JPH0452095A - レーザ加工機 - 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］ 本発明は、加工ヘッドと被加工物間の距離を計測するセ
ンサーを備えたレーザ加工機において、加工終了時のセ
ンサーの異常を防止するようにしたレーザ加工機に関す
る。

［従来の技術］ 第３図は従来のレーザ加工機のシステム構成図であり、
図において、（１）加工テーブルのベースであり、（２
）はこのベース（１）上を直線方向に移動可能なテーブ
ル台（ここでは、この直線軸をＸ軸とする。）　、（３
）はテーブル台（２）をＸ軸方向に移動させるためのモ
ータ、（４）はテーブル台（２）の上に図示しないモー
タによりＸ軸と直交方向に移動可能なテーブル（ここで
は、この直線軸をＹ軸とする。）　、（５）はＸ軸、Ｙ
軸各々と直交する方向に昇降する昇降体（ここでは、こ
の昇降軸をＺ軸とする。）　、（６）は昇降体（５）を
保護するためのカバー　（７）は昇降体（５）の先端に
装着されている加工ヘッド、（８）はＺ軸部分を支える
枠体、（９）はレーザ光を出力するレーザ発振器、（１
０）はレーザ光案内筒、（１１）は数値制御装置（ＮＣ
）を内蔵するレーザ加工機の制御装置、（１５）は被加
工物である。

レーザ光はレーザ発振器（９）から出力され、レーザ光
案内筒（ｌＯ）の中を導かれ、加工ヘッド（７）内部の
レンズにより集光され、テーブル（４）の上に載せられ
た被加工物（１５）に照射される。この時同時に加工ガ
スを噴射する。レーザ加工機制御装置数（１１）はｘ、
ｙ、ｚ軸を駆動し加工ヘッド（７）とテーブル（４）の
相対位置を移動するとともにレーザ光の出力等を制御し
、被加工物（１５）を所望の形状に加工する。

また、レーザ加工ではレンズにより集光されたレーザ光
の焦点の位置を被加工物（１５）に対して適正な位置に
位置決めすることが重要である。このため加工ヘッド（
７）に、加工ヘッドと被加工物間の距離を計測するセン
サーを取り付け、この信号により加工ヘッド（７）の位
置、あるいはレンズの位置を移動し、被加工物に対する
焦点の位置が設定された位置になるように自動的に位置
決めする倣い機能が備えられている。この機能は焦点位
置決め機能あるいはハイド制御機能とも呼ばれ、船釣な
レーザ加工機では公知の機能である。

第４図にこの倣い機能のブロック構成図を示す。

図において、（１２）は制御装置（１１）内の制御ユニ
ット、（１３）はサーボアンプ、（１４）はモータ、（
１５）は被加工物、（１６）は加工ヘッド（７〉と被加
工物（１５〉間の距離りに対する設定値の格納手段、（
１７）は距離りを計測するセンサーで、静電容量式等か
らなるものである。（１８）はセンサー信号用のアンプ
である。

センサー（１７）は距離りに対応する信号を出力し、セ
ンサーアンプ（１８）を介して制御装置（１１）に入力
される。制御装置（１１）内では、その信号の示す距離
と、予め設定値格納手段（１Ｂ）に格納された設定距離
が制御ユニッ）　（１２）内で処理され、その差が０に
なるようにサーボアンプ（１３）を介して駆動指令が出
力され、モータ（１４）が駆動し、加工ヘッド（７）の
位置（ｚ軸）を上下する。

この倣い機能はＮＣプログラム内で大切を指令すること
により実施できる。

例えば、第５図はレーザ切断加工において倣い機能を切
る場合（センサーオフ方式）の動作とＮＣプログラム例
を示すものであるが、予めセンサー（１７）は有効（オ
ン）となっている場合であり、センサー（１７）の倣い
機能により加工ヘッド（７）と被加工物（１５）間の距
離を一定に保ちながら加工が行われる゛。すなわちこの
場合、プログラム■により被加工物（１５）の切断を行
い、引き続きプログラム■により被加工物（１５）の最
後の切断を行う。そしてプログラム■の加工終了と同時
に、レーザ光及び加工ガスを停止し、かつプログラム■
によりセンサー（１７）を無効（オフ）にする。

制御装置（１１）は上記のようなＮＣプログラムを順次
１ブロツクずつ読み込み、その順序で１ブロツクずつ順
番に処理する。

次に、従来の加工終了時におけるセンサー無効の制御方
法について第６図のフローチャートに従って説明する。

ステップ（Ｓｌ）にてセンサー（１７）が有効であるか
どうかを判断し、センサー（１７）が有効であれば、ス
テップ（Ｓ２）にて制御装置（１１）はセンサーフィー
ドバック信号を考慮しながら移動指令を計算し、その移
動指令を加工テーブル（４）のモータへ出力する（ステ
ップ（Ｓ３））。ステップ（Ｓ４）にて加工ヘッド（７
）が加工終了点まで到達したかを判断する。

