WO1994000270A1 - Laser machining apparatus - Google Patents

Description

明 細 書 レーザ加工装置 技 術 分 野

本発明はワークにレーザビームを照射して切断加工を行う レ —ザ加工装置に関し、 特に所定の加工条件で角部加工を行う レ 一ザ加工装置に関する。 背 景 技 術

レーザ切断加工時において角部のある形状を加工する際、 そ の角部が熱影響により溶け欠落するという現象が生じやすい。 そこで、 角部を安定して加工する方法が種々提案され、 実施さ れている。

図 5は従来の角部加工方法を示す図であり、 （ a ) は加工経 路を、 （b) 、 ( c ) 及び （d) は加工条件パター ンを示す。 加工経路は、 図 5 ( a ) に示すように、 A点—角部 B点→C点 とする。 B点で角部加工が行われる。 図 5 (b) 、 ( c ) 及び ( d ) において、 縦軸は加工条件 M lを、 横軸は加工位置また は加工時間を示す。 こ こで、 加工条件 M lは、 切断加工速度 F- 及びレーザビームの出力指令値であるピーク出力 S、 周波数 P. デューティ i:ヒ Qである。

図 5 ( b ) に示す加工方法は、 角部 B点において、 ワークの 実際の動き、 すなわちテーブルの駆動実速度のフィ一 ドバッ ク により、 加工条件 M 1を変化させる方法である。 この方法の場 合、 実際のテーブルの加減速の時定数は、 加工形状精度を良く するため十分に小さ く設定されており、 角部 B点前後の期間の み加工条件 M 1の制御を行っても、 その制御を行わない場合と の差はほとんどない。 このため、 実効果を得ることができない ( 図 5 ( c ) に示す加工方法は、 角部 B点での熱影響を小さ く するために、 角部 B点においてレーザ出力を停止し、 一定時間 自然冷却または強制冷却をしてから次の加工に進む方法である この方法の場合、 角部 B点での十分な冷却のために、 レーザ出 力の停止時間を十分長く とる必要がある。

図 5 ( d ) に示す加工方法は、 上記 （ b ) ( c ) の双方を併 合した加工方法である。 この方法の場合は、 （ b ) 及び （ c ) で述べた問題点をそのまま併有している。

このように、 従来技術では、 安定して確実に角部加工を行え る加工手段がない。 というのは、 従来技術は、 切断加工速度に 対する最適な加工条件設定 （図 5 ( b ) 、 （ d ) ) や、 熱集中 の除去 （図 5 ( c ) 、 ( d ) ) に着目しており、 実用上ではほ とんど効果が見られないものとなっていたり、 やたらと加工時 間が長く なったり していた。 発 明 の 開 示

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 角部の 切断加工を実効果のある加工条件で安定して確実に行うことが できるレーザ加工装置を提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、

ワークにレーザビームを照射して切断加工を行う レーザ加工 装置において、 前記ワークを角部を有する加工経路に沿って加 ェする際、 前記角部の折り返し以降の切断加工を段階的に変化 する加工条件で行う ことを特徴とするレーザ加工装置が、 提供 される。

ワークを角部を有する加工経路に沿って加工する際、 角部の 折り返し以降の切断加工を段階的に変化する加工条件で行う。 この段階的に変化する加工条件に従えば、 十分な実効果の得ら れない部分、 例えば角部に達する手前では加工条件の変更は行 わず、 角部の折り返し点以降の実効果の得られる部分でのみ加 ェ条件を段階的に増加させる。 このため、 熱影響の非常に大き い角部での熱の収支を最適に保持するすることができる。 すな わち、 角部の切断加工を実効果のある加工条件で安定して確実 に行う ことができる。 図 面 の 簡 単 な 説 明 図 1 は本発明に係る切断加工を実行するためのフ π—チヤ一 h、

図 2 は本発明のレーザ加工装置のプロ ッ ク図、

図 3は本発明に係る角部切断加工の加工条件を示す図であり、 ( a ) は加工経路を、 （ b ) は加工条件パター ンを示す。

図 4は加工条件を示す図、

図 5 は従来の角部加工方法を示す図であり、 （ a ) は加工経 路を、 （ b ) 、 ( c ) 及び （ d ) は加工条件パター ンを示す。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図 2 は本発明のレーザ加工装置のプロ ック図である。 プロセ ッサ 1 は、 R〇M 2に格納された制御プログラ厶に基づいて、 R A M 3に格納された加工プログラ厶を読み出し、 レーザ加工 装置全体の動作を制御する。 I Z〇ュニッ ト 4は、 プロセッサ 1からの制御信号を変換してレーザ発振器 5に送る。 レーザ発 振器 5は、 変換された制御信号に従ってパルス状のレーザビー 厶 6を発射する。 このレーザビーム 6 は、 ベンディ ングミ ラ一 7で反射して加工機本体 8へ送られる。

