JP3026898B2 - レーザ加工機のレーザビーム形状補正方法 - Google Patents
レーザ加工機のレーザビーム形状補正方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、板金切断用レーザ加
工機のレーザビーム形状補正方法に関する。
工機のレーザビーム形状補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は、従来のレーザ加工機の一例を示
すものであるが、基礎となるベッド23の上にワークテー
ブル5 が設けられ、その上に 被加工物9 が固定される
と共にＮＣ装置8 の制御の基にベッド23 上をＹ軸駆動
モータ7 で駆動される、ボールネジ6 を介してクロスレ
ール10 がＹ軸方向に移動し、さらに、このクロスレー
ル10 上をＸ軸駆動モータ11 で駆動される、ボールネ
ジ12 を介してレーザビームヘッド13 がＸ軸方向に移
動するようになっている。しかして、レーザ発振器16
より取りだされたレーザビーム18 は、折り返しミラー
17,4,15 を介してヘッド13 に導かれ、更に折り返しミ
ラー14 により被加工物9 の方向に折曲げられ、加工レ
ンズ19 により被加工物9 の面上に焦点を形成するよう
になっている。
すものであるが、基礎となるベッド23の上にワークテー
ブル5 が設けられ、その上に 被加工物9 が固定される
と共にＮＣ装置8 の制御の基にベッド23 上をＹ軸駆動
モータ7 で駆動される、ボールネジ6 を介してクロスレ
ール10 がＹ軸方向に移動し、さらに、このクロスレー
ル10 上をＸ軸駆動モータ11 で駆動される、ボールネ
ジ12 を介してレーザビームヘッド13 がＸ軸方向に移
動するようになっている。しかして、レーザ発振器16
より取りだされたレーザビーム18 は、折り返しミラー
17,4,15 を介してヘッド13 に導かれ、更に折り返しミ
ラー14 により被加工物9 の方向に折曲げられ、加工レ
ンズ19 により被加工物9 の面上に焦点を形成するよう
になっている。
【０００３】この様な構成において、その動作を、図８
のフローチャートを参照して説明すると、まず、ビーム
形状補正量がＮＣ装置8 に予め登録されると共に、加工
に必要となる形状データが順次ＮＣ装置8 の内部に設け
られている制御部に入力され、ヘッド部13 の位置制御
及びレーザ出力の制御が順次実行され、被加工物9 が所
望の板金切断形状に加工される。しかして、レーザビー
ム切断の加工精度は、通常は切断幅 0.2mm 程度となる
ため、0.1mm の加工精度が必要なときはレーザビーム形
状の補正を行なう必要があり、例えば、レーザビーム断
面を円近似して補正量d として 0.1mm を予め登録し
ておくと、ＮＣプログラムの位置指令（X2,Y2 ）に対し
各Ｘ、Ｙ座標にそれぞれオフセットd が加算され、被加
工物9 の外側（切り残し側）にヘッド部13 が位置決め
されるので被加工物9 の外側（切り残し側）に 0.2mm
の切断部が出来ることとなり、上述の加工精度となる
が、実際には、レーザ集光レンズの焦点深度、被加工物
の厚みなどに大きく影響されるので、各、被加工物ごと
に実験的にビーム形状補正量を設定していた。
のフローチャートを参照して説明すると、まず、ビーム
形状補正量がＮＣ装置8 に予め登録されると共に、加工
に必要となる形状データが順次ＮＣ装置8 の内部に設け
られている制御部に入力され、ヘッド部13 の位置制御
及びレーザ出力の制御が順次実行され、被加工物9 が所
望の板金切断形状に加工される。しかして、レーザビー
ム切断の加工精度は、通常は切断幅 0.2mm 程度となる
ため、0.1mm の加工精度が必要なときはレーザビーム形
状の補正を行なう必要があり、例えば、レーザビーム断
面を円近似して補正量d として 0.1mm を予め登録し
ておくと、ＮＣプログラムの位置指令（X2,Y2 ）に対し
各Ｘ、Ｙ座標にそれぞれオフセットd が加算され、被加
工物9 の外側（切り残し側）にヘッド部13 が位置決め
されるので被加工物9 の外側（切り残し側）に 0.2mm
の切断部が出来ることとなり、上述の加工精度となる
が、実際には、レーザ集光レンズの焦点深度、被加工物
の厚みなどに大きく影響されるので、各、被加工物ごと
に実験的にビーム形状補正量を設定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】かかるレーザ加工機に
於て、レーザ発振器の消費電力低減をはかったり、被加
工物の加工精度向上を計る場合、ビーム断面形状が円形
から楕円形状に変化したり、被加工物の位置により円形
断面の大きさが変化する影響を考慮して、ビーム形状補
