DE112017006003B4

DE112017006003B4 - Laserbearbeitungsmaschine und Laserbearbeitungssystem

Info

Publication number: DE112017006003B4
Application number: DE112017006003.6T
Authority: DE
Inventors: Toshiki Koshimae; Tomonori Mukae; Masayuki Uematsu; Hiroki Muraoka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2037-10-20
Also published as: US10940559B2; JPWO2019077720A1; US20190351506A1; DE112017006003T5; WO2019077720A1; CN110114184A; CN110114184B; JP6415783B1

Abstract

Laserbearbeitungsmaschine (1), welche einen Bearbeitungskopf (22) mit einem Sensor (23) und eine Steuervorrichtung (10) aufweist, in die ein Signal von dem Sensor (23) eingespeist wird,wobei der Sensor (23) ein Beschleunigungssensor zum Messen der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes (22) bei Bewegung des Bearbeitungskopfes (22) ist,wobei die Steuervorrichtung (10) anhand des Signals bestimmt, ob ein Antriebsschaft (24) für den Bearbeitungskopf (22) Justage benötigt, undwobei die Steuervorrichtung (10), wenn der Antriebsschaft (24) in einem Zustand ist, der Justage benötigt, den Antriebsschaft für den Bearbeitungskopf in einem von einem Laserbearbeitungsprozess verschiedenen Prozess justiert.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsmaschine und ein Laserbearbeitungssystem, die ein Werkstück durch Bestrahlen des Werkstücks mit Laserlicht bearbeiten, während sich ein Bearbeitungskopf bewegt.
Hintergrund
Eine Laserbearbeitungsmaschine ist eine Vorrichtung, die ein Werkstück durch Bestrahlen des Werkstücks mit Laserlicht bearbeitet, während sich ein Bearbeitungskopf bewegt, der mit einem Antriebsschaft verbunden ist. In der Laserbearbeitungsmaschine verschleißt der Antriebsschaft im Zuge seiner Verwendung über längere Zeit. Folglich kommt es in der Laserbearbeitungsmaschine dazu, dass sich bei Verwendung des Antriebsschafts die Vibrationen des Bearbeitungskopfes während des Bewegens des Bearbeitungskopfes verstärken, was zur Folge hat, dass eine Bewegungsinstruktion für den Bearbeitungskopf nicht mit einer Form eines bearbeiteten Werkstücks übereinstimmt.
In einer mechanischen Vorrichtung, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, ist ein Vibrationssensor in einem Positionsdetektor enthalten, der an einem Schaft der mechanischen Vorrichtung angeordnet ist, und wenn Vibrationen, die durch den Vibrationssensor detektiert werden, abnormale Vibrationen sind, so werden Maßnahmen zum Anhalten der mechanischen Vorrichtung ergriffen.
Aus US 2014/0144895 A1 ist eine Laserbearbeitungsmaschine bekannt, bei der ein an einem Bearbeitungskopf angebrachter Beschleunigungssensor in einer Ruheposition unter Verwendung der Schwerkraft kalibriert werden kann.
Zitierungsliste
Patenliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
Kurzdarstellung
Technisches Problem
Jedoch gibt es bei der oben erwähnten Patentliteratur 1, die den Stand der Technik darstellt, das Problem, dass - da ein Maschinenarbeiter die Einstellung des Betriebes des Schafts und die eigentliche Bearbeitung nach dem Anhalten der mechanischen Vorrichtung wiederholen muss, damit eine Laserbearbeitungsmaschine zu ihrem normalen Zustand zurückkehren kann - defekte Produkte hergestellt werden und die Wiederherstellung des Systems lange Zeit in Anspruch nimmt.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der oben dargelegten Problematik, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Laserbearbeitungsmaschine, die innerhalb kurzer Zeit zu ihrem normalen Zustand zurückkehren kann, ohne defekte Produkte herzustellen.
Lösung des Problems
Um das oben erwähnte Problem zu lösen und die Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung eine Laserbearbeitungsmaschine bereit, die Folgendes umfasst: einen Bearbeitungskopf, der einen Sensor aufweist; und eine Steuervorrichtung, in die ein Signal von dem Sensor eingespeist wird, wobei die Steuervorrichtung anhand des Signals bestimmt, ob ein Schaft für den Bearbeitungskopf justiert werden muss, und wenn der Schaft in einem solchen Zustand ist, dass er justiert werden muss, so informiert die Steuervorrichtung eine externe Quelle, dass der Schaft in einem solchen Zustand ist, dass er justiert werden muss. Die Steuervorrichtung justiert den Schaft für den Bearbeitungskopf durch Vergleichen von Daten eines Signals von dem Sensor mit zuvor gespeicherten Daten, die während des normalen Betriebes erhalten wurden, in einem anderen Prozess als einem Laserbearbeitungsprozess ein.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Die Laserbearbeitungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung führt eine Schaftjustierung in einem anderen Prozess als einem Laserbearbeitungsprozess aus, wodurch sich der vorteilhafte Effekt ergibt, dass die Laserbearbeitungsmaschine innerhalb kurzer Zeit zu ihrem normalen Zustand zurückkehren kann, ohne defekte Produkte herzustellen.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaubild, das eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Blockschaubild, das eine Konfiguration einer Steuereinheit veranschaulicht, die in der Laserbearbeitungsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform enthalten ist.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Bearbeitungsprozessablauf der Laserbearbeitungsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist ein Schaubild zum Beschreiben eines Beispiels eines Probelaufs gemäß der ersten Ausführungsform.
5 ist ein Schaubild, das die Position in einer X-Achsen-Richtung eines Bearbeitungskopfes für die Situation veranschaulicht, wenn sich der Bearbeitungskopf entlang eines in 4 veranschaulichten Pfades bewegt.
6 ist ein Schaubild, das die Bewegungsgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung des Bearbeitungskopfes für die Situation veranschaulicht, wenn sich der Bearbeitungskopf entlang des in 4 veranschaulichten Pfades bewegt.
7 ist ein Schaubild, das die Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung des Bearbeitungskopfes für die Situation veranschaulicht, wenn sich der Bearbeitungskopf entlang des in 4 veranschaulichten Pfades bewegt.
8 ist ein Schaubild zum Beschreiben eines Verfahrens zum Bestimmen, ob ein Antriebsschaftjustiert werden muss, gemäß der ersten Ausführungsform.
9 ist ein Schaubild zum Beschreiben eines Vergleichsprozesses zwischen Referenzdaten und Beschleunigung, die bei einem Probelauf erhalten wird, unter Verwendung einer Fast-Fourier-Transformation gemäß der ersten Ausführungsform.
10 ist ein Schaubild zum Beschreiben eines Beispiels der Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung des Bearbeitungskopfes für die Situation, wenn mehrere abnormale Punkte übereinstimmen.
11 ist ein Schaubild, das eine Konfiguration eines Laserbearbeitungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
12 ist ein Blockschaubild, das Konfigurationen einer externen Computervorrichtung und einer Steuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
13 ist ein Schaubild, das eine beispielhafte Hardware-Konfiguration der Steuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Laserbearbeitungsmaschine und ein Laserbearbeitungssystem gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail auf der Basis der Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist.
Erste Ausführungsform.
1 ist ein Blockschaubild, das eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Eine Laserbearbeitungsmaschine 1 ist eine Vorrichtung, die ein Werkstück 3, wie zum Beispiel Blech, durch Aussenden von Laserlicht von einem Bearbeitungskopf 22 bearbeitet. Die Laserbearbeitungsmaschine 1 umfasst eine Bearbeitungseinheit 20, die das Werkstück 3 mit Hilfe von Laserlicht bearbeitet; eine Steuereinheit 10, welche die Bearbeitungseinheit 20 steuert; und eine Anzeigeeinheit 30, die Informationen über die Laserbearbeitung anzeigt. Das Werkstück 3 ist ein Bearbeitungsgegenstand, der einer Laserbearbeitung zu unterziehen ist, indem er mit Laserlicht bestrahlt wird. Es ist zu beachten, dass das Werkstück 3 in der folgenden Beschreibung als ein Produkt bezeichnet werden kann und die Bearbeitung des Werkstücks 3 als Produktbearbeitung bezeichnet werden kann.
Die Bearbeitungseinheit 20 umfasst den Bearbeitungskopf 22, der Laserlicht aussendet; einen Antriebsschaft 24, der mit dem Bearbeitungskopf 22 verbunden ist; und einen Motor 21, der den Antriebsschaft 24 antreibt. Der Motor 21 ist ein Motor wie zum Beispiel ein Servomotor und erlaubt es dem Bearbeitungskopf 22, der an einem Ende des Antriebsschafts 24 montiert ist, sich in einer XY-Ebene oder in einem XYZ-Raum zu bewegen, indem der Antriebsschaft 24, der ein Bearbeitungsschaft ist, angetrieben wird. Die XY-Ebene ist eine Ebene, die durch eine X-Achse und eine Y-Achse definiert wird, und der XYZ-Raum ist ein Raum, der durch eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse definiert wird. Die XY-Ebene ist eine Ebene senkrecht zu einer Z-Achsen-Richtung. Ein Beispiel der Z-Achsen-Richtung ist eine vertikale Richtung, und die XY-Ebene ist in diesem Fall eine horizontale Ebene. Wenn die Laserbearbeitungsmaschine 1 eine zweidimensionale Bearbeitungsmaschine ist, so erlaubt es die Bearbeitungseinheit 20 dem Bearbeitungskopf 22, sich in der XY-Ebene zu bewegen, und wenn die Laserbearbeitungsmaschine 1 eine dreidimensionale Bearbeitungsmaschine ist, so erlaubt es die Bearbeitungseinheit 20 dem Bearbeitungskopf 22, sich im XYZ-Raum zu bewegen.
Außerdem umfasst die Bearbeitungseinheit 20 einen Sensor 23, der eine Beschleunigungsmesseinheit ist. Der Sensor 23 ist ein Beschleunigungssensor, der an dem Bearbeitungskopf 22 montiert ist und die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 in einer Situation misst, wenn sich der Bearbeitungskopf 22 bewegt. Es ist zu beachten, dass der Sensor 23 auch andere Informationen als die Beschleunigung messen kann. Wenn sich der Bearbeitungskopf 22 in der XY-Ebene bewegt, wird als der Sensor 23 ein Sensor angewendet, der eine Beschleunigung in einer X-Achsen-Richtung und einer Y-Achsen-Richtung detektiert. Außerdem wird, wenn sich der Bearbeitungskopf 22 im XYZ-Raum bewegt, als der Sensor 23 ein Sensor angewendet, der eine Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung, der Y-Achsen-Richtung und der Z-Achsen-Richtung detektiert. Daher ist es zweckmäßig, dass, wenn sich der Bearbeitungskopf 22 in den Richtungen von drei oder mehr Achsen bewegt, der Sensor 23 in der Lage ist, die Beschleunigung für jede Achse zu messen, aber für den Fall der zweidimensionalen Bearbeitung genügt es, dass der Sensor 23 in der Lage ist, die Beschleunigung in mindestens zwei Achsenrichtungen zu messen.
Der Sensor 23 sendet ein Signal mit Informationen, wie zum Beispiel der gemessenen Beschleunigung, an die Steuereinheit 10. Es ist zu beachten, dass das Signal der Beschleunigung, das von dem Sensor 23 an die Steuereinheit 10 gesendet wird, ein analoges Signal sein kann oder ein digitales Signal sein kann.
Die Steuereinheit 10, die eine Steuervorrichtung ist, ist mit der Bearbeitungseinheit 20 und der Anzeigeeinheit 30 verbunden. Die Steuereinheit 10 ist mit dem Motor 21 und dem Sensor 23 verbunden. Die Steuereinheit 10 gibt eine Instruktion an den Motor 21 aus und nimmt die Beschleunigung, die ein Messergebnis ist, von dem Sensor 23 entgegen. Die Steuereinheit 10 der ersten Ausführungsform bestimmt durch ein Signal von dem Sensor 23, ob der Antriebsschaft 24, der ein Antriebsschaft für den Bearbeitungskopf 22 ist, justiert werden muss, und wenn der Antriebsschaft 24 in einem Zustand ist, in dem er justiert werden muss, so informiert die Steuereinheit 10 eine externe Quelle, wie zum Beispiel die Anzeigeeinheit 30, dass der Antriebsschaft 24 in einem solchen Zustand ist, dass er justiert werden muss. Außerdem justiert die Steuereinheit 10 durch einen Maschinenarbeiter, der die Steuereinheit 10 bedient, automatisch den Antriebsschaft 24 durch Vergleichen von Daten eines Signals von dem Sensor 23 mit Daten, die während des normalen Betriebes erhalten wurden, was später noch beschrieben wird, in einem anderen Prozess als einem Laserbearbeitungsprozess.
Genauer gesagt, wenn eine Bedingung zum Ausführen eines Probelaufs, was später noch beschrieben wird, erfüllt ist, erlaubt die Steuereinheit 10 es dem Bearbeitungskopf 22, einen Probelauf in einem Offline-Prozess auszuführen, der ein anderer Prozess ist als ein tatsächlicher Laserbearbeitungsprozess. Der Laserbearbeitungsprozess ist ein Prozess, während dem sich ein Produkt in einem Herstellungsprozess befindet, und der Offline-Prozess ist ein Prozess, der zu einem anderen Zeitpunkt ausgeführt wird als ein Prozess, während dem ein Produkt hergestellt wird. Oder anders ausgedrückt: der Herstellungsprozess ist ein Prozess, der in dem Laserbearbeitungsprozess ausgeführt wird, und der Offline-Prozess ist ein Prozess, der ein anderer Prozess ist als der Laserbearbeitungsprozess und die nicht gleichzeitig mit der Herstellung eines Produkts ausgeführt wird. Die Steuereinheit 10 kann einen Probelauf ausführen, wenn der Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22 in einem Herstellungsprozess abnormal ist oder wenn von dem Maschinenarbeiter eine Instruktion zum Ausführen eines Probelaufs in die Steuereinheit 10 eingegeben wird. Außerdem vergleicht die Steuereinheit 10 eine erste Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die durch den Sensor 23 gemessen wird, wenn der Bearbeitungskopf 22 einen Probelauf ausführt, mit Referenzdaten, die als Referenzbeschleunigung dienen, was später noch beschrieben wird.
