JPH09308980A

JPH09308980A - レーザ切断加工機の倣い制御装置及びその方法

Info

Publication number: JPH09308980A
Application number: JP8147930A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Ato; 敦雄阿戸
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 1997-12-02
Also published as: CN1167664A

Abstract

(57)【要約】【課題】ピアッシングポイントの近傍を再度通過する
際に、材料の盛り上がりやヒゲによってハイトセンサが
影響を受けずに、安定した精度の高い切断加工を可能と
したレーザ切断加工機の倣い制御装置及びその方法を提
供する。【解決手段】ハイトセンサを用いてワーク３とノズル
２の先端との距離Ｌが一定になるようにノズル２の高さ
を倣い制御する倣い制御方法において、ノズル２の位置
がピアッシングポイントＰを内包する所定範囲Ａ以内に
あるときは、常時ノズル２の倣い制御を行わず、又、上
記所定範囲Ａ以外にあるときは、常時倣い制御を行な
う。ノズル２の位置が所定範囲Ａ以内にあるか、又は以
外にあるかによって、倣い制御指令を倣い制御部６に出
力するのは、ノズル２の現在位置に基づいて自動的に出
力してもよいし、又は、作業プログラム内に倣い制御オ
ン／オフ命令を記述してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイトセンサによ
りノズル高さの倣い制御をおこなうレーザ切断加工機の
倣い制御装置に関し、特にピアッシングポイント近傍に
おける倣い制御を安定化できるレーザ切断加工機の倣い
制御装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザにより板状のワークを切断加工す
るレーザ切断加工機においては、切断加工中のノズル先
端とワークとの距離を常時一定に保持する必要がある。
このために、従来から、ノズル先端とワークとの距離を
一定にする種々の倣い制御装置が提案されており、ハイ
トセンサを使用してノズル先端とワークとの距離を測定
し、この距離が常時一定になるようにノズルの高さを制
御するようにしたものが提案されている。ハイトセンサ
としては例えば静電容量センサ、磁気センサ等が使用さ
れており、これらの静電容量センサ及び磁気センサはノ
ズルとワークとの間の静電容量や磁気特性がノズル先端
とワークとの距離に相関性があることを利用している。

【０００３】例えば静電容量センサを使用した倣い制御
装置では、アルミニウム、ステンレス等の非鉄金属のワ
ークをピアッシングする時に発生するプラズマによっ
て、検出される上記の静電容量が変動する。これによ
り、ハイトセンサが誤動作し、ノズルとワークとの距離
を一定に保持することが困難となる場合がある。このた
めに、ピアッシング時のノズル高さの倣い制御の上記不
安定性を改善する装置が従来から提案されている。例え
ば特開平７−１６４１７４号公報において、ピアッシン
グ開始直後はハイトセンサによる倣い制御は行わないよ
うにし、ピアッシングが完了して加工ヘッドが予め設定
された所定時間経過後又は所定距離移動した後に、倣い
制御を行なうようにした倣い制御方法が提案されてい
る。

【０００４】又、上記静電容量センサ等の非接触式セン
サを使用した倣い制御装置では、既に加工した孔を再度
ノズルが通過する場合に、ハイトセンサがこの孔を検知
してノズルが孔に落ち込むという問題が生じる。この問
題を解決する手段として、例えば特開平６−２２６４８
０号公報において、ノズル高さの下限値をその設定サイ
クルにより設定しておき、ノズル高さがその下限値より
も下降する方向の倣い制御を無効とする、すなわち孔の
通過時はノズル高さを下限値に固定する倣い高さ制御装
置が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなハイトセンサが、レーザ切断加工機によりワーク
をピアッシングしたときにピアッシングポイントＰ（ピ
アッシング中心位置とも言う。）の周囲に発生した材料
の盛り上がりやヒゲ等の影響を受け、これによって前述
の倣い制御が不安定になることが多い。図９（１）には
この盛り上がりの例を、又図９（２）にはこのヒゲの例
を示している。同図（１）において、盛り上がり１１は
ピアッシング時に溶融した材料が板状のワーク３の表面
に出て来てピアッシングポイントＰの孔の周囲に付着し
たものであり、このような盛り上がり１１の最大直径Ｄ
は例えば約５mm程度となることもある。又、同図（２）
のヒゲ１２は、ピアッシング時に溶融した材料が板状の
ワーク３の表面から線状に伸びて凝結し、ピアッシング
ポイントＰの孔の周囲に付着したものである。上記のよ
うにこれらの盛り上がり１１及びヒゲ１２はワーク材料
と略同等の金属成分からなっているので、例えば静電容
量センサ等のハイトセンサはこれらに反応してしまう。
したがって、ピアッシングポイントＰの近傍をノズル２
が再び通過する際にハイトセンサが盛り上がり１１やヒ
ゲ１２に反応し、ノズル高さの倣い制御がこれらの影響
を受けて不安定になり、ハンチング等が生じるという問
題が生じている。

