JPS60502193A - レ−ザ機械加工システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は工作機械、特に、レーザ・ビームが固定の工作物に関連して５つの軸 において移動されるレーザ機械加ニジステムにかかわる。

２、従来技術 従来における大抵のレーザ機械加エンステムは、米国特許ＲＥ第３１，０９２号 において示されているように、機械加工されるべき工作物が機械加工動作をする のに使用されるレーザ・ビームに関して１つ又は２つの軸において移動される型 式のシステムであった。工作物移動装置に対するシステム設計は、その設計が研 究所型移動テーブルの模倣であっただめに大きく制約されていた。

レーザ機械加ニジステムが模倣した他の主な従来技術の領域は、レーザを使用し ない重金属除去機械及びメッキ処理装置である。かかる現存するシステムは、例 えば５００吋／分程度の速度における高速輪郭数シには適していない。

従って、レーザ・ビームを６つの独立せる軸において制御することによってＶ− ザ機械加ニジステムの生産能力及び融通性を増すことは従来技術における進歩と なる。

レーザ・ビームの操作を制御する同じ自動制御システムは、レーザの動作、適切 な作用気体の適用、そして自動運転にとって必要な動作のすべてを制御するだめ に使用できる。

発明の概要 本発明の主な目的は如上の進歩の各々を提供するにある。更に特定するに、本発 明の目的は、工作物が静止した′−１：まに置かれて、ビームが自動制御システ ムによって制御される型式の５−軸制御レーザ機械加ニジステムを提供するにあ る。

本発明の付加的な特定の目的は、蓄積されている部品加ニブログラムに従ってそ のビームが工作物上でブロック毎に移動されるにつれて、そのパワー出力及び他 のレーザ動作特性が自動的に制御され且つ連続的に変えられる型式の自動的に制 御されるレーザ機械加工シスチームを提供するにある。

図面の簡単な説明 第１図（シート１）は本発明のレーザ機械加工装置の斜視図であり； 第２図（シート１）は３つの機械軸の１つを動かすのに使用される親ねじ及びサ ーボ・モータの斜視図であり；第３図（シート２）は加工ステージョン上に取付 けられているノズル組立、スペーサ、対物レンズ及び気体ノーウジングを示して おり； 第４図（シート３）は本発明のレーザ機械加ニジステムの電子制御部のブロック 図であり；そして第５図（シート２）はＣＮＣ制御パネルの絵画的図である第５ 　Ａ　−５Ｄ図（シート４−ｙ７．）のレイアウトである。

図面の簡単な説明 システムの機械的構成 第１図において、堅固な溶接箱型主フレーム１２は、垂直の側面部材１４及び１ ６と、そして水平の頂面及び底面部材１８及び２０とを持って示されている。こ のシステムによって機械加工される予定の工作物は主フレーム１２に関連した固 定位置に保持される。背後のカバー２２はその機械の背後にあって保護シールド として働き、そして電気的ボックス２６は、加工ステージョンのだめのビーム位 置決め用の電気的制御回路装置の大半を収容している。

場合によっては、工作物は分離したテーブル及びベースに取付けられても良い。

工作物は、各々がそれ自体のサーボ駆動部を含んでいる１つ又はそれ以上の回転 テーブルに取付けることも可能である。本発明による制御システムは、加工ステ ージョンの付加的軸として１つ又は２つの回転テーブルの使用を可能にするため に、その回転テーブルの駆動のだめの制御装置を含んでいる。特定の応用におい て、回転テーブルは工作物に複雑な回転運動を与えるために他の回転テーブル上 に取付けられても良い。両回転テーブルの運動はその制御システムによって制御 される。

第１のレーザ・ビーム曲げ器２４は、加工ステージョンの主フレーム１２に隣接 して位置されている分離されたビーム曲げ器支持構造２６上に取付けられている 。ビーム曲げ器２４は明確に示されていない市販品として入手可能な大出力レー ザ源からのレーザ・ビームを受けるように接続されている。この機械加ニジステ ムは、連続パワーとしては５０００Ｗ−ｊでのパワー出力を、パルス化されてい る場合にはそれ以上のパワー・レベルを持つ種々な市販品として入手可能なレー ザ源でもって動作するように設計されている。すべての場合において、そのレ− Ｖ・ハワー源は、レーザ機械加工ステージョンへト配送されるレーザ・ビーム・ エネルギを発生する。

第１のビーム曲げ器２４の出力は、被覆体２８における第１のビーム路に沿って 、そのレーザ・ビームラ９０度だけ元の方向から変位されている新しい方向へと 方向転換させる第２のビーム曲げ器３０に接続されている。