Außerdem justiert die Steuereinheit 10 den Betrieb den Antriebsschaft 24, welcher der Schaft für den Bearbeitungskopf 22 ist, auf der Basis eines Ergebnisses des Vergleichs zwischen der ersten Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 und den Referenzdaten, die Daten sind, die während des normalen Betriebes erhalten wurden. Wenn die Steuereinheit 10 den Betrieb des Antriebsschafts 24 justiert, so justiert die Steuereinheit 10 zum Beispiel Parameter, die verwendet werden, wenn der Bearbeitungskopf 22 gesteuert wird. Die Parameter, die verwendet werden, wenn der Bearbeitungskopf 22 gesteuert wird, sind Steuerungsparameter, die in der Steuereinheit 10 gespeichert werden. Zu Beispielen der zu justierenden Parameter gehören die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einer Bewegung erhalten wird, die Bewegungsgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes 22, die Verstärkung, die verwendet wird, wenn die Bewegung des Bearbeitungskopfes 22 gesteuert wird, und die Zeitpunkte, an denen sich der Bearbeitungskopf 22 bewegt. Diese Parameter sind Parameter zum Justieren des Betriebes des Antriebsschafts 24. Daher justiert die Steuereinheit 10 den Betrieb des Antriebsschaft 24 durch Justieren der Parameter. Die Laserbearbeitungsmaschine 1 justiert den Betrieb des Bearbeitungskopfes 22 durch Justieren des Betriebes des Antriebsschafts 24.
Es ist zu beachten, dass die Steuereinheit 10 es dem Bearbeitungskopf 22 erlaubt, einen Vorgang, der in einem Herstellungsprozess ausgeführt wird, in einem Laserbearbeitungsprozess auszuführen. Wenn dann eine Differenz zwischen der zweiten Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die durch den Sensor 23 während des Herstellungsprozesses gemessen wird, und einer Referenzbeschleunigung, die eine Beschleunigung ist, die während einer normalen Bearbeitung erhalten wird, mindestens so groß ist wie ein zulässiger Wert, so informiert die Steuereinheit 10 über eine Anomalie und führt einen Probelauf aus. Es ist zu beachten, dass die Steuereinheit 10 eine Vibrationswellenform des Bearbeitungskopfes 22 anhand der durch den Sensor 23 gemessenen Beschleunigung berechnen kann. Die Vibrationswellenform entspricht Änderungen der Position des Bearbeitungskopfes 22 während des Herstellungsprozesses. Wenn die Steuereinheit 10 eine Vibrationswellenform berechnet, so vergleicht die Steuereinheit 10 die berechnete Vibrationswellenform mit einer Referenz-Vibrationswellenform, die eine Vibrationswellenform ist, die während einer normalen Bearbeitung erhalten wird, und wenn der Betrag der Differenz zwischen den Wellenformen mindestens so groß ist wie ein zulässiger Wert, so informiert die Steuereinheit 10 über eine Anomalie und führt einen Probelauf aus.
Die Referenzdaten sind eine dritte Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die erhalten wird, wenn der Antriebsschaft 24 einen Probelauf in einem normalen Zustand ausführt. Oder anders ausgedrückt: die Referenzdaten sind Daten eines Signals, das praktisch von dem Sensor 23 in einem Offline-Prozess ausgegeben wird, wenn der Betrieb des Bearbeitungskopfes 22 normal ist. Daher vergleicht die Steuereinheit 10 die dritte Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die erhalten wird, wenn der Antriebsschaft 24 einen Probelauf in einem normalen Zustand ausführt, mit der ersten Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die erhalten wird, wenn der Probelauf ausgeführt wird. Es ist zu beachten, dass die Referenzdaten die Beschleunigung sein können, die tatsächlich durch den Sensor 23 gemessen wird, oder die Beschleunigung sein kann, deren Messung durch den Sensor 23 prognostiziert wird.
Die Anzeigeeinheit 30 zeigt in Reaktion auf eine Instruktion von der Steuereinheit 10 verschiedene Informationen an, wie zum Beispiel das Ergebnis einer Bestimmung, ob eine Anomalie im Betrieb des Bearbeitungskopfes 22 eingetreten ist, das Ergebnis einer Bestimmung, ob ein Probelauf ausgeführt werden soll, und das Ergebnis eines Vergleichs zwischen der Beschleunigung, die bei einem Probelauf erhalten wird, und den Referenzdaten. Die Beschleunigung, die bei einem Probelauf erhalten wird, ist die oben erwähnte erste Beschleunigung, d. h. die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die durch Ausführen eines Probelaufs gemessen wird. Es ist zu beachten, dass die Anzeigeeinheit 30 in Reaktion auf eine Instruktion von der Steuereinheit 10 Informationen anzeigen kann wie zum Beispiel die Art des zu justierenden Parameters, Parameter, die vor und nach einer Justierung erhalten werden, die ersten bis dritten Beschleunigungen, ein Bewegungspfad des Bearbeitungskopfes 22 während der Laserbearbeitung, ein Bewegungspfad des Bearbeitungskopfes 22 während eines Probelaufs, und die Referenzdaten.
Bei der Produktbearbeitung detektiert die Laserbearbeitungsmaschine 1 der ersten Ausführungsform die Beschleunigung, die erhalten wird, wenn sich der Bearbeitungskopf 22 bewegt, durch den Sensor 23, der am Ende des Bearbeitungskopfes 22 montiert ist. Wenn dann eine Anomalie in der Beschleunigung detektiert wird, die erhalten wird, wenn sich der Bearbeitungskopf 22 bewegt, erlaubt die Laserbearbeitungsmaschine 1 es dem Bearbeitungskopf 22, sich zu bewegen, um einen zuvor festgelegten Probelauf auszuführen, nachdem die Produktbearbeitung vollendet ist. In diesem Moment misst die Laserbearbeitungsmaschine 1 die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 durch den Sensor 23. Dann justiert die Laserbearbeitungsmaschine 1 Parameter, die dafür verwendet werden, den Motor 21 zu steuern, auf der Basis einer Differenz zwischen der Beschleunigung, die bei einem Probelauf erhalten wird, und den Referenzdaten. Dadurch ändert die Laserbearbeitungsmaschine 1 den Betrieb des Antriebsschafts 24, wodurch es ermöglicht wird, dass sich die tatsächliche Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes 22 einer idealen Bewegungsbahn nähert, die eine Bewegungsbahn ist, die den Referenzdaten entspricht. Eine Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes 22, die eine Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes 22 ist, repräsentiert Änderungen der Bewegungskoordinaten des Bearbeitungskopfes 22.
2 ist ein Blockschaubild, das eine Konfiguration der Steuereinheit veranschaulicht, die in der Laserbearbeitungsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform enthalten ist. Die in der Laserbearbeitungsmaschine 1 enthaltene Steuereinheit 10 umfasst eine Eingabeeinheit 11, die eine Beschleunigung entgegennimmt, die ein Messergebnis von dem Sensor 23 ist; eine Betriebsinformations-Speichereinheit 12, die Informationen speichert, die verwendet werden, wenn der Bearbeitungskopf 22 arbeitet; und eine Referenzdatenspeichereinheit 13, die Referenzdaten speichert. Außerdem umfasst die Steuereinheit 10 eine Anomaliebestimmungseinheit 15, die bestimmt, ob der Bearbeitungskopf 22 bei der Produktbearbeitung eine abnormale Beschleunigung aufweist; und eine Vergleichseinheit 16, die eine Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf gemessen wird, mit den Referenzdaten vergleicht. Außerdem umfasst die Steuereinheit 10 eine Instruktionserstellungseinheit 14, die eine Instruktion für den Motor 21 erstellt; und eine Ausgabeeinheit 17, welche die erzeugten Instruktion an den Motor 21 ausgibt.
Die Eingabeeinheit 11 ist mit der Betriebsinformations-Speichereinheit 12, der Referenzdatenspeichereinheit 13, der Anomaliebestimmungseinheit 15 und der Vergleichseinheit 16 verbunden. Die Referenzdatenspeichereinheit 13 ist mit der Vergleichseinheit 16 verbunden. Die Instruktionserstellungseinheit 14 ist mit der Betriebsinformations-Speichereinheit 12, der Anomaliebestimmungseinheit 15, der Vergleichseinheit 16 und der Ausgabeeinheit 17 verbunden.
Die Eingabeeinheit 11 ist mit dem Sensor 23 und einer externen Vorrichtung 5 verbunden, die Ausgabeeinheit 17 ist mit dem Motor 21 und der Anomaliebestimmungseinheit 15 verbunden, und die Vergleichseinheit 16 ist mit der Anzeigeeinheit 30 verbunden.
Die Eingabeeinheit 11 nimmt die Beschleunigung von dem Sensor 23 entgegen und speist die Beschleunigung in die Anomaliebestimmungseinheit 15 oder die Vergleichseinheit 16 ein. Bei einer Produktbearbeitung speist die Eingabeeinheit 11 die Beschleunigung von dem Sensor 23 in die Anomaliebestimmungseinheit 15 ein, und bei einem Probelauf speist die Eingabeeinheit 11 die Beschleunigung von dem Sensor 23 in die Vergleichseinheit 16 ein. Außerdem gibt die Eingabeeinheit 11 ein Bearbeitungsprogramm 121 und ein Probelaufprogramm 122 von der externen Vorrichtung 5 in die Betriebsinformations-Speichereinheit 12 ein. Außerdem speist die Eingabeeinheit 11 Referenzdaten von der externen Vorrichtung 5 in die Referenzdatenspeichereinheit 13 ein.
Die Betriebsinformations-Speichereinheit 12 speichert das Bearbeitungsprogramm 121 und das Probelaufprogramm 122. Das Bearbeitungsprogramm 121 ist ein Programm, das verwendet wird, wenn das Werkstück 3 bearbeitet wird, und umfasst eine Programminstruktion, die es dem Bearbeitungskopf 22 ermöglicht, sich zu bewegen. Bei einer Produktbearbeitung führt die Laserbearbeitungsmaschine 1 eine Laserbearbeitung an dem Werkstück 3 unter Verwendung des Bearbeitungsprogramms 121 aus. Dadurch erlaubt die Laserbearbeitungsmaschine 1 es dem Bearbeitungskopf 22, sich entlang einer Bewegungsbahn und mit einer Bewegungsgeschwindigkeit gemäß dem Bearbeitungsprogramm 121 zu bewegen.
Außerdem ist das Probelaufprogramm 122 ein Programm, das verwendet wird, wenn der Bearbeitungskopf 22 einen Probelauf ausführt, und umfasst eine Programminstruktion, die es dem Bearbeitungskopf 22 ermöglicht, sich zu bewegen. Bei einem Probelauf erlaubt die Laserbearbeitungsmaschine 1 es dem Bearbeitungskopf 22, sich unter Verwendung des Probelaufprogramms 122 zu bewegen. Der Probelauf ist ein anderer Betrieb als der Betrieb des Bearbeitungskopfes 22, der ausgeführt wird, wenn das Werkstück 3 ein Produkt ist. Zu Beispielen des Probelaufs gehören ein Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22 in der X-Achsen-Richtung und ein Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22 in der Y-Achsen-Richtung.
Eine Produktbearbeitung, die durch die Laserbearbeitungsmaschine 1 ausgeführt wird, ist ein Prozess, bei dem die Laserbearbeitungsmaschine 1 das Werkstück 3 in einem Herstellungsprozess unter Verwendung des Bearbeitungsprogramms 121 bearbeitet. Außerdem ist der Probelauf, der durch die Laserbearbeitungsmaschine 1 ausgeführt wird, ein Prozess, bei dem die Laserbearbeitungsmaschine 1 es dem Bearbeitungskopf 22 erlaubt, sich in einem Offline-Prozess, der ein anderer Prozess als ein Herstellungsprozess ist, unter Verwendung des Probelaufprogramms 122 zu bewegen. Bei dem Probelauf führt die Laserbearbeitungsmaschine 1 nur eine Bewegung des Bearbeitungskopfes 22 ohne eine Bestrahlung mit Laserlicht von dem Bearbeitungskopf 22 aus.
Es ist zu beachten, dass die Laserbearbeitungsmaschine 1 eine Produktbearbeitung auf der Basis einer Zeichnung, die dem Bearbeitungsprogramm 121 entspricht, anstelle des Bearbeitungsprogramms 121 ausführen kann. Außerdem kann die Laserbearbeitungsmaschine 1 einen Probelauf auf der Basis einer Zeichnung, die dem Probelaufprogramm 122 entspricht, anstelle des Probelaufprogramms 122 ausführen.
