JP2789281B2 - レーザ加工機における光路長固定装置 - Google Patents
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Description
光路長固定装置の改良に関する。
おいては、レーザ発振器と集光手段とを連絡する光学的
な伝播経路の長さは加工ヘッドの移動位置によって様々
に変化する。このため、レーザの発散特性に適合した光
路長を維持するためには、伝播経路上のいずれかの部位
でレーザ光線の光路長を伸縮し、レーザ発振器から集光
手段に至る伝播経路を常に最適の長さに保つ必要があ
る。
路を90度ずつ屈折させて入射光に対し平行に出力する
2枚1組の反射鏡を加工ヘッドにおける特定の駆動軸ま
たは各駆動軸の各々に対して個別に配備し、動滑車の原
理やボールネジのピッチ比もしくは歯車の減速比等を応
用して各組の反射鏡を各軸の移動に対応させて光軸方向
に1/2の移動量で連動させることにより、レーザ発振
器から集光手段に至る伝播経路の長さを常に一定に保つ
ようにしたレーザ加工装置が特公平1−55076号と
して既に提案されている。
5076号に開示されたレーザ加工装置は、加工ヘッド
を駆動する各軸の駆動手段と各軸の反射鏡とが動滑車や
ボールネジもしくは歯車等の機械的な連動機構を介して
直接的に連動されるか、または、反射鏡の駆動手段を各
軸の駆動手段と個別に配備した場合であっても、反射鏡
の駆動手段の回転速度は該反射鏡を配備した特定の駆動
軸の移動速度に対して1/2の速度で適応制御されるの
みであった。
する多軸制御型のレーザ加工機に特公平1−55076
号の発明を適用すると、伝播経路の長さを一定に保つた
めにレーザ光線の伝播経路の長さを各軸毎に調整しなけ
ればならず、各軸毎に2枚1組の反射鏡を余分に配備す
る必要が生じ、レーザ光線の減衰および発散が問題とな
るばかりか、構成が複雑化し、また、可動する反射鏡を
ガイドする部材の高精度化も要求され、製造コストが高
騰するといった問題が生じる。
たレーザ加工装置では、光路長調整手段となる2枚1組
の反射鏡が動滑車やボールネジもしくは歯車等の機械的
な連動機構を介して直接的に加工ヘッドの動きに連動し
ていたため、レーザ発振器から集光手段に至る伝播経路
の長さは固定された一定のものであり、ワークの材質や
厚み等の加工条件に対応して伝播経路自体の長さを調整
することはできず、場合によっては最適の伝播経路の長
さで加工を行うこと自体が不可能となる。
たものであり、その目的は、構成が簡単で伝播効率を損
なうことがなく、しかも、ワークの材質や厚み等の加工
条件に対応して伝播経路自体の長さを調整することがで
き、かつ、一旦設定された伝播経路の長さをそのまま保
持して最適の加工条件で加工を行うことのできる、特
に、多軸制御型のレーザ加工機に適した光路長固定装置
を提供することにある。
は、レーザ加工機本体に配備されたレーザ発振器と該加
工機本体に対し移動自在に装備された加工ヘッドの集光
手段との間を光学的な伝播経路で連絡した多軸制御型の
レーザ加工機において、前記加工ヘッドを各軸の方向に
駆動するヘッド駆動制御手段と、前記伝播経路上の所定
1箇所に設けられ加工ヘッドの移動と独立して伝播経路
の光路長を伸縮する光路長調整手段と、該光路長調整手
段を駆動して前記伝播経路の長さを設定光路長に設定す
る光路長設定手段と、前記加工ヘッドの移動位置に基い
て前記光路長調整手段を駆動して伝播経路の長さが設定
光路長となるように制御する光路長制御手段とを備えた
ことを特徴とする構成により前記目的を達成した。
ヘッド駆動制御手段と伝播経路の光路長を伸縮する光路
長調整手段とを独立して駆動制御する構成とし、前記光
路長設定手段により光路長調整手段を駆動制御してレー
ザ発振器と集光手段との間にワークの材質や厚み等の加
工条件に応じた最適の光路長を設定した後、更に、加工
ヘッドの移動位置に対応して光路長制御手段で光路長調
整手段を駆動制御し、光路長設定手段で一旦設定された
