(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物と当該被加工物にレーザ光を照射する加工ヘッドとの間の距離を制御しながら前記被加工物へのレーザ加工を制御する制御装置において、
前記被加工物と前記加工ヘッドとの間の距離を一定の値に保つトレースの際の前記加工ヘッドの移動応答特性であるトレースゲインを可変設定するトレースゲイン設定部と、
前記トレースゲイン設定部が設定したトレースゲインを用いて前記加工ヘッドへの移動指令を送出する移動指令出力部と、
を備え、
前記トレースゲイン設定部は、前記被加工物への加工速度に応じたトレースゲインを設定し、設定中のトレースゲインを、前記トレース中に、前記被加工物に対する前記加工ヘッドの移動速度に応じたトレースゲインに変更することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記移動速度は、前記被加工物に対する前記加工ヘッドの移動速度を検出する速度センサによって検出された速度であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記移動速度は、前記被加工物へのレーザ加工に用いる加工プログラムに基づいて予測された速度であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
被加工物にレーザ光を照射する加工ヘッドと、
前記被加工物と前記加工ヘッドとの間の距離を制御しながら、前記被加工物へのレーザ加工を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記被加工物と前記加工ヘッドとの間の距離を一定の値に保つトレースの際の前記加工ヘッドの移動応答特性であるトレースゲインを可変設定するトレースゲイン設定部と、
前記トレースゲイン設定部が設定したトレースゲインを用いて前記加工ヘッドへの移動指令を送出する移動指令出力部と、
を有し、
前記トレースゲイン設定部は、前記被加工物への加工速度に応じたトレースゲインを設定し、設定中のトレースゲインを、前記トレース中に、前記被加工物に対する前記加工ヘッドの移動速度に応じたトレースゲインに変更することを特徴とするレーザ加工機。
【請求項５】
被加工物と当該被加工物にレーザ光を照射する加工ヘッドとの間の距離を制御しながら、前記被加工物へのレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
前記被加工物と前記加工ヘッドとの間の距離を一定の値に保つトレースの際の前記加工ヘッドの移動応答特性であるトレースゲインを、前記各被加工物へのレーザ加工に応じた大きさに設定するトレースゲイン設定ステップと、
設定したトレースゲインで前記被加工物へのレーザ加工を行うレーザ加工ステップと、
を含み、
前記トレースゲイン設定ステップでは、前記被加工物への加工速度に応じたトレースゲインを設定し、設定中のトレースゲインを、前記トレース中に、前記被加工物に対する前記加工ヘッドの移動速度に応じたトレースゲインに変更することを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工ヘッドへの倣い制御を行う制御装置、レーザ加工機およびレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄板などのワーク（加工対象物）を加工する装置の１つとして、ワークにレーザ光を照射して穴あけ加工を行うレーザ加工機がある。このようなレーザ加工機では、加工前の準備作業として、加工ヘッドを高さ方向であるＺ軸方向に降下させることによって加工ヘッドをワークに近づける。そして、加工ヘッドによってワークへのピアス作業を行い、その後、加工ヘッドをワークの主面と平行なＸＹ平面で移動させることによってレーザ加工が行われる。このとき、レーザ加工機は、ワークに対し一定のゲイン（応答特性）で加工ヘッドを倣い制御している。
【０００３】
倣い制御は、レーザ加工を開始する際のアプローチやレーザ加工中のトレースの際に行われる加工ヘッドへの制御であり、ワークや加工屑への加工ヘッドの衝突を防止するための制御である。アプローチの際の倣い制御は、加工ヘッドを所定の距離までワークに近づける制御（加工点への加工ヘッドの降下）であり、トレースの際の倣い制御は、加工ヘッドとワークや加工屑との距離が所定の距離を保てるよう加工ヘッドを高さ方向に移動させる制御である。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載のレーザ加工方法では、アプローチ時はゲインを上げて倣い制御を行ない、トレース時はゲインを下げて倣い制御を行なうことによって加工時間の短縮を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４３２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、トレース時には全ての加工材料に対して固定のゲインを用いていたので、全ての加工材料を安定して加工するためのチューニングが困難であるという問題があった。