DE10296581T5

DE10296581T5 - Laserbearbeitungsmaschine und Laserbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE10296581T5
Application number: DE10296581T
Authority: DE
Inventors: Hiroko Watanabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-03-21
Also published as: TW568810B; US7002099B2; JP2002336979A; KR20030088467A; WO2002092275A1; CN1507381A; US20040112876A1; DE10296581B4; CN1265932C; KR100552412B1; JP4770057B2

Abstract

Laserbearbeitungsmaschine mit einem Laseroszillator und einem Bearbeitungskopf, die miteinander durch einen Ausbreitungspfad zum Steuern der Länge des Ausbreitungspfades als Reaktion auf die Position des Bearbeitungskopfes kommunizieren, wobei die Laserbearbeitungsmaschine umfasst:
Bearbeitungsbereichseinstellmittel zum Unterteilen eines Bearbeitungsbereichs in gegebenen Intervallen;
Optikpfadpositionseinstellmittel zum Einstellen einer Optikpfadposition reagierend auf den Bearbeitungsbereich; und
Optikpfadlängensteuermittel zum Erfassen der Position des Bearbeitungskopfes und Steuern der Optikpfadlänge als Reaktion auf die Optikpfadposition, die in dem Optikpfadpositionseinstellmittel eingestellt wird.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Laserbearbeitungsgerät und ein Laserbearbeitungsverfahren in Bezug auf eine Optikpfadlängensteuerung.
Stand der Technik
In einer Laserbearbeitungsmaschine zum Bewegen eines Bearbeitungskopfes variiert die Länge eines optischen Ausbreitungspfades zum Verbinden eines Laseroszillators und eines Lichtsammelmittels miteinander abhängig von der Bewegungsposition des Bearbeitungskopfes. Um somit die Optikpfadlänge angepasst zu der Divergenzcharakteristik eines Lasers aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, die Optikpfadlänge eines Laserstrahls in einem gewissen Teil in dem Ausbreitungspfad zu verlängern oder zu verkürzen, um stets den Ausbreitungspfad von dem Laseroszillator zu dem Lichtsammelmittel in der Optiklänge zu halten.
Bisher war eine Laserbearbeitungsmaschine mit einem Optikpfadlängensteuermechanismus zum Bewegen eines Bearbeitungskopfes verfügbar, wie in 10 gezeigt.
In 10 durchläuft ein Laserstrahl 11, der von einem Oszillator 3 ausgegeben wird, einen Pfad von reflektierenden Spiegeln a1 bis a7 und kommt an einem Bearbeitungskopf 2 an.
Falls hier, wie in 10 gezeigt wird, der Bearbeitungskopf 2 in einer Position über dem linken Ende eines Bearbeitungstischs 1 ist, ist ein Optikpfadlängenjustierblock 6 in dem unteren Ende einer Optikpfadlängensteuersektion 7 positioniert und die Länge von dem Oszillator 3 zu dem Bearbeitungskopf 2 wird in diesem Zeitpunkt als die Referenzlänge angenommen.
Eine Steuereinheit 4A kalkuliert, sodass die Ausbreitungspfadlänge die Referenzlänge wird, ungeachtet dessen, zu welcher Position sich der Bearbeitungskopf 2 bewegt, und sendet einen Befehl zu einem Verstärker SAu zum Ansteuern des Optikpfadlängenjustierblocks 6. Dann wird ein Motor SVu angesteuert und der Optikpfadlängenjustierblock 6 bewegt sich zum Halten des Ausbreitungspfades in der Referenzlänge.
Falls sich z.B. der Bearbeitungskopf 2 zu einer Position bewegt, die in 11 gezeigt wird, verlängert sich der Ausbreitungspfad (X+Y). Da der Laserstrahl 11 in der Optikpfadlängensteuersektion 7 umgekehrt wird, wird der Optikpfadlängenjustierblock 6 um eine Hälfte von (X+Y) aufwärts bewegt. Auf diese Weise wird die Ausbreitungspfadlänge die Referenzlänge.
Da die Laserbearbeitungsmaschine mit dem Optikpfadlängensteuermechanismus im Stand der Technik konfiguriert ist, wie oben beschrieben wird, bewegt sich der Optikpfadlängenjustierblock immer in Synchronismus zu der Position des Bearbeitungskopfes, wodurch die Ausbreitungspfadlänge derart gesteuert wird, um die Referenzlänge zu werden.
Wann immer sich der Bearbeitungskopf bewegt, muss sich somit der Optikpfadlängenjustierblock bewegen, und somit werden der Riemen zum Ansteuern des Optikpfadlängenjustierblocks, die Führung zum Stützen des Optikpfadlängenjustierblocks und dergleichen stark abgenutzt.
Um insbesondere eine Feinliniensegmentbearbeitung wie eine Laserbearbeitung durchzuführen, werden Beschleunigung und Abbremsung häufig durchgeführt und somit werden der Riemen, die Führung und dergleichen noch schneller abgenutzt.
Da es notwendig ist, stets den Optikpfadlängenjustierblock zu bewegen, wird außerdem Energie verbraucht.
Um mit einer Bewegung des Bearbeitungskopfes zu synchronisieren, müssen auch Beschleunigung und Abbremsung in der Bewegungszeit des Optikpfadlängenjustierblocks auf hohe Werte wie Beschleunigung und Abbremsung des Bearbeitungskopfes eingestellt werden, und falls Beschleunigung und Abbremsung hoch eingestellt sind, wird leicht Vibration eingeführt und somit muss eine Steifheit des Optikpfadlängenmechanismus verbessert werden.
Offenlegung der Erfindung
Die Erfindung ist zum Lösen der Probleme gedacht und es ist ein Ziel der Erfindung, eine preiswerte Laserbearbeitungsmaschine mit einem Optikpfadlängensteuermechanismus zum Erleichtern einer Ansteuerlast in einer Optikpfadlängensteuersektion vorzusehen.
