專利名稱：激光加工機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠進(jìn)行板狀工件的切斷加工的激光加工機(jī)。
以往，在利用激光加工機(jī)，切斷出使直線切斷路徑相交而成的尖銳角時(shí)，采用的是例如，如圖7(a)所示，在位置P1(x坐標(biāo)為0，y坐標(biāo)為0)上切出使直線切斷路徑L1和L5(實(shí)線)相交而成的尖銳角時(shí)，沿同圖(a)所示的箭頭方向?qū)⑶袛嗦窂絃1切斷后，不立刻將切斷路徑L5切斷，而是沿同圖(a)的虛線表示的環(huán)路R(LR)，按照位置P1、P100(x坐標(biāo)5，y坐標(biāo)0)、P101(x坐標(biāo)0，y坐標(biāo)5)的順序，以圍切斷形狀的外側(cè)轉(zhuǎn)的形狀將上述尖銳角切斷的加工方法。這種方法，是為了防止在噴管通過(guò)位置P1時(shí)，進(jìn)給速度F一旦為0，工件70由激光束導(dǎo)致過(guò)熱熔融，從而上述尖銳角下垂所采用的加工方法。該加工方法如圖7(b)所示，是利用由多個(gè)加工步驟PS1、PS2...所組成的加工程序PRO來(lái)實(shí)施的，在該加工程序PRO中，圍上述環(huán)路R(LR)轉(zhuǎn)的環(huán)路R程序LRP被插在加工步驟PS1、PS5之間。
即，圖中最上段的第1加工步驟PS1的程序段N1中，下達(dá)使進(jìn)給速度F為30、000mm/min，使終點(diǎn)為位置P1的直線內(nèi)插指令(G01)，接著在最下段的第5加工步驟PS5的程序段N5中，下達(dá)從上述位置P1向y軸負(fù)方向移動(dòng)50mm的直線內(nèi)插指令(G01)，但是，如上所述，在程序段N5之前被插入上述環(huán)路R程序LRP。
環(huán)路R程序LRP，如圖7(b)所示，由加工步驟PS2、PS3、PS4所構(gòu)成的3個(gè)程序段N2、N3、N4組成。首先，在最初的程序段N2中，下達(dá)維持上述進(jìn)給速度F，并沿移動(dòng)路徑S1向x軸正方向移動(dòng)5mm，使位置P100成為終點(diǎn)的直線內(nèi)插指令(G01)，以使上述切斷路徑L1被延長(zhǎng)。接著，若噴管到達(dá)位置P100，則在第2程序段N3中，下達(dá)與切斷路徑L1和L5的兩延長(zhǎng)線連接的圓弧R1，使根據(jù)能夠維持上述進(jìn)給速度F的規(guī)定加速度確定的半徑R為5mm的圓弧內(nèi)插指令(G03)。然后，若噴管達(dá)到位置P101，則在最后的程序段N4中，下達(dá)維持與上述相同的進(jìn)給速度F，并沿移動(dòng)路徑S2向y軸負(fù)方向移動(dòng)5mm，使位置P1成為終點(diǎn)的直線內(nèi)插指令(G01)，以使切斷路徑L5被延長(zhǎng)。再有，在重新返回位置P1時(shí)，環(huán)路R程序LRP完成，在加工步驟PS5的程序段N5中，下達(dá)向y軸負(fù)方向移動(dòng)50mm的直線內(nèi)插指令(G01)，以維持切斷路徑L1中的進(jìn)給速度的形態(tài)，沿切斷路徑L5的切斷形狀繼續(xù)進(jìn)行切斷加工。
如此，由于噴管沿直線S1→圓弧R1→直線S2的環(huán)路R(LR)移動(dòng)，與尖銳角的有無(wú)沒(méi)有關(guān)系，無(wú)論是在切斷形狀的任何位置上，都可以以相同的進(jìn)給速度F進(jìn)行切斷加工，因此，不但維持無(wú)加工不均勻的優(yōu)良切斷面，而且可以切斷出尖銳角，將工件70加工成所希望的切斷形狀。
但是，在上述加工方法中，由于噴管在尖銳角的每次加工中需要沿上述的3個(gè)直線→圓弧→直線所組成的移動(dòng)路徑，使噴管移動(dòng)，故存在需要以規(guī)定的進(jìn)給速度圍該移動(dòng)路徑轉(zhuǎn)的時(shí)間，妨礙加工的高速化的缺點(diǎn)。特別是在必須加工的尖銳角較多的情況下，例如，將具有尖銳角的應(yīng)切斷的零件形狀在工件70上多個(gè)配置(嵌套nesting)的情況下，或在應(yīng)切斷的零件形狀上存在多個(gè)尖銳角的情況下，由于圍繞的旋轉(zhuǎn)次數(shù)增加導(dǎo)致加工速度下降，實(shí)現(xiàn)加工的高速化更加困難。
另外，在加工程序的制作中，由于必須在尖銳角的每個(gè)加工程序段中插入對(duì)應(yīng)于直線→圓弧→直線的3個(gè)程序段所構(gòu)成的環(huán)路R程序LRP，所以花費(fèi)插入的工夫，特別是在上述需要加工的尖銳角較多的情況下，存在需要較多人力的缺點(diǎn)。而且，對(duì)應(yīng)于尖銳角的數(shù)量，存在進(jìn)一步需要用于環(huán)路R程序LRP的程序存儲(chǔ)容量的缺點(diǎn)。再有，由于插入拐角的環(huán)路R的軌跡較大，所以存在白白切斷材料，嵌套效率降低的缺點(diǎn)。
即，本發(fā)明的構(gòu)成方案為，具有可以將激光束向應(yīng)切斷加工的工件照射的照射裝置；設(shè)有可以使上述照射裝置以規(guī)定的進(jìn)給速度移動(dòng)驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置；設(shè)有根據(jù)加工程序下達(dá)的移動(dòng)指令，通過(guò)上述移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)移動(dòng)驅(qū)動(dòng)上述照射裝置的加工執(zhí)行裝置；設(shè)有根據(jù)上述加工程序判斷工件中切斷形狀的拐角是否為尖銳角的尖銳角判斷裝置；設(shè)有當(dāng)上述尖銳角判斷裝置判斷拐角為尖銳角，在該拐角的加工中生成尖銳角生成用追加軌跡的尖銳角生成用追加軌跡生成裝置；設(shè)有根據(jù)上述尖銳角生成用追加軌跡生成裝置所生成的尖銳角生成用追加軌跡，來(lái)進(jìn)行上述被判斷為尖銳角的拐角的加工的尖銳角加工執(zhí)行裝置。
這種情況下，在加工被判斷為尖銳角的拐角時(shí)，由于自動(dòng)生成尖銳角生成用追加軌跡，根據(jù)該尖銳角生成用追加軌跡，上述拐角被加工，所以不但可以維持無(wú)加工不均勻的優(yōu)良切斷面，在加工程序的完成上也不需要較大的人力，可以簡(jiǎn)單地加工尖銳角。特別是，應(yīng)加工的尖銳角數(shù)量越多，越可以進(jìn)一步減輕加工程序的制作人力。還有，存在沒(méi)有必要進(jìn)一步增加用于尖銳角加工的程序存儲(chǔ)容量的好處。
另外，本發(fā)明中，在上述照射裝置通過(guò)上述拐角又再度返回該拐角期間，上述尖銳角加工執(zhí)行裝置可以控制上述照射裝置的進(jìn)給速度，以使其在比進(jìn)入上述尖銳角之前的進(jìn)給速度減速的狀態(tài)下移動(dòng)。
此時(shí)，由于在激光束通過(guò)被判斷為尖銳角的拐角并再度返回該拐角期間，使進(jìn)給速度降低并進(jìn)行移動(dòng)，所以在加工尖銳角時(shí)可以生成比以往的軌跡還短的尖銳角生成用追加軌跡，因此，既可以維持無(wú)加工不均勻的優(yōu)良切斷面，又可以實(shí)現(xiàn)加工的高速化。特別是，存在應(yīng)加工的尖銳角的數(shù)量越多，加工越可以進(jìn)一步高速化的優(yōu)點(diǎn)。另外，通過(guò)縮短軌跡可以消除白白切斷材料的情況，提高嵌套的效率。
再有，本發(fā)明的構(gòu)成方案也可以為，設(shè)有判斷在上述加工程序中是否下達(dá)有尖銳角加工的執(zhí)行指令的尖銳角加工能否執(zhí)行的判斷裝置，利用該尖銳角加工能否執(zhí)行的判斷裝置，在上述加工程序中被判斷為下達(dá)有尖銳角加工的執(zhí)行指令的情況下，執(zhí)行由上述尖銳角加工執(zhí)行裝置進(jìn)行的拐角的加工。
這種情況下，判斷加工程序中是否下達(dá)有尖銳角加工指令，在被判斷為該執(zhí)行指令被下達(dá)的情況下，由于上述拐角根據(jù)尖銳角生成用追加軌跡而被加工，所以操作人員可以自由選擇是利用尖銳角生成用追加軌跡生成裝置自動(dòng)進(jìn)行尖銳角的加工，還是以以往的手動(dòng)方式在加工程序中插入加工程序段，在加工內(nèi)容中可以保持靈活性。
還有，本發(fā)明的構(gòu)成方案也可以為，設(shè)有可以控制上述激光束從上述照射裝置向上述工件照射的激光束照射控制裝置，利用該激光束照射控制裝置，在上述尖銳角加工執(zhí)行裝置使上述照射裝置沿上述尖銳角生成用追加軌跡移動(dòng)驅(qū)動(dòng)期間，不進(jìn)行上述激光束通過(guò)上述照射裝置向上述工件的照射。
這種情況下，移動(dòng)裝置沿尖銳角生成用追加軌跡移動(dòng)期間，由于不進(jìn)行向工件的激光束照射，可以防止材料的浪費(fèi)，由此可以提高嵌套效率。
圖2是

圖1的激光加工機(jī)中的控制裝置的框圖。
圖3示出一例工件的拐角部分的切斷形態(tài)的圖，(a)是移動(dòng)路徑的高速環(huán)路R的圖，(b)是加工程序示例的圖。
