CN106413971A - 激光加工机 - Google Patents

Abstract

激光加工机(100)具有：Z轴电动机(6)，其沿加工嘴(10)与工件(7)的距离发生变化的方向使加工头(3)的位置变化；第一距离传感器(8)，其通过检测第一范围内的工件(7)，从而基于加工嘴(10)与工件(7)的距离进行输出，沿加工嘴(10)与工件(7)的距离发生变化的方向追随加工头(3)；第二距离传感器(9)，其通过检测第二范围内的工件(7)，从而基于加工嘴(10)与工件(7)的距离进行输出，不沿加工嘴(10)与工件(7)的距离发生变化的方向追随加工头(3)；以及控制装置(1)，其控制Z轴电动机(6)而实施仿形控制，控制装置(1)基于第二距离传感器(9)的输出而变更仿形控制的条件，以变更后的条件基于第一距离传感器(8)的输出进行仿形控制。

Description

激光加工机

技术领域

本发明涉及一种激光加工机，该激光加工机在判断为加工头到达工件的缘部时关闭仿形控制，避免与工件的碰撞。

背景技术

如专利文献1公开所示，现有的激光加工机基于在仿形控制中使用的距离传感器的输出，在控制装置判断为加工头达到工件的缘部时，换言之，判断为工件不处在加工嘴的下方而工件间距离变远时，关闭仿形控制，使Z轴退避而避免与工件的碰撞。

专利文献1：日本特开2003-181674号公报

发明内容

然而，在专利文献1公开的激光加工机中，当工件的周缘附近存在工件支架或者加工端这样的障碍物的情况下，由于从由控制装置进行的仿形控制的条件的变更后至电动机的驱动为止的控制系统的延迟，加工嘴可能会碰撞障碍物。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种防止加工嘴与在工件的周缘配置的障碍物碰撞的激光加工机。

为了解决上述的课题、实现目的，本发明是一种激光加工机，其实施仿形控制，以使得安装于加工头的加工嘴与工件的相对距离成为设定值，该激光加工机具有驱动单元，该驱动单元沿加工嘴与工件的距离发生变化的方向使加工头的位置变化。另外，本发明具有第一距离传感器，该第一距离传感器通过检测以加工嘴为中心的第一范围内的工件，从而基于加工嘴与工件的距离进行输出，沿加工嘴与工件的距离发生变化的方向追随加工头而进行移动。另外，本发明具有第二距离传感器，该第二距离传感器通过检测以加工嘴为中心的比第一范围宽的第二范围内的工件，从而基于加工嘴与工件的距离进行输出，不沿加工嘴与工件的距离发生变化的方向追随加工头而进行移动。另外，本发明具有控制装置，该控制装置基于第一距离传感器或者第二距离传感器的输出，控制驱动单元而实施仿形控制。控制装置基于第二距离传感器的输出而变更仿形控制的条件，以变更后的条件基于第一距离传感器的输出进行仿形控制。

发明的效果

本发明涉及的激光加工机取得下述效果，即，能够防止加工嘴与在工件的周缘配置的障碍物碰撞。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1涉及的激光加工机的结构的图。

图2是表示实施方式1涉及的激光加工机的第一距离传感器的检测范围的图。

图3是表示实施方式1涉及的激光加工机的第二距离传感器的检测范围的图。

图4是在实施方式1涉及的激光加工机所安装的第一距离传感器的检测范围的概念图。

图5是在实施方式1涉及的激光加工机所安装的第二距离传感器的检测范围的概念图。

图6是表示实施方式1涉及的激光加工机的工件上的各距离传感器的检测范围的图。

图7是表示与实施方式1涉及的激光加工机的加工嘴相对于工件的位置相对应的第一距离传感器和第二距离传感器的输出的图。

图8是表示实施方式1涉及的激光加工机的加工嘴与工件的位置关系的图。

图9是表示实施方式1涉及的激光加工机的控制装置的处理的流程的流程图。

图10是表示实施方式1涉及的激光加工机的端面判定处理的流程图。

图11是表示实施方式1涉及的激光加工机的仿形控制的处理的流程的流程图。

图12是表示实施方式1涉及的激光加工机的加工嘴的动作的概念图。

图13是表示实施方式1涉及的激光加工机的第二距离传感器和工件的距离、与第二距离传感器的检测范围之间的关系的图。

图14是表示实施方式1涉及的激光加工机的第二距离传感器和工件的距离、与第二距离传感器的检测范围之间的关系的图。

图15是表示实施方式1涉及的激光加工机的第二距离传感器的传感器输出数据、与第二距离传感器相距加工开始点的在XY平面内的距离之间的关系的图。

图16是表示实施方式1涉及的激光加工机的第一距离传感器及第二距离传感器与工件的位置关系的图。

图17是表示实施方式1涉及的激光加工机的第一距离传感器及第二距离传感器与工件的位置关系的图。

图18是表示本发明的实施方式2涉及的激光加工机的控制装置的处理的流程的流程图。

图19是表示实施方式2涉及的激光加工机的端面判定处理的流程的流程图。

图20是表示实施方式2涉及的激光加工机中的、在工件存在翘曲的情况下的第一距离传感器输出和第二距离传感器的输出的图。

图21是表示实施方式2涉及的激光加工机中的加工嘴与工件的位置关系的图。

图22是表示实施方式3涉及的激光加工机的加工嘴的动作的概念图。

图23是表示实施方式4涉及的激光加工机的端面处理的流程的流程图。

图24是表示实施方式4涉及的激光加工机的加工嘴的动作的概念图。

图25是表示实施方式5涉及的激光加工机的端面处理的流程的流程图。

图26是表示实施方式5涉及的激光加工机的加工嘴的动作的概念图。

图27是表示实施方式6涉及的激光加工机的在工件存在立起的情况下的第一距离传感器及第二距离传感器的输出的图。

图28是表示实施方式6涉及的激光加工机的加工嘴与工件的位置关系的图。

图29是表示本发明的实施方式7涉及的激光加工机的结构的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的激光加工机详细地进行说明。此外，本发明不限定于本实施方式。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1涉及的激光加工机的结构的图。激光加工机100具有：输入装置2，其用于操作者输入加工条件；控制装置1，其控制加工头3的动作；X轴电动机4、Y轴电动机5以及Z轴电动机6，它们驱动加工头3；加工嘴10，其安装于加工头3的前端；第一距离传感器8，其为了检测加工嘴10与工件7的距离而设置于加工嘴10；以及第二距离传感器9，其为了检测加工嘴10与工件7的距离而与加工嘴10分体地设置。Z轴电动机6是沿加工嘴10与工件7的距离发生变化的方向使加工头3的位置进行变化的驱动单元。

