CN110545949B - 三维激光加工机及三维激光加工机的控制方法 - Google Patents

Abstract

三维激光加工机具备：加工头(203)；控制器，其进行加工头(203)的定位，并且控制喷嘴(203N)的朝向；以及传感器，其检测工件(W)与喷嘴(203N)之间的距离。控制器基于所检测出的距离，能够执行对加工头(203)的位置进行校正的仿形控制。控制器一边控制喷嘴(203N)的姿态一边加工头(203)在将加工头(203)从接近开始位置(P4)向加工开始位置(Ps)移动的接近处理的中途到达预先设定的位置(Pc)，则执行仿形控制来使加工头(203)向加工开始位置(Ps)移动。

Description

三维激光加工机及三维激光加工机的控制方法

技术领域

本发明涉及三维激光加工机及三维激光加工机的控制方法。

背景技术

以往，已知一种对工件照射激光的激光加工机。在上述那样的激光加工机中，加工头通过称为气割的移动处理从加工结束位置移动到下一个接近开始位置。若加工头到达接近开始位置，则执行使加工头移动至下一个加工开始位置的接近处理。

在专利文献1中，作为上述那样的激光加工机，公开了能够对工件进行三维加工的三维激光加工机。在专利文献1的三维激光加工机中，通过X轴、Y轴和Z轴这3轴进行加工头的定位，并且通过C轴和A轴这两个旋转轴控制加工头的姿态。该激光加工机在进行激光加工时(激光的照射中)执行如下仿形控制：以使加工头与工件的加工面之间的距离(间隙量)成为预先设定的设定值(目标值)的方式来校正加工头的位置。

另外，例如，在专利文献2以及专利文献3中，公开一种能够仅在Z轴负方向上进行激光照射的二维激光加工机。专利文献2的激光加工机在使加工头从退避位置向下一个加工开始位置移动时，若加工头开始倾斜下降移动则执行仿形控制。另外，专利文献3的激光加工机在使加工头从退避位置向下一个加工开始位置移动时，若加工头从中间点下降且间隙量成为规定量，则执行仿形控制。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-175085号公报

专利文献2：日本特开2008-110389号公报

专利文献3：日本特开2004-1067号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1的三维激光加工机是能够从加工头的喷嘴向三维的各方向照射激光的结构，因此在进行接近处理时喷嘴方向并不限于总是朝向Z轴方向。另外，上述那样的三维激光加工机也存在接近处理中使喷嘴的方向变化的情况。因此，不能将如专利文献2及专利文献3那样通过仿形控制仅在Z轴方向上对加工头的位置进行校正的结构直接应用于三维激光加工机。

本发明提供能够迅速地进行接近处理的三维激光加工机及三维激光加工机的控制方法。

用于解决课题的手段

根据本发明的一个方案，三维激光加工机具备：加工头，其具有喷嘴，且从喷嘴对工件照射激光；控制器，其进行加工头的定位，且对喷嘴的朝向进行控制；以及传感器，其对工件与喷嘴之间的距离进行检测。控制器能够基于所检测出的距离，执行对加工头的位置进行校正的仿形控制。在一边控制喷嘴的朝向一边使加工头从接近开始位置向加工开始位置移动的接近处理的中途，当加工头到达预先设定的第一位置时，控制器执行仿形控制而使加工头向加工开始位置移动。

发明效果

根据本发明，能够迅速地进行接近处理。

附图说明

图1是激光加工机的立体图。

图2是将图1的加工头的周围放大后的主要部位放大图。

图3是表示激光加工机的硬件结构的一部分的框图。

图4是用于说明激光加工时的仿形控制的图。

图5是表示加工头从加工结束位置到加工开始位置为止的移动路径的图。

图6是将图5的一部分放大后的放大图。

图7是用于说明间隙校正量的计算方法的图。

图8是用于说明在图5的情况下控制器中所执行的处理的流程的流程图。

图9是表示图8的步骤S3的处理的详细情况的流程图。

图10是用于说明接近处理时的控制器的功能结构的功能框图。

具体实施方式

以下，基于附图对实施方式进行说明。将实施方式中的结构适当地组合使用是从最初就预定的。另外，也存在不使用一部分的结构要素的情况。以下，参照三维正交坐标系(XYZ坐标系)进行说明。

