JPH04269151A - 加工終了性が改善された加工装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はツールを作動させながら
該ツールをワークに対して相対移動させることで該ワー
クを加工する装置、例えばレーザビームを照射しながら
走査させることでワークを切断するレーザ加工機、高電
圧を印加しながら電極を走査させることで金属に加工す
る放電加工機、溶接電流を流しながら溶接トーチを移動
させることで溶接する溶接ロボット、あるいはドリルを
回転させながらワークをトリミングする加工機等に関す
る。これに対してツール自体は作動オンされることのな
い例えば固定バイトを用いて加工する加工機は本発明の
対象に含まれない。

【０００２】

【従来の技術】上記形式の加工機は通常ツールを移動さ
せる装置と、同装置に対して移動点の座標を指示する加
工点座標指示装置とを備えており、同加工点座標指示装
置からツール移動装置に対して加工終了点の座標が指示
されたときに、ツール作動装置がツールの作動をオフさ
せる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここでツール移動装置
の追従性が充分に高速であれば、加工点座標指示装置が
加工終了点の座標を指示したときないしはその直後にツ
ールを作動オフさせても特に問題はない。

【０００４】ところが一般に、ツール移動装置が指示さ
れた座標に実際にツールを移動させるまでには時間の遅
れがあり、加工点座標指示装置が加工終了点の座標を指
示したときないしはその直後にツールの作動をオフさせ
ると、ツールが実際に加工終了点に達する以前にツール
の作動がオフされてしまうことがある。これはレーザ加
工機、放電加工機、溶接ロボットのように、ツールのオ
ンオフが電気現象を利用して高速で行なわれるのに対し
、ツール移動装置の方が機械的メカニズムを含んでおり
、その応答性に遅れが避けられない場合に特に問題とな
る。

【０００５】このため例えばレーザ加工機で鉄板に丸孔
を切断する場合には、レーザビームが切断開始点に復帰
する（この場合これが加工終了点となる）以前にレーザ
ビームがオフされてしまい切り残しが発生することにな
る。そこで本発明はツール移動に遅れが伴う加工機にお
いて、加工終了点近傍における加工性を改善することを
解決すべき課題とするのである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】同上課題は、その模式図
が概念的に図１に示される加工機、すなわちツールを作
動させながら該ツールをワークに対して相対移動させる
ことで該ワークを加工する装置であり、該ツールと該ワ
ークを相対移動させるツール移動装置Ｂ、該ツール移動
装置に対して移動点座標を指示する加工点座標指示装置
Ａ、該加工点座標指示装置からの指示座標に基づいて該
ツール移動装置が該ツールを移動させている間に、現実
のツール座標を検出するツール座標検出装置Ｃ、該加工
点座標指示装置Ａから指示される加工終了点座標と、該
ツール座標検出装置Ｃで検出される現実座標との偏差を
演算する偏差演算装置Ｄ、該偏差を実質上ゼロと見なし
うる値に設定されている所定値と比較する比較装置Ｅ、
該比較装置によって該偏差が該所定値以下になったこと
が判別されるまでの間該ツールを作動させるツール作動
装置Ｆとを有する加工終了性が改善された加工装置によ
って解決される。

【０００７】

【作用】さて同上装置によると、偏差演算装置Ｄによっ
て、加工終了点に関する指示座標とツールの実際位置の
座標（これは座標検出装置Ｃで検出されている）との偏
差が演算され、これが実質上ゼロとなるまではツールが
作動オン状態に維持され、実質上ゼロとなったときにオ
フとされるのである。このためツール移動装置Ｂに追従
遅れがあり、加工点座標指示装置Ａから加工終了点の座
標が指示されたときにはまだツールが加工終了点に達し
ていない場合でも、加工終了点近傍が未加工のまま残さ
れることはなく、加工終了点に達するまで確実に加工さ
れるのである。

【０００８】

【実施例】次に本発明をレーザ切断機に組込んだ一実施
例について説明する。図２はレーザ切断機の機械的構成
の主要部を示す図であり、レーザビーム照射筒Ｔが下記
のようにして６軸について移動可能となっている。

