JPH035088A - 板部材切断用数値制御プログラムの自動プログラミング装置および方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、板部材の溶融切断に供される加工装置の動
作を制御する数値制御装置に対する動作指令用のプログ
ラム（即ち数値制御プログラム）を自動生成する自動プ
ログラミング装置に関する。

（従来の技術） レーザ発振装置から出力されるレーザビームを利用して
レーザ加工装置により板部材を切断するシステムでは、
レーザ加工装置の動作を、ＮＣ（数値制御）装置により
ＮＣプログラムに従って制御するのが一般的である。こ
の種のシステムにおいて、板部材をレーザビームを利用
して切断する際の切断（加工）開始動作（いわゆるピア
シング加工動作）は、従来は第４図に示すように行われ
ていた。即ち、第１ステップで切断開始点Ｐｓに対する
孔明け４Ｉを、次の第２ステップで切断面アプローチ動
作４２を行い、このアプローチ動作４２でレーザビーム
照射により生じた溶融物を板部材の下方に落下させなが
ら切断していた。この板部材切断時の様子を、板部材が
それ程厚くない・場合について第５図（ａ）に示す。図
から明らかなように、板部材５１がそれ程厚くない場合
には、レーザビーム５２の照射により生じる板部材５１
の溶融物５３は、上記第１ステップの孔明け４１（第４
図参照）で形成された孔（ピアシング孔）５４から十分
下方に落下する。したがって第５図（ａ）の例では、切
断周辺部分に燃焼（熱）損傷を生じさせることなく、板
部材５１を正常に切断することができる。

一方、第５（ｂ）に示すように板部材５１が厚い場合の
切断では、レーザビーム５２の照射により生じる板部材
５１の溶融物５３が大量に発生するため、板部材５１の
下方にピアシング孔５４を通して落下し切れず、図に示
すように板部材５１の上面に付着する。

この結果、レーザビーム５２の照射で発生する熱の逃げ
道が断たれて板部材５１の一部が発熱し、燃焼損傷５５
が生じる。なお、第４図において、Ｐｅは切断終了点、
４３は切断軌跡、４４は加工形状であり、第５図（ｂ）
において５Ｂは発熱に伴って発生する煙である。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように、第１ステップで切断開始点に対する孔
明けを行い、次の第２ステップで切断面アプローチ動作
を行うように規定されたＮＣプログラムに従ってレーザ
加工装置を制御することで、板部材の切断を行う従来の
方式では、板部材が厚い場合にはレーザ照射による溶融
物の付着により、切断周辺部分に燃焼損傷が発生すると
いう問題があった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものでその目的は
、ＮＣ装置の制御下で動作するレーザ加工装置などによ
る厚板の切断を燃焼損傷を招くことなく行うためのＮＣ
プログラムが簡単に生成することができる自動プログラ
ミング装置を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明は、板部材を溶融切断加工するレーザ加工装置
などの加工装置をＮＣ（数値制御）装置が制御するのに
供されるＮＣプログラムの生成に際し、切断対象となる
上記板部材の切断加工条件を上記板部材の材質並びに板
厚に応じて設定する加工条件設定手段であって、切断開
始動作の第１ステップを成す孔明けによって形成される
孔よりも径大な円弧または多角形の大きさを示すパラメ
ータ値を、上記切断加工条件の１つとして設定する加工
条件設定手段と、この加工条件設定手段によって設定さ
れた上記切断加工条件および上記板部材の切断すべき加
工形状をもとに、板部甘坊所用の上記ＮＣプログラムを
生成するＮＣプログラム生成手段であって、上記切断開
始動作として、第１ステップで上記孔明けを、次の第２
ステップで上記パラメータ値で示された大きさの上記孔
明は位置を中心とする円弧または多角形の切断を、最後
の第３ステップで実際に加工すべき位置への切断面アプ
ローチ動作を行うための上記ＮＣプログラムを生成する
ＮＣプログラム生成手段とを設けたことを特徴とするも
のである。

