JP5219974B2

JP5219974B2 - 加工制御装置、レーザ加工装置およびレーザ加工システム

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Publication number: JP5219974B2
Application number: JP2009222698A
Authority: JP
Inventors: 友則迎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-09-28
Also published as: JP2011067858A; CN102033511B; CN102033511A; TW201111086A

Description

本発明は、ワークに対する加工角度に応じた加工制御を行う加工制御装置、レーザ加工装置およびレーザ加工システムに関する。

３次元レーザ加工機は、基本的にワーク表面に対して面直にレーザを照射させることによりレーザ加工を行っている。このような３次元レーザ加工機では、加工位置を示す各教示ポイントで、ワークに対する加工ノズルの方向（レーザ光の入射角度）を適切な方向に設定するとともに、加工ヘッドを適切な移動速度で移動させながら加工する必要がある。

例えば、加工ヘッドの移動速度を設定する手段として、教示ポイント間の各軸の移動量をもとに移動速度を算出する速度設定機能を有した３次元レーザ加工機がある。また、ワークに対する加工ノズルの方向を設定する３次元レーザ加工機として、Ｚ軸（鉛直軸）の中心軸線周りに回転可能な回転軸（Ｗ軸）と、Ｚ軸に対して傾斜した軸線周りに回転可能な姿勢軸（Ｕ軸）とを有し、回転軸および姿勢軸を回転させた際に、加工点が不変なヘッド構造（加工ヘッド構造）をもつ３次元レーザ加工機がある。

例えば、特許文献１に記載の３次元レーザ加工機では、現在の回転軸および姿勢軸の角度からノズル方向ベクトルを算出すると共に、一定時間に姿勢軸が変化した角度を算出している。そして、姿勢軸の角度変化量に応じてノズル方向ベクトルのＸＹ方向を一定に保つように回転軸を回す角度を算出し、算出した角度分、回転軸を回転させる制御を行なっている。

国際公開第０１／０８７５３２号

上記従来の技術では、ワークに対する加工ノズルの角度に関わらず、所定の移動速度で加工ヘッドを移動させていた。また、上記従来の技術に、加工ヘッドの移動速度を算出する速度設定機能を適用した場合、加工ノズル方向が加工面に対して常に面直の方向であるものとして、各教示ポイントでの加工ヘッドの移動速度が設定されることとなる。そのため、実際に面直でない部分は、ワークに対して加工ノズル方向が傾いた分だけ板厚が増加するので加工不良になりやすいという問題があった。また、手動で速度修正を行うと、速度修正のティーチング作業に長時間を要するとともに、適切な速度修正が困難であるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加工ヘッドの適切な移動速度を短時間で設定できるとともに加工不良を低減することができる加工制御装置、レーザ加工装置およびレーザ加工システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明はレーザを照射することによりワークの３次元レーザ加工を制御する加工制御装置において、前記ワーク上に設定される加工位置での前記ワークの面方向と前記加工ヘッドの加工ノズル方向とがなす角度に基づいて、前記加工位置での前記角度に応じた前記加工ヘッドの移動速度を前記加工位置毎に設定する移動速度設定部と、設定された前記移動速度に従って前記ワークへの制御指示を出力して前記３次元レーザ加工を制御する制御部と、基準速度に対する減速量と前記角度との対応関係を示す対応関係情報を予め記憶しておく記憶部と、を備え、前記移動速度設定部は、前記対応関係情報から前記角度に応じた減速量を抽出し、抽出した減速量を用いて前記移動速度を設定することを特徴とする。

