WO2020085074A1 - レーザ加工機、加工条件の設定方法、及びレーザ加工機の制御装置 - Google Patents

レーザ加工機、加工条件の設定方法、及びレーザ加工機の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2020085074A1
WO2020085074A1 PCT/JP2019/039598 JP2019039598W WO2020085074A1 WO 2020085074 A1 WO2020085074 A1 WO 2020085074A1 JP 2019039598 W JP2019039598 W JP 2019039598W WO 2020085074 A1 WO2020085074 A1 WO 2020085074A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
processing
laser beam
sheet metal
machining
vibration pattern
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/039598
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
田中　洋一
千秋 河原
厚司 舟木
英幸 渡辺
Original Assignee
株式会社アマダホールディングス
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社アマダホールディングス filed Critical 株式会社アマダホールディングス
Priority to EP19875409.5A priority Critical patent/EP3871826B1/en
Priority to CN201980069282.1A priority patent/CN112888527B/zh
Priority to US17/285,215 priority patent/US11975406B2/en
Publication of WO2020085074A1 publication Critical patent/WO2020085074A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
    • B23K26/048—Automatically focusing the laser beam by controlling the distance between laser head and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0408—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work for planar work

Definitions

  • the present disclosure relates to a laser processing machine, a processing condition setting method, and a laser processing machine control device.
  • Non-Patent Document 1 describes cutting a sheet metal while vibrating a laser beam in a predetermined vibration pattern.
  • One or more embodiments include a laser processing machine capable of appropriately selecting a vibration pattern of a laser beam according to the processing conditions of the sheet metal when the laser processing machine cuts the sheet metal, a method of setting the processing conditions, Another object of the present invention is to provide a control device for a laser processing machine.
  • a moving mechanism that moves a processing head that emits a laser beam relative to the sheet metal along a surface of the sheet metal, and the processing mechanism using the moving mechanism.
  • a beam vibrating mechanism that vibrates a laser beam that irradiates the sheet metal while moving the head relatively, and is specified for each processing command that processes the sheet metal in a processing program created to process the sheet metal, Pattern selection information for selecting a vibration pattern of the laser beam by the beam vibrating mechanism corresponding to a processing condition including a processing speed of the sheet metal by moving the processing head relatively by a moving mechanism, and the vibration pattern.
  • a laser processing machine including a processing condition setting unit that sets parameters that determine how to vibrate. .
  • the processing condition file in which the processing conditions for processing the sheet metal corresponding to the respective processing condition numbers of the plurality of processing condition numbers are set is read from the storage unit. Displaying at least the plurality of processing condition numbers in the read processing condition file on a display unit, and irradiating the sheet metal corresponding to each processing condition number of the plurality of processing condition numbers displayed on the display unit.
  • a moving mechanism that moves a processing head that emits a laser beam relative to the sheet metal along a surface of the sheet metal, and the processing mechanism by the moving mechanism.
  • a controller for controlling a laser processing machine including a beam vibrating mechanism that vibrates a laser beam applied to the sheet metal while moving the head relatively, and the controller is created to process the sheet metal.
  • a machining condition file including a command for selecting a machining condition file is read from the machining program database, and the machining condition file included in the read machining program among the plurality of machining condition files stored in the machining condition database
  • Speed data indicating the processing speed of the sheet metal, set corresponding to each processing condition number, pattern selection information for selecting the vibration pattern of the laser beam by the beam vibration mechanism, and set corresponding to each processing condition number, And a parameter for determining how to vibrate according to the vibration pattern, wherein the control device controls the moving mechanism to move the processing head relatively at a processing speed based on the speed data for each processing condition number.
  • the vibration pattern based on the parameter is controlled by the vibration pattern based on the pattern selection information for each machining condition number. Controller of the laser processing machine for controlling the beam vibrating mechanism to vibrate the laser beam so it is provided.
  • the method for setting the processing conditions, and the controller for the laser processing machine it is possible to set an appropriate vibration pattern according to the processing conditions for the sheet metal.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a laser processing machine according to one or more embodiments.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a detailed configuration example of the collimator unit and the processing head in the laser processing machine according to one or more embodiments.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the displacement of the irradiation position of the laser beam on the sheet metal by the beam vibrating mechanism.
  • FIG. 4A is a diagram showing a parallel vibration pattern of a laser beam.
  • FIG. 4B is a diagram showing an orthogonal vibration pattern of a laser beam.
  • FIG. 4C is a diagram showing a circular vibration pattern of a laser beam.
  • FIG. 4D is a diagram showing a C-shaped vibration pattern of the laser beam.
  • FIG. 4A is a diagram showing a parallel vibration pattern of a laser beam.
  • FIG. 4B is a diagram showing an orthogonal vibration pattern of a laser beam.
  • FIG. 4C is a diagram showing a circular vibration pattern
  • FIG. 4E is a diagram showing an 8-shaped vibration pattern of the laser beam.
  • FIG. 5 is a diagram showing an actual vibration pattern when the orthogonal vibration pattern shown in FIG. 4B is used.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration example of an NC device included in one or more embodiments of the laser beam machine.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the machining program.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the processing condition file.
  • FIG. 9 is a table showing first parameters for determining each vibration pattern.
  • FIG. 10 is a table showing a setting list for setting a vibration pattern number and a second parameter for determining each vibration pattern corresponding to each processing condition number.
  • FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a control cycle when the moving mechanism moves the processing head and a control cycle when the beam vibrating mechanism vibrates the laser beam.
  • a laser processing machine 100 includes a laser oscillator 10 that generates and emits a laser beam, a laser processing unit 20, and a process fiber 12 that transmits the laser beam emitted from the laser oscillator 10 to the laser processing unit 20.
  • the laser processing machine 100 includes an operation unit 40, an NC device 50, a processing program database 60, a processing condition database 70, an assist gas supply device 80, and a display unit 90.
  • the NC device 50 is an example of a control device that controls each part of the laser processing machine 100.
  • the laser oscillator 10 a laser oscillator that amplifies the excitation light emitted from the laser diode and emits a laser beam of a predetermined wavelength, or a laser oscillator that directly uses the laser beam emitted from the laser diode is suitable.
  • the laser oscillator 10 is, for example, a solid-state laser oscillator, a fiber laser oscillator, a disk laser oscillator, or a direct diode laser oscillator (DDL oscillator).
  • the laser oscillator 10 emits a laser beam in the 1 ⁇ m band having a wavelength of 900 nm to 1100 nm.
  • the fiber laser oscillator emits a laser beam having a wavelength of 1060 nm to 1080 nm
  • the DDL oscillator emits a laser beam having a wavelength of 910 nm to 950 nm.
  • the laser processing unit 20 includes a processing table 21 on which a sheet metal W to be processed is placed, a gate-shaped X-axis carriage 22, a Y-axis carriage 23, a collimator unit 30 fixed to the Y-axis carriage 23, and a processing head 35.
  • the X-axis carriage 22 is configured to be movable on the processing table 21 in the X-axis direction.
  • the Y-axis carriage 23 is configured to be movable on the X-axis carriage 22 in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis.
  • the X-axis carriage 22 and the Y-axis carriage 23 serve as a moving mechanism that moves the processing head 35 along the surface of the sheet metal W in the X-axis direction, the Y-axis direction, or any combined direction of the X-axis and the Y-axis. Function.
  • the laser processing machine 100 may include a moving mechanism that moves the processing head 35 relative to the surface of the sheet metal W.
  • the processing head 35 has a circular opening 36a at the tip, and a nozzle 36 for emitting a laser beam from the opening 36a is attached.
  • the sheet metal W is irradiated with the laser beam emitted from the opening 36a of the nozzle 36.
  • the assist gas supply device 80 supplies nitrogen, oxygen, a mixed gas of nitrogen and oxygen, or air as the assist gas to the processing head 35.
  • the assist gas is blown onto the sheet metal W through the openings 36a.
  • the assist gas discharges the molten metal within the kerf width where the sheet metal W is melted.
  • the collimator unit 30 includes a collimation lens 31 that converts a laser beam of divergent light emitted from the process fiber 12 into parallel light (collimated light).
