JPH05138374A - Controller for output of laser beam machine - Google Patents
Controller for output of laser beam machineInfo
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- JPH05138374A JPH05138374A JP3298700A JP29870091A JPH05138374A JP H05138374 A JPH05138374 A JP H05138374A JP 3298700 A JP3298700 A JP 3298700A JP 29870091 A JP29870091 A JP 29870091A JP H05138374 A JPH05138374 A JP H05138374A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工機の出力制御
装置に関し、加工ラインに沿いレーザービームが移動す
る速度に応じて、レーザー出力を自動制御するようにし
たものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output control device for a laser processing machine, which automatically controls laser output according to the speed at which a laser beam moves along a processing line.
【0002】[0002]
【従来の技術】NCレーザ加工機では、機械本体にレー
ザー発振器を備え、NC装置により機械本体の動作制御
をしている。つまりレーザー発振器から出力されたレー
ザービームが加工ラインに沿い照射されるように、機械
本体の動作をNC装置により制御している。このような
レーザー加工においては、レーザー強度を、ワークの加
工ラインに沿うレーザービームの送り速度に適した値に
するよう制御することが必要である。従来では、レーザ
ー強度は、オペレータにより手動設定したり、NCプロ
グラムデータにより設定していた。2. Description of the Related Art In an NC laser beam machine, a machine body is equipped with a laser oscillator, and the operation of the machine body is controlled by an NC device. That is, the operation of the machine body is controlled by the NC device so that the laser beam output from the laser oscillator is irradiated along the processing line. In such laser processing, it is necessary to control the laser intensity to a value suitable for the feeding speed of the laser beam along the work processing line. Conventionally, the laser intensity has been manually set by an operator or set by NC program data.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前述したように、レー
ザー加工においては、レーザー強度を、ワークに対する
レーザービームの送り速度に最も適するよう制御する事
が必要である。従来でもNCレーザー加工機では、レー
ザー強度をあらかじめ手動で設定するか又はNCプログ
ラムに強度データとして設定されていた。しかし現実の
NC加工では図8に示すように速度変化時や、図9に示
すようにコーナー部の加減速時では、その区間でレーザ
ー強度が最適とはならず、加工状態が不均一となる原因
となっていた。As described above, in laser processing, it is necessary to control the laser intensity so that it is most suitable for the feeding speed of the laser beam to the work. Conventionally, in the NC laser processing machine, the laser intensity is manually set in advance or set as intensity data in the NC program. However, in actual NC processing, when the speed changes as shown in FIG. 8 or when the corner portion is accelerated or decelerated as shown in FIG. 9, the laser intensity is not optimal in that section, and the processing state becomes uneven. It was the cause.
【0004】即ち図8に示す速度変化時では、NCテー
プにより送り速度指令を速度1から速度2へ変更する
と、レーザー強度もNCテープ指令によりステップ状に
変化してしまう。一方、実際の送り速度(ACTUA
L)は速度1から速度2に徐々に変化するため、これに
合わせてレーザー強度も徐々に変化していば理想である
が、レーザー強度はステップ状に変化してしまう。この
ため実際の送り速度が速度1から速度2へ加速していく
区間においては、レーザー照射量が過大になってしま
う。なお、同様な事情により、速度2から速度1へ減速
するときには、レーザー照射量が不足してしまう。That is, at the speed change shown in FIG. 8, if the feed speed command is changed from speed 1 to speed 2 by the NC tape, the laser intensity also changes stepwise by the NC tape command. On the other hand, the actual feed rate (ACTUA
Since L) gradually changes from speed 1 to speed 2, it is ideal that the laser intensity also gradually changes in accordance with this, but the laser intensity changes stepwise. For this reason, the laser irradiation amount becomes excessive in the section in which the actual feed speed is accelerated from speed 1 to speed 2. For the same reason, when decelerating from speed 2 to speed 1, the laser irradiation amount becomes insufficient.
