JPH1147966A - レーザ加工方法およびこの加工方法のための制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ加工条件の変化点とレーザ発振状態の
変化点を一致させることにより適正なレーザ加工を行う
ことのできるレーザ加工方法およびこの加工方法のため
のレーザ制御装置を提供する。 【解決手段】 加工プログラムによりワークＷに対して
加工ヘッドを各軸方向へ相対的に移動させ、レーザ発振
器１５により発せられるレーザビームＬＢをワークＷに
照射してレーザ加工を行う際に、解析部５が加工プログ
ラムを解析して各軸の移動指令等の加工条件を求め、こ
の解析部５が求めた各軸移動指令を補間部７が各軸のモ
ータ１１に出力する。一方、データ記憶部９は複数の加
工条件とこの加工条件を時間的に前後させるタイミング
データを記憶しており、このタイミングデータに基づい
て加工条件をレーザ発振器１５に出力してレーザビーム
ＬＢを出射させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はレーザ加工方法お
よびこの加工方法のための制御装置に係り、さらに詳し
くは、直線または曲線等のレーザ加工条件が変化する場
合のレーザ加工方法およびこの加工方法のための制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９を参照するに、直線から曲線に変化
しさらに直線に変化する場合等におけるレーザ加工方法
では、従来よりレーザ切断中に各補間指令ごとにレーザ
条件を変更する。

【０００３】すなわち、図１０を併せて参照するに、点
Ａから点Ｂまでの直線補間（Ｇ０１）では出力１０００
Ｗでデューティ１００％、点Ｂから点Ｃまでの時計回り
円弧補間等（Ｇ０１（Ｇ０２）、（Ｇ０３））では出力
５００Ｗでデューティ５０％、点ＣからＤまでの直線で
はＤ点において正確な位置決め（Ｇ６１）を行うと共に
出力８００Ｗでデューティ８０％の加工を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のようなレーザ切
断加工においては、本来点Ｂおよび点Ｃにおいてタイム
ラグなく出力が１０００Ｗ→５００Ｗ、あるいは５００
Ｗ→８００Ｗと変化すると同時に、デューティが１００
％→５０％、あるいは５０％→８０％と変化するのが理
想である。

【０００５】しかしながら、現実には、出力やデューテ
ィ等の加工条件の変化と指令との間にはタイムラグがあ
る。すなわち、図１１を参照するに、例えば加工条件の
変更がレーザ発振器側で遅れるため、切換点が点Ｂから
点ｂに、点Ｃから点ｃに、点Ｄから点ｄにずれてしま
う。このため、点Ｂ〜点ｂ間、点Ｃ〜点ｃ間、点Ｄ〜点
ｄ間において所定の加工条件による切断加工が行われな
いため加工不良が発生するという問題がある。

【０００６】また、特開平７−２２３０８５号公報に示
されているように、連続して複数の丸穴切断加工するよ
うな場合について、レーザ出力のオン・オフ制御と移動
軸の制御のタイムラグを考慮してレーザ出力のオン・オ
フ制御を遅延させているものの、レーザ発振器側での遅
れを考慮していないという問題がある。

【０００７】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、レーザ加工条件の変
化点とレーザ発振状態の変化点を一致させることにより
適正なレーザ加工を行うことのできるレーザ加工方法お
よびこの加工方法のための制御装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１による発明のレーザ加工方法は、ワーク
に対して加工ヘッドを各軸方向へ相対的に移動させ、レ
ーザ発振器より発せられるレーザビームをワークに照射
してレーザ加工を行うレーザ加工方法において、前記レ
ーザ加工を行うための加工プログラムを解析して前記各
軸について移動指令を構成する速度パターンに分解し、
この速度パターンに対するレーザ出力の切替えを前記速
度パターンの重なりの範囲内において前出しまたは後出
しした後、レーザ発振器に指令を発すること、を特徴と
するものである。

【０００９】従って、加工プログラムにより加工ヘッド
を各軸方向へ相対的に移動させる各軸移動パターンに対
して、レーザ出力の切替えタイミングを前記速度パター
ンの重なりの範囲内において前出しまたは後出ししてか
ら、レーザ発振器に指令してレーザビームのパワーコン
トロールを行うことにより、加工プログラムに従った適
正なレーザ加工を行う。

