JP2013094829A - Machining method and machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve the movement of a machining point of a machining head stably at a high speed.SOLUTION: An offset-type machining head 2 capable of relatively moving in an X-axis direction and in a Y-axis direction with respect to an XY plane is provided rotatably around a C-axis 13 perpendicular to the XY plane, and a machining point P of the machining head 2 away from the center line of the C-axis 13 by an offset distance r is determined relatively by the movement in the X-axis direction and in the Y-axis direction by the linear motion of the machining head 2 and the movement in the X-axis direction and in the Y-axis direction by the rotational motion around the C-axis of the machining head 2. A coordinate (x, y) of the machining point P of the machining head 2 is obtained from a calculation formulas x=x1+x2 and y=y1+y2, and x2 and y2 are obtained by the calculation of a trigonometric function of the offset distance r of the machining head 2 and a rotation angle θ around the C-axis.

Description

本発明は、主としてレーザ加工機において、オフセット型の加工ヘッドの直線運動による移動の他に、加工ヘッドの回転運動による移動によって、加工ヘッドの加工点を相対的に高速で位置決めする加工方法および加工機に関する。   The present invention mainly relates to a machining method and a machining method for positioning a machining point of a machining head at a relatively high speed by a movement of a machining head by a rotary motion in addition to a movement of the offset type machining head by a linear motion in a laser processing machine. Related to the machine.

例えば特許文献1は、レーザ加工機の加工ヘッドをX軸およびY軸の他に、補助的なX軸およびY軸によっても駆動すること、を開示している。その技術のように、X軸やY軸が各軸方向ごとに2つ設けられておれば、加工ヘッドは、各軸方向ごとに2つの駆動源により同時に駆動されて移動するため、各軸方向ごとに1つの駆動源で駆動される方式の駆動装置よりも高速化できる。しかし、その反面、駆動源が多くなり、これにともなって位置決め制御も複雑化する、という欠点がある。   For example, Patent Document 1 discloses that a machining head of a laser beam machine is driven not only by an X axis and a Y axis but also by an auxiliary X axis and a Y axis. If two X-axis and Y-axis are provided for each axial direction as in the technique, the machining head is driven and moved simultaneously by two drive sources for each axial direction. It is possible to increase the speed of the driving device driven by one driving source every time. However, on the other hand, there are disadvantages that the number of drive sources increases and the positioning control becomes complicated accordingly.

また、他の技術として、X軸方向に移動可能な可動部に2つの駆動源を配置し、これらの駆動源によってパンタグラフ式のアーム(リンク装置)を駆動し、アームの先端部の加工ヘッドをY軸の方向に移動させることも知られている。その技術によると、X軸およびY軸の方向の移動速度が大きくできるが、リンク装置が安定せず、位置決めの誤差が現れやすい、という問題がある。   As another technique, two drive sources are arranged in a movable part movable in the X-axis direction, a pantograph arm (link device) is driven by these drive sources, and a machining head at the tip of the arm is moved. It is also known to move in the direction of the Y axis. According to this technique, the moving speed in the X-axis and Y-axis directions can be increased, but there is a problem that the link device is not stable and positioning errors are likely to appear.

なお、特許文献2は、レーザ加工機において、オフセットタイプのノズルヘッドを交換したときに、工具長の補正を加工プログラム上で行うこと、を開示しているが、その技術は、ノズルヘッドの移動時の高速化について寄与するものはない。   In addition, Patent Document 2 discloses that a tool length is corrected in a machining program when an offset type nozzle head is replaced in a laser processing machine. There is no contribution to speeding up time.

特開平6−210477公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-210477 特開平6−297179公報JP-A-6-297179

したがって、本発明の課題は、加工ヘッドの加工点の移動を安定に高速化できるようにすることである。   Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to stably speed up the movement of the processing point of the processing head.

上記課題のもとに、本発明は、加工ヘッドをオフセット型とし、上記加工ヘッドをC軸まわりに回転自在に設け、上記加工ヘッドの加工点の位置を直線運動によるX軸方向およびY軸方向の移動の他に、上記加工ヘッドの加工点の位置をC軸まわりの回転運動によるX軸方向およびY軸方向の移動からも相対的に決定するようにしている。   Based on the above-described problems, the present invention provides an offset type machining head, the machining head is provided so as to be rotatable about the C axis, and the machining point position of the machining head is determined in the X-axis direction and Y-axis direction by linear motion. In addition to this movement, the position of the machining point of the machining head is relatively determined from the movement in the X-axis direction and the Y-axis direction due to the rotational movement around the C-axis.

具体的に記載すると、本発明に係る加工方法は、XY平面に対してX軸方向およびY軸方向に相対移動可能なオフセット型の加工ヘッドをXY平面に対して垂直なC軸まわりに回転自在に設け、上記C軸の中心線からオフセット距離だけ離れている位置の上記加工ヘッドの加工点を上記加工ヘッドの直線運動によるX軸方向およびY軸方向の移動と、上記加工ヘッドのC軸まわりの回転運動によるX軸方向およびY軸方向の移動とから相対的に決定するようにしている(請求項1)。   More specifically, in the machining method according to the present invention, an offset type machining head that can move relative to the XY plane in the X-axis direction and the Y-axis direction can be rotated about the C-axis perpendicular to the XY plane. The machining point of the machining head at a position separated from the center line of the C axis by an offset distance is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the linear motion of the machining head, and around the C-axis of the machining head The relative movement is determined based on the movement in the X-axis direction and the Y-axis direction due to the rotational movement of the first (Claim 1).

