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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.
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2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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In einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die mit einer Bearbeitungsdüse ausgestattet ist, die wiederum einen Laserstrahl auf ein Werkstück projiziert, ist es bekannt Vorkehrungen zu treffen, so dass die Bearbeitungsdüse und das Werkstück relativ zueinander bewegt werden. Hierbei wird eine Spaltsteuerung durchgeführt, um einen konstanten Abstand (nachstehend als „Spalt“ bezeichnet) zwischen der Spitze der Bearbeitungsdüse und Oberfläche des Werkstücks während der Ausführung der Laserbearbeitung zu halten, wie bei einem Schneidvorgang bezüglich des Werkstücks. Falls zum Beispiel ein Stromausfall - wie ein Stromversagen oder ein Spannungsabfall - auftritt, wenn die Laserbearbeitung unter der Spaltsteuerung durchgeführt wird, besteht die Gefahr, dass die Bearbeitungsdüse im Rahmen eines Unfalls das Werkstück treffen kann, auf Grund solcher Ursachen wie einer Fehlfunktion eines Spaltsensors oder einer Verzögerung in der Aktivierung einer Sicherheitsbremse.
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Verschiedene Laserbearbeitungsvorrichtungen, die verhindern können, dass die Bearbeitungsdüse im Rahmen eines Unfalls das Werkstück trifft, wurden im Stand der Technik vorgeschlagen. Die japanische geprüfte Gebrauchsmusterveröffentlichung
JP H03-44 388 Y2 offenbart zum Beispiel eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die mit einem Mechanismus zur Verhinderung des Herabfallens eines Bearbeitungskopfs ausgestattet ist. Bei Abschaltung eines Stroms zu einer Ansteuervorrichtung zum Bewegen des Bearbeitungskopfes in die Aufwärts- und Abwärtsrichtung betätigt sie ein federvorgespanntes Eingreifelement, um die Drehung einer Kugelrollspindel anzuhalten, die durch die Ansteuervorrichtung angetrieben wird.
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Demgegenüber offenbart das japanische Patent
JP 2 751 766 B2 eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die mit einer Einrichtung zur Positionierung des Bearbeitungskopfes ausgestattet ist und die diesen daran hindert, nach unten abzurutschen. Hierbei werden ein Anschlagelement, das auf einem beweglichen Abschnitt vorgesehen ist, an dem wiederum der Bearbeitungskopf angefügt ist, und ein Anschlagelement, das auf einem ortsfesten Abschnitt vorgesehen ist, der eine Bearbeitungskopfführung aufweist, veranlasst aneinander zu stoßen. Das eine oder das andere der Anschlagelemente, die auf dem beweglichen Abschnitt und dem ortsfesten Abschnitt vorgesehen sind, ist eingerichtet, um die Position ändern zu können, bei der es gegen das jeweils andere Anschlagelement trifft.
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EP 1 348 511 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Laserbearbeitung mit einer Spaltsteuerung. Bei der Bearbeitung einer Vielzahl von separaten Bearbeitungsformen an einem Werkstück wird ein Verfahren angewendet, bei dem die Spaltsteuerung an einem Bearbeitungsendpunkt einer Bearbeitungsform unterbrochen wird und die Bearbeitungsdüse von dem Werkstück wegbewegt und dann in eine Startposition einer nächsten Bearbeitungsform bewegt, bei der die Spaltsteuerung für die nächste Bearbeitungsform fortgesetzt wird.
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DE 10 2008 046 830 A1 offenbart eine Werkzeugmaschine mit einer Spannungsausfall-Erkennungseinheit, die bei Auftreten eines Spannungsausfalls ein Spannungsausfall-Erkennungssignal an eine Funktionserzeugungseinheit überträgt, die auf Grundlage einer von einer Zurückziehposition-Berechnungseinheit berechnete Zurückziehposition eine Funktion erzeugt und das Funktionserzeugungsergebnis an eine Servotreibereinheit liefert. Infolgedessen zieht die Servotreibereinheit eine bewegliche Einheit der Werkzeugmaschine entsprechend zurück, um eine Kollision zwischen der beweglichen Einheit und eines Werkstücks zu vermeiden.
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Kurzfassung der Erfindung
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Das Spaltmaß, das während der Laserbearbeitung zu halten ist, beträgt zum Beispiel etwa einige wenige Millimeter, obwohl es abhängig von der Bearbeitung und anderen Bedingungen variiert. Wenn ein Stromausfall während der Beibehaltung eines derartig kleinen Spaltes auftritt, dann hält das Verfahren gemäß dem Stand der Technik zwangsweise die Bewegung der Bearbeitungsdüse durch eine mechanische Einrichtung an, um diese daran zu hindern, das Werkstück zu treffen. Diese Einrichtung ist womöglich nicht in der Lage, dieses Aufeinandertreffen verlässlich zu verhindern. Es ist deshalb erwünscht, dass Vorkehrungen getroffen werden, um automatisch den Spalt zu vergrößern, wenn ein Stromausfall während der Ausführung einer Laserbearbeitung auftritt.
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Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 vor. Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
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Wenn bei der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung ein Stromausfall auftritt, wie ein Stromversagen oder ein Spannungsabfall, antwortet der Steuermaßnahmenschaltabschnitt schnell auf das Anomalieerfassungssignal, das aus dem Stromüberwachungsabschnitt ausgegeben ist, und schaltet die Steuermaßnahme des Spaltsteuerabschnitts um, so dass es möglich ist, die Lücke von dem ersten Maß, das für die Laserbearbeitung bestimmt ist, auf ein gewünschtes Maß zu erhöhen, was als ein Teil einer Spaltsteuerung durchgeführt wird. Wenn der Spalt auf ein Maß vergrößert wird, das größer als das erste Maß ist, das für die Laserbearbeitung bestimmt ist, ist es möglich, auf verlässliche Art und Weise zu verhindern, dass die Bearbeitungsdüse im Rahmen eines Unfalls das Werkstück trifft. Es besteht kein Bedarf an der Bereitstellung einer zusätzlichen Einrichtung zur zwangsweisen Bewirkung eines Anhaltens, wie dies im Stand der Technik eingesetzt wird, in dem die Bewegung der Bearbeitungsdüse zwangsweise durch eine mechanische Einrichtung angehalten wird, um sie daran zu hindern, das Werkstück zu treffen.
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Figurenliste
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Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindungen mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher werden. Es zeigen:
- 1 eine Funktionsblockdarstellung, die die grundlegende Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung zeigt;
- 2 eine Funktionsblockdarstellung, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem zum Verständnis der Erfindung nützlichen Beispiel zeigt;
- 3 eine Funktionsblockdarstellung, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt; und
- 4 einen Betriebssteuerablauf für eine Bearbeitungsdüse, der im Falle eines Stromausfalls ausgeführt wird.
