JPH06285656A - レーザ加工機の制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ加工機による加工中のアクシデント発
生時にそのアクシデント発生点からの再加工を自動的か
つ迅速に行う。 【構成】 アクシデント発生時には、アクシデント発生
点Ｂに至る加工ラインＬの始点座標Ａを検索してその始
点座標Ａに加工ヘッドに対する被加工物の相対位置を戻
し、この始点座標Ａから加工ラインＬに沿ってアシスト
ガスのみを噴射させて加工ヘッドを被加工物に対して相
対移動させる。そして、そのときのアシストガスのガス
圧を検出することによりアクシデント発生点Ｂを検出
し、こうしてアクシデント発生点Ｂが検出されると、被
加工物の加工ヘッドに対する相対位置をその加工ヘッド
の被加工物に対する相対移動の惰走距離分だけ加工ライ
ンＬに沿って戻すとともに、この戻された点から加工を
再開するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工中におけるトーチ
干渉等のアクシデント発生時に速やかに加工再開を行え
るようにしたレーザ加工機の制御方法および制御装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、熱エネルギにより素材を溶融
切断する加工機の一種として、炭酸ガスレーザ等のレー
ザビーム熱を利用するレーザ加工機が一般に知られてい
る。この従来のレーザ加工機は、ベース上をＸ軸方向お
よびＹ軸方向に移動可能に設けられる加工テーブルと、
この加工テーブルの上方にＺ軸方向に昇降可能に設けら
れる昇降体と、この昇降体の先端に装着されるとともに
レーザ光を集光するレンズとアシストガスの噴射孔とを
有する加工ヘッドとを備えている。このような構成のレ
ーザ加工機においては、加工ヘッドの先端からアシスト
ガスを噴射するとともに、レーザ発振器から出力され加
工ヘッド内部のレンズにより集光されるレーザ光を加工
テーブル上に載置されている被加工物に照射することに
よりその被加工物が所望の形状に加工される。

【０００３】ところで、前述のようなレーザ加工機のう
ち特に剣山式加工テーブルを有するものにおいては、被
加工物の形状によっては母材から切り離された被加工物
が傾斜してその母材の表面から上方へ突出した状態とな
ることがあり、このような場合に被加工物の突出部分が
加工途中にある加工ヘッドと干渉するアクシデント（ト
ーチ干渉）が発生することがあった。従来、このような
アクシデントの発生時には、障害物を除去した後オペレ
ータが加工ヘッドに対する加工テーブルの相対位置を原
点位置まで戻し、この原点位置からアクシデント発生点
まで加工ラインに沿ってレーザ光を照射しない（所謂ド
ライラン）で加工テーブルを移動させ、加工ヘッドが再
加工点に来たときにマニュアル操作によってＮＣ装置に
信号を入力することにより加工を再開させるようにして
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述さ
れている従来の方法では、アクシデント発生から加工再
開までにオペレータの手作業による操作が必要であると
ともにその操作が極めて煩雑であるという問題点があっ
た。また、この操作は一旦加工テーブルを原点位置まで
戻すものであるために時間的なロスも大きいという問題
点もあった。

【０００５】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、アクシデント発生点からの再加工を自動的
かつ迅速に行えるようにすることにより、オペレータの
負担軽減と機械停止時間の短縮を図ることのできるレー
ザ加工機の制御方法および制御装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ加工
機の制御方法は、被加工物の加工中におけるアクシデン
ト発生点をその発生点の前後での被加工物に噴射される
アシストガスの圧力差によって検出し、こうして検出さ
れたアクシデント発生点から前記被加工物の加工を再開
することを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明に係るレーザ加工機の制御装
置は、第１に、加工テーブル上に載置される被加工物に
対してレーザ光を照射するとともにアシストガスを噴射
する加工ヘッドを備えるレーザ加工機の制御装置であっ
て、（ａ）前記加工ヘッドによる前記被加工物の加工中
におけるアクシデント発生時にそのアクシデント発生点
に至る加工ライン上の始点座標を検索してその始点座標
に前記被加工物の前記加工ヘッドに対する相対位置を戻
す始点座標帰還手段、（ｂ）この始点座標帰還手段によ
り前記被加工物の前記加工ヘッドに対する相対位置が始
点座標に戻された後に、前記加工ラインに沿って前記ア
シストガスのみを噴射させつつ前記加工ヘッドを前記被
加工物に対して相対移動させることによって前記アクシ
デント発生点をその発生点の前後での被加工物に噴射さ
れるアシストガスの圧力差によって検出するアクシデン
ト発生点検出手段および（ｃ）このアクシデント発生点
検出手段により検出されたアクシデント発生点から前記
加工ヘッドによる前記被加工物の加工を再開する加工再
開制御手段を備えることを特徴とするものである。

【０００８】また、同制御装置は、第２に、加工テーブ
ル上に載置される被加工物に対してレーザ光を照射する
とともにアシストガスを噴射する加工ヘッドを備えるレ
ーザ加工機の制御装置であって、（ａ）前記加工ヘッド
による前記被加工物の加工中におけるアクシデント発生
時にそのアクシデント発生点に至る加工ライン上の始点
座標を検索してその始点座標に前記被加工物の前記加工
ヘッドに対する相対位置を戻す始点座標帰還手段、
（ｂ）この始点座標帰還手段により前記被加工物の前記
加工ヘッドに対する相対位置が始点座標に戻された後
に、前記加工ラインに沿って前記アシストガスのみを噴
射させつつ前記加工ヘッドを前記被加工物に対して相対
移動させることによって前記アクシデント発生点をその
発生点の前後での被加工物に噴射されるアシストガスの
圧力差によって検出するアクシデント発生点検出手段、
（ｃ）このアクシデント発生点検出手段によりアクシデ
ント発生点が検出された後に、前記被加工物の前記加工
ヘッドに対する相対位置をその加工ヘッドの前記被加工
物に対する相対移動の惰走距離分だけ前記加工ラインに
沿って戻す惰走距離帰還手段および（ｄ）この惰走距離
帰還手段により戻された点から前記加工ヘッドによる前
記被加工物の加工を再開する加工再開制御手段を備える
ことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】加工ヘッドによる被加工物の加工中にアクシデ
ントが発生すると、このアクシデント発生点に至る加工
ラインの始点座標が検索されてその始点座標に加工ヘッ
ドに対する被加工物の相対位置が戻され、この始点座標
から前記加工ラインに沿ってアシストガスのみを噴射さ
せた状態で前記加工ヘッドが前記被加工物に対して相対
移動される。このときアクシデント発生点に至るまでは
カーフが付いているためアシストガスのガス圧は小さ
く、一方、アクシデント発生点に達するとカーフがない
ためアシストガスのガス圧が上昇する。こうして、ガス
圧の変化によってアクシデント発生点が検出され、この
ようにアクシデント発生点が検出されると加工ヘッドに
よる加工が再開される。

【００１０】前述のアクシデント発生点が検出された後
に、被加工物の加工ヘッドに対する相対位置をその加工
ヘッドの前記被加工物に対する相対移動の惰走距離分だ
け加工ラインに沿って戻すとともに、この戻された点か
ら加工を再開するようにすると、より精度よくアクシデ
ント発生点からの加工再開を行うことができる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明によるレーザ加工機の制御方法
および制御装置の具体的実施例について、図面を参照し
つつ説明する。

【００１２】本発明の一実施例のシステム構成図が図１
に示されている。この実施例のレーザ加工機は、図示さ
れないベース上に設けられる加工テーブル１と、この加
工テーブル１の上方に配置される加工ヘッド２とを備
え、この加工ヘッド２により加工テーブル１上に載置さ
れる被加工物３の切断加工が行われるように構成されて
いる。ここで、加工テーブル１は、モータ４，５により
水平面内において互いに直交する２軸（Ｘ軸およびＹ
軸）方向にそれぞれ移動可能とされ、加工ヘッド２はモ
ータ６により鉛直軸（Ｚ軸）方向に昇降可能とされてい
る。また、加工ヘッド２内には、被加工物３に照射され
るレーザ光を集光するレンズ７とこの被加工物３に噴射
されるアシストガスの噴射通路８とが設けられている。
レーザ光は、レーザ発振器９から出力され、反射ミラー
１０ａ，１０ｂ等を介してレンズ７により集光されて被
加工物３に照射される。またアシストガスは、アシスト
ガス源１１から供給されて管路１２を通って噴射通路８
に導かれ、この噴射通路８の先端から被加工物３に向け
て噴射される。この管路１２には、管路１２内のアシス
トガスの圧力を検出する圧力センサ１３が設けられると
ともにその圧力を表示する圧力ゲージ１４が設けられて
いる。

【００１３】前記レーザ発振器９，アシストガス源１１
および各モータ４，５，６はコントロールユニット１５
からの制御信号により駆動される。この制御信号を演算
するための情報としてコントロールユニット１５には、
圧力センサ１３からのアシストガス圧力信号等の各種セ
ンサからの信号や、予め設定されるワーク加工条件等の
各種データが入力される。そして、コントロールユニッ
ト１５からの制御信号により加工ヘッド２と被加工物３
との距離を一定に保ちながら加工テーブル１が移動さ
れ、前記被加工物３にレーザ光が照射されるとともにア
シストガスが噴射されることにより被加工物３の切断が
行われる。

