JP4662482B2 - レーザ加工条件設定装置、レーザ加工装置、レーザ加工条件設定方法、レーザ加工条件設定プログラム - Google Patents
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Description
xc=r・sinθ
zc=zf−r(1−cosθ)
θ/xf=(π/2)/(πr/2)
θ=xf/r
△x=|xc−xf|=|r・sinθ−xf|
△z=|zc−zf|=|r(1−cosθ)|
加工対象物の3次元状の加工対象面に対して、レーザ光を照射して所定の加工パターンを加工可能なレーザ加工装置について、所定の加工パターンに基づいて加工データを設定するためのレーザ加工データ設定装置であって、所定の加工パターンで加工するために加工条件を設定するための加工条件設定部と、加工条件設定部で設定された加工条件に基づいて、実際の加工を行うための加工データを生成するための加工データ生成部とを備え、加工条件設定部はさらに、加工パターン情報を入力するための加工パターン入力手段と、加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報を入力するための加工面プロファイル入力手段と、加工対象面の移動条件として、加工対象面の移動方向と、加工対象面が等速移動か又はエンコーダによるフィードバック制御かを選択するための移動加工条件設定部と、を備え、レーザ加工データ設定装置はさらに、表示部として、加工条件設定部にて設定された加工パターンを2次元で表示する編集表示欄と、加工面プロファイル入力手段にて入力されたプロファイル情報に基づいて加工対象面を3次元で表示すると共に、該加工対象面に仮想的に一致させるように3次元空間座標に変換された加工パターンを表示するための3次元ビューワと、を備えており、加工条件設定部はさらに、3次元ビューワにおいて表示される加工対象物の加工パターンの姿勢、角度、倍率の少なくともいずれかを変更可能な加工パターン操作手段を備えており、加工データ生成部が、加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報と、加工パターン情報と、移動加工条件設定部にて入力された加工対象面の移動条件とに基づいた加工データを生成する。
さらに第3発明に係るレーザ加工データ設定装置は、加工対象面の移動条件は、回転移動に関するものであって、円周状の加工対象面に対する加工条件として、加工面プロファイル入力手段が、円周状加工対象面の円周の半径を指定可能であり、移動加工条件設定部が、円周状加工対象面の回転速度を指定可能に構成できる。
さらにまた第7発明に係るレーザ加工装置は、編集表示欄には、加工面プロファイル入力手段にて入力された加工対象面を2次元表示できる。
さらにまた第8発明に係るレーザ加工装置は、3次元ビューワでは、3次元状の加工対象面に加工パターンが重なると、加工パターンが3次元状の加工対象面に張り付くように3次元表示できる。
さらにまた第9発明に係るレーザ加工装置は、加工対象面の移動方向は、XY平面における移動方向に加え、Z方向における移動方向から選択されるものとできる。
さらにまた第10発明に係るレーザ加工装置は、加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報を入力するための加工面プロファイル入力手段は、複数の異なる3次元形状の中から一つを選択する選択手段を有することができる。
さらにまた第12発明に係るレーザ加工装置は、加工対象面の移動条件は、平面移動に関するものであって、さらに加工対象面の移動条件として更に、加工パターンの向きを選択するものとできる。
さらにまた第13発明に係るレーザ加工装置は、加工対象面の移動条件は、回転移動に関するものであって、円周状の加工対象面に対する加工条件として、加工面プロファイル入力手段が、円周状加工対象面の円周の半径を指定可能であり、移動加工条件設定部が、円周状加工対象面の回転速度を指定可能に構成できる。
さらにまた第14発明に係るレーザ加工装置は、円周状の加工対象面の円周半径が連続的又は離散的に変化する場合の加工条件として、加工面プロファイル入力手段が、円周の変化状態を指定可能とできる。
さらにまた第15発明に係るレーザ加工装置は、回転する円周状の加工対象面に対する加工条件として、加工面プロファイル入力手段が、円周状加工対象面の円周の半径を指定可能であり、移動速度入力手段が、円周状加工対象面の回転速度を指定可能であり、加工データ生成部が、加工面プロファイル入力手段より入力された円周の半径及び移動速度入力手段より入力された回転角度に基づいて、円周状加工対象面を該円周上に沿って複数の領域に分割し、円周状加工対象面の回転毎に、各分割領域での加工を行うよう割り当てることができる。
