JPH01162592A - Ｃｎｃレーザ加工機の姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は３次元加工を行うＣＮＣレーザ加工機のノズル
の姿勢を加工面に対して制御するＣＮＣレーザ加工機の
姿勢制御方式に関し、特にβ軸の連れ回りを自動的に補
正するようにしたＣＮＣレーザ加工機の姿勢制御方式に
関する。

〔従来の技術〕

レーザ発振器と数値制御装置（ＣＮＣ）を結合したＣＮ
Ｃレーザ加工機が広く使用されるようになってきた。特
に、レーザ加工機の高速加工と、複雑な輪郭制御のでき
る数値制御装置（ＣＮＣ）の特徴を結合して、複雑な形
状の加工を非接触で、高速に加工することが可能になっ
てきており、特に従来のパンチプレス、ニブリングマシ
ン等では不可能であった、３次元加工のできるＣＮＣレ
ーザ加工機が実用に供されるようになってきた。

ＣＮＣレーザ加工機で３次元加工を行うには、Ｘ、Ｙ、
Ｚ軸の制御以外に先端のノズルの制御を行う必要がある
。このような、ノズルの制御にはノズルを直角座標系で
の動きをさせる場合と、後述するα軸とβ軸を制御する
方式がある。

直角座標系での制御方式は、機械的な機構は簡単である
が、制、御が複雑で、高速加工には適していない。α軸
とβ軸を制御する方式は機械的な構成はやや複雑である
が、α軸とβ軸を回転してもノズルの先端の座標が変化
しないので、制御が簡単で広く使用されている。

第３図にこの方式の部分機構図を示す。図において、３
１はα軸を制御する部材であり、３２はβ軸を制御する
回転軸である。レーザビーム３０はこれらの部材の中心
を通過して、図示されていない反射ミラーによって、ノ
ズル３３の先端へ導かれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような従来の構成では、一般に機構的な構
成で、α軸とβ軸を同時に指令すると、β軸がα軸の動
きによって、連れ回りを発生し、この連れ回り分を常に
補正する必要がある。このために、プログラマは常にこ
の連れ回りによる補正骨を計算してプログラムを作成す
る必要があり、その計算が複雑で、時間もかかるという
問題点がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、β
軸の連れ回りを自動的に補正するようにしたＣＮＣレー
ザ加工機の姿勢制御方式を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では上記の問題点を解決するために、３次元加工
を行うＣＮＣレーザ加工機のノズルの姿勢を加工面に対
して制御するＣＮＣレーザ加工機の姿勢制御方式におい
て、 Ｘ軸、Ｚ軸及びＺ軸を直角座標系で制御する制御手段と
、 前記Ｚ軸に対する回転軸であって、ノズルの回転のα軸
を制御するα軸制御手段と、 前記Ｚ軸に対して所定の傾斜を有する軸に対する回転軸
であって、ノズルの姿勢用のβ軸を制御するβ軸制御手
段と、 前記α軸とβ軸が同時に指令されたときに、β軸の連れ
回り分を補正する補正手段と、を具備することを特徴と
するＣＮＣレーザ加工機の姿勢制御方式が、 提供される。

〔作用〕

α軸の動きによるβ軸の連れ回り分は、数値制御装置（
ＣＮＣ）内部の補正手段によって、自動的に補正される
ので、プログラマは連れ回り分について考慮することな
くプログラムを作成することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に本発明の一実施例のノズルを制御するための部
分構成図を示す。図において、１はα軸を駆動するα軸
用サーボモータ、２はβ軸を駆動するβ軸用サーボモー
タである。３はレーザビームであり、図示されていない
反射ミラーによってノズルの先端まで導かれ、ワークに
照射される。

α軸はＺ軸に対する回転軸であり、α軸用サーボモータ
１の回転が、ギア４ａ、４ｂによって、部材５を回転さ
せることによって回転制御される。

β軸は、β軸用サーボモータ２の回転がギア６ａ、６ｂ
によって軸７を回転させ、全歯歯車８ａ、８ｂによって
軸９を回転させ、さらに全歯歯車１０ａ、１０ｂによっ
て、軸１１が回転することによって制御される。

しかし、α軸用サーボモータ１が回転して、部材５が回
転すると、軸９もα軸回りに回転して、全歯ギア８ａと
８ｂの関係が、回転してしまい、α軸の動きによって、
β軸が連れ回りを起こす。

本発明はこのような連れ回りを自動的に補正して、指令
が簡単になるようにするもので、ある。

第１図に本発明の一実施例のＣＮＣレーザ加工機用の数
値制御装置（ＣＮＣ）のブロック図を示す。図において
、２０は指令であり、それぞれＸ軸、Ｙ軸、α軸、α軸
及びβ軸の指令がされる。

勿論、総ての軸が常に全軸指令されるわけではないが、
ここでは説明のために全軸が指令されているものとする
。

２１は分配手段であり、公知の数値制御装置（ＣＮＣ）
におけるパルス分配手段が使用される。

パルス分配は微小な一定時間ごとに、各軸の移動量ｘ、
ｙ、ｚ、ａ、ｂとして分配パルスを出力する。

２２は分配されたパルスを一時格納するバッファである
。２３はβ軸の連れ回り分を補正するための補正手段で
あり、β軸の指令すに対して、α軸の動きによる連れ回
り分ａを補正して、ｂ−ａをβ軸の指令とする。　　− ２４はサーボアンプであり、指令値を増幅して、サーボ
モータを駆動する。２５はサーボモータを含めた機械で
あり、ＸＹ子テーブルα軸を制御するヘッド制御機構、
α軸及びβ軸を制御する機構から構成されている。

２６は表示装置であり、バッファ２２からの出力をそれ
ぞれ積算した、ΣＸ、Σｙ、Σ２、Σａ及びΣｂが表示
される。従って、表示は指令値と一致している。

次にフォローアツプについて述べる。一般に完全なりロ
ーズループで構成されていない限り、電源切断後に各軸
が完全にロックされないので、電源再投入後に原点復帰
を行う必要があるが、サーボモータ等の位置情報をフォ
ローアップしておいて、電源投入時に電源切断後の移動
量を計算して置けば原点復帰を行う必要がない。しかし
、β軸に関しては、フォローアツプについて、連れ回り
によりα軸の移動を補正する必要がある。

従って、機械側からのα軸のフォローアツプ量をａｌ、
β軸のフォローアップ量をｂｌとしたとき、 ａｌをα軸のフォローアツプ量ａ ａｌ＋ｂｌをβ軸のフォローアツプｌｂとすることによ
り、β軸の連れ回り分を補正することができる。

以上の説明では、自動運転の指令について述べたが、手
動運転の移動についても同様に処理することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、ＣＮＣレーザ加工機の
ノズルの姿勢制御で、α軸の移動によるβ軸の連れ回り
分を自動的に補正するように構成したので、プログラム
作成時に連れ回りを考える必要がなく、プログラムの作
成が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のＣＮＣレーザ加工機用の数
値制御装置（ＣＮＣ）のブロック図、第２図は本発明の
一実施例のノズルを制御するための部分構成図、 第３図は従来のノズルの部分構成図である。 １・−−−一−・−・−・・α軸用サーボモータ２−・
−−−−−−−−−−−β軸用サーボモータ３−・・−
・−・・−・レーザビーム １２−・・・・−・−・−ノズル ２１−−−−−−・−一一一一・−分配手段２３・−・
−−−−−・−一一一−−補正手段２５−・−・〜・−
機械 ２６−−−−−−・−−−−−−−−・表示装置Ａ・−
・・−・・−−−一一一−α軸の指令値ａ・−・−ｍ−
−−〜−・〜−−−−α軸の分配パルスＢ　−−−−−
−−−−−−−−−−β軸の指令値す−・・・−・−・
−−−一−・β軸の分配パルス特許出願人　ファナック
株式会社 代理人　　　弁理士　　服部毅巖 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）３次元加工を行うＣＮＣレーザ加工機のノズルの
   姿勢を加工面に対して制御するＣＮＣレーザ加工機の姿
   勢制御方式において、 Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を直角座標系で制御する制御手段と
   、 前記Ｚ軸に対する回転軸であって、ノズルの回転のα軸
   を制御するα軸制御手段と、 前記Ｚ軸に対して所定の傾斜を有する軸に対する回転軸
   であって、ノズルの姿勢用のβ軸を制御するβ軸制御手
   段と、 前記α軸とβ軸が同時に指令されたときに、β軸の連れ
   回り分を補正する補正手段と、 を具備することを特徴とするＣＮＣレーザ加工機の姿勢
   制御方式。
2. （２）α軸とβ軸をフォローアップするとき、β軸のフ
   ォローアップ量にα軸のフォローアップ量を加算する補
   正を行うフォローアップ補正手段を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のＣＮＣレーザ加工機の
   姿勢制御方式。