（作用） 上記の構成によれば、切断対象となる板部材の材質並び
に板厚と、加工形状が指定されるならば、上記第１乃至
第３ステップから成る切断開始動作機能を含むＮＣプロ
グラムを自動生成することができる。しかも、このＮＣ
プログラムには、孔明け（第１ステップ）と切断面アプ
ローチ動作（第３ステップ）との間に孔明は位置を中心
とする上記孔よりも径大の円弧または多角形の切断動作
（第２ステップ）が定義されているため、同プログラム
を用いて厚板の切断を行うならば、レーザビーム等を用
いた溶融切断に際して生じる溶融物が上記第２ステップ
の切断動作で形成される孔を介して落下できるようにな
り、したがって厚板の溶融切断に伴う燃焼損傷が防止で
きる。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例に係る板部材切断用数値制
御プログラムの自動プログラミング装置（以下、単に自
動プログラミング装置と称する）の機能ブロック構成図
、第２図は第１図の自動プログラミング装置を適用する
レーザ加ニジステムのシステム構成図である。

第２図において、２１はレーザビーム２２を発生するレ
ーザ発振装置、２３はレーザ発振装置２１からのレーザ
ビーム２２を利用して板部材の切断加工を行うレーザ加
工装置である。２４はＮＣ（数値制御）プログラム２５
に従う制御指令２６をレーザ加工装置２３に出力して、
同装置２３の加工動作を制御するＮＣ装置、２７はＮＣ
装置２４の制御のためのＮＣデータを含むＮＣプログラ
ム２５を自動生成する自動プログラミング装置である。

上記自動プログラミング装置２７は、第１図に示すよう
に構成されている。同図において、１１は板部材の切断
加工に必要な条件が設定される加工条件設定ファイル、
１２は板部材を加工する形状を示す座標データ（図形デ
ータ）が登録される図形データファイルである。１３は
切断開始点から切断終了点までの切断順序を示すデータ
（切断シーケンスデータ）が登録される切断シーケンス
データファイル、１４はＮＣデータを含むＮＣプログラ
ムが登録されるＮＣデータファイルである。１５は板部
材の切断加工条件を加工条件設定ファイル１１に設定す
る加工条件設定部、１５ａは加工条件設定部１５による
加工条件設定に供される各種条件が、切断対象板部材の
材質並びに板厚に対応して登録されている条件テーブル
である。１６はユーザが所望する加工形状を定義する図
形データを作成して図形データファイル１２に登録する
加工図形作成部、１７は加工条件設定ファイル１１およ
び図形データファイル１２の内容をもとに、切断開始点
から切断終了点までの切断順序を決定して対応する切断
シーケンスデータを生成し、切断シーケンスデータファ
イル１３に登録する切断シーケンス生成部である。

１８は加工条件設定ファイル１１および切断シーケンス
データファイル１３の内容をもとにＮＣプログラムを生
成し、ＮＣデータファイル１４に登録するＮＣプログラ
ム生成部、１９はＮＣデータファイル１４に登録されて
いるＮＣプログラムをＮＣテープ等の記録媒体に出力す
るＮＣデータ出力部である。

次に、第１図の自動プログラミング装置２７の動作を説
明する。

まず、加工条件設定部１５は、切断対象となる厚板（板
部材）の材質並びに板厚がユーザ操作によって指定され
ると、条件テーブル１５ａを参照し、厚板切断の加工条
件として、切断開始移動パラメータ、更には第２図のレ
ーザ加工装置２３の特性を考慮した切断スピード、（第
２図のレーザ発振装置２１の）レーザビーム発振周波数
並びにレーザビーム出力量を、加工条件設定ファイル１
１に設定する。上記切断開始移動パラメータは、切断開
始点に対する孔明は動作と切断面アプローチ動作との間
に設定される新規な切断動作で切断される微小円弧の半
径ｒの値と切断面アプローチの距離ｄから成る。この切
断開始移動パラメータを含む上記の各種加工条件は、板
部材の材質並びに板厚の種々の組合わせについて実験等
を繰返すことで、その最適値を板部材の材質並びに板厚
の組合わせ毎に予め求めておくことができる。そして、
この求めた最適な条件を板部材の材質並びに板厚に対応
させて条件テーブル１５ａに登録しておくことにより、
ユーザは単に切断対象となる板部材の材質並びに板厚を
指定するだけで、加工条件設定部１５による最適な加工
条件設定が可能となる。

