JP2000351087A - レーザ加工機およびその数値制御装置ならびにレーザ加工機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工中に速度が変化する場合に、速度の変化
に応じてレーザ出力の調整を行うことができ、加工形状
等により設定された加工速度と異なる場合も、加工条件
を変更すること無しにレーザ出力の調整を行うことがで
きる。 【解決手段】 加工プログラム記憶手段１１、加工プロ
グラム解析処理部１２、補間制御処理部１３、速度判定
処理部３０、出力制御処理部３１、レーザ制御処理部１
５および軸制御処理部１４とを備え、出力制御処理部３
１において、速度判定処理部３０の出力を入力し、相対
移動速度の増減に対応してパルス間隔が狭くまたは広く
なるようにパルス幅一定のレーザ光の出力の演算を行
い、レーザ光の出力制御を行う。これにより、加工中に
速度が変化する場合にパルス幅一定のパルスレーザ光
で、速度の変化に応じて連続してレーザ光を最適の条件
に調整を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ光により
加工を行うレーザ加工機およびその数値制御装置ならび
にレーザ加工機の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のレーザ加工機は、加減速時
等の同一加工ブロック内で速度が変化する場合や、円弧
等で形状崩れが発生しないように自動的に加工速度を変
化させ加工プログラムの指定速度と加工速度が異なるよ
うな場合に、レーザ光を一定速度の部分と変化させてい
なかったか、または、レーザ光を変化させていたが、周
波数一定にしており、パルス幅を一定にしていなかっ
た。

【０００３】図９に従来のレーザ加工機のシステム構成
図を示した。図において、１は加工テーブルのベットで
あり、２はベット１の上を図示しないモータにより直線
方向に移動可能な加工テーブル（この機械では、この軸
をＸ軸とする）、３はＸ軸と直交方向に固定されたコラ
ムであり、４は図示しないモータによりコラム上を直線
方向に移動可能なサドル（この機械では、この軸をＹ軸
とする）、５はＸ軸、Ｙ軸と直交する方向に昇降するト
ーチ（この機械では、この昇降する軸をＺ軸とする）、
６はトーチを移動するためのモータ、７はレーザ光を出
力するレーザ発振器、８はレーザ光案内筒、９は数値制
御装置を内蔵するレーザ加工機の制御装置、１０は被加
工物である。レーザ光はレーザ発振器７から出力され、
レーザ光案内筒８の中を導かれ、トーチ５の内部２のレ
ンズにより集光され、加工テーブル１の上に固定された
被加工物１０の上に照射される。この時同時にアシスト
ガスを噴射する。レーザ加工機の制御装置９は、Ｘ，
Ｙ，Ｚ軸を駆動しトーチと加工テーブル１の相対位置を
移動するとともにレーザ光の出力、周波数、デューティ
等を制御し、被加工物１０を所望の形状に加工する。

【０００４】図１０に数値制御装置のブロック図を示し
た、図に示すように、Ｓは数値制御装置、１１はレーザ
加工運転を自動実行するための加工プログラムの記憶手
段として外部記憶装置としての紙テープ・フロッピーデ
ィスクや内蔵するＲＡＭ等の加工プログラム記憶手段、
１２は自動運転プログラムの内容を解析し、加工ブロッ
クに分割する手段としての解析処理部、１３は解析処理
部１２で分解された各加工ブロックでの加工速度、レー
ザパワー、レーザ周波数、レーザデューティ等の軸制御
用データ及びレーザ制御用データの作成手段としての補
間制御処理部、１４は軸制御用データにより各軸の速度
や加減速制御等を行ない、速度制御を行うための指令信
号を各軸のサーボドライバ等に出力する軸制御手段とし
ての軸制御処理部、１５はレーザ制御用データによりレ
ーザ発振器に指令信号を出力しレーザ発振器の制御を行
うレーザ制御手段としてのレーザ制御処理部である。１
６〜１８はＸ，Ｙ，Ｚ各軸のサーボドライバであり、制
御装置１３からの指令信号に基づいて、１９〜２１の
Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸のモータを駆動し、加工テーブルを移動
させる、レーザ発振器２２は数値制御装置Ｓからの指令
信号によりレーザ光を出力する。

【０００５】図１１にコーナ部を加工する場合の従来例
を示した、コーナ出口で送り速度及び、レーザ出力を区
間ｄの間下げて加工を行い、区間ｄ通過後レーザ出力加
工速度とも目標値にあげる方法を採っていた。

【０００６】また、図１２にコーナ部で円弧加工する場
合の例を示した。図に示したように、このような円弧加
工時には、円弧の角速度が一定値以上になると、形状の
崩れを防ぐため、自動的に角速度が一定値になるように
加工速度をクランプするように制御している。しかし、
このとき、レーザ光の制御は行わない。このため、従来
の加工装置では加工プログラムで加工条件の変更を行っ
た後、加工を行なっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のレーザ加工
機においては、加減速時等の同一加工ブロック内で速度
が変化する場合や、円弧等で形状崩れが発生しないよう
に自動的に加工速度を変化させ加工プログラムの指定速
度と加工速度が異なるような場合に、レーザ光を一定速
度の部分と変化させていなかったか、または、レーザ光
を変化させていたが、周波数一定にしており、パルス幅
を一定にしていなかったため、材料や速度によってはエ
ネルギの過小、過多（特に過小）が発生し、加減速の発
生するコーナ部で傷等が発生することがあり、コーナ部
で一旦減速し低速区間を設けたり、ループ処理を行う必
要があった。

