DE112021002084T5

DE112021002084T5 - Steuervorrichtung für Laserbearbeitungsgerät

Info

Publication number: DE112021002084T5
Application number: DE112021002084.6T
Authority: DE
Inventors: Jun Yagi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2023-01-26
Also published as: JPWO2021200471A1; WO2021200471A1; JP6959477B1; CN115335182A; US20230109709A1

Abstract

Es wird eine Steuervorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die die Neigungsrichtung einer Düse in Bezug auf eine Bearbeitungsprogrammroute sogar während der Änderung des Werkzeugdurchmesserkorrekturbetrags beibehalten kann und die die Bearbeitungsgenauigkeit verbessern kann. Diese Steuervorrichtung 1 für ein Laserbearbeitungsgerät umfasst: eine Werkzeugzentrumpfad-Recheneinheit 12, die einen Werkzeugzentrumpfad auf Basis eines Versatzvektors in Bezug auf eine Bearbeitungsprogrammroute berechnet; eine erste Neigungsrichtungs-Recheneinheit 131, die eine Neigungsrichtung einer Düse 2 in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad berechnet; eine Werkzeugorientierungs-Recheneinheit 14, die eine Ausrichtung der Düse 2 auf der Grundlage der Neigungsrichtung der Düse 2, die von der ersten Neigungsrichtungs-Recheneinheit 131 berechnet wird, und eines Neigungswinkels der Düse 2 in der Neigungsrichtung aus einer Richtung, die senkrecht zu einer Ebene eines Werkstücks W in einer Ebene orthogonal zu der Bearbeitungsprogrammroute ist, berechnet eine Antriebsachsenhub-Recheneinheit 15, die einen Bewegungsbetrag einer Antriebswelle auf der Basis des Werkzeugzentrumpfads und der Orientierung der Düse 2 berechnet; und eine Antriebsachsen-Steuereinheit 16, die die Antriebswelle auf der Basis des Bewegungsbetrags der Antriebswelle steuert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Steuerung für eine Lasermaschine.
STAND DER TECHNIK
Konventionellerweise wird bei der Nutenbearbeitung mit einer Lasermaschine eine Neigungsrichtung einer Düse gegenüber einer Vorschubrichtung der Düse gesteuert. Die Neigungsrichtung der Düse wird z.B. auf eine um 90 Grad gegenüber der Vorschubrichtung der Düse geneigte Richtung eingestellt, wodurch eine sogenannte Normalrichtungssteuerung möglich wird.
Weiter wird bei der Nutenbearbeitung durch die Lasermaschine ein Neigungswinkel in der Neigungsrichtung der Düse aus einer Richtung senkrecht zu einer Ebene eines zu bearbeitenden Werkstücks in einer Ebene orthogonal zur Vorschubrichtung der Düse gesteuert. Der Neigungswinkel der Düse wird z.B. in Abhängigkeit von einer Bearbeitungsform gesteuert.
Zum Beispiel wird in der japanischen, ungeprüften Patentanmeldung JP 2007-275974 A eine Technik vorgeschlagen, bei der eine Nutenbearbeitung mit einer NC-Laserschneidmaschine durchgeführt wird, um ein Bauteil mit einer Nut auszuschneiden. Die japanische ungeprüfte Patentanmeldung JP 2007-275974 A offenbart, dass ein Neigungswinkel eines Laserkopfes (Düse) zum Zeitpunkt der Nutenbearbeitung eines gekrümmten Teils geändert wird.
Patentdokument 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldung, JP 2007-275974 A
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Übrigens kann der Neigungswinkel der Düse je nach Bearbeitungsform durch einen Programmbefehl geändert werden. Wenn der Neigungswinkel der Düse geändert wird, ändert sich die Bestrahlungszone des Lasers auf dem zu bearbeitenden Werkstück. Aus diesem Grund wird der Bestrahlungsabstand des Lasers durch eine Kompensationsfunktion des Werkzeugradius angepasst, die normalerweise in der Steuerung der Lasermaschine enthalten ist. Mit anderen Worten, wenn die Werkzeugradiuskompensation durchgeführt wird, wird der Pfad des Werkzeugzentrums, durch den die Mitte der Düse verläuft, zu einem Pfad, der sich von einem Bearbeitungsprogrammpfad unterscheidet.
