JPH0246992A - ３次元レーザ制御装置 - Google Patents
３次元レーザ制御装置Info
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- JPH0246992A JPH0246992A JP63194196A JP19419688A JPH0246992A JP H0246992 A JPH0246992 A JP H0246992A JP 63194196 A JP63194196 A JP 63194196A JP 19419688 A JP19419688 A JP 19419688A JP H0246992 A JPH0246992 A JP H0246992A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
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- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 29
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 5
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 3
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は６軸制御による３次元レーザ制御装置に係り、
特に倣いを行う切断トーチ方向の倣い軸を焦点距離の偏
差に応じて指令できる３次元レーザ制御装置に関する。
特に倣いを行う切断トーチ方向の倣い軸を焦点距離の偏
差に応じて指令できる３次元レーザ制御装置に関する。
〈従来技術〉
曲面の同時５軸制御によるレーザ切断において切断トー
チはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及び水平回転軸（Ｂ軸）、垂直回
転軸（Ｃ軸）の同時５軸制御が可能である。レーザ切断
加工方法としては、（ｉ）焦点レンズとワーク間の距離
を検出する距離センサを用いる方法と、（ｉｉ）該セン
サを用いない方法がある。距離センサを用いない加工方
法においては、トーチ中心軸ベクトルが法線方向を向く
ように、かつ焦点レンズとワーク間距離が基準距離（例
えば焦点距離）となるように同時５軸制御のＮＧデータ
を作成し、該ＮＧデータに基いてトーチを移動して切断
加工を行う、即ち、切断トーチ先端位置を特定するため
の３次元曲面上の点列を求め、該曲面上の点列における
法線ベクトルを求め、この法線ベクトルと切断トーチ先
端位置（Ｘ。
チはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及び水平回転軸（Ｂ軸）、垂直回
転軸（Ｃ軸）の同時５軸制御が可能である。レーザ切断
加工方法としては、（ｉ）焦点レンズとワーク間の距離
を検出する距離センサを用いる方法と、（ｉｉ）該セン
サを用いない方法がある。距離センサを用いない加工方
法においては、トーチ中心軸ベクトルが法線方向を向く
ように、かつ焦点レンズとワーク間距離が基準距離（例
えば焦点距離）となるように同時５軸制御のＮＧデータ
を作成し、該ＮＧデータに基いてトーチを移動して切断
加工を行う、即ち、切断トーチ先端位置を特定するため
の３次元曲面上の点列を求め、該曲面上の点列における
法線ベクトルを求め、この法線ベクトルと切断トーチ先
端位置（Ｘ。
Ｙ、Ｚ）と基準距離とに基づいて周知の計算式により切
断トーチの回転中心位置（χｔ Ｖ＋ Ｚ）及び水平、
垂直回転位置（ｂ、ｃ）を計算し、これらｘｌ ’／
ｔ Ｚ ｇ ｂ ｇ Ｃを用いて同時５軸制御用のＮＣ
データを作成して切断加工を行う。
断トーチの回転中心位置（χｔ Ｖ＋ Ｚ）及び水平、
垂直回転位置（ｂ、ｃ）を計算し、これらｘｌ ’／
ｔ Ｚ ｇ ｂ ｇ Ｃを用いて同時５軸制御用のＮＣ
データを作成して切断加工を行う。
距離センサを用いる加工方法においては、レンズの焦点
位置がレーザ加工の切断結果に大きく影響するので、焦
点レンズとワーク間距離を測定する距離センサを設ける
と共に、切断トーチをその中心軸方向に移動させる倣い
軸としてのＷ軸を設け、検出距離と焦点距離の偏差に応
じてＷ軸により切断トーチを移動させ、焦点レンズとワ
ーク間の距離が基準距離となるように倣い制御してレー
ザ加工を行っている。このようなＷ軸制御では。
位置がレーザ加工の切断結果に大きく影響するので、焦
点レンズとワーク間距離を測定する距離センサを設ける
と共に、切断トーチをその中心軸方向に移動させる倣い
軸としてのＷ軸を設け、検出距離と焦点距離の偏差に応
じてＷ軸により切断トーチを移動させ、焦点レンズとワ
ーク間の距離が基準距離となるように倣い制御してレー
ザ加工を行っている。このようなＷ軸制御では。
前者の場合のように複雑な計算が不要なため加工面の形
状に即応できるという利点がある。
状に即応できるという利点がある。
第４図はＷ軸を備えた６軸制御レ一ザ加工機の概略構造
を示す断面図であり、１１は切断トーチ。
を示す断面図であり、１１は切断トーチ。
１２は焦点レンズである６レ一ザ発振部１３より射出さ
れたレーザ光ＬＢは、ベントミラー１４〜１７により折
り曲げられて、切断トーチ１１から加工面へ伝送される
。図示構造物全体はＸ、Ｙ。
れたレーザ光ＬＢは、ベントミラー１４〜１７により折
り曲げられて、切断トーチ１１から加工面へ伝送される
。図示構造物全体はＸ、Ｙ。
Ｚ方向に移動可能であり、しかもα軸およびβ軸を中心
に回転可能に構成され、更に前述したように切断トーチ
１１の先端部（焦点レンズ１２を含む）は、図示しない
機構により切断トーチ中心軸方向のＷ軸に沿って移動可
能に構成され、加工面との距離を一定に保つようになっ
ている。
に回転可能に構成され、更に前述したように切断トーチ
１１の先端部（焦点レンズ１２を含む）は、図示しない
機構により切断トーチ中心軸方向のＷ軸に沿って移動可
能に構成され、加工面との距離を一定に保つようになっ
ている。
〈発明が解決しようとする課題〉
ところで、上記のような倣い制御を行うＷ軸は機構上大
きなストロークを取れないので（通常ストロークＳは数
ｍ）、加工面が大きく撓んでいるような場合には切断ト
ーチ１１が加工面に追従できず、換言すればレーザ光Ｌ
Ｂを加工面に集中できず、切断に際して不具合を生ずる
という問題点があった。
きなストロークを取れないので（通常ストロークＳは数
ｍ）、加工面が大きく撓んでいるような場合には切断ト
ーチ１１が加工面に追従できず、換言すればレーザ光Ｌ
Ｂを加工面に集中できず、切断に際して不具合を生ずる
という問題点があった。
以北から本発明の目的は、倣い制御に必要十分なストロ
ークを軸切換により達成できる３次元レーザ制御装置を
提供することである。
ークを軸切換により達成できる３次元レーザ制御装置を
提供することである。
〈課題を解決するための手段〉
第１図は本発明の３次元レーザ制御装置のブロック構成
図である。
図である。
１は距離センサ、２はＡ／Ｄ変換器、３は距離識別回路
、４は加算回路、５は速度制御部、６は倣い軸指令手段
、７は倣い軸切換部、８はＷ軸駆動回路、９はＺＮｕＮ
回動、１１は切断トーチ（レーザノズル）、１２は焦点
レンズ、ＷＫはワーク、ΔＱは距離偏差である。
、４は加算回路、５は速度制御部、６は倣い軸指令手段
、７は倣い軸切換部、８はＷ軸駆動回路、９はＺＮｕＮ
回動、１１は切断トーチ（レーザノズル）、１２は焦点
レンズ、ＷＫはワーク、ΔＱは距離偏差である。
〈作用〉
切断トーチ１１の焦点レンズ１２とワーク（ＷＫ）加工
面の距離を検出する距離センサ１と、プログラムからの
指令あるいは操作盤からの指令に応じて倣い制御に用い
る軸を指令する倣い軸指令手段６を設け、距離センサ１
から得られる検出距離と基準距離（焦点距Ｍ）との偏差
ΔＱがＷ軸の可動ストロークＳ内であり倣い可能であれ
ば、倣い軸指令手段６の指令により倣い軸切換部７をし
てＷ軸を倣い軸として用い、倣い制御における焦点レン
ズ１２とワーク加工面の距離を一定に保ってワークＷＫ
の加工を行う。一方、距離センサ１から得られる検出距
離と基準距離との偏差ΔＱがＷ軸の可動ストロークＳを
越えるようであれば、倣い軸指令手段６の指令により倣
い軸切換部７をしてＷ軸方向に移動可能な軸、例えばＺ
軸を倣い軸として用い、倣い制御における焦点レンズ１
２とワーク加工面の距離を一定に保ってワークＷＫの加
工を行う。
面の距離を検出する距離センサ１と、プログラムからの
指令あるいは操作盤からの指令に応じて倣い制御に用い
る軸を指令する倣い軸指令手段６を設け、距離センサ１
から得られる検出距離と基準距離（焦点距Ｍ）との偏差
ΔＱがＷ軸の可動ストロークＳ内であり倣い可能であれ
ば、倣い軸指令手段６の指令により倣い軸切換部７をし
てＷ軸を倣い軸として用い、倣い制御における焦点レン
ズ１２とワーク加工面の距離を一定に保ってワークＷＫ
の加工を行う。一方、距離センサ１から得られる検出距
離と基準距離との偏差ΔＱがＷ軸の可動ストロークＳを
越えるようであれば、倣い軸指令手段６の指令により倣
い軸切換部７をしてＷ軸方向に移動可能な軸、例えばＺ
軸を倣い軸として用い、倣い制御における焦点レンズ１
２とワーク加工面の距離を一定に保ってワークＷＫの加
工を行う。
〈実施例〉
第１図は本発明の３次元レーザ制御装置のブロック構成
図である。
図である。
図において、１は距離センサであり、切断トーチ（レー
ザノズル）１１の焦点レンズ１２とワーク（ＷＫ）加工
面の距離を検出する。２はＡ／Ｄ変換器であり、距離セ
ンサ１から出力されたアナログの距離情報（電圧）をデ
ジタル値に変換する。
ザノズル）１１の焦点レンズ１２とワーク（ＷＫ）加工
面の距離を検出する。２はＡ／Ｄ変換器であり、距離セ
ンサ１から出力されたアナログの距離情報（電圧）をデ
ジタル値に変換する。
３は距離識別回路交あり、Ａ／Ｄ変換器２から出力され
たデジタルの距離情報に基いて切断トーチ１１の焦点レ
ンズ１２とワーク（ＷＫ）加工面の距離を識別する。４
は加算回路であり、識別された距離が基準距離に対して
有する偏差（距離偏差ΔＱ）を算出する。５は速度制御
部であり、距離偏差ΔＱを零とするために倣い軸を移動
させる速度信号を出力する。
たデジタルの距離情報に基いて切断トーチ１１の焦点レ
ンズ１２とワーク（ＷＫ）加工面の距離を識別する。４
は加算回路であり、識別された距離が基準距離に対して
有する偏差（距離偏差ΔＱ）を算出する。５は速度制御
部であり、距離偏差ΔＱを零とするために倣い軸を移動
させる速度信号を出力する。
６は倣い軸指令手段であり、プログラムからの指令ある
いは操作盤からの指令に応じて倣い制御に用いる軸を指
令する。なお、加算回路４から出力される距離偏差ΔＱ
がＷ軸の可動ストロークＳを越えることがなければ、Ｗ
軸が倣い軸として指令され、該距離偏差ΔＱがＷ軸の可
動ストロークＳを越えれば、Ｗ軸方向に移動可能な軸１
例えばＺ軸が倣い軸として指令される。７は倣い軸切換
部であり、倣い軸指令手段６の指令に応じて倣い軸の速
度信号をＷ＊ａ動回路８またはｚｍｕｍ駆動回路９力さ
せる。Ｗ軸駆動回路８およびｚｍ駆動回路９は、ワーク
ＷＫの加工の際に焦点レンズ１２とワーク加工面の距離
を一定に保つように、それぞれの倣い軸における切断ト
ーチ１１の位置を可変させる。
いは操作盤からの指令に応じて倣い制御に用いる軸を指
令する。なお、加算回路４から出力される距離偏差ΔＱ
がＷ軸の可動ストロークＳを越えることがなければ、Ｗ
軸が倣い軸として指令され、該距離偏差ΔＱがＷ軸の可
動ストロークＳを越えれば、Ｗ軸方向に移動可能な軸１
例えばＺ軸が倣い軸として指令される。７は倣い軸切換
部であり、倣い軸指令手段６の指令に応じて倣い軸の速
度信号をＷ＊ａ動回路８またはｚｍｕｍ駆動回路９力さ
せる。Ｗ軸駆動回路８およびｚｍ駆動回路９は、ワーク
ＷＫの加工の際に焦点レンズ１２とワーク加工面の距離
を一定に保つように、それぞれの倣い軸における切断ト
ーチ１１の位置を可変させる。
第２図に示すような形状のワーク板ＷＫ工をレーザ切断
する方法を説明する。なお、トーチ中心方向はＺ軸と平
行となっており、従って自動焦点調整軸となるＷ軸方向
はＺ軸方向と等しくなっているものとする。また、ＮＣ
指令はＸ、Ｙ平面の２軸指令で与えられ、Ｚ軸方向には
倣い制御が行われるものとする。
する方法を説明する。なお、トーチ中心方向はＺ軸と平
行となっており、従って自動焦点調整軸となるＷ軸方向
はＺ軸方向と等しくなっているものとする。また、ＮＣ
指令はＸ、Ｙ平面の２軸指令で与えられ、Ｚ軸方向には
倣い制御が行われるものとする。
まず、Ｗ軸を加工領域ＡＲ，における倣い軸としてプロ
グラム（あるいは操作盤）から指令する。
グラム（あるいは操作盤）から指令する。
これにより倣い軸切換部７は、加工領域ＡＲ，での距離
偏差ΔａをＷ軸の駆動により減殺し、焦点レンズ１２と
ワーク板ＷＫ１加工面（正しくはワーク中心点）の距離
を、レーザの最大パワーが得られるレンズの焦点距離に
規定する。
偏差ΔａをＷ軸の駆動により減殺し、焦点レンズ１２と
ワーク板ＷＫ１加工面（正しくはワーク中心点）の距離
を、レーザの最大パワーが得られるレンズの焦点距離に
規定する。
切断加工が進行し、加工領域がＡＲ，からＡＲｚへと移
り、Ｗ軸のストロークでは倣いができなくなったら、加
工領域ＡＲ，への移行前にストロークの大きなＺ軸を加
工領域ＡＲ，における倣い軸としてプログラム（あるい
は操作盤）から指令する。倣い軸切換部７は、加工領域
ＡＲ２での距離偏差ΔＱをＺ軸の駆動により減殺し、焦
点レンズ１２とワーク板ＷＫ１加工面の距離を、レーザ
の最大パワーが得られるレンズの焦点距離に規定する。
り、Ｗ軸のストロークでは倣いができなくなったら、加
工領域ＡＲ，への移行前にストロークの大きなＺ軸を加
工領域ＡＲ，における倣い軸としてプログラム（あるい
は操作盤）から指令する。倣い軸切換部７は、加工領域
ＡＲ２での距離偏差ΔＱをＺ軸の駆動により減殺し、焦
点レンズ１２とワーク板ＷＫ１加工面の距離を、レーザ
の最大パワーが得られるレンズの焦点距離に規定する。
このように倣い軸をプログラムあるいは操作盤から指令
し、焦点レンズ１２とワーク板ＷＫ、加工面の距離を一
定に保ってワーク板ＷＫ。
し、焦点レンズ１２とワーク板ＷＫ、加工面の距離を一
定に保ってワーク板ＷＫ。
の加工を行う。なお、距離偏差ΔＱとストロークＳの大
小に応じて自動的に軸切換を行うようにもできる。
小に応じて自動的に軸切換を行うようにもできる。
上記のように必要に応じて倣い軸を指令できるので、倣
い軸のストロークを大きくとれる。
い軸のストロークを大きくとれる。
第３図は本発明による円筒形ワークの切断加工方法を説
明するための図であり、円筒形ワークの側面に円形の開
口部を設けるものとする。なお、トーチ中心軸はＺ軸と
平行となっており、しかもＮＣ指令はＸ、Ｙの２軸指令
となっているものとする０本発明においては、例えば距
離偏差が小さい切断範囲ＡおよびＣの加ニブログラムで
倣い軸としてＷ軸を指令し、Ｚ軸方向の距離偏差が大き
い切断範囲ＢおよびＤの加ニブログラムで倣い軸として
切断点の方線方向の軸を指令する。このようにＮＣ指令
によりＸ、Ｙの２軸を位置決めするだけで、Ｚ軸に関す
る位置は、距離センサ１から得られる距離偏差ΔＱに基
づき、倣い制御により規定される。また、ワークへのア
プローチに際して、ストロークの大きな軸を指令するこ
とにより、安全に位置を規定することも可能である。
明するための図であり、円筒形ワークの側面に円形の開
口部を設けるものとする。なお、トーチ中心軸はＺ軸と
平行となっており、しかもＮＣ指令はＸ、Ｙの２軸指令
となっているものとする０本発明においては、例えば距
離偏差が小さい切断範囲ＡおよびＣの加ニブログラムで
倣い軸としてＷ軸を指令し、Ｚ軸方向の距離偏差が大き
い切断範囲ＢおよびＤの加ニブログラムで倣い軸として
切断点の方線方向の軸を指令する。このようにＮＣ指令
によりＸ、Ｙの２軸を位置決めするだけで、Ｚ軸に関す
る位置は、距離センサ１から得られる距離偏差ΔＱに基
づき、倣い制御により規定される。また、ワークへのア
プローチに際して、ストロークの大きな軸を指令するこ
とにより、安全に位置を規定することも可能である。
なお、第３図において倣い軸をＺ軸に最初から固定して
もよい。
もよい。
〈発明の効果〉
以上本発明によれば、焦点レンズとワーク加工面の距離
を検出する距離センサと、検出距離を基準距離に等しく
するためのフィードバック回路と、Ｗ軸駆動回路ならび
にＷ軸を同一方向にトーチを移動させるＺ軸駆動回路と
、プログラムからの指令あるいは操作盤からの指令ある
いは検出距離の大きさに応じて倣い制御に用いる軸を指
令する倣い軸指令手段と、フィードバック回路出力を指
令された軸に応じた駆動回路に入力する倣い軸切換部を
設け、距離センサから得られる距離の偏差がＷ軸の可動
ストローク内であれば、倣い軸指令手段の指令によりＷ
軸を倣い軸として用い、距離の偏差がＷ軸の可動ストロ
ークを越えるようであれば、倣い軸指令手段の指令によ
りＷ軸方向に移動可能な軸を倣い軸として用いるように
構成したから、倣い制御に必要なストａ−りを有する倣
い軸を焦点距離の偏差に応じて指令できる。
を検出する距離センサと、検出距離を基準距離に等しく
するためのフィードバック回路と、Ｗ軸駆動回路ならび
にＷ軸を同一方向にトーチを移動させるＺ軸駆動回路と
、プログラムからの指令あるいは操作盤からの指令ある
いは検出距離の大きさに応じて倣い制御に用いる軸を指
令する倣い軸指令手段と、フィードバック回路出力を指
令された軸に応じた駆動回路に入力する倣い軸切換部を
設け、距離センサから得られる距離の偏差がＷ軸の可動
ストローク内であれば、倣い軸指令手段の指令によりＷ
軸を倣い軸として用い、距離の偏差がＷ軸の可動ストロ
ークを越えるようであれば、倣い軸指令手段の指令によ
りＷ軸方向に移動可能な軸を倣い軸として用いるように
構成したから、倣い制御に必要なストａ−りを有する倣
い軸を焦点距離の偏差に応じて指令できる。
第１図は本発明を実現できる３次元レーザ制御装置のブ
ロック構成図。 第２図は本発明の加工方法を説明するための図。 第３図は本発明による円筒形ワークの切断加工方法を説
明するための図。 第４図はレーザ加工機の概略構造を示す断面図である。 １・・距離センサ。 ２・・Ａ／Ｄ変換器、 ３・・距離識別回路、 ４・・加算回路。 ５・・速度制御部、 ６・・倣い軸指令手段。 ７・・倣い軸切換部。 ８・・Ｗ軸駆動回路。 ９・・Ｚ軸駆動回路。 １１・・切断トーチ（レーザノズル）。 １２・・焦点レンズ。 ＷＫ・・ワーク、 ΔＱ・・距離偏差。 特許出頴人 ファナック株式会社代理人
弁理士 齋藤千幹第３ ズ 憾 、二／
ロック構成図。 第２図は本発明の加工方法を説明するための図。 第３図は本発明による円筒形ワークの切断加工方法を説
明するための図。 第４図はレーザ加工機の概略構造を示す断面図である。 １・・距離センサ。 ２・・Ａ／Ｄ変換器、 ３・・距離識別回路、 ４・・加算回路。 ５・・速度制御部、 ６・・倣い軸指令手段。 ７・・倣い軸切換部。 ８・・Ｗ軸駆動回路。 ９・・Ｚ軸駆動回路。 １１・・切断トーチ（レーザノズル）。 １２・・焦点レンズ。 ＷＫ・・ワーク、 ΔＱ・・距離偏差。 特許出頴人 ファナック株式会社代理人
弁理士 齋藤千幹第３ ズ 憾 、二／
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 自動焦点調整軸となるＷ軸の倣い制御により焦点レンズ
とワーク加工面の距離を一定に保って該ワークの加工を
行う３次元レーザ制御装置において、 焦点レンズとワーク加工面の距離を検出する距離センサ
と、検出距離を基準距離に等しくするためのフィードバ
ック回路と、Ｗ軸駆動回路ならびにＷ軸を同一方向にト
ーチを移動させるＺ軸駆動回路と、プログラムからの指
令あるいは操作盤からの指令あるいは検出距離の大きさ
に応じて倣い制御に用いる軸を指令する倣い軸指令手段
と、フィードバック回路出力を指令された軸に応じた駆
動回路に入力する倣い軸切換部を有することを特徴とす
る３次元レーザ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63194196A JP2686286B2 (ja) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | ３次元レーザ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63194196A JP2686286B2 (ja) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | ３次元レーザ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0246992A true JPH0246992A (ja) | 1990-02-16 |
| JP2686286B2 JP2686286B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=16320550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63194196A Expired - Fee Related JP2686286B2 (ja) | 1988-08-03 | 1988-08-03 | ３次元レーザ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2686286B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008090463A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Okuma Corp | 工作機械における加工制御方法及び加工情報作成方法 |
-
1988
- 1988-08-03 JP JP63194196A patent/JP2686286B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008090463A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Okuma Corp | 工作機械における加工制御方法及び加工情報作成方法 |
| US8249742B2 (en) | 2006-09-29 | 2012-08-21 | Okuma Corporation | Machining control method and machining information generating method for machine tool |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2686286B2 (ja) | 1997-12-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |