JP2004174586A

JP2004174586A - Numerical control device

Info

Publication number: JP2004174586A
Application number: JP2002345950A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Murakawa; 和彦村川; Keiichiro Miyajima; 敬一郎宮嶋
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP3829114B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent interference of a work with a nozzle by simply and easily correcting deviation between a point of irradiation of beams or the like and a machining program when performing the machining by inclining the nozzle in a laser beam machine, a plasma machine, and a gas cutting machine. <P>SOLUTION: A work is machined while keeping a gap L between a nozzle N and the work. When machining a groove by inclining the nozzle N by an angle of inclination of Q around the point T of irradiation, the nozzle N is retracted along the nozzle axis by "(L/cos Q)-L". No deviation occurs between the point T of irradiation and a program path, and interference of the nozzle N with the work is avoided. When copy control is performed along the program path, the target measurement value of a sensor to detect the gap is changed by the inclination of the nozzle, and a predetermined gap is maintained thereby. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
ノズル姿勢を変化させることのできる機構を持った加工機、特にワーク切断面に傾斜をつける開先加工を行うレーザ加工機、プラズマ加工機、ガス切断機等を制御する数値制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ加工機、プラズマ加工機、ガス切断機等のノズル先端位置固定制御を有する加工機では、加工しようとするワークに対して加工プログラム面を設け、該加工プログラム面にプログラムされた経路上を、レーザビーム、プラズマジェット、ガス噴射流等が向けられる点（以下ビーム等の照射点という）が通るように制御される。又、ワーク切断面に傾斜をつける開先加工を行う場合、ワークに対してノズルを垂直状態から傾斜させることにより、切断面に傾斜をつけて加工することが行われる。また、加工中に徐々にノズル姿勢を変化させることによって、切断面の傾斜を加工の進行と共に変化させることも行われている。
【０００３】
この切断面に傾斜を設けるためにノズルを傾斜させるとき、図１に示すように、ビーム等の照射点Ｔを中心にノズルＮを傾斜させることにより、ビーム等の照射点と加工プログラム間との軌跡ずれが生じないようにしなければ、加工誤差が生じる。そのため、ビーム等の照射点Ｔを中心にノズルＮを傾斜させＮ’の状態とすると、ノズルＮとワークが接触することが考えられるため、大型の機械では、図２のようにノズル中心軸線に沿ってならい制御を行い、ノズルＮを後方に逃がしている。又、コンパクトで安価に作成できるＺ軸方向のみのならい制御機構を用いて、図３のように、Ｚ軸方向にならい制御を行うことも行われている。
【０００４】
又、ノズルを傾斜したときのビーム照射点のずれ量を、ノズル姿勢毎に予め測定し、それを補正量として記憶しておき、加工の際にノズルの姿勢が変化するとその姿勢に応じた補正量を読み出し、自動的に補正するようにしたレーザ加工機の工具補正方法も知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３０５６１３号公報（特に、請求項１参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２のようにならい制御をノズルＮの中心軸線に沿って行う場合、ビーム等の照射点Ｔの軌跡が加工プログラムでの指令経路とズレることはないが、ノズル構造が複雑となるため機構が大きくなり、コストもかかるという欠点がある。又、図３のように、Ｚ軸方向にならい制御を行うようにすれば、コンパクトで安価に構成できるが、ビーム等の照射点と加工プログラムとの間に軌跡ズレが発生し、プログラム指令通りの加工をすることができず、加工精度が低下する。
【０００７】
また、静電容量形センサをノズル先端にノズルと同じ向きに取り付けてワーク面とノズル先端点間の距離を所定距離に保持しながらならい制御により加工する場合、ノズルが傾斜することによりセンサも傾斜しセンサの測定値に誤差が生じる。センサの測定誤差のため、ワークとノズル間が目標距離とならず、Ｚ軸方向のならい制御による加工では、ビーム等の照射点と加工プログラムとの間に軌跡ズレが発生し、プログラム指令通りの加工物を得ることができないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ノズルを傾けて加工するとき、簡単で容易にビーム照射点と加工プログラムとの間のズレを防止でき、ワークとノズルの干渉も防止するレーザ加工機、プラズマ加工機、ガス切断機の制御を行う数値制御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】
請求項１に係わる発明は、レーザ加工機、プラズマ加工機、ガス切断機等を制御する数値制御装置において、被加工ワークの表面と略平行なプログラム面に対する前記ノズルの姿勢が垂直で、ノズル先端点が前記プログラム面より所定距離隔たる位置の位置指令データで加工経路が教示された加工プログラムを記憶する手段と、前記ノズルの目標姿勢を指令する手段と、加工進行方向に垂直な面内で、レーザビーム、プラズマジェット又はガス噴射流等が向けられるプログラム面上の位置を固定したまま前記ノズルが前記目標姿勢となる位置から、さらに前記ノズルを該ノズルの中心軸線に沿って後方に、該ノズル先端と前記プログラム面との距離が前記所定距離となる位置を求め、該位置にノズル先端点を移動させ補正する位置補正手段と、を備えたことを特徴とする数値制御装置である。
【００１０】
又、請求項２に係わる発明は、さらに、前記ノズルの目標姿勢、及び前記ノズルの先端と前記プログラム面間の目標距離を指令する手段を設けることにより、ノズルを傾斜したとき前記所定位置の代わりに指令された前記目標距離となる位置を求め、該位置にノズル先端点を移動させるようにしたものである。
【００１１】
請求項３に係わる発明は、さらに、前記ノズルに設けられたワークまでの距離を測定するセンサと、ノズルの傾斜角とノズル先端点とプログラム面間の距離に対応して前記センサで測定される目標測定距離を求める手段と、前記位置補正手段による位置補正でのノズルの垂直状態からの傾斜角と前記所定距離若しくは目標距離より、前記目標測定距離を求める手段から目標測定距離を求め、該目標測定距離をならい制御における前記センサによる測定距離の目標値に変更する変更手段とを設けたものである。
【００１２】