  • the collimator unit 30 also includes a galvano scanner unit 32 and a bend mirror 33 that reflects the laser beam emitted from the galvano scanner unit 32 downward in the Z-axis direction perpendicular to the X-axis and the Y-axis.
  • the processing head 35 includes a focusing lens 34 that focuses the laser beam reflected by the bend mirror 33 and irradiates the sheet metal W with the focused beam.
  • the focusing lens 34 is configured to be movable in a direction approaching the sheet metal W and a direction separating from the sheet metal W by a driving unit and a moving mechanism (not shown).
  • the laser beam machine 100 is centered so that the laser beam emitted from the opening 36a of the nozzle 36 is located at the center of the opening 36a. In the standard state, the laser beam is emitted from the center of the opening 36a.
  • the galvano scanner unit 32 functions as a beam vibrating mechanism that vibrates the laser beam that travels in the processing head 35 and is emitted from the opening 36a in the opening 36a. How the galvano scanner unit 32 vibrates the laser beam will be described later.
  • the galvano scanner unit 32 has a scan mirror 321 that reflects the laser beam emitted from the collimation lens 31, and a drive unit 322 that rotates the scan mirror 321 to a predetermined angle.
  • the galvano scanner unit 32 also includes a scan mirror 323 that reflects the laser beam emitted from the scan mirror 321, and a drive unit 324 that rotates the scan mirror 323 to a predetermined angle.
  • the drive units 322 and 324 can reciprocally oscillate the scan mirrors 321 and 323 within a predetermined angle range based on the control by the NC device 50.
  • the galvano scanner unit 32 vibrates the laser beam applied to the sheet metal W.
  • the galvano scanner unit 32 is an example of a beam vibrating mechanism, and the beam vibrating mechanism is not limited to the galvano scanner unit 32 having a pair of scan mirrors.
  • FIG. 3 shows a state in which one or both of the scan mirror 321 and the scan mirror 323 are tilted, and the position of the laser beam with which the sheet metal W is irradiated is displaced.
  • the thin solid line bent by the bend mirror 33 and passing through the focusing lens 34 indicates the optical axis of the laser beam when the laser processing machine 100 is in the reference state.
  • the operation of the galvano scanner unit 32 located in front of the bend mirror 33 changes the angle of the optical axis of the laser beam incident on the bend mirror 33, so that the optical axis moves from the center of the bend mirror 33. Come off.
  • the incident position of the laser beam on the bend mirror 33 is the same position before and after the operation of the galvano scanner unit 32.
  • the optical axis of the laser beam is displaced from the position indicated by the thin solid line to the position indicated by the thick solid line by the action of the galvano scanner unit 32. If the laser beam reflected by the bend mirror 33 is inclined at an angle ⁇ , the irradiation position of the laser beam on the sheet metal W is displaced by a distance ⁇ s.
  • the focal length of the focusing lens 34 is EFL (Effective Focal Length)
  • the distance ⁇ s is calculated by EFL ⁇ sin ⁇ .
  • the galvano scanner unit 32 tilts the laser beam by an angle ⁇ in the direction opposite to the direction shown in FIG. 3, the irradiation position of the laser beam on the sheet metal W is displaced by the distance ⁇ s in the direction opposite to the direction shown in FIG. be able to.
  • the distance ⁇ s is a distance smaller than the radius of the opening 36a, and is preferably a distance equal to or smaller than the maximum distance, which is a maximum distance obtained by subtracting a predetermined margin amount from the radius of the opening 36a.
  • the NC device 50 can oscillate the laser beam in a predetermined direction within the surface of the sheet metal W by controlling the driving units 322 and 324 of the galvano scanner unit 32. By vibrating the laser beam, the beam spot formed on the surface of the sheet metal W can be vibrated.
  • the laser processing machine 100 configured as described above cuts the sheet metal W by the laser beam emitted from the laser oscillator 10 to manufacture a product having a predetermined shape.
  • the laser beam machine 100 positions the focal point of the laser beam on the upper surface of the sheet metal W, above the upper surface by a predetermined distance, or below the upper surface by a predetermined distance within the thickness of the sheet metal W at an appropriate position. Then, the sheet metal is cut while vibrating the laser beam in a predetermined vibration pattern.
  • the processing program database 60 stores a processing program for cutting the sheet metal W.
  • the NC device 50 reads the machining program from the machining program database 60 and selects one of the plurality of machining condition files stored in the machining condition database 70.
  • the NC device 50 controls the laser processing machine 100 to cut the sheet metal W based on the read processing program and the processing conditions set in the selected processing condition file.
  • the laser processing machine 100 is configured so that the vibration pattern of the laser beam can be set in accordance with each processing condition set in the processing condition file.
  • the display unit 90 displays setting items for setting the vibration pattern of the laser beam corresponding to each processing condition under the control of the NC device 50.
  • FIGS. 4A to 4E An example of a vibration pattern in which the NC device 50 vibrates the laser beam by the galvano scanner unit 32 will be described with reference to FIGS. 4A to 4E.
  • the cutting proceeding direction of the sheet metal W is defined as the x direction, and the direction in the plane of the sheet metal W orthogonal to the x direction is defined as the y direction.
  • a vibration pattern is set for each processing condition in the processing condition file stored in the processing condition database 70, and the NC device 50 causes the galvano scanner unit to vibrate the laser beam in the vibration pattern set in the processing condition. Control 32.
  • FIG. 4A is a vibration pattern in which the beam spot Bs is vibrated in the x direction within the groove Wk formed by the progress of the beam spot Bs.
  • the vibration pattern shown in FIG. 4A will be referred to as a parallel vibration pattern.
  • the kerf width K1 of the groove Wk becomes substantially the diameter of the beam spot Bs. If the frequency for vibrating the beam spot Bs in the direction parallel to the cutting direction is Fx and the frequency for vibrating the beam spot Bs in the direction orthogonal to the cutting direction is Fy, the parallel vibration pattern is a vibration pattern of Fx: Fy of 1: 0. .
  • FIG. 4B shows a vibration pattern for vibrating the beam spot Bs in the y direction.
  • the groove Wk has a kerf width K2 wider than the kerf width K1.
  • the vibration pattern shown in FIG. 5 will be referred to as an orthogonal vibration pattern.
  • the orthogonal vibration pattern is a vibration pattern in which Fx: Fy is 0: 1.
  • FIG. 4C shows a vibration pattern that vibrates the beam spot Bs so that the beam spot Bs draws a circle.
  • the groove Wk has a kerf width K3 wider than the kerf width K1 by vibrating the beam spot Bs in a circular shape.
  • the vibration pattern shown in FIG. 4C will be referred to as a circular vibration pattern.
  • the circular vibration pattern is a vibration pattern in which Fx: Fy is 1: 1.
  • the vibration pattern shown in FIG. 4D will be referred to as a C-shaped vibration pattern.
  • the vibration pattern shown in FIG. 4E will be referred to as an 8-shaped vibration pattern.
  • the 8-shaped vibration pattern is a vibration pattern in which Fx: Fy is 2: 1.
  • the vibration pattern is a vibration pattern obtained by adding a displacement in the cutting proceeding direction (x direction) to the vibration patterns shown in FIGS. 4A to 4E.
  • the beam spot Bs vibrates in the y direction while moving in the x direction, so the actual orthogonal vibration pattern is the vibration pattern shown in FIG.
  • the NC device 50 has, as a functional configuration, an NC control unit 501, a pattern program generation unit 502, a pattern program holding unit 503, a vibration control unit 504, a moving mechanism control unit 505, and an oscillator control unit 506.
  • the processing condition setting unit 507 and the display control unit 508 are included.
  • the NC control unit 501 reads the machining program stored in the machining program database 60 that has been created in advance for cutting the sheet metal W.
  • the machining program is composed of a plurality of commands represented by machine control codes as shown in FIG. 7 as an example.
  • M102 is an instruction to select a processing condition file, and here, as an example, an instruction is given to select a processing condition file named C-SUS3.0.
  • M100 indicates a command for executing laser processing.
