JPH07116872A

JPH07116872A - レーザ加工機の制御方法及び装置

Info

Publication number: JPH07116872A
Application number: JP5265180A
Authority: JP
Inventors: Jiyunichi Nabesawa; 惇一鍋沢
Original assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Current assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1995-05-09
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: JP2809064B2

Abstract

(57)【要約】【目的】加工不良を低減し、無人運転を可能にする。【構成】光検知部１は加工部Ｋの放射光を電気信号に
変えてその強度を測定する。記憶部２には最良とされる
正常加工時の加工部Ｋの放射光の強度を標準パターンと
して記憶させておく。比較部３は、光検知部１で測定さ
れた放射光の強度と上記標準パターンとを比較してその
結果を制御部４に出力する。制御部４は放射光の強度が
標準パターンの所定範囲に収まるように制御ルールに従
ってレーザ加工機の加工条件を修正する。制御ルールに
ファジイ推論を利用することができる。光検知部１には
複数のシュミットトリガ回路を設けて放射光の強度を的
確に測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工機の制御方
法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レーザ加工（切断）では、材料
の材質と板厚とをパラメータとし、レーザ連続発振の場
合は、加工速度とアシストガス圧力等の加工条件を、ま
たレーザパルス発振の場合は、上記に、発振器のパルス
周波数とパルスデューティ（パルスの周期に対するパル
ス幅の割合）を加えた加工条件を決めている。良質な加
工を保持するための上記の加工条件は、一定範囲の規則
性はあるものの厳密な条件はいわゆるあいまいさをもつ
ため、加工の専門家（エキスパート）によって決められ
ることが多い。従来においては必要がある場合、エキス
パートが決めた加工条件を基本データとして機械に記憶
させ、その加工条件を一義的に参照して加工を行ってい
る。

【０００３】また、上記とは別に、レーザ光と同一波長
の切断部からの放射光と、これとは異なる波長の放射光
とを観察し、両放射光の強度が同時に低下したことを検
知して切断完了と判断するレーザ切断のモニタリング方
法が提案されている（特開平４−３２７３９２号公
報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の上記
方式では、加工材料の種類とか厚さなどが異なるすべて
の加工物に対してエキスパートの基本データが必要で汎
用性に劣る上、実際の加工を監視する訳ではないので、
正常に加工が行われているかどうかのオペレータの判断
が必要となる。このため、加工不良を生じる頻度が高く
なり、しかも無人加工ができない。また、加工が良好に
行われないと、スパッタ（溶融塊）の量が増加し、飛散
スパッタが集光レンズに付着してこれを傷つけるだけで
なく、集光性能を低下させて加工不良を助長するという
悪循環を生じさせる。この結果、高価な集光レンズが短
期間に使用不能となり、また加工能率が著しく低下す
る。

【０００５】また、後者のモニタリング方式は、制御の
一形態で、切断部を監視することについては評価できる
が、単に切断の完了を知ることができるだけで、加工不
良を低減して無人運転をすることはできない。

【０００６】本発明は、加工不良を低減し無人運転を可
能とするレーザ加工機の制御方法及び装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載のレーザ加工機の制御方法は、最良
とされる正常加工時の加工部の放射光を光検知部で電気
信号に変換し、その電気信号から放射光の強度を測定し
て標準パターンとして記憶部に記憶し、レーザ加工時に
加工部の放射光を光検知部で電気信号に変換し、その電
気信号から放射光の強度を測定して上記標準パターンと
比較部で比較し、放射光の強度が標準パターンの所定範
囲を超えた場合に、放射光の強度が標準パターンの所定
範囲に収まるように予め定められた制御ルールに従って
制御部でレーザ加工機の加工条件を修正する構成とし
た。

【０００８】また、請求項２の制御方法は、請求項１の
発明において、放射光の電気信号を、互いに並列に接続
されたトリガレベルの異なる複数のシュミットトリガ回
路に通して、放射光の強度を測定する構成とした。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、加工条件の修正が、レーザ出力パルスデュー
ティ、加工速度、アシストガス圧力、集光レンズの加工
材料からの距離の一以上を含む構成とした。

