JPH0230391A - 板材加工機の熱エネルギ出力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばレーザ加工機等の熱エネルギを利用
した板材加工機に関するものである。

〔従来の技術］ 電子ビーム加工、レーザ加工、プラズマジェット加工等
のように、熱エネルギによる局部加熱を利用して板材（
以下、ワークと記す）の孔開け。

切断等の加工を行う加工機がある。特にレーザ加工機は
、レーザ光線が高指向性、高エネルギを有することから
、微小孔やスリット等の精密加工。

切断、微細溶接を行う場合に利用されている。

前記レーザ加工機においては、ワークテーブル、の上方
にレーザヘッドが設けられており、ワークテーブル上の
ワークをワークホルダで把持し、装置の左右方向（以下
、Ｘ軸方向と記す）及び前後方向（以下、Ｙ軸方向と記
す）にワークを移動させて、ワークの所望の位置に前記
レーザヘッドにより加工を行うようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記レーザ加工機において、コーナーや鋭角部の切断を
行う場合、ワークの移動方向を変えるために、ＮＣ装置
はワークの送り速度を自動的に低下させる。これはワー
クが固定されており、レーザヘッドが移動する形式の装
置においても同様である。

ところが、前記のようにワーク又はレーザヘッドの送り
速度が局所的に遅くなると、レーザの出力としては常に
一定のパワーが出力されているので、当該部分はワーク
の溶解が進み過ぎ、シャープな切断形状が得られず、丸
みを帯びてしまうという問題があった。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、特に鋭
角部の切断等において、その鋭角形状を損なうことなく
加工することのできる熱エネルギ利用の板材加工機を得
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る熱エネルギ利用の板材加工機は、加工ヘ
ッドとワークとの相対速度を検出する速度検出手段と、
この検出された相対速度に応じてエネルギ出力部の出力
値を制御する出力制御手段とを設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、加工ヘッドとワークとの相対速度
が検出され、この相対速度が例えば予め設定された基準
の速度以下になったときは、エネルギ出力が低下するよ
うに制御される。

例えばレーザ加工機において鋭角部を切断する際は、そ
の鋭角先端のワーク又はレーザヘッドの送り速度が遅く
なる部分では、レーザ出力が絞られる。これにより、ワ
ークの溶解が進み過ぎるのを防止でき、加工すべき形状
に沿ったシャープな切断形状が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

ここでは熱エネルギ利用の板材加工機として、レーザ加
工機を例にとって説明する。まず第２図によりレーザ加
工機の全体構成を簡単に説明する。

本レーザ加工機１は、主に下部フレーム２．上部フレー
ム３．及びこれらを後方で支持するスロート部４から構
成されている。前記下部フレーム２には、ワーク５（−
点鎖線で示す）を載置するワークテーブルとして、固定
テーブル６及び左右の移動テーブル７．８を有している
。左右の移動テーブル７．８及びこの移動テーブル７．
８に固定されたキャリッジ９は、ガイドレール１０に沿
ってＹ軸方向に移動可能となっている。そして、前記キ
ャリッジ９にはクロススライド１１がＸ軸方向に移動自
在に設けられるとともに、クロススライド１１には前記
ワーク５を保持するためのワークホルダ１２．１３が装
着されている。

また、前記上部フレーム３には、レーザ発振器及びこの
レーザ発振器からのレーザ光をヘッド部に導くための反
射鏡等が設けられている。

第１図は本発明の一実施例による制御ブロック図を示し
たものである０図において、２０．２１はそれぞれクロ
ススライド１１．移動テーブル７゜８を移動するための
機構であり、駆動モータに連結されたボールネジ、及び
ボールネジに螺合するナツト等により構成されている。

２２．２３は前記各移動機構を駆動するための駆動モー
タである。

２４は前記再駆動モータ２２．２３に設けられた回転数
検出器に相当する速度検出手段である。また、２５はレ
ーザ出力部２６を制御するレーザ出力制御手段であり、
前記速度検出手段２４の検出結果に基づいてワークの送
り速度が所定の基準速度以下になったことを検知すると
ともに、この基準速度以下の場合にレーザ出力を調整す
るものである。このレーザ出力制御手段２５は、レーザ
加工機本体に設けられたＮＣ装置等によって構成されて
いる。

第３図は前記第１図に示した制御ブロック図の一部回路
図である０図において、第１・図及び第２図と同一符号
は同一のものを示しており、ここでは特にクロススライ
ド１」に接続された制御系を示している。前述のように
、クロススライド１１にはナツト１４が設けられており
、駆動モータ２２に連結されたボールネジ１５が前記ナ
ツト１４に螺合している。駆動モータ２２は駆動モータ
制御手段２７により回転が制御されるようになっている
。前記駆動モータ２２には回転数検出器（速度検出手段
２４）が組み込まれており、その出力はインタフェース
２８を介してレーザ出力制御手段２５に接続されている
。

