WO1997012717A1 - Dispositif d'usinage a laser et procede associe - Google Patents

Description

明 細 書

レーザ加工装置及びレーザ加ェ方法

技 術 分 野

本発明は、 加工プログラムに従ってワーク に対 して丸 穴などの所定の曲線加工形状の切断を行う レーザ加工装 置及びレーザ加工方法に関する。

背 景 技 術

レーザ加工装置によ り板状のワークを切断 し丸穴を開 ける場合、 先ず、 円周上あるいは円の内部でピアシ ング を行う。 ピア シングとは、 切削開始点において板状のヮ

—クを貫通する穴を設ける こ とである。 このピアシ ング によ り 開けられた穴から 目 的の円 （切削円） に沿っ て レ 一ザビームを照射する。

薄板鋼板ではレーザビームの照射によ り一瞬に して穴 が開 く。 そのため、 薄板鋼板に対 し加工を行う場合には、 加工ヘ ッ ドを移動させながら レーザビームのオンオフ に よ り ピアシ ング加工を行う こ とができる。 さ らに、 ピア シ ングの位置から 目 的の円弧まで、 加工へ ッ ドの経路を 滑らかに進入させ、 切りおわり に若干のオーバラ ッ プを 設ける こ と によ り、 加工ヘ ッ ドを停止させる こ と な く 丸 穴の切り落と しを行う こ とができ る。

図 8 は従来の穴あけ加工の切削経路を示す図である。 この例では、 丸穴 7 0の切削を開始する以前の加工へ ッ ドの位置を点 P ₂ Q、 丸穴 7 0の次に加工すべき形状の加 ェ開始位置を点 P _{2 6}とする。 また、 ピア シ ング位置は点 P _{2 2}である。

この時の移動経路は、 点 P _{2 0}から点 P ₂ ,までの区間は 直線で、 点 P 2 ,から点 P 2 2までの区間は左周 り の円弧移 動である。 点 P _{2 2}から点 P 2 3までの区間は右回 り の円弧 移動であり、 点 P _{2 2}においてレーザビームの出力が開始 さ れる。 点 P _{2 3}から円穴 （切削円） 7 0 に沿っ て右回 り の円弧移動を行い、 一周 して点 P _{2 3}に戻る。 点 P _{2 3}から 点 P _{2 4}までは、 オーバラ ッ プ分の円弧移動が行われる。 これによ り、 丸穴 7 0が形成される。

点 P 2 4 から点 P 2 5の区間は円弧移動であり、 点 P 2 4 において レーザビームの出力を停止する。 そ して、 次の加工位置の点 P 2 6 まで直線で移動する。

以上の点 P _{2 0}から点 P _{2 6}までの移動経路は、 全て滑ら かな経路とな っている。 従って、 加工途中で加工ヘ ッ ド を停止させずに連続的に移動させながら、 レーザビーム のオンオフによ り 目的の丸穴形状の切り 落と し を行う こ とができる。 この結果、 加工時間の大幅な時間短縮が実 現 している。

しか し、 円弧移動による加速度は速度の 2乗に比例し て増加するため、 加工速度が速く なると加速度の変化が 無視できな く なる。 上記のよ う な、 円滑な経路であって も加速度が大き く 変化する点が存在する。 そ して、 この 加速度の変化が、 加工ヘ ッ ドの経路を振動させ加工精度 を悪化させている と いう問題点がある。

例えば図 8 では、 点 P _{2 2}において円弧の旋回方向が反 転 している。 円弧移動の場合の加速度は円弧の中心を向 いているため、 点 P _{2 2}では加速度の方向が 1 8 0 ° 変わ る こ と になる。 このよ う な大きな加速度の変化は、 移動 軸に衝擊を発生させる。 移動軸に加えられた衝擊はサー ボ制御系に影響を及ぼし、 加工ヘ ッ ドの経路を振動させ る。 加工へ ッ ドの経路の振動はすぐには収ま らないため. 点 P _{2 2}で発生 した振動は、 切り落とすべき丸穴の外周上 の径路にも影響を及ぼす。 その結果、 加工精度が低下し ていた。