激光加工机100还具有输出激光的振荡器这样的结构，但由于与本发明的特征无直接关系，因此省略了图示。下面，如图1所示，将加工嘴10远离工件7的方向设为Z轴正方向侧，将与Z轴正交的2个轴设为X轴及Y轴。

图2是表示实施方式1涉及的激光加工机的第一距离传感器的检测范围的图。第一距离传感器8通过检测以加工嘴10为中心的第一范围即检测范围8a内的工件7，从而基于加工嘴10与工件7的距离进行输出。第一距离传感器8沿加工嘴10与工件7的距离发生变化的方向追随加工头3进行移动。如图2所示，第一距离传感器8由于在检测范围8a内与工件7的距离202固定，因此检测误差小，能够应用于需要高精度的控制的仿形控制。第一距离传感器8能够应用静电电容式传感器。

图3是表示实施方式1涉及的激光加工机的第二距离传感器的检测范围的图。第二距离传感器9通过检测以加工嘴10为中心的比第一范围宽的第二范围即检测范围9a内的工件7，从而基于加工嘴10与工件7的距离进行输出。第二距离传感器9不沿加工嘴10与工件7的距离发生变化的方向追随加工头3进行移动。即，第二距离传感器9沿X轴方向及Y轴方向与加工头3一体地移动，但不沿Z轴方向移动。因此，第二距离传感器9与工件7之间的间隔保持固定，而与加工嘴10的Z轴方向的位置无关。第二距离传感器9是包围加工嘴10的X轴方向及Y轴方向的筒状。第二距离传感器9的检测范围9a虽然比第一距离传感器8的检测范围8a宽，但测定误差变大。测定误差变大的原因在于第二距离传感器9在检测范围9a的周缘部处的与工件7的距离200不同于在检测范围9a的非周缘部处的与工件7的距离201，检测范围9a全部范围的测定值的平均值成为测定值而进行输出。第二距离传感器9能够应用涡电流式传感器。

在实施方式1中，虽然将第一距离传感器8设为静电电容式，将第二距离传感器9设为涡电流式，但当然不限于此。

控制装置1基于第二距离传感器9的输出而变更仿形控制的条件，基于第一距离传感器8的输出以变更后的条件进行仿形控制。控制装置1具有：设定存储部13，其存储从输入装置2赋予的工件7的板厚及材料的信息、加工位置的信息、以及加工嘴间隙；以及数据存储部12，其存储广域距离传感器前次值数据及广域距离传感器本次值数据。加工嘴间隙是仿形控制的高度数据。数据存储部12的存储内容在加工中随时更新。控制装置1使用设定存储部13及数据存储部12的数据，驱动X轴电动机4、Y轴电动机5以及Z轴电动机6，进行加工头3的控制。此外，对广域距离传感器前次值数据及广域距离传感器本次值数据的详情进行后述。

图4及图5是在实施方式1涉及的激光加工机所安装的第一距离传感器及第二距离传感器的检测范围的概念图。图4表示加工嘴10处于工件7的远离缘部的部分之上、工件7位于第一距离传感器8的检测范围8a及第二距离传感器9的检测范围9a两者的全部范围的状态。图5是加工嘴10处于工件7的缘部之上、工件7的缘部位于第二距离传感器9的检测范围9a内、工件7位于第一距离传感器8的检测范围8a的全部范围的图。从图4及图5也明确可知，为了尽快检测工件7的缘部，检测范围宽的传感器是适合的。此外，工件7的“缘部”不仅是外周的缘部，还包含由于存在切口或者缺口而在外周以外的部分存在的缘部。

假设在第二距离传感器9与加工嘴10一起沿Z轴方向移动的情况下，如果加工嘴10位于工件7的缘部附近，则检测范围所包含的工件7的大小会根据加工嘴10的Z轴方向的位置而变化。因此，在第二距离传感器9与加工嘴10一起沿Z轴方向移动的构造中，控制装置1需要与加工嘴10的Z轴方向的位置相匹配地对第二距离传感器9的输出进行校正。在实施方式1涉及的激光加工机100中，由于第二距离传感器9与工件7之间的间隔保持固定，因此检测范围所包含的工件7的面积仅依赖于加工嘴10的X轴方向的位置及Y轴方向的位置。因此，控制装置1无需与加工嘴10的Z轴方向的位置相匹配地对第二距离传感器9的输出值进行校正。

图6是表示实施方式1涉及的激光加工机的工件上的各距离传感器的检测范围的图。第一距离传感器8检测工件7与加工嘴10的距离的检测范围8a是以加工嘴10的中心C为中心的圆形。第二距离传感器9具有包含第一距离传感器8的检测范围8a并将其包围的检测范围9a。

