CN107303626A - 激光加工装置及激光加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光加工装置及激光加工方法，激光加工装置(20)的单位向量运算部(58)基于A轴(28a)及B轴(28b)的当前的各旋转位置求出单位向量(16)。移动指令运算部(62)、速度指令运算部(64)或扭矩指令运算部(66)基于单位向量(16)、以及加工喷嘴(10)与工件(12)的间隙量(G)，生成将间隙量(G)保持恒定的指令信号。在伺服控制部(24)中，基于指令信号控制X轴马达(30x)、Y轴马达(30y)以及Z轴马达(30z)，从而使加工喷嘴(10)相对于工件(12)在三维方向上相对移动。

Description

激光加工装置及激光加工方法
技术领域
本发明涉及激光加工装置及激光加工方法，根据加工程序，使加工喷嘴相对于被加工物相对移动，并且使该加工喷嘴以预定的旋转轴为中心旋转，通过从加工喷嘴照射的激光对被加工物实施激光加工。
背景技术
一直以来，在激光加工装置中，根据加工程序，使加工喷嘴相对于被加工物相对移动，而且一边使加工喷嘴以预定的旋转轴为中心旋转，一边从加工喷嘴向被加工物照射激光，从而进行对被加工物的激光加工。该情况下，通过使加工喷嘴相对于被加工物沿加工喷嘴的轴向相对移动，从而加工喷嘴与被加工物的间隙量被控制为预定量。
日本特开平09－164494号公报公开了以下技术：在三维激光加工机中，通过在加工喷嘴设置的仿形传感器检测被加工物与加工喷嘴的间隙量，基于检测到的间隙量，计算该间隙量的三维方向的补正量，基于各补正量，控制各轴的驱动马达，从而在保持加工喷嘴的姿势的状态下，使加工喷嘴相对于被加工物在三维方向上相对移动。
发明内容
然而，在一边使加工喷嘴沿被加工物的表面移动，一边进行激光加工的情况下，若不知道加工喷嘴的实际的位置及姿势，则不能准确地控制为恒定的间隙量。
即，在进行激光加工的情况下，根据加工程序求出加工喷嘴的位置及姿势的指令值(指令位置)，基于求出的指令位置，使加工喷嘴的位置及姿势变化，该情况下，由于控制延迟，在指令位置与实际的加工喷嘴的位置及姿势之间产生偏差。
因此，为了保持间隙量恒定，基于间隙量及指令位置求出加工喷嘴的向三维方向的补正移动量，当根据求出的补正移动量使加工喷嘴相对于被加工物在三维方向上相对移动时，加工喷嘴沿指令位置中的加工喷嘴的轴向相对移动。即，加工喷嘴沿与实际的加工喷嘴的轴向不同的方向相对移动。其结果，难以将加工喷嘴与被加工物的间隙量控制为恒定。若在该状态下从加工喷嘴向被加工物照射激光而进行激光加工，则在设为目标的加工形状与实际的加工形状之间产生误差，加工精度降低。
本发明鉴于上述的课题而做成，其目的在于提供一种激光加工装置及激光加工方法，即使对加工喷嘴的位置及姿势的变化产生控制延迟，也能够准确地控制为恒定的间隙量，而且能够降低被加工物的加工形状的误差。
本发明涉及激光加工装置及激光加工方法，根据加工程序，使加工喷嘴相对于被加工物相对移动，并且使上述加工喷嘴以预定的旋转轴为中心旋转，通过从上述加工喷嘴照射的激光而对上述被加工物实施激光加工。
而且，为了实现上述的目的，本发明的激光加工装置具备：使上述加工喷嘴相对于上述被加工物在三维方向上相对移动的三维移动部；使上述加工喷嘴以上述旋转轴为中心旋转的旋转部；对上述加工喷嘴与上述被加工物的间隙量进行检测的间隙量检测部；对由上述旋转部引起的上述旋转轴的旋转位置进行检测的旋转位置检测部；以及基于上述间隙量及上述旋转位置来生成用于将上述间隙量保持恒定的指令信号的指令运算部。该情况下，上述三维移动部基于上述指令信号使上述加工喷嘴相对于上述被加工物在上述三维方向上相对移动。
