JPH05309484A - Control method for cutting machine - Google Patents

Control method for cutting machine

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JPH05309484A
JPH05309484A JP4116328A JP11632892A JPH05309484A JP H05309484 A JPH05309484 A JP H05309484A JP 4116328 A JP4116328 A JP 4116328A JP 11632892 A JP11632892 A JP 11632892A JP H05309484 A JPH05309484 A JP H05309484A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutting
work
temperature
section
output value
Prior art date
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Pending
Application number
JP4116328A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Shirae
隆司 白栄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP4116328A priority Critical patent/JPH05309484A/en
Publication of JPH05309484A publication Critical patent/JPH05309484A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent excessive heat input and defective cutting by calculating the temperature of each division at a work and determining a target output value of a beam for cutting based on the temperature at the division where a cutting point is located. CONSTITUTION:In the cutting machine 1, the work W is divided into many divisions and in a temperature calculation part 13, various data inputted from a memory 10 for setting a constant, a temperature sensor 12, a memory 14 for storing the temperature, etc., are used to calculate the temperature of each division for every specified time at the time of cutting work. Further, in an output value determination part 15, an output value of the beam V for cutting is determined based on the temperature obtained at the temperature calculation part 13 and a beam generator 2 is controlled according to this output value, by which the excessive heat input to the work W is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームやプラズ
マビームビーム等の切断用ビームにより、板状を成すワ
ークに切断加工を実施する切断加工装置の制御方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method of a cutting apparatus for cutting a plate-shaped work by a cutting beam such as a laser beam or a plasma beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5に示す従来の切断加工装置Aは、ビ
ーム発生器BとXYテーブルCとを具備しており、上記
ビーム発生器Bからのレーザやプラズマ等の切断用ビー
ムDを、上記XYテーブルCに載置した板状のワークW
に照射するとともに、上記ワークWをXYテーブルCに
おけるX軸駆動モータCxとY軸駆動モータCyとによ
り上記切断用ビームDに対して相対移動させることによ
り、上記ワークWの所定箇所、すなわち予め設定された
切断軌跡に対して切断加工を実施している。また、上記
従来の切断加工装置Aでは、ワークWに対する切断用ビ
ームDの相対移動速度を検出し、この相対移動速度に基
づいて上記切断用ビームDの出力を制御したり、あるい
は上記ワークWのエッジ部を検出した際に上記ビームD
の出力を変化させるよう制御する等の手段を用いて、上
記ワークWに対して適切な切断加工が実施されるよう構
成している。
2. Description of the Related Art A conventional cutting apparatus A shown in FIG. 5 is equipped with a beam generator B and an XY table C, and a beam D for cutting laser, plasma or the like from the beam generator B is A plate-shaped work W placed on the XY table C
Irradiating the workpiece W and moving the workpiece W relative to the cutting beam D by the X-axis drive motor Cx and the Y-axis drive motor Cy of the XY table C, so that the workpiece W is set at a predetermined position, that is, preset. Cutting is performed on the cut locus. Further, in the conventional cutting processing apparatus A, the relative moving speed of the cutting beam D with respect to the work W is detected, and the output of the cutting beam D is controlled based on this relative moving speed, or the work W When the edge part is detected, the beam D
Is controlled so as to change the output of the work W, and the work W is appropriately cut.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図6に示す
切断軌跡Eのように複雑な形状で上記ワークWを切断す
る場合、上記切断軌跡EにおけるEa部のように、切断
軌跡が小さな挟み角で折り返している部分では、ワーク
W上の狭い範囲において切断用ビームが続けて照射され
るために局部的にワークWへの入熱が過大なものとな
り、この結果、切断幅の拡大やセルフバーニング等の切
断不良を招来する虞れがあった。このような状況に対し
ては、上述したワークWと切断用ビームDとの相対移動
速度に基づく切断用ビームDの出力制御や、ワークWの
エッジ部を検出した際に切断用ビームDの出力を変化さ
せる等の手段では十分に対処し得ない。そこで、上記不
都合を解消すべく、切断軌跡におけるワークWに対する
入熱が過大になるであろうと予想される部分では、上記
切断用ビームDの出力を減少させるようビーム発生器B
を制御する対処方法が提案されている。しかしながら上
述した対処方法では、複雑な制御プログラムを作成する
必要があり、しかも上記制御プログラムは作業開始時点
からの一連のプログラムとなるため、切断作業を途中で
停止させて制御プログラムの実行が中断した場合、上記
制御プログラムを再開することが極めて困難となる不都
合があった。本発明は上記実状に鑑みて、入熱の過大に
起因する切断不良を招来することなく、ワークに対して
複雑な形状の切断作業を実施することのできる切断加工
装置の制御方法を提供することを目的とする。
By the way, when cutting the work W with a complicated shape as shown in the cutting locus E shown in FIG. 6, a small cutting angle such as the Ea portion in the cutting locus E has a small cutting angle. In the portion that is folded back at, the heat input to the work W is locally excessive because the cutting beam is continuously irradiated in a narrow area on the work W, and as a result, the cutting width is expanded and self-burning is performed. There is a risk of causing cutting failure such as. For such a situation, output control of the cutting beam D based on the relative movement speed of the work W and the cutting beam D described above, or output of the cutting beam D when the edge portion of the work W is detected. Can not be dealt with sufficiently by means such as changing. Therefore, in order to eliminate the above-mentioned inconvenience, the beam generator B is arranged to reduce the output of the cutting beam D in a portion where the heat input to the work W in the cutting trajectory is expected to be excessive.
A coping method for controlling the power supply has been proposed. However, in the above-mentioned coping method, it is necessary to create a complicated control program, and since the control program is a series of programs from the work start time, the cutting work is stopped midway and the execution of the control program is interrupted. In this case, there is a disadvantage that it becomes extremely difficult to restart the control program. In view of the above situation, the present invention provides a control method of a cutting apparatus capable of performing a cutting operation of a complicated shape on a work without causing a cutting failure due to excessive heat input. With the goal.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明に関わる
切断加工装置の制御方法では、ワークを互いに隣接する
多数個の区分に区画し、上記ワークの材質、ワークの厚
さ、ワークの表面状態、切断用ビームの出力値、切断用
ビームの形状、切断軌跡、周囲温度、およびワークの冷
却条件を用いて、所定時間毎に上記各区分における温度
を算出し、かつ切断点の位置する区分の温度に基づいて
切断用ビームの出力値を制御することによって上記目的
を達成している。
Therefore, in the control method of the cutting apparatus according to the present invention, the work is divided into a large number of sections adjacent to each other, and the material of the work, the thickness of the work, and the surface state of the work. , The output value of the cutting beam, the shape of the cutting beam, the cutting trajectory, the ambient temperature, and the cooling condition of the work, the temperature in each of the above sections is calculated for each predetermined time, and the section where the cutting point is located is calculated. The above object is achieved by controlling the output value of the cutting beam based on the temperature.