图7是表示与实施方式1涉及的激光加工机的加工嘴相对于工件的位置相对应的第一距离传感器和第二距离传感器的输出的图。图7中的虚线是第一距离传感器8的输出，点划线是第二距离传感器9的输出。图8是表示实施方式1涉及的激光加工机的加工嘴与工件的位置关系的图。图8的位置A表示在图7的时刻TA处的加工嘴10的位置。同样地，图8的位置B表示在图7的时刻TB处的加工嘴10的位置，图8的位置C表示在图7的时刻TC处的加工嘴10的位置，图8的位置D表示在图7的时刻TD处的加工嘴10的位置，图8的位置E表示在图7的时刻TE处的加工嘴10的位置，图8的位置F表示在图7的时刻TF处的加工嘴10的位置。

加工嘴10从工件7之上的位置A移动至正下方不存在工件7的位置F。加工嘴10的行进方向是图8的纸面右方。当加工嘴10处于位置A时，工件7处于第一距离传感器8的检测范围8a及第二距离传感器9的检测范围9a两者的内侧。当加工嘴10处于位置B时，工件7的缘部处于第二距离传感器9的检测范围9a的行进方向侧的边界。当加工嘴10处于位置C时，工件7的缘部处于第一距离传感器8的检测范围8a的行进方向侧的边界。当加工嘴10处于位置D时，工件7的缘部处于第一距离传感器8的检测范围8a的行进方向相反侧的边界。当加工嘴10处于位置E时，工件7的缘部处于第二距离传感器9的检测范围9a的行进方向相反侧的边界。当加工嘴10处于位置F时，无论在第一距离传感器8的检测范围8a及第二距离传感器9的检测范围9a的哪一方的内侧均不存在工件7。

另外，控制装置1从位置A至位置B进行通常的仿形控制，从位置B至位置F不进行Z轴方向的加工嘴10的移动。

如果根据在位置A的第一距离传感器8及第二距离传感器9的各自的输出求出工件7与加工嘴10的距离，则会示出大概相同的值。由于从位置A至位置B进行仿形控制，因此第一距离传感器8及第二距离传感器9分别大致示出固定值。如果加工嘴10超过位置B向前行进，则由于工件7逐渐从第二距离传感器9的检测范围9a消失，因此第二距离传感器9的输出变为大的值。另一方面，如果加工嘴10超过位置C向前行进，则由于工件7逐渐从第一距离传感器8的检测范围8a消失，因此第一距离传感器8的输出逐渐变为大的值。如果加工嘴10超过位置D向前行进，则由于工件7从第一距离传感器8的检测范围8a消失，因此第一距离传感器8的输出变为固定值。如果加工嘴10超过位置E向前行进，则由于工件7从第二距离传感器9的检测范围9a消失，因此第二距离传感器9的输出变为固定值。随后直至位置F为止，第一距离传感器8及第二距离传感器9的输出分别保持为固定值。此外，这里对设定为在加工嘴10从工件7离开的情况下传感器数据变大的例子进行了说明。

图9是表示实施方式1涉及的激光加工机的控制装置的处理的流程的流程图。在步骤S1，控制装置1将数据存储部12的广域距离传感器本次值数据及广域距离传感器前次值数据分别删除，进行数据初始化处理。广域距离传感器本次值数据是第二距离传感器9的最新的数据，广域距离传感器前次值数据是第二距离传感器9的1周期前的数据。这里的一周期是指，执行从图9的步骤S2至步骤S5，在步骤S5为No后再次返回至步骤S2。

在步骤S2，控制装置1利用广域距离传感器本次值数据的值改写广域距离传感器前次值数据，从第二距离传感器9取得数据而保管在广域距离传感器本次值数据，由此更新广域距离传感器前次值数据及广域距离传感器本次值数据。接下来，在步骤S3，控制装置1进行检测工件7的缘部的端面判定处理。此外，对端面判定处理的具体的内容进行后述。在步骤S4，控制装置1进行后述的仿形控制。

在步骤S5，控制装置1判断是否加工结束。如果处在加工中，则步骤S5为No，返回至步骤S2而从第二距离传感器9取得数据。如果加工结束，则步骤S5为Yes，控制装置1停止激光加工机100，流程结束。

在图9的步骤S5，可以仅在到达了加工结束位置的情况下判断为加工结束，也可以在检测到工件7的缘部的情况下判断为加工结束。在本实施方式中，仅在到达了加工结束位置的情况下判断为加工结束。此外，相对于现有的仿形控制，在本发明中追加的处理为：步骤S2的更新广域距离传感器本次值数据及广域距离传感器前次值数据的处理、步骤S3的端面判定处理。

图10是表示实施方式1涉及的激光加工机的端面判定处理的流程图，是在图9的步骤S2更新了第二距离传感器9的数据之后执行的处理。首先，在步骤S101，控制装置1计算第二距离传感器9的数据的变化量ΔVw。ΔVw是通过从广域传感器本次值数据减去广域传感器前次值数据而进行计算的。接下来，在步骤S102，控制装置1判断ΔVw是否小于预先规定的固定值α。如果ΔVw大于或等于固定值α，则在步骤S102为No，进入至步骤S103，进行在工件7的缘部的部分处变更仿形控制的条件的端面处理。此外，对端面处理的具体的内容进行后述。另一方面，如果ΔVw小于固定值α，则在步骤S102为Yes，结束端面判定处理。

此外，在步骤S102设为ΔVw的比较对象的固定值α是通过实验所决定出的值，预先保存在图1的设定存储部13。另外，在上述的说明中，设为在ΔVw＝α的情况下向步骤S103前进而进行端面处理，但也可以在ΔVw＝α的情况下不向步骤S103前进而结束端面判定处理。

在步骤S103执行的端面处理是变更仿形控制的条件的处理，在实施方式1涉及的激光加工机100中，是将加工嘴10的Z轴方向的移动速度设为0的处理。即，在实施方式1中，在实施步骤S103之后，即使进行后述的仿形控制也不会进行仿形动作，在实质上停止仿形控制。

