JPS6368285A - レ−ザ加工機 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、加に物をレーザ光ビームの！（（イ射によ
って加−［するレーザ加工機に関する。

［従来の技術］ レーザ加］二機は、レーザ光ビームを加工物に照射して
局部的に加熱し、その部分の材料を蒸発または溶融させ
ることにより、加工物を加工するものである。したがっ
て、加工の具合は、加工物の材質や厚さは勿論のこと、
レーザ光ビームの強さ、および加工物とレーザ光ビーム
との相対移動速度（一般に加工物側だけを移動するので
、加工物の移動速度き考えてよい）に関係する。

そこで、従来のレーザ加工機においては、レーザ光ビー
ムの強さを数段階に切り換えて設定することができるよ
うになっている。

一般に、加■に物は数値制御（ＮＣ）のＸＹテーブルに
よって移動され、その移動速度はＮＣプログラムにｒめ
設定されるので、作業者は、加ｌ−物の材質や厚さ、加
１ユの種類なとの他に、加１−物の設定速度に応じてレ
ーザ光ビームの強さを選んで設定し、レーザ加工機を起
動する。

［解決しようとする問題点コ しかし、ＮＣプログラムに設定される移動速度は、ＸＹ
テーブルの定常速度である。ＸＹテーブルの起動時もし
くは急加速時、または停市時もしくは急減速時のように
、ＸＹテーブルの速度が安定しない間の速度は規定され
ていない。したがって、定常速度に関して最適なレーザ
光ビーム強さを設定しても、そのような速度変化期間に
ついては、最適加工条件を保証できない。

さらに、最適な加工具合を達成するためのレーザ光ビー
ムの強さなどの条件は微妙であり、試し加［二を行って
加１−呉合を調べ、加ｌ−条件を決定するという手順を
踏んでいるのが実情である。しかるに、従来のレーザ加
Ｉ−機にあっては、レーザ光ビームの強さはｒめ決定さ
れた数段階にしか切り換えることができないため、最適
加゛！ユ条件を得ることが容易でなく、場合によっては
最適加１ユ条件を達成できない。

［発明の「１的コ したがって、この発明のＩＩ的は、そのような従来の問
題点を解消し、容部に最適条件で加［−を行うことがで
きるようにしたレーザ加Ｉ−機を提供することにある。

口問題点を解決するためのＬ段コ この［−１的を達成するために、この発！ｕｔ　ｉＭ　
、レーザ光ビーム源によって発生したレーザ光ビームを
加工物に照射し、この加に物および前記レーザ光ビーム
とを相対的に移動させながら＋ｊｌ記加工物の加工を行
うレーザ加工機において、前記加」−物と前記レーザ光
ビームとの様々な相対移動速度の情報、および、その各
相対移動速度に最適な強さの前記レーザ光ビームを得る
ための前記レーザ光ビーム源の出力レベルの情報を対応
付けて記憶するための情報テーブルと、前記相対速度を
逐次検出するための速度検出手段と、この速度検出手段
による検出速度の情報に対応した出力レベルの情報を前
記情報テーブルから検索して前記レーザ光ビーム源にＩ
Ｊ、える１段とを具備せしめ、前記レーザ光ビーム源の
出力レベルをそれに′ｊ、えられる出力レベル情報に従
って多段階もしくは連続的に変化させるものである。

［作用コ このように、この発明のレーザ加Ｉ〕機においては、加
工物とレーザ光ビームの相対移動速度が逐次検出され、
その検出速度に対応した出力レベル情報が情報テーブル
から検索されてレーザ光ビーム源に５えられ、その出力
レベル情報に従ってレーザ光ビーム源の出力レベルが多
段階もしくは連続的に制御される。