【００１４】加工ヘッド２による被加工物３の加工途中
においてトーチ干渉等のアクシデントが発生した場合に
は、図示されないセンサからの信号により、加工テーブ
ル１の移動が停止されるとともにレーザおよびアシスト
ガスが停止される。このようなアクシデント発生に伴う
機械停止時において、本実施例では、障害物が除去され
た後オペレータにより図示されないアクシデント時専用
の再スタートスイッチがオン操作されると、コントロー
ルユニット１５内のマクロプログラム（サブプログラ
ム）が呼び出される。

【００１５】このマクロプログラムによって次のような
制御が実行される。まず、図２に示されているように加
工ラインＬ上の始点座標（前座標点）Ａを検索した後、
加工ヘッド２をＺ軸方向に上昇させてその加工ヘッド２
がこの始点座標Ａに位置するように加工テーブル１を移
動させる（図２の矢印Ｃ）。次いで、この始点座標Ａに
おいて、加工ヘッド２を所定の高さ位置（被加工物３と
のクリアランスが０．５ｍｍ程度）まで下降させるとと
もに、レーザ光を停止させたままアシストガスを通常圧
力より高い圧力（例えば３ｋｇ／ｃｍ² ）で噴射させ、
この状態で加工ヘッド２が加工済の被加工物３のカーフ
Ｄに沿って相対移動するように加工テーブル１の移動
（倣い）を行わせる。そして、このカーフＤに沿う倣い
動作時に、アシストガスのガス圧を圧力センサ１３で検
出する。ここで、アシストガスの流れは、図３（ａ）に
示されているように、点Ａから点ＢまではカーフＤが付
いているためそのカーフＤを通過して下方へ向かう成分
を有するものであるが、点Ｂに達すると図３（ｂ）に示
されているように被加工物３の上面に沿う成分のみを有
するものとなる。したがって、点Ｂに達するとアシスト
ガスのガス圧が大きくなるため、このガス圧の変化を圧
力センサ１３で検出することでアクシデント発生点を認
識することができる。次に、このアクシデント発生点Ｂ
より加工テーブル１の惰走距離分（例えば３ｍｍ程度）
だけ加工ヘッド２をカーフＤに沿って戻すようにその加
工ヘッド２に対する加工テーブル１の相対位置を移動さ
せる。そして最後に、このように惰走距離分だけ戻され
た点から加工ラインＬに沿った通常のレーザ加工を再開
する。こうして、アクシデント発生点Ｂからの再加工を
速やかに行うことが可能となる。なお、前述の惰走距離
は、信号処理時間の遅れによる惰走距離とレーザ光のビ
ーム径とを加算することにより計算されるものである。

【００１６】次に、本実施例における前述の制御動作を
図４に示されているフローチャート図に基づいて説明す
る。なお、この図４においてＳ１〜Ｓ１３は各ステップ
を示している。

【００１７】Ｓ１：前座標点（例えば図２のＡ）から加
工を開始する。 Ｓ２：アクシデントが発生したかどうかを検出し、発生
したと判定された場合には次のステップＳ３へ進み、発
生していない場合にはステップＳ１３へ進む。

【００１８】Ｓ３：機械を停止させる。 Ｓ４：アクシデントにより生じた障害物が除去された後
再スタートスイッチがオン操作されたかどうかを判定
し、再スタートスイッチがオン操作されていないときに
はステップＳ３へ戻って機械は停止状態を保持し、オン
操作されたときにはステップＳ５へ進む。

【００１９】Ｓ５：前座標点（Ａ）をバックサーチす
る。 Ｓ６：アシストガスを噴射させるとともに、被加工物３
のカーフＤに沿う倣い動作を開始させる。

【００２０】Ｓ７：アシストガス圧の検知を行う。 Ｓ８：所定距離間におけるアシストガス圧の検知によっ
てそのアシストガス圧が所定値Ｎ以上に上昇したかどう
かを判定し、所定値Ｎ以上に上昇しているときには次の
ステップＳ９に進み、所定値Ｎに達していないときには
例えばカーフ幅が小さすぎる等の理由で検知異常が発生
していると判断されるためステップＳ１３へ進む。

【００２１】Ｓ９：アシストガス圧の上昇点をアクシデ
ント発生点Ｂと判断して機械を停止させる。 Ｓ１０：アシストガスの噴射を停止させるとともに、倣
い動作を停止させる。

