JP3235389B2 - レーザ加工装置および加工方法 - Google Patents

レーザ加工装置および加工方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームを利用し
て切断を行なうレーザ加工装置に関するもので、特にピ
アッシング加工から切断加工に移行する際の加工不良、
最終切断時の加工不良の改善に係るものであるある。
【0002】
【従来の技術】図19はレーザ加工装置全体の構成を示
す構成図である。図において、1はレーザ加工装置全体
の制御を司る制御装置で、この制御装置1は、中央演算
処理装置として制御の中心的役割を司るCPU2、制御
プログラムが格納されているROM3、加工プログラム
や加工条件デ−タが格納されているRAM4、CPU2
から出力さあれる制御信号を変換してレーザ発振器6へ
送るとともにレーザ発振器6からフィ−ドバックされる
情報を入力するI/Oユニット5、CPU2からの制御
信号を変換してレ−ザ加工機9のサ−ボモ−タ13、1
4(後述)に供給するとともにサ−ボモ−タ13、14
からフィ−ドバックされる情報を入力するサーボアンプ
15、16および、レーザ加工装置への指示やパラメー
タ設定などの諸情報の入力を行うCRT/MDI装置1
7等から構成されている。そして、制御装置1は、CP
U2がROM3に格納された制御プログラムの手順に基
づいて、メモリであるRAM4に格納された加工プログ
ラム、加工条件デ−タ等を読み出し、対応した処理を施
してI/Oユニット5、サーボアンプ15、16等を経
由してその処理信号をレ−ザ発振器6、レ−ザ加工機9
に送信し、レーザ加工装置全体を制御する。
【0003】6はレーザ発振器で、このレーザ発振器6
は制御装置1のI/Oユニット5から出力された制御信
号を入力し、レーザビーム7の発射、停止、レーザ出力
の変更等を行なう。このレーザビーム7はミラー8を介
してレーザ加工機9へ送られる。
【0004】9はレ−ザ加工機で、このレ−ザ加工機9
は、被加工材10が固定されるテーブル11と、被加工
材10にレーザビームを照射する加工ヘッド12と、テ
ーブル11をX軸、Y軸の2方向に移動制御するサーボ
モータ13、14等から構成されている。なお、加工ヘ
ッド12に導入されたレーザビーム7は、加工ヘッド1
2内に設けられた集光装置で集光され、ノズル12aを
通して被加工材10に照射される。
【0005】また、図示していないがこのとき同時に加
工ガスもノズル12aを通して被加工材10に噴射され
る。また、サーボモータ13、14はそれぞれサーボア
ンプ15、16に接続されており、サーボアンプ15、
16から出力される制御信号に従って回転制御される。
なお、レーザビーム7の焦点位置を制御するためにZ軸
方向の移動系もあるが、ここでは省略した。
【0006】このような構成を有する従来のレ−ザ加工
装置は、機能ブロック図として図20に示す機能を備え
ている。そして、例えば図21aに示す加工プログラム
に対し、図21bに示す加工処理フロ−の手順にしたが
った処理を行う。以下機能ブロック図の構成と加工プロ
グラムの概要を説明するとともに図19、20、21に
基づいてその動作を説明する。
【0007】プログラム解析部18はCPU2、ROM
3、RAM4等からなり、制御プログラムの手順に従っ
て加工プログラムの内容を解析し、その解析結果を移動
情報、加工条件情報として出力する。移動指令部19は
CPU2、サ−ボアンプ13、14等からなり、プログ
ラム解析部18から移動指令が有った場合、プログラム
の指令軌跡と加工条件の速度設定に応じて移動量を生成
し出力する。加工条件指令部20はCPU2、I/Oユ
ニット5等からなり、プログラム解析部18から加工条
件指令が有った場合、プログラム解析部18の指令に応
じた条件を加工条件登録部21から呼び出して、加工条
件を設定し出力する。また、プログラム上で個々の加工
条件値を直接指定している場合は、その値を加工条件に
設定し出力する。加工条件登録部21はRAM4、CR
T/MDI装置17等からなり、諸条件の入力部とその
記憶部を有していて、要求に応じたデ−タを出力する。
そして、移動指令部19、加工条件指令部20から出力
された移動指令、加工条件指令はレーザ発振器6及びレ
ーザ加工機9に入力され、レーザ発振器6及びレーザ加
工機9はその入力に基づいて動作する。
【0008】図21aに示す加工プログラムは、ピアシ
ング加工の条件選択から設定形状への切断加工の終了ま
での例を示したもので、この加工プログラムにおいて、
N01の指令はピアシング用条件選択の指令を意味して
いる、N02の指令はピアシング加工の実行指令を意味
している、N03の指令は切断用条件選択の指令を意味
している、N04〜N98の指令は(途中を省略してい
るが)切断形状に応じた切断加工の実行指令を意味し、
N99の指令は切断加工を終了してレ−ザビ−ムおよび
加工ガスをオフさせる指令を意味するものである。
【0009】図21bは上記図21aに示した加工プロ
グラムに応じた加工処理のフローチャ−ト図であり、以
下に図21bに沿ってレ−ザ加工装置の動作を説明す
る。ステップS100にて、プログラム解析部18が加
工プログラムN01行の処理結果から出力する指令に基
づいて、加工条件指令部20は加工条件登録部21(R
AM4)に格納されているレーザ出力等加工条件データ
から被加工材10に適したピアシング条件を呼び出して
設定する。ステップS101にて、プログラム解析部1
8が加工プログラムN02行の処理結果から出力する指
令に基づいて、加工条件指令部20はレーザ発振器6に
対してS100で設定したピアシング条件にしたがって
レーザビーム7を照射する指令信号を出し、レーザ発振
器6はこの指令に基づいてレーザビーム7を出力する。
ステップS102にて、プログラム解析部18が加工プ
ログラムN03行の処理結果から出力する加工条件選択
指令に基づいて、加工条件指令部20は加工条件登録部
21(RAM4)に格納されているレーザ出力等加工条
件データから被加工材10に適した切断用条件を呼び出
して設定する。
【0010】ステップS103にて、プログラム解析部
18が加工プログラムN04行からN98行の処理結果
から出力する移動指令に基づいて、移動指令部19は加
工条件登録部21(RAM4)に格納されている切断速
度を選択し、レ−ザ加工機9に対しこの選択した切断速
度でサーボモータを駆動しテーブルを移動させる指令を
出力し、レ−ザ加工機9はこの指令に基づいて実行す
る。その結果被加工材10は所望の形状に切断される。
ステップS104にて、プログラム解析部18が加工プ
ログラムN99行の処理結果から出力する切断終了指令
に基づいて、加工条件指令部20はレーザ発振器6に対
しレーザザビームや加工ガスをオフする指令を出し、レ
ーザ発振器6はこの指令を実行する。以上で1つの加工
が終了する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上のようにレ−ザ加
工装置は、板金等をレーザ切断する場合、通常切断開始
点で最初にピアシング加工を行ない、その後所望の形状
に切断加工している。しかし、ピアシング時には被加工
材10に熱が蓄積すること、及び切断を開始したときに
溶融金属の流れが悪いことから、ピアシング加工から切
断加工に移行する際に加工不良が発生し易いことが知ら
れている。特に板厚の厚い軟鋼材等の難加工材料では、
この傾向は顕著である。
【0012】図22は厚板をレーザで切断する時の様子
を示す説明図であり、図において斜線で示す部分は切断
済の部分で、レーザビーム7により被加工材10の切断
が進んでいる時、被加工物の上面10aに対し下面10
bは切断の進行が遅れる様子(遅れ量m)を示したもの
である。この遅れ量mは被加工材10が厚いほど、また
加工速度が速いほど大きくなる。図23は遅れ量mが板
厚と切断速度とを変えた場合にどのように変化するかを
軟鋼材料の12mmと19mmの板厚を例として示したもの
である。
【0013】このように、上面に対して下面の切断が遅
れるため、所定の切断速度で加工しているときには、上
面で溶けた被加工物は後ろ方向に流れることになる。し
かしながら、ピアシング加工直後に切断加工に移動する
際には、この溶融物の流れる隙間が通常のピアシング加
工だけでは少ないために加工不良が発生し易いものであ
る。また、このように被加工材10の上面に対して下面
の切断が遅れた状態で切断終了点に達すると、上面は切
り残しがなくても下面に僅かな切り残しができる状態に
なる。この状態でさらにレーザビームが照射されると、
僅かな切り残し部分にレ−ザビ−ムが集中し熱過多とな
りこの切り残し部分が一度に溶け落ち、切断面に溶け落
ちた跡が残り品質が落ちるという問題が有る。
【0014】これに対して、レザ−光の焦点位置を被加
工物の表面に設定して照射した後、焦点位置を移動さ
せ、高い精度の穴明け加工を開示した特開平3−664
88や、ピアシング穴の拡張を開示した実公平3−27
752等の対策が公知であるが、これらの対策も12m