【０００８】また、小穴等の加工時に形状崩れの防止の
ため、自動的に減速する部分では加工条件を一定速の部
分と変更する必要があった。

【０００９】このため、コーナ部や小穴部等では、テス
トカットを行い加工条件を設定する必要があり、著しく
作業効率を阻害するという問題を有していた。

【００１０】したがって、この発明の目的は、上記従来
の課題を解決するもので、加工中に速度が変化する場合
に、速度の変化に応じてレーザ出力の調整を行うことが
でき、また、加工形状等により速度が加工プログラムで
設定された加工速度と異なる場合も、加工プログラムで
加工条件を変更すること無しにレーザ出力の調整を行う
ことができるレーザ加工機およびその数値制御装置なら
びにレーザ加工機の制御方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明の請求項１記載のレーザ加工機は、少なくと
もパルス状レーザ光を出力可能なレーザ発振手段と、レ
ーザ光を被加工物へ照射する照射手段と、この照射手段
と被加工物の少なくとも一方を移動する移動手段と、照
射手段と被加工物の相対移動速度を算出し、この相対移
動速度の増減に対応してパルス間隔が狭くまたは広くな
るようにパルス幅一定のレーザ光の出力制御する制御手
段とを備えた。

【００１２】このように、少なくともパルス状にレーザ
光を出力可能なレーザ発振手段と、レーザ光を被加工物
へ照射する照射手段と、この照射手段と被加工物の少な
くとも一方を移動する移動手段と、照射手段と被加工物
の相対移動速度を算出し、この相対移動速度の増減に対
応してパルス間隔が狭くまたは広くなるようにパルス幅
一定のレーザ光の出力制御する制御手段とを備えている
ので、加工中に速度が変化する場合にパルス幅一定のパ
ルスレーザ光で、速度の変化に応じて連続してレーザ光
を最適の条件に調整を行うことができる。このため、加
減速の発生するコーナ部で傷等を防止することができ
る。その結果、コーナ部で一旦減速し低速区間を設けた
り、ループ処理を行う必要がないので、作業効率を改善
し生産性を向上する作用を有する。

【００１３】請求項２記載のレーザ加工機は、請求項１
において、照射手段を移動させる軸移動手段と、レーザ
発振手段の一方の起動を遅らせる。このように、照射手
段を移動させる軸移動手段と、レーザ発振手段の一方の
起動を遅らせるので、レーザ出力等の安定を待つことが
できる。

【００１４】請求項３記載のレーザ加工機は、少なくと
もパルス状にレーザ光を出力可能なレーザ発振手段と、
レーザ光を被加工物へ照射する照射手段と、この照射手
段と被加工物の少なくとも一方を移動する移動手段と、
照射手段と被加工物の相対移動速度を算出し、この相対
移動速度とレーザ光のビーム径に基づいて被加工物上の
パルス状レーザ光のビーム間隔を、相対移動速度の増加
およびビーム径の減少により小さく、相対移動速度の減
少およびビーム径の増大により大きくなるように制御す
る制御手段とを備えた。

【００１５】このように、少なくともパルス状にレーザ
光を出力可能なレーザ発振手段と、レーザ光を被加工物
へ照射する照射手段と、この照射手段と被加工物の少な
くとも一方を移動する移動手段と、照射手段と被加工物
の相対移動速度を算出し、この相対移動速度とレーザ光
のビーム径に基づいて被加工物上のパルス状レーザ光の
ビーム間隔を、相対移動速度の増加およびビーム径の減
少により小さく、相対移動速度の減少およびビーム径の
増大により大きくなるように制御する制御手段とを備え
ているので、加工中に速度が変化する場合に速度の変化
に応じて連続してレーザ光を最適の条件に調整を行うこ
とができる。このため、加減速の発生するコーナ部で傷
等を防止することができる。その結果、コーナ部で一旦
減速し低速区間を設けたり、ループ処理を行う必要がな
いので、作業効率を改善し生産性を向上する作用を有す
る。

【００１６】請求項４記載のレーザ加工機の数値制御装
置は、パルス状レーザ光により被加工物を加工するレー
ザ加工運転を自動実行するための加工プログラムを記憶
する加工プログラム記憶手段と、この加工プログラムを
解析し、加工ブロックに分割する加工プログラム解析処
理部と、この解析処理部で分割された各加工ブロックで
のレーザ光と被加工物の相対移動速度を算出する補間制
御処理部と、この補間制御処理部の算出結果より相対移
動速度の判定をする速度判定処理部と、この速度判定処
理部の出力を入力し、相対移動速度の増減に対応してパ
ルス間隔が狭くまたは広くなるようにパルス幅一定のレ
ーザ光の出力の演算を行い、レーザ光の出力制御を行う
レーザ光の出力制御処理部と、この出力制御処理部で作
成されたレーザ制御用データを入力し、レーザ光を制御
するレーザ制御処理部と、レーザ光の移動を加工プログ
ラムに対応して制御する軸制御処理部とを備えた。