発 明 の 開 示

本発明の 目 的は、 加工プログラムに従ってワーク に対 して丸穴などの所定の曲線加工形状の切断を行う レーザ 加工装置において、 目的とする加工形状に対応する加工 経路に到達するまでの経路を、 そこを通過する加工へ ッ ド に大きな加速度変化を与えないよ う な形状と した加工 プログラムを作成する こ と にある。

上記目的を達成するために、 本発明の レーザ加工装置 は、 レーザ加工装置によ つ て切断すべき 目的の加工形状 のデータを受け取り、 このデータ に基づいて、 この加工 形状に対応する加工経路上の所定の 1 点に至るまでの経 路を、 円弧半径または曲率半径がその曲線の上記 1 点で の円弧半径ま たは曲率半径に連続的にまたは段階的に徐 々 に近づく よ う な曲線となるよ う に して、 生成する移動 径路生成手段 と、 上記移動経路生成手段が受け取っ た加 ェ形状のデー タ と、 この移動経路生成手段が生成 し た上 記曲線とから、 レーザ加工装置によ って上記加工形状の 切断加工をするための加工プログラムを作成するための 加工プログラム作成手段と を含む。

また、 本発明によ る レーザ加工方法では、 まず、 レー ザ加工装置によ っ て切断すべき 目 的の加工形状に対応す る加工経路上の第 1 の点に至るまでは、 上記点での加工 経路の円弧半径または曲率半径に円弧半径または曲率半 径が連続的にまたは段階的に徐々 に近づ く よ う な経路に 沿っ て移動し、 次ぎに、 上記経路に沿っ ての移動中、 そ の経路の開始点または途中の点において レーザビーム出 力を開始し、

それから、 上記目的の加工形状に対応する加工経路に治 つ て移動を完了 した後、 この加工経路上の第 2の点でレ —ザビーム出力を停止するよ う に している。

以上説明 したよ う に本発明では、 曲率半径が徐々 にま たは段階的に丸穴形状の半径に近づく 曲線を経て、 切断 すべき丸穴の外周円上の経路に達するよ う に したため、 その経路を通る加工へッ ドの加速度の変化は小さ く な り , 機械に与えられる衝 を抑制する こ とができる。 この結 果、 振動によ って加工形状が乱れるこ と はな く、 高速で 高精度の加工を行う こ とが可能と なる。

図 面 の 簡 単 な 説 明

図 1 は本発明によ る レーザ加工装置を成り 立たせてい る構成要素をプロ ッ ク図で示したものである。

図 2 は本発明が適用 される レーザ加工装置の全体構成 を示す図である。

図 3 はスパイ ラル曲線を経て切削円の外周上に達する 加工経路を示す図である。 図 4 はスパイ ラル曲線を経 て切削円の外周上に達する加工経路のプログラムを示す 図である。

図 5 は複数の円弧を経て切削円の外周上に達する加工 経路を示す図である。

図 6 は複数の円弧を経て切削円の外周上に達する加工 経路の加工プログラムを示す図である。

図 7 は本発明によ る レーザ加工装置が備える 自動プロ グラ ミ ング手段の構成を示すブロ ッ ク図である。

図 8 は従来の穴あけ加工の切削経路を示す図である。

発 明 を 実施す る ため の最良の形態

まず、 本発明のレーザ加工装置の構成要素を図 1 のブ 口 ッ ク図を用いて説明する。

レーザ加工装置 1 0 0 は、 数値制御装置 （ C N C ) 1 1 0、 サーボモータ 1 0 1 及びレーザ発振器 1 0 2 から 構成される。 加工形状データ 1 は数値制御装置 （ C N C ) 1 1 0 における移動経路生成手段 1 1 1 によ っ て読みと られる。 この加工形状データ 1 には、 レーザ発振器 1 0 2 に切断させるべき丸穴の半径、 中心座標、 切断開始点 等の丸穴に関するデータが含まれる。 移動経路生成手段 1 1 1 は、 加工形状データ 1 を読み取っ て、 レーザ加工 装置 1 0 0でも っ て丸穴の切削を行う場合の丸穴形成の ための切削円の円周に到達するまでの移動経路を生成す る。 なお、 このよ う な移動経路 （曲線） の具体的な形は 後に詳説する。