圖4是顯示作為高速環(huán)路R程序的子程序的自動(dòng)生成程序JSP的內(nèi)容的流程圖。
圖5是高速環(huán)路R程序的執(zhí)行說(shuō)明圖，(a)是關(guān)于高速環(huán)路R的計(jì)算的說(shuō)明圖，(b)是沿高速環(huán)路R的噴管的圍繞移動(dòng)示意圖。
圖6示出基于拐角角度的各切斷路徑的圖。
圖7利用以往加工方法的拐角部分附近的切斷形態(tài)的一例示意圖，(a)是移動(dòng)路徑的環(huán)路R的圖，(b)是加工程序示例的一部分的圖。
適用于本發(fā)明的激光加工機(jī)1，如圖1所示，例如為加工用CNC裝置(NC切斷機(jī))，由工件設(shè)置裝置1a、激光照射裝置1b和控制裝置1c構(gòu)成，在工件設(shè)置裝置1a的上方配置激光照射裝置1b的同時(shí)，控制裝置1c被附設(shè)在工件設(shè)置裝置1a和激光照射裝置1b上。
如圖1所示，工件設(shè)置裝置1a具備基座2、工作臺(tái)3。基座2將激光加工機(jī)1固定在地面上，其上面配置工作臺(tái)3。工作臺(tái)3具有載置工件70的水平工件裝載面3a，并被設(shè)置為相對(duì)于基座2沿圖1所示的箭頭G、H方向(X軸方向)自由移動(dòng)。
如圖1所示，激光照射裝置1b具備立柱5、滑鞍6、加工頭主體11。立柱5以跨越工作臺(tái)3的方式被固定設(shè)置在基座2上，以使其與沿X軸方向自由移動(dòng)的上述工作臺(tái)3不干涉。還有，立柱5具有沿與X軸方向?yàn)橹苯乔页仕降募^J、K方向(Y軸方向)的滑鞍用導(dǎo)軌5a、5a，滑鞍6被設(shè)置為通過(guò)滑鞍用導(dǎo)軌5a、5a，相對(duì)于基座2沿Y軸方向自由移動(dòng)驅(qū)動(dòng)。而且，雖然如上所述，顯示了工作臺(tái)3沿X軸方向移動(dòng)的構(gòu)成示例，但是，滑鞍6并不限定于相對(duì)基座2沿X軸、或Y軸方向相對(duì)自由地移動(dòng)驅(qū)動(dòng)，例如，可以構(gòu)成為滑鞍6沿X軸和Y軸方向自由移動(dòng)，工作臺(tái)3是被固定的。
再有，立柱5具有輸出激光束的激光振蕩器(圖中未示出)，激光振蕩器和滑鞍6，如圖1所示，與由滑鞍6的Y方向的移動(dòng)一并移動(dòng)伸縮自如的適當(dāng)?shù)募す夤獬坦?連接。還有，激光光程管7通過(guò)與激光光程管7同樣形成的滑鞍用光程管15，與滑鞍6內(nèi)部設(shè)置的加工頭主體11連接。
另外，上述激光振蕩器只要可以穩(wěn)定地照射金屬等構(gòu)成的工件70的切斷、開孔等加工所必需的規(guī)定輸出的激光束，任何一種都可以，例如，CO2激光器、YAG激光器、受激準(zhǔn)分子激光器等任何一種都可以適用于本發(fā)明。
加工頭主體11，如圖1所示，具有套筒部件12、前端部件20、噴管26，被設(shè)置為沿與X和Y軸方向呈直角即箭頭L、M方向(Z軸方向)，相對(duì)于滑鞍6自由移動(dòng)驅(qū)動(dòng)。即，加工頭主體11被設(shè)置為通過(guò)滑鞍6和立柱5，相對(duì)于基座2沿Z軸方向自由移動(dòng)驅(qū)動(dòng)。而且，噴管26通過(guò)前端部件20被連接，其以Z軸和Y軸為中心，相對(duì)于套筒部件12沿A軸、B軸方向自由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、定位。即，噴管26被設(shè)置為，相對(duì)于工件裝載面3a上載置的工件70，沿X、Y、Z軸方向自由移動(dòng)驅(qū)動(dòng)，且沿A、B軸方向自由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、定位。而且，設(shè)置借助反射鏡(圖中未示出)等的光路，以使從激光振蕩器輸出的激光束，通過(guò)激光光程管7、滑鞍用光程管15、加工頭主體11、套筒部件12和前端部件20，從上述噴管26的前端照射。還有，作為激光加工機(jī)1的構(gòu)成，雖然如上所述顯示了沿X、Y、Z、A、B軸方向移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的一例，但是，只要是相對(duì)于工件70，至少可以平面移動(dòng)驅(qū)動(dòng)噴管26的，則任何一種軸結(jié)構(gòu)都可以適用于本發(fā)明。