請求項４に係わる発明は、ノズル部にノズル先端点とワーク面間の距離を計測するセンサを備えたレーザ加工機、プラズマ加工機、ガス切断機等を制御する数値制御装置において、被加工ワークの表面と略平行なプログラム面に対する前記ノズルの姿勢が垂直で、ノズル先端点が前記プログラム面より所定距離隔たる位置の位置指令データで加工経路が教示された加工プログラムを記憶する手段と、前記ノズルの目標姿勢を指令する手段と、ノズルの傾斜角とノズル先端点とプログラム面間の距離に対応して前記センサで測定される目標測定距離を求める手段と、加工進行方向に垂直な面内で、レーザビーム、プラズマジェット又はガス噴射流等が向けられるプログラム面上の位置を固定したまま前記ノズルが前記目標姿勢へ移動すると共に、前記目標測定距離を求める手段より前記所定距離とノズル姿勢より前記センサで測定される目標測定距離を求め、該目標測定距離とセンサで計測される距離が一致するようにノズルをノズル中心軸線方向に移動させる制御手段と、を備えたことを特徴とする数値制御装置である。又、請求項５に係わる発明は、このノズル部にノズル先端点とワーク面間の距離を計測するセンサを備えたレーザ加工機、プラズマ加工機、ガス切断機等を制御する数値制御装置において、前記ノズルの目標姿勢、及び前記ノズルの先端と前記プログラム面間の目標距離を指令する手段を設けて、ノズルを傾斜したとき前記所定位置の代わりに指令された前記目標距離となる位置を求め、該位置にノズル先端点を移動させるようにしたものである。
【００１３】
請求項６に係わる発明は、上述した各発明で使用されるセンサを静電容量型距離センサとしたものである。又、請求項７に係わる発明は、前記目標測定距離を求める手段を、ワークに対する前記センサ又は前記ノズルの傾きと、ワークと前記ノズル間の実際の距離に対する前記センサによる目標測定距離又は該目標測定距離に相当する物理量とで表したデータテーブルで構成したものである。請求項８に係わる発明はこのデータテーブルに代えて、ノズル先端点とプログラム面間の距離とワークに対する前記センサ又は前記ノズルの傾きにより、前記センサによる目標測定距離又は該目標測定距離に相当する物理量を求める式から演算する手段で構成したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図４は、本発明の原理説明図である。被加工物であるワークと平行にプログラム面をとり、プログラム面に加工しようとする形状の加工プログラムを作成し加工機を制御する数値制御装置に設定入力されているものとする。そして、ノズル先端点Ｐとプログラム面との距離をＬとして数値制御装置のメモリに記憶されているものとする。ノズル姿勢がワークに対して垂直な状態である場合、プログラム面でのビーム等の照射点Ｔと加工プログラムとの軌跡ズレはない。しかし、ノズルＮが垂直状態からＱ度傾斜する場合、前述したように、ビーム等の照射点Ｔと加工プログラムとの間にズレが生じるので、図４のように、ビーム等の照射点Ｔを中心にノズルＮを傾斜させ、ノズル中心軸線に沿って後方に次の（１）式で示す補正距離Ｄだけノズル先端を移動させる。これによって、ノズル先端点Ｐとプログラム面との距離Ｌが一定に保持される。
【００１５】
Ｄ＝（Ｌ／ｃｏｓＱ−Ｌ） …（１）
図５は本発明の別の補正方法の原理説明図である。ノズル先端点Ｐを中心にノズルＮを傾斜させ、かつ、Ｘ−Ｙ平面内でノズル傾斜方向へ次の（２）式で示す補正距離Ｄ’だけノズル先端を移動させることによって、ビーム等の照射点Ｔの位置を変えずに、かつノズル先端点Ｐとプログラム面との距離Ｌを一定に保持させることができる。
【００１６】
Ｄ’＝（ＬｔａｎＱ） …（２）
本発明は、以上のようにして、プログラム面におけるビーム等の照射点Ｔと加工プログラムとの軌跡ずれを防止し、また、プログラム面とノズル先端の距離をＬに保ったまま、ノズル姿勢を変化させるものである。
【００１７】
単に、ノズル姿勢を傾斜させて、ワーク切断面に傾斜をつけて加工を行うだけであれば、上述したような、ノズル先端点Ｐ位置を補正するだけでよい。しかし、ワーク面に対してノズル先端点Ｐが所定目標距離を保持して、プログラムされた指令経路をならって切断加工する場合、ノズルに取り付けたセンサによりワークまでの距離を測定し、該測定距離が目標距離と一致するようにならい制御する方法が取られている。この場合、ノズルを傾斜させることから、センサも傾斜することになり、測定距離が異なり、ならい制御の目標値を変えないと、ワークとノズル先端点間の距離（ギャップ）を目標値どおりに保持できなくなる。図６は、ノズル（センサ）を傾けたとき、このならい制御の目標値変更の説明図である。
【００１８】
センサは、センサの傾きが０度のときの測定距離がワークとノズル間の実際の距離と一致するように調整されている。図６の（ａ）は、センサの傾きが０度の状態で、ワークとノズル間の目標距離を１．０ｍｍにするため、センサの測定距離が１．０ｍｍに収束するようにならい制御が行われている。
【００１９】
図６の（ｂ）は、（ａ）の状態からノズルが３０度傾いた状態とすると、（ａ）と同様にセンサの測定距離が１．０ｍｍに収束するようにならい制御が行われることによって、センサで測定するワーク面までの距離は垂直方向ではなくなることから、センサの測定距離が１．０ｍｍであっても、例えば、（ｂ）のように、ワークとノズル間の実際の距離は０．８ｍｍになってしまう。測定誤差が発生している。
【００２０】
図６の（ｃ）に示すように、ノズル先端点とワーク面間の距離が所定目標距離の１．０ｍｍとなるように補正する必要がある。そのために、本発明は、ならい制御のためにセンサで検出する距離の目標値をノズルの傾斜角に応じて、補正し修正するようにする。この修正目標値は、計算式を用いて演算して求めてもよいが、後述する本発明の実施形態では、図７に示すようなデータテーブルＤＴを設け、センサで検出される測定距離の目標値を変更することによって、ノズルＮを傾斜したときでも、ノズル先端点とワーク間の距離を所定目標距離に保持できるようにするものである。
【００２１】
図７のデータテーブルＤＴにおいて、「センサの測定距離」はセンサが測定し出力する距離（若しくは又は該距離に相当する物理量でもよい）であり、センサの傾きが「０度」の場合は、このセンサから出力される測定距離と実際のノズルの先端点とワーク面との距離（以下この距離をギャップという）は等しくなる。
しかしノズル及びセンサを傾けたとき、センサ出力の測定距離と実際のギャップ（ノズルの先端点とワーク面との距離）は異なることになる。そこで、各角度にノズル及びセンサを傾けて、そのときのセンサ測定距離と実際のギャップの対応をこのデータテーブルＤＴに記憶させておく。例えば、図７に示す例では、ノズル及びセンサを３０度傾けたとき、センサで測定された距離が１．０ｍｍのとき、実際のノズルの先端点とワーク面との距離のギャップは０．８ｍｍである。又、センサの測定距離の出力が１．２ｍｍのとき、ギャップ（実際のノズルの先端点とワーク面との距離）は１．０ｍｍである。
【００２２】
そこで、例えば、ギャップを１．０ｍｍに保持してならい制御を行うとすれば、ノズル及びセンサを３０度傾けたときには、センサ出力が１．２ｍｍであれば、ギャップが１．０ｍｍとなるから、ならい制御のための目標値を１．２ｍｍにして制御すればよいものとなる。すなわち、ノズル及びセンサの傾き角度に対して設定ギャップに対応するセンサの測定距離をこのデータテーブルＤＴから読み出しならい制御のための目標値と設定すればよいものとなる。例えば、ギャップを１．０ｍｍでならい制御する場合で、ノズル及びセンサの傾斜角が３０度である場合、ギャップが１．０ｍｍに対応するセンサ測定距離１．２ｍｍをならい制御の目標値とすればよい。
【００２３】
又、このデータテーブルＤＴに対応する傾斜角がない場合には、その傾斜角の両側のデータより補間してならい制御の目標値を設定する。例えば、ギャップ（ノズルの先端点とワーク面との距離）が１．０ｍｍでデータテーブルＤＴに２０度と３０度のデータしかない場合には、２０度と３０度の間の傾斜角に対しては、２０度及び３０度のギャップが１．０ｍｍに対応するセンサ測定距離を内挿することによって求める。
【００２４】