Die Anomaliebestimmungseinheit 15 bestimmt, ob der Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22, der bei einer Produktbearbeitung ausgeführt wird, abnormal ist, anhand dessen, ob die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei der Produktbearbeitung erhalten wird, abnormal ist. Die Anomaliebestimmungseinheit 15 berechnet zum Beispiel eine Vibrationswellenform des Bearbeitungskopfes 22 auf der Basis der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22. Die Anomaliebestimmungseinheit 15 vergleicht die berechnete Vibrationswellenform mit einer Referenz-Vibrationswellenform und bestimmt auf der Basis eines Ergebnisses des Vergleichs, ob die Vibrationswellenform des Bearbeitungskopfes 22, die bei der Produktbearbeitung erhalten wird, abnormal ist. Die Referenz-Vibrationswellenform kann im Sinne des vorliegenden Textes eine ideale Wellenform ohne Vibrationen sein, d. h. die gleiche wie die Bearbeitungsform des Bearbeitungsprogramms 121. Wenn der Betrag der Differenz zwischen der berechneten Vibrationswellenform und der Referenz-Vibrationswellenform mindestens so groß ist wie ein zulässiger Wert, so bestimmt die Anomaliebestimmungseinheit 15, dass der Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22, der bei der Produktbearbeitung ausgeführt wird, abnormal ist. Der Betrag der Differenz zwischen der berechneten Vibrationswellenform und der Referenz-Vibrationswellenform wird durch Integrieren der Differenz zwischen den Vibrationswellenformen in der Zeit erhalten. Es ist zu beachten, dass die Anomaliebestimmungseinheit 15 auf der Basis der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die an bestimmten Zeitpunkten während der Produktbearbeitung erhalten wird, bestimmen kann, ob der Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22, der bei einer Produktbearbeitung ausgeführt wird, abnormal ist. In diesem Fall, wenn eine Differenz zwischen der Referenzbeschleunigung, die an den bestimmten Zeitpunkten während einer normalen Bearbeitung erhalten wird, und der Beschleunigung, die an den bestimmten Zeitpunkten während einer Produktbearbeitung erhalten wird, mindestens so groß ist wie ein zulässiger Wert, bestimmt die Anomaliebestimmungseinheit 15, dass ein Bewegungsvorgang, der bei der Produktbearbeitung ausgeführt wird, abnormal ist. Die Anomaliebestimmungseinheit 15 sendet ein Ergebnis der Bestimmung an die Instruktionserstellungseinheit 14 und die Anzeigeeinheit 30.
Die Vergleichseinheit 16 vergleicht die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wird, mit den aus der Referenzdatenspeichereinheit 13 gelesenen Referenzdaten und sendet ein Ergebnis des Vergleichs an die Instruktionserstellungseinheit 14 und die Anzeigeeinheit 30.
Die Instruktionserstellungseinheit 14 erstellt eine Bewegungsinstruktion, die es dem Bearbeitungskopf 22 ermöglicht, sich zu bewegen, auf der Basis der Parameter. In der Laserbearbeitungsmaschine 1 bewegt sich der Bearbeitungskopf 22, der mit dem Antriebsschaft 24 verbunden ist, indem der Motor 21 arbeitet. Folglich ist die Bewegungsinstruktion, die es dem Bearbeitungskopf 22 ermöglicht, sich zu bewegen, eine Instruktion, die es dem Motor 21 ermöglicht zu arbeiten. Daher erstellt die Instruktionserstellungseinheit 14 eine Instruktion, den Motor 21 zu steuern, als die Bewegungsinstruktion, die es dem Bearbeitungskopf 22 ermöglicht, sich zu bewegen. In der Laserbearbeitungsmaschine 1 werden, indem die Instruktionserstellungseinheit 14 den Motor 21 steuert, die Position, die Bewegungsgeschwindigkeit und die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 gesteuert. Bei einer Produktbearbeitung erstellt die Instruktionserstellungseinheit 14 eine Bewegungsinstruktion unter Verwendung des Bearbeitungsprogramms 121. Außerdem erstellt die Instruktionserstellungseinheit 14 bei einem Probelauf eine Bewegungsinstruktion unter Verwendung des Probelaufprogramms 122.
Außerdem justiert die Instruktionserstellungseinheit 14 die Parameter auf der Basis eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die erhalten wird, wenn ein Probelauf ausgeführt wird, und den Referenzdaten. Die Instruktionserstellungseinheit 14 berechnet Parameter, mit denen der Betrag von Vibrationen des Bearbeitungskopfes 22 maximal so groß ist wie ein bestimmter Wert, ersetzt eingestellte Parameter durch die berechneten Parameter, und justiert dadurch die eingestellten Parameter. Die Instruktionserstellungseinheit 14 sendet die erzeugte Bewegungsinstruktion an die Ausgabeeinheit 17. Die Ausgabeeinheit 17 gibt die durch die Instruktionserstellungseinheit 14 erzeugte Bewegungsinstruktion an den Motor 21 aus.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Bearbeitungsprozessablauf der Laserbearbeitungsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Bei Schritt S10 empfängt die Steuereinheit 10 in der Laserbearbeitungsmaschine 1 Referenzdaten, die von der externen Vorrichtung 5 gesendet wurden, und speichert die Referenzdaten in der Referenzdatenspeichereinheit 13.
Danach bearbeitet die Laserbearbeitungsmaschine 1 bei Schritt S20 ein Werkstück 3, das ein Produkt wird. Genauer gesagt, liest die Instruktionserstellungseinheit 14 in der Steuereinheit 10 das Bearbeitungsprogramm 121 aus der Betriebsinformations-Speichereinheit 12 und erstellt eine Bewegungsinstruktion unter Verwendung des Bearbeitungsprogramms 121. Dann gibt die Ausgabeeinheit 17 die erzeugte Bewegungsinstruktion an den Motor 21 aus. Dadurch bearbeitet die Laserbearbeitungsmaschine 1 das Werkstück 3, während sich der Bearbeitungskopf 22 bewegt.
Wenn die Bearbeitung des Produkts vollendet ist, bestimmt die Laserbearbeitungsmaschine 1 bei Schritt S30, ob es eine Anomalie in der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 während der Produktbearbeitung gegeben hat. Genauer gesagt, misst der Sensor 23 die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 während der Produktbearbeitung und sendet die gemessene Beschleunigung an die Steuereinheit 10. Dann berechnet die Anomaliebestimmungseinheit 15 in der Steuereinheit 10 eine Vibrationswellenform des Bearbeitungskopfes 22 auf der Basis der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die während der Produktbearbeitung erhalten wird. Die Vibrationswellenform des Bearbeitungskopfes 22 ist eine Wellenform, die als die Verschiebungen der jeweiligen Achsen des Bearbeitungskopfes 22 mit Bezug auf die Zeit repräsentiert wird. Die Anomaliebestimmungseinheit 15 berechnet die Vibrationswellenform des Bearbeitungskopfes 22 durch Ausführen einer doppelten Integration an der durch den Sensor 23 gemessenen Beschleunigung. Des Weiteren vergleicht die Anomaliebestimmungseinheit 15 die berechnete Vibrationswellenform mit einer Referenz-Vibrationswellenform und bestimmt, ob die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 während der Produktbearbeitung abnormal war, auf der Basis einer Differenz zwischen den Vibrationswellenformen, was ein Ergebnis des Vergleichs ist. Die Anomaliebestimmungseinheit 15 bestimmt, dass der Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22 abnormal ist, wenn zum Beispiel der Betrag der Differenz zwischen den Vibrationswellenformen mindestens so groß ist wie ein zulässiger Wert. Außerdem kann die Anomaliebestimmungseinheit 15 für jede Zeit eine Differenz zwischen der berechneten Vibrationswellenform und der Referenz-Vibrationswellenform berechnen und einen Gesamtwert der Differenzen für die jeweiligen Zeiten als eine Differenz zwischen den Vibrationswellenformen verwenden. In diesem Fall, wenn der Gesamtwert der Differenzen für die jeweiligen Zeiten mindestens so groß ist wie ein zulässiger Wert, kann die Anomaliebestimmungseinheit 15 bestimmen, dass der Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22 abnormal ist.
In einem solchen Prozess kann bei Schritt S30 eine Anomaliebestimmung nicht nur automatisch, sondern auch durch einen Maschinenarbeiter vorgenommen werden. Zum Beispiel kann die Laserbearbeitungsmaschine 1 die oben angesprochene berechnete Vibrationswellenform auf einem Bildschirm der Anzeigeeinheit 30 anzeigen und es dem Maschinenarbeiter erlauben zu bestimmen, ob der Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22 abnormal ist. Hier ist die Vibrationswellenform, die durch die Anzeigeeinheit 30 auf dem Bildschirm angezeigt wird, ein Beispiel von Informationen, die auf dem Bildschirm angezeigt werden. Die Anzeigeeinheit 30 kann Informationen anzeigen, mit denen der Maschinenarbeiter eine Anomalie im Betrieb des Bearbeitungskopfes 22 unter Verwendung von Informationen bestimmen kann, die von dem Sensor 23 erhalten wurden, wie zum Beispiel einer Differenz zwischen einer berechneten Vibrationswellenform und der Referenz-Vibrationswellenform. Außerdem kann die Steuereinheit 10 die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die durch den Sensor 23 während der Produktbearbeitung gemessen wurde, oder eine Vibrationswellenform, die auf der Basis der Beschleunigung berechnet wird, an eine externe Quelle, wie zum Beispiel die Anzeigeeinheit 30, ausgeben. Dadurch zeigt die Anzeigeeinheit 30 die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 oder die auf der Basis der Beschleunigung berechnete Vibrationswellenform als Informationen für das Bestimmen an, ob eine Parameterjustierung erforderlich ist.
Es ist zu beachten, dass die Steuereinheit 10 einen Prozess zum Bestimmen beginnen kann, ob es eine Anomalie in der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 während der Bearbeitung des Produkts gegeben hat. In diesem Fall bestimmt die Anomaliebestimmungseinheit 15, ob es eine Anomalie gegeben hat, ihrerseits anhand der gemessenen Beschleunigung. Außerdem ist ein Verfahren zum Bestimmen, ob es eine Anomalie in der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 gegeben hat, nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt, und es können auch andere Verfahren angewendet werden. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 10 unter Verwendung eines Bestimmungsverfahrens, das in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2006-154998 beschrieben ist, während der Bearbeitung unter Verwendung des Bearbeitungsprogramms 121 bestimmen, ob es eine Anomalie in der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 gegeben hat.
Die Anomaliebestimmungseinheit 15 sendet ein Ergebnis der Bestimmung an die Instruktionserstellungseinheit 14 und die Anzeigeeinheit 30. Die Anzeigeeinheit 30 zeigt das Ergebnis der Bestimmung durch die Anomaliebestimmungseinheit 15 an und benachrichtigt dadurch den Maschinenarbeiter über das Ergebnis der Bestimmung durch die Anomaliebestimmungseinheit 15.
Falls die Anomaliebestimmungseinheit 15 keine Anomalie detektiert hat, d. h. im Fall von Nein in Schritt S30, kehrt die Laserbearbeitungsmaschine 1 zu dem Prozess von Schritt S20 zurück und bearbeitet ein nächstes Werkstück 3, das ein Produkt wird.
Falls die Anomaliebestimmungseinheit 15 eine Anomalie detektiert hat, d. h. im Fall von Ja in Schritt S30, wenn eine Operation zum Starten eines Probelaufs in der Steuereinheit 10 ausgeführt wird, führt die Laserbearbeitungsmaschine 1 in Schritt S40 einen Probelauf aus. Genauer gesagt, liest die Instruktionserstellungseinheit 14 in der Steuereinheit 10 das Probelaufprogramm 122 aus der Betriebsinformations-Speichereinheit 12 und erstellt eine Bewegungsinstruktion für den Bearbeitungskopf 22 unter Verwendung des Probelaufprogramms 122. Dann gibt die Ausgabeeinheit 17 die erzeugte Bewegungsinstruktion an den Motor 21 aus. Dadurch erlaubt die Laserbearbeitungsmaschine 1 es dem Bearbeitungskopf 22, sich zu bewegen, ohne dass dem Bearbeitungskopf 22 erlaubt wird, Laserlicht auszusenden.
Während der Ausführung des Probelaufs misst die Laserbearbeitungsmaschine 1 bei Schritt S50 die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 durch den Sensor 23. Der Sensor 23 sendet die gemessene Beschleunigung an die Steuereinheit 10. Bei Schritt S60 vergleicht die Vergleichseinheit 16 die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wurde, mit den aus der Referenzdatenspeichereinheit 13 gelesenen Referenzdaten.
Bei Schritt S70 bestimmt die Vergleichseinheit 16 auf der Basis einer Differenz zwischen der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wurde, und den Referenzdaten, ob Parameter, die verwendet werden, wenn sich der Bearbeitungskopf 22 bewegt, justiert werden müssen.
Wenn die Differenz zwischen der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wurde, und den Referenzdaten mindestens so groß ist wie eine Schwelle, so bestimmt die Vergleichseinheit 16, dass die Parameter justiert werden müssen. Wenn hingegen die Differenz zwischen der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wurde, und den Referenzdaten kleiner ist als die Schwelle, so bestimmt die Vergleichseinheit 16, dass die Parameter nicht justiert werden müssen.
Die Vergleichseinheit 16 sendet ein Ergebnis des Vergleichs an die Instruktionserstellungseinheit 14 und die Anzeigeeinheit 30. Das Ergebnis des Vergleichs enthält den Betrag der Differenz zwischen der Beschleunigung und den Referenzdaten und ein Ergebnis der Bestimmung, ob die Parameter justiert werden müssen. Die Anzeigeeinheit 30 zeigt das Ergebnis des Vergleichs durch die Vergleichseinheit 16 an und benachrichtigt dadurch den Maschinenarbeiter über das Ergebnis des Vergleichs.
Falls die Vergleichseinheit 16 bestimmt, dass die Parameter justiert werden müssen, d. h. im Fall von Ja in Schritt S70, justiert die Instruktionserstellungseinheit 14 bei Schritt S80 die Parameter. In diesem Moment justiert die Instruktionserstellungseinheit 14 die Parameter so, dass der Betrag von Vibrationen des Bearbeitungskopfes 22 maximal so groß ist wie ein bestimmter Wert. Genauer gesagt, justiert die Instruktionserstellungseinheit 14 die Parameter so, dass eine Differenz zwischen einer Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes 22, die erhalten wird, wenn der Probelauf ausgeführt wird, und einer Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes 22, die den Referenzdaten entspricht, verringert wird. Wenn es also eine Anomalie in der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 gibt, so erlaubt die Laserbearbeitungsmaschine 1 es dem Bearbeitungskopf 22, einen Probelauf auszuführen, und justiert die Parameter auf der Basis des Betrages der Differenz zwischen der Beschleunigung, die bei dem Probelauf erhalten wird, und den Referenzdaten.