【０００６】図１０は、ワークの切断加工時の加工軌跡
例を示している。同図ではワーク３内に細長い長方形状
の切断部３ａを板取りするような切断加工例を示してお
り、ここで、切断部３ａの縦寸法は例えば１０mmとなっ
ている。このような切断部３ａをワーク３から切断する
場合、ピアッシングポイントＰから切断開始し、ノズル
２を切断部３ａの外周線に向かって移動させ、切断部３
ａの外周線に到達したらその外周軌跡に沿って切断加工
を行なう。そして、ノズル２が再びピアッシングポイン
トＰの近傍の位置Ｑを通過するとき、ピアッシングポイ
ントＰの周囲に上記のような盛り上がり１１やヒゲ１２
が発生している場合は、これらの影響を受けてノズル高
さの倣い制御が不安定となる。これにより、ピアッシン
グポイントＰ近傍での切断精度が良くないという問題が
生じている。

【０００７】前述した従来の倣い制御装置のような、例
えばピアッシング開始直後の一定時間又は一定距離の間
のみ倣い制御を行なわないようにするものや、ノズル２
の高さが所定の下限値より下降する方向の倣い制御を無
効とするもの等では、上述したようにピアッシングポイ
ントＰの近傍を再びノズル２が通過するときに、盛り上
がり１１やヒゲ１２等にハイトセンサが反応して倣い制
御が不安定になることを防止することができない。この
ために、ピアッシングポイント近傍の切断精度の劣化を
防止できないという問題が発生している。

【０００８】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、ピアッシングポイントの近傍を再度通過
する際に、ピアッシングポイントに発生した材料の盛り
上がりやヒゲによってハイトセンサが影響を受けずに、
安定して精度の高い切断加工を可能としたレーザ切断加
工機の倣い制御装置及びその方法を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、加工ヘ
ッド１に設けられたハイトセンサによってワーク３とノ
ズル２の先端との距離Ｌを測定し、距離Ｌが一定になる
ようにノズル２の高さを倣い制御するレーザ切断加工機
の倣い制御方法において、前記ノズル２の位置がピアッ
シングポイントＰを内包する所定範囲Ａ以内にあるとき
は、常時ノズル２の前記倣い制御を行わず、ノズル２の
高さを所定値に固定した方法としている。

【００１０】請求項１に記載の発明によると、ノズルの
位置がピアッシングポイントＰを内包する所定範囲Ａ以
内に入っているか否かを常時判断し、所定範囲Ａ以内に
入っているときはピアッシングポイントＰ近傍を通過中
であるとみなす。このとき、ノズル高さの倣い制御を行
わないので、ハイトセンサがピアッシングポイントＰの
周囲の盛り上がりやヒゲの影響を受けてノズル高さの倣
い制御が不安定になることが無くなる。したがって、ノ
ズル高さが安定するので、ピアッシングポイントＰ近傍
の切断精度が良くなり、切断品質が向上する。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のレーザ切断加工機の倣い制御方法において、前記ノズ
ル２の位置が前記所定範囲Ａ以外にあるときは、常時ノ
ズル２の高さを前記倣い制御にて制御する方法としてい
る。

