JPWO2016181499A1

JPWO2016181499A1 - レーザ加工機

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Publication number: JPWO2016181499A1
Application number: JP2015558246A
Authority: JP
Inventors: 利樹腰前; 健二熊本; 裕司木野; 宮本　直樹; 直樹宮本; 裕章黒川; 良行伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2017-06-01
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Abstract

レーザ加工機（１００）は、加工ノズル（１０）とワーク（７）との距離が変化する方向に加工ヘッド（３）の位置を変化させるＺ軸モータ（６）と、第一の範囲内のワーク（７）を検出することにより加工ノズル（１０）とワーク（７）との距離に基づいて出力し、加工ノズル（１０）とワーク（７）との距離が変化する方向には加工ヘッド（３）に追従する第一の距離センサ（８）と、第二の範囲内のワーク（７）を検出することにより加工ノズル（１０）とワーク（７）との距離に基づいて出力し、加工ノズル（１０）とワーク（７）との距離が変化する方向には加工ヘッド（３）に追従しない第二の距離センサ（９）と、Ｚ軸モータ（６）を制御し倣い制御を実施する制御装置（１）とを備え、制御装置（１）は、第二の距離センサ（９）の出力に基づいて倣い制御の条件を変更し、変更された条件で第一の距離センサ（８）の出力に基づいて倣い制御を行う。

Description

本発明は、ワークの縁に加工ヘッドが達したと判断した時に倣い制御をオフしてワークとの衝突を回避するレーザ加工機に関する。

特許文献１に開示されるように、従来のレーザ加工機は、倣い制御に用いている距離センサの出力に基づいて、ワークの縁に加工ヘッドが達したと判断した時、換言すると、ノズルの下方にワークがなくなりワーク間距離が遠くなったと制御装置が判断した時に倣い制御をオフしてＺ軸を退避しワークとの衝突を回避していた。

特開２００３−１８１６７４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるレーザ加工機では、ワークの周縁付近にワークサポート又は加工端といった障害物がある場合、制御装置による倣い制御の条件の変更後、モータの駆動までの制御系の遅れにより、加工ノズルが障害物と衝突する可能性があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ワークの周縁に配置された障害物に加工ノズルが衝突することを防止したレーザ加工機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、加工ヘッドに取り付けられた加工ノズルとワークとの相対距離が設定値になるよう倣い制御を実施するレーザ加工機において、加工ノズルとワークとの距離が変化する方向に加工ヘッドの位置を変化させる駆動手段を有する。また、本発明は、加工ノズルを中心とする第一の範囲内のワークを検出することにより加工ノズルとワークとの距離に基づいて出力し、加工ノズルとワークとの距離が変化する方向には加工ヘッドに追従して移動する第一の距離センサを有する。また、本発明は、加工ノズルを中心とする第一の範囲よりも広い第二の範囲内のワークを検出することにより加工ノズルとワークとの距離に基づいて出力し、加工ノズルとワークとの距離が変化する方向には加工ヘッドに追従して移動しない第二の距離センサを有する。また、本発明は、第一の距離センサ又は第二の距離センサの出力に基づいて駆動手段を制御し倣い制御を実施する制御装置を有する。制御装置は、第二の距離センサの出力に基づいて倣い制御の条件を変更し、変更された条件で第一の距離センサの出力に基づいて倣い制御を行う。

本発明にかかるレーザ加工機は、ワークの周縁に配置された障害物に加工ノズルが衝突することを防止できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工機の構成を示す図実施の形態１にかかるレーザ加工機の第一の距離センサの検出範囲を示す図実施の形態１にかかるレーザ加工機の第二の距離センサの検出範囲を示す図実施の形態１にかかるレーザ加工機に取り付けられた第一の距離センサの検出範囲の概念図実施の形態１にかかるレーザ加工機に取り付けられた第二の距離センサの検出範囲の概念図実施の形態１にかかるレーザ加工機のワーク上の各距離センサの検出範囲を示した図実施の形態１にかかるレーザ加工機の加工ノズルのワークに対する位置に応じた第一の距離センサと第二の距離センサの出力を表す図実施の形態１にかかるレーザ加工機の加工ノズルとワークとの位置関係を示す図実施の形態１にかかるレーザ加工機の制御装置の処理の流れを示すフローチャート実施の形態１にかかるレーザ加工機の端面判定処理を表すフローチャート実施の形態１にかかるレーザ加工機の倣い制御の処理の流れを示すフローチャート実施の形態１にかかるレーザ加工機の加工ノズルの動作を表す概念図実施の形態１にかかるレーザ加工機の第二の距離センサとワークとの距離と、第二の距離センサの検出範囲との関係を示す図実施の形態１にかかるレーザ加工機の第二の距離センサとワークとの距離と、第二の距離センサの検出範囲との関係を示す図実施の形態１にかかるレーザ加工機の第二の距離センサのセンサ出力データと第二の距離センサの加工開始点からのＸＹ平面内での距離との関係を示す図実施の形態１にかかるレーザ加工機の第一の距離センサ及び第二の距離センサとワークとの位置関係を示す図実施の形態１にかかるレーザ加工機の第一の距離センサ及び第二の距離センサとワークとの位置関係を示す図本発明の実施の形態２にかかるレーザ加工機の制御装置の処理の流れを表すフローチャート実施の形態２にかかるレーザ加工機の端面判定処理の流れを示すフローチャート実施の形態２にかかるレーザ加工機における、ワークに反りがある場合の第一の距離センサ出力と第二の距離センサの出力とを表す図実施の形態２にかかるレーザ加工機における加工ノズルとワークとの位置関係を示す図実施の形態３にかかるレーザ加工機の加工ノズルの動作を表す概念図実施の形態４にかかるレーザ加工機の端面処理の流れを示すフローチャート実施の形態４にかかるレーザ加工機の加工ノズルの動作を表す概念図実施の形態５にかかるレーザ加工機の端面処理の流れを示すフローチャート実施の形態５にかかるレーザ加工機の加工ノズルの動作を表す概念図実施の形態６にかかるレーザ加工機のワークに立ち上がりがある場合の第一の距離センサ及び第二の距離センサの出力を示す図実施の形態６にかかるレーザ加工機の加工ノズルとワークとの位置関係を示す図本発明の実施の形態７にかかるレーザ加工機の構成を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工機の構成を示す図である。レーザ加工機１００は、操作者が加工条件を入力するための入力装置２と、加工ヘッド３の動作を制御する制御装置１と、加工ヘッド３を駆動するＸ軸モータ４、Ｙ軸モータ５及びＺ軸モータ６と、加工ヘッド３の先端に取り付けられた加工ノズル１０と、加工ノズル１０とワーク７との距離を検出するために加工ノズル１０に設けられた第一の距離センサ８と、加工ノズル１０とワーク７との距離を検出するために加工ノズル１０とは別個に設けられた第二の距離センサ９とを備える。Ｚ軸モータ６は、加工ノズル１０とワーク７との距離が変化する方向に加工ヘッド３の位置を変化させる駆動手段である。

