JP2564564B2 - レ−ザ加工装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ加工装置に関し、特に加工速度に応じ
てレーザ出力を制御するレーザ加工装置に関する。
てレーザ出力を制御するレーザ加工装置に関する。
レーザ加工装置は数値制御装置と結合されて複雑な形
状を高速に加工することができ、広く使用されるように
なってきた。レーザ加工装置の切断加工等の加工速度は
レーザビームとテーブル等の機械可動部の相対速度によ
って決まる。一般に直線や曲率半径の大きな曲線の加工
では問題ないが、加工形状のコーナ部や鋭角のエッジ部
では、加工速度に対応してレーザの出力を制御しない
と、エッジ部でレーザビームによる熱エネルギーの滞
留、過入熱によって、エッジ部に溶損を生じ、精度の低
下と材質の劣化を生じる。
状を高速に加工することができ、広く使用されるように
なってきた。レーザ加工装置の切断加工等の加工速度は
レーザビームとテーブル等の機械可動部の相対速度によ
って決まる。一般に直線や曲率半径の大きな曲線の加工
では問題ないが、加工形状のコーナ部や鋭角のエッジ部
では、加工速度に対応してレーザの出力を制御しない
と、エッジ部でレーザビームによる熱エネルギーの滞
留、過入熱によって、エッジ部に溶損を生じ、精度の低
下と材質の劣化を生じる。
このような問題点を解決するために、速度に応じて、
レーザ出力を制御する方式として『特開昭63−273585号
公報』があり、これはエッジ部等で加工速度に応じて、
レーザ出力を制御する方式である。
レーザ出力を制御する方式として『特開昭63−273585号
公報』があり、これはエッジ部等で加工速度に応じて、
レーザ出力を制御する方式である。
このような例に示すように、従来は加工プログラムか
ら演算された移動指令速度でレーザ出力を制御してい
た。
ら演算された移動指令速度でレーザ出力を制御してい
た。
しかし、加工プログラムから演算された移動指令速度
でレーザ出力を制御すると、移動指令速度によって制御
される機械可動部（テーブル）はイナーシャが大きく、
指令に対して遅れが大きい。これに対して、レーザ出力
は放電管へ流す電流を制御しているため、指令に対して
遅れが少ない。
でレーザ出力を制御すると、移動指令速度によって制御
される機械可動部（テーブル）はイナーシャが大きく、
指令に対して遅れが大きい。これに対して、レーザ出力
は放電管へ流す電流を制御しているため、指令に対して
遅れが少ない。
具体的にはレーザ出力の応答時間は機械可動部の応答
時間に対して、２桁程度小さく、移動指令速度でレーザ
出力をそのまま制御したのでは、移動速度指令とレーザ
出力が正確に対応せず、加工精度及び加工性能が十分で
はない場合がある。
時間に対して、２桁程度小さく、移動指令速度でレーザ
出力をそのまま制御したのでは、移動速度指令とレーザ
出力が正確に対応せず、加工精度及び加工性能が十分で
はない場合がある。
本発明の目的は上記問題点を解決し、機械可動部の速
度に正確に対応したレーザ出力を得ることのできるレー
ザ加工装置を提供することにある。
度に正確に対応したレーザ出力を得ることのできるレー
ザ加工装置を提供することにある。
本発明では上記の目的を達成するために、レーザビー
ムとワークの相対的速度による加工速度に応じてレーザ
出力を制御するレーザ加工装置において、前記相対速度
を決める機械可動部の移動速度指令に対する前記機械可
動部の速度応答特性を一次または二次の伝達関数で近似
して、シミュレートして前記機械可動部の近似速度を出
力するシミュレータと、前記機械可動部の近似速度に応
じて、レーザ出力を変化させるレーザ出力制御手段と、
を有することを特徴とするレーザ加工装置が提供され
る。
ムとワークの相対的速度による加工速度に応じてレーザ
出力を制御するレーザ加工装置において、前記相対速度
を決める機械可動部の移動速度指令に対する前記機械可
動部の速度応答特性を一次または二次の伝達関数で近似
して、シミュレートして前記機械可動部の近似速度を出
力するシミュレータと、前記機械可動部の近似速度に応
じて、レーザ出力を変化させるレーザ出力制御手段と、
を有することを特徴とするレーザ加工装置が提供され
る。
レーザ加工装置の切断加工等ではレーザビームとテー
ブル等の機械可動部の相対的速度が加速度となる。機械
可動部の移動速度指令を機械可動部と同じ速度応答特性
