DE112022000384T5

DE112022000384T5 - Lehrvorrichtung und lehrverfahren zum lehren der bedienung einer laserbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112022000384T5
Application number: DE112022000384.7T
Authority: DE
Inventors: Youhei Suzuki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2023-10-12
Also published as: JPWO2022181643A1; WO2022181643A1; US20240091879A1; CN116867600A; TW202234189A

Abstract

In der Laserbearbeitung besteht ein Bedarf an einer Lehrvorrichtung, die eine einfache Einstellung eines Laserparameters an einer gewünschten Position auf einer Bewegungsbahn des Laserstrahls in Bezug auf ein Werkstück ermöglicht.Eine Lehrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einem Prozessor ausgestattet. Der Prozessor erzeugt ein Pfadbild 110, das einen Bewegungspfad MP zeigt, auf dem eine Laserbearbeitungsvorrichtung einen Laserstrahl in Bezug auf ein Werkstück bei der Laserbearbeitung bewegt, erzeugt ein Eingabebild 132 zum Eingeben eines Datensatzes eines Fortschrittsparameters, der den Fortschritt der Laserbearbeitung anzeigt, und eines Laserparameters des Laserstrahls, und zeigt auf dem Pfadbild 110 eine Position an, die dem Fortschrittsparameter auf dem Bewegungspfad MP entspricht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Lehrvorrichtung und ein Lehrverfahren zum Lehren des Bedienens einer Laserbearbeitungsvorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Eine Lehrvorrichtung zum Lehren eines Laserprozesses ist bekannt (z. B. Patentdokument 1).
[ZITIERLISTE]
[PATENTLITERATUR]
Patentliteratur 1: JP 2020-035404 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[TECHNISCHES PROBLEM]
Im Stand der Technik besteht bei einem Laserprozess der Bedarf an einer Lehrvorrichtung, mit der sich ein Laserparameter an einer gewünschten Position im Bewegungspfad eines Laserstrahls relativ zu einem Werkstück leicht einstellen lässt.
[LÖSUNG DES PROBLEMS]
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Lehrvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie die Bedienung einer Laserbearbeitungsvorrichtung lehrt, die so konfiguriert ist, dass sie einen Laserprozess an einem Werkstück durch Bewegen eines auf das Werkstück gestrahlten Laserstrahls relativ zu dem Werkstück durchführt. Die Lehrvorrichtung enthält einen Prozessor. Der Prozessor erzeugt ein Pfadbild, das einen Bewegungspfad anzeigt, entlang dessen die Laserbearbeitungsvorrichtung den Laserstrahl relativ zu einem Werkstück in einem Laserprozess bewegt, erzeugt ein Eingabebild zum Eingeben eines Datensatzes eines Fortschrittsparameters, der einen Fortschritt des Laserprozesses anzeigt, und eines Laserparameters des Laserstrahls, und zeigt in dem Pfadbild eine Position auf dem Bewegungspfad an, die dem Fortschrittsparameter entspricht.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Lehrverfahren zum Lehren einer Bedienung einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Laserprozess an einem Werkstück durch Bewegen eines auf das Werkstück gestrahlten Laserstrahls relativ zu dem Werkstück durchführt. Das Lehrverfahren umfasst das Erzeugen eines Pfadbildes durch einen Prozessor, das einen Bewegungspfad anzeigt, entlang dessen die Laserbearbeitungsvorrichtung den Laserstrahl bei dem Laserprozess relativ zu dem Werkstück bewegt; das Erzeugen eines Eingabebildes durch den Prozessor zum Eingeben eines Datensatzes eines Fortschrittsparameters, der einen Fortschritt des Laserprozesses anzeigt, und eines Laserparameters des Laserstrahls; und das Anzeigen einer Position auf dem Bewegungspfad, die dem Fortschrittsparameter entspricht, durch den Prozessor in dem Pfadbild.
[VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG]
Die vorliegende Offenbarung ermöglicht es einem Bediener, einen Laserparameter (z. B. eine Laserleistung) an einer gewünschten Position auf einem Bewegungspfad frei einzustellen, während er den in einem Pfadbild angezeigten Bewegungspfad visuell erkennt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Laserbearbeitungssystems gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt ein Blockdiagramm des in 1 dargestellten Laserbearbeitungssystems.
3 zeigt ein Beispiel für eine Laserbestrahlungseinrichtung, wie sie in 1 dargestellt ist.
4 zeigt ein Beispiel für ein Lehrbild, das von einer in 1 dargestellten Lehrvorrichtung erzeugt wird, und zeigt einen Zustand, in dem eine Registerkarte „Form 1“ ausgewählt ist.
5 zeigt einen Zustand, in dem in dem in 4 dargestellten Lehrbild die Registerkarte „Leistung“ ausgewählt ist.
6 zeigt einen Zustand, in dem ein Schieberegler in dem in 5 dargestellten Lehrbild bewegt wurde.
7 zeigt ein Beispiel für ein Parametereinstellungsbild, das angezeigt wird, wenn ein Geschwindigkeitseinstellungsbild in 4 ausgewählt wird.
8 zeigt einen Zustand, in dem die Registerkarte „Leistung“ in dem in 4 dargestellten Lehrbild ausgewählt ist, wenn „Form 1“ und „Form 2“ ausgewählt sind.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen im Detail beschrieben. Es ist zu beachten, dass in den verschiedenen nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ähnliche Elemente durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und sich überschneidende Beschreibungen weggelassen werden. Zunächst wird ein Laserbearbeitungssystem 10 gemäß einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. Das Laserbearbeitungssystem 10 umfasst eine Laserbearbeitungsvorrichtung 12, eine Steuereinrichtung 14 und eine Lehrvorrichtung 50.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 führt auf Befehl der Steuereinrichtung 14 einen Laserprozess (Laserschweißen, Laserschneiden o.ä.) an einem Werkstück W durch, indem sie das Werkstück W mit einem Laserstrahl LB bestrahlt und den bestrahlten Laserstrahl LB relativ zum Werkstück W bewegt. Im Einzelnen umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 einen Laseroszillator 16, eine Laserbestrahlungseinrichtung 18 und einen Bewegungsmechanismus 20.
Der Laseroszillator 16 ist ein Festkörper-Laseroszillator (z.B. YAG-Laseroszillator oder Faserlaseroszillator), ein Gaslaseroszillator (z.B. Kohlendioxid-Laseroszillator) oder ähnliches, der den Laserstrahl LB intern durch optische Resonanz als Reaktion auf einen Befehl von der Steuereinrichtung 14 erzeugt und den Laserstrahl LB durch ein Lichtführungselement 22 an die Laserbestrahlungseinrichtung 18 liefert. Das Lichtführungselement 22 umfasst ein optisches Element, wie z. B. eine optische Faser, einen Lichtleitpfad aus einem hohlen oder lichtdurchlässigen Material, einen Reflexionsspiegel oder eine optische Linse, und leitet den Laserstrahl LB zur Laserbestrahlungseinrichtung 18.
Bei der Laserbestrahlungsvorrichtung 18 handelt es sich um einen Laserscanner (Galvanoscanner), einen Laserbearbeitungskopf oder dergleichen, der den vom Laseroszillator 16 gelieferten Laserstrahl LB fokussiert und das Werkstück W bestrahlt. 3 zeigt schematisch eine Konfiguration der Laserbestrahlungseinrichtung 18 als Laserscanner. Die in 3 dargestellte Laserbestrahlungseinrichtung 18 umfasst ein Gehäuse 24, einen Lichtempfänger 26, Spiegel 28 und 30, Spiegelantriebsvorrichtungen 32 und 34, eine optische Linse 36, eine Linsenantriebsvorrichtung 38 und einen Emitter 40.
Das Gehäuse 24 ist hohl und definiert einen Ausbreitungsweg für den Laserstrahl LB im Inneren. Der Lichtempfänger 26 ist am Gehäuse 24 vorgesehen, um den Laserstrahl LB zu empfangen, der sich durch das Lichtführungselement 22 ausbreitet. Der Spiegel 28 ist im Inneren des Gehäuses 24 um eine Achse A1 drehbar angeordnet. Der Spiegel 28 reflektiert den im Gehäuse 24 durch den Lichtempfänger 26 einfallenden Laserstrahl LB in Richtung des Spiegels 30. Bei der Spiegelantriebsvorrichtung 32 handelt es sich beispielsweise um einen Servomotor, der den Spiegel 28 in Reaktion auf einen Befehl der Steuereinrichtung 14 um die Achse A1 dreht.
Andererseits ist der Spiegel 30 im Inneren des Gehäuses 24 um eine Achse A2 drehbar angeordnet. Die Achse A2 kann im Wesentlichen orthogonal zur Achse A1 verlaufen. Der Spiegel 30 reflektiert den vom Spiegel 28 reflektierten Laserstrahl LB in Richtung der optischen Linse 36. Bei der Spiegelantriebsvorrichtung 34 handelt es sich beispielsweise um einen Servomotor, der den Spiegel 30 als Reaktion auf einen Befehl der Steuereinrichtung 14 um die Achse A2 dreht. Im Allgemeinen können die Spiegel 28 und 30 als Galvano-Spiegel und die Spiegelantriebsvorrichtungen 32 und 34 als Galvano-Motoren bezeichnet werden.
Die optische Linse 36 enthält eine Fokussierlinse oder ähnliches und fokussiert den Laserstrahl LB. In der vorliegenden Ausführungsform ist die optische Linse 36 im Inneren des Gehäuses 24 so gelagert, dass sie entlang einer optischen Achse O in Richtung des einfallenden Laserstrahls LB beweglich ist. Die Linsenantriebsvorrichtung 38 umfasst ein piezoelektrisches Element, einen Ultraschallvibrator, einen Ultraschallmotor oder dergleichen und verschiebt auf einen Befehl der Steuereinrichtung 14 hin die optische Linse 36 entlang der optischen Achse O-Richtung, wodurch der Fokus des auf das Werkstück W eingestrahlten Laserstrahls LB entlang der optischen Achse O-Richtung verschoben wird. Der Emitter 40 sendet den von der optischen Linse 36 fokussierten Laserstrahl LB nach außen aus dem Gehäuse 24 aus.
Der Bewegungsmechanismus 20 umfasst beispielsweise einen Servomotor und bewegt die Laserbestrahlungseinrichtung 18 relativ zum Werkstück W. Bei dem Bewegungsmechanismus 20 handelt es sich beispielsweise um einen Gelenkroboter, der die Laserbestrahlungseinrichtung 18 in jede beliebige Position in einem Koordinatensystem C bewegen kann. Alternativ kann der Bewegungsmechanismus 20 eine Vielzahl von Kugelumlaufspindeln umfassen, die die Laserbestrahlungseinrichtung 18 entlang einer x-y-Ebene des Koordinatensystems C sowie entlang einer z-Achsenrichtung des Koordinatensystems C bewegen.
Das Koordinatensystem C ist beispielsweise ein Weltkoordinatensystem, das einen dreidimensionalen Raum einer Arbeitszelle definiert, ein Bewegungskoordinatensystem (z. B. ein Roboterkoordinatensystem) zur Steuerung eines Betriebs des Bewegungsmechanismus 20 oder ein Werkstückkoordinatensystem, das die Koordinaten des Werkstücks W definiert, und ist ein Steuerungskoordinatensystem zur automatischen Steuerung eines Betriebs der Laserbearbeitungsvorrichtung 12.
