JPH05309485A - 熱切断加工機における加工制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱切断加工時における加工状態を常に検出
し、この検出動作に基づき、加工条件の修正や、変更を
行い、正常な加工状態への復帰を早くし、不良品の発生
を少なくし、学習機能を備えた加工制御装置を提供す
る。 【構成】 熱切断加工における正常時加工条件、異常時
加工条件などを記憶する加工条件記憶部Ｍと、正常時加
工条件に基づきレーザ加工機１の加工を制御する加工制
御部１９と、熱切断加工時における加工状態を検出する
加工状態検出器Ｓと、加工状態検出器Ｓによる加工不良
状態検出に基づき、このときの加工条件を異常時加工条
件として加工条件記憶部Ｍへ記憶指令を出すと共に、前
の加工時に使用した正常時加工条件を加工条件記憶部Ｍ
から呼び出してこれを以後の加工条件として加工制御部
１９に出力指令を出す加工条件修正部Ａとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱切断加工機である
レーザ加工機や、プラズマ加工機などにおける加工制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱切断加工機では、板材の材質、
板材の板厚などに応じて熱切断加工の適正な加工条件
（正常時加工条件）を実験的にあらかじめ求めておい
て、この正常時加工条件を自動プログラミング装置に固
定的に入力しておき、自動プログラミング装置の出力指
令に基づいてＮＣ装置により熱切断加工機が制御され
て、板材から所定の形状、寸法の加工済ワーク（製品）
を熱切断加工している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】金属板材の例えばレー
ザ加工は、レーザビームの照射個所に、例えば酸素など
のアシストガスを吹き付けて溶融状態の金属を吹き飛ば
して加工効率を上げるガス切断加工が採用されている。
このように、レーザビームの照射により溶融されて板材
の温度が上昇するため、熱歪により切断個所付近の加工
表面が変形して、切断不良が発生することがある。ま
た、吹き飛ばされた溶融状態の金属（スパッタ）が切断
個所付近に固着して切断不良が発生することもある。

【０００４】このように切断不良が発生したとき、加工
速度や加工デューティ（レーザビームの照射強度、圧力
ガスの吹き付け力など）を適正に、かつ、速やかに変更
して、正常な加工状態に復帰させる必要がある。ところ
が、従来の熱切断加工機では、自動プログラミング装置
に固定的に入力した正常時加工条件のみによってＮＣ装
置による熱切断加工機の制御が行われているため、いっ
たん切断不良が発生すると、正常な加工状態への復帰が
遅れてしまって、しばらくは切断不良品が生成されると
いう不具合がある。

【０００５】この発明の目的は、従来の熱切断機の加工
制御におけるかかる問題に鑑みて提案されたもので、熱
切断加工時における加工表面、発生するスパッタなどの
加工状態を常に検出することにより、加工不良状態の発
生を速やかに検出すると共に、この検出動作に基づき、
加工条件の修正や、変更が行われるように構成して、正
常な加工状態への復帰を早くし、不良品の発生をなるべ
く少なくすると共に、正常な切断加工時での経験が以後
の切断加工実施の際に活かされるような学習機能を備え
た熱切断加工機における加工制御装置を提供するもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、熱切断加工における正常時加工条件、
異常時加工条件などを記憶する加工条件記憶部と、正常
時加工条件に基づき熱切断加工機の加工を制御する加工
制御部と、熱切断加工時における加工表面、発生するス
パッタなどの加工状態を検出する加工状態検出器と、加
工状態検出器による加工不良状態検出に基づき、このと
きの加工条件を異常時加工条件として加工条件記憶部へ
記憶指令を出すと共に、前の加工時に使用した正常時加
工条件を加工条件記憶部から呼び出してこれを以後の加
工条件として加工制御部に出力指令を出す加工条件修正
部とを有していることを特徴とする熱切断加工機におけ
る加工制御装置に構成した。

【０００７】また、上記加工不良状態検出時には、上記
呼び出された加工条件に対し、加工速度の低減変更、あ
るいは加工デューティの増加変更などの加工条件変更が
付加されるように、上記加工条件修正部を構成した。

【０００８】

【作用】熱切断加工時における加工表面の変形やスパッ
タによる切断個所付近への固着のための切断不良などが
発生すると、加工状態検出器によって加工不良状態が検
出され、この検出に基づき、加工条件修正部はこのとき
の加工条件を異常時加工条件として加工条件記憶部へ記
憶指令を出すと共に、加工条件記憶部から正常時加工条
件を呼び出してこれを以後の加工条件として加工制御部
に出力指令を出す。これにより、加工条件は新たな正常
時加工条件に修正されて正常な加工状態へ早期に復帰す
る。

【０００９】また、加工不良状態検出時に、上記呼び出
された加工条件に対し、加工速度の低減変更、あるいは
加工デューティの増加変更などの加工条件変更が付加さ
れるように、加工条件修正部を構成しているので、この
加工条件変更により以後の加工条件は楽なものとなって
正常な加工状態への復帰は一層早められる。これらによ
り、加工不良状態時での切断不良品の発生は、極めて少
なくなる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。なお、熱切断加工機としては、レーザ加工機、
プラズマ加工機などがあるが、この発明の実施例では、
レーザ加工機を使用した例で説明する。

【００１１】図３に例示した公知のレーザ加工機１は、
水平に敷設された固定のワークテーブル３上に、被加工
材としての板材Ｗを案内して、この板材Ｗをレーザビー
ムＬＢにより熱切断するものである。レーザビームＬＢ
は、レーザ加工機１の機械本体に設けたレーザ発振器５
にて発振され、強度調整装置７、ベンドミラー９を介し
て加工ヘッド１１に案内される。加工ヘッド１１の内部
には集光レンズ１３が設けられ、レーザビームＬＢは集
光レンズ１３にて集光され、さらに加工ヘッド１１の先
端に設けられたノズル１５からレーザビームＬＢを照射
し、焦点位置で板材Ｗを熱切断する。

【００１２】図２に、加工ヘッド１１を拡大して示し
た。板材Ｗはクランプ１７にて把持されて、切断される
べき位置が加工ヘッド１１の真下にくるように、ワーク
テーブル３上を、フリーフリーベアリング１９に支承さ
れながら、図２の左右方向に水平移動される。クランプ
１７は、板材Ｗを把持した状態でＸ軸用サーボモータと
Ｙ軸用サーボモータとにより水平面内をＸ，Ｙ方向に駆
動され、加工ヘッド１１はＺ軸用サーボモータにより上
下方向に移動される構造である。

【００１３】レーザ加工機１には、熱切断加工動作を制
御する加工制御部としてのＮＣ装置１９が装備され、こ
のＮＣ装置１９の操作部には、いわゆる手動パルス発生
器２１が備えてある。

【００１４】上記構成により、レーザ発振器５にて発振
されたレーザビームＬＢは、強度調整装置７を経てベン
ドミラー９にて折り曲げられ、さらに集光レンズ１３に
て集光される。集光されたレーザビームＬＢは、ノズル
１５から板材Ｗに向かって照射され、レーザビームＬＢ
の照射個所に、例えば酸素などの圧力ガス（アシストガ
ス）をノズル１５から吹き付けて溶融状態の金属を吹き
飛ばして切断効率を上げるようにしている。このとき、
クランプ１７にて把持された板材Ｗを、Ｘ，Ｙ方向にＮ
Ｃ装置１９により位置決めすることによって、板材Ｗの
所望位置に熱切断加工が行われ、加工済ワークである製
品Ｐが板材Ｗから切り離されることになる。

【００１５】板材Ｗから製品Ｐを切り離し加工するの
に、図５に例示するように、１枚の板材Ｗから複数の製
品Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，…を切り離し加工する場合（多数
個取り）と、図６のように、１個の製品Ｐｂのみを切り
離し加工する場合（１個取り）とがある。また、この切
り離し加工では、製品Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，…の各々につ
いて加工基準点（座標）としての基準孔Ｈａ，Ｈｂ，Ｈ
ｃ，…，いわゆるピアスが、まず、このＮＣ装置１９の
指令により、明けられて、この基準孔Ｈａ，Ｈｂ，Ｈ
ｃ，…を加工時の座標として、上記Ｘ軸用、Ｙ軸用サー
ボモータとによるクランプ１７のＸ，Ｙ方向移動が制御
される。

【００１６】次に、熱切断加工作業時における制御動作
の構成を、図１に例示したブロック図に基づいて説明す
る。熱切断加工が効率良く、適正に遂行されるための、
レーザビームＬＢの照射強度、アシストガスの圧力、板
材Ｗを移動するクランプ１７の移動速度（加工速度）な
どの適正加工条件（正常時加工条件）を、記憶しておく
と共に、後述するように熱切断加工作業時に加工不良状
態が発生したときの加工条件（異常時加工条件）も記憶
する加工条件記憶部Ｍを、設けている。