レーザ加工機１００は、レーザ光を出力する発振器といった構成も備えるが、本発明の特徴とは直接関係ないので図示は省略した。以降、図１に示しているように、ワーク７から加工ノズル１０が遠ざかる方向をＺ軸方向プラス側とし、Ｚ軸に直交する２軸をＸ軸及びＹ軸とする。

図２は、実施の形態１にかかるレーザ加工機の第一の距離センサの検出範囲を示す図である。第一の距離センサ８は、加工ノズル１０を中心とする第一の範囲である検出範囲８ａ内のワーク７を検出することにより加工ノズル１０とワーク７との距離に基づいて出力する。第一の距離センサ８は、加工ノズル１０とワーク７との距離が変化する方向には加工ヘッド３に追従して移動する。図２に示すように、第一の距離センサ８は、検出範囲８ａ内でワーク７との距離２０２が一定のため検出誤差が小さく、高精度な制御を必要とする倣い制御に適用可能である。第一の距離センサ８には静電容量式センサを適用できる。

図３は、実施の形態１にかかるレーザ加工機の第二の距離センサの検出範囲を示す図である。第二の距離センサ９は、加工ノズル１０を中心とする第一の範囲よりも広い第二の範囲である検出範囲９ａ内のワーク７を検出することにより加工ノズル１０とワーク７との距離に基づいて出力する。第二の距離センサ９は、加工ノズル１０とワーク７との距離が変化する方向には加工ヘッド３に追従して移動しない。すなわち、第二の距離センサ９は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向には加工ヘッド３と一体で移動するが、Ｚ軸方向には移動しない。したがって、第二の距離センサ９とワーク７との間の間隔は、加工ノズル１０のＺ軸方向の位置によらず一定に保たれている。第二の距離センサ９は、加工ノズル１０のＸ軸方向及びＹ軸方向を囲む筒状である。第二の距離センサ９の検出範囲９ａは、第一の距離センサ８の検出範囲８ａと比べて広いが、測定誤差は大きくなっている。測定誤差が大きくなる原因は、第二の距離センサ９は、検出範囲９ａの周縁部でのワーク７との距離２００が、検出範囲９ａの非周縁部でのワーク７との距離２０１と異なっており、検出範囲９ａ全面での測定値の平均が測定値となって出力されるためである。第二の距離センサ９には、渦電流式センサを適用できる。

実施の形態１では、第一の距離センサ８を静電容量式、第二の距離センサ９を渦電流式とするが、これらに限られるものではないことは言うまでもない。

制御装置１は、第二の距離センサ９の出力に基づいて倣い制御の条件を変更し、第一の距離センサ８の出力に基づいて変更された条件で倣い制御を行う。制御装置１は、入力装置２から与えられたワーク７の板厚及び材料の情報、加工位置の情報、並びにノズルギャップが記憶される設定記憶部１３と、広域距離センサ前回値データ及び広域距離センサ今回値データが記憶されるデータ記憶部１２とを持つ。ノズルギャップとは、倣い制御の高さデータである。データ記憶部１２の記憶内容は、加工中に随時更新される。制御装置１は、設定記憶部１３及びデータ記憶部１２のデータを用いて、Ｘ軸モータ４、Ｙ軸モータ５及びＺ軸モータ６を駆動し加工ヘッド３の制御を行う。なお、広域距離センサ前回値データ及び広域距離センサ今回値データの詳細については後述する。

図４及び図５は、実施の形態１にかかるレーザ加工機に取り付けられた第一の距離センサ及び第二の距離センサの検出範囲の概念図である。図４は、加工ノズル１０がワーク７の縁から離れた部分の上にあり、第一の距離センサ８の検出範囲８ａ及び第二の距離センサ９の検出範囲９ａ両方の全面にワーク７が位置している状態を示している。図５は、加工ノズル１０がワーク７の縁の上にあり、第二の距離センサ９の検出範囲９ａ内にワーク７の縁が位置し、第一の距離センサ８の検出範囲８ａの全面にワーク７が位置している図である。図４及び図５からも明らかなように、ワーク７の縁を早期に検知するには検出範囲の広いセンサが適している。なお、ワーク７の「縁」は、外周の縁のみならず、切り抜き又は切り欠きが存在することによって外周以外の部分に存在する縁も含まれる。

もし、第二の距離センサ９が加工ノズル１０とともにＺ軸方向に移動する場合、ワーク７の縁付近に加工ノズル１０が位置すると、検出範囲に含まれるワーク７の大きさは加工ノズル１０のＺ軸方向の位置によって変化する。したがって、加工ノズル１０とともに第二の距離センサ９がＺ軸方向に移動する構造では、制御装置１は、第二の距離センサ９の出力を加工ノズル１０のＺ軸方向の位置に合わせて補正する必要がある。実施の形態１にかかるレーザ加工機１００では、第二の距離センサ９は、ワーク７との間の間隔が一定に保たれるため、検出範囲に含まれるワーク７の面積は、加工ノズル１０のＸ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置のみに依存する。したがって、制御装置１は、第二の距離センサ９の出力値を加工ノズル１０のＺ軸方向の位置に合わせて補正する必要がない。

図６は、実施の形態１にかかるレーザ加工機のワーク上の各距離センサの検出範囲を示した図である。第一の距離センサ８がワーク７の加工ノズル１０との距離を検出する検出範囲８ａは加工ノズル１０の中心Ｃを中心とする円形である。第二の距離センサ９は、第一の距離センサ８の検出範囲８ａを含みさらに取り巻くような検出範囲９ａを持つ。

図７は、実施の形態１にかかるレーザ加工機の加工ノズルのワークに対する位置に応じた第一の距離センサと第二の距離センサの出力を表す図である。図７中の破線は、第一の距離センサ８の出力であり、一点鎖線は第二の距離センサ９の出力である。図８は、実施の形態１にかかるレーザ加工機の加工ノズルとワークとの位置関係を示す図である。図８の位置Ａは、図７の時刻ＴＡでの加工ノズル１０の位置を示している。同様に、図８の位置Ｂは、図７の時刻ＴＢでの加工ノズル１０の位置を示しており、図８の位置Ｃは、図７の時刻ＴＣでの加工ノズル１０の位置を示しており、図８の位置Ｄは、図７の時刻ＴＤでの加工ノズル１０の位置を示しており、図８の位置Ｅは、図７の時刻ＴＥでの加工ノズル１０の位置を示しており、図８の位置Ｆは、図７の時刻ＴＦでの加工ノズル１０の位置を示している。

