JPH05177370A - 三次元レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 加工部分の形状による相対移動速度に対応し
て加工条件を制御するレーザ加工装置の提供。 【構成】 三次元レーザ加工装置１の制御装置６に、加
工ヘッドと被加工物との相対移動速度Ａ1a、Ａ1b、Ａ1c
が複数設定され、かつ各相対移動速度の大きさに応じて
それぞれ最適な加工条件を設定した条件テーブルＡ1
a’、Ａ1b’、Ａ1c’が設定されている。制御装置６の
加工速度演算部８は、ティーチング作業によって入力さ
れた入力値から加工ヘッドと被加工物との仮想相対移動
速度を演算し、加工条件選定部９は、上記加工速度演算
部８によって演算された仮想相対移動速度の大小に応じ
て、上記複数の条件テーブルからそれぞれ最適な相対移
動速度、例えばＡ1aとそれに対応した条件テーブルＡ1
a’とを選定する。そして制御装置６はその選定された
相対移動速度Ａ1aとそれに対応した条件テーブルＡ1a’
の加工条件に基づいてレーザ加工を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は三次元レーザ加工装置の
改良に関する。

【従来の技術】従来、三次元レーザ加工装置として、被
加工物を載置する加工テーブルと、上記被加工物に向け
てレーザ光線を照射する加工ヘッドと、この加工ヘッド
を複数の回転軸を中心としてそれぞれ独立して回転さ
せ、該加工ヘッドを三次元空間における自由な方向に向
けさせる複数のモータと、これら各モータを制御して所
定の加工条件と加工速度とで上記被加工物にレーザ加工
を施す制御装置とを備えたものは知られている。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の三次元レーザ加工装置では、少なくとも切断加
工時には、被加工物と加工ヘッドとの相対移動速度が変
動しても一定の加工条件で上記被加工物にレーザ加工を
施していたので、次のような欠点があった。すなわち、
例えば肉厚の一様な立体形状の被加工物を切断加工する
場合において、該被加工物の角となる部分と平坦な部分
とを比較すると、角の部分では被加工物と加工ヘッドと
の相対移動速度が小さくなり、したがって切断加工時間
は平坦な部分に比べて相対的に長くなる。換言すれば、
平坦な部分での相対移動速度は大きくなり、切断加工時
間は相対的に短くなる。そのため、角の部分の切断幅が
平坦な部分の切断幅に比較して大きくなったり、平坦な
部分での相対移動速度が大きくなりすぎると切断不良が
生じ、切断加工後の製品の精度が悪くなっていた。

【課題を解決するための手段】上述した事情に鑑み、本
発明は、上述した従来の三次元レーザ加工装置におい
て、上記制御装置に、上記加工ヘッドと被加工物との相
対移動速度の大小に応じてそれぞれ最適な加工条件を設
定した複数の条件テーブルと、ティーチング作業によっ
て入力された入力値から、上記加工ヘッドと被加工物と
の仮想相対移動速度を演算する加工速度演算部と、この
加工速度演算部によって演算された仮想相対移動速度の
大小に応じて、上記複数の条件テーブルからそれぞれ最
適な相対移動速度とそれに対応した加工条件とを選定す
る加工条件選定部とを設け、さらに上記制御装置によ
り、上記加工条件選定部で選定された相対移動速度とそ
れに対応した加工条件とに基づいてレーザ加工を施すよ
うにしたものである。

【作用】このような構成によれば、例えば加工速度演算
部によって演算された仮想相対移動速度が、複数の条件
テーブルにおける最大相対移動速度よりも大きい場合に
は、加工条件選定部は上記複数の条件テーブルから最大
相対移動速度を有する条件テーブルを選定するようにな
る。そして制御装置は、その加工条件選定部で選定され
た相対移動速度とそれに対応した加工条件とに基づいて
レーザ加工を施すので、平坦な部分での相対移動速度が
大きくなりすぎて切断不良が生じといったことが防止で
きる。またこれとは逆に、角の部分では上記加工速度演
算部によって演算される仮想相対移動速度が小さくなる
ので、加工条件選定部は上記複数の条件テーブルから小
さな仮想相対移動速度に対応した相対移動速度を有する
条件テーブルを選定するようになり、上記制御装置はそ
の加工条件選定部で選定された相対移動速度とそれに対
応した加工条件とに基づいてレーザ加工を施すので、角
の部分の切断幅が平坦な部分の切断幅に比較して大きく
なることを防止することができる。より具体的には、立
体形状の被加工物を切断加工する場合において、該被加
工物の角の部分の相対移動速度が平坦な部分の相対移動
速度に比較して小さくなって、該角の部分に対するレー
ザ加工時間が平坦な部分より長くなったとしても、角の
部分の加工の際には、小さな相対移動速度に応じてレー
ザ光線の出力やアシストガスの圧力を減少させる等の加
工条件が選定されるので、被加工物の角の部分の切断幅
が平坦な部分の切断幅に比べて大きくなるようなことを
防止することができる。