【００１０】請求項２による発明のレーザ制御装置は、
ワークに対して加工ヘッドを各軸方向へ相対的に移動さ
せ、レーザ発振器より発せられるレーザビームをワーク
に照射してレーザ加工を行うためのレーザ制御装置であ
って、前記ワークに対してレーザ加工を行うための加工
プログラムを解析して前記各軸について移動指令を構成
する速度パターンに分解する解析部と、この解析部によ
り求められた前記速度パターンに従って各軸モータに指
令を発する補間部と、前記速度パターンに対応するレー
ザ出力を前記速度パターンの重なり範囲内において前出
しまたは後出しするタイミングデータを記憶すると共に
前記解析部からの指令により使用する速度パターンおよ
びタイミングデータを選択し選択されたタイミングデー
タに基づいて速度パターンを出力するデータ記憶部と、
このデータ記憶部から送られてくる加工条件を前記レー
ザ発振器に出力するレーザ制御部と、を備えてなること
を特徴とするものである。

【００１１】従って、加工プログラムによりワークに対
して加工ヘッドを各軸方向へ相対的に移動させ、レーザ
発振器により発せられるレーザビームをワークに照射し
てレーザ加工を行う際に、解析部が加工プログラムを解
析して各軸の移動指令を構成する速度パターンに分解
し、この解析部が求めた各軸速度パターンを補間部が各
軸のモータに出力する。一方、データ記憶部は種々の速
度パターンとこの速度パターンに対するレーザ出力の切
替えタイミングデータを記憶しており、前記解析部から
の指令により選択した速度パターンに対するタイミング
データに基づいてレーザ出力の切替えタイミングを前出
しあるいは後出しし、レーザ制御部がレーザ発振器に指
令する。

【００１２】請求項３による発明のレーザ制御装置は、
請求項２記載のタイミングデータが、前記速度パターン
の変化点と前記レーザ出力の切替え点の関係により最適
な加工を行うための調整時間であること、を特徴とする
ものである。

【００１３】従って、データ記憶部は、最適な加工を行
うために、複数の速度パターンとこの速度パターンに対
するレーザ出力の切替えタイミングを記憶している。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態の例
を図面に基づいて説明する。

【００１５】図１には、この発明に係るレーザ加工方法
を行うためのレーザ制御装置１が示されている。このレ
ーザ制御装置１では、所望のレーザ加工を行うべく予め
加工プログラムが入力されている加工プログラムメモリ
３を有しており、この加工プログラムメモリ３には解析
部５が接続されている。この解析部５は、加工プログラ
ムメモリ３に格納されている加工プログラムを解析した
り、あるいは各軸の移動指令とレーザ加工条件を後述す
る補間部７へ発し、複数のレーザ加工条件のうちのどの
レーザ加工条件であるかを示すレーザ加工条件番号を後
述するデータ記憶部９へ出力するものである。

【００１６】前記解析部５には、補間部７およびデータ
記憶部９が接続されている。補間部７は、前記解析部５
からの各軸移動指令を受けて各軸のサーボモータ１１に
パルス指令を出力するものである。

【００１７】前記データ記憶部９は、複数のレーザ加工
条件を記憶している。また、このレーザ加工条件をレー
ザ制御部１３へ出力するタイミングデータを記憶してお
り、タイミングデータに合せてレーザ加工条件をレーザ
制御部１３に出力する。また、前記解析部５から出力さ
れた信号により、複数のレーザ加工条件から使用する加
工条件を選択する。

【００１８】レーザ制御部１３は、データ記憶部９から
送られてきたレーザ加工条件をアナログ信号またはデジ
タル信号にしてレーザ発振器１５に出力するものであ
る。

【００１９】以上のようなレーザ制御装置１による動作
について具体的に説明する。

【００２０】まず、図２に示されているように、Ｇ０
１、Ｇ０２、Ｇ０３について同一行でレーザパワーを指
令された時の動作について以下のように定義して、前記
加工プログラムメモリ３に格納しておく。ここで、「Ｓ
＿」はレーザパワーを、「Ｐ＿」はパルス周波数を、
「Ｑ＿」はパルスデューティを示す。

