JP2014054640A - Laser processing system and laser processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレーザ加工システム及びその方法に関し、詳細には、レーザ加工において、実物から材料形状情報を取得し、その材料形状情報を元にした切断条件にて加工を制御するレーザ加工システム及びその方法に関する。 The present invention relates to a laser processing system and a method thereof, and more particularly, in laser processing, a laser processing system and method for acquiring material shape information from an actual product and controlling the processing under cutting conditions based on the material shape information About.
鋼材(アングル材、チャンネル材等)は板厚が不均一である。鋼材の断面寸法(板厚)の精度を規定した規格(JIS規格等)では、断面寸法精度にかなりの誤差が許容されている。このような鋼材をレーザ加工(切断)する際、切断面の最も厚い板厚にあわせた切断条件で加工を行っている。 Steel materials (angle materials, channel materials, etc.) are not uniform in thickness. In standards (JIS standards, etc.) that specify the accuracy of the cross-sectional dimension (sheet thickness) of steel materials, a considerable error is allowed in the cross-sectional dimension accuracy. When such a steel material is subjected to laser processing (cutting), the processing is performed under cutting conditions according to the thickest thickness of the cut surface.
また、特許文献1を参照。
See also
規格での断面寸法の許容量(板厚のバラつき)が大きいため、以下のような切断不良を引き起こす場合があり問題になる。 Since the allowable amount of the cross-sectional dimension in the standard (variation in plate thickness) is large, the following defective cutting may be caused.
切断部の板厚が想定より薄い場合においては、切断時の過剰な熱量投入による切断面不良が発生する。 When the plate thickness of the cut portion is thinner than expected, a cut surface defect occurs due to excessive heat input during cutting.
切断部の板厚が想定より厚い場合においては、熱量投入不足による切断不良(切り残し)は発生する。 When the thickness of the cut portion is thicker than expected, a cutting failure (uncut) due to insufficient heat input occurs.
本発明は、板厚が不均一かつ、板厚のバラつきが大きな材料においてレーザ加工を行う際、適切な加工条件にて加工し、良好な切断面と安定加工を得るシステム及び方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a system and method for obtaining a good cut surface and stable processing by performing processing under appropriate processing conditions when performing laser processing on a material having a non-uniform plate thickness and a large variation in plate thickness. With the goal.
本発明は上述の問題を解決するためのものであり、請求項1に係る発明は、制御装置を備えたレーザ加工システムにおいて、
実物から材料形状情報を取得し、前記制御装置は、前記取得した材料形状情報を元にした切断条件情報にて加工の制御を行うことを特徴とする。
The present invention is for solving the above-mentioned problems, and the invention according to
Material shape information is acquired from an actual product, and the control device controls processing by cutting condition information based on the acquired material shape information.
請求項2に係る発明は、NCデータと画像処理装置より、カレントの加工点の実際の板厚情報と加工対象の材質情報を算出し、その情報を切断条件テーブルに照合し、カレントの板厚、材質に適した切断条件情報を取得し、その切断条件情報にて加工の制御を行うことを特徴とする。 In the invention according to claim 2, the actual plate thickness information of the current machining point and the material information of the machining target are calculated from the NC data and the image processing apparatus, the information is collated with the cutting condition table, and the current plate thickness is calculated. The cutting condition information suitable for the material is acquired, and the processing is controlled based on the cutting condition information.
請求項3に係る発明は、加工対象の鋼材はアングル材またはチャンネル材であることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that the steel material to be processed is an angle material or a channel material.
請求項4に係る発明は、制御装置を備えたレーザ加工方法において、
実物から材料形状情報を取得し、前記制御装置は、前記取得した材料形状情報を元にした切断条件情報にて加工の制御を行うことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is a laser processing method including a control device,
Material shape information is acquired from an actual product, and the control device controls processing by cutting condition information based on the acquired material shape information.
加工対象物の実際の板厚情報を取得する。そして、実際の板厚情報を元に切断条件を決定して加工を行うため、材料毎の板厚にバラツキがあっても、最適な切断条件で加工出来、切断面不良や、切断不良を削減できるという効果を奏する。 Acquire actual thickness information of the workpiece. And since the cutting conditions are determined based on the actual thickness information, processing is performed even if there are variations in the thickness of each material, making it possible to process with optimal cutting conditions, reducing cutting surface defects and cutting defects. There is an effect that can be done.
結果、切断不良をフォローするために必要となる再加工時間、追加材料費、追加加工代(人件費、電気、アシストガス代等)を削減できるという効果を奏する。 As a result, it is possible to reduce the reworking time, additional material cost, and additional processing cost (labor cost, electricity, assist gas cost, etc.) required to follow the cutting failure.