<A.装置结构>

图1是激光加工机1的立体图。激光加工机1是5轴(X轴、Y轴、Z轴、C轴、A轴)的三维激光加工机。激光加工机1作为一例，是光纤激光加工机。根据激光加工机1，能够通过切断工件来加工成所希望的形状。

如图1所示，激光加工机1具备加工机主体200、工作台300、控制器400、以及振荡器500。加工机主体20设置于未图示的机室内。控制器400和振荡器500设置于机室外。

控制器400以能够通信的方式与加工机主体200、驱动工作台300的驱动装置(未图示)以及振荡器500连接。控制器400对加工机主体200的动作、工作台300的动作以及振荡器500的动作进行控制。

振荡器500基于来自控制器400的指令使激光振荡。所发出的激光经由光纤而被发送至加工机主体200。

在工作台300载置有工件W(加工对象物、被加工构件)。工作台300基于来自控制器400的指令在机室的内侧和外侧往返。

加工机主体200具备基座构件201；加工头203；伺服马达207A、207B、207C；引导构件211、221、231；以及可动构件212、222、232。

伺服马达207A、207B、207C基于来自控制器400的指示进行驱动。

引导构件211设置于基座构件201。可动构件212以能够移动的方式支承于引导构件211。可动构件212通过伺服马达207A进行移动。通过可动构件212的移动，加工头203在X轴的正方向以及负方向上移动。

引导构件221设置于可动构件212。可动构件222以能够移动的方式支承于引导构件221。可动构件222通过伺服马达207B进行移动。通过可动构件222的移动，加工头203在Y轴的正方向以及负方向上移动。

引导构件231设置于可动构件222。可动构件232以能够移动的方式支承于引导构件231。可动构件232通过伺服马达207C进行移动。通过可动构件232的移动，加工头203在Z轴的正方向以及负方向上移动。

根据上述结构，控制器400通过使加工头203在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上移动，从而进行加工头203的定位。

图2是将图1的加工头203的周围放大后的主要部位放大图。

如图2所示，加工机主体200除了加工头203和可动构件232以外，还具备伺服马达207D、207E和可动构件242、252。加工头203具备喷嘴203N和间隙传感器203G。

喷嘴203N位于加工头203的前端。喷嘴203N将从振荡器500发送来的激光对工件W进行照射。

间隙传感器203G检测工件W与喷嘴203N之间的距离。间隙传感器203G将检测结果向控制器400发送。对于间隙传感器203G，作为一例，能够利用静电容量方式的传感器。

伺服马达207D、207E基于来自控制器400的指示进行驱动。

可动构件252以能够旋转的方式支承于可动构件232。可动构件252通过伺服马达207D绕C轴旋转。C轴是与Z轴平行的旋转轴。通过可动构件252的旋转，加工头203绕C轴旋转。

可动构件242以能够旋转的方式支承于可动构件252。可动构件242通过伺服马达207E绕A轴旋转。A轴是与C轴正交且根据C轴的旋转而轴向发生变化的旋转轴。通过可动构件242的旋转，加工头203绕A轴旋转。

根据上述结构，控制器400通过使C轴和A轴旋转，从而控制加工头203的姿态。由此，控制喷嘴203N的朝向(姿态)。

图3是表示激光加工机1的硬件结构的一部分的框图。

如图3所示，激光加工机1除了控制器400、加工头203以及伺服马达207A～207E以外，还具备伺服放大器206A、206B、206C、206D、206E。

控制器400具备数值控制装置(NC装置)401、马达控制装置402以及输入输出装置403。

控制器400能够执行对加工头203的位置进行校正的仿形控制，以使由间隙传感器203G检测到的距离成为预先设定的设定值。对控制器400执行仿形控制的功能的时机将在后面记述。

输入输出装置403以能够与数值控制装置401通信的方式连接。输入输出装置403作为人机界面发挥作用。输入输出装置403具有键盘、触摸面板、鼠标等输入设备。输入输出装置403还具有显示器、打印机等输出设备。

数值控制装置401执行预先存储的梯形图程序等顺序程序(sequence program)以及由用户制作的加工程序(NC程序)。加工程序使用G代码等来记述。通过执行这些程序，进行加工头203的移动、喷嘴203N的朝向的控制、激光照射的有无的控制等。另外，基于间隙传感器203G的检测结果被输入到数值控制装置401。以下，也将顺序程序以及加工程序称为“控制程序”。