Um das Ziel zu erreichen, wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine Laserbearbeitungsmaschine mit einem Laseroszillator und einem Bearbeitungskopf vorgesehen, die miteinander durch einen Ausbreitungspfad zum Steuern der Länge des Ausbreitungspfades als Reaktion auf die Position des Bearbeitungskopfes kommunizieren, wobei die Laserbearbeitungsmaschine inkludiert ein Bearbeitungsbereichseinstellmittel zum Un terteilen eines Bearbeitungsbereichs in gegebenen Intervallen; Optikpfadpositionseinstellmittel zum Einstellen einer Optikpfadposition reagierend auf den Bearbeitungsbereich; und Optikpfadlängensteuermittel zum Erfassen der Position des Bearbeitungskopfes und Steuern der Optikpfadlänge als Reaktion auf die Optikpfadposition, die in dem Optikpfadpositionseinstellmittel eingestellt ist.
Um den Bearbeitungsbereich in gegebenen Intervallen in dem Bearbeitungsbereichseinstellmittel zu unterteilen, wird die Zahl von Arbeitsbereichsunterteilungen basierend auf einem voreingestellten Wert für jede Laserbearbeitungsbedingung bestimmt.
Wenn Schneiden eines Blechs durchgeführt wird, wird die Toleranz des Ausbreitungspfades von dem Oszillator zu dem Bearbeitungskopf auf ungefähr 400 mm eingestellt.
Ferner wird der gegenwärtige Bearbeitungsbereich des Bearbeitungskopfes durch Dividieren der Summe der X- und Y-Koordinaten des Bearbeitungskopfes durch den Abstand des Bearbeitungsbereichs gefunden und der Bearbeitungsbereich, in dem der Bearbeitungskopf gegenwärtig positioniert ist, gefunden durch die Kalkulation, wird mit dem vorangehenden Bereich verglichen, wobei dadurch das Optikpfadlängensteuermittel gesteuert wird.
Die Laserbearbeitungsmaschine inkludiert ein Totzonenbreiteneinstellmittel zum Einstellen einer Sektion, in der der Optikpfad nicht bewegt wird, wobei wenn der Bearbeitungskopf in der Totzonenbreite positioniert ist, eine Steuerung der Optikpfadlänge basierend auf dem Optikpfadlängensteuermittel nicht durchgeführt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird in einer Laserbearbeitungsmaschine mit einem Laseroszillator und einem Bearbeitungskopf, die miteinander durch einen Ausbreitungspfad zum Steuern der Länge des Ausbreitungspfades als Reaktion auf die Position des Bearbeitungskopfes kommunizieren, ein Laserbearbeitungsverfahren vorgesehen, inkludierend die Schritte zum Erfassen der gegenwärtigen Position des Bearbeitungskopfes; Bestimmen, ob die gegenwärtige Position des Bearbeitungskopfes eine Bewegung in einem voreingestellten Bearbeitungsbereich ist oder nicht; und falls als das Ergebnis der Bestimmung die gegenwärtige Position des Bearbeitungskopfes nicht eine Bewegung in dem vorbestimmten Bearbeitungsbereich ist, Steuern der Optikpfadlänge, um den Ausbreitungspfad zu justieren, und falls die gegenwärtige Position des Bearbeitungskopfes eine Bewegung in dem vorbestimmten Bereich ist, Unterdrücken einer Steuerung der Optikpfadlänge.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird in einer Laserbearbeitungsmaschine mit einem Laseroszillator und einem Bearbeitungskopf, die miteinander durch einen Ausbreitungspfad zum Steuern der Länge des Ausbreitungspfades als Reaktion auf die Position des Bearbeitungskopfes kommunizieren, ein Laserbearbeitungsverfahren vorgesehen, inkludierend die Schritte zum Erfassen der gegenwärtigen Position des Bearbeitungskopfes; Bestimmen, ob die gegenwärtige Position des Bearbeitungskopfes eine Bewegung in einem voreingestellten Bearbeitungsbereich ist; und falls als das Ergebnis der Bestimmung die gegenwärtige Position des Bearbeitungskopfes nicht eine Bewegung in dem vorbestimmten Bearbeitungsbereich ist, Bestimmen, ob der Bewegungsbereich innerhalb einer Totzonenbreite ist oder nicht, und nur wenn die Bewegung außer der Totzonenbreite ist, Steuern der Optikpfadlänge, um den Ausbreitungspfad zu justieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Systemblockdiagramm, um die Konfiguration gemäß der Erfindung zu zeigen.
2 ist ein Manipulationsschaubild gemäß einer ersten Ausführungsform.
3 ist ein Operationsschaubild gemäß der ersten Ausführungsform.
4 ist ein Einstellschirmbeispiel gemäß der ersten Ausführungsform.
5 ist eine Bearbeitungsbereichszeichnung gemäß der ersten Ausführungsform.
6 ist ein Manipulationsschaubild gemäß einer zweiten Ausführungsform.
7 ist ein Operationsschaubild gemäß der zweiten Ausführungsform.
8 ist ein Einstellschirmbeispiel gemäß der zweiten Ausführungsform.
9 eine Bearbeitungsbereichszeichnung gemäß der zweiten Ausführungsform.
10 ist ein Systemblockdiagramm, um die Konfiguration in einem Stand der Technik zu zeigen.
11 ist ein Systemblockdiagramm, um die Konfiguration in dem Stand der Technik zu zeigen.
Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
Erste Ausführungsform.
