JP3383044B2 - レーザ加工制御装置 - Google Patents
レーザ加工制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工制御装置に関
し、特にレーザ出力を加工状態に応じて可変制御するレ
ーザ加工制御装置に関するものである。
し、特にレーザ出力を加工状態に応じて可変制御するレ
ーザ加工制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】数値制御装置により動作制御されるレー
ザ加工装置において、数値制御装置が解釈するＮＣプロ
グラムコードに従い、レーザの出射光軸に直交する平面
上にて、予め設定されたレーザ出力と送り速度のもと
に、位置制御を行って所定形状の切断などのレーザ加工
を行う場合、加工形状精度をよくするためには、ＣＷ
（連続）発振モードよりパルス発振モードが使用され
る。これは、パルス発振モードによる場合、被加工物に
対する平均入熱量がＣＷ発振モードより少ないことか
ら、加工速度が必然的に遅くなり、これに応じて送り系
のサーボモータの追従遅れが減少し、このことによって
加工形状精度が向上するからである。
ザ加工装置において、数値制御装置が解釈するＮＣプロ
グラムコードに従い、レーザの出射光軸に直交する平面
上にて、予め設定されたレーザ出力と送り速度のもと
に、位置制御を行って所定形状の切断などのレーザ加工
を行う場合、加工形状精度をよくするためには、ＣＷ
（連続）発振モードよりパルス発振モードが使用され
る。これは、パルス発振モードによる場合、被加工物に
対する平均入熱量がＣＷ発振モードより少ないことか
ら、加工速度が必然的に遅くなり、これに応じて送り系
のサーボモータの追従遅れが減少し、このことによって
加工形状精度が向上するからである。
【０００３】また位置制御は、一般に閉ループ制御方式
にて行われ、遅れ時間を含むから、精密加工において
は、遅れ時間に起因する加工誤差を低減すべく、コーナ
部や微小円弧部など、加工方向が急激に変化する部分の
加工に際して加工速度を変更することがある。またこの
加工速度の変更は、数値制御装置の演算速度、サーボモ
ータの追従遅れなどによる制限によっても行われること
がある。
にて行われ、遅れ時間を含むから、精密加工において
は、遅れ時間に起因する加工誤差を低減すべく、コーナ
部や微小円弧部など、加工方向が急激に変化する部分の
加工に際して加工速度を変更することがある。またこの
加工速度の変更は、数値制御装置の演算速度、サーボモ
ータの追従遅れなどによる制限によっても行われること
がある。
【０００４】またこの加工速度の変化に対応してＮＣプ
ログラムによりレーザ出力を変更することが行われてい
る。
ログラムによりレーザ出力を変更することが行われてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】複雑な形状の加工や高
い加工形状精度が必要な場合には、パルス発振モードに
て加工速度応答のレーザ出力制御が行われればよいが、
しかしこの場合には、加工速度が犠牲になり、自由度の
高い加工速度制御を行うことができない。
い加工形状精度が必要な場合には、パルス発振モードに
て加工速度応答のレーザ出力制御が行われればよいが、
しかしこの場合には、加工速度が犠牲になり、自由度の
高い加工速度制御を行うことができない。
【０００６】当然の結果として、高い加工形状精度を得
るためには加工速度が遅くなり、これによって加工面精
度もよくなり、これとは反対に加工形状精度が悪くても
よい場合には、加工速度を速く設定できるが、加工面精
度が悪くなる。この相関関係により、加工形状精度がよ
くて加工速度が速い加工は困難とされている。
るためには加工速度が遅くなり、これによって加工面精
度もよくなり、これとは反対に加工形状精度が悪くても
よい場合には、加工速度を速く設定できるが、加工面精
度が悪くなる。この相関関係により、加工形状精度がよ
くて加工速度が速い加工は困難とされている。
【０００７】サーボ系の応答遅れによる加工形状精度の
悪化は、ＮＣプログラム上にて対処することが可能であ
るが、過剰エネルギによる溶け落ちはレーザ出力を制御
することでしか対処することができない。
悪化は、ＮＣプログラム上にて対処することが可能であ
るが、過剰エネルギによる溶け落ちはレーザ出力を制御
することでしか対処することができない。
【０００８】図４は、レーザ出力を加工速度に応じて制
御しない場合、加工速度とレーザ出力との関係において
レーザ出力が過剰になる加工域が発生することを示して
おり、図５は遅れ時間に起因する位置決め遅れによる加
工遅れ部分と過剰エネルギによる溶け落ち部分の発生例
を示している。これらの図より、特にコーナ部において
溶け落ちにより形状精度が悪化することが理解されよ
う。
御しない場合、加工速度とレーザ出力との関係において
レーザ出力が過剰になる加工域が発生することを示して
おり、図５は遅れ時間に起因する位置決め遅れによる加