本発明によれば、基準速度に対する減速量と前記角度との対応関係を示す対応関係情報から角度に応じた減速量を抽出し、抽出した減速量を用いて移動速度を設定するので、加工ヘッドの適切な移動速度を短時間で設定できるとともに加工不良を低減することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態に係る３次元レーザ加工機の構成を示す図である。図２は、加工ヘッドの構成の一例を示す図である。図３は、実施の形態に係るレーザ加工システムの構成を示すブロック図である。図４は、ワークに対するノズル角度を説明するための図である。図５は、各教示ポイントでのノズル角度を説明するための図である。図６は、ワーク形状に応じたノズル角度を説明するための図である。図７は、レーザ加工システムの動作手順を示すフローチャートである。図８は、角度／速度対応情報の一例を示す図である。図９は、ＮＣデータの構成例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る加工制御装置、レーザ加工装置およびレーザ加工システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る３次元レーザ加工機の構成を示す図である。図１では、３次元レーザ加工機１００の構成例を斜視図として示している。３次元レーザ加工機１００は、後述のＮＣデータ１０１Ａと、各教示ポイントでのワークＷに対する加工ノズル１０の角度（後述のノズル角度θ）と、に基づいて、各教示ポイントでの加工ヘッド９の移動速度（後述の移動速度ｄ）を設定する。そして、教示ポイント毎に設定した移動速度ｄで加工ヘッド９を移動させながらワークＷの３次元レーザ加工を行う。

３次元レーザ加工機１００は、ベッド１上にＸ軸方向に移動可能に設けられたワークテーブル２と、左右のコラム４，５間に水平に掛け渡されたクロスレール６と、クロスレール６にＹ軸方向に移動可能に設けられたＹ軸ユニット７と、Ｙ軸ユニット７にＺ軸方向に移動可能に設けられたＺ軸ユニット８と、Ｚ軸ユニット８に取り付けられた加工ヘッド９と、加工ヘッド９の先端部に取り付けられた加工ノズル（レーザ用ノズル）１０と、コンピュータ式の加工制御装置３０を有している。

加工制御装置３０は、マンマシンインタフェースとして、操作盤１１Ａ、ＣＲＴ等の画面表示部１１Ｂを具備している。ワークテーブル２、Ｙ軸ユニット７、Ｚ軸ユニット８は、それぞれ、図示省略のＸ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ、Ｚ軸サーボモータによって駆動され、加工制御装置３０からの各軸指令によって位置制御される。

加工ヘッド９は、従来のものと同様に構成されている。図２は、加工ヘッドの構成の一例を示す図である。加工ヘッド９は、Ｚ軸ユニット８の先端に軸受部材１３によってα軸（Ｚ軸）の中心軸線周りに回転可能な回転軸１４と、回転軸１４の先端に軸受部材１５によって取り付けられてα軸に対して傾斜した軸線周り（β軸）に回転可能な姿勢軸１６とを有し、姿勢軸１６の先端に加工ノズル１０が取り付けられている。回転軸１４はα軸サーボモータ１７によって回転駆動され、姿勢軸１６はβ軸サーボモータ１８によって回転駆動される。

Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ、Ｚ軸サーボモータ（図示省略）、α軸サーボモータ１７、β軸サーボモータ１８は、それぞれ加工制御装置３０からの駆動信号によって駆動される。また、各軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、α軸、β軸）のサーボモータは、ティーチングデータに従ってワークテーブル２上のワーク（被加工物）Ｗに対する加工ノズル１０の離間距離を一定に保持しながらレーザ光のスポットが加工線周りを倣うと共に加工ノズル１０の方向がワークＷの表面に対してほぼ垂直（法線）となるよう加工制御装置３０によって制御される。これにより、回転軸１４および姿勢軸１６を回転させた際に、加工点を不変とすることが可能となる。

図３は、実施の形態に係るレーザ加工システムの構成を示すブロック図である。レーザ加工システムは、ＣＡＤ／ＣＡＭ（Computer Aided Design／Computer Aided Manufacturing）２０と、加工制御装置３０と、加工処理装置（加工処理部）４０と、を備えている。

ＣＡＤ／ＣＡＭ２０は、加工するワークＷ（製品）の設計と加工を支援（オフラインティーチング）するコンピュータなどの装置である。ＣＡＤ／ＣＡＭ２０は、入力部２１、ワーク形状情報記憶部２２、加工ヘッド位置情報算出部２３、ノズル角度算出部２４、ＮＣデータ作成部２５、出力部２６、ワーク形状設計部２７を備えている。

入力部２１は、ワークＷの加工後形状（製品）を設計する設計者から入力される指示情報（ワークＷの形状を設定するための指示）を入力する。入力部２１は、入力した指示情報をワーク形状設計部２７に送る。ワーク形状設計部２７は、入力された指示情報に従ってワークＷの形状を設計し、設計したワークＷの形状に関する情報（以下、ワーク形状情報ａという）をワーク形状情報記憶部２２に送る。ワーク形状情報記憶部２２は、ワーク形状情報ａを記憶するメモリなどである。