【００１０】また、請求項４の発明は、請求項１，２又
は３の発明において、制御ルールをファジィ推論に基づ
く制御ルールとした構成とした。

【００１１】更に、請求項５のレーザ加工機の制御装置
は、加工部の放射光を電気信号に変換して放射光の強度
を測定する光検知部と、最良とされる加工時の加工部の
放射光の強度を標準パターンとして記憶する記憶部と、
上記光検知部から出力された放射光の強度と上記記憶部
の標準パターンとを比較してその比較結果を出力する比
較部と、該比較部の出力信号に基づいてレーザ加工機を
制御する制御部とを具備した構成とした。

【００１２】請求項６の制御装置は、請求項５の発明に
おいて、光検知部は、放射光を電気信号に変換する変換
手段に、互いに並列に接続されたトリガレベルの異なる
複数のシュミットトリガ回路を直列に接続した構成とし
た。

【００１３】

【作用】光検知部は加工部の放射光を電気信号に変換し
てその強度を測定する。記憶部には最良とされる正常加
工時の加工部の放射光の強度を標準パターンとして記憶
させておく。比較部は、レーザ加工時に光検知部で測定
された放射光の強度と上記標準パターンとを比較してそ
の結果を制御部に出力する。制御部は放射光の強度が標
準パターンの所定範囲に収まるように予め定められた制
御ルールに従ってレーザ加工機の加工条件を修正する。
したがって、良好な加工を無人で行うことができる。

【００１４】加工条件の修正には、通常、レーザ出力パ
ルスデューティ、加工速度、アシストガス圧力、集光レ
ンズの加工材料からの距離の一以上を用いる。

【００１５】複数のシュミットトリガ回路を用いた場合
は、放射光の強度を比較的簡単かつ的確に測定すること
ができる。また、制御ルールをファジィ推論とすると、
より一層きめ細かにレーザ加工機を制御することができ
る。

【００１６】

【実施例】図１ないし図３は本発明に係るレーザ加工機
の制御装置の一実施例を示す。制御装置は、光検知部
（装置）１と、記憶部２と、比較部３と、制御部４とを
備える。光検知部１は、加工部Ｋの放射光を電気信号に
変換して放射光の強度を測定するものであり、加工部Ｋ
の放射光を受光する光ファイバ６と、光ファイバ６によ
って受光された放射光を電気信号に変換するフォトトラ
ンジスタ（変換手段）７と、フォトトランジスタ７の電
気信号を内部処理に適した値に増幅する増幅器８と、増
幅器８で増幅された信号から、所定レベルの信号を取り
出すシュミットトリガ回路９ａ，９ｂ，９ｃと、各シュ
ミットトリガ回路９ａ，９ｂ，９ｃの出力信号を所要の
時間だけ個々に遅延させて連続した信号とする遅延回路
１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、各遅延回路１０ａ，１０
ｂ，１０ｃの出力信号を信号ＯＵＴａ，ＯＵＴｂ，ＯＵ
Ｔｃとして個々に出力する出力回路１１ａ，１１ｂ，１
１ｃを主体とする。

【００１７】レーザ加工は周知のように、レーザ発振器
１２から発振されたレーザビームＢを、ビーム保護筒１
３内の集光レンズ１４を通し、アシストガス供給口１５
から供給されたアシストガスと一緒にノズル１６から加
工材料Ｗに照射してこれを加工するものである。光ファ
イバ６は、集光レンズ１４を通った加工部Ｋの光を加工
中のレーザビームＢと干渉しない位置でとらえ、フォト
トランジスタ７に導く。

【００１８】フォトトランジスタ７には、通常、可視光
のうち赤色光（波長が約６００〜８００ｎｍ）に対する
感度の高いものが用いられる。各シュミットトリガ回路
９ａ，９ｂ，９ｃは、それぞれのボリウムＳＬａ，ＳＬ
ｂ，ＳＬｃによって、検出する信号レベルを任意にプリ
セットすることができ、また、各遅延回路１０ａ，１０
ｂ，１０ｃは、それぞれのボリウムＴＤａ，ＴＤｂ，Ｔ
Ｄｃによって遅延時間を調節することができる。増幅器
８の出力信号ＴＰ１はチェック端子１８によって、また
各シュミットトリガ回路９ａ，９ｂ，９ｃの出力信号Ｔ
Ｐ２ａ，ＴＰ２ｂ，ＴＰ２ｃはチェック端子１９ａ，１
９ｂ，１９ｃによってそれぞれ個々に観測することがで
きる。