図８は本発明の一実施形態の数値制御装置を適用したレーザ加工機の概要図である。符号１０はこのレーザ加工機を制御する制御装置であり、数値制御装置（ＣＮＣ）で構成されている。該数値制御装置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２４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１５，１７、表示装置（ＣＲＴや液晶等）付きＭＤＩ（手動入力装置）１６、加工送り軸のＸ軸，Ｙ軸のサーボアンプ１９，２０、ギャップ制御軸のＺ軸のサーボアンプ２１、Ｚ軸回りに加工ヘッド４０を回転させる回転軸であるＡ軸のサーボアンプ２２、Ｚ軸に対して直交する軸回りの回転軸であるＢ軸のサーボアンプ２３が接続されている。
【００２５】
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ＭＤＩ１６を利用して作成される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加工プログラムが格納される。さらに、前述したノズルが傾斜したときのセンサ測定距離とギャップ（ノズル先端点とワーク面間の距離）の関係を記憶したデータテーブルＤＴが格納されている。また、ＲＡＭ１４は各種処理中に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にはレーザ発振器５０が接続され、プロセッサ１１からの出力制御信号を、該入出力インタフェース１５を介してレーザ発振器５０に送信する。レーザ発振器５０は、出力制御信号に従ってレーザビーム５１を出射し、ベンディングミラー５２で反射して加工ヘッド４０に送り、該加工ヘッド４０で集光されて加工ヘッド４０に取り付けられているノズル４１の先端からレーザビーム５１をワーク４４に照射する。
【００２６】
加工ヘッド４０のノズル４１には、加工ノズル４１の先端点とワーク４４間の距離（ギャップ）を測定するセンサ４２が設けられており、該センサ４２の出力信号は、制御装置１０内のＡ／Ｄ変換器（アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器）１８を介して入出力インタフェース１７に出力されている。
【００２７】
また、符号３７はレーザ加工機機構部で、該レーザ加工機機構部３７には、ワーク４４を取り付けたテーブル４３をＸ軸方向（図８において左右方向）に駆動するＸ軸サーボモータ３１、テーブル４３をＹ軸方向（図８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４０及びノズル４１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。さらに、Ｚ軸サーボモータ３３で駆動される可動部には、加工ヘッド４０をＺ軸回りに回転させるＡ軸サーボモータ３４及び、Ｚ軸に対して垂直な軸回りに加工ヘッド４０を回転させるＢ軸サーボモータ３５を備えている。
【００２８】
Ｘ，Ｙ軸サーボモータ３１，３２はテーブル４３を駆動し、Ｚ軸サーボモータ３３は、ノズル４１の先端点とワーク４４間の距離、すなわちギャップを調整するために用いられ、Ａ，Ｂ軸のサーボモータ３４，３５は、加工ヘッド４０及びノズル４１を傾斜させるために用いられる。
【００２９】
Ｘ軸サーボモータ３１は、数値制御装置１０のＸ軸サーボアンプ１９に接続され、Ｙ軸サーボモータ３２はＹ軸サーボアンプ２０に接続され、Ｚ軸サーボモータ３３はＺ軸サーボアンプ２１に接続され、Ａ軸サーボモータ３４はＡ軸サーボアンプ２２に接続され、Ｂ軸サーボモータ３４はＢ軸サーボアンプ２３に接続されている。また、各サーボモータ３１，３２，３３，３４，３５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１９，２０，２１，２２，２３にフィードバックしている。また、各サーボアンプ１９，２０，２１，２２，２３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。
【００３０】
上述したレーザ加工機の構成は、従来から公知の、５軸構成で、加工ヘッド及びノズルを傾斜することが可能で、加工ノズルとワーク間のギャップ量が所定値になるように制御しながら、指令に従って加工ヘッドをワークに対して相対的に移動させて所定加工形状を加工する、いわゆるならい制御を実施するレーザ加工機と同一構成である。
このような、従来から公知の５軸構成のレーザ加工機で、本実施形態は加工ヘッド及びノズルを傾斜したときノズルとワークの干渉を防止するためにノズルを後退させる動作を簡単に行うことができるようにしたものである。
【００３１】
加工開始前等の加工を停止している状態で、加工プログラム又はＭＤＩ１６等から入力された指令で、加工ヘッド４０及びノズル４１を傾斜させる場合には、Ａ軸、Ｂ軸のサーボモータ３４，３５を駆動して、予め設定されているノズル先端点Ｐとプログラム面間の距離Ｌによって求まるビーム照射点を中心に指令された角度Ｑだけ回転させ、かつ、前述した（１）式の演算で求められる補正距離Ｄだけノズル中心軸線方向に加工ヘッド及びノズルを後退させてギャップを所定値に保持すればよい。又、ノズル先端点を中心に指令された角度Ｑだけ回転させ、かつ、前述した（２）式の演算で求められる補正距離Ｄ’だけ傾斜方向に加工ヘッド及びノズルを後退させてギャップを所定値に保持すればよい。ならい制御の目標値も設定ギャップ量に対するセンサ測定距離に設定すればよい。
【００３２】
一方、加工途中で、加工ヘッド４０及びノズル４１を傾斜させて開先加工を行うような場合には、Ａ軸、Ｂ軸のサーボモータ３４，３５を駆動して加工ヘッド４０及びノズル４１を指令角度Ｑに達するまで、指令速度で傾斜させながら、かつその傾斜に応じて、補正距離Ｄ又はＤ’移動させるようにＸ，Ｙ，Ｚ軸の移動指令に重畳させて補正する。
【００３３】
図９は、数値制御装置１０のプロセッサ１１が補間周期毎に実行する処理のフローチャートである。
加工プログラム等で指令されている加工速度、指令位置、さらには傾斜指令がある場合には、指令傾斜速度、指令傾斜角に基づいてＸ，Ｙ，Ａ，Ｂ軸への補間周期間における分配移動量を求める（ステップ１００）。なお、Ｚ軸に対してはセンサ４２で検出されたギャップが設定値に保持するように、ギャップ制御を行ってその移動量を求める。
【００３４】
次に傾斜軸であるＡ，Ｂ軸への分配移動量があるか否か判断し（ステップ１０１）、該分配移動量がある場合には傾斜指令があったときであり、分配移動量がない場合には、傾斜指令がないものであり、この場合には、ステップ１０６に移行して、ステップ１００で求めた各軸への分配移動量をＸ，Ｙ，Ｚ軸のサーボアンプ１９，２０，２１に出力し、当該分配周期の処理を終了する。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸のサーボアンプ１９，２０，２１はこの分配移動量を受けて、位置、速度さらには電流のループ制御を行いＸ，Ｙ，Ｚ軸のサーボモータ３１，３２，３３を駆動制御してテーブル４３，ワーク４４を移動させ、レーザビーム５１で切断加工する。
【００３５】
一方、ステップ１０１で、傾斜軸への分配移動量が検出され傾斜指令がある場合には、この傾斜軸への分配移動量への積算値に基づいて、当該分配周期での傾斜角Ｑを求め、該傾斜角Ｑに対する位置補正量Ｄ（なお、この実施形態では、ビーム照射点を中心に傾斜させるものとする）を求め、前周期の位置補正量を減じて当該周期における補正量とする（ステップ１０２）。この補正量をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に分解し（ステップ１０３）、ステップ１００で求めた、各軸分配移動量にこの補正量の各軸成分量を重畳し、補正された各軸分配移動量を求める（ステップ１０４）。さらに、当該周期における傾斜角Ｑに対するセンサ目標値をデータテーブルＤＴより読み出し、又は該データテーブルＤＴに記憶するデータから補間して求め、ならい制御の目標値を変更する（ステップ１０５）。
【００３６】
そして、ステップ１０４で求めた補正されたＸ，Ｙ，Ｚ軸分配移動量とステップ１００で求めたＡ，Ｂ軸の分配移動量を各軸サーボアンプ１９〜２３に出力し当該周期の処理を終了する。
以下傾斜角が指令傾斜角になるまで、ステップ１００〜１０６の処理を補間周期毎実行し、傾斜角が指令角度になり、傾斜軸のＡ，Ｂ軸に対して分配移動量がなくなると、ステップ１００、１０１，１０６の処理に切り替わる。
【００３７】