加工ヘッド位置情報算出部２３は、ワーク形状情報記憶部２２内のワーク形状情報ａに基づいて、レーザ加工中の加工ヘッド９の位置（教示ポイントの位置）に関する情報（以下、加工ヘッド位置情報ｂという）を算出する。加工ヘッド位置情報ｂは、例えば加工ヘッド９のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、α軸方向、β軸方向の各座標である。加工ヘッド位置情報算出部２３は、算出した加工ヘッド位置情報ｂをノズル角度算出部２４とＮＣデータ作成部２５に送る。

ノズル角度算出部２４は、ワーク形状情報記憶部２２内のワーク形状情報ａと、加工ヘッド位置情報算出部２３が算出した加工ヘッド位置情報ｂと、に基づいて、各教示ポイントでのワークＷに対する加工ノズル１０の角度（ノズル角度θ）（角度情報）を算出する。ノズル角度算出部２４は、ノズル角度θをＮＣデータ作成部２５に送る。

図４は、ワークに対するノズル角度を説明するための図である。ノズル角度θは、ワークＷ表面の法線ベクトルＮ（ワークＷの面方向）と、加工ノズル１０からレーザ光を出射する方向（加工ノズル方向Ｍ）と、がなす角度である。加工ヘッド９の加工ノズル方向Ｍを、ワークＷ表面の法線ベクトルＮと同じ方向（面直）にすると、加工するワークＷの厚さがＬ１となる。一方、加工ヘッド９の加工ノズル方向ＭとワークＷ表面の法線ベクトルＮとの間に０°以外の所定の角度（ノズル角度θ）を与えると、加工するワークＷの厚さがＬ２（Ｌ２＞Ｌ１）となる。

ＮＣデータ作成部２５は、ノズル角度算出部２４からのノズル角度θと、加工ヘッド位置情報算出部２３が算出した加工ヘッド位置情報ｂと、に基づいて、ワークＷを加工するためのＮＣデータ（後述のＮＣデータ１０１Ａ）を作成する。ＮＣデータ１０１Ａは、教示ポイント毎の加工ヘッド９の位置（座標）と、ノズル角度θと、を含んで構成されたティーチングプログラム（数値制御プログラム）である。ＮＣデータ作成部２５は、作成したＮＣデータ１０１Ａを出力部２６に送る。出力部２６は、ＮＣデータ作成部２５が作成したＮＣデータ１０１Ａを出力し、加工制御装置３０に送る。

加工制御装置３０は、入力部３１、角度／速度対応情報記憶部３２、移動速度設定部（速度設定機能）３３、ＮＣデータ作成部３４、制御指示部（制御部）３５を備えている。入力部３１は、ＣＡＤ／ＣＡＭ２０の出力部２６から送られてくるＮＣデータ１０１Ａを入力する。入力部３１は、入力したＮＣデータ１０１Ａを移動速度設定部３３とＮＣデータ作成部３４に送る。

角度／速度対応情報記憶部３２は、ノズル角度θと加工ヘッド９の移動速度ｄとの対応関係に関する情報（後述の角度／速度対応情報１０２）を記憶するメモリなどである。角度／速度対応情報（対応関係情報）１０２は、ノズル角度θが何れの角度である場合に、何れの移動速度ｄで加工ヘッド９を移動させるかを規定した情報である。

移動速度設定部３３は、入力部３１からのＮＣデータ１０１Ａと、角度／速度対応情報記憶部３２内の角度／速度対応情報１０２と、に基づいて、各教示ポイントでの加工ヘッド９の移動速度ｄを設定する。具体的には、移動速度設定部３３は、ＮＣデータ１０１Ａ内からノズル角度θを抽出するとともに、角度／速度対応情報１０２内からノズル角度θに対応する加工ヘッド９の移動速度ｄを抽出する。移動速度設定部３３は、設定した移動速度ｄをＮＣデータ作成部３４に送る。