上記加工方法において、本発明は、上記加工ヘッドの直線運動によるX軸方向の移動量x1およびY軸方向の移動量y1、上記加工ヘッドのC軸まわりの回転運動によるX軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2とし、上記加工ヘッドの加工点の座標(x,y)を、計算式x=x1+x2、y=y1+y2から求め、上記X軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2を、C軸の中心線から上記加工点までのオフセット距離rおよびC軸まわりの回転角θの三角関数の演算から求めるようにしている(請求項2)。   In the machining method described above, the present invention provides the movement amount x1 in the X-axis direction and the movement amount y1 in the Y-axis direction due to the linear movement of the machining head, and the movement amount x2 in the X-axis direction due to the rotational movement of the machining head around the C-axis. And the movement amount y2 in the Y-axis direction, and the coordinates (x, y) of the machining point of the machining head are obtained from the calculation formulas x = x1 + x2, y = y1 + y2, and the movement amount x2 in the X-axis direction and the movement amount x2 in the Y-axis direction The amount of movement y2 is obtained from the calculation of a trigonometric function of the offset distance r from the center line of the C axis to the machining point and the rotation angle θ around the C axis (claim 2).

上記加工方法において、本発明は、上記加工ヘッドの直線運動によるX軸方向の移動量x1およびY軸方向の移動量y1に必要な移動時間と、上記加工ヘッドのC軸まわりの回転運動によるX軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2に必要な移動時間とをほぼ均等ないし均等に分配するようにしている(請求項3)。   In the machining method described above, the present invention relates to the movement time required for the movement amount x1 in the X-axis direction and the movement amount y1 in the Y-axis direction due to the linear movement of the machining head, and the X due to the rotational movement of the machining head around the C-axis. The movement time required for the movement amount x2 in the axial direction and the movement amount y2 in the Y-axis direction is distributed substantially equally or evenly (Claim 3).

上記加工方法において、本発明は、上記加工ヘッドの加工点を現在の位置から次の目標の位置への回転運動による移動に際して、上記加工ヘッドを上記回転角θの小さい方向に回転させるようにしている(請求項4)。   In the above processing method, the present invention is configured to rotate the processing head in a direction with a small rotation angle θ when the processing point of the processing head is moved from the current position to the next target position by rotational movement. (Claim 4).

また、本発明に係る加工機は、XY平面に対してX軸方向およびY軸方向に相対移動可能で、XY平面に対して垂直なC軸まわりに回転自在に設けられ、上記C軸からオフセット距離だけ離れている位置に加工点を有するオフセット型の加工ヘッドと、上記加工ヘッドにX軸方向およびY軸方向の直線運動を与え、かつ上記加工ヘッドにC軸まわりの回転運動を与える駆動装置と、上記C軸の中心線からオフセット距離だけ離れている上記加工点を上記加工ヘッドの直線運動によるX軸方向およびY軸方向の移動、上記加工ヘッドのC軸まわりの回転運動によるX軸方向およびY軸方向の移動から上記加工ヘッドの加工点を相対的に決定するNC装置とからなる(請求項5)。   The processing machine according to the present invention is relatively movable in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the XY plane, and is rotatably provided around the C-axis perpendicular to the XY plane, and is offset from the C-axis. An offset type machining head having machining points at positions separated by a distance, and a drive device that gives linear movements in the X-axis direction and Y-axis direction to the machining head, and gives rotational movement about the C-axis to the machining head And moving the machining point that is separated from the center line of the C axis by an offset distance in the X axis direction and the Y axis direction by the linear motion of the machining head, and the X axis direction by the rotational motion of the machining head around the C axis. And an NC device that relatively determines the machining point of the machining head from the movement in the Y-axis direction.

上記加工機において、本発明は、上記加工ヘッドの直線運動によるX軸方向の移動量x1およびY軸方向の移動量y1、上記加工ヘッドのC軸まわりの回転運動によるX軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2とし、上記NC装置の計算機能によって、上記加工ヘッドの加工点の座標(x,y)を、計算式x=x1+x2、y=y1+y2から求め、上記X軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2を、C軸の中心線から上記加工点までのオフセット距離rおよびC軸まわりの回転角θの三角関数の演算から求める機能を付加している(請求項6)。   In the processing machine, the present invention provides an amount of movement x1 in the X-axis direction and a movement amount y1 in the Y-axis direction due to the linear motion of the processing head, and an amount of movement x2 in the X-axis direction due to the rotational motion of the processing head around the C-axis. And the movement amount y2 in the Y-axis direction, and the coordinates (x, y) of the machining point of the machining head are obtained from the calculation formulas x = x1 + x2, y = y1 + y2 by the calculation function of the NC device, A function for obtaining the movement amount x2 and the movement amount y2 in the Y-axis direction from the calculation of the trigonometric function of the offset distance r from the center line of the C-axis to the machining point and the rotation angle θ around the C-axis is added. Item 6).