【００１９】記憶部２には、加工の内容により区分され
た、最良とされる加工時の加工光（放射光）の標準パタ
ーン（標準波形）と、エキスパートによって決定された
制御情報が記憶される。比較部３は、光検知部１からの
信号ＯＵＴａ，ＯＵＴｂ，ＯＵＴｃと、記憶部２の標準
パターン（条件）とを比較し、その結果を制御部４と記
憶部２に信号を出力するものである。

【００２０】また、制御部４は、比較部３の信号を受け
てレーザ加工機のレーザ発振器１２、加工材料Ｗを載せ
てプログラム等の指令で製品形状などの動きをする加工
テーブル２０、アシストガスを供給する補助機器２１等
に制御信号を出力し、レーザ発振器１２からのレーザビ
ームＢの発振がパルス発振の場合にそのパルスデューテ
ィ、加工スピード、アシストガス圧力、或いは集光レン
ズ１４の加工材料Ｗからの距離等を制御するものであ
る。

【００２１】記憶部２には、運転プログラム２２の運転
指令が与えられる。記憶部２は、比較部３の出力信号を
受け、制御部４からレーザ発振器１２等に出力される制
御信号を、エキスパートデータに基づいて修正する修正
信号を出力する。

【００２２】ところで、レーザ切断の始点にレーザビー
ムＢが貫通する孔を明けるピアシングが開始されると、
加工材料Ｗのスパッタは孔が明くまではアシストガスの
作用によって、高温赤色で材料表面の四方に飛散し、強
い光を放射する。また、材料に孔が貫通すると、溶融物
は材料下面に吹き飛ぶため、急速に放射光が弱くなる。
光ファイバ６は上記の放射光を光検知部１に導き、光検
知部１はその放射光の強度を検出する。

【００２３】図４ないし図６は、軟鋼にピアシングをし
たときに検出された電気信号ＴＰ１，ＴＰ２ｃ，ＯＵＴ
ｃの例を示す。これらの図において（イ）はピアシング
加工中のレーザ出力時間、（ロ）は加工材料Ｗにレーザ
ビームＢが照射されてから孔が明くまでのピアシング中
の時間、（ハ）は、加工材料Ｗに孔が貫通した後のレー
ザ出力時間を示す。

【００２４】なお、図５の電気信号ＴＰ２ｃは、シュミ
ットトリガ回路９ｃのレベルを、約１５Ｖに設定して、
それ以上の入力のときはＯＮ、それより低いときはＯＦ
Ｆとなるように調整したときのものである。電気信号Ｏ
ＵＴｃは、材料Ｗに孔が明いたことを検知するのに利用
することができる。

【００２５】レーザ切断の良否は、光検知部１で検知さ
れた、例えば電気信号ＴＰ１の波形から知ることができ
る。図７は軟鋼の良好なピアシングの例、図８は正常だ
が良好とは言えない例である。なお、図７，８共、電気
信号ＴＰ１、ＴＰ２ｃ，ＯＵＴｃは纏めて描かれてい
る。両図７，８で電気信号ＯＵＴａはシュミットトリガ
回路９ａのトリガレベルを約２２Ｖにした場合、電気信
号ＯＵＴｂはシュミットトリガ回路９ｂのトリガレベル
を約１８Ｖにした場合、電気信号ＯＵＴｃはシュミット
トリガ回路９ｃのトリガレベルを約１５Ｖにした場合で
ある。

【００２６】良好なピアシング（図７）の電気信号ＴＰ
１を注意深く観察すると、ピアシングの開始直後は光は
強く、すぐ（約１秒）に弱くなり、その後ほぼ一定の光
が継続している。これに対して正常だが良好とは言えな
いピアシング（図８）の電気信号ＴＰ１の場合は、ピア
シング開始直後の光の低下が図７に比べて長びき、更に
その後一定にはならず徐々に低下している。電気信号Ｔ
Ｐ１の波形は、加工材料Ｗの材質によって異なる。これ
は組成成分による融点の違いと溶融時の粘性の差による
ものと説明される。

【００２７】本発明においては、加工部Ｋの光強度の光
検知部１による検知結果に基づいて、パルスデューテ
ィ、加工スピード、アシストガス圧力、集光レンズ１４
の加工材料Ｗからの距離等を予め定められた制御ルール
にしたがって自動制御するものである。上記の制御ルー
ルとして通常、ファジィ推論が用いられる。ファジイ推
論は、ルールｉｆＡｔｈｅｎＢ（もしＡならばＢを実
行せよ）の形式で記述されるものであり、このＡ及びＢ
に何を与えるかについて具体的に例を挙げて説明する。