ＮＣデータ作成部３４は、入力部３１からのＮＣデータ１０１Ａと、移動速度設定部３３が算出した移動速度ｄと、に基づいて、ワークＷを加工するためのＮＣデータ（後述のＮＣデータ１０１Ｂ）を作成する。ＮＣデータ１０１Ｂは、ＮＣデータ１０１Ａに各教示ポイントでの移動速度ｄを付加した数値制御プログラムである。ＮＣデータ作成部３４は、作成したＮＣデータ１０１Ｂを制御指示部３５に送る。

制御指示部３５は、数値制御装置（ＮＣ：Numerical Control）であり、ＮＣデータ作成部３４が作成したＮＣデータ１０１Ｂに基づいて、加工処理装置４０を制御する。制御指示部３５は、加工処理装置４０を制御するための制御指示情報を加工処理装置４０に送る。本実施の形態の制御指示部３５は、例えばＮＣデータ１０１Ｂ内の移動速度ｄに基づいて、各教示ポイントにおける加工ヘッド９の移動速度ｄを制御する指示を加工処理装置４０に送る。

加工制御装置３０および加工処理装置４０が３次元レーザ加工機１００に対応している。したがって、加工処理装置４０は、ベッド１と、ワークテーブル２と、左右のコラム４，５と、クロスレール６、Ｙ軸ユニット７と、Ｚ軸ユニット８と、加工ヘッド９と、加工ノズル１０と、を有している。加工処理装置４０は、加工制御装置３０の制御指示部３５から送られてくる制御指示情報に従って、ワークＷをレーザ加工する。本実施の形態の加工処理装置４０は、教示ポイント毎に制御指示部３５からの指示に従った移動速度ｄで加工ヘッド９を移動させる。

つぎに、ＮＣデータ１０１ＡやＮＣデータ１０１Ｂで設定される、各教示ポイントでのノズル角度θについて説明する。図５は、各教示ポイントに設定されるノズル角度を説明するための図である。ＮＣデータ１０１Ａ，１０１Ｂ内には、加工ヘッド９の位置として、例えば教示ポイントＰ１〜Ｐ４が設定される。この教示ポイントＰ１〜Ｐ４は、ワークＷ上の加工位置に対応している。

教示ポイントＰ１でのワークＷは、ＸＹ平面に平行な形状を有しており、教示ポイントＰ３でのワークＷは、ＹＺ平面に平行な形状を有している。また、教示ポイントＰ２でのワークＷは、ＸＹ平面およびＹＺ平面と４５°の角度をなす形状を有している。また、教示ポイントＰ４でのワークＷは、ＸＹ平面に平行な形状を有している。教示ポイントＰ１，Ｐ２では、加工ノズル１０の方向がワークＷの表面に対してほぼ垂直となるようノズル角度θ（０°）が設定されている。

ところが、加工位置によっては、加工ヘッド９とワークＷとの衝突を避けるため、ワークＷの表面に垂直な法線ベクトルＮと加工ノズル１０からのレーザ光出射方向（加工ノズル方向Ｍ）との間に所定の角度（０°よりも大きなノズル角度θ）を持たせる場合がある。例えば、教示ポイントＰ３の近傍では、ノズル角度θを０°とすると、加工ヘッド９とワークＷとが接触してしまう。具体的には、教示ポイントＰ３の近傍でノズル角度θを０°（ワークＷの主面と加工ノズル１０のなす角度が９０°）とすると、教示ポイントＰ３の加工時に、教示ポイントＰ４の設定されているワークＷのワーク面ｗ１と加工ヘッド９とが接触する。

図６は、ワーク形状に応じたノズル角度を説明するための図である。図６では、教示ポイントＰ３近傍のワークＷの形状と加工ヘッド９の位置を示している。同図に示すように、教示ポイントＰ３近傍の加工位置ｗ２を加工する際に、ノズル角度θを０°とすると、加工位置ｗ２では加工ノズル１０の先端がＹＺ平面と垂直になる。これにより、姿勢軸１６がワーク面ｗ１と接触することとなる。このため、ＮＣデータ１０１Ａ，１０１Ｂでは、教示ポイントＰ３に対してノズル角度θが所定の角度（加工ヘッド９とワークＷとが干渉しない角度）をなすよう設定される。