さらにまた第16発明に係るレーザ加工装置は、加工データ生成部が、生成した加工データの円周方向における加工データ量の分布に応じて、円周状加工対象面に対する分割領域の割り当てを調整可能に構成できる。
さらにまた第17発明に係るレーザ加工装置は、編集表示欄には、加工面プロファイル入力手段にて入力された加工対象面が2次元表示できる。
さらにまた第18発明に係るレーザ加工装置は、3次元ビューワでは、3次元状の加工対象面に加工パターンが重なると、加工パターンが3次元状の加工対象面に張り付くように3次元表示できる。
さらにまた第19発明に係るレーザ加工装置は、加工対象面の移動方向は、XY平面における移動方向に加え、Z方向における移動方向から選択することができる。
さらにまた第20発明に係るレーザ加工装置は、加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報を入力するための加工面プロファイル入力手段は、複数の異なる3次元形状の中から一つを選択する選択手段を有することができる。
(入力部3)
(レーザ制御部1)
(レーザ励起部6)
(レーザ出力部2)
(レーザ媒質8)
(走査系)
(Z軸スキャナ14cの動作)
(ディスタンスポインタ)
(焦点補正機能)
(設置支援機能)
(レーザマーカのシステム構成)
(レーザ加工データの設定)
(演算部80)
(レーザ加工データの設定手順)
(1)3次元形状を入力可能なプログラム上から、ワークを作画して指定する方式
(2)ワークの形状を特定するためのパラメータを、対話形式でユーザに入力させる方式
(3)ワークの形状に予め作成された3Dデータのデータファイルを入力して変換する方式
(4)ワークの形状を実際にイメージセンサ等の画像認識装置で読み込んで取得する方式
等が挙げられる。
(フィッティングしない場合)
(移動するワークへの加工)
(円柱状ワークW1)
(円柱ブロック状ワークW2)
(円錐状ワークW3)
(印字条件の計算方法)
(平面移動印字の設定方法)
(移動方向)
(移動条件)
(印字範囲)
X’=X+(ワークの移動速度)
Y’=Y
として計算されるので、これに基づいて印字を行う。
(回転移動印字の設定方法)
X1=r*sin(X/r)
Y1=Y
Z1=r(cos(X/r)−1)
X2=2616mm/s*cos(X/r)
Y2=Y
Z2=−2616mm/s*sin(X/r)
X”=r*sin(X/r)+移動速度*cos(X/r)
Y”=Y
Z”=r(cos(X/r)−1)−移動速度*sin(X/r)
(領域分割)
(デフォーカス量の設定)
1…レーザ制御部;1A…コントローラ;2…レーザ出力部
3…入力部;3A…加工面プロファイル入力手段;3B…加工パターン入力手段
3C…加工条件設定部;3D…移動速度入力手段
3a〜3c…形状指定欄;3d〜3f…パラメータ指定欄
4…制御部;5…メモリ部;5A…記憶部
6…レーザ励起部;7…電源;8…レーザ媒質;9…走査部
10…レーザ励起光源;11…レーザ励起光源集光部
12…レーザ励起部ケーシング;13…光ファイバケーブル
14…スキャナ;14a…X軸スキャナ;14b…Y軸スキャナ
14c…Z軸スキャナ;14d…ポインタ用スキャナミラー
15…集光部;16…入射レンズ;18…出射レンズ
50…レーザ発振部;51、51a、51b…ガルバノモータ
52…スキャナ駆動回路;53…ビームエキスパンダ
60…ガイド用光源;62…ハーフミラー;64…ポインタ用光源;66…固定ミラー
80…演算部;80K…加工データ生成部
82…表示部
150…マーキングヘッド
160、160B…調整機構
170…設置台
180…レーザ加工データ設定装置
190…外部機器
200…3次元形状設定プログラム
202…編集表示欄
204…印字パターン入力欄
204a…「種類」欄
204b…「文字入力」欄
204c…詳細設定欄
204l…加工パラメータ設定欄
204m…デフォーカス設定欄
205…「サイズ・位置」タブ
206…3次元ビューワ欄
207…表示切替ボタン
207a…右クリックメニュー
207C…2画面表示ボタン
210…ワーク3次元形状設定プログラム
220…ワーク形状設定ウィザード
222…「図形選択」欄
224…「入力パラメータ説明」欄
226…「パラメータ入力」欄
230…CADファイル変換画面
232…「ファイル選択」欄
234…「ビューワ」欄
236…「変換」ボタン
240…加工ライン条件設定画面
241…「移動/印字方向」タブ
260…3次元ビューワ
L、L’…レーザ光;P…ポインタ光;G…ガイド光
W、W1〜4…ワーク;WS…作業領域;IMG…イメージセンサ
Claims (23)
- 加工対象物の3次元状の加工対象面に対して、レーザ光を照射して所定の加工パターンを加工可能なレーザ加工装置について、所定の加工パターンに基づいて加工データを設定するためのレーザ加工データ設定装置であって、
所定の加工パターンで加工するために加工条件を設定するための加工条件設定部と、