另外，激光加工機(jī)1的控制裝置1c，具有如圖2所示的主控制部30，主控制部30中，通過(guò)總線44將鍵盤31、顯示器32、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器33、加工程序存儲(chǔ)器35、加工控制部36、驅(qū)動(dòng)控制部37、激光振蕩控制部38、高速環(huán)路R程序存儲(chǔ)器39、尖銳角判斷部40、拐角移動(dòng)路徑計(jì)算部41和驅(qū)動(dòng)條件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器42進(jìn)行連接。再有，在驅(qū)動(dòng)控制部37中，將工作臺(tái)3與沿X軸方向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37X連接，同樣，將滑鞍6、加工頭主體11分別與沿Y軸方向、Z軸方向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)的Y軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37Y、Z軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37Z連接。還有，將噴管26與分別沿A、B軸方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、定位的A軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37A、B軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37B連接。
激光加工機(jī)1由于具有以上構(gòu)成，因此利用激光加工機(jī)1加工板狀工件70時(shí)，首先操作員(操作者)將應(yīng)加工的工件70載置于圖1所示的工件裝載面3a上。接著，操作員通過(guò)具備控制裝置1c的啟動(dòng)開關(guān)(圖中未示出)輸入啟動(dòng)指令，接受該指令的主控制部30從系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器33中讀入系統(tǒng)程序SYS，之后，根據(jù)讀入的該系統(tǒng)程序SYS進(jìn)入處理。
接下來(lái)，主控制部30將催促加工程序PRO1生成的畫面(圖中未示出)顯示在顯示器32上。操作員根據(jù)該顯示了的畫面，通過(guò)鍵盤31制成對(duì)應(yīng)于切斷形狀的加工程序PRO1。切斷形狀，如圖3(a)所示，例如為由以位置P1、P2、P3和P4為頂點(diǎn)的矩形構(gòu)成的切斷形狀SK的情況下，操作員制成如圖3(b)所示的加工程序PRO1。
加工程序PRO1，根據(jù)G代碼(表示決定激光加工機(jī)中內(nèi)插種類等功能模式的指令的代碼)，由多個(gè)加工步驟PS11、PS12...PS16構(gòu)成。加工程序PRO1中，加工步驟PS12乃至PS15的程序段N1、N5、N6和N7，如圖3(a)所示，下達(dá)從貫穿點(diǎn)PP(加工開始位置)開始，沿箭頭方向按位置P1、P2、P3和P4的順序，使噴管26以30,000mm/min的進(jìn)給速度F直線移動(dòng)的直線內(nèi)插指令(G01)。而且，以?shī)A持這些加工步驟的方式，在加工程序PRO1的最上段中插入加工步驟PS11的高速環(huán)路R指令，在最下段中插入加工步驟PS16的取消指令。
加工步驟PS11的高速環(huán)路R指令，根據(jù)規(guī)定的組序號(hào)的專用G代碼(圖3(a)所示的G**)，指示后述高速環(huán)路R程序KLP的執(zhí)行開始，另外，加工步驟PS16的取消指令，同樣根據(jù)規(guī)定的專用G代碼，指示上述高速環(huán)路R程序KLP的終了。再有，上述高速環(huán)路R指令為模式指令，高速環(huán)路R程序KLP的處理一直繼續(xù)到取消指令出現(xiàn)為止。即，根據(jù)高速環(huán)路R程序KLP，接著執(zhí)行加工步驟PS12乃至PS15。
接著，若加工程序PRO1的制成完了，操作員通過(guò)鍵盤31輸入規(guī)定信號(hào)，主控制部30接收該信號(hào)，將制成的加工程序PRO1存儲(chǔ)于加工程序存儲(chǔ)器35中。還有，操作員若通過(guò)鍵盤31輸入該加工程序PRO1的執(zhí)行指令CM1，主控制部30接收該指令CM1，讀出上述已存儲(chǔ)的加工程序PRO1，同時(shí)向加工控制部36下達(dá)加工程序PRO1的執(zhí)行指令。由此，加工控制部36將加工程序PRO1的加工步驟從上段按PS11、PS12...PS16的順序進(jìn)行解釋、執(zhí)行，加工程序PRO1的執(zhí)行開始。