【0005】[0005]

【作用】上記構成によれば、ワークにおける各区分の温
度を算出し、切断点の位置する区分における温度に基づ
いて、ワークWに対して過大な入熱を与えることのない
適正な切断用ビームの目標出力値を決定しているので、
複雑な形状の切断軌跡に対しても最適な切断用ビームの
出力が設定され、また加工中断後の再開においても切断
用ビームの出力が最適に制御される。
According to the above construction, the temperature of each section of the work is calculated, and based on the temperature of the section where the cutting point is located, an appropriate cutting beam that does not give excessive heat input to the work W is obtained. Since the target output value of is determined,
An optimum cutting beam output is set even for a cutting trajectory having a complicated shape, and the cutting beam output is optimally controlled even when the machining is restarted after being interrupted.

【0006】[0006]

【実施例】以下、一実施例を示す図面に基づいて、本発
明を詳細に説明する。図1に、本発明に関わる制御方法
に基づいて動作制御される切断加工装置の一例を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the drawings showing an embodiment. FIG. 1 shows an example of a cutting processing apparatus whose operation is controlled based on the control method according to the present invention.

【0007】上記切断加工装置1は、切断用ビームとし
てレーザビームを用い、板状を成すワークに切断加工を
実施するべく構成された装置であり、レーザビームを発
生させるためのビーム発生器2と、ワークWを切断用ビ
ームVに対して相対移動させるためのXYテーブル3と
を具備している。
The cutting apparatus 1 is an apparatus configured to perform a cutting process on a plate-shaped work by using a laser beam as a cutting beam, and includes a beam generator 2 for generating a laser beam. , An XY table 3 for moving the workpiece W relative to the cutting beam V.

【0008】また、上記切断加工装置1は、数値制御プ
ログラムメモリ4、数値制御部5、およびサーボ制御部
6を有しており、上記数値制御プログラムメモリ4に記
憶されたプログラムに基づく数値制御部5からの指令に
より、上記ビーム発生器2における切断用ビームVの照
射開始および照射停止等の制御が実行される。
The cutting machine 1 has a numerical control program memory 4, a numerical control unit 5, and a servo control unit 6, and a numerical control unit based on the program stored in the numerical control program memory 4. According to the command from 5, the control such as the irradiation start and the irradiation stop of the cutting beam V in the beam generator 2 is executed.

【0009】一方、ワークWを載置したXYテーブル3
は、X軸駆動モータ3xとY軸駆動モータ3yとが、そ
れぞれ数値制御プログラムメモリ4と数値制御部5とに
基づくサーボ制御部6からの指令によって動作制御され
ることにより、ワークW上において切断用ビームVが予
設定した切断軌跡に沿って移動するよう、上記ワークW
を切断用ビームVに対して相対移動する。
On the other hand, the XY table 3 on which the work W is placed
Is cut on the work W by the operation control of the X-axis drive motor 3x and the Y-axis drive motor 3y according to commands from the servo control unit 6 based on the numerical control program memory 4 and the numerical control unit 5, respectively. The work W is moved so that the working beam V moves along a preset cutting trajectory.
Relative to the cutting beam V.