このため、安定したレーザ加工を行うことができない加工材料があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安定したレーザ加工を行うことができる制御装置、レーザ加工機およびレーザ加工方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被加工物と当該被加工物にレーザ光を照射する加工ヘッドとの間の距離を制御しながら前記被加工物へのレーザ加工を制御する制御装置において、前記被加工物と前記加工ヘッドとの間の距離を一定の値に保つトレースの際の前記加工ヘッドの移動応答特性であるトレースゲインを可変設定するトレースゲイン設定部と、前記トレースゲイン設定部が設定したトレースゲインを用いて前記加工ヘッドへの移動指令を送出する移動指令出力部と、を備え、前記トレースゲイン設定部は、前記被加工物への加工速度に応じたトレースゲインを設定し、設定中のトレースゲインを、前記トレース中に、前記被加工物に対する前記加工ヘッドの移動速度に応じたトレースゲインに変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、トレースの際のトレースゲインを可変設定するので、安定したレーザ加工を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るレーザ加工機の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１のレーザ加工機によるトレースゲインの設定処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、トレースゲインの変更判断処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、加工速度とトレースゲインとの間の対応関係情報を示す図である。
【図５】図５は、加工板厚とトレースゲインとの間の対応関係情報を示す図である。
【図６】図６は、加工速度とトレースゲインとの間の対応関係情報としての情報テーブルを示す図である。
【図７】図７は、加工板厚とトレースゲインとの間の対応関係情報としての情報テーブルを示す図である。
【図８】図８は、加工材質とトレースゲインとの間の対応関係情報としての情報テーブルを示す図である。
【図９】図９は、トレースゲインの大きさに応じた加工ヘッドの動作例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２に係るレーザ加工機の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２のレーザ加工機によるトレースゲインの設定処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態３に係るレーザ加工機の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係る制御装置、レーザ加工機およびレーザ加工方法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。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るレーザ加工機の構成を示す図である。レーザ加工機１００Ａは、レーザ加工の際のトレース時に用いるトレースゲイン（倣い制御の感度）を、加工速度などの加工条件に応じた値に設定してワーク（被加工物）Ｗのレーザ加工を行う装置である。レーザ加工機１００Ａは、例えば、低速加工を行う際には、高速加工時よりもトレースゲインを小さくし、これにより加工ヘッド１がワークＷの表面に散らばったスパッタ等の加工屑へ過敏に反応することを防止する。また、レーザ加工機１００Ａは、高速加工を行う際には、低速加工時よりもトレースゲインを大きくすることによって、傾斜したワークＷへの加工ヘッド１の衝突を回避する。なお、以下では、ワークＷを載置するＸＹテーブル（図示せず）の主面と平行な面内をＸＹ平面とし、ＸＹテーブルの高さ方向をＺ軸方向として説明する。
【００１３】
レーザ加工機１００Ａは、本実施の形態の特徴の１つである制御装置１０Ａを備えて構成されている。また、レーザ加工機１００Ａは、制御装置１０Ａに接続されたモータＭと、モータＭに接続された加工ヘッド１と、加工ヘッド１の近傍に配置されるとともに、制御装置１０Ａに接続された倣いユニット２０と、を有している。
【００１４】
