JPH03230878A

JPH03230878A - レーザ加工機の加工条件設定装置

Info

Publication number: JPH03230878A
Application number: JP2025049A
Authority: JP
Inventors: Takashi Igarashi; 五十嵐　貴志
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1991-10-14
Anticipated expiration: 2014-01-06
Also published as: JP2843399B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、レーザ加工の各種加工条件を、容易、適切に
設定することができるレーザ加工機の加工条件設定方法
及び装置に関する。

（従来の技術）レーザ発振器より出力されたレーザビームをレーザ加工
ヘッドに導き、該加工ヘッドまたはワークをＮＣプログ
ラムで規定される加工形状に沿って相対的に移動させる
ことにより、前記ワークを前記レーザビームでレーザ加
工するレーザ加工機にあっては、与えられたワークに対
し次のような加工動作条件を適切に設定しなければなら
ない。

加工動作条件・加工速度・ノズル高さレーザ出力条件・パワー（電力またはその最大値）・パルス周波数・デユーティ比アシストガス条件・アシストガス種・アシストガス圧力そこで、従来は、光学系のアライメント、ノズルの芯出
し、レンズの焦点合わせなど機械的な調整を行った上で
、例えば次表に示すように、所定の加工条件を所定の設
定対象に対して設定していた。

（以下余白）第１表（従来の条件設定方式例）上記表において、加工速度、ノズル高さ、レーザパワー
、アシストガス種はＮＣプログラム上で規定され、−ガ
ス圧は手動操作で設定され、他の条件については、操作
パネル上で設定されるようになっている。ただし、レー
ザパワーについては操作パネル上で設定されることもあ
る。

上記のような条件設定方式では、プログラマは、ＮＣプ
ログラム上で規定すべき条件を設定し、オペレータは残
り条件を設定し、最適加工を行うよう努められることに
なる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記の如き従来よりのレーザ加工機の加
工条件の設定方式では、各種の条件が相互に関連し合っ
ている条件について、試行錯誤や試し加工あるいは微調
整が必要な加工条件を全てオペレータ側で設定するよう
な方式とされていたため、オペレータ側の負担が大きす
ぎ、最適条件をつかみ切れないという問題があった。

また、このため、最適加工条件を設定するのに多くの時
間を要し、その分加工効率を低下させているという問題
があった。

そこで、本発明は、各種の加工条件について、プログラ
マ及びオペレータが共に条件把握し易く、かつ最適加工
条件を容易に設定でき、作業効率、加工効率及び加工品
質を高めることができるレーザ加工装置の加工条件設定
方法及び装置を提供することを目的と・する。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するための本発明は、レーザ発振器より
出力されたレーザビームをレーザ加工ヘッドに導き、該
加工ヘッドまたはワークをＮＣプログラムで規定される
加工形状に沿って相対的に移動させることにより、前記
ワークを前記レーザビームでレーザ加工するレーザ加工
機の加工条件設定方法において、前記ＮＣプログラム上で前記加工形状に応じた加工速度
を規定し、前記ワークの材質及び板厚と、前記ＮＣプログラム上に
規定された加工速度とに応じてレーザ出力条件およびア
シストガス圧力の加工条件を演算し、演算された加工条件を前記レーザ発振器のコントローラ
及びアシストガスのコントローラに対して設定すること
を特徴とする。

また、この方法において、前記加工条件の演算は、前記
ワークの材質及び板厚に応じて作成されたデータファイ
ルを検索し、検索されたデータフアイルを用いて加工速
度に応じたレーザ加工条件を演算することを特徴とする
。

また、前記レーザ出力条件は、パワー、パルス周波数、
デユーティ比であることを特徴とする。

また、前記ＮＣプログラムで規定された加工速度は、こ
れにオーバライドを乗じて変更することが可能であり、
前記レーザ加工条件の演算は、このオーバライドにより
変更された加工速度に対して実行されることを特徴とす
る。

