JP6655692B1 - Laser processing machine and laser processing method - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザビームを予め設定した振動パターンで高精度に振動させることができるレーザ加工機を提供する。【解決手段】移動機構22及び23は、レーザビームを射出する加工ヘッドを板金の面に沿って板金に対して相対的に移動させる。ビーム振動機構(ルバノスキャナユニット32)は、移動機構22及び23によって加工ヘッドを相対的に移動させながら、板金に照射するレーザビームを所定の振動パターンで振動させる。移動機構制御部505は、加工ヘッドを第1の制御周期で相対的に移動させるよう移動機構22及び23を制御する。振動制御部504は、第1の制御周期より短い第2の制御周期で、レーザビームを所定の振動パターンで振動させるようビーム振動機構を制御する。【選択図】図6An object of the present invention is to provide a laser beam machine capable of vibrating a laser beam with a predetermined vibration pattern with high accuracy. A moving mechanism moves a processing head for emitting a laser beam along a surface of the sheet metal relative to the sheet metal. The beam vibration mechanism (Lubano scanner unit 32) vibrates the laser beam irradiated on the sheet metal in a predetermined vibration pattern while relatively moving the processing head by the moving mechanisms 22 and 23. The moving mechanism control unit 505 controls the moving mechanisms 22 and 23 to relatively move the processing head at the first control cycle. The vibration control unit 504 controls the beam vibration mechanism so as to vibrate the laser beam in a predetermined vibration pattern in a second control cycle shorter than the first control cycle. [Selection diagram] FIG.
Description
本発明は、レーザ加工機及びレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser beam machine and a laser beam machining method.
レーザ発振器より射出されたレーザビームによって板金を切断して、所定の形状を有する製品を製作するレーザ加工機が普及している。非特許文献1には、レーザビームを所定の振動パターンで振動させながら板金を切断することが記載されている。
2. Description of the Related Art A laser processing machine that cuts a sheet metal with a laser beam emitted from a laser oscillator to produce a product having a predetermined shape has become widespread. Non-Patent
レーザ加工機がレーザビームを所定の振動パターンで振動させながら板金を切断するとき、レーザビームを予め設定した振動パターンで高精度に振動させることが求められる。本発明は、レーザビームを予め設定した振動パターンで高精度に振動させることができるレーザ加工機及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。 When a laser beam machine cuts a sheet metal while vibrating a laser beam in a predetermined vibration pattern, it is required to vibrate the laser beam with a predetermined vibration pattern with high accuracy. An object of the present invention is to provide a laser beam machine and a laser beam machining method that can vibrate a laser beam with a preset vibration pattern with high accuracy.
本発明は、板金を切断して所定の形状を有する製品を製作するために、レーザビームを射出する加工ヘッドを板金の面に沿って前記板金に対して相対的に移動させる移動機構と、前記移動機構によって前記加工ヘッドを相対的に移動させながら、前記製品を製作するために前記板金に照射するレーザビームを所定の振動パターンで振動させるビーム振動機構と、前記加工ヘッドを第1の制御周期で相対的に移動させるよう前記移動機構を制御する移動機構制御部と、前記第1の制御周期より短い第2の制御周期で、レーザビームを前記所定の振動パターンで振動させるよう前記ビーム振動機構を制御する振動制御部とを備えるレーザ加工機を提供する。 The present invention provides a moving mechanism that moves a processing head that emits a laser beam relative to the sheet metal along a surface of the sheet metal , in order to cut a sheet metal to produce a product having a predetermined shape , A beam vibrating mechanism for vibrating a laser beam irradiating the sheet metal to produce the product in a predetermined vibration pattern while relatively moving the processing head by a moving mechanism; and a first control cycle for the processing head. A movement mechanism control unit that controls the movement mechanism so as to relatively move the laser beam, and a beam vibration mechanism that vibrates the laser beam in the predetermined vibration pattern in a second control cycle shorter than the first control cycle. And a vibration control unit for controlling the laser processing.