そして加工終了点へ到達していれば、ステップ（Ｓ５）
の判断でセンサー有効の場合、この時点でセンサー（１
７）を無効として（ステップ（Ｓ８））　、加工を終了
し処理を終了する。ステップ（Ｓ５）にてセンサー無効
であればそのまま加工及び処理を終了する。

ステップ（Ｓ４）にて加工ヘッド（７）が加工終了点へ
到達していなければ、加工終了点へ到達するまで上記動
作を繰り返す。また、ステップ（８１）にてセンサー無
効であれば、ステップ（Ｓ７）にてＮＣプログラムのみ
から移動指令を計算しながら加工終了点まで到達する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のレーザ加工機は、以上のように加工終了と同時に
センサー（１７）を無効にするように構成していたので
、剣山式加工テーブルを有するレーザ加工機では、第７
図に示すように被加工物の形状によっては（例えば、被
加工物形状が閉じた形状の場合）、母材（２０）から被
加工物（１５）が切り離され、その被加工物（１５）が
立ち上がる場合があり、このとき立ち上がった被加工物
（１５）がセンサー（１７）に接触したり、異常に接近
したりすることによってアラームや安全機構が作動し、
それ以降の加工が中断するなどの課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされた
もので、加工終了時の被加工物の立ち上がりによりセン
サーに接触するようなことなどがあっても、それ以降の
加工が中断するのを防ぐようにしたレーザ加工機を得る
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るレーザ加工機は、加工ヘッドと被加工物間
の距離を計測する距離センサーを備え、該距離センサー
の出力信号により被加工物に対するレーザ光の焦点の位
置を設定された値になるように制御する倣い機能を有す
るレーザ加工機において、制御装置が被加工物の最後の
加工ブロックかを判断する手段と、現在の加工点から加
工終了点までの残距離を演算する手段と、この演算され
た残距離が上記加工終了点の手前に設定され上記距離セ
ンサーを無効とする点から上記加工終了点までの残距離
の設定値と一致するかを判断する手段と、この判断手段
により上記演算された残距離が上記設定値と一致したと
き上記距離センサーを無効とする手段と、一方加工は上
記加工終了点まで行うよう移動指令を出力する手段とを
備えたものである。

［作　用コ 本発明においては、被加工物の最後の加工ブロックの加
工の際、予め加工終了点の手前に所定の残距離をパラメ
ータとして設定された位置に加工ヘッドが到達した時は
その地点でセンサーが無効にされるため、以後加工終了
点まで加工が行われ、被加工物が母材より離れて立ち上
がり、センサーに接触するようなことがあっても、アラ
ームや安全機構が作動することはないので、それ以降の
加工を中断させることはない。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例を示すフローチャートで、加
工終了点の手前でセンサーを無効にする処理フローを示
すものである。なお、本発明のレーザ加工機のシステム
構成は第５図と同様である。

第１図について説明すれば、ステップ（Ｓ１１）にてセ
ンサー（１７）が有効かどうかを判断する。センサー（
１７）が有効であれば、ステップ（８１２）及び（８１
３）にて現在の加工点が最後の加工ブロックであるかを
判別する。ステップ（８１２）及び（Ｓ１８’）が最後
の加工ブロックかの判断手段である。最後の加工ブロッ
クであるかの判断は制御装置（１１）で読み込まれたＮ
Ｃプログラムの１ブロツク内に加工終了、センサー無効
の命令コードが含まれているか否かで判定する。

最後の加工ブロックであれば、ステップ（Ｓｉ２）にて
現在の加工点から加工終了点までの残距離を計算する。

このステップ（Ｓｉ２）が現在の加工点から加工終了点
までの残距離の演算手段となる。

次に、ステップ（８１５）にてこの計算された残距離が
、予めパラメータにて入力した設定値（例えば２ｍｍ）
と等しいか否かを判断する。このステップ（８１５）が
残距離の演算値が設定値と一致するかの判断手段となる
。そして残距離の演算値がこの設定値と等しければ、そ
の時点でステップ（ｓｔｅ）にてセンサー（１７）を無
効とする。ステップ（ＳＩＢ＞はセンサー無効手段であ
る。ただし、加工は加工終了点まで行う。そのため、ス
テップ（Ｓ１７）にてＮＣプログラムから移動指令を計
算し、ステップ（８１ｇ、）にてその移動指令を加工テ
ーブル（４）のモータへ出力する。ステップ（Ｓ１７）
　、　（Ｓ１８）が加工終了点までの移動指令の出力手
段である。