另外，为了实现上述的目的，本发明的激光加工方法具有：第一步骤，通过间隙量检测部对上述加工喷嘴与上述被加工物的间隙量进行检测；第二步骤，通过旋转位置检测部对由旋转部引起的上述旋转轴的旋转位置进行检测；第三步骤，基于上述间隙量及上述旋转位置，通过指令运算部生成用于将上述间隙量保持恒定的指令信号；以及第四步骤，基于上述指令信号，通过三维移动部使上述加工喷嘴相对于上述被加工物在三维方向上相对移动。
因此，在本发明中，对上述旋转轴的实际的旋转位置和实际的间隙量分别进行检测，基于检测到的上述旋转位置及上述间隙量生成上述指令信号，基于生成的上述指令信号使上述加工喷嘴相对于上述被加工物在上述三维方向上相对移动。由此，即使对上述加工喷嘴的位置及姿势的变化产生控制延迟，也能够准确地控制为恒定的上述间隙量。其结果，能够降低因上述间隙量的控制而引起的上述被加工物的加工形状的误差。
在此，上述激光加工装置还具备基于上述旋转位置来运算上述加工喷嘴的轴向的单位向量的单位向量运算部。该情况下，上述指令运算部基于上述单位向量及上述间隙量，生成与沿上述轴向的上述加工喷嘴的补正移动量对应的上述指令信号。由此，能够使上述加工喷嘴相对于上述被加工物沿实际的上述轴向在三维方向上相对移动，因此能够准确地控制上述间隙量。
另外，上述旋转位置检测部优选为输出与上述旋转位置对应的输出信号的绝对型旋转编码器。该情况下，上述激光加工装置还具备基于上述输出信号计算上述旋转轴的当前的旋转位置的旋转位置运算部，上述单位向量运算部只要基于上述当前的旋转位置运算上述单位向量即可。上述绝对型旋转编码器输出表示上述旋转位置的绝对位置的输出信号。因此，若基于该输出信号计算上述当前的旋转位置，基于计算出的上述当前的旋转位置来运算上述单位向量，则能够准确地求出沿上述轴向的上述加工喷嘴的补正移动量。
另外，上述激光加工装置也可以还具备：指令控制部，其基于上述加工程序，输出上述加工喷嘴的三维方向的指令移动量，并且输出上述旋转轴的指令旋转量；以及伺服控制部，其基于上述指令移动量，控制上述三维移动部，并且基于上述指令旋转量，控制上述旋转。该情况下，上述伺服控制部使用上述指令信号来补正上述指令移动量，基于补正后的上述指令移动量控制上述三维移动部。
根据上述指令信号补正上述指令移动量，基于补正后的上述指令移动量控制上述三维移动部，因此能够使因伺服控制的延迟而引起的指令位置与实际的加工喷嘴的位置及姿势的偏差缩小。另外，能够迅速补正上述指令移动量，将上述间隙量控制为恒定，因此能够提高上述旋转轴的速度，优化激光加工的周期时间。
根据参照附图进行说明的以下的实施方式的说明，将容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是本实施方式的课题的说明图。
图2是本实施方式的课题的说明图。
图3是本实施方式的解决方法的说明图。
图4是本实施方式的激光加工装置的框图。
图5是比较例的说明图。
图6是加工程序的说明图。
图7是实施例的说明图。
图8是实施例的流程图。
具体实施方式
以下，对于本发明的激光加工装置及激光加工方法，列举合适的实施方式，且参照附图，详细地进行说明。
本实施方式的课题
在说明本实施方式前，参照图1及图2，对本实施方式所要解决的课题详细地进行说明。图1及图2是现有的三维激光加工的说明图。
加工喷嘴10是三维激光加工用的喷嘴。如图1及图2中虚线所示，从作为被加工物的工件12的表面隔开预定距离，设定有路径14。该路径14是基于预定的加工程序而设定的加工喷嘴10的前端的路径。加工喷嘴10根据加工程序，以与Y方向平行的未图示的旋转轴为中心而旋转，而且一边相对于工件12在三维方向上相对移动，一边从前端朝向工件12的表面照射激光，对工件12进行激光加工。
该情况下，将加工喷嘴10的前端与工件12的表面的距离保持为恒定的间隙量G，并且使加工喷嘴10相对于工件12沿路径14在三维方向上相对移动。具体而言，以往进行如下所述的间隙量G的控制。