【0010】すなわち、上記切断加工装置1では、ワー
クWに対してビーム発生器2からの切断用ビームVを照
射しつつ、XYテーブル3によって上記ワークWを切断
用ビームV対して相対移動させることにより、切断軌跡
に沿って上記ワークWを切断加工しており、ここまでの
構成は上述した従来の切断加工装置(図5のA参照)と
基本的に変わるところはない。
That is, in the cutting processing apparatus 1, while the work W is irradiated with the cutting beam V from the beam generator 2, the XY table 3 moves the work W relative to the cutting beam V. Thus, the workpiece W is cut along the cutting locus, and the configuration up to this point is basically the same as that of the above-described conventional cutting apparatus (see FIG. 5A).

【0011】図1に明示するように上記切断加工装置1
は、上述したビーム発生器2やXYテーブル3等の各構
成要素に加えて、定数設定用メモリ10、周囲温度を検
出するための温度センサ11、起動用のタイマ12、温
度計算部13、温度記憶用メモリ14、および出力値決
定部15を具備している。
As shown in FIG. 1, the cutting device 1
In addition to the above-mentioned components such as the beam generator 2 and the XY table 3, a constant setting memory 10, a temperature sensor 11 for detecting an ambient temperature, a start-up timer 12, a temperature calculation unit 13, and a temperature. The memory 14 for storage and the output value determination unit 15 are provided.

【0012】上記切断加工装置1では、例えばXmm*Y
mmの板状を呈する上記ワークWをN個*M個の多数の区
分に区画し、上記温度計算部13において、上記定数設
定用メモリ10、温度センサ11、および温度記憶用メ
モリ14等から入力される各種のデータを用い、切断作
業時における所定時間毎(例えばTBms)の各区分の温
度を計算するとともに、上記出力値決定部15におい
て、温度計算部13で求めた温度に基づいて切断用ビー
ムVの出力値を決定し、この出力値に従って上記ビーム
発生器2を制御することにより、ワークWへの過大な入
熱を未然に防止している。
In the cutting device 1, for example, Xmm * Y
The workpiece W having a mm plate shape is divided into a large number of N * M sections, and the temperature calculation unit 13 inputs the workpieces from the constant setting memory 10, the temperature sensor 11, the temperature storage memory 14, and the like. The temperature of each section for each predetermined time (for example, TBms) at the time of cutting work is calculated using various data to be cut, and the output value determination unit 15 uses the temperature calculated by the temperature calculation unit 13 for cutting. By determining the output value of the beam V and controlling the beam generator 2 according to this output value, excessive heat input to the work W is prevented.

【0013】上記定数設定用メモリ10では、ワークW
の材質、ワークWの厚さ、ワークWの表面状態、切断用
ビームVの形状、および上記ワークWに対する冷却条件
の設定と記憶とが行なわれる。なお、上記定数設定用メ
モリ10は、後に詳述する温度の算出を容易なものとす
るべく、上述した各設定値を適当に変換した定数として
記憶している。
In the constant setting memory 10, the work W
The material, the thickness of the work W, the surface state of the work W, the shape of the cutting beam V, and the cooling conditions for the work W are set and stored. The constant setting memory 10 stores the above-mentioned set values as constants that are appropriately converted in order to facilitate calculation of the temperature, which will be described later in detail.

【0014】温度計算部13では、定数設定用メモリ1
0において記憶されている上記各定数と、温度センサ1
2により検出された周囲温度、さらに上述した数値制御
部5からの切断軌跡と、出力値決定部15からの前回の
計算結果(温度)に基づく切断用ビームVの出力値、お
よび温度記憶用メモリ14に記憶されている前回の計算
結果(各区分における接触状況と温度)を入力として、
所定時間毎にワークWの各区分における温度が算出され
る。また、上記温度計算部13では、切断用ビームVに
よるワークWの切断加工の進行に伴う、各区分における
接触状況の変化を判断して、接触状況を表す変数の更新
が行なわれる。
In the temperature calculation unit 13, the constant setting memory 1
The above constants stored in 0 and the temperature sensor 1
2, the ambient temperature detected by 2, the cutting locus from the numerical control unit 5 described above, the output value of the cutting beam V based on the previous calculation result (temperature) from the output value determination unit 15, and the temperature storage memory. With the previous calculation result (contact status and temperature in each section) stored in 14 as input,
The temperature in each section of the work W is calculated every predetermined time. Further, in the temperature calculation unit 13, the change of the contact situation in each section along with the progress of the cutting process of the work W by the cutting beam V is judged, and the variable representing the contact situation is updated.

