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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die dazu fähig ist, eine Bearbeitungsdüse zurückzuziehen, wenn die Stromversorgung einer Laserbearbeitungseinheit aufgrund eines Stromausfalls, etc. unterbrochen ist.
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2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
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Im Allgemeinen wird bei einer Laserbearbeitung eine Entfernung zwischen einer Düse und einem Werkstück durch einen Abstandssensor erfasst und das Werkstück durch Durchführen einer Abstandssteuerung basierend auf dem erfassten Wert des Abstandssensors bearbeitet. Somit kann, wenn bei der Versorgungsenergie aufgrund eines Stromausfalls, etc. eine Anomalie auftritt, der Abstandssensor nicht richtig funktionieren und die Abstandssteuerung basierend auf einem fehlerhaft erfassten Wert des Abstandssensors durchgeführt werden, was bewirken kann, dass die Bearbeitungsdüse auf das Werkstück aufschlägt.
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Es ist bekannt, eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der Vorkehrungen getroffen werden, um zu verhindern, dass ein Bearbeitungskopf absinkt und auf das Werkstück aufschlägt, wenn die Stromversorgung einer Laserbearbeitungseinheit aufgrund eines Stromausfalls, etc. unterbrochen ist. Beispielsweise das japanische geprüfte Gebrauchsmuster mit der Veröffentlichungsnummer H03-44388 (
JP H03-044388 Y ) offenbart eine Vorrichtung, bei der ein Hydraulikzylinder im unteren Teil einer Kugelumlaufspindel zum vertikalen Bewegen einer Bearbeitungsdüse bereitgestellt ist und ein Eingriffselement durch Federkraft nach oben geschoben wird, wenn im Falle eines Stromausfalls Hydrauliköl aus einer Zylinderkammer des Hydraulikzylinders ausgepumpt wird. Bei dieser Konfiguration kommt ein Eingriffsabschnitt des Eingriffselements mit einem Gegenabschnitt eines Gegenelements im unteren Teil der Kugelumlaufspindel in Eingriff, um so eine Drehung der Kugelumlaufspindel zu verhindern.
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Andererseits offenbart das japanische Patent Nr. 2751766 (
JP 2751766 B ) eine Vorrichtung, bei der ein Anschlag vorgesehen ist, der von einem integral mit einem Bearbeitungskopf ausgeformten bewegbaren Teil vorspringt, und ein weiterer Anschlag zum Einstellen einer Bearbeitungsposition unter dem vorspringenden Anschlag bereitgestellt ist. Bei dieser Konfiguration stoßen die Anschläge aneinander, wenn der Bearbeitungskopf im Falle eines Stromausfalls absinkt, und verhindern dadurch, dass der Bearbeitungskopf auf das Werkstück aufschlägt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Da die vorstehenden herkömmlichen Vorrichtungen so gebaut sind, dass das Absinken des Bearbeitungskopfs durch mechanische Einrichtungen verhindert wird, ist es erforderlich, ein zusätzliches Bauteil vorzusehen, was zu einer Kostensteigerung führt.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereit, die eine Bearbeitungsdüse, die dafür ausgelegt ist, ein Werkstück mit einem Laserstrahl zu bestrahlen, einen Aktor, der dafür ausgelegt ist, die Bearbeitungsdüse und das Werkstück relativ zueinander zu bewegen, einen Entfernungsdetektor, der dafür ausgelegt ist, einen Abstand zwischen der Bearbeitungsdüse und dem Werkstück zu erfassen, einen Stromanomalieerfassungsabschnitt, der dafür ausgelegt ist, eine Anomalie der von einer Stromversorgungseinheit zugeführten elektrischen Energie zu erfassen, einen Abstandssteuerabschnitt, der dafür ausgelegt ist, den Aktor basierend auf einem durch den Entfernungsdetektor erhaltenen, erfassten Wert zu steuern, um während einer Ausführung einer Laserbearbeitung eine Abstandssteuerung zum Einstellen des Abstands auf einen Zielwert durchzuführen, und einen Wechselsteuerabschnitt umfasst, der dafür ausgelegt ist, die Abstandssteuerung in einem aktiven Zustand zu halten bis während der Ausführung einer Laserbearbeitung durch den Stromanomalieerfassungsabschnitt eine Stromanomalie erfasst wird und die Abstandssteuerung zu deaktivieren, wenn während der Durchführung einer Laserbearbeitung durch den Stromanomalieerfassungsabschnitt eine Stromanomalie erfasst wird.