光路長をそのまま保持して加工を行わせることにより前
記目的を達成するものである。
ヘッドを駆動する各軸の基準位置および光路長調整手段
の基準位置によって決まる伝播経路の基準長と設定光路
長に対する補正値を設定記憶する補正値記憶手段と、前
記ヘッド駆動制御手段および光路長調整手段に基準位置
復帰指令を出力する復帰指令手段を前記光路長設定手段
に設け、ヘッド駆動制御手段および光路長調整手段から
の基準位置復帰信号を受けて前記補正値記憶手段の補正
値に基いて光路長調整手段を駆動することにより光路長
を設定する構成とした。
置および光路長調整手段の現在位置によって決まる伝播
経路の現在長と設定光路長との差を求めて補正値を算出
した後、この差に基いて光路長調整手段を駆動するよう
にしても良い。
値を読み込む補正値読み込み手段と、補正値読み込み手
段で読み込まれた補正値と前記補正値記憶手段に記憶さ
れている補正値との差を求めて補正変化量を算出する補
正変化量算出手段と、補正値読み込み手段で読み込まれ
た補正値を前記補正値記憶手段に更新記憶する補正値更
新手段を設けると共に、新たな補正値が読み込まれる毎
に補正変化量算出手段で算出された補正変化量に基いて
光路長調整手段を駆動して設定光路長を変更することに
より、ワークの材質や厚み等の加工条件に応じた最適の
光路長を加工プログラムによって設定することを可能と
した。
工ヘッドを駆動する各軸毎の移動量の総和を算出する軸
移動量算出手段を設け、軸移動量算出手段で算出される
各軸移動量の総和と光路長調整手段で伸縮される光路長
変化量との和が常に零となるように光路長調整手段に逐
次移動指令を出力する構成により、光路長設定手段によ
って一旦設定された設定光路長をそのまま保持して加工
を行えるようにした。
準位置および光路長調整手段の基準位置によって決まる
伝播経路の基準長と設定光路長に対する補正値を予め光
路長固定装置の補正値記憶手段に設定記憶しておく。オ
ペレータが復帰指令手段を操作してヘッド駆動制御手段
および光路長調整手段に基準位置復帰指令を出力する
と、ヘッド駆動制御手段および光路長調整手段の駆動制
御により、光路長調整手段の一部を構成する2枚1組の
反射鏡および加工ヘッドが基準位置に移動してレーザ発
振器と集光手段との間の光路長が伝播経路の基準長に復
帰し、基準位置復帰信号が出力される。基準位置復帰信
号を検出した光路長設定手段は補正値記憶手段に記憶さ
れている補正値の値を読み込み、その値が正であれば光
路長を増大する方向に、また、その値が負であれば光路
長を減少する方向に光路長調整手段の駆動手段を駆動し
て前記2枚1組の反射鏡を光軸方向に移動させ、レーザ
発振器と集光手段との間の光路長が設定光路長になるよ
うに設定する。
光路長の値がオペレータによって直接入力されると、光
路長設定手段が加工ヘッドの各軸および前記2枚1組の
反射鏡の現在位置を検出し、これらの現在位置によって
決まる伝播経路の現在長と入力された設定光路長との差
を求めて補正値を算出する。光路長設定手段は補正値算
出手段によって算出された補正値の値を読み込み、その
値が正であれば光路長を増大する方向に、また、その値
が負であれば光路長を減少する方向に光路長調整手段の
駆動手段を駆動して前記2枚1組の反射鏡を光軸方向に
移動させ、レーザ発振器と集光手段との間に、入力され
た設定光路長を設定する。
補正値読み込み手段によって読み込まれると、補正変化
量算出手段が加工プログラム上の補正値と補正値記憶手
段に記憶されている補正値との差を求めて補正変化量を
算出すると共に、補正値読み込み手段によって加工プロ
グラムから読み込まれた補正値が補正値更新手段により
補正値記憶手段に更新記憶される。光路長設定手段は補
正変化量算出手段で算出された補正変化量の値を読み込
み、その値が正であれば光路長を増大する方向に、ま
た、その値が負であれば光路長を減少する方向に光路長
調整手段の駆動手段を駆動して前記2枚1組の反射鏡を