【0015】温度記憶用メモリ14では、上述した温度
計算部13において算出された各区分の温度、および各
区分における他の区分との接触状況が記憶される。ま
た、出力値決定部15では、上述した温度計算部13に
おいて算出された加工部分の温度に基づいて、切断用ビ
ームVの目標とする出力値が決定される。
The temperature storage memory 14 stores the temperature of each section calculated by the temperature calculation unit 13 and the contact status with other sections in each section. Further, the output value determination unit 15 determines the target output value of the cutting beam V based on the temperature of the processed portion calculated by the temperature calculation unit 13 described above.

【0016】ここで、上記温度計算部13においてワー
クWの各区分における温度を算出するには、後に詳述す
るように、ワークWにおける各区分への切断用ビームV
からの入熱量と、ワークWの各区分間における伝導熱
量、およびワークWにおける各区分の放熱量を求める必
要がある。
Here, in order to calculate the temperature in each section of the work W in the temperature calculation unit 13, the cutting beam V to each section in the work W will be described in detail later.
It is necessary to obtain the amount of heat input from, the amount of conduction heat between each section of the work W, and the amount of heat dissipation of each section of the work W.

【0017】ワークWにおける各区分への切断用ビーム
Vからの入熱量(QH)は、切断用ビームVの出力値
(CW)に比例するとともに、切断点(切断用ビームの
当たっているポイント)が一つの区分に入る回数に比
例、言い換えれば切断速度に反比例し、さらにワークW
の板厚および材質に依存して変化する。
The amount of heat input (QH) from the cutting beam V to each section of the work W is proportional to the output value (CW) of the cutting beam V, and at the cutting point (the point where the cutting beam hits). Is in proportion to the number of times it enters into one section, in other words, it is inversely proportional to the cutting speed,
It changes depending on the plate thickness and the material.

【0018】ワークWの板厚は、切断用ビームによって
溶融している部分とワークWとの接触面積に関係し、厚
いほど入熱量が増加する一方、ワークWの材質は、切断
用ビームによって溶融している部分のビームエネルギー
吸収率、およびアシストガスとの反応熱の量を左右す
る。
The plate thickness of the work W is related to the contact area between the part melted by the cutting beam and the work W. The thicker the heat input amount, the more the material of the work W is melted by the cutting beam. It influences the beam energy absorption rate of the part that is being heated and the amount of heat of reaction with the assist gas.

【0019】上記ワークWの板厚および材質は固定であ
り、実験、経験、計算から得られる所定の係数(KSお
よびKM)で表される。なお、切断点にない区分、すな
わち切断軌跡が通過しない区分における切断用ビームV
からの入熱量は、当然のことながら0である。
The plate thickness and material of the work W are fixed, and are represented by predetermined coefficients (KS and KM) obtained from experiments, experience, and calculations. The cutting beam V in the section not at the cutting point, that is, the section in which the cutting trajectory does not pass
The amount of heat input from is naturally 0.

【0020】すなわち、上記入熱量(QH)は下記の式
によって求められる。 QH(n,m)=KS*KM*CW n=k、m=
jのとき QH(n,m)=0 それ以外のと
き n=1からNまで、m=1からMまで。なお、添字
(n,m)は各区分を区別するものであり、添字(k,
J)は、その区分に切断点(切断軌跡)があることを表
している。
That is, the heat input amount (QH) is calculated by the following equation. QH (n, m) = KS * KM * CW n = k, m =
When j: QH (n, m) = 0 otherwise: n = 1 to N, m = 1 to M The subscript (n, m) distinguishes each section, and the subscript (k,
J) indicates that the section has a cutting point (cutting locus).

【0021】一方、ワークWの各区分間における伝導熱
量(QF)は、ワークWの板厚、ワークWの材質(熱伝
導率)に依存して変化し、かつ温度差に対して比例す
る。上記ワークWの板厚および材質は固定であり、実
験、経験、計算から得られる所定の係数(KTおよびK
F)で表される。
On the other hand, the amount of conductive heat (QF) between the respective sections of the work W changes depending on the plate thickness of the work W and the material (heat conductivity) of the work W, and is proportional to the temperature difference. The plate thickness and material of the work W are fixed, and predetermined coefficients (KT and K) obtained from experiments, experience, and calculations.
It is represented by F).

【0022】また、上記伝導熱量(QF)は、ワークW
の端部(周縁部)や切断された部分においては熱伝導が
成されないことから、ワークWの形状および切断軌跡に
依存して変化する。
The amount of conduction heat (QF) is the work W.
Since heat conduction is not performed at the end portion (peripheral edge portion) or the cut portion, it changes depending on the shape and cutting locus of the work W.

【0023】ワークWの形状、および切断軌跡は、各区
分における4辺の状態、すなわち隣りの区分と接触して
いるか否かを、接触している場合には1、接触していな
い場合には0として、それぞれ変数FL1,FL2,F
L3,FL4で表される。
The shape of the work W and the cutting locus depend on the state of the four sides in each section, that is, whether or not the section is in contact with the adjacent section. 0 as variables FL1, FL2, F respectively
It is represented by L3 and FL4.