なお、上述した実施形態では、ビーム照射点を中心に加工ヘッド４０及びノズル４１を傾斜させたが、ノズル先端点を中心に傾斜させる場合には、ステップ１０２で求める補正量は（２）式の演算によって求めた位置補正量Ｄ’を用いることになる。
【００３８】
又、上述した説明では、ノズル先端点とプログラム面間の距離Ｌ（ギャップ量＋プログラム面とワーク面間の距離）を、ノズルを傾斜したときもノズルを傾斜させないときと同一にして加工を行うものとした。これは、ノズルとワークが干渉することを避けるためのものである。しかし、ノズルを傾斜しても、所定ギャップ量（ノズル先端点とワーク面間の距離）まで、干渉が生じないような場合など、ノズルを傾斜して加工するときに、プログラムで又は、パラメータ等の設定でギャップ量（又はノズル先端点とプログラム面間の距離Ｌ）を設定してもよい。
【００３９】
さらに、上述した実施形態では、ノズルを傾斜したとき、その傾斜角に応じて、ならい制御のセンサ測定値の目標値をデータテーブルＤＴによって求めるようにしたが、この目標値を演算によって求めてもよい。ノズルを傾けずに垂直状態で設定ギャップ量のときセンサで測定される測定値がＬであったとする。ノズルを角度Ｑ傾けて、ギャップ量を傾ける前の同じ量とすれば、センサで測定される距離は「Ｌ／ｃｏｓＱ」となる。よって、傾斜角Ｑによりならい制御によるセンサ測定値の目標値をＬ／ｃｏｓＱの演算を行うことによって求める。すなわち、
目標値＝Ｌ／ｃｏｓＱ
として演算によって求めるようにしてもよい。
【００４０】
さらに、センサ出力を利用して、ノズルを後退させるようにしてもよい。この場合、ノズルの傾斜角度Ｑによって、ノズルの中心軸線方向が決まるので、ノズルを傾斜させた後、センサから出力される計測距離が、設定ノズル先端点とプログラム面間の距離Ｌとプログラム面とワーク面間の距離によって求まるギャップ量に対応するその傾斜角度における計測距離になるまで、ノズルの中心軸線方向にノズルを後退させればよい。
【００４１】
なお、上述した実施形態では、レーザ加工機に本発明を適用した例を説明したが、レーザ加工機以外の、プラズマ加工機、ガス切断機等のノズル先端位置固定制御を有する加工機にも、レーザ加工機がプラズマ加工機やガス切断機に代わるだけで、上述した構成内容で本発明は適用できるものである。
【００４２】
【発明の効果】
レーザ加工機、プラズマ加工機、ガス切断機等における開先加工において、ノズル方向へのならい制御機構を持たない機械においても、ノズル先端位置に補正をかけることにより、被加工ワーク表面と略平行なプログラム面で軌跡ずれのない加工を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ加工機、プラズマ加工機、ガス切断機等において、ノズルを傾けて加工するときのノズルとワークの干渉を説明する説明図である。
【図２】ノズル中心軸線に沿ってならい制御を行ってノズルとワークの干渉をなくした従来の方法の説明図である。
【図３】Ｚ軸方向にならい制御を行って、簡易的にノズルとワークの干渉をなくした従来の方法の説明図である。
【図４】ノズルを傾けて加工するときのノズルとワークの干渉を避ける本発明の原理説明図である。
【図５】ノズルを傾けて加工するときのノズルとワークの干渉を避ける本発明の別の方法の原理説明図である。
【図６】ノズルを傾けたときのならい制御の目標値変更の説明図である。
【図７】ノズルを傾けたときのならい制御の目標値を変更するためのデータテーブルの説明図である。
【図８】本発明をレーザ加工機に適用した一実施形態の要部ブロック図である。
【図９】同実施形態における補間周期での処理のフローチャートである。
【符号の説明】
Ｎ，４１ノズル
Ｔビーム等の照射点
１０数値制御装置
３０レーザ加工機
３１，３２，３３，３４，３５サーボモータ
４３テーブル
４４ワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing machine having a mechanism capable of changing a nozzle attitude, and more particularly, to a numerical control device for controlling a laser processing machine, a plasma processing machine, a gas cutting machine, etc. that perform groove processing for inclining a workpiece cutting surface.
[0002]
[Prior art]
In a processing machine having nozzle tip position fixing control, such as a laser processing machine, a plasma processing machine, and a gas cutting machine, a processing program surface is provided for a workpiece to be processed, and on a path programmed in the processing program surface, Control is performed so that a point to which a laser beam, a plasma jet, a gas jet flow or the like is directed (hereinafter referred to as an irradiation point of a beam or the like) passes. In addition, when performing groove processing for inclining the workpiece cutting surface, the cutting is performed by inclining the cutting surface by inclining the nozzle from a vertical state with respect to the workpiece. Further, the inclination of the cut surface is changed with the progress of processing by gradually changing the nozzle posture during processing.
[0003]
When the nozzle is tilted in order to provide an inclination to the cut surface, as shown in FIG. 1, the nozzle N is tilted around the irradiation point T of the beam or the like, so that the irradiation point between the beam and the processing program is If the locus deviation is not prevented, a machining error occurs. Therefore, if the nozzle N is tilted around the irradiation point T such as a beam to be in the N ′ state, it is conceivable that the nozzle N and the workpiece come into contact with each other. Therefore, in a large machine, as shown in FIG. Along the way, the nozzle N is released backward. Further, as shown in FIG. 3, control is also performed in the Z-axis direction using a control mechanism that is only compact in the Z-axis direction and can be produced at low cost.