光軸方向に移動させ、レーザ発振器と集光手段との間
に、加工プログラム上の補正値に基く新たな設定光路長
を設定する。
動量の総和が軸移動量算出手段によって逐次算出され
る。光路長調整手段は、各軸移動量の総和と光路長調整
手段で伸縮される光路長変化量との和を零とすべく、各
軸移動量の総和が正であれば光路長を減少する方向に、
また、各軸移動量の総和が負であれば光路長を増大する
方向に光路長調整手段を逐次駆動し、レーザ発振器と集
光手段との間の伝播経路の長さが光路長設定手段で設定
された設定光路長となるように前記2枚1組の反射鏡を
光軸方向に駆動制御する。
する。図1は一実施例のレーザ加工機および光路長固定
装置の要部を示すブロック図で、1はレーザ加工機の機
械的な構成部を示し、また、2は制御装置の概略を示
す。
固設されたワーク載置用のテーブル3と、該テーブル3
の長手方向(以下、X軸という)に沿って摺動自在に配
備された移動アーム4、および、移動アーム4の長手方
向(以下、Y軸という)に沿って摺動自在に取り付けら
れ、かつ、テーブル3の面に対し遠近する方向(以下、
Z軸という)に移動自在な加工ヘッド5とからなる。加
工ヘッド5には集光部が設けられ、移動アーム4と加工
ヘッド5の各々は、各軸のサーボモータSVxとSVy
およびSVzの各々により、各軸方向に移動される。な
お、この実施例では図1におけるテーブル3の右上端部
に加工ヘッド5があって集光部が加工ヘッド5に縮退し
た状態を各軸および加工ヘッド5の基準位置と規定し、
加工ヘッド5が基準位置からテーブル3の長手方向に沿
って図中下へ向かう移動をX軸の正方向、また、基準位
置から移動アーム4に沿って図中の左へ向かう移動をY
軸の正方向、更に、加工ヘッド5の集光部がテーブル3
の面に接近する移動をZ軸の正方向と規定している。
り付けられており、レーザー発振器6から出力されたレ
ーザ光線7は、加工機本体側に配備された反射鏡a1乃
至a4を介して伝播された後、反射鏡a4からX軸と平
行に出力される。反射鏡a2およびa3の各々は入射し
たレーザ光線7の光路を90度ずつ屈折させることによ
り入射光と平行に出力して反射鏡a1−a4間の伝播経
路の長さを変化させる光路長調整手段であって、サーボ
モータSVuにより各軸のサーボモータSVx,SV
y,SVzと独立してY軸方向に移動する。なお、光路
長調整手段および光路長設定手段の一部を構成する反射
鏡a2,a3の移動方向に関しては、図中左から右へ向
かう方向、即ち、伝播経路の長さを短縮する方向への移
動を正方向への移動として規定しており、その中立位
置、即ち、反射鏡a2およびa3が左右に動ける位置に
光路長調整手段の基準位置が決められている。サーボモ
ータの回転出力を直線運動に変換するための手段につい
ては、運動用ネジによるものやラック&ピニオンによる
もの等、各種のものが周知であるから特に説明しない。
は、制御手段としてのマイクロプロセッサ(以下、MP
Uという)9と、該MPU9の制御プログラム等を格納
したROM10、および、加工プログラムとなるNCデ
ータの格納や演算結果の一時記憶等に用いられる不揮発
性のRAM11、ならびに、各軸のサーボモータSVx
とSVyおよびSVzの各々を駆動制御する軸制御器と
してのサーボ&アンプ(サーボ回路およびサーボアン
プ)SAx,SAy,SAzを有し、更に、反射鏡a2
およびa3の駆動手段となるサーボモータSVuを駆動
制御するためU軸のサーボ&アンプSAuを備える。な
お、補正値記憶手段はRAM11の設定メモリ部によっ
て構成されており、MPU9は、ヘッド駆動制御手段,
光路長調整手段,光路長設定手段,光路長制御手段,復
帰指令手段,補正値算出手段,補正値読み込み手段,補
正変化量算出手段,補正値更新手段,軸移動量算出手段
の一部を構成している。
たレーザ光線7は、更に、移動アーム4上の一端に固設
された反射鏡a5でY軸と平行に屈折された後、テーブ
ル3の面X−Yに対しπ/4の角度を成して加工ヘッド