Danach erstellt die Instruktionserstellungseinheit 14 eine Bewegungsinstruktion, die verwendet wird, wenn ein Produkt bearbeitet wird, unter Verwendung der justierten Parameter. Dadurch bearbeitet die Laserbearbeitungsmaschine 1 bei Schritt S90 ein nächstes Werkstück 3, das ein Produkt wird.
Wenn hingegen die Vergleichseinheit 16 bestimmt, dass die Parameter nicht justiert werden müssen, d. h. im Fall von Nein in Schritt S70, so justiert die Instruktionserstellungseinheit 14 die Parameter nicht. Danach erstellt die Instruktionserstellungseinheit 14 eine Bewegungsinstruktion, die verwendet wird, wenn ein Produkt bearbeitet wird, unter Verwendung der Parameter, die nicht justiert wurden. Dadurch bearbeitet die Laserbearbeitungsmaschine 1 bei Schritt S90 ein nächstes Werkstück 3, das ein Produkt wird. Es ist zu beachten, dass die Laserbearbeitungsmaschine 1 so eingestellt werden kann, dass sie automatisch die Prozesse der Schritte S40 bis S80 ausführt, ohne eine Instruktion von dem Maschinenarbeiter entgegenzunehmen.
Daher bearbeitet die Laserbearbeitungsmaschine 1 ein Werkstück 3, während sich der Bearbeitungskopf 22 gemäß dem Bearbeitungsprogramm 121 bewegt. Dann bestimmt die Laserbearbeitungsmaschine 1 eine Anomalie in dem Bearbeitungskopf 22, die während der Produktbearbeitung eintritt, auf der Basis der durch den Sensor 23 gemessenen Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22. Wenn es eine Anomalie in der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 gibt, erlaubt dann die Laserbearbeitungsmaschine 1 dem Bearbeitungskopf 22, einen Probelauf auszuführen, ohne ein Werkstück 3 zu bearbeiten, und justiert die Parameter auf der Basis des Betrages der Differenz zwischen der Beschleunigung, die bei dem Probelauf erhalten wird, und den Referenzdaten.
Nun wird ein Beispiel eines Probelaufs beschrieben. 4 ist ein Schaubild zum Beschreiben eines Beispiels eines Probelaufs gemäß der ersten Ausführungsform. 4 veranschaulicht ein Beispiel eines Bewegungspfades des Bearbeitungskopfes 22 bei einem Probelauf. Die folgenden Ausführungen beschreiben einen Fall, in dem sich der Bearbeitungskopf 22 in der XY-Ebene bewegt.
Der Bearbeitungskopf 22 vibriert stark, wenn er einen Eckabschnitt mit einem rechten Winkel zu dem Werkstück 3 bearbeitet und die Positionsverschiebung einer Bewegungsbahn größer wird. Daher ist es zweckmäßig, dass der Betrieb des Bearbeitungskopfes 22 bei einem Probelauf eine Operation umfasst, die ausgeführt wird, wenn ein Eckabschnitt mit einem rechten Winkel bearbeitet wird. Außerdem ist es zweckmäßig, dass die Bewegung des Bearbeitungskopfes 22 bei einem Probelauf eine Bewegung in verschiedenen Richtungen umfasst.
Ein Beispiel eines Probelaufs umfasst einen Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22 entlang den Seiten eines Vierecks. 4 veranschaulicht einen Fall, in dem es der Probelauf dem Bearbeitungskopf 22 erlaubt, sich entlang den Seiten eines Vierecks zu bewegen, das aus den Scheitelpunkten A, B, C und D in der Reihenfolge der Scheitelpunkte A, B, C und D besteht.
Ein Pfad 71 des Bearbeitungskopfes 22 umfasst in diesem Fall einen Pfad von dem Scheitelpunkt A zu dem Scheitelpunkt B, einen Pfad von dem Scheitelpunkt B zu dem Scheitelpunkt C, einen Pfad von dem Scheitelpunkt C zu dem Scheitelpunkt D, und einen Pfad von dem Scheitelpunkt D zu dem Scheitelpunkt A. Der Probelauf für den Pfad 71 umfasst einen Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22 in einer +X-Achsen-Richtung, einen Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22 in einer +Y-Achsen-Richtung, einen Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22 in einer - X-Achsen-Richtung, und einen Bewegungsvorgang des Bearbeitungskopfes 22 in einer -Y-Achsen-Richtung.
Daher ist es zweckmäßig, dass ein Pfad, entlang dem sich der Bearbeitungskopf 22 durch einen Probelauf bewegt, ein Pfad ist, mit dem Vibrationentendenzen unabhängig für jede Bewegungsrichtung des Antriebsschafts 24 verstanden werden können. Es ist zu beachten, dass der Pfad, entlang dem sich der Bearbeitungskopf 22 durch einen Probelauf bewegt, nicht auf einen Pfad entlang den Seiten eines Vierecks beschränkt ist und ein Pfad entlang jeder Form sein kann. Andere Beispiele des Pfades, entlang dem sich der Bearbeitungskopf 22 bewegt, umfassen einen Pfad entlang eines Dreiecks, einen Pfad entlang eines Polygons, das ein Fünfeck oder größer ist, und einen Pfad entlang einer Kurve, wie zum Beispiel eines Kreises. Außerdem kann der Pfad, entlang dem sich der Bearbeitungskopf 22 bewegt, ein Pfad sein, der eine Kombination aus einer Kurve und einer geraden Linie umfasst.
Nun wird ein Beispiel eines konkreten Verfahrens zum Justieren von Parametern beschrieben. Es ist zu beachten, dass, da ein Verfahren zum Justieren von Parametern für die X-Achsen-Richtung und ein Verfahren zum Justieren von Parametern für eine Axialrichtung, die nicht die X-Achsen-Richtung ist, der gleiche Justierungsprozess sind, hier das Verfahren zum Justieren von Parametern für die X-Achsen-Richtung beschrieben wird.
5 ist ein Schaubild, das die Position in der X-Achsen-Richtung des Bearbeitungskopfes für die Situation veranschaulicht, wenn sich der Bearbeitungskopf entlang des in 4 veranschaulichten Pfades bewegt. Außerdem ist 6 ein Schaubild, das die Bewegungsgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung des Bearbeitungskopfes für die Situation veranschaulicht, wenn sich der Bearbeitungskopf entlang des in 4 veranschaulichten Pfades bewegt. Außerdem ist 7 ein Schaubild, das die Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung des Bearbeitungskopfes für die Situation veranschaulicht, wenn sich der Bearbeitungskopf entlang des in 4 veranschaulichten Pfades bewegt. Eine horizontale Achse eines in 5 veranschaulichten Kurvendiagramms repräsentiert die Zeit, und eine vertikale Achse repräsentiert die Position des Bearbeitungskopfes 22 in der X-Achsen-Richtung. Eine horizontale Achse eines in 6 veranschaulichten Kurvendiagramms repräsentiert die Zeit, und eine vertikale Achse repräsentiert die Bewegungsgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes 22 in der X-Achsen-Richtung. Eine horizontale Achse eines in 7 veranschaulichten Kurvendiagramms repräsentiert die Zeit, und eine vertikale Achse repräsentiert die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 in der X-Achsen-Richtung.
Eine Positionskennlinie 51 von 5 gibt die Position des Bearbeitungskopfes 22 für die Situation an, wenn ein Probelauf ausgeführt wird, während sich der Antriebsschaft 24 in einem normalen Zustand befindet. Daher ist die Positionskennlinie 51 die Position des Bearbeitungskopfes 22, die Referenzdaten entspricht. Eine Positionskennlinie 61 an einem abnormalen Punkt P1 und eine Positionskennlinie 62 an einem abnormalen Punkt P2, die in 5 veranschaulicht sind, zeigen die Positionen des Bearbeitungskopfes 22 für die Situation an, wenn ein Probelauf ausgeführt wird, während sich der Antriebsschaft 24 in einem abnormalen Zustand befindet.
Eine Geschwindigkeitskennlinie 52 von 6 gibt die Bewegungsgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes 22 für die Situation an, wenn ein Probelauf ausgeführt wird, während sich der Antriebsschaft 24 in einem normalen Zustand befindet. Daher ist die Geschwindigkeitskennlinie 52 die Bewegungsgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes 22, die Referenzdaten entspricht. Eine Geschwindigkeitskennlinie 63 an dem abnormalen Punkt P1 und eine Geschwindigkeitskennlinie 64 an dem abnormalen Punkt P2, die in 6 veranschaulicht sind, zeigen die Bewegungsgeschwindigkeiten des Bearbeitungskopfes 22 für die Situation an, wenn ein Probelauf ausgeführt wird, während sich der Antriebsschaft 24 in einem abnormalen Zustand befindet.
Eine Beschleunigungskennlinie 53 von 7 gibt die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 für die Situation an, wenn ein Probelauf ausgeführt wird, während sich der Antriebsschaft 24 in einem normalen Zustand befindet. Daher stellt die Beschleunigungskennlinie 53 Referenzdaten dar. Die Beschleunigungskennlinien 65a und 65b an dem abnormalen Punkt P1 und eine Beschleunigungskennlinie 66 an dem abnormalen Punkt P2, die in 7 veranschaulicht sind, zeigen die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 für die Situation an, wenn ein Probelauf ausgeführt wird, während sich der Antriebsschaft 24 in einem abnormalen Zustand befindet.
Der abnormale Punkt P1 gibt den Fall an, dass das Ansprechverhalten des Antriebsschafts 24 auf eine Bewegungsinstruktion schlecht ist. In diesem Fall kann der Bearbeitungskopf 22 keiner Operation folgen, die der Bewegungsinstruktion entspricht, und auf diese Weise tritt eine Verzögerung ein, und wenn der Bearbeitungskopf 22 stoppt, tritt ein Überschwingen ein. Dies gibt an, dass der Antriebsschaft 24 nicht in der Lage war, einer an den Antriebsschaft 24 erteilten Verlangsamungsinstruktion zu folgen. Folglich kann das Auftreten eines Überschwingens verhindert werden, indem die Laserbearbeitungsmaschine 1 eine solche Steuerung ausführt, dass der Antriebsschaft 24 der Verlangsamungsinstruktion, die eine Bewegungsinstruktion ist, folgen kann, indem die Verlangsamungsinstruktion sanft geändert wird, d. h. indem die Beschleunigung verringert wird.
Die Instruktionserstellungseinheit 14 kann das Auftreten des abnormalen Punktes P1 durch Justieren der Beschleunigung des Antriebsschafts 24 unter den Parametern beseitigen. Daher, wie in 7 veranschaulicht, reduziert die Instruktionserstellungseinheit 14 die Beschleunigung α zu der Beschleunigung β. Die Beschleunigung β ist die Beschleunigung, der der Antriebsschaft 24 tatsächlich folgen kann. Indem also die Instruktionserstellungseinheit 14 die Beschleunigung zu der Beschleunigung β reduziert, der der Antriebsschaft 24 tatsächlich folgen kann, kann das Auftreten eines Überschwingens des Bearbeitungskopfes 22 verhindert werden.
Zusätzlich zu der Justierung der Beschleunigung kann die Instruktionserstellungseinheit 14, als allgemeine Überschwingmaßnahme, einen Parameterjustierungsprozess ausführen, in dem die Verstärkung des Motors 21, der es dem Antriebsschaft 24 erlaubt zu arbeiten, reduziert wird. Die Verstärkung des Motors 21 ist eine Steuerungsverstärkung, die verwendet wird, wenn der Motor 21 gesteuert wird. Da aus der Beschleunigungskennlinie 65a klar ist, dass der Antriebsschaft 24 nur bis zu der Beschleunigung β folgen kann, reduziert die Instruktionserstellungseinheit 14 die Verstärkung in einem Verhältnis mit Bezug auf die Beschleunigung α, der während eines normalen Betriebes gefolgt werden kann. Und zwar verwendet die Instruktionserstellungseinheit 14 eine Verstärkung, die durch Multiplizieren einer angewendeten konventionellen Verstärkung mit (β/α) erhalten wird, als justierte Verstärkung.
Außerdem kann die Instruktionserstellungseinheit 14 das Auftreten eines Überschwingens des Bearbeitungskopfes 22 durch Justieren der Bewegungsgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes 22, welche die Bearbeitungsgeschwindigkeit ist, verhindern. Indem die Instruktionserstellungseinheit 14 eine Instruktionsgeschwindigkeit zum Spezifizieren der Bewegungsgeschwindigkeit verringert, verringert sich die kinetische Energie des Antriebsschafts 24, und dadurch verringern sich selbst bei gleicher Beschleunigung die Vibrationen des Antriebsschafts 24. Da aus der Beschleunigungskennlinie 65a klar ist, dass der Antriebsschaft 24 nur bis zu der Beschleunigung β folgen kann, reduziert die Instruktionserstellungseinheit 14 die Verstärkung in einem Verhältnis mit Bezug auf die Beschleunigung α, der während eines normalen Betriebes gefolgt werden kann. Da zum Beispiel die kinetische Energie proportional dem Quadrat der Bewegungsgeschwindigkeit ist, wendet die Instruktionserstellungseinheit 14 eine Bewegungsgeschwindigkeit, die durch Multiplizieren einer konventionellen Bewegungsgeschwindigkeit mit (β/α)^1/2 erhalten wird, als eine justierte Bewegungsgeschwindigkeit an.