加工ノズル１０は、ワーク７上の位置Ａから直下にワーク７が存在しない位置Ｆまで移動する。加工ノズル１０の進行方向は図８の紙面右方向である。加工ノズル１０が位置Ａにあるとき、ワーク７は第一の距離センサ８の検出範囲８ａ及び第二の距離センサ９の検出範囲９ａの両方の内側にある。加工ノズル１０が位置Ｂにあるとき、ワーク７の縁は、第二の距離センサ９の進行方向側で検出範囲９ａの境界にある。加工ノズル１０が位置Ｃにあるとき、ワーク７の縁は第一の距離センサ８の進行方向側で検出範囲８ａの境界にある。加工ノズル１０が位置Ｄにあるとき、ワーク７の縁は、第一の距離センサ８の進行方向逆側で検出範囲８ａの境界にある。加工ノズル１０が位置Ｅにあるとき、ワーク７の縁は、第二の距離センサ９の進行方向逆側で検出範囲９ａの境界にある。加工ノズル１０が位置Ｆにあるとき、第一の距離センサ８の検出範囲８ａ及び第二の距離センサ９の検出範囲９ａのどちらの内側にもワーク７はない。

また、制御装置１は、位置Ａから位置Ｂまでは通常の倣い制御を行い、位置Ｂから位置ＦまでＺ軸方向の加工ノズル１０の移動はない。

位置Ａでの第一の距離センサ８及び第二の距離センサ９のそれぞれの出力からワーク７と加工ノズル１０との距離を求めると概ね同じ値を示す。位置Ａから位置Ｂまでは、倣い制御をしているので、第一の距離センサ８及び第二の距離センサ９は、それぞれ概ね一定値を示す。加工ノズル１０が位置Ｂよりも先に進行すると、第二の距離センサ９の検出範囲９ａから徐々にワーク７がなくなっていくため、第二の距離センサ９の出力は大きな値となる。一方、加工ノズル１０が位置Ｃよりも先に進行すると、第一の距離センサ８の検出範囲８ａから徐々にワーク７がなくなっていくため、第一の距離センサ８の出力は徐々に大きな値となる。加工ノズル１０が位置Ｄよりも先に進行すると、第一の距離センサ８の検出範囲８ａからワーク７がなくなるため、第一の距離センサ８の出力は一定値となる。加工ノズル１０が位置Ｅよりも先に進行すると、第二の距離センサ９の検出範囲９ａからワーク７がなくなるため、第二の距離センサ９の出力は一定値となる。その後位置Ｆまで第一の距離センサ８及び第二の距離センサ９の出力はそれぞれ一定値に保たれる。なお、ここでは加工ノズル１０がワーク７から離れた場合にセンサデータが大きくなるように設定した例で説明を行っている。

図９は、実施の形態１にかかるレーザ加工機の制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１において、制御装置１は、データ記憶部１２の広域距離センサ今回値データ及び広域距離センサ前回値データをそれぞれクリアしデータ初期化処理を行う。広域距離センサ今回値データは、第二の距離センサ９の最新のデータであり、広域距離センサ前回値データは第二の距離センサ９の１周期前のデータである。ここでの一周期とは、図９のステップＳ２からステップＳ５を実行し、ステップＳ５でＮｏとなって再びステップＳ２に戻るまでをいう。

ステップＳ２において、制御装置１は、広域距離センサ今回値データの値で広域距離センサ前回値データを書き換え、第二の距離センサ９からデータを取得して広域距離センサ今回値データに保管することで、広域距離センサ前回値データ及び広域距離センサ今回値データを更新する。次に、ステップＳ３において、制御装置１は、ワーク７の縁を検出する端面判定処理を行う。なお、端面判定処理の具体的内容については後述する。ステップＳ４において、制御装置１は、後述する倣い制御を行う。

ステップＳ５において、制御装置１は、加工終了か否かを判断する。加工中であれば、ステップＳ５でＮｏとなり、ステップＳ２に戻って第二の距離センサ９からデータを取得する。加工終了であれば、ステップＳ５でＹｅｓとなり、制御装置１は、レーザ加工機１００を停止し終了する。

図９のステップＳ５では、加工終了位置に到達した場合のみに加工終了と判断してもよいし、ワーク７の縁を検知した場合にも加工終了と判断させてもよい。本実施の形態では、加工終了位置に到達した場合のみに加工終了と判断する。なお、従来からある倣い制御に対し、本発明で追加となっている処理は、ステップＳ２の広域距離センサ今回値データ及び広域距離センサ前回値データを更新する処理と、ステップＳ３の端面判定処理とである。

図１０は、実施の形態１にかかるレーザ加工機の端面判定処理を表すフローチャートであり、図９のステップＳ２で第二の距離センサ９のデータを更新した後に実行される処理である。まず、ステップＳ１０１において、制御装置１は、第二の距離センサ９のデータの変化量ΔＶｗを算出する。ΔＶｗは、広域センサ今回値データから広域センサ前回値データを減算することによって算出する。次に、ステップＳ１０２において、制御装置１は、ΔＶｗが予め定められた一定値α未満であるか否かを判断する。ΔＶｗが一定値α以上であれば、ステップＳ１０２でＮｏとなり、ステップＳ１０３へ進み、ワーク７の縁の部分で倣い制御の条件を変更する端面処理を行う。なお、端面処理の具体的内容については後述する。一方、ΔＶｗが一定値α未満であれば、ステップＳ１０２でＹｅｓとなり、端面判定処理を終了する。

なお、ステップＳ１０２でΔＶｗとの比較対象とする一定値αは、実験により決定されている値であり、図１の設定記憶部１３に予め保存されている。また、上記の説明においては、ΔＶｗ＝αの場合にステップＳ１０３へ進んで端面処理を行うとしたが、ΔＶｗ＝αの場合にはステップＳ１０３へ進まずに端面判定処理を終了しても良い。

ステップＳ１０３で実行する端面処理は、倣い制御の条件を変更する処理であり、実施の形態１にかかるレーザ加工機１００では、加工ノズル１０のＺ軸方向の移動速度を０とする処理である。すなわち、実施の形態１においては、ステップＳ１０３を実施後は、後述する倣い制御を行っても倣い動作は行われず、実質的に倣い制御が停止することとなる。