【0005】図9(a)(b)は、コーナ部α〜β(図
9(a))を直線補間で動くときの状態(図9(b))
を示したものである。コーナ部α〜βにおいては、NC
装置の自動加減速機能により実際の送り速度は減速され
るため、これに合わせてレーザー強度も減少すれば理想
であるが、実際にはレーザー強度指令は一定でレーザー
強度も一定である。したがって、コーナ部α〜βにおい
てレーザー過大照射が起きる。9 (a) and 9 (b) show a state in which the corners α to β (FIG. 9 (a)) are moved by linear interpolation (FIG. 9 (b)).
Is shown. NC at corners α to β
Since the actual feed rate is reduced by the automatic acceleration / deceleration function of the device, it is ideal if the laser intensity is also reduced accordingly, but in reality, the laser intensity command is constant and the laser intensity is also constant. Therefore, excessive laser irradiation occurs at the corners α to β.
【0006】結局従来技術では、図8及び図9に示すよ
うに、実際の送り速度に対応してレーザー強度を変更す
ることができないため、被加工物へのレーザービームの
過大照射や過少照射が起こる。よって、金属板に塗膜さ
れたコーティング膜のスクライブ作業等、単位時間当り
均等加熱を要求される分野では、NCレーザー加工機は
非実用的であった。After all, in the prior art, as shown in FIGS. 8 and 9, the laser intensity cannot be changed in accordance with the actual feed rate, so that the laser beam is excessively or insufficiently irradiated to the workpiece. Occur. Therefore, the NC laser processing machine has been impractical in the field where uniform heating per unit time is required, such as scribing a coating film coated on a metal plate.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、図1に示すよ
うに機械本体1、NC装置2、シーケンサー3、レーザ
ー発振器4により構成され、NC装置2とシーケンサー
3の接続及びシーケンサー3とレーザー発振器4との接
続は、データ伝送がリアルタイムで行なえるような方式
とした(アナログ信号又はパラレルデジタル信号)。又
レーザー発振器4も、入力されたレーザー強度データに
対応してリアルタイムで出力調整が行なえる物とした。
シーケンサー3には本システムを制御するプログラムが
内蔵され、NC装置2から機械本体1の実速度をリアル
タイムで入力するとともに、最適なレーザー強度データ
に変換して即座にレーザー発振器4へ送信する機能を附
与した。As shown in FIG. 1, the present invention comprises a machine body 1, an NC device 2, a sequencer 3 and a laser oscillator 4, and the connection between the NC device 2 and the sequencer 3 and the sequencer 3 and the laser. The connection with the oscillator 4 is of a system that allows data transmission in real time (analog signal or parallel digital signal). The laser oscillator 4 is also capable of adjusting the output in real time according to the input laser intensity data.
The sequencer 3 has a built-in program to control this system. It has a function to input the actual speed of the machine body 1 from the NC device 2 in real time, convert it to the optimum laser intensity data and immediately send it to the laser oscillator 4. Attached.
【0008】[0008]
【作用】本発明の作用を、図2に示すシーケンサープロ
グラムのフローチャートを基に説明する。シーケンサー
3はまずステップ1でNC装置2から機械本体1の実速
度を入力し、ステップ2で実速度を最適レーザー強度に
変換する。ここで使われる変換式はレーザー,ワーク,
機械等の特性を充分考慮した上で、ワークに対するレー
ザーの単位時間当りのエネルギー密度が常に一定になる
ように決める。ステップ3でレーザー強度データがレー
ザー発振器4へ送られ、出力されるレーザーの強度が制
御される。以上の処理を機械本体1の加減速に要する時
間より短い時間で繰り返し実行することにより、機械本
体1の実速度に対応した最適なレーザー強度の制御が可
能となった。The operation of the present invention will be described based on the flowchart of the sequencer program shown in FIG. The sequencer 3 first inputs the actual speed of the machine body 1 from the NC device 2 in step 1, and converts the actual speed into the optimum laser intensity in step 2. The conversion formula used here is laser, work,
The energy density per unit time of the laser with respect to the work is determined so as to be always constant, taking into consideration the characteristics of the machine and the like. In step 3, the laser intensity data is sent to the laser oscillator 4 and the intensity of the output laser is controlled. By repeatedly executing the above processing in a time shorter than the time required for the acceleration / deceleration of the machine body 1, it becomes possible to control the optimum laser intensity corresponding to the actual speed of the machine body 1.