工遅れ部分と過剰エネルギによる溶け落ち部分の発生例
を示している。これらの図より、特にコーナ部において
溶け落ちにより形状精度が悪化することが理解されよ
う。
【０００９】本発明は、上述の如き問題点に着目してな
されたものであり、実加工速度を直接検出してサーボ系
の追従遅れによる影響を抑え、実加工速度に応じてレー
ザの強さ（レーザ出力）を制御し、制御量を被加工物が
有する比熱の大きさに応じた割合をもって加工部に与え
ることにより、コーナ部などにおいて過剰エネルギによ
る溶け落ちが発生することを防止し、加工形状精度がよ
いレーザ加工が加工速度を大きく犠牲にすることなく行
われるようにするレーザ加工制御装置を提供することを
目的としている。
されたものであり、実加工速度を直接検出してサーボ系
の追従遅れによる影響を抑え、実加工速度に応じてレー
ザの強さ（レーザ出力）を制御し、制御量を被加工物が
有する比熱の大きさに応じた割合をもって加工部に与え
ることにより、コーナ部などにおいて過剰エネルギによ
る溶け落ちが発生することを防止し、加工形状精度がよ
いレーザ加工が加工速度を大きく犠牲にすることなく行
われるようにするレーザ加工制御装置を提供することを
目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は前述のごとき問
題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明は、レ
ーザ発振器より被加工物へ照射されるレーザの光軸と被
加工物との相対移動速度を検出する速度検出手段と、レ
ーザの光軸と被加工物との相対移動の加速度を検出する
加速度検出手段と、加工速度指令値を関数としたレーザ
出力指令値の関数テーブルを加速時用関数テーブルと減
速時用関数テーブルとして複数個有する関数テーブルス
トレージと、前記加速度検出手段によって検出される加
速度に応じて前記加速時用関数テーブルと前記減速時用
関数テーブルの何れを使用するかを選択設定するレーザ
出力指令選択手段と、速度検出手段によって検出される
相対移動速度に応じた加工速度指令値によるレーザ出力
指令値を前記レーザ出力指令選択手段により選択された
関数テーブルより読み出して前記レーザ発振器へ出力す
るレーザ出力指令値を決定するレーザ出力指令値決定手
段とを有し、前記加速度検出手段はレーザの出射光軸と
被加工物との相対移動の加速度を直接検出する加速度セ
ンサにより構成される。
題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明は、レ
ーザ発振器より被加工物へ照射されるレーザの光軸と被
加工物との相対移動速度を検出する速度検出手段と、レ
ーザの光軸と被加工物との相対移動の加速度を検出する
加速度検出手段と、加工速度指令値を関数としたレーザ
出力指令値の関数テーブルを加速時用関数テーブルと減
速時用関数テーブルとして複数個有する関数テーブルス
トレージと、前記加速度検出手段によって検出される加
速度に応じて前記加速時用関数テーブルと前記減速時用
関数テーブルの何れを使用するかを選択設定するレーザ
出力指令選択手段と、速度検出手段によって検出される
相対移動速度に応じた加工速度指令値によるレーザ出力
指令値を前記レーザ出力指令選択手段により選択された
関数テーブルより読み出して前記レーザ発振器へ出力す
るレーザ出力指令値を決定するレーザ出力指令値決定手
段とを有し、前記加速度検出手段はレーザの出射光軸と
被加工物との相対移動の加速度を直接検出する加速度セ
ンサにより構成される。
【００１１】請求項２に係る発明は、レーザ発振器より
被加工物へ照射されるレーザの光軸と被加工物との相対
移動速度を検出する速度検出手段と、レーザの光軸と被
加工物との相対移動の加速度を検出する加速度検出手段
と、 加工速度指令値を関数としたレーザ出力指令値の
関数テーブルを加速時用関数テーブルと減速時用関数テ
ーブルとして複数個有する関数テーブルストレージと、
前記加速度検出手段によって検出される加速度に応じて
前記加速時用関数テーブルと前記減速時用関数テーブル
の何れを使用するかを選択設定するレーザ出力指令選択
手段と、前記速度検出手段によって検出される相対移動
速度に応じた加工速度指令値によるレーザ出力指令値を
前記レーザ出力指令選択手段により選択された関数テー
ブルより読み出して前記レーザ発振器に与えるレーザ出
力指令値を決定するレーザ出力指令値決定手段とを有
し、レーザ加工装置の動作を制御する数値制御装置に加
工速度指令値を関数とした加速時用関数テーブル用と減
速時用関数テーブル用のレーザ出力指令値を被加工物の
条件に応じて演算するレーザ出力指令値演算手段が設け
られ、前記関数テーブルストレージは前記レーザ出力指
令値演算手段によりレーザ出力指令値を与えられる構成
であり、前記加速度検出手段はレーザの光軸と被加工物
との相対移動の加速度を直接検出する加速度センサによ
り構成されているものである。
被加工物へ照射されるレーザの光軸と被加工物との相対
移動速度を検出する速度検出手段と、レーザの光軸と被
加工物との相対移動の加速度を検出する加速度検出手段
と、 加工速度指令値を関数としたレーザ出力指令値の
関数テーブルを加速時用関数テーブルと減速時用関数テ
ーブルとして複数個有する関数テーブルストレージと、
前記加速度検出手段によって検出される加速度に応じて
前記加速時用関数テーブルと前記減速時用関数テーブル
の何れを使用するかを選択設定するレーザ出力指令選択
手段と、前記速度検出手段によって検出される相対移動
速度に応じた加工速度指令値によるレーザ出力指令値を
前記レーザ出力指令選択手段により選択された関数テー
ブルより読み出して前記レーザ発振器に与えるレーザ出
力指令値を決定するレーザ出力指令値決定手段とを有
し、レーザ加工装置の動作を制御する数値制御装置に加
工速度指令値を関数とした加速時用関数テーブル用と減
速時用関数テーブル用のレーザ出力指令値を被加工物の
条件に応じて演算するレーザ出力指令値演算手段が設け
られ、前記関数テーブルストレージは前記レーザ出力指
令値演算手段によりレーザ出力指令値を与えられる構成
であり、前記加速度検出手段はレーザの光軸と被加工物
との相対移動の加速度を直接検出する加速度センサによ
り構成されているものである。
【００１２】
【００１３】
【作用】上述の如き構成によれば、加工速度指令値を関
数としたレーザ出力指令値の関数テーブルとして加速時
用関数テーブルと減速時用関数テーブルとを準備し、速
度検出手段によりレーザの出射光軸と被加工物との相対
移動速度、即ち実加工速度が検出され、加速度検出手段
によりレーザの出射光軸と被加工物との相対移動の加速
度、即ち速度変化量が検出され、加速度検出手段によっ
て直接検出される加速度に応じてレーザ出力指令選択手
段により加速時用関数テーブルと減速時用関数テーブル
が使い分けられ、速度検出手段によって検出される相対
移動速度に応じた加工速度指令値によるレーザ出力指令
値が、選択された加速時用あるいは減速時用の関数テー
ブルより読み出されてレーザ発振器に対し指令される。
数としたレーザ出力指令値の関数テーブルとして加速時
用関数テーブルと減速時用関数テーブルとを準備し、速
度検出手段によりレーザの出射光軸と被加工物との相対
移動速度、即ち実加工速度が検出され、加速度検出手段
によりレーザの出射光軸と被加工物との相対移動の加速
度、即ち速度変化量が検出され、加速度検出手段によっ
て直接検出される加速度に応じてレーザ出力指令選択手
段により加速時用関数テーブルと減速時用関数テーブル
が使い分けられ、速度検出手段によって検出される相対
移動速度に応じた加工速度指令値によるレーザ出力指令
値が、選択された加速時用あるいは減速時用の関数テー
ブルより読み出されてレーザ発振器に対し指令される。
【００１４】これにより実加工速度の変化量を加味して
実加工速度に対応したレーザ出力制御が行われる。
実加工速度に対応したレーザ出力制御が行われる。
【００１５】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
説明する。
【００１６】図１は本発明によるレーザ加工制御装置の
一実施例を示している。レーザ加工装置１は、光軸固定
型のレーザ加工装置であり、レーザ発振器３と、レーザ
発振器３よりのレーザの光軸Ｌに垂直に交差する直交テ
ーブル面に沿って被加工物ＷをＸ軸方向とＹ軸方向の各
々に位置決め駆動するＸ軸サーボモータ５とＹ軸サーボ
モータ７とを有している。
一実施例を示している。レーザ加工装置１は、光軸固定
型のレーザ加工装置であり、レーザ発振器３と、レーザ
発振器３よりのレーザの光軸Ｌに垂直に交差する直交テ
ーブル面に沿って被加工物ＷをＸ軸方向とＹ軸方向の各
々に位置決め駆動するＸ軸サーボモータ５とＹ軸サーボ
モータ７とを有している。
【００１７】レーザ発振器３は、数値制御装置９よりレ
ーザ出力指令が与えられると共にレーザ出力制御装置１
１よりレーザ出力指令値が与えられ、レーザ出力指令値
に応じたレーザ出力を行う。
ーザ出力指令が与えられると共にレーザ出力制御装置１
１よりレーザ出力指令値が与えられ、レーザ出力指令値
に応じたレーザ出力を行う。
【００１８】数値制御装置９は、ＮＣプログラムを解釈
し、Ｘ軸サーボモータ５のドライバである軸送り駆動部
１３にＸ軸送り指令を、Ｙ軸サーボモータ７のドライバ
である軸送り駆動部１５にＹ軸送り指令を各々出力す
る。
し、Ｘ軸サーボモータ５のドライバである軸送り駆動部
１３にＸ軸送り指令を、Ｙ軸サーボモータ７のドライバ
である軸送り駆動部１５にＹ軸送り指令を各々出力す
る。
【００１９】レーザ加工装置１の直交テーブル面部分に
は、レーザ発振器３より被加工物Ｗへ照射されるレーザ
の光軸Ｌと被加工物Ｗとの相対移動速度（実加工速度）
Ｖを検出する手段として、被加工物ＷのＸ軸方向の移動
速度Ｖｘを直接検出するＸ軸速度センサ１７と、被加工
物ＷのＹ軸方向の移動速度Ｖｙを直接検出するＹ軸速度
センサ１９とが設けられている。
は、レーザ発振器３より被加工物Ｗへ照射されるレーザ
の光軸Ｌと被加工物Ｗとの相対移動速度（実加工速度）
Ｖを検出する手段として、被加工物ＷのＸ軸方向の移動
速度Ｖｘを直接検出するＸ軸速度センサ１７と、被加工
物ＷのＹ軸方向の移動速度Ｖｙを直接検出するＹ軸速度
センサ１９とが設けられている。
【００２０】またレーザ加工装置１の直交テーブル面部
分には、レーザの光軸Ｌと被加工物Ｗとの相対移動の加
速度Ａを検出する手段として、被加工物ＷのＸ軸方向移
動の加速度Ａｘを直接検出するＸ軸加速度センサ２１
と、被加工物ＷのＹ軸方向移動の加速度Ａｙを直接検出
するＹ軸加速度センサ２３とが設けられている。
分には、レーザの光軸Ｌと被加工物Ｗとの相対移動の加
速度Ａを検出する手段として、被加工物ＷのＸ軸方向移
動の加速度Ａｘを直接検出するＸ軸加速度センサ２１
と、被加工物ＷのＹ軸方向移動の加速度Ａｙを直接検出
するＹ軸加速度センサ２３とが設けられている。
【００２１】加速度Ａの検出は、相対移動速度Ｖの微分
演算により求められてもよいが、高応答性を得るために
は、各軸方向の加速度を直接検出するサイズモ系などに
よる加速度センサにより行われることが好ましい。
演算により求められてもよいが、高応答性を得るために
は、各軸方向の加速度を直接検出するサイズモ系などに
よる加速度センサにより行われることが好ましい。
【００２２】レーザ出力制御装置１１は、ベクトル演算
回路２５と、レーザ出力指令値決定部２７と、レーザ出
力指令選択部２９と、関数テーブルストレージ３１とを
含んでいる。
回路２５と、レーザ出力指令値決定部２７と、レーザ出
力指令選択部２９と、関数テーブルストレージ３１とを
含んでいる。
【００２３】関数テーブルストレージ３１は、加工速度
指令値Ｖχを関数としたレーザ出力指令値の関数テーブ
ルを加速時用関数テーブル３１ａと減速時用関数テーブ
ル３１ｂとして二面有し、加速時用関数テーブル３１ａ
はレーザ出力指令値Ｐχを定義し、減速時用関数テーブ
ル３１ｂはレーザ出力指令値Ｐ´χを定義している。
指令値Ｖχを関数としたレーザ出力指令値の関数テーブ
ルを加速時用関数テーブル３１ａと減速時用関数テーブ
ル３１ｂとして二面有し、加速時用関数テーブル３１ａ
はレーザ出力指令値Ｐχを定義し、減速時用関数テーブ
ル３１ｂはレーザ出力指令値Ｐ´χを定義している。
【００２４】ベクトル演算回路２５は、相対移動速度演
算部３３と、加速度演算部３５とを有している。
算部３３と、加速度演算部３５とを有している。
【００２５】相対移動速度演算部３３は、Ｘ軸速度セン
サ１７より被加工物ＷのＸ軸方向の移動速度Ｖｘを示す
信号を入力すると共にＹ軸速度センサ１９より被加工物
ＷのＹ軸方向の移動速度Ｖｙを示す信号を入力し、次に
示す演算式によるベクトル演算を実行してレーザの光軸
Ｌと被加工物Ｗとの相対移動速度Ｖを算出する。
サ１７より被加工物ＷのＸ軸方向の移動速度Ｖｘを示す
信号を入力すると共にＹ軸速度センサ１９より被加工物
ＷのＹ軸方向の移動速度Ｖｙを示す信号を入力し、次に
示す演算式によるベクトル演算を実行してレーザの光軸
Ｌと被加工物Ｗとの相対移動速度Ｖを算出する。
【００２６】
【数１】Ｖ＝√（Ｖｘ2 ＋Ｖｙ2 ）
加速度演算部３５は、Ｘ軸加速度センサ２１より被加工
物ＷのＸ軸方向の加速度Ａｘを示す信号を入力すると共
にＹ軸加速度センサ２３より被加工物ＷのＹ軸方向の加
速度Ａｙを示す信号を入力し、次に示す演算式によるベ
クトル演算を実行して被加工物の加速度Ａを算出する。
物ＷのＸ軸方向の加速度Ａｘを示す信号を入力すると共
にＹ軸加速度センサ２３より被加工物ＷのＹ軸方向の加
速度Ａｙを示す信号を入力し、次に示す演算式によるベ
クトル演算を実行して被加工物の加速度Ａを算出する。
【００２７】
【数２】Ａ＝√（Ａｘ2 ＋Ａｙ2 ）
相対移動速度演算部３３が出力する相対移動速度Ｖの信
号（電圧信号）はレーザ出力指令値決定部２７の二つの
コンパレータ３７、３９に並列入力される。
号（電圧信号）はレーザ出力指令値決定部２７の二つの
コンパレータ３７、３９に並列入力される。
【００２８】レーザ出力指令値決定部２７は相対移動速
度Ｖに応答したレーザ出力指令値決定のための判別、追
従制御を行うものであり、これの二つのコンパレータ３
７、３９は、ヒステリシス電圧付与部４１より関数テー
ブルストレージ３１の関数テーブルの所定ステップ、例
えば２ステップに相当するヒステリシス電位を与えられ
ると共に、アップダウンカウンタ４３のディジタル出力
をＤ／Ａコンバータ４５によりアナログ変換して得られ
る帰還電圧を基準電圧側に与えられ、相対移動速度Ｖが
ヒステリシス幅以上に増加した場合にはＥＸ−ＯＲゲー
ト４７よりアップダウンカウンタ４３へアップカウント
を指令し、コンパレータ３７の基準電圧が相対移動速度
Ｖの信号電圧より高くなれば、アップカウント指令を停
止する。これに対し相対移動速度Ｖがヒステリシス幅以
上に低下した場合にはＥＸ−ＯＲゲート４９よりアップ
ダウンカウンタ４３へダウンカウントを指令し、コンパ
レータ３９の基準電圧が相対移動速度Ｖの信号電圧より
高くなれば、ダウンカウント指令を停止する。なお、こ
