JP4218208B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
技術分野
この発明は、レーザビームで加工を行うレーザ加工装置、特に加工プログラムにてビームのオンオフや加工条件変更ができるレーザ加工装置に関するものである。
背景技術
第３図は一般的なレーザ加工装置の構成図である。図において、ＣＰＵ１はＲＯＭ２に格納された制御プログラムに基づいてＲＡＭ３に格納された加工プログラムや加工条件、パラメータ等を読み出してレーザ加工装置全体を制御する。パラメータの設定等のキー操作、画面表示等は設定表示器４により行なう。Ｉ／Ｏユニット５はＣＰＵ１の処理に応じて、レーザ発振器６や加工機７に、レーザビームのオンオフや加工条件に応じた信号を入出力する。サーボアンプ８はＣＰＵ１の軸移動指令に応じて加工機の各軸のサーボモータを駆動する。
第４図は従来の加工プログラム処理のブロック図である。レーザ加工装置に入力された加工プログラム９はプログラム解析手段１０により解析され、位置指令があれば各軸の移動を補間手段１１に指令する。補間手段１１は指令速度と指令位置に応じた補間処理を行ない、サーボアンプ８に移動距離を出力する。また、加工プログラムにビームオンオフや加工条件指令があればプログラム解析手段１０により解析され、Ｉ／Ｏユニット５に信号出力を指令する。
第５図は丸穴を加工する場合の加工プログラムの一例であり、第６図はそのプログラムでの軸移動軌跡を示す。ブロックＮ０１はビームオン指令であり、この位置でピアシングと呼ばれる穴開けを行なう。ブロックＮ０２でピアシング位置から丸穴の円周部分へ切断していく。ブロックＮ０３で円周部分を切断する。ブロックＮ０４でビームを出したまま円周部分から内側に入る。ブロックＮ０５でビームをオフする。円周上から加工するとピアシングの跡が丸穴に残るのでＮ０２のように内側から加工を開始することが多い。また、丸穴の切り落ちるＮ０３の終点で移動を停止してビームをオフすると、切り落ち部の若干の凸部が残ることがある為、Ｎ０４のようにビームを出したまま丸穴の内側に逃げる方法がとられることがある。
第７図は第５図の加工プログラムを従来の加工プログラム処理で処理した場合の軸移動とビームオンオフ処理と加工時間の模式図である。Ｎ０１にてビームオン処理を行ない、ビームオン後Ｎ０２，Ｎ０３，Ｎ０４の移動を行ない、移動終了後Ｎ０５にてビームオフする。加工時間はトータルＴとなる。
Ｎ０２，Ｎ０４の加工軌跡は実際に必要な加工形状（この場合は丸穴）とは関係ない為、Ｎ０２の移動途中にビームオンし、Ｎ０４の移動途中にビームオフすると加工時間を短くすることができる。しかし、この為、例えば第８図のようにビームオンオフ指令と移動指令とを同一ブロックで指令した場合は、ビームオンはＮ０２移動開始と同時に処理され、ビームオフはＮ０４移動開始と同時に処理されるため、適切な位置でビームオンオフされるとは限らない。つまり、十分にビームがワークを貫通する前にＮ０３ブロックに入ったり、十分に円周上から逃げるまえにビームオフしたりすることがある。
これに対処する為にはＮ０２やＮ０４の移動指令をさらに多ブロックに細分化して、適当な位置にビームオンオフ指令を入れる等のプログラム作成の試行錯誤が必要となり、極めて面倒な作業になるという問題があった。また、ビームオンオフ指令の実行を所定の時間だけ遅らせる方法もあるが、移動速度を変更した場合や、移動の無い指令（サブプログラム呼び出し指令や座標系設定指令等）が挿入された場合等は、時間と位置との関係が変わってしまう為、必ずしも最適な位置でビームオンオフできないという問題があった。
この発明は、上記の課題を解決し、簡単な調整で移動中に最適な位置でビームオンオフを行なうことができ、加工時間を短縮することができるレーザ加工機を提供することを目的とする。
発明の開示
この発明は、加工プログラムを解析して各軸の移動指令とレーザビームをオンオフするオンオフ指令を出力するプログラム解析手段と、前記移動指令に基づき補間処理を行いサーボアンプに移動距離を出力する補間手段と、遅延動作用移動距離を設定する移動距離設定手段と、前記オンオフ指令が出力された後の実際の移動距離と前記遅延動作用移動距離とに基づきレーザ発振器に対して出力するビームオンオフ指令を遅らせるビームオンオフ遅延手段とを有するレーザ加工装置を提供するものである。