加工プログラム作成手段 1 1 2は、 移動経路生成手段 1 1 1 によ り 生成された移動経路によ り 丸穴形状の切削 を行う ための加工プログラム 1 1 3 を作成する。 作成さ れた加工プロ グラム 1 1 3は、 前処理演算手段 1 1 4 に よ り解読される。 補間手段 1 1 5 は、 前処理演算手段 1 1 4からの移動指令に従い、 各軸に対する補間パルスを 出力するこ と によ り、 サーボモ一夕 1 0 1 の回転を制御 する。 一方、 レーザ発振器制御手段 1 1 6は、 前処理演 算手段 1 1 4からの レーザ出力指令に従いレーザ発振器 1 0 2のレーザ一ビームの出力を制御する。

次に、 本発明の 1 実施例による レーザ加工装置の全体 構成を図 2 を用いて示す。

図 2 において、 レーザ加工装置は、 数値制御装置 （ C N C ) 1 0、 レーザ発振器 2 0及びレーザ加工機 3 0から 構成される。

C N C 1 0は、 プロセ ッサ （ C P U ) 1 1、 及び C P U 1 1 にバスで結合された R 0 M 1 2、 不揮発性メ モ リ 1 3、 R AM I 4 , 入出力ユニ ッ ト （ 1 0 ) 1 5、 手 動入力装置付き表示装置 （ C R T ZM D I ) 1 6、 及び サ一ボア ンプ 1 7、 1 8及び 1 9から成る。

R 0 M 1 2 には E P R 0 Mあるいは E E P R〇 Mが使 用 され、 システムプログラムが格納される。 また、 不揮 発性メ モ リ 1 3 にはノく ッ テ リ ノく ッ クア ッ プさ れた C M 0 Sが使用され、 電源切断後も保持すべき加工プログラム や各種パラメ ータ等が格納される。 C P U 1 1 はシステ ムプログラムに基づいて加工プロ グラムを読み出 し、 装 置全体の動作を制御する。

I Z 0ユニ ッ ト 1 5は、 プロセ ッサ 1 1 からの出力制 御信号を変換 して レーザ発振器 2 0に送る。 レーザ発振 器 2 0は、 出力制御信号に従ってパルス上のレーザビー ム 2 1 を出射する。 このレーザビーム 2 1 は、 ベンデ ィ ングミ ラ一 2 2で反射して レーザ加工機 3 0に送られる < レーザ加工機 3 0は、 加工機本体 34、 ワーク 3 8に レーザビーム 2 1 を照射するへ ッ ド 3 5、 及びワー ク 3 8が固定されるテーブル 3 7を備えている。 へ ッ ド 3 5 に導入されて集光さ れたレーザビーム 2 1 は、 ノ ズル 3 6から ワーク 3 8に照射される。

レーザ加工機本体 3 4には、 テーブル 3 7を X軸方向 に移動制御するためのサーボモ一夕 3 1 と、 X軸方向と 直交する方向の Y軸方向に移動制御するためのサーボモ 一夕 3 2 とが設けられていて、 テーブルを水平の X Y平 面上を移動させるこ とができる。 また、 ヘッ ド 3 5を垂 直の Z軸方向に移動制御するためのサーボモー夕 3 3が 設けられている。 これらのサーボモータ 3 1、 3 2及び 3 3は、 C N C 1 0側のサ一ボア ンプ 1 7、 1 8及び 1 9 にそれぞれ接続されてお り、 C P U 1 1 からの軸制御 信号に従ってその回転が制御される。 テーブル 3 7はサ ーボモ—夕 3 1、 3 2によ り X Y平面上をヘ ッ ド 3 5に 対 して移動する。 すなわち、 ヘ ッ ド 3 5 はテーブル 3 7 上を所定の経路に沿って相対的に移動する と いえる。 か かるへ ッ ドの相対移動中に、 ノズル 3 6 からはテ一ブル 3 7 に固定さ れたワーク 3 8向けてレーザビーム 2 1 が 照射される。 ノ ズル 3 6から照射された レーザビーム 2 1 はテーブル 3 7の移動に応じてワーク 3 8上に所定の 軌跡を描いて、 ワー ク 3 8 を所定形状に切断する。