上記加工機において、本発明は、上記NC装置の演算機能によって、上記加工ヘッドの直線運動によるX軸方向の移動量x1およびY軸方向の移動量y1に必要な移動時間と、上記加工ヘッドのC軸まわりの回転運動によるX軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2に必要な移動時間とをほぼ均等ないし均等に分配する機能を付加している(請求項7)。   In the processing machine, according to the present invention, the calculation function of the NC device allows the movement time required for the movement amount x1 in the X-axis direction and the movement amount y1 in the Y-axis direction due to the linear motion of the processing head, A function for distributing the movement time necessary for the movement amount x2 in the X-axis direction and the movement amount y2 in the Y-axis direction by the rotational movement about the C-axis substantially uniformly or evenly is added.

上記加工機において、本発明は、上記NC装置の演算機能によって、上記加工ヘッドの加工点を現在の位置から目標の位置への回転運動による移動に際して、上記加工ヘッドを回転角θの小さい方向に回転させる機能を上記NC装置に付加している(請求項8)。   In the processing machine, according to the present invention, when the processing point of the processing head is moved from the current position to the target position by the rotational motion, the processing head is moved in a direction with a small rotation angle θ by the calculation function of the NC device. A function of rotating is added to the NC device.

本発明に係る加工方法および加工機によると、加工ヘッドの加工点は、加工ヘッドの直線運動による移動に加えて、加工ヘッドのC軸まわりの回転運動による移動からも相対的に決定されるから、加工ヘッドの加工点の移動が高速化でき、しかも、回転運動によるX軸方向およびY軸方向の移動が1つの駆動源で足りるため、駆動手段が複雑にならず、有利となる(請求項1および請求項5)。   According to the machining method and machine according to the present invention, the machining point of the machining head is relatively determined not only by the movement of the machining head by the linear motion but also by the movement of the machining head by the rotational movement around the C axis. Since the movement of the machining point of the machining head can be accelerated, and the movement in the X-axis direction and the Y-axis direction due to the rotational movement is sufficient with one drive source, the drive means is not complicated and advantageous. 1 and claim 5).

本発明に係る加工方法および加工機によると、加工ヘッドの加工点の座標は、簡単な加算、三角関数の演算から求めるから、加工点の位置決め計算が容易となる(請求項2および請求項6)。   According to the machining method and the machine according to the present invention, the coordinates of the machining point of the machining head are obtained by simple addition and calculation of trigonometric functions, so that the machining point positioning calculation is facilitated (claims 2 and 6). ).

本発明に係る加工方法および加工機によると、加工ヘッドの直線運動によるX軸方向の移動量x1およびY軸方向の移動量y1に必要な移動時間と、加工ヘッドのC軸まわりの回転運動によるX軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2に必要な移動時間とはほぼ均等ないし均等に分配されているから、直線運動と回転運動とがほぼ同時ないし同時に終了することになり、両運動に必要な移動時間が最小範囲に設定できる(請求項3および請求項7)。   According to the machining method and machine according to the present invention, the movement time required for the movement amount x1 in the X-axis direction and the movement amount y1 in the Y-axis direction due to the linear movement of the machining head and the rotational movement around the C-axis of the machining head. Since the movement time required for the movement amount x2 in the X-axis direction and the movement amount y2 in the Y-axis direction is almost equally or evenly distributed, the linear motion and the rotational motion are finished almost simultaneously or simultaneously. The travel time required for both movements can be set to a minimum range (claims 3 and 7).

本発明に係る加工方法および加工機によると、加工ヘッドが基準位置や待機位置などの現在の位置から次の目標の位置へ回転運動する際に、加工ヘッドは回転角θの小さい方向に回転するから、このときの回転運動に必要な時間が可能な限り短くできる(請求項4および請求項8)。   According to the machining method and the machine according to the present invention, when the machining head rotates from the current position such as the reference position or the standby position to the next target position, the machining head rotates in a direction with a small rotation angle θ. Therefore, the time required for the rotational motion at this time can be shortened as much as possible (claims 4 and 8).

本発明に係る加工方法をレーザ加工機に適用したときのシステムのブロック線図である。It is a block diagram of a system when the processing method concerning the present invention is applied to a laser processing machine. 加工ヘッドの駆動装置のスケルトン図である。It is a skeleton figure of the drive device of a processing head. 加工ヘッドの加工点の位置決めの説明図である。It is explanatory drawing of positioning of the process point of a process head. 加工ヘッドの加工点の移動例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of a movement of the process point of a process head. 加工ヘッドの加工点の移動例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of a movement of the process point of a process head. 加工ヘッドの加工点の移動例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of a movement of the process point of a process head.

図1は、加工機の一例としてレーザ加工機1を示している。レーザ加工機1は、NC装置4からの各種の指令やNCデータにもとづいて多軸制御方式の駆動装置3を駆動し、オフセット型の加工ヘッド2にXY平面上で直線運動および回転運動を与え、加工ヘッド2からレーザビーム12を加工点Pに照射することによってワーク5に対して所定の加工を行う。   FIG. 1 shows a laser processing machine 1 as an example of a processing machine. The laser processing machine 1 drives a multi-axis control type driving device 3 based on various commands and NC data from the NC device 4, and gives a linear motion and a rotational motion on the XY plane to the offset processing head 2. By irradiating the processing point P with the laser beam 12 from the processing head 2, a predetermined processing is performed on the workpiece 5.