1 ist ein Blockdiagramm gemäß der ersten Erfindung. In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Bearbeitungstisch, Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Bearbeitungskopf zum Anwenden eines Laserstrahls 11 von einem Oszillator 3 auf ein Werkstück, das auf dem Bearbeitungstisch 1 platziert ist, Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Oszillator zum Generieren des Laserstrahls 11, Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Steuereinheit zum Steuern einer Laserbearbeitungsmaschine, Bezugszeichen 5 bezeichnet einen CRT-Schirm zum Einstellen von Parametern etc., Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Optikpfadlängenjustierblock zum Justieren eines Ausbreitungspfades, da sich der Optikpfadlängenjustierblock in Synchronismus zu der Position des Bearbeitungskopfes 2 bewegt, und Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Optikpfadlängensteuersektion zum Steuern des Optikpfadlängenjustierblocks 6 basierend auf einem Servomotor SVu.
Die Steuereinheit 4 inkludiert einen Mikroprozessor (MPU) 8 und einen ROM 9, der ein Steuerprogramm etc. des MPU 8 als ein Steuermittel speichert, einen nicht-flüchtigen RAM 10 zum Speichern von NC-Daten etc. als ein Bearbeitungsprogramm und Speichern verschiedener Parameter etc., Servoverstärker SAx und SAy als Achsensteuervorrichtungen zum Kontrollieren einer Ansteuerung von Achsenservomotoren SVx und SVy zum Ansteuern des Bearbeitungskopfes 2 und einen Servoverstärker SAu zum Kontrollieren einer Ansteuerung eines Servomotors SVu zum Ansteuern des Optikpfadlängenjustierblocks 6.
2 ist ein Manipulationsschaubild gemäß der ersten Erfindung, 3 ist ein Operationsschaubild gemäß der ersten Erfindung, 4 ist ein Einstellschirmbeispiel gemäß der ers ten Erfindung und 5 ist eine Bearbeitungsbereichszeichnung gemäß der ersten Erfindung.
Gemäß der Ausführungsform wird ein Bearbeitungsbereich im voraus unterteilt, wie in 5 gezeigt, und während der Bearbeitungskopf 2 in dem Bereich ist, bewegt sich der Optikpfadlängenjustierblock 6 nicht, und nur wenn sich der Bearbeitungskopf 2 zu einem anderen Bereich bewegt, wird der Optikpfadlängenjustierblock 6 bewegt.
Als nächstes werden die Konfiguration, Einstellung und Operation der Ausführungsform detailliert erläutert.
In der Laserbearbeitungsmaschine der Ausführungsform wird unter Verwendung einer Tastatur (nicht gezeigt) der Steuereinheit 4 die Position auf dem Bearbeitungstisch, wo der Bearbeitungskopf 2 von einem reflektierenden Spiegel a6 am weitesten entfernt ist (der Maximalwert von X+Y), in einem Feld "MAXIMALE OPTIKPFADLÄNGE" eines Einstellteils des in 4 gezeigten CRT-Schirms 5 voreingestellt (Einstellen maximale Optikpfadlänge in ST1.).
Als Nächstes wird unter Verwendung der Tastatur der Steuereinheit 4 die Zahl von Maschinentischbereichsunterteilungen in einem Feld "ZAHL VON BEARBEITUNGSBEREICHSUNTERTEILUNGEN" des Einstellteils des CRT-Schirms 5 voreingestellt (Einstellen einer Zahl von Bearbeitungsbereichsunterteilungen in ST2.).
Wie in dem Stand der Technik beschrieben, wird der Abstand von dem Oszillator 3 zu dem Bearbeitungskopf 2 stets auf eine konstante Länge eingestellt, sodass der Konvergenzzustand des Laserstrahls 11 konstant gemacht werden kann.
Bei einer Laserbearbeitung zum Schneiden von Blech etc. unterscheidet sich jedoch, falls sich der Abstand von dem Oszillator 3 zu dem Bearbeitungskopf 2 um ungefähr 400 mm verschiebt, der minimale Punktdurchmesser (Konvergenzstrahldurchmesser) um ungefähr 0,5 mm und in üblicher Laserbearbeitung ist aus Erfahrung bekannt, dass der Unterschied von ungefähr 0,5 mm eine Bearbeitung nicht beeinflusst.
Deshalb wird die Zahl von Arbeitsbereichsunterteilungen eingestellt, sodass ein Arbeitsbereich ungefähr 400 mm oder weniger wird. Falls z.B. "MAXIMALE OPTIKPFADLÄNGE" 3750 mm ist, ist 3750/400 = 9,375 und die Zahl von Unterteilungen wird auf 10 eingestellt. Obwohl beschrieben wurde, dass ein Ausbreitungspfadfehler von ungefähr 400 mm kein Problem bei einer Laserbearbeitung zum Schneiden von Blech etc. verursacht, variieren die Bedingungen von einer Laserbearbeitung zu einer anderen.
Unter Verwendung der Tastatur der Steuereinheit 4 wird als nächstes die Koordinatenposition des Optikpfadlängenjustierblocks 6 in einem Feld "OPTIKPFADJUSTIERBLOCKPOSITION" des Einstellteils des CRT-Schirms 5 eingestellt, sodass der Abstand von dem Oszillator 3 zu der Mittelpunktposition von jedem Bearbeitungsbereich eine konstante Länge wird (Einstellen von Optikpfadjustierblockpositionen in ST3.).
Wie in 5 gezeigt wird, wird unter der Annahme, dass ein Bearbeitungsbereichsabstand L ist, der Abstand zu dem Mittelpunkt eines Bearbeitungsbereichs 1 L/2.
Da der Laserstrahl 11 in der Optikpfadlängensteuersektion 7 umgekehrt wird, da der Ursprung der Optikpfadlängensteuersektion 7 das untere Ende ist, wird die Position einer Hälfte von L/2 von dieser Position (L/4) eine Optikpfadjustierblockkoordinatenposition P1 in Bearbeitungsbereich 1.