【００１７】このように、加工プログラム記憶手段、加
工プログラム解析処理部、補間制御処理部、速度判定処
理部、出力制御処理部、レーザ制御処理部および軸制御
処理部とを備え、出力制御処理部において、速度判定処
理部の出力を入力し、相対移動速度の増減に対応してパ
ルス間隔が狭くまたは広くなるようにパルス幅一定のレ
ーザ光の出力の演算を行い、レーザ光の出力制御を行う
ので、加工中に速度が変化する場合にパルス幅一定のパ
ルスレーザ光で、速度の変化に応じて連続してレーザ光
を最適の条件に調整を行うことができる。このため、加
減速の発生するコーナ部で傷等を防止することができ
る。その結果、コーナ部で一旦減速し低速区間を設けた
り、ループ処理を行う必要がないので、作業効率を改善
し生産性を向上する作用を有する。また、円弧等の加工
時に形状崩れの防止のため、自動的に速度が変化した場
合は速度の変化に応じてレーザ光の条件の調整を行うこ
とができ、小穴等の加工時でも、加工プログラムで加工
条件を変更する必要がなく、作業効率を改善し生産性を
向上する作用を有する。

【００１８】請求項５記載のレーザ加工機の数値制御装
置は、請求項４において、軸制御処理部の出力と、レー
ザ制御処理部の出力の一方を遅らせる起動制御処理部を
備えた。このように、軸制御処理部の出力と、レーザ制
御処理部の出力の一方を遅らせる起動制御処理部を備え
ているので、レーザ出力等の安定を待つことができる。

【００１９】請求項６記載のレーザ加工機の数値制御装
置は、パルス状レーザ光により被加工物を加工するレー
ザ加工運転を自動実行するための加工プログラムを記憶
する加工プログラム記憶手段と、この加工プログラムを
解析し、加工ブロックに分割する加工プログラム解析処
理部と、この解析処理部で分割された各加工ブロックで
のレーザ光と被加工物の相対移動速度を算出する補間制
御処理部と、この補間制御処理部の算出結果より相対移
動速度の判定をする速度判定処理部と、この速度判定処
理部の出力を入力し、相対移動速度の増加およびビーム
径の減少により小さく、相対移動速度の減少およびビー
ム径の増大により大きくなるように、被加工物上のレー
ザ光の出力間隔を制御する出力制御処理部と、この出力
制御処理部で作成されたレーザ制御用データを入力し、
レーザ光を制御するレーザ制御処理部と、レーザ光の移
動を加工プログラムに対応して制御する軸制御処理部と
を備えた。

【００２０】このように、加工プログラム記憶手段、加
工プログラム解析処理部、補間制御処理部、速度判定処
理部、出力制御処理部、レーザ制御処理部および軸制御
処理部とを備え、出力制御処理部において、速度判定処
理部の出力を入力し、相対移動速度の増加およびビーム
径の減少により小さく、相対移動速度の減少およびビー
ム径の増大により大きくなるように、被加工物上のレー
ザ光の出力間隔を制御するので、加工中に速度が変化す
る場合に、速度の変化に応じて連続してレーザ光を最適
の条件に調整を行うことができる。このため、加減速の
発生するコーナ部で傷等を防止することができる。その
結果、コーナ部で一旦減速し低速区間を設けたり、ルー
プ処理を行う必要がないので、作業効率を改善し生産性
を向上する作用を有する。また、円弧等の加工時に形状
崩れの防止のため、自動的に速度が変化した場合は速度
の変化に応じてレーザ光の条件の調整を行うことがで
き、小穴等の加工時でも、加工プログラムで加工条件を
変更する必要がなく、作業効率を改善し生産性を向上す
る作用を有する。

【００２１】請求項７記載のレーザ加工機の制御方法
は、少なくとも加工速度の増減に対応してパルス間隔が
狭くまたは広くなるようにパルス幅一定のパルス状レー
ザ光の平均出力を制御することを特徴とする。このよう
に、少なくとも加工速度の増減に対応してパルス間隔が
狭くまたは広くなるようにパルス幅一定のパルス状レー
ザ光の平均出力を制御するので、加工中に速度が変化す
る場合にパルス幅一定のパルスレーザ光で、速度の変化
に応じて連続してレーザ光を最適の条件に調整を行うこ
とができる。このため、加減速の発生するコーナ部で傷
等を防止することを可能にする。また、加工形状等によ
り速度が加工プログラムで設定された加工速度と異なる
場合も加工プログラムで加工条件を変更することなしに
パルス幅一定のレーザ光て加工速度に応じてレーザ出力
の調整を行うことができる。

【００２２】請求項８記載のレーザ加工機の制御方法
は、請求項７において、加工の移動開始時または加工ブ
ロック間で一時停止後の移動開始時にパルスレーザ光の
出力開始とレーザ光の移動手段の起動との間に時間差を
設ける。このように、加工の移動開始時または加工ブロ
ック間で一時停止後の移動開始時にパルスレーザ光の出
力開始とレーザ光の移動手段の起動との間に時間差を設
けるので、レーザ出力等の安定を待つことができる。