したがって、加工プログラムにてビームオンオフ指令があっても、すぐに信号出力を指令せず、ビームオンオフ指令がされた後の実際の移動距離が、設定された遅延動作用移動距離に達したときに、ビームオンオフ信号出力を指令するようにしたので、設定移動距離を変更するだけで適正位置でビームオンオフするように調整でき、加工時間を短縮することが可能となる。
また、この発明は、移動距離設定手段が、ビームオン用の遅延動作用移動距離とビームオフ用の遅延動作用移動距離とを別々の値に設定できるレーザ加工装置を提供するものである。
したがって、ビームオン，ビームオフの各々を適切な位置に簡単に調整可能である。
また、この発明は、加工プログラムを解析して各軸の移動指令と加工条件の変更を行う変更指令を出力するプログラム解析手段と、前記移動指令に基づき補間処理を行いサーボアンプに移動距離を出力する補間手段と、遅延動作用移動距離を設定する移動距離設定手段と、前記変更指令が出力された後の実際の移動距離と前記遅延動作用移動距離とに基づき実際に加工条件を変更するタイミングを遅らせる条件変更遅延手段とを有するレーザ加工装置を提供するものである。
したがって、加工条件の変更をビームオンオフの代わりに使用するような場合でも、加工条件変更をすぐに実行せず、加工条件変更指令がされた後の実際の移動距離が設定された遅延動作用移動距離に達したときに、加工条件変更を実行するようにしたので、設定移動距離を変更するだけで適正位置で加工条件変更するように調整でき、加工時間を短縮することが可能となる。
また、この発明は、移動距離設定手段は、所定の加工条件値が増加する場合用の遅延動作用移動距離と、所定の加工条件値が減少する場合用の遅延動作用移動距離とを別々の値に設定できるレーザ加工装置を提供するものである。
したがって、各々の加工条件変更を適切な位置に簡単に調整可能である。
発明を実施するための最良の形態
この発明に係る好適な実施の形態を添付図面を参照して説明する。
第１図はこの発明における加工プログラム処理のブロック図である。レーザ加工装置に入力された加工プログラム９はプログラム解析手段１０により解析され、位置指令があれば各軸の移動を補間手段１１に指令する。補間手段１１は指令速度と指令位置に応じた補間処理を行ない、サーボアンプ８に移動距離を出力する。また、処理した移動距離の情報はビームオンオフ遅延手段１２に入力される。一方、移動距離設定手段１３に設定された遅延動作用移動距離の情報もビームオンオフ遅延手段１２に入力される。ビームオンオフ遅延手段１２はプログラム解析手段１０からビームオンオフ指令があっても、すぐにＩ／Ｏユニット５に信号出力を指令せず、補間手段１１からの情報と、移動距離設定手段１３からの情報を比較し、ビームオンオフ指令がされた後、補間手段１１の処理した移動距離が移動距離設定手段１３に設定された遅延動作用移動距離に達した時点で、Ｉ／Ｏユニット５にビームオンオフの信号出力を指令する。
移動距離設定手段１３においては、ビームオン用の移動距離とビームオフ用の移動距離とを別々の値に設定してもよい。また、補間手段１１からの移動距離は、１つの移動ブロックに限らず複数の移動ブロックにまたがる移動距離にしてもよいことは当然である。
この実施の形態において、第８図の加工プログラムを処理した場合の、軸移動とビームオンオフ処理と加工時間の模式図を第２図に示す。第２図では横軸を基本的に時間で示しているが、同図の網掛けにて示しているものは、時間ではなく、Ｎ０２，Ｎ０４の移動距離に対して移動距離設定手段１３に設定されたビームオン，オフ用の各々の移動距離分である。Ｎ０２にてビームオンの指令と移動の指令とが同時に処理されるが、実際にビームオンされるのはＮ２の移動開始から綱掛けの設定移動距離分移動した位置である。同様に、Ｎ０４にてビームオフと移動が同時に処理されるが、実際にビームオフされるのはＮ０４の移動開始から綱掛けの設定移動距離分移動した位置である。ビームオンオフのタイミング調整は設定移動距離を変更するのみで簡単に行なうことができ、トータル加工時間ｔは第７図の加工時間Ｔよりも短くすることができる。また、プログラム途中に移動の無い指令等があり処理時間が変わったとしても、同じ位置でビームオンオフできる。
