JP6781209B2 - レーザ加工装置の制御装置及びレーザ加工装置 - Google Patents
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Description
特許文献2に記載のレーザ加工装置では、複数のガルバノスキャナを用い、複数台のガルバノスキャナを同期させて1つの加工を行う。例えば、一方のレーザ光の照射領域を大きくすることにより予熱し、他方のレーザ光の照射領域を小さくすることで加工する。これにより、造形効率を向上できる。
<レーザ加工装置>
図1は、本実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略図である。図1に示すレーザ加工装置1は、例えば粉末床溶融結合方式の積層造形に用いられる。レーザ加工装置1は、粉末庄にレーザ光を照射し、粉末庄の粉末材料を溶融して固化させ結合させる造形を行う。レーザ加工装置1は、このような造形を複数回繰り返して積層状の造形を行う。なお、図1では、粉末庄を形成するために粉末材料を積層する構成を省略する。
図2は、第1スキャナ21及び第2スキャナ22を示す概略図である。以下、第1スキャナ21について説明するが、第2スキャナ22も同様である。
第1スキャナ21は、第1レーザ11から出射されるレーザ光Lを反射させる2つのミラー25,26と、ミラー25、26をそれぞれ回転駆動するサーボモータ25a、26aと、ミラー25,26で反射されたレーザ光Lを集光する集光レンズ27とを備えるガルバノスキャナである。
また、第1スキャナ21は、制御装置30からの駆動データに基づいて、例えばレンズ27の位置、すなわちレンズ用サーボモータ(図示省略)を制御することにより、出射するレーザ光Lの焦点をZ方向に変化させる。
図3は、本実施形態に係るレーザ加工装置の制御装置を示す概略図である。図3に示す制御装置30は、2系統の第1スキャナ21及び第2スキャナ22を制御するスキャナ制御部100と、2系統の第1レーザ11及び第2レーザ12を制御するレーザ制御部200とを備える。
補間部120は、移動指令データに基づいて、所定周期ごとに補間したレーザ光の焦点(又は中心)の所定周期ごとの移動量を示す補間データを作成する。
また、レーザ制御部200は、記憶部250を備える。
記憶部250は、例えばEEPROM等の書き換え可能なメモリである。
同様に、第2バッファ232は、第1加工条件読取部221によって読み取られた第1加工条件251又は第2加工条件252を一時保存する。
同様に、第2レーザ制御部242は、第1加工条件251又は第2加工条件252に基づいて、第2レーザ12のレーザ出力制御を行う。
図3の例では、スキャナ制御部100は、第1系統の焦点座標更新部130でレーザ光の焦点(又は中心)の所定周期ごとの座標(XYZ座標、機械座標)(レーザ光の焦点又は中心の移動量を示す情報)を作成し、この第1系統の焦点座標更新部130で作成されたレーザ光の焦点(又は中心)の所定周期ごとの座標(XYZ座標、機械座標)に基づいて2系統のスキャナ21,22を制御することにより、2系統のスキャナ21,22の同期制御を行った。しかし、本発明はこれに限定されない。
図3及び図4の例では、制御装置30の2系統が1つの数値制御装置及びサーボ制御装置で構成される例を示したが、制御装置30の2系統は、異なる数値制御装置及びサーボ制御装置で構成されてもよい。この場合、第2系統が第1系統から取得するレーザ光の焦点(又は中心)の所定周期ごとの座標(XYZ座標、機械座標)、又はレーザ光の焦点(又は中心)の所定周期ごとの移動量(補間データ)は、第1系統のそれに比べて遅延する。この場合、第1バッファ151及び第2バッファ152による制御タイミングの調整が有効に機能する。
上述した第1実施形態では、制御装置30は、2系統のレーザ光が粉末庄(加工対象)における同一箇所を照射し、同一経路を走査するように、2系統のスキャナ21,22の同期制御を行った。
第2実施形態では、制御装置30は、2系統のスキャナ21,22から出射されるレーザ光の焦点(又は中心)を異ならせ、第1系統のスキャナ21から出射されるレーザ光が第2系統のスキャナ22から出射されるレーザ光に対して先行して粉末庄(加工対象)を照射し、第2系統のスキャナ22から出射されるレーザ光の焦点(又は中心)が第1系統のスキャナ21から出射されるレーザ光の焦点(又は中心)を同一経路で追従させるように、2系統のスキャナ21,22の追従制御を行う。
具体的には、スキャナ制御部100は、照射領域(ビーム径)が大きい第1スキャナ21に対応する第1レーザ11のレーザ出力が第2レーザ12のレーザ出力よりも小さくなるように、第1レーザ11の加工条件を設定する。
11 第1レーザ
12 第2レーザ
21 第1スキャナ
22 第2スキャナ
25,26 ミラー
25a,26a サーボモータ
27 集光レンズ
30 制御装置
