JPH0696198B2 - レ−ザ用数値制御装置 - Google Patents

レ−ザ用数値制御装置

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JPH0696198B2
JPH0696198B2 JP62107829A JP10782987A JPH0696198B2 JP H0696198 B2 JPH0696198 B2 JP H0696198B2 JP 62107829 A JP62107829 A JP 62107829A JP 10782987 A JP10782987 A JP 10782987A JP H0696198 B2 JPH0696198 B2 JP H0696198B2
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は加工用大出力レーザ発振器に関し、詳細には数
値制御装置(CNC)とレーザ発振器を結合したレーザ加
工機のレーザ用数値制御装置に関する。
〔従来の技術〕 数値制御装置とレーザ発振器を結合して数値制御される
レーザ加工機を構成することにより、より複雑な加工を
高速及び高精度で加工することが行われつつある。
第2図に従来のレーザ加工機におけるレーザ発振器及び
加工テーブルの制御方式を示す。図において、1はレー
ザ発振器であり、電源3によって駆動される。11は電源
ケーブルであり、電源3の出力をレーザ発振器1に伝送
する。レーザ発振器1中ではガス調節装置などの各種の
シーケンス制御が必要であり、それはプログラマブルコ
ントローラ(PC)2によって制御される。ケーブル9は
プログラマブルコントローラ2とレーザ発振器1の信号
の授受を行う。勿論プログラマブルコントローラ2はレ
ーザ発振器1のみならず電源3も制御している。レーザ
発振器1からの出力ビームはビームガイド6を経由して
集光系7に至り、ワーク8上に集光される。ワーク8は
加工テーブル4上に固定されており、数値制御装置(CN
C)5によって加工テーブル4が制御されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
こうした従来のシステムには以下のような問題点があ
る。
第1に装置が大型複雑化しており、個々の要素が分離し
て配置され、CNC5はPC2を介してレーザ発振器1のアク
チュエータを制御しているので、CNC5の高速性能を十分
に発揮できず、しかも設置及び保守に時間を要し、スペ
ースファクタが悪い。
第2にCNC5とレーザ発振器1及び電源3を制御するPC2
のデータ処理能力にアンバランスがあり、レーザ発振器
1を電源3のみによってはレーザ出力のフィードバック
制御のような、複雑な制御をすることが困難である。
第3に別々に配置された電源3、PC2、CNC5間に、演算
制御回路などの電気的な共通部分があり、冗長度が高
く、経済的でない。
本発明の目的は上記問題点を解決し、小型で、高速性能
である経済的なレーザ用数値制御装置を提供することを
目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では上記の問題点を解決するために、レーザ発振
器、レーザ発振用の駆動電源及び数値制御装置(CNC)
からなるレーザ用数値制御装置において、レーザ媒質ガ
スの排気、封入、放電電圧の印加、切断制御、前記レー
ザ発振器の運転監視を制御するシーケンス制御手段と、
放電すべき放電管を選択し、レーザ出力を制御し、前記
レーザ媒質ガスの圧力調整及びレーザ発振モードを制御
する出力制御手段と、前記レーザ発振器のレーザ出力を
モニタして放電電流制御によりレーザ出力をフィードバ
ック制御するフィードバック制御手段と、前記レーザ発
振器の動作特性、放電中の放電管、保守点検事項、異常
状態を表示し、オペレータの質問に対して応答する対話
機能を有する表示制御手段と、加工テーブルの位置及び
速度を制御するテーブル制御手段と、を具備し、前記レ
ーザ発振器、前記駆動電源、前記CNCを一つの筐体内に
配置し、前記シーケンス制御手段、前記出力制御手段、
前記フィードバック制御手段及び前記表示制御手段を、
前記CNCのマイクロプロセッサによって実行するように
構成したことを特徴とするレーザ用数値制御装置が、提
供される。
〔作用〕
レーザ発振器、レーザ発振用の駆動電源、CNCを一体に
