(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後方向のＸ軸、左右方向のＹ軸、上下方向のＺ軸の三次元に移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機により、複数段のパレットをそれぞれ水平方向で移動自在に備えたシャトルテーブルを用いてＸ軸、Ｙ軸の二次元レーザ加工を行う際に、
レーザ加工ヘッドの下端に取り付けたノズル先端のＺ軸機械座標を演算する制御装置のＺ軸座標演算部から前記Ｚ軸機械座標をＰＭＣラダー部により随時読みとり、
ＰＭＣパラメータ・メモリに予め設定された各種ノズルと複数段の各パレットとの組合せ毎のオーバトラベル位置の中から使用されるノズルとパレットに該当するオーバトラベル位置を呼び出し、この呼び出されたオーバトラベル位置と前記ＰＭＣラダー部で読みとったＺ軸機械座標とを比較し、
前記Ｚ軸機械座標が前記該当するオーバトラベル位置の設定範囲より下降したときにレーザ加工機の運転を停止せしめることを特徴とするレーザ加工機におけるノズルの衝突防止方法。
【請求項２】
前後方向のＸ軸、左右方向のＹ軸、上下方向のＺ軸の三次元に移動自在なレーザ加工ヘッドを備えると共に複数段のパレットをそれぞれ水平方向で移動自在に備えたシャトルテーブルを設けたレーザ加工機において、
レーザ加工ヘッドの下端に取り付けたノズル先端のＺ軸機械座標を演算するＺ軸座標演算部と、
各種ノズルと複数段の各パレットとの組合せ毎にノズル先端のオーバトラベル位置を予め設定するＰＭＣパラメータ・メモリと、
前記Ｚ軸座標演算部の演算値からＺ軸機械座標を随時読みとったＺ軸機械座標と、前記ＰＭＣパラメータ・メモリに予め設定された現在使用中のノズルとパレットとの組合せに該当するオーバトラベル位置とを取り込んで前記Ｚ軸機械座標が前記該当するオーバトラベル位置の設定範囲より下降したときにレーザ加工機の運転を停止せしめる判断を行うＰＭＣラダー部とを備えた制御装置を設けてなることを特徴とするレーザ加工機におけるノズルの衝突防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工機におけるノズルの衝突防止方法及びその装置に係り、さらに詳細には、上下複数段のシャトルテーブル使用の三次元レーザ加工機でのノズル衝突防止に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前後方向のＸ軸、左右方向のＹ軸、上下方向のＺ軸の三次元に移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機においては、レーザ加工ヘッドのＺ軸のオーバトラベル（以下、本明細書では「ＯＴ」という）の検出位置はＺ軸最大ストロークよりさらに１．５ｍｍ下降（−方向に移動）した位置とされている。例えば、Ｚ軸ストローク７００ｍｍ仕様のレーザ加工機ではレーザ加工ヘッドがＺ軸方向で上昇端のＺ軸原点から７０１．５ｍｍ下降した位置をＺ軸のＯＴ位置としている。
【０００３】
複数段のパレットをそれぞれ水平方向で移動自在に備えたシャトルテーブルを設けたレーザ加工機では、シャトルテーブルの複数段のパレットを使用して二次元加工が行われる場合でも、Ｚ軸のＯＴ検出位置はＺ軸を７０１．５ｍｍ下降した位置となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のレーザ加工機においては、シャトルテーブルの複数段のパレットのうちのいずれのパレットが加工位置にあっても、Ｚ軸のＯＴ検出位置が変わらないためにプログラムミスや手動送りミスなどによりノズルがパレットの上面から大きく下降してノズルがパレットのスキッドの隙間に入り込んで破損してしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、三次元レーザ加工機でシャトルテーブルを使用して二次元加工が行われる場合で、シャトルテーブルの複数段の各パレットと各種ノズルとのいずれの組合せであっても、ノズルのＺ軸のＯＴ位置を正確に検出してノズルの衝突を防止し得るレーザ加工機におけるノズルの衝突防止方法及びその装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明のレーザ加工機におけるノズルの衝突防止方法は、前後方向のＸ軸、左右方向のＹ軸、上下方向のＺ軸の三次元に移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機により、複数段のパレットをそれぞれ水平方向で移動自在に備えたシャトルテーブルを用いてＸ軸、Ｙ軸の二次元レーザ加工を行う際に、
