JPH0363475B2 - - Google Patents

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JPH0363475B2
JPH0363475B2 JP62107824A JP10782487A JPH0363475B2 JP H0363475 B2 JPH0363475 B2 JP H0363475B2 JP 62107824 A JP62107824 A JP 62107824A JP 10782487 A JP10782487 A JP 10782487A JP H0363475 B2 JPH0363475 B2 JP H0363475B2
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laser beam
workpiece
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laser
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Takeji Arai
Akira Nagamine
Etsuo Yamazaki
Mitsuo Kinoshita
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Fanuc Corp
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Fanuc Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4067—Restoring data or position after power failure or other interruption
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
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    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はCNCレーザ加工機のパワー制御方式
に関し、特にコーナでの加工を改良したCNCレ
ーザ加工機のパワー制御方式に関する。
〔従来の技術〕
レーザ加工機は数値制御装置と結合されて複雑
な形状を高速に加工することができ、広く使用さ
れるようになつてきた。従来のレーザ加工機では
コーナ部や鋭角エツジ部の加工の際、レーザビー
ムと被加工物の相対速度を零にして、方向変換す
る必要がある。即ち、コーナ部付近では減速、停
止、加速の動作を行う。
従来の加工例を第３図に示す。第３図において
４０は被加工物であり、４１はレーザビームでの
加工をした加工溝である。レーザビームは矢印Ａ
で示す方向に動くと、コーナ部４２の前方で減速
し、コーナ部４２で瞬間的に停止し、コーナ部４
２を通過して加速される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、コーナ部４２でのレーザビームの相対
速度が低くなるので、連続発振状態での切断加工
はもとより、パルス発振状態における切断加工に
おいてもレーザビームによる熱エネルギーの滞
留、過入熱が起こり、コーナ部に溶損を生じる。
そのため、切断の精度の低下と品質は、被加工物
に関する加工条件によつては、極端に低下する。
この詳細を第４図に示す。第４図は第３図のコ
ーナ部を拡大した図である。コーナ部ではレーザ
ビームの相対速度の低下によつて図に斜線で示す
Ｂ部及びＣ部の部分が溶損し加工精度の低下を齎
す。さらに、図のＤ部及びＥ部で示す部分が熱影
響層が拡大して、被加工物の材質を悪化させ、さ
らに加工断面の面粗さ等にも悪影響を及ぼすとい
う問題点があつた。
本発明の目的は上記問題点を解決し、コーナ部
等での加工速度の変化に応じて、レーザ加工機の
パワーの制御を行つて、被加工物に関する加工条
件に合わせてレーザビームによる切断の精度を改
良するようにしたCNCレーザ加工機のパワー制
御方式を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では上記の問題点を解決するために、 数値制御装置（CNC）とレーザ加工機とが結
合されたCNCレーザ加工機のパワー制御方式に
おいて、被加工物の位置情報及び速度制御情報
と、前記レーザ加工機の出力パワーを制御するパ
ワー制御情報とを記憶するメモリと、前記位置情
報及び前記速度制御情報に基づいて分配パルスを
出力するパルス分配手段と、前記分配パルスを加
減速時制御して加減速パルスを出力する複数の加
減速制御手段と、前記加減速パルスから前記被加
工物のレーザビームによる加工速度を計算する実
速度計算手段と、前記メモリに前記レーザ加工機
の加工条件を設定する加工条件設定手段と、前記
加工速度と前記メモリからのパワー制御情報及び
前記被加工物に関する加工条件に従つて、前記レ
ーザ加工機の出力パワーを、出力パルスのデユー