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Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt ist es möglich, da Vorkehrungen getroffen werden, um die Abstandssteuerung in einem aktiven Zustand zu halten bis in der zugeführten elektrischen Energie eine Anomalie erfasst wird und die Abstandssteuerung zu deaktivieren, wenn in der zugeführten elektrischen Energie eine Anomalie erfasst wird, eine kostengünstige Konfiguration bereitzustellen, die dazu fähig ist, zu verhindern, dass im Falle eines Stromausfalls, etc. die Bearbeitungsdüse auf das Werkzeug aufschlägt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Diagramm, das die Gesamtkonfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
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2 ist ein Blockdiagramm, das die Hauptsteuerkonfiguration der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
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3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zeigt, das durch einen Wechselsteuerabschnitt in der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß 2 durchgeführt wird;
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4 ist ein Flussdiagramm, das ein modifiziertes Beispiel des Verfahrens gemäß 3 zeigt; und
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5 ist ein Blockdiagramm, das ein modifiziertes Beispiel der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß 2 zeigt.
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Genaue Beschreibung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das die Gesamtkonfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform zeigt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 umfasst eine Laserbearbeitungseinheit 1, einen Laseroszillator 2, der dafür ausgelegt ist, einen Laserstrahl zu erzeugen und ihn der Laserbearbeitungseinheit 1 zuzuführen, und eine Steuereinheit (z. B. eine numerische Steuereinheit) 3, die dafür ausgelegt ist, die Laserbearbeitungseinheit 1 und den Laseroszillator 2 zu steuern.
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Die Laserbearbeitungseinheit 1 kann eine Fünf-Achsen-Laserbearbeitungseinheit sein, die mit einer Bearbeitungsdüse 10 (2) zum Projizieren eines Laserstrahls ausgestattet ist. Die Fünf-Achsen-Laserbearbeitungseinheit 1 umfasst beispielsweise für die X-Achse, Y-Achse, Z-Achse, A-Achse bzw. C-Achse vorgesehene Aktoren 11 und die Bearbeitungsdüse 10 wird durch die Aktoren 11 angetrieben, um sich relativ zum Werkstück W in die Richtungen zu bewegen, die durch drei orthogonale Achsen (X-Achse, Y-Achse und Z-Achse) und zwei Drehachsen (A-Achse und C-Ache) repräsentiert werden. Bei dieser Konfiguration wird ein auf dem Werkstück W zu bearbeitender Abschnitt verändert und eine gewünschte Laserbearbeitung am Werkstück W gemäß einem Bearbeitungsprogramm durchgeführt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf einer Vielzahl Gebieten, einschließlich der Bearbeitung, medizinischer Behandlung, Messung, etc., in vielfältiger Weise verwendet werden.
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Bei einer Laserbearbeitung beeinflusst eine Entfernung von der Spitze der Bearbeitungsdüse 10 zu dem auf dem Werkstück W zu bearbeitenden Abschnitt (nachfolgend als Abstand bezeichnet) die Qualität der Bearbeitung. Demgemäß ist es bei der Durchführung der Laserbearbeitung notwendig, die Steuerung des Aktors 11 zum Verändern des auf dem Werkstück W zu bearbeitenden Abschnitts (z. B. eine Positionssteuerung) und die Steuerung des Aktors 11 zum Aufrechterhalten eines konstanten Abstands (d. h. eine Abstandssteuerung) gleichzeitig durchzuführen. Bei der vorliegenden Anmeldung wird der durch die Positionssteuerung zu steuernde Aktor 11 als erster Aktor 11A und der durch die Abstandssteuerung zu steuernde Aktor 11 als zweiter Aktor 11B bezeichnet. Wenn beispielsweise das auf einer X-Y-Ebene angeordnete Werkstück W bearbeitet wird (siehe 2), sind die X-Achsen- und Y-Achsenaktoren die ersten Aktoren 11A und der Z-Achsenaktor ist der zweite Aktor 11B.
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2 ist ein Blockdiagramm, das die Hauptsteuerkonfiguration der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform zeigt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 umfasst, zusätzlich zur Bearbeitungsdüse 10 und Steuereinheit 3, eine Stromversorgungseinheit 4, die mit einer kommerziellen Stromversorgung verbunden ist, eine Stromspeichereinheit 5, die dafür ausgelegt ist, von der Stromversorgungseinheit 4 zugeführte elektrische Energie zu speichern, einen Stromanomalieerfassungsabschnitt 6, der dafür ausgelegt ist, eine Anomalie der von der Stromversorgungseinheit 4 zugeführten elektrischen Energie zu erfassen, und einen Entfernungsdetektor 7, der dafür ausgelegt ist, den Abstand L zu erfassen. Der Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 kann beispielsweise aus einem Amperemeter oder Voltmeter aufgebaut sein und erfasst die Anomalie der Stromversorgung, wenn der erfasste Strom- oder Spannungswert unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt. Der Entfernungsdetektor 7 kann beispielsweise aus einem berührungslosen Abstandssensor aufgebaut sein.