図１１は、実施の形態１にかかるレーザ加工機の倣い制御の処理の流れを示すフローチャートである。倣い制御は、ステップＳ３の端面判定処理の後にステップＳ４で実行される。倣い制御が開始されると、ステップＳ２０１において、制御装置１は、予め設定記憶部１３に記憶されている設定値であるノズルギャップ及び第一の距離センサ８の測定データを読み込む。ステップＳ２０２において、制御装置１は、第一の距離センサ８の測定データとノズルギャップとの差分を演算する。

実施の形態１にかかるレーザ加工機１００は、検出範囲の異なる二種類の距離センサが設置されているが、ステップＳ２０２の処理で使用される距離センサは検出範囲が狭い方の第一の距離センサ８である。次に、ステップＳ２０３において、制御装置１は、ステップＳ２０２で演算された差分が設定記憶部１３に予め記憶された閾値Ｔｈｒよりも大きいか否かを判断する。ステップＳ２０２で演算された差分が閾値Ｔｈｒよりも大きい場合、ステップＳ２０３でＹｅｓとなり、ステップＳ２０４において、制御装置１は、加工ノズル１０をワーク７に近づく方向に移動させる。一方、ステップＳ２０２で演算された差分が予め定められた閾値Ｔｈｒ以下の場合、ステップＳ２０３でＮｏとなり、ステップＳ２０５において、制御装置１は、加工ノズル１０をワーク７から遠ざかる方向に移動させる。

なお、上記の説明においては、ステップＳ２０２で演算された差分がＴｈｒと等しい場合は、ステップＳ２０５へ進んで加工ノズル１０をワーク７から遠ざかる方向に移動させるとしたが、加工ノズル１０をワーク７へ近づく方向に移動させても良い。

次に、ステップＳ２０６において、制御装置１は、加工ノズル１０をＸＹ平面方向に移動させる。

なお、倣い制御の処理内容は本発明の本質ではないため、加工ノズル１０とワーク７の距離を設定値に保つ処理であれば、図１１とは異なる処理を行っても良い。

図１２は、実施の形態１にかかるレーザ加工機の加工ノズルの動作を表す概念図である。加工ノズル１０がワーク７の縁付近に位置しており、加工ノズル１０の進行方向側にはワーク７の縁があり、ワーク７の縁の先にワークサポート１１が露出している。位置Ａは、第二の距離センサ９の検出範囲９ａの進行方向側の境界にワーク７の縁がある位置である。制御装置１は、加工ノズル１０が位置Ａを超えたタイミングで、第二の距離センサ９の出力の変化量が予め設定された一定値αに比べ増大し始めることによりワーク７の縁を検知する。これは、図１０のフローチャートではステップＳ１０２の「Ｎｏ」に対応する。その後、図１０のステップＳ１０３の端面処理では加工ノズル１０のＺ軸方向の移動速度を０に設定し、図９のステップＳ４の倣い制御を実施するが、Ｚ軸方向の移動速度は０のため、Ｚ軸方向への移動は行わない。その後、加工終了位置Ｂで加工終了となり加工ノズル１０が停止する。

このように、第二の距離センサ９を設け、ワーク７の縁の検出に第二の距離センサ９を用いることで、第一の距離センサ８を用いるよりも早期にワーク７の縁の検知が可能なので、制御系の遅れがあってもワークサポート１１のような障害物との衝突を確実に防ぐことができる。また、第一の距離センサ８は第二の距離センサ９よりも狭い検出範囲でよいため、誤差の少ないセンサを使用することができ、倣い制御の精度を上げることができる。

図１３及び図１４は、実施の形態１にかかるレーザ加工機の第二の距離センサとワークとの距離と、第二の距離センサの検出範囲との関係を示す図である。図１３は、第二の距離センサ９とワーク７とのＺ軸方向の距離が小さい場合を示しており、図１４は、第二の距離センサ９とワーク７とのＺ軸方向の距離が大きい場合を示している。図１５は、実施の形態１にかかるレーザ加工機の第二の距離センサのセンサ出力データと第二の距離センサの加工開始点からのＸＹ平面内での距離との関係を示す図である。図１５において、点線は、第二の距離センサ９とワーク７とのＺ軸方向の距離が小さい場合のセンサ出力データであり、破線は、第二の距離センサ９とワーク７とのＺ軸方向の距離が大きい場合のセンサ出力データである。図１３に示すように、第二の距離センサ９とワーク７とのＺ軸方向の距離が小さい場合には、検出範囲９ａが狭くなり、図１４に示すように、第二の距離センサ９とワーク７とのＺ軸方向の距離が大きい場合には、検出範囲９ａは広くなる。したがって、第二の距離センサ９とワーク７とのＺ軸方向の距離が小さい場合には、第二の距離センサ９とワーク７とのＺ軸方向の距離が大きい場合と比較して、ＸＹ平面内でのワーク７の縁までの距離がより小さくならなければワーク７の縁を検出することができない。すなわち、第二の距離センサ９とワーク７とのＺ軸方向の距離が小さい場合には、第二の距離センサ９とワーク７とのＺ軸方向の距離が大きい場合と比較して、ワーク７の縁を検出可能な位置からワーク７の縁までのＸＹ平面内の距離Ｌが小さくなる。言い換えると、図１５に示すように、第二の距離センサ９とワーク７との間のＺ軸方向の距離が変わると、ワーク７の縁の認識を開始する位置からワーク７の縁までのＸＹ平面内の距離が変わることを意味し、第二の距離センサ９のセンサ出力データの傾きが変化することを意味している。

一般的には、ワーク７の縁からのＸＹ平面内の距離が一定値以下になった時にＺ軸方向の移動制御を停止したい。第二の距離センサが加工ヘッドに追従してＺ軸方向に移動するレーザ加工機において、ワーク７の縁からのＸＹ平面内の距離が一定値以下になった時にＺ軸方向の移動制御を停止するには、図１５に示すように、第二の距離センサ９のＺ軸方向の位置に基づいて、図１０のステップＳ１０２で使用する傾きの判定基準を変更し、さらに、センサ出力データの変化を検出した位置からワーク７の縁を検出したい位置までのオフセットＯを計算しなければならない。つまり、第二の距離センサ２のＺ軸方向の位置データから判定値を算出するための処理が必要となり、さらにワーク７の縁を検出後に第二の距離センサ９が移動した距離を端面処理の実行前に求める処理も必要となり、演算量の増加が問題となる。