レーザビーム12は、レーザ発振器6から出力され、レーザ制御装置7により出力制御され、NC装置4からの各種の指令やNCデータ、入力操作器8からの設定データを参照して、加工態様に適切な値に調節される。NC装置4およびレーザ制御装置7は、NC加工プログラムやオペレータによる対話式の入力操作器8からの各種の指令および設定データにもとづいて動作する。入力内容や設定内容は、入力操作器8に付設されているディスプレイ9の表示画面により視覚的に確認できるようになっている。   The laser beam 12 is output from the laser oscillator 6 and output-controlled by the laser control device 7, and is suitable for the processing mode with reference to various commands from the NC device 4, NC data, and setting data from the input operation unit 8. Adjusted to the correct value. The NC device 4 and the laser control device 7 operate based on various commands and setting data from an NC processing program and an interactive input operation device 8 by an operator. The input content and the setting content can be visually confirmed on the display screen of the display 9 attached to the input operation device 8.

制御装置10は、NC装置4を動作させるために、自動プログラミング装置11からのプログラム指令を参照しながら、オペレータによって入力されるNCデータにもとづいて所定のNC加工プログラムを作成し、作成したNC加工プログラムをNC装置4に出力している。   The control device 10 creates a predetermined NC machining program based on the NC data input by the operator while referring to the program command from the automatic programming device 11 in order to operate the NC device 4, and the created NC machining The program is output to the NC device 4.

図2は、多軸制御方式の一例として4軸制御方式の駆動装置3を例示している。加工ヘッド2は、C軸13の中心線からオフセット距離rだけ離れた偏心位置で、例えば固定のテーブル15の上に取り付けられているワーク5の上面すなわちXY平面に対し垂直に向き合っている。C軸13は、Z軸方向の支持軸14の下端に同一軸線上で回転自在に連結され、支持軸14の中心線のまわりに回転自在に支持されている。また支持軸14は、ラムなどの案内部33に対して必要に応じてZ軸方向に上下動自在に案内され、案内部33は、図示しない送り案内手段によってX軸方向およびY軸方向に移動自在となっており、ワーク5の上面に対してXY平面上で位置決めできるようになっている。   FIG. 2 illustrates a drive device 3 of a four-axis control method as an example of the multi-axis control method. The machining head 2 is opposed to the upper surface of the work 5 mounted on the fixed table 15, for example, perpendicular to the XY plane at an eccentric position separated from the center line of the C-axis 13 by an offset distance r. The C-axis 13 is coupled to the lower end of the support shaft 14 in the Z-axis direction so as to be rotatable on the same axis, and is supported so as to be rotatable around the center line of the support shaft 14. Further, the support shaft 14 is guided so as to be movable up and down in the Z-axis direction as required with respect to a guide portion 33 such as a ram, and the guide portion 33 is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by a feed guide means (not shown). It can be freely positioned with respect to the upper surface of the work 5 on the XY plane.

そして、案内部33は、駆動装置3の内部の第1の駆動装置31によりX軸方向およびY軸方向、必要に応じてZ軸方向に駆動されるようになっており、C軸13は、駆動装置3の内部の第2の駆動装置32によって回転運動の時の回転角θにより位置決め可能として設けられている。このような駆動のために、第1の駆動装置31は、X軸方向およびY軸方向、必要に応じてZ軸方向の駆動源と送りねじユニット・リニアガイドなどの送り案内手段とを有しており、また第2の駆動装置32は、C軸13に対する回転駆動源と送りねじユニット・リニアガイドなどの送り案内手段とを有している。   The guide unit 33 is driven in the X-axis direction and the Y-axis direction, if necessary, in the Z-axis direction by the first drive device 31 inside the drive device 3, and the C-axis 13 is The second drive device 32 inside the drive device 3 is provided so as to be positioned by the rotation angle θ during the rotational movement. For such driving, the first drive unit 31 has a drive source in the X-axis direction and the Y-axis direction and, if necessary, a Z-axis direction, and feed guide means such as a feed screw unit and a linear guide. The second drive device 32 has a rotational drive source for the C-axis 13 and feed guide means such as a feed screw unit and a linear guide.

なお、図2の例は、テーブル15を固定としているが、テーブル15が図示しない回転駆動源と送りねじユニット・リニアガイドなどの送り案内手段とによって、X軸方向に移動自在に構成すれば、案内部33は、X軸方向に移動しなくてもよく、Y軸方向に移動自在に案内され、必要に応じてZ軸方向に移動自在に案内される。このような構成の場合、第1の駆動部31は、案内部33のY軸方向の駆動の他に図2で二点鎖線で例示するように、テーブル15をX軸方向にも駆動することになる。   In the example of FIG. 2, the table 15 is fixed. However, if the table 15 is configured to be movable in the X-axis direction by a rotation driving source (not shown) and feed guide means such as a feed screw unit and a linear guide, The guide 33 does not need to move in the X-axis direction, is guided so as to be movable in the Y-axis direction, and is guided so as to be movable in the Z-axis direction as necessary. In the case of such a configuration, the first drive unit 31 drives the table 15 also in the X-axis direction as illustrated by a two-dot chain line in FIG. 2 in addition to driving the guide unit 33 in the Y-axis direction. become.