  • the number with the letter E (E number) indicates a processing condition number described later.
  • the command starting with G01 is a linear interpolation machining command for moving the laser beam at a moving speed F on a straight line connecting the start point to the end point designated by X and Y.
  • the command starting with G02 indicates a machining command for circular interpolation that moves at a moving speed F on the circular arc connecting the start point and the end point.
  • the former method of the method of specifying an arc by specifying the radius of the arc and the method of specifying the center of the arc by specifying the arc is shown.
  • the processing condition database 70 stores a processing condition file with the name C-SUS3.0 shown in FIG. 8 and a plurality of other processing condition files.
  • the processing condition file shown in FIG. 8 shows a state in which the later-described parameter for determining the vibration pattern is not added.
  • the parameter is an element for determining a specific way of vibrating according to the vibration pattern.
  • the processing condition file includes the name of the laser oscillator 10, the material and thickness of the sheet metal W, the nozzle type that is the type of the nozzle 36, the nozzle diameter that is the diameter of the opening 36a, and the focal length of the focusing lens 34. Including information of. These pieces of information indicate conditions that are commonly applied regardless of which of the processing condition numbers set in the processing condition file is selected.
  • the processing condition file may include other information not shown in FIG.
  • various conditions for processing the sheet metal W are set corresponding to a plurality of processing condition numbers.
  • the machining condition number corresponds to the number (E number) with the alphabet E in the machining program shown in FIG. 7.
  • the speed indicates the processing speed (speed data) of the sheet metal W, which is the moving speed of the processing head 35.
  • the output, frequency, and duty indicate the laser output (laser power) of the laser oscillator 10 and the frequency and duty at the time of pulse oscillation, respectively.
  • the gas pressure and the gas type indicate the gas pressure and the gas type of the assist gas supplied by the assist gas supply device 80, respectively.
  • the nozzle gap indicates the distance from the tip of the nozzle 36 to the upper surface of the sheet metal W.
  • the tool radius correction amount indicates the distance by which the laser beam is displaced from the end when the laser beam is scanned along the end of the product.
  • the tool radius correction amount is a distance corresponding to the radius of the beam spot Bs.
  • the focus correction amount indicates the distance by which the focus of the laser beam is displaced upward or downward from the reference position (0.00).
  • Other conditions not shown in FIG. 8 may be set corresponding to each processing condition number.
  • the machining condition database 70 stores the first parameter for determining each vibration pattern in association with the vibration pattern number for selecting each vibration pattern.
  • the vibration pattern number is pattern selection information for selecting the vibration pattern of the laser beam.
  • the first parameter is a parameter for determining the shape of each vibration pattern.
  • the vibration pattern name is shown in association with each vibration pattern number, but the vibration pattern name need not be stored in the processing condition database 70.
  • a frequency ratio between a frequency vibrating in the x direction and a frequency vibrating in the y direction, and a vibration in the x direction and a frequency in the y direction are associated with each vibration pattern number.
  • the phase difference with vibration is set.
  • the processing condition setting unit 507 controls the display control unit 508 to display the setting list as illustrated in FIG. 10 on the display unit 90.
  • the setting list is for selecting the vibration pattern number corresponding to each E number and setting the second parameter for determining the vibration pattern of each vibration pattern number for each vibration pattern number. Is a list of.
  • the second parameter is a parameter that determines the amplitude and frequency of each vibration pattern whose shape is determined by the first parameter.
  • Qx indicates a set value for setting the amplitude in the x direction
  • Qy indicates a set value for setting the amplitude in the y direction.
  • a circular vibration pattern having an amplitude 90 ( ⁇ m) in the x direction, an amplitude 90 ( ⁇ m) in the y direction, and a frequency of 3000 (Hz) is set as the processing condition of the E number E2.
  • the setting list does not have to display all the information corresponding to the processing condition numbers in the processing condition file shown in FIG. Only the E number may be displayed in the setting list, and the E number may be associated with the vibration pattern number and the second parameter.
  • a setting person or a service person of the manufacturer of the laser processing machine 100 operates the operation unit 40 to display the setting list shown in FIG. 10 on the display unit 90 and set the vibration pattern number and the second parameter. be able to. It is preferable that the user of the laser processing machine 100 cannot perform the operation of displaying the setting items surrounded by the thick solid line on the display unit 90 and cannot see the setting items surrounded by the thick solid line.
  • the user operates the operation unit 40 to display the list of E numbers on the display unit 90, it is preferable that the list of processing conditions excluding the setting items surrounded by thick solid lines is displayed.
  • the machining condition file to which the vibration pattern number and the second parameter for determining the vibration pattern are added as described above is written in the machining condition database 70.
  • the processing condition database 70 is an example of a storage unit that stores a processing condition file to which the vibration pattern number and the second parameter are added.
  • the processing condition file may be stored in another storage unit connected to the NC device 50.
  • each vibration pattern number shown in FIG. 9 is associated with the first parameter, and a machining condition file named C-SUS3.0 are generated. It is read from the processing condition database 70. The vibration pattern number and the second parameter are added to the processing condition file. The information and the processing condition file shown in FIG. 9 are supplied from the processing condition setting unit 507 to the NC control unit 501.
  • the pattern program generation unit 502 generates a pattern program for vibrating the laser beam in a vibration pattern corresponding to all E numbers included in the machining program read by the NC control unit 501.
  • the pattern program is a control code for operating the galvano scanner unit 32, and describes a command (process) to the computer.
  • the pattern program generation unit 502 can generate a pattern program based on the first and second parameters supplied to the NC control unit 501.
  • the pattern program generated by the pattern program generation unit 502 is supplied to and held in the pattern program holding unit 503.
  • the NC control unit 501 After being instructed to execute laser processing by the processing program, the NC control unit 501 supplies the vibration pattern number to the vibration control unit 504 for each E number.
  • the NC control unit 501 extracts the information on the focal length of the focusing lens 34 necessary for determining the vibration pattern from the information included in the processing condition file and supplies the information to the vibration control unit 504. It is preferable that the NC control unit 501 extracts the information of the focus correction amount in addition to the information of the focal length and supplies the information to the vibration control unit 504.
  • the information of the focus correction amount is also used to control the driving unit of the focusing lens 34. Further, the NC control unit 501 supplies vector information for moving the laser beam to the vibration control unit 504 based on a processing command for moving the laser beam starting with G01 or G02.
  • the vibration control unit 504 reads the pattern program corresponding to the vibration pattern number from the pattern program holding unit 503.
  • the vibration control unit 504 of the galvano scanner unit 32 uses the vibration pattern selected based on the pattern program, vector information, the focal length of the focusing lens 34, and the focus correction amount to vibrate the laser beam under the set conditions.
  • the driving units 322 and 324 are controlled.
  • the NC control unit 501 supplies the offset values in the x direction and the y direction to the vibration control unit 504.
  • the moving mechanism including the X-axis carriage 22 and the Y-axis carriage 23 (hereinafter, moving mechanisms 22 and 23) has driving units 220 and 230 that drive the moving mechanisms 22 and 23, respectively.
  • the moving mechanism control unit 505 controls the driving units 220 and 230 based on the processing command for moving the laser beam to move the processing head 35.
  • the moving mechanism control unit 505 controls the driving units 220 and 230 to move the processing head 35, for example, every 1 ms. Therefore, the cutting direction in which the laser beam cuts the sheet metal W is controlled at a control cycle of 1 ms (first control cycle).
  • the vibration control unit 504 preferably controls the driving units 322 and 324 in a control cycle shorter than 1 ms and controls the vibration of the laser beam in a control cycle shorter than 1 ms.
  • FIG. 11 conceptually shows a state in which the moving mechanism control unit 505 moves the processing head 35 (laser beam) in an arc shape at a control cycle of 1 ms based on a processing command starting with G02 (or G03).
  • the vibration control unit 504 controls the vibration of the laser beam at a control cycle (second control cycle) of 10 ⁇ s, which is 1/100 of 1 ms, for example. By doing so, the laser beam can be vibrated with high accuracy in a pattern set in each vibration pattern every 10 ⁇ s.