次に、 以上のよ う なレーザ加工装置を用いて丸穴の切 削を行う場合に、 丸穴形成のための切削円に到達するま での経路をスパイ ラル曲線とする場合の例を図 3 を用い て説明する。 こ こで、 スパイ ラル曲線とは、 曲率半径を 徐々 に変化させてできる曲線をい う。

丸穴を開けるために、 丸穴の半径、 中心座標等の加工 形状データが指令される。 切削速度、 ピアシ ングの位置、 アプローチの R (例えば、 後述する図 5 における円弧半 径の R 1、 R 2など） 等は、 パラメ ータ と して予め C N C 1 0 内に設定 しておいても、 加工形状データ に含めても 良い。 指令された形状データに基づき、 移動経路が算出 さ れる。

図 3 において、 丸穴 4 0の切削を開始する以前の加工 ヘ ッ ド （図示せず） の位置を点 P 。 、 丸穴 4 ◦ の次に加 ェすべき形状の加工開始位置を P ₆ とする。 また、 ピア シ ング位置は点 P ₂ である。 この移動経路は、 点 P _D か ら点 P , までは直線移動で、 点 P , から点 P ₂ までは円 弧移動である。 点 P ₂ から点 P ₃ まではスパイ ラル曲線 移動であり、 点 P ₂ において レーザビームの出力が開始 さ れる と と も に、 移動速度が減速される （例えば、 0.

8倍の速度にする） 。

スパイ ラル曲線は点 P ₃ において丸穴 （切削円） 4 0 に接している。 また、 この点 P ₃ において減速されてい た移動速度はも との速度に復帰する。 加工ヘ ッ ドは、 点 P 3 からは切削円 4 0 に沿って反時計方向の円弧移動を 行い一周 して再び点 P ₃ に戻る。 点 P ₃ から切削円 4 0 上の点までは、 オーバラ ップ分の円弧移動である。 これ によ り、 丸穴 4 0が形成され、 切削円 4 0上の点 P ₄ に おいて レーザビームの出力が停止される。

加工へッ ドは、 点 P ₄ からは切削円 4 0から離脱して 点 P ₅ まで円弧移動をする。 そ して、 点 P ₅ からは次の 加工形状の加工開始点である点 P ₆ までは直線移動をす る。

以上のよ う な移動経路が生成される と、 この移動経路 に従っ て丸穴加工を行う ための加工プログラムが作成さ れる。 この加工プロ グラムの一例を図 4 に示す。 図 4 に おいて、 N O 1 0〜 N O 7 0はシーケンス番号、 G 0 1 は直線補間コー ド、 G 0 2 は円弧補間 （時計回 り ） コ一 ド、 G 0 3. 1 はスパイ ラル曲線指令 （反時計回 り ） の コー ド （なお、 時計回 り のスパイ ラル曲線指令のコー ド は G 0 2. 1 と なる） 、 G 0 3は円弧補間 （反時計回 り ） コー ド、 X, Yは 目 標座標位置を示すア ド レス、 Fは送 り 速度を示すア ド レ ス、 Sはレーザ出力設定値を示すァ ド レスである。

図 4の加工プログラムにおいて、 各ブロ ッ ク と移動経 路との関係は、 以下の通り である。

シーケ ンスナンバー N 0 1 0のブロ ッ クは、 すでに設 定されている切削速度での、 P。 ― P , の直線移動指令 c シーケンスナンノ、'一 N 0 2 0のブロ ッ クは、 指令ア ド レス （ 1、 J ) を中心とする時計回りの P , - P 2 の円 弧移動指令。

