CN105728938A - 具备喷嘴靠近时的干涉回避功能的激光加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具备喷嘴靠近时的干涉回避功能的激光加工装置。如果加工喷嘴与被加工物之间的间隙成为能够开始间隙控制的设定值，则判断加工喷嘴的机械位置是否处于比预定的加工开始位置更靠上方。在加工喷嘴的机械位置为比加工开始位置更靠上方的情况下，控制装置判断为存在无法执行激光加工的异常，并使加工喷嘴的靠近动作自动地停止。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光加工装置，其构成为能够变更被加工物与加工喷嘴之间的距离。
背景技术
通常在激光加工中，一边执行将照射激光的加工喷嘴与被加工物(工件)之间的距离(间隙)维持为规定值的间隙控制，一边进行加工。作为该间隙控制的示例，例如在日本特开2000-343255号公报中记载了以下内容：将用于检测与工件之间的距离的间隙传感器设置于喷嘴，根据来自间隙传感器的信号来进行学习控制。
在间隙控制中，在使加工喷嘴接近工件的靠近动作中，直到工件表面进入用于测量间隙的间隙传感器的检测范围内为止，间隙传感器持续输出最大值。另一方面，通常根据间隙传感器的检测值以及决定动作速度的增益设定值来计算出控制间隙的控制轴(驱动加工喷嘴的轴等)的速度，但是在靠近动作中为了追求高速性，在靠近动作中将增益设定为较大的值。或者，有时根据与间隙传感器的检测值无关地设定的靠近动作速度(比根据传感器检测值和增益设定值计算出的速度更快的速度)，使其高速下降，直到加工喷嘴下降至工件表面附近的某一定高度为止。
但是，如上所述在靠近速度为高速的状态下，即使检测出加工喷嘴与被加工物之间存在障碍物、工件异常(工件的过度斜率、翘曲)，加工喷嘴的驱动轴也来不及减速导致加工喷嘴与障碍物等碰撞、干涉，使得加工喷嘴有可能破损。
在日本特开2000-343255号公报所记载的技术中理解为：在靠近动作中使用传感器来检测工件表面的接近，检测加工喷嘴接近工件这一情况，在向工件接近前后进行间隙控制动作的增益切换(也就是说，在靠近完成前将增益保持得较大，随着工件接近而使增益减小)。但是，这些操作的目的在于使加工喷嘴的靠近动作时间缩短，虽然检测喷嘴接近工件这一情况，但是没有考虑喷嘴与工件的干涉回避。另外，也没有考虑基于加工喷嘴轴的位置检测器的输出的实际机械位置。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具备加工喷嘴靠近时的干涉回避功能的激光加工装置。
为了达到上述目的，本申请的发明提供一种激光加工装置，具备：加工喷嘴，其构成为相对于被加工物能够接近和离开并且照射激光；间隙传感器，其检测上述加工喷嘴与被加工物之间的距离；以及控制装置，其一边进行根据上述间隙传感器的检测值来控制上述加工喷嘴与上述被加工物之间的距离的间隙控制，一边控制上述加工喷嘴的动作来对上述被加工物进行激光加工，在上述加工喷嘴位于比预定的加工开始位置高的位置时，如果上述间隙传感器检测出上述加工喷嘴与上述被加工物之间的距离成为能够开始间隙控制的设定值这一情况，则上述控制装置使上述加工喷嘴相对于上述被加工物的靠近停止。
在优选实施方式中，上述控制装置在使上述靠近停止之后，进行使上述加工喷嘴向离开上述被加工物的方向进行移动的退避动作。
在该情况下，上述控制装置在用于进行激光加工的加工程序中搜索使上述靠近停止时的指令块的下一指令块，从该下一指令块继续执行激光加工。
在优选实施方式中，上述控制装置具备以下功能：在用于进行激光加工的加工程序中，存储使上述靠近停止时的与指令块有关的信息，并将该信息通知给操作员。
附图说明
图1是表示本发明的优选实施方式所涉及的激光加工装置的主要部分的概要结构的图。
图2是表示使用了图1的激光加工装置的处理的一例的流程图。
图3是说明使加工喷嘴跳到其它加工点的示例的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的优选实施方式所涉及的激光加工装置的主要部分的概要结构的图。激光加工装置10具有照射激光的加工喷嘴12以及控制加工喷嘴12的动作的控制装置14，加工喷嘴12构成为：通过至少一个伺服电机16相对于配置在工作台18上的被加工物(工件)20，可向加工喷嘴轴方向(在图示例子中与工件表面大致垂直的Z方向)以及与Z方向正交且彼此正交的X方向和Y方向移动。