レーザ出力制御手段２５は、第１．第２の比較回路３０
．３１を有し、第１の比較回路３０の反転入力端子（−
）には前記クロススライド１１の送り速度検出出力が接
続され、非反転入力端子（＋）には抵抗３．２．３３に
より設定された基準電圧が接続されている。また、第２
の比較回路３１も同様であり、その反転入力端子には図
示しない移動テーブルの送り速度検出出力が、また非反
転入力端子には抵抗３４．３５によって設定される基準
電圧が接続されている。そして、前記第１゜第２の比較
回路３０．３１の出力はアンド回路３６に接続され、ア
ンド回路３６の出力が制御信号として第１図のレーザ出
力部２６に接続されている。なお、前記抵抗３３゜３５
は可変抵抗になっており、基準電圧をオペレータが調整
でき、例えばワークの板厚に応じて、板厚が厚く、溶解
がそれほど進まない場合には、基準速度が比較的低めに
なるように調整し、板厚が薄く、溶解の進みが速い場合
には基準速度が比較的高めになるように調整できる。

次にレーザ出力の制御動作について説明する。

いま、第４図に示すような鋭角部（Ｐ−３−Ｑ−Ｔ−Ｒ
）を切断する場合を考える。このＰ−Ｒの鋭角部を切断
する場合、Ｑの位置では移動方向を変更するために速度
がＯになる。そこで、加工機本体のＮＣ装置は、Ｑ位置
の手前から第３図に示す駆動モータ制御手段２７を介し
て各駆動モータ２２．２３の回転速度を落としていく。

そしてＱ位置を境に各駆動モータ２２，２３の回転方向
を逆転させ、再度通常の回転速度に立ち上がらせる。

この場合のＰ−Ｈにおける速度の変化を第５図に示す。

図から明らかなように、Ｑ位置の前後（Ｓ−Ｔ）では、
送り速度は通常の略半分になっている。そこで、レーザ
出力制御手段２５はこの速度の低下を検知し、制御信号
を出力する。

即ち、第３図のクロススライド１１の制御系を考えると
、駆動モータ２２の回転数検知出力は、インタフェース
２８を介して第１の比較回路３０の反転入力端子に入力
される。第１の比較回路３０の非反転入力端子には基準
電圧が入力されているが、通常の送り速度では、この送
り速度検知出力（反転入力端子側）の電圧値の方が高い
ので、第１の比較回路３０の出力はロー“Ｌ　ＩＩであ
る。

前記非反転端子側の基準電圧は、送り速度が通常の略半
分になったときの電圧値程度に設定されている。従って
前記第４図のＱ位置手前で送り速度が低下し、速度検出
値が徐々に低下してくると、Ｓ位置を通過する時点で非
反転入力端子側の基準電圧の方が高くなり、第１の比較
回路３０の出力は反転してハイ”Ｈ”となる。

移動テーブル側の制御系も前記と全く同様であり、送り
速度が低下し、Ｓ位置にくると第２の比較回路３１の出
力は“Ｌ”から“Ｈｌ＋になる。前記両比較回路３０．
３１の出力が“Ｈ”になることにより、アンド回路３６
の出力はＩＩＨ”に反転し、このＨ１１信号が制御信号
としてレーザ出力部２６に出力される。

ここで、Ｘ、Ｙ軸方向の両速度を検出するのは、例えば
左右方向、又は前後方向にのみワークを移動させながら
加工を行う場合があるからである。

このような場合には、一方の比較回路の出力は′“ＨＩ
Ｉに反転するが、他方は°“Ｌ″であるので、アンド回
路３６の出力は“Ｌ“のままであり、制御信号としての
“Ｈ”は出力されない。

レーザ出力部２６では、前記アンド回路３６からの制御
信号によりレーザ出力が絞られる。以上のレーザ出力の
変化を第６図に示す。

このような本実施例では、第４図に示すような鋭角部を
切断する場合、ワークの送り速度の遅い部分（Ｓ−Ｔ）
では、レーザ出力が絞られるので、従来のように溶解が
進み過ぎるのを防止でき、所望の形状に沿ったシャープ
な切断を行うことができる。

なお、前記実施例ではワークを移動させる形式の加工機
について説明したが、逆にワークが固定で、レーザヘッ
ド側を移動する場合にも同様に適用でき、前記実施例と
同様の効果を奏する。

また、前記実施例ではレーザ出力を２段階に制御する場
合について説明したが、３段階以上の複数段階に制御す
るようにしてもよく、このようにすれば、より正確に、
かつ効率よく加工を行うことができる。

さらに、前記実施例ではレーザ加工機を例にとって説明
したが、本発明は他の熱エネルギ利用の加工機、例えば
電子ビーム、プラズマジェットを用いた加工機にも同様
に適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、加工ヘッドとワーク
の相対速度を検出し、この検出結果に応じてエネルギ出
力を調整するようにしたので、コーナー、鋭角部等をシ
ャープに加工することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるレーザ加工機のレーザ
出力制御ブロック図、第２図はレーザ加工機の全体構成
を示す斜視図、第３図は該レーザ加工機の移動機構の一
部とそのレーザ出力制御手段を示す図、第４図は切断加
工の一例を示す図、第５図はそのワーク送り速度を示す
図、第６図はレーザ出力の制御状態を示す図である。 ２２．２３・・・駆動モータ、２４・・・速度検出手段
、２５・・・レーザ出力制御手段、２６・・・レーザ出
力部。 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱エネルギを利用して板材に孔開け、切断等の加
   工を行う板材加工機において、 加工ヘッドと被加工物である板材との相対速度を検出す
   る速度検出手段と、 この速度検出手段によって検出された相対速度に応じて
   、エネルギ出力部の出力値を調整する出力制御手段と、 を備えたことを特徴とする熱エネルギ利用の板材加工機
   。