また、図４で説明したように、加工ヘッド９にθ＞０°のノズル角度θを設定すると、ノズル角度θが０°である場合と比べて、加工ヘッド９が傾いた分だけ加工するワークＷの板厚が増加する。θ＞０°のノズル角度θでワークＷを加工する場合に、θ＝０°のノズル角度θでワークＷを加工する場合の移動速度と同じ移動速度で加工ヘッド９を移動させると、加工不良となる場合がある。そこで、本実施の形態では、ノズル角度θに応じて加工ヘッド９の移動速度ｄ（基準速度に対する減速量）を設定する。なお、以下では、教示ポイントＰ１〜Ｐ４などの教示ポイントを教示ポイントＰｘという場合がある。

つぎに、実施の形態に係るレーザ加工システムの動作手順について説明する。図７は、レーザ加工システムの動作手順を示すフローチャートである。ＣＡＤ／ＣＡＭ２０では、設計者からワークＷの形状を設定するための指示情報が入力部２１を介してワーク形状設計部２７に入力される。ワーク形状設計部２７は、入力された指示情報に従ってワークＷの形状を設計し、設計したワーク形状情報ａをワーク形状情報記憶部２２に送る。ワーク形状情報記憶部２２は、ワーク形状情報ａを記憶しておく。

加工ヘッド位置情報算出部２３は、ワーク形状情報記憶部２２内のワーク形状情報ａに基づいて、レーザ加工中の加工ヘッド９の位置に関する加工ヘッド位置情報ｂを算出する（ステップＳ１０）。加工ヘッド位置情報算出部２３は、算出した加工ヘッド位置情報ｂをノズル角度算出部２４とＮＣデータ作成部２５に送る。

ノズル角度算出部２４は、ワーク形状情報記憶部２２内のワーク形状情報ａと、加工ヘッド位置情報算出部２３が算出した加工ヘッド位置情報ｂと、に基づいて、各教示ポイントＰｘでのノズル角度θを算出する（ステップＳ２０）。ノズル角度算出部２４は、ノズル角度θをＮＣデータ作成部２５に送る。

ＮＣデータ作成部２５は、ノズル角度算出部２４からのノズル角度θと、加工ヘッド位置情報算出部２３が算出した加工ヘッド位置情報ｂと、に基づいて、ノズル角度θを有したＮＣデータ１０１Ａを作成する（ステップＳ３０）。ＮＣデータ作成部２５は、作成したＮＣデータ１０１Ａを出力部２６に送る。出力部２６は、ＮＣデータ作成部２５が作成したＮＣデータ１０１Ａを加工制御装置３０に送る。

加工制御装置３０へは、ＣＡＤ／ＣＡＭ２０の出力部２６から送られてくるＮＣデータ１０１Ａが、入力部３１を介して移動速度設定部３３とＮＣデータ作成部３４に入力される。

移動速度設定部３３は、入力部３１からのＮＣデータ１０１Ａと、角度／速度対応情報記憶部３２内の角度／速度対応情報１０２と、に基づいて、各教示ポイントＰｘでの加工ヘッド９の移動速度ｄを設定する。ここで、角度／速度対応情報１０２について説明する。

図８は、角度／速度対応情報の一例を示す図である。角度／速度対応情報１０２では、ノズル角度θと、加工ヘッド９の移動速度ｄと、が対応付けられている。例えば、０°≦θ＜３０°と移動速度ｄの１００％（基準値）とが対応付けられ、３０°≦θ＜６０°と移動速度ｄの６０％とが対応付けられ、６０°≦θ＜９０°と移動速度ｄの３０％とが対応付けられている。移動速度ｄが１００％である場合、減速は０％であり、移動速度ｄが６０％である場合、減速は４０％であり、移動速度ｄが３０％である場合、減速は７０％である。

移動速度設定部３３は、ＮＣデータ１０１Ａ内から教示ポイント毎のノズル角度θを抽出するとともに、角度／速度対応情報１０２内から各ノズル角度θに対応する加工ヘッド９の移動速度ｄを抽出する。例えば、ノズル角度θが４５°である場合、移動速度設定部３３は、角度／速度対応情報１０２内からθ＝４５°に対応する移動速度ｄとして６０％を抽出し、この６０％を移動速度ｄに設定する（ステップＳ４０）。移動速度設定部３３は、設定した移動速度ｄをＮＣデータ作成部３４に送る。