首先，最上段的加工步驟PS11是上述高速環(huán)路R指令。主控制部30根據(jù)該指令從高速環(huán)路R程序存儲(chǔ)器39將高速環(huán)路R程序KLP讀入。并且，根據(jù)高速環(huán)路R程序KLP，在此后的加工步驟PS12、PS13...中，在兩個(gè)連續(xù)的加工步驟間的每個(gè)尖銳角上，作為尖銳角生成用追加軌跡，自動(dòng)生成后述的高速環(huán)路R(KR)。作為該尖銳角生成用追加軌跡，被特別追加為與該拐角部連接的形狀，以便在直線路徑相交的拐角即尖銳角中，不出現(xiàn)該拐角中激光束的加工速度下降，拐角部的加工精度惡化的情況，例如，為圖7(a)所示的環(huán)路R(LR)方式的軌跡。此時(shí)，主控制部30根據(jù)高速環(huán)路R程序KLP，判斷在預(yù)定的切斷形狀SK中，兩個(gè)完全連續(xù)的加工步驟之間的拐角是否為尖銳角。
此處所謂的尖銳角是指，在切斷形狀中2根線(例如，直線與直線、直線與曲線或曲線與曲線)的相交角度(拐角角度θ)為規(guī)定角度(例如，0°＜θ＜180°)的拐角，例如，根據(jù)2個(gè)連續(xù)的加工步驟的內(nèi)插的種類(例如直線內(nèi)插或圓弧內(nèi)插)、坐標(biāo)(例如，始點(diǎn)、終點(diǎn)的坐標(biāo)、圓弧內(nèi)插的中心坐標(biāo))，判斷由該加工步驟加工生成的拐角是否為與直線路徑相交的尖銳角。
在本實(shí)施例中，主控制部30對(duì)加工步驟PS12、PS13之間的拐角、加工步驟PS13、PS14之間的拐角和加工步驟PS14、PS15之間的拐角，即對(duì)位置P1、P2和P3進(jìn)行上述判斷，任何一個(gè)加工步驟都為直線內(nèi)插指令(G01)，判斷為從各始點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)開始，拐角角度以90°與直線相交的尖銳角。再有，主控制部30設(shè)立顯示該拐角為尖銳角的標(biāo)志，以便根據(jù)上述判斷結(jié)果與各加工步驟之間的拐角相對(duì)應(yīng)。
接下來(lái)，進(jìn)入加工步驟PS12，在程序段N1中執(zhí)行使進(jìn)給速度F為30、000mm/min，以位置P1(x坐標(biāo)為0，y坐標(biāo)為0)為終點(diǎn)的直線內(nèi)插指令(G01)。首先，加工控制部36，如圖3(a)所示，向驅(qū)動(dòng)控制部37下達(dá)向貫穿點(diǎn)PP移動(dòng)的指令。驅(qū)動(dòng)控制部37接收該指令，向X軸及Y軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37X、37Y輸送規(guī)定信號(hào)，使噴管26向上述貫穿點(diǎn)PP移動(dòng)。而且，加工控制部36在向激光振蕩控制部38發(fā)出激光束的輸出指令的同時(shí)，向驅(qū)動(dòng)控制部37發(fā)出以位置P1為終點(diǎn)的移動(dòng)指令，驅(qū)動(dòng)控制部37向X、Y軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37X、37Y傳送規(guī)定信號(hào)(圖3(a)所示的x軸與圖1所示的X軸方向一致的情況下，只向X軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37X傳送規(guī)定信號(hào))。因此，噴管26在照射激光束的同時(shí)，沿切斷路徑L1，在x軸正方向上向位置P1直線移動(dòng)，開始工件70的切斷操作。
而且，在上述切斷加工中，主控制部30執(zhí)行作為高速環(huán)路R程序KLP的子程序的自動(dòng)生成程序JSP，相對(duì)于加工步驟PS12、PS13之間的拐角自動(dòng)生成高速環(huán)路R(KR)。
這里，關(guān)于基于自動(dòng)生成程序JSP的高速環(huán)路R(KR)的自動(dòng)生成，沿圖4所示的步驟STP1乃至STP4進(jìn)行說(shuō)明。