【００１２】請求項２に記載の発明によると、ノズルの
位置がピアッシングポイントＰを内包する所定範囲Ａ以
外であるときは、ノズル高さの倣い制御を行なうように
する。このとき、一旦上記所定範囲Ａ以内に入った後に
再びこの所定範囲Ａ以外に出たとき、ノズル高さの倣い
制御が再度行われる。よって、ハイトセンサがピアッシ
ングポイントＰの近傍では盛り上がりやヒゲの影響を受
けずに、又ピアッシングポイントＰから離れた位置では
ノズル高さの倣い制御が行われるので、ノズル高さが安
定化される。したがって、ピアッシングポイントＰ近傍
の切断精度が良くなり、切断品質が向上する。

【００１３】請求項３に記載の発明は、加工ヘッド１に
配設され、ワーク３とノズル２の先端との距離Ｌを測定
するハイトセンサと、ハイトセンサで測定された距離Ｌ
が一定になるようにノズル２の高さを倣い制御する倣い
制御部６とを備え、予め設定された切断加工軌跡に沿っ
てノズル２が移動するようにノズル２の位置を制御しな
がらワーク３を切断するレーザ切断加工機の倣い制御装
置において、ピアッシングポイントＰの位置を記憶する
第１記憶手段３１と、前記ハイトセンサに影響を及ぼす
恐れのある、ピアッシングポイントＰを中心とする所定
範囲Ａの中心からの距離Ｒを記憶する第２記憶手段３２
と、ノズル２の現在位置と第１記憶手段３１が記憶して
いるピアッシングポイントＰの位置との距離ｒを演算す
るノズル距離演算手段３３と、ノズル距離演算手段３３
が演算したノズル２の現在位置とピアッシングポイント
Ｐとの間の距離ｒと、第２記憶手段３２が記憶している
距離Ｒとを比較し、距離ｒが距離Ｒ以内か否かを判定す
る判定手段３４と、判定手段３４で距離ｒが距離Ｒ以内
であると判定されたときは、常時ノズル２の前記倣い制
御を行わず、前記倣い制御部６にノズル２の倣い制御オ
フ指令を出力するノズル高さ制御手段３５とを備えた構
成としている。

【００１４】請求項３に記載の発明によると、第１記憶
手段３１はピアッシングポイントＰの位置を記憶し、又
第２記憶手段３２は、ワークとノズル先端との距離を測
定するハイトセンサに影響を及ぼすと予想され、かつピ
アッシングポイントＰを中心とする所定範囲Ａの中心か
らの距離Ｒを、予め記憶しておく。そして、加工切断中
において、ノズル距離演算手段３３は常時ノズルとピア
ッシングポイントＰとの距離ｒを演算し、判定手段３４
はこの演算された距離ｒが所定範囲Ａの上記距離Ｒ以内
に入っているか否かを常時判断する。この判断結果で距
離ｒが距離Ｒ以内に入っているときは、ノズル高さ制御
手段３５はノズルがピアッシングポイントＰの近傍を通
過中とみなし、このとき常時ノズル高さの倣い制御は行
わなずに、倣い制御部にノズルの倣い制御オフ指令を出
力する。これによって、ハイトセンサはピアッシングポ
イントＰの近傍の盛り上がりやヒゲの影響を受けること
が無くなり、よってノズル高さが安定化される。したが
って、ピアッシングポイントＰの近傍の切断精度が良く
なり、切断品質が向上する。

【００１５】請求項４に記載の発明は、加工ヘッド１に
配設され、ワーク３とノズル２の先端との距離Ｌを測定
するハイトセンサと、ハイトセンサで測定された距離Ｌ
が一定になるようにノズル２の高さを倣い制御する倣い
制御部６とを備え、予め設定された切断加工軌跡に沿っ
てノズル２が移動するようにノズル２の位置を制御しな
がらワーク３を切断するレーザ切断加工機の倣い制御装
置において、ピアッシングポイントＰを内包し、かつ前
記ハイトセンサに影響を及ぼす恐れのある所定範囲Ａ内
を、ノズル２の前記加工軌跡が通過するとき、前記倣い
制御部６にノズル２の倣い制御オフ指令を出力する制御
装置８を備えた構成としている。