首先，基于加工程序，求出加工喷嘴10的位置及姿势的指令值(指令位置)，计算所求出的指令位置中的加工喷嘴10的轴向的单位向量16。在此，当加工喷嘴10以旋转轴为中心旋转时，其姿势变化。即，加工喷嘴10的姿势在使加工喷嘴10以旋转轴为中心旋转时，根据该加工喷嘴10的旋转角度而变化。另外，加工喷嘴10的位置是指三维空间上的加工喷嘴10的任意的位置(例如，加工喷嘴10的重心位置或前端位置)。因此，当使加工喷嘴10相对于工件12在三维方向上移动时，加工喷嘴10的位置也改变。进一步地，指令位置包含基于加工程序计算的加工喷嘴10的作为目标的位置及姿势，在图1及图2中用双点划线表示。另外，加工喷嘴10的轴向是指沿加工喷嘴10的中心轴18的方向。另外，单位向量16是指沿中心轴18的方向的单位向量。
然后，在单位向量16乘以间隙量G的变化量gv，从而求出用于将间隙量G保持恒定的加工喷嘴10的补正移动量(向量)gt。此外，间隙量G的变化量gv是上次的加工喷嘴10的位置(与之相应的间隙量G)与本次的加工喷嘴10的位置(与之相应的间隙量G)的差。
然后，使加工喷嘴10相对于工件12的表面向单位向量16的方向相对移动补正移动量gt，从而将间隙量G保持恒定。
此外，在使加工喷嘴10沿工件12的表面转弯的情况下，若产生伺服控制的延迟，则如图1所示，在加工喷嘴10的指令位置(双点划线)与实际的位置及姿势(实现)之间产生偏差。
在该状态将间隙量G控制为恒定的情况下，求出指令位置中的加工喷嘴10的单位向量16，使用求出的单位向量16及间隙量G的变化量gv，求出加工喷嘴10的补正移动量(向量)gt，基于求出的补正移动量gt，使加工喷嘴10相对于工件12相对移动。因此，如图2所示，加工喷嘴10沿指令位置中的加工喷嘴10的轴向(Z方向)相对移动。即，加工喷嘴10沿与实际的加工喷嘴10的轴向(倾斜方向)不同的Z方向相对移动。
其结果，难以将间隙量G控制为恒定，并且在加工喷嘴10的移动前的位置与移动后的位置之间产生误差e。当在该状态下从加工喷嘴10的前端向工件12的表面照射激光而进行激光加工时，在工件12的设为目标的加工形状与实际的加工形状之间产生误差，加工精度降低。该情况下，误差e成为工件12的加工形状的误差。
本实施方式的解决方法
因此，在本实施方式中，为了解决上述的课题，进行如下所述的间隙量G的控制。
如图3所示，在本实施方式中，取代指令位置中的单位向量16的计算方法(参照图2)，而运算实际的加工喷嘴10的沿中心轴18的单位向量16。然后，在求出的单位向量16乘以间隙量G的变化量gv来求出加工喷嘴10的补正移动量(向量)gt，基于求出的补正移动量gt，使加工喷嘴10相对移动。由此，能够使加工喷嘴10在实际的加工喷嘴10的轴向(中心轴18的方向)上相对移动。其结果，即使在产生伺服控制的延迟的情况下，也能够沿实际的加工喷嘴10的中心轴18的方向，将间隙量G控制为恒定，并且能够降低工件12的加工形状的误差e。此外，在图3中，表示加工喷嘴10的虚线示出了移动前的加工喷嘴10的位置，另一方面，表示加工喷嘴10的实线示出了移动后的加工喷嘴10的位置。
本实施方式的结构
接下来，参照图4，对用于实现上述的解决方法的本实施方式的激光加工装置20的结构进行说明。
激光加工装置20含有数值控制装置(CNC)而构成，具备NC控制部(指令控制部)22及伺服控制部24。
NC控制部22根据预定的加工程序26，输出用于使加工喷嘴10相对于工件12在三维方向上相对移动的移动量的指令值(指令移动量)和用于使加工喷嘴10以A轴28a及B轴28b(旋转轴)为中心旋转的旋转量的指令值(指令旋转量)。此外，A轴28a与B轴28b大致正交，而且是将B轴28b支撑为能够旋转的旋转轴。另外，B轴28b与加工喷嘴10的中心轴18大致正交，而且是将加工喷嘴10支撑为能够旋转的旋转轴。
伺服控制部24基于指令移动量控制X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z(三维移动部)，从而使加工喷嘴10相对于工件12在三维方向(X方向、Y方向以及Z方向)上相对移动。另外，伺服控制部24基于指令旋转量控制A轴马达30a(旋转部)，从而使B轴28b及加工喷嘴10A以轴28a为中心旋转，另一方面，控制B轴马达30b(旋转部)，从而使加工喷嘴10以B轴28b为中心旋转。