【0024】すなわち、上記伝導熱量(QF)は、下記
の式によって求められる。 QF(n,m)=KT*KF* {FL1(n,m)*(TP(n,m)−TP(n−1,m)) +FL2(n,m)*(TP(n,m)−TP(n,m−1)) +FL3(n,m)*(TP(n,m)−TP(n+1,m)) +FL4(n,m)*(TP(n,m)−TP(n,m+1))} n=1からNまで、m=1からMまで。なお、TP
(n,m)は各区分における前回の温度である。また添
字が範囲を越える場合、すなわちワークW上における区
画外では温度差は0であり、対応するFLxも0とな
る。
That is, the amount of heat of conduction (QF) is calculated by the following equation. QF (n, m) = KT * KF * {FL1 (n, m) * (TP (n, m) -TP (n-1, m)) + FL2 (n, m) * (TP (n, m) -TP (n, m-1)) + FL3 (n, m) * (TP (n, m) -TP (n + 1, m)) + FL4 (n, m) * (TP (n, m) -TP (n , M + 1))} n = 1 to N, m = 1 to M. In addition, TP
(N, m) is the previous temperature in each section. If the subscript exceeds the range, that is, outside the section on the work W, the temperature difference is 0 and the corresponding FLx is also 0.

【0025】ところで、上記変数FLx(FL1,FL
2,FL3,FL4)は、ワークWに対する切断加工の
進行に伴い、切断用ビームVによる切断点の移動に従っ
て、随時更新される。
By the way, the above variables FLx (FL1, FL
2, FL3, FL4) are updated at any time according to the movement of the cutting point by the cutting beam V as the cutting work on the work W progresses.

【0026】図2(a)に示す如く、切断点が現時点に
おいて位置している区分をO(k,j)とし、かつ上記
区分Oに対する周囲の区画をA,B,C,D,E,F,
G,Hとした場合、切断点が以前に位置していた区分
(前の位置)と、これから移動する区分(次の位置)と
の組合わせにより、上記変数FL1,FL2,FL3,
FL4は、図2(b)に示す表のように変更される。
As shown in FIG. 2A, the section where the cutting point is currently located is O (k, j), and the sections surrounding the section O are A, B, C, D, E, and F,
In the case of G and H, the above variables FL1, FL2, FL3 are determined by the combination of the section (previous position) where the cutting point was previously located and the section (next position) to be moved from now on.
FL4 is changed as shown in the table of FIG.

【0027】なお、上記図2(b)の表では、各変数F
Lxの状態を、下記する1から12の符号で表記してお
り、例えば符号10では、FL1のみが0であり、その
他のFL2,FL3,FL4は1となる。 1:FL2=0,FL3=0,FL4=0 2:FL2=0 3:FL2=0,FL3=0 4:FL1=0,FL3=0,FL4=0 5:FL3=0,FL4=0 6:FL3=0 7:FL1=0,FL4=0 8:FL1=0,FL2=0,FL4=0 9:FL4=0 10:FL1=0 11:FL1=0,FL2=0 12:FL1=0,FL2=0,FL3=0 ここで、上記FL1,FL2,FL3,FL4は、それ
ぞれ図2(a)に示す区画Oにおける辺a,辺b,辺
c,辺dの変数であり、例えば、図3(a)に示すよう
に、切断点が区分Fから区分Oを通過して区分Aあるい
は区分Bに向かう場合、または切断点が区分Gから区分
Oを通過して区分Aあるいは区分Bに向かう場合には、
熱の伝導に関しては辺aが切れており隣接する区分はな
いものとして、図2(b)中の符号10のように、FL
1=0と設定される。
In the table of FIG. 2 (b), each variable F
The state of Lx is expressed by the following symbols 1 to 12. For example, in the symbol 10, only FL1 is 0, and other FL2, FL3, FL4 are 1. 1: FL2 = 0, FL3 = 0, FL4 = 0 2: FL2 = 0 3: FL2 = 0, FL3 = 0 4: FL1 = 0, FL3 = 0, FL4 = 0 5: FL3 = 0, FL4 = 0 6 : FL3 = 0 7: FL1 = 0, FL4 = 0 8: FL1 = 0, FL2 = 0, FL4 = 0 9: FL4 = 0 10: FL1 = 0 11: FL1 = 0, FL2 = 0 12: FL1 = 0 , FL2 = 0, FL3 = 0 where FL1, FL2, FL3 and FL4 are variables of side a, side b, side c and side d in section O shown in FIG. 2 (a), for example, As shown in FIG. 3A, when the cutting point passes from the section F to the section A or the section B, or when the cutting point passes from the section G to the section O to the section A or the section B. When heading,
Regarding the heat conduction, assuming that the side a is cut off and there is no adjacent section, as indicated by reference numeral 10 in FIG.
It is set to 1 = 0.