本発明は、移動機構が、板金を切断して所定の形状を有する製品を製作するために、レーザビームを射出する加工ヘッドを板金の面に沿って前記板金に対して相対的に移動させ、前記移動機構によって前記加工ヘッドを相対的に移動させながら、ビーム振動機構が、前記製品を製作するために前記板金に照射するレーザビームを所定の振動パターンで振動させ、移動機構制御部が、前記加工ヘッドを第1の制御周期で相対的に移動させるよう前記移動機構を制御し、振動制御部が、前記第1の制御周期より短い第2の制御周期で、レーザビームを前記所定の振動パターンで振動させるよう前記ビーム振動機構を制御するレーザ加工方法を提供する。 The present invention is a moving mechanism, in order to cut a sheet metal to produce a product having a predetermined shape , to move a processing head that emits a laser beam along the surface of the sheet metal relative to the sheet metal, While relatively moving the processing head by the moving mechanism, a beam vibration mechanism vibrates a laser beam irradiating the sheet metal to produce the product in a predetermined vibration pattern, the moving mechanism control unit, The movement mechanism is controlled so as to relatively move the processing head in a first control cycle, and a vibration control unit causes the laser beam to move in the predetermined vibration pattern in a second control cycle shorter than the first control cycle. A laser processing method for controlling the beam vibration mechanism so as to vibrate the laser beam.
本発明のレーザ加工機及びレーザ加工方法によれば、レーザビームを予め設定した振動パターンで高精度に振動させることができる。 According to the laser beam machine and the laser beam machining method of the present invention, a laser beam can be vibrated with a preset vibration pattern with high accuracy.
以下、一実施形態のレーザ加工機及びレーザ加工方法について、添付図面を参照して説明する。図1において、レーザ加工機100は、レーザビームを生成して射出するレーザ発振器10と、レーザ加工ユニット20と、レーザ発振器10より射出されたレーザビームをレーザ加工ユニット20へと伝送するプロセスファイバ12とを備える。
Hereinafter, a laser processing machine and a laser processing method according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1, a
また、レーザ加工機100は、操作部40と、NC装置50と、加工プログラムデータベース60と、加工条件データベース70と、アシストガス供給装置80と、表示部90とを備える。NC装置50は、レーザ加工機100の各部を制御する制御装置の一例である。
In addition, the
レーザ発振器10としては、レーザダイオードより発せられる励起光を増幅して所定の波長のレーザビームを射出するレーザ発振器、またはレーザダイオードより発せられるレーザビームを直接利用するレーザ発振器が好適である。レーザ発振器10は、例えば、固体レーザ発振器、ファイバレーザ発振器、ディスクレーザ発振器、ダイレクトダイオードレーザ発振器(DDL発振器)である。
As the
レーザ発振器10は、波長900nm〜1100nmの1μm帯のレーザビームを射出する。ファイバレーザ発振器及びDDL発振器を例とすると、ファイバレーザ発振器は、波長1060nm〜1080nmのレーザビームを射出し、DDL発振器は、波長910nm〜950nmのレーザビームを射出する。
The
レーザ加工ユニット20は、加工対象の板金Wを載せる加工テーブル21と、門型のX軸キャリッジ22と、Y軸キャリッジ23と、Y軸キャリッジ23に固定されたコリメータユニット30と、加工ヘッド35とを有する。X軸キャリッジ22は、加工テーブル21上でX軸方向に移動自在に構成されている。Y軸キャリッジ23は、X軸キャリッジ22上でX軸に垂直なY軸方向に移動自在に構成されている。X軸キャリッジ22及びY軸キャリッジ23は、加工ヘッド35を板金Wの面に沿って、X軸方向、Y軸方向、または、X軸とY軸との任意の合成方向に移動させる移動機構として機能する。
The
加工ヘッド35を板金Wの面に沿って移動させる代わりに、加工ヘッド35は位置が固定されていて、板金Wが移動するように構成されていてもよい。レーザ加工機100は、板金Wの面に対して加工ヘッド35を相対的に移動させる移動機構を備えていればよい。
Instead of moving the