以下に本発明の実施の形態について図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1を参照する。本発明のレーザ加工システム1は、鋼材を適正に加工することに適用されるシステムである。
Please refer to FIG. The
前記レーザ加工システム1は、NC(Numerical Control)装置(制御装置の一例としてのNC装置である。すなわち、制御装置はNC装置を含む概念である。)2と、NCデータ3と、画像処理装置4と、切断条件テーブル5とを備える。
The
前記NC装置2は、コンピュータより構成され、レーザ加工機LMに接続され、このレーザ加工機LMの制御を行う。 The NC device 2 is configured by a computer, connected to the laser processing machine LM, and controls the laser processing machine LM.
前記NCデータ(または、加工プログラムともいう。)3は、NC装置2にセットされ、前記NCデータ3に基づき、加工が行われる。また、加工位置情報、加工対象の材質情報等を含むものである。 The NC data (or also referred to as a machining program) 3 is set in the NC device 2 and machining is performed based on the NC data 3. Further, it includes processing position information, material information for processing, and the like.
前記切断条件テーブル5は、NC装置2に格納されている。加工対象の材質、板厚別での切断条件(出力、周波数、デューティ等)を保持してる。 The cutting condition table 5 is stored in the NC device 2. It holds the cutting conditions (output, frequency, duty, etc.) according to the material to be processed and the plate thickness.
前記画像処理装置4は、上記のNC装置2とデジタルカメラDC(図8参照)に接続されている。上記デジタルカメラDCのデジカメ画像より、鋼材(アングル材Wa、チャンネル材Wc等)の断面形状ならびにレーザ加工機LMと鋼材の位置関係情報を抽出し、NC装置2へその情報を提供する。 The image processing device 4 is connected to the NC device 2 and the digital camera DC (see FIG. 8). From the digital camera image of the digital camera DC, the cross-sectional shape of the steel material (angle material Wa, channel material Wc, etc.) and the positional relationship information between the laser processing machine LM and the steel material are extracted and provided to the NC device 2.
ここで、図2〜図7を参照し、本例で加工の対象となる鋼材と、レーザ加工機LMについて説明する。 Here, with reference to FIGS. 2-7, the steel material used as the object of a process in this example and the laser processing machine LM are demonstrated.
図2(a)にアングル材(山形鋼)Waを示す。図2(b)にアングル材Waの断面形状(断面A−A)を示す。 FIG. 2A shows an angle material (angle steel) Wa. FIG. 2B shows a cross-sectional shape (cross-section AA) of the angle member Wa.
図3(a)にチャンネル材(溝形鋼)Wcを示す。図3(b)にチャンネル材Wcの断面形状(断面B−B)を示す。 FIG. 3A shows a channel material (grooved steel) Wc. FIG. 3B shows a cross-sectional shape (cross-section BB) of the channel material Wc.
このように、アングル材Wa、チャンネル材Wc等は板厚が不均一であることがわかる。加えて、アングル材Wa、チャンネル材Wc等の断面寸法(板厚)精度を規定した規格(JIS規格等)では、断面寸法精度にかなりの誤差が許容されているので、さらに板厚がバラツクものである。 Thus, it can be seen that the angle material Wa, the channel material Wc, and the like are not uniform in thickness. In addition, the standards (JIS standards, etc.) that specify the cross-sectional dimension (plate thickness) accuracy of the angle material Wa, channel material Wc, etc. allow for considerable errors in the cross-sectional dimension accuracy. It is.
図4を参照する。レーザ加工機LMは、アングル材Wa、チャンネル材Wc等をセットし、レーザ加工を行う。例えば、アングル材Waの拡大図に示すようにレーザ加工を行い部品Pを得る。 Please refer to FIG. The laser processing machine LM sets an angle material Wa, a channel material Wc, etc., and performs laser processing. For example, as shown in the enlarged view of the angle material Wa, laser processing is performed to obtain the component P.
上述の前記レーザ加工機LMの概略の構成を説明する。レーザ加工機LMは、移動機構MVと、前記移動機構MVに設けたレーザ加工ヘッドLHと、メインチャックMCと、サブチャックSCを備える。 A schematic configuration of the laser processing machine LM will be described. The laser processing machine LM includes a moving mechanism MV, a laser processing head LH provided in the moving mechanism MV, a main chuck MC, and a sub chuck SC.
図5を参照する。レーザ加工ヘッドLHは、移動機構MVにより、座標系Dim(図4参照)で示すXYZ軸方向に移動可能であり所定の位置に停止可能に構成されている。そして、レーザLTを照射し鋼材を切断加工する。 Please refer to FIG. The laser processing head LH is configured to be movable in the XYZ axis directions indicated by the coordinate system Dim (see FIG. 4) and to be stopped at a predetermined position by the moving mechanism MV. And laser LT is irradiated and a steel material is cut.
