(57)【要約】【課題】オペレータがプログラムを作成せずに教示ポイント点を教示するたけで、切断加工プログラムを作成する。【解決手段】レーザヘッドを移動させる軸移動手段と、軸移動手段により移動させた任意の座標位置で、ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置の教示を行う入力手段と、予め設定されたシフト距離が格納されるシフト距離記憶部と、ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置から上記シフト距離離れた位置に想定される加工開始位置、加工終了位置を演算する自動演算手段と、この自動演算手段により演算された、加工開始位置、加工終了位置及び、ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置に基づき、切断加工処理プログラムを作成する加工自動運転手段と、を備えた。【選択図】        図１
2004291080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザヘッドを移動させる軸移動手段と、
軸移動手段により移動させた任意の座標位置で、ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置の教示を行う入力手段と、
予め設定されたシフト距離が格納されるシフト距離記憶部と、
ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置から上記シフト距離離れた位置に想定される加工開始位置、加工終了位置を演算する自動演算手段と、
この自動演算手段により演算された、加工開始位置、加工終了位置及び、ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置に基づき、切断加工処理プログラムを作成する加工自動運転手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ制御装置。
【請求項２】
ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置の間に別途追加点を指定する追加点入力手段を設け、加工自動運転手段が、該追加点を経由する切断加工処理プログラムを作成することを特徴とする請求項１に記載のレーザ制御装置。
【請求項３】
レーザヘッドを移動させた任意の座標位置で、ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置の教示を行う工程と、
このハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置から、予め設定されたシフト距離離れた位置を加工開始位置、加工終了位置と想定し、該加工開始位置、加工終了位置を演算し定める工程と、
この演算された加工開始位置、加工終了位置及び、ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置に基づき、廃材加工処理プログラムを作成する工程と、
を備えたことを廃材加工処理方法。
【請求項４】
ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置の教示の際に、上記ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置間に別途追加点を指定することにより、該追加点を経由する廃材加工処理プログラムを作成することを特徴とする請求項３に記載の廃材加工処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ切断加工により生じた廃材を切断処理するレーザ加工機の切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の廃材切断方法においては、製品の切断加工後に、予め入力されていた切断プログラムにより、残材と称するワーク上のスクラップが、特定の始点より終点まで順次切断されるものであった（例えば、特許文献１参照）。
また、予め廃材処理を切断プログラムとして設定せず、切断加工終了後の廃材をレーザ加工ヘッドを直接教示して切断する方法として、ビームオン／オフ、倣いオン／オフ、軸移動の個々の動作を全てオペレータがスイッチを押して実施していた。