なお、加工内容によってはビームオンオフ以外にも種々の加工条件の変更を行なう場合がある。例えば、レーザの出力を０にしたり、パルスデューティを０％にすることによりビームオフの代用をするのである。このような場合、加工条件に相当する信号の変更を、上記のビームオンオフの信号の場合と同様に遅延させることにより同様の効果を得ることができる。
また、ビームオンオフに限らず、移動中の適切な位置で加工条件を変更したい場合にも、簡単な設定変更のみで可能となることは言うまでもない。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明にかかるレーザ加工装置は、例えば高い加工精度と生産性との両立を求められる微細加工用の工業用レーザ加工装置において用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施例における加工プログラム処理のブロック図、
第２図は、この発明の実施例における軸移動とビームオンオフと加工時間の模式図、
第３図は、レーザ加工装置の構成図、
第４図は、従来の加工プログラム処理のブロック図、
第５図は、丸穴を加工するプログラムの一例、
第６図は、丸穴の加工プログラムの軸移動軌跡を示す図、
第７図は、従来の軸移動とビームオンオフと加工時間の模式図、
第８図は、丸穴加工プログラムの変更例である。
この発明は、レーザビームで加工を行うレーザ加工装置、特に加工プログラムにてビームのオンオフや加工条件変更ができるレーザ加工装置に関するものである。
背景技術
第３図は一般的なレーザ加工装置の構成図である。図において、ＣＰＵ１はＲＯＭ２に格納された制御プログラムに基づいてＲＡＭ３に格納された加工プログラムや加工条件、パラメータ等を読み出してレーザ加工装置全体を制御する。パラメータの設定等のキー操作、画面表示等は設定表示器４により行なう。Ｉ／Ｏユニット５はＣＰＵ１の処理に応じて、レーザ発振器６や加工機７に、レーザビームのオンオフや加工条件に応じた信号を入出力する。サーボアンプ８はＣＰＵ１の軸移動指令に応じて加工機の各軸のサーボモータを駆動する。
第４図は従来の加工プログラム処理のブロック図である。レーザ加工装置に入力された加工プログラム９はプログラム解析手段１０により解析され、位置指令があれば各軸の移動を補間手段１１に指令する。補間手段１１は指令速度と指令位置に応じた補間処理を行ない、サーボアンプ８に移動距離を出力する。また、加工プログラムにビームオンオフや加工条件指令があればプログラム解析手段１０により解析され、Ｉ／Ｏユニット５に信号出力を指令する。
第５図は丸穴を加工する場合の加工プログラムの一例であり、第６図はそのプログラムでの軸移動軌跡を示す。ブロックＮ０１はビームオン指令であり、この位置でピアシングと呼ばれる穴開けを行なう。ブロックＮ０２でピアシング位置から丸穴の円周部分へ切断していく。ブロックＮ０３で円周部分を切断する。ブロックＮ０４でビームを出したまま円周部分から内側に入る。ブロックＮ０５でビームをオフする。円周上から加工するとピアシングの跡が丸穴に残るのでＮ０２のように内側から加工を開始することが多い。また、丸穴の切り落ちるＮ０３の終点で移動を停止してビームをオフすると、切り落ち部の若干の凸部が残ることがある為、Ｎ０４のようにビームを出したまま丸穴の内側に逃げる方法がとられることがある。
第７図は第５図の加工プログラムを従来の加工プログラム処理で処理した場合の軸移動とビームオンオフ処理と加工時間の模式図である。Ｎ０１にてビームオン処理を行ない、ビームオン後Ｎ０２，Ｎ０３，Ｎ０４の移動を行ない、移動終了後Ｎ０５にてビームオフする。加工時間はトータルＴとなる。
Ｎ０２，Ｎ０４の加工軌跡は実際に必要な加工形状（この場合は丸穴）とは関係ない為、Ｎ０２の移動途中にビームオンし、Ｎ０４の移動途中にビームオフすると加工時間を短くすることができる。しかし、この為、例えば第８図のようにビームオンオフ指令と移動指令とを同一ブロックで指令した場合は、ビームオンはＮ０２移動開始と同時に処理され、ビームオフはＮ０４移動開始と同時に処理されるため、適切な位置でビームオンオフされるとは限らない。つまり、十分にビームがワークを貫通する前にＮ０３ブロックに入ったり、十分に円周上から逃げるまえにビームオフしたりすることがある。