【００１６】請求項４に記載の発明によると、ワークと
ノズル先端との距離を測定するハイトセンサに影響を及
ぼすと予想され、かつピアッシングポイントＰを内包す
る所定範囲Ａを、ノズルの加工軌跡が通過するときに
は、制御装置はノズルがピアッシングポイントＰ近傍を
通過中とみなし、常時ノズル高さの倣い制御は行わなず
に、倣い制御部６にノズル２の倣い制御オフ指令を出力
する。これによって、ハイトセンサはピアッシングポイ
ントＰの近傍の盛り上がりやヒゲの影響を受けることが
無くなり、ノズル高さが安定化される。したがって、ピ
アッシングポイントＰの近傍の切断精度が良くなり、切
断品質が向上する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係わる実施形態
の例を図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係
わる基本的な概念を説明する図であり、切断部３ａの切
断加工の軌跡とピアッシングポイントＰとの関係を示し
ている。本発明においては、ピアッシングポイントＰを
内包した所定範囲Ａを予め設定しておき、切断部３ａの
切断加工軌跡がこの所定範囲Ａ内に入っている間は、ノ
ズル高さの倣い制御は行わずに所定高さに固定し、上記
軌跡がこの所定範囲Ａ以外に出たら、再びノズル高さの
倣い制御を行うようにしたものである。ここで、上記の
所定範囲Ａにおける倣い制御のオン／オフ指令の切り換
えは、制御装置によって自動的に行ってもよいし、ある
いは加工プログラム内に予め命令言語として記述しても
よい。すなわち、本発明に係わる制御装置がピアッシン
グポイントＰの位置とノズル２の現在位置との関係か
ら、自動的にノズル２の現在位置が所定範囲Ａ以内にあ
るか否かを判断して倣い制御指令をオン／オフしてもよ
い。あるいは、本発明に係わる制御装置によって切断加
工作業を行なうための作業命令をプログラムする作業者
（プログラマ）が予め所定範囲Ａを設定し、これに基づ
いて倣い制御オン／オフ命令を記述して上記プログラム
を作成してもよい。以下に、図面を参照して詳細を説明
する。

【００１８】まず、第１実施形態の例を説明するが、本
例は、上記の内、ピアッシングポイントＰの位置から自
動的に所定範囲Ａを算出し、算出した所定範囲Ａとノズ
ル２の位置とに基づいて倣い制御指令を自動的にオン／
オフする例を示している。

【００１９】図２は、レーザ加工切断機の構成図を示し
ている。加工ヘッド１はワーク３にレーザビーム４を照
射して切断加工するものであり、内部にはレーザ光を導
く光学機器等が設けられている。レーザ加工切断機の図
示しないレーザ発振器から出射されたレーザ光は図示し
ない光学機器によって加工ヘッド１内に導かれ、加工ヘ
ッド１の下部に設けられたノズル２の先端からワーク３
にレーザビーム４として照射される。又、加工ヘッド１
は図示しないＸＹ駆動モータによって駆動されてワーク
３に平行なＸ−Ｙ平面上を移動自在となっており、と同
時に、Ｚ軸サーボモータ９によって駆動されてＸ−Ｙ平
面に直交するＺ軸方向に移動自在となっている。さら
に、加工ヘッド１にはノズル２の先端とワーク３との間
の距離Ｌを測定するハイトセンサが備えられている。す
なわち、ノズル２は、ノズル２の先端とワーク３との間
の静電容量に基づいて上記距離Ｌを測定する上記ハイト
センサとしての静電容量センサを兼ねている。そして、
この静電容量センサにより検出されたノズル２の先端と
ワーク３との間の静電容量はセンサアンプ５によって電
圧信号に変換され、この電圧信号は倣い制御部６に入力
されている。

【００２０】倣い制御部６はノズル２の先端とワーク３
との間の距離Ｌが所定値になるように加工ヘッド１のＺ
軸位置を倣い制御するものであり、例えばマイクロコン
ピュータ等を主体にして構成されている。倣い制御部６
は、センサアンプ５から入力した上記電圧信号の大きさ
と、制御装置８によって設定されたノズル２の高さの目
標値に対応した所定値との差を演算し、この差が小さく
なるように速度指令値をＺ軸サーボモータ９に出力す
る。これによって、前記静電容量が一定になるように、
ノズル２のＺ軸位置が倣い制御される。