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In 2 ist ein Servomotor zum Drehen einer Kugelumlaufspindel 11a als ein Beispiel für den zweiten Aktor 11B (Z-Achsenaktor) gezeigt. Wenn sich die Kugelumlaufspindel 11a dreht, bewegt sich die Bearbeitungsdüse 10 näher auf den auf dem Werkstück W zu bearbeitenden Abschnitt Wa zu oder von diesem weg, um so den Abstand L zu verändern. Die Z-Achsenposition der Bearbeitungsdüse 10 wird von einem Positionsdetektor 8 erfasst. Der Positionsdetektor 8 kann beispielsweise aus einem Codierer zum Erfassen des Drehbetrags des Servomotors aufgebaut sein. Der in 1 gezeigte erste Aktor 11A (X-Achsenaktor und Y-Achsenaktor) kann ebenfalls aus einem Servomotor zum Drehen einer Kugelumlaufspindel aufgebaut sein und einen Positionsdetektor, wie etwa ein Codierer, umfassen.
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Die elektrische Energie von der Stromspeichereinheit 5 wird der Steuereinheit 3 zugeführt. Die Steuereinheit 3 umfasst einen Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 31, der dafür ausgelegt ist, einen Z-Achsen-Zielbewegungsbetrag der Bearbeitungsdüse 10 relativ zum Werkstück W zu berechnen, und einen Servosteuerabschnitt 32, der dafür ausgelegt ist, den zweiten Aktor (Servomotor) 11B gemäß dem vom Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 31 berechneten Zielbewegungsbetrag zu steuern.
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Der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 31 umfasst einen Programmleseabschnitt 311, der dafür ausgelegt ist, ein Bearbeitungsprogramm auszulesen, einen Programmanalyseabschnitt 312, der dafür ausgelegt ist, einen im ausgelesenen Bearbeitungsprogramm enthaltenen Bearbeitungspfadbefehl zu analysieren, einen Interpolationsabschnitt 313, der dafür ausgelegt ist, an dem vom Programmanalyseabschnitt 312 analysierten Bearbeitungspfadbefehl eine Interpolation durchzuführen, einen Ausgabeabschnitt 314, der dafür ausgelegt ist, einen Bewegungsbefehl an den Servosteuerabschnitt 32 auszugeben, einen Wechselsteuerabschnitt 315, der dafür ausgelegt ist, einen Wechsel zwischen der Positionssteuerung und der Abstandssteuerung auszuführen, einen Schaltungswechselabschnitt 316, der dafür ausgelegt ist, in Antwort auf einen Befehl vom Wechselsteuerabschnitt 315 einen Wechsel zwischen einer Positionssteuerschaltung und einer Abstandssteuerschaltung auszuführen, einen A/D-Umsetzungsabschnitt 317, der dafür ausgelegt ist, an einem vom Entfernungsdetektor 7 ausgegebenen Signal eine A/D-Umsetzung auszuführen, und eine Abstandssteuerschaltung 318, die dafür ausgelegt ist, basierend auf dem durch den A/D-Umsetzungsabschnitt 317 eingegebenen Signal vom Entfernungsdetektor 7 eine Abstandssteuerung auszuführen.
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Die Abstandssteuerschaltung 318 gibt einen Bewegungsbefehl aus, um in Antwort auf einen durch den Entfernungsdetektor 7 erhaltenen, erfassten Wert den Abstand L auf einem vorgegebenen Zielwert La zu halten. Der Wechselsteuerabschnitt 315 gibt ein EIN-Signal aus, um zu bewirken, dass ein im Schaltungswechselabschnitt 316 bereitgestellter Schalter 316a in eine Position ”a” geschaltet wird. Infolgedessen wird ein Bewegungsbefehl von der Abstandssteuerschaltung 318 in den Servosteuerabschnitt 32 eingegeben, wodurch die Abstandssteuerung aktiviert wird. Andererseits gibt der Wechselsteuerabschnitt 315 ein AUS-Signal aus, um zu bewirken, dass der Schalter 316a im Schaltungswechselabschnitt 316 in eine Position ”b” geschaltet wird. Infolgedessen wird der Bewegungsbefehl von der Abstandssteuerschaltung 318 blockiert, wodurch die Abstandssteuerung deaktiviert wird und der zweite Aktor 11B gesteuert durch einen im Bearbeitungsprogramm vorgesehenen Positionsbefehl arbeitet.