シーケ ンスナンバー N 0 30のブロ ッ クは、 指令ァ ド レス （ I、 J ) を中心と し、 ア ド レス Fで指定された速 度で、 かつア ド レス Sで指定されたレーザ発振速度での、 P 2 → P 3 のスパイ ラル曲線を移動し加工を行う指令。

シーケ ンスナンバー N 04 0のブロ ッ クは、 指令ア ド レス （ I、 J ) を中心と し、 ア ド レス Fで指令された速 度での、 P ₃ →P ₃ の丸穴 4 0の円周上を移動して加工 を行う 指令。

シーケ ンスナンバー N 0 5 0のブロ ッ クは、 指令ァ ド レス （ 1、 J ) を中心とする、 P ₃ →P の円弧移動指 ム シーケンスナンバー N 0 6 0のブロ ッ クは、 指令ア ド レス （ 1、 J ) を中心と し ア ド レス Sで指令された レー ザ発振速度 （この場合はゼロ） での → P 5 の円弧移 動指令。

シーケ ンスナンノ ー N 0 70のブロ ッ クは、 P ₅ — P 6 の直線移動指令。 この加工プログラムで加工を行う こ と によ り、 ピアシ ング位置での点 P ₂ での加速度の変化を小さ く して、 衝 擊を少な く するこ とができる。 つま り、 点 P , から点 P 2 までは円弧移動であるため、 加速度の方向は円弧の中 心方向であり、 加速度の大き さは円弧半径に反比例 し速 度の 2乗に比例する。 一方、 点 P ₂ から点 P ₃ に向かう スパイ ラル曲線の移動経路において、 移動開始点 （点 P 2 ) 付近では曲率半径が大き く、 そのため、 加速度は小 さ く なる。 ただし、 その加速度の方向は、 点 P , から点 P 2 までの円弧移動における加速度の方向と はほぼ逆と なる。 したがって、 点 P ₂ に至る直前の加速度と点 P ₂ を越えた直後の加速度との変化を小さ く する こ とができ る。 さ らに、 点 P ₂ から点 P ₃ までのスパイ ラル曲線の 移動経路において速度を低下させれば、 この経路での加 速度が全体的に低下 し、 その結果、 点 P ₂ の直前直後で の加速度の変化をさ ら に小さ く 抑える こ とができる。

以上のよ う に して、 移動する加工へ ッ ドの加速度の変 化を抑制する こ と によ り 加工精度が向上する。 具体的に. 図 8で示した従来の移動経路で丸穴の切断を行っ た場合 と比較 した結果を以下に示す。

まず、 従来の移動経路で任意の丸穴を切断 した。 この 時の真円度が 1 5 0 〃 mであった。 なお、 真円度と は、 実際の形状の最小外接円と最大内接円と の差をいう。 次 に、 同 じ丸穴を、 図 3 に示す経路でスパイ ラル曲線移動 時に減速をせずに切断 した。 その時の真円度は 1 0 0 mであ った。 そ して、 図 3 に示す経路でスパイ ラル曲線 移動時に速度を 2割遅く した場合には、 7 0 mの真円 度を得るこ とができた。

このよ う に、 移動する加工へ ッ ドの加速度の変化を少 な く するこ と によ り、 機械に与え られる衝擎が小さ く な り、 振動によ って加工形状が乱れる こ とがな く なる。 ま た、 モータに過大な力が要求される こ と は、 制御の不安 定化の要因と なっていたが、 加速度の変化を抑えた こ と によ り、 制御が不安定になるこ と もな く なる。 この結果、 高精度の加工を高速に行う こ とができる。

なお、 図 4 の例では G 0 3 . 1 をスパイ ラル曲線の移 動指令と しているが、 時計回り、 反時計回 り 円弧の移動 指令である G 0 2， G 0 3 をスパイ ラル曲線の移動指令 をする こ と も可能である。 つま り、 円弧の移動指令にお いて、 円弧の終点の位置が円周上にない場合には、 始点 から終点までスパイ ラル曲線で移動する。

次ぎに、 レーザ加工装置を用いて丸穴の切削を行う場 合に、 丸穴形成のための切削円に到達するまでの経路を、 複数の円弧を組み合わせて形成したもの とする場合の例 を図 5 を用いて説明する。