【００２１】具体的には、図３（Ａ）、（Ｂ）を参照す
るに、図３（Ａ）に示されたプログラムの内容を図示す
ると図３（Ｂ）のようになる。すなわち、「Ｇ０１ ｂ
Ｑ１００」は点ａ〜点ｂ間において直線補間でパルス
デューティ１００％、「Ｇ０２ ｃ Ｑ５０」は点ｂ〜
点ｃ間において時針方向の円弧補間でパルスデューティ
５０％、「Ｇ０１ ｄ Ｑ１００」は点ｃ〜点ｄ間にお
いて直線補間でパルスデューティ１００％の切断加工で
あることを示している。

【００２２】このような切断加工を行うに当たり、解析
部５が加工プログラムメモリ３に格納されている加工プ
ログラムを解析して、図４に示されるような加工条件で
ある移動速度のパターンＧ０１、Ｇ０２、Ｇ０１や、各
軸への移動指令を補間部７へ送る。この一連の動作を連
続で示した場合の速度パターンおよびパルスデューティ
の変化が図５に示されている。なお、図４中の面積Ｓa
b、Ｓbc、Ｓcdは、各々点ａ〜点ｂ間の距離、点ｂ〜点
ｃ間の距離、点ｃ〜点ｄ間の距離を示している。

【００２３】ここで、レーザパワーの切替えタイミング
は、サーボモータ１１の加減速点Ｔをトリガとしてパラ
メータ時間だけ加工条件を早出し、後出しするように調
整して切替えタイミングの微調整を行うことにより、レ
ーザ加工条件の変化点とレーザ発振状態の変化点を一致
させることができる。

【００２４】すなわち、図６に図７および図８を合せて
参照するに、Ｇ０２の速度パターンをt0をパラメータと
してサーボモータ１１の加減速点Ｔに対して時間的に前
後することにより、早めに加工条件を変更したい場合に
はt0を負の値に採って切替えタイミングの時間を前出し
する（図７参照）。あるいは、遅めに加工条件を変更し
たい場合にはt0を正の値に採って後出しする（図８参
照）。

【００２５】これにより、レーザ加工条件の変化点とレ
ーザ発振状態の変化点を一致させる。但し、図６を参照
するに、前出しの場合および後出しの場合においても、
各速度パターンの始点または終点を超えて切替えタイミ
ングを調整することはできないので、調整範囲は調整前
のタイミングであるＴを挟んでΔｔの範囲である。この
タイミングデータであるパラメータt0は、前述の各速度
パターンと共にデータ記憶部９に送られて格納される。

【００２６】補間部７では、解析部５から送られてきた
移動指令によりパルスをサーボモータ１１に送ると共
に、解析部５から送られてきた加工条件をレーザ制御部
１３に出力する。

【００２７】一方、データ記憶部９は、解析部５から送
られてきたタイミングデータであるパラメータt0を考慮
したタイミングでレーザ制御部１３に加工条件を出力
し、レーザ制御部１３は調整されたタイミングでレーザ
発振器１５に指令する。

【００２８】以上の結果から、パラメータt0を調整する
ことにより、レーザ加工条件の変化点とレーザ発振状態
の変化点を一致させることができるので、適正なレーザ
加工を行うことができる。

【００２９】なお、この発明は前述の実施の形態に限定
されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。すなわち、前述の実
施の形態においては、直線→時計回り円弧→直線と変化
するレーザ加工について説明したが、これに限らず任意
のレーザ加工について適用することができる。

【００３０】また、レーザ出力をゼロにすることによ
り、レーザ発振器１５をオフとしてレーザビームＬＢの
出射を停止することもできる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よるレーザ加工方法では、加工プログラムにより加工ヘ
ッドを各軸方向へ相対的に移動させる各軸移動パターン
に対して、レーザ出力の切替えタイミングを前記速度パ
ターンの重なりの範囲内において前出しまたは後出しし
てから、レーザ発振器に指令してレーザビームのパワー
コントロールを行うので、加工プログラムに従った適正
なレーザ加工を行うことができる。