【実施例】以下、図示実施例について本発明を説明する
と、図２ないし図３において、１は、基本的に従来公知
の構成を備えた５軸型のレーザ加工装置である。レーザ
加工装置１は、レーザ発振器２を備えており、そのレー
ザ発振器２から放射されたレーザ光線Ｌを所要位置に設
けた反射ミラーを介して加工ヘッド３に案内し、この加
工ヘッド３から加工テーブル４上に載置した被加工物５
に向けて照射できるようになっている。上記レーザ発振
器２から放射されるレーザ光線Ｌの出力は、被加工物５
の板厚等の加工条件に応じて制御装置６によって制御す
るようにしている。加工ヘッド３は水平軸Ｈと鉛直軸Ｖ
とを中心として回転可能になっており、また鉛直方向の
Ｚ軸方向に昇降されるとともに、水平面内でＹ方向に移
動可能となっている。他方、上記被加工物５が載置され
る加工テーブル４は、水平面内で上記Ｙ方向と直交する
Ｘ方向に移動可能となっている。上記レーザ加工装置１
は、上記Ｈ軸、Ｖ軸、Ｚ軸および上記ＸＹ方向のそれぞ
れに対応させた図示しない５個のモータを備えており、
それらのモータの駆動と運転速度は制御装置６によって
制御するようにしている。これによって、加工ヘッド３
の先端を被加工物５上の任意の位置に必要な傾斜角度で
対向させることができ、したがって、加工テーブル４に
載置した被加工物５に三次元のレーザ加工を施すことが
できる。なお、レーザ加工の際には、上記加工ヘッド３
の内部空間を介して図示しないアシストガスの供給源か
ら被加工物５にむけてアシストガスを供給するようにし
てあり、該アシストガスの供給圧力も制御装置６によっ
て制御するようにしている。然して、図１に示すよう
に、上記制御装置６はデータ入力部７を備えており、該
データ入力部７には、被加工物５の板厚や材質が入力さ
れるとともに、上記加工ヘッド３を被加工物５のけがき
線に沿って移動させるティーチングの際に、該被加工物
５の所要位置における加工ヘッド３の位置と傾斜角度等
が入力されるようになる。また上記制御装置６には、レ
ーザ加工の加工条件を設定した複数の条件テーブルを設
けている。すなわち図示実施例では、複数の種類の被加
工物５の材質Ａ、Ｂ、Ｃを設定してあり、また材質Ａに
ついて複数種の板厚Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 を設定している。
そして板厚Ａ1 について複数種の相対移動速度Ａ1a、Ａ
1b、Ａ1cを設定し、さらに各相対移動速度Ａ1a、Ａ1b、
Ａ1c毎にそれぞれ各相対移動速度に好適な加工条件（例
えば、最適なレーザ光線の出力、最適なアシストガスの
圧力等）を設定した条件テーブルＡ1a’、Ａ1b’、Ａ1
c’を設けている。その他の板厚Ａ2 、Ａ3 についても
複数種の相対移動速度と条件テーブルとを設定してある
ことは勿論であり、またその他の材質Ｂ、Ｃについても
上記材質Ａと同様な設定がなされていることも勿論であ
る。さらに上記制御装置６は加工速度演算部８と、加工
条件選定部９とを備えており、加工速度演算部８は、上
記データ入力部７にティーチングの際に設定された加工
ヘッド３の位置と傾斜角度に基づいて上記各モータによ
って作動される加工ヘッド３と被加工物５との仮想相対
移動速度を演算するようになっている。そして上記加工
条件選定部９は、被加工物５の材質と板厚、および上記
加工速度演算部８によって演算された仮想相対移動速度
の大小に応じて、上記複数の条件テーブルからそれぞれ
最適な相対移動速度Ａ1a、Ａ1b又はＡ1cとそれに対応し
た条件テーブルＡ1a’、Ａ1b’又はＡ1c’とを選定する
ようになっている。このような本実施例の構成によれ
ば、制御装置６の加工速度演算部８は、ティーチング作
業によって入力された入力値から、被加工物５の平坦部
分５ａ（図３）をレーザ加工する加工区間について、上
記加工ヘッド３と被加工物５との仮想相対移動速度を演
算する。そして加工条件選定部９は、その仮想相対移動
速度の大きさと、被加工物５の材質Ａと板厚Ａ1 とか
ら、例えば最大の相対移動速度Ａ1aとこれに対応する条
件テーブルＡ1a’とを選定する。このとき、上記加工速
度演算部８によって演算された仮想相対移動速度が大き
過ぎて切断不良となるような値であったとしても、加工
条件選定部９がその大きな仮想相対移動速度に応じて上
記最大の相対移動速度Ａ1aとこれに対応する条件テーブ
ルＡ1a’とを選定するので、切断不良が発生することが
防止できる。また上記加工速度演算部８は、上記被加工
物５の角部５ｂ（図３）をレーザ加工する加工区間につ
いても上記加工ヘッド３と被加工物５との仮想相対移動
速度を演算し、加工条件選定部９はその仮想相対移動速
度の大きさに応じて、最適な相対移動速度、例えば相対
移動速度Ａ1cとこれに対応する条件テーブルＡ1c’とを
選定する。したがって、上記加工速度演算部８によって
演算された仮想相対移動速度が遅すぎて、そのままレー
ザ加工を施したのでは上記角部５ｂの切断幅が平坦部分
５ａよりも大きくなってしまうのを防止することができ
る。すなわち上記被加工物５を切断する場合、角部５ｂ
を切断する際には、被加工物５の平坦部分５ａを切断す
る場合に比較して、被加工物５とヘッドとの相対移動速
度は小さくなる。そのため、上記加工速度演算部８や加
工条件選定部９を備えていない従来の装置では、角部５
ｂのレーザ照射時間が長くなって切断幅が平坦部分５ａ
よりも大きくなり、切断加工終了後の製品の精度が悪く
なるという欠点が生じる。これに対して、本実施例の制
御装置６は、切断加工箇所が平坦部分５ａから角部５ｂ
に移行した際には、角部５ｂの小さな相対移動速度Ａ1c
とこれに対応する条件テーブルＡ1c’の加工条件に基づ
いて、レーザ光線の出力を小さくしたりアシストガスの
圧力を小さくしたりしてレーザ加工を施すので、平坦部
分５ａと角部５ｂとで切断幅を可及的に一様にすること
ができる。したがって、従来に比較すると切断加工終了
後の製品の加工精度を良好なものとすることができる。