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Ausführliche Beschreibung
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
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1 zeigt die grundlegende Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung 10 gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 umfasst eine Bearbeitungsdüse 12, die konfiguriert ist, um ein Werkstück W mit einem Laserstrahl L zu bestrahlen, eine Ansteuereinrichtung 14, die konfiguriert ist, um die Bearbeitungsdüse 12 und das Werkstück W relativ zueinander zu bewegen, einen Spaltsensor 16, der konfiguriert ist, um einen Spalt zwischen der Bearbeitungsdüse 12 und dem Werkstück W zu erfassen, und einen Spaltsteuerabschnitt 18, der konfiguriert ist, um einen Messwert G zu referenzieren, der durch den Spaltsensor 18 erfasst ist, und eine Stellgröße zu berechnen, die zur Steuerung der Ansteuereinrichtung 14 verwendet wird, um den Spalt während einer Ausführung der Laserbearbeitung auf einem Soll- (oder Referenz-) Wert zu halten.
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Die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 ist mit einem (nicht gezeigtem) Bearbeitungskopf ausgestattet, der ein optisches Element zur Einführung des Laserstrahls L, der aus einem (nicht gezeigten) Laseroszillator abgestrahlt ist, in einen vorgeschriebenen Strahlweg zur Fokussierung umfasst. Des Weiteren ist die Bearbeitungsdüse 12 an die Spitze des Bearbeitungskopfes angefügt. Die Bearbeitungsdüse 12 kann dann den Laserstrahl L mit einem gewünschten Fokalabstand auf das Werkstück W fokussieren, und kann ein Hilfsgas anwenden, das über das Werkstück W aus einer (nicht gezeigten) Hilfsgaszufuhrquelle zugeführt wird.
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Die Ansteuereinrichtung 14 umfasst eine Einrichtung zur selektiven Bewegung der Bearbeitungsdüse 12 und des Werkstücks W hin oder weg voneinander. Die Ansteuereinrichtung 14 umfasst weiterhin eine Einrichtung zur Bewegung der Bearbeitungsdüse 12 und des Werkstücks W relativ zueinander in einer Richtung entlang der Werkstückoberfläche. Die Ansteuereinrichtung 14 kann zum Beispiel die Bearbeitungsdüse 12 und das Werkstück W relativ zueinander in einer dreidimensionalen Art und Weise bewegen, wobei drei Steuerachsen (X-Achse, Y-Achse und Z-Achse) gemäß Sollwerten operieren, die in einem orthogonalen, dreiachsigem Koordinatensystem definiert sind. In diesem Fall kann die Ansteuereinrichtung 14 einen Servomotor und eine Kraftübertragungseinrichtung für jede Steuerachse umfassen. Die Steuerachsen können entweder für eine oder beide der Bearbeitungsdüse 12 und des Werkstücks W gesetzt werden. Die Steuerachsen können zum Beispiel derartig konfiguriert werden, dass der (nicht gezeigte) Bearbeitungskopf, der mit der Bearbeitungsdüse 12 ausgestattet ist, durch die Z-Achse angetrieben wird, um den Kopf in einer Richtung lotrecht zu dem Werkstück W zu bewegen, und derart, dass ein (nicht gezeigter) Arbeitstisch, auf dem das Werkstück W fixiert ist, durch die X- und Y-Achse angetrieben wird, um den Arbeitstisch in horizontalen Richtungen relativ zu der Bearbeitungsdüse 12 zu bewegen.
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Der Spaltsensor 16 ist zum Beispiel aus einem kontaktlosen Versatzsensor aufgebaut und misst die kürzeste Distanz, (d. h. den Spalt), der zwischen der Spitze der Bearbeitungsdüse 12 und der maschinell zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks W gehalten wird. Der Spaltsensor 16 misst kontinuierlich das Spaltmaß, während die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 die Laserbearbeitung durchführt, wie einen Schneidvorgang bezüglich des Werkstücks W, und sendet den Messwert G als eine Realzeitrückkopplungsinformation zu dem Spaltsteuerabschnitt 18.
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Der Spaltsteuerabschnitt 18 ist als eine der Funktionen einer (nicht gezeigten) Steuervorrichtung implementiert, wie einer numerischen Steuervorrichtung. Während die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 die Laserbearbeitung durchführt, wie einen Schneidvorgang bezüglich des Werkstücks W, referenziert der Spaltsteuerabschnitt 18 kontinuierlich den Messwert G, der aus dem Spaltsensor 16 ausgegeben ist, und berechnet die Stellgröße, die zum Steuern der Ansteuereinrichtung 14 verwendet wird, um den Spalt bei einem vorbestimmten Sollwert zu halten. Der Sollwert für den Spalt, der während der Ausführung der Laserbearbeitung zu halten ist, wird nachstehend als ein „erstes Maß“ bezeichnet. Während die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 die Laserbearbeitung durchführt, wie einen Schneidvorgang bezüglich des Werkstücks W, erzeugt die Steuervorrichtung, die den Spaltsteuerabschnitt 18 umfasst, einen Befehl entsprechend der Stellgröße, die durch den Spaltsteuerabschnitt 18 berechnet ist (d. h. der Stellgröße zum Halten des Spalts auf dem ersten Maß) und sendet den Befehl zu der Ansteuereinrichtung 14. Die Ansteuereinrichtung 14, die den Befehl empfing, bewegt die Bearbeitungsdüse 12 und das Werkstück W zueinander hin oder voneinander weg, um den Spalt auf dem ersten Maß zu halten. Die Steuerung, die auf der Grundlage der Stellgröße durchgeführt wird, die durch den Spaltsteuerabschnitt 18 berechnet ist, wird nachstehend als eine „Spaltsteuerung““ bezeichnet.
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Die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 kann als zusätzliche Komponentenelemente einen Z-Achspositionssensor umfassen, der konfiguriert ist, um die Betriebsposition einer Steuerachse (nachstehend als Z-Achse bezeichnet) zur selektiven Bewegung der Bearbeitungsdüse 12 und des Werkstücks W hin zueinander oder weg von einander zu erfassen. Außerdem kann die Vorrichtung einen Z-Achspositionssteuerabschnitt umfassen, der konfiguriert ist, um den Erfassungswert des Z-Achspositionssensors zu referenzieren und die Stellgröße zu berechnen, die zur Steuerung der Ansteuereinrichtung 14 verwendet wird, um die Z-Achspositionen der Bearbeitungsdüse 12 relativ zu dem Werkstück W auf einem Sollwert zu halten. In Antwort auf einen Befehl entsprechend der Stellgröße, der durch den Z-Achspositionssteuerabschnitt berechnet ist, kann die Ansteuereinrichtung 14 die Bearbeitungsdüse 12 zum Beispiel aus einer vorgeschriebenen Rückzugsposition in eine Werkstückbearbeitungsanfangsposition bewegen, oder aus einer Werkstückbearbeitungsvollendungsposition zurück in die vorgeschriebene Rückzugsposition.