２４及び３０のようなビーム曲げ器の各々はそのレーザ・ビームを偏向させるだ めの鏡２５を含んでいる。その鏡は、多くの業者から市販品として入手できるも ので、標準として直径２又は６吋で、選択された特定のレーザ源に依存して、モ リブデン又は防護されたシリコン鏡が使を含んでいる。ビーム曲げ器における鏡 組立を損傷から保護するために、ビーム曲げ器ハウジング内には温度センサーが 取付けられていて、過大な温度が検出された場合には、自動制御システムにエラ ーすなわち運動信号を与えてレーザ源を遮断させている。

、ｆｌ覆体２８のような、栽械加ニジステムのビーム路被覆体は、そこでのビー ムが大気汚染するのを防止しそしてオペレータがそのビーム路に沿ったレーザ・ エネルギに曝されるのを防止している。ビーム路被＆体内に含まれている空気は 、ビーム拡散か又は迷い込むほこり又はちり粒子に起因した光学部材の汚染のい づれかに対する一層の保護を与えるために濾過され且つ加圧されている。

レーザ・ビームは第２のビーム曲げ器６０からビーム路１７体６２へと入る。そ こでのビームは、王フレーム１２の垂直側面部材１４を通してそして主フレーム １２内に取付けられている調整可能なＸ−軸走行コラム・ビーム路被覆体６４へ と導ひく。被覆体６４は、水平向からのレーザ・ビームを垂直面へと方向転換す る第３のビーム曲げ器６１で終端している。被覆体３４は、それに対して平行に 配置されそして保護用のアコーディオンひだ付カバー６８内に収容されているサ ーボ・モータ３５にて駆動されるねしシャフト６７の作用により伸張されたり、 折りだだまれたりしても密封状態を維持する管状部材である。

Ｘ−軸に対するサーボ・モータ組立は、ひだ付カックー３８が除去された状態で 、第２図における機械の背後から装填された状態において示されている。サーボ ・モータ３５のシャフトは適尚なスラスト軸受組立′５６を通してねじシャフト ３７に接続されていて、その／ヤフト上には、それがサーボ・モータによって回 転されるにつれてそのシャフトに沿って運動するボール・ナンド３８が取付けら れている。ボール・ナンド３８はその内部に保持されている多くのボール・ベア リングを含み、それらは、シャフト５７が回転されるにつれてそのシャフト６７ に沿ってそのボール・ナツト組立を動かすだめにシャフト３７での螺旋溝におい てころがるようになっている。

ボール・ナツト３８は適当なリンク３９を通して可動エレメント４０に接続され ている。Ｘ−軸運動に対して、サーボ・モータ３５は上側及び下側枠部材１８及 び２０上に取付けられている軸受ブロックに沿って前後に垂直支持アーム４０を 移動させる。光学エンコーダ４１がモータ３５に取付けられていて、そのシャフ トの位置に関する連続情報を電子制御部へと与えている。リミット・スイッチ４ ２と機械的停止部材４４とは、エンコーダの出力を支援し且つボール・ナツト３ ８がその走行の最大範囲に到達したという電子的自動表示を与えるだめに設けら れている。機械的停止部材４４は、その軸がその意図せる範囲を越えて移動され るときでのボール・ナツト３８に対する積極的停止を与える。

第５のビーム曲げ器３１を離れて垂直に向うレーザ・ビームは、堅固な区間５０ と折シたたみ可能な被覆体５２とを持つＺ−軸路被覆体に入る。Ｚ−軸路被覆体 は、電子式制御部によって与えられる駆動指令に従って被覆体５２を伸張又は折 りたたむサーボ・モータ５６によって駆動される親ねじにより駆動される。

そのレーザ・ビームはＺ−軸路被覆体５２を離れて、そしてその内部に収容きれ ている折りたたみ可能な光学路導管５５を持つＹ−軸ラム５４に入る。そのビー ムは、ラム５４内で摺動可能に置かれている第４のビーム曲げ器５７（点線にお いて示されている）によってＺ−軸からＹ−軸へと転換され、そこにおいて、そ れはＺ−軸路被覆体５２と交差している。ラム５４の他端とＹ−軸路被覆体５７ （点線において示されている）とには、第５のビーム曲げ器５９（点線において 示されている）が堅固に取付けられていて、そのレーザ・ビームをＹ−軸からＺ −軸へと転換し戻して、そのビームを工作物へと下方に向けさせる。Ｙ−軸調整 は、親ねじとサーボ・モータとでラムを伸張したり引っ込めたりすることによっ て成される。

水冷式のピント合せレンズ組立５６は、そのビームを加工材料面にピント合せし 、そしてその加工面の上下に任意にその焦点を移動させるのを可能にする。レン ズとしては異なる焦点距離のものと代替しても良い。

レンズ組立５６を取り囲んでいるラム５４の端部上には気体ハウジングを取付け るのが可能である。第３図には、加工ステージョン上に取付けられ、気体ノーウ ジング一対物しンズ組合せ５６が示されている。工作物の表面には、　ＣＮＣプ ログラムの制御下における機械加工動作の過程において、種々な工作気体が適用 される。