Die Steuereinrichtung 14 steuert den Betrieb der Laserbearbeitungsvorrichtung 12. Insbesondere ist die Steuereinrichtung 14 ein Computer mit einem Prozessor (CPU, GPU oder dergleichen) und einem Speicher (ROM, RAM oder dergleichen). Die Steuereinrichtung 14 steuert die Erzeugung eines Laserstrahls durch den Laseroszillator 16. Die Steuereinrichtung 14 bewegt die Laserbestrahlungseinrichtung 18 relativ zum Werkstück W durch Betätigung des Bewegungsmechanismus 20. Die Steuereinrichtung 14 ändert die Ausrichtung jedes der Spiegel 28 und 30 durch Betätigung der Spiegelantriebsvorrichtungen 32 bzw. 34 der Laserbestrahlungseinrichtung 18, so dass ein Bestrahlungspunkt des auf das Werkstück W gestrahlten Laserstrahls LB mit hoher Geschwindigkeit relativ zum Werkstück W bewegt werden kann.
Die Lehrvorrichtung 50 dient dazu, die Bedienung der Laserbearbeitungsvorrichtung 12 zu lehren. Wie in 2 dargestellt, ist die Lehrvorrichtung 50 ein Computer mit einem Prozessor 52, einem Speicher 54 und einer E/A-Schnittstelle 56. Es ist zu beachten, dass die Lehrvorrichtung 50 ein beliebiger Computertyp sein kann, z. B. ein Desktop-PC oder ein Tablet-PC.
Der Prozessor 52 umfasst eine CPU, eine GPU oder ähnliches und ist über einen Bus 58 mit dem Speicher 54 und der E/A-Schnittstelle 56 verbunden. Der Prozessor 52 führt eine arithmetische Verarbeitung durch, um eine unten beschriebene Lehrfunktion zu erreichen, während er mit dem Speicher 54 und der E/A-Schnittstelle 56 kommuniziert.
Der Speicher 54 umfasst ein RAM oder ein ROM und speichert verschiedene Daten vorübergehend oder dauerhaft. Die E/A-Schnittstelle 56 umfasst beispielsweise einen Ethernet-Anschluss (Handelsname), einen USB-Anschluss, einen Lichtwellenleiteranschluss oder einen HDMI-Anschluss (Handelsname) und kommuniziert auf Befehl des Prozessors 52 drahtgebunden oder drahtlos mit einem externen Gerät.
Die Lehrvorrichtung 50 ist mit einer Eingabeeinrichtung 60 und einer Anzeigeeinrichtung 62 ausgestattet. Die Eingabeeinrichtung 60 umfasst eine Tastatur, eine Maus, ein Berührungsfeld oder ähnliches und nimmt Dateneingaben von einem Bediener entgegen. Die Anzeigeeinrichtung 62 umfasst eine Flüssigkristallanzeige, eine organische EL-Anzeige oder Ähnliches und zeigt verschiedene Daten an.
Die Eingabeeinrichtung 60 und die Anzeigeeinrichtung 62 sind über Kabel oder drahtlos mit der E/A-Schnittstelle 56 verbunden. Dabei ist zu beachten, dass die Eingabeeinrichtung 60 und die Anzeigeeinrichtung 62 separat von einem Gehäuse der Lehrvorrichtung 50 vorgesehen oder in das Gehäuse der Lehrvorrichtung 50 integriert sein können.
Ein Lehrverfahren für die Bedienung der Laserbearbeitungsvorrichtung 12 unter Verwendung der Lehrvorrichtung 50 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 beschrieben. Nach dem Empfang eines Lehrstartbefehls vom Bediener über die Eingabeeinrichtung 60 erzeugt der Prozessor 52 ein in 4 dargestelltes Lehrbild 100 als Bilddaten unter Verwendung von Computergrafik (CG) und zeigt die Bilddaten auf der Anzeigeeinrichtung 62 an. Das Lehrbild 100 ist eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) zur Unterstützung des Bedieners bei der Lehrarbeit und umfasst einen Registerkarten-Bildbereich 102 und einen Parametereinstellungs-Bildbereich 104.
In der vorliegenden Ausführungsform werden insgesamt acht Arten von Registerkartenbildern im Registerkarten-Bildbereich 102 angezeigt, nämlich „Form 1“, „Form 2“, „Form 3“, „Form 4“, „Leistung“, „Frequenz“, „Tastgrad“ und „Defokus“. Der Bediener kann mit der Eingabeeinrichtung 60 eine dieser acht Arten von Registerkarten auswählen, indem er auf das Bild klickt.
Der Prozessor 52 erzeugt als Reaktion auf ein vom Bediener über die Eingabeeinrichtung 60 empfangenes Eingabesignal ein Parametereinstellungsbild, das der vom Bediener ausgewählten Registerkarte entspricht, und zeigt das erzeugte Bild in dem Parametereinstellungs-Bildbereich 104 an. 4 zeigt einen Zustand, in dem ein Parametereinstellungsbild 106, das der Registerkarte „Form 1“ entspricht, im Parametereinstellungs-Bildbereich 104 angezeigt wird.
Der Bediener kann über das Parametereinstellungsbild 106 verschiedene Parameter einstellen, wie z. B. die Form eines Bewegungspfads MP, entlang dessen die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 (insbesondere die Laserbestrahlungseinrichtung 18) den Laserstrahl LB relativ zum Werkstück W im Laserprozess bewegt, die Geschwindigkeit V des Laserstrahls LB (insbesondere der Bestrahlungspunkt auf dem Werkstück W) und die Anzahl der Abtastungen N, die der Laserstrahl LB wiederholt entlang des Bewegungspfads MP bewegt wird.
Im Einzelnen werden im Parametereinstellbild 106 ein Formauswahlbild 108 zur Auswahl des „Formtyps“, ein Pfadbild 110, ein numerisches Werteingabebild 112 für „Abtastfrequenz“, ein numerisches Werteingabebild 114 für „Zeitlänge“, ein numerisches Werteingabebild 116 für „Höhe“, ein numerisches Werteingabebild 118 für „Breite“, ein numerisches Werteingabebild 120 für „Anzahl der Abtastungen", ein Geschwindigkeitsauswahlbild 122, ein Geschwindigkeitseinstellungsbild 124, ein Laserlinienlängenbild 126 und ein Berechnungsmethodenauswahlbild 128 angezeigt.
Das Formauswahlbild 108 dient zur Auswahl der Form des Bewegungspfads MP. Wenn der Bediener die Eingabeeinrichtung 60 betätigt und auf das Formauswahlbild 108 klickt, zeigt der Prozessor 52 als Reaktion auf ein Eingabesignal von der Eingabeeinrichtung 60 eine Liste einer Vielzahl von „Formtyp“-Elementen im Formauswahlbild 108 an, z. B. in Form eines Pull-down-Bildes.
Der „Formtyp“ des Bewegungspfads MP kann beispielsweise verschiedene Formen umfassen, wie „Quadrat“, „Kreis“, „Achtform“, „C-Form“ und „Dreieckswellenform“. Der Bediener kann die Eingabeeinrichtung 60 bedienen, um einen der zahlreichen „Formtyp“-Elemente auszuwählen, die im Formauswahlbild 108 angezeigt werden, indem er auf das Bild klickt.
Das Pfadbild 110 zeigt den Bewegungspfad MP des im Formauswahlbild 108 ausgewählten „Formtyps“ an. 4 zeigt einen Fall, in dem „Quadrat“ als „Formtyp“ ausgewählt ist. Der Bewegungspfad MP umfasst einen Startpunkt P1 und einen Endpunkt P2. In dem in 4 dargestellten Beispiel befinden sich der Startpunkt P1 und der Endpunkt P2 in der Mitte der rechten Seite des Quadrats. Bei dem quadratischen Bewegungspfad MP bewegt die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 den Laserstrahl LB im Uhrzeigersinn (oder entgegen dem Uhrzeigersinn) entlang des Bewegungspfads MP vom Startpunkt P1 zum Endpunkt P2.
Es ist zu beachten, dass der Prozessor 52 ferner ein Bild zur Auswahl der Positionen des Startpunkts P1 und des Endpunkts P2 auf dem Bewegungspfad MP erzeugen und das erzeugte Bild im Parametereinstellungsbild 106 anzeigen kann. Der Prozessor 52 kann ferner ein Bild zur Auswahl der Richtung (z.B. im oder gegen den Uhrzeigersinn) erzeugen, in der der Laserstrahl LB vom Startpunkt P1 zum Endpunkt P2 entlang des Bewegungspfads MP bewegt wird, und das erzeugte Bild im Parametereinstellungsbild 106 anzeigen. In der vorliegenden Beschreibung wird das einmalige Bewegen des Laserstrahls LB vom Startpunkt P1 zum Endpunkt P2 entlang des Bewegungspfads MP als ein einziger „Scan“ bezeichnet.
Das Werteingabebild 116 für „Höhe“ dient zur Eingabe eines Höhenmaßes des im Formauswahlbild 108 ausgewählten „Formtyps“ (horizontale Richtung der Seite von 4). Der Bediener kann die Eingabeeinrichtung 60 bedienen, um einen Zahlenwert für „Höhe“ in das Werteingabebild 116 für Zahlenwerte einzugeben. Der Prozessor 52 zeigt den Bewegungspfad MP mit der Eingabe „Höhe“ im Pfadbild 110 in Reaktion auf ein Eingabesignal von der Eingabeeinrichtung 60 an. In dem in 4 dargestellten Beispiel wird in das numerische Werteingabebild 116 für „Höhe“ der Wert „20“ eingegeben, und im Pfadbild 110 wird ein quadratischer Bewegungspfad MP mit einer Höhe von 20 mm angezeigt.
Das Werteingabebild 118 für „Breite“ dient zur Eingabe eines Breitenmaßes des im Formauswahlbild 108 ausgewählten „Formtyps“ (vertikale Richtung der Seite von 4). Der Bediener kann die Eingabeeinrichtung 60 bedienen, um einen Zahlenwert für „Breite“ in das Werteingabebild 118 für Zahlenwerte einzugeben. Der Prozessor 52 zeigt den Bewegungspfad MP mit der Eingabe „Breite“ im Pfadbild 110 an. In dem in 4 dargestellten Beispiel wird in Werteingabebild 118 für „Breite“ „20“ eingegeben, und im Pfadbild 110 wird ein quadratischer Bewegungspfad MP mit einer Breite von 20 mm angezeigt.
Die „Anzahl der Abtastungen" im numerischen Werteingabebild 120 gibt an, wie oft N der Scan wiederholt wird. Die „Frequenz der Abtastung“ im numerischen Eingabebild 112 gibt die Anzahl der Abtastungen f (Einheit: Hz) in 1 Sekunde an. Die „Zeitdauer“ im Werteingabebild 114 bezieht sich auf die Zeitdauer ts , die erforderlich ist, um die Anzahl N der in das Werteingabebild 120 eingegebenen Abtastungen durchzuführen, und ergibt sich als Zeitdauer t_S = t₀ × N durch Multiplikation der für eine „Abtastung“ erforderlichen Zeitdauer t₀ mit der Anzahl N der Abtastungen. Der Bediener kann die Eingabeeinrichtung 60 bedienen, um „Abtastfrequenz“, „Zeitdauer“ und „Anzahl der Abtastungen“ in die Werteingabebilder 112, 114 bzw. 120 einzugeben.
Andererseits wird im Berechnungsmethodenauswahlbild 128 ein Bild der Option „Berechne die Abtastfrequenz aus der Zeitdauer und der Anzahl der Abtastungen", ein Bild der Option „Berechne die Zeitdauer aus der Abtastfrequenz und der Anzahl der Abtastungen“ und ein Bild der Option „Berechne die Anzahl der Zeiten aus der Abtastfrequenz und der Zeitdauer“ angezeigt. Der Bediener kann die Eingabeeinrichtung 60 betätigen, um eine dieser drei Optionen im Bild auszuwählen.