m以上の厚板になると上記溶融金属の流れを良くする効
果が少ない。また、特開平6−675に開示されたてい
るようにピアシング加工から切断加工に移行する際に加
工条件をステップ状で連続的に変化させ、その後通常の
加工条件に入る方法もあるが、厚板では最適条件に連続
性がない場合が多く、溶融金属の流れを確保しつつ安定
加工するのは困難であった。切断終了部分の溶け落ちを
防ぐ方法として、溶け落ちる前に切断をやめて、故意に
切り残し(ミクロジョイ)を作る方法が考えられてい
る。この方法は、加工プログラムにて切断終点の位置を
切り残しのできる位置にしていたが、切断速度やレーザ
出力により適正なミクロジョイント幅は長くなったり短
くなったり異なるためプログラム作成が面倒であった。
また、実際に加工してからミクロジョイント幅を変更す
るのもプログラム編集が面倒であった。
【0015】本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたもので、ピアシング加工から切断加工に移行する際
の加工不良と、切断終了時の加工不良とを防止する為
に、複雑な加工プログラムを作ることなく、前記加工不
良を阻止できるレ−ザ加工装置を提供することを目的と
するものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係るレ−ザ
加工装置は、制御装置と、この制御装置からレーザ発振
用の加工指令を受てレ−ザビ−ムを生成し出力するレ−
ザ発振器と、前記レ−ザビ−ムを受けて集光し被加工材
に照射するとともに前記制御装置から加工軌跡移動用の
加工指令を受けて被加工材を加工ヘッドに対して相対移
動させるレ−ザ加工機とからなり、制御装置は、制御プ
ログラムの手順に従って加工プログラムを解析して加工
プログラム指令を生成し出力するプログラム解析部と、
ピアッシング加工や、予備加工や、切断加工などの加工
条件デ−タを格納し、要求に応じて該加工条件デ−タを
選択的に出力する加工条件登録部と、前記加工プログラ
ム指令を受けて対応する加工条件デ−タを前記加工条件
登録部から呼び出して、前記レーザ発振用の加工指令と
前記加工軌跡移動用の加工指令とを生成し出力する加工
指令部と、前記プログラム解析部が解析している加工プ
ログラムのピアッシング命令を検出して、予備加工指令
信号を生成し前記加工指令部に出力するとともに、該加
工指令部と共働して、前記ピアッシング命令に基づく加
工プログラム指令後の加工プログラム指令の所定量を処
理して、加工指令を生成する際に、指定された加工条件
デ−タを予備加工条件デ−タに置換して予備加工用の加
工指令を生成し、続けてレ−ザ発振器の出力零で、加工
位置を前記ピアッシング加工位置に戻す加工指令を生成
し、前記加工指令部から出力させる予備加工指令部とを
備えたものである。
【0017】第2の発明に係るレ−ザ加工装置の予備加
工指令部は、プログラム解析部が解析している加工プロ
グラムのピアッシング命令を検出して予備加工指令信号
を生成し、加工指令部に出力して加工条件登録部から予
備加工用の加工条件デ−タを呼び出させて、プログラム
解析部から出力される切断加工用の加工プログラム指令
を、前記予備加工用加工条件デ−タを使って予備加工用
の加工指令を生成し出力させる穴加工判定部と、前記予
備加工指令信号を受けて前記加工指令部が生成した前記
予備加工用の加工指令から切断加工用の加工軌跡移量を
積算し積算値を出力する移動距離算出部と、予備加工す
る距離L1が予め設定されていて要求に応じて出力する
距離設定部と、前記積算値を受けるとともに前記距離L
1を呼び出して該積算値と比較し一致したら予備加工距
離一致信号を前記加工指令部に出力し、該加工指令部に
前記予備加工用の加工指令の生成を終了させるととも
に、レ−ザ出力零のレ−ザ発振器への加工指令とピアッ
シング加工位置へ復帰するレ−ザ加工機への加工指令と
を生成させた後、前記切断加工用の加工プログラム指令
に従った動きに復帰させる移動距離比較部とを備えたも
のである。
【0018】第3の発明に係るレーザ加工方法は、加工
プログラムに従って相対移動する被加工材にレーザビー
ムを照射して切断加工を行うものであり、加工プログラ
ムに指定された内容に従って切断加工の開始点における
ピアッシング加工を行う第1のステップと、ピアッシン
グ加工後所定の距離L1をピアッシング加工指定後の加
工プログラムに指定された加工軌跡またはこの加工軌跡
とは逆方向の加工軌跡を予備加工用の加工条件で予備加
工する第2のステップと、その後レーザビームの照射を
停止し、加工位置を前記ピアッシング加工位置に戻す動
作を行う第3のステップと、ピアッシング加工指定後の
加工プログラムに指定された内容に従って切断加工を開
始する第4のステップとからなる。
【0019】第4の発明に係るレ−ザ加工装置は、制御
装置と、この制御装置からレーザ発振用の加工指令を受
てレ−ザビ−ムを生成し出力するレ−ザ発振器と、前記
レ−ザビ−ムを受けて集光し被加工材に照射するととも
に前記制御装置から加工軌跡移動用の加工指令を受けて
被加工材を加工ヘッドに対して相対移動させるレ−ザ加
工機とからなるレーザ加工装置において、制御装置は、
制御プログラムの手順に従って加工プログラムを解析し
て加工プログラム指令を生成し出力するプログラム解析
部と、ピアッシング加工や、予備加工や、切断加工など
の加工条件デ−タを格納し、要求に応じて該加工条件デ
−タを選択的に出力する加工条件登録部と、前記加工プ
ログラム指令を受けて対応する加工条件デ−タを前記加
工条件登録部から呼び出してレーザ発振器とレ−ザ加工
機とを動作させる加工指令を生成し出力する加工指令部
と、前記プログラム解析部が解析している加工プログラ
ムのピアッシング命令を検出して、予備加工指令信号を
生成して前記加工指令部に出力するとともに、該加工指
令部と共働して、前記ピアッシング命令に基づく加工プ
ログラム指令後の加工プログラム指令を処理して加工指
令を生成する際に、指定された加工条件デ−タを予備加
工条件デ−タに置換して生成する加工指令とレ−ザ発振
器の出力零で加工位置を前記ピアッシング加工位置に戻
す加工指令とからなる予備加工用の加工指令を生成して
加工指令部から出力させる予備加工指令部と、加工指令
部と予備加工指令部とが共働して生成して出力する前記
レ−ザ発振器の出力零の加工指令を入力し、所定の時間
経過後に冷却終了信号を前記加工指令部に出力し、前記
ピアッシング命令に基づく加工プログラム指令以後の加
工プログラム指令に従った動作に復帰させる冷却指令部
とを備えたものである。
【0020】第5の発明に係るレ−ザ加工装置の冷却指
令部は、加工指令部と予備加工指令部とが共働して生成
して加工指令部から出力するレ−ザ発振器の出力零の加
工指令を受けて冷却時間の積算を開始し積算時間を出力
するビ−ム停止タイマと、レ−ザ発振器の発振を停止さ
せる時間T1が、予め格納されている時間設定部と、前
記ビ−ム停止タイマの出力する積算時間を受けるととも
に前記時間設定部から呼び出した時間T1とを比較して
一致したら冷却終了信号を前記加工指令部に出力し、前
記ピアッシング命令に基づく加工プログラム指令後の加
工プログラム指令に従った動作に復帰させる停止時間比
較部とからなる。
【0021】第6の発明に係るレーザ加工方法は、加工
プログラムに従って相対移動する被加工材にレーザビー
ムを照射して切断加工を行うものであり、加工プログラ
ムに指定された内容に従って切断加工の開始点における
ピアッシング加工を行う第1のステップと、ピアッシン
グ加工後所定の距離L1をピアッシング加工指定後の加
工プログラムに指定された加工軌跡またはこの加工軌跡
とは逆方向の加工軌跡を予備加工用の加工条件で予備加
工する第2のステップと、その後レーザビームの照射を
停止し、加工位置を前記ピアッシング加工位置に戻す動
作を行う第3のステップと、レーザビーム照射停止後に
所定の時間T1被加工材を冷却する動作を行う第4のス
テップと、ピアッシング加工指定後の加工プログラムに
指定された内容に従って切断加工を開始する第5のステ
ップとからなる。
【0022】第7の発明に係るレ−ザ加工装置は、制御
装置と、この制御装置からレーザ発振用の加工指令を受
てレ−ザビ−ムを生成し出力するレ−ザ発振器と、前記
レ−ザビ−ムを受けて集光し被加工材に照射するととも
に前記制御装置から加工軌跡移動用の加工指令を受けて
被加工材を加工ヘッドに対して相対移動させるレ−ザ加
工機とからなるレーザ加工装置において、制御装置は、
制御プログラムの手順に従って加工プログラムを解析し
て加工プログラム指令を生成し出力するプログラム解析
部と、ピアッシング加工や、予備加工や、切断加工など
の加工条件デ−タを格納し、要求に応じて該加工条件デ
−タを選択的に出力する加工条件登録部と、前記加工プ
ログラム指令を受けて対応する加工条件デ−タを前記加
工条件登録部から呼び出してレーザ発振器とレ−ザ加工
機とを動作させる加工指令を生成し出力する加工指令部
と、前記プログラム解析部が解析している加工プログラ
ムのピアッシング命令を検出して、予備加工指令信号を