图11是表示实施方式1涉及的激光加工机的仿形控制的处理的流程的流程图。仿形控制是步骤S3的端面判定处理之后在步骤S4执行的。如果仿形控制开始，则在步骤S201，控制装置1读取预先在设定存储部13存储的设定值即加工嘴间隙以及第一距离传感器8的测定数据。在步骤S202，控制装置1对第一距离传感器8的测定数据与加工嘴间隙的差值进行运算。

实施方式1涉及的激光加工机100设置有检测范围不同的两种距离传感器，在步骤S202的处理中使用的距离传感器是检测范围较窄的第一距离传感器8。接下来，在步骤S203，控制装置1判断在步骤S202运算出的差值是否比在设定存储部13预先存储的阈值Thr大。在步骤S202运算出的差值比阈值Thr大的情况下，在步骤S203为Yes，在步骤S204，控制装置1使加工嘴10沿靠近工件7的方向进行移动。另一方面，在步骤S202运算出的差值小于或等于预先规定的阈值Thr的情况下，在步骤S203为No，在步骤S205，控制装置1使加工嘴10沿远离工件7的方向进行移动。

此外，在上述的说明中，设为在步骤S202运算出的差值等于Thr的情况下，向步骤S205前进而使加工嘴10沿远离工件7的方向进行移动，但也可以使加工嘴10沿靠近工件7的方向进行移动。

接下来，在步骤S206，控制装置1使加工嘴10沿XY平面方向进行移动。

此外，由于仿形控制的处理内容不是本发明的本质，因此只要是将加工嘴10与工件7的距离保持为设定值的处理即可，也可以进行与图11不同的处理。

图12是表示实施方式1涉及的激光加工机的加工嘴的动作的概念图。加工嘴10位于工件7的缘部附近，在加工嘴10的行进方向侧存在工件7的缘部，在工件7的缘部的前方露出了工件支架11。位置A是在第二距离传感器9的检测范围9a的行进方向侧的边界存在工件7的缘部的位置。控制装置1通过下述方式检测工件7的缘部，即，在加工嘴10超过位置A的定时，与预先设定的固定值α相比，第二距离传感器9的输出的变化量开始增大。这在图10的流程图中与步骤S102的“No”相对应。随后，在图10的步骤S103的端面处理中将加工嘴10的Z轴方向的移动速度设定为0，实施图9的步骤S4的仿形控制，但由于Z轴方向的移动速度为0，因此不进行向Z轴方向的移动。随后，在加工结束位置B处加工结束，加工嘴10停止。

这样，通过设置第二距离传感器9，在工件7的缘部的检测中使用第二距离传感器9，由此与使用第一距离传感器8相比能够尽快地实现工件7的缘部的检测，因此即使存在控制系统的延迟，也能够可靠地防止与诸如工件支架11的障碍物的碰撞。另外，由于第一距离传感器8可以是比第二距离传感器9窄的检测范围，因此能够使用误差少的传感器，能够提高仿形控制的精度。

图13及图14是表示实施方式1涉及的激光加工机的第二距离传感器和工件的距离、与第二距离传感器的检测范围之间的关系的图。图13表示第二距离传感器9与工件7的Z轴方向的距离小的情况，图14表示第二距离传感器9与工件7的Z轴方向的距离大的情况。图15是表示实施方式1涉及的激光加工机的第二距离传感器的传感器输出数据、与第二距离传感器相距加工开始点的在XY平面内的距离之间的关系的图。在图15中，点线为第二距离传感器9与工件7的Z轴方向的距离小的情况下的传感器输出数据，虚线为第二距离传感器9与工件7的Z轴方向的距离大的情况下的传感器输出数据。如图13所示，在第二距离传感器9与工件7的Z轴方向的距离小的情况下，检测范围9a变窄，如图14所示，在第二距离传感器9与工件7的Z轴方向的距离大的情况下，检测范围9a变宽。因此，在第二距离传感器9与工件7的Z轴方向的距离小的情况下，与第二距离传感器9与工件7的Z轴方向的距离大的情况相比，如果在XY平面内的直至工件7的缘部为止的距离不变得更小，则不能检测出工件7的缘部。即，在第二距离传感器9与工件7的Z轴方向的距离小的情况下，与第二距离传感器9与工件7的Z轴方向的距离大的情况相比，从能够检测出工件7的缘部的位置至工件7的缘部为止的XY平面内的距离L变小。换言之，如图15所示，如果第二距离传感器9与工件7之间的Z轴方向的距离改变，则意味着从开始工件7的缘部的识别的位置至工件7的缘部为止的XY平面内的距离改变，意味着第二距离传感器9的传感器输出数据的倾斜度发生变化。

通常，在与工件7的缘部相距的XY平面内的距离变得小于或等于固定值时，希望停止Z轴方向的移动控制。在第二距离传感器追随加工头而沿Z轴方向进行移动的激光加工机中，为了在与工件7的缘部相距的XY平面内的距离变得小于或等于固定值时停止Z轴方向的移动控制，如图15所示，必须基于第二距离传感器9的Z轴方向的位置，变更在图10的步骤S102使用的倾斜度的判定基准，并且计算从检测出传感器输出数据的变化的位置至希望检测工件7的缘部的位置为止的偏移量O。即，需要用于根据第二距离传感器2的Z轴方向的位置数据计算判定值的处理，并且在检测出工件7的缘部之后还需要在端面处理的执行之前求出第二距离传感器9移动的距离的处理，运算量增加而成为问题。

图16及图17是表示实施方式1涉及的激光加工机的第一距离传感器及第二距离传感器与工件的位置关系的图。图16表示加工嘴10与工件7的Z轴方向的距离小的情况，图17表示加工嘴10与工件7的Z轴方向的距离大的情况。如图16及图17所示，在实施方式1涉及的激光加工机100中是下述结构，即，第二距离传感器9与第一距离传感器8独立地进行固定，即使第一距离传感器8追随加工头3而沿Z轴方向进行移动，第二距离传感器9也不移动。通过设为第二距离传感器9不追随加工头3进行移动的结构，从而由于图7所示的第二距离传感器9的输出保持固定的倾斜度，因此无需变更判定基准。另外，从能够检测出工件7的缘部的位置至工件7的缘部为止的XY平面内的距离L也不变，也无需偏移量的计算，因此能够防止运算量的增大。

由于第二距离传感器9在Z轴方向固定，因此关于希望变更控制的与工件7的缘部相距的位置调整，可以仅在初始设定时进行一次沿Z轴方向机械性的位置调整。

实施方式2.