第３図に示されているように、レンズ組立５６はそれに取付けられている延長し たノズル５８を持つている。

ノズル６０は、ノズル保持具６２にねじ込まれていて、鎖錠リング６４で固定さ れている。ノズル６０ば、工作物の表面７０のすぐ上で、開口６８の出口を持つ 内部円錐状の室６６を有してめる。

ノズル保持具６２ば、ノズル６０の室６６と開口６８とに連通している円錐状の 制御室７６と開ロア８とを持つ別なノズル７４に取付けられているスペーサ７２ にねじ込まれている。

気体は、包囲している気体・・ウジング８２における気体入口ポート８０を通し てそれらのノズルへと導入される。気体吹出し口８４及び８６は、気体が室７６ に入り、そして工作物の表面７０へと当てられるのを可能にする。

対物レンズ８８は、第５のビーム曲げ器５７に連結されているラム５４の端部に 取付けられているハウジング９２にねじ止めされているレンズ・マウント９０に 取付けられている。

機械動作の安全性を維持するだめに、Ｙ−軸ラム５４の端部には表示器９４が与 えられていて、レーザ装置がターン・オンされているかどうかを示している。ラ ム５４の両側には２つの表示器９６が設けられていて、そのレーザ・ビーム路を 選択的に遮断するレーザ・シャッタの状態を示している。

第４図は、第１図〜第５図に示されているレーザ機械加ニジステムに対するＣＮ Ｃ制御部のブロック図である。

第５Ａ図〜第５Ｄ図はその機械加ニジステムに対する制御パネルを示している。

そのブロック図から見られるように、その制御部は、レーザ・パワー源１００． ビーム位置決め装置２００、コンピュータ数値制御部３００及び交流電力制御部 ４００から成っている。

コンピータ数値制御部すなわちＣＮＣ１００は、とのレーザ機械加ニジステムの 心臓である。ここで開示される特定のＣＮＣは°、ここで記述される６〜軸レ一 ザ機械加ニジステムを単に制御するよりも広い応用能力を持っているけれども、 ここでのレーザ機械加エシステムの制御のために最適にされている。

ＣＮＣｓ　ｏ　ｏは分離せる被覆体に収容され、そしてレーザ装置１００と位置 決め装置２００における位置決め機構とに対する接続はケーブルによって行われ る。第５図に示されている制御パネルはＣＮＣに対するハウジング上に取付けら れている。レーザ装置への接続ケープ３１０及び３１２は入力及び出力光学分離 装置に接続される複合導体制御及び検知ケーブルであり、他方、ケーブル３１４ 及び３１６はＣＮＣからレーザ装置へのアナログ出力及び入カケーブルである。

ＣＮＣ５０，０とビーム位置決め装置２００との間でのインタフェースは、ケー ブル５２０として示されている３つの軸の各々に対するサーボ速度指令信号であ る。３つの軸の各々に対する位置フィードバック信号は、総称的に５２２として 指定されているケーブル上でＣＮＣ３００へと送す戻される。ＣＮＣシステムは 、各サンプリング期間中に１度そのエンコーダから実際の軸位置を読出し、軸速 度指令を更新する標本化データ追従エラー・システムとして機能する。速度指令 はその位置すなわち追従エラーに基づいている。指令は速度の形態にあるので、 　ＣＮＣば、安全でなく又は実現不可能な速度を必要とすることになる軸運動を 要請することなしに、機械の動作を精密に制御できる。

ＣＮＣ３００に付与される電子式位置決め装置からの他の信号は、３７０として 総称的に指定されているケーブル　上で配送される限界及び基準位置検知信号で ある。上に説明された信号の相互通信に加えて、そこには、電力制御ブロック４ ００から位置決め装置２００及びＣＮＣ３００への交流電力供給がある。

第４図に示されている如く、レーザ制御モジュール１００ばＣＮＣ３００の制御 下において動作する多くの制御機能を持つている。レーザ・オン−オフ・ブロッ ク１１０、ビーム制御装置１２０及びシャッタ制御装置１３０はＣＮＣ部品加ニ ブログラムの制御の下で動作される。レーザ・パワー出力は連続的に可変である 。それは、新しいブロックの工作機械加ニブログラムが実行されるたびに変えら れる。同様にして、レーザ・ブロック１００は、その連動センサー１４０及びそ のアナログ・センサーかラノ出力をＣＮＣ３００へと与えて、ＣＮＣが部品機械 加ニブログラムを実行する際に、そのレーザを適切な動作パラメータ内に保つの を可能にしている。