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Das dem Programmleseabschnitt 311 zugeführte Bearbeitungsprogramm enthält einen Bewegungsbefehl zum Bewegen der Bearbeitungsdüse 10 relativ zum Werkstück W in eine Anfangsposition vor dem Starten der Abstandssteuerung und einen Bewegungsbefehl zum Bewegen der Bearbeitungsdüse 10 relativ zum Werkstück W während der Ausführung einer Laserbearbeitung (nachfolgend als Bearbeitungsbefehl bezeichnet). Vor dem Starten der Abstandssteuerung wird der Schalter 316a im Schaltungswechselabschnitt 316 in die Position ”b” gestellt, so dass der erste und zweite Aktor 11A und 11B (1) gemäß dem Bewegungsbefehl gesteuert werden und die Bearbeitungsdüse 10 in die Anfangsposition bewegt wird. Wenn die Positionierung jeder Achse in der Bearbeitungsstartposition abgeschlossen ist, gibt der Wechselsteuerabschnitt 315 in Antwort auf einen in das Bearbeitungsprogramm geschriebenen Abstandssteuermodus-EIN-Befehl einen EIN-Befehl an den Schaltungswechselabschnitt 316 aus. Infolgedessen wird der Schalter 316a im Schaltungswechselabschnitt 316 in die Position ”a” geschaltet, wodurch der Bewegungsbefehl als für den zweiten Aktor 11B vorgesehene Abstandssteuerung aktiviert wird. Während der Abstandssteuerung wird der erste Aktor 11A gemäß dem Bearbeitungsbefehl durch die Positionssteuerung gesteuert und die Bearbeitungsdüse 10 demgemäß relativ zum Werkstück W bewegt. Der Bearbeitungsbefehl umfasst keinen Befehl zum Antreiben des zweiten Aktors 11B, so dass der zweite Aktor 11B während der Abstandssteuerung durch die Abstandssteuerschaltung 318 gesteuert wird.
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Der Servosteuerabschnitt 32 umfasst einen Positionsverarbeitungsabschnitt 321, einen Geschwindigkeitsverarbeitungsabschnitt 322 und einen Stromverarbeitungsabschnitt 323 und führt gemäß dem durch den Positionsdetektor 8 erhaltenen, erfassten Wert eine Rückkopplungssteuerung für den zweiten Aktor 11B durch. Die Abstandssteuerschaltung 318 bildet einen Abstandssteuerabschnitt, der mit dem Servosteuerabschnitt 32 zusammenarbeitet, um die Abstandssteuerung für den zweiten Aktor 11B durchzuführen. Andererseits bilden der Programmanalyseabschnitt 312, der Interpolationsabschnitt 313 und der Ausgabeabschnitt 314 einen Positionssteuerabschnitt, der mit dem Servosteuerabschnitt 32 zusammenarbeitet, um die Positionssteuerung für den zweiten Aktor 11B durchzuführen. Die Konfiguration eines Positionssteuerabschnitts zum Durchführen einer Positionssteuerung für den ersten Aktor 11A entspricht der Konfiguration des Positionssteuerabschnitts zum Steuern des zweiten Aktors 11B.
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Der in 2 gezeigte Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 31 hat eine dem zweiten Aktor 11B entsprechende Steuerkonfiguration. Im Hinblick auf den ersten Aktor 11A ist keine Abstandssteuerung nötig und folglich entfallen der Wechselsteuerabschnitt 315, der Schaltungswechselabschnitt 316, der A/D-Umsetzungsabschnitt 317 und der Abstandssteuerabschnitt 318. Demgemäß wird in einem Bewegungssteuerabschnitt für den ersten Aktor 11A (entspricht dem Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 31) ein von einem Ausgabeabschnitt (entspricht dem Ausgabeabschnitt 314) ausgegebener Bewegungsbefehl (oder Bearbeitungsbefehl) direkt in einen Servosteuerabschnitt (entspricht dem Servosteuerabschnitt 32) eingegeben und der erste Aktor 11A (oder der Servomotor) wird gemäß dem Bewegungsbefehl einer Rückkopplungssteuerung unterzogen.
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3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zeigt, welches durch den Wechselsteuerabschnitt 315 durchgeführt wird. Das durch das Flussdiagramm dargestellte Verfahren wird gestartet, wenn beispielsweise gemäß einem Befehl von der Abstandssteuerschaltung 318 eine Abstandssteuerung initiiert wird. Daher gibt der Wechselsteuerabschnitt 315 in einem Anfangszustand ein EIN-Signal aus, um den Schalter 316a im Schaltungswechselabschnitt 316 in eine Position ”a” zu schalten, wodurch die Abstandssteuerung aktiviert wird.
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In Schritt S1 wird ein Signal vom Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 gelesen. Mit anderen Worten, der Zustand einer Stromversorgung wird überwacht. In Schritt S2 wird beurteilt, ob der Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 eine Anomalie der Stromversorgung erfasst hat oder nicht. Wenn der Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 eine Anomalie der Stromversorgung erfasst hat, fährt das Verfahren mit Schritt S3 fort. Wenn der Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 keine Anomalie der Stromversorgung erfasst hat, kehrt das Verfahren zu Schritt S1 zurück.