制御装置１０Ａは、ワークＷへのレーザ加工を制御する例えばＮＣ装置などであり、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit））、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などを備えて構成されている。本実施の形態の制御装置１０Ａは、レーザ加工中にワークＷと加工ヘッド１との間の距離であるギャップを所定の距離に保持するＮＣ倣い制御を行う。制御装置１０Ａは、加工条件入力部１１、トレースゲイン変更部１２、プログラム移動量作成部１３、サーボアンプ１４、倣い移動量作成部１５、Ａ／Ｄ変換部１６を備えている。
【００１５】
加工条件入力部１１は、マウス、キーボード、入力ボタンなどからユーザによって入力されるレーザ加工の加工条件を、制御装置１０Ａに入力し、トレースゲイン変更部１２に送る。加工条件入力部１１に入力される加工条件は、レーザ加工を行う際の加工速度、ワークＷの材質（加工材質）、ワークＷの厚さ（加工板厚）などである。加工条件入力部１１に入力される加工条件は、加工速度、加工材質、加工板厚の何れか１つであってもよいし、複数種類であってもよい。
【００１６】
トレースゲイン変更部（トレースゲイン設定部）１２は、加工条件入力部１１からの加工条件に基づいて、現在設定中のトレースゲイン（前回のレーザ加工に用いたトレースゲイン）を加工条件に応じたトレースゲインに変更する。換言すると、トレースゲイン変更部１２は、トレースゲインを可変設定（可変制御）する機能を有している。
【００１７】
トレースゲイン変更部１２は、例えば加工速度が低速の場合、加工板厚が厚い場合に、小さなトレースゲインを設定する。また、トレースゲイン変更部１２は、例えば加工速度が高速の場合、加工板厚が薄い場合に、大きなトレースゲインを設定する。トレースゲイン変更部１２は、設定したトレースゲインを倣い移動量作成部１５に送る。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換部１６は、倣いユニット２０から送られてくる倣い状態の情報（加工ヘッド１とワークＷとの間の距離を示す信号）（以下、ギャップ情報という）をＡ／Ｄ変換して倣い移動量作成部１５に送る。
【００１９】
倣い移動量作成部１５は、トレースゲイン変更部１２から送られてくるトレースゲインおよびＡ／Ｄ変換されたギャップ情報に基づいて、加工ヘッド１のＺ軸方向の移動量指令を作成する。加工ヘッド１とワークＷとの間の距離は、ワークＷの反り、傾き、撓み、立ち上がりなどによって、レーザ加工中に変化するものである。このため、倣い移動量作成部１５は、トレースゲインおよびギャップ情報に応じた移動量指令をリアルタイムに作成する。本実施の形態の倣い移動量作成部１５は、トレースゲインに従ってトレース時の倣い制御を行なうよう、移動量指令を作成する。倣い移動量作成部１５は、作成した移動量指令をサーボアンプ１４に送る。
【００２０】
プログラム移動量作成部１３は、加工プログラムＰを参照して加工ヘッド１への移動量指令を作成し、サーボアンプ１４に送る。加工プログラムＰは、ワークＷへのレーザ加工に用いるＮＣプログラムなどであり、加工ヘッド１への位置指令などが設定されている。加工ヘッド１への位置指令は、ＸＹ平面内での位置指令とＺ軸方向への位置指令（アプローチ）がある。
【００２１】
サーボアンプ（移動指令出力部）１４は、プログラム移動量作成部１３からの移動量指令と、倣い移動量作成部１５からの移動量指令と、に基づいて、加工ヘッド１を所定の移動量だけ移動させるためのモータ駆動指令を仮作成する。サーボアンプ１４は、作成したモータ駆動指令をモータＭに送出する。
【００２２】
モータＭは、サーボアンプ１４からのモータ駆動指令に従って、加工ヘッド１をＺ軸方向およびＸＹ平面内で移動させる。加工ヘッド１は、レーザ光源（図示せず）から出射されるレーザ光をワークＷに出射するノズル２を先端部側に備えており、このノズル２からレーザ光がワークＷに照射される。
【００２３】
倣いユニット２０は、加工ヘッド１（ノズル２）と、ワークＷとの間のＺ軸方向の距離を検出して制御装置１０Ａに送るユニットである。倣いユニット２０は、ワークＷとの間のＺ軸方向の距離をギャップ情報として検出するギャップセンサ２１を備えている。ギャップセンサ２１は、検出したギャップ情報を制御装置１０ＡのＡ／Ｄ変換部１６に送る。
【００２４】
なお、加工条件入力部１１に入力する加工条件は、トレースゲインの大きさ（加工運転モード）を指定する情報であってもよい。この場合、トレースゲイン変更部１２は不要であり、加工条件入力部１１に入力されたトレースゲインの大きさを指定する情報が倣い移動量作成部１５に送られる。
【００２５】
つぎに、レーザ加工機１００Ａの動作処理について説明する。まず、トレースゲインの設定処理手順について説明する。図２は、実施の形態１のレーザ加工機によるトレースゲインの設定処理手順を示すフローチャートである。ユーザによって、加工条件入力部１１に加工条件が入力された後（ステップＳ１０）、レーザ加工機１００Ａは、加工プログラムＰに基づいたプログラム運転を開始する（ステップＳ２０）。
