JP2733294B2

JP2733294B2 - レーザ加工機

Info

Publication number: JP2733294B2
Application number: JP1078603A
Authority: JP
Inventors: 秀樹山本
Original assignee: Amada Metrecs Co Ltd
Current assignee: Amada Metrecs Co Ltd
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1998-03-30
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JPH02258184A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はレーザ加工機に関する。

（従来の技術）レーザ加工では材質、板厚等により軸の送り速度、レ
ーザ出力周波数などの各種出力条件を微妙に調整しなけ
ればならず、通常、製品加工の前にテスト加工と称し最
適な切断ができる様調整を行なって実加工に入る。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記の如き調整作業は単に板厚，材質
だけでなくすべての要素が複雑に関係し合っているた
め、経験を積んだ作業員にとっても簡単とは言えず、ま
してや経験のない作業員にはほとんど不可能とも言える
位の難しい作業である。

そこで、本発明は、レーザ出力条件設定のためのテス
ト加工及び調整を基本的に不要とし、かつレーザ出力条
件を最適に自動設定できるレーザ加工機を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、レーザ
加工すべき図形を入力する図形入力手段と、図形を表示
する表示手段と、入力図形の各線分につき、板厚、材
質、加工長など加工条件に基いて加工速度，出力，周波
数，デューティ，ビーム径などレーザ出力条件を自動設
定するレーザ出力条件設定手段と、このレーザ出力条件
設定手段で設定された条件によりNCプログラムを自動的
に作成するNCプログラム作成手段と、作成されたNCプロ
グラムに基いて各線分をレーザ加工する加工手段とを備
え、表示手段に図形を表示する際、レーザ加工の速度条
件に応じて各線分を色分け表示する構成としてなるもの
である。

（作用）本発明では、レーザ出力条件設定手段により、入力図
形に対して全自動でレーザ出力条件が自動設定され、自
動的にNCプログラムが作成される。

また、図形を表示手段に表示するときには、レーザ加
工の速度条件に応じて各線分は色分け表示されるので、
色によって速度などの加工条件を知ることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を複合加工機に適用した例で説
明する。

第１図は、レーザ加工及びプレス加工を行う複合加工
機の配置説明図である。

図示のように、複合加工機１は、タレットパンチプレ
ス機にレーザ加工機を複合させた形となっている。

すなわち、タレットパンチプレス機は、図示の如きブ
リッジ構造のフレーム２内にクランク軸３により昇降動
作されるラム（ストライカ）４を備え、回転駆動される
ことによりこのラム４の直下に所定のパンチ５及びダイ
６を位置させる上タレット７及び下タレット８を備え、
クランプ装置９により平面座標上で移動されるワークＷ
の任意の位置に前記パンチ５及びダイ６で所定のプレス
加工を行うよう構成されている。

又、レーザ加工機は、前記フレーム２の側面側に形成
された基台10上にレーザ発振器１を備えて成り、該発振
器11より発振されたレーザビームLBを前記ラム４に対し
一定の水平距離を於いてワークＷ面上に配置したレーザ
加工ヘッド12にベンドミラー13を介して案内することに
より、ワークＷの任意の位置にレーザ加工を行うよう構
成されている。

一方、前記複合加工機１を制御する制御装置13は加工
機１の近傍で、操作し易い位置に配置されている。

制御装置13は、一般的なNC（CNC）装置の他に図形入
力装置を備えた自動プログラミング装置を一体的に組み
込んだものであり、その操作面には後述する操作パネル
及び表示装置の他、ICカード挿入口ICIが設けられてい
る。

図示の複合加工機１においては、制御装置13内部に組
み込まれたNC装置の作用により、前記タレット7,8を回
転させ、所望の金型5,6をラム４の直下に位置させるこ
とができる。又、クランプ装置９のサーボ駆動により、
ワークＷを任意の位置に移動させることができ、金型5,
6により、又はレーザビームLBにより任意の位置に任意
の加工ができるものである。

又、前記NC装置は図形入力装置付の自動プログラミン
グ装置と接続されており、後述するICカード又は図形入
力装置より入力された図形に基いて自動プログラミング
装置で自動的にNCプログラムが作成され、これが前記NC
装置に提供されるものである。