在步驟STP1中，主控制部30向尖銳角判斷部40發(fā)出判斷2個(gè)連續(xù)的加工步驟之間的拐角是否為尖銳角的指令。尖銳角判斷部40接收該指令，根據(jù)顯示為尖銳角的上述標(biāo)志，判斷2個(gè)連續(xù)的加工步驟之間的拐角是否為尖銳角。如果判斷為不是尖銳角(步驟STP1的No)，將該內(nèi)容向主控制部傳送的同時(shí)，進(jìn)入步驟STP2，主控制部30不自動(dòng)生成高速環(huán)路R(KR)，結(jié)束自動(dòng)生成程序JSP，加工控制部36執(zhí)行下一加工步驟。
另一方面，如果尖銳角判斷部40判斷為尖銳角(步驟STP1的Yes)，將該內(nèi)容向主控制部30傳送，主控制部30在步驟STP3中向拐角移動(dòng)路徑計(jì)算部41發(fā)出計(jì)算作為尖銳角生成用追加軌跡的高速環(huán)路R(KR)的移動(dòng)路徑的指令。拐角移動(dòng)路徑計(jì)算部41接收該指令，計(jì)算出上述移動(dòng)路徑。在本實(shí)施例中，尖銳角判斷部40根據(jù)上述標(biāo)志將加工步驟PS12、13之間的拐角判斷為尖銳角(步驟STP1的Yes)，拐角移動(dòng)路徑計(jì)算部41計(jì)算出加工步驟PS12、PS13之間的拐角中的高速環(huán)路R(KR)的移動(dòng)路徑。
即，加工步驟PS12、PS13之間的拐角中的高速環(huán)路R(KR)，如圖3(a)所示，是以噴管26與切斷路徑L1、L5相交的點(diǎn)(位置P1)為起點(diǎn)和終點(diǎn)，圍切斷形狀SK的外側(cè)轉(zhuǎn)的路徑，由拋物線構(gòu)成的移動(dòng)路徑L2、L4以及其半徑r2比以往的圓弧R1的半徑r1小的移動(dòng)路徑L3構(gòu)成，切斷路徑L1與移動(dòng)路徑L2、切斷路徑L5與移動(dòng)路徑L4以及移動(dòng)路徑L2、L4與移動(dòng)路徑L3，任何一個(gè)都是光滑地連接，由此整體大致構(gòu)成橢圓狀。
再有，關(guān)于上述移動(dòng)路徑L2、L3、L4的計(jì)算，參照?qǐng)D5(a)進(jìn)行說(shuō)明。
首先，拐角移動(dòng)路徑計(jì)算部41，計(jì)算出噴管26在移動(dòng)路徑L2上沿x軸方向移動(dòng)的距離(x軸移動(dòng)距離d1)。而且，由于高速環(huán)路R(KR)如圖5(a)所示相對(duì)于將拐角角度θ1等分的中心線CL對(duì)稱，所以上述x軸移動(dòng)距離d1與噴管26在移動(dòng)路徑L4上從位置P11向切斷路徑L5的方向移動(dòng)的距離相等。
即，拐角移動(dòng)路徑計(jì)算部41，從驅(qū)動(dòng)條件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器42中讀出最大加速度a1。此處所講的最大加速度a1是在加工程序中以設(shè)定的進(jìn)給速度F加工所希望的切斷形狀用的所容許的最大加速度(規(guī)定的加速度)，例如，根據(jù)各軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37X、37Y...37B等的規(guī)格和耐久性等確定。而且，拐角移動(dòng)路徑計(jì)算部41讀出在上述加工程序PRO1中被設(shè)定的進(jìn)給速度F，以該進(jìn)給速度F作為切斷速度V，根據(jù)式1計(jì)算出噴管26沿切斷路徑L2移動(dòng)的移動(dòng)時(shí)間t1。
式1t1＝V/a1即，移動(dòng)時(shí)間t1為以最大加速度a1在拋物線上從位置P1上的切斷速度V(初速度)減速時(shí)的移動(dòng)時(shí)間。接著，由上述計(jì)算出的移動(dòng)時(shí)間t1和切斷速度V，根據(jù)式2計(jì)算出x軸移動(dòng)距離d1。
式2 d1＝(V×t1/2)即，x軸移動(dòng)距離d1是在移動(dòng)時(shí)間t1內(nèi)切斷速度V為一定速度所移動(dòng)的距離的一半。
接下來(lái)，拐角移動(dòng)路徑計(jì)算部41計(jì)算出噴管26在移動(dòng)路徑L2上沿y軸方向移動(dòng)的距離(y軸移動(dòng)距離d2)。另外，與x軸移動(dòng)距離d1同樣，上述y軸移動(dòng)距離d2與噴管26在移動(dòng)路徑L4上從位置P11向和切斷路徑L5呈直角的方向移動(dòng)的距離相等。
即，拐角移動(dòng)路徑計(jì)算部41根據(jù)2個(gè)連續(xù)的加工步驟中的直線內(nèi)插的起點(diǎn)·終點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算出圖5(a)所示的拐角角度θ1。并且，根據(jù)式3由該計(jì)算出的拐角角度θ1計(jì)算出拐角角度θ1的正切值tg。