【０００３】
【特許文献１】特開平６―３１５５８６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の廃材処理方法では、予め設定された切断プログラムを使うため、実際に廃材処理が終了した段階において、さらに廃材を小さく切断したりするような追加加工を行うことができず、廃材処理作業効率が悪かった。
なお、ワークの厚さが大きくなったり、置き方が傾いたりすると、適正に廃材処理するために、プログラムを再び作成しなければならず、作業性が悪かった。
【０００５】
また、予め廃材処理を切断プログラムとして設定せず、切断加工終了後の廃材をレーザ加工ヘッドを直接操作して切断する方法では、ビームオン／オフ、倣いオン／オフ、軸移動の個々の動作を全てオペレータがスイッチを押して実施することとなり、作業性が悪く、操作・タイミングを少しでも間違うと、加工機の破損につながる恐れがあった。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、オペレータがプログラムを作成せずに教示ポイント点を教示するたけで、切断加工することができるレーザ制御装置を得ることを目的とする。
また、廃材加工に適用した場合は、加工し終わった廃材を持ち運びやすい大きさに切断することができるようにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る、レーザ制御装置は、レーザヘッドを移動させる軸移動手段と、軸移動手段により移動させた任意の座標位置で、ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置の教示を行う入力手段と、予め設定されたシフト距離が格納されるシフト距離記憶部と、ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置から上記シフト距離離れた位置に想定される加工開始位置、加工終了位置を演算する自動演算手段と、この自動演算手段により演算された、加工開始位置、加工終了位置及び、ハイト制御開始位置、ハイト制御終了位置に基づき、切断加工処理プログラムを作成する加工自動運転手段と、を備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態におけるレーザ制御装置の構成を示した構成図である。図１において、レーザ制御装置は、レーザ加工機を制御するためのＮＣ部１、所定の入力手段４からの入出力を行う入出力部２、データを記憶するためのデータ記憶部３から構成されている。
ＮＣ部１は、オペレータがハンドルを用いて軸移動を行うための軸移動手段１１、軸移動手段１１を用いて指定されたＰ１，Ｐ４に基づき、Ｐ１，Ｐ４座標を求めるＰ１，Ｐ４自動演算手段１３、Ｐ１〜Ｐ４座標を元に廃材加工自動切断加工を行う廃材加工自動運転手段１２、レーザ発振器の発振制御を行うための発振器制御手段１４、倣い制御手段１５が設けられている。
データ記憶部３は、Ｐ２、Ｐ３座標値及びシフト距離（Ｐ１−Ｐ２、Ｐ３−Ｐ４間設定距離）を記憶する。
また、入力手段としては、Ｐ２，Ｐ３の位置を教示するボタンが設けられている。
【０００９】
図２は、切断されるワークの平面図を示したものであり、図のハッチング部分は必要な加工ワーク、白い部分は不要な廃材を示している。
図２を用いて、Ｐ１〜Ｐ４の各ポイントについて説明する。
レーザ切断加工においては、いわゆるハイト制御と呼ばれる加工ノズルとワーク間の距離を一定に保ち安定した切断加工を行う倣い動作が行われている。
ここで、Ｐ２はハイト制御をオンするポイントを示し、Ｐ３はハイト制御をオフするポイントを示している。
なお、Ｐ１は切断を開始するポイント、Ｐ４は切断を終了するポイントである。
【００１０】
本実施の形態では，Ｐ２、Ｐ３をオペレータが教示するボタンを設け、その座標から予め定められたシフト距離に基づき、Ｐ１，Ｐ４を自動演算することにより、廃材処理が自動的に行われるようにしたものである。
【００１１】
次に、本実施の形態におけるレーザ加工機を用いた廃材処理の手順について図２及び図３を用いて説明する。
図３は、レーザ加工機の動作を示したフローチャートである。
【００１２】