【００２８】ピアシングが良好に行われた図７と、正常
だが良好とは言えない図８の電気信号ＯＵＴａとＯＵＴ
ｂに注目すると、図７の場合信号ＯＵＴａは、ＯＮ時間が約１秒。……（条件１）信号ＯＵＴｂのＯＮ時間はＯＵＴａの約２倍である。…
…（条件２）これに対し、図８の場合信号ＯＵＴａは、図７に比べてＯＮ時間が長い。……
（条件３）信号ＯＵＴｂのＯＮ時間は信号ＯＵＴａの約４倍であ
る。……（条件４）という条件データが得られる。

【００２９】したがって、上記の（条件１）の信号ＯＵ
ＴａのＯＮ時間を良好な正常時間と考えたとき、判定条
件Ａとして、ピアシング開始後信号ＯＵＴａのＯＮ時間は（条件１）
より長い。……（判定１）また、信号ＯＵＴｂのＯＮ時間は信号ＯＵＴａの約２倍を越え
た。……（判定２）が考えられる。

【００３０】そしてこれから、例えば次のような制御式
を作ることができる。ｉｆ｛（条件３）かつ（条件２を満たさず｝ｔｈｅｎ
｛レーザ出力パルスデューティを下げる｝……（制御式
１）

【００３１】制御式１によって制御（変更）する対象条
件の幅は、経験的に決められるものとする。この制御式
を実施（実行）後、更に、加工状況を、前述と同類の方
法でチェックして更に条件を変更させ、最適値に収束さ
せることが可能となる。

【００３２】ピアシング加工のファジィ制御の別の例を
説明する。なお、この場合の制御の目的は、加工中に、
吹上げ不良が発生しないように監視、予防しながら最短
時間で加工を終了させることであり、制御の前件部、後
件部、推論ルールの基本ルールは次の通りである（加工
材料Ｗは鉄板）。

【００３３】基本ルール通常より強い加工光を検知したら、材料への入力レ
ーザパワーの平均値を下げる。レーザパワーを制御しても不十分なときは、アシス
トガスの圧力を上下させ最良区間内になっているかをチ
ェックし調節する。

【００３４】ファジィ推論の前件部変数は、光検知部１
の出力信号ＯＵＴａ，ＯＵＴｂ，ＯＵＴｃの信号有無
と、それらの相関関係であり、後件部は、レーザパルス
発振の（周波数、）パルスデューティ、そしてアシスト
ガス圧力である。

【００３５】推論ルールは、次の現象事実に基づき、以
下のようにする。１）図８のように、ピアシング途中の発光が一定では
なく、少しずつ弱くなったり、また強くなったり弱くな
ったりと変動すると、吹き上がる確率が高い。２）図９のように、もし開始瞬間の発光が強いとき
は、吹き上がる確率が高い。（当然ながら、強発光が続
く時は、吹き上がっている。）なお、図９は図７及び図８に対応するものである。図９
のピアシング開始直後の破線部分は飽和していると考え
られる。

【００３６】初期発光強度に関してのｉｆｔｈｅｎル
ールの例は次の通りである。ｉ）もし、ＯＵＴａのＯＮ時間が、０≦Ｔａｉ≦２．
０ｓｅｃ（図１０の（ｉ）参照）ならば、パルスデュー
ティは（μＡｉ）Ｔａｉ×３０（％）下げる。但し、
（μＡｉ）ＴａｉはＴａｉ時間のときのファジィ値μＡ
ｉの値である。ii）もし、ＯＵＴａのＯＮ時間が、
２．０＜Ｔａｉ＜３．０ｓｅｃ（図１０の（ii）参照）ならば、アシストガス圧を標準の９０％にしてみる。

【００３７】iii）もし、アシストガス圧を下げても
ＯＵＴａのＯＮ時間が、２．０＜Ｔａｉ＜３．０ｓｅｃ
（図１０の（ii）参照）ならば、アシストガス圧を標準の１１０％にしてみる。
iv）もし、ＯＵＴａのＯＮ時間が、３．０≦Ｔａｉ
（図１０の（iii）参照）……（吹き上がっている）ならば、（ノズルの変形など他の原因が考えられるの
で）外部へアラーム表示しピアシングを停止する。