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In Schritt S3 wird basierend auf einem Signal vom Programmleseabschnitt 311 beurteilt, ob die Abstandssteuerung durchgeführt wird oder nicht, das bedeutet, ob ein programmierten Betrieb (eine Laserbearbeitung gemäß einem Bearbeitungsprogramm) im Gange ist oder nicht. Wenn der programmierte Betrieb im Gange ist, fährt das Verfahren mit Schritt S4 fort. Wenn der programmierte Betrieb nicht im Gange ist, kehrt das Verfahren zu Schritt S1 zurück. In Schritt S4 gibt der Wechselsteuerabschnitt 315, der die Stromversorgungsanomalie erkennt, ein AUS-Signal an den Schaltungswechselabschnitt 316 aus. Wenn das AUS-Signal vom Wechselsteuerabschnitt 315 an den Schaltungswechselabschnitt 316 ausgegeben wird, wird der Schalter 316a im Schaltungswechselabschnitt 316 in die Position ”b” geschaltet, wodurch die Abstandssteuerung deaktiviert oder abgebrochen wird.
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Der Hauptbetrieb der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Während der Ausführung des programmierten Betriebs wird der Bewegungsbefehl für den ersten Aktor 11A basierend auf dem Bearbeitungsprogramm ausgegeben und der erste Aktor 11A wird basierend auf dem Signal vom Positionsdetektor durch eine Rückkopplungssteuerung (oder Positionssteuerung) gesteuert. Bei diesem Betrieb wird die Bearbeitungsdüse 10 relativ zum Werkstück W bewegt und der auf dem Werkstück W zu bearbeitende Abschnitt Wa verändert.
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Während des obigen Zustands wird der Stromversorgungseinheit 4 eine vorgegebene elektrische Energie zugeführt. Der Schalter 316a im Schaltungswechselabschnitt 316 wird in die Position ”a” gestellt, so dass der zweite Aktor 11B durch den Bewegungsbefehl von der Abstandssteuerschaltung 318 gesteuert wird. Der zweite Aktor 11B wird basierend auf dem Signal vom Positionsdetektor 7 durch eine Rückkopplungssteuerung (oder eine Abstandssteuerung) gesteuert. Bei diesem Betrieb wird der Abstand L während der Ausführung einer Laserbearbeitung konstant gehalten und der zu bearbeitende Abschnitt Wa wird mit dem vom Laseroszillator 2 zugeführten Laserstrahl mit konstanter Intensität bestrahlt, so dass es möglich ist, am Werkstück W eine qualitativ hochwertige Laserbearbeitung durchzuführen.
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Wenn eine Stromversorgung der Laserbearbeitungseinheit 1 aufgrund eines Stromausfalls, etc. unterbrochen ist, erfasst der Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 eine Anomalie der Stromversorgung. Demgemäß gibt der Wechselsteuerabschnitt 315 ein AUS-Signal an den Schaltungswechselabschnitt 316 aus und der Schalter 316a wird in die Position ”b” geschaltet (Schritt S4). Infolgedessen wird der Bewegungsbefehl von der Abstandssteuerschaltung 318 blockiert und die Abstandssteuerung somit deaktiviert.
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Wenn der Schaltungswechselabschnitt 316 in die Position ”b” gestellt ist, wird der Befehl vom Ausgabeabschnitt 314 in den Servosteuerabschnitt 32 eingegeben und der zweite Aktor 11B kommt in einen Zustand, in dem er basierend auf einem Bewegungsbefehl im Bearbeitungsprogramm gesteuert wird (oder einer Positionsteuerung unterzogen wird). Das Bearbeitungsprogramm umfasst jedoch keinen Bewegungsbefehl für den zweiten Aktor 11B, wodurch der Antriebsbetrieb des zweiten Aktors 11B gestoppt wird. Folglich ist es möglich, sogar dann wenn der Entfernungsdetektor 7 im Falle eines Stromausfalls nicht richtig funktioniert und dadurch einen Abstandserfassungswert ausgibt, der größer als der vorgegebene Zielwert La ist, zu verhindern dass die Bearbeitungsdüse 10 näher zum Werkstück W bewegt wird und auf das Werkstück W aufschlägt.
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Bei der obigen Ausführungsform wird, da der Bewegungsbefehl für den zweiten Aktor 11B während der Ausführung der Abstandssteuerung nicht in das Bearbeitungsprogramm geschrieben ist, der Antriebsbetrieb des zweiten Aktors 11B gestoppt, wenn durch den Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 eine Stromanomalie erfasst wird. Bei einer alternativen Konfiguration kann ein Bewegungsbefehl zum Bewegen der Bearbeitungsdüse 10 weg vom Werkstück W in eine vorgegebene zurückgezogenen Position, wenn durch den Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 eine Stromanomalie erfasst wird, vorab in das Bearbeitungsprogramm geschrieben werden.