板材から必要な加工ワークが切断された後、オペレータは、レーザ制御装置のモードを切り替え、廃材処理モードに変更する。
そして、オペレータは、ハンドル等を用いた軸移動手段１１により加工ヘッドを移動させ、切断したいポイントＰ２，Ｐ３をそれぞれ入力手段Ｐ２、Ｐ３のボタンを押すことにより教示する。
ここで、Ｐ２、Ｐ３は、オペレータがワーク端からシフト距離以下となるような位置に加工ヘッドを移動し教示する必要がある。
シフト距離（Ｐ１−Ｐ２、Ｐ３−Ｐ４間距離）は、Ｐ２、Ｐ３を教示しやすい距離に決定し、この機能の画面上に表示される。
一般的には、教示しやすい距離が２０ｍｍ〜３０ｍｍで設定するものであり、距離が長すぎると、Ｐ１，Ｐ４点が加工機の移動できない範囲にあるか、無駄なビームを出す可能性がある。また、短すぎるとＰ１、Ｐ４がワーク上となる可能性があり、ワークが切れない可能性がある。
そのため、ワーク端からシフト距離範囲内にＰ２，Ｐ３を指定しない時は、図３の加工プログラムが実行されても、ワークが切れず、ビームが当たった部分だけが傷が残る操作ミスと見なされる。
オペレータによるＰ２、Ｐ３が教示されると、その教示されたヘッド位置（加工テーブル上のＸ，Ｙ軸座標の現在値）のデータが、データ記憶部３に転送されて記憶される。なお、この際、Ｐ２がハイト制御を開始するためのハイトオン位置、Ｐ３がハイト制御を終了するためのハイトオフ位置と認識される。
【００１３】
続いて、オペレータが加工開始ボタンを押すと、ＮＣ部のＰ１、Ｐ４自動演算手段１３は、データ記憶部３に記憶された座標データをもとに、切断開始点Ｐ１、切断終了点Ｐ４を求める処理を行う。
具体的には、データ記憶部３内に予め登録されているシフト距離に基づいて、Ｐ２、Ｐ３との線分延長上になる位置であり、Ｐ２，Ｐ３からそれぞれシフト距離離れた位置を求め、そこをＰ１、Ｐ４座標と定めてデータ記憶部３に記憶する。
【００１４】
ＮＣ部１の廃材加工自動運転手段１２は、オペレータにより指定されたＰ２、Ｐ３及びＰ１、Ｐ４自動演算手段１３により求められたＰ１、Ｐ４に基づいて、廃材処理のための切断加工プログラムのようなソフトウェアを実行する。
具体的には、オペレータによりＰ２の座標が（１００，２０）、Ｐ３の座標が（１００，１８０）と指定され、予めシフト距離が３０ｍｍと設定されている場合を例に図４に基づいて説明する。
なお、ここで注意する点は廃材加工に合った切断加工条件は事前にオペレータが読み出して置くことが必要である。
【００１５】
切断加工終了後の廃材切断処理であるため、まず、シャッタが開けられ、加工ヘッド（Ｚ軸）を上部（原点）に退避させ、絶対値座標設定を行うプログラムが作成される。
そして、廃材を切断するためにＰ２座標へ加工ヘッドを移動させ、ハイトオン指令を行うことにより、ハイト制御を行い、適正な廃材と加工ヘッドの距離となるようにＺ軸固定を行う。
その後、実際に廃材切断を行うために、Ｐ１座標に早送りで移動し、レーザビームを出力して、Ｐ２座標に加工送りが実行される。
Ｐ２座標に達すると、ハイト制御を有効とした倣い動作が開始され、Ｐ３座標まで廃材切断加工が行われる。
Ｐ３座標に達すると、ハイトオフとなり、Ｚ軸固定でＰ４座標まで切断加工が行われ、Ｐ４座標で、レーザビームオフ、シャッタが閉じられ、廃材切断加工が終了する。
【００１６】
なお、ソフトウェアを実行する際に、Ｐ１点でハイト制御オフ、ビームオンする理由はワークがないところから切り込む必要があるためであり、Ｐ２点でハイト制御オンする理由はハイト制御をオンすることにより焦点位置を一定に保ち、良好な加工が可能であるからであり、Ｐ３点でハイト制御オフする理由は切り落とすためにワークがないところまでビームオンする必要があるためである。
【００１７】
本実施の形態によれば、オペレータは、単に切断したいポイント（Ｐ２、Ｐ３）を教示するのみで、切断加工プログラムのようなソフトウェアが実行されるので、面倒な廃材加工用のプログアムを予め作成しなくてもよく、廃材処理時間を短縮できる。
また、レーザ加工ヘッドを直接教示して切断する方法と比べると時間短縮、作業性の向上効果がある。
【００１８】
実施の形態２．
上述した実施の形態１は、Ｐ２，Ｐ３の座標を指定することにより、２点間直線加工で廃材切断加工を行う場合について説明したが、本実施の形態の如く、Ｐ２，Ｐ３座標の指定に加えて、Ｐｘ座標を追加点として指定することにより、Ｐｘを経由する複数の線分で廃材切断加工を行うことができる。