電子式位置決め装置は、第３図に示されているサーボ・モータとそして他の２つ の軸を制御する他のサーボ・モータとに対して制御を与えるだめの回路装置であ る。エンコーダ出力はＣＮＣ３００の位置制御ブロック５８０へと送り戻される 。

ＣＮＣ３００は、位置制御ブロック６８０の外に、　Ｉ１０制御部３８５、レー ザ制御ＣＰＵ３９０及びシステムＣＰＵ３９５を含んでいる。両ＣＰＵは１６− ピット・マイクロプロセッサである。主ブロック３８０．３８５．３９０及び６ ９５は相互に接続されていてそして多重バス３９乙によって互いに連通している 。

ＣＮＣ３００は、　その動作を論議することにより最も良く理解されよう。ＣＮ Ｃの動作は第５図に示されている制御パネルによって制御される。

制御パネル 第５Ａ図〜第５Ｄ図は、第４図に示されているＣＮＣの１部であって、多重バス ３９６とインタフェースし、且つ、レーザ制御ＣＰＵブロック６９０及びシステ ムＣＰＵブロック３９５　にじかにインタフェースしているＣＮＣ制御ノ÷ネル ５００を示している。第５Ａ図〜第５Ｄ図に示されているように、その制御パネ ルは、ＣＲＴスクリーン５０２と、総称的に５０４として指定されているデータ 入力アルファ文字キーボードと、そして総称的に５０６　として指定されている 数値キーボードとを含んでいる。そこでのキーボードは、可聴の及び触知できる フィードバックを持つ可撓性で一片の膜組立スイッチを利用している。

アルファ文字及び数値キーボード５０４及び５０６に加えて、そこには、分離せ るパッドの編集制御部５０８　がある。第５Ｂ図での制御パネルの下部にはへ一 連のファンクション及びサブ・ルーチン・スイッチ５１０と、そして一連のモー ド選択スイッチ５１２　とが設けられている。

また、そのパネルの頂部には、そのシステムを制御するために使用される３つの スイッチ、すなわち、′電力オン／オフ・スイッチ５１４と、編集ロック・キー ・スイッチ５１６　と、そして非常停止スイッチ５１８　とが設けられている。

以下において一層完全に論議されるように、ＣＮＣは常に、２つの主動作モード のうちの１つ、すなわち、“制御−オン°°か又は“非常停止“のいづれかにあ る。

５１２　として総称的に指定されている６つのモード選択スイッチは、以下にお いて別々に論議される細分化された動作モードを選択するのに使用される。

主亀カオン／オフ・スイッチ５１４は、その非常停止動作モードにおけるシステ ムをパワー・アンプするので、不注意によりそのシステムに電力を供給して、蓄 積されている指令に基づいてそのシステムのいづれかの軸を動作開始させること になる機会はない。

編集ロック・キー・スイッチ 作動されたときでの編集ロック・キー・スイッチ５１６は、システム・キーボー ドからの編集すなわちプログラム入力を阻止する。編集オフ位置において、それ は、編集制御部キー・パッド５０８　に置かれている“編集“及び“新プログラ ム“キーを無効にすると同時に、ユーザーによって選択される他のキーをも不能 にする。

非常停止 非常停止すなわちＥ−停止動作モードは、制御パネル５００　の頂部右側にある 大きい押釦５１８　を押すことによって作動される。非常停止釦５１８　が作動 されると、そのシステムは制御−オン・モードから出る。システムが、一旦、非 常停止モードに入ると、そのシステムは、その非常停止釦が解放された後でさえ 、そのままのモードに止どまる。システムが非常停止モードにある場合、それは ３つの軸の各々に対するサーボ制御装置の各々へと零速度指令を出し、もしも回 転している工作物テーブルがそのシステムによって制御されつつあるならば、そ れはその作業テーブルのだめのサーボ駆動部に対して零速度指令を与える。非常 停止モードの選択はまた、ビーム位置決め装置２００　におけるサーボ増幅器２ １０　に対する“可能“出力を不能にすると同時に、レーザ出力を制御する“Ｍ ファンクション出力８をすべて非作動状態にする。非常停止モードが有効である ときは、そのシステムＣＲ，Ｔ　上にその旨表示される。非常停止モードから脱 するには、制御−オン・キー（Ｃ０ＮＴＲ０Ｌ−ＯＮ　）　５２０が押されなけ ればならない。

非常停止モードにおいてはプログラムの実行及び進行が不能にされるために、サ ーボ動作は指令されない。またかかる停止モードでは、使用されるサーボ増幅器 の型式に依存して、サーボ運動が極めてゆっくりと生じたり又はドリフトが生じ たりする。エンコーダ出力はＣＮＣ３００に提示されるので、そのシステムはそ のサーボ装置の位置の追跡を続けるが、位置を修正しようとはしない。かくして 、非常停止モードは、サーボ動作がＣＮＣ３００によって制御されない唯一のモ ードである。非常停止モードを脱出するためには、制御−オン・キーが押される 。制御−オン・キー５２０　は第５Ｂ図に示されているように、モード選択スイ ッチ５１２　の上部でそのシステム制御パネル上に位置されており、そして表示 器５２１はキー５２０が作動されているかどうかを示す。