【0009】[0009]
【実施例】図3に実施例としてレーザースクライブマシ
ンの外観を示す。本機械はアルミ製ワーク12の表面上
に塗布されたコート材を、5軸ヘッド11でレーザービ
ームによりスクライブするものである。レーザー発振器
15及びレーザー電源ユニット14は長尺ガントリー1
6のスライド部に搭載されている。レーザー強度を制御
するシーケンサーはNC装置13に内蔵されており、B
MI機能(Basic Machine Interf
ace:NC装置の内部情報〔位置、速度〕等を高速で
読み出すシーケンサーの機能)により、NC機械の実速
度を入力することが可能となっている。NC装置13と
レーザー電源ユニット14は2芯ケーブルで接続され、
0〜10Vのアナログ信号にてレーザー強度指令が伝達
される。EXAMPLE FIG. 3 shows the appearance of a laser scribing machine as an example. In this machine, a coating material applied on the surface of an aluminum workpiece 12 is scribed by a laser beam with a 5-axis head 11. The laser oscillator 15 and the laser power supply unit 14 are the long gantry 1
It is mounted on the slide part of No. 6. A sequencer for controlling the laser intensity is built in the NC device 13,
MI function (Basic Machine Interface)
ace: It is possible to input the actual speed of the NC machine by the internal information [position, speed] of the NC device and the function of the sequencer that reads out at high speed. The NC device 13 and the laser power supply unit 14 are connected by a two-core cable,
The laser intensity command is transmitted by an analog signal of 0 to 10V.
【0010】図4にレーザー強度自動制御ブロック図を
示す。NC装置13はNC制御部13aとシーケンサ1
3bとで構成され、機械本体17は各軸サーボユニット
18及び各軸サーボモータ19により駆動される。機械
本体17の動きは、NC制御部13aを介してシーケン
サ13bに実速度として入力される。シーケンサ13b
はこのデータから最適なレーザー強度を演算し指令電圧
信号としてNC制御部13aへ出力し、ここからさらに
レーザー電源ユニット14へ出力され、CO2 レーザー
発振器15が最終的に制御されることになる。FIG. 4 shows a block diagram of the laser intensity automatic control. The NC device 13 includes an NC controller 13a and a sequencer 1
3b, and the machine body 17 is driven by each axis servo unit 18 and each axis servo motor 19. The movement of the machine body 17 is input as an actual speed to the sequencer 13b via the NC control unit 13a. Sequencer 13b
Calculates the optimum laser intensity from this data and outputs it as a command voltage signal to the NC control unit 13a, which then outputs it to the laser power supply unit 14, and the CO 2 laser oscillator 15 is finally controlled.
【0011】図5に指令電圧信号値演算フローチャート
を示す。ステップ11でNC実速度がNC制御部13a
からシーケンサー13bへ入力され、次にステップ12
でその時点でレーザー放射のON/OFF判定を行ない
OFFの場合は以下の処理を無視する。ステップ13に
おいて実速度データから強度指令データへの変換が次式
(1)のように0.8191倍することによって行なわ
れる。FIG. 5 shows a flow chart for calculating the command voltage signal value. In step 11, the actual NC speed is the NC control unit 13a.
Input to the sequencer 13b, and then step 12
At that time, the laser emission is judged to be ON / OFF, and if it is OFF, the following processing is ignored. In step 13, the conversion from the actual speed data to the strength command data is performed by multiplying by 0.8191 as shown in the following expression (1).