式3 tg＝tan(θ1/2)另外，根據(jù)式4，由計(jì)算出的正切值tg和x軸移動(dòng)距離d1，計(jì)算出y軸移動(dòng)距離d2。
式4d2=d1[1+8tg2-14tg]]]>而且，拐角移動(dòng)路徑計(jì)算部41，根據(jù)上述計(jì)算出的x軸移動(dòng)距離d1和y軸移動(dòng)距離d2，利用式5計(jì)算出切斷路徑L3的半徑r2。
式5r2=2×d22d1]]>由此，完成各移動(dòng)路徑L2、L3、L4的計(jì)算，拐角移動(dòng)路徑計(jì)算部41將x軸移動(dòng)距離d1、y軸移動(dòng)距離d2和半徑r2的計(jì)算結(jié)果傳送至加工控制部36，同時(shí)將其內(nèi)容向主控制部30傳送。
然后，如果沿切斷路徑L1切斷工件70的噴管26到達(dá)位置P1，加工控制部36進(jìn)入圖4的加工步驟STP4，以沿著計(jì)算出的移動(dòng)路徑L2、L3、L4的形狀來(lái)生成高速環(huán)路R(KR)，向驅(qū)動(dòng)控制部37發(fā)出使噴管26沿該高速環(huán)路R(KR)環(huán)繞移動(dòng)的指令。驅(qū)動(dòng)控制部37接收該指令，向X軸、Y軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37X、37Y傳送規(guī)定信號(hào)。
這里，關(guān)于沿步驟STP4中所生成的噴管26的高速環(huán)路R(KR)的環(huán)繞移動(dòng)，參照?qǐng)D3和圖5(b)，進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
在時(shí)間t0，噴管26，如圖3和圖5(b)所示，以大致恒定的V1的切斷速度V(細(xì)實(shí)線)沿切斷路徑L1向x軸正方向移動(dòng)。與該切斷路徑L1同方向的x軸方向的切斷速度(x軸速度Vx，虛線)是V1，另一方面，與上述切斷路徑L1呈直角的y軸方向的切斷速度(y軸速度Vy，點(diǎn)劃線)為0。另外，因上述切斷速度V為大致恒定，加速度a(粗實(shí)線)為0。
在時(shí)間t10，如果噴管26到達(dá)位置P1，則驅(qū)動(dòng)控制部37向X軸、及Y軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37X、37Y傳送規(guī)定信號(hào)，工作臺(tái)3和滑鞍6向規(guī)定方向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)，以使噴管26以最大加速度a1沿切斷路徑L2減速移動(dòng)而變?yōu)榍袛嗨俣萔。由此，噴管26如圖5(b)所示，一邊以最大加速度a1減小切斷速度V，一邊沿切斷路徑L2移動(dòng)。即，x軸速度Vx減速的同時(shí)，y軸速度Vy加速移動(dòng)。
從時(shí)間t10經(jīng)過(guò)移動(dòng)時(shí)間t1，在時(shí)間t11，如果噴管達(dá)到位置P10，上述被減速的切斷速度V變?yōu)閂2，驅(qū)動(dòng)控制部37向X軸、Y軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37X、37Y傳送規(guī)定信號(hào)，以便將該切斷速度V維持為上述的V2而沿切斷路徑L3移動(dòng)。由此，噴管26如圖3所示，將切斷速度V維持在V2，沿由上述計(jì)算出的半徑r2的圓弧構(gòu)成的切斷路徑L3移動(dòng)。并且，x軸速度Vx和y軸速度Vy，如圖5(b)所示，進(jìn)行加速或減速變化，以使切斷速度V為大致恒定的V2。另外，由于噴管26的上述切斷速度V是以大致恒定的V2沿圓弧移動(dòng)的，加速度a被維持在大致恒定的a2。
在時(shí)間t12，若噴管26達(dá)到位置P11，驅(qū)動(dòng)控制部37向X軸、Y軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37X、37Y傳送規(guī)定信號(hào)，以使噴管26以最大加速度a1沿切斷路徑L4加速移動(dòng)而得到切斷速度V。由此，噴管26如圖5(b)所示，一邊以最大加速度a1增加切斷速度V，一邊沿切斷路徑L4移動(dòng)。即，x軸速度Vx加速的同時(shí)，y軸速度Vy也加速移動(dòng)。