正量を設定する必要が生じている。即ち、図３に示すよ
うに pqrs の形状に被加工物9 を切断する場合、断面が
楕円形状であると、従来のＮＣ制御装置では、例えばま
ず、補正量d=A と登録し、被加工物の辺qr の切断を開
始する。しかして、辺qr では、補正量に誤差はないの
で精度良く切断できるが、辺rs の切断に移るとビーム
が楕円であるため補正量に誤差が生じ切り残し部が発生
して加工形状がプログラムした形状と異なるという問題
があった。
於て、レーザ発振器の消費電力低減をはかったり、被加
工物の加工精度向上を計る場合、ビーム断面形状が円形
から楕円形状に変化したり、被加工物の位置により円形
断面の大きさが変化する影響を考慮して、ビーム形状補
正量を設定する必要が生じている。即ち、図３に示すよ
うに pqrs の形状に被加工物9 を切断する場合、断面が
楕円形状であると、従来のＮＣ制御装置では、例えばま
ず、補正量d=A と登録し、被加工物の辺qr の切断を開
始する。しかして、辺qr では、補正量に誤差はないの
で精度良く切断できるが、辺rs の切断に移るとビーム
が楕円であるため補正量に誤差が生じ切り残し部が発生
して加工形状がプログラムした形状と異なるという問題
があった。
【０００５】また、光路長可変型のレーザ加工機で長尺
物の板金切断を行なう場合、レーザビームの発散角によ
り、光路長が長くなるほどビーム直径が広がるため板金
の切断幅が異なるといった問題がある。即ち、図６に示
すように、pqrsの形状に被加工物を切断する場合、従来
のＮＣ制御装置では、例えば、まず、補正量 d=A' とＮ
Ｃ制御装置に登録し、被加工物の辺pq の切断を開始す
る。しかして、辺pq では、補正量に誤差はないので、
精度良く切断できる。辺rs の加工に移ると、光路長が
短いためビーム半径が A' 以下となり、補正量に誤差を
生じ切り残し部が発生して、加工形状がプログラムした
形状と異なるという問題があった。
物の板金切断を行なう場合、レーザビームの発散角によ
り、光路長が長くなるほどビーム直径が広がるため板金
の切断幅が異なるといった問題がある。即ち、図６に示
すように、pqrsの形状に被加工物を切断する場合、従来
のＮＣ制御装置では、例えば、まず、補正量 d=A' とＮ
Ｃ制御装置に登録し、被加工物の辺pq の切断を開始す
る。しかして、辺pq では、補正量に誤差はないので、
精度良く切断できる。辺rs の加工に移ると、光路長が
短いためビーム半径が A' 以下となり、補正量に誤差を
生じ切り残し部が発生して、加工形状がプログラムした
形状と異なるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、レーザ加工
機のレーザビーム形状補正方法に関するもので、この発
明の上記目的は、レーザビーム形状を楕円近似し、この
楕円パラメータををそれぞれ長軸および短軸楕円径とし
てＮＣ制御装置に登録すると共に、加工用ＮＣプログラ
ムから読み出した位置決め座標から前記楕円に対し進行
方向の傾きを求め、この傾きで当該楕円に接する接点座
標を計算し、この接点座標の楕円中心からのオフセット
量を位置決め座標に対する補正量として加算することに
よって達成される。
機のレーザビーム形状補正方法に関するもので、この発
明の上記目的は、レーザビーム形状を楕円近似し、この
楕円パラメータををそれぞれ長軸および短軸楕円径とし
てＮＣ制御装置に登録すると共に、加工用ＮＣプログラ
ムから読み出した位置決め座標から前記楕円に対し進行
方向の傾きを求め、この傾きで当該楕円に接する接点座
標を計算し、この接点座標の楕円中心からのオフセット
量を位置決め座標に対する補正量として加算することに
よって達成される。
【０００７】また、光路長可変型のレーザ加工機では、
上記目的は、レーザビーム形状を円形近似し、この円近
似パラメータを光路長の一次関数としてＮＣ制御装置に
登録すると共に、加工用ＮＣプログラムから呼び出した
位置決め座標に対し、この座標での光路長を算出して前
記一次関数より円近似パラメータを求め、進行方向の傾
きでこの円に接する接点座標を計算し、この接点座標の
円中心からのオフセット量を前記位置決め座標に対する
補正量として加算することによって達成される。
上記目的は、レーザビーム形状を円形近似し、この円近
似パラメータを光路長の一次関数としてＮＣ制御装置に
登録すると共に、加工用ＮＣプログラムから呼び出した
位置決め座標に対し、この座標での光路長を算出して前
記一次関数より円近似パラメータを求め、進行方向の傾
きでこの円に接する接点座標を計算し、この接点座標の
円中心からのオフセット量を前記位置決め座標に対する
補正量として加算することによって達成される。