Bei Auswahl der Option „Abtastfrequenz aus Zeitdauer und Anzahl der Abtastungen berechnen“ nimmt der Prozessor 52 ein Eingabesignal der Bedienperson entgegen und zeigt das Zahlenwert-Eingabebild 112 der „Abtastfrequenz“ an, um anzuzeigen, dass eine numerische Eingabe nicht möglich ist. Der Bediener gibt im Werteingabebild 114 für „Zeitdauer“ die Zeitdauer ts und im Werteingabebild 120 für „Anzahl der Abtastungen" die Anzahl der Abtastungen N ein. Als Reaktion auf die Eingabesignale der Zeitlänge ts und der Anzahl der Abtastungen N berechnet der Prozessor 52 automatisch die Abtastfrequenz f als f = N/ts und zeigt den berechneten Wert im Zahlenwert-Eingabebild 112 an.
4 zeigt ein Beispiel, bei dem im Berechnungsmethodenauswahlbild 128 die Option „Abtastfrequenz aus Zeitlänge und Anzahl der Abtastungen berechnen“ gewählt, im Werteingabebild 114 ts = 1000 msec und im Werteingabebild 120 die Anzahl der Abtastungen N = 1 eingegeben wird. In diesem Fall zeigt der Prozessor 52, wie in 4 dargestellt, das Zahlenwert-Eingabebild 112 für die „Abtastfrequenz“ an (und zwar in einer anderen Farbe als die der Werteingabebilder 114 und 120), um visuell erkennbar zu machen, dass kein Zahlenwert eingegeben werden kann. Der Prozessor 52 errechnet dann automatisch die Abtastfrequenz f als f = N/ts (= 1 Hz) und zeigt den errechneten Wert im Werteingabebild 114 an.
Wird dagegen im Berechnungsmethodenauswahlbild 128 die Option „Zeitlänge aus der Frequenz und der Anzahl der Abtastungen berechnen“ gewählt, zeigt der Prozessor 52 das Werteingabebild 114 für „Zeitlänge“ an, um darauf hinzuweisen, dass eine Zahlenwert-Eingabe nicht möglich ist. Der Bediener gibt die Abtastfrequenz f und die Anzahl der Abtastungen Nein, und der Prozessor 52 berechnet aus diesen Eingangssignalen die Zeitlänge ts als ts = N/f und zeigt den berechneten Wert im numerischen Werteingabebild 114 an. Für die Option „Anzahl der Abtastungen aus Abtastfrequenz und Zeitdauer berechnen“ gilt dasselbe wie für die anderen Optionen.
Die „Laserlinienlänge“ im Laserlinienlängenbild 126 gibt eine Gesamtabtaststrecke 1 an, wenn der durch die Eingabe „Formtyp“, „Höhe“ und „Breite“ definierte Bewegungspfad MP so oft abgetastet wird, wie im numerischen Werteingabebild 120 für „Anzahl der Abtastungen" eingegeben wurde. Der Prozessor 52 berechnet automatisch die Laserlinienlänge 1 und zeigt sie im Laserlinienlängenbild 126 entsprechend der vom Bediener eingegebenen „Formart“, „Höhe“, „Breite“ und „Anzahl der Abtastungen" an.
Im Geschwindigkeitsauswahlbild 122 wird ein Bild einer Option „Scangeschwindigkeit“ und ein Bild einer Option „Lasergeschwindigkeit“ angezeigt. Der Bediener kann die Eingabeeinrichtung 60 bedienen, um eine dieser beiden Optionen im Bild auszuwählen. „Scangeschwindigkeit“ gibt eine Geschwindigkeit Vs an, mit der die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 (insbesondere die Laserbestrahlungseinrichtung 18) den Laserstrahl LB entlang des Bewegungspfades MP relativ zum Werkstück W bewegt.
Andererseits bezeichnet „Lasergeschwindigkeit“ eine Geschwindigkeitskomponente Vw der Geschwindigkeit Vs entlang einer Bezugsrichtung. Im Bewegungspfad MP des Pfadbildes 110 in 4 ist die Bezugsrichtung beispielsweise als eine horizontale Achsenrichtung des Pfadbildes 110 definiert. In diesem Fall ist die Lasergeschwindigkeit Vw die horizontale Geschwindigkeitskomponente der Geschwindigkeit Vs des Laserstrahls LB (insbesondere des Bestrahlungspunkts), der sich entlang des Bewegungspfads MP bewegt.
Das Geschwindigkeitseinstellungsbild 124 dient zum Einstellen der im Geschwindigkeitsauswahlbild 122 gewählten Scangeschwindigkeit Vs oder der Lasergeschwindigkeit Vw . Die Funktion des Geschwindigkeitseinstellungsbildes 124 wird weiter unten im Detail beschrieben. In dem in 4 dargestellten Beispiel werden im Geschwindigkeitseinstellungsbild 124 eine vom Bediener individuell eingestellte Höchstgeschwindigkeit und eine Mindestgeschwindigkeit angezeigt. 4 zeigt ein Beispiel, in dem die Scangeschwindigkeit Vs auf eine konstante Geschwindigkeit Vs = 4,8 m/min (oder 80 mm/s) eingestellt ist.
Wie oben beschrieben, kann der Bediener im Parametereinstellbild 106 verschiedene Parameter einstellen, wie z. B. den Formtyp des Bewegungspfads MP, die Zeitdauer ts , die Anzahl der Abtastungen N und die Geschwindigkeit Vs oder Vw . Der Prozessor 52 speichert im Speicher 54 die vom Bediener empfangenen Einstellinformationen zu verschiedenen Parametern. Es ist zu beachten, dass die Parametereinstellungsbilder für „Form 2“, „Form 3“ und „Form 4“, die im Registerkarten-Bildbereich 102 angezeigt werden, auch mit dem Parametereinstellungsbild 106 identisch sind.
Andererseits dienen die Registerkarten „Leistung“, „Frequenz“, „Tastgrad“ und „Defokus“ der Einstellung eines Laserparameters LP, der die optischen Eigenschaften des Laserstrahls LB definiert. „Leistung“ dient zur Einstellung einer Laserleistung LP1 des vom Laseroszillator 16 in einem Laserprozess erzeugten Laserstrahls LB, und „Frequenz“ dient zur Einstellung einer Pulsfrequenz LP2 des vom Laseroszillator 16 erzeugten Laserstrahls LB.
„Tastgrad“ dient zum Einstellen eines Tastgrads LP3 des Laserstrahls LB, und „Versatzabstand“ dient zum Einstellen eines Versatzabstands LP4, um den der Fokus des Laserstrahls LB von einer Oberfläche des Werkstücks W entfernt ist. Der Prozessor 52 erzeugt in Reaktion auf ein Eingangssignal zur Auswahl der Registerkarte für „Leistung“, „Frequenz“, „Tastgrad“ oder „Versatzabstand“ ein Parametereinstellungsbild, das der ausgewählten Registerkarte entspricht, und zeigt das erzeugte Bild im Parametereinstellungs-Bildbereich 104 an.
5 zeigt einen Zustand, in dem die Registerkarte „Leistung“ ausgewählt ist und ein der Registerkarte „Leistung“ entsprechendes Parametereinstellungsbild 130 im Parametereinstellungs-Bildbereich 104 angezeigt wird. Der Bediener kann die Laserleistung LP1 des Laserstrahls LB als Laserparameter LP über das Parametereinstellungsbild 130 einstellen.
Im Einzelnen werden im Parametrierbild 130 das Pfadbild 110, ein Datensatz-Eingabebild 132, ein Datensatzbild 134, ein Graphenbild 136, ein Schiebereglerbild 138 und ein Zeitberechnungsbild 150 angezeigt. Das Datensatz-Eingabebild 132 dient zur Eingabe eines Datensatzes DS eines Fortschrittsparameters PP und des Laserparameters LP. Der Fortschrittsparameter PP ist ein Parameter, der einen Fortschritt des Laserprozesses quantitativ abbildet, und umfasst beispielsweise eine verstrichene Zeit t_e seit dem Start des Laserprozesses, eine Strecke d, um die die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 den Laserstrahl LB seit dem Start des Laserprozesses entlang des Bewegungspfades MP bewegt hat, oder eine Fortschrittsrate R des Laserprozesses.
Die Fortschrittsrate R kann z. B. ein Verhältnis R1 (d. h. R1 = t /t_et) der verstrichenen Zeit t_e zu einer erforderlichen Gesamtzeit tt vom Beginn bis zum Ende des Laserprozesses sein. In der vorliegenden Ausführungsform wird beispielsweise nur der Bewegungspfad MP von „Form 1“ so eingestellt, dass die erforderliche Gesamtzeitlänge tt in 4 zur „Zeitlänge“ t_s = 1000 ms wird.
Als weiteres Beispiel kann die Fortschrittsrate R ein Verhältnis R2 (d.h. R2 = d/dt) der obigen Strecke d zu einer Gesamtstrecke dt sein, um die die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 den Laserstrahl LB vom Anfang bis zum Ende des Laserprozesses bewegt. In der vorliegenden Ausführungsform wird beispielsweise nur der Bewegungspfad MP der „Form 1“ eingestellt, so dass der Gesamtabstand dt der „Schweißlinienlänge“ in 4 entspricht, die 1 = 80 mm beträgt.
5 zeigt ein Beispiel, in dem die verstrichene Zeit t_e als Fortschrittsparameter PP ausgewählt wurde. Das Datensatz-Eingabebild 132 umfasst ein Fortschrittsparameter-Eingabebild 140, ein Laserparameter-Eingabebild 142 und ein Schaltflächenbild 144. In dem in 5 dargestellten Beispiel ist der Fortschrittsparameter PP die verstrichene Zeit t_e und die Registerkarte „Leistung“ ist als Laserparameter LP ausgewählt.
So zeigt das Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 an, dass die verstrichene Zeit t_e (Einheit: msec) einzugeben ist und das Laserparameter-Eingabebild 142 zeigt an, dass die Laserleistung LP1 (Einheit: W) einzugeben ist. Der Bediener kann über die Eingabeeinrichtung 60 die verstrichene Zeit t_e und die Laserleistung LP1 in das Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 bzw. in das Laserparameter-Eingabebild 142 eingeben.
Das Schaltflächenbild 144 ist eine Schaltfläche, mit der der Datensatz DS des Fortschrittsparameters PP (im vorliegenden Beispiel die verstrichene Zeit t_e) und des Laserparameters LP (im vorliegenden Beispiel die Laserleistung LP1), die in das Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 bzw. das Laserparameter-Eingabebild 142 eingegeben wurden, als Laserbearbeitungsbedingung LC registriert wird.
Wenn der Bediener die Eingabeeinrichtung 60 betätigt und auf das Schaltflächenbild 144 klickt, wird der Datensatz DS des eingegebenen Fortschrittsparameters PP (die verstrichene Zeit t_e) und des eingegebenen Laserparameters LP (die Laserleistung LP1) im Speicher 54 als Laserbearbeitungsbedingung LC gespeichert und in die im Datensatzbild 134 dargestellte Liste eingetragen.
Das Datensatzbild 134 zeigt den Datensatz DS des Fortschrittsparameters PP und des Laserparameters LP in Listenform an. In dem in 5 dargestellten Beispiel werden im Datensatzbild 134 Bilder der Registerkarten „Zeit“, „Abstand“ und „Leistung“ angezeigt. „Zeit“ entspricht der verstrichenen Zeit t_e wie oben beschrieben. „Entfernung“ entspricht der oben beschriebenen Entfernung d, und „Leistung“ entspricht der oben beschriebenen Laserleistung LP1.
Im Datensatzbild 134 werden mehrere Datensätze DS, die die verstrichene Zeit t_e und den Abstand d als Fortschrittsparameter PP und die Laserleistung LP1 als Laserparameter LP enthalten, in der Reihenfolge der Größe der verstrichenen Zeit t_e nebeneinander dargestellt (nämlich in aufsteigender Reihenfolge). Da in der vorliegenden Ausführungsform in 4 die konstante Scangeschwindigkeit Vs = 4,8 m/min (80 mm/s) eingestellt ist, kann der Abstand d bei der verstrichenen Zeitlänge t_e, die in das Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 eingegeben wird, berechnet werden als d = V_S × t_e.