制御−オン 制御−オン・キー（ＣＯＮＴＲＯＬ　０Ｎ）５２０　を押すと、制御−オン又は 非常停止モードが交互に選択される。

制御−オン・モードにおいて、サーボ増幅器は作動（ハードウェア又はソフトウ ェア・リミット・スイッチが作動されていなければ）され、そしてサーボ動作は 、次に論議される基準点−復帰副動作モードを除いて全体において許される。制 御−オン・キー５２０　が作動されると、すべての軸に対する指令位置はその時 点での相対的位置に設定されるので、仮りにそのシステムが前にその非常停止モ ードにあってそのサーボ装置がそれらの基準位置から手動で動かされたとしても 、開始動作が生じることはない。システムＣＲＴ　は、通常、そのシステムが制 ｒ卸−オン・モードにある間、′制御−オン゛という文字を表示する。

七ｉ 基準点−復帰 基準点−復帰キー（ＦＩＮＤ　ＨＯＭＥ）　ｓ　２２を押すと、各種調整可能な 軸のソフトウェア走行限界が不能にされて、各サーボ装置が゛′機機械基準位位 置と移動される。この機械基準位置は、固定の、前場って設定された軸位置であ って、ソフトウェア走行限界を設定したり又は他の用途のだめのその加工テーブ ル表面に関した不変の位置を与えている。サーボ装置は各々、指定された順序で しかもその復帰給送率においてその機械基準位置へと移動する。

もしも、基準点−復帰キーが押されるときｔ軸すミットスイッチが既に押されて いるとするならば、その軸は寸ず初めに、その基準点−復帰キーが非作動状態に 置かれる寸で、機械基準位置とは反対の方向において移動することになる。一旦 その機械基準点が到達されると、相対及び絶対位置カウンタが零に設定されて、 ソフトウェア走行限界が有効になる。基準点−復帰キー５２２が押されると、そ の入力モードと目盛係数とを自動的に設定し、軸回転を取消し、そして後に詳細 に論議されるように横断モードを設定する。基準点−復帰キー５２２は、そのシ ステムがパワー・アップされるたびに作動される。基準点−復帰副制御モードは 、そのシステムが制御−オン・モードにあるときにのみ機能する。サーボの復帰 が終了される才で、パート・プログラムは運転されない。

高速復帰 高速復帰キー（ＧＯＴｏ　ＨＯＭＥ）　ｓ　２３は、すべてのサーボ装置を迅速 な横断給送率において機械基準点へと同時に移動させるように機能する。

零−復帰 零−復帰キー（（Ｘ）　Ｔｏ　ＺＥＲＯ）　ｓ　２４を押すと、軸駆動サーボの すべてが、迅速な横断給送率において、相対的零位置へと同時に移動される。こ の相対的零位置は、零設定キー（ＺＥＲＯ５ＥＴ）　５５２用いてオペレータに よって設定されるか又はプログラムされている指令を用いた特定のパート・プロ グラム内での零−基準点に関連して規定される位置である。

基本的システムでのデータ入力キーボードはアルファ文字キーボード５０４と数 値キーボード５０６とから成っている。データ入力キーボードは、データを入れ て、そして所望のキーを単に押すことにより指令を制御するのに使用される。

編集制御部 キー・パッド５０８は編集制御部を含んでいる。この編集制御部は、エントリー 中又はその稜におけるパート・プログラムを編集するのに使用される。基本的に 、それらは、スクリーンカーソルを所望の点へと動がして、パート・プログラム の変更を可能にする。

オーバライド制御部 オーバライド制御部はその制御パネルの分離せる区間５２４に位置されている。

そこには、給送率、走行限界及びレーザ・パワーについての３つのオーバライド 制御部がある。こうした制御部は、給送率及びレーザ・パワーに対するプログラ ムされた値を無効にし、そして走行リミット・スイッチが作動されている間にサ ーボ増幅器を手動で機能させるのに使用される。給送率オーバライド制御部は３ つのスイッチ５２５，５２７及び５２６からなり、それらスイッチは、給送率を 減少させるか、増大させるか、又はそのいづれかが選択されている場合にその給 送率の変化率を増大させるのにそれぞれ使用される。

オーバライド制御部が下けられてい一場合、そのオーバライド百分率は、毎秒約 １２％の割合で且つ１ｅＩ）漸増量において変えられる。もしもそのオーバライ ド・スイッチが押されると同時にその隣接の高速キーが押し下げられると、その オーバライド百分率は、毎秒約６４％の割合で且つ３チ漸増量において変えられ ることになる。