[0004]
Also, the deviation amount of the beam irradiation point when the nozzle is tilted is measured in advance for each nozzle posture and stored as a correction amount. If the posture of the nozzle changes during processing, correction according to the posture is performed. A tool correction method for a laser beam machine that reads out the amount and automatically corrects the amount is also known (see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-305613 (in particular, refer to claim 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When the control similar to that shown in FIG. 2 is performed along the central axis of the nozzle N, the locus of the irradiation point T such as a beam does not deviate from the command path in the machining program. There is a disadvantage that it is large and expensive. In addition, as shown in FIG. 3, if the control is performed in the Z-axis direction, a compact and inexpensive configuration can be realized. However, a locus shift occurs between the irradiation point of the beam and the machining program, and the program command is given. Can not be processed, the processing accuracy is reduced.
[0007]
In addition, when a capacitance type sensor is attached to the nozzle tip in the same direction as the nozzle and the workpiece is processed by the profile control while maintaining the distance between the workpiece surface and the nozzle tip point at a predetermined distance, the sensor tilts as the nozzle tilts. However, an error occurs in the measured value of the sensor. Due to the measurement error of the sensor, the distance between the workpiece and the nozzle does not become the target distance, and in machining by profile control in the Z-axis direction, a locus deviation occurs between the irradiation point of the beam etc. and the machining program, There is a problem that a workpiece cannot be obtained.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser processing machine and a plasma processing machine that can easily and easily prevent a deviation between a beam irradiation point and a processing program and prevent interference between a workpiece and a nozzle when processing with the nozzle tilted. Another object of the present invention is to provide a numerical control device that controls a gas cutting machine.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a numerical control apparatus for controlling a laser processing machine, a plasma processing machine, a gas cutting machine, etc., wherein the nozzle is perpendicular to a program plane substantially parallel to the surface of the workpiece, and the tip of the nozzle Means for storing a machining program in which a machining path is taught by position command data at a position where the point is separated from the program surface by a predetermined distance; means for commanding a target posture of the nozzle; and in a plane perpendicular to the machining progress direction From the position where the nozzle assumes the target posture while fixing the position on the program surface to which the laser beam, plasma jet, gas jet flow or the like is directed, the nozzle is further moved rearward along the central axis of the nozzle. Position correction means for obtaining a position where the distance between the nozzle tip and the program surface is the predetermined distance, and correcting the position by moving the nozzle tip point to the position; A numerical control apparatus characterized by comprising a.
[0010]
Further, the invention according to claim 2 further includes means for instructing a target posture of the nozzle and a target distance between the tip of the nozzle and the program surface, so that the predetermined position can be substituted when the nozzle is inclined. The position which becomes the target distance instructed is obtained, and the nozzle tip point is moved to this position.
[0011]
The invention according to claim 3 further includes a sensor for measuring the distance to the workpiece provided on the nozzle, and the sensor measures the inclination angle of the nozzle, the nozzle tip point, and the distance between the program surfaces. The target measurement distance is obtained from the means for obtaining the target measurement distance, and from the inclination angle from the vertical state of the nozzle in the position correction by the position correction means and the predetermined distance or the target distance, the target measurement distance is obtained from the means for obtaining the target measurement distance. And changing means for changing the measurement distance to a target value of the measurement distance by the sensor in the control.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a numerical control apparatus for controlling a laser processing machine, a plasma processing machine, a gas cutting machine, or the like provided with a sensor for measuring a distance between a nozzle tip point and a work surface in a nozzle portion. Means for storing a machining program in which a machining path is taught by position command data at a position where the nozzle posture is perpendicular to a program plane substantially parallel to the surface of the nozzle and the nozzle tip point is separated from the program plane by a predetermined distance; Means for instructing the target posture of the nozzle, means for obtaining a target measurement distance measured by the sensor corresponding to the inclination angle of the nozzle, the nozzle tip point, and the distance between the program surfaces, and an in-plane perpendicular to the machining progress direction The nozzle moves to the target posture while the position on the program surface to which the laser beam, plasma jet or gas jet flow is directed is fixed. The target measurement distance measured by the sensor is obtained from the predetermined distance and the nozzle attitude from the means for obtaining the target measurement distance, and the nozzle is moved in the nozzle center axis direction so that the target measurement distance and the distance measured by the sensor coincide with each other. And a control means for moving the numerical control device. The invention according to claim 5 is a numerical control apparatus for controlling a laser processing machine, a plasma processing machine, a gas cutting machine, etc., provided with a sensor for measuring the distance between the nozzle tip point and the work surface in the nozzle part. By providing means for commanding the target posture of the nozzle and the target distance between the tip of the nozzle and the program surface, a position that becomes the commanded target distance instead of the predetermined position when the nozzle is tilted is obtained. The nozzle tip point is moved to this position.
[0013]
In the invention according to claim 6, the sensor used in each of the above-described inventions is a capacitance type distance sensor. Further, in the invention according to claim 7, the means for obtaining the target measurement distance includes the inclination of the sensor or the nozzle with respect to the workpiece and the target measurement distance by the sensor with respect to the actual distance between the workpiece and the nozzle or the target measurement. It is composed of a data table represented by physical quantities corresponding to distances. In the invention according to claim 8, in place of this data table, the target measurement distance by the sensor or the physical quantity corresponding to the target measurement distance is determined by the distance between the nozzle tip point and the program surface and the inclination of the sensor or the nozzle with respect to the workpiece. It is comprised by the means which calculates from the formula which calculates | requires.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of the present invention. It is assumed that a program surface is taken in parallel with a workpiece that is a workpiece, a machining program having a shape to be machined into the program surface is created, and set and input to a numerical control device that controls the processing machine. It is assumed that the distance between the nozzle tip point P and the program surface is stored as L in the memory of the numerical controller. When the nozzle posture is perpendicular to the workpiece, there is no locus shift between the irradiation point T such as a beam on the program surface and the machining program. However, when the nozzle N is tilted by Q degrees from the vertical state, as described above, a deviation occurs between the irradiation point T of the beam and the machining program, so that the irradiation point T of the beam or the like is changed as shown in FIG. The nozzle N is inclined at the center, and the nozzle tip is moved backward along the nozzle center axis by the correction distance D shown by the following equation (1). Thereby, the distance L between the nozzle tip point P and the program surface is kept constant.
[0015]
D = (L / cosQ−L) (1)
FIG. 5 is an explanatory diagram of the principle of another correction method of the present invention. Irradiation of a beam or the like is performed by tilting the nozzle N around the nozzle tip point P and moving the nozzle tip by the correction distance D ′ shown in the following equation (2) in the nozzle tilt direction in the XY plane. It is possible to keep the distance L between the nozzle tip point P and the program surface constant without changing the position of the point T.
[0016]
D ′ = (LtanQ) (2)
As described above, the present invention prevents the deviation of the locus between the irradiation point T of the beam on the program surface and the machining program, and changes the nozzle posture while keeping the distance between the program surface and the nozzle tip at L. It is something to be made.