【００２６】
加工条件入力部１１に入力された加工条件は、トレースゲイン変更部１２に送られる。トレースゲイン変更部１２は、加工条件入力部１１からの加工条件に基づいて、現在設定されているトレースゲインを、加工条件に応じたトレースゲインに変更する（ステップＳ３０）。トレースゲイン変更部１２は、変更後のトレースゲインを倣い移動量作成部１５に送る。
【００２７】
この後、レーザ加工機１００Ａは、加工ヘッド１の倣い制御を開始する（ステップＳ４０）。そして、サーボアンプ１４は、加工条件に応じたトレースゲインで加工ヘッド１が倣い動作を実行するよう、モータＭへのモータ駆動指令を作成する。これにより、加工ヘッド１は、トレース時に加工条件に応じたトレースゲインで倣い制御されながら、ワークＷへのレーザ加工が行われる。
【００２８】
つぎに、トレースゲインを変更するか否かの判断処理手順について説明する。図３は、トレースゲインの変更判断処理手順を示すフローチャートである。加工条件入力部１１に加工速度Ｖｘ、加工材質、加工板厚Ｔｘなどの加工条件が入力されると、加工条件がトレースゲイン変更部１２に送られる。
【００２９】
トレースゲイン変更部１２は、前回のレーザ加工の際に加工したワークの加工材質と、加工条件で設定されている加工材質とが異なるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。前回の加工材質と、今回の加工条件で設定されている加工材質とが同じである場合（ステップＳ１１０、Ｎｏ）、トレースゲイン変更部１２は、前回レーザ加工したワークＷの加工板厚Ｔｘと、今回の加工条件で設定されている加工板厚Ｔｘとが異なるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。
【００３０】
前回の加工板厚Ｔｘと、今回の加工条件で設定されている加工板厚Ｔｘとが同じである場合（ステップＳ１２０、Ｎｏ）、トレースゲイン変更部１２は、前回レーザ加工した際の加工速度Ｖｘと、今回の加工条件で設定されている加工速度Ｖｘとが異なるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。
【００３１】
前回の加工速度Ｖｘと、今回の加工条件で設定されている加工速度Ｖｘとが同じである場合（ステップＳ１３０、Ｎｏ）、トレースゲイン変更部１２は、トレースゲインの変更は不要であると判断する（ステップＳ１４０）。これにより、前回のトレースゲインと同じトレースゲインでワークＷのレーザ加工が行われる。
【００３２】
一方、前回の加工材質と、今回の加工条件で設定されている加工材質とが異なる場合（ステップＳ１１０、Ｙｅｓ）、トレースゲイン変更部１２は、トレースゲインの変更が必要であると判断する（ステップＳ１５０）。
【００３３】
また、前回の加工板厚Ｔｘと、今回の加工条件で設定されている加工板厚Ｔｘとが異なる場合（ステップＳ１２０、Ｙｅｓ）、トレースゲイン変更部１２は、トレースゲインの変更が必要であると判断する（ステップＳ１５０）。
【００３４】
また、前回の加工速度Ｖｘと、今回の加工条件で設定されている加工速度Ｖｘとが異なる場合（ステップＳ１３０、Ｙｅｓ）、トレースゲイン変更部１２は、トレースゲインの変更が必要であると判断する（ステップＳ１５０）。
【００３５】
トレースゲイン変更部１２は、トレースゲインの変更が必要であると判断すると、前回のレーザ加工に用いた現在設定中のトレースゲインまたは初期設定されているトレースゲインを、今回の加工条件に応じたトレースゲインに変更する（ステップＳ１６０）。
【００３６】
なお、加工条件として加工材質が入力されなかった場合、トレースゲイン変更部１２は、加工材質の変更がないものと判断する。同様に、加工条件として加工板厚や加工速度が入力されなかった場合、トレースゲイン変更部１２は、加工板厚や加工速度の変更がないものと判断する。
【００３７】
つぎに、加工条件に応じて設定されるトレースゲインの大きさの具体例について説明する。本実施の形態では、加工条件をトレースゲインの大きさに対応付けした対応関係情報を、予めトレースゲイン変更部１２に登録しておく。対抗関係情報は、加工条件毎のトレースゲインの大きさであり、数式や情報テーブルなどによって規定しておく。例えば、対応関係情報としての数式は、加工条件とトレースゲインとの比例関係などの対応関係を示す式などである。トレースゲイン変更部１２は、登録しておいた対応関係情報と、加工条件入力部１１からの加工条件と、に基づいて、加工条件に応じたトレースゲインを決定する。
【００３８】
加工条件が加工速度Ｖｘであり、対応関係情報が、加工速度ＶｘとトレースゲインＧｘとの対応関係である場合、対応関係情報は、例えば図４の関係を示す数式によって規定しておく。図４は、加工速度とトレースゲインとの間の対応関係情報を示す図である。図４では、加工速度Ｖｘの範囲毎にトレースゲインＧｘの値が対応付けされている。