数值控制装置401将与马达控制相关的控制程序的执行结果向马达控制装置发送。控制器400在执行仿形控制时，参照从间隙传感器203G发送来的检测信号的值，执行控制程序。

马达控制装置402为了驱动伺服马达207A，向伺服放大器206A发送指令信号Jx。伺服放大器206A将基于指令信号Jx的电力向伺服马达207A供给。由此，伺服马达207A驱动，加工头203的X坐标的位置成为从控制器400指令的位置。

同样地，马达控制装置402为了驱动伺服马达207B～207E，分别向伺服放大器206B～206E发送指令信号Jy、Jz、Ja、Jc。伺服放大器206B～206E将基于指令信号Jy、Jz、Ja、Jc的各电力向对应的伺服马达207B～207E供给。

由此，加工头203的Y坐标的位置以及Z坐标的位置成为从控制器400指令的位置。此外，喷嘴的朝向成为从控制器400指令的朝向。

<B.仿形控制的概要>

图4是用于说明激光加工时的仿形控制的图。

如图4所示，在使加工头203沿着箭头A1的方向移动，且要从喷嘴203N照射激光的情况下，在工件W处向箭头A6、A7方向产生回弹。在上述情况下，在使加工头203向箭头A1的方向移动时，喷嘴203N与工件W接触。

然而，通过执行仿形控制，能够以使喷嘴203N与工件W的加工面(被加工区域)之间的距离(以下，也称为“间隙量Dg”)成为基准间隙量Df的方式，对喷嘴203N的位置进行控制。在图4的情况下，控制器400以使间隙量Dg成为基准间隙量Df的方式对喷嘴203N的Z方向的位置进行校正。由此，加工头203的路径从箭头A1的路径校正为箭头A2的路径。

更详细而言，控制器400以使间隙量Dg满足以下的式(1)的方式，对加工头203的位置进行校正。需要说明的是，δ是允许误差。

Df-δ≤Dg≤Df+δ...(1)

<C.气割处理>

在说明接近处理之前，对使加工头203从加工结束位置(切断结束位置)移动至接近开始位置的气割处理进行说明。需要说明的是，在气割处理中，不执行仿形控制。

图5是表示加工头203从加工结束位置Pf到加工开始位置Ps为止的移动路径的图。参照图5，从加工结束位置Pf到接近开始位置P4为止的移动相当于气割处理。

控制器400通过执行存储于控制器400的程序，从而使加工头203移动，并且控制喷嘴203N的朝向。

详细而言，控制器400预先存储通过示教处理指定的多个示教位置。控制器400经由多个示教位置而使加工头203向接近开始位置P4移动。在本例中，退避位置P1、位置P2、位置P3和接近开始位置P4是示教位置。另外，各位置P1、P2、P3、P4处的喷嘴203N的朝向也预先示教，因此在各位置P1、P2、P3、P4处，以成为示教的朝向的方式，控制喷嘴203N的朝向。

如图5所示，加工头203通过从上一个加工结束位置Pf沿着路径R11移动，从而到达退避位置P1。然后，加工头203通过沿着路径R12、路径R13和路径R14移动，从而经由位置P2、P3而到达接近开始位置P4。随后，执行接近处理。

需要说明的是，接近开始位置P4是多个示教位置中的、加工头203最后通过的示教位置。各示教位置与表示加工头203通过的顺序的顺序信息相关联地存储。

路径R12是以直线连结退避位置P1和位置P2的路径。路径R13是以直线连结位置P2和位置P3的路径。路径R14是以直线连结位置P3和接近开始位置P4的路径。在控制器400中，预先组装有使加工头203在连续顺序的示教位置彼此之间直线移动的控制程序。

<D.接近处理中的仿形控制>

对使加工头203从接近开始位置P4移动至加工开始位置Ps(切断开始位置)的接近处理进行说明。激光加工机1不仅在激光加工时，在接近处理中也执行仿形控制。关于详细情况将在后面记述，激光加工机1在接近处理的中途开始仿形控制。

在上述的控制程序中，进一步规定加工开始位置Ps处的、加工头203的位置和喷嘴203N的朝向。特别是，在加工开始位置Ps处，预先对喷嘴203N的朝向进行编程，以使激光向工件W的被加工区域Sr的法线方向照射。

关于使喷嘴203N的朝向发生变化的速度(A轴以及C轴的旋转角速度)等，也由该控制程序规定。在本例中，作为一例，以使在从接近开始位置P4到加工开始位置Ps之间朝向的变化均等的方式制作控制程序。

