JP2004167549A

JP2004167549A - レーザ加工装置

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Publication number: JP2004167549A
Application number: JP2002336302A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Mori; 敦森
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: EP1422015A2; DE60333429D1; US20040129688A1; EP1422015B1; JP3795854B2; US7012215B2; EP1422015A3

Abstract

【課題】補間周期に制限させる所望する加工位置、時間にレーザ出力条件を変更できるようにする。
【解決手段】ブロックの繋ぎ目の補間周期Ｑ_０において、前ブロックの残移動指令量Ｐａが指令速度に対応する補間周期ＩＴＰ間における移動指令量に満たないとき、この不足分Ｐｂを後ブロックの移動指令で補充し速度を変えずに移動させる。この繋ぎ目でレーザ出力条件を切り替える。繋ぎ目の補間周期Ｑ_０の開始時からの、ブロックが切り替わる点までの時間ｔ１＝ＩＴＰ×Ｐａ／（Ｐａ＋Ｐｂ）を求める。ＣＮＣはこの時間ｔ１とレーザ出力条件をレーザ出力制御信号生成手段に補間周期Ｑ_−１でセットし、該手段はＱ_０の補間周期の開始から時間ｔ１が経過した時点でレーザ出力条件を切り替える。補間周期に拘束されることなく任意の時間でレーザ出力条件を切り替えることができ、高精度のレーザ加工ができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ加工機の制御装置としては、一般に数値制御装置が用いられている。このレーザ加工機を制御する数値制御装置は、所定補間周期毎に移動指令を出力してレーザヘッドに対して被加工物のワークを相対移動させて、ワークに対してレーザビームによる加工を行っている。レーザ発振器に対するレーザ出力のオン／オフ等の制御も、この補間周期単位で制御されることが多い。
【０００３】
加工速度が、速くない場合には、一般的な数値制御装置での制御である補間周期単位でレーザ発振器のレーザ出力のオン／オフ制御を行っても格別問題はなく、所望する加工精度を得ることができる。しかし、加工速度が速くなると、補間周期中にレーザ発振器の制御を行わねば、高精度な加工開始位置、加工終了位置を得ることが困難になる。
【０００４】
特に、数値制御装置に入力されるＮＣ加工プログラムで指令された連続する移動指令のブロックにおいて、指令速度を落とさずに現在のブロックによる移動指令から次のブロックによる移動指令を実行する場合、現在のブロックの残移動量が少なくなり、１分配周期での分配残移動量が指令速度に足りない場合には、この不足分だけ次のブロックの移動量を加算し、そのブロックからブロックへの繋ぎ目の分配周期の移動指令として、減速を行わず、移動させるブロックオーバラップ処理が行われる。このブロックオーバラップ処理を実行する場合には、１つのブロックの移動指令の終点が、補間周期中に発生する。そのため、補間周期単位で、レーザ発振器の制御を行ってレーザ出力のオン／オフ制御を行っても、ブロックの終点すなわちブロックの繋ぎ目の位置で、レーザ出力をオン／オフ制御できないものとなる。
【０００５】
そのため、数値制御装置から出力される速度指令データおよびサーボ制御システムから帰還されてくる位置データ、さらに、補間周期の開始から計時した時間に基づいて、位置を求め該求めた位置が目標位置に達したとき加工起動信号を出力するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２５８８１２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
加工速度が速くなると、補間周期に合わせてレーザ発振器の制御を行って、最大補間周期分遅れることになり高精度の加工ができない。補間周期を短くすれば、この遅れは小さくなり、加工精度を上げることができるが、補間周期を短くし高速化することは、大幅なコストアップとなる。
【０００８】