【００１９】
図５は、本実施の形態におけるレーザ制御装置の構成を示した構成図である。図１の構成と違う点は、入力手段４として、Ｐｘ（追加点）のボタンを別途設けると共に、データ記憶部３内に、Ｐｘ（追加点）ボタンで入力されたＰｘ座標を記憶する領域を設けていることである。
【００２０】
次に、図６で示される切断されるワークの平面図を用いて、本実施の形態の動作について説明する。
図において、Ｐ２はハイト制御をオンするポイント、Ｐ５は加工をする時の通過ポイント（Ｐｘ座標）、Ｐ３はハイト制御をオフするポイントを示す。
板材から必要な加工ワークが切断された後、オペレータは、レーザ加工機のモードを切り替え、廃材処理モードに変更する。
そして、オペレータは、ハンドル等をもちいて切断したいポイントＰ２、Ｐ５、Ｐ３へ加工ヘッドを移動させ、Ｐ２、Ｐｘ、Ｐ３ボタンを押すことにより、それぞれ教示する。
ここで、点を教示する順番はＰ２→Ｐ５（追加点）→Ｐ３と行う。
Ｐ２とＰ３の間で追加点ボタンを何回押すかによって、押された個所の座標がデータ記憶部内にＰｘ座標として記憶され、複数の追加点が取れる。
ここで、Ｐ２、Ｐ３はオペレータがワーク端からシフト距離以下となるような位置に加工ヘッドを移動し教示する必要がある。
【００２１】
オペレータによるＰ２、Ｐ５、Ｐ３が教示されると、その教示されたヘッド位置が加工テーブル上のＸ，Ｙ軸座標の現在値データを入出力部からＮＣ部に読込んだ後、入出力部を通じてＮＣ部から読み出し、制御装置内部のデータ記憶部に転送されて記憶される。
なお、この際、Ｐ２がハイト制御を開始するためのハイトオン位置、Ｐ３がハイト制御を終了するためのハイトオフ位置と認識される。
【００２２】
続いて、オペレータが加工開始ボタンを押すと、ＮＣ部のＰ１、Ｐ４自動演算手段１３は、データ記憶部３に記憶された座標データをもとに、切断開始点Ｐ１、切断終了点Ｐ４を求める処理を行う。
具体的には、データ記憶部３内に予め登録されているシフト距離に基づいて、Ｐ２、Ｐ５との線分延長上、Ｐ５、Ｐ３との線分延長上になる位置であり、Ｐ２，Ｐ３からそれぞれシフト距離離れた位置を求め、そこをＰ１、Ｐ４座標と定めてデータ記憶部３に記憶する。
【００２３】
ＮＣ部１の廃材加工自動運転手段１２は、オペレータにより指定されたＰ２、Ｐ５、Ｐ３及びＰ１、Ｐ４自動演算手段１３により求められたＰ１、Ｐ４に基づいて、廃材処理のための切断加工プログラムのようなソフトウェアを実行する。ここで、Ｐ１，Ｐ４を求める例としては、Ｐ２とＰ１（Ｐ３とＰ４）の距離を３０ｍｍとすると、Ｐ１の座標値（Ｘ１，Ｙ１）は、
Ｘ１＝Ｘ２±３０√｛１−１／｛［（Ｘ５−Ｘ２）／（Ｙ５−Ｙ２）］２＋１｝｝
Ｙ１＝Ｙ２±３０√｛１／｛［（Ｘ５−Ｘ２）／（Ｙ５−Ｙ２）］２＋１｝｝
但し、Ｘ２≠Ｘ５，Ｙ２≠Ｙ５
となる。
（注：Ｘ１座標値演算時／Ｙ１座標値演算時の±における、「＋」はＸ２＞Ｘ５／Ｙ２＞Ｙ５である時であり、「−」は＋の時と反対になった場合である）
同じく、Ｐ４の座標値（Ｘ４，Ｙ４）は下記の計算式により自動演算できる。
Ｘ４＝Ｘ３±３０√｛１−１／｛［（Ｘ５−Ｘ３）／（Ｙ５−Ｙ３）］２＋１｝｝
Ｙ４＝Ｙ３±３０√｛１／｛［（Ｘ５−Ｘ３）／（Ｙ５−Ｙ３）］２＋１｝｝
【００２４】
すなわち、具体的には、オペレータによりＰ２の座標が（１００，２０）、Ｐ３の座標が（３００，３００）と指定され、予めシフト距離が３０ｍｍと設定されている場合は図７に示されるような動作を行う。
図７が図４と違うのは、Ｍ１９８（ハイトオン）とＧ１  Ｘ３００，Ｙ３００（Ｐ３点へ移動）の間にＧ１  Ｘ２００，Ｙ１８０（Ｐ５点へ移動）を追加することである。
これら追加点がいくつかある時にも同じようにＭ１９８（ハイトオン）とＧ１Ｘ３００，Ｙ３００の間に追加点が入る。
なお、追加点Ｐｘの座標における制御は、ハイト制御が行われている倣い動作で、それら追加点を経由する線分で廃材切断加工が実行される。
【００２５】
本実施の形態によれば、切断ポイントを増やすことで、任意な直線形状を切断することができ、加工した製品を破損するため廃材処理ができなかった事もなくなる効果がある。また、プログラムを作成するのに多くの工数を必要とする不具合を解決する。
【００２６】