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Die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 kann weiterhin als zusätzliche Komponentenelemente einen X-Achspositionssensor und einen Y-Achspositionssensor umfassen, die die Betriebspositionen jeweiliger Steuerachsen (nachstehend als X-Achse und Y-Achse bezeichnet) zum Bewegen der Bearbeitungsdüse 12 und des Werkstücks W relativ zueinander in Richtungen entlang der Werkstückoberfläche erfassen. Des Weiteren kann die Vorrichtung einen X-Achspositionssteuerabschnitt bzw. einen Y-Achspositionssteuerabschnitt umfassen, von denen jeder den Erfassungswert des X-Achspositionssensors bzw. des Y- Achspositionssensors referenziert und die Stellgrö-ße zur Steuerung der Ansteuereinrichtung 14 berechnet, um die X-Achsposition bzw. die Y- Achsposition der Bearbeitungsdüse 12 relativ zum Werkstück W auf einem Sollwert zu halten. In Antwort auf Befehle, die den Stellgrößen entsprechen, die durch den X-Achspositionssteuerabschnitt bzw. den Y- Achspositionssteuerabschnitt berechnet sind, kann die Ansteuereinrichtung 14 die Bearbeitungsdüse 12 relativ zu dem Werkstück W zum Beispiel aus der Werkstückbearbeitungsanfangsposition in die Werkstückbearbeitungsvollendungsposition entlang eines vorgeschriebenen Bearbeitungswegs bewegen. Durch Durchführung der Z-Achsspaltsteuerung gleichzeitig mit der X-Achs- und Y-Achspositionssteuerung kann die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 eine vorgeschriebene Laserbearbeitung bezüglich des Werkstücks W durchführen.
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Unter Bezugnahme auf 1 umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 weiterhin einen Stromüberwachungsabschnitt 20, der konfiguriert ist, um elektrischen Strom, der aus einer Stromzufuhr zu der der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 zugeführt ist, zu überwachen und ein Anomalieerfassungssignal F zu dem Spaltsteuerabschnitt 18 zu senden, wenn eine Anomalie in dem elektrischen Strom auftritt. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung einen Steuermaßnahmenschaltabschnitt 22, der konfiguriert ist, um die Steuermaßnahme des Spaltsteuerabschnitts 18 umzuschalten, um den Spalt von dem ersten Maß zu vergrößern, wenn das Anomalieerfassungssignal F zu dem Spaltsteuerabschnitt 18 während der Ausführung der Laserbearbeitung gesendet wird.
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Der Stromüberwachungsabschnitt 20 ist aus einer elektronischen Schaltung aufgebaut, wie einer IS, die in einer (nicht gezeigten) Stromzufuhreinheit der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 vorgesehen ist. Der Stromüberwachungsabschnitt 20 überwacht konstant den Strom, der aus einer kommerziellen Stromzufuhr über die Stromzufuhreinheit zu der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 zugeführt wird und gibt das Anomalieerfassungssignal F bei Auftreten eines Stromausfalls aus, wie einem Stromversagen oder einem Spannungsabfall.
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Der Steuermaßnahmenschaltabschnitt 22 ist als eine der Funktionen der (nicht gezeigten) Steuervorrichtung implementiert, wie einer numerischen Steuervorrichtung. Der Steuermaßnahmenschaltabschnitt 22 ist ebenso eine der Funktionen, die in dem Spaltsteuerabschnitt 18 umfasst sind, und operiert bei Empfang des Anomalieerfassungssignal F aus dem Stromüberwachungsabschnitt 20, um eine Stellgrößenberechnungsoperation, die durch den Spaltsteuerabschnitt 18 ausgeführt ist, von einer Berechnungsoperation, die während der Ausführung der Laserbearbeitung durchzuführen ist, zu einer Berechnungsoperation zu wechseln, die in dem Fall einer Anomalieerfassung durchzuführen ist (d. h. sie operiert, um die Steuermaßnahme umzuschalten). Wenn das Anomalieerfassungssignal F aus dem Stromüberwachungsabschnitt 20 empfangen wird, schaltet der Spaltsteuerabschnitt 18 zu der Berechnungsoperation um, die in dem Fall einer Anomalieerfassung durchzuführen ist, und berechnet die Stellgröße, die zur Steuerung der Ansteuereinrichtung 14 verwendet wird, um den Spalt bei dem Sollwert zu halten. In Antwort auf einen Befehl, der der durch die Berechnungsoperation erlangten Stellgröße entspricht, die in dem Fall einer Anomalieerfassung durchgeführt wird, bewegt die Ansteuereinrichtung 14 die Bearbeitungsdüse 12 und das Werkstück W voneinander weg, wodurch der Spalt auf ein geeignetes Maß vergrößert wird, das größer als das erste Maß ist.
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Die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 kann weiterhin als ein zusätzliches Komponentenelement eine Stromspeichereinheit umfassen, die Strom speichert, der aus der kommerziellen Stromzufuhr über die Stromzufuhreinheit zu der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 im normalen Betrieb zugeführt ist. Die Stromspeichereinheit hat eine vorbestimmte Stromspeicherkapazität. Des Weiteren wird in dem Fall eines Stromausfalls, wie eines Stromversagens oder eines Spannungsabfalls, die Stromspeichereinheit eingeschaltet, um die Stromzufuhreinheit zu ersetzen, um wiederum Strom entsprechend der Stromspeicherkapazität zu der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 zuzuführen. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 führt der Spaltsteuerabschnitt 18 die vorgeschriebene Berechnungsoperation bei Erfassung der Anomalie aus und es wird die Ansteuereinrichtung 14 angesteuert, um den Spalt auf ein geeignetes Maß zu vergrößern, das größer als das erste Maß ist, bevor der Strom aus der Stromspeichereinheit aufgebraucht ist.
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Im Allgemeinen, wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung eine Spaltsteuerung durchführt, ist es schwierig, den Spalt zu vergrößern, da der Spaltsteuerabschnitt operiert, um den Spalt auf dem Sollwert zu halten. Ein mögliches Verfahren zur Lösung dieser Schwierigkeit besteht in dem Veranlassen der Steuervorrichtung, die Spaltsteuerung zu der Z-Achspositionssteuerung umzuschalten und die Berechnungsoperation zur Erhöhung des Spaltes bei Auftreten eines Stromausfalls durchzuführen, wie eines Stromversagens oder eines Spannungsabfalls. Da es jedoch Zeit erfordert, die Berechnungsoperation durch Umschalten der Spaltsteuerung zu der Z-Achspositionssteuerung durchzuführen, steht zu befürchten, dass abhängig von der Stromspeicherkapazität der Stromspeichereinheit der Strom aufgebraucht sein könnte, bevor das Ergebnis der Berechnung erlangt werden kann, was zu einer Situation führt, in der der Spalt nicht vergrößert werden kann.
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Im Gegensatz dazu, gemäß der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau, wenn ein Stromausfall, wie ein Stromversagen oder ein Spannungsabfall auftritt, antwortet der Steuermaßnahmenschaltabschnitt 22 schnell auf das Anomalieerfassungssignal F, das aus dem Stromabschnittsüberwachungsabschnitt 20 ausgegeben ist, und schaltet die Steuermaßnahme des Spaltsteuerabschnitts 18 derart um, dass es möglich ist, den Spalt von dem ersten Maß, das für die Laserbearbeitung bestimmt ist, zu einem gewünschten Maß zu erhöhen, was als ein Teil einer Spaltsteuerung durchgeführt wird. Da das Umschalten der Steuermaßnahme des Spaltsteuerabschnitts 18 in einer kürzeren Zeit bewältigt werden kann, als zum Umschalten von der Spaltsteuerung zu der Z-Achssteuerung erforderlich ist, kann die Ansteuervorrichtung 14 die Bearbeitungsdüse 12 und das Werkstück W weg voneinander bewegen und somit den Spalt auf das geeignete Maß vergrößern, bevor der Strom aufgebraucht ist, der aus der Stromspeichereinheit zugeführt ist. Wenn der Spalt zu einem Maß vergrößert wird, das größer als das erste Maß ist, das für die Laserbearbeitung bestimmt wurde, ist es möglich, auf verlässliche Art und Weise zu verhindern, dass die Bearbeitungsdüse 12 im Rahmen eines Unfalls das Werkstück W trifft. Es besteht kein Bedarf an der Bereitstellung einer zusätzlichen Einrichtung zur zwangsweisen Bewirkung eines Anhaltevorgangs, wie dies im Stand der Technik eingesetzt wird, in dem die Bewegung der Bearbeitungsdüse zwangsweise durch eine mechanische Einrichtung angehalten wird, um die Düse daran zu hindern, das Werkstück zu treffen.