【0028】また、図3(b)に示す如く、切断点が区
分Fあるいは区分Gから、区分Oを通って区分Cあるい
は区分Eに向かう場合、区分Oにおけるa辺およびb辺
に隣接する区分がないものとして、図2(b)中の符号
11のように、FL1=0,FL2=0と設定される。
Further, as shown in FIG. 3B, when the cutting point goes from the section F or the section G to the section C or the section E through the section O, the section adjacent to the side a and the side b in the section O. As shown by reference numeral 11 in FIG. 2B, FL1 = 0 and FL2 = 0 are set.

【0029】さらに、図3(c)に示す如く、切断点が
区分Fあるいは区分Gから、区分Oを通って区分Gある
いは区分Hに向かう場合、区分Oにおけるa辺、b辺お
よびc辺に隣接する区分がないものとして、図2(b)
中の符号12のように、FL1=0,FL2=0,FL
3=0と設定される。
Further, as shown in FIG. 3 (c), when the cutting point goes from the section F or section G to the section G or section H through the section O, the section A has sides a, b and c. Assuming that there are no adjacent sections, FIG.
FL1 = 0, FL2 = 0, FL
3 = 0 is set.

【0030】ワークWにおける各区分の放熱量(QM)
は、上記ワークWにおける各区分の面積(SP)に比例
し、かつ周囲温度(TO)との温度差に比例するととも
に、ワークWの表面状態およびワークWの冷却条件に依
存して変化する。
Amount of heat radiation (QM) for each category of work W
Is proportional to the area (SP) of each section of the work W, is proportional to the temperature difference from the ambient temperature (TO), and changes depending on the surface condition of the work W and the cooling conditions of the work W.

【0031】上記ワークWの表面状態およびワークWの
冷却条件は固定であり、実験、経験、計算から得られる
所定の係数(KGおよびKH)によって表される。ま
た、各区分の面積は、SP=X*Y/N/Mから求めら
れる。すなわち、上記放熱量(QM)は下記の式によっ
て算出される。 QM(n,m)=KG*KH*SP*(TP(n,m)
−TO) n=1からNまで、m=1からMまで。
The surface condition of the work W and the cooling condition of the work W are fixed, and are represented by predetermined coefficients (KG and KH) obtained from experiments, experience, and calculations. The area of each section is calculated from SP = X * Y / N / M. That is, the heat radiation amount (QM) is calculated by the following formula. QM (n, m) = KG * KH * SP * (TP (n, m)
-TO) n = 1 to N, m = 1 to M.

【0032】ワークWの各区分における温度は、 温度変化量=(入熱量+伝導熱量−放熱量)/熱容量 から、前回の温度計算値を基に算出することができる。
上記熱容量は、ワークWの材質、ワークWの板厚、およ
び各区分の面積から一義に定まり、所定の係数(HM)
によって表される。
The temperature of each section of the work W can be calculated from the temperature change amount = (heat input amount + conduction heat amount−heat radiation amount) / heat capacity based on the previous temperature calculated value.
The heat capacity is uniquely determined from the material of the work W, the plate thickness of the work W, and the area of each section, and has a predetermined coefficient (HM).
Represented by

【0033】すなわち、今回の温度計算値(TP′)
は、前回の温度計算値(TP)、入熱量(QH)、伝導
熱量(QF)、放熱量(QM)、および熱容量(HM)
から、 TP′(n,m)={TP(n,m)+QH(n,m)
+QF(n,m)−QM(n,m)}/HM なる、上記の式によって求められる。
That is, the calculated temperature value (TP ') this time
Is the previous temperature calculation value (TP), heat input amount (QH), conduction heat amount (QF), heat radiation amount (QM), and heat capacity (HM)
Therefore, TP '(n, m) = {TP (n, m) + QH (n, m)
+ QF (n, m) -QM (n, m)} / HM, which is obtained by the above equation.

【0034】切断用ビームの出力値は、加工点のある区
分の温度から、図4に示す表を用いて求められる。例え
ば、切断点が区分(k,j)にある場合、温度TP
(k,j)が 40 ℃であれば、ピーク出力は 1000 (W)
、デューティーは 98 (%) となる。
The output value of the cutting beam can be obtained from the temperature of the section having the processing point by using the table shown in FIG. For example, when the cutting point is in the section (k, j), the temperature TP
If (k, j) is 40 ℃, the peak output is 1000 (W)
, The duty becomes 98 (%).

【0035】また、切断用ビームの出力値TP(k,
j)は、下記の近似式によって求めることも可能であ
る。 TP(k,j)<TAのとき ピーク出力= 1000
(W) デューティー= 100-KD*(TA-TP(k,j)) (%) TP(k,j)>=TAのとき ピーク出力= 1000-KT
*(TM-TP(k,j)) (W) デューティー= 100-KF*(TM-TP(k,j)) (%) ただし、TA,KD,KT,KF,TMは定数である。
Further, the output value TP (k,
j) can also be obtained by the following approximate expression. When TP (k, j) <TA Peak output = 1000
(W) Duty = 100-KD * (TA-TP (k, j)) (%) When TP (k, j)> = TA Peak output = 1000-KT
* (TM-TP (k, j)) (W) Duty = 100-KF * (TM-TP (k, j)) (%) However, TA, KD, KT, KF, TM are constants.