Die Neigungsrichtung der Düse wird jedoch automatisch so gesteuert, dass sie als Neigungsrichtung in Bezug auf den Werkzeugzentrumspfad immer konstant ist, aber wenn der Werkzeugradiuskompensationsbetrag geändert wird, ändert sich die Vorschubrichtung des Werkzeugzentrumspfads und die Neigungsrichtung der Düse ändert sich entsprechend. Aus diesem Grund besteht der Nachteil, dass sich die Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad ändert und die Maschinengenauigkeit verringert wird.
Daher wird vorzugsweise eine Steuerung für eine Lasermaschine bereitgestellt, die in der Lage ist, die Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad beizubehalten, selbst wenn der Werkzeugradiuskompensationsbetrag geändert wird, und die Maschinengenauigkeit zu verbessern.
Mittel zur Lösung der Probleme
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt eine Steuerung für eine Lasermaschine mit einer Düse bereit, wobei die Steuerung Folgendes umfasst: eine Werkzeugzentrumspfad-Recheneinheit, die einen Versatzvektor für einen Bearbeitungsprogrammpfad auf der Grundlage eines Analyseergebnisses eines Bearbeitungsprogramms erzeugt und einen Werkzeugzentrumspfad, durch den ein Zentrum der Düse verläuft, auf der Grundlage des Versatzvektors berechnet; eine erste Neigungsrichtungs-Recheneinheit, die eine Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad auf Basis des Analyseergebnisses des Bearbeitungsprogramms berechnet; eine Werkzeugstellungs-Recheneinheit, die eine Stellung der Düse auf der Grundlage der von der ersten Neigungsrichtungs-Recheneinheit berechneten Neigungsrichtung der Düse und eines Neigungswinkels in der Neigungsrichtung der Düse aus einer Richtung senkrecht zu einer Ebene eines Werkstücks in einer Ebene orthogonal zu dem Bearbeitungsprogrammpfad berechnet; eine Antriebsachsen-Hub-Recheneinheit, die einen Hub einer Antriebsachse auf der Grundlage des von der Werkzeugzentrumspfad-Recheneinheit berechneten Werkzeugzentrumspfads und der von der Werkzeugstellungs-Recheneinheit berechneten Stellung der Düse berechnet; und eine Antriebsachsen-Steuereinheit, die die Antriebsachse auf Basis des von der Antriebsachsen-Hub-Recheneinheit berechneten Hubs der Antriebsachse steuert.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine Steuerung für eine Lasermaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, die Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad beizubehalten, selbst wenn der Werkzeugradiuskompensationsbetrag geändert wird, und die Maschinengenauigkeit zu verbessern.
Figurenliste

1 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Steuerung für eine Lasermaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ist eine Ansicht zur Beschreibung der Nutenbearbeitung und eine perspektivische Ansicht eines durch Nutenbearbeitung hergestellten Produkts;
3 ist eine Ansicht zur Beschreibung der Nutenbearbeitung und ist eine perspektivische Ansicht, die eine Stellung und einen Ort einer Düse während der Nutenbearbeitung zeigt;
4 ist eine Ansicht zur Beschreibung der Nutenbearbeitung und ist eine Draufsicht, die den Ort der Düse während der Nutenbearbeitung zeigt;
5 ist eine Ansicht, die eine Neigungsrichtung und einen Neigungswinkel der Düse während der Nutenbearbeitung zeigt;
6 ist eine Ansicht, die eine Stellung und einen Ort der Düse zeigt, wenn keine Werkzeugradiuskompensation bei der Nutenbearbeitung ausgeführt wird;
7 ist eine Ansicht, die eine Stellung und einen Ort der Düse zeigt, die von einer konventionellen Steuerung gesteuert werden, wenn die Werkzeugradiuskompensation bei der Nutenbearbeitung ausgeführt wird;
8 ist eine Ansicht, die eine Stellung und einen Ort der Düse zeigt, die von der Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gesteuert wird, wenn die Werkzeugradiuskompensation bei der Nutenbearbeitung ausgeführt wird;
9 ist eine Ansicht, die eine Laserbestrahlungszone zeigt, wenn der Neigungswinkel der Düse bei der Nutenbearbeitung verändert wird;
10 ist eine Ansicht, die eine konventionelle Laserbestrahlungszone zeigt, wenn die Werkzeugradiuskompensation bei der Nutenbearbeitung durchgeführt wird;
11 ist eine Ansicht, die eine Laserbestrahlungszone der vorliegenden Ausführungsform zeigt, wenn die Werkzeugradiuskompensation bei der Nutenbearbeitung ausgeführt wird;
12 ist eine Ansicht, die einen Ort der Düse zeigt, wenn die Werkzeugradiuskompensation auf einem Kreisbogen-Bearbeitungsprogrammpfad nicht ausgeführt wird;
13 ist eine Ansicht, die einen Ort der Düse zeigt, wenn die Werkzeugradiuskompensation auf einem Kreisbogenbearbeitungsprogrammpfad ausgeführt wird und die Neigungsrichtung der Düse auf eine Neigungsrichtung in Bezug auf den Kreisbogenbearbeitungsprogrammpfad eingestellt ist;
14 ist eine Ansicht, die einen Ort der Düse zeigt, wenn die Werkzeugradiuskompensation auf einem Kreisbogenbearbeitungsprogrammpfad ausgeführt wird und die Neigungsrichtung der Düse auf eine Neigungsrichtung in Bezug auf den Kreisbogenbearbeitungsprogrammpfad in einem Fall eingestellt ist, in dem ein Radiusunterschied zum Werkzeugzentrumspfad groß ist; und
15 ist eine Ansicht, die eine Bearbeitungsform auf einem Kreisbogen-Bearbeitungsprogrammpfad zeigt, wenn die Neigungsrichtung der Düse auf eine Neigungsrichtung in Bezug auf den Werkzeugzentrumspfad eingestellt ist und die Neigungsrichtung der Düse auf eine Neigungsrichtung in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad eingestellt ist.