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2 zeigt die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung 30 gemäß einem zum Verständnis der Erfindung nützliche Beispiel. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 30 umfasst die grundlegende Konfiguration der Laserbearbeitungsvorrichtung 10, die vorstehend beschrieben wurde, und deshalb sind entsprechende Komponenten durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und wird eine ausführliche Beschreibung derer nicht wiederholt werden.
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Die Laserbearbeitungsvorrichtung 30 umfasst eine Bearbeitungsdüse 12, eine Ansteuereinrichtung 14, einen Spaltsensor 16, einen Spaltsteuerabschnitt 18, einen Stromüberwachungsabschnitt 20 und einen Steuermaßnahmenschaltabschnitt 22. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 30 umfasst weiterhin einen Bearbeitungskopf 32, an den die Bearbeitungsdüse 12 angefügt ist, eine Steuervorrichtung 34, wie eine numerische Steuervorrichtung, die den Spaltsteuerabschnitt 18 umfasst, eine Stromzufuhreinheit 36 und eine Stromspeichereinheit 38. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 30 operiert gemäß einem Bearbeitungsprogramm, das Bearbeitungswegbefehle umfasst, die in einem orthogonalen dreiachsigen Koordinatensystem definiert sind, und führt eine Laserbearbeitung durch, wie einen Schneidvorgang bezüglich des Werkstücks W. Das Bearbeitungsprogramm umfasst ebenso einen Wechselbefehl zum Wechseln von Steuermodi zwischen einer Z-Achspositionssteuerung und einer Spaltsteuerung.
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Die Ansteuereinrichtung 14 umfasst einen Z-Achsservomotor 40 und eine Z-Achskraftübertragungseinheit 42 zur selektiven Bewegung des Bearbeitungskopfes 32 hin zu oder weg von dem Werkstück W. Ein Z-Achspositionssensor (z. B. ein Messgeber) 44 zur Erfassung der Betriebsposition der Z-Achse ist an den Z-Achsservomotor 40 angefügt. Die Ansteuereinrichtung 14 umfasst weiterhin einen X-Achsservomotor, eine X-Achskraftübertragungseinheit, einen Y-Achsservomotor und eine Y-Achskraftübertragungseinheit, die bereitgestellt sind, um einen (nicht gezeigten) Tisch, auf dem das Werkstück W fixiert ist, in horizontalen Richtungen relativ zu der Bearbeitungsdüse 12 zu bewegen. In 2 wird die Konfiguration, die mit der X-Achse und der Y-Achse der Ansteuereinrichtung 14 assoziiert ist, aus der Beschreibung ausgelassen.
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Der Spaltsensor 16 ist an die Spitze der Bearbeitungsdüse 12 angefügt, misst den Spalt zwischen der Spitze der Bearbeitungsdüse 12 und der maschinell zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks W und sendet einen Messwert G als Echtzeitrückkopplungsinformationen zu dem Spaltsteuerabschnitt 18.
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Die Steuervorrichtung 34 umfasst einen Z-Achsbewegungsbetragsberechnungsabschnitt 46 und einen Z-Achsservosteuerabschnitt 48. Der Z-Achsbewegungsbetragsberechnungsabschnitt 46 umfasst den Spaltsteuerabschnitt 18 und einen Z-Achspositionssteuerabschnitt 50. Der Z-Achspositionssteuerabschnitt 50 liest das Bearbeitungsprogramm aus, das zum Beispiel in einem (nicht gezeigten) Speicher gespeichert ist, der in der Steuervorrichtung 34 vorgesehen ist, analysiert den Z-Achsbearbeitungswegebefehl, der in dem Bearbeitungsprogramm enthalten ist, führt eine Interpolation durch und gibt einen Z-Achsbewegungsbefehl (d. h. eine Stellgrö-ße der Z-Achspositionssteuerung) aus. Der Z-Achsbewegungsbetragsberechnungsabschnitt 46 umfasst weiterhin einen Betriebswechselabschnitt 52, der operiert, um die Abschnitte zur Ausführung einer Berechnung eines Bewegungsbetrags (d. h. der Stellgröße) zwischen dem Spaltsteuerabschnitt 18 und dem Z-Achspositionssteuerabschnitt 50 gemäß dem Positionssteuerung/Spaltsteuerungswechselbefehl zu wechseln, der in dem Bearbeitungsprogramm enthalten ist.
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Wenn die Bearbeitungsdüse 12 aus einer vorgeschriebenen Rückzugsposition in eine Werkstückbearbeitungsanfangsposition oder aus einer Werkstückbearbeitungsvollendungsposition zurück in die vorgeschriebene Rückzugsposition bewegt wird, dann verbindet der Betriebswechselabschnitt 52 den Z-Achspositionssteuerabschnitt 50 mit dem Z-Achsservosteuerabschnitt 48. Daraufhin führt der Z-Achsbewegungsbetragsberechnungsabschnitt 46 den Bewegungsbetrag (oder die Stellgröße), die durch den Z-Achspositionssteuerabschnitt 50 berechnet ist, dem Z-Achsservosteuerabschnitt 48 zu. Wenn die Bearbeitungsdüse 12 die Werkstückbearbeitungsanfangsposition erreicht, dann wechselt der Betriebswechselabschnitt 52 die Abschnitte, die eine Berechnung des Bewegungsbetrags (d. h. der Stellgröße) ausführen, von dem Z-Achspositionssteuerabschnitt 50 zu dem Spaltsteuerabschnitt 18 gemäß dem Wechselbefehl, der in dem Bearbeitungsprogramm enthalten ist. Wenn die Bearbeitungsdüse 12 relativ zu dem Werkstück W aus der Werkstückbearbeitungsbeginnposition in die Werkstückbearbeitungsvollendungsposition entlang eines vorgeschriebenen Bearbeitungswegs bewegt wird, dann verbindet der Betriebswechselabschnitt 52 den Spaltsteuerabschnitt 18 mit dem Z-Achsservosteuerabschnitt 48. Daraufhin führt der Z-Achsbewegungsbetragsberechnungsabschnitt 46 den Bewegungsbetrag (oder die Stellgröße), die durch den Spaltsteuerabschnitt 18 berechnet ist, dem Z-Achsservosteuerabschnitt 48 zu. Wenn die Bearbeitungsdüse 12 die Werkstückbearbeitungsvollendungsposition erreicht, dann wechselt der Betriebswechselabschnitt 52 die Abschnitte, die eine Berechnung eines Bewegungsbetrags (d. h. der Stellgröße) ausführen, von dem Spaltsteuerabschnitt 18 zu dem Z-Achspositionssteuerabschnitt 50 gemäß dem Wechselbefehl, der in dem Bearbeitungsprogramm enthalten ist.