一方、前述した特許文献１に記載された発明のように、サーボ制御システムから帰還されてくる位置データを基に、加工開始・終了位置に到達する時間を予測して、加工開始及び終了位置の精度を補間周期に限定されずに向上させることもできるが、位置データの帰還信号を再処理する必要があること、及び、加工速度の変化に対しても処理を追加して行わねばならず、全体的な動作処理が複雑になるという問題がある。
そこで、本発明の目的は、補間周期に制限させる所望する加工位置、時間にレーザ出力条件を変更できるレーザ加工装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
数値制御装置から所定の補間周期で送出される移動指令に基づいて駆動されるレーザ加工機と、該レーザ加工機の移動に合わせてレーザ出力を行うレーザ発振器とにより加工を行うレーザ加工装置において、請求項１に係わる発明は、前記レーザ発振器へレーザ出力制御信号を送出すべき補間周期に対し、該補間周期が始まってからの時間又は該補間周期を分割する比で表される信号送出時刻データを生成する手段と、該信号送出時刻データ生成手段から前記信号送出時刻データを受取り、前記補間周期が始まってからの時間だけ又は前記補間周期を分割する比から計算される時間だけ、前記レーザ発振器への前記レーザ出力制御信号送出を遅延させる手段を有するレーザ出力制御信号生成手段とを設けたことを特徴とするものである。これにより、補間周期に拘束されることなく、レーザ出力条件を変更できるようにしたものである。又、請求項２に係わる発明は、前記信号送出時刻データとともに、前記レーザ出力制御信号としてレーザ出力の開始と終了を含むレーザ出力条件又は予め前記レーザ出力制御信号生成手段に設定記憶されているレーザ出力条件を選択する加工条件選択信号を、前記レーザ出力制御信号生成手段に送出するようにした。
【００１０】
又、請求項３に係わる発明は、連続する移動指令の継ぎ目において、当該補間周期における移動指令量が前の移動指令による移動分と次の移動指令による移動分との合算されたものである場合、前記信号送出時刻データは、両者の比もしくは両者の比から算出された値とした。さらに、請求項４に係わる発明においては、前記信号送出時刻データを生成する手段により、加工開始からの経過時間に基づいて設定された時間より、前記補間周期が始まってからの時間を求めるようにした。請求項５に係わる発明は、前記移動指令量を処理するサーボフィードバックシステムに存在する遅れ時間と前記レーザ発振器がレーザ出力を制御する遅れ時間の、一方もしくは双方に基づいて、前記信号送出時刻データを補正計算するようにした。請求項６に係わる発明は、前記レーザ発振器へレーザ出力制御信号を送出すべき補間周期は、移動指令量を送出する補間周期に数倍するものとした。さらに、請求項７に係わる発明は、前記信号送出時刻データを生成する手段で生成される信号送出時刻データを、レーザ出力制御信号によりレーザ出力条件が変更になる１補間周期前にレーザ出力制御信号生成手段に送出するようにした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の原理説明図である。図１において横軸は時間、縦軸は、補間周期ＩＴＰ毎の移動指令量（速度に対応する）であり、２つのブロック（先のブロックを前ブロック（白地の部分）、その次のブロック（ハッチングの部分）を次ブロックという）の繋ぎ目の位置を表した図である。ブロックオーバラップ処理を実行する場合、前ブロックでの残移動量Ｐａが指令された速度に対応する補間周期での移動指令量に達しないと、この不足分だけ次のブロックの移動量Ｐｂを加算し、当該ブロックからブロックへの繋ぎ目の分配周期の移動指令とする。これにより、減速を行わず、等速で移動させる。ブロックの継ぎ目において、レーザ出力のオン／オフ等の出力条件を変更する場合、従来は、補間周期の時間ＩＴＰ単位でこのレーザ出力オン／オフ等の出力条件を変更していたから、次ブロック（ハッチングの部分）で指令された移動指令の移動を開始した図１の時間ａで例えばレーザ出力のオン又はオフの指令がレーザ発振器に出力されていた。
【００１２】
この場合、次ブロックで指令された移動開始位置、すなわち、前ブロックで指令された移動指令の終点位置でレーザ出力のオン又はオフの指令が出されるのではなく、前ブロックの移動指令の残移動量Ｐａ分だけ早くレーザ出力のオン又はオフの指令が出力されることになり、目的とする位置と異なり、その分加工精度を悪くすることになる。しかも、この残移動量Ｐａは、前ブロックで指令された移動量、速度によって変動し一定ではない。