【０００９】すなわち可動台１２はレール１０，１１に
沿って第１軸（これをＸ軸とする）上を移動可能である
。またキャリア１３は可動台１２上に摺動自在に配置さ
れ、送りねじ１４によって第２軸（これをＹ軸とする）
上を移動可能である。さらにキャリア１３上にはヘッド
ストック１８が設けられ、図示しない駆動機構により第
３軸（これをＺ軸とする）上を移動可能となっている。 なお、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸はそれぞれ直交している。さらにこ
のヘッドストック１８先端には照射筒Ｔが取付けられ前
記Ｚ軸、Ｘ軸、Ｙ軸回りに回転可能となっており、都合
６軸にわたって移動可能となっている。なおＺ軸回りの
回転軸を第４軸、Ｘ軸まわりの回転を第５軸、Ｙ軸回り
の回転を第６軸と呼ぶことにする。なおそれぞれの軸方
向に関する移動ないし回転のために、それぞれ独立に制
御されるサーボモータが６個用意されている（図２では
Ｙ軸方向の移動を行なう第２モータＭ２のみが図示され
ている）。さらに第１モータＭ１から第６モータＭ６に
対しては、それぞれのモータの回転角度位置を検出する
エンコーダＥ１からＥ６が取付けられている（図２では
図示されていない）。図中４，５，６はレーザ発振器１
から発振されるレーザ光をレーザビーム照射筒Ｔに導く
ための導光路であり照射筒Ｔの６軸移動に追従可能とな
っている。

【００１０】図３は図２に機械系が示されているレーザ
切断機の制御システムを図示するものである。前記６軸
用各モータＭ１〜Ｍ６はそれぞれ第１軸ドライバＤ１か
ら第６軸ドライバＤ６を介してＣＰＵ３６に接続されて
いる。また第１軸〜第６軸モータ用の第１エンコーダＥ
１から第６エンコーダＥ６は第１軸インタフェイス４１
から第６軸インタフェイス４６を介して、ＣＰＵ３６に
接続されている。さらにレーザ発振器１はレーザドライ
バ３８を介してＣＰＵ３６に接続されている。

【００１１】ＣＰＵ３６にはＲＡＭ３４が接続されてい
る他、各種プログラムが記憶されているＲＯＭ３２も接
続されている。さらにまたオペレーティングボックス３
０にも接続されている。オペレーティングボックス３０
にはディスプレイ３０ａとデータ入力スイッチ３０ｂが
設けられており、操作者が切断パターンの選択とデータ
の設定を対話形式で設定可能となっている。これはＣＰ
Ｕ３６がＲＯＭ３２に記憶されているデータ設定支援プ
ログラム３２ａに従って作動することによって実現され
、この結果操作者は例えば丸孔の切断パターンを選択し
、その中心座標と半径を設定することができる。この他
切断中のレーザ出力や後記する所定値の値を設定するこ
とができる。

【００１２】さて切断パターンが設定されると次にＣＰ
Ｕ３６はＲＯＭ３２中に記憶されている加工点座標演算
プログラム３２ｂに従って作動し、設定された切断パタ
ーンが得られるようにツール、この場合レーザビーム照
射筒Ｔを移動させる際の移動点に関する座標を演算する
。なおこの座標演算は全移動軌跡の全部に対して予め座
標群を演算するのではなく、一点を求めたら次にその点
に向けて照射筒Ｔを移動させ、続いて次の移動点を演算
する方式で処理を繰返してゆく。

【００１３】加工点座標演算プログラム３２ｂに従って
加工点の座標が演算されると、次に加工点座標出力プロ
グラム３２ｃに従って、演算された座標値が第１軸ドラ
イバＤ１〜第６軸ドライバＤ６に出力され、第１モータ
Ｍ１〜第６モータＭ６はその値となるように回転駆動さ
れる。さらにＲＯＭ３２には第１エンコーダＥ１から第
６エンコーダＥ６の値をＣＰＵ３６に読込み、これから
照射筒Ｔの現在のＸＹＺ座標を演算するツール座標演算
プログラム３２ｄが記憶されている。さらにまた演算さ
れたツールの現在座標（ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ）と、加工点
座標演算プログラム３２ｂで演算されている値すなわち
ツール座標（ＸＯ，ＹＯ，ＺＯ）を指示している値との
差