【００２２】Ｓ１１：アクシデント発生点Ｂより加工テ
ーブル１の惰走距離分だけ加工ヘッド２をカーフＤに沿
って戻すようにその加工ヘッド２に対する加工テーブル
１の相対位置を移動させる。

【００２３】Ｓ１２：後退位置においてレーザ光，アシ
ストガスおよび倣い動作をオン作動させ、それによって
加工を再開する。 Ｓ１３：加工ラインＬに沿って次座標点までの加工を実
行する。

【００２４】本実施例によれば、加工中のアクシデント
発生時においてオペレータは障害物を取り除いて再スタ
ートスイッチをオン操作するだけで、自動的にかつ速や
かにアクシデント発生点からの加工を再開することがで
きる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、前述のように構成されている
ので、レーザ加工機による被加工物の加工中にトーチ干
渉等のアクシデントが発生しても、そのアクシデント発
生点からの再加工を自動的かつ迅速に行うことができ、
これによりオペレータの負担軽減と機械停止時間の短縮
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシステム構成図

【図２】本発明の一実施例のシステムにおける制御動作
説明図

【図３】本発明の一実施例のシステムにおけるアシスト
ガスのガス圧の変化状態説明図

【図４】本発明の一実施例のシステムにおける制御動作
を実行するためのフローチャート図

【符号の説明】

１ 加工テーブル ２ 加工ヘッド ３ 被加工物 ８ 噴射通路 ９ レーザ発振器 １１ アシストガス源 １３ 圧力センサ １５ コントロールユニット Ａ 始点座標 Ｂ アクシデント発生点 Ｄ カーフ Ｌ 加工ライン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物の加工中におけるアクシデント
   発生点をその発生点の前後での被加工物に噴射されるア
   シストガスの圧力差によって検出し、こうして検出され
   たアクシデント発生点から前記被加工物の加工を再開す
   ることを特徴とするレーザ加工機の制御方法。
2. 【請求項２】 加工テーブル上に載置される被加工物に
   対してレーザ光を照射するとともにアシストガスを噴射
   する加工ヘッドを備えるレーザ加工機の制御装置であっ
   て、（ａ）前記加工ヘッドによる前記被加工物の加工中
   におけるアクシデント発生時にそのアクシデント発生点
   に至る加工ライン上の始点座標を検索してその始点座標
   に前記被加工物の前記加工ヘッドに対する相対位置を戻
   す始点座標帰還手段、（ｂ）この始点座標帰還手段によ
   り前記被加工物の前記加工ヘッドに対する相対位置が始
   点座標に戻された後に、前記加工ラインに沿って前記ア
   シストガスのみを噴射させつつ前記加工ヘッドを前記被
   加工物に対して相対移動させることによって前記アクシ
   デント発生点をその発生点の前後での被加工物に噴射さ
   れるアシストガスの圧力差によって検出するアクシデン
   ト発生点検出手段および（ｃ）このアクシデント発生点
   検出手段により検出されたアクシデント発生点から前記
   加工ヘッドによる前記被加工物の加工を再開する加工再
   開制御手段を備えることを特徴とするレーザ加工機の制
   御装置。
3. 【請求項３】 加工テーブル上に載置される被加工物に
   対してレーザ光を照射するとともにアシストガスを噴射
   する加工ヘッドを備えるレーザ加工機の制御装置であっ
   て、（ａ）前記加工ヘッドによる前記被加工物の加工中
   におけるアクシデント発生時にそのアクシデント発生点
   に至る加工ライン上の始点座標を検索してその始点座標
   に前記被加工物の前記加工ヘッドに対する相対位置を戻
   す始点座標帰還手段、（ｂ）この始点座標帰還手段によ
   り前記被加工物の前記加工ヘッドに対する相対位置が始
   点座標に戻された後に、前記加工ラインに沿って前記ア
   シストガスのみを噴射させつつ前記加工ヘッドを前記被
   加工物に対して相対移動させることによって前記アクシ
   デント発生点をその発生点の前後での被加工物に噴射さ
   れるアシストガスの圧力差によって検出するアクシデン
   ト発生点検出手段、（ｃ）このアクシデント発生点検出
   手段によりアクシデント発生点が検出された後に、前記
   被加工物の前記加工ヘッドに対する相対位置をその加工
   ヘッドの前記被加工物に対する相対移動の惰走距離分だ
   け前記加工ラインに沿って戻す惰走距離帰還手段および
   （ｄ）この惰走距離帰還手段により戻された点から前記
   加工ヘッドによる前記被加工物の加工を再開する加工再
   開制御手段を備えることを特徴とするレーザ加工機の制
   御装置。