(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工ヘッドのノズル先端とワークとのギャップをレーザ加工ヘッドに備えられた倣いセンサにて一定に保持してレーザ加工を行うレーザ加工方法において、レーザ加工ヘッドをスタート位置から加工開始点まで移動位置決めする際、前記倣いセンサで検出された実際のギャップＧと予め設定した設定ギャップＧOとを比較し、前記ギャップがＧ≦ＧOのときには前記ノズルの先端がワークに近づく方向の倣い制御を有効にし、前記ギャップがＧ＞ＧOのときにはレーザ加工ヘッドの実際の高さ方向の位置Ｚとスタート位置でのレーザ加工ヘッドの高さ方向の位置ＺSとを比較し、前記位置がＺ＞ＺSのときには前記ノズルの先端がワークに近づく方向の倣い制御を有効にし、前記位置がＺ≦ＺSの時には前記ノズルの先端がワークに近づく方向の倣い制御を無効にすることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
レーザ加工ヘッドのノズル先端とワークとのギャップをレーザ加工ヘッドに備えられた倣いセンサにて一定に保持してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記レーザ加工ヘッドの高さ方向の位置を検出する位置検出手段と、前記倣いセンサで検出された実際のギャップＧと予め設定した設定ギャップＧOとを比較すると共に、前記位置検出手段で検出されたレーザ加工ヘッドの実際の位置Ｚとスタート位置でのレーザ加工ヘッドの高さ方向の位置ＺSとを比較する倣い演算処理部と、上記倣い演算処理部での比較の結果、Ｇ≦ＧO及びＺ＞ＺSのときには前記倣いセンサの制御を有効にし、Ｇ＞ＧOでＺ≦ＺSのときには前記倣いセンサの制御を無効にするための方向別倣いインターロック制御部と、を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ノズルの先端とワークとのギャップを一定に保持してレーザ加工を行うレーザ加工方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図８に示されているように、ワークテーブル１０１上に複数のスキッド１０３を介して板状のワークを載置せしめてワークＷに対して相対的に移動するレーザ加工ヘッド１０５の先端に設けられたノズル１０７よりレーザビームをワークＷへ向けてレーザ加工が行われる。前記レーザ加工ヘッド１０５の先端には静電容量型の倣いセンサ１０９が備えられており、この倣いセンサ１０９でもって前記ノズル１０７とワークＷとのギャップＧを一定に保持してレーザ加工が行われる。
【０００３】
レーザ加工を行う際、レーザ加工ヘッド１０５をＡ位置のスタート位置からＢ位置の加工開始点まで早送り位置決めを倣いセンサ１０９をオンにした状態で行っている。すなわち、この場合、倣いセンサ１０９をオンにした状態で早送り位置決めを行わないと、ワークＷの凹凸によりレーザ加工ヘッド１０５がワークＷに衝突してしまうからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図９に示されているように、加工開始点への移動途中にワークＷに穴ＷH があると、倣い制御によりレーザ加工ヘッド１０５がワークＷの方向（図９において下方向）へ突込み、オーバトラベルのアラームとなる。
【０００５】
したがって、倣い制御でワークＷにレーザ加工を行う場合には、図１０に示されているように、ワークＷの形状を考慮して穴ＷH を避けて加工開始点への移動位置決めを行うように加工開始点への位置決めプログラムを作成する必要がある。
【０００６】
また、プログラムミス等により、レーザ加工ヘッド１０５がワークＷの方向へ突込んだ場合、レーザ加工ヘッド１０５がワークＷまたはスキッド１０３と干渉し破損する恐れがある。
【０００７】
このように、従来の倣い制御によるレーザ加工では、プログラムの作成に時間がかかると共に加工開始点への位置決めに時間がかかるという問題があった。
【０００８】
この発明の目的は、ワークの形状を考慮せずに、最短の距離で加工開始点への移動位置決めを可能にすると共に高速でレーザ加工を行い得るようにしたレーザ加工方法およびその装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述したごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、レーザ加工ヘッドのノズル先端とワークとのギャップをレーザ加工ヘッドに備えられた倣いセンサにて一定に保持してレーザ加工を行うレーザ加工方法において、レーザ加工ヘッドをスタート位置から加工開始点まで移動位置決めする際、前記倣いセンサで検出された実際のギャップＧと予め設定した設定ギャップＧOとを比較し、前記ギャップがＧ≦ＧOのときには前記ノズルの先端がワークに近づく方向の倣い制御を有効にし、前記ギャップがＧ＞ＧOのときにはレーザ加工ヘッドの実際の高さ方向の位置Ｚとスタート位置でのレーザ加工ヘッドの高さ方向の位置ＺSとを比較し、前記位置がＺ＞ＺSのときには前記ノズルの先端がワークに近づく方向の倣い制御を有効にし、前記位置がＺ≦ＺSの時には前記ノズルの先端がワークに近づく方向の倣い制御を無効にすることを特徴とするものである。