Der abnormale Punkt P2 gibt den Fall an, dass das Ansprechverhalten des Antriebsschafts 24 auf eine Bewegungsinstruktion schlecht ist und der Beginn der Verlangsamung des Bearbeitungskopfes 22 verzögert wird. In diesem Fall, da der Beginn der Verlangsamung verzögert wird, beginnt die Laserbearbeitungsmaschine 1 die Verlangsamung des Bearbeitungskopfes 22 früher. Die Instruktionserstellungseinheit 14 berechnet eine Zeitdifferenz zwischen einer Zeit T2, welche die tatsächliche Verlangsamungsbeginnzeit ist, und einer Zeit T1, die eine ideale Verlangsamungsbeginnzeit ist, auf der Basis der Beschleunigungskennlinien 53 und 66 und stellt die Parameter so ein, dass die Verlangsamung um die Zeitdifferenz früher beginnt. Die Zeit T2 ist ein Zeitpunkt, an dem der absolute Wert der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 bei einem Probelauf größer zu werden beginnt. Die Zeit T1 ist ein Zeitpunkt, an dem der absolute Wert der Beschleunigung der Referenzdaten größer zu werden beginnt. Daher kann die Instruktionserstellungseinheit 14 auf einfache Weise eine Verlangsamungsbeginnzeit auf der Basis der Beschleunigungskennlinien 53 und 66 finden.
Im Allgemeinen tritt ein Verschleiß des Antriebsschafts 24 aufgrund der Lockerheit oder Abrasion eines Befestigungsabschnitts eines Elements ein, das den Antriebsschaft 24 bildet. Ein Beispiel des Verschleißes des Antriebsschafts 24 ist eine Verringerung der Steifigkeit, die durch eine Vergrößerung eines Spalts zwischen Elementen verursacht wird, welche den Antriebsschaft 24 bilden. Wenn es zu einem Verschleiß des Antriebsschafts 24 kommt, so verschlechtert sich in den meisten Fällen das Ansprechverhalten des Antriebsschafts 24. Folglich beschreibt die erste Ausführungsform den Fall, dass sich das Ansprechverhalten des Antriebsschafts 24 verschlechtert. Es ist zu beachten, dass, wenn sich das Ansprechverhalten des Antriebsschafts 24 verbessert, die Instruktionserstellungseinheit 14 einen Parameterjustierungsprozess ausführt, in dem das Ansprechverhalten verschlechtert wird, wie zum Beispiel Erhöhen der Beschleunigung, Erhöhen der Verstärkung des Motors 21 oder Erhöhen der Bewegungsgeschwindigkeit.
Daher berechnet die Steuereinheit 10 eine Abweichung zwischen der Beschleunigung, die durch den Sensor 23 während eines Probelaufs, der ein zuvor festgelegter Ablauf ist, gemessen wird, und den Referenzdaten und justiert die Parameter auf zweckmäßige Werte auf der Basis eines Ergebnisses der Berechnung. Dadurch kann die Steuereinheit 10 eine Abweichung zwischen einer Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes 22, die erhalten wird, wenn ein Probelauf ausgeführt wird, und einer Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes 22, die den Referenzdaten entspricht, reduzieren.
Es ist zu beachten, dass das Verhalten des Bearbeitungskopfes 22 bei Bewegung variieren kann zwischen (1) einem Beschleunigen in der +X-Richtung, (2), einem Verlangsamen in der +X-Achsen-Richtung, (3) einem Beschleunigen in der -X-Achsen-Richtung, und (4) einem Verlangsamen in der -X-Achsen-Richtung. Die Beschleunigung in der +X-Achsen-Richtung ist die Beschleunigung an dem in 4 veranschaulichten Scheitelpunkt A, und die Verlangsamung in der +X-Achsen-Richtung ist die Verlangsamung an dem in 4 veranschaulichten Scheitelpunkt B. Außerdem ist die Beschleunigung in der -X-Achsen-Richtung die Beschleunigung an dem in 4 veranschaulichten Scheitelpunkt C, und die Verlangsamung in der -X-Achsen-Richtung ist die Verlangsamung an dem in 4 veranschaulichten Scheitelpunkt D. In diesem Fall justiert die Instruktionserstellungseinheit 14 die Parameter für (1) bis (4). Das heißt, wenn das Verhalten des Bearbeitungskopfes 22 bei Bewegung in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Bearbeitungskopfes 22 variiert, justiert die Instruktionserstellungseinheit 14 die Parameter für jede Bewegungsrichtung des Bearbeitungskopfes 22. Wenn das Verhalten des Bearbeitungskopfes 22 bei Bewegung zwischen der Situation, wo der Bearbeitungskopf 22 beschleunigt, und der Situation, wo der Bearbeitungskopf 22 verlangsamt, variiert, nimmt die Instruktionserstellungseinheit 14 des Weiteren verschiedene Parameterjustierungen für die Beschleunigung und die Verlangsamung vor.
Es ist zu beachten, dass die Instruktionserstellungseinheit 14 die in der Instruktionserstellungseinheit 14 gespeicherten Parameter justieren kann oder einen Parameter justieren kann, der unter einer Bearbeitungsbedingung in dem Bearbeitungsprogramm 121 eingestellt wurde. Wenn die Instruktionserstellungseinheit 14 den Parameter justiert, der unter einer Bearbeitungsbedingung in dem Bearbeitungsprogramm 121 eingestellt wurde, so fügt die Instruktionserstellungseinheit 14 einen Sollwert für eine Parameterjustierung in das Bearbeitungsprogramm 121 ein. Dann begrenzt die Instruktionserstellungseinheit 14 die Bewegung des Antriebsschafts 24 auf der Basis des eingefügten Sollwertes. Ein Beispiel ist die Bearbeitungsbedingung in dem Bearbeitungsprogramm 121 die Bearbeitungsgeschwindigkeit. Es ist zu beachten, dass die Instruktionserstellungseinheit 14 jeden Parameter justieren kann und Parameter in jedem Format justieren kann.
Als Nächstes wird ein Verfahren beschrieben, um durch die Vergleichseinheit 16 zu bestimmen, ob die Parameter justiert werden müssen. 8 ist ein Schaubild zum Beschreiben eines Verfahrens zum Bestimmen, ob der Antriebsschaft justiert werden muss, gemäß der ersten Ausführungsform. Eine vertikale Achse eines in 8 veranschaulichten Kurvendiagramms repräsentiert die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 in der X-Achsen-Richtung, und eine horizontale Achse repräsentiert die Zeit. Wie oben beschrieben, vergleicht die Vergleichseinheit 16 die Beschleunigungskennlinien 65a und 65b, die eine Beschleunigung sind, die bei einem Probelauf gemessen wird, mit der Beschleunigungskennlinie 53, welche die Referenzdaten darstellt.
(Erstes beispielhaftes Bestimmungsverfahren)
Wenn die Vergleichseinheit 16 Vibrationen detektiert hat, die nicht in den Referenzdaten vorhanden sind, und der Grad an Vibrationen einen Referenzwert überschritten hat, so bestimmt die Vergleichseinheit 16, dass die Parameter justiert werden müssen. Genauer gesagt, wenn der absolute Wert der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wurde, größer ist als eine erste Schwelle, so bestimmt die Vergleichseinheit 16, dass die Parameter justiert werden müssen. Außerdem bestimmt die Vergleichseinheit 16, wenn der absolute Wert der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wurde, maximal so groß ist wie die erste Schwelle, dass die Parameter nicht justiert werden müssen.
Zum Beispiel ist an einem abnormalen Punkt P1a, wie durch die Beschleunigungskennlinie 65b angedeutet, die bei einem Probelauf erhalten wurde, eine Beschleunigung in der +X-Achsen-Richtung eingetreten. Wenn der absolute Wert der Beschleunigungskennlinie 65b die erste Schwelle überschritten hat, so bestimmt die Vergleichseinheit 16, dass die Parameter justiert werden müssen. Wenn die erste Schwelle auf |α1| eingestellt ist, so bestimmt die Vergleichseinheit 16, dass die Parameter für den abnormalen Punkt P1a justiert werden müssen, und wenn die erste Schwelle auf |β1| eingestellt ist, so bestimmt die Vergleichseinheit 16, dass die Parameter für den abnormalen Punkt P1a nicht justiert werden müssen.
(Zweites beispielhaftes Bestimmungsverfahren)
Die Vergleichseinheit 16 berechnet den absoluten Wert des Betrages der Differenz Δa zwischen dem absoluten Wert der Beschleunigung der Referenzdaten und dem absoluten Wert der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wurde. Wenn der absolute Wert des Betrages der Differenz Δa größer ist als eine zweite Schwelle, so bestimmt die Vergleichseinheit 16, dass die Parameter justiert werden müssen. Außerdem bestimmt die Vergleichseinheit 16, wenn der absolute Wert des Betrages der Differenz Δa maximal so groß ist wie die zweite Schwelle, dass die Parameter nicht justiert werden müssen.
Zum Beispiel hat die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wurde, an einem abnormalen Punkt P1b nicht das Niveau der Referenzdaten erreicht. Genauer gesagt, hat der absolute Wert der Beschleunigung der Beschleunigungskennlinie 65a an dem abnormalen Punkt P1b nicht den absoluten Wert der Beschleunigung der Beschleunigungskennlinie 53, welche die Referenzdaten darstellt, erreicht. In diesem Fall bestimmt die Vergleichseinheit 16, dass die Parameter justiert werden müssen, wenn der absolute Wert des Betrages der Differenz Δa zwischen dem absoluten Wert der Beschleunigung der Beschleunigungskennlinie 53 und dem absoluten Wert der Beschleunigung der Beschleunigungskennlinie 65a größer ist als die zweite Schwelle.
Es ist zu beachten, dass zwar in dem zweiten beispielhaften Bestimmungsverfahren der Fall beschrieben ist, dass der Betrag der Differenz Δa einen positiven Wert hat, selbst wenn der Betrag der Differenz Δa einen negativen Wert hat, dass aber die Vergleichseinheit 16 die gleiche Bestimmung vornimmt wie für den Fall, dass der Betrag der Differenz Δa einen positiven Wert hat. Und zwar bestimmt die Vergleichseinheit 16 selbst dann, dass die Parameter nicht justiert werden müssen, wenn der absolute Wert der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wurde, mindestens so groß ist wie der absolute Wert der Beschleunigung der Referenzdaten, wenn der absolute Wert des Betrages der Differenz Δa kleiner ist als die zweite Schwelle.
(Drittes beispielhaftes Bestimmungsverfahren)
Die Vergleichseinheit 16 berechnet eine Zeitdifferenz Δt zwischen der Zeit T1, die eine Verlangsamungsbeginnzeit der Referenzdaten ist, und der Zeit T2, die eine Verlangsamungsbeginnzeit ist, die bei einem Probelauf erhalten wurde. Die Zeitdifferenz Δt ist eine Zeit, die eine Differenz zwischen der Zeit T2 und der Zeit T1 anzeigt.
Zum Beispiel wird an dem abnormalen Punkt P2 die Zeit T2, die bei einem Probelauf erhalten wurde, um die Zeitdifferenz Δt ab der Zeit T1 für die Referenzdaten verzögert. Wenn die Zeitdifferenz Δt größer ist als eine dritte Schwelle, so bestimmt die Vergleichseinheit 16, dass die Parameter justiert werden müssen. Außerdem bestimmt die Vergleichseinheit 16, dass die Parameter nicht justiert werden müssen, wenn die Zeitdifferenz Δt maximal so groß ist wie die dritte Schwelle.
Daher bestimmt die Vergleichseinheit 16, ob die Parameter justiert werden müssen, durch eines der ersten bis dritten beispielhaften Bestimmungsverfahren. Und zwar trifft die Vergleichseinheit 16 eine von einer Bestimmung auf der Basis des absoluten Wertes der Beschleunigung, einer Bestimmung auf der Basis des absoluten Wertes des Betrages der Differenz Δa zwischen der Beschleunigung, und einer Bestimmung auf der Basis der Zeitdifferenz Δt zwischen Verlangsamungsbeginnzeiten. Die Vergleichseinheit 16 kann eine Bestimmung auf der Basis des absoluten Wertes der Beschleunigung durch zweckmäßiges Einstellen der ersten Schwelle treffen. Außerdem kann die Vergleichseinheit 16 eine Bestimmung auf der Basis des Betrages der Differenz Δa zwischen der Beschleunigung durch zweckmäßiges Einstellen der zweiten Schwelle treffen. Außerdem kann die Vergleichseinheit 16 eine Bestimmung auf der Basis der Zeitdifferenz Δt zwischen Verlangsamungsbeginnzeiten durch zweckmäßiges Einstellen der dritten Schwelle treffen.
Wenn die Vergleichseinheit 16 bestimmt, die Parameter für den Fall der Verwendung des ersten beispielhaften Bestimmungsverfahrens zu justieren, so justiert die Instruktionserstellungseinheit 14 die Parameter so, dass der absolute Wert der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wurde, maximal so groß ist wie die erste Schwelle.
Außerdem justiert die Instruktionserstellungseinheit 14, wenn die Vergleichseinheit 16 bestimmt, die Parameter für den Fall der Verwendung des zweiten beispielhaften Bestimmungsverfahrens zu justieren, die Parameter so, dass der Betrag der Differenz Δa zwischen dem absoluten Wert der Beschleunigung der Referenzdaten und dem absoluten Wert der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wurde, maximal so groß ist wie die zweite Schwelle.
Außerdem justiert die Instruktionserstellungseinheit 14, wenn die Vergleichseinheit 16 bestimmt, die Parameter für den Fall der Verwendung des dritten beispielhaften Bestimmungsverfahrens zu justieren, die Parameter so, dass die Zeitdifferenz Δt zwischen der Zeit T1 für die Referenzdaten und der Zeit T2, die bei einem Probelauf erhalten wurde, maximal so groß ist wie die dritte Schwelle.