レーザ加工ヘッドの下端に取り付けたノズル先端のＺ軸機械座標を演算する制御装置のＺ軸座標演算部から前記Ｚ軸機械座標をＰＭＣラダー部により随時読みとり、
ＰＭＣパラメータ・メモリに予め設定された各種ノズルと複数段の各パレットとの組合せ毎のオーバトラベル位置の中から使用されるノズルとパレットに該当するオーバトラベル位置を呼び出し、この呼び出されたオーバトラベル位置と前記ＰＭＣラダー部で読みとったＺ軸機械座標とを比較し、
前記Ｚ軸機械座標が前記該当するオーバトラベル位置の設定範囲より下降したときにレーザ加工機の運転を停止せしめることを特徴とするものである。
【０００７】
したがって、制御装置のＺ軸座標演算部で演算されたノズルのＺ軸機械座標がＰＭＣラダー部の指令により随時読み取られる。各種ノズルと複数段の各パレットとの組合せ毎のオーバトラベル位置がＰＭＣパラメータ・メモリに予め設定されているので、上記のＺ軸機械座標はＰＭＣパラメータ・メモリに設定されたオーバトラベル位置の中の現在使用中の該当するオーバトラベル位置と比較され、Ｚ軸機械座標がオーバトラベル位置より下降しようとした位置で機械が停止されるので、ノズルおよび加工ヘッドの破損が未然に防止される。
【０００８】
また、シャトルテーブルのパレット段数、ノズル種類は、基本的には何種類の組合せであってもＰＭＣパラメータ・メモリの追加を行うことにより容易に各組合わせのオーバトラベル位置の種類は増加可能である。
【０００９】
請求項２によるこの発明のレーザ加工機におけるノズルの衝突防止装置は、前後方向のＸ軸、左右方向のＹ軸、上下方向のＺ軸の三次元に移動自在なレーザ加工ヘッドを備えると共に複数段のパレットをそれぞれ水平方向で移動自在に備えたシャトルテーブルを設けたレーザ加工機において、
レーザ加工ヘッドの下端に取り付けたノズル先端のＺ軸機械座標を演算するＺ軸座標演算部と、
各種ノズルと複数段の各パレットとの組合せ毎にノズル先端のオーバトラベル位置を予め設定するＰＭＣパラメータ・メモリと、
前記Ｚ軸座標演算部の演算値からＺ軸機械座標を随時読みとったＺ軸機械座標と、前記ＰＭＣパラメータ・メモリに予め設定された現在使用中のノズルとパレットとの組合せに該当するオーバトラベル位置とを取り込んで前記Ｚ軸機械座標が前記該当するオーバトラベル位置の設定範囲より下降したときにレーザ加工機の運転を停止せしめる判断を行うＰＭＣラダー部とを備えた制御装置を設けてなることを特徴とするものである。
【００１０】
したがって、請求項１記載の作用と同様であり、制御装置のＺ軸座標演算部で演算されたノズルのＺ軸機械座標がＰＭＣラダー部の指令により随時読み取られる。各種ノズルと複数段の各パレットとの組合せ毎のオーバトラベル位置がＰＭＣパラメータ・メモリに予め設定されているので、上記のＺ軸機械座標はＰＭＣパラメータ・メモリに設定されたオーバトラベル位置の中の現在使用中の該当するオーバトラベル位置と比較され、Ｚ軸機械座標がオーバトラベル位置より下降しようとした位置で機械が停止されるので、ノズルおよび加工ヘッドの破損が未然に防止される。
【００１１】
また、シャトルテーブルのパレット段数、ノズル種類は、基本的には何種類の組合せであってもＰＭＣパラメータ・メモリの追加を行うことにより容易に各組合わせのオーバトラベル位置の種類は増加可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザ加工機におけるノズルの衝突防止方法及びその装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図５を参照するに、本実施の形態に係わるレーザ加工装置１は、図示せざるＮＣ装置の制御の下に駆動されるＸ軸駆動手段により前後方向（Ｘ軸方向）に移動位置決め自在のＸ軸キャリッジ３を備え、このＸ軸キャリッジ３にはＸ軸方向と直交する左右方向（Ｙ軸方向）に、ＮＣ装置の制御の下に駆動されるＹ軸駆動手段により移動位置決め自在のＹ軸キャリッジ５が設けられている。このＹ軸キャリッジ５の下部にはＸ，Ｙ軸に直交する上下方向（Ｚ軸方向）に移動位置決め自在のレーザ加工ヘッド７が設けられており、このレーザ加工ヘッド７にはレーザ加工用の集光装置（図示省略）を備え、その先端にはノズル９が取付けられている。
【００１４】
なお、レーザ加工装置１にはレーザ発振器（図示省略）が備えられており、このレーザ発振器からのレーザビームが、Ｘ軸キャリッジ３、Ｙ軸キャリッジ５、レーザ加工ヘッド７を経由してノズル９まで図示せざる光学系により導かれるように構成されている。
【００１５】
