JPH04319089A - レーザ加工機のピアシング制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザビームの出力をパ
ルス制御してピアシングを行うレーザ加工機のピアシン
グ制御方法に関し、特にピアシング時間の短縮を図った
レーザ加工機のピアシング制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に金属等をレーザ加工する場合、加
工の最初にピアシングを行う。このピアシング時のレー
ザビームの出力波形を図４に示す。通常、レーザビーム
の出力は、レーザパルスのピーク値Ｓ、周波数Ｐおよび
デューディ比Ｑの３つのパラメータによって決定される
。図４からも分かるように、従来のピアシングでは、照
射時間ｔの間、各パラメータはそれぞれ一定の値Ｓａ、
ＰａおよびＱａに保持されている。これにより、レーザ
ビームの総合的な出力も一定となっている。

【０００３】ところで、ワークにレーザビームを照射す
る場合、最初から出力を大きくすると、スパットが激し
く飛び散り、一種の熱暴走状態となり、溶融金属がワー
ク表面に吹き上がって来てピアシングを行うことができ
ない。このため、従来は、ピアシング開始時の加工状態
が良好となるように、低出力でピアシングを行っていた
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のピアシ
ングは、レーザビームの照射開始から終了まで低出力の
ままであったので、ピアシング時間が長くなるという問
題点があった。本発明はこのような点に鑑みてなされた
ものであり、レーザビーム照射開始時の加工状態を良好
に保ち、かつピアシング時間の短縮を図ることのできる
レーザ加工機のピアシング制御方法を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、レーザビームの出力をパルス制御してピ
アシングを行うレーザ加工機のピアシング制御方法にお
いて、前記レーザビームの照射開始とともに前記出力を
所定時間毎に初期値から所定量づつ増加することを特徴
とするレーザ加工機のピアシング制御方法が提供される
。

【０００６】

【作用】レーザビームの照射開始とともにその出力を所
定時間毎に初期値から所定量づつ増加することにより、
レーザビームの照射開始時には、ワークが熱暴走してス
パッタが激しく飛び散るのを防止するとともに、徐々に
加工速度が加速され、スムーズにかつ短時間でピアシン
グが行われる。

【０００７】

【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。図２は本発明のレーザ加工機のピアシング制御
方法が適用されるＮＣレーザ装置のブロック図である。 プロセッサ１は、ＲＯＭ２に格納された制御プログラム
に基づいて、メモリ３に格納された加工プログラムを読
み出し、ＮＣレーザ装置全体の動作を制御する。Ｉ／Ｏ
ユニット４は、プロセッサ１からの制御信号を変換して
レーザ発振器５に送る。レーザ発振器５は、変換された
制御信号に従ってパルス状のレーザビーム６を発射する
。このレーザビーム６は、ベンディングミラー７で反射
してレーザ加工機８へ送られる。

【０００８】レーザ加工機８には、ワーク９が固定され
るテーブル１０と、ワーク９にレーザビームを照射させ
るヘッド１１とが設けられている。ヘッド１１に導入さ
れたレーザビーム６は、ノズル１１ａで絞られてワーク
９に照射される。レーザ加工機８には、テーブル１０を
Ｘ軸、Ｙ軸の２方向に移動制御するためのサーボモータ
１２、１３が、また、ヘッド１１を上下に移動制御する
ためのサーボモータ１４が設けられている。これらのサ
ーボモータ１２、１３および１４は、それぞれサーボア
ンプ１５、１６および１７に接続されており、プロセッ
サ１からの軸制御信号に従って回転制御される。また、
レーザ加工機８への指示は、ＣＲＴ／ＭＤＩ装置１８を
介して行われる。

【０００９】次に上記構成を有するＮＣレーザ装置にお
けるピアシング制御方法を説明する。本実施例では、レ
ーザビーム６の出力を決定するパラメータとして、レー
ザパルスのピーク値Ｓ、周波数Ｐおよびデューディ比Ｑ
を用いる。図１は、これら各パラメータ値の時間的変化
を表した図であり、（ａ）はピーク値Ｓ、（ｂ）は周波
数Ｐ、（ｃ）はデューディ比Ｑの時間的変化を表した図
である。ピーク値Ｓは初期値Ｓｓから所定時間ｔｘ毎に
所定量Ｓｉづつ増加され、時間ｔａから終了時間Ｔまで
の間は、最大値Ｓｅに保たれる。所定量Ｓｉによる増加
の回数は、後述の方法により予め設定される。以上のこ
とから、レーザビームの照射開始時から時間ｔａまでの
間のピーク値Ｓは、次式（１）で表される。 　　　　　　　　　　ピーク値Ｓ＝Ｓ＋Ｓｉ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　────（１）