図 5 において、 丸穴 5 0 の切削を開始する以前の加工 へ ッ ドの位置を点 P , 0、 丸穴 5 0 の次に加工すべき形状 の加工開始位置を点 P ₇とする。 また、 ピア シ ング位置 は点 P , ₂である。

この移動経路は、 点 P , 0から点 P , ,までは直線移動で 点 P > ,から点 P _{1 2}までは円弧移動である。 さ らに、 点 P

> ₂から点 P , ₃までは円弧移動であり、 その円弧の半径 R 1 は丸穴 5 0の半径 R 0 よ り も小さい ( R 1 < R 0 ) 。

また、 点 P , ₃から点 P , ₄までも円弧移動であり、 その円 弧の半径 R 2 は点 P , ₂から点 P , ₃までの区間の円弧の半 径 R 1 よ り は小さい （ R 2 < R 1 ) 。

点 P i ₃において レーザビームの出力が開始される と と も に移動速度が減速され （例えば、 0 . 8倍の速度にす る） 、 その状態で丸穴 （切削円） 5 0上の点 P , 4に至る ₍ 切削円 5 0上の点 P > ₄から切削円に沿っ て反時計方向に —周 して再び点 P , ₄に戻り、 さ らに切削円 5 0上の点 P , ₅まで進む。 この点 P , 4から点 P , ₅までの移動はオーバ ラ ッ プ分の円弧移動である。 これによ り、 丸穴 5 0 が形 成される。

点 P _{1 5}において レーザビームの出力を停止する。 そ し て、 点 P , ₅で切削円 4 0から離脱 して点 P , ₆まで円弧移 動を し、 さ ら に、 点 P _{1 6}から次の加工形状の加工開始点 の位置 P , ₇まで直線移動をする。

以上、 図 5 に示した移動経路が生成される と、 この移 動経路に従っ て丸穴加工を行う ための加工プログラムが 作成される。 この加工プロ グラムの一例を図 6 に示す。 図 6 の加工プロ グラムにおいて、 各ブロ ッ ク と移動経路 と の閱係は、 以下の通り である。

シーケンスナンバー N 0 1 0のブロ ッ クは、 既に設定 さ れている切削速度での P ,。― P の直線移動指令。 シーケンスナンバー N 0 2 0のブロ ッ クは、 指令ァ ド レス （ 1、 J ) を中心とする Ρ , ,— Ρ ^の円弧移動指令。

シーケ ンスナンノ 一 Ν 0 3 0のブロ ッ クは、 指令ァ ド レス （ 1、 J ) を中心とする Ρ ₁₂→Ρ ,₃の円弧移動指令。

シーケンスナンバー Ν 0 4 0のブロ ッ クは、 指令ア ド レス （ I、 J ) を中心と し、 ア ド レス Fで指令された速 度で、 ア ド レス Sで指令された レーザ発振速度でレーザ を O Nにする、 P ₁₃→P _{I 4}の円弧移動指令。

シーケンスナンバー N 0 5 0のブロ ッ クは、 指令ァ ド レス （ I、 J ) を中心と し、 ア ド レス Fで指令された速 度での P , 4-→ P ₁₄の丸穴 5 0の円周上の移動指令。

シーケンスナンバー N 0 6 0のブロ ッ クは、 指令ア ド レス （ 1、 J ) を中心とする P , 4— P , 5の円弧移動指令 c シーケ ンスナンバー N 0 7 0のブロ ッ クは、 指令ア ド レス （ I、 J ) を中心と し、 ア ド レス Sで指令された レ 一ザ発振速度 （この場合ゼロで、 レーザを O F F ) に し ての、 P ₁₅→ P ,_eの円弧移動指令。