【００１３】
前ブロックと次ブロックの繋ぎ目でレーザ出力のオン／オフ等の出力条件を変更するとすれば、繋ぎ目の補間時Ｑ_０において、前ブロックの残移動量Ｐａを出力し、残移動量が「０」となったときに、レーザ出力のオン／オフ等の出力条件の変更指令を出力すれば、指令した位置においてレーザ出力条件を変更することになる。しかし、レーザ加工機を制御する数値制御装置等の制御装置では、補間周期単位でしか、制御できないことから、この制御を本発明では、後述する、レーザ出力制御信号生成手段によって行うようにする。
【００１４】
なお、レーザ出力制御信号としては、レーザ出力のオン／オフ以外にもその出力パワーを変える場合もある。例えば、薄い金属板に切断加工とケガキ加工を交互に施す場合、切断加工は比較的高出力、例えば１０００Ｗ（Ｄｕｔｙ１００％）で、ケガキ加工ではパルス出力による低出力、１０００Ｗ，１０００Ｈｚ２０％ｗで行う等のレーザ出力条件を変えて行われる。このようなレーザ出力制御信号を本発明は、補間周期に拘束されることなく変更切替ができるようにしたものである。
【００１５】
そのために、この前ブロックの残移動量Ｐａが出力された時点でレーザ出力のオン／オフ等の出力条件の変更指令を出力するようにする。この場合、前ブロックの残移動量Ｐａに次ブロックの移動量Ｐｂを加算して、指令された速度に対応する移動量が得られるとすれば、補間周期の時間ＩＴＰ間に移動量（Ｐａ＋Ｐｂ）を出力するものであるから、当該ブロックの繋ぎ目における補間周期時Ｑ_０の補間開始時ａから、前ブロックの残移動量Ｐａを出力完了した時間ｔ１は、移動量の比率によって、次の（１）式によって求めることができる。
【００１６】
ｔ１＝ＩＴＰ×Ｐａ／（Ｐａ＋Ｐｂ） …（１）
しかし、移動指令を加工しようとするワークを移動させる軸のモータのサーボ制御システムに出力しても実際にモータが移動し、ワークが目標とする位置に到達するには遅れがある。サーボ制御システムの位置制御におけるサーボエラー量（位置偏差量）や加減速時定数の影響で、遅れが発生する。又、レーザ発振器が指令を受けて出力するまでの遅れ時間がある。これらの遅れ時間を総合して、遅延時間をｔ２とすると、図２に示すように、前ブロックの残移動量Ｐａに次ブロックの移動量Ｐｂを加算して、指令速度に対応する補間周期の時間ＩＴＰにおける移動量を出力した補間周期時Ｑ_０の補間開始時ａから（１）式で求められた残移動量Ｐａの出力完了までの時間ｔ１に、上述した遅延時間ｔ２を加算した時間Ｔにレーザ出力のオン／オフ等の出力条件を変更するレーザ出力制御信号を出力すれば、ワークに対して目標とする位置でレーザ出力条件を変更することができる。
【００１７】
Ｔ＝ｔ１＋ｔ２ …（２）
図２の例では、梨地を施した部分が遅延時間に相当する部分で、時間ａの時点から上記（２）式で求められた時間Ｔが経過した補間周期時Ｑ_３の途中で、レーザ出力制御信号が出力するようにする。これによって、指令された位置でレーザ出力条件を変更することができる。
【００１８】
図３は、本発明の一実施形態の機能ブロック図である。レーザ加工機を制御する数値制御装置１０のプログラム解読手段１０ｂは、入力された加工プログラム１０ａを解読し、補間データ生成手段・分配手段１０ｃは、該ＮＣ加工プログラム１０ａで指令された移動指令に基づいてサーボ制御システム１０ｄに補間周期毎移動指令を分配する。サーボ制御システム１０ｄは分配された移動指令に基づいて、位置、速度、電流のフィードバック制御を行いワークを移動させる各軸のモータ３１〜３３を駆動する。
【００１９】
一方、ブロックオーバラップデータとしての残移動量Ｐａが指令速度に対応する補間周期での移動量に対する比率（Ｐａ／（Ｐａ＋ｐｂ））と加減速時定数１０ｆが補間データ生成手段・分配手段１０ｃから信号送出時刻データ生成手段１０ｈに送出される又、サーボ制御システム１０ｄからは、サーボエラー１０ｇが出力され信号送出時刻データ生成手段１０ｈに送出される。信号送出時刻データ生成手段１０ｈはこれらのデータに基づいて、上述した、レーザ出力条件変更指令のレーザ出力制御信号のタイミングデータ１０ｉをレーザ出力制御信号生成手段４０に出力する。又、該レーザ出力制御信号生成手段４０は、数値制御装置１０のプログラム解読手段１０ｂから出力されるプログラム１０ａで指令されたレーザ出力条件であるレーザ出力設定信号１０ｅを入力しており、受信したタイミングデータ１０ｉに基づく時点に、受信したレーザ出力設定信号１０ｅをレーザ出力制御信号４０ａとしてレーザ発振器４１に出力する。