(d1.仿形控制的执行)

控制器400在通过接近处理使加工头203到达预先设定的位置Pc(以下，称为“设定位置Pc”)时，执行仿形控制来使加工头203向加工开始位置Ps移动。

详细而言，控制器400在使加工头203到达接近开始位置P4时，执行使加工头203沿着以直线连结接近开始位置P4和预先设定的位置Pu的路径从接近开始位置P4到位置Pu直线移动的控制程序。控制器400通过在该控制程序的执行中执行仿形控制，从而将加工头203的移动路径从以直线连结设定位置Pc和位置Pu的路径R1向连结设定位置Pc和加工开始位置Ps的路径R2校正。

上述的位置Pu被设定为在加工开始位置Ps处从照射有激光的工件W的被加工区域Sr向该被加工区域Sr的法线方向分离了预先设定的距离Dh的位置。另外，设定位置Pc被设定为从位置Pu分离了预先设定的距离的位置。

需要说明的是，路径R1是当控制器400在设定位置Pc处未打开仿形控制的功能的情况下，加工头203通过的路径。需要说明的是，在未进行仿形控制的情况下，加工头203在沿着路径R1移动之后，通过沿着以直线连结位置Pu和加工开始位置Ps的路径R3移动，从而到达加工开始位置Ps。

(d2.向法线方向的校正)

控制器400预先存储激光的照射方向成为被加工区域Sr的法线方向的数据(以下，也称为“姿态数据”)，作为加工开始位置Ps处的喷嘴203N的朝向。控制器400在加工头203沿着路径R2从设定位置Pc向加工开始位置Ps移动的期间，基于该姿态数据，将加工头203的位置向被加工区域Sr的法线方向(在图5的例子的情况下为Y轴方向)校正。

详细而言，控制器400在加工头203沿着路径R2从设定位置Pc向加工开始位置Ps移动的期间，以通过仿形控制而使加工头203的位置向被加工区域Sr的法线方向校正的方式，将加工头203的移动方向分配为X轴方向、Y轴方向和Z轴方向。

更详细而言，控制器400根据在加工开始位置Ps处设定的C轴的朝向和A轴的朝向的信息(喷嘴203N的朝向的信息)，对加工开始位置Ps处的喷嘴203N的朝向进行计算。需要说明的是，喷嘴203N的朝向是指，从喷嘴203N的下端向前端的朝向，也是照射激光的光轴的朝向。需要说明的是，在图5的情况下，喷嘴203N的朝向是Y轴负方向。控制器400以通过仿形控制而使加工头203的位置向被加工区域Sr的法线方向校正的方式，对伺服马达207A、207B、207C进行驱动。

(d3.移动路径的校正的详细情况)

如上所述，控制器400在控制程序的执行中，当加工头203到达设定位置Pc时，开始仿形控制。由此，控制器400将加工头203的移动路径从路径R1向路径R2校正。以下，对该校正的具体内容进行说明。

控制器400在仿形控制中，基于预先设定的控制周期，周期性地校正加工头203的移动方向。

图6是将图5的一部分放大后的放大图。如图6所示，由白色的圆圈表示的位置K21、K22、K23和箭头V21、V22、V23、V24是指相对于本实施方式的控制例的比较例，表示假定未执行仿形控制的情况下的加工头203的位置以及移动方向。

位置K21、K22、K23是未执行仿形控制的情况下的每个控制周期的加工头203的位置(喷嘴203N的前端位置)。在该情况下，加工头203从设定位置Pc向箭头V21的方向前进而到达位置K21。加工头203从位置K21向箭头V22的方向移动而到达位置K22。以下，加工头203从位置K22向箭头V23的方向移动而到达位置K23，然后，向箭头V24的方向移动。

需要说明的是，在本例的情况下，路径R1上的加工头203的移动速度为恒定的，因此设定位置Pc与位置K21的间隔、位置K21与位置K22的间隔、位置K22与位置K23的间隔是相同的。另外，路径R1是直线的，因此加工头203的移动方向在各控制周期中相同。