100 スキャナ制御部
110 加工プログラム解析部
120 補間部
130 焦点座標更新部
131 第1焦点座標更新部
132 第2焦点座標更新部
141 第1キネマティクス変換部
142 第2キネマティクス変換部
151 第1バッファ
152 第2バッファ
161 第1座標更新部
162 第2座標更新部
171 第1サーボ制御部
172 第2サーボ制御部
200 レーザ制御部
210 加工プログラム解析部
221 第1加工条件読取部
222 第2加工条件読取部
231 第1バッファ
232 第2バッファ
241 第1レーザ制御部
242 第2レーザ制御部
250 記憶部
251 第1加工条件
252 第2加工条件
Claims (5)
- 複数のレーザと、前記複数のレーザから出射されるレーザ光をそれぞれ走査する複数のスキャナとを備えるレーザ加工装置の制御装置であって、
前記複数のスキャナを制御するスキャナ制御部を備え、
前記スキャナ制御部は、加工プログラムに基づいてレーザ光の焦点又は中心の移動量を示す情報を作成し、前記レーザ光の焦点又は中心の移動量を示す情報に基づいて前記複数のスキャナを制御することにより、前記複数のスキャナを同期制御し、
前記レーザ光の焦点又は中心の移動量を示す情報は、レーザ光の焦点又は中心の所定周期ごとの座標であり、
前記スキャナ制御部は、前記複数のスキャナをそれぞれ制御する複数系統を備え、
前記スキャナ制御部の複数系統のうちの1つの系統は、
加工プログラムを解析し、前記レーザ光の焦点又は中心の移動量を示す移動指令データを作成する加工プログラム解析部と、
前記移動指令データに基づいて、所定周期ごとに補間したレーザ光の焦点又は中心の所定周期ごとの移動量を示す補間データを作成する補間部と、
前記補間データに基づいて、レーザ光の焦点又は中心の所定周期ごとの座標を更新する焦点座標更新部と、を備え、
前記レーザ光の焦点又は中心の所定周期ごとの座標と制御対象のスキャナの位置情報とに基づいて、制御対象のスキャナを制御し、
前記スキャナ制御部の複数系統のうちの他の系統は、前記レーザ光の焦点又は中心の所定周期ごとの座標と制御対象のスキャナの位置情報とに基づいて、制御対象のスキャナを制御する、
レーザ加工装置の制御装置。 - 複数のレーザと、前記複数のレーザから出射されるレーザ光をそれぞれ走査する複数のスキャナとを備えるレーザ加工装置の制御装置であって、
前記複数のスキャナを制御するスキャナ制御部を備え、
前記スキャナ制御部は、加工プログラムに基づいてレーザ光の焦点又は中心の移動量を示す情報を作成し、前記レーザ光の焦点又は中心の移動量を示す情報に基づいて前記複数のスキャナを制御することにより、前記複数のスキャナを同期制御し、
前記レーザ光の焦点又は中心の移動量を示す情報は、レーザ光の焦点又は中心の所定周期ごとの移動量であり、
前記スキャナ制御部は、前記複数のスキャナをそれぞれ制御する複数系統を備え、
前記スキャナ制御部の複数系統のうちの1つの系統は、
加工プログラムを解析し、前記レーザ光の焦点又は中心の移動量を示す移動指令データを作成する加工プログラム解析部と、
前記移動指令データに基づいて、所定周期ごとに補間したレーザ光の焦点又は中心の所定周期ごとの移動量を示す補間データを作成する補間部と、
前記補間データに基づいて、レーザ光の焦点又は中心の所定周期ごとの座標を更新する第1焦点座標更新部と、を備え、
前記第1焦点座標更新部によって更新された前記レーザ光の焦点又は中心の所定周期ごとの座標と制御対象のスキャナの位置情報とに基づいて、制御対象のスキャナを制御し、
前記スキャナ制御部の複数系統のうちの他の系統は、
前記補間データに基づいて、レーザ光の焦点又は中心の所定周期ごとの座標を更新する第2焦点座標更新部を備え、
前記第2焦点座標更新部によって更新された前記レーザ光の焦点又は中心の所定周期ごとの座標と制御対象のスキャナの位置情報とに基づいて、制御対象のスキャナを制御する、
レーザ加工装置の制御装置。 - 前記スキャナ制御部は、前記複数のスキャナから出射されるレーザ光が加工対象における同一箇所を照射し、同一経路を走査するように、前記複数のスキャナを同期制御する、請求項1又は2に記載のレーザ加工装置の制御装置。
- 前記スキャナ制御部の複数系統のうちの少なくとも1つは、前記複数のスキャナから出射されるレーザ光が加工対象における同一箇所を照射し、同一経路を走査するように、制御対象のスキャナの制御タイミングを調整するタイミング調整部を更に備える、請求項1又は2に記載のレーザ加工装置の制御装置。
- 複数のレーザと、
前記複数のレーザから出射されるレーザ光をそれぞれ走査する複数のスキャナと、
前記複数のスキャナを制御する請求項1〜4のいずれか1項に記載のレーザ加工装置の制御装置と、
を備える、レーザ加工装置。
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