【００１０】
また、レーザ加工ヘッドのノズル先端とワークとのギャップをレーザ加工ヘッドに備えられた倣いセンサにて一定に保持してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記レーザ加工ヘッドの高さ方向の位置を検出する位置検出手段と、前記倣いセンサで検出された実際のギャップＧと予め設定した設定ギャップＧOとを比較すると共に、前記位置検出手段で検出されたレーザ加工ヘッドの実際の位置Ｚとスタート位置でのレーザ加工ヘッドの高さ方向の位置ＺSとを比較する倣い演算処理部と、上記倣い演算処理部での比較の結果、Ｇ≦ＧO及びＺ＞ＺSのときには前記倣いセンサの制御を有効にし、Ｇ＞ＧOでＺ≦ＺSのときには前記倣いセンサの制御を無効にするための方向別倣いインターロック制御部と、を備えてなることを特徴とするものである。
【００１１】
したがって、本発明では、レーザ加工ヘッドをスタート位置から加工開始点まで移動位置決めする際、倣いセンサで検出された実際のギャップと位置検出手段で検出されたレーザ加工ヘッドの実際の高さ方向の位置が、倣い演算処理部に取り込まれて、先ず実際のギャップと予め設定した設定ギャップとが比較され、次にレーザ加工ヘッドの実際の高さ方向の位置がスタート位置でのレーザ加工ヘッドの高さ方向の位置と比較される。そして、実際のギャップが設定ギャップより大きく、かつレーザ加工ヘッドの実際の高さ方向の位置がスタート位置でのレーザ加工ヘッドの高さ方向の位置より小さいときには、方向倣いインターロック制御部が作動してノズルの先端がワークに近づく方向の倣い制御が無効となることにより、ワークの凹凸があってもレーザ加工ヘッドは干渉することなく、最短距離で加工開始点へ移動位置決めされる。
【００１２】
而して、ワークの形状を考慮せず最短の距離で移動位置決めされて、移動位置決め時間の短縮が図られると共にプログラム作成時間の短縮が図られる。また、レーザ加工ヘッドの保護が図られる。従来のオーバートラベルが発生したときの加工再開操作が不要となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
【００１７】
図１を参照するに、加工すべき板状のワークＷの上方にはレーザ加工ヘッド１が設けられていると共に先端にはノズル３を有している。このレーザ加工ヘッド１とワークＷとはＸ軸方向（図１において紙面に対して直交する方向），Ｙ軸方向（図１において左右方向）へ相対的に移動自在となっている。しかも、前記レーザ加工ヘッド１にはノズル３の先端とワークＷとのギャップＧを検出する静電容量型などの倣いセンサ５が備えられている。
【００１８】
また、前記レーザ加工ヘッド１をＺ軸方向（図１において上下方向）へ移動せしめるためのＺ軸モータ７が設けられていると共に、このＺ軸モータ７にはエンコーダなどの位置検出手段９が備えられている。
【００１９】
前記倣いセンサ５には倣い演算処理部１１が接続されていると共に、位置検出手段９には位置制御処理部１３が接続されている。この倣い演算処理部１１と位置制御処理部１３とは互いに接続されていると共に、切換え部１５を介してサーボアンプ１７に接続されている。また、倣い演算処理部１１には例えばワークＷの種類や板厚毎に予め設定されたギャップＧをファイルしたギャップデータ部１９，倣い起動停止部２１および方向別倣いインターロック制御部２３がそれぞれ接続されている。しかも、ギャップデータ部１９，倣い起動停止制御部２１にはプログラム部２５が接続されていると共に、方向別倣いインターロック制御部２３にはＰＭＣ（プログラマブルマシンコントローラ）２７が接続されている。
【００２０】
Ｘ軸またはＹ軸の移動により、レーザ加工ヘッド１を例えば図２および図３に示されているように、スタート位置のＡ位置から加工開始点のＢ位置へ早送り位置決めするとき、ＰＭＣ２７からの指令でマイナス方向（−Ｚ）の倣い制御を無効（オン）とし、プラス方向（＋Ｚ）のみ倣い制御を有効（オフ）として行われる。なお、図２，図３において、ワークＷはテーブル３１上に複数のスキッド３３を介して載置されると共にＷH は穴を示す。
【００２１】
例えば図４に示したフローチャートを基にして説明すると、ステップＳ１で倣い制御が起動中かどうか判断し、倣い制御が起動中であれば、ステップＳ２に進み、レーザ加工中かどうかを判断する。レーザ加工中でないときには、ステップＳ３に進んでＸ，Ｙ軸位置決め移動中かどうか判断し、位置決め移動中であればステップＳ４に進む。ステップＳ４で、倣いセンサ５で検出された実際のギャップＧと予め設定された設定ギャップＧO とが倣い演算処理部１１で比較されて、Ｇ≦ＧO でなければ、ステップＳ５に進む。このステップＳ５では位置検出手段９で検出されたレーザ加工ヘッド１の実際のＺ軸方向の位置Ｚと、予めレーザ加工ヘッド１がスタート位置におけるＺ軸方向の位置ＺS とが倣い演算処理部１１で比較されて、Ｚ≦ＺS であれば、ステップＳ６でマイナス方向倣いインターロックをオン（無効）にして加工開始点まで移動位置決めされる。ステップＳ１〜Ｓ５で前述の動作と逆の場合には、ステップＳ７でマイナス方向倣いインターロックをオフ（有効）として位置決めされる。