控制装置14具有：加工程序读出部22，其从存储器等(未图示)读出在激光加工装置10中用于加工工件20的加工程序；加工路径指令分析部24，其对该加工程序内包含的、与工件20的加工路径有关的加工路径指令进行分析；插补处理部26，其对加工路径上的多个点之间进行插补处理；以及移动指令输出部28，其根据加工路径指令分析部24的分析结果和插补处理部26的处理结果来制作加工喷嘴12的移动指令而进行输出。
从移动指令输出部28输出的移动指令被发送至伺服控制电路30，伺服控制电路30根据该移动指令对与伺服电机16相连接的伺服放大器32进行控制。由此，加工喷嘴12能够沿着设定于工件20的规定加工路径而移动。另外，能够由设置于伺服电机16的编码器等位置检测器34来检测加工喷嘴12的机械位置(例如设定于激光加工装置10的固定位置的坐标系中的加工喷嘴12的位置)。具体地说，位置检测器34能够检测以激光加工装置10的合适位置(例如工作台18的角部36)为基准位置(原点)的加工喷嘴12的机械位置。
加工喷嘴12具备间隙传感器38，该间隙传感器38检测工件20的表面与加工喷嘴12(的前端)之间的距离(间隙)g，间隙传感器38的检测值(检测信号)经由传感器电路40，由控制装置14的A/D变换部42进行A/D变换。另外，控制装置14具有：间隙控制电路44，其根据在A/D变换部42中A/D变换得到的传感器输出将用于控制间隙g的间隙控制指令发送至伺服控制电路30；控制切换部48，其使用3路开关46等将被发送至伺服控制电路30的指令切换为来自移动指令输出部28的移动指令或者间隙控制指令中的某一个。
在激光加工装置10中，间隙控制电路44一边进行将由间隙传感器38检测出的加工喷嘴12与工件20之间的距离维持为规定的激光加工用的间隙距离的间隙控制，一边从加工喷嘴12照射激光来进行工件20的加工。以下，参照图2的流程图来说明本实施方式所涉及的激光加工装置中的操作的一例。
首先，在步骤S1中，使用上述位置检测器34，开始监视加工喷嘴12(加工喷嘴轴)的机械位置。接着，在步骤S2中，开始对工件20进行加工喷嘴12的靠近动作。该靠近动作持续到加工喷嘴12的前端与工件20的表面的间隙g成为能够开始间隙控制的规定的设定值(例如5mm～20mm)(步骤S3)。
如果间隙g成为能够开始间隙控制的设定值，则在步骤S4中，判断在步骤S1中监视的加工喷嘴12的机械位置是否位于比预定的加工开始位置(加工开始高度)更靠上方。在此，加工开始位置是指以下位置：例如图1示出的位置50那样，在工件20不存在斜率、翘曲、变形等的正常的情况下，加工喷嘴12(的前端)不与工件20等干涉(碰撞)，间隙g能够成为设定值。换言之，能够将加工开始高度设定为：在工件20不存在无法实施期望的激光加工程度的异常的情况下，与间隙g成为设定值时的加工喷嘴12的机械位置相当的位置或者对此附加规定余量的位置。
如果在间隙g成为规定的设定值时加工喷嘴12的机械位置位于规定的加工开始位置或者比加工开始位置更靠下方，则能够判断为工件20处于正常的状态，因此进入到步骤S5而继续进行加工喷嘴12的靠近动作，如果靠近完成，则从加工喷嘴12的前端照射激光，开始进行工件20的激光加工(步骤S6)。
另一方面，在步骤S4中加工喷嘴12的机械位置位于比规定的加工开始位置更靠上方(工件相反侧)的情况下，意味着例如图1示出的翘曲部52那样的形状异常存在于工件20或者工件20从正常的姿势过度地倾斜或者其它障碍物存在于加工喷嘴12与工件20之间这一情况，因此控制装置14判断为存在无法执行激光加工的异常，进入到步骤S7而使加工喷嘴12的进给(靠近动作)自动地停止。在该时间点，操作员能够采取去除障碍物或者将工件20更换为其它工件等适当的措施。
这样，在控制装置14中预先设定在使加工喷嘴12靠近工件20之后从加工喷嘴12出射激光而开始激光加工时的喷嘴位置(高度)，将设置于用于使加工喷嘴12移动的电机16上的位置检测器34发出的位置信息与预先设定于控制装置14的开始激光加工时的喷嘴位置(加工开始位置)始终进行比较，在比所设定的机械位置更靠上方(工件相反侧)间隙传感器38做出了反应的情况下，能够判断为检测出障碍物的存在、工件20的过度翘曲、变形、倾斜等无法执行激光加工的异常状态，通过使加工喷嘴12的轴(在此Z方向的进给轴)停止，能够避免加工喷嘴12与工件20等的干涉、碰撞以及由此引起的加工喷嘴12的破损等。