このようにオフセット型の加工ヘッド2は、XY平面に対してX軸方向およびY軸方向に移動可能であり、かつC軸13のまわりに何れかの方向に回転自在に設けられている。加工ヘッド2からのレーザビーム12の照射点、すなわち加工ヘッド2の加工点Pは、オフセット距離rだけ離れており、直線運動によるX軸方向およびY軸方向の移動、C軸13のまわりの回転運動によるX軸方向およびY軸方向の移動から相対的に決定できるようになっている。   As described above, the offset type processing head 2 is movable in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the XY plane, and is provided around the C-axis 13 so as to be rotatable in any direction. The irradiation point of the laser beam 12 from the processing head 2, that is, the processing point P of the processing head 2 is separated by an offset distance r, moves in the X-axis direction and the Y-axis direction by linear motion, and rotates around the C-axis 13. It can be determined relatively from movement in the X-axis direction and the Y-axis direction due to movement.

図3は、XY平面のXY直交座標で、X軸およびY軸の共に正符号の範囲すなわち第1象限において、説明の便宜上、C軸13の中心線上にXY直交座標の原点を設定し、加工ヘッド2の加工点PをY軸上の位置P0に置いた状態として、加工ヘッド2の直線運動によるX軸方向およびY軸方向における加工点Pの移動、C軸13のまわりの回転運動によるX軸方向およびY軸方向における加工点Pの移動によって、加工点Pを位置P1に移動するときの関係を示している。   FIG. 3 is an XY orthogonal coordinate on the XY plane. For convenience of explanation, the origin of the XY orthogonal coordinate is set on the center line of the C axis 13 in the range where both the X axis and the Y axis are positive signs, that is, the first quadrant. Assuming that the machining point P of the head 2 is placed at the position P0 on the Y axis, the machining point P is moved in the X axis direction and the Y axis direction by the linear motion of the machining head 2, and the X is rotated by the rotational motion around the C axis 13. The relationship when the machining point P is moved to the position P1 by the movement of the machining point P in the axial direction and the Y-axis direction is shown.

前記のように、加工ヘッド2の加工点Pは、加工ヘッド2の直線運動によるX軸方向およびY軸方向の移動、C軸まわりの加工ヘッド2の回転運動によるX軸方向およびY軸方向の移動から相対的に決定される。具体的に記載すると、加工ヘッド2の直線運動によって加工点Pが位置P0からX軸方向に移動量x1、Y軸方向に移動量y1だけ移動するものとし、加工ヘッド2の回転運動によって、加工点PがX軸方向に移動量x2、Y軸方向に移動量y2だけ移動するものとすれば、移動後の加工点Pの位置P1の座標(x,y)は、計算式x=x1+x2、y=y1+y2から求められる。ここで移動量x2および移動量y2は、オフセット距離rおよびC軸まわりの回転角θを用いて、三角関数の式x2=r・sinθ、y2=r・cosθの演算から求められる。   As described above, the machining point P of the machining head 2 is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the linear motion of the machining head 2 and in the X-axis direction and the Y-axis direction by the rotational motion of the machining head 2 around the C-axis. Relative from movement. More specifically, it is assumed that the machining point P moves from the position P0 by the movement amount x1 in the X-axis direction and the movement amount y1 in the Y-axis direction by the linear movement of the machining head 2, and the machining head 2 performs the machining by the rotational movement of the machining head 2. Assuming that the point P moves by a movement amount x2 in the X-axis direction and a movement amount y2 in the Y-axis direction, the coordinates (x, y) of the position P1 of the processed point P after the movement are calculated by the equation x = x1 + x2, It is obtained from y = y1 + y2. Here, the movement amount x2 and the movement amount y2 are obtained from the calculation of trigonometric equations x2 = r · sin θ and y2 = r · cos θ using the offset distance r and the rotation angle θ around the C axis.

図3は、説明の便宜上、先ずC軸まわりの加工ヘッド2の回転運動による移動量x2、移動量y2の移動後の加工点Pを求め、次に加工ヘッド2の回転運動による移動量x1、移動量y1を移動後の加工点Pに加えて、両者の運動による最終的な位置P1を図解により表している。この場合、図示のように、加工点Pは、両者の相対運動によって位置P0から位置P1へ移動することになる。   3, for convenience of explanation, first, a movement amount x2 due to the rotational movement of the machining head 2 around the C axis and a machining point P after movement of the movement amount y2 are obtained, and then a movement amount x1 due to the rotational movement of the machining head 2; In addition to the movement amount y1 in addition to the processing point P after movement, the final position P1 resulting from the movement of both is illustrated. In this case, as shown in the drawing, the processing point P moves from the position P0 to the position P1 by the relative movement of both.