在此，详细地说明NC控制部22及伺服控制部24的内部结构。
NC控制部22具有加工路径指令解析部34、插值处理部36、坐标值更新处理部38以及指令输出部40。加工路径指令解析部34对存储于未图示的存储装置的工件12用的加工程序26的内容进行解析。由此，加工路径指令解析部34指定构成加工喷嘴10的前端相对于工件12的表面的路径14的该加工喷嘴10的移动位置(坐标位置)。插值处理部36进行连结各移动位置的插值处理，从而生成路径14。
坐标值更新处理部38进行更新处理，基于与A轴马达30a、B轴马达30b、X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z的各旋转位置对应的加工喷嘴10的当前位置，将设定好的路径14的坐标位置修正为与实际的加工喷嘴10对应的位置。
指令输出部40基于设定好的路径14，求出加工喷嘴10的向三维方向的指令移动量、绕A轴28a及绕B轴28b的指令旋转量，且向伺服控制部24输出所求出的指令移动量及指令旋转量。
伺服控制部24具有位置控制处理部42、速度控制处理部44以及电流控制处理部46。位置控制处理部42在使加工喷嘴10沿路径14移动的情况下，基于指令移动量，设定使加工喷嘴10在三维方向上相对移动时的目标位置，并且基于指令旋转量，设定使加工喷嘴10绕A轴28a及绕B轴28b旋转时的目标旋转位置。
速度控制处理部44设定用于使加工喷嘴10在三维方向上相对移动至由位置控制处理部42设定的目标位置的X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z的旋转速度。另外，速度控制处理部44设定用于使A轴28a及B轴28b旋转至由位置控制处理部42设定的目标旋转位置的A轴马达30a及B轴马达30b的旋转速度。
电流控制处理部46基于由速度控制处理部44设定的各旋转速度，生成用于控制A轴马达30a、B轴马达30b、X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z的电流信号。生成的各电流信号在被伺服放大器48a、48b、48x、48y、48z放大后，供给至A轴马达30a、B轴马达30b、X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z。
由此，基于指令移动量，驱动X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z，能够使加工喷嘴10相对于工件12的表面在三维方向上相对移动。另外，基于指令旋转量，驱动A轴马达30a及B轴马达30b，从而能够使加工喷嘴10以A轴28a及B轴28b为中心旋转。
而且，在激光加工装置20中，为了在对工件12进行激光加工时将间隙量G控制为恒定，还具备下述的结构。
激光加工装置20还具备在加工喷嘴10附近设置的间隙量检测部50、附设于A轴马达30a的旋转位置检测部52a、以及附设于B轴马达30b的旋转位置检测部52b。
间隙量检测部50对沿加工喷嘴10的中心轴18的方向上的工件12的表面与加工喷嘴10的前端的间隙量G进行检测。与检测到的间隙量G对应的模拟信号通过A/D变换部54进行A/D变换，且输出至伺服控制部24。旋转位置检测部52a是绝对型旋转编码器，将与A轴马达30a的旋转位置对应的输出信号输出至伺服控制部24。旋转位置检测部52b是绝对型旋转编码器，将与B轴马达30b的旋转位置对应的输出信号输出至伺服控制部24。即，旋转位置检测部52a、52b对A轴马达30a及B轴马达30b的旋转角度的绝对位置进行检测，且将表示检测到的绝对位置的输出信号输出至伺服控制部24。