【0036】上記出力値決定部15において切断用ビー
ムVの出力値が求められると、上述したように、ビーム
発生器2が上記出力値に従って制御され、もって該ビー
ム発生器2からは、ワークWに対して適正な出力の切断
用ビームVが照射されることとなる。
When the output value of the cutting beam V is obtained by the output value determining unit 15, the beam generator 2 is controlled in accordance with the output value as described above, so that the work W from the beam generator 2 is controlled. Therefore, the cutting beam V having an appropriate output is emitted.

【0037】上述のように上記切断加工装置1では、各
区分における温度を算出し、切断点の位置する区分にお
ける温度に基づいて、ワークWに対して過大な入熱を与
えることのない適正な切断用ビームの目標出力値を決定
しているので、あらゆる切断の形状(切断軌跡)に対し
ても最適な切断用ビームの出力を設定することが可能で
あるとともに、加工中断後の再開においても上記切断用
ビームの出力を最適に制御することができる。
As described above, in the cutting processing apparatus 1, the temperature in each section is calculated, and based on the temperature in the section where the cutting point is located, an appropriate heat input to the work W without giving excessive heat input to the work W is performed. Since the target output value of the cutting beam is determined, it is possible to set the optimum cutting beam output for any cutting shape (cutting locus) and also when restarting after processing interruption. The output of the cutting beam can be optimally controlled.

【0038】なお、上述した実施例では、N個*M個の
全ての区画について温度を算出しているが、温度を求め
る範囲を切断点の近傍、すなわち切断軌跡が通過する区
分とその周辺の区分に限ってもよい。例えば、上述した
各計算式における「n=1からNまで、m=1からMま
で」を、「n=k−10からk+10まで、m=j−1
0からj+10まで」とし、切断点の位置する区分から
±10の区分のみで温度を算出してもよい。ただし、制
御精度が若干低下すること否めない。
In the above-described embodiment, the temperatures are calculated for all N * M sections, but the range for obtaining the temperature is in the vicinity of the cutting point, that is, the section through which the cutting locus passes and its surroundings. It may be limited to categories. For example, “n = 1 to N, m = 1 to M” in each of the above-mentioned calculation formulas is “n = k−10 to k + 10, m = j−1.
0 to j + 10 ”, and the temperature may be calculated only in the section of ± 10 from the section where the cutting point is located. However, it cannot be denied that the control accuracy is slightly reduced.

【0039】また、ワークWの切断加工により切り落と
した部分(区分)は計算しないようにしても良い。ただ
し、この場合には切り落としを確認するためのアルゴリ
ズムが必要になることは言うまでもない。
Further, the portion (section) cut off by cutting the work W may not be calculated. However, it goes without saying that in this case, an algorithm for confirming the cutoff is required.

【0040】一方、各区分間における熱伝導を算出する
際、上述した実施例では隣りの区分と接触していない場
合にはFLx=0と設定しているが、上記FLxを空中
への熱伝導係数KZと置き換える、すなわちFLx=K
Zと設定することにより、制御精度を向上させることが
可能となる。
On the other hand, when calculating the heat conduction between each section, in the above-mentioned embodiment, FLx = 0 is set when the section is not in contact with the adjacent section, but the above FLx is a coefficient of heat conduction to the air. Replace with KZ, ie FLx = K
By setting Z, the control accuracy can be improved.

【0041】また、図1では数値制御部5、サーボ制御
部6、温度計算部13、出力値決定部15を、各々独立
したブロックで表しているが、CPUの時分割制御によ
り、1個のCPUで上記各部の機能を実現することも可
能であり、また数値制御プログラムメモリ4、定数設定
メモリ10、温度記憶メモリ14の各メモリを、1個の
メモリに纏めることも可能である。
Further, in FIG. 1, the numerical control unit 5, the servo control unit 6, the temperature calculation unit 13, and the output value determination unit 15 are shown as independent blocks, respectively. It is also possible to realize the functions of the above respective parts by the CPU, and it is also possible to combine each memory of the numerical control program memory 4, the constant setting memory 10, and the temperature storage memory 14 into one memory.

【0042】また、上述した実施例では、ワークを升目
状に区画することによって各区分をそれぞれ四角形とし
ているが、上記区分の形状は四角形に限定されるもので
はなく、互いに隙間なく配列される形状であれば、例え
ば三角形や六角形とすることも可能である。このように
区分の形状を四角形以外の形状とした場合、上述した熱
伝導の計算方法を細部において変える必要のあることは
言うまでもない。
Further, in the above-mentioned embodiment, each section is made into a quadrangle by dividing the work into a square shape, but the shape of the above-mentioned section is not limited to the quadrangle, and the shapes are arranged without any gaps therebetween. In that case, for example, a triangle or a hexagon can be used. Needless to say, when the shape of the section is not a quadrangle like this, it is necessary to change the above-described calculation method of heat conduction in detail.