【
００１０】ピーク値Ｓと同様に、周波数Ｐおよびデュー
ディ比Ｑも、レーザビーム６の照射開始時から時間ｔａ
までの間はそれぞれ次式（２）、（３）で表される値を
取る。そして時間ｔａから終了時間Ｔまでの間は、それ
ぞれ最大値Ｐｅ、Ｑｅに保たれる。 　　　　　　　　　　周波数Ｐ＝Ｐ＋Ｐｉ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　────（２）
　　　　　　　　　　デューディ比Ｑ＝Ｑ＋Ｑｉ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　────（３）

【００
１１】各パラメータのピーク値Ｓ、周波数Ｐおよびデュ
ーディ比Ｑを上述のように決定することにより、平均出
力Ｗは、 　　Ｗ＝Ｓ・Ｑ 　　Ｓ・Ｑ，（Ｓ＋Ｓｉ）・（Ｑ＋Ｑｉ），（Ｓ＋２Ｓ
ｉ）・（Ｑ＋２Ｑｉ）──となる。このように、レーザ
ビーム６の照射開始とともにその平均出力Ｗを所定時間
ｔｘ毎に初期値Ｗｓから段階的に増加することにより、
レーザビーム照射開始時にスパッタが激しく飛び散るの
を防止するとともに徐々に加工速度を加速することがで
きる。そして、時間ｔａから終了時間Ｔまでの間は最大
値で照射するので、スムーズにかつ短時間でピアシング
が行われる。

【００１２】ところで、各パラメータのピーク値Ｓ、周
波数Ｐおよびデューディ比Ｑは、ワークの材質等の諸条
件によって、より適した値に設定する必要がある。本実
施例では、予め条件に応じて各パラメータ値の設定、記
憶ができるようにしてある。図３はＣＲＴ／ＭＤＩ装置
１８で入力設定されたパラメータ表の一部を示す図であ
る。このパラメータ表は、データ番号欄４０、初期値欄
４１および変化データ欄４２からなっている。データ番
号欄４０は、データ別に番号を付す欄である。初期値欄
４１には、ピーク値Ｓ、周波数Ｐおよびデューディ比Ｑ
の各初期値Ｓｓ、ＰｓおよびＱｓが入力設定される。ま
た、変化データ欄４２には、ピーク値Ｓ、周波数Ｐおよ
びデューディ比Ｑの各所定時間ｔｘ毎の増加量Ｓｉ、Ｐ
ｉおよびＱｉと、終了時間Ｔが入力設定される。

【００１３】このデータの入力設定は、下記のように命
令コードによってプログラム入力することができる。 Ｇ１０　　Ｌ１．１　　Ａ２００Ｂ５０Ｃ１５Ｇ１０　
　Ｌ１．２　　Ｄ１０Ｅ５Ｆ１Ｇ２０Ｈ１００００ここ
で、Ｇ１０はデータ入力指令を行う命令コードである。 Ｌはデータ番号と初期値欄４１または変化データ欄４２
を指定する命令コードであり、Ｌ１．１はデータ番号１
の初期値欄４１に、一方Ｌ１．２はデータ番号１の変化
データ欄４２に、データを入力せよという命令コードで
ある。また、Ａはピーク値Ｓｓ、Ｂは周波数Ｐｓ、Ｃは
デューディ比Ｑｓを意味し、さらにＤはピーク値Ｓｉ、
Ｅは周波数Ｐｉ、Ｆはデューディ比Ｑｉ、Ｇは増加の回
数Ｎ、Ｈは終了時間Ｔを意味する。このように、上記ブ
ロックの２つの命令が入力されて初めてデータ番号１の
入力が完了する。また、他のデータ番号の入力も同様に
行われる。なお、ここでは所定時間ｔｘは、全てのデー
タにおいて同一とし、他の方法（例えばプログラム設定
）によって予め入力されているものとする。この所定時
間ｔｘが決まっていれば、回数Ｎの値から時間ｔａも必
然的に計算される。

【００１４】このように、ワークの加工を行う前に図３
のパラメータ表が作成されていれば、プログラムで予め
ワークの材質等の条件に合ったデータの番号を入力して
おくことにより、より良好なピアシング加工が可能とな
る。本実施例におけるピアシング加工の指令フォーマッ
トは、次のように表現される。 Ｇ２４　　Ｌ３； ここで、Ｇ２４はピアシング加工を行う命令コード、Ｌ
はデータ番号の指定コードである。

