JPH05329669A - レーザ加工機における加工制御装置 - Google Patents

レーザ加工機における加工制御装置

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JPH05329669A
JPH05329669A JP4141731A JP14173192A JPH05329669A JP H05329669 A JPH05329669 A JP H05329669A JP 4141731 A JP4141731 A JP 4141731A JP 14173192 A JP14173192 A JP 14173192A JP H05329669 A JPH05329669 A JP H05329669A
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JP
Japan
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cutting
processing
defective
laser beam
sputter
Prior art date
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Pending
Application number
JP4141731A
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English (en)
Inventor
Yukio Yoshimura
幸夫 吉村
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05329669A publication Critical patent/JPH05329669A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、切断加工の生産性及び生産効率を
向上させるとともに、無人システムを可能とするレーザ
加工機における加工制御装置を提供することを目的とす
る。 【構成】この発明では、ノズルを通過させたレーザビー
ムによってワークを切断加工するレーザ加工機におい
て、切断加工中にノズル先端付近に発生するスパッタを
検出するスパッタ検出手段と、該スパッタ検出手段の検
出出力から当該切断加工が良切断であるか否かを判定す
る判定手段と、該判定手段によって不良切断と判定され
た場合は、切断条件を自動的に変更して該変更した切断
条件に従って加工を進行させる制御手段とを具えるよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はCO2ガスレーザなど
のレーザ切断加工機において、切断ミスによる生産性の
低下を防ぐための改良に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ加工機においては、レーザ発信機
で生成されたレーザビームをレーザ光路を介してトーチ
に導き、該トーチを介してレーザビームをワーク上に集
光させる。トーチは、それぞれ3次元方向に移動可能な
ように構成されており、切断加工を行う場合は、まず切
断線上の所定位置でピアシング穴を形成した後切断線に
添ってトーチを移動させる事によってワークを切断す
る。
【0003】切断速度、レーザ出力、レーザ周波数、デ
ューティ比、アシストガス圧、トーチ高さなどの切断条
件は被切断材の材質、板厚等によって良切断が行われる
ように決定される。図8に切断条件の一例を示す。
【0004】実際の切断の際には、ワークを加工機にセ
ットし、上記標準の切断条件をもって切断を行うが、材
質のばらつき、板厚ばらつき、レーザ光学系の汚れ等を
原因として不良切断(切断が不完全、切断面が良くな
い、ドロス付着量が多い等々)が発生する事がある。
【0005】従って、従来技術において、オペレータは
切断状態を常時監視していなくてはならず、また切断不
良が発生した場合は試行錯誤で切断条件の各種項目をマ
ニュアル操作で変更するようにしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように従来技術に
よれば、標準の切断条件で不良切断が発生する場合、オ
ペレータがいちいちマニュアルで切断条件を変更してい
るので、生産効率および生産性が悪いという問題があ
る。また従来技術によれば、いつ不良切断が発生するか
判らないので、オペレータが切断中常時機械に付いてい
なくてはいけなかった。
【0007】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、切断加工の生産性及び生産効率を向上させる
とともに、無人システムを可能とするレーザ加工機にお
ける加工制御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明では、ノズルを
通過させたレーザビームによってワークを切断加工する
レーザ加工機において、切断加工中にノズル先端付近に
発生するスパッタを検出するスパッタ検出手段と、該ス
パッタ検出手段の検出出力から当該切断加工が良切断で
あるか否かを判定する判定手段と、該判定手段によって
不良切断と判定された場合は、切断条件を自動的に変更
して該変更した切断条件に従って加工を進行させる制御
手段とを具えるようにする。
【0009】
【作用】かかる本発明によれば、切断加工中に発生する
スパッタを検出し、該スパッタの検出出力から当該切断
加工の良否を判定し、不良切断と判定された場合は、切
断条件を自動的に変更して該変更した切断条件に従って
加工を進行させるようにする。
【0010】
【実施例】以下、この発明を添付図面に示す実施例に従
って詳細に説明する。
【0011】図3は、この発明を適用するレーザ加工機
の一例を示すもので、レーザ発信機1から出力されたレ
ーザビームはレーザ光路2を経由してトーチ3に至る。
トーチ3は、x方向キャリッジ4、y方向キャリッジ5
及びz方向キャリッジ6によってxyz方向に移動可能
なようになっており、これらキャリッジによる位置決め
は制御装置7からの指令に従って行われる。制御装置7
には加工プログラムが予め入力されており、制御装置7
はトーチ3を加工プログラムに従って移動制御する。
【0012】図4は、トーチ3の内部構成を示すもの
で、レーザビームLは集光レンズ8で集光された後ノズ
ル9を経由してワーク10に到達する。この場合トーチ
3の内部には、切断加工中に発生するスパッタ光を検出
するスパッタ検出器20を内蔵している。
【0013】スパッタ検出器20は、光ファイバで構成
され、その検出側先端面をノズル9の先端孔に向けてい
る。すなわち、加工中に発生するスパッタには、図示す
るように、トーチ3側に反射してくる反射スパッタ光S
P1とワーク10の底面側に発生する透過スパッタ光S
P2の2種類があるが、反射スパッタ光SP1はピアシン
グ時または不良切断時に発生し、透過スパッタ光SP2
は良切断時に発生する。なお、ピアシングとは、前述し
たように、ワークの切断開始点に穴を空けることをい
う。従って、ピアシング時以外で、反射スパッタ光SP
1を検出すれば、不良切断が発生していることを認識す
ることができる。光ファイバ20によって検出された光
信号は光電変換器21によって光電変換された後にコン
トローラ22に入力される。
【0014】図5は、不良切断時にスパッタ検出器20
によって検出した光信号を示すものであり、光信号は良
切断時にはほぼ一定レベルを維持するが、不良切断時に
は図示のような鋭いピーク(スパッタ)が周期的に出現
する。
【0015】従って、コントローラ22においては、光
電変換器21を介して入力された光信号の所定時間Tm
におけるスパッタの個数Cを計数し、該計数値が予め設
定された所定個数Cmを超えた場合に切断不良と判断す
る。なお、コントローラ22においては、光信号が閾値
TH0を超えたとき1個のスパッタが発生したと判断す
る。
【0016】図1は、かかる切断不良検出のためのコン
トローラ22の動作を示すもので、このフローチャート
による切断不良検出処理は加工機がピアシングを終了し
て切断を開始すると同時にスタートされる。
【0017】ピアシングが終了すると、コントローラ2
2はまずスパッタ個数を計数する時間Tmを設定した後
(ステップ100)、比較用の設定値Cmを設定し(ス
テップ110)、更にスパッタ個数を計数するカウンタ
をリセットする(ステップ120)。
【0018】その後、コントローラ22はスパッタ検出
器20の検出信号から1個目のスパッタを検出すると
(ステップ130)、設定時間Tmを計時するためのタ
イマをスタートすると共に(ステップ140)、スパッ
タ個数計数用のカウンタを+1する(ステップ15
0)。
【0019】そして、コントローラ22は、タイマが設
定時間Tmを計時するまで、スパッタの有無を検出し、
1つのスパッタを検出する度にカウンタを+1する動作
を繰り返し実行する(ステップ170)。
【0020】タイマの計時時間tが設定時間Tmを超過
すると(ステップ160)、コントローラ22はスパッ
タ個数の計数値Cと設定値Cmとを比較し(ステップ1
