JPH0561034B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレーザ加工機の制御装置の改良に関す
るものである。

［従来の技術］ 第３図は従来のレーザ加工機の斜視図で、１は
基台、２はワーク取付け台、３はコラム、４は移
動台、５は昇降台、６は加工ヘツド取付け部、７
は加工ヘツド、８は旋回台、９は回転体、１０は
ノズルである。図において、ワーク取付け台２は
基台１の上をモータ（図示せず）によりＸ方向に
移動し、移動台４はコラム３に沿つてＹ方向に移
動する。また昇降台５はＺ軸横行に昇降する。昇
降台５の下端に取付けられた加工ヘツド取り付け
部６には、加工ヘツド７が装着されている。加工
ヘツド７は、Ｚ軸を中心に旋回する（この回転制
御軸をＣ軸とする）反射鏡を内蔵した旋回体８
と、該旋回体８の中心軸の周りに回転し（この回
転制御軸をＡ軸とする）反射鏡とレンズとを内蔵
した回転体９と、回転体９の先端に装着されたノ
ズル１０とより構成されている。レーザ光は加工
機の内外に設けられた光路系により導かれ、回転
体９の先端のノズル１０からワークに照射され
る。Ｃ軸とＡ軸との角度により決定されるワーク
へ照射されるレーザ光の光軸の方向を光軸方向２
１と呼ぶ。

３次元加工機は上記のように構成されており、
制御装置によりＸ、Ｙ、Ｚ、Ｃ及びＡの５軸を制
御することにより、ワークを立体的に加工するこ
とができる。

第４図は制御装置の機能を示す構成図で、制御
装置１１は入力された加工データ１２をCPUや
メモリで構成された制御ユニツト１３で解析し、
Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｃ及びＡの各軸の移動量に相当する
電圧値を出力する。各軸の駆動アンプ１４はその
信号を増幅し各軸のモータへ出力する。さらにモ
ータに備えた検出器（図示せず）は、移動量をフ
イードバツクし、駆動制御を行つている。

第５図は制御ユニツト１３の処理概要を示すフ
ローチヤートで、加工データリード部１６は紙テ
ープやFLD等の媒体や記憶装置から加工データ
１２を制御ユニツト１３へ読込む。軸テーブル作
成部１７は読込まれた加工データ１２を解析して
加工データに示されたＸ、Ｙ、Ｚ、Ｃ及びＡの各
軸の座標を軸テーブルとしてメモリ内にストツク
する。補間前処理部１８は軸テーブルよりも移動
距離や各軸の移動量の比等の補間に必要な数値を
求める。補間処理部１９は移動速度に応じて単位
時間に移動すべき距離を算出したり、指令移動量
に対する現在の残距離等を計算する。データ出力
部２０は補間処理部１９で算出された移動量に加
減速等を掛けて駆動アンブへ出力する。

従来の制御装置は上記のように構成されてお
り、加工データに示された点への位置決め等を行
つている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで上記３次元レーザ加工機において、ノ
ズル１０とワークとの間〓は、加工上の問題から
通常１〜３mm程度である。したがつて上記加工機
においては、ワークの歪みあるいは治具、ワーク
の位置ずれ等の大きさが上記間〓をオーバする
と、加工データに示される加工開始点へ位置決め
する際、ノズル１０がワークに衝突し加工ヘツド
が破損する恐れがある。

これを避けるため、ノズルとワーク間の間〓を
検出するセンサを備え、ノズル、ワーク間の距離
が所定値以下になるとワークの動きを停止させる
ような装置も考えられているが、高速で位置決め
する際は、停止信号を請けてから停止までの惰走
により衝突してしまうことになる。

本発明は従来装置の上記問題点を解消するため
に成されたもので、ノズルとワークとの衝突を完
全に防止することの可能なレーザ加工機を提供し
ようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る３次元レーザ加工機は、直交座標
軸及びこの直交座標軸のうち少なくとも一つの軸
の回りの回転軸を制御軸として駆動され、レーザ
光を被加工物に照射するノズルと、予め外部の記
憶媒体に記憶された加工データを読み込んで解析
し、この加工データに示された直交座標軸の座標
値及び回転制御軸の角度に基づいてノズルの各軸
の駆動信号を出力する制御装置とを備え、この制
御装置の出力信号に基づいてノズルを被加工物に
対して相対的に移動させ、立体加工を行う３次元
レーザ加工機において、ノズルのレーザ光の光軸
方向とオフセツト量を設定するオフセツト量設定
手段と、オフセツト量、座標値及び前記角度に基
づいてオフセツト量により補正された座標値を計
算する光軸オフセツト処理手段とを設け、制御装
置は補正された座標値及び前記角度に基づいてノ
ズルの駆動信号を出力するものである。