【００３８】また、ピアシング途中の発光変化に関して
のｉｆｔｈｅｎルールの例は次の通りである。ｉ）もし、ＯＵＴａがＯＦＦ後ＯＵＴｂのＯＮ時間
（Ａｉ）が、１．０ｓｅｃ＜（Ａｉ）（図１１参照）な
らば、パルスデューティは（μＢｉ）Ａｉ×３０％下げ
る。但し、Ａｉ＝Ｔｂｉ−Ｔａｉ、（μＢｉ）Ａｉは、
Ａｉの値で決まるファジィ値μＢｉの値である。 ii）もし、ＯＵＴｂが一旦ＯＦＦ後、再度ＯＮになる
ことがたびたび（ＮＡ）ある（図１２参照）ならば、ア
シストガス圧を（μＣｉ）ＮＡｉ×３０％下げる。但
し、ＮＡは回数、（μＣｉ）ＮＡｉは回数ＮＡｉの値に
より決まるファジィ値μＣｉの値である。

【００３９】ピアシング後の切断加工のファジィ制御の
例を説明する。なお、この場合の目的は、加工の途中で
切断面が溶け落ちてギザギザの状態になるガウジング
や、吹上げが発生しないように監視、予防しながら、な
るべく加工スピードを早くし、加工時間を短くすること
であり、制御の前件部、後件部、推論ルールの基本ルー
ルは次の通りである（この場合も加工材料Ｗは鉄板であ
る）。

【００４０】基本ルール加工中のラインを一定距離ずつ区切り、即ち、加工
スピードに反比例したある一定のチェックインターバル
時間を決め、その間に光検知部１の出力信号ＯＵＴｃ，
ＯＵＴｂ，ＯＵＴａの順にＯＮになる頻度をチェック
し、その頻度に合わせ、加工スピード又は、平均照射レ
ーザ出力を加減する。

【００４１】ファジィ推論の前件部変数は、光検知部１
の出力信号ＯＵＴａ，ＯＵＴｂ，ＯＵＴｃがインターバ
ルごとにＯＮする回数であり、後件部は、加工スピード
及びパルスデューティである。

【００４２】推論ルールは、次の現象事実に基づいて、
以下のようにする。１）加工のスタート時点で、強い発光があるときは、
ガウジングの発生する確率が高い。２）加工中の光強度が一定でなく変動する場合（この
ときは、切断面に爪でひっかいたような筋が生じるノッ
チが入る）は、ガウジングの発生する確率が高い（図１
３）。３）一旦、ガウジングが発生すると、それが次々に連
鎖反応で続くことが多い。４）標準加工スピードより速過ぎると「ガウジング」
となり、極端な場合切断不能（けがいた状態のようにな
る）、遅いと「セルフバーニング」になる。

【００４３】切断のｉｆｔｈｅｎルールは次の通りで
ある。ｉ）もし、チェックインターバル間にＯＵＴａ，ＯＵ
ＴｂがＯＦＦでも、ＯＵＴｃがＯＮになること（ＮＢｉ
回）があるならば、加工スピードを（μｓｉ）ＮＢｉ×
１０％早くする。但し、（μｓｉ）ＮＢｉは、ＮＢｉの
値に対するファジィ値μｓｉの値である（図１４）。

【００４４】ii）もし、チェックインターバル間にＯ
ＵＴａがＯＦＦでも、ＯＵＴｂがＯＮになる（当然ＯＵ
Ｔｃも同時にＯＮ）こと（ＮＣｉ回）があるならば、加
工スピードを（μｔｉ）ＮＣｉ×１５％早くする。但
し、（μｔｉ）ＮＣｉは、ＮＣｉの値に対するファジィ
値μｔｉの値である（図１５）。

【００４５】iii）もし、チェックインターバル間に
ＯＵＴａがＯＮになる（当然ＯＵＴｃ，ＯＵＴｂも同時
にＯＮ）ことがあるならば、加工を一旦止め、一時ストップし、再加工す
る。このときは加工スピードは１００％にし、アシスト
ガス圧を１０％下げてみる。 iv）もし、ii）を実行し、逆にＯＵＴａがＯＮになるならば、（セルフバーニングと判断し）加工を一旦止
め、初期の条件に戻し再加工する。もし、再加工で同じ
状態になるときは製品不良と判断し次のステップへジャ
ンプする。なお、上記のｉ），ii）はファジィ制御を含
む。iii），iv）は単なるシーケンシャル制御である。