BEVORZUGTER MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
1 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuerung 1 für eine Lasermaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Die Steuerung 1 für die Lasermaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranlasst die Lasermaschine, eine Nutenbearbeitung an einem zu bearbeitenden Werkstück auszuführen und das Werkstück zu einem Bauteil mit einer Nut zu bearbeiten.
Im Folgenden wird die Nutenbearbeitung mit der Lasermaschine anhand der 2 bis 6 im Detail beschrieben. 2 ist eine Ansicht zur Beschreibung der Nutenbearbeitung und eine perspektivische Ansicht eines durch Nutenbearbeitung hergestellten Produkts P. In dem in 2 gezeigten Beispiel hat das durch Nutenbearbeitung hergestellte Produkt P die Form eines Pyramidenstumpfs, bei dem vier Seitenflächen nach außen zu einer oberen Fläche hin geneigt sind. Eine durch diese geneigten Flächen gebildete Nut bildet beim Laserschweißen eine Nut.
3 ist eine Ansicht zur Beschreibung der Nutenbearbeitung und ist eine perspektivische Ansicht, die eine Stellung und einen Ort einer Düse 2 während der Nutenbearbeitung zeigt. 4 ist eine Ansicht zur Beschreibung der Nutenbearbeitung und ist eine Draufsicht, die einen Ort der Düse 2 während der Nutenbearbeitung zeigt. Die in den 3 und 4 gezeigten Beispiele zeigen den Ort der Düse 2, wenn ein Werkstück W bearbeitet wird, auf dem in 2 gezeigten, mit einer Nutenbearbeitung hergestellten Produkt.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, wird die Düse 2 in einer rechteckigen Form auf einer Oberfläche des Werkstücks W bewegt, wobei die Düse 2 in einer Vorschubrichtung der Düse 2 geneigt ist. In den in den 3 und 4 dargestellten Beispielen ist die Neigungsrichtung der Düse 2 eine Richtung (eine X-Richtung oder eine Y-Richtung in 3), die um 90 Grad in Bezug auf die Vorschubrichtung und eine nach außen geneigte Richtung geneigt ist. In den in den 3 und 4 gezeigten Beispielen ist ein Neigungswinkel in der Neigungsrichtung der Düse 2 auf 45 Grad von einer Richtung (einer Z-Richtung in 3) senkrecht zur Oberfläche (Ebene) des Werkstücks W in einer Ebene orthogonal zur Vorschubrichtung der Düse 2 eingestellt.
Die Neigungsrichtung und der Neigungswinkel der Düse 2 werden unter Bezugnahme auf 5 näher beschrieben. 5 ist eine Ansicht, die die Neigungsrichtung und den Neigungswinkel der Düse 2 während der Nutenbearbeitung zeigt. In dem in 5 gezeigten Beispiel ist die Neigungsrichtung der Düse 2 eine Richtung, d.h. die Y-Richtung, die sich um 90 Grad in Bezug auf die X-Richtung dreht, die die Vorschubrichtung der Düse 2 ist. Ferner ist der Neigungswinkel in der Y-Richtung als Neigungsrichtung der Düse 2 auf 60 Grad von der Z-Richtung, die eine Richtung senkrecht zur Oberfläche (XY-Ebene) des Werkstücks W ist, in einer Ebene orthogonal zur X-Richtung, die die Vorschubrichtung der Düse 2 ist, d.h. in einer YZ-Ebene, eingestellt. Wie oben beschrieben, werden die Neigungsrichtung und der Neigungswinkel der Düse 2 bei der Nutenbearbeitung gesteuert.