另外，激光加工装置20还具备旋转位置运算部56、单位向量运算部58、移动指令运算部62、速度指令运算部64以及扭矩指令运算部66。这些结构单元配备于伺服控制部24。
旋转位置运算部56基于从旋转位置检测部52a、52b输入的各输出信号，计算A轴28a及B轴28b的当前的旋转位置。
单位向量运算部58基于旋转位置运算部56计算出的A轴28a及B轴28b的当前的各旋转位置，计算实际的加工喷嘴10的沿中心轴18的方向的单位向量16。
移动指令运算部62基于单位向量运算部58运算的单位向量16和间隙量检测部50检测出的间隙量G，求出加工喷嘴10的补正移动量(向量)gt，且将与求出的补正移动量gt对应的指令信号输出至位置控制处理部42。具体而言，移动指令运算部62在单位向量16乘以间隙量G的变化量gv(上次的加工喷嘴10的前端的位置与本次的加工喷嘴10的前端的位置的差)，从而求补正移动量(向量)gt，将与求出的补正移动量gt对应的指令信号输出至位置控制处理部42。
由此，位置控制处理部42用从移动指令运算部62供给来的补正移动量gt补正从指令输出部40输入的指令移动量。然后，位置控制处理部42基于补正后的指令移动量来设定目标位置。由此，补正基于最初的指令移动量的目标位置。补正后的目标位置被输出至速度控制处理部44。
其结果，速度控制处理部44基于补正后的目标位置设定X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z的旋转速度。另外，电流控制处理部46基于反映补正后的目标位置的各旋转速度，生成向X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z供给的电流信号。
在上述的说明中，说明了从移动指令运算部62向位置控制处理部42输出补正移动量gt来补正从指令输出部40所输入的指令移动量的情况。在激光加工装置20中，也能够取代补正指令移动量的情况，而向速度控制处理部44或电流控制处理部46输出指令信号，直接补正各旋转速度或各电流信号。
在此，在补正各旋转速度的情况下，在伺服控制部24内进行下述的处理。速度指令运算部64基于从移动指令运算部62所输出对补正移动量gt，求出与补正移动量gt对应的X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z的各旋转速度的补正值(补正旋转速度)。速度指令运算部64将与求出的各补正旋转速度对应的指令信号输出至速度控制处理部44。
由此，速度控制处理部44对基于来自位置控制处理部42的目标位置所计算出的X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z的各旋转速度分别补正从速度指令运算部64供给来的指令信号表示的各补正旋转速度，且将补正后的各旋转速度输出至电流控制处理部46。
另一方面，在补正各电流信号的情况下，在伺服控制部24内进行下述的处理。扭矩指令运算部66基于从速度指令运算部64所输出的指令信号，求出与各补正旋转速度对应的X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z的扭矩的补正值(补正扭矩)。扭矩指令运算部66将与求出的各补正扭矩对应的指令信号输出至电流控制处理部46。
由此，电流控制处理部46基于从扭矩指令运算部66供给来的补正扭矩补正基于来自速度控制处理部44的各旋转速度而计算出的向X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z供给的各电流信号，且将补正后的各电流信号输出至伺服放大器48x、48y、48z。