5の上端に固設された反射鏡a6によりZ軸と平行に屈
折され、加工ヘッド5に設けられた集光部の光学レンズ
8で集光されてテーブル3上の加工対象を加工する。従
って、移動アーム4に関するX軸方向の移動に応じて反
射鏡a4−a5間の伝播経路の長さが変化し、また、加
工ヘッド5に関するY軸方向の移動に応じて反射鏡a5
−a6間の伝播経路の長さが変化すると共に、加工ヘッ
ド5のZ軸方向の移動に応じて反射鏡a6−光学レンズ
8間の伝播経路の長さが変化することとなる。
工ヘッド5がX,Y各軸の正方向にXs,Ysだけ移動
し、また、加工ヘッド5がZ軸の方向にZsだけ下降し
たとすれば、反射鏡a4−a5間の伝播経路の長さと反
射鏡a5−a6間の伝播経路の長さは各々XsおよびY
sだけ増大し、また、反射鏡a6−光学レンズ8間の伝
播経路の長さはZsだけ増大する。従って、伝播経路の
長さは全体でXs+Ys+Zsだけ増大することとな
り、伝播経路の長さを一定の値に保つためには、光路長
調整手段を構成する反射鏡a2およびa3の各々を正方
向に(Xs+Ys+Zs)/2だけ移動させなければな
らない。この場合、各軸の移動量Xs,Ys,Zsの値
と、光路長調整手段を構成する反射鏡a2およびa3の
移動量ΔLとの間には、ΔL=(Xs+Ys+Zs)/
2…(式1)の関係が成り立つ。なお、ここでいう移動
量Xs,Ys,Zsは±の符号を包含した値である。
は、加工ヘッド5におけるX軸正方向への移動Xsによ
って反射鏡a4−a5間の伝播経路の長さが短縮される
ので、Xsの符号を反転し、(式1)をΔL=(−Xs
+Ys+Zs)/2と改める必要がある。即ち、X,
Y,Z各軸の正方向の移動が各軸方向の伝播経路の長さ
を増大させる方向と一致する場合には移動量Xs,Y
s,Zsの値と(式1)をそのまま用いて反射鏡a2お
よびa3の移動量Lを算出し、また、各軸の正方向の移
動が伝播経路の長さを短縮させる方向と一致する場合に
は、これに対応する移動量Xs,Ys,Zsの符号を反
転させた値と(式1)を用いて反射鏡a2およびa3の
移動量ΔLを算出することとなるが、いずれの場合にお
いても式の形式は装置の構成により一義的に定まるの
で、以下、図1の構成例、即ち、ΔL=(Xs+Ys+
Zs)/2が成立する場合を例にとって説明する。X,
Y,ZおよびUの各軸が基準位置に位置するときにレー
ザ発振器6から光学レンズ8に至るレーザ光線7の伝播
経路の長さは基準長Lであり、補正値記憶手段を構成す
るRAM11の設定メモリ部には、ワークの材質や厚み
等の加工条件に応じて様々な光路長を設定するための補
正値ΔSがオペレータの入力操作により予め多数記憶さ
れているものとする。補正値ΔSは伝播経路の基準長L
と所望する設定光路長L′との差として設定された値で
ある。
ーザ光線7の伝播経路の長さを加工条件に対応して変更
する場合、オペレータは、まず、ワークの材質や厚み等
の加工条件に応じ、制御装置2のキーボード(図示せ
ず)を介してMPU9によりRAM11の設定メモリ部
から所望の補正値ΔSを選択し、または、所望する補正
値ΔSの値をキーボード入力してバッファに記憶させた
後、復帰指令手段としてのMPU9により各軸のサーボ
&アンプSAx,SAy,SAz,SAuに基準位置復
帰指令を出力し、光路長設定手段としてのMPU9に図
3に示されるような「光路長設定処理」を開始させる。
すると、基準位置復帰指令を受けた各軸のサーボ&アン
プSAx,SAy,SAz,SAuは各軸のサーボモー
タSVx,SVy,SVz,SVuを駆動制御して加工
ヘッド5および光路長調整手段としての反射鏡a2,a
3を基準位置に復帰させ、レーザ発振器6から光学レン
ズ8に至るレーザ光線7の伝播経路の長さを基準長Lに
初期化し、一方、「光路長設定処理」におけるステップ
T1の判別処理で加工ヘッド5および反射鏡a2,a3
の基準位置復帰を検出したMPU9は、実質的な「光路
長設定処理」を開始することとなる。
は、まず、選択された補正値ΔSまたはキーボード入力