のヒステリシス幅は可変抵抗器の使用により外部より任
意に変更可能である。
度Ｖに応答したレーザ出力指令値決定のための判別、追
従制御を行うものであり、これの二つのコンパレータ３
７、３９は、ヒステリシス電圧付与部４１より関数テー
ブルストレージ３１の関数テーブルの所定ステップ、例
えば２ステップに相当するヒステリシス電位を与えられ
ると共に、アップダウンカウンタ４３のディジタル出力
をＤ／Ａコンバータ４５によりアナログ変換して得られ
る帰還電圧を基準電圧側に与えられ、相対移動速度Ｖが
ヒステリシス幅以上に増加した場合にはＥＸ−ＯＲゲー
ト４７よりアップダウンカウンタ４３へアップカウント
を指令し、コンパレータ３７の基準電圧が相対移動速度
Ｖの信号電圧より高くなれば、アップカウント指令を停
止する。これに対し相対移動速度Ｖがヒステリシス幅以
上に低下した場合にはＥＸ−ＯＲゲート４９よりアップ
ダウンカウンタ４３へダウンカウントを指令し、コンパ
レータ３９の基準電圧が相対移動速度Ｖの信号電圧より
高くなれば、ダウンカウント指令を停止する。なお、こ
のヒステリシス幅は可変抵抗器の使用により外部より任
意に変更可能である。
【００２９】アップダウンカウンタ４３は、クロックパ
ルス発生器５１によりクロックパルスを与えられ、アッ
プカウント時にはアップステップ信号によって前記関数
テーブルの所期値Ｖ0 （Ｐ1 ）よりクロックパルス数だ
けレーザ出力指令値をステップアップし、これに対しダ
ウンカウント時にはダウンステップ信号によって前記関
数テーブルの所期値Ｖ0 （Ｐ1 ）よりクロックパルス数
だけレーザ出力指令値をステップダウンする。
ルス発生器５１によりクロックパルスを与えられ、アッ
プカウント時にはアップステップ信号によって前記関数
テーブルの所期値Ｖ0 （Ｐ1 ）よりクロックパルス数だ
けレーザ出力指令値をステップアップし、これに対しダ
ウンカウント時にはダウンステップ信号によって前記関
数テーブルの所期値Ｖ0 （Ｐ1 ）よりクロックパルス数
だけレーザ出力指令値をステップダウンする。
【００３０】これにより関数テーブルストレージ３１の
関数テーブル３１ａ、あるいは３１ｂより読み出すレー
ザ出力指令値Ｐχ、Ｐ´χの読み出しキーである速度信
号（ステップ）Ｖχが決まり、該当する速度信号Ｖχの
レーザ出力指令値Ｐχ、あるいはＰ´χがレーザ発振器
３へ出力される。
関数テーブル３１ａ、あるいは３１ｂより読み出すレー
ザ出力指令値Ｐχ、Ｐ´χの読み出しキーである速度信
号（ステップ）Ｖχが決まり、該当する速度信号Ｖχの
レーザ出力指令値Ｐχ、あるいはＰ´χがレーザ発振器
３へ出力される。
【００３１】加速度演算部３５が出力する加速度Ａの信
号は、極性信号付与部５３により正、負の極性を付与さ
れてレーザ出力指令選択部２９の非反転増幅器５５に入
力される。
号は、極性信号付与部５３により正、負の極性を付与さ
れてレーザ出力指令選択部２９の非反転増幅器５５に入
力される。
【００３２】レーザ出力指令選択部２９は非反転増幅器
５５より増幅信号を入力する選択スイッチ部５７を含ん
でいる。選択スイッチ部５７は、ヒステリシス電圧付与
部５９より所定のヒステリシス電圧を与えられ、加速度
Ａが零以外であれば、加速時用関数テーブル３１ａを選
択し、加速度Ａがヒステリシス幅以上に負側（減速）に
て所定値以上になれば、減速時用関数テーブル３１ｂを
選択する。このヒステリシス幅は、機械系における送り
速度むらを無視することを目的として設定される。
５５より増幅信号を入力する選択スイッチ部５７を含ん
でいる。選択スイッチ部５７は、ヒステリシス電圧付与
部５９より所定のヒステリシス電圧を与えられ、加速度
Ａが零以外であれば、加速時用関数テーブル３１ａを選
択し、加速度Ａがヒステリシス幅以上に負側（減速）に
て所定値以上になれば、減速時用関数テーブル３１ｂを
選択する。このヒステリシス幅は、機械系における送り
速度むらを無視することを目的として設定される。
【００３３】加工速度指令値Ｖχを関数とした加速時用
関数テーブル用と減速時用関数テーブル用のレーザ出力
指令値Ｐχ、Ｐχ´は数値制御装置９が有しているレー
ザ出力指令値演算部６１より転送される。
関数テーブル用と減速時用関数テーブル用のレーザ出力
指令値Ｐχ、Ｐχ´は数値制御装置９が有しているレー
ザ出力指令値演算部６１より転送される。
【００３４】レーザ出力指令値演算部６１は、被加工物
Ｗの材質、板厚などの加工条件を新規に入力する度に、
レーザ加工の開始に先だって、加工速度指令値Ｖχを関
数とした加速時用関数テーブル用のレーザ出力指令値Ｐ
χを係数ｆによる関数演算式Ｐ＝ｆ（Ｖχ）により算出
し、また減速時用関数テーブル用のレーザ出力指令値Ｐ
´χを係数ｆ´による関数演算式Ｐ´＝ｆ´（Ｖχ）に
より算出する。
Ｗの材質、板厚などの加工条件を新規に入力する度に、
レーザ加工の開始に先だって、加工速度指令値Ｖχを関
数とした加速時用関数テーブル用のレーザ出力指令値Ｐ
χを係数ｆによる関数演算式Ｐ＝ｆ（Ｖχ）により算出
