JPH0542383A - レーザ加工条件自動設定方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ光の伝播距離が変化しても常に最良の
加工を行うとともに、集光ノズルの移動範囲を制限する
ことなくレーザ加工領域を広くとる。 【構成】 レーザ光の伝播距離（レーザ発振器２からワ
ーク４１の表面までの距離）Ｌ毎に設定されたレーザ加
工条件がメモリ１５に予め格納される。このレーザ加工
条件は、伝播距離毎に最適な加工特性が得られるように
設定されたものである。集光ノズル５の始点Ａからの移
動距離Ｌ１を実行中の加工プログラムから読み出し、そ
の読み出した移動距離Ｌ１と、予め分かっている距離Ｌ
０１＋Ｌ０２から伝播距離Ｌを求める。この伝播距離Ｌ
に対応するレーザ加工条件をメモリ１５から読み出し、
そのレーザ加工条件を新たな加工条件として設定する。
この新たに設定されたレーザ加工条件でレーザ加工指令
が出力され、レーザ加工が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工機のレーザ加
工条件を設定するレーザ加工条件自動設定方式に関し、
特にレーザ発振器から集光ノズルまでのレーザ光の伝播
距離が変化するときのレーザ加工条件を自動的に設定す
るレーザ加工条件自動設定方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工機は、切断、溶接等の加工に
広く利用されるようになってきた。このレーザ加工機に
おいて、レーザ発振器から出力されたレーザ光は、集光
レンズを経た後ノズルヘッドからワークに照射され、レ
ーザ加工が行われる。その場合、ノズルヘッド（集光ノ
ズル）の位置を固定し、テーブル上のワークの方を移動
させれば、レーザ発振器から集光ノズルまでのレーザ光
の伝播距離は変化せず一定である。したがって、レーザ
光の集光特性も影響を受けないので、レーザ加工条件を
一定に保持していても特に問題はない。これに対し、レ
ーザ加工機のコンパクト化を図ると共に、高速加工に対
応できるように、集光ノズルの方を移動を移動できるよ
うにしたものがある。この場合は、集光ノズルの位置に
応じて、レーザ光の伝播距離も変化するため、伝播距離
が最短となる位置での加工と、最長となる位置での加工
とでは、レーザ加工条件を変えなければ最良の加工を行
うことができない。これは、伝播距離に応じてレーザ光
の集光特性が変化し、加工特性も変化するためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のレーザ
加工機では、伝播距離が変化した場合でも、レーザ加工
条件を一定に保持したままであった。このため、集光ノ
ズルの位置に応じた最良の加工を行うことができないと
いう問題点があった。

【０００４】また、このような問題点を回避するため
に、レーザ光の集光特性及び加工特性があまり影響を受
けない程度に、集光ノズルの移動範囲を制限することも
行われていた。このため、ワークの加工領域が制限され
てしまうという問題点があった。

【０００５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、レーザ光の伝播距離が変化しても常に最良の
加工を行うことができるレーザ加工条件自動設定方式を
提供することを目的とする。

【０００６】また、本発明の他の目的は、集光ノズルの
移動範囲が制限されることなく、レーザ加工領域を広く
とることができるレーザ加工条件自動設定方式を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、レーザ発振器から集光ノズルまでのレー
ザ光の伝播距離が変化するときのレーザ加工条件を自動
的に設定するレーザ加工条件自動設定方式において、予
め設定された伝播距離毎のレーザ加工条件を記憶する加
工条件記憶手段と、集光ノズルの現在位置から現在の伝
播距離を演算する伝播距離演算手段と、前記演算された
伝播距離に対応するレーザ加工条件を、前記加工条件記
憶手段から読み出して設定する加工条件設定手段と、前
記設定されたレーザ加工条件に基づいてレーザ加工を行
うレーザ加工制御手段と、を有することを特徴とするレ
ーザ加工条件自動設定方式が、提供される。

【０００８】

【作用】伝播距離毎に最適なレーザ加工条件が予め設定
され、加工条件記憶手段に記憶される。このレーザ加工
条件には、例えばレーザ光の出力パワー、周波数及びデ
ューティ比の指令値が含まれる。伝播距離演算手段は、
集光ノズルの現在位置から伝播距離を演算する。加工条
件設定手段は、そのたな加工条件として設定する伝播距
離に対応する加工条件を、予め記憶されている加工条件
から読み出し、新。この新たに設定されたレーザ加工条
件でレーザ加工が行われる。このため、集光ノズルが移
動し、レーザ光の集光特性や加工特性が変化しても、そ
の伝播距離に応じた最適な加工条件でレーザ加工を行う
ことができる。また、従来のように、加工特性の悪化を
防止するための集光ノズルの移動範囲の制限も必要がな
くなり、レーザ加工領域を十分広くとることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明のレーザ加工条件自動設定方式の
全体構成を示す図である。図において、レーザ加工機１
は、レーザ発振器２、コラム３及びテーブル４から構成
され、制御装置１０はこのレーザ加工機１全体を制御す
る。