  • cycles in the first control cycle and the second control cycle can be arbitrarily set due to the convenience of the NC device 50 and the motor amplifiers or motors of the moving mechanisms 22 and 23. Further, in order to further subdivide the first control cycle, another control cycle can be set in the middle of the first control cycle and the second control cycle.
  • the present invention is not limited to the one or more embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
  • the parameter that determines how to vibrate according to the vibration pattern is divided into the first parameter and the second parameter.
  • the method of setting the parameters is arbitrary as long as it can be determined.
  • the functional configuration in the NC device 50 shown in FIG. 6 may be realized by the central processing unit of the NC device 50 executing a computer program stored in a non-transitory storage medium.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

移動機構（２２及び２３）は、レーザビームを射出する加工ヘッドを板金の面に沿って板金に対して相対的に移動させる。ビーム振動機構は、移動機構（２２及び２３）によって加工ヘッドを相対的に移動させながら、板金に照射するレーザビームを振動させる。加工条件設定部（５０７）は、板金を加工するために作成された加工プログラムにおいて板金を加工する加工指令ごとに指定され、移動機構（２２及び２３）によって加工ヘッドを相対的に移動させることによる板金の加工速度を含む加工条件に対応させて、ビーム振動機構によるレーザビームの振動パターンを選択するパターン選択情報と、振動パターンによる振動のさせ方を決定するパラメータとを設定する。

Description

レーザ加工機、加工条件の設定方法、及びレーザ加工機の制御装置
　本開示は、レーザ加工機、加工条件の設定方法、及びレーザ加工機の制御装置に関する。
　レーザ発振器より射出されたレーザビームによって板金を切断して、所定の形状を有する製品を製作するレーザ加工機が普及している。非特許文献１には、レーザビームを所定の振動パターンで振動させながら板金を切断することが記載されている。
JANUARY 2017 The FABRICATOR 67, Shaping the beam for the best cut
　レーザ加工機が板金を切断するときに、板金の加工条件に応じてレーザビームの振動パターンが適切に選択されることが必要である。１またはそれ以上の実施形態は、レーザ加工機が板金を切断するときに、板金の加工条件に応じてレーザビームの振動パターンを適切に選択することができるレーザ加工機、加工条件の設定方法、及びレーザ加工機の制御装置を提供することを目的とする。
　１またはそれ以上の実施形態の第１の態様によれば、レーザビームを射出する加工ヘッドを板金の面に沿って前記板金に対して相対的に移動させる移動機構と、前記移動機構によって前記加工ヘッドを相対的に移動させながら、前記板金に照射するレーザビームを振動させるビーム振動機構と、前記板金を加工するために作成された加工プログラムにおいて前記板金を加工する加工指令ごとに指定され、前記移動機構によって前記加工ヘッドを相対的に移動させることによる前記板金の加工速度を含む加工条件に対応させて、前記ビーム振動機構によるレーザビームの振動パターンを選択するパターン選択情報と、前記振動パターンによる振動のさせ方を決定するパラメータとを設定する加工条件設定部とを備えるレーザ加工機が提供される。
　１またはそれ以上の実施形態の第２の態様によれば、複数の加工条件番号の各加工条件番号に対応して板金を加工する際の加工条件が設定された加工条件ファイルを記憶部より読み出し、読み出した前記加工条件ファイルにおける少なくとも前記複数の加工条件番号を表示部に表示し、前記表示部に表示された前記複数の加工条件番号の各加工条件番号に対応して、前記板金に照射するレーザビームの振動パターンを選択するパターン選択情報と、前記振動パターンによる振動のさせ方を決定するパラメータを設定する加工条件の設定方法が提供される。
　１またはそれ以上の実施形態の第３の態様によれば、レーザビームを射出する加工ヘッドを板金の面に沿って前記板金に対して相対的に移動させる移動機構と、前記移動機構によって前記加工ヘッドを相対的に移動させながら、前記板金に照射するレーザビームを振動させるビーム振動機構とを備えるレーザ加工機を制御する制御装置であり、前記制御装置は、前記板金を加工するために作成され、加工条件ファイルを選択するための指令を含む加工プログラムを加工プログラムデータベースより読み出し、加工条件データベースに記憶されている複数の加工条件ファイルのうち、読み出した前記加工プログラムに含まれている加工条件ファイルを選択するための指令に基づいて選択した加工条件ファイルを読み出し、前記加工条件ファイルは、前記加工プログラムにおいて前記板金を加工する加工指令ごとに指定される加工条件番号と、各加工条件番号に対応して設定され、前記移動機構によって前記加工ヘッドを相対的に移動させることによる前記板金の加工速度を示す速度データと、各加工条件番号に対応して設定され、前記ビーム振動機構によるレーザビームの振動パターンを選択するパターン選択情報と、各加工条件番号に対応して設定され、前記振動パターンによる振動のさせ方を決定するパラメータとを含み、前記制御装置は、前記加工条件番号ごとに、前記速度データに基づく加工速度で前記加工ヘッドを相対的に移動させるよう前記移動機構を制御し、前記加工条件番号ごとに、前記パターン選択情報に基づく振動パターンで、前記パラメータに基づく振動のさせ方でレーザビームを振動させるよう前記ビーム振動機構を制御するレーザ加工機の制御装置が提供される。
　１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機、加工条件の設定方法、及びレーザ加工機の制御装置によれば、板金の加工条件に応じて適切な振動パターンを設定することができる。
図１は、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機の全体的な構成例を示す図である。 図２は、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機におけるコリメータユニット及び加工ヘッドの詳細な構成例を示す斜視図である。 図３は、ビーム振動機構によるレーザビームの板金への照射位置の変位を説明するための図である。 図４Ａは、レーザビームの平行振動パターンを示す図である。 図４Ｂは、レーザビームの直交振動パターンを示す図である。 図４Ｃは、レーザビームの円振動パターンを示す図である。 図４Ｄは、レーザビームのＣ字状振動パターンを示す図である。 図４Ｅは、レーザビームの８の字状振動パターンを示す図である。 図５は、図４Ｂに示す直交振動パターンを用いたときの実際の振動パターンを示す図である。 図６は、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機が備えるＮＣ装置の機能的な構成例を示すブロック図である。 図７は、加工プログラムの一例を示す図である。 図８は、加工条件ファイルの一例を示す図である。 図９は、各振動パターンを決定するための第１のパラメータを示す表である。 図１０は、各加工条件番号に対応して振動パターン番号と各振動パターンを決定するための第２のパラメータとを設定する設定リストを示す表である。 図１１は、移動機構が加工ヘッドを移動させる際の制御周期と、ビーム振動機構がレーザビームを振動させるときの制御周期との関係を示す図である。
　以下、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機、加工条件の設定方法、及びレーザ加工機の制御装置について、添付図面を参照して説明する。図１において、レーザ加工機１００は、レーザビームを生成して射出するレーザ発振器１０と、レーザ加工ユニット２０と、レーザ発振器１０より射出されたレーザビームをレーザ加工ユニット２０へと伝送するプロセスファイバ１２とを備える。