を有するシミュレータを通すことによって、機械可動部
の近似速度が得られる。この機械可動部の近似速度に対
応してレーザ出力を変化させれば、機械可動部の近似速
度、すなわち実際の加工速度とレーザ出力とが正確に対
応し、加工精度が向上する。
ブル等の機械可動部の相対的速度が加速度となる。機械
可動部の移動速度指令を機械可動部と同じ速度応答特性
を有するシミュレータを通すことによって、機械可動部
の近似速度が得られる。この機械可動部の近似速度に対
応してレーザ出力を変化させれば、機械可動部の近似速
度、すなわち実際の加工速度とレーザ出力とが正確に対
応し、加工精度が向上する。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図に本発明の一実施例のブロック図を示す。図に
おいて、１は全体を制御するプロセッサ、２はディジタ
ルな出力指令をアナログ値に変換し、出力するDA変換器
である。３はレーザ用電源であり、商用電源を整流し
て、DA変換器からの指令に応じた高周波の電圧を出力す
る。４は放電管であり、内部にレーザガスを循環させ、
レーザ用電源３からの高周波電圧を印加して、レーザガ
スを励起状態にする。５はレーザ光を反射する全反射
鏡、６は出力鏡であり、レーザ光はこの全反射鏡５と出
力鏡６間を往復することにより、励起されたレーザガス
からエネルギーを受けて、増幅され、出力鏡６から一部
が外部に出力される。出力されたレーザビーム９はベン
ダミラー７で方向を変え、集光レンズ８によって、ワー
クの表面に照射される。
おいて、１は全体を制御するプロセッサ、２はディジタ
ルな出力指令をアナログ値に変換し、出力するDA変換器
である。３はレーザ用電源であり、商用電源を整流し
て、DA変換器からの指令に応じた高周波の電圧を出力す
る。４は放電管であり、内部にレーザガスを循環させ、
レーザ用電源３からの高周波電圧を印加して、レーザガ
スを励起状態にする。５はレーザ光を反射する全反射
鏡、６は出力鏡であり、レーザ光はこの全反射鏡５と出
力鏡６間を往復することにより、励起されたレーザガス
からエネルギーを受けて、増幅され、出力鏡６から一部
が外部に出力される。出力されたレーザビーム９はベン
ダミラー７で方向を変え、集光レンズ８によって、ワー
クの表面に照射される。
10は加工プログラム及びパラメータ等が格納されてい
るメモリであり、不揮発性のバブルメモリ等が使用され
る。11は位置制御回路であり、その出力はサーボアンプ
12によって増幅され、サーボモータ13を回転制御し、ボ
ールスクリュー14及びナット15によってテーブル16の移
動を制御し、ワーク17の加工を行う。すなわち、レーザ
ビーム９は固定されており、レーザビーム９に対するテ
ーブル16の移動速度が、切断等の加工速度となる。ここ
で位置制御回路11は１軸分のみ記載してあるが、実際に
は２軸分の位置制御回路が必要である。18は表示装置で
あり、CRT或いは液晶装置等が使用される。
るメモリであり、不揮発性のバブルメモリ等が使用され
る。11は位置制御回路であり、その出力はサーボアンプ
12によって増幅され、サーボモータ13を回転制御し、ボ
ールスクリュー14及びナット15によってテーブル16の移
動を制御し、ワーク17の加工を行う。すなわち、レーザ
ビーム９は固定されており、レーザビーム９に対するテ
ーブル16の移動速度が、切断等の加工速度となる。ここ
で位置制御回路11は１軸分のみ記載してあるが、実際に
は２軸分の位置制御回路が必要である。18は表示装置で
あり、CRT或いは液晶装置等が使用される。
ここで、メモリ10に記憶されている加工用プログラム
をプロセッサ１が読み出して、指令を解読し、位置制御
回路11に各軸の移動量を出力すると同時に、この単位時
間当りの移動量から移動速度指令を演算し、この移動速
度指令をシミュレータに入力してシミュレートする。シ
ミュレータはテーブル16の移動速度指令に対する近似速
度をシミュレートするものである。シミュレータでテー
ブル16のシミュレートされた近似速度を求め、この近似
速度を用いて、下記の計算式からレーザ出力指令値を求
め、DA変換器２に出力する。
をプロセッサ１が読み出して、指令を解読し、位置制御
回路11に各軸の移動量を出力すると同時に、この単位時
間当りの移動量から移動速度指令を演算し、この移動速
度指令をシミュレータに入力してシミュレートする。シ
ミュレータはテーブル16の移動速度指令に対する近似速
度をシミュレートするものである。シミュレータでテー
ブル16のシミュレートされた近似速度を求め、この近似
速度を用いて、下記の計算式からレーザ出力指令値を求
め、DA変換器２に出力する。
Ｗ＝Ｋ×Y1＋W0 W:レーザ出力指令値 Y1:シミュレートされた近似速度 K:定数 W0:定数……速度が零のときのレーザ出力 レーザ用電源３はDA変換器２のアナログ電圧を受け
て、放電管４に電圧を印加して放電管４に流れる電流を
制御する。
て、放電管４に電圧を印加して放電管４に流れる電流を
制御する。
放電管４は両端に全反射鏡５と出力鏡６とを持ちファ
ブリペロー形共振器を構成しており，放電によって発生
したレーザを増幅して、外部に出力する。放電管から出
力されたレーザビーム９はベンダミラー７によって、方
向を変えて、集光レンズ８によって小さなスポットにさ
れ、ワーク17に照射する。
ブリペロー形共振器を構成しており，放電によって発生
したレーザを増幅して、外部に出力する。放電管から出
力されたレーザビーム９はベンダミラー７によって、方
向を変えて、集光レンズ８によって小さなスポットにさ
れ、ワーク17に照射する。
次に本実施例を実施するためのソフトウエアの処理に
ついて述べる。第２図に本実施例の処理のソフトウエア
のフローチャート図を示す。図において、Ｓに続く数字
はステップ番号を示す。
ついて述べる。第２図に本実施例の処理のソフトウエア
のフローチャート図を示す。図において、Ｓに続く数字
はステップ番号を示す。
〔S1〕、〔S2〕プロセッサ１は加工プログラムを読出
し、命令を解読する。
し、命令を解読する。
〔S3〕加減速処理を行い、加減速が必要のときは加減速
後の指令を移動指令とし、加減速が必要のない時は通常
の指令を移動指令とする。
後の指令を移動指令とし、加減速が必要のない時は通常
の指令を移動指令とする。
〔S4〕それぞれの移動指令を位置制御回路11に出力す
る。
る。
〔S5〕単位時間当たりの移動量から移動速度指令Ｘを計
算する。
算する。
〔S6〕移動速度指令Ｘをシミュレート処理する。テーブ
ル16の速度応答特性を近似したシミュレータはディジタ
ルフィルタの手法と同じであり、ここでは一次遅れ系の
例を示す。
ル16の速度応答特性を近似したシミュレータはディジタ
ルフィルタの手法と同じであり、ここでは一次遅れ系の
例を示す。
第３図にこのシミュレート処理のブロック図を示す。
図において、21は定数、22は演算器、23は積分要素、24
は帰還定数である。図に示すように、出力Y1は以下のよ
うに表すことができる。
図において、21は定数、22は演算器、23は積分要素、24
は帰還定数である。図に示すように、出力Y1は以下のよ
うに表すことができる。
Y1＝Y0/Z ……（１） Y0＝Ｂ×Y1＋Ｇ×Ｘ ……（２） ここで、Ｂ、Ｇはテーブル16の速度応答特性に依存す
る定数である。移動指令から演算された移動速度指令Ｘ
を上記のフィルタの入力として、上記の（１）及び
（２）式から、以下の式によりテーブル16の近似速度Y1
が求められる。
る定数である。移動指令から演算された移動速度指令Ｘ
を上記のフィルタの入力として、上記の（１）及び
（２）式から、以下の式によりテーブル16の近似速度Y1
が求められる。
Y1＝〔G/（Ｚ−Ｂ）〕×Ｘ ……（３） 〔S7〕この近似速度Y1を用いて、下記の式からレーザ出
力指令値を演算すれば、テーブル16の遅れを考慮したレ
ーザ出力指令値、すなわちテーブル16の近似速度（加工
速度）に対応したレーザ出力指令値が得られる。
力指令値を演算すれば、テーブル16の遅れを考慮したレ
ーザ出力指令値、すなわちテーブル16の近似速度（加工
速度）に対応したレーザ出力指令値が得られる。
Ｗ＝Ｋ×Y1＋W0 W:レーザ出力指令値 Y1:機械特性を考慮した送り速度指令 K:定数 W0:定数……速度が零のときのレーザ出力 〔S8〕ここで、計算されたレーザ出力指令値Ｗを加工最
低出力WOFと比較する。ＷがWOFより小のときは、出力を
WOFとし（S9）、そうでないときはＷをそのままレーザ
出力とする（S10）。これは計算された出力Ｗが加工最
低出力WOFを下回らないようにするためである。
低出力WOFと比較する。ＷがWOFより小のときは、出力を
WOFとし（S9）、そうでないときはＷをそのままレーザ
出力とする（S10）。これは計算された出力Ｗが加工最