以上が本実施形態の作用動作である。
次に本実施形態の構成について説明する。
【００２０】
図４はこの実施形態のレーザ加工機３０の概要図であり、図４において、符号１０はこのレーザ加工機を制御する制御装置の数値制御装置（ＣＮＣ）である。該制御装置１０は、プロセッサ（ＣＰＵ）１１を中心に構成され、該プロセッサ１１にはバス２０を介して、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１４，バッテリバックアップされたＣＭＯＳＲＡＭで構成された不揮発性メモリ１３、入出力インタフェース１５、表示装置（ＣＲＴや液晶等）付きＭＤＩ（手動入力手段）１９、加工送り軸のＸ軸，Ｙ軸のサーボアンプ１６，１７及びギャップ制御軸のＺ軸のサーボアンプ１８が接続されている。
【００２１】
ＲＯＭ１２にはこのレーザ加工機３０全体を制御するシステムプログラムが格納されており、不揮発性メモリ１３には、表示装置付きＭＤＩ１９を利用して作成されるＮＣ加工プログラム若しくは図示しない入力インタフェースを介して入力されるＮＣ加工プログラムが格納される。また、ＲＡＭ１４は各種処理中おけるデータの一時記憶等に利用される。入出力インタフェース１５にはレーザ出力制御信号生成手段４０が接続され、レーザ出力制御信号生成手段４０には、レーザ発振器４１が接続されている。レーザ出力制御信号生成手段４０は、本実施形態では、プロセッサやメモリ等で構成し、数値制御装置１０のプロセッサ１１から出力されたレーザ出力条件の切替タイミングデータに基づいてレーザ出力条件切替時を求め、この切替時に、数値制御装置１０から出力されるレーザ出力制御信号に基づいてレーザ出力条件を切り替えてレーザ発振器４１を制御する。
【００２２】
レーザ発振器４１は、レーザ出力制御信号に従ってレーザビーム４３を出射し、ベンディングミラー４２で反射して加工ヘッド３５に送り、該加工ヘッド３５で集光されて加工ヘッド３５に取り付けられている加工ノズル３６の先端からレーザビーム４３をワーク３８に照射する。
【００２３】
また、符号３４はレーザ加工機機構部で、該レーザ加工機機構部３４には、ワーク３８を取り付けたテーブル３７をＸ軸方向（図４において左右方向）に駆動すＸ軸サーボモータ３１、テーブル３７をＹ軸方向（図４において紙面垂直方向）に駆動するＹ軸サーボモータ３２、加工ヘッド３５及び加工ノズル３６を上記Ｘ，Ｙ軸方向に垂直なＺ軸方向に駆動するギャップ制御軸を構成するＺ軸サーボモータ３３を備えている。
【００２４】
Ｘ軸サーボモータ３１は、制御装置１０のＸ軸サーボアンプ１６に接続され、Ｙ軸サーボモータ３２はＹ軸サーボアンプ１７に接続され、Ｚ軸サーボモータ３３はＺ軸サーボアンプ１８に接続されている。また、各サーボモータ３１，３２，３３には位置・速度を検出パルスコーダ等の位置速度検出器が取り付けられ、それぞれのサーボモータ３１，３２，３３の位置、速度を各サーボアンプ１６，１７，１８にフィードバックしている。また、各サーボアンプ１６，１７，１８は、プロセッサ１１からの指令と位置、速度のフィードバック信号に基づいて、各サーボモータ３１，３２，３３の位置、速度を制御している。さらには、図示しない電流検出器のフィードバック信号に基づいて電流制御をも実施している。この実施形態では、Ｘ軸サーボアンプ１６、Ｙ軸サーボアンプ１７、Ｚ軸サーボアンプ１８によって、サーボ制御システムを構成している。
【００２５】
上述したレーザ加工機の構成と従来から公知のレーザ加工機との相違する点は、レーザ出力制御信号生成手段４０を付加した点であり、他の構成は同一である。
次に、この実施形態の動作処理について説明する。
図５は数値制御装置のプロセッサ１１が実行する補間周期毎の処理のフローチャートである。又、図６は、レーザ出力制御信号生成手段４０が補間周期と同一周期毎に実施する処理のフローチャートである。
【００２６】
数値制御装置１０のプロセッサ１１は、ＮＣ加工プログラムより順次指令ブロックを読みとり解析し、指令に従って各Ｘ，Ｙ，Ｚ軸のサーボアンプ１６〜１８に補間周期毎移動指令を出力等の処理を行って、レーザ加工機を駆動制御する。これらの点は従来と同一である。本発明に関係して、ブロックオーバラップ指令が出されていると、プロセッサ１１は図５に示す処理を補間周期毎に実行する。