　また、レーザ加工機１００は、操作部４０と、ＮＣ装置５０と、加工プログラムデータベース６０と、加工条件データベース７０と、アシストガス供給装置８０と、表示部９０とを備える。ＮＣ装置５０は、レーザ加工機１００の各部を制御する制御装置の一例である。
　レーザ発振器１０としては、レーザダイオードより発せられる励起光を増幅して所定の波長のレーザビームを射出するレーザ発振器、またはレーザダイオードより発せられるレーザビームを直接利用するレーザ発振器が好適である。レーザ発振器１０は、例えば、固体レーザ発振器、ファイバレーザ発振器、ディスクレーザ発振器、ダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）である。
　レーザ発振器１０は、波長９００ｎｍ～１１００ｎｍの１μｍ帯のレーザビームを射出する。ファイバレーザ発振器及びＤＤＬ発振器を例とすると、ファイバレーザ発振器は、波長１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍのレーザビームを射出し、ＤＤＬ発振器は、波長９１０ｎｍ～９５０ｎｍのレーザビームを射出する。
　レーザ加工ユニット２０は、加工対象の板金Ｗを載せる加工テーブル２１と、門型のＸ軸キャリッジ２２と、Ｙ軸キャリッジ２３と、Ｙ軸キャリッジ２３に固定されたコリメータユニット３０と、加工ヘッド３５とを有する。Ｘ軸キャリッジ２２は、加工テーブル２１上でＸ軸方向に移動自在に構成されている。Ｙ軸キャリッジ２３は、Ｘ軸キャリッジ２２上でＸ軸に垂直なＹ軸方向に移動自在に構成されている。Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３は、加工ヘッド３５を板金Ｗの面に沿って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、または、Ｘ軸とＹ軸との任意の合成方向に移動させる移動機構として機能する。
　加工ヘッド３５を板金Ｗの面に沿って移動させる代わりに、加工ヘッド３５は位置が固定されていて、板金Ｗが移動するように構成されていてもよい。レーザ加工機１００は、板金Ｗの面に対して加工ヘッド３５を相対的に移動させる移動機構を備えていればよい。
　加工ヘッド３５には、先端部に円形の開口３６ａを有し、開口３６ａよりレーザビームを射出するノズル３６が取り付けられている。ノズル３６の開口３６ａより射出されたレーザビームは板金Ｗに照射される。アシストガス供給装置８０は、アシストガスとして窒素、酸素、窒素と酸素との混合気体、または空気を加工ヘッド３５に供給する。板金Ｗの加工時に、アシストガスは開口３６ａより板金Ｗへと吹き付けられる。アシストガスは、板金Ｗが溶融したカーフ幅内の溶融金属を排出する。
　図２に示すように、コリメータユニット３０は、プロセスファイバ１２より射出された発散光のレーザビームを平行光（コリメート光）に変換するコリメーションレンズ３１を備える。また、コリメータユニット３０は、ガルバノスキャナユニット３２と、ガルバノスキャナユニット３２より射出されたレーザビームをＸ軸及びＹ軸に垂直なＺ軸方向下方に向けて反射させるベンドミラー３３を備える。加工ヘッド３５は、ベンドミラー３３で反射したレーザビームを集束して、板金Ｗに照射する集束レンズ３４を備える。
　レーザビームの焦点位置を調整するために、集束レンズ３４は図示していない駆動部及び移動機構によって、板金Ｗに近付く方向及び板金Ｗより離隔する方向に移動自在に構成されている。
　レーザ加工機１００は、ノズル３６の開口３６ａより射出されるレーザビームが開口３６ａの中心に位置するように芯出しされている。基準の状態では、レーザビームは、開口３６ａの中心より射出する。ガルバノスキャナユニット３２は、加工ヘッド３５内を進行して開口３６ａより射出されるレーザビームを、開口３６ａ内で振動させるビーム振動機構として機能する。ガルバノスキャナユニット３２がレーザビームをどのように振動させるかについては後述する。
　ガルバノスキャナユニット３２は、コリメーションレンズ３１より射出されたレーザビームを反射するスキャンミラー３２１と、スキャンミラー３２１を所定の角度となるように回転させる駆動部３２２とを有する。また、ガルバノスキャナユニット３２は、スキャンミラー３２１より射出されたレーザビームを反射するスキャンミラー３２３と、スキャンミラー３２３を所定の角度となるように回転させる駆動部３２４とを有する。
　駆動部３２２及び３２４は、ＮＣ装置５０による制御に基づき、それぞれ、スキャンミラー３２１及び３２３を所定の角度範囲で往復振動させることができる。スキャンミラー３２１とスキャンミラー３２３とのいずれか一方または双方を往復振動させることによって、ガルバノスキャナユニット３２は、板金Ｗに照射されるレーザビームを振動させる。
　ガルバノスキャナユニット３２はビーム振動機構の一例であり、ビーム振動機構は一対のスキャンミラーを有するガルバノスキャナユニット３２に限定されない。
　図３は、スキャンミラー３２１とスキャンミラー３２３とのいずれか一方または双方が傾けられて、板金Ｗに照射されるレーザビームの位置が変位した状態を示している。図３において、ベンドミラー３３で折り曲げられて集束レンズ３４を通過する細実線は、レーザ加工機１００が基準の状態であるときのレーザビームの光軸を示している。
　なお、詳細には、ベンドミラー３３の手前に位置しているガルバノスキャナユニット３２の作動により、ベンドミラー３３に入射するレーザビームの光軸の角度が変化し、光軸がベンドミラー３３の中心から外れる。図３では、簡略化のため、ガルバノスキャナユニット３２の作動前後でベンドミラー３３へのレーザビームの入射位置を同じ位置としている。
　ガルバノスキャナユニット３２による作用によって、レーザビームの光軸が細実線で示す位置から太実線で示す位置へと変位したとする。ベンドミラー３３で反射するレーザビームが角度θで傾斜したとすると、板金Ｗへのレーザビームの照射位置は距離Δｓだけ変位する。集束レンズ３４の焦点距離をＥＦＬ（Effective Focal Length）とすると、距離Δｓは、ＥＦＬ×ｓｉｎθで計算される。
　ガルバノスキャナユニット３２がレーザビームを図３に示す方向とは逆方向に角度θだけ傾ければ、板金Ｗへのレーザビームの照射位置を図３に示す方向とは逆方向に距離Δｓだけ変位させることができる。距離Δｓは開口３６ａの半径未満の距離であり、好ましくは、開口３６ａの半径から所定の余裕量だけ引いた距離を最大距離とした最大距離以下の距離である。
　ＮＣ装置５０は、ガルバノスキャナユニット３２の駆動部３２２及び３２４を制御することによって、レーザビームを板金Ｗの面内の所定の方向に振動させることができる。レーザビームを振動させることによって、板金Ｗの面上に形成されるビームスポットを振動させることができる。
　以上のように構成されるレーザ加工機１００は、レーザ発振器１０より射出されたレーザビームによって板金Ｗを切断して所定の形状を有する製品を製作する。レーザ加工機１００は、レーザビームの焦点を、板金Ｗの上面、上面より所定の距離だけ上方、または上面より所定の距離だけ下方で板金Ｗの板厚内のいずれかの適宜の位置に位置させて、レーザビームを所定の振動パターンで振動させながら板金を切断する。
　加工プログラムデータベース６０には、板金Ｗを切断するための加工プログラムが記憶されている。ＮＣ装置５０は、加工プログラムデータベース６０より加工プログラムを読み出し、加工条件データベース７０に記憶されている複数の加工条件ファイルのうちのいずれかの加工条件ファイルを選択する。ＮＣ装置５０は、読み出した加工プログラム及び選択した加工条件ファイルで設定されている加工条件に基づいて板金Ｗを切断するようレーザ加工機１００を制御する。
　後述するように、レーザ加工機１００は、加工条件ファイルで設定されている各加工条件に対応して、レーザビームの振動パターンを設定することができるように構成されている。表示部９０は、ＮＣ装置５０による制御に基づき、各加工条件に対応してレーザビームの振動パターンを設定する際の設定項目を表示する。
　図４Ａ～図４Ｅを用いて、ＮＣ装置５０がガルバノスキャナユニット３２によってレーザビームを振動させる振動パターンの例を説明する。板金Ｗの切断進行方向をｘ方向、板金Ｗの面内でｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。加工条件データベース７０に記憶されている加工条件ファイルの各加工条件には振動パターンが設定されており、ＮＣ装置５０は、加工条件で設定されている振動パターンでレーザビームを振動させるようガルバノスキャナユニット３２を制御する。
　図４Ａ～図４Ｅは、振動パターンを理解しやすいよう、加工ヘッド３５をｘ方向に移動させない状態での振動パターンを示している。図４Ａは、ビームスポットＢｓをビームスポットＢｓの進行によって形成された溝Ｗｋ内でｘ方向に振動させる振動パターンである。図４Ａに示す振動パターンを平行振動パターンと称することとする。このとき、溝Ｗｋのカーフ幅Ｋ１はほぼビームスポットＢｓの径となる。ビームスポットＢｓを切断進行方向と平行方向に振動させる周波数をＦｘ、切断進行方向と直交する方向に振動させる周波数をＦｙとすれば、平行振動パターンはＦｘ：Ｆｙが１：０の振動パターンである。