【００４６】図では、光検知部１の構成において、各ボ
リウムＳＬａ，ＳＬｂ，ＳＬｃ，ＴＤａ，ＴＤｂ，ＴＤ
ｃは電気部品によって調節するようになっているが、デ
ジタル方式により書き込み設定可能とし、任意に選択設
定できるようにする方が一般的で汎用性の高い装置にで
きる。更に説明の都合で、光検知部１の出力をＯＵＴ
ａ，ＯＵＴｂ，ＯＵＴｃ，の３つにしているが、シュミ
ットトリガ回路の増設によって更にキメ細かい制御も可
能になる。

【００４７】また、レーザパルス発振の場合、ピアシン
グが正常に行われているときの加工部Ｋの放射光はパル
ス波形となり、スパッタを吹き上げている加工不良のと
きは正常時のパルス波形が崩れて連続するようになる。
遅延回路１０ａ，１０ｂ，１０ｃの遅延時間が大きいと
正常時のパルス波形も連続してしまい加工不良を識別す
ることができないが、遅延時間を短かくするか、或いは
無くすと、加工不良の識別が可能となる。

【００４８】図１６は、Ｐ₁点でピアシング、そのあと
Ｐ₁→Ｐ₂→Ｐ₃とレーザ連続発振で切断加工し、Ｐ₃で加
工を終了する場合を示すものであり、このときの加工用
ＮＣプログラム（メインプログラム）の一例は次の通り
である。１° Ｏ１０００； ……（プログラム番号）２° Ｇ９０Ｇ９２ＸＯ，ＹＯ，； ……（絶対値での座標系の決定）３° Ｇ２６Ｍ１２； ……（加工準備動作，加工条件の呼び出し）４° Ｇ００Ｘ−５，ＹＯ； ……（加工開始点へ位置決め）５° Ｇ２２； ……（ピアシング加工起動）６° Ｇ２３ＡＯ； ……（外周切断加工起動）７° Ｇ０１ＸＯ； ……（加工方向指令）８° Ｘ１００，Ｙ３００ ……（加工方向指令）９° Ｇ２５ ……（加工終了動作指令）１０°Ｍ３０ ……（プログラムの自動リセット）なお、ＡＯはレーザ連続発振（ＣＷ）であり、図２３の
Ａ１はパルス発振（ＰＷ）である。

【００４９】上記ＮＣプログラムの実行フローの例を図
１７ないし図１９に示す。なお、図中右側に記入され
「１°」，〜，「１０°」は、上記ＮＣプログラムに対
応するステップ番号である。

【００５０】また、図１７の中のステップＰ−（１），
Ｐ−（３），Ｐ−（４）におけるピアシングとモニタリ
ングとファジイ制御フローの例を参考までに図２０と図
２１に示す。図２０で※印のついたステップは前述の詳
細内容と必ずしも一致していない。

【００５１】更に、図１８の中のステップＣ−（１），
Ｃ−（３），Ｃ−（４）における切断加工のモニタリン
グとファジイ制御フローの例を参考までに図２２と図２
３に示す。図２２においても※印のついたステップは前
述の詳細内容と必ずしも一致していない。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は前記の構
成とされ、加工部から放射される光を監視してその強度
が所定の範囲に収まるように、予め定めた制御ルールに
したがってレーザ加工機の加工条件を修正するものであ
るから、飛散スパッタによる集光レンズの損傷を防ぎ、
また加工不良を低減して良好な加工を無人運転で行うこ
とができる効果がある。

【００５３】また、複数のシュミットトリガ回路を用い
た場合は、放射光の強度をより的確に測定して加工条件
の修正精度を高めることができる。制御ルールにファジ
イ推論を用いると、エキスパートの基本データを有効か
つ幅広く活用してきめ細かにレーザ加工機を制御し良好
なレーザ加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザ加工機の制御装置の一実
施例を示すブロック図である。

【図２】集光レンズと光ファイバ等の関係を示す断面
図である。

【図３】光検知部の詳細図である。

【図４】増幅器で増幅されたピアシングの電気信号の
波形の一例を示す図である。

【図５】シュミットトリガ回路から出力されたピアシ
ングの電気信号の波形の一例を示す図である。

【図６】出力回路から出力されたピアシングの電気信
号の一例を示す図である。

【図７】良好なピアシングの電気信号と、トリガレベ
ルを変えた三つのシュミットトリガ回路の出力回路から
の出力信号の相互関係を示す図である。

【図８】正常だが良好とは言えないピアシングとこれ
に続く切断加工の電気信号と、トリガレベルを変えた三
つのシュミットトリガ回路の出力回路からの出力信号の
相互関係を示す図である。