Es ist zu beachten, dass der Vergleich nicht auf einen Zeitreihenvergleich zwischen den Referenzdaten und der Beschleunigung, die bei einem Probelauf erhalten wurde, beschränkt ist und dass die Laserbearbeitungsmaschine 1 die Referenzdaten auch mit einer Beschleunigung, die bei einem Probelauf erhalten wurde, unter Verwendung einer Fast Fourier Transform (FFT)-Analyse vergleichen kann. In diesem Fall führt die Vergleichseinheit 16 eine Frequenztransformation, wie zum Beispiel einen Fast-Fourier-Transformation, an der Beschleunigung aus, die bei einem Probelauf erhalten wurde. Die Frequenztransformation der ersten Ausführungsform ist ein Prozess zum Transformieren von Zeitreihendaten in Frequenzbereichsdaten. Oder anders ausgedrückt: die Frequenztransformation der ersten Ausführungsform ist ein Prozess zum Transformieren einer Beschleunigung in eine Verteilung der Stärken von Frequenzkomponenten. Genauer gesagt, berechnet die Vergleichseinheit 16 anhand einer Beschleunigung, die in Form von Zeitreihendaten vorliegt, die Stärken jeweiliger Frequenzkomponenten der Beschleunigung unter Verwendung einer Fast-Fourier-Transformation. Die Vergleichseinheit 16 extrahiert einen ersten maximalen Wert, welcher der maximale Wert von Stärken von Frequenzen unter Ausschluss einer Frequenz von 0 ist, aus Ergebnissen der Transformation, die durch die Fast-Fourier-Transformation erhalten werden. Des Weiteren vergleicht die Vergleichseinheit 16 einen zweiten maximalen Wert, welcher der maximale Wert von Stärken von Frequenzen unter Ausschluss einer Frequenz von 0 ist, unter Frequenzen, die durch Ausführen einer Fast-Fourier-Transformation an den Referenzdaten erhalten werden, mit dem oben erwähnten ersten maximalen Wert und sendet ein Ergebnis des Vergleichs an die Instruktionserstellungseinheit 14. Es ist zu beachten, dass der zweite maximale Wert durch die Vergleichseinheit 16 berechnet werden kann oder durch andere Vorrichtungen als die Steuereinheit 10 berechnet werden kann.
Dann justiert die Instruktionserstellungseinheit 14 einen Filterbereich eines Bandsperrfilters, der ein Parameter ist, auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs. Das Bandsperrfilter dient dem Filtern der Frequenz von Vibrationen des Bearbeitungskopfes 22 und filtert Frequenzen in einem eingestellten speziellen Bereich. Das Bandsperrfilter wird auch als ein Bandstoppfilter oder ein Bandzurückweisungsfilter bezeichnet.
9 ist ein Schaubild zum Beschreiben eines Vergleichsprozesses zwischen den Referenzdaten und der Beschleunigung, die bei einem Probelauf erhalten wurde, unter Verwendung einer Fast-Fourier-Transformation gemäß der ersten Ausführungsform. 9 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Frequenz und der Stärke einer Frequenzkomponente für die Situation, wenn die in 7 veranschaulichte Beschleunigung einer Fast-Fourier-Transformation unterzogen wird. Eine vertikale Achse eines in 9 veranschaulichten Kurvendiagramms repräsentiert die Stärke einer Frequenzkomponente, und eine horizontale Achse repräsentiert die Frequenz. Die Stärke einer Frequenzkomponente ist der Anteil der Frequenzkomponente an der Gesamtfrequenz.
Eine Frequenzkennlinie 54 von 9 gibt die Frequenz von Vibrationen des Bearbeitungskopfes 22 an, die erhalten werden, wenn ein Probelauf ausgeführt wird, während sich der Antriebsschaft 24 in einem normalen Zustand befindet. Daher ist die Frequenzkennlinie 54 die Frequenz des Bearbeitungskopfes 22, die Referenzdaten entspricht.
Eine Frequenzkennlinie 67 gibt die Frequenz von Vibrationen des Bearbeitungskopfes 22 an, die erhalten werden, wenn ein Probelauf ausgeführt wird, während sich der Antriebsschaft 24 in einem abnormalen Zustand befindet. Die Vergleichseinheit 16 berechnet die Frequenzkennlinie 67 durch Ausführen einer Fast-Fourier-Transformation an der Beschleunigung, die bei einem Probelauf erhalten wurde. Es ist zu beachten, dass die Vergleichseinheit 16 eine Frequenzkennlinie, wie zum Beispiel die Frequenzkennlinie 67, auch durch Ausführen einer anderen Frequenztransformation als einer Fast-Fourier-Transformation an der Beschleunigung, die bei einem Probelauf erhalten wurde, berechnen kann.
In der Frequenzkennlinie 54, die den Referenzdaten entspricht, ist die Resonanzfrequenz bei einer Frequenz f2 vorhanden, aber in der Frequenzkennlinie 67, die der Beschleunigung entspricht, die bei einem Probelauf erhalten wurde, ist die Resonanzfrequenz bei einer Frequenz f1 vorhanden. Daher ist die Frequenz f1, welche die Resonanzfrequenz ist, die nach einem Verschleiß des Antriebsschafts 24 erhalten wird, von der Frequenz f2 verschoben, welche die Resonanzfrequenz ist, die vor einem Verschleiß des Antriebsschafts 24 erhalten wird.
Da die Resonanzfrequenz vor einem Verschleiß des Antriebsschafts 24 die Frequenz f2 ist, hat die Instruktionserstellungseinheit 14 das Bandsperrfilter auf die Frequenz f2 vor einem Verschleiß des Antriebsschafts 24 eingestellt. Wenn dann die Resonanzfrequenz aufgrund von Verschleiß des Antriebsschafts 24 zu der Frequenz f1 verschoben wird, so justiert die Instruktionserstellungseinheit 14 das Bandsperrfilter zu der Frequenz f1. Wenn der Antriebsschaft 24 verschleißt, kann die Laserbearbeitungsmaschine 1 somit die Komponente der Frequenz f1, welche die Resonanzfrequenz ist, unterdrücken und kann dadurch die Vibrationen des Bearbeitungskopfes 22 unterdrücken.
Es ist zu beachten, dass, nachdem die Laserbearbeitungsmaschine 1 die Parameter in dem in 3 beschriebenen Schritt S80 justiert hat, die Laserbearbeitungsmaschine 1 die Prozesse in den in 3 beschriebenen Schritten S40 bis S80 wiederholen kann. Das heißt, nachdem die Laserbearbeitungsmaschine 1 die Parameter justiert hat, kann die Laserbearbeitungsmaschine 1 erneut einen Probelauf ausführen und erneut bestimmen, ob die Parameter justiert werden müssen, und die Parameter nach Bedarf justieren. In diesem Fall führt die Steuereinheit 10, nachdem die Steuereinheit 10 die Parameter justiert hat, erneut einen Probelauf aus und justiert die Parameter auf der Basis eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der vierten Beschleunigung, welche die Bearbeitungsgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes 22 ist, die erhalten wird, wenn der Probelauf erneut ausgeführt wird, und den Referenzdaten neu. Auch in diesem Fall justiert die Steuereinheit 10 die Parameter so, dass eine Differenz zwischen einer Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes 22, die erhalten wird, wenn der Probelauf erneut ausgeführt wird, und einer Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes 22, die den Referenzdaten entspricht, verringert wird. Ein Prozess des erneuten Ausführens eines Probelaufs ist ein Offline-Prozess, der kein Laserbearbeitungsprozess ist.
Da also die Laserbearbeitungsmaschine 1 einen Probelauf ausführt und die Parameter unter Verwendung der Beschleunigung justiert, die bei dem Probelauf erhalten wird, müssen die Parameter nicht in Echtzeit während einer Produktbearbeitung berechnet werden. Da also die Steuereinheit 10 nur eine kleine Verarbeitungslast erfordert, kann die Steuereinheit 10 unter Verwendung eines kostengünstigen Prozessors gebildet werden.
Es ist zu beachten, dass für die Beschleunigungskennlinien des Bearbeitungskopfes 22 mehrere abnormale Punkte übereinstimmen können. Zum Beispiel können eine Anomalie, bei welcher der absolute Wert der Beschleunigung nicht ausreicht, wie zum Beispiel der abnormale Punkt P1a, und eine Anomalie, bei welcher der Zeitpunkt, an dem die Beschleunigung größer zu werden beginnt, verzögert wird, wie zum Beispiel der abnormale Punkt P2, übereinstimmen.
10 ist ein Schaubild zum Beschreiben eines Beispiels der Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung des Bearbeitungskopfes für die Situation, wenn mehrere abnormale Punkte übereinstimmen. Eine horizontale Achse eines in 10 veranschaulichten Kurvendiagramms repräsentiert die Zeit, und eine vertikale Achse repräsentiert die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 in der X-Achsen-Richtung. Eine Beschleunigungskennlinie 55 von 10 gibt die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 an, die erhalten wird, wenn ein Probelauf ausgeführt wird, während sich der Antriebsschaft 24 in einem normalen Zustand befindet. Daher stellt die Beschleunigungskennlinie 55 Referenzdaten dar. Eine Beschleunigungskennlinie 68 an einem in 10 veranschaulichten abnormalen Punkt P3 gibt die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 an, die erhalten wird, wenn ein Probelauf ausgeführt wird, während sich der Antriebsschaft 24 in einem abnormalen Zustand befindet.
Der abnormale Punkt P3 gibt den Fall an, dass ein Überschwingen des Bearbeitungskopfes 22 eintritt und ein Beschleunigungsbeginn oder ein Verlangsamungsbeginn des Bearbeitungskopfes 22 verzögert wird. In einem solchen Fall justiert die Instruktionserstellungseinheit 14 einen Parameter zum Beseitigen der Verzögerung des Beschleunigungsbeginns oder des Verlangsamungsbeginns des Bearbeitungskopfes 22. Danach führt die Laserbearbeitungsmaschine 1 erneut einen Probelauf aus. Dann justiert die Instruktionserstellungseinheit 14 einen Parameter zum Beseitigen des Überschwingens des Bearbeitungskopfes 22 auf der Basis eines Ergebnisses der erneuten Ausführung des Probelaufs.
Wenn also zwei abnormale Punkte übereinstimmen, so beseitigt die Laserbearbeitungsmaschine 1 den ersten abnormalen Punkt auf der Basis eines Ergebnisses der Ausführung des ersten Probelaufs und beseitigt den zweiten abnormalen Punkt auf der Basis eines Ergebnisses der Ausführung des zweiten Probelaufs. Es ist zu beachten, dass, wenn mehrere abnormale Punkte übereinstimmen, die Laserbearbeitungsmaschine 1 die abnormalen Punkte in jeder Reihenfolge beseitigen kann.
Wenn die Steuereinheit 10 eine Parameterjustierung vornimmt und die Differenz zwischen der Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes 22, die erhalten wird, wenn ein Probelauf ausgeführt wird, und die Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes 22, die den Referenzdaten entspricht, trotzdem nicht in einen zulässigen Bereich fällt, so wird der Antriebsschaft 24 ersetzt.
Es ist zu beachten, dass die Steuereinheit 10 einen zulässigen Bereich einstellen kann, innerhalb dessen eine Parameterjustierung zulässig ist. In diesem Fall kann die Steuereinheit 10 - wenn der Parameter im Ergebnis einer Parameterjustierung durch die Steuereinheit zum Beseitigen eines abnormalen Punktes den zulässigen Bereich übersteigt - Informationen, die das Überschreiten des zulässigen Bereichs angeben, auf der Anzeigeeinheit 30 anzeigen. Oder anders ausgedrückt: wenn der Betrieb des Antriebsschafts 24 den zulässigen Bereich übersteigt, nachdem die Steuereinheit 10 den Antriebsschaft 24 justiert hat, kann die Steuereinheit 10 Informationen, die das Überschreiten des zulässigen Bereichs angeben, auf der Anzeigeeinheit 30 anzeigen. Außerdem kann die Steuereinheit 10 Informationen, die eine Empfehlung zum Austausch des Antriebsschafts 24 geben, auf der Anzeigeeinheit 30 anzeigen, zusammen mit Informationen, die das Überschreiten des zulässigen Bereichs angeben. Wenn der Antriebsschaft 24 ersetzt wurde, so setzt die Steuereinheit 10 die Parameter auf ihre zuvor justierten anfänglichen Werte zurück. Wenn der Antriebsschaft 24 ersetzt wurde, kann die Steuereinheit 10 dadurch den Betrieb des Antriebsschafts 24 auf den zuvor justierten anfänglichen Betrieb zurückbringen.
Es werden nun mechanische Vorrichtungen von Vergleichsbeispielen beschrieben. Eine mechanische Vorrichtung eines ersten Vergleichsbeispiels detektiert eine Anomalie in der Beschleunigung eines Bearbeitungsschafts während der Bearbeitung. Jedoch kann der Bearbeitungsschaft nicht an eine gewünschte Position bewegt werden, indem lediglich eine Anomalie in der Beschleunigung des Bearbeitungsschafts während der Bearbeitung detektiert wird. In diesem Fall kann die mechanische Vorrichtung des ersten Vergleichsbeispiels den Bearbeitungsschaft nur an die gewünschte Position bewegen, wenn der Bearbeitungsschaft ersetzt wird. Andererseits justiert die Laserbearbeitungsmaschine 1 der ersten Ausführungsform die Parameter auf der Basis eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf gemessen wird, und den Referenzdaten und kann dadurch den Bearbeitungskopf 22 an eine gewünschte Position bewegen, ohne den Antriebsschaft 24 zu ersetzen. Da also die Lebensdauer des Antriebsschafts 24 und des Motors 21 verlängert werden kann, können die Austauschzyklen des Antriebsschafts 24 und des Motors 21 verlängert werden, was eine Kostensenkung zur Folge hat.