また、以上の方法において、加工速度に応じて演算され
た各加工条件につき、個々にオーバライドを乗じること
を可能とすることを特徴とする。

また、レーザ発振器より出力されたレーザビームをレー
ザ加工ヘッドに導き、該加工ヘッドまたはワークをＮＣ
プログラムで規定される加工形状に沿って相対的に移動
させることにより、前記ワークを前記レーザビームでレ
ーザ加工するレーザ加工機の加工条件設定装置において
、ワークの材質及び板厚と、前記ＮＣプログラム上に規定
された加工速度を入力する演算条件入力部と、前記ワークの材質及び板厚に応じて作成されたデータフ
ァイルの中から所定のデータファイルを選択するデータ
ファイル選択部と、選択されたデータファイルに加工速度を適用し、前記レ
ーザビームの出力条件及び前記アシストガスの設定圧力
を演算する加工条件演算部と、演算された加工条件を前
記レーザ発振器のコントローラ及び前記アシストガスの
コントローラに対して設定する加工条件設定部と、を備
えたことを特徴とする。

また、この装置において、前記加工速度及び前記演算部
で演算された各加工条件に対してオーバライドを乗ずる
ためのオーバライド設定器が付属されることを特徴とす
る。

（作用）上記構成の本発明のレーザ加工機の加工条件設定方法及
び装置では、加工速度に応じレーザ出力条件と、アシス
トガス圧力とを自動設定するので、オペレータ側におい
ては、その微調整を行うだけでよい。

また、加工速度もオーバライド機能で微調整可能とする
場合、調整された加工速度に応じてレーザ出力条件及び
アシストガス圧力も演算し直すので、調整が極めて容易
である。さらに、この場合に演算されたレーザ出力条件
及びアシストガス圧力もそれぞれ微調整可能とすれば、
調整作業が極めて容易で、適切となる。

（実施例）第２図のシステムを参照するに、レーザ加工機１はレー
ザ加工ヘッド２を有し、この加工ヘッド２の先端部ノズ
ルからレーザビームＬＢを下方向に焦光照射するように
なっている。また、前記加工ヘッド２の下方には、ワー
クＷが前記レーザビームＬＢの焦光位置でレーザ加工さ
れるよう、前記加工ヘッド２に対し相対的に移動される
ようになっている。

本例では、前記ワークＷは図示しないワーククランプ装
置でその一端を把持され、該クランプ装置をＸＹ位置決
め装置で位置決めすることにより、１形状３を切断加工するものとする。

前記ＸＹ位置決め装置の一部を構成する図示しないＸＹ
サーボモータを制御するために、ＮＣ装置４が配置され
ている。

前記ＮＣ装置４は、前記サーボモータを駆動制御するた
めのサーボ制御部５に、レーザ加工機及びアクチュエー
タ類を制御するアクチュエータ制御部６と、前記レーザ
ビームＬＢを出力するレーザ発振器７を制御するレーザ
制御部８と、各機器との間でディジタル信号の入出力を
行うディジタル信号入出力部（Ｄｉ−Ｄｏ）９を加えて
構成されている。

前記レーザ発振器７は、その内部にレーザ管を備えたレ
ーザ発振部１０と、これを制御するレーザコントローラ
１１と、パワーなどその出力調整のための調整器１２を
備えて構成されている。レーザコントローラ１１は前記
ディジタル信号入出力部９と接続されている。

一方、前記レーザ加工機１の加工ヘッド２にアシストガ
スを供給するために、窒素（Ｎ２　）　、酸　２素（０２）　、空気（ａ　ｉ　ｒ）　、窒素と空気の混
合物（Ｎ２　＋ａ　ｉ　ｒ）を詰めたボンベ１２．１３
゜１４．１５が配置され、各ボンベは、電磁式の開閉弁
１６．１７．１８．１９及び電磁式の圧力調整弁２０を
介して前記加工ヘッド２と接続されている。各開閉弁１
６．１７，１８．１９及び圧力調整弁２０は、ガスコン
トローラ２１と接続され、このコントローラ２１の下に
制御される。ガスコントローラ２１は、前記ディジタル
信号入出力部９と接続されている。