【００２３】請求項９記載のレーザ加工機の制御方法
は、少なくとも加工速度とレーザ光のビーム径に基づい
て、加工速度の増加およびビーム径の減少により小さ
く、相対移動速度の減少およびビーム径の増大により大
きくなるように被加工物上のパルス状レーザ光のビーム
間隔を制御することを特徴とする。このように、少なく
とも加工速度とレーザ光のビーム径に基づいて、加工速
度の増加およびビーム径の減少により小さく、相対移動
速度の減少およびビーム径の増大により大きくなるよう
に被加工物上のパルス状レーザ光のビーム間隔を制御す
るので、加工中に速度が変化する場合に、速度の変化に
応じて連続してレーザ光を最適の条件に調整を行うこと
ができる。このため、加減速の発生するコーナ部で傷等
を防止することを可能にする。また、加工形状等により
速度が加工プログラムで設定された加工速度と異なる場
合も加工プログラムで加工条件を変更することなしにレ
ーザ光て加工速度に応じてレーザ出力の調整を行うこと
ができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】この発明の第１の実施の形態を図
１〜図４に基づいて説明する。図１はこの発明の第１の
実施の形態のレーザ加工機の数値制御装置のブロック図
である。符号１１〜２２は図１０の従来例と同一または
相当部分を示す。図１において、Ｓｌは数値制御装置、
３０は各加工速度の加減速が行われているか判断する出
力制御の判定手段としての出力制御判定処理部、３１は
出力制御実行時および加工速度の加減速時に、レーザパ
ワー、レーザ周波数、レーザデューティ等のレーザ制御
データの作成手段としてのレーザ光の出力制御処理部で
ある。レーザ加工機は、少なくともパルス状にレーザ光
を出力可能なレーザ発振手段２２と、レーザ光を被加工
物へ照射する図９のトーチ５に相当する照射手段と、こ
の照射手段と被加工物の少なくとも一方を移動する移動
手段（サーボドライバ１６〜１８，モータ１９〜２１）
とを備え、照射手段と被加工物の相対移動速度を算出
し、この相対移動速度に基づいてパルス幅一定のパルス
状レーザ光の出力制御する制御手段（数値制御装置Ｓ
１）とを備えている。

【００２５】数値制御装置Ｓ１は、加工プログラム記憶
手段１１、加工プログラム解析処理部１２、補間制御処
理部１３、出力制御判定処理部（速度判定処理部）３
０、出力制御処理部３１、レーザ制御処理部１５および
軸制御処理部１４を備えている。加工プログラム記憶手
段１１は、パルス状レーザ光により被加工物を加工する
レーザ加工運転を自動実行するための加工プログラムを
記憶する。加工プログラム解析処理部１２は、加工プロ
グラム記憶手段１１からプログラムを１行ずつ複数行読
み込み、プログラムの内容を解析して、レーザ加工機の
動作単位である加工ブロックに分割する。補間制御処理
部１３は、解析処理部１２で分割された各加工ブロック
でのレーザ光と被加工物の相対移動速度を算出し、軸制
御データ及びレーザ制御データを作成する。出力制御判
定処理部３０は、補間制御処理部１３の算出結果より相
対移動速度の判定をする。すなわち、各加工速度の加減
速が発生するかどうかの判定を行ない、また、レーザ光
の出力制御を実施する条件が満たされているかどうかの
判定を行い、レーザ光の出力制御処理を実行するか、し
ないかを判定する。

【００２６】出力制御処理部３１は、出力制御判定処理
部３０の出力を入力し、相対移動速度の増減に対応して
パルス間隔が狭くまたは広くなるようにパルス幅一定の
レーザ光の出力の演算を行い、レーザ光の出力制御を行
う。この実施の形態においては、加減速時にレーザ一定
周期毎の演算周期のトーチと加工テーブルとの相対速度
とパルス幅とレーザデータから、レーザの周波数、デュ
ーティを算出し、レーザパワーは設定された値と同値と
し、レーザ制御データを作成する。レーザ制御処理部１
５は、出力制御処理部３１で作成されたレーザ制御用デ
ータを入力し、レーザ光を制御する。軸制御処理部１４
は、レーザ光の移動を加工プログラムに対応して制御す
る。すなわち、軸制御データを読み込み加工動作軸毎の
速度制御処理を行ない、サーボドライバ１６〜１８に指
令信号を出力する。出力された指令信号はサーボドライ
バ１６〜１８に入力され、さらにサーボドライバ１６〜
１８は各軸のモータ１９〜２１に対してモータ電流を出
力し、サーボモータ１９〜２１を回転し各加工軸を駆動
する。