図１６及び図１７は、実施の形態１にかかるレーザ加工機の第一の距離センサ及び第二の距離センサとワークとの位置関係を示す図である。図１６は、加工ノズル１０とワーク７とのＺ軸方向の距離が小さい場合を示しており、図１７は、加工ノズル１０とワーク７とのＺ軸方向の距離が大きい場合を示している。図１６及び図１７に示すように、実施の形態１にかかるレーザ加工機１００では、第二の距離センサ９は、第一の距離センサ８とは独立に固定され、第一の距離センサ８が加工ヘッド３に追従してＺ軸方向に移動しても、第二の距離センサ９は移動しない構成である。第二の距離センサ９が加工ヘッド３に追従して移動しない構成にすることにより、図７に示した第二の距離センサ９の出力は一定の傾きを持つため判定基準を変更することが不要となる。また、ワーク７の縁を検出可能な位置からワーク７の縁までのＸＹ平面内の距離Ｌも不変であり、オフセットの計算も不要であるため、演算量の増大を防止することが可能となる。

第二の距離センサ９はＺ軸方向に固定されているため、制御を変更したいワーク７の縁からの位置調整は、Ｚ軸方向に機械的な位置調整を初期設定で一度行うだけでよい。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかるレーザ加工機の構成は、実施の形態１と同様であるが、データ記憶部１２に広域距離センサ前回値データ及び広域距離センサ今回値データに加え、狭域距離センサ前回値データ及び狭域距離センサ今回値データが記憶される点で相違している。狭域距離センサ今回値データは、第一の距離センサ８の最新データであり、狭域距離センサ前回値データは第一の距離センサ８の１周期前のデータである。

実施の形態１では、端面判定処理を第二の距離センサ９の出力のみに基づいて行っていたが、本実施の形態では、第二の距離センサ９の出力と第一の距離センサ８の出力とを両方用いて行う。図１８は、実施の形態２にかかるレーザ加工機の制御装置の処理の流れを表すフローチャートである。図９に示した実施の形態１と同じ処理を行うステップについては同一のステップ番号を付した。実施の形態１との差異は、制御装置１が狭域距離センサ今回値データの値を狭域距離センサ前回値データに移し、第一の距離センサ８からのデータを取得し狭域距離センサ今回値データに保管することによって狭域距離センサ今回値データ及び狭域距離センサ前回値データを更新するステップＳ６の処理が追加されている点である。なお、ステップＳ６及びステップＳ２は、どちらを先に行ってもよい。

図１９は、実施の形態２にかかるレーザ加工機の端面判定処理の流れを示すフローチャートである。図１０に示した実施の形態１の端面判定処理と同じ処理を行うステップについては同一のステップ番号を付した。実施の形態１との差異は、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の処理が追加されており、ステップＳ１０２がステップＳ１０６に置き換わっている点である。ステップＳ１０４では、制御装置１は、第一の距離センサ８のデータの変化量ΔＶｎの演算を行う。ΔＶｎは、狭域センサ今回値データから狭域センサ前回値データを減算することで算出される。ステップＳ１０５では、制御装置１は、ΔＶｎからΔＶｗを減算する。ステップＳ１０６では、制御装置１は、ステップＳ１０５での演算結果ΔＶｎ−ΔＶｗと予め定められた一定値βとを比較する。ステップＳ１０５での演算結果ΔＶｎ−ΔＶｗが一定値β以上であれば、ステップＳ１０６でＮｏとなり、実施の形態１と同様にステップＳ１０３の処理に進んで端面処理を行う。ステップＳ１０５での演算結果ΔＶｎ−ΔＶｗが一定値βよりも小さければ、ステップＳ１０６でＹｅｓとなり、端面判定処理を終了する。ここで、一定値βは、一定値αと同様に実験により決定されている値であり、図１の設定記憶部１３に予め保存されている。

このような構成により、実施の形態２では、従来と比べ早期にワーク７の縁を検出可能なので、制御系の遅れがあってもワークサポート１１のような障害物との衝突を確実に防ぐことができるという実施の形態１と同様の効果がある。また、実施の形態１と同様、第一の距離センサ８は第二の距離センサ９よりも狭い検出範囲でよいため、誤差の少ないセンサを使用することができ、倣い制御の精度を上げることができる。

また、実施の形態２では以下のような効果もある。図２０は、実施の形態２にかかるレーザ加工機における、ワークに反りがある場合の第一の距離センサ出力と第二の距離センサの出力とを表す図である。図２０中の破線は、第一の距離センサ８の出力であり、一点鎖線は第二の距離センサ９の出力である。図２１は、実施の形態２にかかるレーザ加工機における加工ノズルとワークとの位置関係を示す図である。図２１の位置Ａは、図２０の時刻ＴＡでの加工ノズル１０の位置を示している。同様に、図２１の位置Ｂは、図２０の時刻ＴＢでの加工ノズル１０の位置を示しており、図２１の位置Ｃは、図２０の時刻ＴＣでの加工ノズル１０の位置を示しており、図２１の位置Ｄは、図２０の時刻ＴＤでの加工ノズル１０の位置を示している。すなわち、図２１は、図２０の時間ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ及びＴＤにおける加工ノズル１０とワーク７との位置関係を示している。ワーク７に反りがある箇所で、第一の距離センサ８と第二の距離センサ９とは同じ傾きを示す。このような場合、実施の形態１ではワーク７の反り上りを縁と判定し、適切に倣い制御できず、加工を停止してしまう可能性があるが、実施の形態２では、実施の形態１と同様の効果に加え、ワーク７に反りなどがあっても適切な倣い加工を継続することができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工機の構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態３にかかるレーザ加工機は、制御装置１の動作も実施の形態１と同様であるが、端面処理の内容が実施の形態１と相違する。実施の形態１での端面処理が加工ノズル１０のＺ軸方向の移動速度を０とする処理であったのに対し、実施の形態３では、加工ノズル１０のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動速度を当初設定されていた標準値の半分にする。

また、実施の形態３では、加工終了か否かの判定処理は、実施の形態１と異なる以下の処理とする。すなわち、図９のステップＳ５では、直前の端面判定処理ステップＳ３においてステップＳ１０３の端面処理を通過したか否か、換言すると図１０のステップＳ１０２でＮｏとなっていたか否かを判定し、図１０のステップＳ１０２でＮｏとなってステップＳ１０３を通過したと判定した場合に、ステップＳ５でＹｅｓとなり加工終了する。

実施の形態３では、端面処理を行ってから加工終了となるまでの間の処理時間と制御遅れ時間とについて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の移動速度が半分となっている変更された加工条件で移動制御を行うことで障害物との衝突を回避している。つまり、端面検知から上記の加工終了までのＸ軸方向及びＹ軸方向の加工ノズル１０の移動距離を短くすることで、衝突物との衝突を回避する。なお、上記の説明では、加工ノズル１０のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動速度を半分にする場合を例としたが、加工ノズル１０のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動速度を遅くできれば同様の効果が得られるのは言うまでもない。具体例を挙げると、加工ノズル１０のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動速度を３分の１又は４分の１にしても、加工ノズル１０が障害物に衝突することを回避できる。

図２２は、実施の形態３にかかるレーザ加工機の加工ノズルの動作を表す概念図である。位置Ａでワーク７の縁を検知し、位置Ａからは加工ノズル１０のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動速度を標準値の半分とした倣い制御を実施し、直前の端面判定処理において端面処理を通過したと判定することによって加工終了となり、位置Ｂで停止する。

実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、制御系の遅れがあってもワークサポート１１のような障害物との衝突を確実に防ぐことができる。また、第一の距離センサ８は第二の距離センサ９よりも検出範囲が狭くてもよいため、誤差の少ないセンサを使用することができ、倣い制御の精度を上げることができる。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかるレーザ加工機の構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態４にかかるレーザ加工機は、制御装置１の動作も実施の形態１と同様であるが、端面処理の内容が実施の形態１と相違する。実施の形態１での端面処理が加工ノズル１０のＺ軸方向の移動速度を０とする処理であったのに対し、実施の形態４では、Ｚ軸の１周期最大移動可能距離を当初設定されていた標準値の半分にする。言い換えると、加工ノズル１０が制御装置１の１周期分の処理周期間にＺ軸方向へ移動できる最大移動距離を標準値の半分にする。

また、実施の形態４では、加工終了か否かの判定処理は、実施の形態１と異なる以下の処理とする。すなわち、図９のステップＳ５では、直前の端面判定処理ステップＳ３においてステップＳ１０３の端面処理を通過したか否か、換言すると図１０のステップＳ１０２でＮｏとなっていたか否かを判定し、図１０のステップＳ１０２でＮｏとなってステップＳ１０３を通過したと判定した場合に、ステップＳ５でＹｅｓとなり加工終了する。

図２３は、実施の形態４にかかるレーザ加工機の端面処理の流れを示すフローチャートである。端面処理が開始されると、ステップＳ３０１において、制御装置１は、加工ノズル１０のＺ軸方向の移動速度Ｖｚと１周期分の時間Δｔとを乗算し、Ｚ軸移動距離ΔＺを算出する。次に、ステップＳ３０２において、制御装置１は、Ｚ軸移動距離ΔＺと、設定記憶部１３に予め記憶されたＺ軸１周期最大移動可能距離ΔＺｍａｘの半分の値とを比較する。Ｚ軸移動距離ΔＺがＺ軸１周期最大移動可能距離ΔＺｍａｘの半分の値よりも小さければ、ステップＳ３０２でＹｅｓとなり、端面処理を終了する。Ｚ軸移動距離ΔＺがＺ軸１周期最大移動可能距離ΔＺｍａｘの半分の値以上であれば、ステップＳ３０２でＮｏとなり、ステップＳ３０３において、制御装置１は、Ｚ軸方向の移動速度Ｖｚを、（ΔＺｍａｘ／２）／Δｔに変更する。Ｚ軸方向の移動速度Ｖｚを、（ΔＺｍａｘ／２）／Δｔに設定することにより、加工ノズル１０の１周期のＺ軸移動距離がΔＺｍａｘを超えることがなくなる。

端面処理の詳細については図２３の処理に限られるものではなく、Ｚ軸の１周期最大移動可能距離を小さくできる処理であればよい。なお、上記の説明では、加工ノズル１０のＺ軸移動距離ΔＺが、１周期最大移動可能距離の半分になるようにしたが、１周期最大移動可能距離を短くできれば同様の効果が得られる。具体例を挙げると、加工ノズル１０のＺ軸移動距離ΔＺが、１周期最大移動可能距離の３分の１又は４分の１としても加工ノズル１０が障害物に衝突することを回避できる。

図２４は、実施の形態４にかかるレーザ加工機の加工ノズルの動作を表す概念図である。位置Ａでは実施の形態１と同様、ワーク７の縁を検知する。位置Ａから加工終了となるまでに倣い制御をするが、１周期最大移動可能距離が標準値の半分となるため、Ｚ軸方向の移動が制限され加工終了位置Ｂでワークサポート１１と衝突せず停止する。実施の形態４では、図１０のＳ１０３の端面処理を行ってから図９のＳ５で加工終了となるまでの間の処理時間と制御遅れ時間について、変更された倣い条件で倣い制御を行うことで衝突物との衝突を回避している。

実施の形態４においても、実施の形態１と同様に、制御系の遅れがあってもワークサポート１１のような障害物との衝突を確実に防ぐことができる。また、第一の距離センサ８は第二の距離センサ９よりも検出範囲が狭くてよいため、高い分解能のセンサを使用することができ、倣い制御の精度を上げることができる。なお、端面処理では、１周期最大移動可能距離を標準値と半分とするのではなく、Ｚ軸方向の移動速度を標準値の半分にしても同様の効果が得られることは言うまでもない。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５にかかるレーザ加工機の構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態５にかかるレーザ加工機は、制御装置１の動作も実施の形態１と同様であるが、端面処理の内容が実施の形態１と相違する。実施の形態１での端面処理が加工ノズル１０のＺ軸方向の移動速度を０とする処理であったのに対し、実施の形態５では、加工ノズル１０をワーク７に近づける際、加工ノズル１０がワーク７のＺ軸方向の位置を超えないようにする。言い換えると、ワーク７のＺ軸方向の位置をＺ＝０とし、加工中の加工ノズル１０の位置をＺ＞０とした場合、加工ノズル１０の位置がワーク７よりも下側であるＺ＜０とならないようにする。

また、実施の形態５では、加工終了か否かの判定処理は、実施の形態１と異なる以下の処理とする。すなわち、図９のステップＳ５では、直前の端面判定処理ステップＳ３においてステップＳ１０３の端面処理を通過したか否か、換言すると図１０のステップＳ１０２でＮｏとなっていたか否かを判定し、図１０のステップＳ１０２でＮｏとなってステップＳ１０３を通過したと判定した場合に、ステップＳ５でＹｅｓとなり加工終了する。

図２５は、実施の形態５にかかるレーザ加工機の端面処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ４０１で、制御装置１は、端面処理において加工ノズル１０の移動後のＺ軸方向の位置が０を超えるか否かを判断する。端面処理において加工ノズル１０の移動後のＺ軸方向の位置が０を超えるならば、ステップＳ４０１でＹｅｓとなり、端面処理を終了する。端面処理において加工ノズル１０の移動後のＺ軸方向の位置が０以下ならば、ステップＳ４０１でＮｏとなり、ステップＳ４０２において、制御装置１は、加工ノズル１０のＺ軸方向の位置を０にする。すなわち、制御装置１は、加工ノズル１０がワーク７よりも下に下がらないようにする。

