JPH0452094A

JPH0452094A - レーザ加工機

Info

Publication number: JPH0452094A
Application number: JP2157453A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Sugawara; 雅之菅原; Masuki Tsukamoto; 益樹塚本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1992-02-20
Anticipated expiration: 2010-09-27
Also published as: JPH0787995B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は、加工ヘッドと被加工物間の距離を計測するセ
ンサを備えたレーザ加工機に関する。

［従来の技術］第５図は従来のレーザ加工機のシステム構成図であり、
図において、（１）加工テーブルのベースであり、（２
）はこのベース（１）上を直線方向に移動可能なテーブ
ル台（ここでは、この直線軸をＸ軸とする。）　、（３
）はテーブル台（２）をＸ軸方向に移動させるためのモ
ータ、（４）はテーブル台（２）の上に図示しないモー
タによりＸ軸と直交方向に移動可能なテーブル（ここで
は、この直線軸をＹ軸とする。）　、（５）はＸ軸、Ｙ
軸各々と直交する方向に昇降する昇降体（ここでは、こ
の昇降軸をＺ軸とする。）　、　（８）は昇降体（５）
を保護するためのカバー　（７）は昇降体（５）の先端
に装着されている加工ヘッド、（８）はＺ軸部分を支え
る枠体、（９）はレーザ光を出力するレーザ発振器、（
１０）はレーザ光案内筒、（１１）は数値制御装置（Ｎ
Ｃ）を内蔵するレーザ加工機の制御装置、（１５）は被
加工物である。

レーザ光はレーザ発振器（９）から出力され、レーザ光
案内ＷＪ（１０）の中を導かれ、加工ヘッド（７）内部
のレンズにより集光され、テーブル（４）の上に載せら
れた被加工物（１５）に照射される。この時同時に加工
ガスを噴射する。レーザ加工機制御装置数（１１）はｘ
、ｙ、ｚ軸を駆動し加工ヘッド（７）とテーブル（４）
の相対位置を移動するとともにレーザ光の出力等を制御
し、被加工物（１５）を所望の形状に加工する。

また、レーザ加工ではレンズにより集光されたレーザ光
の焦点の位置を被加工物（１５）に対して適正な位置に
位置決めすることが重要である。このため加工ヘッド（
ア）に、加工ヘッドと被加工物間の距離を計測するセン
サを取り付け、この信号により加工ヘッド（７）の位置
、あるいはレンズの位置を移動し、被加工物に対する焦
点の位置が設定された位置になるように自動的に位置決
めする倣い機能が備えられている。この機能は焦点位置
決め機能あるいはハイド制御機能とも呼ばれ、−船釣な
レーザ加工機では公知の機能である。

第６図にこの倣い機能のブロック構成図を示す。

図において、（１２）は制御装置（１１）内の制御ユニ
ット、（１３）はサーボアンプ、（１４〉はモータ、（
１５）は被加工物、（１６）は加工ヘッド（７）と被加
工物（１５）間の距離りに対する設定値の格納手段、（
１７）は距離りを計測するセンサ、（１８）はセンサ信
号用のアンプである。

センサ（１７）は距離りに対応する信号を出力し、セン
サアンプ（１８）を介して制御装置（１１）に入力され
る。制御装置（１１）内では、その信号の示す距離と、
予め設定値格納手段（１６）に格納された設定距離が制
御ユニット（１２）内で処理され、その差がＯになるよ
うにサーボアンプ（１３）を介して駆動指令が出力され
、モータ（１４）が駆動し、加工ヘッド（７）の位置（
ｚ軸）を上下する。

この倣い機能はＮＣプログラム内で大切を指令すること
により実施できる。

ＮＣプログラムにて、Ｘ、Ｙ軸等の軸の移動指令と、倣
い機能式の指令が同時にある場合は、両方移動が処理さ
れ、Ｘ、Ｙ軸等の軸の移動指令と、倣い機能によるＺ軸
上下移動が同時に行われる。