構成することにより、構成がコンパクトになる。また、
シーケンス制御手段、出力制御手段、フィードバック制
御手段、表示制御手段及びテーブル制御をCNCのマイク
ロプロセッサで実行することにより、PC(プログラマブ
ル・コントローラ2)あるいはレーザ制御装置等を使用
せずに、小型で高性能のレーザ用数値制御装置を構成す
る。
〔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。
第1図に本発明の一実施例のブロック図を示す。第2図
と同一の構成要素には同一の記号が付してある。第1図
において、レーザ発振器1、電源3、数値制御装置(CN
C)5が同一筐体内に配置されている。ここで、レーザ
発振器1、電源3、数値制御装置(CNC)5の各制御手
段が統合して制御されているものを『NCレーザ』と称す
る。このNCレーザ14とこれによって制御される加工テー
ブル(機械側構成)4の2つの部分からレーザ加工機を
構成することによって、第2図の従来装置の構成と比較
すると、全体の構成が簡略化される。
ただし、ここではレーザ発振器1、電源3、数値制御装
置(CNC)5が同一筐体内に構成されている例を示した
が、これに限定されることなく、3つの構成要素が機能
的に冗長度なく結合されていることが本質的である。こ
のNCレーザ14では数値制御装置(CNC)5がマイクロプ
ロセッサ構成となっており、数値制御装置(CNC)5内
のCPU13によって、ソフトウエア的に処理される。これ
らのハードウェア構成についてはよく知られているの
で、その説明を省略する。
次にこれらのソフトウエアで処理される機能について述
べる。
〔レーザ加工運転のためのシーケンス制御〕
これは従来技術ではプログラマブルコントローラ或いは
手動で操作されていた機能である。具体的には、 (i)レーザ媒質ガスの排気、ガス封入等の運転準備。
(ii)放電電圧の印加及び切断、シャッター開閉等によ
る発振制御。
(iii)放電電流、レーザ管電圧、アーク電流等を監視
し、これらが一定値を越えた場合に運転を停止し、また
は非常停止状態とする。
〔出力条件の設定及び変更による出力制御〕
これも従来は困難であり、その一部が手動でなされてい
た、NCレーザでは自動的にかつ高速で行うことができ
る。具体的には、 (i)放電するレーザ管の選択を制御する。出力条件に
応じて、複数のレーザ管のうち実際に放電し、発振に寄
与するレーザ管を選択する。これはレーザ発振中にNCレ
ーザの機能により、レーザ発振中に自由に変更できるの
で10W〜1000W程度の大幅な出力範囲で出力制御が可能で
ある。
(ii)圧力の調整を行う。放電開始時には圧力を35Torr
に下げて放電開始電圧を低下させ開始後に45Torr程度に
戻すことにより、電源の負担を軽減する。運転停止時に
は装置内圧力を大気圧に維持してオイルの逆流を防止し
ている。
(iii)レーザ発振モードの制御を行う。レーザ発振中
に連続波の出力値の変更、パルス出力の周波数及びパル
スレートの変更、ピアシング加工の発振モードを変更し
て、各種の加工条件の要求を満たすことができる。
〔各種のフィードバック制御〕
従来はフィードバック制御ための専用の制御装置を必要
としたが、NCレーザ14では数値制御装置(CNC)5のCPU
の機能が向上しているので、特別のハードウェアの増設
をすることなく実行することができる。これらの条件と
しては (i)レーザ出力のフィードバックを行う。NCレーザで
は常時出力の一部をモニタしており、一方、出力設定値
から放電電流制御を行っているので、両者の組合せから
出力フィードバックの制御が可能である。
(ii)レーザ媒質ガスのガス圧力の制御を行う。これら
のガス圧力はレーザ出力に影響を与えるので、間接的に
レーザ出力の制御を行うこととなる。
(iii)アライメントの制御を行う。レーザ共振器を構
成する一枚のミラーに対して出力をモニタ量としてフィ
ードバックをかけて自動アライメントを取ることができ
る。
〔加工テーブルの制御〕
加工テーブルの制御については、通常の数値制御装置の
各軸の制御と同様であるので、省略する。
但し、レーザ加工機では加工速度が通常の機械加工に比
べて高速であるので、これに対してパルス分配等も高速
に処理する必要がある。
〔各種情報の表示及び対話機能〕
数値制御装置(CNC)5のCRT表示装置に各種の表示を行
う。さらに、これらの表示に対して、対話型機能を付加