加工ヘッド35には、先端部に円形の開口36aを有し、開口36aよりレーザビームを射出するノズル36が取り付けられている。ノズル36の開口36aより射出されたレーザビームは板金Wに照射される。アシストガス供給装置80は、アシストガスとして窒素、酸素、窒素と酸素との混合気体、または空気を加工ヘッド35に供給する。板金Wの加工時に、アシストガスは開口36aより板金Wへと吹き付けられる。アシストガスは、板金Wが溶融したカーフ幅内の溶融金属を排出する。
The
図2に示すように、コリメータユニット30は、プロセスファイバ12より射出された発散光のレーザビームを平行光(コリメート光)に変換するコリメーションレンズ31を備える。また、コリメータユニット30は、ガルバノスキャナユニット32と、ガルバノスキャナユニット32より射出されたレーザビームをX軸及びY軸に垂直なZ軸方向下方に向けて反射させるベンドミラー33を備える。加工ヘッド35は、ベンドミラー33で反射したレーザビームを集束して、板金Wに照射する集束レンズ34を備える。
As shown in FIG. 2, the
レーザビームの焦点位置を調整するために、集束レンズ34は図示していない駆動部及び移動機構によって、板金Wに近付く方向及び板金Wより離隔する方向に移動自在に構成されている。
In order to adjust the focal position of the laser beam, the focusing
レーザ加工機100は、ノズル36の開口36aより射出されるレーザビームが開口36aの中心に位置するように芯出しされている。基準の状態では、レーザビームは、開口36aの中心より射出する。ガルバノスキャナユニット32は、加工ヘッド35内を進行して開口36aより射出されるレーザビームを、開口36a内で振動させるビーム振動機構として機能する。ガルバノスキャナユニット32がレーザビームをどのように振動させるかについては後述する。
The
ガルバノスキャナユニット32は、コリメーションレンズ31より射出されたレーザビームを反射するスキャンミラー321と、スキャンミラー321を所定の角度となるように回転させる駆動部322とを有する。また、ガルバノスキャナユニット32は、スキャンミラー321より射出されたレーザビームを反射するスキャンミラー323と、スキャンミラー323を所定の角度となるように回転させる駆動部324とを有する。
The
駆動部322及び324は、NC装置50による制御に基づき、それぞれ、スキャンミラー321及び323を所定の角度範囲で往復振動させることができる。スキャンミラー321とスキャンミラー323とのいずれか一方または双方を往復振動させることによって、ガルバノスキャナユニット32は、板金Wに照射されるレーザビームを振動させる。
The driving
ガルバノスキャナユニット32はビーム振動機構の一例であり、ビーム振動機構は一対のスキャンミラーを有するガルバノスキャナユニット32に限定されない。
The
図3は、スキャンミラー321とスキャンミラー323とのいずれか一方または双方が傾けられて、板金Wに照射されるレーザビームの位置が変位した状態を示している。図3において、ベンドミラー33で折り曲げられて集束レンズ34を通過する細実線は、レーザ加工機100が基準の状態であるときのレーザビームの光軸を示している。
FIG. 3 shows a state in which one or both of the
なお、詳細には、ベンドミラー33の手前に位置しているガルバノスキャナユニット32の作動により、ベンドミラー33に入射するレーザビームの光軸の角度が変化し、光軸がベンドミラー33の中心から外れる。図3では、簡略化のため、ガルバノスキャナユニット32の作動前後でベンドミラー33へのレーザビームの入射位置を同じ位置としている。
In detail, the angle of the optical axis of the laser beam incident on the
ガルバノスキャナユニット32による作用によって、レーザビームの光軸が細実線で示す位置から太実線で示す位置へと変位したとする。ベンドミラー33で反射するレーザビームが角度θで傾斜したとすると、板金Wへのレーザビームの照射位置は距離Δsだけ変位する。集束レンズ34の焦点距離をEFL(Effective Focal Length)とすると、距離Δsは、EFL×sinθで計算される。
It is assumed that the optical axis of the laser beam is displaced from the position shown by the thin solid line to the position shown by the thick solid line by the action of the
ガルバノスキャナユニット32がレーザビームを図3に示す方向とは逆方向に角度θだけ傾ければ、板金Wへのレーザビームの照射位置を図3に示す方向とは逆方向に距離Δsだけ変位させることができる。距離Δsは開口36aの半径未満の距離であり、好ましくは、開口36aの半径から所定の余裕量だけ引いた距離を最大距離とした最大距離以下の距離である。
When the
NC装置50は、ガルバノスキャナユニット32の駆動部322及び324を制御することによって、レーザビームを板金Wの面内の所定の方向に振動させることができる。レーザビームを振動させることによって、板金Wの面上に形成されるビームスポットを振動させることができる。
The
以上のように構成されるレーザ加工機100は、レーザ発振器10より射出されたレーザビームによって板金Wを切断して所定の形状を有する製品を製作する。レーザ加工機100は、レーザビームの焦点を、板金Wの上面、上面より所定の距離だけ上方、または上面より所定の距離だけ下方で板金Wの板厚内のいずれかの適宜の位置に位置させて、レーザビームを所定の振動パターンで振動させながら板金を切断する。
The
加工プログラムデータベース60には、板金Wを切断するための加工プログラムが記憶されている。NC装置50は、加工プログラムデータベース60より加工プログラムを読み出し、加工条件データベース70に記憶されている複数の加工条件ファイルのうちのいずれかの加工条件ファイルを選択する。NC装置50は、読み出した加工プログラム及び選択した加工条件ファイルで設定されている加工条件に基づいて板金Wを切断するようレーザ加工機100を制御する。
The
後述するように、レーザ加工機100は、加工条件ファイルで設定されている各加工条件に対応して、レーザビームの振動パターンを設定することができるように構成されている。表示部90は、NC装置50による制御に基づき、各加工条件に対応してレーザビームの振動パターンを設定する際の設定項目を表示する。
As described later, the
図4A〜図4Eを用いて、NC装置50がガルバノスキャナユニット32によってレーザビームを振動させる振動パターンの例を説明する。板金Wの切断進行方向をx方向、板金Wの面内でx方向と直交する方向をy方向とする。加工条件データベース70に記憶されている加工条件ファイルの各加工条件には振動パターンが設定されており、NC装置50は、加工条件で設定されている振動パターンでレーザビームを振動させるようガルバノスキャナユニット32を制御する。
An example of a vibration pattern in which the
図4A〜図4Eは、振動パターンを理解しやすいよう、加工ヘッド35をx方向に移動させない状態での振動パターンを示している。図4Aは、ビームスポットBsをビームスポットBsの進行によって形成された溝Wk内でx方向に振動させる振動パターンである。図4Aに示す振動パターンを平行振動パターンと称することとする。このとき、溝Wkのカーフ幅K1はほぼビームスポットBsの径となる。ビームスポットBsを切断進行方向と平行方向に振動させる周波数をFx、切断進行方向と直交する方向に振動させる周波数をFyとすれば、平行振動パターンはFx:Fyが1:0の振動パターンである。
4A to 4E show a vibration pattern in a state where the
図4Bは、ビームスポットBsをy方向に振動させる振動パターンである。ビームスポットBsをy方向に振動させることによって、溝Wkはカーフ幅K1よりも広いカーフ幅K2となる。図5に示す振動パターンを直交振動パターンと称することとする。直交振動パターンは、Fx:Fyが0:1の振動パターンである。 FIG. 4B is a vibration pattern for vibrating the beam spot Bs in the y direction. By oscillating the beam spot Bs in the y direction, the groove Wk has a kerf width K2 wider than the kerf width K1. The vibration pattern shown in FIG. 5 is referred to as an orthogonal vibration pattern. The orthogonal vibration pattern is a vibration pattern in which Fx: Fy is 0: 1.
図4Cは、ビームスポットBsが円を描くようにビームスポットBsを振動させる振動パターンである。ビームスポットBsを円形に振動させることによって、溝Wkはカーフ幅K1よりも広いカーフ幅K3となる。図4Cに示す振動パターンを円振動パターンと称することとする。円振動パターンは、Fx:Fyが1:1の振動パターンである。 FIG. 4C is a vibration pattern that vibrates the beam spot Bs so that the beam spot Bs draws a circle. By oscillating the beam spot Bs in a circular shape, the groove Wk has a kerf width K3 wider than the kerf width K1. The vibration pattern shown in FIG. 4C is referred to as a circular vibration pattern. The circular vibration pattern is a vibration pattern in which Fx: Fy is 1: 1.
図4Dは、ビームスポットBsがアルファベットのCを描くようにビームスポットBsを振動させる振動パターンである。ビームスポットBsをC字状に振動させることによって、溝Wkはカーフ幅K1よりも広いカーフ幅K4となる。図4Dに示す振動パターンをC字状振動パターンと称することとする。C字状振動パターンは、Fx:Fyが2:1(=1:1/2)の振動パターンである。また、FyはFxと位相差1/2π(=90°)である。 FIG. 4D is a vibration pattern that vibrates the beam spot Bs so that the beam spot Bs draws the letter C. By vibrating the beam spot Bs in a C-shape, the groove Wk has a kerf width K4 wider than the kerf width K1. The vibration pattern shown in FIG. 4D is referred to as a C-shaped vibration pattern. The C-shaped vibration pattern is a vibration pattern in which Fx: Fy is 2: 1 (= 1: 1/2). Fy has a phase difference of 1 / 2π (= 90 °) from Fx.
図4Eは、ビームスポットBsが数字の8を描くようにビームスポットBsを振動させる振動パターンである。ビームスポットBsを8の字状に振動させることによって、溝Wkはカーフ幅K1よりも広いカーフ幅K5となる。図4Eに示す振動パターンを8の字状振動パターンと称することとする。8の字状振動パターンは、Fx:Fyが2:1の振動パターンである。 FIG. 4E is a vibration pattern that vibrates the beam spot Bs so that the beam spot Bs draws the numeral 8. By vibrating the beam spot Bs in a figure-eight shape, the groove Wk has a kerf width K5 wider than the kerf width K1. The vibration pattern shown in FIG. 4E is referred to as a figure-eight vibration pattern. The figure eight-shaped vibration pattern is a vibration pattern in which Fx: Fy is 2: 1.
実際には、加工ヘッド35が切断進行方向に移動しながらレーザビームが振動するので、振動パターンは、図4A〜図4Eに示す振動パターンに切断進行方向(x方向)の変位を加えた振動パターンとなる。図4Bに示す直交振動パターンを例にすると、ビームスポットBsはx方向に移動しながらy方向に振動するので、実際の直交振動パターンは図5に示すような振動パターンとなる。
Actually, since the laser beam vibrates while the
次に、図6〜図10を参照しながら、板金Wの加工条件に応じて適切な振動パターンがどのように設定されるかについて説明する。図6に示すように、NC装置50は、機能的な構成として、NC制御部501、パターンプログラム生成部502、パターンプログラム保持部503、振動制御部504、移動機構制御部505、発振器制御部506、加工条件設定部507、表示制御部508を有する。
Next, how an appropriate vibration pattern is set according to the processing conditions of the sheet metal W will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 6, the
操作部40によって加工プログラムを読み出す指示がなされると、NC制御部501は、板金Wを切断するために予め作成された、加工プログラムデータベース60に記憶されている加工プログラムを読み出す。加工プログラムは、一例として図7に示すような、機械制御コードで表現された複数の指令によって構成される。
When an instruction to read a machining program is given by the
図7において、M102は加工条件ファイルを選択する指令であり、ここでは一例として、C−SUS3.0なる名称の加工条件ファイルを選択するよう指令されている。M100はレーザ加工を実行させる指令を示す。アルファベットEが付された番号(E番号)は後述する加工条件番号を示す。G01で始まる指令は、レーザビームを始点からX及びYで指定される終点までを結ぶ直線上を移動速度Fで移動させる直線補間の加工指令を示す。 In FIG. 7, M102 is a command for selecting a processing condition file. Here, for example, an instruction is given to select a processing condition file named C-SUS3.0. M100 indicates a command to execute laser processing. The number with the letter E (E number) indicates a processing condition number to be described later. The command starting with G01 indicates a processing command of linear interpolation for moving the laser beam on a straight line connecting the start point and the end point specified by X and Y at the moving speed F.
G02で始まる指令は、始点及び終点を結ぶ円弧上を移動速度Fで移動させる円弧補間の加工指令を示す。ここでは、円弧の半径を指定する円弧を特定する方法と円弧の中心を指定して円弧を特定する方法とのうち、前者の方法が示されている。 The command starting with G02 indicates a machining command of circular interpolation for moving at a moving speed F on an arc connecting the start point and the end point. Here, the former method is shown among the method of specifying an arc for specifying the radius of the arc and the method of specifying the arc by specifying the center of the arc.
加工条件データベース70には、図8に示すC−SUS3.0なる名称の加工条件ファイル、及びその他の複数の加工条件ファイルが記憶されている。図8に示す加工条件ファイルは、振動パターンを決定するための後述するパラメータを付加していない状態を示している。パラメータは、振動パターンによる具体的な振動のさせ方を決定するための要素である。まず、振動パターンを決定するためのパラメータを付加していない状態の加工条件ファイルの概略は次のとおりである。
The
図8に示すように、加工条件ファイルは、レーザ発振器10の名称、板金Wの材質及び板厚、ノズル36の種類であるノズルタイプ、開口36aの径であるノズル径、集束レンズ34の焦点距離の情報を含む。これらの情報は、加工条件ファイルに設定されているいずれの加工条件番号の加工条件を選択しても共通に適用される条件を示している。加工条件ファイルは、図8では図示が省略されている他の情報を含んでもよい。
As shown in FIG. 8, the processing condition file includes the name of the
加工条件ファイルには、複数の加工条件番号に対応して、板金Wを加工する際の各種の条件が設定されている。加工条件番号は、図7に示す加工プログラムのアルファベットEが付された番号(E番号)に相当する。図8において、速度は加工ヘッド35の移動速度である板金Wの加工速度(速度データ)を示す。出力、周波数、デューティは、それぞれレーザ発振器10のレーザ出力(レーザパワー)、パルス発振するときの周波数、デューティを示す。ガス圧及びガス種類は、それぞれアシストガス供給装置80が供給するアシストガスのガス圧及びガス種類を示す。
In the processing condition file, various conditions for processing the sheet metal W are set corresponding to a plurality of processing condition numbers. The processing condition number corresponds to the number (E number) to which the alphabet E of the processing program shown in FIG. 7 is added. 8, the speed indicates the processing speed (speed data) of the sheet metal W, which is the moving speed of the
ノズルギャップは、ノズル36の先端から板金Wの上面までの距離を示す。工具径補正量は、製品の端部に沿ってレーザビームを走査する際にレーザビームを端部から変位させる距離を示す。工具径補正量は、ビームスポットBsの半径に相当する距離である。焦点補正量は、レーザビームの焦点を基準となる位置(0.00)から上方または下方に変位させる距離を示す。各加工条件番号に対応して、図8では図示が省略されている他の条件が設定されていてもよい。
The nozzle gap indicates the distance from the tip of the
図9に示すように、加工条件データベース70には、各振動パターンを選択するための振動パターン番号に対応させて、各振動パターンを決定するための第1のパラメータが記憶されている。振動パターン番号は、レーザビームの振動パターンを選択するパターン選択情報である。第1のパラメータは、各振動パターンの形状を決定するためのパラメータである。ここでは理解を容易にするために各振動パターン番号に対応させて振動パターン名称を示しているが、加工条件データベース70に振動パターン名称が記憶されている必要はない。
As shown in FIG. 9, the
加工条件データベース70には、各振動パターン番号に対応させて、第1のパラメータとして、x方向に振動させる周波数とy方向に振動させる周波数との周波数比、及び、x方向の振動とy方向の振動との位相差が設定されている。
In the
操作部40によって振動パターンを決定するためのパラメータを設定する操作がなされると、加工条件設定部507は、図10に示すような設定リストを表示部90に表示するよう表示制御部508を制御する。図10に示すように、設定リストは、各E番号に対応して振動パターン番号を選択し、各振動パターン番号の振動パターンを決定するための第2のパラメータを振動パターン番号ごとに設定するためのリストである。第2のパラメータは、第1のパラメータで形状が決定した各振動パターンの振幅及び周波数を決定するパラメータである。
When an operation for setting a parameter for determining a vibration pattern is performed by the
図10において、Qxはx方向の振幅を設定する設定値、Qyはy方向の振幅を設定する設定値を示す。例えば、E番号E2の加工条件には、x方向の振幅90(μm)、y方向の振幅90(μm)、周波数3000(Hz)の円振動パターンが設定されている。 In FIG. 10, Qx indicates a set value for setting the amplitude in the x direction, and Qy indicates a set value for setting the amplitude in the y direction. For example, a circular vibration pattern having an amplitude of 90 (μm) in the x direction, an amplitude of 90 (μm) in the y direction, and a frequency of 3000 (Hz) is set as the processing condition of the E number E2.
設定リストには図8に示す加工条件ファイルの加工条件番号に対応した全ての情報が表示される必要はない。設定リストにE番号のみが表示され、E番号に振動パターン番号及び第2のパラメータが対応付けられていてもよい。 It is not necessary for the setting list to display all information corresponding to the processing condition numbers in the processing condition file shown in FIG. Only the E number may be displayed in the setting list, and the vibration pattern number and the second parameter may be associated with the E number.
レーザ加工機100の製造メーカの設定者またはサービスマンは、操作部40を操作することによって、図10に示す設定リストを表示部90に表示して、振動パターン番号及び第2のパラメータを設定することができる。レーザ加工機100のユーザは、太実線で囲んだ設定項目を表示部90に表示する操作を行えず、太実線で囲んだ設定項目を見ることができないようにされていることが好ましい。ユーザが操作部40によってE番号のリストを表示部90に表示するよう操作したとき、太実線で囲んだ設定項目を除く加工条件の一覧が表示されるように設定されているのがよい。
By operating the
以上のように振動パターンを決定するための振動パターン番号及び第2のパラメータが付加された加工条件ファイルは、加工条件データベース70に書き込まれる。加工条件データベース70は、振動パターン番号及び第2のパラメータが付加された加工条件ファイルを記憶する記憶部の一例である。NC装置50に接続された他の記憶部に加工条件ファイルが記憶されてもよい。
The processing condition file to which the vibration pattern number for determining the vibration pattern and the second parameter are added as described above is written in the
図7に示す加工プログラムがNC制御部501へと供給されると、図9に示す各振動パターン番号に第1のパラメータを対応付けた情報と、C−SUS3.0なる名称の加工条件ファイルが加工条件データベース70より読み出される。加工条件ファイルには、振動パターン番号及び第2のパラメータが付加されている。図9に示す情報及び加工条件ファイルは、加工条件設定部507からNC制御部501に供給される。
When the machining program shown in FIG. 7 is supplied to the
パターンプログラム生成部502は、NC制御部501が読み出した加工プログラムに含まれる全てのE番号に対応した振動パターンでレーザビームを振動させるためのパターンプログラムを生成する。パターンプログラムとはガルバノスキャナユニット32を作動させる制御コードであり、コンピュータに対する命令(処理)を記述したものである。パターンプログラム生成部502は、NC制御部501に供給された第1及び第2のパラメータに基づいてパターンプログラムを生成することができる。パターンプログラム生成部502が生成したパターンプログラムは、パターンプログラム保持部503に供給されて保持される。
The pattern
加工プログラムによってレーザ加工を実行させるよう指令された後、NC制御部501は、E番号ごとに振動パターン番号を振動制御部504に供給する。NC制御部501は、加工条件ファイルに含まれる情報のうち、振動パターンを決定するために必要な集束レンズ34の焦点距離の情報を抽出して振動制御部504に供給する。NC制御部501は、焦点距離の情報に加えて焦点補正量の情報を抽出して振動制御部504に供給することが好ましい。図6では図示していないが、レーザビームの焦点位置を調整するために、焦点補正量の情報は集束レンズ34の駆動部を制御するためにも用いられる。また、NC制御部501は、G01またはG02等で始まるレーザビームを移動させる加工指令に基づき、レーザビームを移動させるベクトル情報を振動制御部504に供給する。
After being instructed to execute laser processing by the processing program, the
振動制御部504は、パターンプログラム保持部503より振動パターン番号に対応したパターンプログラムを読み出す。振動制御部504は、パターンプログラム、ベクトル情報、集束レンズ34の焦点距離及び焦点補正量に基づいて、選択された振動パターンでかつ設定された条件でレーザビームを振動させるよう、ガルバノスキャナユニット32の駆動部322及び324を制御する。
The
加工プログラムもしくは加工条件ファイル、または操作部40による手動設定によって、ノズル36の開口36aより射出されるレーザビームを開口36aの中心からx方向とy方向との少なくとも一方にオフセットさせる距離を示すオフセット値が設定されていてもよい。この場合、NC制御部501はx方向とy方向のオフセット値を振動制御部504に供給する。
An offset value indicating a distance by which the laser beam emitted from the
X軸キャリッジ22及びY軸キャリッジ23よりなる移動機構(以下、移動機構22及び23)は、移動機構22及び23をそれぞれ駆動する駆動部220及び230を有する。移動機構制御部505は、レーザビームを移動させる加工指令に基づいて駆動部220及び230を制御して、加工ヘッド35を移動させる。移動機構制御部505は、例えば1msごとに駆動部220及び230を制御して加工ヘッド35を移動させる。よって、レーザビームが板金Wを切断する切断進行方向は1msの制御周期(第1の制御周期)で制御される。
A moving mechanism including the
振動制御部504は、1msより短い制御周期で駆動部322及び324を制御して、1msより短い制御周期でレーザビームの振動を制御するのがよい。図11は、G02(またはG03)で始まる加工指令に基づき、移動機構制御部505が1msの制御周期で加工ヘッド35(レーザビーム)を円弧状に移動させる状態を概念的に示している。振動制御部504は、例えば1msを1/100した10μsの制御周期(第2の制御周期)でレーザビームの振動を制御する。このようにすれば、10μsごとに各振動パターンで設定したパターンでレーザビームを高精度に振動させることができる。
The
なお、NC装置50、移動機構22及び23のモータアンプまたはモータの都合で、第1の制御周期と第2の制御周期における周期は任意に設定できる。また、第1の制御周期をさらに細分化するために、第1の制御周期と第2の制御周期との中間に別の制御周期を設定することも可能である。
Note that the cycles in the first control cycle and the second control cycle can be set arbitrarily due to the motor amplifiers or motors of the
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。本実施形態においては、振動パターンによる振動のさせ方を決定するパラメータを第1のパラメータと第2のパラメータとに分けているが、各振動パターンの具体的な振動のさせ方を決定できればよく、パラメータの設定の仕方は任意である。図6に示すNC装置50内の機能的な構成は、非一時的な記憶媒体に記憶されたコンピュータプログラムをNC装置50の中央処理装置が実行することによって実現してもよい。
The present invention is not limited to the present embodiment described above, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention. In the present embodiment, the parameters for determining how to vibrate according to the vibration pattern are divided into the first parameter and the second parameter. However, it is only necessary to determine the specific way to vibrate each vibration pattern. The way of setting the parameters is arbitrary. The functional configuration in the
10 レーザ発振器
20 レーザ加工ユニット
22 X軸キャリッジ(移動機構)
23 Y軸キャリッジ(移動機構)
30 コリメータユニット
31 コリメーションレンズ
32 ガルバノスキャナユニット(ビーム振動機構)
33 ベンドミラー
34 集束レンズ
35 加工ヘッド
36 ノズル
40 操作部
50 NC装置
60 加工プログラムデータベース
70 加工条件データベース(記憶部)
80 アシストガス供給装置
100 レーザ加工機
321,323 スキャンミラー
220,230,322,324 駆動部
501 NC制御部
502 パターンプログラム生成部
503 パターンプログラム保持部
504 振動制御部
505 移動機構制御部
506 発振器制御部
507 加工条件設定部
508 表示制御部
W 板金
23 Y-axis carriage (moving mechanism)
33
80 Assist
Claims (2)
前記移動機構によって前記加工ヘッドを相対的に移動させながら、前記製品を製作するために前記板金に照射するレーザビームを所定の振動パターンで振動させるビーム振動機構と、
前記加工ヘッドを第1の制御周期で相対的に移動させるよう前記移動機構を制御する移動機構制御部と、
前記第1の制御周期より短い第2の制御周期で、レーザビームを前記所定の振動パターンで振動させるよう前記ビーム振動機構を制御する振動制御部と、
を備えるレーザ加工機。 A moving mechanism that moves a processing head that emits a laser beam relative to the sheet metal along a surface of the sheet metal , in order to cut the sheet metal to produce a product having a predetermined shape ,
While relatively moving the processing head by the moving mechanism, a beam vibration mechanism that vibrates a laser beam applied to the sheet metal to produce the product in a predetermined vibration pattern,
A moving mechanism control unit that controls the moving mechanism to relatively move the processing head in a first control cycle;
A vibration control unit that controls the beam vibration mechanism so as to vibrate the laser beam in the predetermined vibration pattern in a second control cycle shorter than the first control cycle;
Laser processing machine equipped with.
前記移動機構によって前記加工ヘッドを相対的に移動させながら、ビーム振動機構が、前記製品を製作するために前記板金に照射するレーザビームを所定の振動パターンで振動させ、
移動機構制御部が、前記加工ヘッドを第1の制御周期で相対的に移動させるよう前記移動機構を制御し、
振動制御部が、前記第1の制御周期より短い第2の制御周期で、レーザビームを前記所定の振動パターンで振動させるよう前記ビーム振動機構を制御する
レーザ加工方法。 A moving mechanism moves a processing head that emits a laser beam relative to the sheet metal along a surface of the sheet metal , in order to cut the sheet metal to produce a product having a predetermined shape ,
While relatively moving the processing head by the moving mechanism, a beam vibration mechanism vibrates a laser beam irradiating the sheet metal to produce the product in a predetermined vibration pattern,
A moving mechanism control unit that controls the moving mechanism to relatively move the processing head in a first control cycle;
A laser processing method, wherein a vibration control unit controls the beam vibration mechanism so as to vibrate the laser beam in the predetermined vibration pattern in a second control cycle shorter than the first control cycle.
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