前記加工条件設定部で設定された加工条件に基づいて、実際の加工を行うための加工データを生成するための加工データ生成部と、
を備え、
前記加工条件設定部はさらに、
加工パターン情報を入力するための加工パターン入力手段と、
加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報を入力するための加工面プロファイル入力手段と、
加工対象面の移動条件として、加工対象面の移動方向と、加工対象面が等速移動か又はエンコーダによるフィードバック制御かを選択するための移動加工条件設定部と、
を備え、
レーザ加工データ設定装置はさらに、表示部として、
前記加工条件設定部にて設定された加工パターンを2次元で表示する編集表示欄と、
前記加工面プロファイル入力手段にて入力されたプロファイル情報に基づいて加工対象面を3次元で表示すると共に、該加工対象面に仮想的に一致させるように3次元空間座標に変換された加工パターンを表示するための3次元ビューワと、
を備えており、
前記加工条件設定部はさらに、前記3次元ビューワにおいて表示される加工対象物の加工パターンの姿勢、角度、倍率の少なくともいずれかを変更可能な加工パターン操作手段を備えており、
前記加工データ生成部が、加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報と、加工パターン情報と、前記移動加工条件設定部にて入力された加工対象面の移動条件とに基づいた加工データを生成することを特徴とするレーザ加工データ設定装置。 - 請求項1に記載のレーザ加工データ設定装置であって、
前記加工対象面の移動条件は、平面移動に関するものであって、
さらに加工対象面の移動条件として更に、加工パターンの向きを選択するものであることを特徴とするレーザ加工データ設定装置。 - 請求項1に記載のレーザ加工データ設定装置であって、
前記加工対象面の移動条件は、回転移動に関するものであって、
円周状の加工対象面に対する加工条件として、前記加工面プロファイル入力手段が、円周状加工対象面の円周の半径を指定可能であり、
前記移動加工条件設定部が、円周状加工対象面の回転速度を指定可能に構成してなることを特徴とするレーザ加工データ設定装置。 - 請求項3に記載のレーザ加工データ設定装置であって、
円周状の加工対象面の円周半径が連続的又は離散的に変化する場合の加工条件として、前記加工面プロファイル入力手段が、円周の変化状態を指定可能であることを特徴とするレーザ加工データ設定装置。 - 請求項3又は4に記載のレーザ加工データ設定装置であって、
回転する円周状の加工対象面に対する加工条件として、前記加工面プロファイル入力手段が、円周状加工対象面の円周の半径を指定可能であり、
前記移動速度入力手段が、円周状加工対象面の回転速度を指定可能であり、
前記加工データ生成部が、前記加工面プロファイル入力手段より入力された円周の半径及び前記移動速度入力手段より入力された回転角度に基づいて、円周状加工対象面を該円周上に沿って複数の領域に分割し、円周状加工対象面の回転毎に、各分割領域での加工を行うよう割り当ててなることを特徴とするレーザ加工データ設定装置。 - 請求項5に記載のレーザ加工データ設定装置であって、
前記加工データ生成部が、生成した加工データの円周方向における加工データ量の分布に応じて、円周状加工対象面に対する分割領域の割り当てを調整可能に構成してなることを特徴とする加工データ設定装置。 - 請求項1から6のいずれか一に記載のレーザ加工データ設定装置であって、
前記編集表示欄には、前記加工面プロファイル入力手段にて入力された加工対象面が2次元表示されることを特徴とするレーザ加工データ設定装置。 - 請求項1から7のいずれか一に記載のレーザ加工データ設定装置であって、
前記3次元ビューワでは、3次元状の加工対象面に加工パターンが重なると、加工パターンが3次元状の加工対象面に張り付くように3次元表示されることを特徴とするレーザ加工データ設定装置。 - 請求項1から8のいずれか一に記載のレーザ加工データ設定装置であって、
加工対象面の移動方向は、XY平面における移動方向に加え、Z方向における移動方向から選択されるものであることを特徴とするレーザ加工データ設定装置。 - 請求項1から9のいずれか一に記載のレーザ加工データ設定装置であって、
加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報を入力するための加工面プロファイル入力手段は、複数の異なる3次元形状の中から一つを選択する選択手段を有することを特徴とするレーザ加工データ設定装置。 - 加工対象物の3次元状の加工対象面に対して、レーザ光の焦点位置を調整して加工パターンを加工可能なレーザ加工装置であって、
レーザ光を発生させるためのレーザ発振部と、
前記レーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査系として、