Für einen Bearbeitungsbereich 2 wird der Abstand zu dem Mittelpunkt von Bearbeitungsbereich 2 L+L/2=3L/2, und somit wird eine Optikpfadjustierblockkoordinatenposition P2 in Bearbeitungsbereich 2 3L/4. Für andere Bearbeitungsbereiche werden Optikpfadjustierblockkoordinatenpositionen auf eine ähnliche Art und Weise eingestellt.
Die Eingabewerte werden durch den MPU 8 in dem RAM 10 gespeichert. Der Hersteller stellt die Werte in der Laserbearbeitungsmaschine im voraus ein, wodurch die Bearbeitungsbereiche voreingestellt sind, und wenn der Bearbeitungskopf 2 über den Bearbeitungsbereichen arbeitet, arbeitet der Optikpfadlängenjustierblock 6, wobei dadurch die Laserbearbeitungsmaschine zum Durchführen einer Optikpfadlängensteuerung implementiert wird.
Der Bediener, der die Laserbearbeitungsmaschine gemäß der Ausführungsform verwendet, verwendet die Tastatur der Steuereinheit 4, um NC-Daten für eine Bearbeitung abzurufen (NC-Daten abrufen in ST4) und drückt eine Bearbeitungsstarttaste auf der Tastatur (Bearbeitung starten in ST5).
3 ist ein Operationsschaubild, nachdem die Bearbeitungsstarttaste gedrückt ist.
Wenn die Bearbeitungsstarttaste gedrückt wird, führt der MPU 8 die folgende Operation gemäß dem in dem ROM 9 gespeicherten Steuerprogramm durch:
Zunächst wird von der "maximalen Optikpfadlänge" und "Zahl von Bearbeitungsbereichsunterteilungen", die in dem RAM 10 gespeichert sind, ein Abstand L von einem Bereich des Bearbeitungstischs (= maximale Optikpfadlänge/Zahl von Bearbei tungsbereichsunterteilungen) kalkuliert (Kalkulationsprozess eines Ein-Bereichsabstands L in ST11).
Da ein Bereich der Abstand L wird, wird Bearbeitungsbereich 1 ein Bereich zu L von dem reflektierenden Spiegel a6 und Bearbeitungsbereich 2 wird ein Bereich, der größer als der Abstand L und kleiner als der Abstand 2·L von dem reflektierenden Spiegel a6 ist (siehe 5).
Die gegenwärtigen Bearbeitungskoordinatenwerte (X, Y) werden in dem RAM 10 als die vorangehende Bearbeitungsposition gespeichert (Speicherprozess einer vorangehenden Bearbeitungsposition in ST12).
Als Nächstes wird kalkuliert, welchem Bearbeitungsbereich die gegenwärtige Bearbeitungskopfposition entspricht (Bearbeitungsbereichskalkulationsprozess in ST13).
Es wird der folgende Kalkulationsausdruck verwendet:
Gegenwärtiger Bearbeitungsbereich = (gegenwärtiger X-Koordinatenwert vom Bearbeitungskopf + gegenwärtiger Y-Koordinatenwert vom Bearbeitungskopf) /Ein-Bereichsabstand L
Es wird bestimmt, ob sich der kalkulierte gegenwärtige Bearbeitungsbereich von dem vorangehenden Bereich unterscheidet oder nicht (ST14). Falls der kalkulierte gegenwärtige Bearbeitungsbereich der Gleiche wie der vorangehende Bearbeitungsbereich ist, geht eine Steuerung zu einem Abrufprozess einer gegenwärtigen Position ST18 über.
Falls sich andererseits der gegenwärtige Bearbeitungsbereich von dem vorangehenden Bearbeitungsbereich unterscheidet, werden die Koordinatenwerte des Optikpfadjustierblocks ent sprechend dem gegenwärtigen Bearbeitungsbereich von unter den "Optikpfadjustierblockpositionen" abgerufen, die in dem RAM 10 gespeichert sind (Abrufprozess einer Optikpfadjustierblockposition in ST15), und es wird ein Befehl zu dem Servomotor SVu zum Bewegen des Optikpfadjustierblocks 6 zu der Koordinatenposition ausgegeben.
Wenn eine Bewegung des Optikpfadjustierblocks 6, die eine Änderung des Bearbeitungsbereichs begleitet, auftritt, wird die Optikpfadjustierblockkoordinatenposition mit dem Mittelpunkt des Bearbeitungsbereichs als die Referenz eingestellt, und somit wird die Optikpfadlänge selbst von dem Oszillator 3 zu dem Bearbeitungskopf 2 bei einem Maximum von 200 mm und deshalb innerhalb des Bereichs einer oben eingestellten Verschiebung von ungefähr 400 mm geändert, und der Optikpfadjustierblock 6 muss nicht direkt in Synchronismus zu dem Bearbeitungskopf bewegt werden, und es ist eine kleinen Zeitdifferenz erlaubt, um nachzufolgen.
Somit kann als der Servomotor SVu selbst ein Servomotor einer kleineren Größe und einer kleineren Kapazität als ein früherer Servomotor verwendet werden.
Wenn Energie der Steuereinheit 4 eingeschaltet wird, wird der vorangehende Bearbeitungsbereich auf 0 eingestellt.
Da der Bearbeitungsbereich bei 1 startet, wird beim ersten Mal, wenn die Energie eingeschaltet wird, bestimmt, dass sich der Bearbeitungsbereich von dem vorangehenden Bearbeitungsbereich unterscheidet, und der Abrufprozess einer Optikpfadjustierblockposition wird in ST15 ausgeführt.
Als Nächstes wird die gegenwärtige Bearbeitungsbereichszahl in dem RAM 10 als der vorangehende Bearbeitungsbereich ge speichert (Speicherprozess eines vorangehenden Bearbeitungsbereichs in ST16).
Als nächstes wird ein Befehl zu dem Servoverstärker SAu gesendet, derart, um zu den Koordinatenwerte zu bewegen, die in dem Abrufprozess einer Optikpfadlängenjustierblockposition in ST15 abgerufen werden, wodurch der Motor SVu zum Bewegen des Optikpfadlängenjustierblocks 6 angesteuert wird (Bewegungsprozess eines Optikpfadlängenjustierblocks in ST17).
Während sich der Bearbeitungskopf 2 bewegt, wird danach die oben beschriebene Bearbeitung wiederholt.
Um zu bestimmen, ob sich der Bearbeitungskopf 2 bewegt oder nicht, werden Rückkopplungspositionsdaten (die die gegenwärtige Bearbeitungskopfposition anzeigen) von den Servoverstärkern SAx und SAy abgerufen (Abrufprozess einer gegenwärtigen Position in ST18), und es wird bestimmt, ob sich die gegenwärtige Bearbeitungsposition von der vorangehenden Bearbeitungsposition unterscheidet oder nicht.
Falls sie sich unterscheiden, geht der Prozess zu ST12 über.
Wenn eine Bearbeitung der Laserbearbeitungsmaschine durchgeführt wird, wird gemäß der Ausführungsform die oben beschriebene Bearbeitung durchgeführt, sodass nur dann, wenn sich der Bearbeitungsbereich von dem vorangehenden Bearbeitungsbereich unterscheidet, der Optikpfadlängenjustierblock 6 zu der vorbestimmten Position als Reaktion auf den Bearbeitungsbereich bewegt wird.
Somit wird der Optikpfadjustierblock in den unterteilten Bearbeitungsbereichseinheiten bewegt, sodass die Bearbeitungsmaschine mit der Führung zum Stützen des Optikpfadjustierblocks, dem Riemen des Ansteuerabschnitts und dergleichen, die weniger abgenutzt werden und wenig Energie verbrauchen, konstruiert werden kann.
Wenn der Bearbeitungskopf bewegt wird, wird der Optikpfadlängenjustierblock 6 unabhängig von einer Strahlenanwendung bewegt.
Zweite Ausführungsform.
Als Nächstes werden die Konfiguration und Operation einer zweiten Ausführungsform erörtert.
Die Konfiguration einer Laserbearbeitungsmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform ist die Gleiche wie die in 1. 6 ist ein Manipulationsschaubild gemäß der Ausführungsform, 7 ist ein Operationsschaubild, 8 ist ein Einstellschirm und 9 ist eine Bearbeitungsbereichszeichnung.
Wie in 9 gezeigt, wird gemäß der Ausführungsform ein Bearbeitungsbereich wie in der ersten Ausführungsform vorher unterteilt, eine Totzone zwischen den Bearbeitungsbereichen wird eingestellt, und während ein Bearbeitungskopf 2 in der Totzone ist, bewegt sich ein Optikpfadlängenjustierblock 6 nicht, und nur wenn sich der Bearbeitungskopf 2 aus der Totzone bewegt, wird der Optikpfadjustierblock 6 bewegt.
Als Nächstes werden die Konfiguration, Einstellung und Operation der Ausführungsform detailliert erörtert.
In der Laserbearbeitungsmaschine der Ausführungsform wird unter Verwendung einer Tastatur (nicht gezeigt) einer Steuereinheit 4 die Position auf einem Bearbeitungstisch, wo der Bearbeitungskopf 2 am weitesten von einem reflektierenden Spiegel a6 entfernt ist (der Maximalwert von X+Y), in einem Feld "MAXIMALE OPTIKPFADLÄNGE" eines Einstellteils eines in 8 gezeigten CRT-Schirms 5 voreingestellt (maximale Optikpfadlänge einstellen in ST21).
Als Nächstes wird unter Verwendung der Tastatur der Steuereinheit 4 die Zahl von Bearbeitungstischbereichsunterteilungen in einem Feld "ZAHL VON BEARBEITUNGSBEREICHSUNTERTEILUN-GEN" des Einstellteils des CRT-Schirms 5 voreingestellt (Zahl von Bearbeitungsbereichsunterteilungen einstellen in ST22).
Wie im Stand der Technik beschrieben, wird der Abstand von dem Oszillator 3 zu dem Bearbeitungskopf 2 stets auf eine konstante Länge eingestellt, sodass der Konvergenzzustand des Laserstrahls 11 konstant gemacht werden kann.
In einer Laserbearbeitung zum Schneiden von Blech etc. unterscheidet sich jedoch, falls sich der Abstand von dem Oszillator 3 zu dem Bearbeitungskopf 2 ungefähr 400 mm verschiebt, der minimale Punktdurchmesser (Konvergenzstrahldurchmesser) ungefähr 0,5 mm, und in einer üblichen Laserbearbeitung ist aus Erfahrung bekannt, dass der Unterschied von ungefähr 0,5 mm eine Bearbeitung nicht beeinflusst.
Deshalb wird die Zahl von Bearbeitungsbereichsunterteilungen eingestellt, sodass ein Bearbeitungsbereich ungefähr 400 mm oder weniger wird. Falls z.B. "MAXIMALE OPTIKPFADLÄNGE" 3750 mm ist, ist 3750/400=9,375, und die Zahl von Unterteilungen wird auf 10 eingestellt. Obwohl beschrieben wurde, dass ein Ausbreitungspfadfehler von ungefähr 400 mm kein Problem in einer Laserbearbeitung zum Schneiden von Blech etc. verursacht, variieren die Bedingungen von einer Laserbearbeitung zu einer anderen.