［作用］ 本発明においては、光軸オフセツト処理手段
が、オフセツト量設定手段により設定された光軸
方向のオフセツト量、直交座標軸の座標値及び回
転制御軸の角度に基づいてオフセツト量により補
正された座標値を計算し、制御装置が補正された
座標値及び回転制御軸の角度に基づいてノズルの
駆動信号を出力するから、オフセツト量の設定を
適当に選択することにより、ノズルと被加工物と
の衝突が防止される。

［発明の実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す制御のフロー
チヤート、第２図はノズルの動作を示す拡大図
で、図中１０はノズル、１６は加工データリード
部、１７は軸テーブル作成部、１８は補間前処理
部、１９は補間処理部、２０はデータ出力部、２
１は加工データに示された姿勢による光軸、２２
は光軸オフセツト処理部、２３はオフセツト量設
定部、２４は加工ワーク、Ｐは現在の加工ヘツド
の位置、Ｑは加工データに示された位置の加工ヘ
ツド、Ｒは光軸方向にオフセツトされた位置の加
工ヘツド、ｈはオフセツト量である。

第１図において、加工データリード部１６は加
工データを制御ユニツトへ読み込み、軸テーブル
作成部１７は加工データに示されたＸ、Ｙ、Ｚ、
Ｃ及びＡ各軸の座標を軸テーブルとしてストツク
する。光軸オフセツト処理部２２は、軸テーブル
に示されたＣ、Ａ軸の角度とオフセツト量設定部
２３に示されたオフセツト量とから、軸テーブル
に示されたＸ、Ｙ、Ｚ座標から光軸方向にオフセ
ツト量だけオフセツトした座標、つまりオフセツ
ト量により補正された座標X′、Y′、Z′を計算す
る。この計算は簡単な幾何学的な計算で可能であ
る。補間前処理部１８は、求めたX′、Y′、Z′、
Ｃ、Ａを新しい軸テーブルとして、移動距離等の
補間に必要な数値を求める。補間処理部１９、デ
ータ出力部２０も従来装置と同様に処理を実行す
る。

第２図にみるように、従来装置においてはノズ
ル１０は位置Ｐから位置Ｑへ位置決めされるが、
この場合は前述したように、ワークの歪みやワー
クのセツトの位置ずれ等によつて、ノズルがワー
クに衝突する恐れがある。

しかし本発明は、ノズルの位置決めを光軸方向
へオフセツト量ｈだけオフセツトして行うので、
位置決め後のノズルは位置Ｒに位置することにな
る。したがつてオフセツト量ｈを適当に選択すれ
ば、ノズル１０のワーク２４との衝突は防止する
ことができる。ノズルを位置Ｒへ位置決め後、ノ
ズル１０とワーク２４間の距離を一定に保持する
公知の倣い制御を行うことにより、加工ヘツドは
ワークに接近し加工開始点へ位置決めすることが
出来る。

［発明の効果］ 本発明は以上説明したとおり、３次元レーザ加
工機において、光軸オスセツト処理手段が、オフ
セツト量設定手段により設定された光軸方向のオ
フセツト量、直交座標軸の座標値及び回転制御軸
の角度に基づいてオフセツト量により補正された
座標値を計算し、制御装置が補正された座標値及
び回転制御軸の角度に基づいてノズルの駆動信号
を出力するから、加工データに示される加工開始
点へノズルを位置決めする際、ノズルが被加工物
に衝突することが防止される。従つて、安全な３
次元レーザ加工機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御のフロー
チヤート、第２図はノズルの動作を示す拡大図、
第３図は従来装置の斜視図、第４図はその制御装
置の構成図、第５図はその制御のフローチヤート
である。 図中２１は光軸、２２は光軸オフセツト処理
部、２３はオフセツト量設定部、２４はワーク、
Ｐ，Ｑ，Ｒはノズルの位置、ｈはオフセツト量で
ある。なお図中同一符号は同一または相当部品を
示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直交座標軸及びこの直交座標軸のうち少なく
   とも一つの軸の回りの回転軸を制御軸として駆動
   され、レーザ光を被加工物に照射するノズルと、 予め外部の記憶媒体に記憶させた加工データを
   読み込んで解析し、この加工データに示された前
   記直交座標軸の座標値及び回転制御軸の角度に基
   づいて前記ノズルの各軸の駆動信号を出力する制
   御装置とを備え、 この制御装置の出力信号に基づいて前記ノズル
   を前記被加工物に対して相対的に移動させ、立体
   加工を行う３次元レーザ加工機において、 前記ノズルのレーザ光の光軸方向とオフセツト
   量を設定するオフセツト量設定手段と、 前記オフセツト量、前記座標値及び前記角度に
   基づいて前記オフセツト量により補正された座標
   値を計算する光軸オフセツト処理手段とを設け、 前記制御装置は前記補正された座標値及び前記
   角度に基づいて前記ノズルの駆動信号を出力する
   ことを特徴とする３次元レーザ加工機。