【００２１】制御装置８は例えばマイクロコンピュータ
等を主体にして構成されており、本発明に係わる倣い制
御装置の主要部に相当する。制御装置８の内部には、ワ
ーク３の切断加工作業命令が加工順序に従って記述され
たプログラムを記憶するメモリが備えられており、この
プログラムは本倣い制御装置のオペレータによって上記
メモリに書き込まれる。制御装置８は、自動運転時に上
記プログラムに記述された各作業命令に従って、例えば
上記ＸＹ駆動モータに指令信号を出力して加工ヘッド１
をＸ−Ｙ平面内で駆動したり、レーザビーム４の照射開
始指令をレーザ発振器に出力したりすると共に、倣い制
御部６を介してＺ軸方向の位置決め制御及び倣い制御を
行なう。あるいは、制御装置８は、ピアッシングポイン
トＰの位置座標（Ｘ0 、Ｙ0 ）を入力して記憶し、又、
切断加工時に加工ヘッド１の現在位置（Ｘ1 、Ｙ1 ）を
随時読み取り、その両位置間の距離の演算及び所定範囲
Ａとの比較を行ない、その結果に基づいて倣い制御部６
に倣い制御オン／オフ指令を出力する。

【００２２】図３は上記制御装置８の要部機能ブロック
図を示しており、以下同図に基づいて説明する。第１記
憶手段３１はピアッシングポイントＰの位置（Ｘ0 、Ｙ
0 ）をピアッシングの度に記憶する。又、第２記憶手段
３２はピアッシングポイントＰを内包する所定範囲Ａの
範囲を記憶するものである。この範囲は、ハイトセンサ
によるワーク３とノズル２の先端との間の距離Ｌの測定
に悪影響を及ぼす恐れのある、例えばピアッシング時の
材料の盛り上がり１１やヒゲ１２等が存在するエリアに
予め設定される。尚、本実施形態例では、上記所定範囲
Ａとして、ピアッシングポイントＰの位置から所定の距
離Ｒ以内に入っている円形状のエリアを設定している。

【００２３】又、ノズル距離演算手段３３は、第１記憶
手段３１が記憶したピアッシングポイントＰの位置（Ｘ
0 、Ｙ0 ）と、ノズル２の現在位置（Ｘ1 、Ｙ1 ）との
水平方向距離を演算する。そして、判定手段３４は、ノ
ズル距離演算手段３３が演算した上記距離と、第２記憶
手段３２が記憶している所定範囲Ａとを比較し、上記距
離が所定範囲Ａ以内か否かを判定する。ノズル高さ制御
手段３５は、この判定に基づいてノズル２の倣い制御を
行うか否かを判断し、倣い制御部６に倣い制御オン／オ
フ指令を出力する。

【００２４】図４は本実施形態における制御フローチャ
ートの例を示しており、以下、同図に基づいて説明す
る。尚、以下の説明では、各ステップ番号にＳを付して
いる。まず、Ｓ１で制御装置８は加工ヘッド１をピアッ
シングポイントＰへ位置決め完了させると、Ｓ２で第１
記憶手段はピアッシングポイントＰの座標（Ｘ0 ，Ｙ0
）を記憶する。次に、Ｓ３で制御装置８は倣い制御部
６に倣い制御オン指令を出力し、これによって倣い制御
部６はＳ４〜Ｓ６の倣い位置決めサイクル処理を行な
う。すなわち、Ｓ４でピアッシング高さへの倣い制御を
開始し、Ｓ５でノズル２がピアッシング高さに来たか否
かを判断し、来たときはＳ６で倣い位置決め完了信号を
制御装置８に送信する。尚、上記Ｓ５でピアッシング高
さに来てないときは来るまでＳ５の判断を繰り返す。Ｓ
７で、制御装置８は上記倣い位置決め完了信号を受信し
て倣い制御部６に倣い制御オフ指令を出力し、倣い制御
部６はこの指令を受けてピアッシング高さへの倣い制御
を終了する。