[0017]
If the machining is performed simply by inclining the nozzle posture and inclining the workpiece cutting surface, it is only necessary to correct the nozzle tip point P position as described above. However, when the nozzle tip point P holds a predetermined target distance with respect to the work surface and cuts along a programmed command path, the distance to the work is measured by a sensor attached to the nozzle, and the measured distance A control method is adopted in which the control is performed in accordance with the target distance. In this case, since the nozzle is tilted, the sensor is also tilted, the measurement distance is different, and if the target value of the profile control is not changed, the distance (gap) between the workpiece and the nozzle tip point is maintained as the target value. become unable. FIG. 6 is an explanatory diagram of the change of the target value of the follow-up control when the nozzle (sensor) is tilted.
[0018]
The sensor is adjusted so that the measurement distance when the inclination of the sensor is 0 degree matches the actual distance between the workpiece and the nozzle. In FIG. 6A, in order to set the target distance between the workpiece and the nozzle to 1.0 mm in a state where the inclination of the sensor is 0 degree, control is performed so that the measurement distance of the sensor converges to 1.0 mm. It has been broken.
[0019]
FIG. 6B shows that when the nozzle is tilted 30 degrees from the state of FIG. 6A, the control distance is controlled so that the measurement distance of the sensor converges to 1.0 mm as in FIG. Since the distance to the workpiece surface measured by the sensor is not in the vertical direction, even if the measurement distance of the sensor is 1.0 mm, for example, as shown in (b), the actual distance between the workpiece and the nozzle is 0. .8mm. A measurement error has occurred.
[0020]
As shown in FIG. 6C, it is necessary to correct the distance between the nozzle tip point and the work surface so as to be a predetermined target distance of 1.0 mm. For this purpose, the present invention corrects and corrects the target value of the distance detected by the sensor for profile control according to the inclination angle of the nozzle. The corrected target value may be obtained by calculation using a calculation formula. However, in an embodiment of the present invention described later, a data table DT as shown in FIG. 7 is provided, and the target of the measurement distance detected by the sensor. By changing the value, even when the nozzle N is inclined, the distance between the nozzle tip point and the workpiece can be maintained at a predetermined target distance.
[0021]
In the data table DT of FIG. 7, the “sensor measurement distance” is a distance measured by the sensor (or a physical quantity corresponding to the distance), and when the sensor inclination is “0 degree”, The measurement distance output from the sensor is equal to the distance between the actual nozzle tip and the workpiece surface (hereinafter, this distance is referred to as the gap).
However, when the nozzle and the sensor are tilted, the measured distance of the sensor output and the actual gap (distance between the tip of the nozzle and the work surface) are different. Therefore, the nozzle and the sensor are inclined at each angle, and the correspondence between the sensor measurement distance and the actual gap at that time is stored in this data table DT. For example, in the example shown in FIG. 7, when the nozzle and sensor are tilted 30 degrees, and the distance measured by the sensor is 1.0 mm, the gap between the actual nozzle tip and the workpiece surface is 0.8 mm. It is. When the sensor measurement distance output is 1.2 mm, the gap (the actual distance between the tip of the nozzle and the workpiece surface) is 1.0 mm.
[0022]
Therefore, for example, if the control is performed while maintaining the gap at 1.0 mm, when the nozzle and the sensor are tilted by 30 degrees, if the sensor output is 1.2 mm, the gap becomes 1.0 mm. The target value for the profile control may be controlled to 1.2 mm. That is, the sensor measurement distance corresponding to the set gap with respect to the inclination angle of the nozzle and the sensor may be set as a target value for control that is read from the data table DT. For example, when the gap is controlled by 1.0 mm and the nozzle and sensor tilt angle is 30 degrees, the sensor measurement distance of 1.2 mm corresponding to the gap of 1.0 mm is set as the target value for the control. Good.
[0023]
If there is no inclination angle corresponding to this data table DT, a control target value is set by interpolation from data on both sides of the inclination angle. For example, if the gap (distance between the nozzle tip and the work surface) is 1.0 mm and the data table DT contains only data of 20 degrees and 30 degrees, for an inclination angle between 20 degrees and 30 degrees Is determined by interpolating sensor measurement distances corresponding to gaps of 20 and 30 degrees of 1.0 mm.
[0024]
FIG. 8 is a schematic view of a laser processing machine to which the numerical control device of one embodiment of the present invention is applied. Reference numeral 10 denotes a control device that controls the laser processing machine, and is constituted by a numerical control device (CNC). The numerical control device 10 is mainly composed of a processor (CPU) 11, and the processor 11 is connected to a ROM 12, a RAM 14, a non-volatile memory 13 constituted by a battery-backed CMOS RAM, and an input / output interface via a bus 24. 15, 17; MDI (manual input device) 16 with display device (CRT, liquid crystal, etc.), machining feed axis X-axis, Y-axis servo amplifiers 19, 20; gap control axis Z-axis servo amplifier 21, Z-axis An A-axis servo amplifier 22 that is a rotation axis that rotates the machining head 40 around, and a B-axis servo amplifier 23 that is a rotation axis around an axis orthogonal to the Z axis are connected.
[0025]
The ROM 12 stores a system program for controlling the entire laser beam machine 30. The nonvolatile memory 13 is input via a machining program created using the MDI 16 with a display device or an input interface (not shown). The machining program to be stored is stored. Further, a data table DT storing the relationship between the sensor measurement distance and the gap (distance between the nozzle tip point and the work surface) when the nozzle is inclined is stored. The RAM 14 is used for temporary storage of data during various processes. A laser oscillator 50 is connected to the input / output interface 15, and an output control signal from the processor 11 is transmitted to the laser oscillator 50 via the input / output interface 15. The laser oscillator 50 emits a laser beam 51 in accordance with the output control signal, is reflected by the bending mirror 52, is sent to the machining head 40, is condensed by the machining head 40, and is attached to the tip of the nozzle 41 attached to the machining head 40. Then, the workpiece 44 is irradiated with the laser beam 51.
[0026]
The nozzle 41 of the machining head 40 is provided with a sensor 42 that measures the distance (gap) between the tip of the machining nozzle 41 and the workpiece 44, and the output signal of the sensor 42 is an A / The signal is output to the input / output interface 17 via a D converter (converter that converts an analog signal into a digital signal) 18.
[0027]
Reference numeral 37 denotes a laser processing machine mechanism section. The laser processing machine mechanism section 37 has an X-axis servomotor 31 for driving a table 43 attached with a work 44 in the X-axis direction (left-right direction in FIG. 8), a table. A Y axis servo motor 32 for driving the nozzle 43 in the Y axis direction (perpendicular to the paper surface in FIG. 8), a gap control axis for driving the machining head 40 and the nozzle 41 in the Z axis direction perpendicular to the X and Y axis directions. A Z-axis servomotor 33 is provided. Further, an A-axis servo motor 34 that rotates the machining head 40 around the Z axis and a B that rotates the machining head 40 around an axis perpendicular to the Z axis are provided in the movable part driven by the Z-axis servo motor 33. A shaft servomotor 35 is provided.