ＮＣデータ作成部３４は、入力部３１からのＮＣデータ１０１Ａと、移動速度設定部３３が算出した移動速度ｄと、に基づいて、ＮＣデータ１０１Ｂを作成する。ＮＣデータ作成部３４は、ＮＣデータ１０１Ａに各教示ポイントＰｘでの移動速度ｄを設定することによってＮＣデータ１０１Ｂを作成する。ＮＣデータ作成部３４は、例えば、教示ポイントＰ３での移動速度ｄを６０％としたＮＣデータ１０１Ｂを作成する（ステップＳ５０）。ＮＣデータ作成部３４は、作成したＮＣデータ１０１Ｂを制御指示部３５に送る。

ここで、ＮＣデータ１０１Ａ，１０１Ｂの構成について説明する。図９は、ＮＣデータの構成例を示す図である。図９では、上段側にＮＣデータ１０１Ａを示し、下段側にＮＣデータ１０１Ｂを示している。ＮＣデータ１０１Ａは、教示ポイントＰｘ毎の加工ヘッド位置情報ｂと、教示ポイントＰｘ毎のノズル角度θと、を含んで構成されている。また、ＮＣデータ１０１Ｂは、教示ポイントＰｘ毎の加工ヘッド位置情報ｂと、教示ポイントＰｘ毎のノズル角度θと、教示ポイントＰｘ毎の移動速度ｄと、を含んで構成されている。換言すると、ＮＣデータ１０１Ｂは、ＮＣデータ１０１Ａに各教示ポイントＰｘでの移動速度ｄを付加した構成となっている。

レーザ加工システムでは、教示ポイントＰｘ毎に移動速度ｄを設定した後、ワークＷの試し加工が行われ、試し加工で問題がなければ、ワークＷの量産加工が行われる。試し加工や量産加工を行う際には、制御指示部３５は、ＮＣデータ作成部３４が作成したＮＣデータ１０１Ｂに基づいて、加工処理装置４０を制御するための制御指示情報を加工処理装置４０に送り、これにより加工処理装置４０を制御する。

加工処理装置４０は、加工制御装置３０の制御指示部３５から送られてくる制御指示情報に従って、ワークＷをレーザ加工する（ステップＳ６０）。本実施の形態の加工処理装置４０は、教示ポイントＰｘ毎に制御指示部３５からの制御指示情報に従った移動速度ｄで加工ヘッド９を移動させる。

なお、本実施の形態では、ＮＣデータ作成部２５が、加工ヘッド位置情報ｂとノズル角度θとに基づいて、ＮＣデータ１０１Ａを作成する場合について説明したが、ＮＣデータ作成部２５は、ワーク形状情報ａとノズル角度θとに基づいて、ＮＣデータ１０１Ａを作成してもよい。

また、本実施の形態では、ＣＡＤ／ＣＡＭ２０がＮＣデータ１０１Ａにノズル角度θを付加する場合について説明したが、ＣＡＤ／ＣＡＭ２０は、ノズル角度θの代わりに各教示ポイントＰｘでのワークＷ面の法線ベクトルＮをＮＣデータ１０１Ａに付加してもよい。この場合、加工制御装置３０の移動速度設定部３３が、加工ヘッド９の加工ノズル方向ベクトルとワークＷ面の法線ベクトルＮと、に基づいて、ノズル角度θを算出する。これにより、３次元レーザ加工機１００側で加工ヘッド９の傾きを修正した場合であっても、ＮＣデータ作成部３４で加工ヘッド位置情報ｂを容易かつ正確に修正することが可能となる。

また、本実施の形態では、ＣＡＤ／ＣＡＭ２０がＮＣデータ１０１Ａにノズル角度θを付加して加工制御装置３０に送る場合について説明したが、ＣＡＤ／ＣＡＭ２０は、ＮＣデータ１０１Ａとノズル角度θとを別々に加工制御装置３０に送ってもよい。