【０００８】
【作用】この発明では、レーザビーム形状の変形をパラ
メータ化して特長付け、ビーム形状が楕円の場合には、
楕円の方程式に対しビーム進行方向の楕円接点を求め、
この接点座標をＸ軸補正量及びＹ軸補正量として採用す
ると共に、光路長可変型のレーザ加工機では、光路長の
一次関数として円形状の大きさを特長付けているので、
光路長差に影響されないビーム形状の補正ができ、従来
の方法に比較すると、一段上の加工精度が得られる。
メータ化して特長付け、ビーム形状が楕円の場合には、
楕円の方程式に対しビーム進行方向の楕円接点を求め、
この接点座標をＸ軸補正量及びＹ軸補正量として採用す
ると共に、光路長可変型のレーザ加工機では、光路長の
一次関数として円形状の大きさを特長付けているので、
光路長差に影響されないビーム形状の補正ができ、従来
の方法に比較すると、一段上の加工精度が得られる。
【０００９】
【実施例】図１はこの発明の一実施例を楕円型レーザビ
ーム形状について示しており、図９に示すような楕円形
状のパラメータ 2A （Ｘ軸径）及び2B（Ｙ軸径）を予め
測定してＮＣ制御装置の制御部に登録しておく。しかし
て、レーザ切断が開始されると、まず楕円パラメータA
及びB がＮＣ制御部から読みだされ(S1) 、ＮＣプログ
ラムの加工位置を示す位置決め座標(X2,Y2) が読みださ
れる(S2) と共に、前回の位置決め座標(X1,Y1) も読み
だされる(S3) 。続いて、次の数１により進行方向の傾
きC が計算される(S4) 。
ーム形状について示しており、図９に示すような楕円形
状のパラメータ 2A （Ｘ軸径）及び2B（Ｙ軸径）を予め
測定してＮＣ制御装置の制御部に登録しておく。しかし
て、レーザ切断が開始されると、まず楕円パラメータA
及びB がＮＣ制御部から読みだされ(S1) 、ＮＣプログ
ラムの加工位置を示す位置決め座標(X2,Y2) が読みださ
れる(S2) と共に、前回の位置決め座標(X1,Y1) も読み
だされる(S3) 。続いて、次の数１により進行方向の傾
きC が計算される(S4) 。
【数１】C=(Y2-Y1)/(X2-X1)
【００１０】かくして、求められた傾きC の直線と、楕
円方程式 数２との接点( △x,△y)が次に計算され(S5)
、接点のＸ軸補正量△x 及びＹ軸補正量△y がそれぞ
れ数３及び数４の式の様に求められる。この様にしてＸ
軸補正量△x およびＹ軸補正量△y がそれぞれ独立して
算出されると、目標位置決め座標(X2,Y2) に上述の補正
量が加算され(S6) 、レーザ切断が実行される。図２に
この様子を示すと、ワークテーブル5 の上におかれた被
加工物9 を経路pqrs に沿って切断する場合、まず、辺
qr の加工では、傾きC が無限大となり接線の方向はＹ
軸に平行となるので、Ｘ軸補正量△x=A およびＹ軸補正
量△y=0と計算され、補正量に誤差は生じない。一方辺r
s の加工では、傾きC=0 となり接線の方向はＸ軸に平
行となるので、Ｘ軸補正量△x=0 およびＹ軸補正量△y=
B と計算され、補正量に誤差は生じない。
円方程式 数２との接点( △x,△y)が次に計算され(S5)
、接点のＸ軸補正量△x 及びＹ軸補正量△y がそれぞ
れ数３及び数４の式の様に求められる。この様にしてＸ
軸補正量△x およびＹ軸補正量△y がそれぞれ独立して
算出されると、目標位置決め座標(X2,Y2) に上述の補正
量が加算され(S6) 、レーザ切断が実行される。図２に
この様子を示すと、ワークテーブル5 の上におかれた被
加工物9 を経路pqrs に沿って切断する場合、まず、辺
qr の加工では、傾きC が無限大となり接線の方向はＹ
軸に平行となるので、Ｘ軸補正量△x=A およびＹ軸補正
量△y=0と計算され、補正量に誤差は生じない。一方辺r
s の加工では、傾きC=0 となり接線の方向はＸ軸に平
行となるので、Ｘ軸補正量△x=0 およびＹ軸補正量△y=
B と計算され、補正量に誤差は生じない。
【００１１】図４はこの発明の他の実施例を光路長可変
型のレーザ加工機について示したものであり、このタイ
プのレーザ加工機では図10 に示すように光路長の長さ
によって、円形断面の大きさが変化するので、切断に先
立ちまず、光路長L1 及び L2 の２箇所でレーザビーム
の円断面の大きさをそれぞれ計測すると共に、ＮＣ制御
装置の制御部に登録しておく。上述の円断面計測箇所と
して、ワークテーブル5 上の光路長最短位置L1(X3,Y3)
及び光路長最長位置L2(X4,Y4) を選定すると補正量の近
似誤差を極小化できる。しかして、レーザ切断が開始さ
れると、まず、光路長の計算のためのパラメータ即ち光
路長最短座標(X3,Y3) 及びビーム径計算用一次関数パラ