これに対処する為にはＮ０２やＮ０４の移動指令をさらに多ブロックに細分化して、適当な位置にビームオンオフ指令を入れる等のプログラム作成の試行錯誤が必要となり、極めて面倒な作業になるという問題があった。また、ビームオンオフ指令の実行を所定の時間だけ遅らせる方法もあるが、移動速度を変更した場合や、移動の無い指令（サブプログラム呼び出し指令や座標系設定指令等）が挿入された場合等は、時間と位置との関係が変わってしまう為、必ずしも最適な位置でビームオンオフできないという問題があった。
この発明は、上記の課題を解決し、簡単な調整で移動中に最適な位置でビームオンオフを行なうことができ、加工時間を短縮することができるレーザ加工機を提供することを目的とする。
発明の開示
この発明は、加工プログラムを解析して各軸の移動指令とレーザビームをオンオフするオンオフ指令を出力するプログラム解析手段と、前記移動指令に基づき補間処理を行いサーボアンプに移動距離を出力する補間手段と、遅延動作用移動距離を設定する移動距離設定手段と、前記オンオフ指令が出力された後の実際の移動距離と前記遅延動作用移動距離とに基づきレーザ発振器に対して出力するビームオンオフ指令を遅らせるビームオンオフ遅延手段とを有するレーザ加工装置を提供するものである。
したがって、加工プログラムにてビームオンオフ指令があっても、すぐに信号出力を指令せず、ビームオンオフ指令がされた後の実際の移動距離が、設定された遅延動作用移動距離に達したときに、ビームオンオフ信号出力を指令するようにしたので、設定移動距離を変更するだけで適正位置でビームオンオフするように調整でき、加工時間を短縮することが可能となる。
また、この発明は、移動距離設定手段が、ビームオン用の遅延動作用移動距離とビームオフ用の遅延動作用移動距離とを別々の値に設定できるレーザ加工装置を提供するものである。
したがって、ビームオン，ビームオフの各々を適切な位置に簡単に調整可能である。
また、この発明は、加工プログラムを解析して各軸の移動指令と加工条件の変更を行う変更指令を出力するプログラム解析手段と、前記移動指令に基づき補間処理を行いサーボアンプに移動距離を出力する補間手段と、遅延動作用移動距離を設定する移動距離設定手段と、前記変更指令が出力された後の実際の移動距離と前記遅延動作用移動距離とに基づき実際に加工条件を変更するタイミングを遅らせる条件変更遅延手段とを有するレーザ加工装置を提供するものである。
したがって、加工条件の変更をビームオンオフの代わりに使用するような場合でも、加工条件変更をすぐに実行せず、加工条件変更指令がされた後の実際の移動距離が設定された遅延動作用移動距離に達したときに、加工条件変更を実行するようにしたので、設定移動距離を変更するだけで適正位置で加工条件変更するように調整でき、加工時間を短縮することが可能となる。
また、この発明は、移動距離設定手段は、所定の加工条件値が増加する場合用の遅延動作用移動距離と、所定の加工条件値が減少する場合用の遅延動作用移動距離とを別々の値に設定できるレーザ加工装置を提供するものである。
したがって、各々の加工条件変更を適切な位置に簡単に調整可能である。
発明を実施するための最良の形態
この発明に係る好適な実施の形態を添付図面を参照して説明する。
第１図はこの発明における加工プログラム処理のブロック図である。レーザ加工装置に入力された加工プログラム９はプログラム解析手段１０により解析され、位置指令があれば各軸の移動を補間手段１１に指令する。補間手段１１は指令速度と指令位置に応じた補間処理を行ない、サーボアンプ８に移動距離を出力する。また、処理した移動距離の情報はビームオンオフ遅延手段１２に入力される。一方、移動距離設定手段１３に設定された遅延動作用移動距離の情報もビームオンオフ遅延手段１２に入力される。ビームオンオフ遅延手段１２はプログラム解析手段１０からビームオンオフ指令があっても、すぐにＩ／Ｏユニット５に信号出力を指令せず、補間手段１１からの情報と、移動距離設定手段１３からの情報を比較し、ビームオンオフ指令がされた後、補間手段１１の処理した移動距離が移動距離設定手段１３に設定された遅延動作用移動距離に達した時点で、Ｉ／Ｏユニット５にビームオンオフの信号出力を指令する。
