JPH0394991A - ３次元５軸制御レーザ加工機 - 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」 この発明は３次元５軸制御レーザ加工機、特にレーザ光
の焦点を固定中心としてレーザ光の照射方向を変更する
加工の加工プログラム作成の簡易化に関するものである
。

［従来の技術］ 第４図は３次元５軸制御レーザ加工機の概要を示す斜視
図である。図において（４１）はレーザ光を集光して照
射する加工ヘッド、（４２）は加工テーブル、（４３）
はワークである。

加工テーブル（４２）には横、縦、高さ方向に直交する
Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸からなる直線移動軸と、Ｚ軸を中心と
して旋回するＣ軸及びＣ軸の回転中心軸と直交するＡ軸
の２個の回転移動軸の５軸が設けられている。

直線移動軸Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸はワーク（４３〉上の加工
点間に加工ヘッド（４ｌ）を移動させ、回転移動軸Ｃ軸
，Ａ軸はワーク（４３）に対する加工ヘッド（４２〉の
傾きを変えてレーザ光の照射方向を変更させる。このた
め、ＮＣプログラム内のｘ，ｙ，ｚで示される加工点は
ワーク（４３）上のレーザ光の焦点の位置が示され、Ｘ
軸，Ｙ軸，Ｚ軸で加工ヘッド（４２）を直線移動しなが
ら、Ｃ軸．Ａ軸を移動してレーザ光の照射方向を変えて
も、レーザ光の焦点位置は加工点間を指令された移動モ
ード、例えば（ＣＯＤ）で早送り、（ＧＯＩ）で直線切
削送り等で移動するように制御されている。

第５図は上記のように構戊されたレーザ加工機により立
体状のワーク（４３）を加工する場合の加工軌跡（５０
）とレーザ光の照射方向の推移を示す。図において、（
５１）は加工開始点、（５２）は加工開始点（５１）に
おけるレーザ光の照射方向、（５３）は加工軌跡（５０
）の方向が変る加工中間点、（５４）および（５５）は
加工中間点〈５３〉におけるレーザ光の照射方向、（５
Ｂ）は加工終了点、（５７）は加工終了点（５６）にお
けるレーザ光の照射方向を示す。

第６図は第５図に示した立体状のワーク（４３）を加工
するときのＮＣプログラムの一例を示す。

次に第６図に示したＮＣプログラムによりワーク（４３
）をレーザ加工する場合の動作を説明する。

まず、加工ヘッド（４１〉から照射するレーザ光の照射
方向を加工開始点（５ｌ）の照射方向（５２）へ向かせ
た状態で加工プログラムの（ＧＱＧＧＱＱ・・・）で加
工開始点（５１）まで加工ヘッド（４ｌ）を早送りで移
動する。その後（Ｇ２２Ｌ９０００）で加工ヘッド（４
ｌ）からレーザ出力を開始し、（ｃｏｔｘｅｏｚｅｏｐ
ｉｏｏｏ）テｘ軸とＺ軸により矢印（５８）の方向に加
工ヘッド（４１）を移動し加工中間点（５３）まで加工
する。加工ヘッド（４１）が加工中間点く５３）まで移
動すると、（Ｇ２２Ｌ９００１）でレーザ出力を停止さ
せ、（ＣＯＩＡ−４５）で加工ヘッド（４ｌ）を矢印（
５９）の方向に旋回させてレーザ光の照射方向（５４）
を照射方向（５５）に変更させる。その後、（Ｇ２２Ｌ
９０００）”Ｃ−　Ｌ，−ザ出力を再開し、（ＧＯＩＸ
ＩＩＯＺＩＯ）で矢印（６０）の方向に加工ヘッド（４
１〉を移動して加工終了点く５６）まで加工する。加工
終了点（５６）までの加工が終了すると（Ｇ２２Ｌ９０
０１）でレーザ出力を停止して、一連の加工を終る。以
後第５図の加工中間点（５３）におけるようにＸ軸，Ｙ
軸，Ｚ軸による直線移動がなく、レーザ光の焦点位置を
固定してＣ軸，Ａ軸により加工ヘッド（４ｌ）を旋回し
て照射方向のみを変更するような移動を説明の便宜上、
先端固定移動という。

［発明が解決しようとする課題コ 以上説明したようにレーザ光を照射して加工を行う場合
、先端固定移動を行うときに、その前後においてレーザ
串力の停止／再開を行う必要がある。これは照射方向の
変更がレーザ光の焦点を回転中心として行うため、連続
して照射すると回転中心が熱過多となり、ワークの損傷
を生じるから、この損傷を防ぐためである。

このレーザ出力の停止／再開を従来は第６図に示すよう
なＮＣプログラムで行っている。このためＮＣプログラ
ムのプログラミング時にオペレータが加工形状を判断し
てレーザ出力の停止／再開の指令を入力する必要があり
、ＮＣプログラム作成に非常に手間がかかるばかりでな
く、指令入力漏れや入力ミスによりワークが損傷する等
の問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
のであり、先端固定移動の前後においてレーザ光の停止
／再開を確実に行うことができる３次元５軸制御レーザ
加工機を得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］ この発明に係る３次元５軸制御レーザ加工機は、加工ヘ
ッドから照射されるレーザ光の焦点を回転中心としてＣ
軸，Ａ軸を移動させるときをＮＣプログラムから先端固
定移動ブロック判定手段で判定し、この移動のときにレ
ーザ出力中断手段でレーザ出力を中断させ、加工ヘッド
の旋回後レーザ出力再開手段でレーザ出力を再開させる
ようにしたものである。

［作　用］ この発明においては、先端固定移動を行うときに、その
移動状況をＮＣプログラムから検知して、レーザ出力の
停止／再開を移動前後で自動的に行うことにより、ＮＣ
プログラムのレーザ出力停止／再開指令を不要とする。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の制御部を示すブロック図
である。なお、レーザ加工機は第４図に示したものと全
く同じである。

第１図において、（１）は加工制御手段、（２）は加工
制御手段（１〉に各種操作信号やＮＣプログラムを入力
する操作盤、〈３）はＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸からなる直線移
動軸とＣ軸，Ａ軸からなる回転移動軸をそれぞれ移動す
るモータ（４）を制御する駆動手段である。（５）はＮ
Ｃプログラムが格納されたメモリ、（６〉はメモリ（５
〉に記憶されたＮＣプログラムを呼び出すプログラムサ
ーヂ手段、（７）はレーザ出力中断信号初期化手段であ
る。

（８）はプログラムサーチ手段（６〉で呼び出されたＮ
Ｃプログラムから１ブロック分の指令を取り出して解析
して各軸の移動量とレーザ出力制御用コード等の情報を
得るブロック解析手段、（９）はブロック解析手段〈８
）で解析されたブロックが先端固定移動を指令したブロ
ックか否かを判定する先端固定移動ブロック判定手段で
ある。

〈１０）はレーザ出力中か否かを判定するレーザ出力判
定手段、（｛ｌ）は加工制御手段（１）にレーザ出力中
断信号を送るレーザ出力中断手段、（１２）は加工制御
手段からレーザ出力中断信号を受けてレーザ出力が中断
中か否かを判定するレーザ出力中断状態判定手段、（ｌ
３）はレーザ出力を再開させるレーザ出力再開手段であ
る。

次に上記のように構成されたレーザ加工機の動作を第２
図に示したフローチャートを参照して説明する。

まず、電源投入信号もしくはリセット信号によリレーザ
出力中断信号初期化手段（７〉を作動させて、加工制御
手段（１）内でレーザ出力を中断させるために用いるレ
ーザ出力中断信号を初期化してオフの状態にする（ステ
ップＳｌ）。次にプログラムサーチ手段（６〉でメモリ
（５）に記憶されている実行するＮＣプログラムを呼び
出し、操作盤（２）上の起動ボタンを操作して加工制御
手段（１）にＮＣプログラムの起動指令を送る（ステッ
プＳ２）。

その後ブロック解析手段（８）で逐次ＮＣプログラムを
１ブロックづつ読み出して解析して各軸の移動量等の情
報を加工制御手段（１）と先端固定移動ブロック判定手
段（９）に送る（ステップＳ３）。先端固定移動ブロッ
ク判定手段（９）は送られた各軸の移動量からＸ軸，Ｙ
軸，Ｚ軸による直線移動があるか否と、Ｃ軸，Ａ軸によ
る回転移動があるか否かを判断し、直線移動がなく回転
移動のみがあれば、そのブロックが先端固定移動ブロッ
クであると判定する（ステップＳ４）。

この判定の結果、先端固定移動ブロックであればレーザ
出力判定手段（ＩＯ）で加工制御手段（１）の制御信号
を調べて、レーザ出力中か否かを判定する（ステップＳ
５）。レーザ出力判定手段（ｌＯ）で判定した結果、レ
ーザ出力中であればレーザ出力中断手段（１１）から中
断信号が加工制御手段（１）に送られ、レーザ出力中断
信号をオンにしてレーザ出力を中断させる（ステップＳ
６）。

レーザ出力が中断した後、加工制御手段（１〉はＣ軸，
Ａ軸からなる回転移動軸の移動量を駆動手段（３）に送
リモータ〈４）を所定量だけ回転して、加工ヘッド（４
１）を旋回させる（ステップＳ７）。

この加工ヘッド（４ｌ）の旋回後、次ブロックがブロッ
ク解析手段（８）で解析され、その解析された各軸の移
動量から先端固定移動ブロック判定手段（９）で次ブロ
ックが先端固定移動ブロックか否を判定し（ステップＳ
３．５４）、先端固定移動ブロックでないときにはその
信号をレーザ出力中断状態判定手段（１２）に送る。レ
ーザ出力中断状態判定手段（ｌ２）は先端固定移動ブロ
ック判定手段（９）からの信号を受けると加工制御手段
（１）からレーザ出力中断信号を呼び出して、そのオン
ーオフによりレーザ出力が中断しているか否かを判定す
る（ステップＳ８）。この判定の結果レーザ出力が中断
していると、レーザ出力再開手段（ｌ３）を作動させ、
レーザ出力再開手段〈１３）でレーザ出力中断信号をオ
フにして、加工制御手段（｛）でレーザ出力を再開させ
る（ステップＳ９）。その後引続きＮＣプログラムにし
たがって加工を続行し、全プログラムが終了したときに
加工を終了する（ステップＳ７，Ｓ１０）。

このように、ＮＣプログラムの各ブロックの情報を先端
固定移動ブロック判定手段（９〉で判定しているから、
先端固定移動ブロックが連続している場合、その途中で
レーザ出力が再開されることがなく加工ミスを防止する
ことができる。

また、以上説明したようにＮＣプログラムに指定された
各軸の移動量によりレーザ出力の停止／再開を自動で行
うことができるから、例えば第５図に示したワーク（４
３）を加工する場合に、ＮＣプログラムには第３図に示
すように加エヘヅド〈４１〉が移動する座標とレーザ光
の照射方向のみを指令すれば良く、ＮＣプログラムを容
易に作成することができる。

なお、上記実施例では、ＮＣプログラム内の適応ブロッ
クとして、３次元加工における先端固定移動ブロックの
場合について説明したが、２次元加工を含めた、加工退
避ブロックと、加工開始ポイントへの位置決めブロック
を組み合わせた複ブロックであってもよい。

更に、上記実施例では、制御装置として、３次元レーザ
加工機用の数値制御装置について説明したが、これはロ
ボット・コントローラでもよく、また制御機械も、レー
ザ加工機の他に、溶接ロボットや、５面加工機等であっ
ても上記実施例と同様に適用することができる。

［発明の効果コ この発明は以上説明したように、先端固定移動を行うと
きに、その移動状況をＮＣプログラムから検知して、移
動前後でレーザ出力の停止／再開を自動的に行うように
したので、ＮＣプログラム作或時にオペレータがレーザ
出力の停止／再開指令を行う必要がないから、ＮＣプロ
グラムの作成を容易にすることができるとともにＮＣプ
ログラム作成時間を短縮することができる。

また、レーザ出力の停止／再開が加工形状に応じて自動
的に行われるから、加工ミスも少くなり生産性の向上が
得られ、安いコストの加工品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の制御部を示すブロック図、
第２図は上記実施例の動作を示すフローチャート、第３
図は上記実施例のＮＣプログラムを示す構成図、第４図
はレーザ加工機を示す斜視図、第５図はワークの加工軌
跡とレーザ照射方向を示す説明図、第６図は従来のＮＣ
プログラムを示す構成図である。 （｛）・・・操作盤、（２）・・・加工制御手段、（５
）・・・メモリ、（６）・・・プログラムサーチ手段、
（７）・・・レーザ出力中断信号初期化手段、（８）・
・・ブロック解析手段、（９）・・・先端固定移動ブロ
ック判定手段、（１０）・・・レーザ出力判定手段、（
１１）・・・レーザ出力中断手段、（１２〉・・・レー
ザ出力中断状態判定手段、（１３）・・・レーザ出力再
開手段、（４１）・・・加工ヘッド、（４３）・・・ワ
ーク。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加工ヘッドを直線移動するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の他に、レ
   ーザ光を集光、照射する加工ヘッドを旋回するＡ軸とＣ
   軸からなる回転移動軸を有する３次元５軸制御レーザ加
   工機において、 前記加工ヘッドから照射されるレーザ光の焦点を固定し
   た状態における回転移動軸の移動を加工プログラムから
   判定する先端固定移動ブロック判定手段と、 該先端固定移動ブロック判定手段と回転移動軸の移動を
   検出したときにレーザ出力を中断させるレーザ出力中断
   手段と、 該レーザ出力中断手段でレーザ出力を中断した後に前記
   先端固定移動ブロック判定手段の判定結果によりレーザ
   出力を再開するレーザ出力再開手段と を備えたことを特徴とする３次元５軸制御レーザ加工機
   。