　図４Ｂは、ビームスポットＢｓをｙ方向に振動させる振動パターンである。ビームスポットＢｓをｙ方向に振動させることによって、溝Ｗｋはカーフ幅Ｋ１よりも広いカーフ幅Ｋ２となる。図５に示す振動パターンを直交振動パターンと称することとする。直交振動パターンは、Ｆｘ：Ｆｙが０：１の振動パターンである。
　図４Ｃは、ビームスポットＢｓが円を描くようにビームスポットＢｓを振動させる振動パターンである。ビームスポットＢｓを円形に振動させることによって、溝Ｗｋはカーフ幅Ｋ１よりも広いカーフ幅Ｋ３となる。図４Ｃに示す振動パターンを円振動パターンと称することとする。円振動パターンは、Ｆｘ：Ｆｙが１：１の振動パターンである。
　図４Ｄは、ビームスポットＢｓがアルファベットのＣを描くようにビームスポットＢｓを振動させる振動パターンである。ビームスポットＢｓをＣ字状に振動させることによって、溝Ｗｋはカーフ幅Ｋ１よりも広いカーフ幅Ｋ４となる。図４Ｄに示す振動パターンをＣ字状振動パターンと称することとする。Ｃ字状振動パターンは、Ｆｘ：Ｆｙが２：１（＝１：１／２）の振動パターンである。また、ＦｙはＦｘと位相差１／２π（＝９０°）である。
　図４Ｅは、ビームスポットＢｓが数字の８を描くようにビームスポットＢｓを振動させる振動パターンである。ビームスポットＢｓを８の字状に振動させることによって、溝Ｗｋはカーフ幅Ｋ１よりも広いカーフ幅Ｋ５となる。図４Ｅに示す振動パターンを８の字状振動パターンと称することとする。８の字状振動パターンは、Ｆｘ：Ｆｙが２：１の振動パターンである。
　実際には、加工ヘッド３５が切断進行方向に移動しながらレーザビームが振動するので、振動パターンは、図４Ａ～図４Ｅに示す振動パターンに切断進行方向（ｘ方向）の変位を加えた振動パターンとなる。図４Ｂに示す直交振動パターンを例にすると、ビームスポットＢｓはｘ方向に移動しながらｙ方向に振動するので、実際の直交振動パターンは図５に示すような振動パターンとなる。
　次に、図６～図１０を参照しながら、板金Ｗの加工条件に応じて適切な振動パターンがどのように設定されるかについて説明する。図６に示すように、ＮＣ装置５０は、機能的な構成として、ＮＣ制御部５０１、パターンプログラム生成部５０２、パターンプログラム保持部５０３、振動制御部５０４、移動機構制御部５０５、発振器制御部５０６、加工条件設定部５０７、表示制御部５０８を有する。
　操作部４０によって加工プログラムを読み出す指示がなされると、ＮＣ制御部５０１は、板金Ｗを切断するために予め作成された、加工プログラムデータベース６０に記憶されている加工プログラムを読み出す。加工プログラムは、一例として図７に示すような、機械制御コードで表現された複数の指令によって構成される。
　図７において、Ｍ１０２は加工条件ファイルを選択する指令であり、ここでは一例として、Ｃ－ＳＵＳ３．０なる名称の加工条件ファイルを選択するよう指令されている。Ｍ１００はレーザ加工を実行させる指令を示す。アルファベットＥが付された番号（Ｅ番号）は後述する加工条件番号を示す。Ｇ０１で始まる指令は、レーザビームを始点からＸ及びＹで指定される終点までを結ぶ直線上を移動速度Ｆで移動させる直線補間の加工指令を示す。
　Ｇ０２で始まる指令は、始点及び終点を結ぶ円弧上を移動速度Ｆで移動させる円弧補間の加工指令を示す。ここでは、円弧の半径を指定する円弧を特定する方法と円弧の中心を指定して円弧を特定する方法とのうち、前者の方法が示されている。
　加工条件データベース７０には、図８に示すＣ－ＳＵＳ３．０なる名称の加工条件ファイル、及びその他の複数の加工条件ファイルが記憶されている。図８に示す加工条件ファイルは、振動パターンを決定するための後述するパラメータを付加していない状態を示している。パラメータは、振動パターンによる具体的な振動のさせ方を決定するための要素である。まず、振動パターンを決定するためのパラメータを付加していない状態の加工条件ファイルの概略は次のとおりである。
　図８に示すように、加工条件ファイルは、レーザ発振器１０の名称、板金Ｗの材質及び板厚、ノズル３６の種類であるノズルタイプ、開口３６ａの径であるノズル径、集束レンズ３４の焦点距離の情報を含む。これらの情報は、加工条件ファイルに設定されているいずれの加工条件番号の加工条件を選択しても共通に適用される条件を示している。加工条件ファイルは、図８では図示が省略されている他の情報を含んでもよい。
　加工条件ファイルには、複数の加工条件番号に対応して、板金Ｗを加工する際の各種の条件が設定されている。加工条件番号は、図７に示す加工プログラムのアルファベットＥが付された番号（Ｅ番号）に相当する。図８において、速度は加工ヘッド３５の移動速度である板金Ｗの加工速度（速度データ）を示す。出力、周波数、デューティは、それぞれレーザ発振器１０のレーザ出力（レーザパワー）、パルス発振するときの周波数、デューティを示す。ガス圧及びガス種類は、それぞれアシストガス供給装置８０が供給するアシストガスのガス圧及びガス種類を示す。
　ノズルギャップは、ノズル３６の先端から板金Ｗの上面までの距離を示す。工具径補正量は、製品の端部に沿ってレーザビームを走査する際にレーザビームを端部から変位させる距離を示す。工具径補正量は、ビームスポットＢｓの半径に相当する距離である。焦点補正量は、レーザビームの焦点を基準となる位置（０．００）から上方または下方に変位させる距離を示す。各加工条件番号に対応して、図８では図示が省略されている他の条件が設定されていてもよい。
　図９に示すように、加工条件データベース７０には、各振動パターンを選択するための振動パターン番号に対応させて、各振動パターンを決定するための第１のパラメータが記憶されている。振動パターン番号は、レーザビームの振動パターンを選択するパターン選択情報である。第１のパラメータは、各振動パターンの形状を決定するためのパラメータである。ここでは理解を容易にするために各振動パターン番号に対応させて振動パターン名称を示しているが、加工条件データベース７０に振動パターン名称が記憶されている必要はない。
　加工条件データベース７０には、各振動パターン番号に対応させて、第１のパラメータとして、ｘ方向に振動させる周波数とｙ方向に振動させる周波数との周波数比、及び、ｘ方向の振動とｙ方向の振動との位相差が設定されている。
　操作部４０によって振動パターンを決定するためのパラメータを設定する操作がなされると、加工条件設定部５０７は、図１０に示すような設定リストを表示部９０に表示するよう表示制御部５０８を制御する。図１０に示すように、設定リストは、各Ｅ番号に対応して振動パターン番号を選択し、各振動パターン番号の振動パターンを決定するための第２のパラメータを振動パターン番号ごとに設定するためのリストである。第２のパラメータは、第１のパラメータで形状が決定した各振動パターンの振幅及び周波数を決定するパラメータである。
　図１０において、Ｑｘはｘ方向の振幅を設定する設定値、Ｑｙはｙ方向の振幅を設定する設定値を示す。例えば、Ｅ番号Ｅ２の加工条件には、ｘ方向の振幅９０（μｍ）、ｙ方向の振幅９０（μｍ）、周波数３０００（Ｈｚ）の円振動パターンが設定されている。
　設定リストには図８に示す加工条件ファイルの加工条件番号に対応した全ての情報が表示される必要はない。設定リストにＥ番号のみが表示され、Ｅ番号に振動パターン番号及び第２のパラメータが対応付けられていてもよい。
　レーザ加工機１００の製造メーカの設定者またはサービスマンは、操作部４０を操作することによって、図１０に示す設定リストを表示部９０に表示して、振動パターン番号及び第２のパラメータを設定することができる。レーザ加工機１００のユーザは、太実線で囲んだ設定項目を表示部９０に表示する操作を行えず、太実線で囲んだ設定項目を見ることができないようにされていることが好ましい。ユーザが操作部４０によってＥ番号のリストを表示部９０に表示するよう操作したとき、太実線で囲んだ設定項目を除く加工条件の一覧が表示されるように設定されているのがよい。
　以上のように振動パターンを決定するための振動パターン番号及び第２のパラメータが付加された加工条件ファイルは、加工条件データベース７０に書き込まれる。加工条件データベース７０は、振動パターン番号及び第２のパラメータが付加された加工条件ファイルを記憶する記憶部の一例である。ＮＣ装置５０に接続された他の記憶部に加工条件ファイルが記憶されてもよい。
　図７に示す加工プログラムがＮＣ制御部５０１へと供給されると、図９に示す各振動パターン番号に第１のパラメータを対応付けた情報と、Ｃ－ＳＵＳ３．０なる名称の加工条件ファイルが加工条件データベース７０より読み出される。加工条件ファイルには、振動パターン番号及び第２のパラメータが付加されている。図９に示す情報及び加工条件ファイルは、加工条件設定部５０７からＮＣ制御部５０１に供給される。
　パターンプログラム生成部５０２は、ＮＣ制御部５０１が読み出した加工プログラムに含まれる全てのＥ番号に対応した振動パターンでレーザビームを振動させるためのパターンプログラムを生成する。パターンプログラムとはガルバノスキャナユニット３２を作動させる制御コードであり、コンピュータに対する命令（処理）を記述したものである。パターンプログラム生成部５０２は、ＮＣ制御部５０１に供給された第１及び第２のパラメータに基づいてパターンプログラムを生成することができる。パターンプログラム生成部５０２が生成したパターンプログラムは、パターンプログラム保持部５０３に供給されて保持される。