【００１５】なお、上記の説明では、図１のように全て
のパラメータ値を変化させる例を示したが、必ずしもこ
れに従うものではなく、例えば、ピーク値Ｓを一定にし
、周波数Ｐおよびデューディ比Ｑを変化させることもで
きる。すなわち、材質、板厚等によって、ピーク値Ｓ、
周波数Ｐおよびデューディ比Ｑを任意に組み合わせて変
化させることもできる。また、図３のパラメータ表の変
化データ欄４２において、回数Ｎの代わりに時間ｔａを
入力するようにしてもよい。これにより、予め入力され
た所定時間ｔｘとの関係により回数Ｎも必然的に計算さ
れる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、レーザ
ビームの照射開始とともにその出力を所定時間毎に初期
値から所定量づつ増加するようにしたので、レーザビー
ムの照射開始時には、ワークが熱暴走してスパッタが激
しく飛び散るのを防止するとともに、徐々に加工速度が
加速され、スムーズにかつ短時間でピアシングが行われ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるレーザビームのパラメータ値の
時間的変化を表した図であり、（ａ）はピーク値Ｓ、（
ｂ）は周波数Ｐ、（ｃ）はデューディ比Ｑの時間的変化
を表した図である。

【図２】本発明のレーザ加工機のピアシング制御方法が
適用されるＮＣレーザ装置のブロック図である。

【図３】本発明のパラメータ表の一部を示す図である。

【図４】従来のレーザビームのパラメータ値の時間的変
化を表した図であり、（ａ）はピーク値Ｓ、（ｂ）は周
波数Ｐ、（ｃ）はデューディ比Ｑの時間的変化を表した
図である。

【符号の説明】

１　　プロセッサ ２　　ＲＯＭ ３　　ＲＡＭ ５　　レーザ発振器 ６　　レーザビーム ８　　レーザ加工機 ９　　ワーク

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザビームの出力をパルス制御して
   ピアシングを行うレーザ加工機のピアシング制御方法に
   おいて、前記レーザビームの照射開始とともに前記出力
   を所定時間毎に初期値から所定量づつ増加することを特
   徴とするレーザ加工機のピアシング制御方法。
2. 【請求項２】　　前記出力は、前記レーザビームのパル
   スのピーク値、周波数およびデューディ比のうち少なく
   とも一つをパラメータとすることを特徴とする請求項１
   記載のレーザ加工機のピアシング制御方法。
3. 【請求項３】　　前記出力の増加は予め設定された所定
   回数行うことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機
   のピアシング制御方法。
4. 【請求項４】　　前記出力の増加は予め設定された増加
   停止時間まで行うことを特徴とする請求項１記載のレー
   ザ加工機のピアシング制御方法。
5. 【請求項５】　　前記出力の増加を行った後は、予め設
   定された前記レーザビームの照射終了時間まで前記増加
   した出力の最終値で照射を行うことを特徴とする請求項
   １記載のレーザ加工機のピアシング制御方法。
6. 【請求項６】　　前記出力の初期値と、前記増加される
   出力の所定量と、前記増加の所定回数と、前記レーザビ
   ームの照射終了時間との組み合わせのデータを複数個有
   し、前記各データにそれぞれ番号を付し、前記ピアシン
   グ時にはオペレータにより指定された前記番号のデータ
   を自動設定することを特徴とする請求項１記載のレーザ
   加工機のピアシング制御方法。
7. 【請求項７】　　前記出力の初期値と、前記増加される
   出力の所定量と、前記増加停止時間と、前記レーザビー
   ムの照射終了時間との組み合わせのデータを複数個有し
   、前記各データにそれぞれ番号を付し、前記ピアシング
   時にはオペレータにより指定された前記番号のデータを
   自動設定することを特徴とする請求項１記載のレーザ加
   工機のピアシング制御方法。
8. 【請求項８】　　前記データはピアシング加工を命令す
   る命令コードとともにデータ入力指令を行う命令コード
   でプログラム入力することを特徴とする請求項６または
   ７記載のレーザ加工機のピアシング制御方法。
9. 【請求項９】　　前記ピアシング時に使用するデータは
   予めプログラム上で前記データの番号をコード指定する
   ことを特徴とする請求項６または７記載のレーザ加工機
   のピアシング制御方法。