図２６は、実施の形態５にかかるレーザ加工機の加工ノズルの動作を表す概念図である。位置Ａで、実施の形態１と同様にワーク７の縁を検知し、位置Ａから加工終了となるまでに加工ノズル１０をＺ軸方向に移動する。Ｚ軸方向の位置がワーク７よりも下側になることはないため、ワークサポート１１と衝突せず加工終了位置Ｃで停止する。なお、加工終了位置は、直前の端面判定処理ステップＳ３においてステップＳ１０３の端面処理を通過したか否かを判定し、通過したと判定する位置である。

実施の形態５においても、実施の形態１と同様、制御系の遅れがあってもワークサポート１１のような障害物との衝突を確実に防ぐことができる。また、第一の距離センサ８は第二の距離センサ９よりも検出範囲が狭くてよいため、高い分解能のセンサを使用することができ、倣い制御の精度を上げることができる。

実施の形態６．
本発明の実施の形態６にかかるレーザ加工機の構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態６にかかるレーザ加工機は、制御装置１の動作も実施の形態１と同様であるが、端面処理の内容が実施の形態１と相違する。実施の形態１での端面処理が加工ノズル１０のＺ軸方向の移動速度を０とする処理であったのに対し、実施の形態６では、レーザ加工機の動作を停止する。また図９のステップＳ５の加工終了か否かの判定処理は、実施の形態１と同様、加工終了位置に到達した場合のみに加工を終了させる。実施の形態６では、加工ノズル１０が衝突を回避したい障害物は、ワーク７の立ち上がりである。

図２７は、実施の形態６にかかるレーザ加工機のワークに立ち上がりがある場合の第一の距離センサ及び第二の距離センサの出力を示す図である。図２７中の破線は、第一の距離センサ８の出力であり、一点鎖線は第二の距離センサ９の出力である。図２８は、実施の形態６にかかるレーザ加工機の加工ノズルとワークとの位置関係を示す図である。図２７は、位置Ａから加工ノズル１０がワーク７の立ち上がり７００に衝突する直前までの第一の距離センサ８及び第二の距離センサ９の出力を表している。図２８の位置Ａは、図２７の時刻ＴＡでの加工ノズル１０の位置を示している。同様に、図２８の位置Ｂは、図２７の時刻ＴＢでの加工ノズル１０の位置を示している。なお、位置ＡからＢまで加工ノズル１０にＺ軸方向の移動はない。位置Ａは、第一の距離センサ８の検出範囲８ａ及び第二の距離センサ９の検出範囲９ａの両方にワーク７がある状態であり、位置Ｂは、第二の距離センサ９の進行方向側で検出範囲９ａの境界にワーク７の立ち上がり７００がある状態である。第一の距離センサ８は、検出範囲８ａにワーク７の立ち上がり７００が入った時点で、第二の距離センサ９は、検出範囲９ａにワーク７の立ち上がり７００が入った時点でセンサ出力が低下する。

実施の形態６にかかるレーザ加工機では、位置Ｂでワーク７の端面を検知し、図１０のステップＳ１０３に進みレーザ加工機が停止する。したがって、実施の形態６にかかるレーザ加工機の第一の距離センサ８及び第二の距離センサ９の出力は、加工ノズル１０が位置Ｂまで到達すると０となる。なお、図２７には、加工ノズル１０が位置Ｂに到達した時刻ＴＢでレーザ加工機を停止しない場合のセンサデータ出力値を参考のために細線で示しているが、実際には時刻ＴＢでレーザ加工機が停止することによりセンサデータ出力値は０となる。

これにより、ワーク７に立ち上がり７００がある場合も実施の形態１と同様、制御系の遅れがあってもワーク７の立ち上がり７００への衝突を確実に防ぐことができる。また、実施の形態１と同様、第一の距離センサ８は第二の距離センサ９よりも検出範囲が狭くてよいため、高い分解能のセンサを使用することができ、倣い制御の精度を上げることができる。

実施の形態７．
図２９は、本発明の実施の形態７にかかるレーザ加工機の構成を示す図である。実施の形態７にかかるレーザ加工機１０１は、第二の距離センサ９の代わりに画像センサ１４を備えている点で、実施の形態１のレーザ加工機１００と相違している。画像センサ１４は、加工ノズル１０とワーク７との距離を検出するのではなく、画像処理によりワーク７の縁を検出する。実施の形態７においては、第一の距離センサ８は、加工ノズル１０を中心とする第一の範囲で加工ノズル１０とワーク７との距離を検出する第一のセンサであり、画像センサ１４は、加工ノズル１０を中心とする第一の範囲よりも広い第二の範囲内でワーク７の縁を検出する第二のセンサである。画像センサ１４は、実施の形態１の第二の距離センサ９と同様に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向には加工ヘッド３に追従して移動するが、Ｚ軸方向には加工ヘッド３に追従して移動しない。したがって、画像センサ１４とワーク７との間の間隔は、加工ヘッド３のＺ軸方向の位置によらず一定に保たれている。このため、画像センサ１４の焦点位置を調整すること、換言するとピントを調整することが不要となり、単焦点の安価な画像センサ１４を用いることが可能となる。

画像センサ１４は、第一の距離センサ８の検出範囲よりも広範囲を撮影する画角を備えている。したがって、画像センサ１４は、第一の距離センサ８の検出範囲である第一の範囲よりも広い第二の範囲でワーク７の縁を検出可能である。

実施の形態７にかかるレーザ加工機１０１は、ワーク７の縁の検出に画像センサ１４を用いる点で実施の形態１にかかるレーザ加工機１００と相違するが、第一の距離センサ８の検出範囲よりも広いという点では、画像センサ１４は第二の距離センサ９と共通している。したがって、実施の形態１のレーザ加工機と同様に、画像センサ１４がワーク７の縁を検出した時点で、倣い動作での加工ヘッド３のＺ軸方向の移動を停止させることで、加工ノズル１０がワークサポート１１に衝突することを防止できる。

なお、実施の形態７にかかるレーザ加工機１０１は、画像センサ１４によりワーク７の縁を検出することで、実施の形態３から実施の形態６と同様の動作を行うことも可能である。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１制御装置、２入力装置、３加工ヘッド、４Ｘ軸モータ、５Ｙ軸モータ、６Ｚ軸モータ、７ワーク、８第一の距離センサ、８ａ，９ａ検出範囲、９第二の距離センサ、１０加工ノズル、１１ワークサポート、１２データ記憶部、１３設定記憶部、１４画像センサ、１００，１０１レーザ加工機、２００，２０１，２０２距離。