第２図は制御装置13の構成を示すハードウェアのブロ
ック図である。

図示のように、制御装置13は、バス14にCPU15、ROM及
びRAMから成るメモリ（MEM）16、プログラマブルコント
ローラ（PC）17、デジタルインプットアウトプット（DI
O）18、パラレルシリアルインタフェイス（PSIO）19、
双方向RAM（DPR）20を接続して成るNC装置を有してい
る。

DIO18には、シリアル／デジタル変換器（SPC）21を介
してリレーモジュール（RLY）22が接続されている。こ
のリレーモジュールRLYには、LED23と、前記複合加工機
１の各種アクチュエータ類やリミットスイッチ類（図示
せず）が入出力器24を介して接続されている。

前記DPR20には、複数の位置決め制御器25A,25B,25Cが
接続され、サーボアンプ26A,26B,26Cを介してエンコー
ダＥ及びタコジェネレータTG付のサーボモータM₁,M₂,M₃
を適宜サーボ駆動するようになっている。モータM₁,及
びM₂はクランプ装置13をサーボ駆動するためのものであ
る。モータM₃はタレット7,8内で金型を回転駆動させる
ためのものである。モータM₄はタレット7,8を回転駆動
するためのものであり、インバータ（Inverter）27を介
して前記RLY22に接続されている。

一方、前記PSIO19には、コントローラ（SWC）28を介
して、パネルスイッチ（SWP）29が接続される他、破線
で囲って示す自動プログラミング装置30が接続されてい
る。

自動プログラミング装置30は、バス31にフロッピディ
スクコントローラ（FDD）32、パラレルシリアルインタ
フェイス（PSIO）33、電源バックアップされたROM・RAM
ディスク（RRD）34、CPUボード（Mother Board）35を接
続して成る。前記FDC32にはフロッピディスクドライバ3
6が接続され、前記PSIO33にはマニュアルデータインプ
ット（MDI）装置37と、紙テープリーダ，外部ホストコ
ンピュータ，プリンタ,ICカードインタフェイスなど付
属装置と接続される端子38A,38B,38Cが接続されてい
る。さらに前記CPUボード35にはカラーCRT39が接続され
ている。

上記構成において、自動プログラミング装置30は、NC
装置と一体化されて制御装置13を構成する態様となって
いる。又、MDI37及びCRTはNC装置と自動プログラミング
装置とで切換え利用される態様となっている。さらに、
MDI37とCRT39とRRD34内に組み込まれた図形入力に関す
るプログラムとで図形入力装置が構成される態様となっ
ている。

第３図は、第２図に示す制御装置13のデータファイル
構成を示す説明図である。

図示のように、自動プログラミング装置30は、図形対
話入力モジュール40と、コード変換モジュール41と、NC
プログラム作成モジュール42を備えて成る。又、各モジ
ュール40,41,42に適宜使用可能とするために、ユーザの
特殊加工形状を登録可能のユーザ登録穴形状マクロファ
イル43、製品毎の図形データを登録した製品データファ
イル（図形データ）44、レーザ加工による板取りの情報
を記憶したネスティングファイル45、同多数個取りの情
報を記憶した多数個取りファイル46、プレス加工で用い
る金型番号及び形状データを記憶した金型ファイル47、
加工機特有の言語を記憶したＧコードファイル48、加工
機の加工条件を記憶した加工条件ファイル49、加工機の
各種パラメータを記憶したパラメータファイル50、作業
者へのメッセージを記憶したメッセージファイル51、各
種図形ガイダンスを記憶した図形ガイダンスファイル52
が準備されている。

製品データファイル44、ネスティングファイル45、多
数個取りファイル46、及び加工条件ファイル49の内容は
ICカード53に対し相互に転記できるようになっている。
前記変換モジュール41は準備（Ｇ）コード及び補助
（Ｍ）コードなどNC装置特有の言語で記述されたNCテー
プ54を読み込み可能の紙テープリーダ（図示せず）と接
続されている。

一方、前記自動プログラミング装置30と接続されるNC
装置55に対しては、NCプログラムファイル56が準備さ
れ、NC装置55は、前記NCプログラム作成モジュール42で
作成されたNCプログラム、又はNCプログラムファイル56
より読み出されたNCプログラムにて所定のプレス加工又
はレーザ加工を行うようになっている。

上記ファイル構成により、本例では、加工データは製
品データファイル44を中心として図形データで管理さ
れ、ICカード53を介して外部との中介を行いつつ、NCプ
ログラム作成モジュール42にて適宜NCプログラムに変換
され、NC装置55に提供されることになる。

図形対話入力モジュール40は図形入力装置の中核を為
す部分である。加工プログラム作成モジュール42は自動
プログラミング装置の中核を為す部分である。

第４図に図形対話入力モジュール40の詳細を示した。

図示のように、図形対話入力モジュール40は、MDI37
などの操作信号を入力する描画信号入力部40Aと、機械
割付部40Bと、レーザ加工条件判別部40Cと、加工条件付
表示データ作成部40Dとで構成されている。機械割付部4
0B、レーザ加工条件判別部40C、加工条件付表示データ
作成部40Dは上記の各種ファイルＦ（43,44,45,46,50,5
1,52）の内容を適宜参照できるようになっている。加工
条件付表示データ作成部40DはカラーCRT39及び製品デー
タファイル44と接続されている。

前記描画信号入力部40Aは、第５図に例示したMDI37の
操作信号を入力し、操作者が指定する単位要素の図形毎
に、これを機械割付部40B及びレーザ加工条件判別部40C
を介して加工条件付表示データ作成部40Dに提供するも
のである。

第５図に示すMDI37は、本例がパンチプレス機及びレ
ーザ加工機の複合加工機１であることに鑑みて、操作容
易とするための特殊キー群37Aと汎用のキー群37Bとで構
成されている。

特殊キー群37Aは、マクロ定義を呼び出すためのキー
を先頭として、移動（複写），製品呼出し、ネスティン
グデータの呼出し、加工条件の呼出し、オフセット設定
指令，レーザ加工のアプローチ記号，直線，半径，その
他各種図形の指定，特殊加工，バーリング加工の指定等
のＡ〜Ｚのキーと、入力終了を示すEOBキーとで構成さ
れている。

汎用キー群37Bは、いわゆるテンキーと編集キーとで
構成されている。

したがって、本例のMDI37によれば、適宜絵文字の書
かれた特殊キー群37Aと、汎用キー群37Bとにより、複合
加工機１で加工されるべき製品図形を順次容易に入力し
てゆくことができる。

前記機械割付部40Bは、第６図に示すフローチャート
に基いて、入力図形につき、パンチ加工を行うか又はレ
ーザ加工を行うかを自動判別するものである。

順次示すと、ステップ601では、機械に設定されてい
る機械種別パラメータを読み、レーザ専用機であればス
テップ602へ移行して、ここでバーリング加工や特殊金
型加工が含まれるか否かを判別し、含まれれば本機での
加工はできないので、何ら加工を指定しない。又、含ま
れなければステップ603へ移動してレーザ加工を指令す
る。

ここに、本例はパンチプレス機及びレーザ加工機の複
合加工機であるので、ステップ601からステップ604へ移
行し、変更モードを読み取って、レーザへの全体変更指
令があればステップ602へ移行するが、そうでなければ
（部分変更）ステップ605へ移行する。

ステップ605では図形の中から穴形状を抽出する。

次いで、ステップ606では当該穴形状をパンチ加工で
きるか否かを判別し、パンチ加工できればステップ607
へ、できなければステップ608へ移行する。ここでの判
別は、穴形状が予め登録された金型寸法に合うものであ
ればパンチ加工可能と判別し、そうでなければレーザ加
工と判定するものである。

ステップ607,608は加工範囲、すなわちワークＷの穴
位置が機械の都合でパンチ加工できる範囲にあるか否か
を判別し、加工範囲にあればパンチ加工可能であるとし
てステップ609へ移行し、そうでなければステップ610へ
移行しレーザ加工を設定する。

ステップ609では、さらに金型要求をし、ステップ611
で前記タレット7,8へ金型セットできることを確認し
て、ステップ612でパンチ加工を設定する。

前記ステップ608では、ステップ602と同様にバーリン
グ加工又は特殊金型加工を判別し、これら特殊加工であ
れば何ら加工種を指定せず、これら特殊加工でなければ
ステップ610でレーザ加工を指定する。