【0012】[0012]
【数1】 強度指令電圧信号値=Fa×8191/10000・・・・・(1) 但し Fa:NC制御部から入力した実速度## EQU1 ## Strength command voltage signal value = Fa × 8191/10000 (1) where Fa: actual speed input from NC control unit
【0013】上記演算結果をステップ14でアナログ出
力することにより、0〜10〔V〕のアナログ電圧をレ
ーザー電源ユニット14へレーザー強度指令として送る
ことになる。By analog-outputting the calculation result in step 14, an analog voltage of 0 to 10 [V] is sent to the laser power supply unit 14 as a laser intensity command.
【0014】かくて、強度指令電圧信号値が0〜819
1に対し、NC制御部13aは0〜10〔V〕を出力
し、これに対し、レーザー出力は0〜100〔W〕をそ
れぞれ直線的変化で出力する。又、100〔W〕時の実
速度は10000〔mm/min〕とする。Thus, the intensity command voltage signal value is 0 to 819.
1, the NC controller 13a outputs 0 to 10 [V], while the laser output outputs 0 to 100 [W] in a linear change. The actual speed at 100 [W] is 10,000 [mm / min].
【0015】ここでレーザー強度指令が図4で示される
ように、シーケンサー13bからNC制御部13aを介
してレーザー電源ユニット14へ主軸指令電圧として送
られるのは、NC制御部13aが本来有する主軸制御の
ためのアナログ電圧出力機能を用いるためである。Here, as shown in FIG. 4, the laser intensity command is sent from the sequencer 13b to the laser power supply unit 14 via the NC control unit 13a as the spindle command voltage because the NC control unit 13a originally has the spindle control. This is because the analog voltage output function for is used.
【0016】図5に示されるフローチャートにおいて、
一連の処理を実行するのに要する時間(スキャンタイ
ム)は8〔msec〕であり、本レーザースクライブマ
シンの加減速時定数は0.5〔sec〕であるので、停
止状態から最大速度までに達する間に0.5/0.00
8=62.5回レーザー強度を調節できることになる。In the flow chart shown in FIG. 5,
The time (scan time) required to execute a series of processes is 8 [msec], and the acceleration / deceleration time constant of the present laser scribing machine is 0.5 [sec]. Therefore, the maximum speed is reached from the stopped state. Between 0.5 / 0.00
The laser intensity can be adjusted 8 = 62.5 times.
【0017】上述したように機械本体17の動きに応じ
てレーザー出力が制御されるので、ワークに対するレー
ザービームの単位時間当りの照射エネルギー密度を常に
均一にして、最適なレーザー照射ができる。例えば図6
に示すように、送り速度指令が速度1から速度2に変わ
り、実際の送り速度が徐々に増加していったときには、
レーザー強度も追従して徐々に増加していく。また図7
に示すように、コーナー部においては実際の送り速度が
一旦減少してから再びもとの速度に戻るときには、レー
ザー強度も追従して一旦減少してからもとの強度に戻
る。Since the laser output is controlled according to the movement of the machine body 17 as described above, the irradiation energy density of the laser beam per unit time to the work can be always made uniform and optimum laser irradiation can be performed. For example, in FIG.
As shown in, when the feed speed command changes from speed 1 to speed 2 and the actual feed speed gradually increases,
The laser intensity also follows and gradually increases. See also FIG.
As shown in, when the actual feed speed once decreases and then returns to the original speed at the corner portion, the laser intensity also follows the laser intensity and then decreases and then returns to the original intensity.
【0018】[0018]
【発明の効果】本発明によれば、2次元ないし3次元の
複雑な加工ラインを持ったワークに対するレーザー加工
でレーザービームの送り速度が変化しても、直線部や曲
線部を含め全てのラインで、最適なレーザー強度での加
工が可能となった。According to the present invention, even if the feed rate of the laser beam is changed by laser processing of a workpiece having a two-dimensional or three-dimensional complicated processing line, all lines including the straight line portion and the curved line portion are processed. Now, it is possible to process with the optimum laser intensity.