また、ステップ（Ｓ１５）にて残距離の演算値が設定値
と等しくなければ、単にセンサーフィードバック信号を
考慮しながら移動指令を計算しくステップ（Ｓ１７）　
）　、モータへ出力する（ステップ（８１８）　）。

また、ステップ（Ｓ１３）にて最後の加工ブロックでな
い場合にも、単にセンサーフィードバック信号を考慮し
ながら移動指令を計算しくステップ（Ｓ１７）　）　、
モータへ出力する（ステップ（８１８）　）。

そして加工ヘッド（７）が加工終了点へ到達していれば
、加工を終了しくステップ（８１９）　）　、到達して
いない場合にはステップ（Ｓｌｌ）に戻り、上記動作を
繰り返す。なお、ステップ（８１１）にてセンサー　（
１７）が無効の場合は、ステップ（８２０）にてＮＣプ
ログラムのみから移動指令を計算し、モータへ出力しな
がら加工終了点まで加工を行う。

第２図に上記動作による加工例とＮＣプログラム例を示
す。すなわち、センサー（１７）は有効としてレーザ切
断加工を行う場合であり、プログラム■により切断を行
い、プログラム■により被加工物（１５）の最後の加工
ブロックの切断を行う。センサー（１７）を無効とする
位置、つまり無効点Ｂは、加工終了点Ａからの残距離（
例えば２＋ａｍ）として予めパラメータにて入力されて
おり、この設定値Ｂ点に加工ヘッド（７）が到達した時
はその地点でプログラム■によりセンサー（１７）を無
効とする。

一方切断はプログラム■により加工終了点Ａの指令値ま
で行い、加工が終了したらレーザ光及び加工ガスをオフ
して動作を終了する。

なお、上記実施例では加工終了点で被加工物が母材から
離れて立ち上がり、センサーに接触する場合について説
明したが、逆に、被加工物が母材から離れて下に落ち、
センサーと被加工物が離れ過ぎて加工を停止する場合に
も適用できるものである。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば、加工終了点の手前に残距
離を設定し、この設定値と現在の加工点から加工終了点
までの残距離を計算しながら、その計算値が上記設定値
と一致した時点でセンサーを無効とし、一方加工は加工
終了点まで行うようにしたので、母材より切り離された
被加工物が立ち上がり、センサーに接触するなどの事態
が発生しても、既にセンサーを無効とされているため、
それ以降の加工を中断させることはないという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるレーザ加工機の動作を
示すフローチャート、第２図は上記動作による加工例と
ＮＣプログラム例を示す説明図、第３図は従来のレーザ
加工機のシステム構成図、第４図は従来の倣い機能のブ
ロック構成図、第５図は従来の加工例とＮＣプログラム
例を示す説明図、第６図は従来例の動作のフローチャー
ト、第７図は母材から離れた被加工物が立ち上がりセン
サーに接触する状況を示す説明図である。 （１）・・・ベース （２）・・・テーブル台 （３）・・・モータ （４）・・・テーブル （５）・・・昇降体 （６）・・・カバー （７）・・・加工ヘッド （８〉・・・枠体 （９）・・・レーザ発振器 （１０）・・・レーザ光案内筒 （１１）・・・制御装置 （１２）・・・制御ユニット （１３）・・・サーボアンプ （１４）・・・モータ （Ｉ５）・・・被加工物 （１６）・・・設定値格納手段 （１７）・・・距離センサー （１８）・・・センサーアンプ （２０）・・・母材 Ａ・・・加工終了点 Ｂ・・・センサー無効点 （８１２）　、　（Ｓ１３）・・・最後の加工ブロック
かの判断手段 （Ｓ１４）・・・現在の加工点から加工終了点までの残
距離の演算手段 （Ｓ１５）・・・残距離の演算値が設定値と一致するか
の判断手段 （８１Ｂ）・・・センサー無効手段 （８１７）　、　（８１８）・・・加工終了点までの移
動指令の出力手段 なお、 図中、 同一符号は同一または相当部分を 示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加工ヘッドと被加工物間の距離を計測する距離センサー
   を備え、該距離センサーの出力信号により被加工物に対
   するレーザ光の焦点の位置を設定された値になるように
   制御する倣い機能を有するレーザ加工機において、 制御装置が被加工物の最後の加工ブロックかを判断する
   手段と、現在の加工点から加工終了点までの残距離を演
   算する手段と、この演算された残距離が上記加工終了点
   の手前に設定され上記距離センサーを無効とする点から
   上記加工終了点までの残距離の設定値と一致するかを判
   断する手段と、この判断手段により上記演算された残距
   離が上記設定値と一致したとき上記距離センサーを無効
   とする手段と、一方加工は上記加工終了点まで行うよう
   移動指令を出力する手段とを備えたことを特徴とするレ
   ーザ加工機。