レーザ・パワー・オーバライド制御部におけるスイッチ５２９，５４０及び５３ １は同様に作用するが、減少スイッチ５２９及び増大スイッチ５３１は高速スイ ッチ５３０によって制約されている。レーザ・パワー及び給送率制御部は。

その給送率及びレーザ・パワーについて、それらのプログラムされた値の０係か ら１５０係まで連続的に調整するのを可能にする。プログラムされた給送率及び レーザ・パワー、そのオーバライド百分率、結果的な給送率及びレーザ・パワー はすべて、標準のデータ・ディスプレイにおけるＣＲＴ　ｓ　ｏ　ｚ上に表示さ れる。それらのオーバライド・スイッチは、そのプログラミングにおける適切な 指令によって不能にされる。

給送率が特定のシステム・パラメータによって設定されるその最大給送率を越え るのを防止するために、ＣＮＣ３００は、各軸の給送率のすべてをその前取って 設定された最大値以下に保つのに必要とされるような実際の給送率を自動的に制 限する。この場合、その結果的な給送率及びそのディスプレイは、そのシステム ・マキシマによって制限されるような値であり、それは、そのプログラムされて いる給送率にそのオーバライド百分率を掛は合せた値に等しくない。

走行限界オーバライド制御スイッチ（ＴＲＡＶＥ　ＬＩＭＩＴ）５６２は、後で も詳細に論議されるように、軸をその作動されたリミット・スイッチから離して 進めることになる。

ファンクション及びサブルーチン・スイッチ総称的に５１０として指定されてい る６つの瞬間押釦スイッチ及び表示器は、指定されたリレー出力を制御するファ ンクション・スイッチを含んでいる。典型的な瞬間スイッチ５４０は連動された ＬＥＤ表示器５４２を持っている。

こうしたスイッチは各種機能を発揮するためにユーザーにより選定される。第５ Ｂ図において、そのスイッチは、そのレーザオン／オフ状態を制御するために設 定される。

スイッチ閉成が検出されると、その出力状態は反転される。換言すると、オン状 態はオフへと切換わり、そしてオフ状態はオンへと切換わる。出力がオンにある 場合にＪ は常に、表示器５４２が点灯される。

ファンクション及びザブルーチン・サブパネル５１０におけるファンク／ヨン・ スイッチＦに加えて、そこには。

６つの付加的スイッチ５４４がある。そうしたスイッチの各々はユーザーによっ て割当てられる指定のサブルーチンの実行を制御するために与えられている。サ ブルーチン・スイッチを押すと、現行のプログラムか又は、もしも所望ならば、 そのシステム制御ＥＰＲＯＭのいづれかにおいて規定されるような、そのキー・ ナンバーに対応するルーチンを利用するには、そのシステムが制御−オン・モー ドにあって、そしてサブルーチン・スイッチ５４４が作動されるときには現行の プログラムを実行していてはならない。

雑機能制御部 こ＼では、制御パネル５００上における６つの付加的キーについて論議される。

メモリー消去キー（ＭＥＭＯＲＹＣＬＥＡＲ）　５４６はシステム・メモリーか らすべてのパート・プログラムを消去する。メモリー消去キーが押されると、そ のシステムは、オペレータがほんとにそのメモリーを消去したいことを確認する 即答信号を発生することになる。それが彼の意図であることをそのオペレータが 確認した後、そのメモリーは一掃されて、そしてそのシステム・メモリーからの パート・プログラムはすべて破壊される。もしもいづれかの他のキーが確認信号 の発生後に押されるとすると、メモリーは一掃されない。

オペレータ確認キー（ＯＲＥＲＡＣＫ）　５５０はエラー・メツセージ又はオペ レータ・メソセージをＣＲ’Ｉ’ディスプレイ・スクリーンから一掃するのに使 用される。もしも元のエラー・メツセージをＣＲＴスクリーン５０２に対して発 生したエラーが、オペレータ確認キー５５０が押される時点１で持続するとする と、そのエラー・メツセージは、そのスイッチが押された後に、そのディスプレ イ・スクリーン上に再び現われる。

押されたときでの零設定キー５５２は、サーボ動作を開始させないが、サーボ軸 の各々に対する相対的位置カウンタを零に設定することになる。

プログラム再開スイッチ（ＰＲＯＧ　ＲＥｓＴＡＲＴ）　ｓ　ｓ　４は、そのプ ログラム指示器をその能動プログラムのスタートへと移動させる。このキーは、 プログラムを始めから開始させたいときに押されるものである。

頁ナンバ−スイッチ（ＬＡＳＴ　ＲＡＧＥ）　５５６は、ＣＲＴ５０２に対スる ディスプレイ・フォーマットを選択する。

エスケープ・キー（ＥＳＣ）　ｓｓａは診断及び実用プログラムのメニーーを表 示する。所望のプログラムは、そのメニューが現われた後、そのプログラム・ナ ンバーに対応する数値キーを押すことによって選択される。