したがって、この発明のレーザ加工機は、様々な速度に
対してレーザ光ビームを最適な強さに精密に制御し、高
精度の加工を行うことができる。

、　　しかも、加工物とレーザ光ビームの相対移動の開
始時、−１、加速時、停市時、または急減速時のように
、その相対移動速度が変動する期間においても、速度変
化に追従してレーザ光ビームの強さが適切に制御され安
定な加圧がｌ＋Ｊ能である。

また、情報テーブルの交換もしくは書き換えによって、
加工条件を変えることができるから、加ｌ−条件の違う
種々の加二［物や加１′、に容易に対応できる。

さらに、加］二物の移動制御は一般にＮ　Ｇ　’Ａ置に
よって行われるが、そのＮＣプロゲラ１１における速度
設定の自由度が増すため、そのプログラミングが容易に
なる。

［実施例コ 以下、図面を参照し、この発明の一実施例について詳細
に説明する。

第１図は、この発明によるレーザ加工機の一実施例の機
能的構成を簡略化して示す概略ブロック図である。

この図において、１０はＸ方向およびＹ方向に移動する
ＸＹテーブルである。図示されていないが、加二に物は
ＸＹテーブル１０に固定された加ｒ一台に取り付けられ
て加圧される。

１２はＮＣ（数４ｎｉ制御）装置である。このＮＣ装置
１２は、内蔵のＮＣプログラム１４に従ってＸＹテーブ
ル１０のＸ方向移動用モータ１６およびＹ方向移動用モ
ータ１８の駆動を制御することにより、ＸＹテーブル１
０の移動方向および速度を制御する。

２０は加に物に照射するためのレーザ光ビー１、を発生
するレーザ光ビーム源であり、その位置は固定している
。つまり、この実施例では、レーザ光ビームの位置は固
定し、加工物の移動によってレーザ光ビームの照射位置
、つまり加工位置を移動させるようになっている。また
、このレーザ光ビーム源２０は、その出力レベルが、外
部より！ｊえられる出力レベル情報に従って実質的に連
続的に変化するものである。

２２および２４はそれぞれ、ＸＹテーブル１０のＸ方向
およびＹ方向の位置エンコーダである。

この位置エンコーダ２２．２４は、ＸＹテーブル１０も
しくは加工物の移動速度（レーザ光ビーｌ、は固定して
いるので、加１：物とレーザ光ビームの相対移動速度）
を逐次検出するために設けられており、インクリメンタ
ル型のものである。

２６はレーザ加］−機の動作状態のモニタリング、レー
ザ光ビーｔ１源２０の出力レベル（レーザ光ビームの強
さ）の制御などを行うための処理制御部である。

この処理制御部２６において、２８はマイクロプロセッ
サ、３０はバス、３２はメモリ、３４および３６はフロ
ッピーディスクドライブおよびそのコントローラ、３８
および４０はキーボードディスプレイおよびそのコント
ローラである。また、４２はＮＣ装置１２との間のイン
ターフェイス回路、４４はレーザ光ビーム源２０との間
のインターフェイス回路、４６は位置エンコーダ２２，
２４との間のインターフェイス回路である。

メモリ３２は、後述の処理制御のためのプログラム５０
．モード別の一つ以上の情報テーブル５２などの記憶域
として用いられる。このプログラム５０および情報テー
ブル５２などは、このレーザ加ｌ二機の稼働１１；ｊに
、フロッピーディスクドライブ３４からロードされる。

また、情報テーブル５２は、キーボードディスプレイ３
８を通じてメモリ３２１ユで作成編集し、それをフロッ
ピーディスクドライブ３４にセーブすることもできる。

なお、その情報テーブルの内容をフロッピーディスク媒
体の形で他のデータ処理システムに渡し、そこで編集を
行うこともできる。

第２図は、情報テーブル５２の概念図である。

図示のように、情報テーブル５２は、レーザ光ビーム源
２０のモード指定情報を登録する欄５４と、加工物の速
度の情報、および、その加工物速度において最適な強さ
のレーザ光ビームを得るためのレーザ光ビーム源２０の
出力レベルの情報をペアにして登録するための多数の欄
５６から構成されている。