メータ光路長L1及びL2と、これらの光路長でのビーム径
A 及びA'とが、ＮＣ制御装置の制御部から読みだされる
(S10) 。
型のレーザ加工機について示したものであり、このタイ
プのレーザ加工機では図10 に示すように光路長の長さ
によって、円形断面の大きさが変化するので、切断に先
立ちまず、光路長L1 及び L2 の２箇所でレーザビーム
の円断面の大きさをそれぞれ計測すると共に、ＮＣ制御
装置の制御部に登録しておく。上述の円断面計測箇所と
して、ワークテーブル5 上の光路長最短位置L1(X3,Y3)
及び光路長最長位置L2(X4,Y4) を選定すると補正量の近
似誤差を極小化できる。しかして、レーザ切断が開始さ
れると、まず、光路長の計算のためのパラメータ即ち光
路長最短座標(X3,Y3) 及びビーム径計算用一次関数パラ
メータ光路長L1及びL2と、これらの光路長でのビーム径
A 及びA'とが、ＮＣ制御装置の制御部から読みだされる
(S10) 。
【００１２】次に、ＮＣプログラムの加工位置を示す位
置決め座標(X2,Y2) が読みだされる(S11) と共に、次の
数５により座標(X2,Y2) での光路長L が計算される(S1
2) 。かくして求められた光路長L から、次の数６の一
次関数により円形ビームの補正量d が算出される(S13)
。一方、前回の位置決め座標値(X1,Y1) も読みだされ
(S14) 、上述の数１により進行方向の傾きC が計算され
る(S15) と共に、この傾きC の直線と円との接点(△x,
△y)がそれぞれ数７及び数８のように計算される(S16)
。
置決め座標(X2,Y2) が読みだされる(S11) と共に、次の
数５により座標(X2,Y2) での光路長L が計算される(S1
2) 。かくして求められた光路長L から、次の数６の一
次関数により円形ビームの補正量d が算出される(S13)
。一方、前回の位置決め座標値(X1,Y1) も読みだされ
(S14) 、上述の数１により進行方向の傾きC が計算され
る(S15) と共に、この傾きC の直線と円との接点(△x,
△y)がそれぞれ数７及び数８のように計算される(S16)
。
【００１３】この様にしてＸ軸補正量△x 及びＹ軸補正
量△y がそれぞれ独立して算出されると、目標位置決め
座標(X2,Y2) に上述の補正量が加算され(S17) 、レーザ
切断が実行される。図５にこの様子を示すと、ワークテ
ーブル５の上におかれた被加工物９を経路pqrsに沿って
切断する場合、まず、辺pqの加工では、傾きC=0 とな
り、接線の方向はＸ軸に平行であると共に、この時のレ
ーザビーム径は、光路長L=L2 から d=A' と計算され、
数７及び数８よりＸ軸補正量△x=0 及びＹ軸補正量△y=
A' と算出され、補正量に誤差がない。一方辺rs の加
工では、傾きC=0 であると共に光路長L=L1 であるので
この時のレーザビーム径はd=A と計算され、Ｘ軸補正量
△x=0 及びＹ軸補正量△y=-Aと算出され、やはり補正量
に誤差はない。
量△y がそれぞれ独立して算出されると、目標位置決め
座標(X2,Y2) に上述の補正量が加算され(S17) 、レーザ
切断が実行される。図５にこの様子を示すと、ワークテ
ーブル５の上におかれた被加工物９を経路pqrsに沿って
切断する場合、まず、辺pqの加工では、傾きC=0 とな
り、接線の方向はＸ軸に平行であると共に、この時のレ
ーザビーム径は、光路長L=L2 から d=A' と計算され、
数７及び数８よりＸ軸補正量△x=0 及びＹ軸補正量△y=
A' と算出され、補正量に誤差がない。一方辺rs の加
工では、傾きC=0 であると共に光路長L=L1 であるので
この時のレーザビーム径はd=A と計算され、Ｘ軸補正量
△x=0 及びＹ軸補正量△y=-Aと算出され、やはり補正量
に誤差はない。
【００１４】これらの演算は、ＮＣ制御装置で実行され
るが、特にＮＣプログラム解釈部でＮＣプログラムを１
行読み込む毎に補正演算は行われる。また楕円パラメー
タや１次関数パラメータなどは、操作パネル上のスイッ
チ操作による設定、ＮＣプログラム中に記述する設定、
プログラム外のパラメータセットによる設定などでＮＣ
制御装置に登録できる。
るが、特にＮＣプログラム解釈部でＮＣプログラムを１
行読み込む毎に補正演算は行われる。また楕円パラメー
タや１次関数パラメータなどは、操作パネル上のスイッ
チ操作による設定、ＮＣプログラム中に記述する設定、
プログラム外のパラメータセットによる設定などでＮＣ
制御装置に登録できる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、この発明のレーザ加工機
のレーザビーム形状補正方法によれば、レーザビーム形