生成して前記加工指令部に出力するとともに、該加工指
令部と共働して前記ピアッシング命令に基づく加工プロ
グラム指令後の加工プログラム指令を処理して加工指令
を生成する際に、指定された加工条件デ−タを予備加工
条件デ−タに置換して生成する加工指令とレ−ザ発振器
の出力零で加工位置を前記ピアッシング加工位置に戻す
加工指令とからなる予備加工用の加工指令を生成して加
工指令部から出力させる予備加工指令部と、加工指令部
と予備加工指令部とが共働して生成して出力する前記レ
−ザ発振器の出力零の加工指令を入力し、所定の時間経
過後に冷却終了信号を前記加工指令部に出力してレ−ザ
ビ−ム照射用の加工指令を生成し出力させる冷却指令部
と、前記冷却終了信号を前記加工指令部が受けてレ−ザ
ビ−ム照射用の加工指令を生成する際に出力する冷却予
備加工終了信号を受けて、所定時間経過後にビ−ム安定
信号を前記加工指令部に出力して前記ピアッシング命令
に基づく加工プログラム指令後の加工プログラム指令に
従った動作に復帰させるビ−ム安定指令部とを備えたも
のである。
【0023】第8の発明に係るレ−ザ加工装置のビ−ム
安定指令部は、加工指令部から出力される冷却予備加工
終了信号を受けて経過時間を積算し積算値を出力するビ
−ム照射タイマと、レ−ザ出力を継続する時間T2が予
め設定されている時間設定部と、ビ−ム照射タイマから
積算値を受けるとともにと時間設定部から時間T2を呼
び出して積算値と時間T2とを比較し一致したらビ−ム
安定信号信号を出力する照射時間比較部とからなる。
【0024】第9の発明に係るレーザ加工方法は、加工
プログラムに従って相対移動する被加工材にレーザビー
ムを照射して切断加工を行うものであり、加工プログラ
ムに指定された内容に従って切断加工の開始点における
ピアッシング加工を行う第1のステップと、ピアッシン
グ加工後所定の距離L1をピアッシング加工指定後の加
工プログラムに指定された加工軌跡またはこの加工軌跡
とは逆方向の加工軌跡を予備加工用の加工条件で予備加
工する第2のステップと、その後レーザビームの照射を
停止し、加工位置を前記ピアッシング加工位置に戻す動
作を行う第3のステップと、レーザビーム照射停止後に
所定の時間T1被加工材を冷却する動作を行う第4のス
テップと、冷却後その位置で所定の時間T2レーザビー
ムを発振しレーザ出力を安定させる動作を行う第5のス
テップと、ピアッシング加工指定後の加工プログラムに
指定された内容に従って切断加工を開始する第6のステ
ップとからなる。
【0025】第10の発明に係るレ−ザ加工装置は、制
御装置と、この制御装置からレーザ発振用の加工指令を
受てレ−ザビ−ムを生成し出力するレ−ザ発振器と、前
記レ−ザビ−ムを受けて集光し被加工材に照射するとと
もに前記制御装置から加工軌跡移動用の加工指令を受け
て被加工材を加工ヘッドに対して相対移動させるレ−ザ
加工機とからなり、制御装置は、制御プログラムの手順
に従って加工プログラムを解析して加工プログラム指令
を生成し出力するプログラム解析部と、ピアッシング加
工、予備加工、切断加工や終端加工などの加工条件デ−
タを格納し、要求に応じて該加工条件デ−タを選択的に
出力する加工条件登録部と、前記加工プログラム指令を
受けて対応する加工条件デ−タを前記加工条件登録部か
ら呼び出してレーザ発振器とレ−ザ加工機とを動作させ
る加工指令を生成し出力する加工指令部と、プログラム
解析部が解析している加工プログラムの切断終了命令を
検出して、終端加工補正指令信号を生成し前記加工指令
部に出力するとともに、該加工指令部と共働して終端加
工補正用の加工指令を生成し加工指令部から出力させる
とともに前記プログラム解析部から出力された切断終了
命令用の加工プログラム指令に基づく動作に復帰させる
終端加工補正指令部とを備えたものである。
【0026】第11の発明に係るレ−ザ加工装置の終端
加工補正指令部は、プログラム解析部が解析する切断終
了命令を検出し終端加工補正指令信号を生成し加工指令
部に出力して加工条件登録部から終端加工用の加工条件
デ−タを呼び出して設定させ、終端加工用の加工指令の
指定される部分を前記終端加工用の加工条件デ−タを使
って補正させる切断終了判定部と、終端加工補正指令信
号と加工指令部から出力される前記切断終了命令前の加
工軌跡移動を指定した加工指令とを受けて、中断完了ま
での残距離量を算出し出力する残距離算出部と、終端加
工を補正する距離L2が設定されている離設定部と、前
記残距離算出部から出力される切断完了までの残距離量
を受けるとともに前記距離設定部から距離L2を呼び出
して残距離量と距離L2とを比較して一致したら終端補
正開始信号を生成し加工指令部に出力して前記終端加工
用の加工指令を補正させる残距離比較部とからなる。
【0027】第12の発明に係るレーザ加工方法は、加
工プログラムに従って相対移動する被加工材にレーザビ
ームを照射して切断加工を行うものであり、切断加工の
終了点手前の所定位置まで加工プログラムに指定された
内容に従って切断加工を行う第1のステップと、終了点
手前の所定位置から終了点までを上記加工プログラムに
指定された内容に依らず、予め登録されている終端加工
条件に切り換えて切断加工する第2のステップとからな
る。
【0028】
【作用】第1の発明における制御装置は、予備加工指令
部で、プログラム解析部が解析している加工プログラム
のピアッシング命令を検出し、予備加工指令部と加工指
令部とで、共働して加工プログラム指令の所定量を予備
加工条件デ−タに置換した加工指令を生成し、続けてレ
−ザ発振器の出力零で加工位置を前記ピアッシング加工
位置に戻す加工指令を生成し前記加工指令部から出力さ
せる。
【0029】第2の発明における制御装置の予備加工指
令部は、穴加工判定部でプログラム解析部が解析してい
る加工プログラムのピアッシング命令を検出して、予備
加工指令信号を生成し加工指令部に出力して加工条件登
録部から予備加工用の加工条件デ−タを呼び出させて、
プログラム解析部から出力される切断加工用の加工プロ
グラム指令を、前記予備加工用加工条件デ−タを使って
予備加工用の加工指令を生成し出力させ、移動距離比較
部で、切断加工用の加工軌跡移量と予備加工する距離L
1とが一致したら予備加工距離一致信号を前記加工指令
部に出力し、該加工指令部に前記予備加工用の加工指令
の生成を終了させるとともに、レ−ザ出力零のレ−ザ発
振器への加工指令とピアッシング加工位置へ復帰するレ
−ザ加工機への加工指令とを生成させた後、前記切断加
工用の加工プログラム指令に従った動きに復帰させる。
【0030】第3の発明における第2、3と4のステッ
プは、ピアッシング加工後切断加工に先立って、所定の
距離L1を予備加工用の加工条件で予備加工し、加工位
置をピアッシング加工位置に戻す。
【0031】第4の発明における制御装置は、予備加工
指令部で、プログラム解析部が解析している加工プログ
ラムのピアッシング命令を検出し、予備加工指令部と加
工指令部とで、共働して加工プログラム指令の所定量を
予備加工条件デ−タに置換した加工指令を生成し、続け
てレ−ザ発振器の出力零で加工位置を前記ピアッシング
加工位置に戻す加工指令を生成し前記加工指令部から出
力させ、冷却指令部でレ−ザ発振器の出力零の加工指令
を受けて所定の時間経過後に冷却終了信号を前記加工指
令部に出力し前記ピアッシング命令に基づく加工プログ
ラム指令以後の加工プログラム指令に従った動作に復帰
させるせる。
【0032】第5の発明における制御装置は、予備加工
指令部で、プログラム解析部が解析している加工プログ
ラムのピアッシング命令を検出し、予備加工指令部と加
工指令部とで、共働して加工プログラム指令の所定量を
予備加工条件デ−タに置換した加工指令を生成し、続け
てレ−ザ発振器の出力零で加工位置を前記ピアッシング
加工位置に戻す加工指令を生成し前記加工指令部から出
力させ、冷却指令部では、ビ−ム照射タイマがレ−ザ発
振器の出力零の加工指令を受けて、所定の時間経過後に
冷却終了信号を照射時間比較部から前記加工指令部に出
力し前記ピアッシング命令に基づく加工プログラム指令
後の加工プログラム指令に従った動作に復帰させる。
【0033】第6の発明における第2、3と4のステッ
プは、ピアッシング加工後切断加工に先立って、所定の
距離L1を予備加工用の加工条件で予備加工し、加工位
置をピアッシング加工位置に戻すとともに、所定の時間
T1被加工材を冷却する。
【0034】第7の発明における制御装置は、予備加工
指令部で、プログラム解析部が解析している加工プログ
ラムのピアッシング命令を検出し、予備加工指令部と加
工指令部とで、共働して加工プログラム指令の所定量を
予備加工条件デ−タに置換した加工指令を生成し、続け
てレ−ザ発振器の出力零で加工位置を前記ピアッシング
加工位置に戻す加工指令を生成し前記加工指令部から出
力させ、冷却指令部でレ−ザ発振器の出力零の加工指令
を受けて所定の時間経過後に冷却終了信号を前記加工指
令部に出力し冷却を終了させるとともにレ−ザビ−ム照
射用の加工指令を生成し出力させ、ビ−ム安定指令部で