【図1】本発明の基本構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of the present invention.
【図2】本発明の基本動作を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the basic operation of the present invention.
【図3】本発明の実施例であるレーザースクライブマシ
ンを示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a laser scribing machine that is an embodiment of the present invention.
【図4】実施例の制御系を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the embodiment.
【図5】実施例の動作を示すフローチャート。FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the embodiment.
【図6】速度変化時における実施例の制御状態を示す特
性図。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a control state of the embodiment when the speed changes.
【図7】コーナー部における実施例の制御状態を示す特
性図。FIG. 7 is a characteristic diagram showing a control state of the embodiment in the corner portion.
【図8】速度変化時における従来技術の制御状態を示す
特性図。FIG. 8 is a characteristic diagram showing a control state of the related art when the speed changes.
【図9】速度変化時における従来技術の制御状態を示す
特性図。FIG. 9 is a characteristic diagram showing a control state of the related art when the speed changes.
1 機械本体 2 NC装置 3 シーケンサー 4 レーザー発振器 11 5軸ヘッド 12 ワーク 13 NC装置 13a NC制御部 13b シーケンサー 14 レーザー電源ユニット 15 レーザー発振器 16 長尺ガントリー 17 機械本体 18 各種サーボユニット 19 各種サーボモータ 1 Machine Main Body 2 NC Device 3 Sequencer 4 Laser Oscillator 11 5 Axis Head 12 Work 13 NC Device 13a NC Controller 13b Sequencer 14 Laser Power Supply Unit 15 Laser Oscillator 16 Long Gantry 17 Machine Main Body 18 Various Servo Units 19 Various Servo Motors
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鍋田 浩雄 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空宇宙システム製作 所内 (72)発明者 太田 敏朗 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空宇宙システム製作 所内 (72)発明者 中 俊英 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空宇宙システム製作 所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Hiroo Nabeta, 10 Oemachi, Minato-ku, Nagoya, Aichi Prefecture, Nagoya, Japan Aerospace Systems Works, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Toshiro Ota Oe-machi, Minato-ku, Aichi Prefecture No. 10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., Nagoya Aerospace Systems Works (72) Inventor Toshihide Naka, No. 10, Oemachi, Minato-ku, Nagoya, Aichi Prefecture Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., Nagoya Aerospace Systems Works
Claims (1)
ムを照射するとともに、入力されるレーザー強度データ
に応じてレーザービームの強度を調整する出力調整部を
有するレーザ発振器と、 前記NC装置から機械本体の実速度を示す実速度データ
を入力し、この実速度データを基に、ワークに対するレ
ーザービームの単位時間当りの照射エネルギー密度を常
に均一にするレーザー強度データを演算して、レーザー
強度データを前記レーザ発振器の出力調整部に送るシー
ケンサーと、 を備えたことを特徴とするレーザ加工機の出力制御装
置。1. A machine body, an NC device for command-controlling the operation of the machine body, irradiating a laser beam toward a work provided in the machine body, and a laser beam according to input laser intensity data. And a laser oscillator having an output adjusting unit for adjusting the intensity of the laser beam, and the actual speed data indicating the actual speed of the machine body are input from the NC device. Based on the actual speed data, the laser beam is irradiated to the workpiece per unit time. An output control device for a laser processing machine, comprising: a sequencer that calculates laser intensity data that makes the energy density always uniform and sends the laser intensity data to an output adjustment unit of the laser oscillator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3298700A JPH05138374A (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Controller for output of laser beam machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3298700A JPH05138374A (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Controller for output of laser beam machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05138374A true JPH05138374A (en) | 1993-06-01 |
Family
ID=17863154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3298700A Withdrawn JPH05138374A (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Controller for output of laser beam machine |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH05138374A (en) |
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