本发明的实施方式2涉及的激光加工机的结构与实施方式1相同，不同点在于，在数据存储部12除了存储广域距离传感器前次值数据及广域距离传感器本次值数据之外，还存储狭域距离传感器前次值数据及狭域距离传感器本次值数据。狭域距离传感器本次值数据是第一距离传感器8的最新数据，狭域距离传感器前次值数据是第一距离传感器8的1周期前的数据。

在实施方式1中，将端面判定处理仅基于第二距离传感器9的输出而进行，但在本实施方式中，使用第二距离传感器9的输出和第一距离传感器8的输出这两者而进行。图18是表示实施方式2涉及的激光加工机的控制装置的处理的流程的流程图。对进行与图9所示的实施方式1相同的处理的步骤，标注了相同的步骤编号。与实施方式1的不同点在于追加了步骤S6的处理，该步骤S6的处理为，控制装置1将狭域距离传感器本次值数据的值移动至狭域距离传感器前次值数据，取得来自第一距离传感器8的数据而保管在狭域距离传感器本次值数据，由此更新狭域距离传感器本次值数据及狭域距离传感器前次值数据。此外，步骤S6及步骤S2无论先进行哪一方都可以。

图19是表示实施方式2涉及的激光加工机的端面判定处理的流程的流程图。对进行与图10所示的实施方式1的端面判定处理相同的处理的步骤，标注了相同的步骤编号。与实施方式1的不同点在于，追加了步骤S104及步骤S105的处理，将步骤S102替换为步骤S106。在步骤S104，控制装置1进行第一距离传感器8的数据的变化量ΔVn的运算。ΔVn是通过从狭域传感器本次值数据减去狭域传感器前次值数据进行计算的。在步骤S105，控制装置1从ΔVn减去ΔVw。在步骤S106，控制装置1将步骤S105中的运算结果ΔVn-ΔVw与预先规定的固定值β进行比较。如果步骤S105中的运算结果ΔVn-ΔVw大于或等于固定值β，则在步骤S106为No，与实施方式1相同地进入至步骤S103的处理而进行端面处理。如果步骤S105中的运算结果ΔVn-ΔVw比固定值β小，则在步骤S106为Yes，结束端面判定处理。这里，固定值β与固定值α相同地是通过实验所决定出的值，预先保存在图1的设定存储部13。

通过这样的结构，在实施方式2中，与现有结构相比能够尽快地检测出工件7的缘部，因此具有下述与实施方式1相同的效果，即，即使存在控制系统的延迟，也能够可靠地防止与诸如工件支架11的障碍物的碰撞。另外，与实施方式1相同，由于第一距离传感器8可以是比第二距离传感器9窄的检测范围，因此能够使用误差少的传感器，能够提高仿形控制的精度。

另外，在实施方式2中还具有以下的效果。图20是表示实施方式2涉及的激光加工机中的、在工件存在翘曲的情况下的第一距离传感器输出和第二距离传感器的输出的图。图20中的虚线是第一距离传感器8的输出，点划线是第二距离传感器9的输出。图21是表示实施方式2涉及的激光加工机中的加工嘴与工件的位置关系的图。图21的位置A表示在图20的时刻TA处的加工嘴10的位置。同样地，图21的位置B表示在图20的时刻TB处的加工嘴10的位置，图21的位置C表示在图20的时刻TC处的加工嘴10的位置，图21的位置D表示在图20的时刻TD处的加工嘴10的位置。即，图21表示图20的时间TA、TB、TC及TD处的加工嘴10与工件7的位置关系。在工件7存在翘曲的部位，第一距离传感器8和第二距离传感器9示出相同的倾斜度。在这种情况下，在实施方式1中可能会将工件7的翘起判定为缘部，不能适当地进行仿形控制而停止加工，但在实施方式2中，在与实施方式1相同的效果的基础上，即使在工件7存在翘曲等，也能够继续适当的仿形加工。

实施方式3.

本发明的实施方式3涉及的激光加工机的结构与实施方式1相同。关于实施方式3涉及的激光加工机，控制装置1的动作也与实施方式1相同，但端面处理的内容与实施方式1不同。在实施方式1中的端面处理是将加工嘴10的Z轴方向的移动速度设为0的处理，与之相对，在实施方式3中，将加工嘴10的X轴方向及Y轴方向的移动速度设为初始设定的标准值的一半。

另外，在实施方式3中，是否加工结束的判定处理设为下述的与实施方式1不同的处理。即，在图9的步骤S5，判定在前面的端面判定处理步骤S3中是否经过了步骤S103的端面处理，换言之判定在图10的步骤S102是否为No，当判定为在图10的步骤S102为No而经过了步骤S103的情况下，在步骤S5为Yes而加工结束。

在实施方式3中，对于从进行端面处理起至加工结束为止的期间的处理时间和控制延迟时间，通过以X轴方向及Y轴方向的移动速度变为一半的变更后的加工条件进行移动控制，从而避免与障碍物的碰撞。即，通过使从端面检测至上述的加工结束为止的X轴方向及Y轴方向的加工嘴10的移动距离变短，从而避免与碰撞物的碰撞。此外，在上述的说明中，例举了将加工嘴10的X轴方向及Y轴方向的移动速度变为一半的情况，但当然只要能够使加工嘴10的X轴方向及Y轴方向的移动速度变慢即可获得同样的效果。举个具体例，即使将加工嘴10的X轴方向及Y轴方向的移动速度变为3分之1或者4分之1，也能够避免加工嘴10与障碍物碰撞。

图22是表示实施方式3涉及的激光加工机的加工嘴的动作的概念图。在位置A检测到工件7的缘部，从位置A起实施将加工嘴10的X轴方向及Y轴方向的移动速度变为标准值的一半的仿形控制，通过判定为在前面的端面判定处理中经过了端面处理，从而加工结束，在位置B处停止。

在实施方式3中，也与实施方式1相同地，即使存在控制系统的延迟，也能够可靠地防止与诸如工件支架11的障碍物的碰撞。另外，由于第一距离传感器8也可以比第二距离传感器9的检测范围窄，因此能够使用误差少的传感器，能够提高仿形控制的精度。

实施方式4.