[0028]
The X and Y axis servo motors 31 and 32 drive the table 43, and the Z axis servo motor 33 is used to adjust the distance between the tip of the nozzle 41 and the workpiece 44, that is, the gap. The servo motors 34 and 35 are used for inclining the machining head 40 and the nozzle 41.
[0029]
The X-axis servo motor 31 is connected to the X-axis servo amplifier 19 of the numerical controller 10, the Y-axis servo motor 32 is connected to the Y-axis servo amplifier 20, and the Z-axis servo motor 33 is connected to the Z-axis servo amplifier 21. The A-axis servomotor 34 is connected to the A-axis servo amplifier 22, and the B-axis servomotor 34 is connected to the B-axis servo amplifier 23. Each servo motor 31, 32, 33, 34, 35 is provided with a position / speed detector such as a pulse coder that detects the position / velocity, and the position / speed of each servo motor 31, 32, 33 is assigned to each servo amplifier 19. , 20, 21, 22, 23 are fed back. The servo amplifiers 19, 20, 21, 22, and 23 control the positions and speeds of the servo motors 31, 32, and 33 based on commands from the processor 11 and position and speed feedback signals. Furthermore, current control is also performed based on a feedback signal of a current detector (not shown).
[0030]
The configuration of the laser processing machine described above is a conventionally known five-axis configuration, and it is possible to tilt the processing head and nozzle, while controlling the gap amount between the processing nozzle and the workpiece to be a predetermined value, It has the same configuration as a laser processing machine that performs so-called profile control in which a machining head is moved relative to a workpiece in accordance with a command to machine a predetermined machining shape.
In such a conventionally known 5-axis laser processing machine, this embodiment can easily perform the operation of retracting the nozzle to prevent interference between the nozzle and the workpiece when the processing head and the nozzle are inclined. It is something that can be done.
[0031]
When the machining head 40 and the nozzle 41 are tilted by a command input from the machining program or the MDI 16 while machining is stopped before machining is started, the A-axis and B-axis servomotors 34 and 35 are used. Is rotated by a commanded angle Q around a beam irradiation point determined by a preset distance L between the nozzle tip point P and the program plane, and is obtained by the calculation of the above-described equation (1). The gap may be held at a predetermined value by retracting the machining head and the nozzle in the nozzle center axis direction by the correction distance D to be corrected. Further, the gap is set to a predetermined value by rotating the commanded angle Q around the nozzle tip and retreating the machining head and the nozzle in the inclination direction by the correction distance D ′ obtained by the calculation of the above-described equation (2). You just hold it. The target value of the profile control may be set to the sensor measurement distance with respect to the set gap amount.
[0032]
On the other hand, in the case where groove processing is performed while the machining head 40 and the nozzle 41 are inclined during machining, the A-axis and B-axis servo motors 34 and 35 are driven to command the machining head 40 and the nozzle 41. Until the angle Q is reached, correction is performed by superimposing the movement command on the X, Y, and Z axes so as to move the correction distance D or D ′ according to the inclination while inclining at the command speed.
[0033]
FIG. 9 is a flowchart of processing executed by the processor 11 of the numerical controller 10 for each interpolation cycle.
When there is a machining speed and command position commanded by a machining program, etc., and there is a tilt command, distributed movement during the interpolation cycle to the X, Y, A, and B axes based on the command tilt speed and command tilt angle An amount is determined (step 100). For the Z-axis, gap control is performed so that the gap detected by the sensor 42 is held at the set value, and the amount of movement is obtained.
[0034]
Next, it is determined whether or not there is a distribution movement amount to the A and B axes, which are the tilt axes (step 101). If there is a distribution movement amount, there is an inclination command, and there is no distribution movement amount. In this case, there is no tilt command. In this case, the process proceeds to step 106, and the distribution movement amount to each axis obtained in step 100 is set to the X, Y, Z axis servo amplifiers 19, 20,. 21 to finish the processing of the distribution cycle. The X, Y, and Z axis servo amplifiers 19, 20, and 21 receive this distributed movement and perform position, speed, and current loop control to drive the X, Y, and Z axis servo motors 31, 32, and 33. The table 43 and the workpiece 44 are moved under control, and cutting is performed with the laser beam 51.
[0035]
On the other hand, if the distribution movement amount to the tilt axis is detected and there is a tilt command in step 101, the tilt angle Q in the distribution cycle is obtained based on the integrated value to the distribution movement amount to the tilt axis. Then, a position correction amount D with respect to the tilt angle Q (in this embodiment, it is assumed that the beam irradiation point is inclined at the center), and the position correction amount in the previous period is subtracted to obtain a correction amount in the period ( Step 102). This correction amount is decomposed in the X, Y, and Z axis directions (step 103), and each axis component amount of this correction amount is superimposed on each axis distribution movement amount obtained in step 100, and each axis distribution movement corrected. An amount is determined (step 104). Further, the sensor target value for the tilt angle Q in the period is read from the data table DT or obtained by interpolation from the data stored in the data table DT, and the target value for the profile control is changed (step 105).
[0036]
Then, the corrected X, Y, and Z-axis distributed movement amounts obtained in step 104 and the A and B-axis distributed movement amounts obtained in step 100 are output to the servo amplifiers 19 to 23 for each axis, and the processing of the cycle is completed. To do.
Thereafter, the processing in steps 100 to 106 is executed for each interpolation period until the inclination angle becomes the command inclination angle, and when the inclination angle becomes the command angle and there is no distributed movement amount with respect to the A and B axes of the inclination axis, The processing is switched to 100, 101, and 106.
[0037]
In the above-described embodiment, the machining head 40 and the nozzle 41 are tilted about the beam irradiation point. However, when the nozzle head is tilted about the nozzle tip point, the correction amount obtained in step 102 is the equation (2). The position correction amount D ′ obtained by calculation is used.
[0038]
Further, in the above description, the distance L between the nozzle tip and the program surface (gap amount + distance between the program surface and the work surface) is set to be the same as when the nozzle is not tilted even when the nozzle is tilted. It was supposed to be. This is to avoid interference between the nozzle and the workpiece. However, when machining with tilted nozzles, such as when interference does not occur up to a predetermined gap amount (distance between the nozzle tip and workpiece surface) even when the nozzle is tilted, the program or parameters, etc. In this setting, the gap amount (or the distance L between the nozzle tip point and the program surface) may be set.
[0039]
Further, in the above-described embodiment, when the nozzle is tilted, the target value of the sensor measurement value of the follow control is obtained from the data table DT according to the tilt angle. However, the target value may be obtained by calculation. Good. It is assumed that the measured value measured by the sensor is L when the set gap amount is vertical without tilting the nozzle. If the nozzle is tilted at an angle Q and the same amount before the gap is tilted, the distance measured by the sensor is “L / cosQ”. Therefore, the target value of the sensor measurement value by the control following the inclination angle Q is obtained by calculating L / cosQ. That is,
Target value = L / cosQ
May be obtained by calculation.