Wenn ein Datensatz DS über das Schaltflächenbild 144 registriert wird, berechnet der Prozessor 52 automatisch den Abstand d, der der registrierten verstrichenen Zeit t_e entspricht, erstellt eine Liste eines Datensatzes DS mit der verstrichenen Zeit t_e, dem Abstand d und dem Laserparameter LP und zeigt die Liste im Datensatzbild 134 an.
Beachten Sie, dass der Prozessor 52 jedes Mal, wenn der Bediener die Eingabeeinrichtung 60 betätigt und die Registerkarte „Zeit“ anklickt, das Datensatzbild 134 aktualisieren kann, so dass die Reihenfolge des im Datensatzbild 134 dargestellten Datensatzes DS zwischen aufsteigender und absteigender Reihenfolge der verstrichenen Zeit t_e umgeschaltet wird. Ebenso kann der Prozessor 52 die Reihenfolge des Datensatzes DS für „Entfernung“ oder „Leistung“ zwischen aufsteigender und absteigender Reihenfolge der Entfernung d oder des Laserparameters LP bei jedem Anklicken der entsprechenden Registerkarte umschalten.
Der Bediener kann auch die Eingabeeinrichtung 60 bedienen, um einen der im Datensatzbild 134 dargestellten Datensätze DS durch Anklicken des Bildes auszuwählen. Das Beispiel in 5 zeigt einen Zustand, in dem der Datensatz DS ausgewählt ist, wobei „Zeit“ 350 msec, „Abstand“ 28,00 mm und „Leistung“ 5000 W beträgt.
In einem Zustand, in dem ein Datensatz DS ausgewählt ist, löscht der Prozessor 52, wenn der Bediener die Eingabeeinrichtung 60 betätigt und auf ein unter dem Datensatzbild 134 angezeigtes Löschknopfbild 135 klickt, als Reaktion auf das Eingabesignal des Bedieners den einen im Datensatzbild 134 ausgewählten Datensatz DS aus der im Speicher 54 gespeicherten Laserbearbeitungsbedingung LC und löscht den einen Datensatz DS auch aus der im Datensatzbild 134 angezeigten Liste.
Wenn der Bediener einen der Datensätze DS im Datensatzbild 134 auswählt, zeigt der Prozessor 52 automatisch die „Zeit“ des ausgewählten Datensatzes DS im Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 und die „Leistung“ des ausgewählten Datensatzes DS im Laserparameter-Eingabebild 142 an. Der Bediener kann die „Leistung“ des ausgewählten Datensatzes DS ändern, indem er den Wert des Laserparameter-Eingabebildes 142 ändert und auf die Schaltfläche „Hinzufügen“ (144) klickt.
Das Graphenbild 136 zeigt einen Graph G, der eine Beziehung zwischen dem Fortschrittsparameter PP und dem Laserparameter LP darstellt. In dem in 5 dargestellten Beispiel zeigt der Graph G die Beziehung zwischen der verstrichenen Zeit t_e und der Laserleistung LP1 (d. h. der Graph, der einer Liste der im Datensatzbild 134 dargestellten Datensätze DS für „Zeit“ und „Leistung“ entspricht).
Das Schiebereglerbild 138 umfasst ein Bild eines Schieberegler 146 und ein Bild eines Abschnitts 148 von einem Startpunkt SP zu einem Endpunkt EP des Fortschrittsparameters PP. In dem Abschnitt 148 zeigt der Startpunkt SP den Startpunkt des Laserprozesses an, und der Endpunkt EP zeigt den Endpunkt des Laserprozesses an. Da in der vorliegenden Ausführungsform die verstrichene Zeit t_e als Fortschrittsparameter PP gewählt ist, stellt der Abschnitt 148 die verstrichene Zeit t_e dar. Da nur der Bewegungspfad MP mit „Form 1“ eingestellt ist, ist der Startpunkt SP im Abschnitt 148 t_e = 0, während der Endpunkt EP die Zeitlänge ts in 4 ist (d.h. t_e = ts = 1000 msec).
Der Schieberegler 146 wird so angezeigt, dass er sich als Reaktion auf ein Eingabesignal des Bedieners im Abschnitt 148 bewegt, und bezeichnet den Fortschrittsparameter PP (im vorliegenden Beispiel die verstrichene Zeit t_e). Wenn der Bediener die Eingabeeinrichtung 60 betätigt, um den Schieberegler 146 im Bild zu bewegen (sogenanntes Drag-and-Drop), aktualisiert der Prozessor 52 das Schiebereglerbild 138, um den Schieberegler 146 als Reaktion auf das Eingabesignal von der Eingabeeinrichtung 60 im Bild im Abschnitt 148 zu bewegen.
Wenn der Schieberegler 146 an einer beliebigen Position im Abschnitt 148 angehalten wird, liest der Prozessor 52 den Fortschrittsparameter PP (die verstrichene Zeit t_e) aus, der durch den Schieberegler 146 an der gewünschten Position bestimmt wird. Der Prozessor 52 gibt dann automatisch den gelesenen Fortschrittsparameter PP (die verstrichene Zeit t_e) in das Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 des Datensatz-Eingabebildes 132 ein (d.h. zeigt ihn an) und gibt automatisch den Laserparameter LP (die Laserleistung LP1), der dem Fortschrittsparameter PP (der verstrichenen Zeit t_e) entspricht, in das Laserparameter-Eingabebild 142 ein (d.h. zeigt ihn an).
Andererseits zeigt der Prozessor 52 im Pfadbild 110 des Parametrierbildes 130 eine Markierung 152 an. Diese Markierung 152 ist ein Bild zur Hervorhebung einer Position im Bewegungspfad MP im Pfadbild 110, die dem Fortschrittsparameter PP (die verstrichene Zeit t_e) entspricht, der in das Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 eingegeben wurde.
Wie oben beschrieben, kann die Entfernung d der Bewegung des Laserstrahls LB entlang des Bewegungspfads MP vom Startpunkt P1 aus der Gleichung d = Vs x t_e unter Verwendung der verstrichenen Zeit t_e und der Abtastgeschwindigkeit Vs des Laserstrahls LB ermittelt werden. Auf diese Weise erhält der Prozessor 52 eine Position auf dem Bewegungspfad MP, die einer beliebigen verstrichenen Zeitlänge t_e entspricht, und kann das Pfadbild 110 erzeugen, um die Markierung 152 an der Position anzuzeigen.
Der Prozessor 52 zeigt in dem Graphenbild 136 eine Markierung 154 an. Diese Markierung 154 ist ein Bild zur Hervorhebung einer Position im Graph G im Graphenbild 136, die dem Fortschrittsparameter PP (die verstrichene Zeit t_e) entspricht, der in das Eingabebild 140 für den Fortschrittsparameter eingegeben wurde. Der Prozessor 52 ermittelt anhand der Liste der Datensätze DS eine Position im Graph G, die einer beliebigen verstrichenen Zeit t_e entspricht, und kann das Graphenbild 136 so erzeugen, dass die Markierung 154 an dieser Position angezeigt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Marken 152 und 154 jeweils als X-förmige Marken dargestellt. Die Markierungen 152 und 154 können jedoch jede beliebige Form haben, z. B. einen Kreis, ein Dreieck oder ein Quadrat, oder sie können mit einem für den Bediener sichtbaren visuellen Effekt angezeigt werden, z. B. als Blinksignale.
In dem in 5 dargestellten Beispiel hält der Schieberegler 146 am Startpunkt SP (t_e = 0) der verstrichenen Zeitlänge t_e an, t_e = 0 wird durch den Schieberegler 146 bezeichnet, und im Eingabebild 140 für den Fortschrittsparameter wird „0 ms“ eingegeben (angezeigt). Somit wird die Markierung 152 im Pfadbild 110 am Startpunkt P1 auf dem Bewegungspfad MP und die Markierung 154 im Graphenbild 136 an einem Punkt des Graphen G mit t_e = 0 angezeigt.
Andererseits ändert sich, wie in 6 dargestellt, die durch den Schieberegler 146 bezeichnete verstrichene Zeit t_e, wenn der Bediener den Schieberegler 146 entlang des Abschnitts 148 bewegt. Als Reaktion darauf aktualisiert der Prozessor 52 das Pfadbild 110 und das Graphenbild 136, um die Position der Markierung 152 im Pfadbild 110 und die Position der Markierung 154 im Graphenbild 136 zu verschieben.
So kann der Bediener in der vorliegenden Ausführungsform den Fortschrittsparameter PP (die verstrichene Zeit t_e) durch Bewegen des Schieberegler 146 im Bild frei bestimmen und den dem bestimmten Fortschrittsparameter PP (die verstrichene Zeit t_e) entsprechenden Laserparameter LP (die Laserleistung LP1) in das Laserparameter-Eingabebild 142 im Datensatz-Eingabebild 132 frei eingeben. Der Bediener kann dann nach Eingabe des Laserparameters LP einen neuen Datensatz DS durch Betätigen des Schaltflächenbildes 144 registrieren.
Das Zeitberechnungsbild 150 dient zur Ermittlung der verstrichenen Zeit t_e („Zeit“ in der Zeichnung), die einer der Fortschrittsparameter PP ist, aus der Entfernung d oder der Fortschrittsrate R, die die anderen Fortschrittsparameter PP sind. Im Einzelnen umfasst das Zeitberechnungsbild 150 ein Formauswahlbild 156, ein Zahlenwerteingabebild 158, ein Parameterauswahlbild 160, ein Startpunktzuweisungsbild 162 und ein Endpunktzuweisungsbild 164.
Das Formauswahlbild 156 dient zur Auswahl von „Form 1“, „Form 2“, „Form 3“, „Form 4“ oder „Alle“. Wenn eine der Formen „Form 1“ bis „Form 4“ ausgewählt wird, wird die verstrichene Zeit t_e aus der Entfernung d oder der Fortschrittsrate R ermittelt, wenn der Laserprozess entlang des Bewegungspfades MP mit der ausgewählten Form durchgeführt wird. Andererseits, wenn man davon ausgeht, dass eine Vielzahl von „Formen“ von „Form 1“ bis „Form 4“ in dem in 4 dargestellten Lehrbild 100 durch Auswahl von „Alle“ eingestellt ist, ergibt sich die verstrichene Zeit t_e aus dem Abstand d oder der Fortschrittsrate R, wenn kontinuierliche Laserprozesse entlang der Bewegungspfade MP mit allen eingestellten „Formen“ durchgeführt werden.
Da bei der vorliegenden Ausführungsform nur der Bewegungspfad MP mit „Form 1“ eingestellt ist, sind „Form 2“, „Form 3“ und „Form 4“ im Formauswahlbild 156 nicht wählbar. Unabhängig davon, ob „Form 1“ oder „Alle“ ausgewählt wird, erhält man die verstrichene Zeit t_e , wenn man den Laserprozess entlang des im Pfadbild 110 dargestellten quadratischen Bewegungspfads MP durchführt. Das Beispiel in 5 zeigt einen Zustand, in dem „Form 1“ im Formauswahlbild 156 ausgewählt ist.
Das Parameterauswahlbild 160 dient zur Auswahl des Abstandes d oder der Fortschrittsrate R zur Ermittlung der verstrichenen Zeit t_e. Wenn ein Bediener beispielsweise die Eingabeeinrichtung 60 betätigt und das Parameterauswahlbild 160 anklickt, zeigt der Prozessor 52 als Reaktion auf das Eingangssignal von der Eingabeeinrichtung 60 eine Liste mit drei Optionen im Parameterauswahlbild 160 an, z. B. als Pull-Down-Bild, wobei die drei Optionen der Abstand d (Einheit: mm), die Fortschrittsrate R1 (= t /t_et, Einheit: %) und eine Fortschrittsrate R2 (R2 = d/dt, Einheit: %) sind.