したがって、例えばＮＣプログラムで倣い機能式の後、
Ｘ軸の移動指令を出すと、加工ヘッド（７）はＸ軸方向
へ移動すると同時に倣い機能により、被加工物（１５）
の凸凹に伴ってｚ軸が上下する。

次に、制御ユニット（１２）内での処理フローを第７図
に示す。

ステップ（Ｓｌ）にてＸ、Ｙ軸等の移動指令の処理を行
い、各軸の移動量を算出する。ステップ（Ｎ２）にて倣
い機能式が指令されているか否かを判定する。倣い機能
式でない場合は、ステップ（Ｓｌ）で算出した移動量を
ステップ（Ｎ５）にてサーボアンプ（１３）へ出力する
。倣い機能式の場合は、ステップ（Ｎ３）にて前述の倣
い機能処理を行い、被加工物と加工ヘッドの距離が設定
値になるように移動する量を算出する。ステップ（Ｎ４
）にてステップ（Ｓｌ）と（Ｎ３）の移動量を加算し、
ステップ（Ｎ５）にてサーボアンプ（１３）へ出力する
。ステップ（Ｎ６）にて指令された移動が完了したかを
判定し、未完の場合は上記処理を繰り返す。

次に、加工開始時での倣い機能の使用方法を説明する。

レーザ加工では、加工開始時にピアシングと呼ばれる穴
あけを行い、その後、加工ヘッドを移動し、被加工物を
所望の形状に加工する。

第８図に加工開始時のＮＣプログラムと、加工ヘッドの
動きの例を示す。加工ヘッド（７）が（７ａ）の位置に
あるとき、ＮＣプログラムのＮ１にて倣い機能式が指令
されると、倣い機能にて加工ヘッド（７）は被加工物（
工５）との距離が設定値になる（７ｂ）の位置まで降下
する。次にＮＣプログラムのＮ２で一旦倣い機能を切り
、Ｎ３でレーザ光と加工ガスを出力し、ピアシングを行
う。ピアシング完了後、Ｎ４にて再び倣い機能を入れる
。以後、倣い機能式の状態となる。Ｎ５にて移動を始め
、所望の形状に移動する。ピアシング前に一旦倣い機能
を切るのは、ピアシング時のスパッタの飛散等で、距離
センサの誤動作が生じるのを防止するためである。

［発明が解決しようとする課題］従来のレーザ加工機は以上のように構成されていたので
、ピアシング時に一旦倣い機能を切らなければならず、
プログラムが複雑になるという課題があった。また、次
のような課題もあった。すなわち、第８図に示すように
、ピアシング時にはスパッタによる堆積物（１９）が発
生する場合があり、かかる場合、プログラムのＮ４て倣
い機能を入れた時点で、距離センサ（１７）がその堆積
物（１９）を検知し、被加工物に近づき過ぎといったア
ラームを出したり、あるいは堆積物（１９）の高さ分だ
け加工ヘッド（７）が上昇し、レーザ光の焦点位置が合
わなくなって加工不良が発生していた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされた
もので、複雑なプログラムを必要とすることなく、また
加工開始時の堆積物に起因する不必要なアラームの発生
や加工不良の発生を防ぐことのできるレーザ加工機を得
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係るレーザ加工機は、第１に、加工ヘッドと被
加工物間の距離を計測する距離センサを備え、該距離セ
ンサの出力信号により被加工物に対するレーザ光の焦点
の位置を設定された値になるように制御する倣い機能を
有するレーザ加工機において、ＮＣプログラムがピアシ
ング時倣い機能を無効にする手段を含む構成としたもの
である。

第２に、上記倣い機能が、ピアシング後最初の移動にお
いて、設定された距離を移動するまでは無効とされ、設
定された距離を移動した時点で有効になるようになって
いるものである。

第３に、上記倣い機能が、ピアシング開始時から、ピア
シング後に、設定された距離を移動するまで終始無効と
されるものである。

［作　用コピアシング時に倣い機能を無効にすることにより、スパ
ッタの飛散等で距離センサの誤動作が起きても、倣い機
能を無効にできる。そのため、プログラムで一旦ピアシ
ング時に倣い機能を切る必要がない。