　加工プログラムによってレーザ加工を実行させるよう指令された後、ＮＣ制御部５０１は、Ｅ番号ごとに振動パターン番号を振動制御部５０４に供給する。ＮＣ制御部５０１は、加工条件ファイルに含まれる情報のうち、振動パターンを決定するために必要な集束レンズ３４の焦点距離の情報を抽出して振動制御部５０４に供給する。ＮＣ制御部５０１は、焦点距離の情報に加えて焦点補正量の情報を抽出して振動制御部５０４に供給することが好ましい。図６では図示していないが、レーザビームの焦点位置を調整するために、焦点補正量の情報は集束レンズ３４の駆動部を制御するためにも用いられる。また、ＮＣ制御部５０１は、Ｇ０１またはＧ０２等で始まるレーザビームを移動させる加工指令に基づき、レーザビームを移動させるベクトル情報を振動制御部５０４に供給する。
　振動制御部５０４は、パターンプログラム保持部５０３より振動パターン番号に対応したパターンプログラムを読み出す。振動制御部５０４は、パターンプログラム、ベクトル情報、集束レンズ３４の焦点距離及び焦点補正量に基づいて、選択された振動パターンでかつ設定された条件でレーザビームを振動させるよう、ガルバノスキャナユニット３２の駆動部３２２及び３２４を制御する。
　加工プログラムもしくは加工条件ファイル、または操作部４０による手動設定によって、ノズル３６の開口３６ａより射出されるレーザビームを開口３６ａの中心からｘ方向とｙ方向との少なくとも一方にオフセットさせる距離を示すオフセット値が設定されていてもよい。この場合、ＮＣ制御部５０１はｘ方向とｙ方向のオフセット値を振動制御部５０４に供給する。
　Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３よりなる移動機構（以下、移動機構２２及び２３）は、移動機構２２及び２３をそれぞれ駆動する駆動部２２０及び２３０を有する。移動機構制御部５０５は、レーザビームを移動させる加工指令に基づいて駆動部２２０及び２３０を制御して、加工ヘッド３５を移動させる。移動機構制御部５０５は、例えば１ｍｓごとに駆動部２２０及び２３０を制御して加工ヘッド３５を移動させる。よって、レーザビームが板金Ｗを切断する切断進行方向は１ｍｓの制御周期（第１の制御周期）で制御される。
　振動制御部５０４は、１ｍｓより短い制御周期で駆動部３２２及び３２４を制御して、１ｍｓより短い制御周期でレーザビームの振動を制御するのがよい。図１１は、Ｇ０２（またはＧ０３）で始まる加工指令に基づき、移動機構制御部５０５が１ｍｓの制御周期で加工ヘッド３５（レーザビーム）を円弧状に移動させる状態を概念的に示している。振動制御部５０４は、例えば１ｍｓを１／１００した１０μｓの制御周期（第２の制御周期）でレーザビームの振動を制御する。このようにすれば、１０μｓごとに各振動パターンで設定したパターンでレーザビームを高精度に振動させることができる。
　なお、ＮＣ装置５０、移動機構２２及び２３のモータアンプまたはモータの都合で、第１の制御周期と第２の制御周期における周期は任意に設定できる。また、第１の制御周期をさらに細分化するために、第１の制御周期と第２の制御周期との中間に別の制御周期を設定することも可能である。
　本発明は以上説明した１またはそれ以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。１またはそれ以上の実施形態においては、振動パターンによる振動のさせ方を決定するパラメータを第１のパラメータと第２のパラメータとに分けているが、各振動パターンの具体的な振動のさせ方を決定できればよく、パラメータの設定の仕方は任意である。図６に示すＮＣ装置５０内の機能的な構成は、非一時的な記憶媒体に記憶されたコンピュータプログラムをＮＣ装置５０の中央処理装置が実行することによって実現してもよい。
　本願の開示は、２０１８年１０月２２日に出願された特願２０１８－１９８２７８号に記載の主題と関連しており、それらの全ての開示内容は引用によりここに援用される。

Claims (6)

  1. 　レーザビームを射出する加工ヘッドを板金の面に沿って前記板金に対して相対的に移動させる移動機構と、
    　前記移動機構によって前記加工ヘッドを相対的に移動させながら、前記板金に照射するレーザビームを振動させるビーム振動機構と、
    　前記板金を加工するために作成された加工プログラムにおいて前記板金を加工する加工指令ごとに指定され、前記移動機構によって前記加工ヘッドを相対的に移動させることによる前記板金の加工速度を含む加工条件に対応させて、前記ビーム振動機構によるレーザビームの振動パターンを選択するパターン選択情報と、前記振動パターンによる振動のさせ方を決定するパラメータとを設定する加工条件設定部と、
    　を備えるレーザ加工機。
  2. 　前記加工条件設定部によって前記パターン選択情報及び前記パラメータが設定された複数の加工条件を含む加工条件ファイルが記憶部に記憶されており、
    　前記記憶部より読み出された前記加工条件ファイルに含まれる前記加工条件ごとの前記パターン選択情報及び前記パラメータに基づいて、前記振動パターンに対応するパターンプログラムを生成するパターンプログラム生成部と、
    　前記加工指令ごとに前記板金を加工する際に、前記パターンプログラムに基づいてレーザビームを振動させるよう前記ビーム振動機構を制御する振動制御部と、
    　を備える請求項１に記載のレーザ加工機。
  3. 　複数の加工条件番号の各加工条件番号に対応して板金を加工する際の加工条件が設定された加工条件ファイルを記憶部より読み出し、
    　読み出した前記加工条件ファイルにおける少なくとも前記複数の加工条件番号を表示部に表示し、
    　前記表示部に表示された前記複数の加工条件番号の各加工条件番号に対応して、前記板金に照射するレーザビームの振動パターンを選択するパターン選択情報と、前記振動パターンによる振動のさせ方を決定するパラメータを設定する
    　加工条件の設定方法。
  4. 　前記パラメータとして、前記板金の切断進行方向の振幅を設定する設定値、前記切断進行方向と直交する方向の振幅を設定する設定値、及びレーザビームを振動させる周波数を設定する請求項３に記載の加工条件の設定方法。
  5. 　レーザビームを射出する加工ヘッドを板金の面に沿って前記板金に対して相対的に移動させる移動機構と、前記移動機構によって前記加工ヘッドを相対的に移動させながら、前記板金に照射するレーザビームを振動させるビーム振動機構とを備えるレーザ加工機を制御する制御装置であり、
    　前記制御装置は、
    　前記板金を加工するために作成され、加工条件ファイルを選択するための指令を含む加工プログラムを加工プログラムデータベースより読み出し、
    　加工条件データベースに記憶されている複数の加工条件ファイルのうち、読み出した前記加工プログラムに含まれている加工条件ファイルを選択するための指令に基づいて選択した加工条件ファイルを読み出し、
    　前記加工条件ファイルは、
    　前記加工プログラムにおいて前記板金を加工する加工指令ごとに指定される加工条件番号と、
    　各加工条件番号に対応して設定され、前記移動機構によって前記加工ヘッドを相対的に移動させることによる前記板金の加工速度を示す速度データと、
    　各加工条件番号に対応して設定され、前記ビーム振動機構によるレーザビームの振動パターンを選択するパターン選択情報と、
    　各加工条件番号に対応して設定され、前記振動パターンによる振動のさせ方を決定するパラメータと、
    　を含み、
    　前記制御装置は、
    　前記加工条件番号ごとに、前記速度データに基づく加工速度で前記加工ヘッドを相対的に移動させるよう前記移動機構を制御し、
    　前記加工条件番号ごとに、前記パターン選択情報に基づく振動パターンで、前記パラメータに基づく振動のさせ方でレーザビームを振動させるよう前記ビーム振動機構を制御する
    　レーザ加工機の制御装置。
  6. 　前記パラメータは、前記板金の切断進行方向の振幅を設定する設定値、前記切断進行方向と直交する方向の振幅を設定する設定値、及びレーザビームを振動させる周波数を設定する値を含む請求項５に記載のレーザ加工機の制御装置。
PCT/JP2019/039598 2018-10-22 2019-10-08 レーザ加工機、加工条件の設定方法、及びレーザ加工機の制御装置 WO2020085074A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19875409.5A EP3871826B1 (en) 2018-10-22 2019-10-08 Laser beam machine, method for setting machining conditions, and control device for laser beam machine