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4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zeigt, das durch den Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 31 gemäß einem modifizierten Beispiel durchgeführt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 31 den Wechselsteuerabschnitt 315 umfasst und dieselben Schritte wie in 3 mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
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Wie in 4 gezeigt, fährt das Verfahren mit Schritt S5 fort, wenn die Abstandssteuerung deaktiviert oder abgebrochen wird. In Schritt S5 gibt der Ausgabeabschnitt 314 gemäß dem Bearbeitungsprogramm einen Bewegungsbefehl (oder einen Positionierungsbefehl) für den zweiten Aktor 11B aus, wodurch der Servosteuerabschnitt 32 den zweiten Aktor 11B durch eine Positionssteuerung steuert und bewirkt, dass sich die Bearbeitungsdüse 10 in eine vorgegebene Position zurückzieht. Beispielsweise in einem Fall, in dem sich die Bearbeitungsdüse 10 über dem Werkstück W befindet, wie in 2 gezeigt, wird die Bearbeitungsdüse 10 nach oben in die vorgegebene Position bewegt. Auf diese Weise wird die Bearbeitungsdüse 10 vom Werkstück W weg bewegt, wodurch es möglich ist, eine Beeinflussung zwischen der Bearbeitungsdüse 10 und dem Werkstück W zuverlässig zu verhindern. Bei dieser Konfiguration fungieren der Ausgabeabschnitt 314 und der Servosteuerabschnitt 32 als Rückzugssteuerabschnitt, der dafür ausgelegt ist, die Bearbeitungsdüse 10 gemäß dem Bearbeitungsprogramm in eine vorgegebene zurückgezogene Position zu bewegen, wenn eine Stromanomalie erfasst wird.
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Bei den obigen Konfigurationen wird sowohl der Steuereinheit 3 als auch dem zweiten Aktor 11B von der Stromspeichereinheit 5 elektrische Energie zugeführt. Demgemäß können die in den 3 und 4 gezeigten Verfahren sogar dann durchgeführt werden, wenn die Versorgungsenergie von der kommerziellen Stromversorgung zur Stromversorgungseinheit 4 aufgrund eines Stromausfalls, etc. unterbrochen ist.
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Die obige Ausführungsform erzielt die folgenden vorteilhaften Ergebnisse.
- (1) Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 umfasst die Bearbeitungsdüse 10, die dafür ausgelegt ist, ein Werkstück W mit einem Laserstrahl zu bestrahlen, den Aktor 11, der dafür ausgelegt ist, die Bearbeitungsdüse 10 relativ zum Werkstück W zu bewegen, die Steuereinheit 3, die dafür ausgelegt ist, den Aktor 11 zu steuern, den Entfernungsdetektor 7, der dafür ausgelegt ist, den Abstand L zwischen der Bearbeitungsdüse 10 und dem Werkstück W zu erfassen, die Stromversorgungseinheit 4 und den Stromanomalieerfassungsabschnitt 6, der dafür ausgelegt ist, eine Anomalie der von der Stromversorgungseinheit 4 zugeführten elektrischen Energie zu erfassen. Die Steuereinheit 3 umfasst die Abstandssteuerschaltung 318, die dafür ausgelegt ist, den Aktor 11 basierend auf dem durch den Entfernungsdetektor 7 erhaltenen, erfassten Wert zu steuern, um eine Abstandssteuerung zum Einstellen des Abstands L zwischen der Bearbeitungsdüse 10 und dem auf dem Werkstück W zu bearbeitenden Abschnitt Wa auf einen Zielwert durchzuführen, den Ausgabeabschnitt 314, der dafür ausgelegt ist, einen Bewegungsbefehl für den Aktor 11 auszugeben, um während der Durchführung der Abstandssteuerung den auf dem Werkstück W zu bearbeitenden Abschnitt Wa gemäß einem Bearbeitungsprogramm zu wechseln, und den Wechselsteuerabschnitt 315, der dafür ausgelegt ist, die Betriebsart des Schaltungswechselabschnitts 316 zu wechseln, um die Abstandssteuerung in einem aktiven Zustand zu halten bis durch den Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 eine Stromanomalie erfasst wird und die Abstandssteuerung zu deaktivieren, wenn durch den Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 eine Stromanomalie erfasst wird. Gemäß der obigen Konfiguration ist es möglich, eine kostengünstige Konfiguration vorzusehen, die dazu fähig ist, zu verhindern, dass die Bearbeitungsdüse 10 im Falle eines Stromausfalls, etc. auf das Werkstück W aufschlägt. Bei einer Konfiguration zum mechanischen Verhindern, dass die Bearbeitungsdüse 10 auf das Werkstück W aufschlägt, ist es erforderlich, ein zusätzliches Bauteil vorzusehen. Im Gegensatz dazu, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht notwendig, das zusätzliche Bauteil hinzuzufügen und die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 kann kostengünstig realisiert werden.