次に、ピアシング後最初の移動において、設定された距
離を移動するまで倣い機能を無効にし、この設定距離を
スパッタの堆積する距離よりも長くすることにより、加
工ヘッドがスパッタの堆積の影響を受けない範囲に移動
した後、倣い機能が入るため、不必要なアラームや加工
不良は発生しない。

［実施例］第１図は本発明の一実施例を示すフローチャートで、ピ
アシング中に倣い機能を無効にする処理フローを示すも
のである。なお、本発明のレーザ加工機のシステム構成
は第５図と同様である。

第１図について説明すれば、ステップ（Ｓｌ）にてＸ、
Ｙ軸等の移動指令の処理を行い、各軸の移動量を算出す
る。ただし、ピアシング指令と移動指令が同時に出され
ることは、まずない。次に、ステップ（Ｓ２）にて倣い
機能式が指令されているか否かを判定する。倣い機能式
の場合は、ステップ（Ｓ７）にてピアシング中かどうか
の判定をする。ピアシング指令によりピアシング中の場
合は、ステップ（Ｓ５）、　　（８６）に進み、倣い機
能は行わない。ステップ（Ｓ６）にて移動完了（ピアシ
ング完了）の判定をし、ピアシング完了により次の処理
に移る。

ステップ（Ｓ７）にてピアシング中でない場合は、従来
と同様である。

ステップ（Ｓ７）のピアシング中の判定は、ＮＣプログ
ラム内でピアシングの意味するコードが指令されてから
、別の手段でピアシング完了が知らされるまでをピアシ
ング中とすれば良い（ピアシング完了は、タイマーによ
り一定時間の経過を検知して、完了とみなす場合が多い
）。

以上により、ピアシング中に倣い機能を無効にすること
により、第８図のＮＣプログラムは、第２図（ａ）のよ
うに簡略にすることができる。ただし、この方法では、
前述のようにピアシング直後の移動時のスパッタの堆積
によるアラームや加工不良は防げない。

そこで、これを防ぐための、設定された距離を移動する
まで倣い機能を無効とし、その後自動的に倣い機能を有
効とする処理のフローを第３図に示す。ステップ（ｓｉ
）にてＸ、Ｙ軸等の移動指令の処理を行い、各軸の移動
量を算出する。ステップ（Ｓ２）にて倣い機能人か指令
されているか否かを判定する。倣い機能人の場合、ステ
ップ（Ｓ８）にてピアシング直後の移動でない場合は、
ステップ（Ｓ３）に進み、その後第７図の従来例と同様
に処理される。ピアシング直後の移動の場合は、ステッ
プ（Ｓ９）にて現在までの移動距離と、予めパラメータ
として設定された距離とを比較する。そしてこの移動距
離が設定距離以下の場合は、ステップ（Ｓ５）に進み、
ステップ（ｓｉ）の移動量のみ出力し、倣い機能は無効
となる。移動距離が設定距離を越える場合は、ステップ
（Ｓ３）に進み、倣い機能処理を行う。次に、ステップ
（Ｓ４）にてステップ（Ｓｌ）と（Ｓ３）の移動量を加
算し、ステップ（Ｓ５）にてサーボアンプに出力する。

ステップ（Ｓ６）では指令された移動が完了したかどう
かを判定し、未完の場合は上記処理を繰り返す。

ステップ（Ｓ８）のピアシング直後の移動かどうかの判
定方法例を説明する。

ＮＣプログラム内でピアシングを意味するコードがある
場合は、そのコード以降の最初の移動指令がピアシング
直後の移動となるので、これにより判定することが可能
である。第１図の処理と合わせることにより、第２図（
ａ）のプログラムで移動時にアラームや加工不良の発生
を防ぐことができる。ピアシング時に倣い機能を無効に
することは面倒でもプログラムで行い、ピアシング後に
再度倣い機能人を指令する場合ならば別の判定方法も可
能である。