【００２７】
まず、レーザ出力条件切替準備中を示すフラグＦ１が「１」にセットされているか否か判断し（ステップ１００）、セットされていなければ、次の補間周期でブロックが切り替わるか判断する（ステップ１０１）。すなわち、現在のブロックで指令された移動量の残移動量が当該補間周期と次の補間周期分で出力する移動量より少ないか否か判断する。次の補間周期で切り替わるものでなければ、当該補間周期の処理を終了する。
【００２８】
次の補間周期でブロックが切り替わると判断されたときには、ブロックが切り替わる次の補間周期における現ブロック（前ブロック）の残移動量Ｐａと当該指令速度によって求められている補間周期における指令移動量（Ｐａ＋Ｐｂ）より上述した（１）式の演算を行って、次の補間周期における補間周期開始時点からブロックが切り替わるまでの時間ｔ１を求める。さらに、サーボエラー量、加減速時定数から遅延時間ｔ２を求め、前述した（２）式の演算を行い、ブロックが切り替わる補間周期の開始時点から、レーザ出力条件を切り替える時間Ｔを求める。さらに、本実施形態では、ブロックが切り替わる１補間周期前にレーザ出力制御信号と切替時間をセットするようにしていることから、該切替時間Ｔに補間周期の時間ＩＴＰを加算した時間Ｔ’を求める（ステップ１０２）。さらに、レーザ出力条件切替準備中を示すフラグＦ１に「１」をセットする（ステップ１０３）。
【００２９】
次に、ステップ１０２で求めた時間Ｔ’が補間周期の時間ＩＴＰの２倍以上か否か判断し（ステップ１０４）、２倍以上であれば、該時間Ｔ’より補間周期の時間ＩＴＰを減じて時間Ｔ’を更新し（ステップ１０８）、当該補間周期の処理を終了する。
【００３０】
次の補間周期からは、フラグＦ１が「１」にセットされているから、ステップ１００、１０４，１０８の処理を実行する。その内、ステップ１０４で時間Ｔ’が補間周期時間ＩＴＰの２倍の時間に満たない状態となると、すなわち、レーザ出力条件を変更する切替時間が補間周期の１つ前の補間周期であると、ステップ１０４からステップ１０５に進み、時間Ｔ’から補間周期の時間ＩＴＰ減じて、レーザ出力条件を切り替える補間周期の開始時からの切替時間Ｔｃを求める。そして、この求めた切替時間Ｔｃを信号送出時刻データとし、該信号送出時刻データとレーザ出力条件をレーザ出力制御信号生成手段４０にレーザ出力制御信号として出力し（ステップ１０６）、フラグＦ１を「０」にセットし（ステップ１０７）、当該補間周期の処理を終了する。
【００３１】
例えば、図１に示す遅延時間を無視した状態でレーザ出力条件を切り替えるものとすれば、ブロックが切り替わる補間周期Ｑ_０より１つ前の補間周期Ｑ_−１でステップ１０２の処理がなされる。図１の場合では、ｔ２＝０としているからＴ＝ｔ１であり、Ｔ’＝Ｔ＋ＩＴＰ＝ｔ１＋ＩＴＰとなる。その結果、Ｔ’＝ｔ１＋ＩＴＰ＜２×ＩＴＰとなるから、ステップ１０４からステップ１０５に進み、Ｔｃ＝Ｔ’−ＩＴＰ＝ｔ１となる。そして、ステップ１０６でこの時間Ｔｃ＝
ｔ１とレーザ出力制御信号がレーザ出力制御信号生成手段４０に出力されることになる。
【００３２】
又、図２で示す例では、ブロックが切り替わる補間周期Ｑ_０より１つ前の補間周期Ｑ_−１でステップ１０２の処理がなされる。この図２で示す例では、Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＝３×ＩＴＰ＋α（但しαはＩＴＰより小さな値で、レーザ出力条件を切り替える補間周期の開始から切り替えるまでの時間を意味する）。その結果、Ｔ’＝Ｔ＋ＩＴＰ＝４×ＩＴＰ＋αとなる。よって、当該補間周期を入れて３回の補間周期（Ｑ_−１，Ｑ_０，Ｑ_１）を終えた時点では、ステップ１０８の処理によりＴ’＝ＩＴＰ＋αとなっているから、補間周期Ｑ_２では、ステップ１０４でＴ’＝ＩＴＰ＋α＜２×ＩＴＰが検出されるから、ステップ１０５に進みＴｃ＝αが求められ、ステップ１０５で求めた切替時間Ｔｃとレーザ出力条件をレーザ出力制御信号生成手段４０に出力されることになる。
【００３３】
以上のように、レーザ出力制御信号とその切替時間Ｔｃが出力される補間周期は、レーザ出力条件を切り替える１つ前の補間周期である。図１の例では補間周期Ｑ_−１、図２の例では、補間周期Ｑ_２である。
【００３４】