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、切断不
良を防止して加工後の製品の精度を良好なものとするこ
とができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す概略の構成図

【図２】図２は本発明の一実施例の構成を示す全体の斜
視図

【図３】図３は図２の要部の断面図

【符号の説明】

１ レーザ加工装置 ３ 加工ヘッド ４ 加工テーブル ５ 被加工物５ ５ａ 被加工物５の平坦部分 ５ｂ 被加工物５の
角部 ６ 制御装置 ７ データ入力部 ８ 加工速度演算部 ９ 加工条件選定部 Ａ1a、Ａ1b、Ａ1c 相対移動速度 Ａ1a’、Ａ1b’、Ａ
1c’ 条件テーブル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を載置する加工テーブルと、上
   記被加工物に向けてレーザ光線を照射する加工ヘッド
   と、この加工ヘッドを複数の回転軸を中心としてそれぞ
   れ独立して回転させ、該加工ヘッドを三次元空間におけ
   る自由な方向に向けさせる複数のモータと、これら各モ
   ータを制御して所定の加工条件と加工速度とで上記被加
   工物にレーザ加工を施す制御装置とを備えた三次元レー
   ザ加工装置において、 上記制御装置に、上記加工ヘッドと被加工物との相対移
   動速度の大小に応じてそれぞれ最適な加工条件を設定し
   た複数の条件テーブルと、ティーチング作業によって入
   力された入力値から、上記加工ヘッドと被加工物との仮
   想相対移動速度を演算する加工速度演算部と、この加工
   速度演算部によって演算された仮想相対移動速度の大小
   に応じて、上記複数の条件テーブルからそれぞれ最適な
   相対移動速度とそれに対応した加工条件とを選定する加
   工条件選定部とを設け、 さらに上記制御装置は、上記加工条件選定部で選定され
   た相対移動速度とそれに対応した加工条件とに基づいて
   レーザ加工を施すことを特徴とする三次元レーザ加工装
   置。