冷却予備加工終了信号を受けて、所定時間経過後ビ−ム
安定信号を加工指令部に出力して前記ピアッシング命令
に基づく加工プログラム指令後の加工プログラム指令に
従った動作に復帰させるせる。
【0035】第8の発明における制御装置の予備加工指
令部は、ビ−ム照射タイマで冷却終了後のレ−ザ照射時
間を計測し、照射時間比較部は計測した照射時間と所定
時間T2とを比較し一致したらビ−ム安定信号を加工指
令部に出力して、前記ピアッシング命令に基づく加工プ
ログラム指令後の加工プログラム指令に従った動作に復
帰させる。
【0036】第9の発明における第2、3、4と5のス
テップは、ピアッシング加工後切断加工に先立って、所
定の距離L1を予備加工用の加工条件で予備加工し、加
工位置をピアッシング加工位置に戻すとともに、所定の
時間T1被加工材を冷却し、その後所定の時間T2レー
ザビームを照射してレーザ発振出力を安定させる。
【0037】第10の発明における制御装置は、終端加
工補正指令部で、プログラム解析部が解析している加工
プログラムの切断終了命令を検出し、終端加工補正指令
部と加工指令部とが共働して切断終了用加工指令の前の
加工指令の所定量を終端加工条件デ−タで置換した加工
指令に修正する。
【0038】第11の発明における制御装置の終端加工
補正指令部は、切断終了判定部でプログラム解析部が解
析している加工プログラムの切断終了命令を検出して、
終端加工補正指令信号を生成し加工指令部に出力して、
加工条件登録部から終端加工用の加工条件デ−タを呼び
出させ、切断終了用加工指令の前の加工指令の所定量を
補正させる。この補正させる所定量は残距離比較部が出
力する終端補正終了信号で決定する。
【0039】第12の発明における第2のステップは、
切断加工終了前の所定の距離を終端加工条件で加工す
る。
【0040】
【実施例】
実施例1 図1は、本実施例の機能構成ブロック図であり、図19
と併せて本実施例の構成を以下に説明する。レ−ザ加工
装置は、制御装置1と、レ−ザ発振器6と、レ−ザ加工
機9とから構成されていて、レ−ザ発振器6とレ−ザ加
工機9とは、制御装置1の指令に基づき動作するととも
にその動作状況を制御装置1にフィ−ドバックしてい
る。制御装置1は、プログラム解析部18と、加工条件
登録部21と、移動指令部19と加工条件指令部20と
を備えた加工指令部100と、穴加工判定部22と移動
距離算出部23と移動距離比較部24と距離設定部25
とを備えた予備加工指令部200とから構成されてい
る。プログラム解析部18は、CPU2と、制御プログ
ラムを格納するROM3と、加工プログラムを格納する
RAM4等で構成され、制御プログラムの手順に従って
加工プログラムの内容を解析し、その解析結果を移動軌
跡指令、加工条件指令等からなる加工プログラム指令と
して出力する。
【0041】移動指令部19と加工条件指令部20とを
備えた加工指令部100は、CPU2、I/Oユニット
5、サ−ボアンプ15、16等で構成され、プログラム
解析部18が出力する加工プログラム指令(移動軌跡指
令、加工条件指令等)を受けて加工条件登録部21から
対応する加工条件デ−タを呼び出し、加工条件指令部2
0ではレ−ザ発振器6を動作させるレ−ザ出力、デュ−
ティ、周波数などからなる加工指令(レ−ザ発振指令)
を生成して出力し、移動指令部19ではレ−ザ加工機9
のサ−ボモ−タ13、14を動作させる量や速度等から
なる加工指令(−ザ加工指令)を生成して出力する。ま
た、加工プログラム上で個々の加工条件値を直接指定し
ている場合は、その値を加工条件データとして取り扱
う。
【0042】また、追って詳述するが、加工指令部10
0は、予備加工指令部200から出力される予備加工指
令信号(後述)を受けて、予備加工が完了するまでの
間、加工指令部100と予備加工指令部200とは共働
して予備加工用のレ−ザ発振指令、レ−ザ加工指令等か
らなる加工指令を生成して出力する。
【0043】加工条件登録部21は、加工条件デ−タの
記憶部であるRAM4と、加工条件デ−タ等の諸条件の
入力部や表示部であるるCRT/MDI装置17などで
構成され、加工指令部100の要求に基づいて加工条件
デ−タを選択的に出力する。加工条件デ−タとしては、
図12、18に示す第1条件から第4条件等であり、被
加工材10の材質や板厚により最適なものが入力されて
いる。穴加工判定部22と移動距離算出部23と移動距
離比較部24と距離設定部25とを備えた予備加工指令
部200は、CPU2、ROM3、RAM4などで構成
されたものであり、穴加工判定部22ではプログラム解
析部18が解析する加工プログラムのピアッシング命令
ステップの実行指令(図21aの加工プログラム例では
N02のピアッシング実行指令M120コードが該当す
る)を検出した時に予備加工指令信号を出力し、移動距
離算出部23では予備加工指令信号を受るとその後に加
工指令部100の移動指令部19から出力されるレ−ザ
加工指令を積算してその積算値を移動距離として出力
し、移動距離比較部24では移動距離算出部23により
算出された移動距離と距離設定部25に設定されている
距離(L1)とを比較して一致した時に移動距離一致信
号を出力する。なお、距離設定部25は予備加工する予
備加工距離を設定するもので、あらかじめ登録された値
L1が格納されている。
【0044】一方、加工指令部100は、穴加工判定部
22の出力する予備加工指令信号を受けて、加工条件登
録部21から予備加工用の加工条件データを呼び出し、
ピアッシング命令実行指令後の加工条件指令に指定され
た加工条件デ−タを、予備加工用の加工条件データと置
換して、レ−ザ発信指令とレ−ザ加工指令等とからなる
加工指令を、移動距離比較部24から出力される移動距
離一致信号を受けるまで生成し出力し続け、移動距離一
致信号を受けて、レ−ザ出力を零にして元のピアッシン
グ加工位置に戻るためのレ−ザ発信指令とレ−ザ加工指
令等とからなる加工指令を生成し出力して予備加工指令
を完了し、再度ピアッシング命令実行指令後にプログラ
ム解析部から出力された加工プログラム指令(予備加工
指令完了まで記憶しておく)に従った動作に戻る。尚、
加工プログラム、ピアッシング条件、予備加工条件、予
備加工距離L1および切断加工条件等はCRT/MDI
装置17を介してRAM4に入力される。
【0045】次にその動作を、図21aに示す加工プロ
グラムを例にとり、図2に示すフロ−チャ−トに基づい
て説明する。図21aは前述した通りのもので、ピアッ
シング加工の条件選択から設定形状への切断加工終了ま
での加工プログラムを示したものであり、N01の命令
はピアッシング条件選択指令、N02の命令はピアッシ
ング加工実行指令、N03の命令は切断加工条件選択指
令、N04〜N98の命令は切断形状に応じた移動軌跡
指令、N99の命令は切断加工終了指令である。
【0046】図2は、図21aの加工プログラムを実行
した場合の処理フロー図である。ステップS100に
て、プログラム解析部18は加工プログラムN01行の
命令を解析してピアッシング条件を選択する加工条件指
令を出力する、この指令を受けた加工指令部100は加
工条件登録部21からピアッシング条件デ−タを呼び出
してレ−ザ発振指令とレ−ザ加工指令とを生成し設定す
る。ステップS101にて、プログラム解析部18は加
工プログラムN02の命令を解析し、ピアッシング加工
実行指令を出力する。この指令を受けて加工指令部10
0はS100で生成し設定した指令を、レーザ発振器6
およびレ−ザ加工機9に出力する。この指令を受けたレ
ーザ発振器6およびレ−ザ加工機9はピアッシング加工
を実行し、完了時に完了情報を加工指令部100にフィ
ードバックする。加工指令部100はこのフィードバッ
ク情報を受けて、ピアッシング加工完了の処理を行う。
一方、予備加工指令部200では、穴加工判定部22が
プログラム解析部18が解析するピアッシング加工実行
命令を検出して、移動距離算出部23と加工指令部10
0とに予備加工指令信号を出力する。
【0047】ステップS200〜S203はプログラム
解析部18が加工プログラムN03行以降の命令を解析
し出力する移動軌跡指令と加工条件指令とを予備加工条
件デ−タに基づいて再編集して出力するもので、正規な
加工プログラム処理に基づいて実行する切断加工に先立
って行われる処理である。
【0048】ステップ200にて、プログラム解析部1
8は加工プログラムN03の命令を解析し、切断加工の
条件を選択する加工条件指令を出力する。この指令を受
けて加工指令部100は加工条件登録部21から切断加
工条件デ−タを呼び出すとともに、予備加工指令部20
0の穴加工判定部22が出力する予備加工指令信号を受
けて加工条件登録部21から予備加工条件データを呼び
出して、切断加工条件デ−タと予備加工条件デ−タとを
置換して設定する。ステップS201では、プログラム
解析部18は加工プログラムN04以後の命令ステップ
を順次解析して移動軌跡指令を出力する。この指令を受
けた加工指令部100は予備加工条件データを使ってレ