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Der Z-Achsservosteuerabschnitt 48 umfasst einen Positionsbearbeitungsabschnitt 54, der eine Sollgeschwindigkeit ausgibt, indem eine Berechnungsoperation bezüglich der Stellgröße für die Spaltsteuerung oder der Stellgröße für die Z-Achspositionssteuerung durchgeführt wird, von denen jede (als eine Sollposition) durch den Z-Achsbewegungsbetragsberechnungsabschnitt 46 berechnet ist, einen Geschwindigkeitsverarbeitungsabschnitt 56, der ein Solldrehmoment ausgibt, indem eine Berechnungsoperation bezüglich der Sollgeschwindigkeit durchgeführt wird, und einen Stromverarbeitungsabschnitt 58, der einen Sollstrom ausgibt, indem eine Berechnungsoperation bezüglich des Solldrehmoments durchgeführt wird. Die Steuervorrichtung 34 wendet den Sollstrom, das Solldrehmoment oder die Sollgeschwindigkeit, der/das/die aus dem Z-Achsservosteuerabschnitt 48 ausgegeben ist, als einen Z-Achssollwert C bei dem Z-Achsservomotor 40 in der Ansteuereinrichtung 14 an. Der Z-Achspositionssensor 44 erfasst die Betriebsposition des Z-Achsservomotor 40 und sendet einen Erfassungswert P als Rückkopplungsinformationen zu dem Positionsbearbeitungsabschnitt 54.
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Die Steuervorrichtung 34 umfasst weiterhin einen X-Achsbewegungsbetragsberechungsabschnitt, einen X-Achsservosteuerabschnitt, einen Y-Achsbewegungsbetragsberechungsabschnitt und einen Y-Achsservosteuerabschnitt. Weder der X-Achsbewegungsbetragsberechungsabschnitt noch der Y-Achsbewegungsbetragsberechungsabschnitt umfassen Komponenten, die dem Spaltsteuerabschnitt 18 und dem Betriebswechselabschnitt 52 entsprechen, aber umfassen beide einen X-Achspositionssteuerabschnitt bzw. einen Y-Achspositionssteuerabschnitt, von denen jeder dem Z-Achspositionssteuerabschnitt 50 ähnelt. Der X-Achsservosteuerabschnitt und der Y-Achsservosteuerabschnitt sind jeweils im Aufbau mit dem Z-Achsservosteuerabschnitt 48 identisch. Die Steuervorrichtung 34 wendet einen X-Achssollwert und einen Y-Achssollwert, die aus dem X-Achsservosteuerabschnitt bzw. dem Y-Achsservosteuerabschnitt ausgegeben sind, bei dem (nicht gezeigten) X-Achsservomotor und dem (nicht gezeigten) Y-Achsservomotor in der Ansteuereinrichtung 14 an. In 2 ist der Aufbau, der mit der X-Achse und der Y-Achse die Steuervorrichtung 34 assoziiert ist, aus der Beschreibung ausgelassen.
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Die Steuervorrichtung 34 kann weiterhin (nicht gezeigte) Hilfsfunktionen umfassen, wie das Ausgeben eines Befehls zur Bewegung eines optischen Fokussierungssystems des Bearbeitungskopfes 32, eines Befehls zum Steuern oder Ein/Ausschalten der Laserabgabe eines (nicht gezeigten) Laseroszillators und eines Befehls zum Steuern oder Ein/Ausschalten des Gasdrucks einer (nicht gezeigten) Hilfsgaszufuhrquelle.
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Der Spaltsteuerabschnitt 18 umfasst einen Steuermaßnahmenschaltabschnitt 22 und einen Stellgrößenberechnungsabschnitt 60, der die Stellgröße berechnet, die zur Steuerung der Ansteuereinrichtung 14 verwendet wird, um den Spalt auf einem Sollwert zu halten. Der Steuermaßnahmenschaltabschnitt 22 umfasst einen Sollwertauswahlabschnitt 66, der konfiguriert ist, um als einen Sollwert des Spalts entweder ein erstes Maß 62, das vorab als ein Spaltsollwert bestimmt ist, der während der Laserbearbeitung zu halten ist, oder ein zweites Maß 64 auszuwählen, das vorab bestimmt ist, um größer als das erste Maß 62 zu sein. Das erste Maß 62 und das zweite Maß 64 werden zum Beispiel in einem (nicht gezeigten) Speicher gespeichert, der in der Steuervorrichtung 34 vorgesehen ist.
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Wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung 30 die Laserbearbeitung durchführt, wie einen Schneidvorgang bezüglich des Werkstücks W, wählt der Sollwertauswahlabschnitt 66 das erste Maß 62 als den Spaltsollwert aus. Wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung 30 die Laserbearbeitung durchführt, wie einen Schneidvorgang bezüglich des Werkstücks W, dann berechnet der Stellgrößenberechnungsabschnitt 60 die Stellgröße auf der Grundlage der Differenz zwischen dem ersten Maß 62 und dem Messwert G (das heißt, einem A/D-gewandelten Wert), der aus dem Spaltsensor 16 empfangen ist. Auf diese Art und Weise dient das erste Maß 62 als ein Standardwert, durch dessen Bezugnahme der Stellgrößenberechnungsabschnitt 60 die Stellgröße zur Durchführung der Spaltsteuerung berechnet. Der Z-Achsservosteuerabschnitt 48 erzeugt den Z-Achssollwert C entsprechend der Stellgröße, die für die Spaltsteuerung verwendet wird, und der durch den Stellgrößenberechnungsabschnitt 60 unter Verwendung des ersten Maßes 62 als der Sollwert berechnet ist, und sendet den Sollwert C zu dem Z-Achsservomotor 40. Der Z-Achsservomotor 40 operiert in Antwort auf den Z-Achssollwert C, um die Bearbeitungsdüse 12 in der Z-Achsrichtung zu bewegen, um den Spalt auf den ersten Maß 62 zu halten.
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Der Stromüberwachungsabschnitt 20 überwacht konstant den elektrischen Strom, der aus einer kommerziellen Stromzufuhr 68 über die Stromzufuhreinheit 36 zu der Laserbearbeitungsvorrichtung 30 zugeführt ist. Wenn ein Stromausfall, wie ein Stromversagen oder ein Spannungsabfall, in der kommerziellen Stromzufuhr 68 auftritt, dann erfasst der Stromüberwachungsabschnitt 20 dies und gibt prompt ein Anomalieerfassungssignal F zu dem Spaltsteuerabschnitt 18 aus. In dem Fall eines Stromausfalls wird die Stromspeichereinheit 38 mit einer vorbestimmten Stromspeicherkapazität eingeschaltet, um die Stromzufuhreinheit 36 zu ersetzen, und führt elektrischen Strom S entsprechend der Stromspeicherkapazität zu der Laserbearbeitungsvorrichtung 30 zu.