【００３９】
具体的には、加工速度Ｖｘの低速範囲（低速Ｖ１）と、トレースゲインＧｘの小さな値（小ゲインＧ１）と、が対応付けされている。また、加工速度Ｖｘの中速範囲（中速Ｖ２）と、トレースゲインＧｘの中程度の値（中ゲインＧ２）と、が対応付けされ、加工速度Ｖｘの高速範囲（高速Ｖ３）と、トレースゲインＧｘの大きな値（大ゲインＧ３）と、が対応付けされている。
【００４０】
これにより、加工速度Ｖｘが低速Ｖ１の範囲内である場合には、小ゲインＧ１でワークＷの切断（トレース）が行われる。また、加工速度Ｖｘが中速Ｖ２の範囲内である場合には、中ゲインＧ２でトレースが行われ、加工速度Ｖｘが高速Ｖ３の範囲内である場合には、大ゲインＧ３でトレースが行われる。
【００４１】
また、加工条件が加工板厚Ｔｘであり、対応関係情報が、加工板厚ＴｘとトレースゲインＧｘとの対応関係である場合、対応関係情報は、例えば図５の関係を示す数式によって規定しておく。図５は、加工板厚とトレースゲインとの間の対応関係情報を示す図である。図５では、加工板厚Ｔｘの範囲毎にトレースゲインＧｘの値が対応付けされている。
【００４２】
具体的には、加工板厚Ｔｘの小厚範囲（小厚Ｔ１）と、トレースゲインＧｘの大きな値（大ゲインＧ１１）と、が対応付けされている。また、加工板厚Ｔｘの中厚範囲（中厚Ｔ２）と、トレースゲインＧｘの中程度の値（中ゲインＧ１２）と、が対応付けされ、加工板厚Ｔｘの大厚範囲（大厚Ｔ３）と、トレースゲインＧｘの小さな値（小ゲインＧ１３）と、が対応付けされている。
【００４３】
これにより、加工板厚Ｔｘが小厚Ｔ１の範囲内である場合には、大ゲインＧ１１でトレースが行われる。また、加工板厚Ｔｘが中厚Ｔ２の範囲内である場合には、中ゲインＧ１２でトレースが行われ、加工板厚Ｔｘが大厚Ｔ３の範囲内である場合には、小ゲインＧ１３でトレースが行われる。
【００４４】
なお、対応関係情報は、数式で規定する場合に限らず、加工条件とトレースゲインとを対応付けした情報テーブルで規定してもよい。加工条件が加工速度Ｖｘであり、対応関係情報が、加工速度ＶｘとトレースゲインＧｘとの対応関係である場合、対応関係情報は、例えば図６に示す情報テーブル５１などによって規定しておく。図６は、加工速度とトレースゲインとの間の対応関係情報としての情報テーブルを示す図である。図６では、加工速度Ｖｘの範囲毎にトレースゲインＧｘの値が対応付けされている。
【００４５】
具体的には、加工速度Ｖｘの低速Ｖ１の範囲と、トレースゲインＧｘの小ゲインＧ１と、が対応付けされている。また、加工速度Ｖｘの中速Ｖ２の範囲と、トレースゲインＧｘの中ゲインＧ２と、が対応付けされ、加工速度Ｖｘの高速Ｖ３の範囲と、トレースゲインＧｘの大ゲインＧ３と、が対応付けされている。
【００４６】
また、加工条件が加工板厚Ｔｘであり、対応関係情報が、加工板厚ＴｘとトレースゲインＧｘとの対応関係である場合、対応関係情報は、例えば図７に示す情報テーブル５２などによって規定しておく。図７は、加工板厚とトレースゲインとの間の対応関係情報としての情報テーブルを示す図である。図７では、加工板厚Ｔｘの範囲毎にトレースゲインＧｘの値が対応付けされている。
【００４７】
具体的には、加工板厚Ｔｘの小厚Ｔ１の範囲と、トレースゲインＧｘの大ゲインＧ１１と、が対応付けされている。また、加工板厚Ｔｘの中厚Ｔ２の範囲と、トレースゲインＧｘの中ゲインＧ１２と、が対応付けされ、加工板厚Ｔｘの大厚Ｔ３の範囲と、トレースゲインＧｘの小ゲインＧ１３と、が対応付けされている。
【００４８】
また、加工条件が加工材質であり、対応関係情報が、加工材質とトレースゲインＧｘとの対応関係である場合、対応関係情報は、例えば図８に示す情報テーブル５３などによって規定しておく。図８は、加工材質とトレースゲインとの間の対応関係情報としての情報テーブルを示す図である。図８では、加工材質の種類毎にトレースゲインＧｘの値が対応付けされている。
【００４９】
具体的には、加工材質のアルミニウムと、トレースゲインＧｘのゲインＧ２１と、が対応付けされている。また、加工材質の鉄と、トレースゲインＧｘのゲインＧ２２と、が対応付けされ、加工材質のステンレスと、トレースゲインＧｘのゲインＧ２３と、が対応付けされている。
【００５０】
なお、加工条件として複数種類の条件が入力された場合、トレースゲイン変更部１２は、複数の加工条件に基づいて、トレースゲインＧｘを設定してもよい。換言すると、トレースゲイン変更部１２は、加工条件の組合せでトレースゲインＧｘを決定してもよい。例えば、加工条件として、加工速度Ｖｘと、加工板厚Ｔｘと、加工材質と、が入力された場合、トレースゲイン変更部１２は、これら３種類の加工条件に基づいてトレースゲインＧｘを設定する。このとき、トレースゲイン変更部１２は、例えば、３種類の各加工条件に対応するトレースゲインＧｘの平均値や中間値をトレースの際のトレースゲインＧｘに決定する。また、トレースゲイン変更部１２は、各加工条件に対応するトレースゲインＧｘの中の最大値や最小値をトレースの際のトレースゲインＧｘとしてもよい。