一方、レーザ出力制御信号生成手段４０のプロセッサは、図６の処理を補間周期と同一の周期で実行しており、まず、レーザ出力条件の切替がセットされたことを記憶するフラグＦ２が「１」にセットされたか判断し（ステップ２００）、「１」でなければ、切替時間Ｔｃとレーザ出力制御信号が数値制御装置１０から送られて来たか判断し（ステップ２０１）、送られて来てなければ、この周期の処理を終了する。
【００３５】
一方、数値制御装置１０から前述したステップ１０６の処理により切替時間Ｔｃとレーザ出力制御信号が送られてくると（ステップ２０１）、この切替時間Ｔｃをタイマにセットし、レーザ出力条件をバッファにセットする（ステップ２０２）。又、フラグＦ２を「１」にセットして（ステップ２０３）、当該周期の処理を終了する。
【００３６】
次の周期では、フラグＦ２が「１」にセットされているから、ステップ２００からステップ２０４に移行し、切替時間Ｔｃがセットされたタイマをスタートさせ、該タイマがセットされた切替時間Ｔｃを計時するまで待ち（ステップ２０５）、切替時間に達すると、バッファに格納されているレーザ出力制御信号をレーザ発振器４１に出力し（ステップ２０６）、フラグＦ２を「０」にセットして当該周期の処理を終了する。
【００３７】
以上の処理によって、図１で示す例では、補間周期Ｑ_−１で切替時間Ｔｃがタイマにセットされると共にレーザ出力条件かバッファにセットされ、補間周期Ｑ_０の開始から切替時間Ｔｃ（＝ｔ１）が経過した時点でレーザ出力条件が切替られることになる。
又、図２に示す例では、補間周期Ｑ_２で切替時間Ｔｃがタイマにセットされると共にレーザ出力条件かバッファにセットされ、補間周期Ｑ_３の開始から切替時間Ｔｃ（＝α）が経過した時点でレーザ出力条件が切替られることになる。
【００３８】
なお、上述した実施形態では、レーザ出力条件を切り替える１補間周期前にレーザ出力制御信号と切替時間をレーザ出力制御信号生成手段４０に出力するようにしたが、必ずしも１補間周期前でなくてもよく数補間周期前でもよい。この場合もレーザ出力制御信号生成手段４０側で補間周期数を計数し、レーザ出力条件を切り替えるレーザ出力制御信号を出力する補間周期を求め、該周期の開始から送られて来た切替時間を経過したときにレーザ出力制御信号を出力するようにすればよい。
【００３９】
又、上述した実施形態では、ブロックの繋ぎ目において、レーザ出力条件を変更切り替えるようにしたが、このブロックの繋ぎ目に限らず、任意の位置、任意の時刻でレーザ出力条件を切り替えるようにしてもよい。
例えば、レーザ出力制御信号生成手段４０に、外部から切替指令を入力することによって、レーザ出力制御信号生成手段４０はこの入力信号に応じてレーザ出力条件を切り替えるようにしてもよい。
【００４０】
又、レーザ出力条件を切替える加工開始からの時間とレーザ出力条件をＮＣ加工プログラム若しくは入力手段１９から設定しておき、加工開始からこの指令された時間が経過したときにレーザ出力条件を切り替えるようにしてもよい。この場合、ＮＣ加工プログラム若しくは入力手段１９から設定された時間Ｔｓから２倍の補間周期時間（２×ＩＴＰ）減じた時間をＴｓ’とその設定された時間Ｔｓに対するレーザ出力条件を組にして記憶し記憶する。例えば、時間Ｔｓ０，Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３，それぞれレーザ出力条件Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を設定したとする。このとき、設定された時間から２倍の補間周期時間（２×ＩＴＰ）減じた時間をＴｓ０’，Ｔｓ１’，Ｔｓ２’，Ｔｓ３’とレーザ出力条件の組を、図７に示すようなテーブルとして不揮発性メモリ１３に作成し記憶する。なおｉは指標である。
【００４１】
そして、数値制御装置１０のプロセッサ１１は、補間周期毎図８の処理を行う。まずテーブルより指標ｉ（指標ｉは初期設定で「０」にセットされている）の時間Ｔｓｉ’を読み出す（ステップ３００）。そして、時間を計時するレジスタＴがこの読み出した時間Ｔｓｉ’以上か判断する（ステップ３０１）。レジスタＴの値が、この時間Ｔｓｉ’以上でなければ、レジスタＴに補間周期の時間ＩＴＰを加算し（ステップ３０２）、当該補間周期の処理を終了する。以下、各補間周期毎この処理を実行し、ステップ３０１でレジスタＴの値が読み出した時間Ｔｓｉ’以上となったことが検出されると、時間Ｔｓｉ’に１補間周期時間ＩＴＰを加算し、その値からレジスタＴの値を減じてレーザ出力条件切替時間Ｔｃを求める（ステップ３０３）。