Dabei kann der Neigungswinkel der Düse 2 in Abhängigkeit von einer Bearbeitungsform durch einen Bearbeitungsprogrammbefehl verändert werden. Wenn der Neigungswinkel der Düse 2 geändert wird, ändert sich die Bestrahlungszone des Lasers auf dem zu bearbeitenden Werkstück W. Daher wird ein Bestrahlungsabstand des Lasers durch eine Werkzeugradiuskompensationsfunktion angepasst, die normalerweise in der Steuerung 1 für die Lasermaschine vorgesehen ist. Mit anderen Worten, wenn die Werkzeugradiuskompensation durchgeführt wird, wie in den 3 und 4 gezeigt, wird ein Werkzeugzentrumspfad, durch den ein Zentrum der Düse 2 verläuft, gegenüber einem Bearbeitungsprogrammpfad versetzt, und beide Pfade werden zu unterschiedlichen Pfaden. Ein solcher Versatzbetrag ist ein Werkzeugradiuskompensationsbetrag.
6 ist eine Ansicht, die eine Stellung und einen Ort der Düse 2 zeigt, wenn die Werkzeugradiuskompensation bei der Nutenbearbeitung nicht ausgeführt wird. 6 zeigt eine Stellung und einen Ort der Düse 2 von der XY-Ebene aus gesehen. In dem in 6 gezeigten Beispiel wird die Werkzeugradiuskompensation nicht ausgeführt, und der Bearbeitungsprogrammpfad und der Werkzeugzentrumspfad stimmen überein. Da die Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad so gesteuert wird, dass sie auch in gekrümmten Ecken dieser Pfade immer konstant ist, dreht sich die Düse 2 automatisch, und die Neigungsrichtung der Düse 2 wird beibehalten.
7 ist eine Ansicht, die eine Stellung und einen Ort der Düse 2 zeigt, die von einer herkömmlichen Steuerung gesteuert wird, wenn die Werkzeugradiuskompensation bei der Nutenbearbeitung ausgeführt wird. Wie in 7 gezeigt, wird die Neigungsrichtung der Düse 2, die durch die herkömmliche Steuerung gesteuert wird, automatisch so gesteuert, dass sie als Neigungsrichtung in Bezug auf der Werkzeugzentrumspfad immer konstant ist, aber wenn der Betrag der Werkzeugradiuskompensation geändert wird (die Werkzeugradiuskompensationsfunktion ist eingeschaltet), entsprechend einer Änderung des Neigungswinkels der Düse 2 in Abhängigkeit von der Bearbeitungsform, ändert sich die Vorschubrichtung des Werkzeugzentrumspfads und die Neigungsrichtung der Düse 2 ändert sich entsprechend. Aus diesem Grund ergibt sich das Problem, dass sich die Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad ändert und die Maschinengenauigkeit verringert wird.
Daher soll die Steuerung 1 für die Lasermaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform das oben beschriebene Problem lösen. Nachfolgend wird eine Konfiguration der Steuerung 1 für die Lasermaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Detail beschrieben.
Zurückkehrend zu 1 beinhaltet die Steuerung 1 für die Lasermaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 11, eine Werkzeugzentrumpfad-Recheneinheit 12, eine Neigungsrichtung-Recheneinheit 13, eine Werkzeugstellungs-Recheneinheit 14, eine Antriebsachsenhub-Recheneinheit 15 und eine Antriebsachsen-Steuereinheit 16.
Die Steuerung 1 für die Lasermaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird beispielsweise durch das Lesen eines Programms implementiert, das einen Computer mit einer CPU und einem Speicher veranlasst, die Laserbearbeitung gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchzuführen. Die Steuerung 1 für die Lasermaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet eine numerische Steuerung und eine Servosteuerung.
Die Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 11 analysiert ein einzugebendes Bearbeitungsprogramm. Insbesondere analysiert die Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 11 das Bearbeitungsprogramm, um Bearbeitungsinformationen zu erhalten, z. B. einen Bearbeitungsprogrammpfad, Informationen über eine Neigungsrichtung der Düse und einen Neigungswinkel der Düse.