如此，在激光加工装置20中，能够将从移动指令运算部62、速度指令运算部64或扭矩指令运算部66输出的指令信号(补正移动量gt、补正旋转速度或补正扭矩)输出至位置控制处理部42、速度控制处理部44或电流控制处理部46，从而选择性地补正指令移动量、各旋转速度或各电流信号。由此，能够基于补正后的各电流信号来驱动X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z，在加工喷嘴10相对于工件12的表面相对移动时，将间隙量G控制为恒定。
本实施方式的动作
接下来，参照图5～图8，对本实施方式的激光加工装置20的动作(激光加工方法)进行说明。此外，在该说明中，根据需要也参照图1～图4来进行说明。在此，对以下情况进行说明：使加工喷嘴10沿工件12的大致圆弧状的表面保持预定的间隙量G，并且沿路径14转弯，从该加工喷嘴10向工件12照射激光，从而对工件12进行激光加工。
图5是图示比较例的激光加工的说明图。另外，图6是图示加工程序26的说明图。此外，在比较例、及作为本实施方式的激光加工装置20的动作的实施例双方中执行图6的加工程序26。
比较例是指与在图4中不具备旋转位置检测部52a、52b、旋转位置运算部56、单位向量运算部58、移动指令运算部62、速度指令运算部64以及扭矩指令运算部66的激光加工装置相关的动作。
在比较例的激光加工中，根据图6的加工程序26，使加工喷嘴10相对于工件12的表面在三维方向上相对移动，而且使加工喷嘴10以A轴28a及B轴28b为中心旋转，从而将间隙量G控制为恒定，并且使加工喷嘴10转弯，对工件12进行激光加工。
如图5所示，在使加工喷嘴10从上方的C位置沿路径14顺时针转弯的情况下，在以加工程序26为基础的加工喷嘴10的指令位置为D位置时，由于伺服控制部24的控制延迟，加工喷嘴10的实际的位置成为E位置。
因此，在比较例中，在D位置的单位向量16乘以E位置的间隙量G的变化量gv，求出补正移动量gt。该补正移动量gt是沿D位置的单位向量16的方向(X方向)的移动量，成为与E位置的加工喷嘴10的中心轴18不同的方向的补正移动量。
由此，当根据该补正移动量gt，使加工喷嘴10相对于工件12的表面在三维方向上相对移动时，加工喷嘴10移动至从E位置在X方向位移了补正移动量gt的F位置。其结果，在E位置与F位置之间，产生与加工喷嘴10的移动相关的误差e。因此，当从移动至F位置的加工喷嘴10向工件12的表面照射激光时，激光加工后的工件12产生形状误差。
与之相对，在图7及图8的实施例中，在本实施方式的激光加工装置20中，作为图8的步骤S1(第一步骤)，通过间隙量检测部50对实际的加工喷嘴10的前端与工件12的表面的间隙量G进行检测，将检测到的间隙量G输出至伺服控制部24的移动指令运算部62。
另外，作为步骤S2(第二步骤)，通过旋转位置检测部52a、52b分别检测绕A轴28a及绕B轴28b的各旋转位置，将检测到的各旋转位置的输出信号分别输出至旋转位置运算部56。旋转位置运算部56基于来自旋转位置检测部52a、52b的输出信号，计算A轴28a及B轴28b的当前的各旋转位置(图7的E位置的各旋转位置)。单位向量运算部58基于A轴28a及B轴28b的当前的各旋转位置，计算E位置的加工喷嘴10的沿中心轴18的方向的单位向量16。
由此，作为步骤S3(第三步骤)，移动指令运算部62基于E位置的单位向量16及间隙量G(的变化量gv)，求出加工喷嘴10的补正移动量gt，且输出与求出的补正移动量gt对应的指令信号。位置控制处理部42用从移动指令运算部62输出的补正移动量gt补正指令移动量，基于补正后的指令移动量设定目标位置。速度控制处理部44输出反映补正后的目标位置的各旋转速度，电流控制处理部46输出反映补正后的目标位置的各电流信号。该各电流信号被伺服放大器48x、48y、48z放大，供给至X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z。