- (2) Der Aktor 11 umfasst den ersten Aktor 11A, der gemäß dem Bearbeitungsprogramm gesteuert wird, und den zweiten Aktor 11B, der durch die Abstandssteuerschaltung 318 gesteuert wird. Wenn der Schaltungswechselabschnitt 316 in Antwort auf einen Befehl vom Wechselsteuerabschnitt 315 in die Position ”b” gestellt wird, arbeitet der zweite Aktor 11B gemäß dem im Bearbeitungsprogramm vorgesehenen Positionsbefehl. Da die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den ersten Aktor 11A, der zur Positionssteuerung verwendet wird, und den zweiten Aktor 11B umfasst, der dazu fähig ist, nicht nur anhand eines Befehls zur Positionssteuerung sondern auch eines Befehls zur Abstandssteuerung zu arbeiten, ist es möglich, den auf dem Werkstück W zu bearbeitenden Abschnitt Wa basierend auf dem Bearbeitungsprogramm während der Durchführung der Abstandssteuerung ohne Weiteres zu wechseln.
- (3) Wenn eine Stromanomalie durch den Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 erfasst und die Betriebsart des Schaltungswechselabschnitts 316 in Antwort auf einen Befehl vom Wechselsteuerabschnitt 315 gewechselt wird, wird der Antriebsbetrieb des zweiten Aktors 11B gestoppt, da der Bewegungsbefehl für den zweiten Aktor 11B während der Ausführung der Abstandssteuerung nicht in das Bearbeitungsprogramm geschrieben ist. Auf diese Weise wird zuverlässig verhindert, dass die Bearbeitungsdüse 10 auf das Werkstück W aufschlägt, wodurch die Sicherheit erhöht ist.
- (4) Bei einer Konfiguration, bei der, wenn eine Stromanomalie erfasst wird, der zweite Aktor 11B unter Verwendung des von der Stromspeichereinheit 5 zugeführten Stroms gesteuert wird, um die Bearbeitungsdüse 10 weg vom Werkstück W in eine vorgegebene zurückgezogene Position zu bewegen (siehe 4), ist die Sicherheit weiter erhöht.
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Bei der obigen Ausführungsform wird die Entfernung (Abstand L) zwischen der Bearbeitungsdüse 10 und dem auf dem Werkstück W zu bearbeitenden Abschnitt Wa basierend auf dem durch den Entfernungsdetektor 7 erhaltenen, erfassten Wert gemäß einem Befehl von der Abstandssteuerschaltung 318, die den Abstandssteuerabschnitt bildet, auf einen Zielwert geregelt (d. h. einer Abstandssteuerung unterzogen), und während der Durchführung der Abstandssteuerung wird basierend auf dem Bearbeitungsprogramm durch einen Bewegungsbefehl (oder einen Bearbeitungsbefehl), der vom Positionssteuerabschnitt ausgegeben wird, der den Programmanalyseabschnitt 312, den Interpolationsabschnitt 313 und den Ausgabeabschnitt 314 umfasst, der auf dem Werkstück W zu bearbeitende Abschnitt Wa gewechselt (d. h. einer Positionssteuerung unterzogen). Des Weiteren wird die Betriebsart des Schaltungswechselabschnitts 316 in Antwort auf einen Befehl vom Wechselsteuerabschnitt 315 gewechselt, so dass die Abstandssteuerung in einem aktiven Zustand gehalten wird bis durch den Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 eine Stromanomalie erfasst wird und die Abstandssteuerung deaktiviert wird, wenn durch den Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 eine Stromanomalie erfasst wird. Die Konfiguration der Steuereinheit 3, die als Steuerabschnitt zum Steuern des Aktors 11 vorgesehen ist, ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebene Konfiguration beschränkt.
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Bei der obigen Ausführungsform ist der durch den Positionssteuerabschnitt gesteuerte erste Aktor 11A bezogen auf den durch den Positionssteuerabschnitt und den Abstandssteuerabschnitt gesteuerten zweiten Aktor 11B separat bereitgestellt, ein Steuermodus für den ersten Aktor und den zweiten Aktor während der Ausführung der Abstandssteuerung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebene Konfiguration beschränkt.