[0040]
Further, the nozzle may be retracted using the sensor output. In this case, since the central axis direction of the nozzle is determined by the nozzle tilt angle Q, after the nozzle is tilted, the measurement distance output from the sensor is the distance L between the set nozzle tip point and the program surface, and the program surface. The nozzle may be retracted in the direction of the central axis of the nozzle until the measured distance at the tilt angle corresponding to the gap amount determined by the distance between the work surfaces.
[0041]
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a laser processing machine has been described. However, other than a laser processing machine, a processing machine having nozzle tip position fixing control, such as a plasma processing machine or a gas cutting machine, The present invention can be applied with the above-described configuration only by replacing the laser processing machine with a plasma processing machine or a gas cutting machine.
[0042]
【The invention's effect】
In the groove processing in laser processing machines, plasma processing machines, gas cutting machines, etc., even in machines that do not have a control mechanism in the nozzle direction, by correcting the nozzle tip position, it is approximately parallel to the workpiece surface. Machining without trajectory deviation on the program side can be realized.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining interference between a nozzle and a workpiece when processing is performed with an inclined nozzle in a laser processing machine, a plasma processing machine, a gas cutting machine or the like.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional method in which interference between the nozzle and the workpiece is eliminated by performing control along the nozzle center axis.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional method in which control following the Z-axis direction is performed to easily eliminate the interference between the nozzle and the workpiece.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the principle of the present invention that avoids interference between the nozzle and the workpiece when machining with the nozzle tilted.
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of another method of the present invention for avoiding interference between a nozzle and a workpiece when machining with the nozzle inclined.
FIG. 6 is an explanatory diagram of target value change of the profile control when the nozzle is tilted.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a data table for changing the target value of the profile control when the nozzle is tilted.
FIG. 8 is a main part block diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a laser beam machine.
FIG. 9 is a flowchart of processing in an interpolation cycle in the same embodiment.
[Explanation of symbols]
N, 41 nozzles
Irradiation point such as T-beam
10 Numerical controller
30 Laser processing machine
31, 32, 33, 34, 35 Servo motor
43 tables
44 work

Claims

In numerical control devices that control laser processing machines, plasma processing machines, gas cutting machines, etc.
Means for storing a machining program in which a machining path is taught by position command data at a position where the posture of the nozzle is perpendicular to a program surface substantially parallel to the surface of the workpiece and the nozzle tip point is separated from the program surface by a predetermined distance. When,
Means for commanding a target posture of the nozzle;
The nozzle is further moved from the position where the nozzle assumes the target posture while fixing the position on the program surface to which the laser beam, plasma jet or gas jet flow is directed in a plane perpendicular to the processing progress direction. A position correcting means for obtaining a position where the distance between the nozzle tip and the program surface is the predetermined distance, and moving the nozzle tip point to the position and correcting the position backward along the central axis;
A numerical control device comprising:

In numerical control devices that control laser processing machines, plasma processing machines, gas cutting machines, etc.
Means for storing a machining program in which a machining path is taught by position command data at a position where the posture of the nozzle is perpendicular to a program surface substantially parallel to the surface of the workpiece and the nozzle tip point is separated from the program surface by a predetermined distance. When,
Means for commanding a target posture of the nozzle and a target distance between the tip of the nozzle and the program surface;
The nozzle is further moved from the position where the nozzle assumes the target posture while fixing the position on the program surface to which the laser beam, plasma jet or gas jet flow is directed in a plane perpendicular to the processing progress direction. A position correcting means for obtaining a position where the distance between the nozzle tip and the program surface is the target distance, and moving and correcting the nozzle tip point to the position, along the center axis; and
A numerical control device comprising:

A sensor for measuring the distance to the workpiece provided in the nozzle;
Means for determining a target measurement distance measured by the sensor in correspondence with a nozzle inclination angle, a nozzle tip point, and a distance between program surfaces;
The target measurement distance is obtained from means for obtaining the target measurement distance from the inclination angle of the nozzle from the vertical state in the position correction by the position correction means and the predetermined distance or the target distance, and the sensor in the control following the target measurement distance Change means for changing to the target value of the measurement distance by
The numerical control apparatus according to claim 1 or claim 2, further comprising:

In a numerical control device that controls a laser processing machine, a plasma processing machine, a gas cutting machine, etc. equipped with a sensor that measures the distance between the nozzle tip point and the work surface in the nozzle part,
Means for storing a machining program in which a machining path is taught by position command data at a position where the posture of the nozzle is perpendicular to a program surface substantially parallel to the surface of the workpiece and the nozzle tip point is separated from the program surface by a predetermined distance. When,
Means for commanding a target posture of the nozzle;
Means for determining a target measurement distance measured by the sensor in correspondence with a nozzle inclination angle, a nozzle tip point, and a distance between program surfaces;
Means for determining the target measurement distance while moving the nozzle to the target posture while fixing the position on the program surface to which the laser beam, plasma jet, gas jet flow or the like is directed in a plane perpendicular to the processing advancing direction A control unit that obtains a target measurement distance measured by the sensor from the predetermined distance and the nozzle attitude, and moves the nozzle in the nozzle central axis direction so that the target measurement distance and the distance measured by the sensor coincide;
A numerical control device comprising:

In a numerical control device that controls a laser processing machine, a plasma processing machine, a gas cutting machine, etc. equipped with a sensor that measures the distance between the nozzle tip point and the work surface in the nozzle part,
Means for storing a machining program in which a machining path is taught by position command data at a position where the posture of the nozzle is perpendicular to a program surface substantially parallel to the surface of the workpiece and the nozzle tip point is separated from the program surface by a predetermined distance. When,
Means for commanding a target posture of the nozzle and a target distance between the tip of the nozzle and the program surface;
Means for determining a target measurement distance measured by the sensor in correspondence with a nozzle inclination angle, a nozzle tip point, and a distance between program surfaces;
Means for determining the target measurement distance while moving the nozzle to the target posture while fixing the position on the program surface to which the laser beam, plasma jet, gas jet flow or the like is directed in a plane perpendicular to the processing advancing direction A control means for obtaining a target measurement distance measured by the sensor from the target distance and the nozzle attitude, and moving the nozzle in the nozzle central axis direction so that the target measurement distance and the distance measured by the sensor coincide with each other;
A numerical control device comprising:

The numerical control apparatus according to claim 3, wherein a capacitive distance sensor is used as the sensor.

The means for obtaining the target measurement distance is data represented by an inclination of the sensor or the nozzle with respect to the workpiece and a target measurement distance by the sensor with respect to an actual distance between the workpiece and the nozzle or a physical quantity corresponding to the target measurement distance. The numerical control device according to claim 3, wherein the numerical control device is configured by a table.

The means for obtaining the target measurement distance is calculated from an equation for obtaining a target measurement distance by the sensor or a physical quantity corresponding to the target measurement distance based on a distance between a nozzle tip point and a program surface and an inclination of the sensor or the nozzle with respect to a workpiece. The numerical control apparatus according to claim 3, wherein the numerical control apparatus is configured by means for performing the following.