次に、図4は、加工点PをX軸方向にのみ移動させる例を示している。加工点Pの座標(x,y)は、前記のように、計算式x=x1+x2、y=y1+y2で与えられるが、図4は、移動量y1と移動量y2との絶対値を等しくし、かつその方向を異なる方向(異符号)に設定することによって、加工点Pのもとの位置P0からX軸方向に移動量(x1+x2)を与え、Y軸方向の移動量を無い状態として次の目標の位置P1へ移動させる例を示している。もちろん、この例に対して逆に、X軸方向に移動量を無い状態とし、Y軸方向にのみ移動量(y1+y2)を与えることもできる。   Next, FIG. 4 shows an example in which the machining point P is moved only in the X-axis direction. As described above, the coordinates (x, y) of the machining point P are given by the calculation formulas x = x1 + x2 and y = y1 + y2, but FIG. 4 shows that the absolute values of the movement amount y1 and the movement amount y2 are equal, In addition, by setting the direction to a different direction (different sign), a movement amount (x1 + x2) is given from the original position P0 of the machining point P in the X-axis direction, and there is no movement amount in the Y-axis direction. An example of moving to the target position P1 is shown. Of course, conversely to this example, it is also possible to provide a movement amount (y1 + y2) only in the Y-axis direction with no movement amount in the X-axis direction.

また図5は、加工点Pのもとの位置P0からX軸方向に移動量(x1+x2)を与え、Y軸方向に移動量(y1−y2)を与えることによって、目標の位置P1へ移動させる例を示している。さらに、図6は、加工点Pのもとの位置P0からX軸方向に移動量(x1+x2)を与え、Y軸方向に移動量(y1−y2)を与えて次の目標の位置P1へ移動させる例を示している。   Further, in FIG. 5, the movement amount (x1 + x2) is given in the X-axis direction from the original position P0 of the machining point P, and the movement amount (y1-y2) is given in the Y-axis direction, thereby moving the target point P1. An example is shown. Further, in FIG. 6, a movement amount (x1 + x2) is given in the X-axis direction from the original position P0 of the machining point P, and a movement amount (y1-y2) is given in the Y-axis direction to move to the next target position P1. An example is shown.

加工点Pの位置決め過程で、加工ヘッド2の直線運動によるX軸方向の移動量x1およびY軸方向の移動量y1に必要な移動時間と、加工ヘッド2のC軸まわりの回転運動によるX軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2に必要な移動時間とが等しくないときには、一方の移動の終了後に他方の移動の終了をまって、必要な移動が完全に完了することになる。   In the process of positioning the machining point P, the movement time required for the movement amount x1 in the X-axis direction and the movement amount y1 in the Y-axis direction due to the linear motion of the machining head 2 and the X-axis due to the rotational movement of the machining head 2 around the C-axis When the movement time required for the movement amount x2 in the direction and the movement amount y2 in the Y-axis direction are not equal, the completion of the other movement is stopped after the completion of one movement, and the necessary movement is completely completed. .

このように各移動の終了に時間差があると、もとの位置P0から次の目標の位置P1への移動は速やかに完了しなくなる。このようなときに、オペレータは、制御装置10およびNC装置の演算機能を利用して、加工ヘッド2の移動にともなう時間差をなくするために、加工点Pの座標(x,y)を与える際に、加工ヘッド2の直線運動による移動に必要な時間と、加工ヘッド2のC軸まわりの回転運動による移動に必要な時間とをほぼ均等ないし均等に分配するように設定をする。これによって、直線運動と回転運動との終了の時間差がなくなり、それらの移動はほぼ同時または同時に完了することになる。   Thus, if there is a time difference between the end of each movement, the movement from the original position P0 to the next target position P1 is not completed promptly. In such a case, the operator gives the coordinates (x, y) of the machining point P in order to eliminate the time difference associated with the movement of the machining head 2 by using the arithmetic functions of the control device 10 and the NC device. In addition, the time required for the movement of the machining head 2 due to the linear motion and the time required for the movement of the machining head 2 due to the rotational motion around the C axis are set so as to be distributed substantially equally or evenly. As a result, the time difference between the end of the linear motion and the rotational motion is eliminated, and the movements are completed almost simultaneously or simultaneously.

加工点Pが基準位置または待機位置などのもとの位置P0から次の目標の位置P1へ回転移動する際に、回転移動の回転方向は、反時計回りまたは時計回りの何れによってもできるが、所要時間を少なくして高速化するために、NC装置の演算機能を活用して、回転角θの小さい方向に回転させるとよい。   When the machining point P is rotationally moved from the original position P0 such as the reference position or the standby position to the next target position P1, the rotational direction of the rotational movement can be either counterclockwise or clockwise. In order to reduce the required time and increase the speed, it is preferable to use the calculation function of the NC device to rotate in a direction with a smaller rotation angle θ.

図示の例は、第1象限についての説明であるが、加工点Pの位置決めは、他の3つの象限でも正負の符号を考慮して同様に行える。また、XY直交座標の原点は、加工態様に応じて、C軸13に一致させずに、加工点Pの待機位置に設定することもできる。   The illustrated example is an explanation of the first quadrant, but the processing point P can be similarly positioned in the other three quadrants in consideration of positive and negative signs. Further, the origin of the XY orthogonal coordinates can be set to the standby position of the machining point P without matching the C axis 13 according to the machining mode.