本发明的实施方式4涉及的激光加工机的结构与实施方式1相同。关于实施方式4涉及的激光加工机，控制装置1的动作也与实施方式1相同，但端面处理的内容与实施方式1不同。在实施方式1中的端面处理是将加工嘴10的Z轴方向的移动速度设为0的处理，与之相对，在实施方式4中，将Z轴的1周期最大可移动距离设为初始设定的标准值的一半。换言之，将加工嘴10在控制装置1的1个周期的处理周期期间能够向Z轴方向移动的最大移动距离设为标准值的一半。

另外，在实施方式4中，是否加工结束的判定处理设为下述的与实施方式1不同的处理。即，在图9的步骤S5，判定在前面的端面判定处理步骤S3中是否经过了步骤S103的端面处理，换言之判定在图10的步骤S102是否为No，当判定为在图10的步骤S102为No而经过了步骤S103的情况下，在步骤S5为Yes而加工结束。

图23是表示实施方式4涉及的激光加工机的端面处理的流程的流程图。如果端面处理开始，则在步骤S301，控制装置1将加工嘴10的Z轴方向的移动速度Vz与1个周期的时间Δt相乘，计算Z轴移动距离ΔZ。接下来，在步骤S302，控制装置1将Z轴移动距离ΔZ与在设定存储部13预先存储的Z轴1周期最大可移动距离ΔZmax的一半的值进行比较。如果Z轴移动距离ΔZ比Z轴1周期最大可移动距离ΔZmax的一半的值小，则在步骤S302为Yes，结束端面处理。如果Z轴移动距离ΔZ大于或等于Z轴1周期最大可移动距离ΔZmax的一半的值，则在步骤S302为No，在步骤S303，控制装置1将Z轴方向的移动速度Vz变更为(ΔZmax/2)/Δt。通过将Z轴方向的移动速度Vz设定为(ΔZmax/2)/Δt，从而加工嘴10的1周期的Z轴移动距离不会超过ΔZmax。

对于端面处理的详情，不限于图23的处理，只要是能够使Z轴的1周期最大可移动距离变小的处理即可。此外，在上述的说明中，将加工嘴10的Z轴移动距离ΔZ设为1周期最大可移动距离的一半，但只要能够使1周期最大可移动距离变短，即可获得同样的效果。举个具体例，即使将加工嘴10的Z轴移动距离ΔZ设为1周期最大可移动距离的3分之1或者4分之1，也能够避免加工嘴10与障碍物碰撞。

图24是表示实施方式4涉及的激光加工机的加工嘴的动作的概念图。在位置A与实施方式1相同，检测工件7的缘部。从位置A起至加工结束为止进行仿形控制，由于1周期最大可移动距离变为标准值的一半，因此Z轴方向的移动被限制，在加工结束位置B处停止而不与工件支架11碰撞。在实施方式4中，对于从进行图10的S103的端面处理起至在图9的S5加工结束为止的期间的处理时间和控制延迟时间，通过以变更后的仿形条件进行仿形控制，从而避免与碰撞物的碰撞。

在实施方式4中，也与实施方式1相同地，即使存在控制系统的延迟，也能够可靠地防止与诸如工件支架11的障碍物的碰撞。另外，由于第一距离传感器8可以比第二距离传感器9的检测范围窄，因此能够使用高分辨率的传感器，能够提高仿形控制的精度。此外，在端面处理中，即使不是将1周期最大可移动距离设为标准值的一半，而是将Z轴方向的移动速度设为标准值的一半，当然也可获得同样的效果。

实施方式5.

本发明的实施方式5涉及的激光加工机的结构与实施方式1相同。关于实施方式5涉及的激光加工机，控制装置1的动作也与实施方式1相同，但端面处理的内容与实施方式1不同。在实施方式1中的端面处理是将加工嘴10的Z轴方向的移动速度设为0的处理，与之相对，在实施方式5中设为，在使加工嘴10靠近工件7时，加工嘴10不超过工件7的Z轴方向的位置。换言之，在将工件7的Z轴方向的位置设为Z＝0、将加工中的加工嘴10的位置设为Z＞0的情况下，使加工嘴10的位置不成为工件7的下侧即Z＜0。

另外，在实施方式5中，是否加工结束的判定处理设为下述的与实施方式1不同的处理。即，在图9的步骤S5，判定在前面的端面判定处理步骤S3中是否经过了步骤S103的端面处理，换言之判定在图10的步骤S102是否为No，当判定为在图10的步骤S102为No而经过了步骤S103的情况下，在步骤S5为Yes而加工结束。

图25是表示实施方式5涉及的激光加工机的端面处理的流程的流程图。在步骤S401，控制装置1判断在端面处理中加工嘴10的移动后的Z轴方向的位置是否超过0。如果在端面处理中加工嘴10的移动后的Z轴方向的位置超过0，则在步骤S401为Yes，结束端面处理。如果在端面处理中加工嘴10的移动后的Z轴方向的位置小于或等于0，则在步骤S401为No，在步骤S402，控制装置1将加工嘴10的Z轴方向的位置设为0。即，控制装置1使加工嘴10不会下降至工件7的下方。

图26是表示实施方式5涉及的激光加工机的加工嘴的动作的概念图。在位置A，与实施方式1相同地检测工件7的缘部，从位置A起至加工结束为止使加工嘴10沿Z轴方向移动。由于Z轴方向的位置不会成为工件7的下侧，因此在加工结束位置C处停止而不与工件支架11碰撞。此外，加工结束位置是对在前面的端面判定处理步骤S3中是否经过了步骤S103的端面处理进行判定而判定为经过的位置。

在实施方式5中，也与实施方式1相同，即使存在控制系统的延迟，也能够可靠地防止与诸如工件支架11的障碍物的碰撞。另外，由于第一距离传感器8可以比第二距离传感器9的检测范围窄，因此能够使用高分辨率的传感器，能够提高仿形控制的精度。

实施方式6.