【００１０】制御装置１０のプロセッサ１１はバス１２
を介してＲＯＭ１３に格納されているシステムプログラ
ムを読み出し、これに従って制御装置１０全体の動作を
制御する。ＲＡＭ１４はＤＲＡＭであり、一時的な計算
データを格納する。メモリ１５は図示されないバッテリ
でバックアップされた不揮発性メモリで、加工プログラ
ムや各種パラメータを格納する。後述するレーザ加工条
件もこのメモリ１５に格納される。

【００１１】プロセッサ１１は、レーザ加工指令をイン
タフェース１６を介してレーザ発振器２に出力し、これ
に基づいてレーザ発振器２がレーザ光を出力する。レー
ザ加工指令の詳細は後述する。レーザ発振器２から出力
されたレーザ光は、集光ノズル５内の反射鏡５１によっ
て折り曲げられ、集光ノズル５内の集光レンズ（図示せ
ず）によって集光された後、ノズルヘッド５２からワー
ク４１に照射される。

【００１２】サーボアンプ１７は内部にＤ／Ａ変換器を
内蔵しており、速度指令をアナログ値に変換した後、増
幅してサーボモータ３３を駆動する。サーボモータ３３
が駆動されることにより、サーボモータ３３に直結する
ボールネジ３２が回転し、それに応じてクロスレール３
１上の集光ノズル５が図中Ｙ方向に移動する。したがっ
て、ノズルヘッド５２もクロスレール３１に沿ってＹ方
向に移動する。また、サーボアンプ１８も同様にしてサ
ーボモータ４２を駆動し、サーボモータ４２が駆動され
ることにより、テーブル４がＸ方向（紙面に垂直方向）
に移動する。このように、加工プログラムの移動指令に
従ってノズルヘッド５２及びテーブル４が移動するの
で、テーブル４上のワーク４１は任意の形状に加工され
る。

【００１３】ここで、集光ノズル５が始点（機械原点）
Ａから現在位置Ｂまで移動した場合のレーザ加工指令に
ついて説明する。レーザ光の伝播距離（ここでは、レー
ザ発振器２からワーク４１の表面までの距離）Ｌは、集
光ノズル５が始点Ａにあるときは距離Ｌ０１＋Ｌ０２で
あるが、現在位置Ｂにあるときは距離（Ｌ０１＋Ｌ０２
＋Ｌ１）に変化する。レーザ加工指令はこの伝播距離Ｌ
の変化に対応させて次のようにして設定される。まず、
予め伝播距離Ｌ毎に設定されたレーザ加工条件がメモリ
１５に格納される。このレーザ加工条件は、一般に伝播
距離Ｌが変化するとレーザ光の集光特性が影響を受け、
そのモードも変化して加工特性が悪化するので、伝播距
離毎に最適な加工特性が得られるように設定されたもの
である。次に、実行中の加工プログラムから集光ノズル
５の始点Ａからの移動距離Ｌ１を読み出し、その読み出
した移動距離Ｌ１と、予め分かっている距離Ｌ０１＋Ｌ
０２から伝播距離Ｌを求める。この伝播距離Ｌに対応す
るレーザ加工条件をメモリ１５から読み出し、そのレー
ザ加工条件を新たな加工条件として設定する。この新た
に設定されたレーザ加工条件でレーザ加工指令が出力さ
れ、レーザ加工が行われる。

【００１４】図２はレーザ加工条件の具体例を示す図で
ある。伝播距離Ｌに対応して、予め図に示すようなレー
ザ加工条件が設定される。例えば、伝播距離Ｌが４ｍの
ときは、レーザ光の出力パワーピーク値Ｐ１、周波数ｆ
１、デューティ比Ｄ１であり、伝播距離Ｌが4.5 ｍのと
きは、ピーク値Ｐ２、周波数ｆ２、デューティ比Ｄ２で
ある。このように、伝播距離Ｌ毎に最適なレーザ加工条
件が設定されるので、集光ノズル５がどの位置にあって
も、最良なレーザ加工を行うことができる。また、従来
のように、加工特性の悪化を防止するための集光ノズル
５の移動範囲の制限も必要がなくなり、レーザ加工領域
を十分広くとることができる。上記の例では、他のレー
ザ加工条件である送り速度Ｆ、アシストガスの種類Ｋ及
び圧力Ｐａ、ノズルヘッド５２とワーク４１間のギャッ
プ量Ｅを一定としたが、これらについても必要に応じて
任意の値に設定することができる。