Das Startpunktzuweisungsbild 162, das als „Von Anfang an“-Bild angezeigt wird, dient dazu, den Startpunkt P1 des Bewegungspfads MP mit der im Formauswahlbild 156 ausgewählten „Form 1“ als Referenz für die „Zeitberechnung“ zu bestimmen. Der Bediener kann die Eingabeeinrichtung 60 bedienen und den Startpunkt P1 des Bewegungspfads MP als Referenz für die „Zeitberechnung“ festlegen, indem er im Startpunktzuweisungsbild 162 auf „Von Anfang“ klickt.
Andererseits dient das Endpunktzuweisungsbild 164, das als „Von Ende“-Bild angezeigt wird, dazu, den Endpunkt P2 des Bewegungspfads MP mit der im Formauswahlbild 156 ausgewählten „Form 1“ als Referenz für die „Zeitberechnung“ zu bestimmen. Der Bediener kann die Eingabeeinrichtung 60 bedienen und den Endpunkt P2 des Bewegungspfads MP als Referenz für die „Zeitberechnung“ festlegen, indem er im Endpunktzuweisungsbild 164 auf „Von Ende“ klickt.
Spezifische Beispiele für die „Zeitberechnung“ werden im Folgenden beschrieben. Als Beispiel wird angenommen, dass der Bediener im Parameterauswahlbild 160 den Abstand d auswählt, im Startpunktzuweisungsbild 162 „Vom Start“ auswählt und im Zahlenwerteingabebild 158 d = 30 mm eingibt. In diesem Fall ermittelt der Prozessor 52 als Reaktion auf das Eingabesignal des Bedieners die „Zeit“ (die verstrichene Zeit t_e), die der Position auf dem Bewegungspfad MP entspricht, die vom Startpunkt SP (im vorliegenden Beispiel der Startpunkt P1) des Laserprozesses um eine Strecke d = 30 mm vorgerückt ist, als t_e = 375 msec unter Verwendung der Strecke d und der Scangeschwindigkeit Vs (siehe Datensatzbild 134).
Der Prozessor 52 zeigt dann im Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 die ermittelte „Zeit“ t_e = 375 msec und im Laserparameter-Eingabebild 142 den Laserparameter LP (die Laserleistung LP1) an, der zu diesem Zeitpunkt als Datensatz DS gespeichert ist und der verstrichenen Zeitlänge t_e entspricht. Der Bediener kann also aus der Entfernung d die „Zeit“ (die verstrichene Zeitlänge t_e) bestimmen und den Laserparameter LP zur „Zeit“ in das Laserparameter-Eingabebild 142 eingeben und die Werte als Datensatz DS des Fortschrittsparameters PP und des Laserparameters LP registrieren.
Als weiteres Beispiel wird angenommen, dass der Bediener im Parameterauswahlbild 160 den Abstand d auswählt, im Endpunktzuweisungsbild 164 „Von Ende“ wählt und im Zahlenwerteingabebild 158 d = 50 mm eingibt. In diesem Fall erhält der Prozessor 52 als Antwort auf das Eingabesignal des Bedieners die „Zeit“ (die verstrichene Zeit t_e), die der Position auf dem Bewegungspfad MP entspricht (im vorliegenden Beispiel ist die Position 30 mm vom Startpunkt P1 entfernt, da die Gesamtdistanz dt = 80 mm beträgt), die um die Distanz d = 50 mm vom Endpunkt EP (im vorliegenden Beispiel der Endpunkt P2) des Laserprozesses zurückgelegt wurde, als t_e = 375 msec.
Als weiteres Beispiel wird angenommen, dass der Bediener im Parameterauswahlbild 160 die Fortschrittsrate R1 auswählt, im Startpunktzuweisungsbild 162 „Von Start“ auswählt und im Zahlenwerteingabebild 158 R1 = 10% eingibt. In diesem Fall ermittelt der Prozessor 52 als Reaktion auf das Eingangssignal des Bedieners die „Zeit“ (die verstrichene Zeit t_e) ab dem Startpunkt SP (dem Startpunkt P1) des Laserprozesses unter Verwendung der Gleichung R1 = t /t_et = 0,1. Da in der vorliegenden Ausführungsform die benötigte Gesamtzeit tt = 1000 msec beträgt, ermittelt der Prozessor 52 die „Zeit“ als t_e = 100 msec und zeigt den erhaltenen Wert im Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 an, und zeigt auch die Laserleistung LP1 = 5000 W entsprechend t_e = 100 msec im Laserparameter-Eingabebild 142 an.
Wenn der Bediener im Parameterauswahlbild 160 die Fortschrittsrate R1 auswählt, im Endpunktzuweisungsbild 164 „Von Ende“ auswählt und im Zahlenwert-Eingabebild 158 R1 = 10% eingibt, erhält der Prozessor 52 die „Zeit“ als einen Zeitpunkt, der um die Zeitlänge t_e = 100 msec (d.h. 900 msec vom Startpunkt SP) vom Endpunkt EP (dem Endpunkt P2) des Laserprozesses zurückverfolgt wird.
Als weiteres Beispiel wird angenommen, dass der Bediener im Parameterauswahlbild 160 die Fortschrittsrate R2 auswählt, im Startpunktzuweisungsbild 162 „Ab Start“ wählt und im Zahlenwerteingabebild 158 R2 = 10% eingibt. In diesem Fall erhält der Prozessor 52 als Antwort auf das Eingangssignal des Bedieners als verstrichene Zeit t_e = 100 msec die „Zeit“, die der Position auf dem Bewegungspfad MP entspricht, die um den Abstand d = dt x 0,1 = 8 mm vom Startpunkt SP (dem Startpunkt P1) des Laserprozesses entfernt ist.
Wenn der Bediener im Parameterauswahlbild 160 die Fortschrittsrate R2 auswählt, im Endpunktzuweisungsbild 164 „Von Ende“ auswählt und im Zahlenwert-Eingabebild 158 R2 = 90% eingibt, erhält der Prozessor 52 die „Zeit“ als die Zeit, die der Position (d.h. der Position vom Startpunkt P1 um den Abstand d = 8 mm) auf dem Bewegungspfad MP entspricht, die um einen Abstand d = dt x 0,9 = 72 mm vom Endpunkt EP (dem Endpunkt P2) des Laserprozesses zurückgelegt ist.
So kann der Bediener aus den anderen Fortschrittsparametern PP, nämlich der Entfernung d, der Fortschrittsrate R1 oder R2, eine „Zeit“ (verstrichene Zeit t_e) als einen der Fortschrittsparameter PP bestimmen und den Datensatz DS der verstrichenen Zeitlänge t_e und der Laserleistung LP1 frei registrieren.
Über die oben genannten Parametereinstellbilder 106 und 130 kann der Bediener als Laserbearbeitungsbedingung LC verschiedene Parameter wie die Form des Bewegungspfads MP, die Scangeschwindigkeit Vs , die Anzahl der Abtastungen N und die Datensätze DS einstellen. Auf der Grundlage der eingestellten Laserbearbeitungsbedingung LC (d.h. der verschiedenen Parameter) und der Positionsdaten (Koordinaten) einer Arbeitszielposition TP des Werkstücks W im Koordinatensystem C erzeugt der Prozessor 52 ein Bearbeitungsprogramm PG, um die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 zu veranlassen, den Laserprozess am Werkstück W durchzuführen, und speichert das Bearbeitungsprogramm PG im Speicher 54.
Das Bearbeitungsprogramm PG definiert beispielsweise die vom Bediener eingestellte Laserbearbeitungsbedingung LC, die Positionsdaten der Arbeitszielposition TP, die Daten, die eine Positionsbeziehung zwischen der Arbeitszielposition TP und dem Bewegungspfad MP angeben, sowie die Befehle an die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 (insbesondere den Laseroszillator 16, die Laserbestrahlungseinrichtung 18 und den Bewegungsmechanismus 20).
Die Steuereinrichtung 14 steuert die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 entsprechend dem erzeugten Bearbeitungsprogramm PG und führt den Laserprozess am Werkstück W durch. Konkret betätigt die Steuereinrichtung 14 zunächst den Bewegungsmechanismus 20, um die Laserbestrahlungseinrichtung 18 in eine vorgegebene Arbeitsposition relativ zu dem an einer bekannten Einbauposition im Koordinatensystem C positionierten Werkstück W zu bewegen.
Die Steuereinrichtung 14 aktiviert dann den Laseroszillator 16, um den Laserstrahl LB an die Laserbestrahlungseinrichtung 18 zu liefern, und steuert die Spiegelantriebsvorrichtungen 32 und 34, um die Ausrichtung der Spiegel 28 bzw. 30 zu ändern, um den auf das Werkstück W gestrahlten Laserstrahl LB (genauer gesagt, den Bestrahlungspunkt) entlang des Bewegungspfads MP zu bewegen, der in einer bekannten Positionsbeziehung zur Arbeitszielposition TP eingestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt regelt die Steuereinrichtung 14 die Laserparameter LP (die Laserleistung LP1, die Pulsfrequenz LP2, den Tastgrad LP3, den Versatzabstand LP4) des Laserstrahls LB auf einen vom Bediener eingestellten Wert. So führt die Steuereinrichtung 14 den Laserprozess relativ zur Arbeitszielposition TP am Werkstück W gemäß dem Bearbeitungsprogramm PG durch.
Wie oben beschrieben, erzeugt der Prozessor 52 in der vorliegenden Ausführungsform im Lehrbild 100 das Pfadbild 110, das den Bewegungspfad MP und das Datensatz-Eingabebild 132 zur Eingabe des Datensatzes DS darstellt, und zeigt als Markierung 152 die dem Fortschrittsparameter PP entsprechende Position auf dem Bewegungspfad MP im Pfadbild 110 an.
Diese Konfiguration ermöglicht es dem Bediener, den Laserparameter LP (z. B. die Laserleistung LP1) an einer gewünschten Position auf dem Bewegungspfad MP frei einzustellen. Wird der Laserprozess beispielsweise mit einer konstanten Laserleistung LP1 entlang des in 5 dargestellten quadratischen Bewegungspfads MP durchgeführt, kann das Werkstück W an Positionen auf dem Bewegungspfad MP, die den vier Eckpunkten des Quadrats entsprechen, überhitzt werden, was zu Defekten wie Verbrennungen führen kann. Um solche Defekte zu vermeiden, muss die Laserleistung LP1 an den Positionen auf dem Bewegungspfad MP, die den vier Scheitelpunkten des Quadrats entsprechen, reduziert werden.
Da der Prozessor 52 im Pfadbild 110 die Position auf dem Bewegungspfad MP anzeigt, die der vom Bediener angegebenen verstrichene Zeit t_e entspricht, kann der Bediener gemäß der vorliegenden Ausführungsform die verstrichene Zeit t_e an der Position (z. B. an jedem Scheitelpunkt) auf dem Bewegungspfad MP, an der der Bediener die Laserleistung LP1 verringern möchte, leicht feststellen und die Laserleistung LP1 entsprechend der verstrichenen Zeit t_e über das Datensatz-Eingabebild 132 entsprechend einstellen (z. B. verringern). Auf diese Weise können der Laserbearbeitungsvorrichtung 12 Operationen zur Durchführung eines hochwertigen Laserprozesses beigebracht werden.
In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt der Prozessor 52 das Graphenbild 136, das den Graphen G in dem in 5 dargestellten Parametrierungsbild 130 anzeigt, und zeigt als Markierung 154 die Position in dem Graphen G an, die dem Fortschrittsparameter PP in dem Graphenbild 136 entspricht. Mit dieser Konfiguration kann der Bediener den Wert des Laserparameters LP (die Laserleistung LP1) bei dem gewünschten Fortschrittsparameter PP leicht visuell feststellen.