前記ＮＣ装置４は、マニュアルデータインプット装置（
ＭＤｉ）２２及びオーバライド設定器２３を備えた操作
盤２４と接続されている。

上記構成のシステムにおいて、ＮＣ装置４にＮＣプログ
ラムがセットされ、スタート指令が出力されると、レー
ザビームＬＢが出力され、ワークＷが加工ヘッド２に対
して相対的に移動され、形状３の加工が為される。

第３図は、上記オーバライド設定器の詳細を示す正面図
である。

図示のように、本例のオーバライド設定器では、加工速
度についてオーバライド（％）を設定するためのスイッ
チ２５の他、透明カバーをかけてレーザビームのパワー
　パルス周波数、デユーティ比、アシストガスの圧力に
ついてオーバライドを設定するためのスイッチ２６，２
７．２８．２９が設けられている。透明カバーをかけた
のは、これらスイッチ２６．２７，２８．２９は、必ず
しも操作しなくて良いからである。

第４図は、ワークＷ上の加工形状３の一例を示す説明図
である。

図示の例では、点Ｑｏでピアス加工をしてのち、点Ｑ＋
　、Ｑ２　、Ｑ３・・・を通り、点Ｑ１までのレーザ加
工を行う形状となっている。

このような形状加工では、点Ｑｏで一時停止をしてのち
、点Ｑ１に入り、その後、各通過点までの直線距離に応
じ、あるいは円弧部分であることに応じ高速ＶＦ、中速
ｖＭ、低速ｖｓとするなど加工速度を自動的に設定する
ことができる。このようにして設定された加工速度はＮ
Ｃプログラム上に規定することができる。

また、このとき、ワークＷの材質及び板厚に応じ、アシ
ストガス種を設定することができる。

さて、以上のようにして作成されたＮＣプログラムは、
ＮＣテープにされ、またはフロッピィディスクやＩＣカ
ードなど記憶媒体に記憶され、あるいはオンライン通信
綿を介して前記ＮＣ装置４に提供され、レーザ加工に供
される。

第１図（Ｂ）は、本発明の一実施例に係る加工条件設定
装置を示すブロック図である。

図において、本例の加工条件設定装置３０は、演算条件
入力部３１と、データファイル選択部３２と、加工条件
演算部３３と、レーザコントローラ１１及びガスコント
ローラ２１に対して制御値を設定する設定器３４．３５
を備えて構成されている。

演算条件入力部３１は、ＮＣ装置４に入力されたＮＣプ
ログラムよりワークＷの材質、板厚と加工圧間毎の速度
゛設定値を抽出入力するものである。

ただし、ＮＣプログラムに全区間について一つの　５速度値ではなく、全区間の速度値として一つの速度値を
入力する。また、加工速度についてはオーバライドがか
けられているものについては、オーバライドのかけられ
た値を入力する。

データファイル選択部３２は、入力されたワークＷの材
質及び板厚により、ワーク条件毎に区分されたデータフ
ァイル３６を検索し、所定のデータファイルＦｉｊ（ｉ
は材質番号、ｊは板厚番号）を選択する。

加工条件演算部３３は、選択されたデータファイルを用
いて、これに入力された加工速度を適用し、一つの加工
速度に対して最適なパワー、パルス周波数、デユーティ
比、アシストガス圧を演算する。加工速度が区間毎に設
定されている場合には、区間毎の条件値を演算する。

レーザコントローラ用条件設定器３４は、レーザビーム
のパワー　パルス周波数、デユーティ比につき、演算さ
れた値を自動設定する。ガスコントローラ用条件設定器
３５は、アシストガス圧力　６につき演算された値を自動設定する。

第１図は、上記の如きＮＣプログラムを入力し、レーザ
加工を実行するための手順を示すフローチャートである
。

まず、ステップ１０１では、加工に先だち、各機器の調
整作業を実施する。ここでの調整は、従来例で述べた光
学系のアライメント、ノズルの芯出し、レンズの焦点合
わせの他、第２図に示す操作盤２４より、レーザ発振器
７に対して、所定の出力指令を出力し、その実測値に基
いて発振されたレーザビームのパワーが指令値通りにな
るよう調整値を設定する作業を含む。

上記調整作業を終了し、ステップ１０２でＮＣプログラ
ムを入力し、ステップ１０３で第３図のオーバライド設
定器２３を用いてマニュアルオーバライド設定をし、ス
テップ１０４でスタート指令を与えると、ステップ１０
５〜１０９で加工条件の自動演算及び設定がなされ、加
工が開始される。

ステップ１０３でのオーバライド設定は、第１には加工
速度に対して行われ、続いて他の加工条件、レーザパワ
ー、周波数、デユーティ比、ガス圧力に対して行われる
。

ここで注記すべきは、加工速度のオーバライドに対して
は、ＮＣプログラムでの加工速度をＶ。

とし、これにオーバライド値ｍ（％）を乗じると、実際
加工速度Ｖは、Ｖ＝Ｖｏ　　　（ｒｒｚ　）／１００となり、他の加工条件は、第１図（Ｂ）に示す加工条件
演算部３３で演算された値ＬＯ，ｆｏ、ＤＯ，ＧＯとさ
れていることである。

したがって、ステップ１０３で、レーザ出力及びアシス
トガス圧の加工条件についてオーバライドｍ２．ｍ３．
ｍ４．ｍ５がかけられた場合には、各条件り、ｆ、Ｄ、
Ｇは、Ｌ−Ｌｏ　　　（ｍ２）／１００ｆ−ｆｏ　　　（ｍ３）／１００Ｉ）”Ｄｏ　　　（ｍ４）／１００Ｇ−Ｇｏ　　　（ｍ５）／１００となる。

このことにより、オペレータは、まず加工速度を変えれ
ばデータファイル３６を用いて最適演算された値が出力
される点と、最適演算された値に更にオーバライドをか
けることも可能である点を鑑みて、自由な調整を行うこ
とができる。

また、上記したように加工形状３の各区間について加工
速度が設定されている場合には、区間毎の最適値が演算
されるが、オーバライドについては、全区間について共
通となる。

ステップ１０９で加工条件が出力されると、レーザビー
ムＬＢの出力、及びアシストガス圧力が設定値通りに制
御される。

次いでステップ１１０で、加工ヘッド２に対してワーク
Ｗが移動され、レーザ加工が実行される。

ステップ１１１でプログラム終了すると、ステップ１１
２で切断良否がオペレータによって判断され、切断良な
ら、続けて次の加工が実行されるが、切断不良の場合に
は、ステップ１０３へ移行　９宜各加工条件が変更される。このとき、加工速度が変わ
ると他の加工条件が演算し直されるが、これを変えない
限りは、他の条件については前に演算された値を基準と
してオーバライドスイッチで設定された値となる。

以上により、本例の加工条件設定装置３０によれば、レ
ーザ出力（パワー、パルス周波数、デユーティ比）及び
アシストガス圧力については自動設定され、これに適宜
オーバライドをかけることができるので、その調整作業
が極めて容易となり、設定された値が適切となり、加工
品質の向上を図ることができる。

また、プログラマ側においても細かな調整は全てオペレ
ータ側に委ねることができるので、作業効率が向上する
。

上記実施例では、各加工条件の調整をオーバライドスイ
ッチ２５〜２９を用いて行ったが、これら調整はこれに
限定されるものではない。例えば、ＭＤｉ入力によって
もよく、他の調整器を準備し　０てもよい。ただし、オーバライドスイッチは、従来より
加工速度の調整に用いられているので、この取扱い方式
が明確で、誤操作防止のため、作業能率上からこれを用
いる方がより便利である。

また、上記実施例では、レーザ出力条件及びアシストガ
ス圧力は、加工速度変更の度に演算し直すこととしたが
、これら加工条件は演算するか否かの確認スイッチを設
け、確認スイッチのオンの度に演算させるようにしても
よく、また、Ｎｃプログラム入力時、あるいは初回の加
工のときのみ演算させるなど任意の条件下で演算させる
ようにしてもよい。

さらに、上記実施例では、演算後の加工条件を該当する
コントローラに対して、全て自動で設定するよう説明し
たが、一部、例えばアシストガス圧につき、演算させた
結果を表示参照させて、手動で設定することもできる。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、適宜
の設計的変更を行うことにより、適宜態様で実施し得る
ものである。