以上の処理でパンチ加工を優先させたのは、パンチ加
工の速度がレーザ加工の速度に優れるからである。

よって、本例の処理では、図形をパンチ加工か、レー
ザ加工か、或いは何ら指定なしかの３区分に自動的に分
けることができる。又、このようにして指定された加工
種を前記MDI37の手動操作で指定変更できる。

第４図において、前記レーザ加工条件判別部40Cは、
レーザ加工の指定図形につき、レーザ加工速度などの加
工条件を第７図〜第９図により自動判別するものであ
る。

すなわち、第７図のステップ701でレーザ加工図形を
入力し、ステップ702で直線又は円弧を判別し、直線で
あればステップ703へ、円弧であればステップ705へ移行
する。

直線の場合、第８図のテーブルデータを参照し、ステ
ップ703で長さに応じて所定の加工条件（H,M,L,U1〜U
7）が設定されることになる。

第９図に示すように、加工条件は、速度Ｆの他、レー
ザ出力Ｐ、レーザ周波数Ｑ、レーザパルスのデューティ
Ｒ、工具（ビーム）径Ｄについても判別され、それぞれ
の条件について例えば１ワード（８ビット）のコードで
表現され、当該線分データに（F,P,Q,R,D…）の如く付
加される。

ステップ704では設定した条件を図形データと共に格
納すると共に速度条件に応じて色を分け、色づけされた
表示データをCRTR39へ出力する。

円弧の場合も類似の判定が行われる（ステップ705,70
6）。

色づけ条件は、前記割付機械も考慮して例えば次のよ
うに定められる。

けがき加工……赤色パンチ加工……むらさき色レーザ加工（直線Ｈ）……黄色レーザ加工（直線Ｍ）……青色レーザ加工（直線Ｌ）……緑色レーザ加工（直線Ｕ）……水色レーザ加工（円弧Ｌ）……黄色以上、第４図〜第９図に示した図形対話入力モジュー
ル40の具体的な操作例を第10図〜第12図に示した。

すなわち、第10図のフローチャートに示すようなステ
ップ1001〜1010の手順で、前記MD137を操作すると、CRT
39の画面が適宜入力し易い形に変形され、第11図に示す
画面で直線ｌを入力し、次々と入力を重ねてゆくことに
より、第12図に示すように所望の加工形状を入力するこ
とができる。

より詳細には、第11図に示す画面では右下部に入力内
容に応じた図形ガイダンス57が熟練者は適宜消去可能の
形で表示され、その上方には始点座標や終点座標など入
力項目58を適宜表示することができるようになってい
る。

第13図に示すように、表示図形には、寸法など表示で
きるほか、第６図及び第７図で判別した割付機械及びレ
ーザ加工条件を識別できる色づけが為されるものであ
る。

すなわち、第13図では、むらさき色の穴はパンチ加工
されることが示されており、黄色、緑色、青色はレーザ
加工されることが示されると共に、色によりレーザ加工
の速度などの出力条件をも知ることができるものであ
る。

かくして作成された図形データは、本例では、複合加
工機１に付属される制御装置13の図形入力装置（40）で
作成したが、他の図形入力装置で作成され、ICカード53
を媒体として送られて来たものであっても同様である。

そこで、今、上記の如くして図形データが作成され、
或いはICカード53から入力されると第３図に示すNCプロ
グラム作成モジュール42は、第13図及び第９図に示す条
件付の図形データを入力し、これに金型ファイル47、加
工条件ファイル49を適合して、第15図に示すＧコード及
びＭコードによるNCプログラムを作成し、これをNC装置
に提供する。

第15図に示すNCプログラムは、第13図に示す図形にお
いて、金型T1でパンチ加工し、次いでレーザ加工により
アプローチ始端にピアス加工を行って後、順次の形状加
工を施すことを示すものである。

簡単に説明すると、G92は、ワーク座標の移動を示し
ている。G90は直線移動し金型T1でのパンチ加工を行う
ことを示している。次のM100はレーザモードへの移行を
示している。G62はこれから実施されるレーザ加工に関
し、コーナ部分で速度調整し焼けを防止することを示し
ている。G30はP1のレジスタへビーム径Ｒ＝0.1を与える
ことを示している。次のG90はピアス位置へ移動するこ
とを示している。G00はＺ軸（加工ヘッド）を下げるこ
とを示している。G32にアシストガス種の選択を示して
いる。G31はピアス加工を示している。G34はならい加工
の開始を示している。