其结果，作为步骤S4(第四步骤)，加工喷嘴10在沿E位置的单位向量16(中心轴18)的方向上，向比E位置远离工件12的表面的H位置在三维方向上相对移动。因此，在图7及图8的实施例中，即使在产生伺服控制部24的控制延迟的情况下，也能够使用以实际的间隙量G及旋转位置为基础的补正移动量gt(指令信号)来补正指令移动量，基于补正后的指令移动量设定目标位置。由此，能够抑制伺服控制部24的控制延迟的影响，并将间隙量G保持恒定，并且抑制因激光加工而引起的工件12的表面的形状误差(误差e)的产生。
此外，如上所述，在激光加工装置20中，速度指令运算部64能够输出与补正旋转速度对应的指令信号，或者扭矩指令运算部66能够输出与补正扭矩对应的指令信号。因此，即使取代位置控制处理部42对指令移动量的补正处理，而进行速度控制处理部44的各旋转速度的补正处理、或电流控制处理部46的各电流信号的补正处理，该情况下也能够将间隙量G保持恒定，并且抑制误差e的产生。
本实施方式的效果
如以上说明地，根据本实施方式的激光加工装置20及激光加工方法，对绕A轴28a及绕B轴28b的实际的旋转位置和实际的间隙量G分别进行检测，基于检测到的旋转位置及间隙量G，生成指令信号，基于生成的指令信号使加工喷嘴10相对于工件12在三维方向(X方向、Y方向以及Z方向)上相对移动。由此，即使对加工喷嘴10的位置及姿势的变化产生控制延迟，也能够准确地控制为恒定的间隙量G。其结果，能够降低因间隙量G的控制而导致的工件12的加工形状的误差e。
另外，由单位向量运算部58基于旋转位置运算加工喷嘴10的中心轴18的方向的单位向量16，移动指令运算部62、速度指令运算部64或扭矩指令运算部66生成与根据单位向量16及间隙量G求出的补正移动量gt对应的指令信号。由此，能够使加工喷嘴10相对于工件12沿实际的中心轴18的方向在三维方向上相对移动，能够准确地控制间隙量G。
另外，旋转位置检测部52a、52b是绝对型旋转编码器，因此能够输出表示旋转位置的绝对位置的输出信号。因此，若在旋转位置运算部56基于该输出信号计算当前的旋转位置，在单位向量运算部58基于计算出的当前的旋转位置而运算单位向量16，则能够准确地求补正移动量gt。
另外，在伺服控制部24，使用指令信号补正指令移动量、各旋转速度或各电流信号，基于以补正后的指令移动量为基础的目标位置、各旋转速度或各电流信号来控制X轴马达30x、Y轴马达30y以及Z轴马达30z。由此，能够使因伺服控制的延迟而导致的指令位置与实际的加工喷嘴10的位置及姿势的偏差缩小。另外，能够迅速地补正目标位置、各旋转速度或各电流信号，将间隙量G控制为恒定，因此能够提高A轴28a及B轴28b的旋转速度，优化激光加工的周期时间。
此外，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够进行各种变更。
在上述的说明中说明了旋转位置检测部52a、52b是绝对型旋转编码器的情况，但是也可以是增量型旋转编码器。该情况下，从旋转位置检测部52a、52b向旋转位置运算部56输出表示旋转位置的脉冲信号，因此旋转位置运算部56基于原点位置与脉冲信号的比较，能够运算绕A轴28a及绕B轴28b的当前的旋转位置。
另外，在上述的说明中，旋转位置运算部56、单位向量运算部58、移动指令运算部62、速度指令运算部64以及扭矩指令运算部66配备于伺服控制部24，但是也可以将这些结构单元设于伺服控制部24的外部。即使在该情况下，也能够通过从移动指令运算部62、速度指令运算部64或扭矩指令运算部66向伺服控制部24供给指令信号来在伺服控制部24的内部对指令移动量(目标位置)、各旋转速度或各电流信号进行补正处理，因此能够使因伺服控制的延迟而产生的对间隙量G的控制的影响缩小。
进一步地，在上述的说明中说明了将间隙量检测部50检测到的间隙量G输出至移动指令运算部62的情况，但是也可以根据间隙量G计算加工喷嘴10的前端的位置，将计算出的前端的位置输出至移动指令运算部62。即使在该情况下，移动指令运算部62也能够根据所输入的前端的位置计算间隙量G的变化量gv，基于计算出的变化量gv和单位向量16计算补正移动量gt。