【００２２】
したがって、図４に示したフローチャートを基にして移動位置決めさせることにより、図２，図３に示したように穴ＷH があるところをレーザ加工ヘッド１が移動しても、ワークＷの方向（−Ｚ）へレーザ加工ヘッド１は突込まずオーバートラベルのアラームは発生しない。また、プラス方向（＋Ｚ）の倣い制御は有効であるため、ワークＷの凹凸があってもレーザ加工ヘッド１が干渉することはない。
【００２３】
而して、レーザ加工ヘッド１を加工開始点へ移動位置決めする際、マイナス方向（−Ｚ）の倣いインターロックをオンにすることにより、ワークＷの形状を考慮せず最短の距離で移動せしめることができる。この結果、位置決め移動時間の短縮（高速加工）を図ることができると共に、プログラム作成時間の短縮を図ることができる。また、レーザ加工ヘッド１の保護を図ることができる。
【００２４】
方向別倣いインターロック制御をレーザ加工中に使用する場合としては、例えば図５（Ａ），（Ｂ）に示した倣い面積が小さい場合や、図６に示したワークＷの端面からレーザ加工（切断）する場合にも適用できる。この場合には、図７に示したように、プログラムおよび加工条件データよりワークＷの板厚（ｔ）および倣いセンサ５で検出したギャップＧ又は予め設定したギャップ量を倣い演算処理部１１に読み込み、Ｄ＝ｔ＋Ｇを演算処理する。しかも、レーザ加工中のレーザ加工ヘッド１のＺ軸の座標Ｚを位置検出手段９で検出し常時倣い演算処理部１１に取り込ませる。
【００２５】
この倣い演算処理部１１で、ＺとＤとを比較し、Ｚ≦Ｄのとき、マイナス方向倣いインターロックをオン（無効）にし、Ｚ＞Ｄのとき、マイナス方向倣いインターロックをオフ（有効）としてレーザ加工（切断）を行うことにより、図５，図６に示したような倣い面積が小さい場合や、ワークＷの端面からのレーザ加工を行うことができる。しかも、ワークＷの端面から切断することによりピアスが不要となり、厚板のレーザ加工（切断）では加工時間の短縮を図ることができる。
【００２６】
なお、この発明は、前述した発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態より理解されるように、本発明によれば、レーザ加工ヘッドをスタート位置から加工開始点まで移動位置決めする際、倣いセンサで検出された実際のギャップと位置検出手段で検出されたレーザ加工ヘッドの実際の高さ方向の位置が、倣い演算処理部に取り込まれて、先ず実際のギャップと予め設定した設定ギャップとが比較され、次にレーザ加工ヘッドの実際の高さ方向の位置がスタート位置でのレーザ加工ヘッドの高さ方向の位置が比較される。そして、実際のギャップが設定ギャップより大きく、かつレーザ加工ヘッドの実際の高さ方向の位置がスタート位置でのレーザ加工ヘッドの高さ方向の位置が小さいときには、方向倣いインターロック制御部が作動してノズルの先端がワークに近づく方向の倣い制御が無効となることにより、ワークの凹凸があってもレーザ加工ヘッドは干渉することなく、最短距離で加工開始点へ移動位置決めせしめることができる。
【００２８】
而して、ワークの形状を考慮せず最短の距離で移動位置決めされて、移動位置決め時間の短縮を図ることができると共にプログラム作成時間の短縮を図ることができる。また、レーザ加工ヘッドの保護を図ることができる。従来のオーバートラベルが発生したときの加工再開操作が不要にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のレーザ加工装置の構成ブロック図である。
【図２】レーザ加工ヘッドをスタート位置から加工開始点まで移動位置決めする説明の側面図である。
【図３】レーザ加工ヘッドをスタート位置から加工開始点までの移動位置決めする説明の平面図である。
【図４】レーザ加工ヘッドをスタート位置から加工開始点までの移動位置決めのフローチャートである。
【図５】レーザ加工ヘッドでレーザ加工を行う説明図である。
【図６】レーザ加工ヘッドでレーザ加工を行う説明図である。
【図７】レーザ加工ヘッドでレーザ加工を行う説明図である。
【図８】従来のレーザ加工ヘッドでスタート位置から加工開始点までの移動位置決めする説明図である。
【図９】従来のレーザ加工ヘッドでスタート位置から加工開始点までの移動位置決めする説明図である。
【図１０】従来のレーザ加工ヘッドでスタート位置から加工開始点までの移動位置決めする説明図である。
【符号の説明】
１  レーザ加工ヘッド
３  ノズル
５  倣いセンサ
７  Ｚ軸モータ
９  位置検出手段
１１  倣い演算処理部
２３  方向倣いインターロック制御部
２７  ＰＭＣ
Ｗ  ワーク
ＷH   穴
【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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