Die Werkzeugzentrumpfad-Recheneinheit 12 erzeugt einen Versatzvektor für den Bearbeitungsprogrammpfad auf Basis des Analyseergebnisses des Bearbeitungsprogramms durch die Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 11 und berechnet den Werkzeugzentrumspfad, durch den der Mittelpunkt der Düse verläuft, auf Basis des Versatzvektors. Die Werkzeugzentrumpfad-Recheneinheit 12 berechnet der Werkzeugzentrumspfad, die von dem Bearbeitungsprogrammpfad versetzt ist (versetzt um einen Werkzeugradius von dem Bearbeitungsprogrammpfad), und somit kann der Werkzeugradius kompensiert werden.
Die Neigungsrichtung-Recheneinheit 13 umfasst eine erste Neigungsrichtungs-Recheneinheit 131, eine zweite Neigungsrichtungs-Recheneinheit 132 und eine Neigungsrichtungsberechnungs-Schalteinheit 133.
Die erste Neigungsrichtungs-Recheneinheit 131 berechnet die Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad auf der Grundlage des Analyseergebnisses des Bearbeitungsprogramms durch die Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 11. Insbesondere wird auf Basis der Information über die Neigungsrichtung der Düse 2 (ein Drehwinkel in Bezug auf die Vorschubrichtung der Düse 2), die von der Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 11 erfasst wird, die Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad berechnet.
Die zweite Neigungsrichtungs-Recheneinheit 132 berechnet die Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf den Werkzeugzentrumspfad auf der Grundlage des Analyseergebnisses des Bearbeitungsprogramms durch die Bearbeitungsprogramm-Aanalyseeinheit 11. Spezifisch wird auf Basis der Informationen über die Neigungsrichtung der Düse 2 (ein Drehwinkel in Bezug auf die Vorschubrichtung der Düse 2), die von der Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 11 erfasst werden, die Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf der Werkzeugzentrumspfad berechnet.
Die Neigungsrichtungsberechnungs-Umschalteinheit 133 schaltet zwischen der Berechnung der Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad durch die erste Neigungsrichtungs-Recheneinheit 131 und der Berechnung der Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Werkzeugzentrumspfad durch die zweite Neigungsrichtungs-Recheneinheit 132 in Abhängigkeit von der Form des Bearbeitungsprogrammpfads um. Insbesondere schaltet die Neigungsrichtungsberechnungs-Schalteinheit 133 auf die Berechnung der Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Werkzeugzentrumspfad durch die zweite Neigungsrichtungs-Recheneinheit 132 um, wenn die Form des Bearbeitungsprogrammpfads eine Kreisbogenform ist. Die Umschaltung der Berechnung der Neigungsrichtung durch die Neigungsrichtungsberechnungs-Umschalteinheit 133 wird weiter unten im Detail beschrieben.
Die Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad ist vorzugsweise eine Richtung orthogonal zum Bearbeitungsprogrammpfad. Ebenso ist die Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Werkzeugzentrumspfad vorzugsweise eine Richtung orthogonal zum Werkzeugzentrumspfad. Dies ermöglicht die sogenannte Normalrichtungssteuerung.
Die Werkzeugstellungs-Recheneinheit 14 berechnet eine Stellung der Düse 2 auf der Grundlage der Neigungsrichtung der Düse 2, die von der ersten Neigungsrichtungs-Recheneinheit 131 oder der zweiten Neigungsrichtungs-Recheneinheit 132 berechnet wird, und des Neigungswinkels in der Neigungsrichtung der Düse 2 aus der Richtung senkrecht zur Ebene des Werkstücks W in der Ebene orthogonal zum Bearbeitungsprogrammpfad.
Die Antriebsachsenhub-Recheneinheit 15 berechnet einen Hub einer Antriebsachse auf der Grundlage des von der Werkzeugzentrumpfad-Recheneinheit 12 berechneten Werkzeugzentrumspfads und der von der Werkzeugstellungs-Recheneinheit 14 berechneten Stellung der Düse 2.
Die Antriebsachsen-Steuereinheit 16 steuert die Antriebsachse auf der Grundlage des von der Antriebsachsenhub-Recheneinheit 15 berechneten Hubs der Antriebsachse.
Nachfolgend wird der Betrieb der Düse 2 der Lasermaschine, die von der Steuerung 1 für die Lasermaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform gesteuert wird, im Detail beschrieben.
8 ist eine Ansicht, die eine Stellung und einen Ort der Düse 2 zeigt, die von der Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gesteuert wird, wenn die Werkzeugradiuskompensation bei der Nutenbearbeitung ausgeführt wird. Wie in 8 gezeigt, steuert die Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Neigungsrichtung der Düse 2 als Neigungsrichtung in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad, wenn der Betrag der Werkzeugradiuskompensation geändert wird (wobei die Werkzeugradiuskompensationsfunktion eingeschaltet ist), da der Neigungswinkel der Düse 2 in Abhängigkeit von der Bearbeitungsform geändert wird. Aus diesem Grund kann die Maschinengenauigkeit verbessert werden, da die Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad immer konstant gehalten wird.