された補正値ΔSをRAM11の設定メモリ部もしくは
バッファから読み込んで補正値記憶手段としてのレジス
タRに一時記憶し(ステップT2)、光路長調整手段と
しての反射鏡a2,a3を駆動するサーボモータSVu
のサーボ&アンプSAuに出力すべき移動指令の値をΔ
L=−ΔS/2の式に基いて算出すると共に(ステップ
T3)、この値ΔLをサーボ&アンプSAuに移動指令
として出力し、サーボモータSVuを駆動して反射鏡a
2およびa3を移動することにより(ステップT4)、
基準長Lに補正値ΔSを加えた値、即ち、所望する設定
光路長L′をレーザ発振器6と光学レンズ8との間に設
定する。
対する補正値ΔSを設定するようにしたが、前述のΔ
L、即ち、反射鏡a2,a3を駆動するサーボモータS
Vuの移動量を補正量として設定するようにすればステ
ップT3の処理は不要である。
定装置によれば、光路長調整手段としてのMPU9によ
り、加工ヘッド5を駆動するヘッド駆動制御手段として
の各軸のサーボ&アンプSAx,SAy,SAzに独立
して、光路長設定手段としての反射鏡a2,a3を駆動
するサーボ&アンプSAuのみを個別に駆動制御するこ
とができるので、ハードウェア上の構成によって伝播経
路の長さが限定されることはなく、ワークの材質や厚み
等の加工条件に対応して伝播経路の長さL′を自由に設
定することができる。なお、レジスタRは新たに選択も
しくは設定された補正値ΔSを記憶するための補正値記
憶手段であり、以降の処理で該レジスタRの値が更新設
定された場合であっても、補正値記憶手段を構成するR
AM11の設定メモリ部に記憶された補正値ΔSの値は
そのままの状態で保持される。
光路長L′との差である補正値ΔSを与えて設定光路長
L′を設定する代わりに、設定光路長L′の値を直接キ
ーボードから入力し、加工ヘッド5を駆動するX,Y,
Z各軸の現在位置および反射鏡a2,a3を駆動するU
軸の現在位置を各軸毎の現在位置記憶レジスタ等から検
出してレーザ発振器6から光学レンズ8に至る伝播経路
の現在長L″の値をMPU9で求め、補正値算出手段と
してのMPU9でΔS=L′−L″の式に基いて補正値
ΔSを算出した後、前記と同様、サーボモータSVuの
サーボ&アンプSAuに出力すべき移動指令の値をΔL
=−ΔS/2の式に基いて算出し、この値ΔLをサーボ
&アンプSAuに移動指令として出力することにより、
レーザ発振器6と光学レンズ8との間に設定光路長L′
を設定するようにすることも可能である。
発振器6と光学レンズ8との間に設定された設定光路長
L′の値は、光路長設定時の加工条件を保持して加工を
行う間、光路長制御手段によりそのままの状態で維持す
る必要がある。
われる間にMPU9が実施する「光路長固定処理」の概
略を示すフローチャートである。
グラムから1ブロックのNCデータを読込み(ステップ
S1)、このデータが加工プログラムの終了を示すもの
であるのか、または、加工移動指令であるのかを判別す
る(ステップS2)。
段としてのMPU9はこの移動指令の値に基いて補間演
算を実施し、単位時間当たりの各軸移動量の値、即ち、
この処理周期で出力すべき各軸当たりの分配パルス数を
算出して(ステップS3)、各軸のサーボ&アンプSA
x,SAy,SAzの各々に出力し、各軸のサーボモー
タSVx,SVy,SVzを駆動して加工ヘッド5およ
び集光部を移動させると共に(ステップS4)、現在値
レジスタの値にステップS4で出力した各軸の分配パル
スに対応する移動量を加算して記憶する(ステップS
5)。
9は前回の処理周期から今回の処理周期にかけてのミラ
ー移動軸、即ち、レーザ光線の光路の増減に関与する各
軸の実質的な移動量ΔXs,ΔYs,ΔZsの値を各軸
の現在値レジスタの値に基いて各軸毎に算出し(ステッ
プS6)、光路長制御手段としてのMPU9はこの移動
によって生じた加工ヘッド5および集光部の位置変化に
伴う伝播経路の長さ変化を補償するための反射鏡a2お
よびa3の移動量をΔL=(ΔXs+ΔYs+ΔZs)