【００２７】図２はこの発明の第１の実施の形態におけ
るレーザ加工方法の処理フローチャート、図３は第１の
実施の形態での加工速度、レーザ出力、レーザ周波数、
レーザデューティ、パルス出力、レーザ平均出力の処理
内容の例を示すグラフ、図４は第１の実施の形態での加
工速度、レーザ出力の処理内容の別の例を示すグラフで
ある。まず、ステップＳ２０の加工プログラム記憶手段
１１、加工プログラム解析処理部１２および補間制御処
理部１３にて、自動運転用プログラムを読み込んで解析
を行ない、加工ブロック毎に分解した後に、加工ブロッ
ク毎の制御データを算出する。ステップ２１の出力制御
判定処理部３０にて加工速度の加減速が有るか無いかの
判定を行ない、加減速がある場合はさらにステップＳ２
３でブロック間の成す角度等の出力制御の実施条件を満
たしているか判定を行う。条件を満たしている場合に
は、ステップＳ２４の出力制御処理部３１にて出力制御
用レーザデータ、速度データを読み込み、図３および図
４に示したレーザ制御用データを作成する。図３（ａ）
はコーナ部を加工する場合の照射手段の相対移動を示
し、Ａはスタートドウェル、Ｂはコーナドウェルであ
る。図３（ｂ）は加工速度Ｆを示し、スタートドウェル
Ａから加速、等速、減速してコーナドウェルＢに到る。
このとき、（ｃ）に示すようにレーザ出力Ｐは一定であ
る。また、（ｆ）に示すようにパルス出力の幅は一定で
ある。また、（ｄ），（ｅ），（ｇ）に示すようにレー
ザ周波数Ｑ、レーザデューティＲ、レーザ平均出力Ｐ′
は、スタートドウェルＡから漸次大きくなり、中間部か
らコーナドウェルＢにかけて漸次小さくなる。図４
（ａ）はコーナ部を円弧加工する場合の照射手段の相対
移動を示し、３つの加工ブロック１，２，３に分割され
る。

【００２８】また、ステップ２１において加減速が無い
場合及び出力制御実施条件を満たさない場合には、ステ
ップＳ２２にて、レーザ制御用データを作成する。作成
されたデータはステップＳ２５にてそれぞれ軸制御部
（軸制御処理部１４）とレーザ制御部（レーザ制御処理
部１５）に転送し、レーザ加工速度、レーザ周波数、レ
ーザデューティの制御を行なう。また、起動時には軸制
御データの転送を遅延し、レーザ出力等の安定を待つ。

【００２９】以上のようにこの実施の形態によれば、少
なくとも加工速度の増減に対応してパルス間隔が狭くま
たは広くなるようにパルス幅一定のパルス状レーザ光の
平均出力を制御するので、加工中に速度が変化する場合
にパルス幅一定のパルスレーザ光で、速度の変化に応じ
て連続してレーザ光を最適の条件に調整を行うことがで
きる。このため、加減速の発生するコーナ部で傷等を防
止することを可能にする。また、加工形状等により速度
が加工プログラムで設定された加工速度と異なる場合も
加工プログラムで加工条件を変更することなしにパルス
幅一定のレーザ光て加工速度に応じてレーザ出力の調整
を行うことができる。

【００３０】この発明の第２の実施の形態を図５〜図８
に基づいて説明する。図５はこの発明の第１の実施の形
態のレーザ加工機の数値制御装置のブロック図である。
符号１１〜３０は図１０の従来例および図１の第１の実
施の形態と同一または相当部分を示す。図５において、
Ｓ２は数値制御装置、４０はこの実施の形態において
は、レーザ発振器２２の特性から求まる定数、レーザの
案内筒の長さ等から求まる外部光路系の長さ、使用レン
ズの焦点距離、トーチ先端と非加工物１０の表面との距
離等からビームスポット径を求める演算手段としてのビ
ームスポット径演算処理部、４１は前記ビームスポット
径と加工速度及び出力制御データより、レーザパワー、
レーザ周波数、レーザデューティ等のレーザ制御データ
の作成手段としての出力制御処理部である。レーザ加工
機は、少なくともパルス状にレーザ光を出力可能なレー
ザ発振手段２２と、レーザ光を被加工物へ照射する図９
のトーチ５に相当する照射手段と、この照射手段と被加
工物の少なくとも一方を移動する移動手段（サーボドラ
イバ１６〜１８，モータ１９〜２１）と、照射手段と被
加工物の相対移動速度を算出し、相対移動速度の増加お
よびビーム径の減少により小さく、相対移動速度の減少
およびビーム径の増大により大きくなるように、被加工
物上のパルス状レーザ光のビーム間隔を制御する制御手
段（数値制御装置Ｓ２）とを備えている。

【００３１】数値制御装置Ｓ２は、加工プログラム記憶
手段１１、加工プログラム解析処理部１２、補間制御処
理部１３、出力制御判定処理部（速度判定処理部）３
０、スポット径演算処理部４０、出力制御処理部４１、
レーザ制御処理部１５および軸制御処理部１４を備えて
いる。加工プログラム記憶手段１１は、パルス状レーザ
光により被加工物を加工するレーザ加工運転を自動実行
するための加工プログラムを記憶する。加工プログラム
解析処理部１２は、加工プログラム記憶手段１１からプ
ログラムを１行ずつ複数行読み込み、プログラムの内容
を解析して、レーザ加工機の動作単位である加工ブロッ
クに分割する。出力制御判定処理部３０は、補間制御処
理部１３の算出結果より相対移動速度の判定をする。す
なわち、各加工速度の加減速が発生するかどうかの判定
を行ない、また、レーザ光の出力制御を実施する条件が
満たされているかどうかの判定を行い、レーザ光の出力
制御処理を実行するか、しないかを判定する。