本发明的实施方式6涉及的激光加工机的结构与实施方式1相同。关于实施方式6涉及的激光加工机，控制装置1的动作也与实施方式1相同，但端面处理的内容与实施方式1不同。在实施方式1中的端面处理是将加工嘴10的Z轴方向的移动速度设为0的处理，与之相对，在实施方式6中，停止激光加工机的动作。另外，图9的步骤S5的是否加工结束的判定处理与实施方式1相同，仅在到达了加工结束位置的情况下使加工结束。在实施方式6中，希望避免与加工嘴10碰撞的障碍物是工件7的立起。

图27是表示实施方式6涉及的激光加工机的在工件存在立起的情况下的第一距离传感器及第二距离传感器的输出的图。图27中的虚线是第一距离传感器8的输出，点划线是第二距离传感器9的输出。图28是表示实施方式6涉及的激光加工机的加工嘴与工件的位置关系的图。图27表示从位置A起至加工嘴10即将与工件7的立起700碰撞为止的第一距离传感器8及第二距离传感器9的输出。图28的位置A表示在图27的时刻TA处的加工嘴10的位置。同样地，图28的位置B表示在图27的时刻TB处的加工嘴10的位置。此外，从位置A起至B为止，加工嘴10没有Z轴方向的移动。位置A是在第一距离传感器8的检测范围8a及第二距离传感器9的检测范围9a两者存在工件7的状态，位置B是在第二距离传感器9的检测范围9a的行进方向侧的边界存在工件7的立起700的状态。第一距离传感器8在工件7的立起700进入了检测范围8a的时刻，传感器输出降低，第二距离传感器9在工件7的立起700进入了检测范围9a的时刻，传感器输出降低。

在实施方式6涉及的激光加工机中，在位置B处检测工件7的端面，进入至图10的步骤S103，激光加工机停止。因此，如果加工嘴10到达至位置B，则实施方式6涉及的激光加工机的第一距离传感器8及第二距离传感器9的输出变为0。此外，在图27中，为了进行参考，由细线示出在加工嘴10到达位置B的时刻TB处不停止激光加工机的情况下的传感器数据输出值，但由于实际上在时刻TB处激光加工机停止，因此传感器数据输出值变为0。

由此，在工件7存在立起700的情况下也与实施方式1相同，即使存在控制系统的延迟，也能够可靠地防止向工件7的立起700的碰撞。另外，与实施方式1相同，由于第一距离传感器8可以比第二距离传感器9的检测范围窄，因此能够使用高分辨率的传感器，能够提高仿形控制的精度。

实施方式7.

图29是表示本发明的实施方式7涉及的激光加工机的结构的图。与实施方式1的激光加工机100的不同点在于，在实施方式7涉及的激光加工机101中，代替第二距离传感器9而具有图像传感器14。图像传感器14通过图像处理检测工件7的缘部，而不检测加工嘴10与工件7的距离。在实施方式7中，第一距离传感器8是在以加工嘴10为中心的第一范围检测加工嘴10与工件7的距离的第一传感器，图像传感器14是在以加工嘴10为中心的比第一范围宽的第二范围内检测工件7的缘部的第二传感器。图像传感器14与实施方式1的第二距离传感器9相同地，沿X轴方向及Y轴方向追随加工头3进行移动，但不沿Z轴方向追随加工头3进行移动。因此，图像传感器14与工件7之间的间隔保持固定，而与加工头3的Z轴方向的位置无关。因此，无需调整图像传感器14的焦点位置，换言之，无需调整焦距，能够使用单焦点的廉价的图像传感器14。

图像传感器14具有拍摄比第一距离传感器8的检测范围宽的范围的视角。因此，图像传感器14能够在比第一距离传感器8的检测范围即第一范围宽的第二范围检测工件7的缘部。

实施方式7涉及的激光加工机101与实施方式1涉及的激光加工机100的不同点在于，在工件7的缘部的检测中使用图像传感器14，但图像传感器14与第二距离传感器9的共通点在于，比第一距离传感器8的检测范围宽。因此，与实施方式1的激光加工机相同地，在图像传感器14检测出工件7的缘部的时刻，使仿形动作中的加工头3的Z轴方向的移动停止，从而能够防止加工嘴10与工件支架11碰撞。

此外，实施方式7涉及的激光加工机101通过利用图像传感器14检测工件7的缘部，从而也能够进行与实施方式3至实施方式6相同的动作。

以上的实施方式所示的结构表示本发明的内容的一个例子，还可以与其他的公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围内，还能够对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1控制装置，2输入装置，3加工头，4X轴电动机，5Y轴电动机，6Z轴电动机，7工件，8第一距离传感器，8a、9a检测范围，9第二距离传感器，10加工嘴，11工件支架，12数据存储部，13设定存储部，14图像传感器，100、101激光加工机，200、201、202距离。

Claims (19)