図6を参照する。メインチャックMCにより鋼材が回転可能に支持されている。また、サブチャックSCによっても鋼材は支持されるものである。 Please refer to FIG. A steel material is rotatably supported by the main chuck MC. The steel material is also supported by the sub chuck SC.
図7(a)、(b)を参照する。アングル材Wa、チャンネル材Wcの回転を示す。すなわち、前記レーザ加工機LMは、鋼材を支持し、A軸を中心に回転、静止(矢印AR1、AR2方向に回転、静止)させながら、レーザ加工ヘッドLHからレーザLTを照射して材料のXY平面等を加工軌跡に沿ってレーザ切断加工を行う。 Reference is made to FIGS. The rotation of the angle material Wa and the channel material Wc is shown. That is, the laser processing machine LM supports the steel material, and irradiates the laser LT from the laser processing head LH while rotating and stopping (rotating and stopping in the directions of the arrows AR1 and AR2) about the A axis. Laser cutting is performed along a processing locus on a flat surface or the like.
図8を参照する。撮像装置の一例としてのデジタルカメラDC(あるいは、CCDカメラ等)の配置位置を示す。前記デジタルカメラDCは、上記のレーザ加工機LMに鋼材の長手方向に平行に設置されて、鋼材の実際の断面形状を撮像可能とする。レーザ加工機LMにセットされた鋼材を加工開始前に撮影する。 Please refer to FIG. An arrangement position of a digital camera DC (or a CCD camera or the like) as an example of an imaging apparatus is shown. The digital camera DC is installed in the laser processing machine LM in parallel with the longitudinal direction of the steel material, and can capture an actual cross-sectional shape of the steel material. The steel material set in the laser processing machine LM is photographed before starting the processing.
図9(a)、(b)を参照する。 Refer to FIGS. 9A and 9B.
アングル材Waの断面形状を撮影した場合に、図9(a)に示すように、材料形状情報において、板厚T1と、板厚T2とが異なることがわかる。 When taken the cross-sectional shape of angle members Wa, as shown in FIG. 9 (a), in the material shape information, the thickness T 1, it can be seen that the thickness T 2 are different.
チャンネル材Wcを撮影した場合に、図9(b)に示すように、材料形状情報において、板厚T3と、板厚T4とが異なることがわかる。 When taken a channel member Wc, as shown in FIG. 9 (b), in the material shape information, the thickness T 3, it can be seen that the thickness T 4 are different.
これにより、NC装置2はNCデータ3と画像処理装置4より、カレント(現時点)の加工点の実際の板厚情報と加工対象の材質情報を算出できる。そして、それらの情報を切断条件テーブル5に照合し、カレントの材質、板厚に最も適した切断条件情報を入手し、その切断条件情報にて加工を行う。実際の板厚情報に基づき、切断条件を決定するため、安定した加工が行われる。 As a result, the NC device 2 can calculate the actual plate thickness information of the current processing point and the material information of the processing target from the NC data 3 and the image processing device 4. Then, the information is collated with the cutting condition table 5, the cutting condition information most suitable for the current material and plate thickness is obtained, and processing is performed using the cutting condition information. Since cutting conditions are determined based on actual plate thickness information, stable processing is performed.
図10(a)〜(d)はレーザ加工機LMの動作を示す。本例では、鋼材の一例として、アングル材Waから部品Pを得る加工を示す。 10A to 10D show the operation of the laser processing machine LM. In this example, as an example of the steel material, processing for obtaining the component P from the angle material Wa is shown.
ここで、アングル材Waの回転方向を定義する。図8に示すデジタルカメラDCが撮像する方向(矢印AR3方向)から見て「右回り回転」と、「左回り回転」とに定義する。 Here, the rotation direction of the angle member Wa is defined. It is defined as “clockwise rotation” and “counterclockwise rotation” when viewed from the direction (arrow AR3 direction) in which the digital camera DC shown in FIG. 8 takes an image.
図10(a)を参照する。メインチャックMCに把持されたアングル材Waに対し、レーザ加工ヘッドLHが矢印ARa方向に移動しながらレーザ加工を行う。 Reference is made to FIG. Laser processing is performed on the angle member Wa held by the main chuck MC while the laser processing head LH moves in the direction of the arrow ARa.
図10(b)を参照する。メインチャックMCに把持されたアングル材Waが90度だけ左回り回転し、その後、レーザ加工ヘッドLHが矢印ARb方向に移動しながらレーザ加工を行う。 Reference is made to FIG. The angle material Wa gripped by the main chuck MC rotates counterclockwise by 90 degrees, and then the laser processing head LH performs laser processing while moving in the arrow ARb direction.