加工条件設定部１５による加工条件設定が終了すると、
加工図形作成部１６に制御が渡される。加工図形作成部
１６は、ユーザか指定する加工形状を座標データで定義
した図形データを作成し、図形データファイル１２に登
録する。なお、加工条件設定部１５に先行して加工図形
作成部Ｉ６の動作が行われても構わない。

加工条件設定部１５および加工図形作成部１６の　０ 動作が終了すると、切断シーケンス生成部Ｉ７に制御が
移る。切断シーケンス生成部１７は、加工条件設定ファ
イル１１に設定されている切断開始移動パラメータ（ｒ
、ａ）および図形データファイル１２に登録されている
加工形状を示す図形データに従って、切断開始動作の開
始点（切断開始点）から切断終了点に至る軌跡、即ち切
断開始動作（ここでは、孔明け、微小円弧の切断および
切断面アプローチから成る動作）の軌跡と加工形状の軌
跡を描いて切断順序を決定し、そのための動作指令手順
（切断シーケンス）を示すデータ（切断シーケンスデー
タ）を生成する。そして加工条件設定部１５は、生成し
た切断ンーケンスデータを切断シーケンスデータファイ
ル１３に登録する。

切断シーケンス生成部１７の動作が終了すると、ＮＣプ
ログラム生成部１８に１１す御か移る。ＮＣプログラム
生成部１８は、切断シーケンスデータファイル１３に登
録されている切断シーケンスデータの示す動作指令手順
と、加工条件設定ファイル１１に設定されている切断ス
ピード、レーザビーム発振局１ 波数並びにレーザビーム出力量をもとに、ＮＣプログラ
ムを生成し、ＮＣデータファイル１４に登録する。ＮＣ
データ出力部１９は、ＮＣデータファイル１４によって
生成されたＮＣプログラムをＮＣデータファイル１４か
ら取出し、同プログラムを第２図に示すＮＣ装置２４に
渡すためにＮＣテープ等の記録媒体に出力する。

次に、以上のようにして自動プログラミング装置２７に
より生成されたＮＣプログラムに従う、第２図のシステ
ムにおける厚板切断の特に切断開始動作について、第３
図（ａ）、（ｂ）の動作説明図を参照して説明する。な
お、第３図（ｂ）は第３図（ａ）において符号Ａて示さ
れる範囲の切断軌跡を拡大して示す図である。

まずレーザ加工装置２３は、上記ＮＣプログラムに従う
ＮＣ装置２４の制御のもとで、切断開始動作の第１ステ
ップを実行する。この第１ステップでは、板部＋Ａの切
断開始点Ｐｓに対する孔明け３１が、レーザ発振装置２
Ｉから出力されるレーザビーム２２を用いて従来と同様
に行われる。次にレーザ２ 加工装置２３は、切断開始動作の第２ステップを実行す
る。この第２ステップでは、従来と異なって、前記した
切断開始移動パラメータ（ｒ、ｄ）のｒの値によって決
まる半径を持つ微小円弧を、第３図（ｂ）に示すように
、Ｈ−＋Ｉ−Ｊの軌跡で切断し、レーザビーム２２によ
り溶解した部材（溶融物）が板部材下方に確実に落下す
るのに必要な半径ｒの（第１ステップの孔明け３」によ
って形成された孔よりも径大な）孔３５を板部材に形成
する。次にレーザ加工装置２３は、切断開始動作の最終
ステップである第３ステップを実行する。この第３ステ
ップでは、前記した切断開始移動パラメータ（ｒ、ｄ）
のｄで示される距離の切断面アプローチ動作３２が行わ
れる。そしてレーザ加工装置２３は、切断面アプローチ
動作３２を行うと、第３図（ａ）において符号３４で示
されるユーザ指定の加工形状の軌跡（切断軌跡）３３を
切断終了点Ｐｅに至るまで描く。

なお、前記実施例では、板部材の溶融物を確実に落下さ
せるために、孔明は動作と切断面アブ３ ０一チ動作との間に、円弧を切断するものとして説明し
たが、これに限るものではなく、例えば多角形でも可能
である。また、板部材の切断にレーザ加工装置を用いた
場合について説明したが、本発明はガス切断装置を用い
て熱処理にて切断を行う場合にも応用できる。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、板部材を溶融切
断加工するレーザ加工装置などの加工装置をＮＣ（数値
制御）装置が制御するのに供されるＮＣプログラムの生
成に際し、切断対象となる板部材の切断加工条件を同板
部材の材質並びに板厚に応じて設定する加工条件設定手
段であって、切断開始動作の第１ステップを成す孔明け
によって形成される孔よりも径大な円弧または多角形の
大きさを示すパラメータ値を、上記切断加工条件の１つ
として設定する加工条件設定手段と、この加工条件設定
手段によって設定された切断加工条件および板部材の切
断すべき加工形状をもとに、板部材切断用のＮＣプログ
ラムを生成するＮＣプ４ ログラム生成手段であって、上記切断開始動作として、
第１ステップで上記孔明けを、次の第２ステップで上記
パラメータ値で示された大きさの上記孔明は位置を中心
とする円弧または多角形の切断を、最後の第３ステップ
で実際に加工すべき位置への切断面アプローチ動作を行
うための上記ＮＣプログラムを生成するＮＣプログラム
生成手段とを設けた構成としたことにより、切断対象と
なる板部材の材質並びに板厚と、加工形状を指定するだ
けで、上記切断開始動作機能を含むＮＣプログラムを自
動生成することができる。しがも、このＮＣプログラム
には、孔明け（第１ステップ）と切断面アプローチ動作
（第３ステップ）との間に孔明は位置を中心とする上記
孔よりも径大の円弧または多角形の切断動作（第２ステ
ップ）が定義されているため、同プログラムを用いて厚
板の切断を行うならば、レーザビーム等を用いた溶融切
断に際して生じる溶融物が上記第２ステップの切断動作
で形成される孔を介して落下できるようになり、したが
って厚板の溶融切断に伴う燃焼損　５ 傷が防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る自動プログラミング
装置（板部材切断用数値制御プログラムの自動プログラ
ミング装置）の機能ブロック構成図、第２図は第１図の
自動プログラミング装置を適用するレーザ加ニジステム
のシステム構成図、第３図は第１図の自動プログラミン
グ装置により生成されるＮＣプログラムを用いて実現さ
れる切断開始動作の一例を説明するための図、第４図は
従来の切断開始動作を説明するための図、第５図は上記
従来の切断開始動作による板部材切断時の様子を説明す
るための図である。 １１・・・加工条件設定ファイル、１２・・・図形デー
タファイル、１３・・・切断シーケンスデータファイル
、１４・・・ＮＣデータファイル、１５・・・加工条件
設定部、１５ａ・・・条件テーブル、１６・・・加工図
形作成部、１７・・・切断シーケンス生成部、１８・・
・ＮＣプログラム生成部、２１・・・レーザ発振装置、
２２・・・レーザビーム、２３・・・レーザ加工装置、
２４・・・ＮＣ装置、２７・・・自動プロ ０グラミング装置、３Ｉ・・・孔明け、３２・・・切断
面アプローチ動作、３３・・・切断軌跡、３４・・・加
工形状、３５・・・孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 板部材を溶融切断加工する加工装置を数値制御装置が制
   御するのに供される数値制御プログラムの生成に際し、
   切断対象となる上記板部材の切断加工条件を上記板部材
   の材質並びに板厚に応じて設定する加工条件設定手段で
   あって、切断開始動作の第１ステップを成す孔明けによ
   って形成される孔よりも径大な円弧または多角形の大き
   さを示すパラメータ値を、上記切断加工条件の１つとし
   て設定する加工条件設定手段と、 この加工条件設定手段によって設定された上記切断加工
   条件および上記板部材の切断すべき加工形状をもとに、
   板部材切断用の上記数値制御プログラムを生成する数値
   制御プログラム生成手段であって、上記切断開始動作と
   して、第１ステップで上記孔明けを、次の第２ステップ
   で上記パラメータ値で示された大きさの上記孔明け位置
   を中心とする円弧または多角形の切断を、最後の第３ス
   テップで実際に加工すべき位置への切断面アプローチ動
   作を行うための上記数値制御プログラムを生成する数値
   制御プログラム生成手段と、を具備し、切断対象となる
   上記板部材の材質並びに板厚、および加工形状に応じて
   上記数値制御プログラムを自動生成することを特徴とす
   る板部材切断用数値制御プログラムの自動プログラミン
   グ装置