【００２５】そして、Ｓ８で制御装置８はノズル２より
アシストガスを噴出しながらワーク３へレーザビーム４
を照射してピアッシングを実行し、このピアッシング完
了後、Ｓ９でノズル２を切断高さへ移動させて切断加工
を開始する。この切断加工の間は、制御装置８において
は、前記プログラムに記述された移動命令によるノズル
２のＸＹ位置決め制御（Ｓ１１）と、倣い制御部６への
倣い制御指令のオン／オフ制御（Ｓ２１〜Ｓ２７）とが
並列処理される。

【００２６】すなわち、Ｓ１１では、プログラムで設定
された切断軌跡に従って、切断終了位置までＸＹ位置決
め制御を行なう。一方、Ｓ２１ではノズル２の現在切断
位置（Ｘ1 ，Ｙ1 ）を位置検出手段（図示せず）から入
力し、Ｓ２２でピアッシングポイントＰの位置（Ｘ0 ，
Ｙ0 ）と現在の切断位置（Ｘ1 ，Ｙ1 ）との距離ｒを数
式「ｒ＝〔（Ｘ1 −Ｘ0 ）²＋（Ｙ1 −Ｙ0
）²〕^1/2」に基づいて求める。そして、Ｓ２３で数
式「Ｒ≦ｒ」を満足するか否かを判断する。ここで、距
離ＲはピアッシングポイントＰの位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）を
中心とした所定範囲Ａを表す円形のエリアの半径であ
り、この距離Ｒは予め所定値に設定されているものとす
る。Ｓ２３において上記数式を満足するとき、すなわ
ち、切断位置（Ｘ1 ，Ｙ1）がピアッシングポイントＰ
の位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）より距離Ｒ以上離れたときは、Ｓ
２４で倣い制御オン指令の出力中か否かを判断し、倣い
制御オン指令出力中のときはＳ２１に戻って処理を繰り
返し、倣い制御オン中でないときはＳ２５で倣い制御オ
ン指令を出力してＳ２１に戻って処理を繰り返す。又、
Ｓ２３において満足しないとき、すなわち、切断位置
（Ｘ1 ，Ｙ1 ）がピアッシングポイントＰの位置（Ｘ0
，Ｙ0 ）より距離Ｒ以内に近づいたときは、Ｓ２６で
倣い制御オフ指令出力中か否かを判断し、倣い制御オフ
指令出力中のときはＳ２１に戻って処理を繰り返し、倣
い制御オフ中でないときはＳ２７で倣い制御オフ指令を
出力してＳ２１に戻って処理を繰り返す。Ｓ１１におい
て切断終了位置まで移動が完了すると、エンドに進み本
処理フローを完了する。

【００２７】上記処理による具体的な動作を、図５及び
図６に基づいて説明する。図５は切断軌跡の例を示し、
図６はこのときの倣い制御のタイミングチャートを示し
ている。点４１で倣い制御オフの状態でピアッシングを
行った（前述のＳ７〜Ｓ８）後、切断を開始し（同様に
Ｓ９）、軌跡４２を経由して点４３まで倣い制御オフの
状態で切断する（同様に、Ｓ１１とＳ２１〜Ｓ２３、Ｓ
２６及びＳ２７との並列処理）。次に、点４３に到達す
ると切断位置（Ｘ1 ，Ｙ1 ）がピアッシングポイントＰ
の位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）より距離Ｒ以上離れるので、倣い
制御オン指令を出力する（Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５）。
この後、点４３〜点４５までは倣い制御オンの状態で切
断し（Ｓ１１とＳ２１〜Ｓ２３、Ｓ２４及びＳ２５との
並列処理）、点４５に到達すると再び切断位置（Ｘ1 ，
Ｙ1 ）がピアッシングポイントＰの位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）
より距離Ｒ以内に近づくので、倣い制御オフ指令を出力
する（Ｓ１１とＳ２１〜Ｓ２３、Ｓ２６及びＳ２７との
並列処理）。以後同様にして、点４６で倣い制御オン指
令を出力し、点４７で再び倣い制御オフ指令を出力し点
４８で切断加工を終了する。

【００２８】上記構成により、ピアッシング時に発生す
るプラズマの影響をハイトセンサが受けることなく、安
定したピアッシングを実行できる。又、加工ヘッド１が
ピアッシング時に発生したワーク３の材料の盛り上がり
１１やヒゲ１２等の近傍を再び通過したときでも、ハイ
トセンサによる倣い制御をオフしているので、これらの
盛り上がり１１やヒゲ１２により倣い制御がハンチング
することが無くなる。よって、精度の高い切断加工が可
能となる。

