JPH01254393A - レーザ加工機の制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、レーザ加工機の加工制御装置に係り、特に
フィードバックとフィードフォワード両サーボ系を用い
て制御動作を行う制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 第２図はフィードバックおよびフィードフォワード回路
を有する従来のレーザ加工制御の一例を示すブロック図
である。図において、（１）は加工時のレーザ光照射点
と被加工物との相対位置の移動パターンを指令して第１
の位置指令（２）を出力する指令値発生器、（３）は第
１の位置指令（２）による急峻な立上り、立下り動作を
なめらかにするため、所定の時定数による一次遅れ動作
を含んだ第２の位置指令（４）を出力する加減速処理器
、（５）は第２の位置指令値と、制御対象であるｆｌｉ
ｔ系（６）の制御量（７）よりのフィードバック値との
偏差（８）を増幅して移動指令（９）を出力するフィー
ドバック補償器、（１０）はこのフィードバックループ
による動作遅れを補なうために訂正指令（１１）を出力
するフィードフォワード補償器である。

上記のような構成の制御系において、指令値発生器（１
）より被加工物の加エバターンおよび加工速度に基づい
て定められる第１の指令値（２）が出力され、この出力
を受けた加減速処理器（３）において、第１の指令値（
２）に含まれる急峻な立上り、立下り動作信号を緩和す
るために、所定の時定数による一次遅れ動作を加えて第
２の指令値（４）を出力し、この出力値と機械系（６）
に設けられた位置検出器よりの制御量（７）に相当する
フィードバック値との偏差（８）がフィードバック補償
器（５）に人力し、増幅されて移動指令（９）を出力す
る。

上記フィードバックループで追従遅れ、例えば高速で小
形の円形加工する場合、実際の加工軌跡が所定のパター
ンの内側にずれて半径誤差等が生じる欠点を補なうため
、第２の位置指令（２）よりの入力値に基づくフィード
フォワード回路の動作によって、上記追従遅れを予ａｌ
ｌｌ　Ｌで求めた補正出力（１１）値を移動指令（９）
値に加え、これらの加算値を指令値として機械系（６）
をサーボ制御するようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の制御装置では、フィードバック動作
の追従遅れを制御理論に基づいたフィードフォワード動
作によって補正しているが、上記の機械系（６）の指令
値となる補正出力（１１）値と移動指令（９）値の加算
値で制御しようとすると、例えば被加工物を載置・固定
するテーブルを駆動するモータの起動特性や、このテー
ブルの移動にともなう摺動面の摩擦等に起因する機械系
（６）の移動時の加速度にはそれぞれの構造に応じた限
界値があり、この加速度の限界値を越える結果が生じる
補正出力（１１）を加えてフィードフォワード動作によ
る補正を行うと、制御性の悪化を招くような問題があっ
た。

この発明はかかる問題点を解消するためになされたもの
で、制御対象となる機械系の加速度の限界値に応じた、
制御性の良いフィードバックおよびフィードフォワード
動作によるレーザ加工機の制御装置を得ることを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るレーザ加工機の制御装置は、フィードバ
ック動作とフィードフォワード動作とを備えたサーボ制
御系において、このサーボ制御系によって駆動される制
御対象（機械系）の応答特性に適合するように、実加工
速度が所定速度を越えると比較器によって検知し、この
検知に基づいてフィードフォワード回路をＯＦＦするこ
とにより、制御対象に適応したサーボ制御動作を行うよ
うにしたものである。

［作用］ この発明におけるフィードフォワード回路は、実加工速
度が制御対象の応答特性等に基づいて定めた所定速度を
越すと動作しなくなるので、過剰なフィードフォワード
制御を抑制する。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例によるレーザ加工機の制御
系を示すブロック図であり、図における（１）〜（１１
）は従来例を示した第２図における同一符号の部分と同
一または相当部分である。（１２）は加エバターンに沿
って移動する実加工速度と下記に定義する所定速度とを
比較し、その比較結果に応じた信号を切替器（１３）へ
出力する比較器である。

上記のような構成のこの発明による制御装置において、
上記の所定速度Ｖ１とは制御系においてフィードバック
回路とフィードフォワード回路とが動作する場合、フィ
ードバック動作だけの場合の最高加速度と同等の加速度
になる速度、すなわち、例えば加減速処理器（３）とフ
ィードバックループとが同一時定数Ｔ　（ｓｅｅ）の−
次遅れ要素である場合で、しかもフィードフォワード動
作によってフィードバックループによる追従遅れを全て
補正するように設定されているとすると、フィードバッ
ク動作だけの最高加工速度Ｆ　（ａ＋／５ｅｃ）であれ
ば、最高加速度はＦ／Ｔ−ｅ（Ｉｌ／５ｅＣ２）となる
。但し、ここでｅは機械系（６）の特性と加エバターン
とにより定める常数である。

また、上記のフィードバック動作にフィードフォワード
動作を加えた場合は、加工速度Ｖ（ｍ／５ｅｅ）に対し
て加速度はＶ　／　Ｔ　（ａ＋／５ｅｅ）となるので、
加工速度Ｖ　−Ｐ／ｅのときにフィードバック動作だけ
の場合の最高加工速度ＦＩＴ−ｅ（ｍ／５ｅｅ２）と等
しくなる。したがって、以上のようにフィードフォワー
ド動作によってフィードバックループの追従遅れを全て
補正するように設定すると、上述の所定速度Ｖ１はＦ／
ｅとなる。

第１図に示す制御回路において、上記例のように所定速
度Ｖ１−Ｆ／ｅと定め、例えば切替器（１３）のスイッ
チ（１４）がＯＮ状態で制御系が動作中に、図示のない
実加工速度の検出手段によって実加工速度がＰ／ｅを越
えた検知が行なわれると、比較器（１２）は切替器（１
３）のスイッチ（１４）をＯＦＦする信号を出力してフ
ィードフォワード回路をＯＦＦ　Ｌ、実加工速度がＦ／
ｃ以下になると比較器（１２）の信号によってスイッチ
（１４）はＯＮ状態となり、再びフィードバックおよび
フィードフォワード動作による制御系となる。このため
、上述のモータの起動特性や摺動面の摩擦等による制御
対象の動作の限界値を越えず、かつこの限界値の範囲で
フィードバック回路による動作遅れをフィードフォワー
ド回路によって補う制御動作を行うことができる。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば制御対象（機械系）の
動作特性に適合するようにフィードフォワード回路の切
替えを行う構成にしたので、フィードバック動作によっ
て生じる追従遅れをフィードフォワード動作で補い、か
つ過剰なフィードフォワード動作を抑制でき、制御性の
優れたレーザ加工機の制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるレーザ加工機の制御
系を示すブロック図、第２図はフィードバック及びフィ
ードフォワード動作による従来のレーザ加工機の制御系
の一例を示すブロック図である。 図において、（５）はフィードバック補償器、（６）は
機械系（制御対象）　、（１０）はフィードフォワード
補償器、（１２）は比較器、（１３）は切替器。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フィードバック回路とフィードフォワード回路とを設け
   たサーボ制御系によって、レーザ光の照射点と被加工物
   との相対位置を移動させながら加工制御する制御装置に
   おいて、 所定の加工速度と実加工速度とを比較する手段と、この
   比較手段の出力に応じて上記フィードフォワード回路と
   制御系との接続をＯＮ・ＯＦＦする切換手段とを設けた
   ことを特徴とするレーザ加工機の制御装置。