80)、C>Cmで有る場合に不良切断が発生したと判
定する(ステップ190)。
【0021】そして、コントローラ22は不良切断を検
出すると、直ちに不良切断発生を示す不良切断発生信号
を制御装置7に出力する(ステップ200)。
【0022】制御装置7には、不良切断が発生したとき
の処置が複数個予め設定されており、これら複数個の処
置のうちで適当なものをオペレータが任意に選択できる
ようになっている。
【0023】制御装置7に設定されている複数個の処置
を以下に列記する。
【0024】処置A:不良切断が発生した場合、条件変
更のみを実施し、これ以降加工プログラムの順番にした
がって加工を進める。
【0025】処置B:不良切断が発生した場合、条件変
更を実施するとともに、その加工途中の製品にかかるプ
ログラムをスキップし、次の製品の加工に移行する。す
なわち、1枚の素材から多数枚の製品を切断加工する場
合において、n番目の製品を加工中に不良切断が発生し
た場合は、n番目の加工は途中で中断し、切断条件を変
更してn+1番目の製品の加工に移行するのである。
【0026】処置C:不良切断が発生した場合、即座に
加工機を停止する。
【0027】処置D:不良切断が発生した場合、条件変
更のみを実施し、これ以降加工プログラムの順番にした
がって加工を進める前記処置Aを行うのであるが、この
際予め設定した所定時間の間又は予め設定した所定の加
工プログラム長さを実行する間に、発生した不良切断の
回数を計数し、この計数値が予め設定した所定回数以上
になったときには加工機を停止すると共にアラーム表示
する。
【0028】処置E:不良切断が発生した場合、条件変
更を実施するとともに、その加工途中の製品にかかるプ
ログラムをスキップし、次の製品の加工に移行する前記
処置Bを行うのであるが、この際予め設定した所定時間
の間又は予め設定した所定の加工プログラム長さを実行
する間に、発生した不良切断の回数を計数し、この計数
値が予め設定した所定回数以上になったときには加工機
を停止すると共にアラーム表示する。
【0029】処置F:この処置は加工機に素材搬入のた
めのローダ及び素材搬出のためのアンローダが付設され
たシステムが前提であり、このようなシステムにおいて
は、不良切断が発生した場合、条件変更のみを実施し、
これ以降加工プログラムの順番にしたがって加工を進め
る前記処置Aを行うのであるが、この際前記処置Dと同
様に予め設定した所定時間の間又は予め設定した所定の
加工プログラム長さを実行する間に、発生した不良切断
の回数を計数する。そして、この計数値が予め設定した
所定回数以上になったときには加工機を停止するのでは
なく、現在加工途中の素材をアンローダを用いて加工機
テーブルから搬出するとともに、新しい素材をローダを
用いて加工機テーブルにセットし、この新しい素材を用
いて切断加工を再開する。
【0030】処置G:この処置は加工機に素材搬入のた
めのローダ及び素材搬出のためのアンローダが付設され
たシステムが前提であり、このようなシステムにおいて
は、不良切断が発生した場合、条件変更を実施するとと
もに、その加工途中の製品にかかるプログラムをスキッ
プし、次の製品の加工に移行する前記処置Bを行うので
あるが、この際前記処置Eと同様に予め設定した所定時
間の間又は予め設定した所定の加工プログラム長さを実
行する間に、発生した不良切断の回数を計数する。そし
て、この計数値が予め設定した所定回数以上になったと
きには加工機を停止するのではなく、現在加工途中の素
材をアンローダを用いて加工機テーブルから搬出すると
共に、新しい素材をローダを用いて加工機テーブルにセ
ットし、この新しい素材を用いて切断加工を再開する。
【0031】すなわち、制御装置7においては、コント
ローラ22から不良切断検出信号が入力されると、現時
点の加工プログラムの実行箇所を記憶した後、上記7個
の処置の中でオペレータが選択した処置を実行する。
【0032】以下、制御装置7による不良切断発生時の
作用を図2のフローチャートに従って説明する。なお、
この図2のフローチャートでは処置Bが選択されている
とする。
【0033】制御装置7では、切断中に切断不良信号が
コントローラ22から入力されると(ステップ300、
310)、現時点の加工プログラムの実行箇所を記憶し
た後、処置Bを実行する(ステップ320)。
【0034】すなわち、処置Bにおいては、まず現在実
行中の加工プログラムを中断した後、次の製品の切断開
始点(次に製品の第1ピアシング点)にトーチ3を移動
する。すなわち、現在切断加工実行中の製品にかかる加
工プログラムをスキップする(ステップ330)。
【0035】さらに、制御装置7は、当該切断の開始時
に設定されていた標準切断条件を変更して良切断が行え
るようにする。先の図8に示したように、切断条件の項
目としては、切断速度、レーザ出力、レーザ周波数、デ
ューティ比、アシストガス圧、トーチ高さなどがある
が、これらの項目のうちの一部又は全てを標準値から変
更して切断不良域から良切断域に戻すようにする。例え
ば、図8において、板厚1.6mmのワークを切断速度1
000mm/minで加工していて不良切断になったならば、
切断速度を900mm/minに落とすようなシーケンスをく
むようにする。かかる切断条件の変更態様は、板厚、材
質などに応じて制御装置7に予め設定されており、制御
装置は該設定内容に従って切断条件を自動的に変更する
(ステップ340)。
【0036】なお、図6は切断速度とドロス付着量の関
係を示すもので、また図7はアシストガス圧とドロス付
着量の関係を示すもので、ハッチングが施された部分が
良切断域である。
【0037】制御装置7はこのようにして切断条件を自
動的に変更した後、次の製品の加工を再開する(ステッ
プ350)。
【0038】なお、実施例ではスパッタ光を検出するス
パッタ光検出器20をトーチ内部に設けるようにした
が、スパッタ光を適正に検出できる位置であれば、他の
位置に設けるようにしても良い。
【0039】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
加工中に発生するスパッタを検出し、このスパッタの有
無で不良切断が発生しているか否かを判定し、不良切断
が発生していると判定された場合、切断条件を自動的に
変更して再加工を行うようにしたので、監視不要の無人
加工システムを実現できるとともに生産効率を向させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示すフローチャートであ
る。
【図2】この発明の実施例を示すフローチャートであ
る。
【図3】レーザ加工機の外観構成を示す斜視図である。
【図4】トーチ内部の構成を示す図である。
【図5】不良切断発生時のスパッタ光検出器の信号波形
例を示す図である。
【図6】切断速度とドロス付着量の関係を示す図であ
る。
【図7】アシストガス圧とドロス付着量の関係を示す図
である。
【図8】切断条件の各種項目を示す図である。
【符号の説明】
1…レーザ発振器 2…レーザ光路 3…トーチ 7…制御装置 9…ノズル 20…スパッタ検出器 21…光電変換器 22…コントローラ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ノズルを通過させたレーザビームによって
    ワークを切断加工するレーザ加工機において、 切断加工中にノズル先端付近に発生するスパッタを検出
    するスパッタ検出手段と、 該スパッタ検出手段の検出出力から当該切断加工が良切
    断であるか否かを判定する判定手段と、 該判定手段によって不良切断と判定された場合は、切断
    条件を自動的に変更して該変更した切断条件に従って加
    工を進行させる制御手段と、 を具えるレーザ加工機における加工制御装置。
  2. 【請求項2】前記判定手段は、 予め設定された所定時間内に発生する前記スパッタの個
    数を計数する計数手段と、 該計数手段の計数値が予め設定された所定個数と超える
    と、不良切断と判定する不良切断判定手段と、 を具える請求項1記載のレーザ加工機における加工制御
    装置。
  3. 【請求項3】ノズルを通過させたレーザビームによって
    ワークを切断加工するレーザ加工機において、 切断加工中にノズル先端付近に発生するスパッタを検出
    するスパッタ検出手段と、 該スパッタ検出手段の検出出力から当該切断加工が良切
    断であるか否かを判定する判定手段と、 該判定手段によって不良切断と判定された場合は、切断
    条件を自動的に変更して該変更した切断条件に従って加
    工を進行させる制御手段と、 予め設定された所定時間内に発生する前記不良切断の回
    数を計数し、該計数値が予め設定された所定個数と超え
    ると、所定の異常処理を実行する異常処理手段と、 を具えるレーザ加工機における加工制御装置。
JP4141731A 1992-06-02 1992-06-02 レーザ加工機における加工制御装置 Pending JPH05329669A (ja)

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