シーケンスナンノ 一 N 0 80のブロ ッ クは、 P _{i e}— P ,₇の直線移動指令。

この加工プログラムで加工を行う こ と によ り、 ピアシ ング位置での点 P . 2 , レーザビーム出力開始点である点

P , 3 , 及び切削円に到達する点 P , 4における加速度の変 化をそれぞれ小さ く して、 衝撃を少な く する こ とができ る。 つま り、 点 Pいから点 P , ₂までの区間の円弧の中心 と、 点 P , ₂から点 P , ₃までの区間の円弧の中心と は、 移 動経路 （ Ρ , P ₁₂→ P _{1 3}) を挟んで互いに反対の方向 にあるため、 これら 2つの円弧の接合点である点 P , ₂で はこ こで加速度の方向が変わるため通常では大きな加速 度変化を来すこ と になるが、 本発明では、 その点 P ₁₂を 過ぎた直後の円弧 （すなわち、 点 P ₁₂から点 P _{1 3}までの 区間の円弧） はその半径 R 1 が大きいため、 加速度は小 さ く なる。 その結果、 点 P ₁₂での急激な加速度の変化が 生 じ ない。 また、 点 P ₁₂から点 P ₁₃までの区間の円弧と， 点 P , ₃から点 P , ₄までの区間の円弧とは、 その中心が移 動経路 （ P ₁₂— P ₁₃→P ₁₄) の同 じ側にあって、 円弧半 径が R 1 から R 2 に変化するだけであるので、 これら 2 つの円弧の接合点 P , ₃においては加速度変化は少ない。 さ らに、 点 P ₁₃から点 P , ₄までの区間の円弧は、 その半 径 R 2 が丸穴 5 0の半径 R 0 に （点 P , ₂から点 P , ₃まで の区間の円弧の半径 R1 よ り も） 近い値であ り且つその 円弧中心が切削円 5 0の内部にあるので、 切削円 5 0上 の点 P , ₄に至る直前の加速度と、 この点 P 1 ₄を過ぎた直 後の切削円 5 0上での加速度との変化は少ない。

このよ う に、 半径を異にする複数の円弧を経て丸穴 5 0の円周上の経路 （切削円） に移動する こ と によ り、 移 動する加工へ ッ ドの加速度の変化を小さ く し加工精度を 向上させる こ とができる。 なお、 この例では点 P , ₂〜点 P , ₄までに 2つの円弧を介 している力 3つまたはそれ 以上の数の円弧を介するよ う に してもよい。

以上のよ う な レーザ加工装置によ り、 丸穴の加工形状 を指定するだけで、 加速度変化の少ない レーザ加工を実 行させる こ とが可能となる。

また、 上記のよ う な移動経路の加工プログラムは、 レ 一ザ加工装置が備える 自動プログラ ミ ング手段でも っ て 作成するこ と もでき る。 そこで、 このよ う な自動プログ ラ ミ ング手段の概略構成を図 7 のブロ ッ ク図を用いて説 明する。

図 7 において、 自動プログラ ミ ング手段 6 0の移動経 路生成手段 6 1 は、 一般移動経路生成手段 6 1 a と丸穴 移動経路生成手段 6 1 b とで構成されている。

加工形状データ 2 は、 丸穴の形状データ、 及びその他 の各種加工形状データを含んでいる。 自動プログラ ミ ン グ手段 6 0 内の一般移動経路生成手段 6 l a は、 複数の 加工形状を連続して加工するための移動経路を算出する と と も に、 丸穴の形状データを丸穴移動経路生成手段 6 1 b に渡す。

丸穴移動経路生成手段 6 1 b は、 丸穴の形状デ一夕を 受け取る と、 曲率半径が少 しずつ丸穴形状の半径に近づ く よ う な曲線を経て、 丸穴形状に対応する切削円を含む 移動経路を生成する。 この移動経路は、 一般移動経路生 成手段 6 1 a に渡さ れる。 一般移動経路生成手段 6 1 a は丸穴移動経路生成手段 6 1 b が演算した丸穴の移動経 路を用いて、 全体の移動経路を算出する。

加工プログラム生成手段 6 2 は、 一般移動経路生成手 段 6 1 a の算出 した移動経路に従 って、 加工プロ グラム 3 を作成する。 この加工プログラム 3 を レーザ加工装置 に実行させる こ と によ り、 加速度の変化が少ない加工を 行う こ とができる。