9 ist eine Ansicht, die eine Laserbestrahlungszone LA zeigt, wenn der Neigungswinkel der Düse 2 bei der Nutenbearbeitung geändert wird. 9 zeigt einen Fall, in dem die Werkzeugradiuskompensation ausgeschaltet ist und der Bearbeitungsprogrammpfad und der Werkzeugzentrumspfad ursprünglich miteinander übereinstimmen, aber der Einfachheit halber sind beide Pfade in 9 gegeneinander verschoben. Wie in 9 gezeigt, ist zu erkennen, dass die Laserbestrahlungszone LA erweitert wird, wenn der Neigungswinkel der Düse 2 verändert wird, insbesondere wenn eine Neigung der Stellung der Düse 2 erhöht wird.
Andererseits zeigt 10 eine herkömmliche Laserbestrahlungszone LA, wenn die Werkzeugradiuskompensation bei der Nutenbearbeitung ausgeführt wird. Wenn der Neigungswinkel der Düse 2 geändert und die Werkzeugradiuskompensation eingeschaltet wird, wird die Neigungsrichtung der Düse 2 in der Neigungsrichtung in Bezug auf den Werkzeugzentrumspfad gesteuert, der gegenüber dem Bearbeitungsprogrammpfad versetzt ist, wodurch sich die Neigungsrichtung mit des Werkzeugzentrumspfads ändert und sich auch die Art und Weise des Auftreffens des Lasers auf das Werkstück W ändert. Dadurch ändert sich auch die Laserbestrahlungszone LA erheblich, was zu einer Abnahme der Maschinengenauigkeit führt.
Andererseits ist 11 eine Ansicht der Laserbestrahlungszone LA der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Werkzeugradiuskompensation bei der Nutenbearbeitung ausgeführt wird. Wie in 11 gezeigt, wird, wenn der Neigungswinkel der Düse 2 geändert wird und die Werkzeugradiuskompensation eingeschaltet ist, die Neigungsrichtung der Düse 2 in der Neigungsrichtung in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad gesteuert, und somit wird die Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad beibehalten. Aus diesem Grund wird eine Abnahme der Maschinengenauigkeit vermieden.
Als Nächstes wird die Umschaltung der Neigungsrichtungsberechnung durch die Neigungsrichtungsberechnungs-Umschalteinheit 133 unter Bezugnahme auf die 12 bis 15 im Detail beschrieben.
12 ist eine Ansicht, die die Laserbearbeitung zeigt, wenn die Werkzeugradiuskompensation nicht auf einem Kreisbogen-Bearbeitungsprogrammpfad ausgeführt wird. Wie in 12 gezeigt, wird bei der Nutenbearbeitung auf dem Kreisbogen-Bearbeitungsprogrammpfad die Neigungsrichtung gesteuert und die Nutenbearbeitung so durchgeführt, dass die Neigungsrichtung der Düse 2 immer senkrecht (in normaler Richtung) zu einer Tangente des Kreisbogens verläuft. Da 12 einen Fall zeigt, in dem die Werkzeugradiuskompensation nicht ausgeführt wird, stimmen der Bearbeitungsprogrammpfad und der Werkzeugzentrumspfad miteinander überein.
13 ist eine Ansicht, die die Laserbearbeitung zeigt, wenn die Werkzeugradiuskompensation auf einem Kreisbogen-Bearbeitungsprogrammpfad ausgeführt wird und die Neigungsrichtung der Düse auf die Neigungsrichtung in Bezug auf den Kreisbogen-Bearbeitungsprogrammpfad eingestellt ist. Wie in 13 gezeigt, gibt es, wenn die Düse 2 auf dem Werkzeugzentrumspfad mit der Neigungsrichtung der Düse 2 als Neigungsrichtung in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad bewegt wird, einen Unterschied in der Neigung zwischen einer Neigung einer Normalen in Bezug auf eine Tangente des Werkzeugzentrumspfads und einer Neigung einer Normalen in Bezug auf eine Tangente des Programmpfads, insbesondere in der Nähe eines Startpunkts und eines Endpunkts des Pfads. Zu diesem Zeitpunkt ist die Form der bearbeiteten Oberfläche kein perfekter Kreis, selbst wenn der Pfad ein perfekter Kreis ist.