−ザ発信指令とレ−ザ加工指令とを移動距離比較部24
から出力される移動距離一致信号を受けるまで生成し出
力し続ける。一方、予備加工指令信号を受けた移動距離
算出部はレ−ザ加工指令の積算を開始して、その積算値
を移動距離として移動距離比較部24に出力する。移動
距離比較部24はこの移動距離と距離設定部25に設定
されている予備加工移動量L1とを比較して、これらが
一致したら移動距離一致信号を加工指令部100に出力
する。ステップS202では、加工指令部100は移動
距離一致信号を受けてレーザビームの照射を停止するレ
−ザ発振指令を生成し出力する。この指令を受けてレ−
ザ発振器はレーザビームの照射を一旦停止する(レーザ
発振器にレーザビーム照射停止の信号を出力しても良い
し、出力指令を0にする方法でも良い)。ステップS2
03では、加工指令部100は移動距離一致信号を受け
て、テーブルを移動させて加工位置をピアッシング位置
に戻すレ−ザ加工指令を生成し出力する。この指令を受
けてレ−ザ加工機9はテーブルを移動させて、加工位置
をピアッシング位置に戻す。そして、ピアッシング位置
に戻ったことを認識して、予備加工終了処置を行なう。
【0049】ステップS102にて、予備加工終了処置
に同期して、加工指令部100はプログラム解析部18
が加工プログラムのN03の命令を解析して出力した切
断加工用の加工条件指令に基づいて、加工条件登録部2
1から切断加工条件デ−タを呼出して設定する。ステッ
プS204にて、加工指令部100は切断加工条件デ−
タに基づいてレ−ザ発振指令を生成し出力する。この指
令を受けてレ−ザ発振器6は停止していたレーザビーム
照射を再び開始する。ステップS103にて、プログラ
ム解析部18は加工プログラムのN04命令からN98
命令を解析し移動軌跡指令を出力する。この指令を受け
て、加工指令部100はS102にてに設定した切断加
工条件デ−タを使って、加工軌跡を移動する速度を含む
レ−ザ発振指令を生成し出力する。この指令を受けたレ
−ザ加工機9は指定された切断速度でサーボモータ1
3、14を駆動しテーブルを移動させる。その結果被加
工材10は所望の形状に切断される。ステップS104
にて、プログラム解析部18は加工プログラムN99の
命令を解析し切断加工終了指令を出力する。この指令を
受けて加工指令部100はレーザ発振器6に対しレーザ
ザビームや加工ガスをオフする加工条件指令を出し、レ
ーザ発振器6はこの指令を実行する。以上で1つの加工
が終了する。
【0050】図3に本実施例での加工経路を示す。 (1)先ず被加工材10の位置Aにおいてピアッシング
を行なう。 (2)予備加工用条件で距離L1だけプログラム軌跡に
従って切断する。 (3)レーザビーム照射を停止してピアッシング位置A
に戻る。 (4)本来の切断条件でレーザビームを照射して切断す
る。
【0051】図4は他の実施例の処理フローを示すもの
で、図21aの加工プログラムを実行した場合の処理フ
ロー図である。この実施例は、実施例1の加工プログラ
ムに示す移動軌跡を、180度逆方向に予備加工してピ
アッシング位置に戻るものである。図4に於てステップ
S100からS104、S200からS204は、図2
と同等の処理を示す。ステップ205の処理は、図2に
示すステップ201の処理の内予備加工の進行方向を1
80度逆の方向に実行した点が異なるのみであるのでそ
の説明は省略する。
【0052】図5に本実施例での加工方法の様子を示
す。 (1)先ず被加工材10の位置Aにおいてピアッシング
を行なう。 (2)予備加工条件で距離L1だけプログラム指令とは
逆方向に切断する。 (3)レーザビーム照射を停止してピアッシング位置A
に戻る。 (4)本来の切断加工条件でレーザビームを照射してプ
ログラム指令方向へ切断する。 上記2つの実施例により溶融金属の流れる溝が予備加工
によって形成でき、溶融金属の流れがスムーズになるの
で、ピアッシング加工から切断加工に移行する際の加工
不良が阻止される。また、個々の加工プログラムに予備
加工を記載する必要がなく、材質と板厚とを指定すれ
ば、最適な予備加工条件を選択することが出来るものと
もなり、加工プログラム製作の精度と生産性とが改善さ
れる。
【0053】実施例2 図6は、この実施例の機能構成ブロック図である。図6
に基づいて、本実施例の構成を以下に説明する。図にお
いて、図1と同一符合は、同一または相当機能を示して
いるので重複する部分の説明は省略する。冷却指令部2
01は、加工指令部100が予備加工指令部200から
出力される予備加工指令信号を受けて予備加工を実行
し、ピアッシング位置Aに戻る際に出力するレ−ザ発振
指令(レーザビームの照射を停止させる指令)を受けた
時に、ビーム照射停止タイマ26を動作せて停止時間を
積算して、その積算値を停止時間として出力する。ビー
ム照射停止時間比較部27は、停止時間とビーム照射停
止時間設定部28に設定された時間T1とを比較し、そ
れらが一致したら停止時間一致信号を移動指令部19お
よび加工条件指令部20からなる加工指令部100に伝
える。この停止時間一致信号を受けて、加工指令部10
0は予備加工・停止指令部の指令に対応する動作を完了
させて、プログラム解析部から指令される切断加工用の
加工条件指令の処理に戻る。
【0054】図7は実施例2における処理フロー図であ
る。ステップS100からS104、S200から20
4の処理は図2と同等であり重複説明を省略する。ステ
ップS206にて、ビーム照射停止時間設定部28から
設定された時間T1経過が判定され停止時間一致信号が
出力されるまで被加工材10を冷却する。これには冷却
専用の冷却材噴射装置を取り付けて用いても良いし、簡
易的には加工ガスの噴射だけでも良い(レーザビームの
照射が停止している状態なので効果がある)。また、ス
テップS206の冷却はレーザビーム照射停止中であれ
ば、ステップS203でピアッシング位置に戻る前でも
よい。図4の処理にも同様の機能を追加すれば、同等の
冷却効果が得られる。
【0055】図8に本実施例での加工方法の様子を示
す。 (1)先ず被加工材10の位置Aにおいてピアッシング
を行なう。 (2)開始部分用条件で距離L1だけプログラム軌跡に
従って切断する。 (3)レーザビーム照射を停止してピアッシング位置A
に戻る。 (4)時間T1だけ被加工材10を冷却する。 (5)本来の切断条件でレーザビームを照射して切断す
る。 本実施例により、溶融金属の流れる溝が予備加工によっ
て形成でき、溶融金属の流れがスムーズになるととも
に、過多の蓄熱がない状態で、ピアッシング加工から切
断加工に移行することができので、移行の際の加工不良
が阻止される。また、個々の加工プログラムに予備加工
や冷却時間を記載する必要がなく、材質と板厚と冷却方
式とを指定すれば、最適な予備加工条件、冷却時間を選
択することが出来るものともなり、加工プログラム製作
の精度と生産性が改善される。
【0056】実施例3 図9は、この実施例の機能構成ブロック図である。図9
に基づいて、本実施例の構成を以下に説明する。図にお
いて、図6と同一符合は、同一または相当機能を示して
いるので重複する部分の説明は省略する。ビ−ム安定時
間指令部202は、加工指令部100がレ−ザ発振器6
にレザ−ビ−ムの再照射を指令した時の指令を、ビーム
照射タイマ29で受けてレーザビーム再照射からの時間
を積算しその積算値を照射時間として出力し、この出力
を受けたビーム照射時間比較部30は、照射時間とビー
ム照射時間設定部31に設定された時間T2とを比較
し、それらが一致したらビ−ム安定時間一致信号を加工
指令部100に出力する。一方、加工指令部100は、
停止指令部201から停止時間一致信号を受けてレ−ザ
出力の再照射を指令するレ−ザ発振指令をレ−ザ発振器
に出力した後ビ−ム安定時間一致信号を受けるまでの間
レ−ザ加工機9を動作させるレ−ザ加工指令出力を一時
停止していて、ビ−ム安定時間一致信号を受けてこの一
時停止を解除する。
【0057】図10は実施例3における処理フロー図で
ある。図において、ステップS100からS104、S
200から206の処理は図7と同等でありその重複説
明を省略する。ステップS207にて、加工指令部10
0は、照射時間比較部30からビ−ム安定時間一致信号
が入力されるまでステップS103の切断加工用のレ−
ザ加工指令出力を停止して待つ。この間にレーザ発振器
6の出力や熱レンズ状態が安定する。図4の処理にも同
様の機能を追加すれば、同等の効果が得られる。
【0058】図11に本実施例での加工方法の様子を示
す。 (1)先ず被加工材10の位置Aにおいてピアッシング
を行なう。 (2)開始部分用条件で距離L1だけプログラム軌跡に
従って切断する。 (3)レーザビーム照射を停止してピアッシング位置A
に戻る。 (4)時間T1だけ被加工材10を冷却する。 (5)本来の切断条件でレーザビームを照射して時間T
2だけ待機する。 (6)加工軌跡に従って切断加工する。 本実施例により、溶融金属の流れる溝が予備加工によっ
て形成でき、溶融金属の流れがスムーズになるととも
に、過多の蓄熱がない状態で、かつ、レ−ザビ−ム出力