［発明の効果］以上の通り、本発明は特許請求の範囲に記載の通りのレ
ーザ加工機の加工条件設定方法及び装置であるので、レ
ーザ出力条件と、アシストガス圧力の最適値を自動的に
演算でき、オペレータ側においては、その微調整を行う
だけでよくプログラマ及びオペレータが共に条件把握し
易くなり、作業効率、加工効率が高くなり、加工品質の
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の一実施例に係るレーザ加工機の
条件設定方法を実施したレーザ加工方式のフローチャー
ト、第２図は本発明の一実施例に係るレーザ加工機の条
件設定装置の一実施例を示すブロック図、第２図はレー
ザ加工機のシステム例を示すブロック図、第３図はオー
バライド設定器の一例を示す正面図、第４図は加工形状
の一例を示す説明図である。３０・・・加工条件設定装置３１・・・演算条件入力部３２・・・データファイル選択部３３・・・加工条件演算部３４・・・レーザコントローラ用条件設定器３５・・・
ガスコントローラ用条件設定器３６・・・データファイ
ルＬ・・・パワーｆ・・・パルス周波数Ｄ・・・デユーティ比Ｇ・・・アシストガス圧力

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ発振器より出力されたレーザビームをレー
ザ加工ヘッドに導き、該加工ヘッドまたはワークをＮＣ
プログラムで規定される加工形状に沿って相対的に移動
させることにより、前記ワークを前記レーザビームでレ
ーザ加工するレーザ加工機の加工条件設定方法において
、前記ＮＣプログラム上で前記加工形状に応じた加工速度
を規定し、前記ワークの材質及び板厚と、前記ＮＣプログラム上に
規定された加工速度とに応じてレーザ出力条件およびア
シストガス圧力の加工条件を演算し、演算された加工条件を前記レーザ発振器のコントローラ
及びアシストガスのコントローラに対して設定すること
を特徴とするレーザ加工機の加工条件設定方法。
（２）請求項１において、前記加工条件の演算は、前記
ワークの材質及び板厚に応じて作成されたデータファイ
ルを検索し、検索されたデータファイルを用いて加工速
度に応じたレーザ加工条件を演算することを特徴とする
レーザ加工機の加工条件設定方法。
（３）請求項１において、前記レーザ出力条件は、パワ
ー、パルス周波数、デューティ比であることを特徴とす
るレーザ加工機の加工条件設定方法。
（４）請求項１において、前記ＮＣプログラムで規定さ
れた加工速度は、これにオーバライドを乗じて変更する
ことが可能であり、前記レーザ加工条件の演算は、この
オーバライドにより変更された加工速度に対して実行さ
れることを特徴とするレーザ加工機の加工条件設定方法
。
（５）請求項１〜４において、加工速度に応じて演算さ
れた各加工条件につき、個々にオーバライドを乗じるこ
とを可能とすることを特徴とするレーザ加工機の加工条
件設定方法。
（６）レーザ発振器より出力されたレーザビームをレー
ザ加工ヘッドに導き、該加工ヘッドまたはワークをＮＣ
プログラムで規定される加工形状に沿って相対的に移動
させることにより、前記ワークを前記レーザビームでレ
ーザ加工するレーザ加工機の加工条件設定装置において
、ワークの材質及び板厚と、前記ＮＣプログラム上に規定
された加工速度を入力する演算条件入力部と、前記ワークの材質及び板厚に応じて作成されたデータフ
ァイルの中から所定のデータファイルを選択するデータ
ファイル選択部と、選択されたデータファイルに加工速度を適用し、前記レ
ーザビームの出力条件及び前記アシストガスの設定圧力
を演算する加工条件演算部と、演算された加工条件を前
記レーザ発振器のコントローラ及び前記アシストガスの
コントローラに対して設定する加工条件設定部と、を備
えたことを特徴とするレーザ加工機の加工条件設定装置
。
（７）請求項６において、前記加工速度及び前記演算部
で演算された各加工条件に対してオーバライドを乗ずる
ためのオーバライド設定器が付属されることを特徴とす
るレーザ加工機の加工条件設定装置。