上記のＸ軸キャリッジ３は図６に示されているように制御装置１１に電気的に接続されたＸ軸サーボモータ１３により駆動制御されており，同様に、Ｙ軸キャリッジ５はＹ軸サーボモータ１５により駆動制御され、レーザ加工ヘッド７はＺ軸サーボモータ１７によりワークＷに対し垂直方向に駆動制御される。
【００１６】
図５を参照するに、前記レーザ加工ヘッド７の下方位置にはレーザ加工装置１のベッド１９上に２段の上パレット２１と下パレット２３がそれぞれ水平方向で移動自在に備えたシャトルテーブル２５が設けられている。
【００１７】
上パレット２１と下パレット２３により、一方のパレットに外側段取りが行われ、他方のパレットにセッティングされたワークＷにレーザ加工が行われる。例えば、図５に示されているように下パレット２３はレーザ加工エリアに移動されており、この状態で下パレット２３にセッティングされたワークＷにレーザ加工が行われる。上パレット２１はレーザ加工エリアから外れた外側の段取りエリアに移動されており、上記の下パレット２３でレーザ加工が行われている間に、上パレット２１ではワークＷのセッティングが行われる。
【００１８】
図６を参照するに、制御装置１１としては、中央処理装置としてのＣＰＵ２７に、ワークＷの材質、形状、寸法などや種々のレーザ加工条件等のデータや加工プログラムを入力する入力装置２９と表示装置３１と、入力されたデータや加工プログラムを記憶するメモリ３３と、ノズル９の先端のＺ軸機械座標値を演算するＺ軸座標演算部３５が電気的に接続されている。
【００１９】
上記のＣＰＵ２７には、Ｚ軸座標演算部３５から演算されたＺ軸機械座標を随時読みとったＺ軸機械座標と、後述するＰＭＣパラメータ・メモリ３７に予め設定された現在使用中のノズルとパレットとの組合せに該当するオーバトラベル位置（ＯＴ位置）とを取り込んで上記の読みとったＺ軸機械座標が上記の該当するＯＴ位置の設定範囲より下降したときにレーザ加工装置１の運転を停止せしめる判断を行うＰＭＣラダー部３９が電気的に接続されている。
【００２０】
また、上記のＣＰＵ２７には、各種ノズル９と２段の各上下パレット２１、２３との組合せ毎にノズル９の先端のＯＴ位置を予め設定するＰＭＣパラメータ・メモリ３７が電気的に接続されている。
【００２１】
また、上記のＣＰＵ２７には、現在使用中のパレットを判別するパレット判別部４１と、現在使用中のノズルを判別するノズル判別部４３が接続されている。
【００２２】
上記構成により、図１を参照するに、ＰＭＣパラメータ・メモリ３７には例えば、５インチノズルと７．５インチノズルの２種のノズル９と２段の上下パレット２１，２３との組合せとしては、図１に示されているように５インチノズル＋上パレット２１、５インチノズル＋下パレット２３、７．５インチノズル＋上パレット２１、７．５インチノズル＋下パレット２３の合計４つの組合せがある。
【００２３】
上記の各組合せのＯＴ位置としてはレーザ加工ヘッド７のＺ軸がシャトルテーブル２５の各上下パレット２１、２３のパスラインより２ｍｍ下方の位置が設定範囲、つまりＯＴ位置となっている。
【００２４】
より詳しくは、図２を参照するに、ノズル９の先端のＺ軸原点となるＺ軸原点機械座標は７００ｍｍである。ちなみに、ノズル９先端のＺ軸方向の最下端のＺ軸機械座標は０（ゼロ）ｍｍである。
【００２５】
上パレット２１のＯＴ位置としては、ノズル９の先端から上パレット２１の上面のパスラインまでの距離が３８．５ｍｍとすると、レーザ加工ヘッド７のＺ軸が下降して上パレット２１の上面から２ｍｍ下方位置のノズル９の先端のＺ軸機械座標、換言すれば上パレット２１のＯＴ位置は６５９．５ｍｍ（＝７００−３８．５−２）となる。
【００２６】
下パレット２３のＯＴ位置としては、ノズル９の先端から下パレット２３の上面のパスラインまでの距離が２７１．５ｍｍとすると、レーザ加工ヘッド７のＺ軸が下降して下パレット２３の上面から２ｍｍ下方位置のノズル９の先端のＺ軸機械座標、換言すれば下パレット２３のＯＴ位置は４２６．５ｍｍ（＝７００−２７１．５−２）となる。
【００２７】
したがって、ＰＭＣパラメータ・メモリ３７には上記の上パレット２１のＯＴ位置のＺ軸機械座標６５９．５ｍｍと、下パレット２３のＯＴ位置のＺ軸機械座標４２６．５ｍｍが予め設定されている。
【００２８】
Ｚ軸座標演算部３５で演算されたノズル９のＺ軸機械座標がＰＭＣラダー部３９の指令により随時読み取られ、このＺ軸機械座標はＰＭＣパラメータ・メモリ３７に設定された上記の各上下パレット２１，２３のＯＴ位置の中から現在使用中の該当するＯＴ位置と比較され、このＯＴ位置（設定値）より上記のノズル９のＺ軸機械座標が下降しようとした位置で機械が停止される。
【００２９】