また、加工点Pの移動経路の位置決め制御は、連続加工のように、連続経路制御であれば、連続的な指定経路上で常に直線運動と回転運動との間で同期をとることになるが、待機位置から加工点への移動や、ある加工位置から次の加工位置への移動のように、ポイントツーポイント制御であれば、指定ポイントでのみ直線運動と回転運動との間で同期をとればよいことになる。   Further, if the positioning control of the movement path of the machining point P is continuous path control as in continuous machining, the linear motion and the rotary motion are always synchronized on the continuous designated path. If point-to-point control is used, such as moving from the standby position to the machining point or moving from one machining position to the next, the linear motion and rotational motion can be synchronized only at the specified point. It will be good.

さらに、本発明は、高速位置決めを目的としているから、直線運動と回転運動とを同時に行うことを理想的な態様としているが、必要に応じて直線運動または回転運動を単独で行うこも可能であり、回転運動とオフセット距離rの調節手段とを組み合わせれば、任意の半径(調節可能なオフセット距離rの半径)の孔加工にも対応できる。   Furthermore, since the present invention aims at high-speed positioning, it is ideal to perform linear motion and rotational motion at the same time, but it is also possible to perform linear motion or rotational motion independently as needed. If the rotary motion is combined with the adjusting means for the offset distance r, it is possible to cope with drilling with an arbitrary radius (the radius of the adjustable offset distance r).

図示の例は、加工ヘッド2をZ軸方向に位置調節自在としているため、XY平面の連続加工のほか、加工ヘッド2の上下動をともなう加工も可能となる。また、加工ヘッド2はXY平面に対してX軸方向およびY軸方向に相対移動可能であれば、図示の例のものに限定されない。   In the illustrated example, the position of the machining head 2 can be adjusted in the Z-axis direction, so that machining with vertical movement of the machining head 2 can be performed in addition to continuous machining on the XY plane. Further, the machining head 2 is not limited to the illustrated example as long as the machining head 2 can be moved relative to the XY plane in the X-axis direction and the Y-axis direction.

図示の例は、レーザ加工機1であるが、本発明は、オフセット型の加工ヘッド2を有する熱加工機、例えば放電加工機などにも利用できる。   The illustrated example is a laser processing machine 1, but the present invention can also be used for a thermal processing machine having an offset type processing head 2, such as an electric discharge machine.

1 レーザ加工機
2 加工ヘッド
3 駆動装置
31 第1の駆動部
32 第2の駆動部
33 案内部
4 NC装置
5 ワーク
6 レーザ発振器
7 レーザ制御装置
8 入力操作器
9 ディスプレイ
10 制御装置
11 自動プログラミング装置
12 レーザビーム
13 C軸
14 支持軸
15 テーブル
r オフセット距離
θ 回転角
P 加工ヘッド2の加工点
P0、P1 加工点Pの位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser processing machine 2 Processing head 3 Drive apparatus 31 1st drive part 32 2nd drive part 33 Guide part 4 NC apparatus 5 Work 6 Laser oscillator 7 Laser control apparatus 8 Input operation device 9 Display 10 Control apparatus 11 Automatic programming apparatus 12 Laser beam 13 C-axis 14 Support shaft 15 Table r Offset distance θ Rotation angle P Processing points P0 and P1 of processing head 2 Position of processing point P

Claims (8)

