JPH02151387A - ３次元レーザのノズル制御方式 - Google Patents
３次元レーザのノズル制御方式Info
- Publication number
- JPH02151387A JPH02151387A JP63303749A JP30374988A JPH02151387A JP H02151387 A JPH02151387 A JP H02151387A JP 63303749 A JP63303749 A JP 63303749A JP 30374988 A JP30374988 A JP 30374988A JP H02151387 A JPH02151387 A JP H02151387A
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- dimensional laser
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 230000036544 posture Effects 0.000 abstract 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
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- Laser Beam Processing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分腎〕
本発明は３次元レーザ加工機における３次元レーザのノ
ズル制御方式に関し、特にノズルの姿勢を変えないで手
動でノズルの位置を制御できるようにした３次元レーザ
のノズル制御方式に関する。
ズル制御方式に関し、特にノズルの姿勢を変えないで手
動でノズルの位置を制御できるようにした３次元レーザ
のノズル制御方式に関する。
３次元レーザ加工機はワークの３次元加工が非接触で高
速、高精度に加工できるので、３次元モデルの加工等に
採用されている。
速、高精度に加工できるので、３次元モデルの加工等に
採用されている。
３次元レーザ加工機ではｘ、ｙ、ｚ軸とノズルの方向を
決めるα軸及びβ軸の５軸で制御される。
決めるα軸及びβ軸の５軸で制御される。
すなわち、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸でノズルの先端の位置を決め、
α軸とβ軸でトーチがワークの面に垂直になるように制
御している。
α軸とβ軸でトーチがワークの面に垂直になるように制
御している。
このトーチの方向を制御する例として、本出願人による
特願昭６１５０１４７号、特願昭６３３２１１１５号が
ある。
特願昭６１５０１４７号、特願昭６３３２１１１５号が
ある。
これらの３次元レーザ加工機では、手動でノズルの姿勢
をワークの表面に垂直にした姿勢のままで、ワークの法
線方向に、ワークからの距離を変えたい場合がある。
をワークの表面に垂直にした姿勢のままで、ワークの法
線方向に、ワークからの距離を変えたい場合がある。
このために、ｘ、ｙ、ｚ軸を操作すると、ワーク表面か
らの距離は変えられるが、ノズルの先端の位置が変化し
てしまい、再度ノズルの先端が指す位置を合わせると、
ワークとノズルの位置が変化してしまい、簡単にノズル
のワークに対する距離のみを変えることが困難であった
。
らの距離は変えられるが、ノズルの先端の位置が変化し
てしまい、再度ノズルの先端が指す位置を合わせると、
ワークとノズルの位置が変化してしまい、簡単にノズル
のワークに対する距離のみを変えることが困難であった
。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ノ
ズルの姿勢を変えないで手動でノズルの位置を制御でき
るようにした３次元レーザのノズル制御方式を提供する
ことを目的とする。
ズルの姿勢を変えないで手動でノズルの位置を制御でき
るようにした３次元レーザのノズル制御方式を提供する
ことを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、３次元レーザ加
工機におけるノズルの姿勢を変えないでワークに対する
距離を制御する３次元レーザのノズル制御方式において
、 機械操作盤からの移動方向、移動量及び速度に従って、
ワークに対する法線方向の単位時間当たりの速度を計算
する速度計算手段と、 ノズルの姿勢からノズルの方向余弦を計算する方向余弦
計算手段と、 前記単位時間当たりの速度と前記方向余弦からＸ、Ｙ、
Ｚ軸の移動量を計算する移動量計算手段と、 を有することを特徴とする３次元レーザのノズル制御方
式、 が提供される。
工機におけるノズルの姿勢を変えないでワークに対する
距離を制御する３次元レーザのノズル制御方式において
、 機械操作盤からの移動方向、移動量及び速度に従って、
ワークに対する法線方向の単位時間当たりの速度を計算
する速度計算手段と、 ノズルの姿勢からノズルの方向余弦を計算する方向余弦
計算手段と、 前記単位時間当たりの速度と前記方向余弦からＸ、Ｙ、
Ｚ軸の移動量を計算する移動量計算手段と、 を有することを特徴とする３次元レーザのノズル制御方
式、 が提供される。
ノズルの姿勢から、ノズルの方向余弦を計算する。ノズ
ルのワークに対する法線方向の移動が指令されると、単
位当たりの速度指令と方向余弦から、ｘ、ｙ、ｚ軸方向
の単位時間当たりの移動量を計算し、ｘ、ｙ、ｚ軸を移
動させて、ワークの法線方向にノズルを移動させる。
ルのワークに対する法線方向の移動が指令されると、単
位当たりの速度指令と方向余弦から、ｘ、ｙ、ｚ軸方向
の単位時間当たりの移動量を計算し、ｘ、ｙ、ｚ軸を移
動させて、ワークの法線方向にノズルを移動させる。
〔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３図に本発明の３次元レーザのノズル制御方式に使用
するノズルの部分構成図を示す。３０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反射して、
レーザビーム３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄとなって
、ワーク３４の表面に照射される。３１はα軸を制御す
る部材であり、レーザビーム３０を軸として水平に回転
するゆ ３２はβ軸を制御する回転軸である。３３はノ
ズルである。
するノズルの部分構成図を示す。３０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反射して、
レーザビーム３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄとなって
、ワーク３４の表面に照射される。３１はα軸を制御す
る部材であり、レーザビーム３０を軸として水平に回転
するゆ ３２はβ軸を制御する回転軸である。３３はノ
ズルである。
第４図にノズルの方向余弦を求めるための説明図を示す
。ここで、第４図の３Ｑａ、ａｏｂ、３０ｃ、３０ｄは
第３図の同じ符号に相当する。すなわち、３０ａはＺ軸
を中心として円Ｃ１上を回転し、これがα軸であり、３
０ｃは円Ｃ２上を回転し、これがβ軸である。３０ｄは
ノズルの方向に相当し、点Ｏが座標変換の中心、ベクト
ルＯＢがノズル３３の方向を示す。ここで、点０はワー
ク３４上の点であり、ノズル３３はワーク３４上の点３
４からワークの表面の法線方向を向いている。従って、
点Ｂの座標は以下の式で与えられる。
。ここで、第４図の３Ｑａ、ａｏｂ、３０ｃ、３０ｄは
第３図の同じ符号に相当する。すなわち、３０ａはＺ軸
を中心として円Ｃ１上を回転し、これがα軸であり、３
０ｃは円Ｃ２上を回転し、これがβ軸である。３０ｄは
ノズルの方向に相当し、点Ｏが座標変換の中心、ベクト
ルＯＢがノズル３３の方向を示す。ここで、点０はワー
ク３４上の点であり、ノズル３３はワーク３４上の点３
４からワークの表面の法線方向を向いている。従って、
点Ｂの座標は以下の式で与えられる。
Ｘ、＝−ｂｓｉｎβ
Ｙｌ ＝ （ｒ丁／ ２ ） ｂ （１−ｃ ｏ ｓβ
）ｚｓ ＝ Ｃ（）／２） ｂ （１＋ｃ ｏ ｓβ）
この結果、ノズルの方向余弦（ｆ、ｍ、ｎ）は以下の弐
で与えられる。
）ｚｓ ＝ Ｃ（）／２） ｂ （１＋ｃ ｏ ｓβ）
この結果、ノズルの方向余弦（ｆ、ｍ、ｎ）は以下の弐
で与えられる。
１＝Ｘ、７に、 −一〜・−・−・−・−一−
−−（１）ｍ＝Ｙ、、／Ｋｎ −・−・−・−
・−（２＞ｎ ＝ Ｚ ａ ／ Ｋ ｍ −−
・−−−（３）ただし、Ｋ＋＋＝ ａ ＋Ｙ、２
±ＺＩ１２第１図に本発明の３次元レーザのノズル制御
方式の部分ブロック図を示す。機械操作盤ｌにはノズル
のジョグ送りを制御するためのジョグ押しボタン２及び
３とジョグ送り速度を決めるスイッチ４があり、押しボ
タン２はノズルを正の方向（ワークから離れる方向）、
押しボタン３はノズルを負の方向（ワークに接近する方
向）に移動させるボタンである。
−−（１）ｍ＝Ｙ、、／Ｋｎ −・−・−・−
・−（２＞ｎ ＝ Ｚ ａ ／ Ｋ ｍ −−
・−−−（３）ただし、Ｋ＋＋＝ ａ ＋Ｙ、２
±ＺＩ１２第１図に本発明の３次元レーザのノズル制御
方式の部分ブロック図を示す。機械操作盤ｌにはノズル
のジョグ送りを制御するためのジョグ押しボタン２及び
３とジョグ送り速度を決めるスイッチ４があり、押しボ
タン２はノズルを正の方向（ワークから離れる方向）、
押しボタン３はノズルを負の方向（ワークに接近する方
向）に移動させるボタンである。
機械操作盤１にはさらに、手動パルス発生器５があり、
手動パルス発生器を右回りにに回転させると、ノズルを
正の方向に移動させ、左回りに回転させると、ノズルを
負の方向に移動させるパルスが出力される。ノズルの速
度は手動パルス発生器５の回転速度によって決まる。
手動パルス発生器を右回りにに回転させると、ノズルを
正の方向に移動させ、左回りに回転させると、ノズルを
負の方向に移動させるパルスが出力される。ノズルの速
度は手動パルス発生器５の回転速度によって決まる。
ジョグ押しボタン２或いは３で指令するか、手動パルス
発生器５で指令するかは、図示されていないモードスイ
ッチで選択される。
発生器５で指令するかは、図示されていないモードスイ
ッチで選択される。
いずれの操作でも、ノズルを移動させる指令はその方向
と速度が速度計算手段１１に与えられる。
と速度が速度計算手段１１に与えられる。
速度計算手段１１は単位時間当たりの速度ΔＦを計算し
て出力する。
て出力する。
方向余弦計算手段１２は先に説明した（１）、（２）、
（３）式から方向余弦を計算して、出力する。
（３）式から方向余弦を計算して、出力する。
移動量計算手段１３は速度計算手段１１からの単位時間
当たりの速度ΔＦと方向余弦計算手段１２からの方向余
弦！、ｍ、ｎから各軸の単位当たりの移動量Δｘ１ΔＹ
、ΔＺを以下の計算式から計算する。
当たりの速度ΔＦと方向余弦計算手段１２からの方向余
弦！、ｍ、ｎから各軸の単位当たりの移動量Δｘ１ΔＹ
、ΔＺを以下の計算式から計算する。
ΔＸ−ΔＦ Ｘ ｆｆｉ −・−・−＝−・
（４）ΔＹ＝ΔＦＸｍ −・−−−−−・−
（５）ΔＺ＝ΔＦ Ｘ ｎ −−−−−−−
−−一・・・−（６）また、ノズルを負の方向に移動さ
せるときは、符号が逆になる。
（４）ΔＹ＝ΔＦＸｍ −・−−−−−・−
（５）ΔＺ＝ΔＦ Ｘ ｎ −−−−−−−
−−一・・・−（６）また、ノズルを負の方向に移動さ
せるときは、符号が逆になる。
ΔＸ−−ΔＦ ｘ ｌ −−−−−−−ｍ−（
７）ΔＹ−−ΔＦＸｍ 〜・−ｍ−・−・
＝ （８）ΔＺ＝−ΔＦＸｎ ・−一−−
−−−−−−・・＝ （９）この（４）〜（６）式及び
（７）〜（９）式の指令パルスが各軸のサーボモータ２
１．２２．２３に与えられる。また、回転軸制御手段１
４はα軸サーボモータ２４とβ軸のサーボモータ２５を
制御する。このようにして、ノズル３３はその方向を変
えないで、ワーク３４の表面における法線方向に移動す
る。
７）ΔＹ−−ΔＦＸｍ 〜・−ｍ−・−・
＝ （８）ΔＺ＝−ΔＦＸｎ ・−一−−
−−−−−−・・＝ （９）この（４）〜（６）式及び
（７）〜（９）式の指令パルスが各軸のサーボモータ２
１．２２．２３に与えられる。また、回転軸制御手段１
４はα軸サーボモータ２４とβ軸のサーボモータ２５を
制御する。このようにして、ノズル３３はその方向を変
えないで、ワーク３４の表面における法線方向に移動す
る。
次に移動量計算手段の詳細について説明する。
第２図に本発明の移動量計算手段の詳細を示す。
レジスタ４１には単位時間当たりのノズルの移動量ΔＦ
が格納されている。レジスタ４２にはＸ軸方向の方向余
弦ｌが格納されている。Ｙ軸及びα軸の成分についても
同様であるので、ここではＸ軸の指令についてのみ説明
する。
が格納されている。レジスタ４２にはＸ軸方向の方向余
弦ｌが格納されている。Ｙ軸及びα軸の成分についても
同様であるので、ここではＸ軸の指令についてのみ説明
する。
レジスタ４３にはΔＦとｌの積、ΔＦＸＩが格納される
。レジスタ４３の内容は２ビツト左側にシフトされる。
。レジスタ４３の内容は２ビツト左側にシフトされる。
（２２倍される）
Ｄは各レジスタの少数点を示す。ここで、レジスタ４３
の整数（少数点りの左側の数値）が出力パルス、すなわ
ち単位時間当たりのＸ軸の移動量ΔＸである。レジスタ
４３の少数（少数点りの右側る数値）が計算の余りであ
る。この余りが累積しないように、レジスタ４４を設け
、レジスタ４３とレジスタ４４の内容を加え、その結果
をレジスタ４３に格納し、レジスタ４３の整数部分４３
ａを出力パルスとし、少数部分４３ｂを余りとして、次
回の出力パルス計算時に加算していく。
の整数（少数点りの左側の数値）が出力パルス、すなわ
ち単位時間当たりのＸ軸の移動量ΔＸである。レジスタ
４３の少数（少数点りの右側る数値）が計算の余りであ
る。この余りが累積しないように、レジスタ４４を設け
、レジスタ４３とレジスタ４４の内容を加え、その結果
をレジスタ４３に格納し、レジスタ４３の整数部分４３
ａを出力パルスとし、少数部分４３ｂを余りとして、次
回の出力パルス計算時に加算していく。
このようにして、ノズルの姿勢をそのままで、ワークに
対する法線方向にジョグ送り、あるいは手動パルス発生
器による送りを行うことができる。
対する法線方向にジョグ送り、あるいは手動パルス発生
器による送りを行うことができる。
以上説明したように本発明では、ノズルの姿勢から方向
余弦を求め、この方向余弦からワークに対する法線方向
の指令を各軸に分配して、各軸を移動させるようにした
ので、簡単にノズルの手動操作を行うことができる。
余弦を求め、この方向余弦からワークに対する法線方向
の指令を各軸に分配して、各軸を移動させるようにした
ので、簡単にノズルの手動操作を行うことができる。
第１図は本発明の３次元レーザのノズル制御方式の部分
ブロック図、 第２図は本発明の移動量計算手段の詳細を示す図、 第３図は本発明の３次元レーザのノズル制御方式に使用
するノズルの部分構成図、 第４図は方向余弦を求めるための説明図である。 ３４・・ ワーク 特許出願人 ファナック株式会社 代理人 弁理士 服部毅巖 １−−−−・・、−・ ２−・・・−一一一・ ３ ・ ４−・−−一一一・ １１−・ １ ２−−−一・ １３・−・−一一一一・・ １４−・−・−・−・・ ３ ０−一−−−−− ３３−・−一−−−−・ ・−・機械操作盤 ・−ジョグボタン（＋） ジョグボタン（−） 速度指令スイッチ 手動パルス発生器 速度計算手段 方向余弦計算手段 ・−移動量計算手段 回転軸制御手段 レーザビーム ノズル 第２図 第３図
ブロック図、 第２図は本発明の移動量計算手段の詳細を示す図、 第３図は本発明の３次元レーザのノズル制御方式に使用
するノズルの部分構成図、 第４図は方向余弦を求めるための説明図である。 ３４・・ ワーク 特許出願人 ファナック株式会社 代理人 弁理士 服部毅巖 １−−−−・・、−・ ２−・・・−一一一・ ３ ・ ４−・−−一一一・ １１−・ １ ２−−−一・ １３・−・−一一一一・・ １４−・−・−・−・・ ３ ０−一−−−−− ３３−・−一−−−−・ ・−・機械操作盤 ・−ジョグボタン（＋） ジョグボタン（−） 速度指令スイッチ 手動パルス発生器 速度計算手段 方向余弦計算手段 ・−移動量計算手段 回転軸制御手段 レーザビーム ノズル 第２図 第３図
Claims (4)
- （１）３次元レーザ加工機におけるノズルの姿勢を変え
ないでワークに対する距離を制御する３次元レーザのノ
ズル制御方式において、 機械操作盤からの移動方向、移動量及び速度に従って、
ワークに対する法線方向の単位時間当たりの速度を計算
する速度計算手段と、 ノズルの姿勢からノズルの方向余弦を計算する方向余弦
計算手段と、 前記単位時間当たりの速度と前記方向余弦からＸ、Ｙ、
Ｚ軸の移動量を計算する移動量計算手段と、 を有することを特徴とする３次元レーザのノズル制御方
式。 - （２）前記機械操作盤からの指令はジョグ釦とジョグ送
り速度であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の３次元レーザのノズル制御方式。 - （３）前記機械操作盤からの指令は手動パルス発生器に
よる指令であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の３次元レーザのノズル制御方式。 - （４）前記移動量計算手段は前記ノズルの法線方向の速
度と方向余弦から移動パルスを計算し、余りを次回の移
動パルスに加えるように構成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の３次元レーザのノズル制
御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63303749A JP2723570B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | ３次元レーザのノズル制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63303749A JP2723570B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | ３次元レーザのノズル制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02151387A true JPH02151387A (ja) | 1990-06-11 |
| JP2723570B2 JP2723570B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=17924811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63303749A Expired - Fee Related JP2723570B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | ３次元レーザのノズル制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2723570B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107328358B (zh) * | 2017-06-29 | 2019-11-01 | 中国科学院自动化研究所 | 铝电解槽位姿的测量系统及测量方法 |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP63303749A patent/JP2723570B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2723570B2 (ja) | 1998-03-09 |
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Legal Events
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