【００３２】ビームスポット径演算処理部４０は、この
実施の形態においては、レーザ発振器２２の構造より求
まる定数、レーザ加工機の構造より求まる定数、レンズ
の焦点距離等の定数及びトーチ先端と非加工物の表面間
の距離等の変数から非加工物上のビームスポット径を算
出する。出力制御処理部４１は、この実施の形態におい
ては、一定周期毎の演算周期でトーチと加工テーブルと
の相対速度と、ビームスポット径演算処理部で求めたビ
ームスポット径とレーザ光出力制御データからレーザ光
の出力間隔をもとめ、レーザの周波数、デューティを算
出し、レーザパワーは設定された値と同値としパルス幅
は一定とする、軸制御データ及びレーザ制御データを作
成する。軸制御処理部１４は、レーザ光の移動を加工プ
ログラムに対応して制御する。すなわち、軸制御データ
を読み込み加工動作軸毎の速度制御処理を行ない、サー
ボドライバ１６〜１８に指令信号を出力する。出力され
た指令信号はサーボドライバ１６〜１８に入力され、さ
らにサーボドライバ１６〜１８は各軸のモータ１９〜２
１に対してモータ電流を出力し、サーボモータ１９〜２
１を回転し各加工軸を駆動する。

【００３３】図６および図７はこの発明の第２の実施の
形態におけるレーザ加工方法の処理フローチャート、図
８は第２の実施の形態での加工速度、レーザ出力の処理
内容を示すグラフである。まず、ステップＳ３０の加工
プログラム記憶手段１１、加工プログラム解析処理部１
２および補間制御処理部１３にて、自動運転用プログラ
ムを読み込んで解析を行ない、加工ブロック毎に分解し
た後に、加工ブロック毎の制御データを算出する。ステ
ップ３１の出力制御判定処理部３０にて加工速度の加減
速が有るか無いかの判定を行ない、加減速がある場合は
さらにステップＳ３３でブロック間の成す角度等の出力
制御の実施条件を満たしているか判定を行う。条件を満
たしている場合には、ステップＳ３４の出力制御処理部
４１にて、ステップ４０で求めたレーザスポット径デー
タを読み込んだあと、出力制御用レーザデータを読み込
み、図８に示したレーザ制御用データを作成する。

【００３４】図８（ａ）はコーナ部を加工する場合の照
射手段の相対移動を示し、２つの加工ブロック１，２に
分割される。また、ステップ３１において加減速が無い
場合及び出力制御実施条件を満たさない場合には、ステ
ップＳ３２にて、レーザ制御用データを作成する。作成
されたデータはステップＳ３５にてそれぞれ軸制御部
（軸制御処理部１４）とレーザ制御部（レーザ制御処理
部１５）に転送し、レーザ加工速度、レーザ周波数、レ
ーザデューティの制御を行なう。

【００３５】以上のようにこの実施の形態によれば、少
なくとも加工速度とレーザ光のビーム径に基づいて、加
工速度の増加およびビーム径の減少により小さく、相対
移動速度の減少およびビーム径の増大により大きくなる
ように被加工物上のパルス状レーザ光のビーム間隔を制
御することにより第１の実施の形態と同様の効果が得ら
れる。

【００３６】

【発明の効果】この発明の請求項１記載のレーザ加工機
によれば、少なくともパルス状にレーザ光を出力可能な
レーザ発振手段と、レーザ光を被加工物へ照射する照射
手段と、この照射手段と被加工物の少なくとも一方を移
動する移動手段と、照射手段と被加工物の相対移動速度
を算出し、この相対移動速度の増減に対応してパルス間
隔が狭くまたは広くなるようにパルス幅一定のレーザ光
の出力制御する制御手段とを備えているので、加工中に
速度が変化する場合にパルス幅一定のパルスレーザ光
で、速度の変化に応じて連続してレーザ光を最適の条件
に調整を行うことができる。このため、加減速の発生す
るコーナ部で傷等を防止することができる。その結果、
コーナ部で一旦減速し低速区間を設けたり、ループ処理
を行う必要がないので、作業効率を改善し生産性を向上
する効果を有する。

【００３７】請求項２では、照射手段を移動させる軸移
動手段と、レーザ発振手段の一方の起動を遅らせるの
で、レーザ出力等の安定を待つことができる。

【００３８】この発明の請求項３記載のレーザ加工機に
よれば、少なくともパルス状にレーザ光を出力可能なレ
ーザ発振手段と、レーザ光を被加工物へ照射する照射手
段と、この照射手段と被加工物の少なくとも一方を移動
する移動手段と、照射手段と被加工物の相対移動速度を
算出し、この相対移動速度とレーザ光のビーム径に基づ
いて被加工物上のパルス状レーザ光のビーム間隔を、相
対移動速度の増加およびビーム径の減少により小さく、
相対移動速度の減少およびビーム径の増大により大きく
なるように制御する制御手段とを備えているので、加工
中に速度が変化する場合に速度の変化に応じて連続して
レーザ光を最適の条件に調整を行うことができる。この
ため、加減速の発生するコーナ部で傷等を防止すること
ができる。その結果、コーナ部で一旦減速し低速区間を
設けたり、ループ処理を行う必要がないので、作業効率
を改善し生産性を向上する効果を有する。