/2の式に基いて算出すると共に(ステップS7)、こ
の値ΔLをサーボ&アンプSAuに移動指令として出力
し、サーボモータSVuを駆動して反射鏡a2およびa
3を移動することにより(ステップS8)、伝播経路の
長さを予め設定された設定光路長の値L′に保持する。
終了しているか否かを判別するが(ステップS9)、分
配が終了していなければ、以下、前記と同様にしてステ
ップS3乃至ステップS9の処理を繰返し実行し、各軸
へのパルス分配を行って加工ヘッド5および集光部を移
動させると共に、前回の処理周期から今回の処理周期に
かけての加工ヘッド5および集光部の位置変化に伴う伝
播経路の長さ変化を補償するための反射鏡a2およびa
3の移動量ΔLを算出してサーボモータSVuを駆動
し、反射鏡a2およびa3を移動しながら伝播経路の長
さを予め設定された設定光路長の値L′に保持してレー
ザ加工を行う。
って分配処理の終了が確認されると、MPU9はステッ
プS1に復帰してRAM11の加工プログラムから次の
1ブロックを読込み、このブロックが加工移動指令であ
れば、前記と同様の処理を繰返し実行する一方、加工プ
ログラムの終了を示すブロックが読込まれると(ステッ
プS2)、今回の加工プログラムで与えられた全ての加
工動作を終了することとなる。なお、ステップS6およ
びステップS7の処理で移動量の算出に関与するのはレ
ーザ光線の光路の増減に関与する各軸のみであり、例え
ば、加工ヘッド5をX軸およびZ軸方向に移動させる一
方、テーブル3をY軸方向に移動させて加工を行うよう
な構成とした場合には、レーザ光線の光路の増減に関係
のないY軸の移動は計算に含めない。
の伝播経路の長さは、設定光路長の値L′を基準とし
て、その前後に一定の範囲で補償されているので、加工
ヘッド5および集光部の移動によって伝播経路の長さ
L′に微小な変化が生じたとしても加工に実質的な支障
を生ずることはない。従って、この実施例のように短い
周期で反射鏡a2およびa3の位置を小刻みに修正する
かわりに、NCプログラムにおける1ブロックの加工移
動毎に反射鏡a2およびa3の位置を調整するようにし
てもよい。
ーザ加工電源のON/OFFや加工ヘッド5の早送り操
作等が含まれるのが普通であるが、図4に示すフローチ
ャートにおいては、説明の簡略化のため、加工ブログラ
ムにおける全てのブロックが加工移動指令で構成されて
いるものとして扱った。加工電源のON/OFFや加工
ヘッド5の早送り等に関する処理は従来のものと同様で
ある。加工ヘッド5の早送り操作の場合でも加工ヘッド
5および集光部の位置変化に伴って伝播経路の長さが変
化することに変わりはないから、加工中であるか否かに
関わらず前述と同様の処理を適用して次の加工のために
反射鏡a2およびa3の位置を常時補正するようにする
か、または、加工ヘッド5の早送り操作のときに前述の
ような処理を行わせない場合には、加工ヘッド5の基準
位置から現在位置までの移動量Xs,Ys,Zsの総和
に基いて反射鏡a2およびa3の移動量ΔLを算出し、
この値をアブソリュート指定で出力することにより(ス
テップS6乃至ステップS8の処理に対応)、反射鏡a
2およびa3の位置を調整するようにする。
定装置によれば、加工ヘッド5を駆動する各軸の移動量
の総和と光路長調整手段を構成する反射鏡a2,a3で
伸縮される光路長変化量との和が常に零となるように駆
動制御されるから、レーザ発振器6から光学レンズ8に
至る伝播経路の長さは、前述の「光路長設定処理」で予
め設定された設定光路長の値L′に定常的に保持され
る。
前に設定した加工条件に基いて最後まで同じ条件で加工
を繰り返すという保証はなく、例えば、ワーク形状によ
っては加工の途中でワークの厚みが変化したり、また、
場合によっては材質の異なる別のワークを途中で加工し
たいような場合もあり、この様な場合、加工に最適な設
定光路長の値L′自体が変化するので、前述の「光路長
設定処理」や「光路長固定処理」だけでは適切な加工が
