JPH04135085A - 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」 本発明は、レーザ加工機に関するものである。

「従来の技術」 ３次元レーザ加工機用の制御ソフトウ匡アにおいては、
１６ビツトのＨＯ３Ｔ−ＣＰＵにより補間周期２４ｍ５
ｅｃで次の目標位置への軌跡演算をリアルタイムで行い
ながら動作させている。ＨＯ３Ｔ−ＣＰＵでは、同時に
前記軌跡演算の他に動作命令の解析や各種信号のモニタ
リング等の処理をマルチタスクで行っている。このため
、リアルタイムで制御を行うには補間周期２４ｍ５ｅｃ
が限界であり、該補間周期を短縮するにはＨＯＳＴ−Ｃ
ＰＵのハード的な改良が必要である。

一方、生産ラインに投入されるレーザ加工機においては
、生産性向上のためより高速でレーザ加工を行うことが
要請されている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、従来のレーザ加工機により高速でレーザ
加工を行った場合、曲線部特に小円の加工において精度
が低下する傾向にある。このソフトウェア上の理由とし
ては第６図に示すように、曲線部を高速で加工する場合
補間周期が長いと、目標位置データと次の目標位置デー
タとの間隔が大きくなりその間を直線で結ぶ補間を行っ
てしまうためである。これにより加工すべきラインと実
際加工するラインとの誤差が大きくなるという問題点が
ある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、レーザ加工の高速化の要請に応えるとともに、加工
精度を維持できるレーザ加工機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」 上記目的を達成するための具体的手段として、加工プロ
グラムに基づく中央処理装置の動作命令と予め教示され
た加工軌跡の位置情報により目標位置データを演算して
加工制御手段に出力し、該目標位置データをたどる軌跡
によりレーザ加工を行うレーザ加工機において、レーザ
加工実施前に前記中央処理装置の前記動作命令と前記位
置情報に基づいて、前記中央処理装置が実施可能な補間
周期よりも短い補間周期で予め全目標位置データを演算
する演算手段と、全目標位置データを記憶する記憶手段
と、前記中央処理装置の起動指令に基づき前記記憶手段
から前記短い補間周期毎に順次目標位置データを前記中
央処理装置に対して出力する出力手段とからなる処理装
置を設けたことを特徴とするレーザ加工機が提供される
。

さらに、レーザ加工時の休止処理を円滑に行うため、上
記レーザ加工機に対して予め加工休止指令時から停止す
るまでの減速時間を設定・し、加工休止指令時の位置情
報及び前記減速時間に基づいて停止位置を割出す停止位
置割出手段と、減速時における前記短い補間周期毎の目
標位置データを演算して前記中央処理装置に出力する休
止処理手段を設けたレーザ加工機が提供される。

「作用Ｊ 上記レーザ加工機の作用は以下の通りである。

レーザ加工実施前に中央処理装置に設けられた処理装置
の演算手段が、中央処理装置の動作指令と位置情報に基
づいて、中央処理装置が実施可能な補間周期よりも短い
補間周期で全目蓼位置データを演算し、記憶手段、に記
憶する。そして、中央処理装置の起動指令により出力手
段が、前記記憶手段から前記短い補間周期毎に順次目標
位置データを前記中央処理装置へ出力しレーザ加工を行
う。

また、休止処理手段を設けたレーザ加工機においては、
レーザ加工動作中休止がかかった場合は、停止位置割出
手段が加工休止指令時の位置情報及び予め設定された減
速時間に基づいて、停止位置を割出し、停止処理手段が
前記短い補間周期毎に減速時の目標位置データを演算し
て、前記中央処理装置に出力しレーザ加工の休止処理を
行う。

「実施例」 以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を例示するレーザ加工機の構
成を示した構成図である。

レール１２は、レール１０．１１に案内されて、１略の
サーボモータにより駆動されて１軸（Ｘ）方向に移動す
る。キャリア１３は、レール１２上に摺動自在に配設さ
れており、サーボモータＭ２の回転により回転する送り
螺子１４により、２軸（Ｙ）方向に移動する。キャリア
１３の先端部には、それぞれ４軸、５軸、６軸の回りに
旋回するりスト１５が配設されている。そのリスト１５
には、レーザ光を照射するレーザトーチ等の加工工具Ｔ
が設けられている。１は、レーザ発振装置であり、それ
により発振されたレーザ光は、導光路５．６によってキ
ャリア１３に導かれ、加工工具Ｔから加工物に対して照
射される。前記導光路５は伸縮自在として、レーザ発振
装置の側部に前記レール１０．１１と平行に形成したガ
イド３内を滑動するスライダ４により導光路６と連結す
る。