図10(c)を参照する。メインチャックMCに把持されたアングル材Waが右回りに90度だけ回転する。さらに、パーツPの他の加工箇所にレーザ加工ヘッドLHが所定位置に移動する。そして、レーザ加工ヘッドLHが矢印ARc方向に移動しながらレーザ加工を行う。 Reference is made to FIG. The angle material Wa gripped by the main chuck MC rotates 90 degrees clockwise. Further, the laser processing head LH moves to a predetermined position in another processing part of the part P. Then, laser processing is performed while the laser processing head LH moves in the direction of the arrow ARc.
図10(d)を参照する。メインチャックMCに把持されたアングル材Waが90度左回りに回転し、レーザ加工ヘッドLHが矢印ARd方向に移動しながらレーザ加工を行う。 Reference is made to FIG. The angle material Wa held by the main chuck MC rotates 90 degrees counterclockwise, and laser processing is performed while the laser processing head LH moves in the arrow ARd direction.
図11を参照する。図10で説明した動作に対応し、デジタルカメラDCが撮像した材料形状情報を示す。 Please refer to FIG. Corresponding to the operation described in FIG. 10, the material shape information captured by the digital camera DC is shown.
上述と同様に、アングル材Waの回転方向は、図8に示すデジタルカメラDCが撮像する方向(矢印AR3方向)から見て「右回り回転」と、「左回り回転」とに定義する。 As described above, the rotation direction of the angle member Wa is defined as “clockwise rotation” and “counterclockwise rotation” when viewed from the direction (arrow AR3 direction) taken by the digital camera DC shown in FIG.
ステップSP01では、メインチャックMCに把持されたアングル材WaをデジタルカメラDCが撮像し材料形状情報を得る。 In step SP01, the digital camera DC images the angle material Wa gripped by the main chuck MC to obtain material shape information.
そして、NC装置2はNCデータ3と画像処理装置4より、カレント(現時点)の加工点の実際の板厚情報と加工対象の材質情報を算出する。それらの情報を切断条件テーブル5に照合し、カレントの材質、板厚に最も適した切断条件情報を入手し、その切断条件情報にて加工を行う。 Then, the NC device 2 calculates actual plate thickness information of the current processing point and material information of the processing object from the NC data 3 and the image processing device 4. The information is collated with the cutting condition table 5, the cutting condition information most suitable for the current material and plate thickness is obtained, and processing is performed using the cutting condition information.
ステップSP02では、アングル材Waが左回りに90度だけ旋回する。 In step SP02, the angle member Wa turns counterclockwise by 90 degrees.
ステップSP03では、撮像は続行され適正な切断条件情報により加工を続行する。 In step SP03, imaging is continued and processing is continued with appropriate cutting condition information.
ステップSP04では、アングル材Waが右回りに90度だけ旋回する。 In step SP04, the angle material Wa turns 90 degrees clockwise.
ステップSP05では、撮像は続行され適正な切断条件情報により加工する。 In step SP05, imaging is continued and processing is performed with appropriate cutting condition information.
ステップSP06では、アングル材Waが左回りに90度だけ旋回する。 In step SP06, the angle material Wa turns counterclockwise by 90 degrees.
ステップSP07では、撮像は続行され適正な切断条件情報により加工する。 In step SP07, imaging is continued and processing is performed with appropriate cutting condition information.
この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。 The present invention is not limited to the embodiments of the invention described above, and can be implemented in other modes by making appropriate modifications.
1 レーザ加工システム
2 NC装置
3 NCデータ
4 画像処理装置
5 切断条件テーブル
LM レーザ加工機
MV 移動機構
LH レーザヘッド
MC メインチャック
SC サブチャック
Wa アングル(山形鋼)
Wb チャンネル(溝形鋼)
P 部品
DESCRIPTION OF
Wb channel (channel steel)
P parts
Claims (4)
実物から材料形状情報を取得し、前記制御装置は、前記取得した材料形状情報を元にした切断条件情報にて加工の制御を行うことを特徴とするレーザ加工システム。 In a laser processing system equipped with a control device,
A laser processing system, wherein material shape information is acquired from an actual product, and the control device performs processing control using cutting condition information based on the acquired material shape information.
実物から材料形状情報を取得し、前記制御装置は、前記取得した材料形状情報を元にした切断条件情報にて加工の制御を行うことを特徴とするレーザ加工方法。 In a laser processing method provided with a control device,
A laser processing method, wherein material shape information is acquired from an actual product, and the control device performs processing control using cutting condition information based on the acquired material shape information.
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