なお、 レーザ加工装置における移動経路生成手段を、 自動プログラ ミ ング手段 6 0の移動経路生成手段 6 1 と 同様に、 一般移動経路生成手段と丸穴移動経路生成手段 とで構成する こ と も可能である。

Claims

請 求 の 範 囲

加工プロ グラム に従っ てワー ク に対 して丸穴などの 所定の曲線加工形状の切断を行う レーザ加工装置にお いて、

レーザ加工装置によ って切断すべき 目的の加工形状 のデータを受け取り、 このデータに基づいて、 この加 ェ形状に対応する加工経路上の所定の 1 点に至る まで の経路を、 円弧半径または曲率半径がその曲線の上記 1 点での円弧半径または曲率半径に連铳的にまたは段 階的に徐々 に近づく よ う な曲線となるよ う に して、 生 成する移動経路生成手段と、

上記移動経路生成手段が受け取った加工形状のデ一 夕 と、 この移動経路生成手段が生成した上記曲線とか ら、 レーザ加工装置によ つて上記加工形状の切断加工 をするための加工プログラムを作成するための加工プ ログラム作成手段と

を含む、

上記のレーザ加工装置。

. 上記移動経路生成手段が生成する曲線の開始点は、 ワー ク上の一点にあらか じめ貫通されている穴である， 請求の範囲第 1 項記載のレーザ加工装置。

. 上記移動経路生成手段は、 一般移動経路生成手段と 丸穴形成用加工経路生成手段とから構成され、

上記一般移動経路生成手段は、 複数の加工形状を連 続 して加工するための移動経路を算出 し、 また、 丸穴 の形状データを丸穴形成用加工経路生成手段に渡す機 能を有し、

上記丸穴形成用加工経路生成手段は、 上記一般移動 経路生成手段から受け取っ た丸穴の形状データ に基づ いて、 丸穴形成用の加工経路上の所定の 1 点に至るま での経路を、 円弧半径または曲率半径がその丸穴の半 径に連続的にまたは段階的に徐々 に近づく よ う な曲線 と なるよ う に、 生成する機能を有する、

請求の範囲第 1 項記載のレーザ加工装置。

4 . 加工プロ グラムに従っ てワークに対 して丸穴などの 所定の曲線加工形状の切断を行う レーザ加工装置にお いて、

丸穴形状を含む加工図形の加工形状データが入力 される と、 丸穴形状以外の各図形の切削経路と図形間 を結ぶ移動経路と を生成する一般移動経路生成手段と. 加工形状データ内の丸穴形状のデータ に基づき、 曲率が少 しずつ前記丸穴形状の半径に近づく 経路を経 て前記丸穴形状の外周上の経路に達するよ う な円滑な 丸穴移動経路を生成する丸穴移動経路生成手段と、

前記一般移動経路と前記丸穴移動経路と に基づき. 全ての加工図形を切削するための加工プロ グラムを作 成する加工プログラム作成手段と、

を有する自 動プロ グラ ミ ング手段を備えた こ と を特徴 とする、 上記の レーザ加工装置。

5 . レーザ加工装置によ っ て切断すべき 目的の加工形状 に対応する加工経路上の第 1 の点に至るまでは、 加工 へ ッ ドを上記点での加工経路の円弧半径または曲率半 径に円弧半径または曲率半径が連続的にまたは段階的 に徐々 に近づく よ う な経路に沿って移動し、

上記経路に沿っ ての移動中、 その経路の開始点また は途中の点においてレーザビーム出力を開始し、

上記目的の加工形状に対応する加工経路に沿っ て移 動を完了 した後、 この加工経路上の第 2の点でレーザ ビーム出力を停止するよ う に した、

レーザ加工方法。

. 上記加工ヘッ ドの、 上記レーザ加工装置によ っ て切 断すべき 目 的の加工形状に対応する加工経路上の第 1 の点に至る までの経路上の移動速度は、 この経路の前 後の経路の移動速度よ り も低速とする、 請求の範囲第 5項記載の レーザ加工方法。