継続できなくなる可能性もある。そこで、本実施例の光
路長固定装置では、更に、加工プログラムによって新た
な補正値ΔS′の値を与え、この値に基いて「光路長再
設定処理」を実行することにより設定光路長の値L′を
再設定するようにしている。
し、いわゆるバックグラウンド処理としてMPU9が所
定周期毎に繰り返し実行する「光路長再設定処理」の概
略を示すフローチャートである。
は、まず、光路長再設定のためのコマンドとなる光路長
変更指令が読み込まれているか否かを判別するが(ステ
ップU1)、光路長変更指令が読み込まれていなけれ
ば、以下、所定周期毎の「光路長再設定処理」でステッ
プU1の判別処理のみを繰り返し実行し、光路長変更指
令の読み込みを待機することとなる。
とする各種のタスク処理により加工プログラムを実行す
る間に光路長変更指令が読み込まれると、補正値読み込
み手段および補正変化量算出手段としてのMPU9はス
テップU1の判別処理でこれを検出し、光路長変更指令
のオペランドとして設定された補正値ΔS′の値を加工
プログラムから読み込んで(ステップU2)、現時点で
設定されている補正値ΔS、つまり、補正値記憶手段と
してのレジスタRに記憶されている補正値ΔSと新たに
読み込まれた補正値ΔS′との差である補正変化量Δ
S″をΔS″=ΔS′−Rの式に基いて算出する(ステ
ップU3)。
は、光路長調整手段としての反射鏡a2,a3を駆動す
るサーボモータSVuのサーボ&アンプSAuに出力す
べき移動指令の値をΔL=−ΔS″/2の式に基いて算
出すると共に(ステップU4)、この値ΔLをサーボ&
アンプSAuに移動指令として出力し、サーボモータS
Vuを駆動して反射鏡a2およびa3を移動することに
より、これまで設定されていた光路長L′に補正変化量
ΔS″を加えた値、つまり、加工プログラムで与えられ
た最適の補正値ΔS′を基準長Lに加えた値である設定
光路長L′をレーザ発振器6と光学レンズ8との間に再
設定し(ステップU5)、更に、補正値更新手段として
のMPU9は、補正値記憶手段としてのレジスタRに今
回読み込んだ補正値ΔS′の値を更新記憶させ(ステッ
プU6)、当該処理周期の「光路長再設定処理」を終了
する。
るタスクでは、以下、今回の「光路長再設定処理」で設
定された設定光路長L′を基準として前述と同様の処理
が繰り返し実行され、光路長制御手段としてのMPU9
が反射鏡a2およびa3の位置を逐次移動して伝播経路
の長さを設定光路長の値L′に保持してレーザ加工が行
われることとなる。
指令や補正値ΔS′の値が再び読み込まれると、光路長
設定手段としてのMPU9は前記と同様にしてステップ
U1〜ステップU6までの「光路長再設定処理」を繰り
返し実行することとなるが、その時点で設定されている
補正値ΔS、即ち、補正値記憶手段としてのレジスタR
に記憶されている補正値ΔSと新たに読み込まれた補正
値ΔS′との差である補正変化量ΔS″の値を求めて反
射鏡a2,a3を現在位置からインクリメンタル量で移
動させるようにしているので、光路長を最初に設定する
場合の様に各軸を基準位置に復帰させてからU軸を駆動
する必要はなく、加工の途中であっても光路長の再設定
を円滑に行うことができる。
定装置によれば、加工プログラム中で新たな補正値Δ
S′を与えて光路長設定手段を再駆動することにより加
工条件に適した光路長L′を簡単に再設定することがで
きるので、一旦光路長を設定した後にワーク形状による
ワークの厚み変化が生じるような場合であっても常に最
適の光路長を維持してレーザ加工を行うことができる。
この実施例では「光路長固定処理」と「光路長再設定処
理」を別タスクの処理として説明したが、「光路長固定
処理」におけるステップS2の判別処理で光路長変更指
令の読み込みの有無を検出して「光路長再設定処理」に
おけるステップU2以下の処理を行わせるようにしても
良い。
定装置は、加工ヘッドを各軸の方向に駆動するヘッド駆
動制御手段と伝播経路の光路長を伸縮する光路長調整手