し、また減速時用関数テーブル用のレーザ出力指令値Ｐ
´χを係数ｆ´による関数演算式Ｐ´＝ｆ´（Ｖχ）に
より算出する。
【００３５】この場合の関数Ｖχの変域は、図２に例示
されている如く、レーザ出力を零（最低）とするＶ0 と
レーザ出力を最大とするＶn との範囲である。
されている如く、レーザ出力を零（最低）とするＶ0 と
レーザ出力を最大とするＶn との範囲である。
【００３６】係数ｆ、ｆ´は加速度と被加工物Ｗの材
質、板厚などに応じて定められ、これら適正値は、各々
実験等により予め求められ、レーザ出力指令値演算部６
１に上述の関数演算式と共に記憶されている。
質、板厚などに応じて定められ、これら適正値は、各々
実験等により予め求められ、レーザ出力指令値演算部６
１に上述の関数演算式と共に記憶されている。
【００３７】レーザ出力制御装置１１は、ピアス加工に
おいては、数値制御装置９より指令レーザ出力指令を入
力し、Ｘ軸加速度センサ２１が検出する加速度ＡｘとＹ
軸加速度センサ２３が検出する加速度Ａｙに基づく加速
度Ａ、およびＸ軸速度センサ１７が検出する相対移動速
度ＶｘとＹ軸速度センサ１９が検出する相対移動速度Ｖ
ｙに基づく相対移動速度Ｖを監視し、加速度Ａおよび相
対移動速度Ｖが共に零であれば、指令通りにピアス加工
のためのレーザ出力指令値をレーザ発振器３へ出力す
る。これにより発振器３はピアス加工に適合した強度の
レーザを出力する。
おいては、数値制御装置９より指令レーザ出力指令を入
力し、Ｘ軸加速度センサ２１が検出する加速度ＡｘとＹ
軸加速度センサ２３が検出する加速度Ａｙに基づく加速
度Ａ、およびＸ軸速度センサ１７が検出する相対移動速
度ＶｘとＹ軸速度センサ１９が検出する相対移動速度Ｖ
ｙに基づく相対移動速度Ｖを監視し、加速度Ａおよび相
対移動速度Ｖが共に零であれば、指令通りにピアス加工
のためのレーザ出力指令値をレーザ発振器３へ出力す
る。これにより発振器３はピアス加工に適合した強度の
レーザを出力する。
【００３８】加工時には、レーザ出力制御装置１１は、
最初はピアス加工時と同様に規定のレーザ出力指令を行
うが、上述の加速度Ａが零でなくなると、加速時用の関
数テーブル３１ａを選択し、上述の相対移動速度Ｖに応
じた加工速度指令値Ｖχのレーザ出力指令値Ｐχを関数
テーブルストレージ３１の加速時用関数テーブル３１ａ
より読み出してこれをレーザ発振器３へ出力する。これ
によりレーザ発振器３はレーザ出力指令値Ｐχに応じた
強さのレーザ出力を行う。
最初はピアス加工時と同様に規定のレーザ出力指令を行
うが、上述の加速度Ａが零でなくなると、加速時用の関
数テーブル３１ａを選択し、上述の相対移動速度Ｖに応
じた加工速度指令値Ｖχのレーザ出力指令値Ｐχを関数
テーブルストレージ３１の加速時用関数テーブル３１ａ
より読み出してこれをレーザ発振器３へ出力する。これ
によりレーザ発振器３はレーザ出力指令値Ｐχに応じた
強さのレーザ出力を行う。
【００３９】微小円弧部などにおいて、速度低下がある
が、加速度Ａが微少で、加速度のヒステリシス範囲内の
場合は、加速時用の関数テーブル３１ａの選択状態を維
持するが、加速度Ａがヒステリシス幅以上に負側（減
速）にて所定値以上になれば、使用する関数テーブルが
減速時用関数テーブル３１ｂに切り換えられる。
が、加速度Ａが微少で、加速度のヒステリシス範囲内の
場合は、加速時用の関数テーブル３１ａの選択状態を維
持するが、加速度Ａがヒステリシス幅以上に負側（減
速）にて所定値以上になれば、使用する関数テーブルが
減速時用関数テーブル３１ｂに切り換えられる。
【００４０】これにより、このときには、減速時用関数
テーブル３１ｂが定めているレーザ出力指令値Ｐ´χが
レーザ発振器３へ出力され、レーザ発振器３はレーザ出
力指令値Ｐ´χに応じた強さのレーザ出力を行う。
テーブル３１ｂが定めているレーザ出力指令値Ｐ´χが
レーザ発振器３へ出力され、レーザ発振器３はレーザ出
力指令値Ｐ´χに応じた強さのレーザ出力を行う。
【００４１】図３は上述の如きレーザ出力制御における
相対移動速度Ｖおよび加速度Ａとレーザ出力との関係を
時系列に示している。
相対移動速度Ｖおよび加速度Ａとレーザ出力との関係を
時系列に示している。
【００４２】以上に於ては、本発明を特定の実施例につ
いて詳細に説明したが、本発明は、これに限定されるも
のではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。
いて詳細に説明したが、本発明は、これに限定されるも
のではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。
【００４３】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
によるレーザ加工制御装置によれば、加工速度指令値を
関数としたレーザ出力指令値の関数テーブルとして加速
時用関数テーブルと減速時用関数テーブルとが準備さ
れ、加速度検出手段によって検出される加速度に応じて
レーザ出力指令選択手段により加速時用関数テーブルと