1.一种激光加工机，其实施仿形控制，以使得安装于加工头的加工嘴与工件的相对距离成为设定值，该激光加工机的特征在于，具有：

驱动单元，其沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向使所述加工头的位置变化；

第一距离传感器，其通过检测以所述加工嘴为中心的第一范围内的所述工件，从而基于所述加工嘴与所述工件的距离进行输出，沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向追随所述加工头而进行移动；

第二距离传感器，其通过检测以所述加工嘴为中心的比第一范围宽的第二范围内的所述工件，从而基于所述加工嘴与所述工件的距离进行输出，不沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向追随所述加工头而进行移动；以及

控制装置，其基于所述第一距离传感器或者所述第二距离传感器的输出，控制所述驱动单元而实施所述仿形控制，

所述控制装置基于所述第二距离传感器的输出而变更所述仿形控制的条件，以所述变更后的条件基于所述第一距离传感器的输出进行所述仿形控制。

2.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，

所述控制装置在所述第二距离传感器的输出的变化量比预先规定的值大的情况下，变更所述仿形控制的条件。

3.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，

所述控制装置在所述第二距离传感器的输出的变化量与所述第一距离传感器的输出的变化量的差值比预先规定的值大的情况下，变更所述仿形控制的条件。

4.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，

所述仿形控制的条件的变更是将所述加工嘴沿所述加工嘴与所述工件的距离靠近的方向的移动停止的变更。

5.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，

所述仿形控制的条件的变更是将所述加工嘴沿与所述加工嘴和所述工件的距离发生变化的方向正交的方向的移动速度变慢的变更。

6.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，

所述控制装置具有执行一系列处理的处理周期，所述仿形控制的条件的变更是将所述处理周期的1周期期间的、所述加工嘴沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向的最大移动距离变短的变更。

7.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，

所述仿形控制的条件的变更使得在仿形控制时，所述加工嘴不会下降至所述工件的下方。

8.一种激光加工机，其实施仿形控制，以使得安装于加工头的加工嘴与工件的相对距离成为设定值，该激光加工机的特征在于，具有：

驱动单元，其沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向使所述加工头的位置变化；

第一距离传感器，其通过检测以所述加工嘴为中心的第一范围内的所述工件，从而基于所述加工嘴与所述工件的距离进行输出，沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向追随所述加工头而进行移动；

第二距离传感器，其通过检测以所述加工嘴为中心的比第一范围宽的第二范围内的所述工件，从而基于所述加工嘴与所述工件的距离进行输出，不沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向追随所述加工头而进行移动；以及

控制装置，其基于所述第一距离传感器或者所述第二距离传感器的输出，控制所述驱动单元而实施所述仿形控制，

所述控制装置基于所述第二距离传感器的输出而进行所述仿形控制，基于所述第一距离传感器的输出而停止所述仿形控制。

9.根据权利要求8所述的激光加工机，其特征在于，

所述控制装置在所述第二距离传感器的输出的变化量比预先规定的值大的情况下，停止所述仿形控制。

10.根据权利要求8所述的激光加工机，其特征在于，

所述控制装置在所述第二距离传感器的输出的变化量与所述第一距离传感器的输出的变化量的差值比预先规定的值大的情况下，停止所述仿形控制。

11.一种激光加工机，其实施仿形控制，以使得安装于加工头的加工嘴与工件的相对距离成为设定值，该激光加工机的特征在于，具有：

驱动单元，其沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向使所述加工头的位置变化；

第一传感器，其通过检测以所述加工嘴为中心的第一范围内的所述工件，从而基于所述加工嘴与所述工件的距离进行输出，沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向追随所述加工头而进行移动；

第二传感器，其在以所述加工嘴为中心的比第一范围宽的第二范围内检测所述工件的缘部，不沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向追随所述加工头而进行移动；以及

控制装置，其基于所述第一传感器的输出，控制所述驱动单元而实施所述仿形控制，

所述控制装置如果检测到所述工件的端面，则使所述仿形控制停止。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的激光加工机，其特征在于，

所述第二距离传感器为涡电流式的传感器，所述第一距离传感器为静电电容式的传感器。

13.根据权利要求12所述的激光加工机，其特征在于，

所述第二距离传感器是包围所述加工嘴的筒状。

14.一种激光加工机，其实施仿形控制，以使得安装于加工头的加工嘴与工件的相对距离成为设定值，该激光加工机的特征在于，具有：

驱动单元，其沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向使所述加工头的位置变化；

第一传感器，其通过检测以所述加工嘴为中心的第一范围内的所述工件，从而基于所述加工嘴与所述工件的距离进行输出，沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向追随所述加工头而进行移动；

第二传感器，其在以所述加工嘴为中心的比第一范围宽的第二范围内检测所述工件的缘部，不沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向追随所述加工头而进行移动；以及

控制装置，其基于所述第一传感器的输出，控制所述驱动单元而实施所述仿形控制，

所述控制装置如果检测到所述工件的端面，则变更所述仿形控制的条件。

15.根据权利要求14所述的激光加工机，其特征在于，

所述仿形控制的条件的变更是将所述加工嘴沿所述加工嘴与所述工件的距离靠近的方向的移动停止的变更。

16.根据权利要求14所述的激光加工机，其特征在于，

所述仿形控制的条件的变更是将所述加工嘴沿与所述加工嘴和所述工件的距离发生变化的方向正交的方向的移动速度变慢的变更。

17.根据权利要求14所述的激光加工机，其特征在于，

所述控制装置具有执行一系列处理的处理周期，所述仿形控制的条件的变更是将所述处理周期的1周期期间的、所述加工嘴沿所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向的最大移动距离变短的变更。

18.根据权利要求14所述的激光加工机，其特征在于，

所述仿形控制的条件的变更使得在仿形控制时，使所述加工嘴靠近所述工件，在所述加工嘴与所述工件的距离发生变化的方向上，使所述加工嘴不超过所述工件。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的激光加工机，其特征在于，

所述第二传感器是拍摄所述工件的图像而通过图像处理检测所述工件的缘部的图像传感器。