In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt der Prozessor 52 ein Datensatzbild 134, in dem die Vielzahl der Datensätze DS nebeneinander in der Reihenfolge der Größe des Fortschrittsparameters PP (z. B. „Zeit“) im Parametrierungsbild 130 angezeigt werden. Mit dieser Konfiguration kann der Bediener die Vielzahl der Datensätze DS in der Reihenfolge der Größe des gewünschten Fortschrittsparameters PP sortieren, um die Datensätze DS so zu organisieren, dass sie visuell leicht zu erkennen sind.
In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt der Prozessor 52 das Schiebereglerbild 138, das den sich im Abschnitt 148 bewegenden Schieberegler 146 im Parametereinstellbild 130 anzeigt, und zeigt im Pfadbild 110 als Markierung 152 die Position auf dem Bewegungspfad MP an, die dem durch den Schieberegler 146 bezeichneten Fortschrittsparameter PP entspricht.
Bei dieser Konfiguration kann der Bediener einen gewünschten Fortschrittsparameter PP (im vorliegenden Beispiel die verstrichene Zeit t_e) durch Betätigung des Schieberegler 146 im Bild bestimmen, und die dem Fortschrittsparameter PP entsprechende Position auf dem Bewegungspfad MP ist mit dem Pfadbild 110 visuell leicht zu erkennen. So können Anpassungen an den Datensätzen DS durch intuitivere Bedienung leicht vorgenommen werden.
Beachten Sie, dass die im Registerkarten-Bildbereich 102 angezeigten Parametereinstellungsbilder 130' für „Frequenz“, „Tastverhältnis“ und „Defokus“ jeweils im Wesentlichen mit dem Parametereinstellungsbild 130 für „Leistung“ identisch sind, aber die Einheiten des Eingabebildes für den Laserparameter 142, die Einheiten der vertikalen Achse im Graphenbild 136 und der im Datensatzbild 134 angezeigte Laserparameter LP sind jeweils eindeutig.
Konkret ist im Parametrierbild 130' für „Frequenz“ die Einheit des Laserparameter-Eingabebildes 142 „Hz“, und der Datensatz DS der verstrichenen Zeitlänge t_e als Fortschrittsparameter PP und die Pulsfrequenz LP2 können eingegeben werden. Die vertikale Achse des Graphenbildes 136 zeigt die Pulsfrequenz LP2 an, die als Laserparameter LP im Datensatzbild 134 dargestellt wird.
Im Parametrierbild 130' für „Tastgrad“ ist die Einheit des Laserparameter-Eingabebildes 142 „%“, und es kann der Datensatz DS der verstrichenen Zeit t_e und des Tastgrades LP3 eingegeben werden. Die vertikale Achse des Graphenbildes 136 zeigt den Tastgrad LP3 an, der als Laserparameter LP im Datensatzbild 134 angezeigt wird.
Im Parametrierbild 130' für „Defocus“ ist die Einheit des Laserparameter-Eingabebildes 142 „mm“, und es kann der Datensatz DS der verstrichene Zeit t_e und der Versatzabstand LP4 eingegeben werden. Die vertikale Achse des Graphenbildes 136 zeigt den Versatzabstand LP4 an, der als Laserparameter LP im Datensatzbild 134 angezeigt wird.
Wird in das Laserparameter-Eingabebild 142 im Parametereinstellbild 130' für „Defocus“ ein positiver Wert eingegeben, kann der Prozessor 52 den Versatzabstand LP4 einstellen, um den Fokus des Laserstrahls LB von der Oberfläche des Werkstücks W in die positive z-Achsenrichtung des Koordinatensystems C zu verschieben. Wird dagegen ein negativer Wert in das Laserparameter-Eingabebild 142 eingegeben, kann der Prozessor 52 den Versatzabstand LP4 einstellen, um den Fokus des Laserstrahls LB von der Oberfläche des Werkstücks W in die negative z-Achsenrichtung des Koordinatensystems C zu verschieben.
Da das Verfahren zur Einstellung der Parameter im Parametereinstellbild 130' für „Frequenz“, „Tastverhältnis“ und „Defokus“ das gleiche ist wie im Parametereinstellbild 130 für „Leistung“, wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet. Im Parametereinstellbild 130' für „Defokus“ stellt der Bediener beispielsweise den Versatzabstand LP4 so ein, dass der Fokus des Laserstrahls LB an Positionen verschoben wird, die den vier Scheitelpunkten des Bewegungspfads MP mit der oben beschriebenen quadratischen Form entsprechen.
Alternativ stellt der Bediener den Tastgrad LP3 an den Positionen, die den vier Scheitelpunkten des quadratischen Bewegungspfads MP entsprechen, im Parametrierungsbild 130' für „Tastgrad“ auf abnehmend. Dadurch kann eine Überhitzung des Werkstücks W an den vier Scheitelpunkten des Bewegungspfads MP unterdrückt werden.
Der Bediener stellt im Parametrierbild 130' für „Frequenz“ die Pulsfrequenz an der gewünschten Position auf dem Bewegungspfad MP ein. Wenn es sich bei dem Laserprozess um das Laserschneiden handelt, kann die Schnittqualität durch Einstellen der Frequenz in einem Beschleunigungs-/Verzögerungsabschnitt des Laserstrahls LB verbessert werden. So ist es möglich, die Oberflächenqualität des Laserprozesses an einer gewünschten Position zu steuern, indem die Frequenz an der gewünschten Position auf dem Bewegungspfad MP entsprechend angepasst wird.
In dem in 4 dargestellten Parametereinstellungsbild 106 kann der Prozessor 52 bei Eingabe der „Zeitlänge“ in das numerische Werteingabebild 114 automatisch feststellen, ob die eingegebene Zeitlänge ts innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt. Beispielsweise ermittelt der Prozessor 52 aus der eingegebenen Zeitlänge ts eine Zeitlänge τ, die erforderlich ist, um einen vorgegebenen Abschnitt des Bewegungspfads MP (z.B. für den quadratischen Bewegungspfad MP den Abschnitt vom Startpunkt P1 bis zur Position des ersten Scheitelpunkts) mit dem Laserstrahl LB abzutasten. Der Prozessor 52 stellt dann fest, dass die Zeitlänge ts außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, wenn die Zeitlänge τ kleiner oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert τ_th (z.B. τ_th = 500 µsec) ist (τ ≤ τ_th).
Alternativ kann der Prozessor 52 aus der eingegebenen Zeitlänge ts eine maximale Scangeschwindigkeit Vs bestimmen und feststellen, dass die Zeitlänge ts außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, wenn die maximale Scangeschwindigkeit Vs größer oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert V_th (z. B. V_th = 3000 mm/s) ist (Vs ≥ V_th). Wenn festgestellt wird, dass die Zeitdauer ts außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, kann der Prozessor 52 einen Alarm in Form eines Tons oder eines Bildes ausgeben, um den Bediener darauf hinzuweisen. Mit dieser Konfiguration kann der Bediener schnell und intuitiv erkennen, ob die eingegebene Zeitlänge ts korrekt ist.
Über das in 4 dargestellte Geschwindigkeitseinstellungsbild 124 kann die Scangeschwindigkeit Vs oder die Schweißgeschwindigkeit Vw so konfiguriert werden, dass sie für jeden vorgegebenen Abschnitt des Bewegungspfads MP genau eingestellt werden kann. Diese Funktion wird unter Bezugnahme auf 4 und 7 beschrieben. Wenn der Bediener die Eingabeeinrichtung 60 betätigt und auf das im Parametereinstellungsbild 106 angezeigte Geschwindigkeitseinstellungsbild 124 klickt, erzeugt der Prozessor 52 ein in 7 dargestelltes Parametereinstellungsbild 166 und überlagert das erzeugte Bild mit dem Geschwindigkeitseinstellungsbild 124 im Parametereinstellungsbild 106 und zeigt es an.
Das Parametereinstellungsbild 166 zeigt das Pfadbild 110, das Geschwindigkeitsauswahlbild 122, ein Einheitenauswahlbild 168, ein Startpunkt/EndpunktZuweisungsbild 170, numerische Werteingabebilder 172, 174 und 176 und ein Geschwindigkeitsanzeigebild 178. Der Bediener kann die Eingabeeinrichtung 60 betätigen, um im Geschwindigkeitsauswahlbild 122 eine der Optionen „Scangeschwindigkeit“ und „Schweißgeschwindigkeit“ auszuwählen. Im Folgenden wird ein Fall beschrieben, in dem „Scangeschwindigkeit“ im Geschwindigkeitsauswahlbild 122 ausgewählt wird, wie in 7 dargestellt.
Das Einheitenauswahlbild 168 zeigt die Optionen „m/min“ und „mm/sec“ als Geschwindigkeitseinheiten an, so dass der Bediener die Eingabeeinrichtung 60 bedienen kann, um eine dieser beiden Optionen im Bild auszuwählen. In dem in 7 dargestellten Beispiel wird die Einheit „m/min“ ausgewählt.
Das Startpunkt-/Endpunktzuweisungsbild 170 zeigt die Optionen „Vom Startpunkt“ und „Vom Endpunkt“, so dass der Bediener eine dieser beiden Optionen im Bild auswählen kann. Wenn zum Beispiel die Option „Vom Startpunkt“ gewählt wird, bestimmt der Prozessor 52 als Startpunkt P1 des Bewegungspfads MP einen Referenzpunkt eines Abschnitts S für die Einstellung der Abtastgeschwindigkeit Vs des Laserstrahls LB, der sich entlang des Bewegungspfads MP bewegt. Wird dagegen die Option „Vom Endpunkt“ gewählt, bestimmt der Prozessor 52 als Endpunkt P2 des Bewegungspfads MP den Bezugspunkt des Abschnitts S für die Einstellung der Abtastgeschwindigkeit Vs .
Die Werteingabebilder 172 und 174 dienen der Eingabe des Abschnitts S des Bewegungspfads MP zur Einstellung der Scangeschwindigkeit Vs . Konkret kann im Werteingabebild 172 ein Abstand d₁ vom Referenzpunkt zu einem Startpunkt des Abschnitts S eingegeben werden, während im Werteingabebilder 174 ein Abstand d₂ vom Referenzpunkt zu einem Endpunkt des Abschnitts S eingegeben werden kann. Mit dem Startpunkt/EndpunktZuweisungsbild 170 und den Werteingabebilder 172 und 174 lässt sich der Abschnitt S im Bewegungspfad MP einstellen. Ein konkretes Beispiel für die Einstellung des Abschnitts S wird im Folgenden beschrieben.
Das Werteingabebild 176 dient zur Eingabe der Scangeschwindigkeit Vs im eingestellten Bereich S. Es wird z. B. angenommen, dass der Bediener im Startpunkt/EndpunktZuweisungsbild 170 die Option „Ab Startpunkt“ wählt, im Werteingabebild 172 d₁ = 0,00 mm, im Werteingabebild 174 d₂ = 5,93 mm und im Werteingabebild 176 Vs = 3,00 m/min eingibt.
In diesem Fall setzt der Prozessor 52 den Startpunkt des Abschnitts S auf eine Position, die um einen Abstand d₁ = 0,00 mm vom Startpunkt P1 des Bewegungspfads MP (d.h. dem Startpunkt P1) entfernt ist, während er den Endpunkt des Abschnitts S auf eine Position setzt, die um einen Abstand d₂ = 5,93 mm vom Startpunkt P1 entfernt ist. Das heißt, in diesem Fall wird der Abschnitt S als ein Abschnitt vom Abstand d₁ bis zum Abstand d₂ vom Startpunkt P1 aus gesehen eingestellt (im vorliegenden Beispiel ein Abschnitt vom Startpunkt P1 bis zum Abstand d₂). Der Prozessor 52 registriert dann die Scangeschwindigkeit Vs des eingestellten Abschnitts S als Vs = 3,00 m/min.