ここで、パルス光ビーム源２０のモードには、スーパパ
ルスモード、パルスモードおよヒ連続モードの３種類が
ある。パルスモードとスーパパルスモードの違いは、パ
ルスモードではレーザパルスのデユーティと尖頭値の両
方を変化させて出力レヘルカ制御すレるのに対し、スー
パパルスモードでは尖頭値が最大値に固定され、デユー
ティの変化だけで出力レベルが制御されることである。

次に、これから加−トしようとする加工物の材質や加工
内容に対応した情報テーブル５２とプログラム５０がメ
モリ３２にロードされているものとして、加１１動作の
一例について説明する。第３図は、プログラム５０のレ
ーザ光ビーム源２０の出力レベル制御に関連したルーチ
ンの処理の流れの一例を簡略化して示す概略フローチ゛
ヤードである。

図示しない操作パネルからＮＣ装置１２に起動が掛けら
れると、ＮＣ装置１２はインターフェイス回路４２を通
じてスタート信号を処理制御部２６のマイクロプロセッ
サ２８に送った後、ＮＣプログラム１４の実行を開始し
、ＸＹテーブル１０の移動制御を開始する。

なお、レーザ光ビーム源２０のモードはＰめキーボード
ディスプレイ３８を通じて指定されており、そのモード
指定情報はプログラム５０の１：、ルーチンにおいてメ
モリ３２の特定アドレスに記憶されるとともに、インタ
ーフェイス回路４４内のモード指定レンスタ４４に設定
される。

、処理制御部２６のマイクロプロセッサ２８は、スター
ト信号・を受けると、プロゲラｌ、５０の主ルーチンの
実行を中断し、出力レベル制御ルーチンの実行を開始す
る。

まず、位置エンコーダ２２．２４の出力信号・が・定時
間１ｊＪＪ７！［ＩＩされてＸ、Ｙ各方向の速度成分が
求められ（ステップ１００）、その結果から移動ステー
ジ１０の速度つまり加−■二物の速度（絶対値）が算出
される（ステップ１０５）。

その算出速度に最も近い速度の情報とペアになった出力
レベルの情報が、指定モードの情報テーブル５２から検
索される（ステップ１１０）。

その検索された出力レベルの情報と、前回検索された出
力レベルの情報（メモリ３２の特定アドレスに保存され
ている）とが比較され（ステップ１１５）、一致がとれ
た場合はステップ１００に戻る。

この比較で不−・致ならば、新しく検索された出力レベ
ルの情報がインターフェイス回路４４内の出力レベル情
報レジスタ４４ｂに設定され（ステップ１２０）、また
メモリ３２の保存用アドレスにＩ’Ｆき込まれ（ステッ
プ１２５）、その後にステップ１００に戻る。

このようにして、加工物の移動速度が逐次検出され、そ
の速度に最適な強さのレーザ光ビームを得るための出力
レベルの情報が情報テーブル５２から求められてレーザ
光ビーム源２０に与えられる。したがって、速度変化時
においても、最適条件で加工物の加工が行われる。

このような出力レベル制御のルーチンは、ＮＣ装置１２
からストップ信号が人力されるか、その他、加工動作を
中断するような姿囚が発生するまで、繰り返し実行され
る。

なお、処理制御２６側からは、インターフェイス回路４
２を通じて非常停止信号゛およびリセット信号をＮＣ装
置１２に送出することかできる。

ここで、このレーザ加１−機は以１・説明したような自
動モードの他に、マニュアルモードをイ〕゛する。

このマニュアルモードを選択した場合、ＮＣ装置１２の
速度、レーザ光ビー１．源２０のモードおよび出力レベ
ルを、操作パネルおよびキーボードディスプレイ３８の
キーボードを介して任意に設定できる。