第２図は、前記レーザ加工機の電気的装置の構成を示し
たものである。第２図において、２０はマイクロコンピ
ュータ等から成る中央処理装置である。この中央処理装
置２０には、メモリ２５、サーボモータＭ１〜Ｍ６を駆
動するためのサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆ、ジョグ運転
の指令、工具座標系に対する座標入力、教示点の教示等
を各キー人力により行うオペレーティングボックス２６
、加工動作の開始指令等を行う操作盤２７が接続され、
さらに後記に詳述するレーザＣＰＵ２１が接続される。

そして、レーザＣＰＵ２１には４ＭＢの記憶容量を持つ
バッテリバックアップＲＡＭ（以下Ｂ−ＲＡＭという）
２３が接続される。

レーザ加工機の各軸１〜６軸を駆動するためのサーボモ
ータＭ１〜Ｍ６は、それぞれサーボＣＰＵ２２ａ〜２２
ｆによって駆動される。

前記サーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆのそれぞれは、中央処
理装置２０から出力される回転角指令データθ１〜θ６
に基づいて２次補関して得られる目標回転角と、サーボ
モータＭ１〜Ｍ６に連結されたエンコーダＥ１〜Ｅ６の
出力α１〜α６との間の偏差を演算し、この演算された
偏差の大きさに応じた速度で各サーボモータＭ１〜Ｍ６
を回転させるように作動する。

前記メモリ２５には、前記オペレーティングボックス２
６から、座標入カキ−及び姿勢制御入力キー等により入
力される加工工具Ｔの位置決め点と該ヘッドの向きを表
すデータを記憶する記憶エリアＰＤＡが設けられており
、教示モードにおいて、複数の位置決め点における位置
データと向きデータが記憶される。又、本装置の動作及
び移動速度を規定したプログラムを記憶する記憶エリア
ＰＡが設けられている。

第３図は、中央処理装置２０とレーザＣＰＵ２１とが行
うデコード処理及び実行処理の順序を示した概略のブロ
ック図である。

まず、中央処理装置２０ヘデコード処理指令がなされる
と、中央処理装置２０は動作命令及び位置情報をレーザ
ＣＰＵ２１へ転送する。レーザＣＰＵ２１では、加工プ
ログラム中の動作命令及びオペレーティングボックス２
６からのＪＯＧ動作によって教示された加工軌跡の位置
情報を受信Ｌ、受信した動作命令及び位置情報に基づい
て、レーザ加工終了までのレーザＣＰＵ２１の補間周期
である８ｍ５ｅｃ毎の全目標位置データを演算する。

具体的には補間周期８ｍ５ｅｃ毎に中央処理装置２０か
ちサーボＣＰＵ２２ａ　〜２２ｆに出力される出力角度
データθ１〜θ６を演算する。続いて演算した前記出力
角度データθ１〜θ６を順次前記Ｂ−ＲＡＭ２３へ格納
する。以上によりレーザ加工動作前のデコード処理を終
わる。

実行処理は、中央処理装置２０に対して前記操作盤２７
から動作の開始信号である起動信号が入力されると、中
央処理装置２０はレーザＣＰＵ２１へ起動指令を出力し
、これを受けたレーザＣＰＵ２１は補間周期Ｆ３　ｍ　
ｓ　ｅ　ｃ毎に順次前記ＢＲＡＭ２３から出力角度デー
タθ１〜θ６を読み出しズ、中央処理装置２０に割り込
みをかけて出力する。一方、中央処理装置２ｏではレー
ザＣＰＵ　２　Ｆの割り込み処理ｔ″より８ｍ５ｅｃ毎
に目標位置データである出力角度データθ１〜θ６を取
り込み、それぞれサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆへ出力す
る。以上により補間周期８ｍ５ｅｃで動作させレーザ加
工を行うことができる。

第４図は、レーザ加工動作中におけるレーザＣＰＵ２１
での休止処理の概略を示すフローチャートである。

休止指令信号がレーザＣＰＵ２１へ入力されると、ステ
ップ３００でその際の位置Ａ及び予め前記Ｂ−ＲＡＭ２
３に格納された目標位置データに対して設定された減速
時間情報τにより減速停止位置Ｂを割出す。ステップ３
０１では、減速時間で経過後に停止位置Ｂで停止するた
めの初速度■０及び加速度ａを演算する。以下の式（１
）、（２＞により、 ａ−τ２／２＋ＶＯ−τ＋Ａ＝Ｂ　−・・（１）ａ・τ
＋ＶＯ−０・・・（２） 初速度Ｖ　Ｏ−−２（Ａ　−Ｂ　）／τ加速度ａ＝２（
Ａ−Ｂ）／τ２となる。

従って、休止指令があった時点から時間ｔにおける位置
Ｐ（ｔ）は下記の式（３）により与えられる。

ｐ　（ｔ　）−（Ａ　−Ｂ　）・ｔ２／τ２２（Ａ−Ｂ
）・ｔ／τ十Ａ・・・（３）（０＜　ｔ　＜τ） ステップ３０２では、上記式（３）により補間周期８ｍ
５ｅｃ毎の目標位置データを演算する。そして５ステツ
プ３０３で、前記加工動作時と同様に中央処理装置２０
に割り込みをかけて出力する。

続いてステップ３０４で、停止位置Ｂが判定されるまで
前記ステップ３０２〜３０３を繰り返す。

一方、中央処理装置２０では、レーザＣＰＵ２１の割り
込み処理により８ｍ５ｅｃ毎に目標位置データである出
力角度データθ１〜θ６を取り込み、それぞれ前記サー
ボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆへ出力する６以上により補間周
期８ｍ５ｅＣの動作で休止処理を行い、滑らかに停止さ
せることができる。

前記減速停止位置Ｂは、休止指令があった時点での位置
Ａ及び減速時間τより求められるが、第５図に示すよう
に減速時間τ後の停止位置までの移動量すは、現在位置
Ａがらτ７／２時間後の休止処理を実施しないレーザ加
工時の目標位置までの距離に等しい、従って、Ｂ−ＲＡ
Ｍ２３に格納されている目標位置データの中から、τ／
２時間後の目標位置データを読み出してこれを減速停止
位置Ｂとする。

上記は休止処理について説明したものであるが、休止後
の再起動処理についても停止位置及び加速時間を設定し
て等速動作開始位置を割り出し、その間の加速動作を行
うための補間周期８ｍ５ｅｃ毎の目標位置データを演算
して出力することにより、滑らかな加速動作により再起
動を行うことができる。

「発明の効果」 本発明のレーザ加工機は上記構成を有し、予め中央処理
装置が実施可能な補間周期よりも短い補間周期で全目標
位置データを記憶し、この目標位置データを順次中央処
理装置に出力して加工を行うようにしたために、補間周
期を短縮して曲線部に対する加工精度を向上できるとと
もに、高速加工も可能となるため加工のサイクルタイム
が短縮でき生産性を高めることができる効果がある。

また、レーザ加工途中に休止指令があった場合でも、い
きなり停止するのではなく、現加速度に応じた減速動作
により滑らかな減速パターンで停止させることができる
。

（ＣＰＵ）、２１　、、、レーザＣＰＵ（処理装置）、
２２　ａ　〜２２　ｆ　、、、サーボＣＰＵ、　２３．
、、Ｂ−ＲＡＭ、Ｔ、、、加工工具（レーザトーチ）、
　Ｍ１〜Ｍ　６　、、、サーボモータ。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施例を示し、第１図はレーザ加工
機の全体構成図、第２図はレーザ加工機の電気的装置の
構成図、第３図は中央処理装置と処理装置とのデコーダ
処理と加工動作処理の順序を示す概略のブロック図、第
４図は休止処理を示す概略のフローチャート、第５図は
減速停止位置を求める場合の説明図、第６図は従来の補
間周期により加工速度を変えて加工した場合の加工軌跡
の比較図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加工プログラムに基づく中央処理装置の動作命令
   と予め教示された加工軌跡の位置情報により目標位置デ
   ータを演算して加工制御手段に出力し、該目標位置デー
   タをたどる軌跡によりレーザ加工を行うレーザ加工機に
   おいて、 レーザ加工実施前に前記中央処理装置の前記動作命令と
   前記位置情報に基づいて、前記中央処理装置が実施可能
   な補間周期よりも短い補間周期で予め全目標位置データ
   を演算する演算手段と、全目標位置データを記憶する記
   憶手段と、前記中央処理装置の起動指令に基づき前記記
   憶手段から前記短い補間周期毎に順次目標位置データを
   前記中央処理装置に対して出力する出力手段とからなる
   処理装置を設けたことを特徴とするレーザ加工機。
2. （２）予め加工休止指令時から停止するまでの減速時間
   を設定し、加工休止指令時の位置情報及び前記減速時間
   に基づいて停止位置を割出す停止位置割出手段と、減速
   時における前記短い補間周期毎の目標位置データを演算
   して前記中央処理装置に出力する休止処理手段を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機。