【００１７】熱切断加工時における板材Ｗの加工表面
や、発生するスパッタなどによる加工状態を検出する加
工状態検出器Ｓを、図２、図３に示すごとく、加工ヘッ
ド１１に取付けている。この加工状態検出器Ｓは、例え
ば紫外線を板材Ｗの加工表面付近に照射して、板材Ｗの
加工表面の変形や、熱切断時に発生するスパッタによる
切断個所付近への固着のための切断不良などを、その反
射光の状態により、検出する構造である。

【００１８】加工条件記憶部Ｍに記憶されている正常時
加工条件を呼び出して、これをＮＣ装置１９に出力指令
として出力し、また、加工状態検出器Ｓによる加工不良
状態が検出されると、このときの加工条件を異常時加工
条件として加工条件記憶部Ｍへ記憶指令を出すと共に、
前の加工時に使用した正常時加工条件を加工条件記憶部
から呼び出してこれを以後の加工条件としてＮＣ装置
（加工条件制御部）１９に出力指令を出す加工条件修正
部Ａを、設けている。

【００１９】加工条件記憶部Ｍと加工条件修正部Ａは、
例えばマイクロコンピュータ２５によって構成できる。

【００２０】次に上記構成における熱切断加工を、図４
に例示したフローチャートによって説明する。熱切断加
工は、図５に例示する１枚の板材Ｗから複数の製品Ｐ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃ，…を切り離し加工する場合（多数個取
り）又は、図６のように１個の製品Ｐｂのみを切り離し
加工する場合（１個取り）について行われる。

【００２１】熱切断加工が開始され、加工条件修正部Ａ
には、加工条件記憶部Ｍに内蔵されている正常時加工条
件（レーザビームＬＢの照射強度、アシストガスの圧
力、板材Ｗを移動するクランプ１７の移動速度（加工速
度）などの適正加工条件）が呼び出されて、これをＮＣ
装置１９に出力指令として出力し、熱切断加工機１が動
作する。加工状態検出器Ｓは、板材Ｗの加工表面付近の
熱変形や、熱切断時に発生するスパッタによる切断個所
付近への固着のための切断不良などを、その反射光の状
態により検出する。かかる熱変形や、スパッタによる切
断個所付近への固着などがみられないときは、正常時加
工条件は変更されること無く、熱切断加工は継続される
（ステップＳ１，Ｓ２）。

【００２２】板材Ｗの加工表面付近の熱変形や、熱切断
時に発生するスパッタによる切断個所付近への固着のた
めの切断不良が加工状態検出器Ｓによって検出されると
（ステップＳ２）、このときの加工条件は、加工条件修
正部Ａの指令により異常時加工条件として加工条件記憶
部Ｍに記憶され（ステップＳ３）、そして、加工条件修
正部Ａの指令により、前の加工時に使用した正常時加工
条件が加工条件記憶部Ｍから呼び出してこれを以後の加
工条件としてＮＣ装置１９に出力される（ステップＳ
４）。

【００２３】この際、上記呼び出された正常時加工条件
に対し、加工条件修正部Ａは、加工速度を低減したり
（ステップＳ５）、或いは、加工デューティの増加変更
を行う（ステップＳ６）。すなわち、ステップＳ５で
は、加工速度であるクランプ１７の移動速度を、例えば
１０％だけ小さくして９０％とし、ステップＳ６では、
レーザビームＬＢの照射強度、アシストガスの圧力など
の加工デューティを、例えば１０％だけ増して１１０％
とする。

【００２４】クランプ１７の移動速度が低下され、或い
は、レーザビームＬＢの照射強度、アシストガスの圧力
などの加工デューティが増加するので、以後の加工条件
は楽なものとなって正常な加工状態への復帰は一層早め
られる。

【００２５】そして、図５に例示する１枚の板材Ｗから
複数の製品Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを切り離し加工する
場合（多数個取り）に、例えば製品Ｐａ，Ｐｂは正常に
作成され、製品Ｐｃの加工途中の加工経路の位置Ｘにて
加工不良状態が検出されたとすると（ステップＳ７）、
加工条件修正部Ａは、この製品Ｐｃの加工は打ち切って
次の製品Ｐｄの加工へ移行するように、ＮＣ装置１９に
指令を出力する（ステップＳ８）。

【００２６】図６のように１個の製品Ｐｂのみを切り離
し加工する場合（１個取り）に、製品Ｐｂの加工途中の
加工経路の位置Ｘにて加工不良状態が検出されたとする
と（ステップＳ７）、加工経路の次の交点ｔにて新たな
加工基準点である基準孔Ｈｂを明けて、この新たな基準
孔Ｈｂを基準として図６の２点鎖線で示す製品Ｐｂを、
この板材Ｗから切り離し加工するように、加工条件修正
部Ａによる指令がＮＣ装置１９に出力される（ステップ
Ｓ９）。

【００２７】上記のように、加工状態検出器Ｓにより、
熱切断加工時における加工表面の変形やスパッタによる
切断個所付近への固着のための切断不良などが常に監視
され、若し、加工不良状態が検出されたときは、加工条
件修正部Ａにより、新たな正常時加工条件に修正されて
正常な加工状態へ早期に復帰することができ、不良品の
発生は少なくなる。

【００２８】その上、加工不良状態が発生した後は、加
工速度の低減変更、或いは、加工デューティの増加変更
が行われるため、以後の加工条件は楽なものとなって正
常な加工状態への復帰は一層早められる。

【００２９】特に、加工条件修正部Ａにより加工条件記
憶部Ｍに記憶される正常時加工条件が絶えず修正されて
切断加工時での経験として蓄積されて以後の切断加工実
施の際に活かされるため、このようにして学習、習熟さ
れた加工制御装置を使用すれば、経験の不十分な作業者
であっても、不良品発生はなく、能率の良い熱切断加工
を行うことができる。

【００３０】尚、この発明は上述した実施例に限定され
ることは無く、適宜な変更を行うことにより、その他の
態様で実施し得るものである。例えば、加工状態検出器
Ｓとして、図示例の紫外線を板材Ｗの加工表面付近に照
射する構造の他、各種公知のイメージセンサを使用する
ことができる。また、板材Ｗを把持するクランプ１７が
静止していて、加工ヘッド１１が水平面内をＸ，Ｙ方向
に移動する構造の熱切断加工機についても、上述した制
御構成は、支障無く適用できるものである。

【００３１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、加工状
態検出器により、熱切断加工時における加工表面の変形
やスパッタによる切断個所付近への固着のための切断不
良などが常に監視され、若し、加工不良状態が検出され
たときは、加工条件修正部により、新たな正常時加工条
件に修正されて正常な加工状態へ早期に復帰することが
でき、不良品の発生は少なくなる。

【００３２】その上、加工不良状態が発生した後は、加
工速度の低減変更、或いは、加工デューティの増加変更
が行われるため、以後の加工条件は楽なものとなって正
常な加工状態への復帰は一層早められる。

【００３３】このように、加工条件修正部により加工条
件記憶部に記憶される正常時加工条件が絶えず修正され
て切断加工時での経験として蓄積されて以後の切断加工
実施の際に活かされるため、このようにして学習、習熟
された加工制御装置を使用すれば、経験の不十分な作業
者であっても、不良品発生はなく、能率の良い熱切断を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の熱切断加工機の加工制御装置の一実
施例における制御ブロック図である。

【図２】上記実施例を適用した熱切断加工機の加工ヘッ
ドの拡大図である。

【図３】上記熱切断加工機の正面図である。

【図４】上記実施例における制御構成のフローチャート
である。

【図５】上記実施例における多数個取りの場合の加工経
路を示す説明図である。

【図６】上記実施例における１個取りの場合の加工経路
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ レーザ加工機（熱切断加工機） １９ ＮＣ装置（加工制御部） Ｍ 加工条件記憶部 Ｓ 加工状態検出器 Ａ 加工条件修正部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱切断加工における正常時加工条件、異
   常時加工条件などを記憶する加工条件記憶部と、正常時
   加工条件に基づき熱切断加工機の加工を制御する加工制
   御部と、熱切断加工時における加工表面、発生するスパ
   ッタなどの加工状態を検出する加工状態検出器と、加工
   状態検出器による加工不良状態検出に基づき、このとき
   の加工条件を異常時加工条件として加工条件記憶部へ記
   憶指令を出すと共に、前の加工時に使用した正常時加工
   条件を加工条件記憶部から呼び出してこれを以後の加工
   条件として加工制御部に出力指令を出す加工条件修正部
   とを有していることを特徴とする熱切断加工機における
   加工制御装置。
2. 【請求項２】 上記加工不良状態検出時には、上記呼び
   出された加工条件に対し、加工速度の低減変更、あるい
   は加工デューティの増加変更などの加工条件変更が付加
   されるように加工条件修正部が構成されていることを特
   徴とする請求項１の熱切断加工機における加工制御装
   置。