【００２９】尚、本実施形態例では、所定範囲Ａとして
はピアッシングポイントＰの位置から所定の距離Ｒ以内
に入っている円形状のエリアを設定しているが、これに
限定されない。すなわち、例えば図７で示すような、ピ
アッシングポイントＰを中心にして平面座標（Ｘ、Ｙ）
のＸ軸に平行な線及びＹ軸に平行な線で囲まれた四辺形
のエリア等を設定してもよく、この場合にはノズル２の
現在位置が所定範囲Ａ以内に入っているか否かの判定が
容易となる。又、ハイトセンサとしては静電容量センサ
に限定されずに、例えば磁気センサ等の他の非接触式セ
ンサや、あるいは接触式センサであってもよく、ワーク
３の材料の盛り上がり１１やヒゲ１２等の影響を受ける
ことが無いという同様の効果が得られる。

【００３０】次に、第２実施形態の例を説明する。本実
施形態は、切断加工作業を行なうための作業命令をプロ
グラムするプログラマが予め所定範囲Ａを設定してお
き、これに基づいて倣い制御をオン／オフするようにこ
のプログラムを作成する例を示している。尚、この場合
の構成図は、図２と同じように示される。上記のような
作業命令のプログラムは例えば一般的なＮＣ言語によっ
て記述することができ、このプログラムは制御装置８に
よって実行される。図８にこのＮＣプログラムの例を示
しており、この中でＭ機能（補助機能）の一部のコード
に倣い制御部６への倣い制御オン指令及び倣い制御オフ
指令が割り当てられている。これらのＭ機能命令を使用
して、プログラマは切断加工軌跡に従ってノズル２の
（Ｘ、Ｙ）平面での移動命令、移動速度命令、レーザビ
ーム４のオン／オフ命令、及び倣い制御オン／オフ命令
等をプログラム上に記述して行く。

【００３１】例えば、前述の図５に示した切断経路にお
いては、以下のように記述される。点４１では、ピアッ
シングポイントＰへの移動命令の次に、倣い制御オフ命
令及びピアッシングのためのレーザビーム４のオン命令
を記述し、ピアッシングポイントＰから切断のためのレ
ーザビーム４のオン命令及び点４８までのピアッシング
切断移動命令、そして点４８から点４３までの直線移動
命令を記述する。次に、点４３では倣い制御オン命令を
記述し、点４３から点４５までは直線で長方形の外形の
軌跡４４を移動する命令を記述する。このようにして同
様に、点４５では倣い制御オフ命令を記述し、点４６で
は倣い制御オン命令を記述し、点４７では倣い制御オフ
命令を記述する。このようにして作成された切断加工用
プログラムは制御装置８に読み込まれて解読され、自動
運転のときに各倣い制御オフ命令又は倣い制御オン命令
に対応したＭ機能によって、制御装置８から倣い制御部
６へ倣い制御オフ／オン指令が出力される。

【００３２】上記ような構成によっても、前実施形態の
例と同じ効果を得ることができる。すなわち、ピアッシ
ング時には倣い制御オフ命令を記述することにより、発
生するプラズマの影響をハイトセンサが受けることが無
くなるので、安定したピアッシングを実行できる。又、
加工ヘッド１の軌跡が、ピアッシング時に発生したワー
ク３の材料の盛り上がり１１やヒゲ１２等の影響を受け
るような所定範囲Ａ以内に入るときは、倣い制御オフ命
令を記述することにより、これらの盛り上がり１１やヒ
ゲ１２により倣い制御がハンチングすることを防止でき
る。これらによって、精度の高い切断加工が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる基本的な概念の説明図である。