テイ比を直線的に或いは指数関数的に変化させる
ことにより、制御する出力パワー制御手段と、を
具備したことを特徴とするCNCレーザ加工機の
パワー制御方式が提供される。
〔作用〕
数値制御装置（CNC）とレーザ加工機とが結
合されたCNCレーザ加工機では、コーナ部の加
工に際して、レーザビームとXYテーブルとの相
対速度すなわち、加工速度が低下するので、加工
速度に対応して、レーザビームの出力パワーを低
下させている。その際に、CNCレーザ加工機に
設定されている被加工物に関する加工条件に従つ
て、レーザ加工機の出力パワーをデユーテイ比を
直線的に或いは指数関数的に制御するようにし
て、コーナ部での加工精度の向上及び熱影響層の
範囲を小さくしている。
〔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１図に本発明の一実施例のブロツク図を示
す。図において、１０はレーザ加工機を制御する
ための数値制御装置（CNC）である。メモリ１
１には、被加工物の位置情報及び速度制御情報
と、レーザ加工機の出力パワーを制御するパワー
制御情報とが指令データとして記憶される。前処
理手段１２は、この指令データを分け、実行可能
な状態に変換する。ここでは被加工物の固定され
たXYテーブルの動きを制御するための位置情報
及び速度制御情報と、レーザビームの出力パワー
を制御する情報とに分けられる。
XYテーブルを制御するための位置情報及び速
度制御情報はパルス分配手段１３へ送られる。パ
ルス分配手段は位置情報と速度制御情報からＸ軸
及びＹ軸への分配パルスを出力する。分配パルス
はそれぞれＸ軸加減速制御手段１４及びＹ軸加減
速制御手段１５へ送られる。Ｘ軸加減速制御手段
１４及びＹ軸加減制御手段１５は分配パルスを
XYテーブルの移動を制御するサーボモータを制
御駆動するために、分配パルスを加減速指令とし
て出力する。加減速のかけられた加減速パルスは
図示されていないサーボモータ駆動回路に送ら
れ、サーボモータを駆動して、XYテーブルを移
動させる。
一方化減速のかけられたＸ軸及びＹ軸の加減速
パルスは実速度計算手段１６へ送られる。実速度
計算手段１６はＸ軸及びＹ軸の加減速パルスから
被加工物の固定されたXYテーブルの実速度を計
算する。これは、Ｘ軸の速度とＹ軸の速度をベク
トル的に合成することにより得られる。得られた
速度情報は略サーボモータの速度、即ちXYテー
ブルとレーザヘツドとの相対速度に等しい。
また、前処理手段１２から出力されたレーザビ
ームの出力パワーを制御する情報は、出力パワー
制御手段１７へ送られる。通常の加工では出力パ
ワー制御手段１７は指令された出力パワーをその
まま出力する。しかし、メモリ１１からのパワー
制御情報と実速度計算手段１６での速度情報、及
び被加工物に関する加工条件に従つて、レーザビ
ームの出力パワーを直線的に或いは指数関数的に
下げる。これによつて、例えば加工指令がコーナ
部やエツジ部などの折り返し点になると、レーザ
ビームと被加工物の相対速度が低下し、その速度
の低下に応じてレーザビームの出力パワーが低減
される。
表示装置２１には、CRT、液晶等の表示器が
使用され、機械の位置、速度、加工条件等を表示
する。キーボード２２からはメモリ１１にレーザ
加工機の加工条件を設定できる。加工条件とは、
レーザ加工機の指令値、各種のデータ、パラメー
タ等である。
高周波電源３１はレーザ管３２への高周波電力
を供給する。この高周波電源３１は、上記出力パ
ワー制御手段１７と接続され、出力パルスのデユ
ーテイ比を０〜100％の範囲で変化させて、レー
ザ加工機のパワーを制御する。
レーザ管３２は、高周波電源３１からの高周波
電力によつて、高周波放電を行い、レーザ光を発
振増幅する。
次に、本実施例の動作について述べる。
第２図には、XYテーブルとレーザビームとの
相対速度Ｆと、レーザ加工機のパワーを規定する
出力パルスのパルスデユーテイ比Ｄとの関係を示
す。
第２図の関係曲線ａ，ｂは、それぞれ横軸の
XYテーブルの送り速度Ｆ（mm／min）に対する、
縦軸のデユーテイ比Ｄを決定している。
このうち関係曲線ａは、送り速度Ｆと出力パワ
ーが同時に指令されている時、指令速度Fcに対
応する出力パワーを得るためのデユーテイ比Dc
を100％として、レーザ加工機の出力パワーを直
線的に制御する場合である。すなわち、通常の加
工ではデユーテイ比Dcで加工が行われる。しか
しXYテーブルの実際の速度が低いときは、切削
可能な最小のデユーテイ比Dmとなり、速度が一
定値以上になるとデユーテイ比は直線的に増加
し、速度が指令値に達するとデユーテイ比Dcに
固定される。従つて、レーザビームがコーナ部へ
くるとXYテーブルと被加工物との相対速度が低
下するから、この速度の低下に応じてレーザ加工
機の出力パワーを正確に制御するべく、関係曲線
ａにそつてデユーテイ比Ｄを低下させるのであ
る。Dm及びDcの値はそれぞれ加工すべき材質及
び板厚等によつて決定される。
第２の関係曲線ｂは、指令された送り速度に応
じた出力パワーが一義的に決められており、出力
パワーを別途に指令していない場合である。ここ
でも速度が一定値以下ではデユーテイ比はDmに
保持され、速度が一定値を越えるとデユーテイ比
Ｄは指数関数的に制御され、加工速度が指令速度
に対して100％になると、レーザ加工機の出力パ
ワーは連続加工になる。すなわち、通常の加工で
は連続加工を行つており、コーナ部での速度低下
に対して、自動的にデユーテイ比Ｄを指数関数的
に低下させる。
なお、必要に応じて最小のデユーテイ比Dmの
値も０％まで低下させることも可能である。
また、関係曲線ａが良いか、ｂが良いかは、被
加工物の材質、板厚、要求される加工速度及び加
工精度等の被加工物に関する加工条件に従つて決
定される。
以上の例では、出力パワーを低下させるために
出力のデユーテイ比を低下させたが、連続加工の
ままで出力パワーを直接低下させる制御も効果が
ある。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、数値制御装置
（CNC）とレーザ加工機とが結合されたCNCレー
ザ加工機によるコーナ部の加工に際して、レーザ
ビームと被加工物との相対速度に対応して、レー
ザビームの出力パワーを低下させ、しかも速度情
報とパワー制御情報及び被加工物に関する加工条
件に従つて、出力パワーをデユーテイ比を直線的
に、或いは指数関数的に変化させて制御するよう
に構成したので、コーナ部での加工精度の向上、
熱影響層範囲の低減、加工断面の面粗さの改良等
の効果を有する。
特に、各軸の加減即パルスから実速度を求めて
いるので、形状に応じて加工速度を決定する必要
がない。また、コーナ部で相対速度が低下するの
で、コーナ部の角度を計算して、これに応じて出
力パワーを変化させる必要もなく、制御が簡単で
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例のブロツク図、第２
図は送り速度とデユーテイ比の関係曲線を示す
図、第３図はコーナ部の加工を示す図、第４図は
従来のコーナ部の加工例を示す図である。 １０……数値制御装置、１１……メモリ（指令
データ）、１３……パルス分配手段、１６……実
速度計算手段、１７……出力パワー制御手段、２
１……表示装置、２２……キーボード、３１……
高周波電源、３２……レーザ管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 数値制御装置（CNC）とレーザ加工機とが
    結合されたCNCレーザ加工機のパワー制御方式
    において、 被加工物の位置情報及び速度制御情報と、前記
    レーザ加工機の出力パワーを制御するパワー制御
    情報とを記憶するメモリと、 前記位置情報及び前記速度制御情報に基づいて
    分配パルスを出力するパルス分配手段と、 前記分配パルスを加減速制御して加減速パルス
    を出力する複数の加減速制御手段と、 前記加減速パルスから前記被加工物のレーザビ
    ームによる加工速度を計算する実速度計算手段
    と、 前記メモリに前記レーザ加工機の加工条件を設
    定する加工条件設定手段と、 前記加工速度と前記メモリからのパワー制御情
    報及び前記加工物に関する加工条件に従つて、前
    記レーザ加工機の出力パワーを、出力パルスのデ
    ユーテイ比を直線的に或いは指数関数的に変化さ
    せることにより、制御する出力パワー制御手段
    と、 を具備したことを特徴とするCNCレーザ加工機
    のパワー制御方式。
JP62107824A 1987-04-30 1987-04-30 Ｃｎｃレ−ザ加工機のパワ−制御方式 Granted JPS63273585A (ja)

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JP62107824A JPS63273585A (ja) 1987-04-30 1987-04-30 Ｃｎｃレ−ザ加工機のパワ−制御方式
PCT/JP1988/000422 WO1988008354A1 (en) 1987-04-30 1988-04-28 Method of controlling power of cnc laser machine tool
EP19880903937 EP0324032A4 (en) 1987-04-30 1988-04-28 METHOD FOR REGULATING THE POWER OF A LASER MACHINE TOOL WITH A DIGITAL CONTROL UNIT.

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JPS63273585A JPS63273585A (ja) 1988-11-10
JPH0363475B2 true JPH0363475B2 (ja) 1991-10-01

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