が安定した状態で、ピアッシング加工から切断加工に移
行することができので、移行の際の加工不良が阻止され
る。また、個々の加工プログラムに予備加工や冷却時間
やレ−ザビ−ムを安定させる手続きなどを記載する必要
がなく、材質と板厚と冷却方式とを指定すれば、最適な
予備加工条件、冷却時間、レ−ザビ−ム安定時間等を選
択することが出来るものともなり、加工プログラム製作
の精度と生産性が改善される。
【0059】実施例4 実施例1から3における距離L1及び時間T1、T2は
被加工材10により最適な数値が異なる。したがって固
定値では異なる被加工材10に対応できず、またパラメ
ータでその都度設定するのも面倒である。この対策とし
て被加工材10に応じた加工条件データに前記L1等を
追加した実施例を図12に示す。被加工材10毎に図1
2のような加工条件データを登録しておく。データ33
から35には前記距離L1、時間T1、T2を設定す
る。データ32には前記実施例に示した処理を行なうか
否かを設定する。薄板のような被加工材10では前記実
施例に示した処理は不要であり、逆に加工時間が長くな
るため使用しない方が良い。また、厚板加工でも低速切
断の場合は前記実施例に示した処理は不要なので、加工
条件登録部21(RAM4)の容量に余裕がある場合
は、第1条件以下の各条件に各々データ32から35が
設定できるようにしても良い。
【0060】実施例5 図13は本実施例の機能ブロック図である。図に基づい
て構成の説明を以下示す。なお、図において実施例1と
同一符合は同一または相当部示しその重複説明を省略す
る。切断終端指令部203は、切断終了判定部36と、
残距離算出部37と、残距離算出部38と、距離設定部
39とで構成されている。切断終了判定部36は、プロ
グラム解析部18が解析する加工プログラム命令の内の
切断終了命令を検出して、この切断終了命令の前にプロ
グラム解析部18が処理して指令した移動軌跡指令が切
断終了点への移動であることを判定して終端加工指令信
号を加工指令部100と移動残距離算出部37に伝え
る。例えば図21aの加工プログラム例では切断終了指
令M121コードを検出すれば、その前の移動が切断終
了点への移動である。移動残距離算出部37は切断終了
判定部36から出力された終端加工指令信号を受けて、
切断終了点への移動と判定された移動軌跡指令に基づく
切断終了点への移動指令から移動残距離を算出し算出値
を出力する。移動残距離比較部38は移動残距離算出部
37により算出された移動残距離と距離設定部39に設
定された距離L2とを比較し、これらが一致したら残距
離一致指令信号を加工指令部100に出力する。一方、
加工指令部100は終端加工指令信号を受けて加工条件
登録部21から終端加工条件デ−タを呼出し、残距離一
致指令信号を受けて以後の加工条件デ−タを終端加工条
件デ−タに置換する。
【0061】図14は実施例5における処理フロー図
で、本処理は図2、図4等のステップS103内におい
てプログラム軌跡に従って移動を行なう処理と同時に実
行される加工条件の変更処理である。切断終了判定部3
6はステップS300にて、実行中の指令が切断の最終
移動か否かを判定する。切断の最終移動と判定された場
合、移動残距離比較部38はステップS301にて移動
残距離が所定の距離L2以内か判定する。製品切り落と
しまでの残距離がL2以内の場合は加工条件指令部20
はステップS302にて終了部分用の終端加工条件デ−
タを呼び出して設定する。終了部分用の条件は、低速低
出力低周波数のパルス切断条件を切断用の条件と同じく
加工条件登録部21(RAM4)内に加工条件データと
して登録しておく。実行中の移動が切断の最終移動でな
い場合および移動残距離がL2以上の場合は、加工条件
の変更は行なわず処理を終える。
【0062】図15に本実施例での加工方法の様子を示
す。 (1)切断終了点Cに向かって切断する。 (2)切断終了点の手前距離L2の位置Dから終了部分
用条件に切り換えて切断する。 実施例1から4により切断開始部の加工不良を防ぐこと
ができるが、切断終了部に溶け落ちが発生する問題があ
る。すなはち、被加工材10上面に対して下面の切断が
遅れた状態で切断終了点に達すると、上面は切り残しが
なくても下面に僅かな切り残しができる状態になる。こ
の状態でさらにレーザビームが照射されると、僅かな切
り残し部分が一度に溶け落ち、切断面に溶け落ちた跡が
残り品質が落ちる。本実施例は上記問題を解決するもの
で、本実施例によれば、切断加工直前の加工不良を阻止
することができる。また、個々の加工プログラムに切断
終了部の詳細な加工情報を記載する必要がなく、加工プ
ログラムの生産性と精度とが向上する効果がある。
【0063】図16は他の実施例の処理フロー図であ
り、切断加工終端部にミクロジョイントを簡単、確実に
生成する為の処理フローである。以下、図に基づいて処
理手順を説明する。なお、前記実施例と同一符号は同
一、または相当部を示し重複説明を省略する。ステップ
S300からS302の処理は図14と同等である。距
離設定部39には2種類の残距離L2、L3を設定し、
移動残距離比較部38は各々の設定と算出した残距離を
比較するようにして、ステップS303では移動残距離
が所定の距離L3以内か判定する。製品切り落としまで
の残距離がL3以内の場合はステップS304にてレー
ザビームの照射を停止する。これにはレーザ発振器にレ
ーザビーム照射停止の信号を出力しても良いし、出力指
令を0にする方法でもよい。レーザビームの照射を停止
することにより距離L3の切り残しができる。ステップ
S302で低速低出力の終了部専用の条件に切り換える
ので、それまでの切断条件に依らず、一定のミクロジョ
イント幅で適正なミクロジョイントができ、プログラム
編集も不要となる。
【0064】図17に本実施例での加工方法の様子を示
す。 (1)切断終了点Cに向かって切断する。 (2)切断終了点の手前距離L2の位置Dから終了部分
用条件に切り換えて切断する。 (3)切断終了点の手前距離L3の位置Eからビームの
照射を停止する。 この実施例によれっば、従来は加工プログラムにて切断
終点の位置を切り残しのできる位置にしていたが、切断
速度やレーザ出力により適正なミクロジョイント幅は長
くなったり短くなったり異なるためプログラム作成が面
倒であった。また、実際に加工してからミクロジョイン
ト幅を変更するのもプログラム編集が面倒であった。こ
の実施例によれっば、これらの問題を解決し、安定した
ミクロジョイント生成が可能であり、加工プログラムの
生産性と制度が向上する。
【0065】実施例6 実施例5における距離L2、L3は被加工材10により
最適な数値が異なる。したがって固定値では異なる被加
工材10に対応できず、またパラメータでその都度設定
するのも面倒である。この対策として被加工材10に応
じた加工条件データに前記L2等を追加した実施例を図
18に示す。被加工材10毎に図18のような加工条件
データを登録しておく。データ41、43には前記距離
L2、L3を設定する。データ40、42には各々の実
施例に示した処理を行なうか否かを設定する。使用条件
に依っては前記実施例に示した処理は不要な場合が有る
ので、RAMの容量に余裕がある場合は、第1条件以下
の各条件に各々データ40から43が設定できるように
する。
【0066】
【発明の効果】以上のように構成された、第1、2と3
の発明によれば、ピアッシング加工後切断加工に先だっ
て予備加工が実行され溝が形成されるので、切断加工の
際に溶融金属の流れ不良に起因する不良発生を防止する
ことができるとともに、加工プログラム製作の精度と生
産性とが向上するという効果を奏する。
【0067】以上のように構成された、第4、5と6の
発明によれば、ピアッシング加工後切断加工に先だって
予備加工が実行され溝が形成され、更に所定の時間被加
工材を冷却するので、切断加工の際に溶融金属の流れ不
良や入熱過多に起因する不良発生を防止することができ
るとともに、加工プログラム製作の精度と生産性とが向
上するという効果を奏する。
【0068】以上のように構成された、第7、8と9の
発明によれば、ピアッシング加工後本切断加工に先だっ
て予備加工が実行されることにより溝が形成され、更に
所定の時間被加工材を冷却した後レ−ザビ−ムの出力を
安定させるために所定時間だけレ−ザビ−ムを照射して
から加工プログラムの指令に従って切断加工を行うの
で、切断加工の初期に生じる溶融金属の流れ不良や、入
熱過多や、レ−ザビ−ムの不安定などに起因する不良発
生を防止することができるとともに、比較的単純な加工
プログラムで済むので、加工プログラム製作の精度と生
産性とが向上するという効果を奏する。
【0069】以上のように構成された、第10、11と
12の発明によれば、切断終了点から所定の距離だけ手
前の位置から、終端加工用の加工条件に切り換えて切断
終了点まで切断することを可能にしたので、個々の加工
プログラムに切断終了部の詳細な加工情報を記載する必
要がなく、比較的単純な加工プログラムで済むので、加