することにより、レーザ加工機として、より知能的にな
る。これら表示機能には次のものがある。
(i)動作特性の表示を行う。例えば、出力モード、出
力パワー、パルス定数(周波数、パルス幅)等の値を表
示する。
(ii)動作条件の表示を行う。レーザガス圧力、放電を
行っているレーザ管の番号等の条件を表示する。
(iii)保守、点検の指示事項を表示する。例えば、オ
イル交換、光学部品の交換等の一定期間に保守が必要な
内容を指示表示する。これらの時間は数値制御装置(CN
C)5内部の時計タイマによって計算される。
(iv)異常状態を表示して、オペレータに指示を与え
る。例えば、破損個所の表示と、対応処置の表示等を行
う。
(v)上記の表示は対話機能を取り入れ、オペレータが
数値制御装置(CNC)5に対して、質問することによ
り、数値制御装置(CNC)5が答えることにより、オペ
レータの負担を軽減する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明では、レーザ発振器、駆動電
源、数値制御装置(CNC)を一体に構成し、かつ、シー
ケンス制御手段、出力制御手段、表示制御手段及びフィ
ードバック制御手段をCNCのマイクロプロセッサで実行
するようにしたので、PC(プログラマブル・コントロー
ラ)、駆動電源用制御装置を必要とせず、装置が小型化
され、構成が簡単になり、取扱いが簡易になる。また、
CNCがPCを介することなく直接にレーザ発振器等のアク
チュエータを制御できるため、高速処理が可能になる。
さらに、放電すべき放電管を選択してレーザ出力を制御
するように構成したので、広い範囲にわたってレーザ出
力の制御が可能になる。
また、保守点検事項及び異常状態を表示し、オペレータ
の質問に対して応答する対話機能を設けたので、オペレ
ータの負担を軽くし、保守を確実に行うことができ、レ
ーザ発振器の損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、 第2図は従来のレーザ加工機の構成を示す図である。 1……レーザ発振器 2……プログラマブルコントローラ 3……電源 4……加工テーブル 5……数値制御装置(CNC) 6……ビームガイド 7……集光系 8……ワーク 13……CPU 14……NCレーザ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−69979(JP,A) 特開 昭60−27488(JP,A) 特開 昭60−76296(JP,A) 特開 昭61−242784(JP,A) 特開 昭61−277261(JP,A) 特開 昭60−153024(JP,A) 特表 昭60−502193(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ発振器、レーザ発振用の駆動電源及
    び数値制御装置(CNC)からなるレーザ用数値制御装置
    において、 レーザ媒質ガスの排気、封入、放電電圧の印加、切断制
    御、前記レーザ発振器の運転監視を制御するシーケンス
    制御手段と、 放電すべき放電管を選択し、レーザ出力を制御し、前記
    レーザ媒質ガスの圧力調整及びレーザ発振モードを制御
    する出力制御手段と、 前記レーザ発振器のレーザ出力をモニタして放電電流制
    御によりレーザ出力をフィードバック制御するフィード
    バック制御手段と、 前記レーザ発振器の動作特性、放電中の放電管、保守点
    検事項、異常状態を表示し、オペレータの質問に対して
    対応する対話機能を有する表示制御手段と、 加工テーブルの位置及び速度を制御するテーブル制御手
    段と、 を具備し、前記レーザ発振器、前記駆動電源、前記CNC
    を一つの筐体内に配置し、 前記シーケンス制御手段、前記出力制御御手段、前記フ
    ィードバック制御手段及び前記表示制御手段を、前記CN
    Cのマイクロプロセッサによって実行するように構成し
    たことを特徴とするレーザ用数値制御装置。
JP62107829A 1987-04-30 1987-04-30 レ−ザ用数値制御装置 Expired - Lifetime JPH0696198B2 (ja)

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