【0043】さらに、本発明に関わる制御方法は、実施
例に示したレーザビームを切断用ビームとして用いる切
断加工装置のみならず、プラズマビーム等の各種ビーム
を用いてワークに切断加工を施す切断加工装置に対して
も、有効に適用し得るものであることは勿論である。
Further, the control method according to the present invention is not limited to the cutting apparatus using a laser beam as a cutting beam as shown in the embodiment, and a cutting processing for cutting a work by using various beams such as a plasma beam. Of course, it can be effectively applied to a device.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明ではワー
クにおける各区分の温度を算出し、切断点の位置する区
分における温度に基づいて、ワークWに対して過大な入
熱を与えることのない適正な切断用ビームの目標出力値
を決定しているので、あらゆる切断の形状(切断軌跡)
に対しても最適な切断用ビームの出力を設定することが
可能であるとともに、加工中断後の再開においても上記
切断用ビームの出力を最適に制御することができる。す
なわち、本発明に関わる切断加工装置の制御方法によれ
ば、ワークに対する過大な入熱を未然に防止することが
でき、もって入熱の過大に起因する切断不良を招来する
ことなく、ワークに対して複雑な形状の切断作業を実施
することが可能となる。
As described above in detail, according to the present invention, the temperature of each section in the work is calculated, and an excessive heat input is given to the work W based on the temperature in the section where the cutting point is located. Since the target output value of a proper cutting beam with no cutting is determined, all cutting shapes (cutting locus)
It is possible to set the optimum output of the cutting beam, and it is possible to optimally control the output of the cutting beam even when the processing is restarted after the interruption. That is, according to the control method of the cutting apparatus according to the present invention, it is possible to prevent excessive heat input to the work in advance, without causing cutting failure due to excessive heat input, to the work. It is possible to carry out cutting work having a complicated shape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に関わる制御方法を採用した切断加工装
置の概念的全体図。
FIG. 1 is a conceptual overall view of a cutting device that employs a control method according to the present invention.

【図2】(a)、および(b)は、切断点の現在位置に
対する他の区分の表記例、および上記区分表記に従って
切断点の移動態様による変数の設定態様を示す表。
2A and 2B are tables showing notation examples of other divisions with respect to the current position of the cutting point, and variable setting manners according to the movement manners of the cutting point according to the division notation.

【図3】(a),(b),(c)は、それぞれ切断点の
移動態様を示す概念図。
3 (a), (b), and (c) are conceptual diagrams showing movement modes of cutting points, respectively.

【図4】切断点のある区分の温度から切断用ビームの出
力値を求めるための表。
FIG. 4 is a table for obtaining an output value of a cutting beam from the temperature of a section having a cutting point.

【図5】従来の切断加工装置の一例を示す概念図。FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a conventional cutting device.

【図6】切断加工が実施されるワークの一例を示す平面
図。
FIG. 6 is a plan view showing an example of a work to be cut.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…切断加工装置、 2…ビーム発生器、 3…XYテーブル、 3x…X軸駆動モータ、 3y…Y軸駆動モータ、 4…数値制御プログラムメモリ、 5…数値制御部、 6…サーボ制御部、 10…定数設定メモリ、 11…タイマ、 12…温度センサ、 13…温度計算部、 14…温度記憶メモリ、 15…出力値決定部、 V…切断用ビーム、 W…ワーク。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cutting processing device, 2 ... Beam generator, 3 ... XY table, 3x ... X-axis drive motor, 3y ... Y-axis drive motor, 4 ... Numerical control program memory, 5 ... Numerical control part, 6 ... Servo control part, 10 ... Constant setting memory, 11 ... Timer, 12 ... Temperature sensor, 13 ... Temperature calculating unit, 14 ... Temperature storage memory, 15 ... Output value determining unit, V ... Cutting beam, W ... Work.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 切断用ビームによって板状を成すワ
ークに切断加工を実施する切断加工装置の制御方法であ
って、 上記ワークを互いに隣接する多数個の区分に区画すると
ともに、上記ワークの材質、上記ワークの厚さ、上記ワ
ークの表面状態、上記切断用ビームの出力値、上記切断
用ビームの形状、切断軌跡、周囲温度、および上記ワー
クの冷却条件を用いて、上記各区分における温度を所定
時間毎に算出する工程と、 上記工程において算出された切断点が位置する上記区分
の温度に基づいて、上記切断用ビームの出力値を制御す
る工程と、 を含むことを特徴とする切断加工装置の制御方法。
1. A method of controlling a cutting device for cutting a plate-shaped work by a cutting beam, the work being divided into a plurality of adjacent sections, and the material of the work, Using the thickness of the work, the surface state of the work, the output value of the cutting beam, the shape of the cutting beam, the cutting trajectory, the ambient temperature, and the cooling condition of the work, the temperature in each of the sections is predetermined. A cutting processing apparatus comprising: a step of calculating for each time; and a step of controlling the output value of the cutting beam based on the temperature of the section where the cutting point calculated in the step is located. Control method.
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