【００４２】
Ｔｃ＝Ｔｓｉ’＋ＩＴＰ−Ｔ …（３）
図９は、このレーザ出力条件切替時間Ｔｃの説明図である。Ｑ_０〜Ｑ_６補間周期を示し、Ｔ０〜Ｔ６は各補間周期開始時のレジスタＴの値、すなわち補間周期開始時の時間を示す。図９の例では、レーザ出力条件を切り替える時間Ｔｓが補間周期Ｑ_４の途中で、補間周期Ｑ_４の開始時間Ｔ４からα経過した時間であったとする。この時間Ｔｓから２補間周期時間（２×ＩＴＰ）減じた時間Ｔｓ’は補間周期Ｑ_２の開始時間Ｔ２からα経過した時間となる。そして補間周期Ｑ_３になり、そのときのレジスタＴに記憶する値がＴ３となると、Ｔ＝Ｔ３≧Ｔｓ’となりステップ３０１からステップ３０３に移行し、上記（３）式の演算、Ｔｃ＝Ｔｓ’＋ＩＴＰ−Ｔ＝Ｔｓ’＋ＩＴＰ−Ｔ３＝αが行われ、補間周期の開始時からレーザ出力条件切替までの時間Ｔｃ＝αとして求められる。
【００４３】
こうして求められた切替時間Ｔｃ＝αを信号送出時刻データとし、該時刻データと指標ｉに対応して記憶するレーザ出力条件Ｃｉをレーザ出力制御信号としてレーザ出力制御信号生成手段４０に出力し（ステップ３０４）、指標ｉを１インクリメントし（ステップ３０５）、この周期Ｑ_３の処理を終了する。レーザ出力制御信号生成手段４０では、前述した図６の処理を実行し、レーザ出力条件を切り替える１つ前の補間周期でタイマに時間Ｔｃ＝αがセットされ、バッファにレーザ出力条件がセットされる。そして次の補間周期開始から時間Ｔｃ＝αが経過したときバッファにセットされたレーザ出力条件がレーザ発振器４１に出力され切り替えられてレーザ加工を行う。
【００４４】
次の周期では指標ｉが更新されているから、次のレーザ出力条件切替時間に達したかの上述した処理を実行する。以下、順次、レーザ出力条件を設定された時間で切替えてレーザ加工が行われることになる。
【００４５】
上述した実施形態では、レーザ出力制御信号としてレーザ出力条件を出力開始時間Ｔｃと共に数値制御装置からレーザ出力制御信号生成手段４０に出力するようにしたが、レーザ出力制御信号生成手段４０内に、レーザ出力の開始、終了を含む複数のレーザ出力条件を記憶しておき、数値制御装置はこの記憶するレーザ出力条件を選択する選択信号を時間Ｔｃと共にレーザ出力制御信号生成手段４０に出力するようにしてもよい。
【００４６】
又、本発明においては、補間周期が例えば、１ｍｓｅｃの数値制御装置で、補間周期が始まって０．２３２ｍｓｅｃ後から０．１３７ｍｓｅｃの間だけレーザビームを照射することもできる。この場合、数値制御装置１０は補間周期毎レーザ出力制御信号生成手段４０にレーザ出力をオンする時間０．２３２ｍｓｅｃとオフする時間（０．２３２＋０．１３７）ｍｓｅｃを出力しセットしておき（又はタイマにセットしておき）、補間周期開始から計時を開始する計時手段が、この設定したオン時間、オフ時間になる毎に（又は各タイマがタイムアップする毎に）レーザ発振器４１にオン指令、オフ指令を出力するようにすればよい。この場合、数値制御装置１０からレーザ出力制御信号生成手段４０に送出する信号送出時刻データは、時間ではなく、補間周期の時間ＩＴＰを分割する比を送り、レーザ出力制御信号生成手段４０では、送られてきた分割比に補間周期の時間ＩＴＰを乗じて、レーザ出力オン／オフの時間を求めそれぞれその時間に出力するようにしてもよい。さらに、数値制御装置を介せずに、レーザ出力制御信号生成手段４０にレーザ出力オン時間、オフ時間をセットして、レーザ出力制御信号生成手段４０は補間周期毎このセットされた時間でレーザ出力オン、オフを行うようにしてもよい。
【００４７】
さらに、サーボシステムによる駆動軸のほかに、高速回転する軸を設けてワークを回転させ、ワークに１／４周のレーザ照射を行わせるような場合、ワークを２４００ｒｐｍで回転させているとしても、レーザ照射時間が６．２５ｍｓｅｃである。このような場合でも、照射開始後、６．２５ｍｓｅｃ後にレーザ出力オフをセットしておけば、７回目の補間周期の０．２５ｍｓｅｃで照射が停止することができるので正確なレーザ加工ができる。
【００４８】