XY平面に対してX軸方向およびY軸方向に相対移動可能なオフセット型の加工ヘッドをXY平面に対して垂直なC軸まわりに回転自在に設け、上記C軸の中心線からオフセット距離だけ離れている位置の上記加工ヘッドの加工点を上記加工ヘッドの直線運動によるX軸方向およびY軸方向の移動と、上記加工ヘッドのC軸まわりの回転運動によるX軸方向およびY軸方向の移動とから相対的に決定する、ことを特徴とする加工方法。   An offset type machining head that is movable relative to the XY plane in the X-axis direction and the Y-axis direction is provided to be rotatable around the C axis perpendicular to the XY plane, and is separated from the C-axis center line by an offset distance. The machining point of the machining head at the position is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the linear motion of the machining head, and in the X-axis direction and the Y-axis direction by the rotational motion of the machining head around the C-axis. The processing method characterized by determining relatively from. 上記加工ヘッドの直線運動によるX軸方向の移動量x1およびY軸方向の移動量y1、上記加工ヘッドのC軸まわりの回転運動によるX軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2とし、上記加工ヘッドの加工点の座標(x,y)を、計算式x=x1+x2、y=y1+y2から求め、上記X軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2を、C軸の中心線から上記加工点までのオフセット距離rおよびC軸まわりの回転角θの三角関数の演算から求める、ことを特徴とする請求項1記載の加工方法。   A movement amount x1 in the X-axis direction and a movement amount y1 in the Y-axis direction due to the linear movement of the machining head, a movement amount x2 in the X-axis direction and a movement amount y2 in the Y-axis direction due to the rotational movement of the machining head around the C-axis. The coordinates (x, y) of the machining point of the machining head are obtained from the calculation formulas x = x1 + x2, y = y1 + y2, and the movement amount x2 in the X-axis direction and the movement amount y2 in the Y-axis direction are determined as the center of the C-axis. 2. The machining method according to claim 1, wherein the machining method is obtained by calculating a trigonometric function of an offset distance r from the line to the machining point and a rotation angle θ around the C axis. 上記加工ヘッドの直線運動によるX軸方向の移動量x1およびY軸方向の移動量y1に必要な移動時間と、上記加工ヘッドのC軸まわりの回転運動によるX軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2に必要な移動時間とをほぼ均等ないし均等に分配する、ことを特徴とする請求項2記載の加工方法。   The movement time required for the movement amount x1 in the X-axis direction and the movement amount y1 in the Y-axis direction due to the linear movement of the machining head, and the movement amount x2 and the Y-axis in the X-axis direction due to the rotational movement of the machining head around the C-axis. 3. The processing method according to claim 2, wherein the moving time necessary for the moving amount y2 in the direction is distributed substantially equally or evenly. 上記加工ヘッドの加工点を現在の位置から次の目標の位置への回転運動による移動に際して、上記加工ヘッドを上記回転角θの小さい方向に回転させる、ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3記載の加工方法。   The said processing head is rotated in the direction where the said rotation angle (theta) is small at the time of the movement by the rotational motion from the present position to the next target position of the said processing head. 2. The processing method according to claim 3. XY平面に対してX軸方向およびY軸方向に相対移動可能で、XY平面に対して垂直なC軸まわりに回転自在に設けられ、上記C軸からオフセット距離だけ離れている位置に加工点を有するオフセット型の加工ヘッドと、上記加工ヘッドにX軸方向およびY軸方向の直線運動を与え、かつ上記加工ヘッドにC軸まわりの回転運動を与える駆動装置と、上記C軸の中心線からオフセット距離だけ離れている上記加工点を上記加工ヘッドの直線運動によるX軸方向およびY軸方向の移動、上記加工ヘッドのC軸まわりの回転運動によるX軸方向およびY軸方向の移動から上記加工ヘッドの加工点を相対的に決定するNC装置とからなることを特徴とする加工機。   The machining point can be moved relative to the XY plane in the X-axis direction and the Y-axis direction, and can be rotated around the C-axis perpendicular to the XY-plane. An offset type machining head, a drive device that gives linear motion in the X-axis direction and Y-axis direction to the machining head, and rotational motion about the C-axis to the machining head, and an offset from the center line of the C-axis The machining head is moved from the machining point separated by a distance in the X-axis direction and the Y-axis direction by the linear motion of the machining head, and in the X-axis direction and the Y-axis direction by the rotational movement of the machining head around the C-axis. A processing machine characterized by comprising an NC device that relatively determines the processing point. 上記加工ヘッドの直線運動によるX軸方向の移動量x1およびY軸方向の移動量y1、上記加工ヘッドのC軸まわりの回転運動によるX軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2とし、上記NC装置の計算機能によって、上記加工ヘッドの加工点の座標(x,y)を、計算式x=x1+x2、y=y1+y2から求め、上記X軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2を、C軸の中心線から上記加工点までのオフセット距離rおよびC軸まわりの回転角θの三角関数の演算から求める機能を付加する、ことを特徴とする請求項5記載の加工機。   A movement amount x1 in the X-axis direction and a movement amount y1 in the Y-axis direction due to the linear movement of the machining head, a movement amount x2 in the X-axis direction and a movement amount y2 in the Y-axis direction due to the rotational movement of the machining head around the C-axis. The coordinates (x, y) of the machining point of the machining head are obtained from the calculation formulas x = x1 + x2, y = y1 + y2 by the calculation function of the NC device, and the movement amount x2 in the X axis direction and the movement in the Y axis direction are calculated. 6. The processing machine according to claim 5, wherein a function for obtaining the amount y2 from a calculation of a trigonometric function of an offset distance r from the center line of the C axis to the processing point and a rotation angle θ around the C axis is added. . 上記NC装置の演算機能によって、上記加工ヘッドの直線運動によるX軸方向の移動量x1およびY軸方向の移動量y1に必要な移動時間と、上記加工ヘッドのC軸まわりの回転運動によるX軸方向の移動量x2およびY軸方向の移動量y2に必要な移動時間とをほぼ均等ないし均等に分配する機能を付加する、ことを特徴とする請求項5または請求項6記載の加工機。   By the calculation function of the NC device, the movement time required for the movement amount x1 in the X-axis direction and the movement amount y1 in the Y-axis direction due to the linear movement of the machining head, and the X-axis due to the rotational movement of the machining head around the C-axis. 7. The processing machine according to claim 5, further comprising a function of distributing the necessary movement time to the movement amount x2 in the direction and the movement amount y2 in the Y-axis direction substantially equally or evenly. 上記NC装置の演算機能によって、上記加工ヘッドの加工点を現在の位置から目標の位置への回転運動による移動に際して、上記加工ヘッドを回転角θの小さい方向に回転させる機能を上記NC装置に付加する、ことを特徴とする請求項5、請求項6または請求項7記載の加工機。   When the machining point of the machining head is moved from the current position to the target position by the rotational movement, the NC device has a function of rotating the machining head in a direction with a small rotation angle θ. The processing machine according to claim 5, 6, or 7.
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