【図９】図７及び図８とは別の、増幅器で増幅された
電気信号と、トリガレベルを変えた三つのシュミットト
リガ回路の出力回路からの出力信号の相互関係を示す図
である。

【図１０】パルスデューティを下げるための出力信号
ＯＵＴａのＯＮ時間が「長い」というメンバーシップ関
数の図である。

【図１１】発光がダラダラと「長引く」というメンバ
ーシップ関数の図である。

【図１２】「たびたび」というあいまいの度合を示す
メンバーシップ関数の図である。

【図１３】正常切断とノツチが入る切断、及びガウジ
ングが発生する波形の図である。

【図１４】ガウジングになる可能性が「高い」という
メンバーシップ関数の図である。

【図１５】ガウジングになる可能性が「高い」という
メンバーシップ関数の図である。

【図１６】ＮＣプログラムの切断軌跡を示す図であ
る。

【図１７】ＮＣプログラムの概略実行フロー図の前段
部である。

【図１８】ＮＣプログラムの概略実行フロー図の中段
部である。

【図１９】ＮＣプログラムの概略実行フロー図の後段
部である。

【図２０】ピアシングのモニタリングとファジィ制御
フロー図の前段部である。

【図２１】ピアシングのモニタリングとファジィ制御
フロー図の後段部である。

【図２２】切断加工のモニタリングとファジィ制御フ
ロー図の前段部である。

【図２３】切断加工のモニタリングとファジィ制御フ
ロー図の後端部である。

【符号の説明】

１光検知部２記憶部３比較部４制御部６光ファイバ７フォトトランジスタ８増幅器９ａシュミットトリガ回路９ｂシュミットトリガ回路９ｃシュミットトリガ回路１０ａ遅延回路１０ｂ遅延回路１０ｃ遅延回路１１ａ出力回路１１ｂ出力回路１１ｃ出力回路１２レーザ発振器１３レーザ保護筒１４集光レンズ１５アシストガス供給口１６ノズル１８チェック端子１９ａチェック端子１９ｂチェック端子１９ｃチェック端子２０加工テーブル２１補助機器２２運転プログラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】最良とされる正常加工時の加工部の放射
光を光検知部で電気信号に変換し、その電気信号から放
射光の強度を測定して標準パターンとして記憶部に記憶
し、レーザ加工時に加工部の放射光を光検知部で電気信
号に変換し、その電気信号から放射光の強度を測定して
上記標準パターンと比較部で比較し、放射光の強度が標
準パターンの所定範囲を超えた場合に、放射光の強度が
標準パターンの所定範囲に収まるように予め定められた
制御ルールに従って制御部でレーザ加工機の加工条件を
修正することを特徴とするレーザ加工機の制御方法。
【請求項２】放射光の電気信号を、互いに並列に接続
されたトリガレベルの異なる複数のシュミットトリガ回
路に通して、放射光の強度を測定することを特徴とする
請求項１記載のレーザ加工機の制御方法。
【請求項３】加工条件の修正が、レーザ出力パルスデ
ューティ、加工速度、アシストガス圧力、集光レンズの
加工材料からの距離の一以上を含むことを特徴とする請
求項１又は２記載のレーザ加工機の制御方法。
【請求項４】制御ルールがファジィ推論に基づく制御
ルールであることを特徴とする請求項１，２または３記
載のレーザ加工機の制御方法。
【請求項５】加工部の放射光を電気信号に変換して放
射光の強度を測定する光検知部と、最良とされる加工時
の加工部の放射光の強度を標準パターンとして記憶する
記憶部と、上記光検知部から出力された放射光の強度と
上記記憶部の標準パターンとを比較してその比較結果を
出力する比較部と、該比較部の出力信号に基づいてレー
ザ加工機を制御する制御部とを具備したことを特徴とす
るレーザ加工機の制御装置。
【請求項６】光検知部は、放射光を電気信号に変換す
る変換手段に、互いに並列に接続されたトリガレベルの
異なる複数のシュミットトリガ回路が直列に接続された
ことを特徴とする請求項５記載のレーザ加工機の制御装
置。