例えば、上パレット２１でレーザ加工が行われている場合では、図３に示されているようにノズル９の先端がＺ軸原点から３８．５＋２（ｍｍ）下降した位置が、上パレット２１のＯＴ位置のＺ軸機械座標６５９．５ｍｍである。したがって、ノズル９の先端が上パレット２１の上面から２ｍｍ下方の位置に位置したときに機械が確実にストップするので、ノズルおよび加工ヘッドの破損が未然に防止される。
【００３０】
下パレット２３でレーザ加工が行われている場合では、図４に示されているようにノズル９の先端がＺ軸原点から２７１．５＋２（ｍｍ）下降した位置が、下パレット２３のＯＴ位置のＺ軸機械座標４２６．５ｍｍである。したがって、ノズル９の先端が下パレット２３の上面から２ｍｍ下方の位置に位置したときに機械が確実にストップするので、ノズルおよび加工ヘッドの破損が未然に防止される。
【００３１】
なお、ノズル９の種類が変われば、ノズル９の先端から各上下パレット２１，２３のパスラインまでの距離が変わるので、当然その距離もＰＭＣパラメータ・メモリ３７に予め設定しておく必要がある。
【００３２】
なお、この発明は前述した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。
【００３３】
本実施の形態ではシャトルテーブルのパレット段数が上下の２段で、ノズル種類が２種類である場合を例にとって説明したが、パレット段数、ノズル種類は、基本的には何種類の組合せであってもＰＭＣパラメータの追加を行うことにより容易に各組合わせのＯＴ位置の検出種類を増加することができるので構わない。
【００３４】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、請求項１の発明によれば、制御装置のＺ軸座標演算部で演算されたノズルのＺ軸機械座標をＰＭＣラダー部の指令により随時読み取る。各種ノズルと複数段の各パレットとの組合せ毎のオーバトラベル位置がＰＭＣパラメータ・メモリに予め設定されているので、上記のＺ軸機械座標をＰＭＣパラメータ・メモリの中の該当する組合せのオーバトラベル位置と比較できる。このとき、Ｚ軸機械座標がオーバトラベル位置より下降しようとした位置で機械を停止できるので、ノズルおよび加工ヘッドの破損を未然に防止できる。
【００３５】
また、シャトルテーブルのパレット段数、ノズル種類は、基本的には何種類の組合せであってもＰＭＣパラメータ・メモリの追加を行うことができるので、容易に各組合わせのオーバトラベル位置の種類を増加できる。
【００３６】
請求項２の発明によれば、請求項１記載の効果と同様であり、制御装置のＺ軸座標演算部で演算されたノズルのＺ軸機械座標をＰＭＣラダー部の指令により随時読み取る。各種ノズルと複数段の各パレットとの組合せ毎のオーバトラベル位置がＰＭＣパラメータ・メモリに予め設定されているので、上記のＺ軸機械座標をＰＭＣパラメータ・メモリの中の該当する組合せのオーバトラベル位置と比較できる。このとき、Ｚ軸機械座標がオーバトラベル位置より下降しようとした位置で機械を停止できるので、ノズルおよび加工ヘッドの破損を未然に防止できる。
【００３７】
また、シャトルテーブルのパレット段数、ノズル種類は、基本的には何種類の組合せであってもＰＭＣパラメータ・メモリの追加を行うことができるので、容易に各組合わせのオーバトラベル位置の種類を増加できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すもので、制御装置とＰＭＣラダー部とＰＭＣパラメータ・メモリとの関係を示す概略説明図である。
【図２】本発明の実施の形態において、ノズル先端のＺ軸原点から各上下パレットのパスラインまでの距離を示す状態説明図である。
【図３】本発明の実施の形態において、上パレットでの加工におけるＺ軸原点位置とＯＴ位置との位置関係を示す状態説明図である。
【図４】本発明の実施の形態において、下パレットでの加工におけるＺ軸原点位置とＯＴ位置との位置関係を示す状態説明図である。
【図５】本発明の実施の形態で用いられるレーザ加工機の全体図である。
【図６】制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
１  レーザ加工装置
７  レーザ加工ヘッド
９  ノズル
１１  制御装置
２１  上パレット
２３  下パレット
２５  シャトルテーブル
３５  Ｚ軸座標演算部
３７  ＰＭＣパラメータ・メモリ
３９  ＰＭＣラダー部
４１  パレット判別部
４３  ノズル判別部
【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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