JP6918603B2 - 三次元レーザ加工機および三次元レーザ加工機の制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、レーザ加工機1の斜視図である。レーザ加工機1は、5軸(X軸,Y軸,Z軸,C軸,A軸)の三次元レーザ加工機である。レーザ加工機1は、一例として、ファイバレーザ加工機である。レーザ加工機1によれば、ワークを切断することにより所望の形状に加工することができる。
図2に示されるように、加工機本体200は、加工ヘッド203と可動部材232とに加え、サーボモータ207D,207Eと、可動部材242,252とをさらに備える。加工ヘッド203は、ノズル203Nと、ギャップセンサ203Gとを備える。
図3に示されるように、レーザ加工機1は、コントローラ400と加工ヘッド203とサーボモータ207A〜207Eとに加え、サーボアンプ206A,206B,206C,206D,206Eをさらに備える。
図4は、レーザ加工時の倣い制御を説明するための図である。
<C.エアーカット処理>
アプローチ処理を説明する前に、加工ヘッド203を加工終了位置(切断終了位置)からアプローチ開始位置まで移動させるエアーカット処理について説明する。なお、エアーカット処理においては、倣い制御は実行されない。
加工ヘッド203をアプローチ開始位置P4から加工開始位置Ps(切断開始位置)まで移動させるアプローチ処理について説明する。レーザ加工機1は、レーザ加工時のみならず、アプローチ処理においても倣い制御を実行する。詳細について後述するが、レーザ加工機1は、アプローチ処理の途中で倣い制御を開始する。
コントローラ400は、アプローチ処理により加工ヘッド203が予め定められた位置Pc(以下、「設定位置Pc」と称する)に到達すると、倣い制御を実行して加工ヘッド203を加工開始位置Psへと移動させる。
コントローラ400は、加工開始位置Psにおけるノズル203Nの向きとして、レーザ光の照射方向が被加工領域Srの法線方向となるデータ(以下、「姿勢データ」とも称する)を予め記憶している。コントローラ400は、加工ヘッド203が経路R2に沿って設定位置Pcから加工開始位置Psへと移動している間、当該姿勢データに基づいて、加工ヘッド203の位置を被加工領域Srの法線方向(図5の例の場合にはY軸方向)に補正する。
上述したように、コントローラ400は、制御プログラムの実行中において加工ヘッド203が設定位置Pcに到達すると、倣い制御を開始する。これによって、コントローラ400は、加工ヘッド203の移動経路を経路R1から経路R2に補正する。以下、この補正の具体的内容を説明する。
説明の便宜上、図7に示されるように、ノズル203Nが倣い補正によって位置K11に到達したときに着目して説明する。なお、同様な演算は、ノズル203Nが、設定位置Pcおよび位置K12,K13,K14,…に到達したときにもなされる。
レーザ加工機1によって得られる利点について、図5に基づいて説明する。
図8は、図5の場合においてコントローラ400において実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。
図10は、アプローチ処理時におけるコントローラ400の機能的構成を説明するための機能ブロック図である。
Claims (7)
- ノズルを有し、かつワークに対してレーザ光を前記ノズルから照射する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドの位置決めを行い、かつ前記ノズルの向きを制御するコントローラと、
前記ワークと前記ノズルとの間の距離を検出するセンサとを備え、
前記コントローラは、
検出された前記距離に基づいて、前記加工ヘッドの位置を補正する倣い制御を実行可能であって、
前記ノズルの向きを制御しながら前記加工ヘッドをアプローチ開始位置から加工開始位置へと移動させるアプローチ処理の途中で前記加工ヘッドが予め定められた第1の位置に到達すると、前記倣い制御を実行して前記加工ヘッドを前記加工開始位置へと移動させ、
前記加工ヘッドが前記アプローチ開始位置に到達すると、前記アプローチ開始位置と予め定められた第2の位置とを直線で結ぶ経路に沿って前記アプローチ開始位置から前記第2の位置まで前記加工ヘッドを移動させる制御プログラムを実行し、
前記第1の位置は前記経路上の位置である、三次元レーザ加工機。 - 前記アプローチ開始位置は、ティーチング処理によって指定された位置である、請求項1に記載の三次元レーザ加工機。
- 前記第2の位置は、前記加工開始位置において前記レーザ光が照射される前記ワークの被加工領域から前記被加工領域の法線方向に予め定められた距離だけ離れた位置である、請求項1または2に記載の三次元レーザ加工機。
- 前記コントローラは、前記加工ヘッドが前記第1の位置から前記加工開始位置へと移動している間、前記倣い制御によって前記加工ヘッドの位置を前記被加工領域の法線方向に補正する、請求項3に記載の三次元レーザ加工機。
- 前記コントローラは、
X軸方向と、前記X軸方向に直交するY軸方向と、前記X軸方向および前記Y軸方向に直交するZ軸方向とに前記加工ヘッドを移動させることによって、前記加工ヘッドの位置決めを行い、
予め定められた周期毎に前記倣い制御による前記加工ヘッドの位置の補正量を算出し、
前記加工ヘッドの位置が前記被加工領域の法線方向に補正されるように、前記周期毎に、前記補正量を前記X軸方向の成分と前記Y軸方向の成分と前記Z軸方向の成分とに分配する、請求項4に記載の三次元レーザ加工機。 - 前記コントローラは、
前記加工開始位置における前記ノズルの向きとして、前記レーザ光の照射方向が前記被加工領域の法線方向となるデータを予め記憶しており、
前記データに基づいて、前記加工ヘッドの位置を前記被加工領域の法線方向に補正する、請求項4または5に記載の三次元レーザ加工機。 - 三次元レーザ加工機の制御方法であって、
前記三次元レーザ加工機の加工ヘッドのノズルの向きを制御しながら、アプローチ開始位置から加工開始位置へと前記加工ヘッドをアプローチさせるステップを備え、
前記加工ヘッドをアプローチさせるステップは、
前記アプローチの途中で前記加工ヘッドが予め定められた第1の位置に到達すると、ワークと前記ノズルとの間の距離に基づいて前記加工ヘッドの位置を補正する倣い制御を実行するステップと、
前記加工ヘッドが前記アプローチ開始位置に到達すると、前記アプローチ開始位置と予め定められた第2の位置とを直線で結ぶ経路に沿って前記アプローチ開始位置から前記第2の位置まで前記加工ヘッドを移動させる制御プログラムを実行するステップとを含み、
前記第1の位置は前記経路上の位置である、三次元レーザ加工機の制御方法。
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