実施の形態３．
ところで上記説明では、本発明を加工し終わった廃材の切断に利用する場合について述べたが、廃材処理だけでなく連続直線での簡易製品加工も可能である。つまり、図８に示すように追加点を三つ（Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７）加えることで、連続直線での簡易製品加工が可能である。
【００２７】
オペレータの動作としては、まず、切断したいポイントＰ２，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ３へハンドルなどをもちいて加工ヘッドを移動させる。
ここで、Ｐ２はハイト制御をオンするポイント（Ｐ２教示ボタンの押し下げ）、Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７は加工をする時の通過ポイント（Ｐｘ教示ボタンの押し下げ）、Ｐ３はハイト制御をオフするポイント（Ｐ３教示ボタンの押し下げ）を示す。位置を教示するボタンを押す順番はＰ２→Ｐｘ→Ｐ３となり、Ｐ２とＰ３の間でＰｘ追加点ボタンを３回押す事により、Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７追加点が順番に取れる。
【００２８】
オペレータによるＰ２，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ３が教示されると、その教示されたヘッド位置が加工テーブル上のＸ，Ｙ軸座標の現在値データをＮＣ部１から読み出し制御装置内部のデータ記憶部３に記憶される。
続いて、オペレータが加工開始ボタンを押すと、ＮＣ部１のＰ１，Ｐ４自動演算手段は、データ記憶部３に記憶された座標データをもとに、実施の形態１と同様にＰ１、Ｐ４を求める処理を行う。
具体的には、データ記憶部内に予め登録されている距離に基づいてＰ１点はＰ２と最初の追加点（Ｐ５点）の延長線上となるようにし、Ｐ４点はＰ３と最後の追加点（Ｐ７点）の延長線上で座標を求めて、求めた値をデータ記憶部３に記憶させる。
【００２９】
ＮＣ部１の廃材加工自動運転手段は、オペレータにより指定されたＰ２、Ｐ３及びＰ１、Ｐ４自動演算手段により求められたＰ１，Ｐ４に基づいて、加工処理のための加工プログラムを作成し、実行する。
本実施の形態３では、上述したように，Ｍ１９８（ハイトオン）とＰ３点へ移動の間に追加点が三つ入り、その３点を経由して加工が行われることである。
【００３０】
本実施の形態によれば、単にポイントを教示するのみで、切断加工プログラムが作成されるので、面倒な加工用のプログラムを予め作成しなくてもよく、加工時間を短縮できる効果がある。
【００３１】
【発明の効果】
オペレータがプログラムを作成せずに教示ポイント点を教示するたけで、切断加工プログラムを作成することができる。
また、廃材加工に適用した場合は、加工し終わった廃材を持ち運びやすい大きさに切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるレーザ制御装置の構造を示したブロック図である。
【図２】実施の形態１における切断されるワークの平面図である。
【図３】レーザ加工機の動作を示したフローチャートである。
【図４】実施の形態１におけるＮＣデータに基づく動作を示した図である。
【図５】実施の形態２におけるレーザ制御装置の構造を示したブロック図である。
【図６】実施の形態２における切断されるワークの平面図である。
【図７】実施の形態２におけるＮＣデータに基づく動作を示した図である。
【図８】実施の形態３における切断されるワークの平面図である。
【符号の説明】
１  ＮＣ部、２  入出力部、３  データ記憶部、４  入力手段、１２  廃材加工自動運転手段、１３  Ｐ１，Ｐ４自動演算手段。
【図１】
2004291080.tif 000003
【図２】
2004291080.tif 000004
【図３】
2004291080.tif 000005
【図４】
2004291080.tif 000006
【図５】
2004291080.tif 000007
【図６】
2004291080.tif 000008
【図７】
2004291080.tif 000009
【図８】
2004291080.tif 000010