低出力WOFを下回らないようにするためである。
〔S11〕レーザ出力ＷはDA変換器２でアナログ出力に変
換され、レーザ用電源３に与えられ、レーザ出力が制御
される。
換され、レーザ用電源３に与えられ、レーザ出力が制御
される。
〔S12〕１ブロックの移動命令の実行が完了したかチェ
ックする。完了していればS1へいき新しいブロックを読
み込み、完了していなければS3へいき、移動処理を続行
する。
ックする。完了していればS1へいき新しいブロックを読
み込み、完了していなければS3へいき、移動処理を続行
する。
このようにして、テーブルの速度応答の遅れをシミュ
レートして、テーブルの近似速度（加工速度）に対応し
てレーザ出力を得ることができる。この結果、加工速度
とレーザ出力が正確に対応し、レーザ加工の精度を増す
ことができる。
レートして、テーブルの近似速度（加工速度）に対応し
てレーザ出力を得ることができる。この結果、加工速度
とレーザ出力が正確に対応し、レーザ加工の精度を増す
ことができる。
上記の説明では、テーブルの速度応答をシミュレート
するシミュレータは１次系であったが、おなじようにシ
ミュレータを２次系で処理することができる。
するシミュレータは１次系であったが、おなじようにシ
ミュレータを２次系で処理することができる。
以上説明したように本発明では、機械可動部の移動速
度を機械可動部と同じ特性を持つシミュレータを通すこ
とによって、機械可動部の近似速度を演算し、演算され
たこの近似速度に対応してレーザ出力を変化させるよう
に構成したので、加工速度とレーザ出力が正確に対応し
て、加工精度及び加工性能を向上させることができる。
度を機械可動部と同じ特性を持つシミュレータを通すこ
とによって、機械可動部の近似速度を演算し、演算され
たこの近似速度に対応してレーザ出力を変化させるよう
に構成したので、加工速度とレーザ出力が正確に対応し
て、加工精度及び加工性能を向上させることができる。
第１図は本発明の一実施例のブロック図、 第２図は本実施例の処理のソフトウエアのフローチャー
ト図、 第３図は１次系のシミュレート処理のブロック図であ
る。 １……プロセッサ ２……DA変換器 ３……レーザ用電源 ４……放電管 ９……レーザビーム 10……メモリ 11……位置制御回路 16……テーブル 21……定数 23……積分要素 24……帰還定数
ト図、 第３図は１次系のシミュレート処理のブロック図であ
る。 １……プロセッサ ２……DA変換器 ３……レーザ用電源 ４……放電管 ９……レーザビーム 10……メモリ 11……位置制御回路 16……テーブル 21……定数 23……積分要素 24……帰還定数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 一弘 東京都日野市旭が丘３丁目５番地１ フ ァナック株式会社商品開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−127084（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】レーザビームとワークの相対的速度による
加工速度に応じてレーザ出力を制御するレーザ加工装置
において、 前記相対速度を決める機械可動部の移動速度指令に対す
る前記機械可動部の速度応答特性を一次または二次の伝
達関数で近似して、シミュレートして前記機械可動部の
近似速度を出力するシミュレータと、 前記機械可動部の近似速度に応じて、レーザ出力を変化
させるレーザ出力制御手段と、 を有することを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62226791A JP2564564B2 (ja) | 1987-09-10 | 1987-09-10 | レ−ザ加工装置 |
| PCT/JP1988/000891 WO1989002335A1 (en) | 1987-09-10 | 1988-09-03 | Method of controlling laser power |
| DE88907813T DE3883521T2 (de) | 1987-09-10 | 1988-09-03 | Regelverfahren der laserenergie. |