工プログラム製作の精度と生産性とが向上するという効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示す機能ブロック図であ
る。
【図2】本発明の実施例1による加工の処理フロー図で
ある。
【図3】本発明の実施例1による加工の様子を示す図で
ある。
【図4】本発明の実施例1の別の実施例による処理フロ
ー図である。
【図5】本発明の実施例1の別の実施例による加工の様
子を示す図である。
【図6】本発明の実施例2を示す機能ブロック図であ
る。
【図7】本発明の実施例2による加工の処理フロー図で
ある。
【図8】本発明の実施例2による加工の様子を示す図で
ある。
【図9】本発明の実施例3を示す機能ブロック図であ
る。
【図10】本発明の実施例3による加工の処理フロー図
である。
【図11】本発明の実施例3による加工の様子を示す図
である。
【図12】本発明の実施例4を示す登録加工条件データ
例である。
【図13】本発明の実施例5を示す機能ブロック図であ
る。
【図14】本発明の実施例5による加工の処理フロー図
である。
【図15】本発明の実施例5による加工の様子を示す図
である。
【図16】本発明の実施例5の別の実施例による加工の
処理フロー図である。
【図17】本発明の実施例5の別の実施例による加工の
様子を示す図である。
【図18】本発明の実施例6を示す登録加工条件データ
例である。
【図19】レーザ加工装置の構成図である。
【図20】従来のレーザ加工装置の機能ブロック図であ
る。
【図21】レーザ加工装置の加工プログラム例とこれに
対応する処理フロー図である。
【図22】レーザ加工の様子を示す図である。
【図23】切断面の遅れ量の板厚と切断速度による変化
をしめすグラフである。
【符号の説明】
1 制御装置、2 プロセッサ、3 ROM、4 メモ
リ、6 レーザ発振器、9 レーザ加工機、18 プロ
グラム解析部、19 移動指令部、20 加工条件指令
部、21 加工条件登録部、22 穴加工判定部、23
移動距離算出部、24 移動距離比較部、25 移動
距離設定部、26 ビ−ム停止タイマ、27 停止時間
比較部、28 時間設定部、29 ビ−ム照射タイマ、
30 照射時間比較部、31 時間設定部、36 切断
終了判定部、37 残距離算出部、38 残距離比較
部、39 距離設定部、100 加工指令部、200
予備加工指令部、201 冷却指令部、202 ビ−ム
安定指令部、203 終端加工補正指令部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−309480(JP,A) 特開 昭62−234686(JP,A) 特開 平6−55285(JP,A) 特開 平6−665(JP,A) 特開 平3−106583(JP,A) 特開 平4−80802(JP,A) 特開 平7−214356(JP,A) 特開 平5−15988(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 G05B 19/05

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御装置と、この制御装置からレーザ発
    振用の加工指令を受てレ−ザビ−ムを生成し出力するレ
    −ザ発振器と、前記レ−ザビ−ムを受けて集光し被加工
    材に照射するとともに前記制御装置から加工軌跡移動用
    の加工指令を受けて被加工材を加工ヘッドに対して相対
    移動させるレ−ザ加工機とからなり、 制御装置は、制御プログラムの手順に従って加工プログ
    ラムを解析して加工プログラム指令を生成し出力するプ
    ログラム解析部と、 ピアッシング加工や、予備加工や、切断加工などの加工
    条件デ−タを格納し、要求に応じて該加工条件デ−タを
    選択的に出力する加工条件登録部と、 前記加工プログラム指令を受けて対応する加工条件デ−
    タを前記加工条件登録部から呼び出して、前記レーザ発
    振用の加工指令と前記加工軌跡移動用の加工指令とを生
    成し出力する加工指令部と、 前記プログラム解析部が解析している加工プログラムの
    ピアッシング命令を検出して、予備加工指令信号を生成
    し前記加工指令部に出力するとともに、該加工指令部と
    共働して、前記ピアッシング命令に基づく加工プログラ
    ム指令後の加工プログラム指令の所定量を処理して、加
    工指令を生成する際に、指定された加工条件デ−タを予
    備加工条件デ−タに置換して予備加工用の加工指令を生
    成し、続けてレ−ザ発振器の出力零で、加工位置を前記
    ピアッシング加工位置に戻す加工指令を生成し、前記加
    工指令部から出力させる予備加工指令部とを備えたこと
    を特徴とするレ−ザ加工装置。
  2. 【請求項2】 予備加工指令部は、プログラム解析部が
    解析している加工プログラムのピアッシング命令を検出
    して予備加工指令信号を生成し、加工指令部に出力して
    加工条件登録部から予備加工用の加工条件デ−タを呼び
    出させて、プログラム解析部から出力される切断加工用
    の加工プログラム指令を、前記予備加工用加工条件デ−
    タを使って予備加工用の加工指令を生成し出力させる穴
    加工判定部と、前記予備加工指令信号を受けて前記加工
    指令部が生成した前記予備加工用の加工指令から切断加
    工用の加工軌跡移量を積算し積算値を出力する移動距離
    算出部と、予備加工する距離L1が予め設定されていて
    要求に応じて出力する距離設定部と、前記積算値を受け
    るとともに前記距離L1を呼び出して該積算値と比較し
    一致したら予備加工距離一致信号を前記加工指令部に出
    力し、該加工指令部に前記予備加工用の加工指令の生成
    を終了させるとともに、レ−ザ出力零のレ−ザ発振器へ
    の加工指令とピアッシング加工位置へ復帰するレ−ザ加
    工機への加工指令とを生成させた後、前記切断加工用の
    加工プログラム指令に従った動きに復帰させる移動距離
    比較部とからなる請求項1記載のレ−ザ加工装置。
  3. 【請求項3】 加工プログラムに従って相対移動する被
    加工材にレーザビームを照射して切断加工を行うレーザ
    加工方法において、加工プログラムに指定された内容に
    従って切断加工の開始点におけるピアッシング加工を行
    う第1のステップと、ピアッシング加工後所定の距離L
    1をピアッシング加工指定後の加工プログラムに指定さ
    れた加工軌跡またはこの加工軌跡とは逆方向の加工軌跡
    を予備加工用の加工条件で予備加工する第2のステップ
    と、その後レーザビームの照射を停止し、加工位置を前
    記ピアッシング加工位置に戻す動作を行う第3のステッ
    プと、ピアッシング加工指定後の加工プログラムに指定
    された内容に従って切断加工を開始する第4のステップ
    とからなるレーザ加工方法。
  4. 【請求項4】 制御装置と、この制御装置からレーザ発
    振用の加工指令を受てレ−ザビ−ムを生成し出力するレ
    −ザ発振器と、前記レ−ザビ−ムを受けて集光し被加工
    材に照射するとともに前記制御装置から加工軌跡移動用
    の加工指令を受けて被加工材を加工ヘッドに対して相対
    移動させるレ−ザ加工機とからなるレーザ加工装置にお
    いて、 制御装置は、制御プログラムの手順に従って加工プログ
    ラムを解析して加工プログラム指令を生成し出力するプ
    ログラム解析部と、 ピアッシング加工や、予備加工や、切断加工などの加工
    条件デ−タを格納し、要求に応じて該加工条件デ−タを
    選択的に出力する加工条件登録部と、 前記加工プログラム指令を受けて対応する加工条件デ−
    タを前記加工条件登録部から呼び出してレーザ発振器と
    レ−ザ加工機とを動作させる加工指令を生成し出力する
    加工指令部と、 前記プログラム解析部が解析している加工プログラムの
    ピアッシング命令を検出して、予備加工指令信号を生成
    して前記加工指令部に出力するとともに、該加工指令部
    と共働して、前記ピアッシング命令に基づく加工プログ
    ラム指令後の加工プログラム指令を処理して、加工指令
    を生成する際に、指定された加工条件デ−タを予備加工
    条件デ−タに置換して生成する加工指令とレ−ザ発振器
    の出力零で加工位置を前記ピアッシング加工位置に戻す
    加工指令とからなる予備加工用の加工指令を生成して加
    工指令部から出力させる予備加工指令部と、 加工指令部と予備加工指令部とが共働して生成して出力
    する前記レ−ザ発振器の出力零の加工指令を入力し、所
    定の時間経過後に冷却終了信号を前記加工指令部に出力
    し、前記ピアッシング命令に基づく加工プログラム指令
    以後の加工プログラム指令に従った動作に復帰させる冷
    却指令部とを備えたことを特徴とするレ−ザ加工装置。