Andererseits wird angenommen, dass der Bediener im Startpunkt/EndpunktZuweisungsbild 170 die Option „Vom Endpunkt“ wählt, im Werteingabebild 172 d₁ = 0,00 mm, im Werteingabebild 174 d₂ = 5,93 mm und im Werteingabebild 176 Vs = 3,00 m/min eingibt. In diesem Fall setzt der Prozessor 52 den Anfangspunkt des Abschnitts S auf eine Position, die um einen Abstand d₁ = 0,00 mm vom Endpunkt P2 des Bewegungspfads MP (d.h. dem Endpunkt P2) zurückversetzt ist, während er den Endpunkt des Abschnitts S auf eine Position setzt, die um einen Abstand d₂ = 5,93 mm vom Endpunkt P2 zurückversetzt ist.
Das heißt, in diesem Fall wird der Abschnitt S als ein Abschnitt vom Abstand d₁ bis zum Abstand d₂ vom Endpunkt P2 aus gesehen eingestellt (in diesem Beispiel ein Abschnitt vom Endpunkt P2 bis zum Abstand d₂). Der Prozessor 52 registriert dann die Scangeschwindigkeit Vs des eingestellten Abschnitts S als Vs = 3,00 m/min. Somit kann der Bediener die Scangeschwindigkeit Vs für jeden im Bewegungspfad MP frei eingestellten Abschnitt S genau einstellen.
Das Geschwindigkeitsanzeigebild 178 zeigt den eingestellten Abschnitt S und die Scangeschwindigkeit Vs im Abschnitt S in einem Listenformat an. In dem in 7 dargestellten Beispiel gibt „Start (mm)“ im Geschwindigkeitsanzeigebild 178 den Abstand d₁ an, der den Startpunkt des Abschnitts S definiert, und „Ende (mm)“ gibt den Abstand d₂ an, der den Endpunkt des Abschnitts S definiert.
In dem in 7 dargestellten Beispiel wird in der ersten Zeile des Geschwindigkeitsanzeigebildes 178 ein Abschnitt S1 (der Abschnitt in einem Abstand von 0 mm bis 5,93 mm vom Startpunkt P1) eingestellt, und die „Geschwindigkeit (m/min)“ des Abschnitts S1 wird als Vs = 3 m/min registriert. In der zweiten Zeile des Geschwindigkeitsanzeigebildes 178 wird ein Abschnitt S2 (der Abschnitt in einem Abstand von 5,93 mm bis 17,9 mm vom Startpunkt P1) eingestellt, und die „Geschwindigkeit (m/min)“ des Abschnitts S2 wird als Vs = 6 m/min registriert.
In der dritten Zeile des Geschwindigkeitsanzeigebildes 178 wird ein Abschnitt S3 (der Abschnitt in einem Abstand von 17,9 mm bis 23,82 mm vom Startpunkt P1) eingestellt, und die „Geschwindigkeit (m/min)“ des Abschnitts S3 wird als Vs = 2 m/min registriert. In diesem Beispiel hat die Scangeschwindigkeit Vs eine maximale Geschwindigkeit V_{S_MAX} von 6 m/min, während eine minimale Geschwindigkeit V_{S_MIN} 2 m/min beträgt. Der Prozessor 52 ermittelt in Übereinstimmung mit der in das Parametereinstellungsbild 166 eingegebenen Scangeschwindigkeit Vs die maximale Geschwindigkeit V_{S_MAX} und die minimale Geschwindigkeit V_{S_MIN} und zeigt diese im Geschwindigkeitseinstellungsbild 124 in 4 an.
Wenn der Abschnitt S (die Abschnitte S1, S2, S3) über das Startpunkt/EndpunktZuweisungsbild 170 und die Werteingabebilder 172 und 174 eingestellt wird, kann der Prozessor 52 den Abschnitt S im Pfadbild 110 im Parametereinstellungsbild 166 anzeigen, so dass er visuell erkennbar ist. Es wird beispielsweise angenommen, dass der Bediener die Eingabeeinrichtung 60 betätigt, um den Abschnitt S2 der zweiten Reihe aus der Vielzahl der im Geschwindigkeitsanzeigebild 178 dargestellten Abschnitte S1 bis S3 auszuwählen (siehe das Geschwindigkeitsanzeigebild 178 in 7). In diesem Fall kann der Prozessor 52 den ausgewählten Abschnitt S2 im Pfadbild 110 anzeigen, so dass er visuell erkennbar ist.
Zusammen mit diesem berechnet der Prozessor 52 automatisch die oben beschriebene Zeitlänge ts aus der im Parametereinstellungsbild 166 eingegebenen Abtastgeschwindigkeit Vs , der im Laserlinienlängenbild 126 (4) eingegebenen Schweißlinienlänge 1 und der im Werteingabebild 120 eingegebenen Anzahl N und zeigt den berechneten Wert im Werteingabebild 114 an. Da das Verfahren zur Einstellung der Geschwindigkeit bei Auswahl von „Schweißgeschwindigkeit“ im Geschwindigkeitsauswahlbild 122 dasselbe ist wie bei „Scangeschwindigkeit“, wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Bediener die Geschwindigkeit V (im vorliegenden Beispiel die Scangeschwindigkeit V_S) des Laserstrahls LB genau einstellen, wodurch es möglich ist, mehr verschiedene Operationen des Laserprozesses zu unterrichten.
In der obigen Ausführungsform wird der Fall beschrieben, dass nur der Bewegungspfad MP mit „Form 1“ eingestellt ist. Zusätzlich zu „Form 1“ können jedoch auch „Form 2“, „Form 3“ und „Form 4“ eingestellt werden. Ein Fall, in dem der Bewegungspfad MP mit einer Vielzahl von Formen eingestellt wird, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Bewegungspfad MP1 mit der oben genannten quadratischen Form als „Form 1“ und ein Bewegungspfad MP2 mit einer dreieckigen Form als „Form 2“ eingestellt. Der Bediener kann das Parametereinstellungsbild 106, das der „Form 2“ entspricht, anzeigen, indem er auf die Registerkarte „Form 2“ klickt, die im Registerkarten-Bildbereich 102 angezeigt wird, und er kann verschiedene Parameter der „Form 2“ über das Parametereinstellungsbild 106 einstellen.
8 zeigt das Parametereinstellungsbild 130 entsprechend der Registerkarte „Leistung“, wenn „Form 1“ und „Form 2“ eingestellt sind. In dem in 8 dargestellten Beispiel werden der Bewegungspfad MP1 mit „Form 1“ und der Bewegungspfad MP2 mit „Form 2“ im Pfadbild 110 angezeigt. Der Bewegungspfad MP2 hat einen Startpunkt P3 und einen Endpunkt P4.
Bei dem Laserprozess gemäß der vorliegenden Ausführungsform bewirkt die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 zunächst, dass der Laserstrahl LB entlang des Bewegungspfads MP1 eine Anzahl der Abtastungen N1 abtastet, die in dem Parametereinstellungsbild 130 von „Form 1“ festgelegt ist, und bewirkt dann, dass der Laserstrahl LB entlang des Bewegungspfads MP2 um eine Anzahl der Abtastungen N2 abtastet, die in dem Parametereinstellungsbild 130 von „Form 2“ festgelegt ist.
Mit anderen Worten kann der Bewegungspfad MP im Laserprozess gemäß der vorliegenden Ausführungsform als ein Pfad von MP = MP1 x N1 + MP2 x N2 ausgedrückt werden. Wenn es sich bei dem Laserprozess beispielsweise um Laserschweißen handelt, wird dieser Bewegungspfad MP (= MP1 x N1 + MP2 x N2) für eine Arbeitszielposition TP (d. h. Schweißpunkt) festgelegt, und die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 schweißt die eine Arbeitszielposition TP, indem sie den Laserstrahl LB veranlasst, entlang des Bewegungspfades MP für die eine Arbeitszielposition TP zu scannen.
Im Graphenbild 136 werden ein Graph G1, der der „Form 1“ entspricht, und ein Graph G2, der der „Form 2“ entspricht, nebeneinander dargestellt. Der Graph G2 wird auf der rechten Seite des Graphen G1 angezeigt, so dass er dem Graphen G1 in der Reihenfolge des Fortschrittsparameters PP (Länge der verstrichenen Zeit t_e) folgt. In dem in 8 dargestellten Beispiel ist der Endpunkt EP des im Schiebereglerbild 138 dargestellten Abschnitts 148 eine Zeitlänge t_SUM (= t_{S_1} + t_{S_2}), die die Summe einer Zeitlänge t_{S_1} ist, die über die „Zeitlänge“ im Parametereinstellungsbild 130 von „Form 1“ eingestellt wurde, und einer Zeitlänge t_{S_2}, die über die „Zeitlänge“ im Parametereinstellungsbild 130 von „Form 2“ eingestellt wurde.
Die Markierungen 152 und 154 werden in dem Pfadbild 110 bzw. dem Graphenbild 136 angezeigt. Wenn der Bediener den Schieberegler 146 entlang des Abschnitts 148 bewegt, ändert sich die verstrichene Zeit t_e, die durch den Schieberegler 146 gekennzeichnet ist, und als Reaktion darauf aktualisiert der Prozessor 52 das Pfadbild 110 und das Graphenbild 136, um die Marke 152 im Pfadbild 110 und die Marke 154 im Graphenbild 136 zu verschieben.
Wenn sich der Schieberegler 146 vom Startpunkt SP zum Endpunkt EP bewegt, wird die Markierung 152 im Pfadbild 110 so angezeigt, dass sie wiederholt entlang des Bewegungspfads MP1 die Anzahl N1 und dann entlang des Bewegungspfads MP2 die Anzahl N2 kreist. Wenn sich der Schieberegler 146 vom Startpunkt SP zum Endpunkt EP bewegt, wird außerdem die Markierung 154 im Graphenbild 136 so angezeigt, dass sie durch den Graphen G1 im Graphenbild 136 und anschließend durch den Graphen G2 läuft.
Der Bediener kann den Fortschrittsparameter PP (die verstrichene Zeit t_e) durch Verschieben des Schieberegler 146 im Bild frei bestimmen und den dem bestimmten Fortschrittsparameter PP (die verstrichene Zeit t_e) entsprechenden Laserparameter LP (die Laserleistung LP1) in das Laserparameter-Eingabebild 142 im Datensatz-Eingabebild 132 frei eingeben. Das Datensatzbild 134 zeigt dann die registrierten Datensätze DS in Listenform in der Reihenfolge der Größe des Fortschrittsparameters PP (z.B. „Zeit“) an.
In dem in 8 dargestellten Beispiel kann im Formauswahlbild 156 „Alle“, „Form 1“ oder „Form 2“ ausgewählt werden. Wenn der Bediener „Alle“ auswählt, kann die verstrichene Zeit t_e aus dem Abstand d oder der Fortschrittsrate R bei der Durchführung des Laserprozesses entlang des Bewegungspfads MP (= MP1 x N1 + MP2 x N2) ermittelt werden.
Als Beispiel wird angenommen, dass der Bediener im Formauswahlbild 156 „Alle“ auswählt, im Parameterauswahlbild 160 den Abstand d auswählt, im Endpunktzuweisungsbild 164 „Von Ende“ auswählt und im Zahlenwerteingabebild 158 d = 30 mm eingibt. In diesem Fall erhält der Prozessor 52 die „Zeit“ (die verstrichene Zeit t_e), die einer Position auf dem Bewegungspfad MP entspricht, die vom Endpunkt EP (im vorliegenden Beispiel der Endpunkt P4 des Bewegungspfads MP2, der erreicht wird, wenn der Laserstrahl LB den Bewegungspfad MP1 so oft N1 und anschließend den Bewegungspfad MP2 so oft N2 abtastet) des Laserprozesses um eine Strecke d = 30 mm entfernt ist.