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Bei der obigen Ausführungsform wird, wenn eine Stromanomalie erfasst wird, von der Abstandssteuerschaltung zur Positionssteuerschaltung gewechselt, um die Ausgabe eines Bewegungsbefehls für den zweiten Aktor 11B zu stoppen, wodurch der Antriebsbetrieb des zweiten Aktors 11B gestoppt wird, alternativ kann jedoch bei Erfassung einer Stromanomalie ein Stoppbefehl an den zweiten Aktor 11B ausgegeben werden. Bei dem modifizierten Beispiel (4) wird, wenn eine Stromanomalie erfasst wird, gemäß dem Bearbeitungsprogramm die Bearbeitungsdüse 10 weg vom Werkstück W in die vorgegebene zurückgezogene Position bewegt, indem der zweiten Aktor 11B unter Verwendung des von der Stromspeichereinheit 5 zugeführten Stroms gesteuert wird, die Konfiguration eines Rückzugssteuerabschnitts ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein modifiziertes Beispiel der in 2 gezeigten Konfiguration und spezifischer eine alternative Konfiguration eines Rückzugssteuerabschnitts zeigt.
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Wie in 5 gezeigt, umfasst der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 31, zusätzlich zu der Konfiguration gemäß 2, einen Ausgabeabschnitt 331, der dafür ausgelegt ist, einen Rückzugsbefehl auszugeben, einen Schaltungswechselabschnitt 332, der dafür ausgelegt ist, eine Schaltung zu wechseln, um entweder einen Positionsbefehl oder einen Rückzugsbefehl an den Servosteuerabschnitt 32 auszugeben, und einen Wechselsteuerabschnitt 333, der dafür ausgelegt ist, die Betriebsart des Schaltungswechselabschnitt 332 zu wechseln, um einen Wechselbetrieb zwischen dem Positionsbefehl und dem Rückzugsbefehl durchzuführen. Vor dem Starten der Abstandssteuerung stellt der Wechselsteuerabschnitt 333 einen im Schaltungswechselabschnitt 332 vorgesehenen Schalter 332a in eine Position ”a”. Des Weiteren wird, vor dem Starten der Abstandssteuerung, der Schalter 316a im Schaltungswechselabschnitt 316 in die Position ”b” gestellt. Infolgedessen wird der Bewegungsbefehl aus dem Bearbeitungsprogramm in den Servosteuerabschnitt 32 eingegeben, so dass der zweite Aktor 11B gemäß dem Bewegungsbefehl gesteuert wird und sich die Bearbeitungsdüse 10 in eine Anfangsposition bewegt. Während der Abstandssteuerung, mit anderen Worten, während der Ausführung einer Laserbearbeitung wird der Schalter 332a im Schaltungswechselabschnitt 332 in der Position ”a” gehalten, während der Schalter 316a im Schaltungswechselabschnitt 316 in die Position ”a” gestellt ist. Wenn während der Abstandssteuerung Anomalieerfassungsinformationen vom Stromanomalieerfassungsabschnitt 6 ausgegeben werden, wird der Schalter 316a in der Schaltungswechseleinheit 316 in die Position ”b” geschaltet und der Schalter 332a in der Schaltungswechseleinheit 332 gesteuert durch den Wechselsteuerabschnitt 333 in die Position ”b” geschaltet. Infolgedessen wird der Rückzugsbefehl von der Ausgabeeinheit 331 in den Servosteuerabschnitt 32 eingegeben, so dass der zweite Aktor 11B gemäß dem Rückzugsbefehl durch eine Positionssteuerung gesteuert wird und sich die Bearbeitungsdüse 10 vom Werkstück W weg bewegt. Bei dieser Konfiguration fungieren der Ausgabeabschnitt 331 und der Servosteuerabschnitt 32 als Rückzugssteuerabschnitt. Anders als bei der Konfiguration von 5 kann der Rückzugssteuerabschnitt außerhalb der Steuereinheit 3 bereitgestellt und der Rückzugsbefehl dem zweiten Aktor 11B von außerhalb der Steuereinheit 3 zugeführt werden.
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Bei der obigen Ausführungsform wurde die Laserbearbeitungseinheit 1 als Fünf-Achsen-Laserbearbeitungseinheit beschrieben, die Konfiguration der Laserbearbeitungseinheit ist jedoch nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt. Eine beliebige andere Konfiguration als die Fünf-Achsen-Konfiguration kann für die Laserbearbeitungseinheit verwendet werden, sofern sie dafür ausgelegt ist, eine Bearbeitung des Werkstücks durch Bestrahlen eines Werkstücks mit einem von der Bearbeitungsdüse emittierten Laserstrahl durchzuführen.
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Obgleich die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurde, versteht es sich für Fachleute auf dem Gebiet, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem in den anhängigen Ansprüchen definierten Umfang der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 03-044388 Y [0003]
- JP 2751766 B [0004]