另一方面，位置K11、K12、K13是在设定位置Pc处开始了仿形控制的情况下的每个控制周期的加工头203的位置。控制器400当在设定位置Pc处开始仿形控制时，基于利用间隙传感器203G的检测结果即间隙量Dg，开始喷嘴203N的位置校正，以使喷嘴203N与工件的被加工区域Sr之间的距离成为作为目标值的基准间隙量Df。在该情况下，控制器400如上述那样，通过仿形控制，将加工头203的位置向被加工区域Sr的法线方向校正。

在图6的例子的情况下，控制器400通过在设定位置Pc处进行上述的被加工区域Sr向法线方向的位置校正，从而将加工头203的移动方向从箭头V21向箭头V11校正。由此，将加工头203的位置从位置K21向位置K11校正。然后，同样地，控制器400通过在位置K11处将加工头203的移动方向从箭头V22向箭头V12校正，从而将加工头203的位置从位置K22向位置K12校正。进而同样地，控制器400通过在位置K12处将加工头203的移动方向从箭头V23向箭头V13校正，从而将加工头203的位置从位置K23向位置K13校正，然后，向箭头V14的方向移动。

需要说明的是，通过仿形控制进行被加工区域Sr向法线方向的位置校正，因此，设定位置Pc与位置K11之间的加工头203的移动速度、位置K11与位置K12之间的加工头203的移动速度以及位置K12与位置K13之间的加工头203的移动速度彼此不同。在本例的情况下，加工头203的移动速度在每个控制周期变快。另外，设定位置Pc与位置K11的间隔、位置K11与位置K12的间隔以及位置K12与位置K13的间隔在每个控制周期也变长。

更详细而言，控制器400针对每个控制周期计算在控制周期中校正的间隙量(以下，称为“间隙校正量Q”)，并且将计算出的间隙校正量Q分配为X轴方向的分量Qx、Y轴方向的分量Qy、以及Z轴方向的分量Qz。需要说明的是，间隙校正量Q是标量。

控制器400使用分量Qx的值，对向伺服放大器206A输出的指令信号Jx进行校正(参照图3)。同样地，控制器400使用分量Qy的值来对向伺服放大器206B输出的指令信号Jy进行校正，并且，使用分量Qz的值来对向伺服放大器206C输出的指令信号Jz进行校正。

图7是用于说明间隙校正量Q的计算方法的图。

为了方便说明，如图7所示，着眼于喷嘴203N通过仿形校正到达位置K11时进行说明。需要说明的是，在喷嘴203N到达设定位置Pc以及位置K12、K13、K14、...时也执行同样的运算。

控制器400基于来自间隙传感器203G的输出，取得间隙量Dg。控制器400对位置K11的校正前的位置K21与位置Pu之间的距离进行计算。此外，控制器400对该计算出的距离的、被加工区域Sr的法线方向分量的距离Dr进行计算。这样，控制器400对校正前的路径R1上的位置与位置Pu之间的距离的被加工区域Sr的法线方向分量即距离Dr进行计算。

控制器400通过从间隙量Dg减去距离Dr，来计算距离Ds。控制器400基于距离Ds，计算间隙校正量Q。

需要说明的是，根据距离计算间隙校正量的运算与利用以往的三维激光加工机进行加工时的间隙校正量的运算相同。但是，使用上述那样的距离Ds这一点与加工时的运算不同。

通过上述那样的校正处理，加工头203沿着路径R2移动到加工开始位置Ps。

(d4.优点)

基于图5对通过激光加工机1得到的优点进行说明。

(1)如以上那样，在一边控制喷嘴203N的朝向一边将加工头203从接近开始位置向加工开始位置移动的接近处理的中途，当加工头203到达设定位置Pc时，控制器400执行仿形控制而使加工头203向加工开始位置Ps移动。根据上述结构，如下说明那样，能够迅速地进行接近处理。

在加工头203到达位置Pu之后开始仿形控制的结构的情况下，如上述那样，加工头203通过路径R1和路径R3，到达加工开始位置Ps。在该结构的情况下，控制器400需要从位置Pu的近前使加工头203减速，且在位置Pu使加工头203暂时停止。然后，控制器400必须使加工头203沿着路径R3加速。

另一方面，如本例那样，当加工头203到达设定位置Pc之后开始仿形控制时，如上述那样，加工头203能够沿着路径R2到达至加工开始位置Ps。在该情况下，与加工头203到达位置Pu之后开始仿形控制的结构不同，无需在位置Pu处使加工头203暂时停止。