倣い機能人のコードと、移動指令を同一ブロックに指令
したときは、ピアシング直後の移動と決めておくことに
より、判定可能である。この方法の場合、第８図のＮＣ
プログラムは第２図（ｂ）のようになる。さらに、別の
方法としては、倣い機能人のコードをもう１種類追加し
、そのコード以降の最初の移動指令はピアシング直後の
移動と決めておく方法もある。この方法の場合、第８図
のＮＣプログラムは第２図（Ｃ）のようになる。

しかし、第１図と第３図の処理を合わせても、ピアシン
グ完了から、最初の移動指令までの間に、移動のない別
の指令があった場合は、その間に倣い機能が有効となり
、スパッタの堆積によるアラームが出る可能性がある。

これを防ぐため、ピアシング開始時からピアシング後に
、設定された距離を移動するまで終始倣い機能を無効に
する処理のフローを第４図に示す。

ステップ（Ｓｌ）〜（Ｓ９）は第１図、第３図と同様で
ある。ステップ（Ｓ８）にてピアシング後最初の移動で
ない場合、ステップ（ＳＩＯ）にてピアシング後移動が
あったか否かを判定する。ＮＯの場合は、倣い機能処理
は行わず、ステップ（Ｓ５）に進む。ピアシング後、最
初の移動指令までの間に移動のない別の指令があった場
合は、このバスを通り、倣い機能は有効とならないので
、上記のアラームも発生しない。

なお、上記実施例では２次元のレーザ加工機を例にとっ
たが、３次元のレーザ加工機でも同様の効果を奏する。

また、距離センサは、静電容量式、光弐等何でも良い。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、ピアシング時に倣い機能
を無効にする手段を含む構成としたので、ＮＣプログラ
ムが簡略にできる。また、ピアシング後、最初の移動に
おいて、設定された距離を移動するまで倣い機能を無効
にし、その後自動的に有効になるようにし、あるいはピ
アシング開始時から、ピアシング後に、設定された距離
を移動するまで終始倣い機能を無効にするようにしたの
で、ピアシング時またはピアシング後の移動時やその前
に、スパッタの堆積による不必要なアラームや加工不良
が発生することを防ぐことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるレーザ加工機の倣い機
能の処理フローを示す図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は本発
明によるＮＣプログラム例を示す図、第３図及び第４図
は本発明の他の実施例による倣い機能の処理フローを示
す図、第５図は従来のレーザ加工機のシステム構成図、
第６図は従来の倣い機能のブロック構成図、第７図は従
来の処理フロー図、第８図は従来の加工開始時での倣い
機能の使用方法の説明図である。（１）・・・ベース（２）・・・テーブル台（３）・・・モータ（４）・・・テーブル（５）・・・昇降体（６）・・・カバー（７）・・・加工ヘッド（８）・・・枠体（９）・・・レーザ発振器（１０）・・・レーザ光案内筒（１１）・・・制御装置（１２）・・・制御ユニット（１３）・・・サーボアンプ（１４）・・・モータ（１５）・・・被加工物（１６）・・・設定値格納手段（１７）・・・距離センサ（１８）・・・センサ信号用アンプなお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加工ヘッドと被加工物間の距離を計測する距離セ
ンサを備え、該距離センサの出力信号により被加工物に
対するレーザ光の焦点の位置を設定された値になるよう
に制御する倣い機能を有するレーザ加工機において、ＮＣプログラムがピアシング時上記倣い機能を無効にす
る手段を含むことを特徴とするレーザ加工機。
（２）上記倣い機能は、ピアシング後最初の移動におい
て、設定された距離を移動するまでは無効とされ、それ
以後有効とされる手段であることを特徴とする請求項１
記載のレーザ加工機。
（３）上記倣い機能は、ピアシング開始時から、ピアシ
ング後に、設定された距離を移動するまで終始無効とさ
れる手段であることを特徴とする請求項１記載のレーザ
加工機。