| EP88907813A EP0334963B1 (en) | 1987-09-10 | 1988-09-03 | Method of controlling laser power |
| US07/343,260 US5004889A (en) | 1987-09-10 | 1988-09-03 | Laser power controlling method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62226791A JP2564564B2 (ja) | 1987-09-10 | 1987-09-10 | レ−ザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6471587A JPS6471587A (en) | 1989-03-16 |
| JP2564564B2 true JP2564564B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=16850674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62226791A Expired - Fee Related JP2564564B2 (ja) | 1987-09-10 | 1987-09-10 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5004889A (ja) |
| EP (1) | EP0334963B1 (ja) |
| JP (1) | JP2564564B2 (ja) |
| DE (1) | DE3883521T2 (ja) |
| WO (1) | WO1989002335A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2817749B2 (ja) * | 1991-10-07 | 1998-10-30 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置 |
| US5643801A (en) | 1992-11-06 | 1997-07-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing method and alignment |
| US5453594A (en) * | 1993-10-06 | 1995-09-26 | Electro Scientific Industries, Inc. | Radiation beam position and emission coordination system |
| JPH07112287A (ja) * | 1993-10-15 | 1995-05-02 | Fanuc Ltd | Ｎｃレーザ装置 |
| JP3660328B2 (ja) * | 2002-06-21 | 2005-06-15 | ファナック株式会社 | レーザ加工機 |
| EP1690629B1 (en) * | 2005-02-09 | 2013-01-23 | Fanuc Corporation | Laser processing system |
| JP5218639B2 (ja) * | 2009-03-12 | 2013-06-26 | パナソニック株式会社 | レーザ発振装置およびレーザ加工機 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59206192A (ja) * | 1983-04-22 | 1984-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ加工装置 |
| JPS60127084A (ja) * | 1983-12-12 | 1985-07-06 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ加工制御装置 |
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| JP2514191B2 (ja) * | 1986-10-15 | 1996-07-10 | フアナツク株式会社 | レ−ザ加工用のｎｃパ−トプログラム作成方法 |
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