【図２】本発明に係わる第１実施形態のレーザ加工切断
機の構成図を示す。

【図３】本発明に係わる第１実施形態のＣＮＣ装置の要
部機能ブロック図を示す。

【図４】本発明に係わる第１実施形態の制御フローチャ
ート例を示す。

【図５】レーザ加工切断機の切断軌跡の例を示す。

【図６】図５に示す切断軌跡における倣い制御のタイミ
ングチャートを示す。

【図７】ピアッシングポイント周囲の所定範囲Ａの別の
設定例を示す。

【図８】本発明に係わる第２実施形態のプラグラム例を
示す。

【図９】従来の課題を説明する図である。

【図１０】ワークの切断加工時の加工軌跡例を示す。

【符号の説明】

１加工ヘッド２ノズル３ワーク３ａ切断部４レーザビーム５センサアンプ６倣い制御部８制御装置９Ｚ軸サーボモータ１１盛り上がり１２ヒゲ３１第１記憶手段３２第２記憶手段３３ノズル距離演算手段３４判定手段３５ノズル高さ制御手段４１，４３，４５，４６，４７，４８点４２，４４軌跡ＰピアッシングポイントＡ所定範囲Ｌノズル先端とワーク間の距離

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工ヘッド(1) に設けられたハイトセン
サによってワーク(3) とノズル(2) の先端との距離(L)
を測定し、距離(L) が一定になるようにノズル(2) の高
さを倣い制御するレーザ切断加工機の倣い制御方法にお
いて、前記ノズル(2) の位置がピアッシングポイント(P) を内
包する所定範囲(A) 以内にあるときは、常時ノズル(2)
の前記倣い制御を行わず、ノズル(2) の高さを所定値に
固定したことを特徴とするレーザ切断加工機の倣い制御
方法。
【請求項２】請求項１に記載のレーザ切断加工機の倣
い制御方法において、前記ノズル(2) の位置が前記所定
範囲(A) 以外にあるときは、常時ノズル(2)の高さを前
記倣い制御にて制御するようにしたことを特徴とするレ
ーザ切断加工機の倣い制御方法。
【請求項３】加工ヘッド(1) に配設され、ワーク(3)
とノズル(2) の先端との距離(L) を測定するハイトセン
サと、ハイトセンサで測定された距離(L) が一定になる
ようにノズル(2) の高さを倣い制御する倣い制御部(6)
とを備え、予め設定された切断加工軌跡に沿ってノズル
(2) が移動するようにノズル(2) の位置を制御しながら
ワーク(3) を切断するレーザ切断加工機の倣い制御装置
において、ピアッシングポイント(P) の位置を記憶する
第１記憶手段(31)と、前記ハイトセンサに影響を及ぼす恐れのある、ピアッシ
ングポイント(P) を中心とする所定範囲(A) の中心から
の距離(R) を記憶する第２記憶手段(32)と、ノズル(2) の現在位置と第１記憶手段(31)が記憶してい
るピアッシングポイント(P) の位置との距離(r) を演算
するノズル距離演算手段(33)と、ノズル距離演算手段(33)が演算したノズル(2) の現在位
置とピアッシングポイント(P) との間の距離(r) と、第
２記憶手段(32)が記憶している距離(R) とを比較し、距
離(r) が距離(R) 以内か否かを判定する判定手段(34)
と、判定手段(34)で距離(r) が距離(R) 以内であると判定さ
れたときは、常時ノズル(2) の前記倣い制御を行わず、
前記倣い制御部(6) にノズル(2) の倣い制御オフ指令を
出力するノズル高さ制御手段(35)とを備えたことを特徴
とするレーザ切断加工機の倣い制御装置。
【請求項４】加工ヘッド(1) に配設され、ワーク(3)
とノズル(2) の先端との距離(L) を測定するハイトセン
サと、ハイトセンサで測定された距離(L) が一定になる
ようにノズル(2) の高さを倣い制御する倣い制御部(6)
とを備え、予め設定された切断加工軌跡に沿ってノズル
(2) が移動するようにノズル(2) の位置を制御しながら
ワーク(3) を切断するレーザ切断加工機の倣い制御装置
において、ピアッシングポイント(P) を内包し、かつ前
記ハイトセンサに影響を及ぼす恐れのある所定範囲(A)
内を、ノズル(2) の前記加工軌跡が通過するとき、前記
倣い制御部(6) にノズル(2) の倣い制御オフ指令を出力
する制御装置(8) を備えたことを特徴とするレーザ切断
加工機の倣い制御装置。