また、角度／速度対応情報１０２では、ノズル角度θの範囲と移動速度ｄとの対応関係を固定にしておく必要はなく、任意に設定可能な構成としてもよい。例えば、図８に示した角度／速度対応情報１０２において、移動速度ｄが１００％の場合のノズル角度θを０≦θ＜Ｑ１とし、Ｑ１を使用者によって任意に設定可能なよう３次元レーザ加工機１００を構成しておく。同様に、移動速度ｄが６０％の場合のノズル角度θをＱ１≦θ＜Ｑ２とし、Ｑ１、Ｑ２を使用者によって操作盤１１Ａなどから任意に設定可能なよう３次元レーザ加工機１００を構成しておく。さらに、移動速度ｄが３０％の場合のノズル角度θをＱ２≦θ＜９０°とし、Ｑ２を使用者によって任意に設定可能なよう３次元レーザ加工機１００を構成しておく。また、角度／速度対応情報１０２において、移動速度ｄの値を任意に設定可能なよう３次元レーザ加工機１００を構成しておいてもよい。また、図８では、角度／速度対応情報１０２において、ノズル角度θを３つの範囲で分けたが、ノズル角度θの範囲は２つまたは４つ以上であってもよい。

また、本実施の形態では、角度／速度対応情報１０２を用いて移動速度ｄを設定する場合について説明したが、ノズル角度θを用いた所定の算出式を用いて移動速度ｄを設定してもよい。この場合、移動速度設定部３３は、例えば式（１）を用いて移動速度ｄを設定する。
Ｆ´＝Ｆ×ｃｏｓθ・・・（１）
ここでのＦ´は、減速後の移動速度ｄであり、Ｆは、減速前の基準の移動速度である。

また、本実施の形態では、加工ノズル１０のノズル角度θに応じて加工ヘッド９の移動速度ｄを変更する場合について説明したが、ノズル角度θに応じて移動速度ｄ以外の加工条件を変更してもよい。例えば、ノズル角度θに応じてレーザ加工時の加工出力を変更してもよい。

また、ノズル角度θは、ＣＡＤ／ＣＡＭ２０以外の他の装置（角度算出装置）が算出してもよい。この場合、角度算出装置がノズル角度算出部２４を備える構成とする。角度算出装置は、ワーク形状情報記憶部２２を備える構成としてもよいし、ＣＡＤ／ＣＡＭ２０のワーク形状情報記憶部２２からワーク形状情報ａを取得してもよい。また、角度算出装置は、加工ヘッド位置情報算出部２３を備える構成としてもよいし、ＣＡＤ／ＣＡＭ２０の加工ヘッド位置情報算出部２３から加工ヘッド位置情報ｂを取得してしてもよい。角度算出装置は、算出したノズル角度θをＣＡＤ／ＣＡＭ２０または加工制御装置３０に送る。

また、移動速度ｄは、加工制御装置３０以外の他の装置（移動速度設定装置）が設定してもよい。この場合、移動速度設定装置が移動速度設定部３３、角度／速度対応情報記憶部３２を備える構成とする。移動速度設定装置は、ＮＣデータ１０１ＡをＣＡＤ／ＣＡＭ２０から取得し、設定した移動速度ｄを加工制御装置３０に送る。

また、ＣＡＤ／ＣＡＭ２０では、ノズル角度θが設定されていない作成済みのＮＣデータを用いて、ＮＣデータ１０１Ａを作成してもよい。この場合、ＮＣデータ作成部２５は、ノズル角度算出部２４が算出したノズル角度θと作成済みのＮＣデータとを用いてＮＣデータ１０１Ａを作成する。

このように実施の形態によれば、ノズル角度θに応じた移動速度ｄを設定するので、ワークＷの板厚に応じた移動速度ｄでの加工が可能となる。また、各教示ポイントＰｘでの移動速度の修正を手動で行う手間やＮＣデータ１０１Ａ，１０１Ｂを手動で編集する手間が省ける。これにより、ティーチング作業時間を短縮できる。したがって、加工ヘッド９の適切な移動速度ｄを短時間で設定できるとともに加工不良を低減することが可能となる。

また、ＣＡＤ／ＣＡＭ２０でノズル角度θを算出するので、加工制御装置３０で容易に移動速度ｄを設定することが可能となる。また、ＣＡＤ／ＣＡＭ２０がワークＷ面の法線ベクトルＮを加工制御装置３０に送る場合、加工制御装置３０で加工ヘッド９の傾きを修正した際に、加工ヘッド位置情報ｂを容易かつ正確に修正することが可能となる。