段とを独立して駆動制御できるようにしたので、各部の
機械構成によって伝播経路の長さが限定されることがな
く、ワークの材質や厚み等の加工条件に対応して加工の
開始時または加工プログラムの実行中に、基準となる伝
播経路の長さを自由に設定および設定変更することがで
きる。また、加工ヘッドの移動位置に基づいてレーザ光
線の伝播経路の長さを一定の値に保つように、伝播経路
上に配設された只一つの光路長調整手段を駆動するよう
にしたから、従来のレーザ加工機のように各軸毎に多数
の反射鏡およびその駆動手段を配備して伝播経路の長さ
を調整する必要がなくなり、多数の軸で駆動される加工
ヘッドを備えたレーザ加工機に対しても構成を複雑化す
ることなくレーザ光線の減衰や発散等のエネルギーロス
を防止することができ、しかも、一旦設定または設定変
更された光路の長さを一定に保ったまま常に安定した加
工を続けることができる。
レーザ加工機の要部を示すブロック図である。
である。
理」の概略を示すフローチャートである。
理」の概略を示すフローチャートである。
処理」の概略を示すフローチャートである。
の反射鏡 SVu 光路長調整手段の一部を構成するサーボモータ
Claims (5)
- 【請求項1】 レーザ加工機本体に配備されたレーザ発
振器と該加工機本体に対し移動自在に装備された加工ヘ
ッドの集光手段との間を光学的な伝播経路で連絡した多
軸制御型のレーザ加工機において、前記加工ヘッドを各
軸の方向に駆動するヘッド駆動制御手段と、前記伝播経
路上の所定1箇所に設けられ加工ヘッドの移動と独立し
て伝播経路の光路長を伸縮する光路長調整手段と、該光
路長調整手段を駆動して前記伝播経路の長さを設定光路
長に設定する光路長設定手段と、前記加工ヘッドの移動
位置に基いて前記光路長調整手段を駆動して伝播経路の
長さが設定光路長となるように制御する光路長制御手段
とを備えたことを特徴とするレーザ加工機における光路
長固定装置。 - 【請求項2】 前記光路長設定手段は、前記ヘッド駆動
制御手段および光路長調整手段に基準位置復帰指令を出
力する復帰指令手段と、加工ヘッドを駆動する各軸の基
準位置および光路長調整手段の基準位置によって決まる
伝播経路の基準長に対する補正値を設定記憶する補正値
記憶手段とを備え、ヘッド駆動制御手段および光路長調
整手段からの基準位置復帰信号を受けて前記補正値記憶
手段に記憶した補正値に基いて光路長調整手段を駆動し
て設定光路長を設定する請求項1記載のレーザ加工機に
おける光路長固定装置。 - 【請求項3】 前記光路長設定手段は、加工ヘッドを駆
動する各軸の現在位置および光路長調整手段の現在位置
によって決まる伝播経路の現在長と設定光路長との差を
求め、この差に基いて前記伝播経路の長さが設定光路長
になるように前記光路長調整手段を駆動する請求項1記
載のレーザ加工機における光路長固定装置。 - 【請求項4】 加工プログラム上に設定された補正値を
読み込む補正値読み込み手段と、補正値読み込み手段で
読み込まれた補正値と前記補正値記憶手段に記憶されて
いる補正値との差を求めて補正変化量を算出する補正変
化量算出手段と、補正値読み込み手段で読み込まれた補
正値を前記補正値記憶手段に更新記憶する補正値更新手
段とを設けると共に、前記光路長設定手段は補正変化量
算出手段で算出された補正変化量に基いて光路長調整手
段を駆動して光路長を変更する請求項2記載のレーザ加
工機における光路長固定装置。 - 【請求項5】 前記光路長制御手段は加工ヘッドを駆動
する各軸毎の移動量の総和を算出する軸移動量算出手段
を備え、軸移動量算出手段で算出される各軸移動量の総
和と光路長調整手段で伸縮される光路長変化量との和が
零となるように光路長調整手段に逐次移動指令を出力し
て設定光路長を保持する請求項1,請求項2,請求項3
または請求項4記載のレーザ加工機における光路長固定
装置。
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