Außerdem ist in einer mechanischen Vorrichtung eines zweiten Vergleichsbeispiels ein Sensor an einem Motor montiert. Wenn aber ein Sensor an dem Motor montiert ist, so können Vibrationen eines Bearbeitungskopfes, die durch den Verschleiß eines Antriebsschafts verursacht werden, der weiter auf der Endseite angeordnet ist als der Motor, nicht detektiert werden. Selbst wenn eine Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes aufgrund von Vibrationen des Bearbeitungskopfes von einer gewünschten Position versetzt ist, kann eine solche mechanische Vorrichtung des zweiten Vergleichsbeispiels den Versatz nicht detektieren. Andererseits kann die Laserbearbeitungsmaschine 1 für den Fall der Laserbearbeitungsmaschine 1 der ersten Ausführungsform den Versatz detektieren, wenn eine Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes 22 von einer gewünschten Position versetzt ist, da der Sensor 23 an dem Bearbeitungskopf 22 montiert ist.
Außerdem justiert eine mechanische Vorrichtung eines dritten Vergleichsbeispiels eine Bearbeitungsbedingung in einem Laserbearbeitungsprozess, und dadurch wird die Verarbeitungslast für die Situation größer, wenn die Bearbeitungsbedingung justiert wird. Insbesondere wenn die mechanische Vorrichtung eine Vorrichtung ist, die eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausführt, wie zum Beispiel eine Laserbearbeitungsmaschine, kann selbst dann, wenn die Bearbeitungsbedingung während der Laserbearbeitung justiert wird, die Justierung nicht rechtzeitig vorgenommen werden.
Außerdem erfordert es eine lange Zeit, Parameter zu bestimmen, wenn der Maschinenarbeiter die Parameter auf der Basis von Bearbeitungsergebnissen justiert, die erhalten werden, wenn Produkte tatsächlich bearbeitet werden, da der Maschinenarbeiter Parameter durch Wiederholen der Parameterjustierung und der tatsächlichen Bearbeitung bestimmt, und es werden Materialien für die tatsächliche Bearbeitung benötigt. Andererseits justiert die Laserbearbeitungsmaschine 1 der ersten Ausführungsform die Parameter auf der Basis eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der Beschleunigung, die bei einem Probelauf erhalten wird, und den Referenzdaten, und kann dadurch die Parameter in einer kurzen Zeit justieren. Da die Laserbearbeitungsmaschine 1 der ersten Ausführungsform einen Probelauf offline ausführt, werden außerdem keine Materialien für eine tatsächliche Bearbeitung benötigt.
Da die Laserbearbeitungsmaschine 1 die Parameter auf der Basis eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wird, und den Referenzdaten automatisch justiert, können daher gemäß der ersten Ausführungsform die Vibrationen des Antriebsschafts 24 auf einfache Weise unterdrückt werden. Da die Laserbearbeitungsmaschine 1 die Parameter justiert, nachdem ein Probelauf offline ausgeführt wurde, muss die Laserbearbeitungsmaschine 1 außerdem nicht die Parameter während eines Laserbearbeitungsprozesses justieren. Folglich kann die Verarbeitungslast der Steuereinheit 10 für die Situation, wenn die Parameter justiert werden, vermeiden werden. Daher können Vibrationen des Bearbeitungskopfes 22 auf einfache Weise mit geringem Steuerungsaufwand unterdrückt werden. Da die Schaftjustierung des Antriebsschafts 24 in einem anderen Prozess als einem Laserbearbeitungsprozess vorgenommen wird, können außerdem die Parameter in einer kurzen Zeit justiert werden, ohne defekte Produkte zu produzieren. Daher kann die Laserbearbeitungsmaschine 1 in einer kurzen Zeit zu ihrem normalen Zustand zurückkehren, ohne defekte Produkte zu produzieren.
Zweite Ausführungsform.
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung anhand der 11 bis 13 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform sendet eine Laserbearbeitungsmaschine Referenzdaten und die durch den Sensor 23 gemessene Beschleunigung durch eine Netzwerkleitung an eine externe Computervorrichtung, und die externe Computervorrichtung berechnet zu justierende Parameter. Dann empfängt die Laserbearbeitungsmaschine die Parameter von der externen Computervorrichtung und bearbeitet ein Produkt unter Verwendung der empfangenen Parameter.
11 ist ein Schaubild, das eine Konfiguration eines Laserbearbeitungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Von den Komponenten von 11 werden Komponenten, welche die gleichen Funktionen erreichen wie bei der in 1 veranschaulichten Laserbearbeitungsmaschine 1 der ersten Ausführungsform, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine doppelte Beschreibung wird verzichtet.
Ein Laserbearbeitungssystem 100 ist ein System, das Cloud-Computing verwendet, und umfasst eine Laserbearbeitungsmaschine 2 und eine externe Computervorrichtung 90. Das Laserbearbeitungssystem 100 führt die gleichen Prozesse wie die Laserbearbeitungsmaschine 1 unter Verwendung der Laserbearbeitungsmaschine 2 und der externen Computervorrichtung 90 aus. Die Laserbearbeitungsmaschine 2 ist mit der externen Computervorrichtung 90 durch eine Netzwerkleitung verbunden und sendet und empfängt verschiedene Daten zu bzw. von der externen Computervorrichtung 90.
Wie die Laserbearbeitungsmaschine 1, ist die Laserbearbeitungsmaschine 2 eine Vorrichtung, die eine Laserbearbeitung an einem Werkstück 3 mit Hilfe von Laserlicht ausführt. Die Laserbearbeitungsmaschine 2 umfasst die Bearbeitungseinheit 20, eine Steuereinheit 40, welche die Bearbeitungseinheit 20 steuert, und die Anzeigeeinheit 30.
Die Bearbeitungseinheit 20 umfasst den Bearbeitungskopf 22, und der Sensor 23 ist an dem Bearbeitungskopf 22 montiert. Der Sensor 23 sendet die gemessene Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22 an die Steuereinheit 40. Die an die Steuereinheit 40 gesendete Beschleunigung ist - wie im Fall der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Beschleunigung - die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einer Produktbearbeitung gemessen wird, und die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf gemessen wird.
In der Steuereinheit 40 sind Referenzdaten gespeichert, und sie sendet die Referenzdaten und die Beschleunigung von dem Sensor 23 an die externe Computervorrichtung 90. Die in der Steuereinheit 40 gespeicherten Referenzdaten sind, wie im Fall der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Referenzdaten, die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die erhalten wird, wenn der Bearbeitungskopf 22 normal einen Probelauf ausführt.
Die externe Computervorrichtung 90 ist ein Computer, der die Referenzdaten mit der Beschleunigung vergleicht und Parameter auf der Basis eines Ergebnisses des Vergleichs berechnet. Die durch die externe Computervorrichtung 90 berechneten Parameter sind - wie im Fall der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Parameter - Parameter zum Justieren des Betriebes des Antriebsschafts 24. Daher sind die durch die externe Computervorrichtung 90 berechneten Parameter ein Beispiel von Informationen, die zum automatischen Justieren des Antriebsschafts 24 für den Bearbeitungskopf 22 verwendet werden.
Die externe Computervorrichtung 90 sendet die berechneten Parameter an die Steuereinheit 40. Dadurch stellt die Steuereinheit 40 die Parameter von der externen Computervorrichtung 90 als Parameter ein, die verwendet werden, wenn der Antriebsschaft 24 arbeitet. Dann gibt die Steuereinheit 40 eine Instruktion an die Bearbeitungseinheit 20 unter Verwendung der justierten Parameter aus. Die von der Steuereinheit 40 ausgegebene Instruktion ist, wie im Fall einer in der ersten Ausführungsform beschriebenen Bewegungsinstruktion, eine Instruktion zum Steuern des Motors 21. Daher justiert die Steuereinheit 40 die gespeicherten Parameter unter Verwendung der Parameter von der externen Computervorrichtung 90.
12 ist ein Blockschaubild, das Konfigurationen der externen Computervorrichtung und der Steuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Es ist zu beachten, dass in 12 die Darstellung der Bearbeitungseinheit 20 weggelassen ist. Die externe Computervorrichtung 90 umfasst eine Vergleichseinheit 96, welche die gleiche Funktion hat wie die Vergleichseinheit 16; eine Parameterberechnungseinheit 97, die Parameter berechnet; und eine Kommunikationseinheit 98, die eine Kommunikation mit der Laserbearbeitungsmaschine 2 ausführt. Die Kommunikationseinheit 98 ist mit der Vergleichseinheit 96 und der Parameterberechnungseinheit 97 verbunden, und die Vergleichseinheit 96 ist mit der Parameterberechnungseinheit 97 verbunden.
Die Kommunikationseinheit 98 ist mit der Steuereinheit 40 in der Laserbearbeitungsmaschine 2 verbunden und die Referenzdaten und die Beschleunigung von der Steuereinheit 40 empfängt. Die Kommunikationseinheit 98 sendet die Referenzdaten und die Beschleunigung, die von der Steuereinheit 40 empfangen wurden, an die Vergleichseinheit 96. Außerdem sendet die Kommunikationseinheit 98 durch die Parameterberechnungseinheit 97 berechnete Parameter an die Steuereinheit 40. Die Vergleichseinheit 96 vergleicht die Referenzdaten mit der Beschleunigung und sendet ein Ergebnis des Vergleichs an die Parameterberechnungseinheit 97.
Wie im Fall der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Instruktionserstellungseinheit 14 berechnet die Parameterberechnungseinheit 97 Parameter, mit denen der Betrag von Vibrationen des Bearbeitungskopfes 22 maximal so groß ist wie ein bestimmter Wert. Genauer gesagt, berechnet die Parameterberechnungseinheit 97 Parameter auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs zwischen den Referenzdaten und der Beschleunigung. Die Parameterberechnungseinheit 97 sendet die berechneten Parameter an die Kommunikationseinheit 98.
Die in der Laserbearbeitungsmaschine 2 enthaltene Steuereinheit 40 umfasst eine Eingabeeinheit 41, welche die gleiche Funktion hat wie die Eingabeeinheit 11; eine Betriebsinformations-Speichereinheit 42, welche die gleichen Informationen speichert wie die Betriebsinformations-Speichereinheit 12; und eine Referenzdatenspeichereinheit 43, die Referenzdaten speichert wie die Referenzdatenspeichereinheit 13. Außerdem enthält die Steuereinheit 40 eine Instruktionserstellungseinheit 44, die einige der Funktionen der Instruktionserstellungseinheit 14 hat; eine Anomaliebestimmungseinheit 45, welche die gleiche Funktion hat wie die Anomaliebestimmungseinheit 15; eine Ausgabeeinheit 47, welche die gleiche Funktion hat wie die Ausgabeeinheit 17; und eine Kommunikationseinheit 48, die eine Kommunikation mit der externen Computervorrichtung 90 ausführt.
Die Eingabeeinheit 41 ist mit der Betriebsinformations-Speichereinheit 42, der Referenzdatenspeichereinheit 43, der Instruktionserstellungseinheit 44 und der Anomaliebestimmungseinheit 45 verbunden. Außerdem ist die Instruktionserstellungseinheit 44 mit der Betriebsinformations-Speichereinheit 42, der Referenzdatenspeichereinheit 43, der Anomaliebestimmungseinheit 45, der Kommunikationseinheit 48 und der Ausgabeeinheit 47 verbunden. Außerdem ist die Eingabeeinheit 41 mit dem Sensor 23 und der externen Vorrichtung 5 verbunden, die Ausgabeeinheit 47 ist mit dem Motor 21 verbunden, und die Instruktionserstellungseinheit 44 ist mit der Anzeigeeinheit 30 verbunden.
Bei einer Produktbearbeitung nimmt die Eingabeeinheit 41 die Beschleunigung von dem Sensor 23 entgegen und speist die Beschleunigung in die Anomaliebestimmungseinheit 45 ein. Außerdem nimmt die Eingabeeinheit 41 bei einem Probelauf die Beschleunigung von dem Sensor 23 entgegen und speist die Beschleunigung in die Instruktionserstellungseinheit 44 ein. Außerdem gibt die Eingabeeinheit 41 das Bearbeitungsprogramm 121 und das Probelaufprogramm 122 von der externen Vorrichtung 5 in die Betriebsinformations-Speichereinheit 42 ein. Außerdem speist die Eingabeeinheit 41 Referenzdaten von der externen Vorrichtung 5 in die Referenzdatenspeichereinheit 43 ein. Die Betriebsinformations-Speichereinheit 42 speichert das Bearbeitungsprogramm 121 und das Probelaufprogramm 122.
Bei einer Produktbearbeitung trifft die Anomaliebestimmungseinheit 45 eine Anomaliebestimmung, was der gleiche Prozess ist wie bei der Anomaliebestimmungseinheit 15, und sendet ein Bestimmungsergebnis der Anomaliebestimmung an die Instruktionserstellungseinheit 44. Die Instruktionserstellungseinheit 44 sendet die aus der Referenzdatenspeichereinheit 43 gelesenen Referenzdaten und die Beschleunigung, die bei einem Probelauf von der Eingabeeinheit 41 gesendet wurde, an die Kommunikationseinheit 48. Außerdem erstellt die Instruktionserstellungseinheit 44, wie für den Fall der Instruktionserstellungseinheit 14, eine Bewegungsinstruktion, die es dem Bearbeitungskopf 22 ermöglicht, sich zu bewegen, auf der Basis von Parametern. Wenn die Instruktionserstellungseinheit 44 eingestellte Parameter unter Verwendung von Parametern von der externen Computervorrichtung 90 justiert hat, so erstellt die Instruktionserstellungseinheit 44 eine Bewegungsinstruktion auf der Basis der justierten Parameter.
Die Kommunikationseinheit 48 ist mit der Kommunikationseinheit 98 in der externen Computervorrichtung 90 verbunden und sendet die Referenzdaten und die Beschleunigung an die externe Computervorrichtung 90 und empfängt Parameter von der externen Computervorrichtung 90.