移動距離設定手段１３においては、ビームオン用の移動距離とビームオフ用の移動距離とを別々の値に設定してもよい。また、補間手段１１からの移動距離は、１つの移動ブロックに限らず複数の移動ブロックにまたがる移動距離にしてもよいことは当然である。
この実施の形態において、第８図の加工プログラムを処理した場合の、軸移動とビームオンオフ処理と加工時間の模式図を第２図に示す。第２図では横軸を基本的に時間で示しているが、同図の網掛けにて示しているものは、時間ではなく、Ｎ０２，Ｎ０４の移動距離に対して移動距離設定手段１３に設定されたビームオン，オフ用の各々の移動距離分である。Ｎ０２にてビームオンの指令と移動の指令とが同時に処理されるが、実際にビームオンされるのはＮ２の移動開始から綱掛けの設定移動距離分移動した位置である。同様に、Ｎ０４にてビームオフと移動が同時に処理されるが、実際にビームオフされるのはＮ０４の移動開始から綱掛けの設定移動距離分移動した位置である。ビームオンオフのタイミング調整は設定移動距離を変更するのみで簡単に行なうことができ、トータル加工時間ｔは第７図の加工時間Ｔよりも短くすることができる。また、プログラム途中に移動の無い指令等があり処理時間が変わったとしても、同じ位置でビームオンオフできる。
なお、加工内容によってはビームオンオフ以外にも種々の加工条件の変更を行なう場合がある。例えば、レーザの出力を０にしたり、パルスデューティを０％にすることによりビームオフの代用をするのである。このような場合、加工条件に相当する信号の変更を、上記のビームオンオフの信号の場合と同様に遅延させることにより同様の効果を得ることができる。
また、ビームオンオフに限らず、移動中の適切な位置で加工条件を変更したい場合にも、簡単な設定変更のみで可能となることは言うまでもない。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明にかかるレーザ加工装置は、例えば高い加工精度と生産性との両立を求められる微細加工用の工業用レーザ加工装置において用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施例における加工プログラム処理のブロック図、
第２図は、この発明の実施例における軸移動とビームオンオフと加工時間の模式図、
第３図は、レーザ加工装置の構成図、
第４図は、従来の加工プログラム処理のブロック図、
第５図は、丸穴を加工するプログラムの一例、
第６図は、丸穴の加工プログラムの軸移動軌跡を示す図、
第７図は、従来の軸移動とビームオンオフと加工時間の模式図、
第８図は、丸穴加工プログラムの変更例である。
Claims (4)
- 加工プログラムを解析して各軸の移動指令とレーザビームをオンオフするオンオフ指令を出力するプログラム解析手段と、前記移動指令に基づき補間処理を行いサーボアンプに移動距離を出力する補間手段と、遅延動作用移動距離を設定する移動距離設定手段と、前記オンオフ指令が出力された後の実際の移動距離と前記遅延動作用移動距離とに基づきレーザ発振器に対して出力するビームオンオフ指令を遅らせるビームオンオフ遅延手段を有することを特徴とするレーザ加工装置。
- 移動距離設定手段は、ビームオン用の遅延動作用移動距離とビームオフ用の遅延動作用移動距離とを別々の値に設定できることを特徴とする請求項第１項記載のレーザ加工装置。
- 加工プログラムを解析して各軸の移動指令と加工条件の変更を行う変更指令を出力するプログラム解析手段と、前記移動指令に基づき補間処理を行いサーボアンプに移動距離を出力する補間手段と、遅延動作用移動距離を設定する移動距離設定手段と、前記変更指令が出力された後の実際の移動距離と前記遅延動作用移動距離とに基づき実際に加工条件を変更するタイミングを遅らせる条件変更遅延手段を有することを特徴とするレーザ加工装置。
- 移動距離設定手段は、所定の加工条件値が増加する場合用の遅延動作用移動距離と、所定の加工条件値が減少する場合用の遅延動作用移動距離とを別々の値に設定できることを特徴とする請求項第３項記載のレーザ加工装置。
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