【００３９】この発明の請求項４記載のレーザ加工機の
数値制御装置によれば、加工プログラム記憶手段、加工
プログラム解析処理部、補間制御処理部、速度判定処理
部、出力制御処理部、レーザ制御処理部および軸制御処
理部とを備え、出力制御処理部において、速度判定処理
部の出力を入力し、相対移動速度の増減に対応してパル
ス間隔が狭くまたは広くなるようにパルス幅一定のレー
ザ光の出力の演算を行い、レーザ光の出力制御を行うの
で、加工中に速度が変化する場合にパルス幅一定のパル
スレーザ光で、速度の変化に応じて連続してレーザ光を
最適の条件に調整を行うことができる。このため、加減
速の発生するコーナ部で傷等を防止することができる。
その結果、コーナ部で一旦減速し低速区間を設けたり、
ループ処理を行う必要がないので、作業効率を改善し生
産性を向上する作用を有する。また、円弧等の加工時に
形状崩れの防止のため、自動的に速度が変化した場合は
速度の変化に応じてレーザ光の条件の調整を行うことが
でき、小穴等の加工時でも、加工プログラムで加工条件
を変更する必要がなく、作業効率を改善し生産性を向上
する効果を有する。

【００４０】請求項５では、軸制御処理部の出力と、レ
ーザ制御処理部の出力の一方を遅らせる起動制御処理部
を備えているので、レーザ出力等の安定を待つことがで
きる。

【００４１】この発明の請求項６記載のレーザ加工機の
数値制御装置によれば、加工プログラム記憶手段、加工
プログラム解析処理部、補間制御処理部、速度判定処理
部、出力制御処理部、レーザ制御処理部および軸制御処
理部とを備え、出力制御処理部において、速度判定処理
部の出力を入力し、相対移動速度の増加およびビーム径
の減少により小さく、相対移動速度の減少およびビーム
径の増大により大きくなるように、被加工物上のレーザ
光の出力間隔を制御するので、加工中に速度が変化する
場合に、速度の変化に応じて連続してレーザ光を最適の
条件に調整を行うことができる。このため、加減速の発
生するコーナ部で傷等を防止することができる。その結
果、コーナ部で一旦減速し低速区間を設けたり、ループ
処理を行う必要がないので、作業効率を改善し生産性を
向上する作用を有する。また、円弧等の加工時に形状崩
れの防止のため、自動的に速度が変化した場合は速度の
変化に応じてレーザ光の条件の調整を行うことができ、
小穴等の加工時でも、加工プログラムで加工条件を変更
する必要がなく、作業効率を改善し生産性を向上する効
果を有する。

【００４２】この発明の請求項７記載のレーザ加工機の
制御方法によれば、少なくとも加工速度の増減に対応し
てパルス間隔が狭くまたは広くなるようにパルス幅一定
のパルス状レーザ光の平均出力を制御するので、加工中
に速度が変化する場合にパルス幅一定のパルスレーザ光
で、速度の変化に応じて連続してレーザ光を最適の条件
に調整を行うことができる。このため、加減速の発生す
るコーナ部で傷等を防止することを可能にする。また、
加工形状等により速度が加工プログラムで設定された加
工速度と異なる場合も加工プログラムで加工条件を変更
することなしにパルス幅一定のレーザ光て加工速度に応
じてレーザ出力の調整を行うことができる。

【００４３】請求項８では、加工の移動開始時または加
工ブロック間で一時停止後の移動開始時にパルスレーザ
光の出力開始とレーザ光の移動手段の起動との間に時間
差を設けるので、レーザ出力等の安定を待つことができ
る。

【００４４】この発明の請求項９記載のレーザ加工機の
制御方法によれば、少なくとも加工速度とレーザ光のビ
ーム径に基づいて、加工速度の増加およびビーム径の減
少により小さく、相対移動速度の減少およびビーム径の
増大により大きくなるように被加工物上のパルス状レー
ザ光のビーム間隔を制御することを特徴とする。このよ
うに、少なくとも加工速度とレーザ光のビーム径に基づ
いて、加工速度の増加およびビーム径の減少により小さ
く、相対移動速度の減少およびビーム径の増大により大
きくなるように被加工物上のパルス状レーザ光のビーム
間隔を制御するので、加工中に速度が変化する場合に、
速度の変化に応じて連続してレーザ光を最適の条件に調
整を行うことができる。このため、加減速の発生するコ
ーナ部で傷等を防止することを可能にする。また、加工
形状等により速度が加工プログラムで設定された加工速
度と異なる場合も加工プログラムで加工条件を変更する
ことなしにレーザ光て加工速度に応じてレーザ出力の調
整を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態のレーザ加工機の
数値制御装置のブロック図である。