又、上述した実施形態では、移動指令を出力する補間周期と、レーザ出力制御信号発生手段４０に信号を送出する周期を同じとしたが、両周期を異なるものであっても差し支えない。例えば、移動指令をサーボ制御システムに送出する補間周期を０．５ｍｓｅｃとし、レーザ出力制御信号発生手段４０に信号を送出する周期を１６ｍｓｅｃとすることで、数値制御装置によるレーザ関係の演算処理回数をサーボ関係の３２分の１とすることもできる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は、数値制御装置にかける負荷を少なくし、数値制御装置の補間周期よりも短い時間でレーザ出力のオン／オフ等のレーザ出力条件を切り替えることができるので、高速高精度のレーザ加工ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】遅延時間を考慮した本発明の原理説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の機能ブロック図である。
【図４】同実施形態のレーザ加工機３０の概要図である。
【図５】同実施形態における数値制御装置の処理フローチャートである。
【図６】同実施形態におけるレーザ出力制御信号生成手段の処理フローチャートである。
【図７】本発明の別の実施形態におけるテーブルの説明図である。
【図８】同別の実施形態における数値制御装置が実施する処理のフローチャートである。
【図９】同別の実施形態におけるレーザ出力条件切替時間の説明図である。
【符号の説明】
１０数値制御装置
３１，３２，３３サーボモータ
３５加工ヘッド
３６ノズル
３７テーブル
３８ワーク
４３レーザビーム

Claims

数値制御装置から所定の補間周期で送出される移動指令に基づいて駆動されるレーザ加工機と、該レーザ加工機の移動に合わせてレーザ出力を行うレーザ発振器とにより加工を行うレーザ加工装置において、
前記レーザ発振器へレーザ出力制御信号を送出すべき前記補間周期に対し、該補間周期が始まってからの時間又は該補間周期を分割する比で表される信号送出時刻データを生成する手段と、
該信号送出時刻データ生成手段から前記信号送出時刻データを受取り、前記補間周期が始まってからの時間だけ又は前記補間周期を分割する比から計算される時間だけ、前記レーザ発振器への前記レーザ出力制御信号送出を遅延させる手段を有するレーザ出力制御信号生成手段とを設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
前記信号送出時刻データとともに、前記レーザ出力制御信号としてレーザ出力の開始と終了を含むレーザ出力条件又は予め前記レーザ出力制御信号生成手段に設定記憶されているレーザ出力条件を選択する加工条件選択信号を、前記レーザ出力制御信号生成手段に送出することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
前記レーザ加工機に対する連続する移動指令の継ぎ目において、当該補間周期における移動指令量が前の移動指令による移動分と次の移動指令による移動分との合算されたものである場合、前記信号送出時刻データは、両者の比もしくは両者の比から算出された値であることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工装置。
前記信号送出時刻データを生成する手段は、加工開始からの経過時間に基づいて設定された時間より、前記補間周期が始まってからの時間を求める請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。
前記移動指令量を処理するサーボフィードバックシステムに存在する遅れ時間と前記レーザ発振器がレーザ出力を制御する遅れ時間の、一方もしくは双方に基づいて、前記信号送出時刻データを補正計算することを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記レーザ発信器へレーザ出力制御信号を送出すべき補間周期は、移動指令量を送出する補間周期に数倍することを特徴とする、請求項１乃至５の内いずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記信号送出時刻データを生成する手段で生成される信号送出時刻データは、レーザ出力制御信号によりレーザ出力条件が変更になる１補間周期前にレーザ出力制御信号生成手段に送出される請求項１乃至６の内いずれか１項に記載のレーザ加工装置。