Als weiteres Beispiel wird angenommen, dass der Bediener im Formauswahlbild 156 „Alle“ auswählt, im Parameterauswahlbild 160 die Fortschrittsrate R1 auswählt, im Startpunktzuweisungsbild 162 „Ab Start“ auswählt und im Zahlenwerteingabebild 158 R1 = 10% eingibt. In diesem Fall erhält der Prozessor 52 aus der Gleichung R1 = t /t_et = 0,1 die „Zeit“ (die verstrichene Zeitlänge t_e) ab dem Startpunkt SP (dem Startpunkt P1) des Laserprozesses. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erforderliche Gesamtzeit tt die Summe t_SUM wie oben beschrieben (t_t = t_SUM).
Als weiteres Beispiel wird angenommen, dass der Bediener im Formauswahlbild 156 „Alle“ auswählt, im Parameterauswahlbild 160 die Fortschrittsrate R2 auswählt, im Startpunktzuweisungsbild 162 „Ab Start“ auswählt und im Zahlenwerteingabebild 158 R2 = 10% eingibt. In diesem Fall erhält der Prozessor 52 die „Zeit“ (die verstrichene Zeit t_e), die der Position auf dem Bewegungspfad MP entspricht, die um eine Strecke d = dt x 0,1 vom Startpunkt SP des Laserprozesses entfernt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Gesamtstrecke dt die Strecke des Bewegungspfads MP (= MP1 x N1 + MP2 x N2).
Der Prozessor 52 zeigt dann im Eingabebild 142 für die Laserparameter die gewonnene „Zeit“ (die verstrichene Zeitlänge t_e) im Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 und den der verstrichenen Zeitlänge t_e entsprechenden Laserparameter LP (die Laserleistung LP1) an, der nun als Datensatz DS gespeichert ist. So kann der Bediener optional einen Bewegungspfad MP mit einer Vielzahl von „Formen“ hinzufügen.
In der obigen Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem die verstrichene Zeit t_e als Fortschrittsparameter PP gewählt wird. Als Fortschrittsparameter PP kann aber auch der Abstand d, die Fortschrittsrate R1 oder R2 gewählt werden. In diesem Fall zeigen im Parametrierbild 130 bzw. 130' die im Datensatzbild 134 angezeigte „Zeit“, der im Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 eingegebene Wert, die horizontale Achse des Graphenbildes 136 und der Ausschnitt 148 des Schiebereglerbildes 138 die gewählte Strecke d, die Fortschrittsrate R1 bzw. R2 an. Das Zeitberechnungsbild 150 ist so konfiguriert, dass es die gewählte Strecke d, die Fortschrittsrate R1 oder R2 aus den anderen Fortschrittsparametern PP ermittelt.
Das Datensatz-Eingabebild 132 ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Beispiel beschränkt und kann als beliebiges Bild erzeugt werden, solange der Datensatz DS eingegeben werden kann. Das Datensatz-Eingabebild 132 kann im Vergleich zum Parametrierbild 130 oder 130' weggelassen werden. In diesem Fall kann die Lehrvorrichtung 50 beispielsweise so konfiguriert sein, dass der Bediener die Eingabeeinrichtung 60 bedienen kann, um einen Datensatz DS in das Datensatzbild 134 einzugeben.
Die Lehrvorrichtung 50 kann so konfiguriert sein, dass der Bediener die Eingabeeinrichtung 60 bedienen kann, um einen registrierten Datensatz DS im Datensatzbild 134 auszuwählen und den Laserparameter LP (die Laserleistung LP1) des ausgewählten Datensatzes DS zu ändern. In diesem Fall dient das Datensatzbild 134 als Eingabebild für die Eingabe des Datensatzes DS.
Das Bild des Abschnitts 148 kann im Schiebereglerbild 138 weggelassen werden. In diesem Fall wird nur der Schieberegler 146 im Schiebereglerbild 138 angezeigt, und der Prozessor 52 zeigt den Schieberegler 146 als Reaktion auf ein Eingabesignal des Bedieners an, damit er sich innerhalb des Abschnitts 148 bewegt, der im Schiebereglerbild 138 nicht visuell dargestellt ist.
Das Schiebereglerbild 138 kann im Parametrierbild 130 bzw. 130' entfallen. In diesem Fall kann der Bediener den Fortschrittsparameter PP bestimmen/eingeben, indem er den Fortschrittsparameter PP z. B. manuell in das Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 des Datensatz-Eingabebildes 132 eingibt.
Alternativ kann der Bediener die Eingabeeinrichtung 60 bedienen, um die gewünschte Position auf dem Bewegungspfad MP (MP1, MP2) im Pfadbild 110, das im Parametereinstellungsbild 130 oder 130' angezeigt wird, durch Anklicken des Bildes zu bestimmen. In diesem Fall kann der Prozessor 52 die vom Bediener bestimmte Position auf dem Bewegungspfad MP angeben und die angegebene Position auf dem Bewegungspfad MP mit der Markierung 152 hervorheben.
Der Prozessor 52 kann dann in dem Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 den Fortschrittsparameter PP (z.B. die verstrichene Zeit t_e) entsprechend der Position auf dem vorgegebenen Bewegungspfad MP anzeigen und in dem Laserparameter-Eingabebild 142 den Laserparameter LP (z.B. die Laserleistung LP1) entsprechend dem Fortschrittsparameter PP anzeigen.
Alternativ kann der Bediener die Eingabeeinrichtung 60 bedienen, um eine beliebige Position im Graph G (G1, G2) im Graphenbild 136, das im Parametrierungsbild 130 oder 130' angezeigt wird, durch Anklicken des Bildes zu bestimmen. In diesem Fall kann der Prozessor 52 die vom Bediener bestimmte Position in dem Graph G angeben und die angegebene Position in dem Graph G mit der Markierung 154 hervorheben.
Der Prozessor 52 kann dann im Fortschrittsparameter-Eingabebild 140 den Fortschrittsparameter PP (die verstrichene Zeit t_e) anzeigen, der der angegebenen Position im Graph G entspricht, und im Laserparameter-Eingabebild 142 den Laserparameter LP (die Laserleistung LP1) anzeigen, der dem Fortschrittsparameter PP entspricht.
Zu diesem Zeitpunkt kann der Prozessor 52 über den Fortschrittsparameter PP die Position auf dem Bewegungspfad MP angeben, die der angegebenen Position im Graph G entspricht, und die angegebene Position auf dem Bewegungspfad MP mit der Markierung 152 hervorheben. So kann der Bediener auch ohne das Schiebereglerbild 138 den Laserparameter LP frei auf eine gewünschte Position auf dem Bewegungspfad MP einstellen und dabei das Pfadbild 110 visuell erkennen.
Die in 4 bis 8 dargestellte GUI des Lehrbildes 100 ist ein Beispiel, und jede andere GUI-Konfiguration kann übernommen werden. In der obigen Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem die Lehrvorrichtung 50 getrennt von der Steuereinrichtung 14 vorgesehen ist. Die Funktionen der Lehrvorrichtung 50 können jedoch auch in die Steuereinrichtung 14 integriert werden. In diesem Fall sind der Prozessor und der Speicher der Steuereinrichtung 14 in der Lehrvorrichtung 50 enthalten, und der Prozessor der Steuereinrichtung 14 führt die verschiedenen oben beschriebenen Funktionen der Lehrvorrichtung 50 aus.
3 zeigt ein Beispiel der Laserbestrahlungseinrichtung 18 als Laserscanner, aber die Laserbestrahlungseinrichtung 18 ist nicht auf einen Laserscanner beschränkt und kann auch ein Laserbearbeitungskopf sein, der nur das Gehäuse 24, den Lichtempfänger 26, die optische Linse 36, die Linsenantriebsvorrichtung 38 und den Emitter 40 umfasst. Zusätzlich kann der Bewegungsmechanismus 20 so konfiguriert sein, dass er das Werkstück W relativ zur Laserbestrahlungseinrichtung 18 bewegt. Wie oben beschrieben, wurde die vorliegende Offenbarung durch die Verwendung von Ausführungsbeispielen beschrieben, aber die obigen Ausführungsbeispiele schränken die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen dargelegt ist, nicht ein.
REFERENZZEICHENLISTE

10: LASERBEARBEITUNGSSYSTEM
12: LASERBEARBEITUNGSVORRICHTUNG
14: STEUEREINRICHTUNG
16: LASER-OSZILLATOR
18: LASERBESTRAHI,UNGSEINRICHTUNG
20: BEWEGUNGSMECHANISMUS
50: LEHRVORRICHTUNG
52: PROZESSOR
100: LEHRBILD
110: PFADBILD
132: DATENSATZ-EINGABEBILD
134: DATENSATZ-BILD
136: GRAPHENBILD
138: SCHIEBEREGLERBILD

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2020035404 A [0003]

Claims

Lehrvorrichtung zum Lehren einer Bedienung einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Laserprozess an einem Werkstück durch Bewegen eines auf das Werkstück gestrahlten Laserstrahls relativ zu dem Werkstück durchführt, wobei die Lehrvorrichtung einen Prozessor umfasst, der konfiguriert ist, um: ein Pfadbild zu erzeugen, das einen Bewegungspfad anzeigt, entlang dessen die Laserbearbeitungsvorrichtung den Laserstrahl relativ zu dem Werkstück in dem Laserprozess bewegt; ein Eingabebild zum Eingeben eines Datensatzes eines Fortschrittsparameters, der einen Fortschritt des Laserprozesses anzeigt, und eines Laserparameters des Laserstrahls zu erzeugen; und eine Position auf dem Bewegungspfad, die dem Fortschrittsparameter entspricht, in dem Pfadbild anzuzeigen.
Die Lehrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, dass er: ein Graphenbild erzeugt, das einen Graphen anzeigt, der eine Beziehung zwischen dem Fortschrittsparameter und dem Laserparameter darstellt; und in dem Graphenbild eine dem Fortschrittsparameter entsprechende Position in dem Graphen anzeigt.
Lehrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, dass er ferner ein Datensatzbild erzeugt, das eine Vielzahl der Datensätze nebeneinander in einer Größenordnung des Fortschrittsparameters anzeigt.
Die Lehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, dass er: ein Schiebereglerbild erzeugt, das einen Schieberegler zur Bestimmung des Fortschrittsparameters anzeigt, wobei der Schieberegler so angezeigt wird, dass er in Reaktion auf ein Eingabesignal in einem Abschnitt von einem Startpunkt zu einem Endpunkt des Fortschrittsparameters bewegbar ist; und in dem Pfadbild die Position auf dem Bewegungspfad anzeigt, die dem durch den Schieberegler bestimmten Fortschrittsparameter entspricht.
Die Lehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Fortschrittsparameter Folgendes umfasst: eine verstrichene Zeit ab einem Start des Laserprozesses; eine Strecke, um die die Laserbearbeitungsvorrichtung den Laserstrahl entlang des Bewegungspfades seit dem Start des Laserprozesses bewegt; oder eine Fortschrittsrate des Laserprozesses.
Die Lehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Laserparameter Folgendes umfasst eine Laserleistung des Laserstrahls; eine Frequenz des Laserstrahls; einen Tastgrad des Laserstrahls; oder einen Versatzabstand, um den ein Fokus des Laserstrahls von einer Oberfläche des Werkstücks entfernt ist.
Lehrverfahren zum Lehren einer Bedienung einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Laserprozess an einem Werkstück durch Bewegen eines Laserstrahls, der auf das Werkstück gestrahlt wird, relativ zu dem Werkstück durchführt, wobei das Lehrverfahren umfasst: Erzeugen eines Pfadbildes durch einen Prozessor, das einen Bewegungspfad anzeigt, entlang dessen die Laserbearbeitungsvorrichtung den Laserstrahl relativ zu dem Werkstück in dem Laserprozess bewegt; Erzeugen eines Eingabebildes durch einen Prozessor, zum Eingeben eines Datensatzes eines Fortschrittsparameters, der einen Fortschritt des Laserprozesses anzeigt, und eines Laserparameters des Laserstrahls; und Anzeigen einer Position auf dem Bewegungspfad, die dem Fortschrittsparameter entspricht, durch einen Prozessor im Pfadbild.