入射レンズと出射レンズを備えるビームエキスパンダであって、前記レーザ発振部から照射されるレーザ光の光軸に前記入射レンズ及び出射レンズの光軸を一致させた状態で、入射レンズと出射レンズ間の相対距離を変化させてレーザ光の焦点距離を調整可能なビームエキスパンダと、
前記ビームエキスパンダを透過したレーザ光を第1の方向に走査させるための第1のミラーと、
前記第1のミラーで反射されたレーザ光を前記第1の方向と直交する第2の方向に走査させるための第2のミラーと、
を有するレーザ光走査系と、
前記レーザ発振部および前記レーザ光走査系を制御するためのレーザ制御部と、
所定の加工パターンで加工するために加工条件を設定するための加工条件設定部と、
前記加工条件設定部で設定された加工条件に基づいて、実際の加工を行うための加工データを生成するための加工データ生成部と、
を備え、
前記加工条件設定部はさらに、
加工パターン情報を入力するための加工パターン入力手段と、
加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報を入力するための加工面プロファイル入力手段と、
加工対象面の移動条件として、加工対象面の移動方向と、加工対象面が等速移動か又はエンコーダによるフィードバック制御かを選択するための移動加工条件設定部と、
を備え、
レーザ加工装置はさらに、表示部として、
前記加工条件設定部にて設定された加工パターンを2次元で表示する編集表示欄と、
前記加工面プロファイル入力手段にて入力されたプロファイル情報に基づいて加工対象面を3次元で表示すると共に、該加工対象面に仮想的に一致させるように3次元空間座標に変換された加工パターンを表示するための3次元ビューワと、
を備えており、
前記加工条件設定部はさらに、前記3次元ビューワにおいて表示される加工対象物の加工パターンの姿勢、角度、倍率の少なくともいずれかを変更可能な加工パターン操作手段を備えており、
前記加工データ生成部が、加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報と、加工パターン情報と、前記移動加工条件設定部にて入力された加工対象面の移動条件とに基づいた加工データを生成することを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項11に記載のレーザ加工装置であって、
前記加工対象面の移動条件は、平面移動に関するものであって、
さらに加工対象面の移動条件として更に、加工パターンの向きを選択するものであることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項11に記載のレーザ加工装置であって、
前記加工対象面の移動条件は、回転移動に関するものであって、
円周状の加工対象面に対する加工条件として、前記加工面プロファイル入力手段が、円周状加工対象面の円周の半径を指定可能であり、
前記移動加工条件設定部が、円周状加工対象面の回転速度を指定可能に構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項13に記載のレーザ加工装置であって、
円周状の加工対象面の円周半径が連続的又は離散的に変化する場合の加工条件として、前記加工面プロファイル入力手段が、円周の変化状態を指定可能であることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項13又は14に記載のレーザ加工装置であって、
回転する円周状の加工対象面に対する加工条件として、前記加工面プロファイル入力手段が、円周状加工対象面の円周の半径を指定可能であり、
前記移動速度入力手段が、円周状加工対象面の回転速度を指定可能であり、
前記加工データ生成部が、前記加工面プロファイル入力手段より入力された円周の半径及び前記移動速度入力手段より入力された回転角度に基づいて、円周状加工対象面を該円周上に沿って複数の領域に分割し、円周状加工対象面の回転毎に、各分割領域での加工を行うよう割り当ててなることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項15に記載のレーザ加工装置であって、
前記加工データ生成部が、生成した加工データの円周方向における加工データ量の分布に応じて、円周状加工対象面に対する分割領域の割り当てを調整可能に構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項11から16のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
前記編集表示欄には、前記加工面プロファイル入力手段にて入力された加工対象面が2次元表示されることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項11から17のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