状の変形する様子をパラメータ化して数値データとして
特長付けているので、高精度のレーザ切断ができると共
に、ビーム変形の生じやすい低消費電力型レーザ発振器
をレーザ加工作業に使用することができる。
のレーザビーム形状補正方法によれば、レーザビーム形
状の変形する様子をパラメータ化して数値データとして
特長付けているので、高精度のレーザ切断ができると共
に、ビーム変形の生じやすい低消費電力型レーザ発振器
をレーザ加工作業に使用することができる。
【００１６】
【図１】この発明の一実施例を示す、フローチャートで
ある。
ある。
【図２】その動作を説明するための加工図である。
【図３】従来のレーザ加工図である。
【図４】この発明の別の実施例を示す、フローチャート
である。
である。
【図５】その動作を説明するための加工図である。
【図６】従来のレーザ加工図である。
【図７】レーザ加工機の構成図である。
【図８】従来のビーム形状補正方法のフローチャートで
ある。
ある。
【図９】ビーム形状の変形例である。
【図１０】ビーム形状別の変形例である。
８ ＮＣ制御装置被加工物 ９ 被加工物 １６ レーザ発振器
【数２】
【数３】
【数４】
【数５】
【数６】
【数７】
【数８】
Claims (2)
- 【請求項１】レーザ加工機のレーザビーム形状に基づく
加工誤差を補正する場合、前記レーザビーム形状を楕円
近似し、この楕円パラータをそれぞれ長軸および短軸楕
円径としてＮＣ制御装置に登録すると共に、加工用ＮＣ
プログラムから呼び出した位置決め座標から前記楕円に
対し進行方向の傾きを求め、この傾きで当該楕円に接す
る接点座標を計算し、この接点座標の楕円中心からのオ
フセット量を前記位置決め座標に対する補正量として加
算することを特長とするレーザ加工機のレーザビーム形
状補正方法。 - 【請求項２】レーザ加工機のレーザビーム形状に基づく
加工誤差を補正する場合、前記レーザビーム形状を円形
近似し、この円近似パラメータを光路長の一次関数とし
てＮＣ制御装置に登録すると共に、加工用ＮＣプログラ
ムから呼び出した位置決め座標に対し、この座標での光
路長を算出して前記一次関数より円近似パラメータを求
め、進行方向の傾きでこの円に接する接点座標を計算
し、この接点座標の円中心からのオフセット量を前記位
置決め座標に対する補正量として加算することを特長と
するレーザ加工機のレーザビーム形状補正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5086776A JP3026898B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | レーザ加工機のレーザビーム形状補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5086776A JP3026898B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | レーザ加工機のレーザビーム形状補正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06269973A JPH06269973A (ja) | 1994-09-27 |
| JP3026898B2 true JP3026898B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=13896164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5086776A Expired - Fee Related JP3026898B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | レーザ加工機のレーザビーム形状補正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3026898B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020008778A1 (ja) * | 2018-07-06 | 2020-01-09 | 株式会社アマダホールディングス | 切削加工機及び切削加工方法 |
-
1993
- 1993-03-22 JP JP5086776A patent/JP3026898B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06269973A (ja) | 1994-09-27 |
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