加工工具的工具交換盒；噴嘴工作站300設置有激光加工工具的噴嘴的噴嘴交換盒。
本發明提供上述激光加工機中利用的激光加工工具的噴嘴預調裝置。
圖8是表示激光加工機中激光光束的焦點位置調整原理的說明圖。
激光加工機的加工頭50上安裝的激光加工工具60，由噴槍部件61與噴嘴部件65構成。
噴槍部件61具有噴槍部件本體610，內部裝配有加工透鏡620。
在噴槍部件61的前端安裝有噴嘴安裝部件660。該噴嘴安裝部件660與噴槍部件本體610螺紋接合。由4個調整螺釘670能夠調整軸線位置。在該噴嘴安裝部件660上安裝有噴嘴部件65。噴嘴部件65在本體650上設置有噴嘴孔652，通過安裝裝置654可對于噴嘴安裝部件660進行裝卸。
由加工透鏡620聚集的激光光束形成焦點BC，希望該焦點BC與激光加工機的機械中心MC相一致。
但是，如圖9所示，在噴槍部件本體610內安裝的加工透鏡620，由于透鏡自身的光學誤差及透鏡的安裝誤差，在多數情況下該焦點BC與機械中心MC并不一致。
圖10是表示歷來的噴嘴中心位置的調整裝置的說明圖。
歷來，在激光加工機的加工頭50上安裝的激光加工工具60的噴嘴本體650的噴嘴孔652的出口部，貼附有由紙等制作的靶材TG，照射微弱的激光光束。
在靶材TG上由光束焦點BC形成標記。操作者觀察該標記位置，調整4個調整螺釘670，進行使噴嘴安裝部件660的機械中心MC與焦點BC的位置相吻合的操作。
但是，由于該操作是在實際的機器上進行的，所以其間必須使加工中斷。
本發明的激光加工機中準備有多個更換用激光加工工具。
因此提供了在機外實施對該激光加工工具上的噴嘴位置調整的裝置。
圖11是表示本發明的噴嘴預調裝置的結構的說明圖。
由符號900表示整體的噴嘴預調裝置，其具有底座910，在底座910的上部設置有可自由裝卸地支撐激光加工工具60的支撐部912。
在支撐部912的上部中心位置安裝有替代光束源920。該替代光束源920替代激光振蕩器，例如可以利用LED或半導體激光等發光源。
安裝于噴嘴預調裝置900的底座910上的激光加工工具60，具有噴槍部件61的本體610與支撐噴嘴部的支撐部件660。在支撐部件660上，通過安裝裝置654可自由裝卸地安裝有靶材部件930。該靶材部件930具有中心孔932，在接近中心孔932的正下方安裝有受光元件940。受光元件940，檢測使替代光束源920的光束由加工透鏡620聚光并通過靶材部件930的中心孔932、到達受光元件940的光量。
受光元件940將光變換為電壓，送到放大器950中，放大器950的輸出被送往通知裝置960。
圖14是表示受光元件940所接受光線的強度Q與電壓V關系的圖。
圖12是表示本發明的噴嘴預調裝置900上安裝調整前的激光加工工具60的狀態。
替代光束源920的光，由加工透鏡620聚集，在靶材部件930上形成焦點BC。
在該狀態下，通過靶材部件930的中心孔932的光量較小，受光元件940所發生的電壓也較低，不能達到圖14的閾值。
這里。如圖13所示，操作者操作4個調整螺釘670，變更噴嘴安裝部件660的軸線位置。當所聚集的光束通過靶材部件930的中心孔932時，受光元件940的輸出電壓上升。通知裝置在該電壓達到閾值以上時，通過燈的點亮將其通知操作者。
操作者根據該通知得知變更噴嘴安裝部件660的中心位置與安裝于噴槍部件本體610上的加工透鏡620的光軸相一致，結束調整。
通過上述操作，在機外預先設定的激光加工工具中，在噴嘴安裝部件660上添加了靶材部件930，在安裝了加工用噴嘴的情況下，與噴槍部件61固有的加工透鏡620的光軸相吻合而安裝噴嘴。
所以，即使是在對于加工頭50更換安裝任意的激光加工工具時，也總能夠得到既定的激光光束的輸出，能夠繼續進行良好的加工。
而且，由于該激光加工工具的噴嘴預調裝置能夠在機外，或離線(offline)實行，所以能夠確保安全性，而且能夠提高生產率。
還有，在上述實施例中，是以X軸及Y軸上的驅動裝置中的線性馬達為例進行的說明，但即使是使用滾珠絲杠，也能夠應用本發明。
權利要求
1.一種激光加工機中激光加工工具的噴嘴預調裝置，是對可自由更換地安裝于激光加工機上的加工工具進行機外調整的噴嘴預調裝置，其特征在于設置有可自由裝卸地安裝加工工具的底座、裝配于底座上部并代替激光光束而照射光線的替代光束源、通過位置調整裝置安裝于加工工具本體上的噴嘴支撐部件、可自由裝卸地安裝于噴嘴支撐部件上的靶材部件、與設置在靶材部件中心的小徑孔對向設置的受光元件、對受光元件的輸出電壓進行增幅的放大器、以及表示放大器的輸出的通知裝置。
2.根據權利要求1所述的激光加工機中激光加工工具的噴嘴預調裝置，其特征在于噴嘴支撐部件的位置調整裝置，是在加工工具本體的外周部等間隔設置的4個調整螺釘。
3.根據權利要求1所述的激光加工機中激光加工工具的噴嘴預調裝置，其特征在于替代光束源是受光元件。
4.根據權利要求1所述的激光加工機中激光加工工具的噴嘴預調裝置，其特征在于激光加工機具有臺座，和配置于臺座上并支撐工件的托臺，和沿臺座長度方向的軸、即X軸移動控制的支柱，和由支柱支撐并沿著與X軸垂直的Y軸移動控制的滑鞍，和由滑鞍支撐并沿著與由X軸和Y軸所形成的平面垂直的Z軸移動控制的加工頭，以及在于加工區域的外側準備的自動工具更換位置上所設置的激光加工工具的工具交換盒。
5.根據權利要求1所述的激光加工機中激光加工工具的噴嘴預調裝置，其特征在于激光加工工具設置有具有包括聚光透鏡的光學系統裝置的噴槍，以及在噴槍的前端可自由更換安裝的噴嘴。
全文摘要
一種激光加工機中激光加工工具的噴嘴預調裝置，噴嘴預調裝置(900)具有底座(910)、在底座的上部可自由裝卸地支撐激光加工工具(60)的支撐部(912)。在支撐部的上部中心位置安裝有替代光束源(920)。在激光加工工具(60)的支撐部件(660)上，通過安裝裝置(654)可自由裝卸地安裝有靶材部件(930)。該靶材部件(930)，在中心孔(932)的正下方安裝有受光元件(940)。受光元件檢測通過靶材部件的中心孔并到達受光元件的光量。操作者操作4個調整螺釘(670)，以變更噴嘴安裝部件的軸線位置。當所聚集的光束通過靶材部件的中心孔時，受光元件的輸出電壓上升。操作者根據該通知，結束調整。
文檔編號B23K26/14GK1701897SQ20051007376
公開日2005年11月30日 申請日期2005年5月24日 優先權日2004年5月26日
發明者山崎恒彥, 宮川直臣 申請人:山崎馬扎克公司