【００５１】
また、トレースゲイン変更部１２は、各加工条件に対応するトレースゲインＧｘの値を全て足した値をトレースの際のトレースゲインＧｘとしてもよい。この場合、トレースゲインＧｘの算出に用いる加工条件の種類の数に応じて、予め各情報テーブル５１〜５３内でのトレースゲインＧｘの値を設定しておく。例えば、３種類の加工条件を用いてトレースゲインＧｘを設定する場合、３種類の各加工条件に対応するトレースゲインＧｘを全て足した値が、小ゲイン、中ゲイン、大ゲインの何れかになるよう、各情報テーブル５１〜５３内でのトレースゲインＧｘの値を設定しておく。
【００５２】
また、トレースゲイン変更部１２は、各加工条件に対応するトレースゲインＧｘの値を全て掛け合わせた値をトレースの際のトレースゲインＧｘとしてもよい。この場合、トレースゲインＧｘの算出に用いる加工条件の種類の数に応じて、予め各情報テーブル５１〜５３内でのトレースゲインＧｘの値を設定しておく。例えば、３種類の加工条件を用いてトレースゲインＧｘを設定する場合、３種類の各加工条件に対応するトレースゲインＧｘの値を全て掛け合わせた値が、小ゲイン、中ゲイン、大ゲインの何れかになるよう、各情報テーブル５１〜５３内でのトレースゲインＧｘの値を設定しておく。
【００５３】
なお、各加工条件に対応するトレースゲインＧｘの値を全て足した値や掛け合わせた値をトレースの際のトレースゲインＧｘとする場合、各情報テーブル５１〜５３内でのトレースゲインＧｘの値に重み付けを行なっておいてもよい。例えば、情報テーブル５２内のトレースゲインＧｘの値を、情報テーブル５１内のトレースゲインＧｘの値の半分に設定しておく。具体的には、大ゲインＧ１１、中ゲインＧ１２、小ゲインＧ１３を、それぞれ小ゲインＧ１、中ゲインＧ２、大ゲインＧ３の半分の値にしておく。
【００５４】
つぎに、加工条件に基づいてトレースゲインＧｘを設定した場合の、加工ヘッド１の動作の一例について説明する。ここでは、トレースゲインＧｘが小ゲインＧ１、中ゲインＧ２、大ゲインＧ３の場合の加工ヘッド１の動作について説明する。
【００５５】
図９は、トレースゲインの大きさに応じた加工ヘッドの動作例を説明するための図である。トレースゲイン変更部１２によってトレースゲイン変更処理が行われると、加工条件に応じたトレースゲインＧｘとして、小ゲインＧ１、中ゲインＧ２、大ゲインＧ３の何れかでトレースが行なわれる。
【００５６】
トレースが行なわれる際には、加工ヘッド１が、ワークＷとの間で所定の距離を保ちながらワークＷ上のＸＹ平面内を移動経路に沿って移動する。例えば、加工ヘッド１の移動経路上に加工屑６があった場合、加工ヘッド１は、この加工屑６を回避するよう、Ｚ軸方向の上側に移動しながらＸＹ平面内の移動経路上を移動する。そして、加工屑６を回避した後は、加工ヘッド１は、元の高さに戻って、ＸＹ平面内の移動経路上を移動する。
【００５７】
例えば、大ゲインＧ３が設定されている場合、加工ヘッド１は、大きな応答特性でワークＷや加工屑６との衝突を回避する。これにより、ワークＷや加工屑６に対する加工ヘッド１の追従性が向上する。したがって、大ゲインＧ３が設定されている場合には、ワークＷがＸＹ平面から傾斜している場合であっても、ワークＷと加工ヘッド１との衝突を回避することができる。
【００５８】
また、小ゲインＧ１が設定されている場合、加工ヘッド１は、小さな応答特性でワークＷや加工屑６との衝突を回避する。これにより、ワークＷや加工屑６に対する加工ヘッド１の追従性を低下させることができる。このため、加工ヘッド１の移動経路上に加工屑６がある場合であっても、加工ヘッド１は加工屑６に過敏に反応することはない。これにより、加工ヘッド１は、急激なノズルギャップ変化を起こすことなく、移動経路上を移動できる。したがって、小ゲインＧ１が設定されている場合には、ハンチングによってワークＷが切断不良となることを回避できる。また、中ゲインＧ２が設定されている場合、大ゲインＧ３が設定されている場合と、小ゲインＧ１が設定されている場合の中間的な倣い動作が行なわれる。
【００５９】
このように、加工速度Ｖｘが高速Ｖ３の場合、加工板厚Ｔｘが大厚Ｔ３の場合には、大ゲインＧ３，Ｇ１１が設定され、加工材質が鉄やステンレスなどの硬い材質の場合には、これらの材質に応じたゲインＧ２２，Ｇ２３が設定されるので、ワークＷと加工ヘッド１との衝突を回避することができる。
【００６０】
また、加工速度Ｖｘが低速Ｖ１の場合、加工板厚Ｔｘが小厚Ｔ１の場合には、小ゲインＧ１，Ｇ１３が設定され、加工材質がアルミニウムなどの軟らかい材質の場合には、これらの材質に応じたゲインＧ２１が設定されるので、ワークＷの切断不良を防止することができる。
【００６１】
なお、１枚のワークＷ内に複数種類の板厚や材質を有したワークＷに対して、板厚や材質に応じたトレースゲインＧｘを設定してもよい。この場合、ワークＷの位置毎に板厚や材質を設定し、ワークＷの位置毎にトレースゲインＧｘが設定される。