なお、マニュアルモードの場合、情報テーブル５２の内
容をキーボードディスプレイ３８のディスプレイ画面に
表示させ、キーボードの操作によって情報テーブル５２
に対する追加登録、削除、Ｋ　ｉＦ、　、セーブなどを
行うことができる。

次に、情報テーブル５２の作成方法の一例について説明
する。この場合、前記マニュアルモードが選択される。

移動速度、レーザ光ビーム源２０のモードおよび出力レ
ベルをそれぞれ指定し、ＮＣ装置１２を起動させること
により、指定の速度、モードおよび出力レベルにて加１
−物の試し加［を行わせる。

同様にして、速度と出力レベルとを様々に組み合わせて
加１−物の試し加Ｉ−を行わせる。

そして、それぞれの加Ｉ−条件での試し加［二の具合を
評価し、各速度に対する最適な出力レベルを選定する。

このようにして選定した各速度と最適出力レベルのベア
情報およびモード指定情報を、キーボードディスプレイ
３８を通じて情報テーブル５６に登録する。また、昼型
ならば、情報テーブル５６の登録内容の削除、修＋１：
、配列変更などを行う。

このように、加工条件を様々に変えて試し加圧を行い、
その結果から情報テーブルを作成できるので、加二［条
件の異なる多様な加工物に容易に対応できる。

以−［−１一実施例について説明したが、この発明はそ
れだけに限定されるものではない。

例えば、前記実施例は加工物だけを移動させるものであ
るが、レーザ光ビーｌ、側を移動させたり、または、加
工物およびレーザ光ビームの両方を移動させるレーザ加
Ｅ機にも、この発明は同様に適用できる。

情報テーブルのデータ構造は昼型に応じて変更してよい
。

前記実施例では、速度検出、情報テーブルの検索、出力
レベルの設定などをソフトウェアを利用して行っている
が、同様の機能をハードウェアＬ段によって実現しても
よい。

さらに、出力レベル制御ルーチンの内容は、適宜変更し
てよい。

その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲内で様々
に変形して実施し得るものである。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、この発明によれば、様
々な速度に対してレーザ光ビー１１を最適な強さに精密
に制御して高精度の加工を行うことができ、速度が変動
する期間においても、速度変化に追従してレーザ光ビー
ムの強さを制御し、安定に加工することができ、さらに
、加工条件の違う種々の加−ｍ物に容易に対応できるな
ど、従来の問題点を解消し、加工精度、使い勝手および
汎用性を改みしたレーザ加圧機を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるレーザ加工機の一実施例の機
能的構成を簡略化して示す概略ブロック図、第２図は情
報テーブルの構造を示す概念図、第３図はレーザ光ビー
ム源の出力レベル側御のためのルーチンの処理の流れを
簡略化して示す概略フローチャートである。 １０・・・ＸＹテーブル、１２・・・ＮＣ装置、２０・
・・レーザ光ビーム源、２２．２４・・・位置エンコー
グ、２６・・・処理制御部、２８・・・マイクロブロセ
・ソサ、３２・・・メモリ、５２・・・情報テーブル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光ビーム源によって発生したレーザ光ビー
   ムを加工物に照射し、この加工物および前記レーザ光ビ
   ームとを相対的に移動させながら前記加工物の加工を行
   うレーザ加工機において、前記加工物と前記レーザ光ビ
   ームとの様々な相対移動速度の情報、および、その各相
   対移動速度に最適な強さの前記レーザ光ビームを得るた
   めの前記レーザ光ビーム源の出力レベルの情報を対応付
   けて記憶するための情報テーブルと、前記相対移動速度
   を逐次検出するための速度検出手段と、この速度検出手
   段による検出速度の情報に対応した出力レベルの情報を
   前記情報テーブルから検索して前記レーザ光ビーム源に
   与える手段とを有し、前記レーザ光ビーム源の出力レベ
   ルがそれに与えられる出力レベル情報に従って多段階も
   しくは連続的に変化することを特徴とするレーザ加工機
   。