また、角度／速度対応情報１０２を用いて移動速度ｄを設定するので、加工制御装置３０で容易に移動速度ｄを設定することが可能となる。また、ノズル角度θを用いた所定の算出式を用いて移動速度ｄを設定する場合、ノズル角度θに応じた詳細な移動速度を容易に設定することが可能となる。

以上のように、本発明に係る加工制御装置、レーザ加工装置およびレーザ加工システムは、ワークに対する加工角度に応じた加工制御に適している。

１０加工ノズル
２０ＣＡＤ／ＣＡＭ
２２ワーク形状情報記憶部
２３加工ヘッド位置情報算出部
２４ノズル角度算出部
２５，３４ＮＣデータ作成部
２７ワーク形状設計部
３０加工制御装置
３２角度／速度対応情報記憶部
３３移動速度設定部
３５制御指示部
４０加工処理装置
１００次元レーザ加工機
１０１Ａ，１０１ＢＮＣデータ
１０２角度／速度対応情報
Ｍ加工ノズル方向
Ｎ法線ベクトル
Ｐ１〜Ｐ４教示ポイント
Ｗワーク
θ ノズル角度

Claims

レーザを照射することによりワークの３次元レーザ加工を制御する加工制御装置において、
前記ワーク上に設定される加工位置での前記ワークの面方向と前記加工ヘッドの加工ノズル方向とがなす角度に基づいて、前記加工位置での前記角度に応じた前記加工ヘッドの移動速度を前記加工位置毎に設定する移動速度設定部と、
設定された前記移動速度に従って前記ワークへの制御指示を出力して前記３次元レーザ加工を制御する制御部と、
基準速度に対する減速量と前記角度との対応関係を示す対応関係情報を予め記憶しておく記憶部と、
を備え、
前記移動速度設定部は、前記対応関係情報から前記角度に応じた減速量を抽出し、抽出した減速量を用いて前記移動速度を設定することを特徴とする加工制御装置。
前記移動速度設定部は、前記ワークの面方向と前記加工ノズル方向とを用いて算出された角度に基づいて、前記移動速度を設定することを特徴とする請求項１に記載の加工制御装置。
前記移動速度設定部は、前記ワークの面方向と前記加工ノズル方向とを用いて前記角度を算出し、算出した角度に基づいて前記移動速度を設定することを特徴とする請求項１に記載の加工制御装置。
レーザを照射することによりワークの３次元レーザ加工を行うレーザ加工機において、
前記ワーク上に設定される加工位置での前記ワークの面方向と前記加工ヘッドの加工ノズル方向とがなす角度に基づいて、前記加工位置での前記角度に応じた前記加工ヘッドの移動速度を前記加工位置毎に設定する移動速度設定部と、
設定された前記移動速度に従って前記ワークへの制御指示を出力して前記３次元レーザ加工を制御する制御部と、
基準速度に対する減速量と前記角度との対応関係を示す対応関係情報を予め記憶しておく記憶部と、
前記制御部からの制御指示に基づいて、前記ワークの３次元レーザ加工を行う加工処理部と、
を備え、
前記移動速度設定部は、前記対応関係情報から前記角度に応じた減速量を抽出し、抽出した減速量を用いて前記移動速度を設定することを特徴とするレーザ加工装置。
レーザを照射することによりワークの３次元レーザ加工を行うレーザ加工システムにおいて、
前記ワーク上に設定される加工位置での前記ワークの面方向と前記加工ヘッドの加工ノズル方向とがなす角度を算出するノズル角度算出部と、
算出された前記角度に基づいて、前記加工位置での前記角度に応じた前記加工ヘッドの移動速度を前記加工位置毎に設定する移動速度設定部と、
設定された前記移動速度に従って前記ワークへの制御指示を出力して前記３次元レーザ加工を制御する制御部と、
基準速度に対する減速量と前記角度との対応関係を示す対応関係情報を予め記憶しておく記憶部と、
を備え、
前記移動速度設定部は、前記対応関係情報から前記角度に応じた減速量を抽出し、抽出した減速量を用いて前記移動速度を設定することを特徴とするレーザ加工システム。