【数１】 を算出する偏差演算プログラム３２ｅ、求められた偏差
が実質上ゼロと見なし得るような小さな値に設定されて
いる所定値と比較する偏差比較プログラム３２ｆが記憶
されている。さらにまたＲＯＭ３２にはレーザ発振器を
作動オンさせるレーザ出力送信プログラム３２ｇとさら
に所定条件、すなわち前記比較プログラム３２ｆによっ
て偏差が実質上ゼロとなるまでレーザ発振器１を作動さ
せ続けるレーザ出力継続プログラム３２ｈが記憶されて
いる。

【００１４】次に図４を参照して、とくにレーザ出力送
信プログラムとレーザ出力継続プログラムによって実行
される処理の流れを中心として説明する。図４は操作者
によって丸孔を切断するパターンが選択された場合に実
行される処理を示しており、ステップＳ２では切断中の
レーザの出力レベルを入力する処理を実行する。これは
前述のデータ設定支援プログラム３２ａの一部によって
実行される。

【００１５】ステップＳ４では入力された中心座標と半
径のデータに従って円周上の一点の座標を演算する。こ
のステップの最初の実行時には加工、この場合切断開始
点の座標が演算され、この演算結果に従って前記６個の
モータＭ１〜Ｍ６が制御される。ステップＳ６ではステ
ップＳ２で入力されたエネルギのレーザが出力されるよ
うにレーザを発振させる。これによって切断開始点から
切断が開始される。

【００１６】ステップＳ８では設定された切断パターン
の最後の座標、丸孔の場合には円周を一周して切断開始
点に復帰したか否かを判別する処理を実行するものであ
り、加工終了点にまで達していない間はステップＳ４に
戻って隣接する加工点の座標が演算され、切断パターン
に沿った切断が継続される。そして最終的にステップＳ
８で加工終了点の座標が演算されたことが判別されると
、次にステップＳ１０，Ｓ１２の処理が実行される。

【００１７】ステップＳ１２はステップＳ８の最終実行
時に演算された座標値、すなわち加工終了点の指示座標
値と、第１エンコーダＥ１から第６エンコーダＥ６で検
出されるレーザビーム照射筒Ｔの現在座標値との差を演
算して偏差を求め、これを所定値ΔＩと比較する。所定
値ΔＩは偏差が実質上ゼロと見做し得る微小な値の中か
ら、操作者によって入力し設定されている。これはデー
タ設定支援プログラム３２ａの実行時に設定されている
。そして偏差がゼロにならない間はステップＳ１０の処
理が実施されレーザ出力が継続される。これはレーザ出
力継続プログラム３２ｈによって実行される。そして偏
差が実質上ゼロになったときにレーザ出力が停止される
。このように本実施例によると、ツール移動系に追従遅
れがあっても現実座標が指示座標に一致して追従遅れが
なくなるまでの間レーザ出力が継続されるので、加工終
了点近傍で切り残しが発生することがなく、加工終了性
が大幅に改善されている。

【００１８】本実施例は本発明をレーザ加工機に応用し
たものであり、レーザビーム照射筒Ｔがツールの一例と
して用いられている。また加工点座標指示装置ＡがＣＰ
Ｕ３６や加工点座標演算プログラム３２ｂ、加工点座標
出力プログラム３２ｃによって構成されており、これに
よって図４中Ｓ４の処理が実行される。また第１エンコ
ーダＥ１から第６エンコーダＥ６、ＣＰＵ３６、ツール
座標演算プログラム３２ｄによってツール座標検出装置
Ｃの一例が形成されている。さらにＣＰＵ３６と偏差演
算プログラム３２ｅで加工終了点指示座標と検出座標と
の偏差演算装置Ｄが構成され、さらにＣＰＵ３６と偏差
比較プログラム３２ｆによって偏差と所定値の比較装置
Ｅが構成され、これらによって図４のステップＳ１２の
処理が実行される。さらにＣＰＵ３６、レーザ出力送信
プログラム３２ｇ、レーザ出力継続プログラム３２ｈ、
レーザドライバ３８、レーザ発振器１等によってツール
作動装置Ｆが構成され、このうちレーザ出力継続プログ
ラム３２ｈによってステップＳ１０の処理が実行され、
偏差が実質上ゼロとなるまでツールが作動オン状態で保
持される。なおこれらは本発明を実施するうえでの一例
にすぎず、本発明はこれら具体例に限られるものでない
。