Als Nächstes wird unter Verwendung der Tastatur der Steuereinheit 4 die Koordinatenposition des Optikpfadlängenjustier- Blocks 6 in einem Feld "OPTIKPFADJUSTIERBLOCKPOSITION" des Einstellteils des CRT-Schirms 5 eingestellt, sodass der Abstand von dem Oszillator 3 zu der Mittelpunktposition von jedem Bearbeitungsbereich eine konstante Länge wird (Optikpfadjustierblockpositionen einstellen in ST23).
Angenommen, wie in 9 gezeigt, dass ein Bearbeitungsbereichsabstand L ist, wird der Abstand zu dem Mittelpunkt von Bearbeitungsbereich 1 L/2.
Da der Laserstrahl 11 in einer Optikpfadlängensteuersektion 7 umgekehrt wird, da der Ursprung der Optikpfadlängensteuersektion 7 das untere Ende ist, wird die Position einer Hälfte von L/2 von dieser Position (L/4) eine Optikpfadjustierblockkoordinatenposition P1 in Bearbeitungsbereich 1.
Für Bearbeitungsbereich 2 wird der Abstand zu dem Mittelpunkt von Bearbeitungsbereich 2 2L/2=L, und somit wird die Optikpfadjustierblockkoordinatenposition P2 in Bearbeitungsbereich 2 L/2. Für andere Bearbeitungsbereiche werden die Optikpfadjustierblockkoordinatenpositionen auf eine ähnliche Art und Weise eingestellt.
Als Nächstes wird unter Verwendung der Tastatur der Steuereinheit 4 der Totzonenwert in einem Feld "Totzonenbreite" des Einstellteils des CRT-Schirms 5 eingestellt (Totzonenbreite einstellen in ST24). Falls sich der Bearbeitungskopf 2 an der Grenze zwischen den unterteilten Bearbeitungsbereichen bewegt, bewegt sich der Bearbeitungskopf zwischen den Bearbeitungsbereichen hin und her und der Optikpfadlängenjustierblock 6 bewegt sich auch entsprechend.
Falls sich der Optikpfadlängenjustierblock 6 häufig bewegt, wird Vibration leicht eingeführt.
In einem Verfahren zum Erhöhen der Zahl von Unterteilungen wird die Anzahl von Malen, die sich der Optikpfadlängenjustierblock 6 bewegt, wenn sich der Bearbeitungskopf 2 an der Grenze zwischen den Bearbeitungsbereichen bewegt, nicht verringert.
Um zu verhindern, dass sich der Optikpfadlängenjustierblock 6 häufig bewegt, wird somit eine Totzonenbreite H vorgesehen und eingestellt. Durch Erfahrung in Anbetracht einer üblichen Laserbearbeitungsform ist die Totzonenbreite H ungefähr 10 mm, zu einem derartigen Ausmaß, dass sie den minimalen Punktdurchmesser nicht beeinflusst.
Die Eingabewerte sind in dem RAM 10 gespeichert.
Der Hersteller stellt die Werte in der Laserbearbeitungsmaschine im voraus ein, wodurch die Bearbeitungsbereiche und die Totzonenbreite voreingestellt sind, und wenn der Bearbeitungskopf 2 über den Bearbeitungsbereichen arbeitet, arbeitet der Optikpfadlängenjustierblock 6, wobei dadurch die Laserbearbeitungsmaschine zum Durchführen einer Optikpfadlängensteuerung implementiert wird.
Der Bediener, der die Laserbearbeitungsmaschine gemäß der Ausführungsform verwendet, verwendet die Tastatur der Steuereinheit 4, um NC-Daten für eine Bearbeitung abzurufen (NC-Daten abrufen in ST25) und drückt eine Bearbeitungsstarttaste auf der Tastatur (Bearbeitung starten in ST26).
7 ist ein Operationsschaubild, nachdem die Bearbeitungsstarttaste gedrückt ist.
Wenn die Bearbeitungsstarttaste gedrückt ist, führt ein MPU 8 die folgende Operation gemäß dem in dem ROM 9 gespeicherten Steuerprogramm durch:
Zunächst wird aus der "maximalen Optikpfadlänge" und "Zahl von Bearbeitungsbereichsunterteilungen", die in dem RAM 10 gespeichert sind, ein Abstand L von einem Bereich des Bearbeitungstischs (= maximale Optikpfadlänge/Zahl von Bearbeitungsbereichsunterteilungen) kalkuliert (Kalkulationsprozess eines Ein-Bereichsabstands L in ST31).
Da ein Bereich der Abstand L wird, wird Bearbeitungsbereich 1 ein Bereich bis L von dem reflektierenden Spiegel a6, und Bearbeitungsbereich 2 wird ein Bereich, der größer als der Abstand L und kleiner als der Abstand 2·L von dem reflektierenden Spiegel a6 ist (siehe 5).
Die gegenwärtigen Bearbeitungskoordinatenwerte (X, Y) werden in dem RAM 10 als die vorangehende Bearbeitungsposition gespeichert (Speicherprozess einer vorangehenden Bearbeitungsposition in ST32).
Als Nächstes wird kalkuliert, welchem Bearbeitungsbereich die gegenwärtige Bearbeitungskopfposition entspricht (Kalkulationsprozess eines Bearbeitungsbereichs in ST33).
Es wird der folgende Kalkulationsausdruck verwendet:
Gegenwärtiger Bearbeitungsbereich = (gegenwärtiger X-Koordinatenwert vom Bearbeitungskopf + gegenwärtiger Y-Koordinatenwert vom Bearbeitungskopf) /Ein-Bereichsabstand L
Es wird bestimmt, ob sich der kalkulierte gegenwärtige Bearbeitungsbereich von dem vorangehenden Bereich unterscheidet oder nicht (ST34).