【００６２】
また、本実施の形態では、制御装置１０Ａがレーザ加工機１００Ａの加工ヘッド１を制御する場合について説明したが、制御装置１０Ａは、プラズマガスを噴射するプラズマ加工機や加熱炎を噴射するガス切断機などの加工ヘッドを制御してもよい。この場合も、制御装置１０Ａは、加工条件に応じたトレースゲインＧｘを設定する。
【００６３】
また、本実施の形態では、レーザ加工を開始する前にトレースゲインＧｘを設定したが、トレースを開始する前であれば、アプローチの際にトレースゲインＧｘを設定してもよい。
【００６４】
このように実施の形態１によれば、加工条件に応じたトレースゲインＧｘでワークＷのレーザ加工を行うので、種々の加工条件に対して安定したレーザ加工を容易に行うことが可能となる。
【００６５】
実施の形態２．
つぎに、図１０および図１１を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、ワークＷのレーザ加工中に加工ヘッド１の加工条件（加工状態）である移動速度をモニタする。そして、モニタした移動速度に応じたトレースゲインＧｘとなるよう、トレースゲインＧｘをリアルタイムで変更しながらレーザ加工を行う。
【００６６】
図１０は、本発明の実施の形態２に係るレーザ加工機の構成を示す図である。図１０の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１のレーザ加工機１００Ａと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００６７】
レーザ加工機１００Ｂは、制御装置１０Ｂと、制御装置１０Ｂに接続されたモータＭと、加工ヘッド１と、制御装置１０Ｂに接続された倣いユニット２０と、速度センサ３１と、を有している。速度センサ３１は、加工ヘッド１のＸＹ平面内での移動速度を検出するセンサであり、加工ヘッド１の近傍などに配置されている。速度センサ３１は、検出した移動速度をトレースゲイン変更部１２に送る。
【００６８】
制御装置１０Ｂは、制御装置１０Ａと同様の機能を有している。制御装置１０Ｂのトレースゲイン変更部１２は、速度センサ３１と接続している。レーザ加工が開始された後、トレースゲイン変更部１２は、速度センサ３１から送られてくる加工ヘッド１の移動速度に基づいて、トレースゲインＧｘをリアルタイムで変更する。
【００６９】
つぎに、レーザ加工機１００Ｂの動作処理について説明する。ここでは、トレースゲインの設定処理手順について説明する。図１１は、実施の形態２のレーザ加工機によるトレースゲインの設定処理手順を示すフローチャートである。加工条件入力部１１に加工条件が入力された後（ステップＳ２１０）、レーザ加工機１００Ｂは、加工プログラムＰに基づいたプログラム運転を開始する（ステップＳ２２０）。
【００７０】
加工条件入力部１１に入力された加工条件は、トレースゲイン変更部１２に送られる。トレースゲイン変更部１２は、加工条件入力部１１からの加工条件に基づいて、現在設定されているトレースゲインを、加工条件に応じたトレースゲインに変更する（ステップＳ２３０）。トレースゲイン変更部１２は、変更後のトレースゲインを倣い移動量作成部１５に送る。
【００７１】
この後、レーザ加工機１００Ｂは、加工ヘッド１の倣い制御を開始する（ステップＳ２４０）。倣い制御を開始した後、速度センサ３１は、加工状態として加工ヘッド１のＸＹ平面内での移動速度を検出する（ステップＳ２５０）。速度センサ３１は、検出した移動速度をトレースゲイン変更部１２に送る。
【００７２】
トレースゲイン変更部１２は、移動速度が変化したか否かを判断する（ステップＳ２６０）。移動速度が変化していなければ（ステップＳ２６０、Ｎｏ）、トレースゲイン変更部１２は、現在のトレースゲインＧｘでワークＷのレーザ加工を続行する。また、速度センサ３１は、加工ヘッド１の移動速度を検出する処理を継続する。そして、速度センサ３１は、検出した移動速度をトレースゲイン変更部１２に送る。
【００７３】
一方、移動速度が変化すると（ステップＳ２６０、Ｙｅｓ）、トレースゲイン変更部１２は、現在設定中のトレースゲインを移動速度に応じたトレースゲインに変更する（ステップＳ２７０）。そして、レーザ加工が終了していなければ（ステップＳ２８０、Ｎｏ）、レーザ加工機１００Ｂは、ワークＷへのレーザ加工が終了するまで、ステップＳ２５０〜Ｓ２７０の処理を繰り返す。レーザ加工が終了すると（ステップＳ２８０、Ｙｅｓ）、トレースゲイン変更部１２は、トレースゲインＧｘの変更処理を終了する。
【００７４】
なお、本実施の形態では、レーザ加工中の加工状態が加工ヘッド１の移動速度である場合について説明したが、レーザ加工中の加工状態は加工ヘッド１のＸＹ平面内での加速度でもよい。この場合、速度センサ３１の代わりに、加速度センサ（図示せず）を加工ヘッド１の近傍になどに配置しておく。そして、加速度センサは、検出した加速度をトレースゲイン変更部１２に送る。レーザ加工が開始された後、トレースゲイン変更部１２は、加速度センサから送られてくる加工ヘッド１の加速度に基づいて、トレースゲインＧｘをリアルタイムで変更する。