14 ist weiter eine Ansicht, die die Laserbearbeitung zeigt, wenn die Werkzeugradiuskompensation auf einem Kreisbogen-Bearbeitungsprogrammpfad ausgeführt wird und die Neigungsrichtung der Düse 2 auf die Neigungsrichtung in Bezug auf den Kreisbogen-Bearbeitungsprogrammpfad in einem Fall eingestellt ist, in dem ein Radiusunterschied zum Werkzeugzentrumspfad groß ist. 15 ist eine Ansicht, die eine Bearbeitungsform auf einem Kreisbogen-Bearbeitungsprogrammpfad zeigt, wenn die Neigungsrichtung der Düse 2 auf die Neigungsrichtung in Bezug auf den Werkzeugzentrumspfad eingestellt ist und die Neigungsrichtung der Düse 2 auf die Neigungsrichtung in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad eingestellt ist. Wie in den 14 und 15 gezeigt, ist bei einer großen Radiusdifferenz zwischen dem Bearbeitungsprogrammpfad und dem Werkzeugzentrumspfad, wenn die Neigungsrichtung der Düse 2 auf die Neigungsrichtung in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad eingestellt ist, zu erkennen, dass die Bearbeitungsform nicht zu einer Kreisbogenform wird, und wenn die Radiusdifferenz zunimmt, ist die Bearbeitungsform nicht mehr gekrümmt.
Daher schaltet in der vorliegenden Ausführungsform die Neigungsrichtungsberechnungs-Schalteinheit 133 zwischen der Berechnung der Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad und der Berechnung der Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf der Werkzeugzentrumspfad in Abhängigkeit von der Form des Bearbeitungsprogrammpfads um. Insbesondere, wenn die Form des Bearbeitungsprogrammpfads die oben beschriebene Kreisbogenform ist, schaltet die Neigungsrichtungsberechnungs-Schalteinheit 133 auf die Berechnung der Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Werkzeugzentrumspfad um. Auf diese Weise ist es möglich, die Maschinengenauigkeit zu verbessern und gleichzeitig eine gewünschte Bearbeitungsform beizubehalten.
Mit der Steuerung 1 für die Lasermaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die folgenden Effekte erzielt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Steuerung 1: die Werkzeugzentrumpfad-Recheneinheit 12, die den Werkzeugzentrumspfad auf der Grundlage des Offsetvektors berechnet; und die erste Neigungsrichtungs-Recheneinheit 131, die die Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad berechnet. Ferner umfasst die Steuerung 1: die Werkzeugstellungs-Recheneinheit 14, die die Stellung der Düse 2 auf der Grundlage der berechneten Neigungsrichtung der Düse 2 und des Neigungswinkels in der Neigungsrichtung der Düse 2 aus der Richtung senkrecht zur Ebene des Werkstücks W in der Ebene orthogonal zum Bearbeitungsprogrammpfad berechnet; die Antriebsachsenhub-Recheneinheit 15, die den Hub der Antriebsachse auf der Grundlage des Werkzeugzentrumspfads und der Stellung der Düse 2 berechnet; und die Antriebsachsen-Steuereinheit 16, die die Antriebsachse auf Basis des Hubs der Antriebsachse steuert. Dadurch kann die Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad beibehalten werden, selbst wenn der Neigungswinkel der Düse in Abhängigkeit von der Bearbeitungsform geändert wird und der Werkzeugradiuskompensationsbetrag geändert wird, und somit kann die Maschinengenauigkeit verbessert werden.