Als Nächstes wird ein Bearbeitungsprozessablauf beschrieben, der durch das Laserbearbeitungssystem 100 ausgeführt wird. In dem Laserbearbeitungssystem 100 führen die externe Computervorrichtung 90 und die Laserbearbeitungsmaschine 2 eine Laserbearbeitung unter Verwendung des gleichen Verfahrensablaufs aus wie der in 3 beschriebene Bearbeitungsprozessablauf der ersten Ausführungsform. Genauer gesagt, führt die Laserbearbeitungsmaschine 2 die Prozesse in den in 3 veranschaulichten Schritten S10 bis S50 aus, und danach führt die externe Computervorrichtung 90 die Prozesse in den Schritten S60 bis S80 aus. Dann führt die Laserbearbeitungsmaschine 2 den Prozess in Schritt S90 aus. Es ist zu beachten, dass auch in der zweiten Ausführungsform, wie im Fall der ersten Ausführungsform, falls die Anomaliebestimmungseinheit 45 eine Anomalie detektiert hat, d. h. für den Fall von Ja in Schritt S30, die Laserbearbeitungsmaschine 2 durch den Betrieb der Steuereinheit 40 einen Probelauf in Schritt S40 ausführt.
Nun werden die Prozesse in den Schritten S60 bis S80 beschrieben, die durch die externe Computervorrichtung 90 ausgeführt werden. Die Laserbearbeitungsmaschine 2 sendet Referenzdaten und die Beschleunigung, die während eines Probelaufs gemessen wurde, an die externe Computervorrichtung 90. In der externen Computervorrichtung 90 vergleicht die Vergleichseinheit 96 bei Schritt S60 die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes 22, die bei einem Probelauf erhalten wurde, mit den Referenzdaten.
Dann bestimmt die Vergleichseinheit 96 bei Schritt S70, ob die Parameter justiert werden müssen, durch den gleichen Prozess wie der Prozess der Vergleichseinheit 16. Dann sendet die Vergleichseinheit 96 ein Ergebnis des Vergleichs zwischen der Beschleunigung und den Referenzdaten und den Betrag der Differenz Δa an die Parameterberechnungseinheit 97.
Falls die Vergleichseinheit 96 bestimmt, dass die Parameter justiert werden müssen, d. h. für den Fall von Ja in Schritt S70, berechnet die Parameterberechnungseinheit 97 zweckmäßige Parameter. Dann sendet die Kommunikationseinheit 98 die durch die Parameterberechnungseinheit 97 berechneten Parameter an die Kommunikationseinheit 48 in der Laserbearbeitungsmaschine 2. Dadurch justiert die Instruktionserstellungseinheit 44 bei Schritt S80 die Parameter. Dann bearbeitet die Laserbearbeitungsmaschine 2 bei Schritt S90 ein nächstes Werkstück 3, das ein Produkt wird.
Wenn hingegen die Vergleichseinheit 96 bestimmt, dass die Parameter nicht justiert werden müssen, d. h. für den Fall von Nein in Schritt S70, justiert die Parameterberechnungseinheit 97 die Parameter nicht. In diesem Fall generiert die Parameterberechnungseinheit 97 Informationen, die anzeigen, dass es keine Änderung der Parameter gibt. Dann sendet die externe Computervorrichtung 90 die durch die Parameterberechnungseinheit 97 generierten Informationen an die Laserbearbeitungsmaschine 2. Dadurch bearbeitet die Laserbearbeitungsmaschine 2 bei Schritt S90 ein nächstes Werkstück 3, das ein Produkt wird, ohne die Parameter zu ändern. Es ist zu beachten, dass die Laserbearbeitungsmaschine 2 so eingestellt werden kann, dass sie automatisch die Prozesse in Schritt S40 und S50 ausführt, ohne eine Instruktion von dem Maschinenarbeiter entgegenzunehmen.
Nun wird eine Hardware-Konfiguration der Steuereinheiten 10 und 40 beschrieben. Es ist zu beachten, dass, da die Steuereinheiten 10 und 40 die gleiche Hardware-Konfiguration haben, hier die Hardware-Konfiguration der Steuereinheit 40 beschrieben wird.
13 ist ein Schaubild, das eine beispielhafte Hardware-Konfiguration der Steuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Die Steuereinheit 40 kann durch einen in 13 veranschaulichten Steuerschaltkreis 300 implementiert werden, d. h. einen Prozessor 301 und einen Speicher 302. Zu Beispielen des Prozessors 301 gehören eine zentrale Verarbeitungseinheit (auch als eine CPU, eine Verarbeitungseinheit, eine Arithmetikeinheit, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer, ein Prozessor oder ein DSP bezeichnet) und eine System-Large-Scale-Integration (LSI). Zu Beispielen des Speichers 302 gehören ein Direktzugriffsspeicher (RAM) und ein Nurlesespeicher (ROM).
Die Steuereinheit 40 wird implementiert, indem der Prozessor 301 ein Programm zum Ausführen des Betriebes der Steuereinheit 40, das in dem Speicher 302 gespeichert ist, liest und ausführt. Des Weiteren lässt sich sagen, dass das Programm dazu dient, einen Computer zu veranlassen, einen Verfahrensablauf oder ein Verfahren der Steuereinheit 40 auszuführen. Der Speicher 302 wird auch als ein temporärer Speicher für die Situation verwendet, wenn der Prozessor 301 verschiedene Arten von Prozessen ausführt.
Das durch den Prozessor 301 ausgeführte Programm kann durch ein Computerprogrammprodukt implementiert werden, das eine Aufzeichnungsmedium ist, auf dem das Programm gespeichert ist. Ein Beispiel des Aufzeichnungsmediums ist in diesem Fall ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium, auf dem das Programm gespeichert ist.
Daher kann die Laserbearbeitungsmaschine 2 gemäß der zweiten Ausführungsform - da die Laserbearbeitungsmaschine 2 Parameter unter Verwendung der externen Computervorrichtung 90 berechnet - automatisch die Parameter mit einer kleineren Verarbeitungslast justieren als die Laserbearbeitungsmaschine 1. Zusätzlich sind in dem Laserbearbeitungssystem 100 dank des Speicherns von Referenzdaten im Voraus in einer anderen Vorrichtung als der Steuereinheit 40 - wie zum Beispiel der externen Computervorrichtung 90 oder einem Server - die Daten, die von der Steuereinheit 40 an die externe Computervorrichtung 90 zu senden sind, lediglich die Beschleunigung, und dadurch kann das Laserbearbeitungssystem 100 auf einfache Weise die Parameter mit einem geringen Kommunikationsaufwand justieren.
Die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen zeigen ein Beispiel des Inhalts der vorliegenden Erfindung und können auch mit anderen öffentlich bekannten Techniken kombiniert werden, oder einige der Konfigurationen können auch weggelassen oder geändert werden, ohne vom Wesen und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1,2: Laserbearbeitungsmaschine;
3: Werkstück;
5: externe Vorrichtung;
10,40: Steuereinheit;
11,41: Eingabeeinheit;
12,42: Betriebsinformations-Speichereinheit;
13,43: Referenzdatenspeichereinheit;
14,44: Instruktionserstellungseinheit;
15,45: Anomaliebestimmungseinheit;
16,96: Vergleichseinheit;
17,47: Ausgabeeinheit;
20: Verarbeitungseinheit;
21: Motor;
22: Bearbeitungskopf;
23: Sensor;
24: Antriebsschaft;
30: Anzeigeeinheit;
48,98: Kommunikationseinheit;
51, 61, 62: Positionskennlinie;
52, 63, 64: Geschwindigkeitskennlinie;
53, 55, 65a, 65b, 66, 68: Beschleunigungskennlinie;
54,67: Frequenzkennlinie;
71: Pfad;
90: externe Computervorrichtung;
97: Parameterberechnungseinheit;
100: Laserbearbeitungssystem;
121: Bearbeitungsprogramm;
122: Probelaufprogramm.

Claims

Laserbearbeitungsmaschine (1), welche einen Bearbeitungskopf (22) mit einem Sensor (23) und eine Steuervorrichtung (10) aufweist, in die ein Signal von dem Sensor (23) eingespeist wird, wobei der Sensor (23) ein Beschleunigungssensor zum Messen der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes (22) bei Bewegung des Bearbeitungskopfes (22) ist, wobei die Steuervorrichtung (10) anhand des Signals bestimmt, ob ein Antriebsschaft (24) für den Bearbeitungskopf (22) Justage benötigt, und wobei die Steuervorrichtung (10), wenn der Antriebsschaft (24) in einem Zustand ist, der Justage benötigt, den Antriebsschaft für den Bearbeitungskopf in einem von einem Laserbearbeitungsprozess verschiedenen Prozess justiert.
Laserbearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 1, wobei der Antriebsschaft (24) durch Vergleichen von Daten eines Signals von dem Sensor (23) mit zuvor gespeicherten Daten justiert wird, die während des normalen Betriebes erhalten wurden.
Laserbearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn der Antriebsschaft (24) in dem Zustand ist, dass er Justage benötigt, die Tatsache, dass der Antriebsschaft (24) Justage benötigt, einer externen Quelle mitgeteilt wird.
Laserbearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 3, wobei die der externen Quelle mitgeteilten Informationen Informationen umfassen, die unter Verwendung von Daten eines Signals, das von dem Sensor (23) in dem Laserbearbeitungsprozess ausgegeben wird, oder von Daten eines Signals, das von dem Sensor ausgegeben wird, berechnet werden.
Laserbearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung (10) den Antriebsschaft (24) so justiert, dass eine Differenz zwischen einer Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes (22), die in dem anderen Prozess erhalten wurden, und einer Bewegungsbahn des Bearbeitungskopfes, die den Daten entspricht, die während des normalen Betriebes erhalten wurden, verringert wird.
Laserbearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 2, wobei die Daten, die während des normalen Betriebes erhalten wurden, Daten eines Signals sind, das tatsächlich von dem Sensor (23) in dem anderen Prozess ausgegeben wird, wenn der Betrieb des Bearbeitungskopfes normal ist.
Laserbearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuervorrichtung (10) den Antriebsschaft (24) justiert, indem sie die Beschleunigung des Bearbeitungskopfes (22), die bei einer Bewegung erhalten wird, der Bewegungsgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes, einer Verstärkung, die verwendet wird, wenn die Bewegung des Bearbeitungskopfes (22) gesteuert wird, oder von Zeitpunkten, an denen sich der Bearbeitungskopf (22) bewegt, justiert.
Laserbearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung (10) den Antriebsschaft (24) justiert durch: Ausführen einer Frequenztransformation an den Daten des Signals, das von dem Sensor (23) in dem anderen Prozess ausgegeben wird, Extrahieren eines ersten maximalen Wertes aus Ergebnissen der Transformation, Vergleichen des ersten maximalen Wertes mit einem zweiten maximalen Wert, und Justieren eines Filterbereichs eines Bandsperrfilters auf der Basis eines Ergebnisses des Vergleichs zwischen dem ersten maximalen Wert und dem zweiten maximalen Wert, wobei der erste maximale Wert ein maximaler Wert von Stärken von Frequenzen unter Ausschluss einer Frequenz von 0 ist, der zweite maximale Wert ein maximaler Wert von Stärken von Frequenzen unter Ausschluss einer Frequenz von 0 unter Frequenzen ist, die durch Ausführen einer Frequenztransformation an den Daten erhalten werden, die während des normalen Betriebes erhalten wurden, und das Bandsperrfilter eine Frequenz von Vibrationen des Bearbeitungskopfes (22) filtert.
Laserbearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei, wenn der Betrieb des Antriebsschafts (24) als Ergebnis des Justierens des Antriebsschafts (24) einen zulässigen Bereich übersteigt, die Steuervorrichtung (10) an die externen Quelle Informationen übermittelt, die das Überschreiten des zulässigen Bereichs angeben.
Laserbearbeitungssystem (100), das umfasst: eine Laserbearbeitungsmaschine (2), die einen Bearbeitungskopf (22), der einen Sensor (23) aufweist, und eine Steuervorrichtung (10), in die ein Signal von dem Sensor (23) eingespeist wird, umfasst; und eine externe Computervorrichtung (90) zum Empfangen des Signals von der Steuervorrichtung (40), wobei die externe Computervorrichtung (90) mit der Laserbearbeitungsmaschine (2) durch eine Netzwerkleitung verbunden ist, wobei der Sensor (23) ein Beschleunigungssensor zum Messen der Beschleunigung des Bearbeitungskopfes (22) bei Bewegung des Bearbeitungskopfes (22) ist, wobei die Steuervorrichtung (40) anhand des Signals bestimmt, ob ein Antriebsschaft (24) für den Bearbeitungskopf (22) Justage benötigt, wobei die externe Computervorrichtung (90), wenn der Antriebsschaft (24) in einem Zustand ist, der Justage benötigt, Informationen zum Justieren des Antriebsschafts für den Bearbeitungskopf in einem von einem Laserbearbeitungsprozess verschiedenen Prozess generiert und die generierten Informationen an die Steuervorrichtung (40) sendet., und wobei die Steuervorrichtung (40) die Informationen empfängt und den Antriebsschaft für den Bearbeitungskopf (22) unter Verwendung der Informationen justiert.
Laserbearbeitungssystem (100) nach Anspruch 10, wobei der Antriebsschaft (24) durch Vergleichen von Daten eines Signals von dem Sensor (23) mit zuvor gespeicherten Daten justiert wird, die während des normalen Betriebes erhalten wurden.
Laserbearbeitungssystem (100), nach Anspruch 10 oder 11, wobei, wenn der Antriebsschaft (24) in dem Zustand ist, dass er Justage benötigt, die Tatsache, dass der Antriebsschaft (24) Justage benötigt, einer externen Quelle mitgeteilt wird.