Claims (5)

1.一种激光加工装置(20)，其依照加工程序(26)使加工喷嘴(10)相对于被加工物(12)相对移动，并使上述加工喷嘴(10)以预定的旋转轴(28a、28b)为中心旋转，通过从上述加工喷嘴(10)照射的激光对上述被加工物(12)实施激光加工，
上述激光加工装置(20)的特征在于，具备：
三维移动部(30x、30y、30z)，其使上述加工喷嘴(10)相对于上述被加工物(12)在三维方向上相对移动；
旋转部(30a、30b)，其使上述加工喷嘴(10)以上述旋转轴(28a、28b)为中心旋转；
间隙量检测部(50)，其检测上述加工喷嘴(10)与上述被加工物(12)的间隙量(G)；
旋转位置检测部(52a、52b)，其检测由上述旋转部(30a、30b)引起的上述旋转轴(28a、28b)的旋转位置；以及
指令运算部(62、64、66)，其基于上述间隙量(G)及上述旋转位置，生成用于将上述间隙量(G)保持恒定的指令信号，
上述三维移动部(30x、30y、30z)基于上述指令信号，使上述加工喷嘴(10)相对于上述被加工物(12)在上述三维方向上相对移动。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置(20)，其特征在于，
还具备单位向量运算部(58)，其基于上述旋转位置来运算上述加工喷嘴(10)的轴向的单位向量(16)，
上述指令运算部(62、64、66)基于上述单位向量(16)及上述间隙量(G)，生成与沿上述轴向的上述加工喷嘴(10)的补正移动量(gt)对应的上述指令信号。
3.根据权利要求2所述的激光加工装置(20)，其特征在于，
上述旋转位置检测部(52a、52b)是输出与上述旋转位置对应的输出信号的绝对型旋转编码器，
上述激光加工装置(20)还具备旋转位置运算部(56)，该旋转位置运算部基于上述输出信号，计算上述旋转轴(28a、28b)的当前的旋转位置，
上述单位向量运算部(58)基于上述当前的旋转位置来运算上述单位向量(16)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光加工装置(20)，其特征在于，
还具备：指令控制部(22)，其基于上述加工程序(26)，输出上述加工喷嘴(10)的三维方向的指令移动量，并且输出上述旋转轴(28a、28b)的指令旋转量；以及
伺服控制部(24)，其基于上述指令移动量来控制上述三维移动部(30x、30y、30z)，并且基于上述指令旋转量来控制上述旋转部(30a、30b)，
上述伺服控制部(24)使用上述指令信号来补正上述指令移动量，并基于补正后的上述指令移动量来控制上述三维移动部(30x、30y、30z)。
5.一种激光加工方法，其依照加工程序(26)，使加工喷嘴(10)相对于被加工物(12)相对移动，并使上述加工喷嘴(10)以预定的旋转轴(28a、28b)为中心旋转，通过从上述加工喷嘴(10)照射的激光对上述被加工物(12)实施激光加工，
上述激光加工方法的特征在于，具有：
第一步骤，通过间隙量检测部(50)检测上述加工喷嘴(10)与上述被加工物(12)的间隙量(G)；
第二步骤，通过旋转位置检测部(52a、52b)检测由旋转部(30a、30b)引起的上述旋转轴(28a、28b)的旋转位置；
第三步骤，基于上述间隙量(G)及上述旋转位置，通过指令运算部(62、64、66)生成用于将上述间隙量(G)保持恒定的指令信号；以及
第四步骤，基于上述指令信号，通过三维移动部(30x、30y、30z)使上述加工喷嘴(10)相对于上述被加工物(12)在三维方向上相对移动。
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