減速時用関数テーブルが使い分けられ、速度検出手段に
よって検出される相対移動速度に応じた加工速度指令値
によるレーザ出力指令値が、選択された加速時用あるい
は減速時用の関数テーブルより読み出されてレーザ発振
器に対し出力されるから、実加工速度の変化量を加味し
て実加工速度に対応したレーザ出力制御が行われ、加工
形状精度のよいレーザ加工が、加工速度を大きく犠牲に
することなく行われるようなる。
によるレーザ加工制御装置によれば、加工速度指令値を
関数としたレーザ出力指令値の関数テーブルとして加速
時用関数テーブルと減速時用関数テーブルとが準備さ
れ、加速度検出手段によって検出される加速度に応じて
レーザ出力指令選択手段により加速時用関数テーブルと
減速時用関数テーブルが使い分けられ、速度検出手段に
よって検出される相対移動速度に応じた加工速度指令値
によるレーザ出力指令値が、選択された加速時用あるい
は減速時用の関数テーブルより読み出されてレーザ発振
器に対し出力されるから、実加工速度の変化量を加味し
て実加工速度に対応したレーザ出力制御が行われ、加工
形状精度のよいレーザ加工が、加工速度を大きく犠牲に
することなく行われるようなる。
【００４４】この際、加速度センサを使用して加速度を
直接検出し、加速と減速及び定速加工を判別するから、
速度信号側のヒステリシス幅を広くする場合の検出遅れ
を加速度センサの検出誤差以内に抑えることが可能にな
り、加速度信号と速度信号は各々直接直交テーブル部に
設けられたセンサより取り込むため、検出遅れ時間が検
出感度、検出ステップ幅で決まり、機械系の遅れやサー
ボ制御の遅れの影響を受けることがない。
直接検出し、加速と減速及び定速加工を判別するから、
速度信号側のヒステリシス幅を広くする場合の検出遅れ
を加速度センサの検出誤差以内に抑えることが可能にな
り、加速度信号と速度信号は各々直接直交テーブル部に
設けられたセンサより取り込むため、検出遅れ時間が検
出感度、検出ステップ幅で決まり、機械系の遅れやサー
ボ制御の遅れの影響を受けることがない。
【００４５】関数テーブルは数値制御装置内の情報によ
り演算されるから、遅れ時間は関数テーブルからの読み
出しのみとなり、また関数テーブルは数値制御装置内で
作成されるからデータ変更が自由に行われ、よって、自
由度の高い速度、出力制御が可能になる。
り演算されるから、遅れ時間は関数テーブルからの読み
出しのみとなり、また関数テーブルは数値制御装置内で
作成されるからデータ変更が自由に行われ、よって、自
由度の高い速度、出力制御が可能になる。
【図１】本発明によるレーザ加工制御装置の一実施例を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図２】相対移動速度とレーザ出力との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図３】本発明によるレーザ加工制御装置における相対
移動速度および加速度とレーザ出力との関係を時系列に
示すグラフである。
移動速度および加速度とレーザ出力との関係を時系列に
示すグラフである。
【図４】加工速度とレーザ出力との関係においてレーザ
出力が過剰になる加工域が発生することを示すグラフで
ある。
出力が過剰になる加工域が発生することを示すグラフで
ある。
【図５】遅れ時間に起因する位置決め遅れによる加工遅
れ部分と過剰エネルギによる溶け落ち部分の発生例を示
す説明図である。
れ部分と過剰エネルギによる溶け落ち部分の発生例を示
す説明図である。
１ レーザ加工装置
３ レーザ発振器
５ Ｘ軸サーボモータ
７ Ｙ軸サーボモータ
９ 数値制御装置
１１ レーザ出力制御装置
１７ Ｘ軸速度センサ
１９ Ｙ軸速度センサ
２１ Ｘ軸加速度センサ
２３ Ｙ軸加速度センサ
２５ ベクトル演算回路
２７ レーザ出力指令値決定部
２９ レーザ出力指令選択部
３１ 関数テーブルストレージ
３１ａ 加速時用関数テーブル
３１ｂ 減速時用関数テーブル
３３ 相対移動速度演算部
３５ 加速度演算部
３７、３９ コンパレータ
４３ アップダウンカウンタ
５１ クロックパルス発生器
５７ 選択スイッチ部
６１ レーザ出力指令値演算部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−155486（ＪＰ，Ａ)
実開 平３−101379（ＪＰ，Ｕ)
宮崎 俊行 外３名，レーザ加工技
術，日本，産業図書株式会社，1991年
５月31日，初版，Ｐ．20−21
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 26/00 - 26/08
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ発振器より被加工物へ照射される
レーザの光軸と被加工物との相対移動速度を検出する速
度検出手段と、レーザの光軸と被加工物との相対移動の
加速度を検出する加速度検出手段と、加工速度指令値を
関数としたレーザ出力指令値の関数テーブルを加速時用