【００３２】請求項２の発明によるレーザ制御装置で
は、加工プログラムによりワークに対して加工ヘッドを
各軸方向へ相対的に移動させ、レーザ発振器により発せ
られるレーザビームをワークに照射してレーザ加工を行
う際に、解析部が加工プログラムを解析して各軸の移動
指令を構成する速度パターンに分解し、この解析部が求
めた各軸速度パターンを補間部が各軸のモータに出力す
る。一方、データ記憶部は種々の速度パターンとこの速
度パターンに対するレーザ出力の切替えタイミングデー
タを記憶しているので、前記解析部からの指令により選
択した速度パターンに対するタイミングデータに基づい
てレーザ出力の切替えタイミングを前出しあるいは後出
しし、レーザ制御部がレーザ発振器に指令することがで
きる。これにより、加工プログラムに従った正確なレー
ザ加工を行うことができる。

【００３３】請求項３の発明によるレーザ制御装置で
は、データ記憶部は、最適な加工を行うために、複数の
速度パターンとこの速度パターンに対するレーザ出力の
切替えタイミングを記憶しているので、所望の加工条件
を選択してタイミングデータに基づいてレーザ制御部に
出力することにより加工プログラムに従った正確なレー
ザ加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るレーザ制御装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】加工プログラムにおいて動作を定義するフォー
マットである。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は図２の具体的なフォーマット
およびこのフォーマットによリ示される具体的な動作を
示す説明図である。

【図４】移動速度パターンの例を示すグラフである。

【図５】図４に示された速度パターンを連続した動作を
示す速度パターンおよびデューティを示すグラフであ
る。

【図６】タイミングの微調整を示す説明図である。

【図７】タイミングを前出しした時の速度パターンおよ
びデューティを示すグラフである。

【図８】タイミングを後出しした時の速度パターンおよ
びデューティを示すグラフである。

【図９】従来例における動作を示す説明図である。

【図１０】図９に示される動作に対する加工プログラム
である。

【図１１】タイミングのずれを示す説明図である。

【符号の説明】

１ レーザ制御装置 ５ 解析部 ７ 補間部 ９ データ記憶部 １１ モータ １３ レーザ制御部 １５ レーザ発振器 Ｗ ワーク ＬＢ レーザビーム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークに対して加工ヘッドを各軸方向へ
   相対的に移動させ、レーザ発振器より発せられるレーザ
   ビームをワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工
   方法において、前記レーザ加工を行うための加工プログ
   ラムを解析して前記各軸について移動指令を構成する速
   度パターンに分解し、この速度パターンに対するレーザ
   出力の切替えを前記速度パターンの重なりの範囲内にお
   いて前出しまたは後出しした後、レーザ発振器に指令を
   発すること、を特徴とするレーザ加工方法。
2. 【請求項２】 ワークに対して加工ヘッドを各軸方向へ
   相対的に移動させ、レーザ発振器より発せられるレーザ
   ビームをワークに照射してレーザ加工を行うためのレー
   ザ制御装置であって、前記ワークに対してレーザ加工を
   行うための加工プログラムを解析して前記各軸について
   移動指令を構成する速度パターンに分解する解析部と、
   この解析部により求められた前記速度パターンに従って
   各軸モータに指令を発する補間部と、前記速度パターン
   に対応するレーザ出力を前記速度パターンの重なり範囲
   内において前出しまたは後出しするタイミングデータを
   記憶すると共に前記解析部からの指令により使用する速
   度パターンおよびタイミングデータを選択し選択された
   タイミングデータに基づいて速度パターンを出力するデ
   ータ記憶部と、このデータ記憶部から送られてくる加工
   条件を前記レーザ発振器に出力するレーザ制御部と、を
   備えてなることを特徴とするレーザ制御装置。
3. 【請求項３】 前記タイミングデータが、前記速度パタ
   ーンの変化点と前記レーザ出力の切替え点の関係により
   最適な加工を行うための調整時間であること、を特徴と
   する請求項２記載のレーザ制御装置。