因此，根据激光加工机1，与在位置Pu处开始仿形控制的结构相比，能够使喷嘴203N从设定位置Pc移动至加工开始位置Ps的时间变短。因此，根据激光加工机1，能够迅速地进行接近处理。

另外，也得到以下效果。在接近开始位置P4处开始仿形控制的结构的情况下，根据接近开始位置P4的决定方法(示教位置的决定方法)，有可能在距离被加工区域Sr较远的位置处喷嘴203N接近工件W的表面。例如，在图5中，在接近开始位置P4与图示的位置相比向Z轴正方向偏离的方式设定的情况下，有可能在比工件W的边缘部E靠Z轴正方向的位置处喷嘴203N接近工件W的表面。在该情况下，喷嘴203N沿着工件W的表面移动，直至到达加工开始位置Ps为止。在激光加工机1中，能够防止喷嘴203N在上述那样的路径上移动。

(2)接近开始位置P4是通过示教处理指定的位置(示教位置)。根据上述结构，控制器400无需通过路径运算来计算接近开始位置(例如，用于计算成为最短距离的路径的运算)。

特别是，在本例中，退避位置P1、位置P2、P3也通过示教处理来决定，控制器400能够容易决定从加工结束位置Pf到接近开始位置P4为止的路径。

(3)当通过气割处理使加工头203到达接近开始位置P4时，控制器400执行使加工头203沿着以直线连结接近开始位置P4和预先设定的位置Pu的路径从接近开始位置P4移动至位置Pu的控制程序。另外，设定位置Pc是该路径上的位置。

根据上述结构，能够使加工头203靠近工件W的表面，并且使加工头203移动到加工开始位置Ps。

(4)位置Pu是从在加工开始位置Ps处照射激光的工件W的被加工区域Sr向被加工区域Sr的法线方向分离了预先设定的距离Dh的位置。根据上述结构，位置Pu是从加工开始位置Ps向被加工区域Sr的法线方向延伸的位置，因此能够使加工头203向加工开始位置Ps移动。

(5)控制器400在加工头203从设定位置Pc向加工开始位置Ps移动的期间，通过仿形控制将加工头203的位置向被加工区域Sr的法线方向校正。

具体地说，控制器400针对每个控制周期对基于仿形控制的加工头203的位置的校正量(间隙校正量Q)进行计算。控制器400以使加工头203的位置向被加工区域Sr的法线方向校正的方式，针对每个控制周期，将该间隙校正量Q分配为X轴方向的分量Qx、Y轴方向的分量Qy以及Z轴方向的分量Qz。

根据上述结构，能够使加工头203向作为目标位置的加工开始位置Ps高精度地移动。

(6)控制器400预先存储激光的照射方向成为被加工区域Sr的法线方向的姿态数据，作为加工开始位置Ps处的喷嘴203N的朝向。控制器400基于该姿态数据，将基于仿形控制的加工头203的位置向被加工区域Sr的法线方向校正。

根据上述结构，喷嘴203N的朝向成为被加工区域Sr的法线方向，因此，能够使加工头203向作为目标位置的加工开始位置Ps高精度地移动。

<E.数据处理的流程>

图8是用于说明在图5的情况下在控制器400中执行的处理的流程的流程图。

如图8所示，在步骤S1中，在加工头203到达接近开始位置P4时，控制器400执行使加工头203沿着以直线连结接近开始位置P4和位置Pu的路径从接近开始位置P4移动至位置Pu的移动处理。在步骤S2中，控制器400对加工头203是否到达设定位置Pc进行判断。

控制器400在判断为加工头203到达了设定位置Pc的情况下(在步骤S2中为“是”)，在步骤S3中，执行从位置Pu到加工开始位置Ps为止的仿形校正处理。详细而言，控制器400执行被加工区域Sr的法线方向即路径R3中的距离量的校正处理。控制器400通过该校正处理，使加工头203从设定位置Pc向加工开始位置Ps移动。由此，设定位置Pc之后的加工头203的移动路径从路径R1和路径R3校正为路径R2。控制器400在判断为加工头203未到达设定位置Pc的情况下(在步骤S2中为“否”)，将处理返回至步骤S2。

在步骤S4中，控制器400对加工头203是否到达了加工开始位置Ps进行判断。控制器400在判断为加工头203到达了加工开始位置Ps的情况下(在步骤S4中为“是”)，结束接近处理。控制器400在判断为加工头203未到达加工开始位置Ps的情况下(在步骤S2中为“否”)，将处理返回至步骤S3。