  5. 【請求項5】 冷却指令部は、加工指令部と予備加工指
    令部とが共働して生成して加工指令部から出力するレ−
    ザ発振器の出力零の加工指令を受けて冷却時間の積算を
    開始し積算時間を出力するビ−ム停止タイマと、 レ−ザ発振器の発振を停止させる時間T1が、予め格納
    されている時間設定部と、 前記ビ−ム停止タイマの出力する積算時間を受けるとと
    もに前記時間設定部から呼び出した時間T1とを比較し
    て一致したら冷却終了信号を前記加工指令部に出力し、
    前記ピアッシング命令に基づく加工プログラム指令後の
    加工プログラム指令に従った動作に復帰させる停止時間
    比較部とからなる請求項4記載のレ−ザ加工装置。
  6. 【請求項6】 加工プログラムに従って相対移動する被
    加工材にレーザビームを照射して切断加工を行うレーザ
    加工方法において、加工プログラムに指定された内容に
    従って切断加工の開始点におけるピアッシング加工を行
    う第1のステップと、ピアッシング加工後所定の距離L
    1をピアッシング加工指定後の加工プログラムに指定さ
    れた加工軌跡またはこの加工軌跡とは逆方向の加工軌跡
    を予備加工用の加工条件で予備加工する第2のステップ
    と、その後レーザビームの照射を停止し、加工位置を前
    記ピアッシング加工位置に戻す動作を行う第3のステッ
    プと、レーザビーム照射停止後に所定の時間T1被加工
    材を冷却する動作を行う第4のステップと、ピアッシン
    グ加工指定後の加工プログラムに指定された内容に従っ
    て切断加工を開始する第5のステップとからなるレーザ
    加工方法。
  7. 【請求項7】 制御装置と、この制御装置からレーザ発
    振用の加工指令を受てレ−ザビ−ムを生成し出力するレ
    −ザ発振器と、前記レ−ザビ−ムを受けて集光し被加工
    材に照射するとともに前記制御装置から加工軌跡移動用
    の加工指令を受けて被加工材を加工ヘッドに対して相対
    移動させるレ−ザ加工機とからなるレーザ加工装置にお
    いて、 制御装置は、制御プログラムの手順に従って加工プログ
    ラムを解析して加工プログラム指令を生成し出力するプ
    ログラム解析部と、 ピアッシング加工や、予備加工や、切断加工などの加工
    条件デ−タを格納し、要求に応じて該加工条件デ−タを
    選択的に出力する加工条件登録部と、 前記加工プログラム指令を受けて対応する加工条件デ−
    タを前記加工条件登録部から呼び出してレーザ発振器と
    レ−ザ加工機とを動作させる加工指令を生成し出力する
    加工指令部と、 前記プログラム解析部が解析している加工プログラムの
    ピアッシング命令を検出して、予備加工指令信号を生成
    して前記加工指令部に出力するとともに、該加工指令部
    と共働して前記ピアッシング命令に基づく加工プログラ
    ム指令後の加工プログラム指令を処理して加工指令を生
    成する際に、指定された加工条件デ−タを予備加工条件
    デ−タに置換して生成する加工指令とレ−ザ発振器の出
    力零で加工位置を前記ピアッシング加工位置に戻す加工
    指令とからなる予備加工用の加工指令を生成して加工指
    令部から出力させる予備加工指令部と、 加工指令部と予備加工指令部とが共働して生成して出力
    する前記レ−ザ発振器の出力零の加工指令を入力し、所
    定の時間経過後に冷却終了信号を前記加工指令部に出力
    してレ−ザビ−ム照射用の加工指令を生成し出力させる
    冷却指令部と、 前記冷却終了信号を前記加工指令部が受けてレ−ザビ−
    ム照射用の加工指令を生成する際に出力する冷却予備加
    工終了信号を受けて、所定時間経過後にビ−ム安定信号
    を前記加工指令部に出力して前記ピアッシング命令に基
    づく加工プログラム指令後の加工プログラム指令に従っ
    た動作に復帰させるビ−ム安定指令部とを備えたことを
    特徴とするレ−ザ加工装置。
  8. 【請求項8】 ビ−ム安定指令部は、加工指令部から出
    力される冷却予備加工終了信号を受けて経過時間を積算
    し積算値を出力するビ−ム照射タイマと、 レ−ザ出力を継続する時間T2が予め設定されている時
    間設定部と、 ビ−ム照射タイマから積算値を受けるとともにと時間設
    定部から時間T2を呼び出して積算値と時間T2とを比
    較し一致したらビ−ム安定信号信号を出力する照射時間
    比較部とからなる請求項7記載のレ−ザ加工装置。
  9. 【請求項9】 加工プログラムに従って相対移動する被
    加工材にレーザビームを照射して切断加工を行うレーザ
    加工方法において、加工プログラムに指定された内容に
    従って切断加工の開始点におけるピアッシング加工を行
    う第1のステップと、ピアッシング加工後所定の距離L
    1をピアッシング加工指定後の加工プログラムに指定さ
    れた加工軌跡またはこの加工軌跡とは逆方向の加工軌跡
    を予備加工用の加工条件で予備加工する第2のステップ
    と、その後レーザビームの照射を停止し、加工位置を前
    記ピアッシング加工位置に戻す動作を行う第3のステッ
    プと、レーザビーム照射停止後に所定の時間T1被加工
    材を冷却する動作を行う第4のステップと、冷却後その
    位置で所定の時間T2レーザビームを発振しレーザ出力
    安定させる動作を行う第5のステップと、ピアッシン
    グ加工指定後の加工プログラムに指定された内容に従っ
    て切断加工を開始する第6のステップとからなるレーザ
    加工方法。
  10. 【請求項10】 制御装置と、この制御装置からレーザ
    発振用の加工指令を受てレ−ザビ−ムを生成し出力する
    レ−ザ発振器と、前記レ−ザビ−ムを受けて集光し被加
    工材に照射するとともに前記制御装置から加工軌跡移動
    用の加工指令を受けて被加工材を加工ヘッドに対して相
    対移動させるレ−ザ加工機とからなるレーザ加工装置に
    おいて、 制御装置は、制御プログラムの手順に従って加工プログ
    ラムを解析して加工プログラム指令を生成し出力するプ
    ログラム解析部と、 ピアッシング加工、予備加工、切断加工や終端加工など
    の加工条件デ−タを格納し、要求に応じて該加工条件デ
    −タを選択的に出力する加工条件登録部と、 前記加工プログラム指令を受けて対応する加工条件デ−
    タを前記加工条件登録部から呼び出してレーザ発振器と
    レ−ザ加工機とを動作させる加工指令を生成し出力する
    加工指令部と、 前記プログラム解析部が解析している加工プログラムの
    切断終了命令を検出して、終端加工補正指令信号を生成
    し前記加工指令部に出力するとともに、該加工指令部と
    共働して終端加工補正用の加工指令を生成し加工指令部
    から出力させるとともに前記プログラム解析部から出力
    された切断終了命令用の加工プログラム指令に基づく動
    作に復帰させる終端加工補正指令部とを備えたことを特
    徴とするレ−ザ加工装置。
  11. 【請求項11】 終端加工補正指令部は、プログラム解
    析部が解析する切断終了命令を検出し終端加工補正指令
    信号を生成し加工指令部に出力して加工条件登録部から
    終端加工用の加工条件デ−タを呼び出して設定させ、終
    端加工用の加工指令の指定される部分を前記終端加工用
    の加工条件デ−タを使って補正させる切断終了判定部
    と、 終端加工補正指令信号と加工指令部から出力される前記
    切断終了命令前の加工軌跡移動を指定した加工指令とを
    受けて、切断完了までの残距離量を算出し出力する残距
    離算出部と、 終端加工を補正する距離L2が設定されている離設定部
    と、 前記残距離算出部から出力される切断完了までの残距離
    量を受けるとともに前記距離設定部から距離L2を呼び
    出して残距離量と距離L2とを比較して一致したら終端
    補正開始信号を生成し加工指令部に出力して前記終端加
    工用の加工指令を補正させる残距離比較部とからなる請
    求項10記載のレ−ザ加工装置。
  12. 【請求項12】 加工プログラムに従って相対移動する
    被加工材にレーザビームを照射して切断加工を行うレー
    ザ加工方法において、切断加工の終了点手前の所定位置
    まで加工プログラムに指定された内容に従って切断加工
    を行う第1のステップと、終了点手前の所定位置から終
    了点までを上記加工プログラムに指定された内容に依ら
    ず、予め登録されている終端加工条件に切り換えて切断
    加工する第2のステップとからなるレーザ加工方法。
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