Wenn Energie der Steuereinheit 4 eingeschaltet wird, wird der vorangehende Bearbeitungsbereich auf 0 eingestellt.
Da der Bearbeitungsbereich bei 1 startet, wird das erste Mal, wenn die Energie eingeschaltet wird, bestimmt, dass sich der Bearbeitungsbereich von dem vorangehenden Bearbeitungsbereich unterscheidet.
Falls der gegenwärtige Bearbeitungsbereich der Gleiche wie der vorangehende Bearbeitungsbereich ist, geht eine Steuerung zu einem Abrufprozess einer gegenwärtigen Position ST39 über.
Der Wert, der in einer Totzonenbreiteneinstellung ST105 eingestellt wird, wird beide Seiten der Grenzlinie zwischen den Bearbeitungsbereichen, wie in 9 gezeigt wird.
Falls sich der gegenwärtige Bearbeitungsbereich von dem vorangehenden Bearbeitungsbereich unterscheidet, wird bestimmt, ob die gegenwärtige Position in der Totzone ist oder nicht (ST35).
Falls z.B. der vorangehende Bearbeitungsbereich 2 ist und der gegenwärtige Bearbeitungsbereich in dem Bearbeitungsbereichskalkulationsprozess in ST33 3 wird, wird die folgende Bestimmung vorgenommen:
L1 = gegenwärtiger X-Koordinatenwert vom Bearbeitungskopf + gegenwärtiger Y-Koordinatenwert vom Bearbeitungskopf
L2 = Ein-Bereichsabstand L·2 + Totzonenbreite H (der Abstand L wird gedoppelt, da der Bearbeitungsbereich 2 ist)
Falls L1<L2 ist, wird bestimmt, dass der Bearbeitungskopf 2 in der Totzone von Bearbeitungsbereich 3 ist.
Falls L1>=L2 ist, wird bestimmt, dass der Bearbeitungskopf 2 nicht in der Totzone ist (ST35).
Falls der Bearbeitungskopf 2 in der Totzone ist, geht eine Steuerung zu einem Abrufprozess einer gegenwärtigen Position ST39 über.
Falls der Bearbeitungskopf 2 nicht in der Totzone ist, werden die Koordinatenwerte von dem Optikpfadjustierblock entsprechend dem gegenwärtigen Bearbeitungsbereich von unter den "Optikpfadjustierblockpositionen" abgerufen, die in dem RAM 10 gespeichert sind (Abrufprozess einer Optikpfadjustierblockposition in ST36).
Als Nächstes wird die gegenwärtige Bearbeitungsbereichszahl in dem RAM 10 als der vorangehende Bearbeitungsbereich gespeichert (Speicherprozess eines vorangehenden Bearbeitungsbereichs in ST37).
Als Nächstes wird ein Befehl zu einem Servoverstärker SAu gesendet, derart, um zu den Koordinatenwerten zu bewegen, die in dem Abrufprozess einer Optikpfadlängenjustierblockposition in ST36 abgerufen werden, wodurch ein Motor SVu zum Bewegen des Optikpfadlängenjustierblocks 6 angesteuert wird (Bewegungsprozess eines Optikpfadlängenjustierblocks in ST38).
Während sich der Bearbeitungskopf 2 bewegt, wird danach die oben beschriebene Bearbeitung wiederholt.
Um zu bestimmen, ob sich der Bearbeitungskopf 2 bewegt oder nicht, werden Rückkopplungspositionsdaten (die die gegenwärtige Bearbeitungskopfposition anzeigen) von Servoverstärkern SAx und SAy abgerufen (Abrufprozess einer gegenwärtigen Position in ST39), und es wird bestimmt, ob sich die gegenwärtige Bearbeitungsposition von der vorangehenden Bearbeitungsposi tion unterscheidet. Falls sie sich unterscheiden, geht der Prozess zu ST32 über.
Gemäß der Ausführungsform wird die oben beschriebene Bearbeitung zu der Bearbeitungszeit der Laserbearbeitungsmaschine durchgeführt, sodass nur, wenn sich der Bearbeitungsbereich von dem vorangehenden Bearbeitungsbereich unterscheidet und zu der Totzone abweicht, der Optikpfadlängenjustierblock 6 zu der vorbestimmten Position als Reaktion auf den Bearbeitungsbereich bewegt wird. Zusätzlich zu dem Vorteil der ersten Ausführungsform bewegt sich, falls sich der Bearbeitungskopf 2 zwischen den Bearbeitungsbereichen hin und her bewegt, wenn der Bearbeitungskopf 2 in der Totzone ist, der Optikpfadlängenjustierblock 6 nicht, sodass Beschleunigung und Abbremsung der Optikpfadachse sanft ausgeführt werden können und eine Bearbeitungsmaschine ohne Einführung von Vibration konstruiert werden kann.
Obwohl der Optikpfadlängenjustierblock verwendet wird, kann eine Strahlenoptimierungseinheit verwendet werden.
Wie oben detailliert beschrieben, bewegt sich gemäß der Erfindung der Optikpfadlängenjustierblock in den unterteilten Bearbeitungsbereichseinheiten, sodass die Zeit, bis der Riemen zum Ansteuern des Optikpfadlängenjustierblocks, die Führung zum Stützen des Optikpfadlängenjustierblocks etc. abgenutzt sind, verlängert werden kann.
Da der Optikpfadlängenjustierblock nicht immer bewegt werden muss, kann auch der Energieverbrauch verringert werden.