图9是表示图8的步骤S3的处理的详细情况的流程图。如图9所示，步骤S3的处理包括步骤S321～S327的处理。在每个控制周期执行这些各处理和图8示出的步骤S4的处理。

在步骤S321中，控制器400从间隙传感器203G取得电压值(模拟值)。在步骤S322中，控制器400根据A/D(Analog/Digital)转换，将电压值转换为数字值。

在步骤S323中，控制器400利用预先存储的转换式或者转换表，将电压值(数字值)转换为间隙量Dg。在步骤S324中，控制器400通过从间隙量Dg减去距离Dr来计算距离Ds。需要说明的是，如上述那样，距离Dr是校正前的路径R1上的位置与位置Pu之间的距离的被加工区域Sr的法线方向分量。

在步骤S325中，控制器400基于距离Ds计算间隙校正量Q(在当前的控制周期中校正的间隙量)。

在步骤S326中，控制器400以使基于仿形控制的加工头203的位置向被加工区域Sr的法线方向校正的方式，将间隙校正量Q分配为X轴方向的分量Qx、Y轴方向的分量Qy和Z轴方向的分量Qz。在步骤S327中，控制器400使用分量Qx的值来对指令信号Jx进行校正，并使用分量Qy的值来对指令信号Jy进行校正，并且使用分量Qz的值来对指令信号Jz进行校正。

需要说明的是，控制器400在步骤S326之后，使处理进入图8的步骤S4。

<F.功能结构>

图10是用于说明接近处理时的控制器400的功能结构的功能框图。

参照图10，控制器400具备控制部410、存储部420、电压值取得部430、以及A/D转换部440。

控制部410通过处理器执行包含控制程序的各种程序来实现。存储部420构成为包括闪存存储器、硬盘等非易失性的存储器。

控制部410包括控制程序执行部411、指令信号生成部412、仿形控制执行指示部413、以及仿形控制执行部414。仿形控制执行部414具有间隙量计算部4141、校正量计算部4142、以及分配处理部4143。

存储部42存储有操作系统、顺序程序以及加工程序等各种程序、示教位置的坐标值、位置Pu的坐标值、基准间隙量Df、允许误差δ、用于将电压值转换为间隙量的转换式或者转换表、示教位置处的朝向(A轴和C轴的旋转角)等信息。

电压值取得部430从间隙传感器203G取得作为基于间隙传感器203G的检测结果的电压值(模拟值)。A/D转换部440将电压值取得部430取得的模拟的电压值转换为数字的电压值。

控制部410执行存储于存储部420的操作系统、各种程序。例如，控制部410利用存储于存储部420的各种数据，来执行存储于存储部420的控制程序。在图5的例子中，控制程序执行部411通过执行控制程序，将加工头203移动至接近开始位置P4。以下，基于图5的例子，对接近处理时的控制部410的各部分的动作进行说明。

控制程序执行部411在接近处理时，执行使加工头203从接近开始位置P4移动至位置Pu的控制程序。控制程序执行部411将该控制程序的执行结果通知给指令信号生成部412。

指令信号生成部412基于该执行结果生成指令信号Jx、Jy、Jz、Jc、Ja。指令信号生成部412将生成的指令信号向对应的伺服放大器206A、206B、206C、206D、206E发送。

仿形控制执行指示部413基于控制程序执行部411的执行结果，判断加工头203的位置是否到达了设定位置Pc。仿形控制执行指示部413在判断为加工头203的位置到达了设定位置Pc时，向仿形控制执行部414发送指令以执行仿形控制。

仿形控制执行部414的各部分在接受到该指令之后，按每个控制周期执行以下的处理。

间隙量计算部4141通过使用转换式，根据从A/D转换部440发送来的电压值(数字值)计算间隙量Dg。

校正量计算部4142通过从由间隙量计算部4141计算出的间隙量Dg减去距离Dr，来计算距离Ds。校正量计算部4142基于距离Ds，计算间隙校正量Q。

分配处理部4143以使加工头203的位置向被加工区域Sr的法线方向校正的方式，将通过校正量计算部4142计算出的间隙校正量Q分配为X轴方向的分量Qx、Y轴方向的分量Qy和Z轴方向的分量Qz。分配处理部4143将各分量Qx、Qy、Qz作为校正量，通知给指令信号生成部412。