CN201980069282.1A CN112888527B (zh) 2018-10-22 2019-10-08 激光加工机、加工条件的设定方法以及激光加工机的控制装置
US17/285,215 US11975406B2 (en) 2018-10-22 2019-10-08 Laser machining apparatus, method for setting machining conditions, and control device for laser machining apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018198278A JP6643444B1 (ja) 2018-10-22 2018-10-22 レーザ加工機、加工条件の設定方法、及びレーザ加工機の制御装置
JP2018-198278 2018-10-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020085074A1 true WO2020085074A1 (ja) 2020-04-30

Family

ID=69412095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/039598 WO2020085074A1 (ja) 2018-10-22 2019-10-08 レーザ加工機、加工条件の設定方法、及びレーザ加工機の制御装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11975406B2 (ja)
EP (1) EP3871826B1 (ja)
JP (1) JP6643444B1 (ja)
CN (1) CN112888527B (ja)
WO (1) WO2020085074A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10175084A (ja) * 1996-12-17 1998-06-30 Komatsu Ltd ライン式レーザマーカ装置、その光学装置及びその刻印方法
JP2010162561A (ja) * 2009-01-14 2010-07-29 Nippon Steel Corp レーザ切断方法および装置
JP2011025272A (ja) * 2009-07-23 2011-02-10 Nippon Steel Corp レーザ切断装置及びレーザ切断方法
WO2014132503A1 (ja) * 2013-02-27 2014-09-04 三菱重工業株式会社 加工装置および加工方法
WO2015156119A1 (ja) * 2014-04-10 2015-10-15 三菱電機株式会社 レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP2018198278A (ja) 2017-05-24 2018-12-13 キヤノン株式会社 型、インプリント装置、および物品の製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3534806B2 (ja) 1994-02-28 2004-06-07 三菱電機株式会社 レーザ切断方法及びその装置
JP3235389B2 (ja) * 1995-01-31 2001-12-04 三菱電機株式会社 レーザ加工装置および加工方法
JP3943190B2 (ja) * 1997-05-30 2007-07-11 株式会社アマダエンジニアリングセンター レーザー切断方法および同切断方法に使用するレーザー加工ヘッド
JP2005279730A (ja) 2004-03-30 2005-10-13 Nippon Steel Corp レーザ切断方法および装置
JP2008212999A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工装置
DE102008053397B4 (de) 2008-05-20 2012-12-27 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Schmelzschneiden von Werkstücken mit Laserstrahlung
JP5189684B1 (ja) * 2012-03-07 2013-04-24 三菱重工業株式会社 加工装置、加工ユニット及び加工方法
WO2015019668A1 (ja) * 2013-08-07 2015-02-12 三菱電機株式会社 Ｎｃプログラム生成装置、ｎｃプログラム生成方法、ｎｃプログラム生成プログラム
JP2015174096A (ja) 2014-03-13 2015-10-05 新日鐵住金株式会社 レーザ切断方法及びレーザ切断装置
JP6227586B2 (ja) * 2015-03-31 2017-11-08 ファナック株式会社 複数の運転モードで動作するレーザ加工システム
JP6025917B1 (ja) * 2015-06-10 2016-11-16 株式会社アマダホールディングス レーザ切断方法
US20200290151A1 (en) * 2016-02-05 2020-09-17 Murata Machinery, Ltd. Laser machine and laser machining method
JP6638011B2 (ja) 2018-03-12 2020-01-29 株式会社アマダホールディングス レーザ加工機及びレーザ加工方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10175084A (ja) * 1996-12-17 1998-06-30 Komatsu Ltd ライン式レーザマーカ装置、その光学装置及びその刻印方法
JP2010162561A (ja) * 2009-01-14 2010-07-29 Nippon Steel Corp レーザ切断方法および装置
JP2011025272A (ja) * 2009-07-23 2011-02-10 Nippon Steel Corp レーザ切断装置及びレーザ切断方法
WO2014132503A1 (ja) * 2013-02-27 2014-09-04 三菱重工業株式会社 加工装置および加工方法
WO2015156119A1 (ja) * 2014-04-10 2015-10-15 三菱電機株式会社 レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP2018198278A (ja) 2017-05-24 2018-12-13 キヤノン株式会社 型、インプリント装置、および物品の製造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Shaping the Beam for the Best Cut", FABRICATOR, vol. 67, January 2017 (2017-01-01)
See also references of EP3871826A4

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020066008A (ja) 2020-04-30
EP3871826A1 (en) 2021-09-01
US20220001489A1 (en) 2022-01-06
CN112888527B (zh) 2023-05-05
CN112888527A (zh) 2021-06-01
EP3871826B1 (en) 2024-01-24
EP3871826A4 (en) 2021-12-29
JP6643444B1 (ja) 2020-02-12
US11975406B2 (en) 2024-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6638011B2 (ja) レーザ加工機及びレーザ加工方法
WO2020085279A1 (ja) レーザ加工機及びレーザ加工方法
WO2020085073A1 (ja) レーザ加工機及びレーザ加工方法
JP7291804B2 (ja) 座標パターンファイル作成装置、軌跡パターン作成装置、及びレーザ加工機の制御方法
JP6643442B1 (ja) レーザ加工機及びレーザ加工方法
JP6655702B1 (ja) レーザ加工機及びレーザ加工方法
WO2020085074A1 (ja) レーザ加工機、加工条件の設定方法、及びレーザ加工機の制御装置
JP6655692B1 (ja) レーザ加工機及びレーザ加工方法
US11780032B2 (en) Laser machining apparatus and laser machining method
JP6667735B1 (ja) 切削加工機及び切削加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19875409

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019875409

Country of ref document: EP

Effective date: 20210525