Da die Totzonenbreite vorgesehen ist, wenn eine Bearbeitung über den Bearbeitungsbereichen durchgeführt wird, muss sich die Optikpfadlänge nicht jedes Mal zwischen den Bearbeitungsbereichen bewegen, sodass Beschleunigung und Abbremsung der Optikpfadachse sanft ausgeführt werden können und eine preiswerte Bearbeitungsmaschine, die keine Vibration einführt, konstruiert werden kann.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, sind das Laserbearbeitungsgerät und das Laserbearbeitungsverfahren gemäß der Erfindung zur Verwendung geeignet, die eine Optikpfadlängensteuerung betrifft.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Laserstrahlmaschine zum Steuern der Länge eines Ausbreitungspfades gemäß der Position eines Bearbeitungskopfes (2), indem einem Laserstrahloszillator (3) erlaubt wird, mit dem Bearbeitungskopf (2) über den Ausbreitungspfad zu kommunizieren, umfassend ein Bearbeitungsbereichseinstellmittel zum Unterteilen eines Bearbeitungsbereichs in einem vorbestimmten Intervall, ein Optikpfadpositionsbestimmungsmittel zum Einstellen der Optikpfadposition gemäß dem Bearbeitungsbereich und ein Optikpfadlängensteuermittel (7) zum Steuern der Optikpfadlänge gemäß der Optikpfadposition, die durch das Optikpfadpositionsbestimmungsmittel durch Bestimmen der Position des Bearbeitungskopfes (2) bestimmt wird.

Claims

Laserbearbeitungsmaschine mit einem Laseroszillator und einem Bearbeitungskopf, die miteinander durch einen Ausbreitungspfad zum Steuern der Länge des Ausbreitungspfades als Reaktion auf die Position des Bearbeitungskopfes kommunizieren, wobei die Laserbearbeitungsmaschine umfasst: Bearbeitungsbereichseinstellmittel zum Unterteilen eines Bearbeitungsbereichs in gegebenen Intervallen; Optikpfadpositionseinstellmittel zum Einstellen einer Optikpfadposition reagierend auf den Bearbeitungsbereich; und Optikpfadlängensteuermittel zum Erfassen der Position des Bearbeitungskopfes und Steuern der Optikpfadlänge als Reaktion auf die Optikpfadposition, die in dem Optikpfadpositionseinstellmittel eingestellt wird.
Laserbearbeitungsmaschine, wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei, um den Bearbeitungsbereich in gegebenen Intervallen in dem Bearbeitungsbereichseinstellmittel zu unterteilen, die Zahl von Bearbeitungsbereichsunterteilungen basierend auf einem voreingestellten Wert für jede Laserbearbeitungsbedingung bestimmt wird.
Laserbearbeitungsmaschine, wie in Anspruch 2 beansprucht, wobei wenn Schneiden von Blech durchgeführt wird, die Toleranz des Ausbreitungspfades von dem Oszillator zu dem Bearbeitungskopf auf ungefähr 400 mm eingestellt wird.
Laserbearbeitungsmaschine, wie in beliebigen der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht, wobei der gegenwärtige Bearbeitungsbereich des Bearbeitungskopfes durch Teilen der Summe der X- und Y-Koordinaten des Maschinenkopfes durch den Abstand des Bearbeitungsbereichs gefunden wird, und der Bearbeitungsbereich, in dem der Bearbeitungskopf gegenwärtig positioniert ist, der durch die Kalkulation gefunden wird, mit dem vorangehenden Bereich verglichen wird, wobei dadurch das Optikpfadlängensteuermittel gesteuert wird.
Laserbearbeitungsmaschine, wie in beliebigen der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht, umfassend ein Totzonenbreiteneinstellmittel zum Einstellen einer Sektion, in der der Optikpfad nicht bewegt wird, wobei wenn der Bearbeitungskopf in der Totzonenbreite positioniert ist, eine Steuerung der Optikpfadlänge basierend auf dem Optikpfadlängensteuermittel nicht durchgeführt wird.
In einer Laserbearbeitungsmaschine mit einem Laseroszillator und einem Bearbeitungskopf, die miteinander durch einen Ausbreitungspfad zum Steuern der Länge des Ausbreitungspfades als Reaktion auf die Position des Bearbeitungskopfes kommunizieren, ein Laserbearbeitungsverfahren, die Schritte umfassend: Erfassen der gegenwärtigen Position des Bearbeitungskopfes; Bestimmen, ob die gegenwärtige Position des Bearbeitungskopfes eine Bewegung in einem voreingestellten Bearbeitungsbereich ist oder nicht; und falls die gegenwärtige Position des Bearbeitungskopfes als das Ergebnis der Bestimmung nicht eine Bewegung in dem vorbestimmten Bearbeitungsbereich ist, Steuern der Optikpfadlänge, um den Ausbreitungspfad zu justieren, und falls die gegenwärtige Position des Bearbeitungskopfes eine Bewegung in dem vorbestimmten Bereich ist, Unterdrücken einer Steuerung der Optikpfadlänge.
In einer Laserbearbeitungsmaschine mit einem Laseroszillator und einem Bearbeitungskopf, die miteinander durch einen Ausbreitungspfad zum Steuern der Länge des Ausbreitungspfades als Reaktion auf die Position des Bearbeitungskopfes kommunizieren, ein Laserbearbeitungsverfahren, die Schritte umfassend: Erfassen der gegenwärtigen Position des Bearbeitungskopfes; Bestimmen, ob die gegenwärtige Position des Bearbeitungskopfes eine Bewegung in einem voreingestellten Bearbeitungsbereich ist; und falls die gegenwärtige Position des Bearbeitungskopfes als das Ergebnis der Bestimmung nicht eine Bewegung in dem vorbestimmten Bearbeitungsbereich ist, Bestimmen, ob der Bewegungsbereich innerhalb einer Totzonenbreite ist oder nicht, und nur wenn die Bewegung außerhalb der Totzonenbreite ist, Steuern der Optikpfadlänge, um den Ausbreitungspfad zu justieren.