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Wenn das Anomalieerfassungssignal F, das aus dem Stromüberwachungsabschnitt 20 ausgegeben ist, bei dem Spaltsteuerabschnitt 18 während einer Zeit empfangen wird, zu der die Laserbearbeitungsvorrichtung 30 die Laserbearbeitung durchführt, wie einen Schneidvorgang bezüglich des Werkstücks W, dann wählt der Sollwertauswahlabschnitt 66 das zweite Maß 64 anstelle des ersten Maßes 62 als den Spaltsollwert aus. Der Stellgrößenberechnungsabschnitt 60 berechnet die Stellgröße auf der Grundlage der Differenz zwischen dem zweiten Maß 64 und dem Messwert G (A/D - gewandelter Wert), der aus dem Spaltsensor 16 empfangen ist. Wenn mit anderen Worten das Anomalieerfassungssignal F, das aus dem Stromüberwachungsabschnitt 20 ausgegeben ist, empfangen wird, dann berechnet der Spaltsteuerabschnitt 18 die Stellgröße, die zum Steuern der Ansteuereinrichtung 14 verwendet wird, um den Spalt auf dem zweiten Maß 64 zu halten. Der Z-Achsservosteuerabschnitt 48 erzeugt den Z-Achssollwert C entsprechend der Stellgröße, die für die Spaltsteuerung verwendet wird und die durch den Stellgrößenberechnungsabschnitt 60 unter Verwendung des zweiten Maßes 64 als der Sollwert berechnet wurde, und sendet den Sollwert C zu dem Z-Achsservomotor 40. Der Z-Achsservomotor 40 wird in Antwort auf den Z-Achssollwert C angesteuert, um die Bearbeitungsdüse 12 in der Z-Achsrichtung weg von dem Werkstück W zu bewegen (d. h. zurückzuziehen), um den Spalt bei dem zweiten Maß 64 zu halten.
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Gemäß der Laserbearbeitungsvorrichtung 30 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau, wenn ein Stromausfall, wie ein Stromversagen oder ein Spannungsabfall, in der kommerziellen Stromzufuhr 68 auftritt, antwortet der Sollwertauswahlabschnitt 66 in dem Steuermaßnahmenschaltabschnitt 22 schnell auf das Anomalieerfassungssignal F, das aus dem Stromüberwachungsabschnitt 20 ausgegeben ist, und schaltet den Spaltsollwert von dem ersten Maß 62 zu dem zweiten Maß 64 um, so dass der Spalt von dem ersten Maß 62, das während der Laserbearbeitung zu halten ist, zu dem zweiten Maß 64 durch die Steuermaßnahme des Spaltsteuerabschnitts 18 vergrößert werden kann. Da der Schaltvorgang des Sollwerts, um die Steuermaßnahme des Spaltsteuerabschnitts 18 umzuschalten, durch den Sollwertauswahlabschnitt 66 erreicht werden kann, der einfach den Sollwert von dem ersten Maß 62 zu dem zweiten Maß 64 umschaltet, und da der Stellgrößenberechnungsabschnitt 60 lediglich die gleiche Operation durchführen muss wie jene, die bereits während der Laserbearbeitung durchgeführt wurde, kann die Schaltoperation in kürzerer Zeit erreicht werden, als die Zeit betrug, die für den Betriebswechselabschnitt 52 erforderlich ist, um einen Wechsel von dem Spaltsteuerabschnitt 18 zu dem Z-Achspositionssteuerabschnitt 50 zu bewirken, und für den Z-Achspositionssteuerabschnitt 50, um den Z-Achsbewegungsbefehl zu berechnen. Deshalb kann gemäß der Laserbearbeitungsvorrichtung 30 der Spalt bei dem zweiten Maß 64 gehalten werden, indem der Z-Achsservomotor 40 angesteuert wird, um die Bearbeitungsdüse 12 in der Z-Achsrichtung weg von dem Werkstück W zu bewegen, bevor der Strom S aufgebraucht ist, der aus der Stromspeichereinheit 38 zugeführt wird. Durch Halten des Spalts auf dem zweiten Maß 64, das größer als das erste Maß 62 für die Laserbearbeitung ist, kann auf verlässliche Art und Weise verhindert werden, dass die Bearbeitungsdüse 12 im Rahmen eines Unfalls das Werkstück W trifft.
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3 zeigt den Aufbau einer Laserbearbeitungsvorrichtung 70 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 70 umfasst die grundlegende Konfiguration der Laserbearbeitungsvorrichtung 10, die vorstehend beschrieben wurde, und deshalb werden entsprechenden Komponenten die gleichen Bezugszeichen zugewiesen und eine ausführliche Beschreibung derer nicht wiederholt werden. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 70 ist im Wesentlichen identisch im Aufbau mit der Laserbearbeitungsvorrichtung 30, die vorstehend beschrieben wurde; der einzige Unterschied besteht in dem Aufbau, der mit der Spaltsteuerung assoziiert ist, die der Spaltsteuerabschnitt 18 im Fall eines Stromausfalls durchführt, und deshalb sind entsprechende Komponenten durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und wird eine ausführliche Beschreibung derer nicht wiederholt werden.
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Die Laserbearbeitungsvorrichtung 70 umfasst eine Bearbeitungsdüse 12, eine Ansteuereinrichtung 14, einen Spaltsensor 16, einen Spaltsteuerabschnitt 18, einen Stromüberwachungsabschnitt 20 und einen Steuermaßnahmenschaltabschnitt 22. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 70 umfasst weiterhin einen Bearbeitungskopf 32, eine Steuervorrichtung 34, wie eine numerische Steuervorrichtung, einen Stromzufuhrabschnitt 36 und einen Stromspeicherabschnitt 38. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 70 operiert gemäß einem Bearbeitungsprogramm, das Bearbeitungswegebefehle umfasst, die in einem orthogonalen, dreiachsigen Koordinatensystem definiert sind, und führt eine Laserbearbeitung durch, wie einen Schneidvorgang bezüglich des Werkstücks W.
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Die Ansteuereinrichtung 14 umfasst einen Z-Achsservomotor 40 und einen Z-Achskraftübertragungsabschnitt 42 zur selektiven Bewegung des Bearbeitungskopfes 32 hin zu oder weg von dem Werkstück W. Ein Z-Achspositionssensor (z. B. ein Messgeber) 44 zur Erfassung der Betriebsposition der Z-Achse ist an den Z-Achsservomotor 40 angefügt. In 3 ist die Konfiguration, die mit der X-Achse und der Y-Achse der Ansteuereinrichtung 14 assoziiert ist, aus der Beschreibung ausgelassen.
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Die Steuervorrichtung 34 umfasst einen Z-Achsbewegungsbetragsberechnungsabschnitt 46 und einen Z-Achsservosteuerabschnitt 48. Der Z-Achsbewegungsbetragsberechnungsabschnitt 46 umfasst den Spaltsteuerabschnitt 18, einen Z-Achspositionssteuerabschnitt 50 und einen Betriebswechselabschnitt 52. Der Betriebswechselabschnitt 52 wechselt die Abschnitte zur Ausführung einer Berechnung des Bewegungsbetrags (d. h. der Stellgröße) zwischen dem Spaltsteuerabschnitt 18 und dem Z-Achspositionssteuerabschnitt 50 gemäß dem Positionsteuerungs/Spaltsteuerungswechselbefehl, der in dem Bearbeitungsprogramm enthalten ist. Der Z-Achsservosteuerabschnitt 48 umfasst einen Positionsbearbeitungsabschnitt 54, einen Geschwindigkeitsverarbeitungsabschnitt 56 und einen Stromverarbeitungsabschnitt 58. Die Steuervorrichtung 34 wendet den Sollstrom, das Solldrehmoment oder die Sollgeschwindigkeit, der/das/die aus dem Z-Achsservosteuerabschnitt 48 ausgegeben ist, als einen Z-Achssollwert C bei dem Z-Achsservomotor 40 in der Ansteuereinrichtung 14 an. In 3 ist der Aufbau, der mit der X-Achse und der Y-Achse der Steuervorrichtung 34 assoziiert ist, aus der Beschreibung ausgelassen.
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Der Spaltsteuerabschnitt 18 umfasst einen Steuermaßnahmenschaltabschnitt 22 und einen Stellgrößenberechnungsabschnitt 60. Der Steuermaßnahmenschaltabschnitt 22 umfasst einen Informationsauswahlabschnitt 74, der konfiguriert ist, um als Rückkopplungsinformationen, die durch den Spaltsteuerabschnitt 18 zu referenzieren sind, entweder den Messwert G, der durch den Spaltsensor 16 erfasst ist, oder einen Befehlswert 72 für einen Düsenrückzug auszuwählen, der vorab bestimmt ist, um kleiner als das erste Maß 62 zu sein. Das erste Maß 62 und der Befehlswert 72 werden zum Beispiel in einem (nicht gezeigten) Speicher gespeichert, der in der Steuervorrichtung 34 vorgesehen ist.
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Wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung 70 die Laserbearbeitung durchführt, wie einen Schneidvorgang bezüglich des Werkstücks W, dann wählt der Informationsauswahlabschnitt 74 den Messwert G (d. h., einen A/D-gewandelten Wert) aus dem Spaltsensor 16 als die Rückkopplungsinformation aus, auf die der Spaltsteuerabschnitt 18 Bezug zu nehmen hat. Wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung 70 die Laserbearbeitung durchführt, wie einen Schneidvorgang bezüglich des Werkstücks W, dann berechnet der Stellgrößenberechnungsabschnitt 60 die Stellgröße auf der Grundlage der Differenz zwischen dem ersten Maß 62, das vorab als der Sollwert bestimmt ist, und dem Messwert G, der aus dem Spaltsensor 16 empfangen ist. Der Z-Achsservosteuerabschnitt 48 erzeugt den Z-Achssollwert C entsprechend der Stellgröße, die für die Spaltsteuerung verwendet ist und die durch den Stellgrößenberechnungsabschnitt 60 unter Verwendung des Messwerts G aus dem Spaltsensor 16 als die Rückkopplungsinformationen berechnet ist, und sendet den Sollwert C zu dem Z-Achsservomotor 40. Der Z-Achsservomotor 40 operiert in Antwort auf den Z-Achssollwert C, um die Bearbeitungsdüse 12 in der Z-Achsrichtung zu bewegen, um den Spalt auf dem ersten Maß 62 zu halten.
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Der Stromüberwachungsabschnitt 20 überwacht konstant den elektrischen Strom, der aus der kommerziellen Stromzufuhr 68 über die Stromzufuhreinheit 36 zu der Laserbearbeitungsvorrichtung 70 zugeführt ist. Wenn ein Stromausfall, wie ein Stromversagen oder ein Spannungsabfall, in der kommerziellen Stromquelle 68 auftritt, dann erfasst der Stromüberwachungsabschnitt 20 dies und gibt prompt ein Anomalieerfassungssignal F zu dem Spaltsteuerabschnitt 18 aus. In dem Fall eines Stromausfalls wird die Stromspeichereinheit 38 mit einer vorbestimmten Stromspeicherkapazität eingeschaltet, um die Stromzufuhreinheit 36 zu ersetzen und führt elektrischen Strom S entsprechend der Stromspeicherkapazität zu der Laserbearbeitungsvorrichtung 70 zu.
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Wenn das Anomalieerfassungssignal F, das aus dem Stromüberwachungsabschnitt 20 ausgegeben ist, durch den Spaltsteuerabschnitt 16 während einer Zeit empfangen wird, zu der die Laserbearbeitungsvorrichtung 70 die Laserbearbeitung durchführt, wie einen Schneidvorgang bezüglich des Werkstücks W, dann wählt der Informationsauswahlabschnitt 74 den Düsenrückzugbefehlswert 72 anstelle des Messwerts G aus dem Spaltsensor 16 als die Rückkopplungsinformationen aus, auf die der Spaltsteuerabschnitt 18 Bezug zu nehmen hat. Der Stellgrößenberechnungsabschnitt 60 berechnet die Stellgröße auf der Grundlage der Differenz zwischen dem ersten Maß 62 und dem Befehlswert 72. Wenn mit anderen Worten das Anomalieerfassungssignal F, das aus dem Stromerfassungsabschnitt 20 ausgegeben ist, empfangen wird, dann berechnet der Spaltsteuerabschnitt 18 die Stellgröße, die zur Steuerung der Ansteuereinrichtung 14 verwendet wird, um den Spalt bei dem ersten Maß 72 zu halten, indem auf den Düsenrückzugsbefehlswert 72 als die Rückkopplungsinformationen Bezug genommen wird. Der Z-Achsservosteuerabschnitt 48 erzeugt den Z-Achssollwert C entsprechend der Stellgröße, die für die Spaltsteuerung verwendet wird und die durch den Stellgrößenberechnungsabschnitt 60 unter Verwendung des Befehlswerts 72 als die Rückkopplungsinformationen berechnet ist, und sendet den Sollwert C zu dem Z-Achsservomotor 40. Der Z-Achsservomotor 40 bewegt in Antwort auf den Z-Achssollwert C die Bearbeitungsdüse 12 in der Z-Achsrichtung.
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Da der Düsenrückzugsbefehlswert 72 ein fester Wert ist, der kleiner als das erste Maß 62 ist, falls die Bearbeitungsdüse 12 in der Z-Achsrichtung durch den Z-Achsservomotor 40 bewegt wird, bleibt die Differenz zwischen dem ersten Maß 62 und dem Befehlswert 72 unverändert, und bleibt die Stellgröße, die durch den Spaltsteuerabschnitt 18 berechnet ist, ein konstanter positiver Wert. Dies bedeutet, dass der Z-Achsservosteuerabschnitt 48 fortfährt, den Z-Achssollwert auszugeben, der in einer Richtung definiert ist, die den Spalt vergrößert. Im Ergebnis wird der Z-Achsservomotor 40 in Antwort auf den Z-Achssollwert C angetrieben, der in der den Spalt vergrößernden Richtung definiert ist, um die Bearbeitungsdüse 12 in der Z-Achsrichtung weg von dem Werkstück W zu bewegen (d. h. zurückzuziehen), so dass der Spalt von dem ersten Maß 62 vergrößert wird.