在此虽然是任意的，但是在步骤S7之后也可以追加步骤S8，在该步骤S8中，控制装置14(优选自动地)进行以下退避动作：使加工程序暂时暂停(中断)，使加工喷嘴12上升至规定的退避位置(工件相反侧、即向离开工件的方向移动)。这样，如果检测出障碍物、工件20的异常则使加工程序中断，使加工喷嘴12的轴的进给停止，之后，使加工喷嘴12上升任意的距离或者使其退避至规定的退避位置(参考点)，由此能够自动地确保用于操作员去除障碍物等的安全的作业空间。另外，避免以下说明的、检测出障碍物等时的加工程序的指令块，还能够缩短搜索下一加工开始点而进行继续加工的动作情况下的动作时间。
另外，虽然是任意的，但是在步骤S7或者S8之后也可以追加步骤S9，在该步骤S9中，控制装置14(优选自动地)进行以下处理：在适当的存储器等中存储检测出工件20的异常等时候(使加工喷嘴12的靠近停止时)的加工程序中的指令块有关的信息，并且将与该指令块有关的信息显示在适当的画面上或者作为声音而输出等对操作员通知发生异常时的与指令块有关的信息。这样，在检测出障碍物等时为了避免加工喷嘴12的干涉而使加工程序的执行中断或者避免障碍物等的产生部位而继续执行加工程序并一系列加工结束之后对异常发生部位进行追加加工的情况下，通过对操作员通知加工程序上的异常发生部位，由此能够减少操作员要进行的追加加工的准备工序所需的时间和工作量。
另外，虽然是任意的，但在使加工喷嘴12上升至规定的退避位置之后(步骤S8或者S9之后)还可以追加步骤S10，在该步骤S10中，控制装置14优选自动地在加工程序中，搜索检测出异常时(使加工喷嘴12的靠近停止时)的指令块的下一指令块，从该下一指令块继续进行激光加工。
图3是说明与步骤S10有关的处理的一例的图。如果通过步骤S8中的处理而加工喷嘴12上升至退避位置，则控制装置14搜索加工程序内的异常检测时的指令块的下一指令块(例如用于指示与翘曲部52不同的工件20的部位54的切断加工、开孔加工等的块)，使加工喷嘴12移动至部位54的上方。之后，反复进行图2示出的处理。这样，检测障碍物等并使加工喷嘴12的轴的进给停止之后使加工喷嘴12上升任意距离，控制装置14搜索加工程序的下一指令块，从该下一指令块实施加工，由此能够自动地继续仅避免了工件20的障碍物产生部位的加工。
此外，在上述实施方式中，加工喷嘴12相对于所固定的工作台18(工件20)可动，但是可以使加工喷嘴12仅向相对于工件20的接近和离开方向(Z方向)可动，也可以使工作台18向X方向和Y方向(即X-Y面内)可动。或者，还能够构成为固定加工喷嘴12而使工作台18向X、Y和Z方向可动。
根据本发明，在加工喷嘴与被加工物(工件)之间的距离成为能够开始间隙控制的设定值时，在加工喷嘴的位置位于比预定的加工开始位置高的位置时，估计出工件的异常、障碍物的存在，因此能够通过控制装置使加工喷嘴的靠近停止。因而，能够自动地避免加工喷嘴与工件或者障碍物干涉、碰撞这一情况，从而实现激光加工的有效化。
Claims (4)
1.一种激光加工装置，其特征在于，具备：
加工喷嘴，其构成为相对于被加工物能够接近和离开并且照射激光；
间隙传感器，其检测上述加工喷嘴与被加工物之间的距离；以及
控制装置，其一边进行根据上述间隙传感器的检测值来控制上述加工喷嘴与上述被加工物之间的距离的间隙控制，一边控制上述加工喷嘴的动作来对上述被加工物进行激光加工，
在上述加工喷嘴位于比预定的加工开始位置高的位置时，如果上述间隙传感器检测出上述加工喷嘴与上述被加工物之间的距离成为能够开始间隙控制的设定值这一情况，则上述控制装置使上述加工喷嘴相对于上述被加工物的靠近停止。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
上述控制装置在使上述靠近停止之后，进行使上述加工喷嘴向离开上述被加工物的方向进行移动的退避动作。
3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，
上述控制装置在用于进行激光加工的加工程序中搜索使上述靠近停止时的指令块的下一指令块，从该下一指令块继续执行激光加工。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，
上述控制装置具备以下功能：在用于进行激光加工的加工程序中，存储使上述靠近停止时的与指令块有关的信息，并将该信息通知给操作员。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |