JPH03106580A - レーザ加工装置 - 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、特にレーザ光の発振モードを連続発振モード
とパルス発振モードとの間で切替える際に、パルスデュ
ーティが徐々に変化するように制御するレーザ加工装置
に関するものである．「従来の技術及びその問題点」 最近、レーザ加工装置で切断するワークの形状が複雑に
なるとともに、サイクルタイムの短縮化等の理由により
、切断速度の高速化が要求されるようになってきた．こ
のため、レーザ光の発振モードを簡単な形状の切断を行
う連Ｍ発振モードと、複雑な形状の切断を行うパルス発
振モードとの間で頻繁に切替えて切断加工を行うことが
多くなった． 例えば、第７図に示すように教示点Ｗ［０］〜Ｗ［８］
間を直線動作で動かす場合、Ｗ［Ｏ　］からＷ［４］ま
で及びＷ［６］からＷ［８］までのように、直線に近い
部分は加工速度の速い連続発振モードで切断加工を行い
、Ｗ［４］からＷ［６］までのように、変化の大きい部
分あるいは教示点間の短い部分では加工速度の遅いパル
ス発振モードで切断加工を行う．通常レーザ加工は、教
示点間の距離を求めるとともに、各発振モードに設定さ
れた所定の加工速度に達するまでの加速終了点と、加工
速度からの減速開始点とを求め、前記所定の加工速度で
加工する定速加工区間を演算算出している．各発振モー
ドにおける加速及び減速所要時間は一定としている． 第８図（ａ）は、前記教示点Ｗ

【４】で１０ｍ／分の加
工速度の連続発振モードから、５−ｌ分の加工速度のパ
ルス発振モードへ切替える場合の、加工速度の変化状層
を示したものである．連続発条モードの加工速度からの
減速所要時間と、パルス発振モードの加工速度への加速
所要時間は等しく一定時間Ｄであるので、この加速及び
減速所要時間Ｄを重ね合わせて速度制御し、レーザ発振
モードの切替を連続的に行うようにしている．従って、
連続発振モードの減速開始点Ａからパルス発振モードの
加速終了点Ｃまでの実際の加工速度は、それぞれの加速
及び減速速度を加えたもので、同図点線で示されるよう
に減速される．Ｂ点は発振モードの切替時の速度を示す
． この場合、Ａ点からＢ点までを連続発振モードで加工を
行うと、加工速度が遅すぎ入熱が増加してドロスや焦げ
が生じ、またＢ点からＣ点までを一定のデューティによ
るパルス発振モードで加工を行うとデューティが低すぎ
て切れ残りが発生する． また、第８図（ｂ）は教示点Ｗ［６］で５一分の加工速
度のパルス発振モードから、１０−／分の加工速度の連
続発振モードへ切替える場合の加工速度の変化状態を示
したものである．前記第８図（ａ）の場合と同様に、パ
ルス発振モードの加工速度からの減速所要時間と、適続
発振モードの加工速度への加速所要時間とは等しく一定
時間Ｄであるので、この時間Ｄを重ね合わせて速度嗣御
を行いレーザ発振モードの切替を連続的に行う．従って
、パルス発振モードの減速開始点Ａ゛から連１ｍ発振モ
ードの加速終了点Ｃ゜までの実際の加工速度は、それぞ
れの加速及び減速速度を加えたもので、同図点線で示さ
れるように加速される　Ｂ　Ｉ点は発振モード切替時の
速度を示す． この場合は、Ａ゜点からＢ゜点までを一定のデューティ
によるパルス発振モードで加工を行うとデューティが低
すぎて切れ残りを生じ、Ｂ′点からＣ゜点までを連続発
振モードで加工すると、加工速度が遅すぎドロスや焦げ
を生じる等の問題点がある． 『発明が解決しようとする課題」 本発明は前記した問題点を解決するためになされたもの
で、加工ラインを指定する各教示点を連続的に移動して
加工する際、レーザ光の発振モードを連ｗｔ発振モード
とパルス発振モードとの間で切替える場合に、ドロスや
焦げ，切れ残りのない良好な加工面を得ることができる
レーザ加工装置を提供することを目的とするものである
．『課題を解決するための手段』 前記目的を解決するための具体的手段として、第１図に
示すように、レーザ発振器１と、該レーザＩＡｓ器１か
ら出力されるレーザ光２を加工物６に照射する光学系３
と、この光学系３と加工物６を相対的に所定の加工速度
で少なくとも２次元移動させる駆動手段２１と、レーザ
光の発振モードを連続発振モードとパルス発振モードと
の間で切替える発振モード切替手段２２と、前記各レー
ザ光の発振モードに応じた加工速度に設定する加工速度
設定手Ｐｉ２３とを備え、前記各手段を中央演箪処理手
段２５により数値制御プログラムに基づいて制御し、連
続加工を行うレーザ加工装置において、前記発振モード
切替手段２２Ｇ３よる３！！続発振モードからパルス発
振モードへの切替えの場合は、加工速度設定手段２３に
より設定されるパルス発振モードの加工速度に達するま
では、パルスデューティを徐々に下げ、逆にパルス発振
モードから連続発振モードへの切替えの場合は、加工速
度設定手Ｐｉ２３により設定される連ｌｌ！発振モード
の加工速度に達するまでは、パルス発振モードのままで
パルスデューティを徐々に上げるパルスデューティ制御
手段２４を備えたことを特徴とするレーザ加工装歌が提
供される． 「作用」 前記レーザ加工装置によれば、数値制御プログラムに基
づいて、各教示点を連続的に移動して加工￥＠６に対し
て連続加工を行う際、ＩＡｓモード切替手段２２により
レーザ光２の発振モードが、連続発振モードからパルス
発振モードに切替えられると、加工速度設定手段２３に
より設定されるパルス発振モードの加工速度に達するま
で、パルスデューティ制御手段２４がパルスデューティ
を徐々に下げ、逆に発振モード切替手段２２によりパル
ス発振モードから連続発振モードに切替える場合は、加
工速度設定手段２３により設定される連続発振モードの
加工速度に達するまでパルス発振モードのままで、デュ
ーティ制御手段２４がパルスデューティを徐々に上げて
、レーザ切断加工を行う． 「実施例Ｊ 本発明の１実施例を添付図面第２〜６図に基づいて説明
する． 第２図は、本発明に係るレーザ加工装置の概略のブロッ
ク図である．第２１！ｌにおいて、１はレーザ発振器、
２はレーザ発振器１から出力されるレーザ光、３番まレ
ーザ光２を集光するための反射鏡４及びレンズ５等を備
えた光学系、６は光学系３によって集光されたレーザ光
２が照射される加工物、７は加工物６が１１訳される加
工テーブル、８は加工物６に照射されるレーザ光２に直
交するＸＹ平面のＸ軸方向に加工テーブル７を駆動して
加工物６を移動させる駆勤モータ，９はＸＹ平面のＹ軸
方内に加工テーブル７を駆動して加工物６を移動させる
駆動モータ、１０はレーザ発振器１を制御するレーザ光
制御装置である．レーザ光制御装Ｈ１０はレーザ光２の
オンオフ制御，レーザ光２の出力制御及びパルス条件の
制御等を行うものである． １１はレーザ加工装置全体を制御するコントローラであ
って、入力装Ｍ１２とＣＲＴ等を備えた出力装！１３と
が接続される．コントローラ１１は、駆動モータ８．９
の駆動千段２１．レーザ光の発振モード切替手段２２，
加工速度設定手段２３，パルスデューティ制御手段２４
を横威するパルスデューティ演算手段２４ａ及びデュー
ティ設定手段２４ｂと、該各手段を数値制御プログラム
に従って制御する中央処理演算手段であるメインＣＰＵ
２５とから梢成される．メインＣＰＵ２５には、数値制
御プログラム．各種制御データ等を記憶するメモリ２６
が設けられている．前記駆動手段２１は、入力装置１２
から入力される教示点間を連続的に移動させてレーザ光
２を照射するいわゆるＣ　Ｐ　（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
　Ｐａｔｈ）制御を行うため、駆動モータ８．９を駆動
して加工テーブル７をＸ，Ｙ方向へ移動する．レーザ光
の発振モード切替手段２２は、レーザ光の発振モードを
連続発振モードとパルス発振モードとの間で切替える．
加工速度設定手段２３は、前記各発振モードに応じた加
工速度を設定して駆動モータ８．９を制御する．また、
パルスデューティ演算手段２４ａは、レーザ光の発振モ
ード切替えの際、各発振モードに設定された加工速度に
達するまでの加速又は減速時の単位時間《軌跡補間周期
）毎に、パルスのデューティを演算する．この演算値に
基づき、デューティ設定手１’ｌ２４ｂが単位時間毎の
デューティを設定し、前記レーザ光制御装ｗ１１０へ出
力する．上記ｉ戒になるレーザ加工装置の本発明に関す
る特有の作動について、第３〜５図のフローチャートに
基づいて説明する． 第３図は、加エラインを指定するための教示点を連続的
に移動する、ＣＰ動作によりレーザ加工を行う途中でレ
ーザ光発振モードの切替が行われた場合の、パルスデュ
ーティ制御の概略を示すフローチャートである． まず、ステップ１０でＣＰ動作可能か否かをｉＩ１定し
、可能であればステップ１５へ進み前記Ｃｐ動作の途中
でレーザ光の発振モードが切替えられたか否かを判定す
る．続くステップ２０では、前記切替えが連続発振モー
ドからパルス発振モードへの切替えかどうかを判定し、
ＹＥＳであればステップ２５へ進んで直ちにパルス発振
モードに切替え、加工速度を減速してパルス発振モード
に設定される加工速度に達するまでデューテイを徐々に
下げる．またステップ２０でＮｏの場合は、パルス発振
モードから連続発振モードへ切替えられたことになるか
ら、ステップ３０へ進んで加工速度を加速して連続発振
モードに設定される加工速度に達するまでデューテイを
徐々に上げる．第４図のフローチャートは、前記入力装
置１２から加工ラインを指定する教示点がコントローラ
１１に入力された場合、各教示点毎に次の教示点までの
移動量．加速終了点及び減速開始点をそれぞれ演算する
ものである． ステップ１００で次の教示点までの移動量が演算される
と、レーザ光の各発振モードに設定される加工速度と加
速及び減速所要時間とから加速終了点及び減速開始点が
演算される（ステップ１０５〜１１０）．これにより、
各発振モードで設定される加工速度により加工する定速
加工区間（加工時間》が演箪される． 第５図のフローチャートは、例えば第６図のタイミング
チャートによりレーザ加工する場合の各教示点間及びレ
ーザ光の発振モードの切替えの場合のレーザ光の出力制
御を示したものである．前記各教示点及びレーザ光の発
振モードは、入力装置１２によりコントローラ１１へ入
力され、メインＣＰＵ２５のメモリ２６にストアされる
．第６図のタイミングチャートは、教示点Ｗ［１］から
Ｗ［２］間では連続発振モードで、教示点Ｗ【２］から
Ｗ［３］ｒｆｆｌではパルス発振モードで、教示点Ｗ［
３］からＷ［４］では連続発振モードでレーザ加工を打
うように、レーザ光の発振モードが教示点間を移動する
間に切替えられる場合を示したものである． ここで、連続発振モードの加工速度は１０論７分とし、
デューティは１００％　Ｊ！１波数はａＨｚとする．ま
たパルス発振モードの加工速度は５−／分とし、デュー
テイはｂ％．周波数はａＨｚとする．レーザ加工装置が
作動すると、レーザ発振器ｌがオンされパルス発振モー
ドでレーザ光の照射を開始する《ステップ２００）．１
ａいてＴ＝Ｏとし、各ルーチン毎にΔｔをインクリメン
トする．ステップ２１５では、加速時の単位時間当たり
の移動量が連続発振モードの加工速度１０ｅ／分と加速
所要時間Ｄとにより（１　０／Ｄ）ＸＴで演算される．
続いてステップ２２０で加速時のデエーテイを（１　０
０／Ｄ）ｘＴ（％）として演算し、その演算値を時間Ｔ
におけるデューテイとして設定する《ステップ２２５）
．ステップ２３０では加速時の単位時間当たりの移動量
が積算され，その積算値によりステップ２３５で加速終
了点Ａｌ（第６図》への到達が判定されるまで、前記ス
テップ２１０〜２３５を繰り返す．加速終了点Ａ１へ到
達すると、デューティは１００％となり連続発振モード
で定速（１０ｍ／分）の加工速度で切断加工を行う．ス
テップ２４０〜２４５で、定速時の単位時間当たりの移
動量を演算するとともにこれを積算し、この積算優によ
りステップ２５０で減速開始点Ａ２への到達が判定され
るまで前記ステップ２４０〜２５０を繰り返す．教示点
Ｗ［２］からＷ［３］間ではパルス発振モードにより加
工するため、減速開始点Ａ２に到達すると、Ｔ＝Ｏとし
各ルーチン毎にΔｔをインクリメントする．ステップ２
６５では、パルス発振モードでの加工速度５ｇ＋／分へ
減速する減速時の単位時間当たりの移動量が［（ｔｏ−
５）／Ｄ］Ｘ（Ｄ−Ｔ）で演算される．Ｄは減速所要時
間である．ａ＊いてステップ２７０では、減速時のデュ
ーティを［１　００−（１　００−ｂ）’ｒ／ＤＩ（％
）として演算し、その演算億を時間Ｔにおけるデューテ
ィとして設定する《ステップ２７５）．続くステップ２
８０では、減速時の単位時間当たりの移動量が積算され
、その積算値によりステップ２８５で減速終了点Ａ３へ
の到達が判定されるまで、前記ステップ２６０〜２８５
を繰り返す．減速終了点Ａ３へ到達すると、デューティ
はｂ％となりパルス発振モードで定速《５−／分）の加
工速度で切断加工を行う．ステップ２９０〜２９５で、
定速時の単位時間当たりの移動量を演算するとともにこ
れを積算し、この積算値によりステップ３００で減速開
始点Ａ４への到達が判定されるまで前記ステップ２９０
〜３００を繰り返す．教示点Ｗ［３］からＷ［４］間で
は連続発振モードにより加工するため、減速開始点Ａ４
に到達すると、Ｔ＝０とし各ルーチン毎にΔｔをインク
リメントする．ステップ３１５では、連続発振モードで
の加工速度１０―／分へ加速する加速時の単位時間当た
りの移動量が［（１　０−５）／Ｄ］ｘＴで演算される
．Ｄは加速所要時間である．ｗｌいてステップ３２０で
は、加速時のデューティを［ｂ＋（１００−ｂ）Ｔ／Ｄ
］（％）として演算し、その演算値を時間Ｔにおけるデ
ューティとして設定する《ステッ７３２５），続くステ
ップ３３０では、加速時の単位時間当たりの移動量が積
箪され、その積算値によりステップ３３５で加速終了点
Ａ５への到達が判定されるまで、前記ステップ３１０〜
３３５を繰り返す．加速終了点Ａ５へ到達すると、デュ
ーティは１０Ｏ％となり連続発振モードで定速（１０ｍ
／分）の加工速度で切断加工を行う． 各教示点を連続的に移動して加工を行うＣＰ動作中でレ
ーザ光の発振モードを切替えた時のデューティ制御は、
以上の通りであって、切替時にパルス発振モードのパル
スデューティを実際の速度変化に対応して変化させるか
ら、レーザ光の出力が過剰になったり不足することがな
い，尚、レーザ光の発振モードを切替えない場合は、加
工速度及びデューティを変えないでＣＰ動作を行って切
断加工を行う． 他の変形例として、加工テーブル７を固定にして光学系
３を３次元方向に動かしても良い．「発明の効果」 本発明は前記した構成になり、各教示点を連続的に移動
して加工物に対して連続加工を行う際、発振モード切替
手段によりレーザ光の発振モードが、連続発振モードか
らパルス発振モードに切替えられると、加工速度設定手
段により設定されるパルス発振モードの加工速度に達す
るまで、バルスデューティ制御手段がパルスデューティ
を徐々に下げ，逆に発振モード切替手段によりパルス発
振モードから連続発振モードに切替える場合は、加工速
度設定手段により設定される連続発振モードの加工速度
に達するまでパルス発振モードのままで、デューティ制
御手段がパルスデューティを徐々に上げて、レーザ切断
加工を行うものであり、連続発振モードとパルス発振モ
ード間での切替えのタイミングとパルスデューティが適
確に制御されるから、従来切替時に発生していたドロス
や焦げ、切れ残りｂない良好な切断加工面で加工できる
レーザ加工装置を提供できる効果がある．である． ｌ．．．レーザ発振器、　２．．．レーザ光、　３．．
．光学系、　６．．．加工物、　７．．．加工テーブル
、８，９．．．ＩＩ＃モ−９、　　１ｏ．．．レ−ｆ光
ＭｍＲ置、　　ｌ　１　．．．コントローラ、　２　１
　．．．駆動手段、２　２　．．．発振モード切替手段
、　２３．．．加工速度設定手段、　２　４　．．．パ
ルスデューティ＃Ａａ１手段、２　４　ａ　．．．パル
スデューティ演算手段、　２４ｂ．．デューティ設定手
段、　２　５　．．．中央演算処理手段（メインｃｐｕ
），

【図面の簡単な説明】

添付図面第１図はクレーム対応図、第２ｒＩＩＩは本発
明装置を示す概略ブロック図、第３〜５図は本発明装置
の作動を示すフローチャート、第６図はタイミングチャ
ート、第７図は加工ラインを指示する教示点を例示した
図、第８図は従来装直のレーザ光の発振モード切替時の
タイミングチャート第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図 第 ６ 図 第 ７ 図 Ｗ（５） 第 ８ 図 （ｂ） Ｗ（６） Ｔ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　レーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されるレー
   ザ光を加工物に照射する光学系と、この光学系と加工物
   を相対的に所定の加工速度で少なくとも２次元移動させ
   る駆動手段と、レーザ光の発振モードを連続発振モード
   とパルス発振モードとの間で切替える発振モード切替手
   段と、前記各レーザ光の発振モードに応じた加工速度に
   設定する加工速度設定手段とを備え、前記各手段を中央
   演算処理手段により数値制御プログラムに基づいて制御
   し、連続加工を行うレーザ加工装置において、前記発振
   モード切替手段による連続発振モードからパルス発振モ
   ードへの切替えの場合は、加工速度設定手段により設定
   されるパルス発振モードの加工速度に達するまでは、パ
   ルスデューティを徐々に下げ、逆にパルス発振モードか
   ら連続発振モードへの切替えの場合は、加工速度設定手
   段により設定される連続発振モードの加工速度に達する
   までは、パルス発振モードのままでパルスデューティを
   徐々に上げるパルスデューティ制御手段を備えたことを
   特徴とするレーザ加工装置。