【００１９】図５は制御系の別システム例を示すもので
あり、この場合１つのＣＰＵの処理量を軽減するために
複数のＣＰＵが用いられる。このシステムではホストＣ
ＰＵ３６がツールの移動軌跡の主要点座標を演算する。 そしてツールの現実の移動軌跡は、主要点座標を補間す
る方式でそれぞれのモータＭ１〜Ｍ６用サーボＣＰＵ１
〜６で演算される。このために各サーボＣＰＵ１〜６に
はＲＯＭ１〜ＲＯＭ６が接続され、各軸それぞれの座標
指示値と現実座標値との差を偏差演算プログラムによっ
て演算し、この差が許容範囲内となるまで各加工点補間
プログラムを実行し、各軸全ての差が許容範囲内となる
と、ホストＣＰＵ３６は加工を終了させる。なおＲＡＭ
３４は全ＣＰＵがアクセス可能となっている。

【００２０】

【発明の効果】本発明によると、ツール移動装置に追従
遅れがあっても、その追従遅れによる偏差がなくなるま
でツールの作動がオンに保持されるため、加工終了点近
傍に未加工部が残ることがなく、加工終了性が良好に改
善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念を模式的に示す図。

【図２】本発明を組込んだレーザ切断機の機械系の主要
部を示す図。

【図３】図２のレーザ切断機の制御系のシステム図。

【図４】図３の制御系によって実行される処理手順の一
部を示す図。

【図５】図２のレーザ切断機の制御系の別のシステム図
。

【符号の説明】

Ａ　　加工点座標指示装置 （ＣＰＵ３６、加工点座標演算プログラム３２ｂ、加工
点座標出力プログラム３２ｃ） Ｂ　　ツール移動装置 （ＣＰＵ３６、ドライバＤ１〜６、モータＭ１〜６）Ｃ
　　ツール座標検出装置 （ＣＰＵ３６、Ｉ／Ｏ４１〜４６、エンコーダＥ１〜Ｅ
６、ツール座標演算プログラム３２ｄ）Ｄ　　加工終了
点指示座標と検出座標の偏差演算装置（ＣＰＵ３６、偏
差演算プログラム３２ｅ）Ｅ　　偏差と所定値の比較装
置 （ＣＰＵ３６、偏差比較プログラム３２ｆ）Ｆ　　ツー
ル作動装置 （ＣＰＵ３６、レーザドライバ３８、レーザ発振器１、
レーザ出力送信プログラム３２ｇ、レーザ出力継続プロ
グラム３２ｈ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ツールを作動させながら該ツールをワ
   ークに対して相対移動させることで該ワークを加工する
   装置であり、該ツールと該ワークを相対移動させるツー
   ル移動装置、該ツール移動装置に対して移動点座標を指
   示する加工点座標指示装置、該加工点座標指示装置から
   の指示座標に基づいて該ツール移動装置が該ツールを移
   動させている間に、現実のツール座標を検出するツール
   座標検出装置、該加工点座標指示装置から指示される加
   工終了点座標と、該ツール座標検出装置で検出される現
   実座標との偏差を演算する偏差演算装置、該偏差を実質
   上ゼロと見なしうる値に設定されている所定値と比較す
   る比較装置、該比較装置によって該偏差が該所定値以下
   になったことが判別されるまでの間該ツールを作動させ
   るツール作動装置とを有する加工終了性が改善された加
   工装置。