退出（ＥＸＩＴ）キー５６０は、細分化されたモードに現に置かれているＣＮＣ をそこから出させる。それは、作動されたときのＣＲＴ上での表示を、ディスプ レイ・ベージ４゜５．６又は７からディスプレイ・ページ１へと変える。

進行モード選択スイッチ（Ｊ（Ｘ））　５６２は作動されるべき進行モードを有 効にする。進行動作は、特定のプログラム・ブロックを書込むことなしに、オペ レータにその軸を所望の場所へと移動させるのを可能にする。この進行モードは 、システムが制御−オン・モードにあるときにのみ作動される。

この進行モードに入れられると、不履行動作サブモー軸は、適切な進行プラス・ キー（＋）　５６４又は進行マイナス・キー（−）５’６６が押される限り移動 されることになる。プラス・キー（＋）及びマイナス・キー（−）　５６４及び ５６６に隣接している高速キー（ＦＡＳＴ）　５６８はそのシステムを高い給送 率において進行させる。進行指令が実行される予定にある軸は、アルファ文字キ ーボード５０４を使用して入力される。その進行の漸増量は適切な数値キーボー ド５０６の指令によって選択される。そのシステムは、退出キー５６０を押すこ とによってその進行モードから除外される。

動作の概要 とのレーザ機械加ニジステムは、通常、パート・プログラムを、完全に自動的に 稼動するのに使用される。その制御システムがパワー・アップされレーザ電力源 が作動される。制御パネル５００は各種軸を基準位置へと移動させるために使用 され、もし必要ならば、その各種軸は、レンズ組立体５６を適切な初期の関係に おいて、その工作物へと位置付けするように進められる。パート・プログラムは 適当な蓄積装置からＣＮＣ３００におけるメモリーへと転送される。或いは、そ のプログラムは、制御パイ・ル５００上での新たなプログラム・キー（ＰＲＯＧ ）　５６３を手動を使用し、その後、アルファ文字キーボード５０４及び数値キ ーボード５０６を使用して入れられても良い。

そのハート・プログラムは、その後、そのシステムをチェック運転モードにおい て運転することによりエラー・チェックされる。チェック運転モードにおいて、 そのプログラムは、ＣＮＣ３００によって実行されるが、それらの軸を移動させ るようにサーボ装置を実際に動かすことはし々い。プログラムにエラーのないこ とを確認した後、その給送率及びレーザ・パワー・オーバライドが適当に設定さ れて、そしてプログラム実行モードが選択される。

サイクル始動キー（Ｃ′！ｌ／ｃＬＥｓＴＡＭ′）５７ｏカ押サレルト、その表 示器５７２は、そのプログラムを実行している間、点灯されることになる。通常 、その実行はそのプログラム指示器の現行位置において開始される。そのプログ ラム指示器は、プログラム再始動キー５５４を押してその指示器をそのプログラ ムの開始点へと動かすか、又は編集モードを使用してその指示器を所望の位置に 設定することパート・プログラムを実行する際に、その機械及びＣＮＣは、種々 のプログラムされたサブルーチンによって実行される広範な種類の制御様式を有 している。例えば、蓄積されているプログラムは、部品に関する自動マーク付け のための文字を発生するのに呼び出される。単一ラインの入力コードは、部品に 関する所望の一連の文字をオペレータに作り出させるのを可能にする。

そのプログラミングは、レーザ・パワー源をパルス化されたモードにおいて動作 させるのに使用されると同時に、出力パルス間での距離及びパルス幅を好都合に 設定するのにも使用される。