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Gemäß der Laserbearbeitungsvorrichtung 70 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau, wenn ein Stromausfall, wie ein Stromversagen oder ein Spannungsabfall, in der kommerziellen Stromzufuhr 68 auftritt, antwortet der Informationsauswahlabschnitt 74 in dem Steuermaßnahmenschaltabschnitt 22 schnell auf das Anomalieerfassungssignal F, das aus dem Stromüberwachungsabschnitt 20 ausgegeben ist, und schaltet die Rückkopplungsinformationen, auf die durch den Spaltsteuerabschnitt 18 Bezug zu nehmen ist, von dem Messwert G des Spaltsensors 16 zu dem Düsenrückzugsbefehlswert 72 um, so dass der Spalt von dem ersten Maß 62, das während der Laserbearbeitung zu halten ist, zu einem geeignetem Maß durch die Steuermaßnahme des Spaltsteuerabschnitts 18 erhöht werden kann. Da die Schaltoperation der Rückkopplungsinformationen zum Umschalten der Steuermaßnahme des Spaltsteuerabschnitts 18 durch den Informationsauswahlabschnitt 64 einfach erreicht werden kann, indem die Rückkopplungsinformationen von dem Messwert G zu dem Befehlswert 72 umgeschaltet werden, und da der Stellgrößenberechnungsabschnitt 60 lediglich dieselbe Operation durchführen muss wie jene, die während der Laserbearbeitung durchgeführt wurde, kann das Umschalten in einer kürzeren Zeit erreicht werden, als die Zeit betrug, die für den Betriebswechselabschnitt 72 erforderlich ist, um einen Wechsel von dem Spaltsteuerabschnitt 18 zu dem Z-Achspositionssteuerabschnitt 50 zu bewirken, und für den Z-Achspositionssteuerabschnitt 50, um den Z-Achsbewegungsbefehl zu berechnen. Deshalb kann gemäß der Laserbearbeitungsvorrichtung 70 der Spalt auf ein geeignetes Maß erhöht werden, indem der Z-Achsservomotor 40 angesteuert wird, um die Bearbeitungsdüse 12 in der Z-Achsrichtung weg von dem Werkstück W zu bewegen, bevor der Strom S aufgebraucht ist, der aus der Stromspeichereinheit 38 zugeführt wird. Durch Erhöhen des Spalts auf ein Maß, das größer als das erste Maß 62 zur Laserbearbeitung ist, kann auf verlässliche Art und Weise verhindert werden, dass die Bearbeitungsdüse 12 im Rahmen eines Unfalls das Werkstück W trifft. Da im Einzelnen gemäß der Laserbearbeitungsvorrichtung 70 der Spaltsensor 16 von dem Spaltsteuerabschnitt bei Auftreten eines Stromausfalls getrennt wird, kann der Spalt ohne Rücksichtnahme auf den Erfassungsbereich oder den Betriebszustand des Spaltsensors 16 erhöht werden.
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In dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann der Düsenrückzugsbefehlswert 72 auf einen Wert entsprechend einem Erfassungsgrenzwert auf einer nahe gelegenen Seite gesetzt werden, die für den Spaltsensor 16 vorgesehen ist. Anhand dieses Aufbaus kann die Differenz zwischen dem ersten Maß 62 als der Sollwert und dem Düsenrückzugsbefehlswert 72 sichergestellt werden.
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Die Laserbearbeitungsvorrichtung 70 ist mit einem Positionssensor (Z-Achspositionssensor 44) zur Erfassung der Z-Achsposition der Bearbeitungsdüse 12 relativ zu dem Werkstück W ausgestattet. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 70 kann der Spaltsteuerabschnitt 18 konfiguriert werden, um nicht lediglich auf den Erfassungswert P des Z-Achspositionssensors 44, der die Betriebsposition des Z-Achsservomotors 40 angibt, sondern ebenso auf ein zweites Maß 76 Bezug zu nehmen (das z. B. in einem (nicht gezeigtem) Speicher gespeichert ist, der in der Steuervorrichtung 34 vorgesehen ist), das vorab bestimmt wird, um größer als das erste Maß 62 zu sein. In jenem Fall, wenn der Erfassungswert P des Z-Achspositionssensors 44 einen Wert entsprechend dem zweiten Maß 76 erreicht, führt der Spaltsteuerabschnitt 18 eine Steuerung derart durch, dass die Stellgröße, die aus dem Stellgrößenberechnungsabschnitt 16 auszugeben ist, auf null verringert wird. Gemäß diesem Aufbau, wenn der Z-Achsservomotor 40 operiert, um die Bearbeitungsdüse 12 in der Z-Achsrichtung weg von dem Werkstück W zu bewegen, wobei der Spaltsteuerabschnitt 18 eine konstante positive Stellgröße in Antwort auf das Anomalieerfassungssignal F aus dem Stromüberwachungsabschnitt 20 ausgibt, kann der Z-Achsservomotor 40 angehalten werden, wenn der Spalt das zweite Maß 76 erreicht und kann der Spalt somit bei dem vorbestimmten zweiten Maß 76 gehalten werden. Das zweite Maß 76 kann auf einen Wert gesetzt werden, der größer als der Erfassungsbereich des Spaltsensors 16 ist.
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4 zeigt einen Operationssteuerablauf für die Bearbeitungsdüse 12, der durch die Laserbearbeitungsvorrichtung 30 oder 70 in dem Fall eines Stromausfalls ausgeführt wird. Zuerst überwacht in Schritt S1 der Stromüberwachungsabschnitt 20 den elektrischen Strom, der aus der Stromzufuhreinheit 36 zugeführt ist. In Schritt S2 bestimmt der Stromüberwachungsabschnitt 20, ob eine Anomalie in dem Zufuhrstrom der Stromzufuhreinheit 36 auftrat, und falls keine Anomalie auftrat, zu Schritt S1 zurückkehrt, um die Überwachung fortzusetzen. Falls in Schritt S2 bestimmt wird, dass eine Anomalie in dem Zufuhrstrom auftrat, sendet der Stromüberwachungsabschnitt 20 ein Anomalieerfassungssignal F zu dem Spaltsteuerabschnitt 18. Wenn das Anomalieerfassungssignal F aus dem Stromüberwachungsabschnitt 20 zu dem Spaltsteuerabschnitt 18 gesendet wird, dann bestimmt die Steuervorrichtung 34 in Schritt S3, ob die Laserbearbeitung gemäß dem Bearbeitungsprogramm in Arbeit befindlich ist. Falls die Laserbearbeitung nicht in Arbeit befindlich ist, kehrt der Prozess zu Schritt S1 zurück und fährt der Stromüberwachungsabschnitt 20 fort, die Stromzufuhreinheit 36 zu überwachen. Falls in Schritt S3 bestimmt wird, dass sich die Laserbearbeitung in Arbeit befindet, dann schaltet in Schritt S4 der Steuermaßnahmenschaltabschnitt 22 den Sollwert für die Spaltsteuerung von dem ersten Maß 62 zu dem zweiten Maß 64 um (2) oder schaltet die Rückkopplungsinformationen für die Spaltsteuerung von dem Messwert G des Spaltsensors 16 zu dem Düsenrückzugsbefehlswert 72 um (3). Dann wird in Schritt S5 der Z-Achsservomotor 40 angesteuert, um die Bearbeitungsdüse 12 in die Rückzugsrichtung weg von dem Werkstück W zu bewegen.
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Während die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, ist für den Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen an ihr durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung gemäß der Definition in den beiliegenden Patentansprüchen abzuweichen.