【００１５】図３は本発明のレーザ加工条件自動設定方
式を実行するためのフローチャートを示す図である。図
において、Ｓに続く数値はステップ番号を示す。 〔Ｓ１〕伝播距離Ｌ毎のレーザ加工条件に付した番号Ｎ
を初期化して１とする。このレーザ加工条件は予めメモ
リ１５に格納されている。 〔Ｓ２〕分配演算（ワーク４１のパス計算）から集光ノ
ズル５の始点Ａからの距離Ｌ１を求める。 〔Ｓ３〕伝播距離Ｌ（＝Ｌ０１＋Ｌ０２＋Ｌ１）を求め
る。 〔Ｓ４〕メモリ１５に格納されているレーザ加工条件の
Ｎ番目（最初はＮ＝１）のデータからその伝播距離Ｌ_dN
（最初はＬ_d1）を読み出す。 〔Ｓ５〕現在の伝播距離ＬがＮ番目の伝播距離Ｌ_dNより
大きいか否かを判別する。大きいときはステップ６に、
そうでないときはステップ７にそれぞれ進む。 〔Ｓ６〕レーザ加工条件の番号Ｎに１を加える。これ
は、集光ノズル５が＋Ｙ方向に移動している場合に相当
し、現在の伝播距離ＬがＮ番目の伝播距離Ｌ_dNより大き
いので、次のレーザ加工条件の伝播距離Ｌ_dN+1と比較せ
しめるためである。 〔Ｓ７〕現在の伝播距離Ｌが（Ｎ−１）番目の伝播距離
Ｌ_dN-1より大きいか否かを判別する。大きいときはステ
ップ９に、そうでないときはステップ８にそれぞれ進
む。 〔Ｓ８〕レーザ加工条件の番号Ｎから１を減算する。こ
れは、集光ノズル５が−Ｙ方向に移動している場合に相
当し、現在の伝播距離Ｌが（Ｎ−１）番目の伝播距離Ｌ
_dN-1より小さいので、次のレーザ加工条件の伝播距離Ｌ
_dN-2と比較せしめるためである。 〔Ｓ９〕現在の伝播距離ＬがＬ_dN-1以上、Ｌ_dN以下の範
囲にあるので、Ｎ番目のデータが現在の伝播距離Ｌに対
応するレーザ加工条件であるとして、レーザ加工条件の
設定変更を行う。 〔Ｓ１０〕プログラム終了か否かを判別し、終了でない
ときはステップ２に戻り、そうでないときはそのままプ
ログラムを終了する。

【００１６】このようにして、メモリ１５に格納された
レーザ加工条件から現在の伝播距離Ｌに対応したレーザ
加工条件が求められ、常に最良に条件でレーザ加工が行
われる。

【００１７】上記の説明では、集光ノズルの現在位置
を、実行中の加工プログラムから算出するようにした
が、エンコーダ等で検出した実際の位置データから求め
るようにすることもできる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、伝播距
離に対応するレーザ加工条件を、予め記憶されているレ
ーザ加工条件から読み出し、新たな加工条件として設定
する構成としたので、集光ノズルが移動し、レーザ光の
集光特性や加工特性が変化しても、その伝播距離に応じ
た最適な加工条件でレーザ加工を行うことができる。ま
た、従来のように、加工特性の悪化を防止するための集
光ノズルの移動範囲の制限も必要がなくなり、レーザ加
工領域を十分広くとることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ加工条件自動設定方式の全体構
成を示す図である。

【図２】レーザ加工条件の具体例を示す図である。

【図３】本発明のレーザ加工条件自動設定方式を実行す
るためのフローチャートを示す図である。

【符号の説明】

１ レーザ加工機 ２ レーザ発振器 ５ 集光ノズル １０ 制御装置 １１ プロセッサ １３ ＲＯＭ １４ ＲＡＭ １５ メモリ １７，１８ サーボアンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器から集光ノズルまでのレー
   ザ光の伝播距離が変化するときのレーザ加工条件を自動
   的に設定するレーザ加工条件自動設定方式において、 予め設定された伝播距離毎のレーザ加工条件を記憶する
   加工条件記憶手段と、 集光ノズルの現在位置から現在の伝播距離を演算する伝
   播距離演算手段と、 前記演算された伝播距離に対応するレーザ加工条件を、
   前記加工条件記憶手段から読み出して設定する加工条件
   設定手段と、 前記設定されたレーザ加工条件に基づいてレーザ加工を
   行うレーザ加工制御手段と、 を有することを特徴とするレーザ加工条件自動設定方
   式。
2. 【請求項２】 前記レーザ加工条件は、前記レーザ光の
   出力パワー、周波数及びデューティ比の各指令値を含む
   ことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工条件自動設
   定方式。