指令信号生成部412考虑从分配处理部4143接受到的校正量(分量Qx、Qy、Qz)，来生成指令信号Jx、Jy、Jz。

本次公开的实施方式为例示，并不仅局限于上述内容。本发明的范围通过专利请求范围表示，意在包含与专利请求范围等同的含义以及范围内全部变更。

附图标记说明：

1 激光加工机，200 加工机主体，201 基座构件，203 加工头，203G 间隙传感器，203N 喷嘴，206A、206B、206C、206D、206E 伺服放大器，207A、207B、207C，207D、207E 伺服马达，211、221、231 引导构件，212、222、232、242、252 可动构件，300 工作台，400 控制器，401 数值控制装置，402 马达控制装置，403 输入输出装置，410 控制部，411 控制程序执行部，412 指令信号生成部，413 仿形控制执行指示部，414 仿形控制执行部，420 存储部，430 电压值取得部，440 转换部，500 振荡器，4141 间隙量计算部，4142 校正量计算部，4143 分配处理部，Df 基准间隙量，Dg 间隙量，Dh 距离，E 边缘部，Jx、Jy、Jz 指令信号，P1退避位置，P4 接近开始位置，Pc 设定位置，Pf 加工结束位置，Ps 加工开始位置，R1、R2、R3、R11、R12、R13、R14 路径，Sr 被加工区域，W 工件。

Claims (7)

1.一种三维激光加工机，其中，

所述三维激光加工机具备：

加工头，其具有喷嘴，且从所述喷嘴对工件照射激光；

控制器，其进行所述加工头的定位，且对所述喷嘴的朝向进行控制；以及

传感器，其对所述工件与所述喷嘴之间的距离进行检测，

所述控制器能够基于所检测出的所述距离，执行对所述加工头的位置进行校正的仿形控制，

所述控制器在一边控制所述喷嘴的朝向一边使所述加工头从接近开始位置向加工开始位置移动的接近处理的中途，当所述加工头到达预先设定的第一位置时，执行所述仿形控制而使所述加工头向所述加工开始位置移动，

当所述加工头到达所述接近开始位置时，所述控制器执行使所述加工头沿着以直线连结所述接近开始位置和预先设定的第二位置的路径从所述接近开始位置移动至所述第二位置的控制程序，

所述第一位置是所述路径上的位置。

2.根据权利要求1所述的三维激光加工机，其中，

所述接近开始位置是通过示教处理指定的位置。

3.根据权利要求1所述的三维激光加工机，其中，

所述第二位置是从在所述加工开始位置处照射所述激光的所述工件的被加工区域向所述被加工区域的法线方向分离了预先设定的距离的位置。

4.根据权利要求3所述的三维激光加工机，其中，

在所述加工头从所述第一位置向所述加工开始位置移动的期间，所述控制器通过所述仿形控制将所述加工头的位置向所述被加工区域的法线方向校正。

5.根据权利要求4所述的三维激光加工机，其中，

所述控制器通过使所述加工头向X轴方向、与所述X轴方向正交的Y轴方向、与所述X轴方向以及所述Y轴方向正交的Z轴方向移动，来进行所述加工头的定位，

针对每个预先设定的周期，计算基于所述仿形控制的所述加工头的位置的校正量，

以使所述加工头的位置向所述被加工区域的法线方向校正的方式，针对每个所述周期，将所述校正量分配为所述X轴方向的分量、所述Y轴方向的分量和所述Z轴方向的分量。

6.根据权利要求4或5所述的三维激光加工机，其中，

所述控制器预先存储所述激光的照射方向成为所述被加工区域的法线方向的数据，作为所述加工开始位置处的所述喷嘴的朝向，

基于所述数据，将所述加工头的位置向所述被加工区域的法线方向校正。

7.一种三维激光加工机的控制方法，其中，

所述三维激光加工机的控制方法包括如下步骤：

一边控制所述三维激光加工机的加工头的喷嘴的朝向，一边使所述加工头从接近开始位置向加工开始位置接近；以及

在所述接近的中途，当所述加工头到达预先设定的第一位置时，基于工件与所述喷嘴之间的距离执行对所述加工头的位置进行校正的仿形控制，

当所述加工头到达所述接近开始位置时，使所述加工头沿着以直线连结所述接近开始位置和预先设定的第二位置的路径从所述接近开始位置移动至所述第二位置，

所述第一位置是所述路径上的位置。

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