Ferner enthält die Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die zweite Neigungsrichtungs-Recheneinheit 132, die die Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Werkzeugzentrumspfad auf Basis des Analyseergebnisses des Bearbeitungsprogramms berechnet. Ferner umfasst die Steuerung 1 die Neigungsrichtungsberechnungs-Schalteinheit 133, die zwischen der Berechnung der Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad durch die erste Neigungsrichtungs-Recheneinheit 131 und der Berechnung der Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Werkzeugzentrumspfad durch die zweite Neigungsrichtungs-Recheneinheit 132 in Abhängigkeit von der Form des Bearbeitungsprogrammpfads umschaltet. Da die Neigungsrichtung der Düse 2 zwischen der Berechnung der Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf der Werkzeugzentrumspfad und der Berechnung der Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad in Abhängigkeit von der Form des Bearbeitungsprogrammpfads umgeschaltet werden kann, ist es dadurch möglich, die Maschinengenauigkeit unter Beibehaltung der Bearbeitungsform zu verbessern.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Neigungsrichtungsberechnungs-Schalteinheit 133 so konfiguriert, dass sie auf die Berechnung der Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf der Werkzeugzentrumspfad durch die zweite Neigungsrichtungs-Recheneinheit 132 umschaltet, wenn die Form des Bearbeitungsprogrammpfads die Kreisbogenform ist. Dadurch ist es möglich, die Maschinengenauigkeit zuverlässiger zu verbessern, während die Bearbeitungsform beibehalten wird.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad die Richtung orthogonal zum Bearbeitungsprogrammpfad, und in ähnlicher Weise ist die Neigungsrichtung der Düse 2 in Bezug auf den Werkzeugmittenpfad die Richtung orthogonal zum Werkzeugmittenpfad. Dadurch wird die so genannte Normalrichtungssteuerung möglich, und die Maschinengenauigkeit kann verbessert werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, und die vorliegende Offenbarung umfasst Änderungen und Verbesserungen innerhalb des Bereichs, in dem das Ziel der vorliegenden Offenbarung erreicht werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Steuerung für Lasermaschine
2: Düse
11: Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit
12: Werkzeugzentrumpfad-Recheneinheit
13: Neigungsrichtungs-Recheneinheit
131: erste Neigungsrichtungs-Recheneinheit
132: zweite Neigungsrichtungs-Recheneinheit
133: Neigungsrichtungsberechnungs-Schalteinheit
14: Werkzeugstellungs-Recheneinheit
15: Antriebsachsenhub-Recheneinheit
16: Antriebsachsen-Steuereinheit
LA: Laser-Bestrahlungszone
P: Nutenbearbeitung-Fertigprodukt
W: Werkstück

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007275974 A [0004, 0005]

Claims

Steuerung für eine Lasermaschine mit einer Düse, wobei die Steuerung umfasst: eine Werkzeugzentrumpfad-Recheneinheit, die einen Versatzvektor für einen Bearbeitungsprogrammpfad auf Basis eines Analyseergebnisses eines Bearbeitungsprogramms erzeugt und einen Werkzeugzentrumspfad, durch den ein Mittelpunkt der Düse verläuft, auf der Grundlage des Versatzvektors berechnet; eine erste Neigungsrichtungs-Recheneinheit, die eine Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad basierend auf dem Analyseergebnis des Bearbeitungsprogramms berechnet; eine Werkzeugstellungs-Recheneinheit, die eine Stellung der Düse auf der Grundlage der von der ersten Neigungsrichtungs-Recheneinheit berechneten Neigungsrichtung der Düse und eines Neigungswinkels in der Neigungsrichtung der Düse aus einer Richtung senkrecht zu einer Ebene eines Werkstücks in einer Ebene orthogonal zu dem Bearbeitungsprogrammpfad berechnet; eine Antriebsachsenhub-Recheneinheit, die einen Hub einer Antriebsachse auf Basis des von der Werkzeugzentrumpfad-Recheneinheit berechneten Werkzeugzentrumspfads und der von der Werkzeugstellungsberechnungseinheit berechneten Stellung der Düse berechnet; und eine Antriebsachsen-Steuereinheit, die die Antriebsachse auf Basis des von der Antriebsachsenhub-Recheneinheit berechneten Hubs der Antriebsachse steuert.
Steuerung für eine Lasermaschine nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine zweite Neigungsrichtungs-Recheneinheit, die die Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf den Werkzeugzentrumspfad auf Basis des Analyseergebnisses des Bearbeitungsprogramms berechnet; und eine Neigungsrichtungsberechnungs-Schalteinheit, die zwischen der Berechnung der Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad durch die erste Neigungsrichtungs-Recheneinheit und der Berechnung der Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf den Werkzeugzentrumspfad durch die zweite Neigungsrichtungs-Recheneinheit umschaltet, abhängig von einer Form des Bearbeitungsprogrammpfades.
Steuerung für eine Lasermaschine nach Anspruch 2, wobei die Neigungsrichtungsberechnungs-Schalteinheit auf die Berechnung der Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf der Werkzeugzentrumspfad durch die zweite Neigungsrichtungs-Recheneinheit umschaltet, wenn die Form des Bearbeitungsprogrammpfads eine Kreisbogenform ist.
Steuerung für eine Lasermaschine nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf den Bearbeitungsprogrammpfad eine Richtung orthogonal zum Bearbeitungsprogrammpfad ist, und die Neigungsrichtung der Düse in Bezug auf der Werkzeugzentrumspfad eine Richtung orthogonal zum Werkzeugzentrumspfad ist.