【００７５】
なお、トレースゲイン変更部１２は、加工ヘッド１の移動速度と加速度の両方に基づいて、トレースゲインＧｘを変更してもよい。また、本実施の形態では、加工条件に応じたトレースゲインＧｘを設定してからワークＷへのレーザ加工を開始する場合について説明したが、加工条件に応じたトレースゲインＧｘを設定することなく予め決めておいたトレースゲインＧｘ（トレースゲインＧｘの初期値）でワークＷへのレーザ加工を開始してもよい。この場合、制御装置１０Ｂは、加工条件入力部１１を有していなくてもよい。
【００７６】
このように実施の形態２によれば、加工条件である移動速度や加速度をモニタし、モニタした加工条件に応じたトレースゲインＧｘを設定するで、レーザ加工中の加工状態に応じたトレースゲインＧｘでワークＷのレーザ加工を行うことができる。また、加工ヘッド１の加工状態を速度センサ３１などで直接検出しているので、加工ヘッド１がＸＹ平面内でカーブを描くよう移動する（コーナーをレーザ加工する）場合などであっても、容易かつ正確に加工状態を検出することが可能となる。したがって、種々の加工状態に対して安定したレーザ加工を容易に行うことが可能となる。
【００７７】
実施の形態３．
つぎに、図１２を用いてこの発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、ワークＷのレーザ加工中に加工プログラムＰに基づいて、加工ヘッド１の移動速度を検出する。そして、検出した移動速度に応じたトレースゲインＧｘとなるよう、トレースゲインＧｘをリアルタイムで変更しながらレーザ加工を行う。
【００７８】
図１２は、本発明の実施の形態３に係るレーザ加工機の構成を示す図である。図１２の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１のレーザ加工機１００Ａや図１０に示す実施の形態２のレーザ加工機１００Ｂと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００７９】
レーザ加工機１００Ｃは、制御装置１０Ｃと、制御装置１０Ｃに接続されたモータＭと、加工ヘッド１と、制御装置１０Ｃに接続された倣いユニット２０と、を有している。制御装置１０Ｃは、制御装置１０Ｂと同様の機能を有している。制御装置１０Ｃのトレースゲイン変更部１２は、プログラム移動量作成部１３と接続している。レーザ加工が開始された後、トレースゲイン変更部１２は、プログラム移動量作成部１３から送られてくる加工ヘッド１への移動指令（移動量）に基づいて、加工ヘッド１の移動速度を予測する。そして、トレースゲイン変更部１２は、予測した移動速度に応じたトレースゲインＧｘとなるよう、トレースゲインＧｘをリアルタイムで変更する。
【００８０】
なお、加工プログラムＰ内が加工ヘッド１の速度指令を含んでいる場合、トレースゲイン変更部１２は、この速度指令に基づいてトレースゲインＧｘを変更してもよい。また、制御装置１０Ｃが、加工プログラムＰに基づいて加工ヘッド１への速度指令を生成する手段を有している場合には、トレースゲイン変更部１２は、生成された速度指令に基づいてトレースゲインＧｘを変更してもよい。
【００８１】
また、トレースゲイン変更部１２は、加工プログラムＰに基づいて予測された加工ヘッド１の加速度に基づいて、トレースゲインＧｘを変更してもよい。この場合、制御装置１０Ｃ内に、加工プログラムＰに基づいて加工ヘッド１の加速度を予測する加速度予測手段を配置しておく。
【００８２】
このように実施の形態３によれば、加工プログラムＰに基づいて、加工条件に応じたトレースゲインＧｘを設定するので、レーザ加工中の加工状態に応じたトレースゲインＧｘでワークＷのレーザ加工を行うことができる。したがって、種々の加工状態に対して安定したレーザ加工を容易に行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
以上のように、本発明に係る制御装置、レーザ加工機およびレーザ加工方法は、加工ヘッドへの倣い制御に適している。
【符号の説明】
【００８４】
１  加工ヘッド
１０Ａ〜  １０Ｃ  制御装置
１１  加工条件入力部
１２  トレースゲイン変更部
１３  プログラム移動量作成部
１４  サーボアンプ
１５  倣い移動量作成部
２１  ギャップセンサ
３１  速度センサ
５１〜５３  情報テーブル
１００Ａ〜１００Ｃ  レーザ加工機
Ｗ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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