【図２】この発明の第１の実施の形態におけるレーザ加
工方法の処理フローチャートである。

【図３】第１の実施の形態での加工速度、レーザ出力、
レーザ周波数、レーザデューティ、パルス出力、レーザ
平均出力の処理内容の例を示すグラフである。

【図４】第１の実施の形態での加工速度、レーザ出力の
処理内容の別の例を示すグラフである。

【図５】この発明の第１の実施の形態のレーザ加工機の
数値制御装置のブロック図である。

【図６】この発明の第２の実施の形態におけるレーザ加
工方法の処理フローチャートである。

【図７】この発明の第２の実施の形態におけるレーザ加
工方法の処理フローチャートである。

【図８】第２の実施の形態での加工速度、レーザ出力の
処理内容の別の例を示すグラフである。

【図９】従来のレーザ加工機のシステム構成図である。

【図１０】従来の数値制御装置のブロック図である。

【図１１】コーナ部を加工する場合の従来例を示す説明
図である。

【図１２】コーナ部で円弧加工する場合の従来例を示す
説明図である。

【符号の説明】

Ｓｌ，Ｓ２，Ｓ３ 数値制御装置 ２ 加工テーブル ５ トーチ ８ レーザ案内筒 １０ 被加工物 １１ 加工プログラム記憶手段 １２ 加工プログラム解析部 １３ 補間制御処理部 １４ 軸制御処理部 １５ レーザ制御処理部 １６ Ｘ軸サーボドライバ １７ Ｙ軸サーボドライバ １８ Ｚ軸サーポドライバ １９ Ｘ軸モータ ２０ Ｙ軸モータ ２１ Ｚ軸モータ ２２ レーザ発振器 ３０ 出力制御判定処理部 ３１，４１ 出力制御処理部 ４０ スポット径演算処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 敦樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 本宮 均 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 林川 洋之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 正井 耕一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 本内 保義 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 CA02 CA03 CA04 CA15 CB03 CE01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともパルス状レーザ光を出力可能
   なレーザ発振手段と、レーザ光を被加工物へ照射する照
   射手段と、この照射手段と被加工物の少なくとも一方を
   移動する移動手段と、前記照射手段と被加工物の相対移
   動速度を算出し、この相対移動速度の増減に対応してパ
   ルス間隔が狭くまたは広くなるようにパルス幅一定のレ
   ーザ光の出力制御する制御手段とを備えたレーザ加工
   機。
2. 【請求項２】 照射手段を移動させる軸移動手段と、レ
   ーザ発振手段の一方の起動を遅らせる請求項１記載のレ
   ーザ加工機。
3. 【請求項３】 少なくともパルス状にレーザ光を出力可
   能なレーザ発振手段と、レーザ光を被加工物へ照射する
   照射手段と、この照射手段と被加工物の少なくとも一方
   を移動する移動手段と、前記照射手段と被加工物の相対
   移動速度を算出し、この相対移動速度とレーザ光のビー
   ム径に基づいて被加工物上のパルス状レーザ光のビーム
   間隔を、相対移動速度の増加およびビーム径の減少によ
   り小さく、相対移動速度の減少およびビーム径の増大に
   より大きくなるように制御する制御手段とを備えたレー
   ザ加工機。
4. 【請求項４】 パルス状レーザ光により被加工物を加工
   するレーザ加工運転を自動実行するための加工プログラ
   ムを記憶する加工プログラム記憶手段と、この加工プロ
   グラムを解析し、加工ブロックに分割する加工プログラ
   ム解析処理部と、この解析処理部で分割された各加工ブ
   ロックでのレーザ光と前記被加工物の相対移動速度を算
   出する補間制御処理部と、この補間制御処理部の算出結
   果より相対移動速度の判定をする速度判定処理部と、こ
   の速度判定処理部の出力を入力し、相対移動速度の増減
   に対応してパルス間隔が狭くまたは広くなるようにパル
   ス幅一定のレーザ光の出力の演算を行い、レーザ光の出
   力制御を行うレーザ光の出力制御処理部と、この出力制
   御処理部で作成されたレーザ制御用データを入力し、レ
   ーザ光を制御するレーザ制御処理部と、レーザ光の移動
   を前記加工プログラムに対応して制御する軸制御処理部
   とを備えたレーザ加工機の数値制御装置。
5. 【請求項５】 軸制御処理部の出力と、レーザ制御処理
   部の出力の一方を遅らせる起動制御処理部を備えた請求
   項４記載のレーザ加工機の数値制御装置。
6. 【請求項６】 パルス状レーザ光により被加工物を加工
   するレーザ加工運転を自動実行するための加工プログラ
   ムを記憶する加工プログラム記憶手段と、この加工プロ
   グラムを解析し、加工ブロックに分割する加工プログラ
   ム解析処理部と、この解析処理部で分割された各加工ブ
   ロックでのレーザ光と前記被加工物の相対移動速度を算
   出する補間制御処理部と、この補間制御処理部の算出結
   果より相対移動速度の判定をする速度判定処理部と、こ
   の速度判定処理部の出力を入力し、相対移動速度の増加
   およびビーム径の減少により小さく、相対移動速度の減
   少およびビーム径の増大により大きくなるように、被加
   工物上のレーザ光の出力間隔を制御する出力制御処理部
   と、この出力制御処理部で作成されたレーザ制御用デー
   タを入力し、レーザ光を制御するレーザ制御処理部と、
   レーザ光の移動を前記加工プログラムに対応して制御す
   る軸制御処理部とを備えたレーザ加工機の数値制御装
   置。
7. 【請求項７】 少なくとも加工速度の増減に対応してパ
   ルス間隔が狭くまたは広くなるようにパルス幅一定のパ
   ルス状レーザ光の平均出力を制御することを特徴とする
   レーザ加工機の制御方法。
8. 【請求項８】 加工の移動開始時または加工ブロック間
   で一時停止後の移動開始時にパルスレーザ光の出力開始
   とレーザ光の移動手段の起動との間に時間差を設ける請
   求項７記載のレーザ加工機の制御方法。
9. 【請求項９】 少なくとも加工速度とレーザ光のビーム
   径に基づいて、加工速度の増加およびビーム径の減少に
   より小さく、相対移動速度の減少およびビーム径の増大
   により大きくなるように被加工物上のパルス状レーザ光
   のビーム間隔を制御することを特徴とするレーザ加工機
   の制御方法。