前記3次元ビューワでは、3次元状の加工対象面に加工パターンが重なると、加工パターンが3次元状の加工対象面に張り付くように3次元表示されることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項11から18のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
加工対象面の移動方向は、XY平面における移動方向に加え、Z方向における移動方向から選択されるものであることを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項11から19のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報を入力するための加工面プロファイル入力手段は、複数の異なる3次元形状の中から一つを選択する選択手段を有することを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項11から20のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
前記第1のミラー及び第2のミラーがガルバノミラーで構成され、各々直交する回転軸を中心に回転可能なガルバノメータ式スキャナに接続されてX軸スキャナ及びY軸スキャナを構成しており、
前記ビームエキスパンダが、入射レンズと出射レンズとの相対距離をこれらの光軸に沿って調整可能なZ軸スキャナを構成しており、
前記レーザ光走査系が、これらX軸スキャナ、Y軸スキャナ、Z軸スキャナでレーザ光をX軸、Y軸、Z軸方向に走査可能に構成されてなることを特徴とするレーザ加工装置。 - 加工対象物の3次元状の加工対象面に対して、レーザ光を照射して所定の加工パターンを加工可能なレーザ加工装置について、所定の加工パターンに基づいて加工データを設定するためのレーザ加工データ設定方法であって、
所定の加工パターンで加工するため加工条件設定手段で加工条件の設定として、加工パターン情報と、加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報とを入力し、さらに加工対象面の移動条件として、加工対象面の移動方向と、加工対象面が等速移動か又はエンコーダによるフィードバック制御かを選択する工程と、
前記加工条件設定手段で設定された加工パターンを2次元で表示する工程と、
前記入力されたプロファイル情報に基づいて加工対象面を3次元で表示すると共に、該加工対象面に仮想的に一致させるように3次元空間座標に変換された加工パターンを3次元で表示する工程と、
前記3次元表示される加工対象物の加工パターンの姿勢、角度、倍率の少なくともいずれかを変更する工程と、
加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報と、加工パターン情報と、前記移動加工条件設定部にて入力された加工対象面の移動条件とに基づいて、3次元状の加工対象面と一致するように実際の加工を行うための加工データを生成する工程と、
を含むことを特徴とするレーザ加工データ設定方法。 - 加工対象物の3次元状の加工対象面に対して、レーザ光を照射して所定の加工パターンを加工可能なレーザ加工装置について、所定の加工パターンに基づいて加工データを設定するためのレーザ加工データ設定プログラムであって、
所定の加工パターンで加工するため加工条件設定手段で加工条件の設定として、加工パターン情報と、加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報とを入力し、さらに加工対象面の移動条件として、加工対象面の移動方向と、加工対象面が等速移動か又はエンコーダによるフィードバック制御かを選択する機能と、
前記加工条件設定手段で設定された加工パターンを2次元で表示する機能と、
前記入力されたプロファイル情報に基づいて加工対象面を3次元で表示すると共に、該加工対象面に仮想的に一致させるように3次元空間座標に変換された加工パターンを3次元で表示する機能と、
前記3次元表示される加工対象物の加工パターンの姿勢、角度、倍率の少なくともいずれかを変更する機能と、
加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報と、加工パターン情報と、前記移動加工条件設定部にて入力された加工対象面の移動条件とに基づいて、3次元状の加工対象面と一致するように実際の加工を行うための加工データを生成する加工データ生成機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする加工データ設定プログラム。
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