次のG00は一時的な待機（ダミー）を示している。以
下のG01は直線移動により外形をレーザ加工することを
示している。次のG33はならい加工の終了を示してい
る。G31はレーザ出力の停止を示している。G00はＺ軸を
上昇させることを示している。G40はビーム径補正のキ
ャンセルを示している。M1はレーザモードのキャンセル
を示している。G50は原点復帰を示している。

これらＧコード及びＭコードは機械メーカの都合によ
り任意に定義可能のコードであり、これを覚え切るのは
熟練者とて大変であるが、本例では、これを意識するこ
となく第13図に示す図面のみで管理できるわけであり、
例えばCRT39に図形を表示させたり、図形対話入力モジ
ュール40で編集することができる。

以上により、本例の複合加工機１では、レーザ加工に
対し第４図に示すレーザ加工条件判別部40Cの第７図に
示す処理にてレーザ加工（出力）条件を自動検索するこ
とができ、これを第３図に示すNCプログラム作成モジュ
ール42に渡すことができるので、作業者はテスト加工等
によってレーザ出力条件を調節する必要が基本的になく
なる。

したがってテスト加工用の板材を必要としないことは
勿論のこと、作業者はデータベースに入力されていない
条件を設定するときなど特別の場合を除いて調整作業を
必要とせず、未熟練者であっても熟練者と同等レベルの
作業を行うことができ、レーザ加工の品質を向上するこ
とができる。

また、本例では、作成された図形データに基いてNCプ
ログラムを自動的に作成するようにしたので、プログラ
ム作成時間が大幅に節約されえ、割り込み加工を容易に
受け付けることが可能となる。

上記実施例では、図形入力装置（40）によりレーザ加
工（出力）条件の判別を行ったが、これは、NCプログラ
ム作成モジュール42で行うこともできる。また、上記実
施例では、複合加工機１のレーザ加工機の例で示した
が、専用のレーザ加工機であっても同様である。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、適
宜の設計的変更を行うことにより、この他の適宜の態様
で実施し得るものである。

［発明の効果］以上の通り、本発明は、特許請求の範囲に記載の通り
のレーザ加工機であるので、レーザ出力条件設定のため
のテスト加工及び調整を基本的に不要とし、かつレーザ
出力を最適に自動設定できる。

また、本発明によれば、表示手段に図形を表示すると
き、レーザ加工の速度条件に応じて各線分が色分け表示
されるので、色によって加工速度などの条件を知ること
ができ、条件確認が容易なものである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも実施例を示し、第１図は複合加工機の説
明図、第２図はその制御装置のハードウェアブロック
図、第３図はそのソフトウェアブロック図、第４図は図
形対話入力モジュールの詳細を示すブロック図、第５図
はMDIの構成例を示す説明図、第６図は機械割付処理の
フローチャート、第７図はレーザ加工条件の判別処理の
フローチャート、第８図及び第９図は条件テーブルの説
明図、第10図は図形入力手順の一例を示すフローチャー
ト、第11図及び第12図は図形入力における画面構成例の
説明図、第13図は図形表示例の説明図、第14図は金型フ
ァイルの説明図、第15図はNCプログラムの説明図であ
る。１……複合加工機 13……制御装置 30……自動プログラミング装置 40C……レーザ加工条件判別部 42……NCプログラム作成モジュール 55……NC装置（本体）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ加工すべき図形を入力する図形入力
手段と、図形を表示する表示手段と、入力図形の各線分
につき、板厚、材質、加工長など加工条件に基いて加工
速度，出力，周波数，デューティ，ビーム径などレーザ
出力条件を自動設定するレーザ出力条件設定手段と、こ
のレーザ出力条件設定手段で設定された条件によりNCプ
ログラムを自動的に作成するNCプログラム作成手段と、
作成されたNCプログラムに基いて各線分をレーザ加工す
る加工手段とを備え、表示手段に図形を表示する際、レ
ーザ加工の速度条件に応じて各線分を色分け表示する構
成としてなることを特徴とするレーザ加工機。