レーザ・パワー出力はそのプログラム中に変わるようにプログラムされても良い 。１つのパワー・レベルから他のレベルへの遷移は、必要に応じて、ステップか 又は傾斜状変化として選択される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　静止の工作物を機械加工するためにレーザビームを利用している機械加エン ステムにおいて：静止の工作物に隣接して位置づけされるように構成且つ配され ているフレームと； 前記フレームに関して第１の軸に沿って配向され、第１の指令信号に応答してそ の軸に沿って伸び縮みするように構成且つ配列され、しかもレーザ装置に作用的 に連結されていて、その１端でビームを受けそしてその出力端で規準されたレー ザ・ビームを配送するための第１の光学路手段と； 前記フレームに関して第２の軸に沿って配向され、第２の指令信号に応答してそ の第２の軸に泊って伸び縮みするように構成上つ配列され、しかも前記第１の光 学路手段の出力端に作用的に連結されていて、そこからのビームを１端において 受けそしてその出力端て規準されたレーザ・ビームを配送するだめの第２の光学 路手段と；前記フレームに関して第３の軸に泊って配向され、第５の指令信号に 応答して第３の軸に沿って伸び縮みするように構成且つ配列され、しかも前記第 ２の光学路手段の出力端に作用的に連結されていて、そこからのビームを１端に おいて受けそして規準されたレーザビームをその出力端から工作物へと配送する だめの第３の光学路手段と：そして 機械加ニブログラムに従って、工作物を横切ってそのレーザ・ビームを移動させ るための第１、第２及び第６の指令信号を発生するだめの制御ロジック手段とを 備えていることを特徴とするシステム。 ２　前記第３の光学路手段の出力端に取付けられていて、そこからのビームを工 作物へと向けるだめのピント合せ手段を更に備えていることを特徴とする％＝ａ 請求の範囲第１項に記載の７ステム０ ３　前記ピント合せ手段は、それ自体の温度上昇を制御するための冷却手段を含 んでいることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の７ステム。 ４　前記ピント合せ手段は、前記制御ロジック手段の制御下において、作用気体 を分配するための手段を含んていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の システム０ ５　前記レーザ・ビームは、少なくとも１つのビーム曲げ器によって且つ少なく とも１つの固定長光学路接続手段において、前記第１の光学路手段に連結されて いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置０６　前記第１の光学路手 段の軸は水平面に整列されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装 置。 ７　前記第２の光学路手段の軸は垂直に整列されていることを特徴とする請求の 範囲第６項に記載の装置。 ８　前記第６の光学路手段の軸は水平に整列されていることを特徴とする請求の 範囲第７項に記載の装置。 ？　前記第３の光学路手段の出力端に取付けられていて、そのビームを工作物と 交差する垂直軸へと向けさせるためのビーム曲げ器を更に含んでいることを特徴 とする請求の範囲第８項に記載の装置。 １０　前記第１、第２及び第６の光学路手段の各々は、その１端での入力ポート と、そして伸縮自在の管状の導管部分によって接続されたその他端でのビーム曲 げ器とを含んでいることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。 １１８　前記光学路手段の各々のその軸に沿った運動は、それぞれの光学路手段 の各々の軸と整列され且つ前記制御ロジックにより発生されたその軸に対する速 度指令信号に応答してサーボ・モータによって駆動される親ねじにより作り出さ れることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のシステム。 １２、前記光学路手段に連結されていて、その位置を示す出力信号を作り出すた めのエンコーダ手段を更に含み、前記制御ロジック手段は標本化データ追従エラ ー・システムとして動作するように構成且つ配列されており、そこにおいて、前 記制御ロジック手段は、前記エンコーダ手段から実際の軸位置を読んでそしてそ の軸速度指令を周期的に更新することを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の システム。 １６　前記光学路に連結され、しかもその閉成された位置では該光学路をさえぎ るように構成且つ配列されているンヤソタ手段を更に備え、前記シャッタ手段の 位置決めは前記制御ロジックにより発生される信号によって制御されることを特 徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。 １４　前記第１、第２及び第３の光学路手段は各々、そのビーム路を９０°たけ 偏向させるだめのビーム曲げ手段を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載のシステム。 １５　前記ビーム曲げ手段は各々、それ自体を冷却するための手段と、そしてそ れ自体の温度が予め決められたレベルを越えるときに警報表示を与えるだめのセ ンサー手段とを含み、そして前記制御ロジック手段は、前記センサー手段からの その警報表示を受けるように接続され、しかもその警報表示を受けたときにはそ のレーザ・ビームを止めるように構成且つ配列されていることを特徴とする請求 の範囲第１４項に記載のシステム。 １６　前記制御ロジック手段は、その機械加ニブログラムに従ってそのシステム 動作を中断させて、そして前記第１、第２及び第３の光学路手段に対する第１、 第２及び第３の指令信号を除外するだめの単一制御スイツチを含んでいることを 特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。 １７　前記制御ロジック手段は、前記エンコーダ手段の出力信号を受けるように 連結されていて、そして特定の軸の位置が蓄積されている限界値を越えるときに 零率指令信号を発生するために、その特定の軸の位置をその蓄積されている限界 値に対して比較するためのリミット手段を含んでいることを特徴とする請求の範 囲第１２項に記載のシステム。 １８　前記制御ロジック手段は、その機械プログラムに従ってレーザ・ビームの 強度を変えるための指令を発生するレーザ制御手段を含んでいることを特徴とす る請求の範囲第１項に記載のシステム。 １９　前記レーザ制御手段は、その機械プログラムのブロックが実行されるたび に、そのレーザ・ビーム強度を変えるように構成且つ配列されていることを特徴 とする請求の範囲第１８項に記載のシステム０ ２０　前記制御ロジック手段は、キー制御の下での選択された漸増量において、 前記第１．第２又は第６の光学路手段の１つを動かすための手動による手段を含 んでいることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。