関数テーブルと減速時用関数テーブルとして複数個有す
る関数テーブルストレージと、前記加速度検出手段によ
って検出される加速度に応じて前記加速時用関数テーブ
ルと前記減速時用関数テーブルの何れを使用するかを選
択設定するレーザ出力指令選択手段と、前記速度検出手
段によって検出される相対移動速度に応じた加工速度指
令値によるレーザ出力指令値を前記レーザ出力指令選択
手段により選択された関数テーブルより読み出して前記
レーザ発振器に与えるレーザ出力指令値を決定するレー
ザ出力指令値決定手段とを有し、前記加速度検出手段は
レーザの光軸と被加工物との相対移動の加速度を直接検
出する加速度センサにより構成されていることを特徴と
するレーザ加工制御装置。 - 【請求項２】 レーザ発振器より被加工物へ照射される
レーザの光軸と被加工物との相対移動速度を検出する速
度検出手段と、レーザの光軸と被加工物との相対移動の
加速度を検出する加速度検出手段と、加工速度指令値を
関数としたレーザ出力指令値の関数テーブルを加速時用
関数テーブルと減速時用関数テーブルとして複数個有す
る関数テーブルストレージと、前記加速度検出手段によ
って検出される加速度に応じて前記加速時用関数テーブ
ルと前記減速時用関数テーブルの何れを使用するかを選
択設定するレーザ出力指令選択手段と、前記速度検出手
段によって検出される相対移動速度に応じた加工速度指
令値によるレーザ出力指令値を前記レーザ出力指令選択
手段により選択された関数テーブルより読み出して前記
レーザ発振器に与えるレーザ出力指令値を決定するレー
ザ出力指令値決定手段とを有し、レーザ加工装置の動作
を制御する数値制御装置に加工速度指令値を関数とした
加速時用関数テーブル用と減速時用関数テーブル用のレ
ーザ出力指令値を被加工物の条件に応じて演算するレー
ザ出力指令値演算手段が設けられ、前記関数テーブルス
トレージは前記レーザ出力指令値演算手段によりレーザ
出力指令値を与えられる構成であり、前記加速度検出手
段はレーザの光軸と被加工物 との相対移動の加速度を直
接検出する加速度センサにより構成されていることを特
徴とするレーザ加工制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33018593A JP3383044B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | レーザ加工制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33018593A JP3383044B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | レーザ加工制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07185848A JPH07185848A (ja) | 1995-07-25 |
| JP3383044B2 true JP3383044B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=18229785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33018593A Expired - Fee Related JP3383044B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | レーザ加工制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3383044B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010128819A2 (ko) * | 2009-05-07 | 2010-11-11 | 주식회사 코윈디에스티 | 표시장치의 휘점불량 수리장치 |
| JP5381516B2 (ja) * | 2009-08-31 | 2014-01-08 | ブラザー工業株式会社 | 圧電アクチュエータの製造方法 |
| CN104203484B (zh) * | 2012-03-23 | 2017-04-05 | 三菱电机株式会社 | 激光加工装置 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP33018593A patent/JP3383044B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 宮崎 俊行 外３名，レーザ加工技術，日本，産業図書株式会社，１９９１年 ５月３１日，初版，Ｐ．２０−２１ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07185848A (ja) | 1995-07-25 |
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