Claims

加工ヘッドに取り付けられた加工ノズルとワークとの相対距離が設定値になるよう倣い制御を実施するレーザ加工機において、
前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向に前記加工ヘッドの位置を変化させる駆動手段と、
前記加工ノズルを中心とする第一の範囲内の前記ワークを検出することにより前記加工ノズルと前記ワークとの距離に基づいて出力し、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向には前記加工ヘッドに追従して移動する第一の距離センサと、
前記加工ノズルを中心とする第一の範囲よりも広い第二の範囲内の前記ワークを検出することにより前記加工ノズルと前記ワークとの距離に基づいて出力し、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向には前記加工ヘッドに追従して移動しない第二の距離センサと、
前記第一の距離センサ又は前記第二の距離センサの出力に基づいて前記駆動手段を制御し前記倣い制御を実施する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第二の距離センサの出力に基づいて前記倣い制御の条件を変更し、前記変更された条件で前記第一の距離センサの出力に基づいて前記倣い制御を行うことを特徴とするレーザ加工機。
前記制御装置は、前記第二の距離センサの出力の変化量が、予め定められた値よりも大きい場合に前記倣い制御の条件を変更することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
前記制御装置は、前記第二の距離センサの出力の変化量と、前記第一の距離センサの出力の変化量との差分が、予め定められた値よりも大きい場合に前記倣い制御の条件を変更することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
前記倣い制御の条件の変更は、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が近づく方向の前記加工ノズルの移動を止める変更であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
前記倣い制御の条件の変更は、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向と直交する方向の前記加工ノズルの移動速度を遅くする変更であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
前記制御装置は、一連の処理を実行する処理周期を持ち、前記倣い制御の条件の変更は、前記処理周期の１周期間における、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向の前記加工ノズルの最大移動距離を短くする変更であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
前記倣い制御の条件の変更は、倣い制御の際、前記加工ノズルが前記ワークよりも下に下がらないようにすることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
加工ヘッドに取り付けられた加工ノズルとワークとの相対距離が設定値になるよう倣い制御を実施するレーザ加工機において、
前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向に前記加工ヘッドの位置を変化させる駆動手段と、
前記加工ノズルを中心とする第一の範囲内の前記ワークを検出することにより前記加工ノズルと前記ワークとの距離に基づいて出力し、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向には前記加工ヘッドに追従して移動する第一の距離センサと、
前記加工ノズルを中心とする第一の範囲よりも広い第二の範囲内の前記ワークを検出することにより前記加工ノズルと前記ワークとの距離に基づいて出力し、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向には前記加工ヘッドに追従して移動しない第二の距離センサと、
前記第一の距離センサ又は前記第二の距離センサの出力に基づいて前記駆動手段を制御し前記倣い制御を実施する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第二の距離センサの出力に基づいて前記倣い制御を行い、前記第一の距離センサの出力に基づいて前記倣い制御を停止することを特徴とするレーザ加工機。
前記制御装置は、前記第二の距離センサの出力の変化量が、予め定められた値よりも大きい場合に前記倣い制御を停止することを特徴とする請求項８に記載のレーザ加工機。
前記制御装置は、前記第二の距離センサの出力の変化量と、前記第一の距離センサの出力の変化量との差分が、予め定められた値よりも大きい場合に前記倣い制御を停止することを特徴とする請求項８に記載のレーザ加工機。
加工ヘッドに取り付けられた加工ノズルとワークとの相対距離が設定値になるよう倣い制御を実施するレーザ加工機において、
前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向に前記加工ヘッドの位置を変化させる駆動手段と、
前記加工ノズルを中心とする第一の範囲内の前記ワークを検出することにより前記加工ノズルと前記ワークとの距離に基づいて出力し、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向には前記加工ヘッドに追従して移動する第一のセンサと、
前記加工ノズルを中心とする第一の範囲よりも広い第二の範囲内で前記ワークの縁を検出し、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向には前記加工ヘッドに追従して移動しない第二のセンサと、
前記第一のセンサの出力に基づいて前記駆動手段を制御し前記倣い制御を実施する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記ワークの端面を検知すると、前記倣い制御を停止させることを特徴とするレーザ加工機。
前記第二の距離センサは渦電流式のセンサであり、前記第一の距離センサは静電容量式のセンサであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のレーザ加工機。
前記第二の距離センサは、前記加工ノズルを囲む筒状であることを特徴とする請求項１２に記載のレーザ加工機。
加工ヘッドに取り付けられた加工ノズルとワークとの相対距離が設定値になるよう倣い制御を実施するレーザ加工機において、
前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向に前記加工ヘッドの位置を変化させる駆動手段と、
前記加工ノズルを中心とする第一の範囲内の前記ワークを検出することにより前記加工ノズルと前記ワークとの距離に基づいて出力し、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向には前記加工ヘッドに追従して移動する第一のセンサと、
前記加工ノズルを中心とする第一の範囲よりも広い第二の範囲内で前記ワークの縁を検出し、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向には前記加工ヘッドに追従して移動しない第二のセンサと、
前記第一のセンサの出力に基づいて前記駆動手段を制御し前記倣い制御を実施する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記ワークの端面を検知すると、前記倣い制御の条件を変更することを特徴とするレーザ加工機。
前記倣い制御の条件の変更は、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が近づく方向の前記加工ノズルの移動を止める変更であることを特徴とする請求項１４に記載のレーザ加工機。
前記倣い制御の条件の変更は、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向と直交する方向の前記加工ノズルの移動速度を遅くする変更であることを特徴とする請求項１４に記載のレーザ加工機。
前記制御装置は、一連の処理を実行する処理周期を持ち、前記倣い制御の条件の変更は、前記処理周期の１周期間における、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向の前記加工ノズルの最大移動距離を短くする変更であることを特徴とする請求項１４に記載のレーザ加工機。
前記倣い制御の条件の変更は、倣い制御の際、前記加工ノズルを前記ワークに近づけて、前記加工ノズルと前記ワークとの距離が変化する方向に、前記加工ノズルが前記ワークを超えないようにすることを特徴とする請求項１４に記載のレーザ加工機。
前記第二のセンサは、前記ワークの画像を撮影して画像処理により前記ワークの縁を検出する画像センサであることを特徴とする請求項１４から１８のいずれか１項に記載のレーザ加工機。