加工機本体 8には、 ワーク 9が固定されるテーブル 1 0 と、 ワーク 9 にレーザビー厶を照射させる加工へッ ド 1 1 とが設け られている。 加工へッ ド 1 1 に導入されたレーザビーム 6は、 ノ ズル 1 1 aで絞られてヮーク 9 に照射される。 加工機本体 8 には、 テーブル 1 0を X軸、 Y軸の 2方向に移動制御するため のサーボモータ 1 2及び 1 3が設けられている。 これらのサ一 ボモータ 1 2及び 1 3は、 それぞれサ一ボアンプ 1 5及び 1 6 に接続されており、 プロセッサ 1からの軸制御信号に従って回 転制御され、 その回転制御によってワーク 9の加工位置や切断 加工速度 Fが制御される。

次に、 上記構成のレーザ加工装置において実行される切断加 ェの加工条件について説明する。

図 3は本発明に係る角部切断加工の加工条件を示す図であり， ( a ) は加工経路を、 （ b ) は加工条件パターンを示す。 加工 経路は、 図 3 ( a ) に示すように、 点→角部 B点→C点であ り、 B点で折り返して角部加工が行われる。 図 3 ( b ) におい て、 縦軸は加工条件 Mを、 横軸は加工位置または加工時間を示 す。 こ こで、 加工条件 Mは、 切断加工速度 F、 レーザビームの 出力指令値であるピーク出力 S、 周波数 P及びデューティ比 Q - 並びに加工条件継続距離または時間 Kである。 これらの加工条 件 Mは、 図 3 ( b ) に示すように、 角部 B点に達するまでは通 常の加工条件 M。 に保持され、 角部 B点に到達した時点で一旦 低レベルまたは値 0 になる。 角部 B点からは加工位置 （時間） と共に段階的 （ステップ状） に通常の加工条件 M。 まで増加す る。

図 1 は本発明に係る切断加工を実行するためのフローチヤ一 トである。 図において、 Sに続く数値はステップ審号を示す。 〔 S 1〕 現在実行中の加工プログラムによる加工経路 （軌跡） が角部 B点に相当するか否かを判別する。. 角部 B点であれば次 のステップ S 2 に、 そうでなければステップ S 3にそれぞれ進 む。 この判別は、 R A M 3に格納されている加工プログラム軌 跡データ Dに基づいて行われる。

〔 S 2〕 予め R A M 3に格納された加工条件 Mに従い、 ステツ プ状の切断加工を行う。 すなわち、 加工条件を角部 B点に到達 した時点で一旦低レベルまたは値 0 とし、 その後、 加工位置 (時間） と共にステップ状に通常の加工条件 M _D まで増加させ る。

〔 S 3〕 加工条件 M。 に従って通常の切断加工を行う。

図 4 は加工条件を示す図である。 図において、 加工条件 Mは 加工条件審号毎に、 すなわちワークの材質や板厚に応じて設け られている。 加工条件 Mの各項目は、 上述したように、 切断加 ェ速度 F、 レーザビーム 6の出力指令値であるピーク出力 S、 周波数 P及びデューティ比 Cl、 並びに加工条件継続距離または 時間 （各ステップの継続距離または時間） Kであり、 その条件 は、 ステップ 1からステップ nまで段階的に増加するように設 定されている。 以上述べたように、 本実施例では、 ワーク 9を角部 B点を有 する加工経路に沿って加工する際、 角部 B点の折り返し以降の 切断加工をステップ状に増加する加工条件 Mで行う。 このステ ップ状に増加する加工条件 Mに従えば、 十分な実効果の得られ ない部分、 例えば角部 B点に達する手前では加工条件の変更は 行わず、 角部 B点以降の実効果の得られる部分でのみ加工条件 を段階的に増加させる。 このため、 熱影響の非常に大きい角部 B点での熱の収支を最適に保持するすることができる。 すなわ ち、 角部 B点の切断加工を実効果のある加工条件で安定して確 実に行う ことができる。

以上説明したように本発明では、 ワークを角部を有する加工 経路に沿って加工する際、 角部の折り返し以降の切断加工を段 階的に変化する加工条件で行うように構成した。 この段階的に 変化する加工条件に従えば、 十分な実効果の得られない部分、 例えば角部に達する手前では加工条件の変更は行わず、 角部の 折り返し点以降の実効果の得られる部分でのみ加工条件を段階 的に増加させる。 このため、 熱影響の非常に大きい角部での熱 の収支を最適に保持するすることができる。 すなわち、 角部の 切断加工を実効果のある加工条件で安定して確実に行うことが できる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ワークにレーザビームを照射して切断加工を行う レーザ 加工装置において、

加工プログラムを読み取つて加工形状が角部であるか否かを 判別する加工形状判別手段と、

前記加工形状が角部であるとき、 前記角部の折り返し以降の 切断加工を段階的加工条件で行うように指令する段階的加工指 令手段と、

を有することを特徴とするレーザ加工装置。

2 . 前記段階的加工条件は、 前記角部到達時に一旦低レベル または値 0 となり、 その後段階的にレベルが増加するように設 定されていることを特徴とする請求項 1記載のレーザ加工装置

3 . 前記加工条件は、 切断加工速度、 前記レーザビームの出 力指令値 （ピーク出力、 デューティ比及び周波数） 、 並びに加 ェ条件継続距離または時間であることを特徵とする請求項 1記 載のレーザ加工装置。