從時(shí)間t12經(jīng)過(guò)移動(dòng)時(shí)間t1，在時(shí)間t13，在噴管26返回位置P1的同時(shí)，由于x軸速度Vx達(dá)到V3，y軸速度Vy達(dá)到V4，所以切斷速度V在切斷路徑L1上恢復(fù)到切斷速度V1，即，以維持在加工步驟PS12中被指定的進(jìn)給速度F(30、000mm/min)的形式，終了噴管26沿高速環(huán)路R(KR)的環(huán)繞移動(dòng)。
再有，在上述高速環(huán)路R(KR)的環(huán)繞移動(dòng)中，通過(guò)由主控制部30向激光振蕩控制部38發(fā)出激光束的輸出停止的指令，從而使得激光束的照射停止，因此，使得中止位置P1→P10→P11→P1的環(huán)路R部分中的工件70的切斷動(dòng)作，防止材料的浪費(fèi)，提高工件70上切斷形狀(例如應(yīng)切斷的零件形狀)的配置(嵌套)效率成為可能。
接下來(lái)，加工程序PRO1，進(jìn)入圖3(b)所示的加工步驟PS13，加工控制部36在程序段N5中執(zhí)行將位置P2(x坐標(biāo)0，y坐標(biāo)-50)作為終點(diǎn)的直線內(nèi)插指令(G01)。即，加工控制部36向驅(qū)動(dòng)控制部37發(fā)出該移動(dòng)指令，驅(qū)動(dòng)控制部37接收該指令，向X軸、Y軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37X、37Y傳送規(guī)定信號(hào)。由此，噴管26沿切斷路徑L5向y軸負(fù)方向的位置P2直線移動(dòng)，同時(shí)以上述被保持的進(jìn)給速度F將工件70切斷。
另外，與上述情況相同，在該切斷加工中，主控制部30執(zhí)行作為高速環(huán)路R程序KLP的子程序的自動(dòng)生成程序JSP，對(duì)加工步驟PS13、PS14之間的拐角自動(dòng)生成高速環(huán)路R(KR)，還有，噴管26沿該自動(dòng)生成的高速環(huán)路R(KR)環(huán)繞移動(dòng)，將加工步驟PS13、PS14之間的拐角切斷。再有，對(duì)于加工步驟PS14、PS15之間的拐角也執(zhí)行與上述相同的處理。
接著，進(jìn)入加工步驟PS15，加工控制部36在程序段N7中執(zhí)行將位置P4(x坐標(biāo)-50，y坐標(biāo)0)作為終點(diǎn)的直線內(nèi)插指令(G01)，噴管26如果達(dá)到位置P4，加工控制部36向激光振蕩控制部38發(fā)出激光束的輸出停止指令，從而激光束的照射被停止。
然后，進(jìn)入最下段的加工步驟PS16，主控制部30接收取消指令，終了高速環(huán)路R程序KLP。由此，終了加工程序PRO1，完成矩形切斷形狀SK的切斷。
另外，本發(fā)明如上所述，可以適用于拐角角度θ從0°到180°范圍內(nèi)相交而成的拐角(尖銳角)，即，如圖6所示，即使在拐角角度θ為直角θ2的情況(同圖(a))、為鈍角θ3的情況或?yàn)殇J角θ4的情況下，通過(guò)使其分別執(zhí)行上述高速環(huán)路R程序KLP，拐角移動(dòng)路徑計(jì)算部41計(jì)算出與各拐角角度θ對(duì)應(yīng)的x軸和y軸移動(dòng)距離d1、d2及半徑r2，噴管26則沿自動(dòng)生成的高速環(huán)路R(KR)環(huán)繞移動(dòng)。還有，與圖6相關(guān)的說(shuō)明，由于對(duì)與圖4中所說(shuō)明的部分為相同部分將付與相同的符號(hào)，故省略說(shuō)明。
如上所述，在本實(shí)施例中的激光加工機(jī)1中，如果尖銳角判斷部40將拐角判斷為尖銳角，加工控制部36使得噴管26沿作為尖銳角生成用追加軌跡而自動(dòng)生成的高速環(huán)路R(KR)，以最大加速度a1加速和減速移動(dòng)，由于在加工程序PRO1中盡量維持已被設(shè)定的進(jìn)給速度F，同時(shí)切斷出尖銳角，所以可以使圍切斷形狀SK轉(zhuǎn)的路徑成為比以往的環(huán)路R(LR)短的高速環(huán)路R(KR)，因此，不但可以維持無(wú)加工不均勻的優(yōu)良切斷面，又可以實(shí)現(xiàn)切斷加工的高速化。特別是，存在要加工的尖銳角的數(shù)量越多，切斷加工越可以進(jìn)一步高速化的優(yōu)點(diǎn)。
還有，由于加工控制部36一直繼續(xù)高速環(huán)路R程序KLP，直到加工程序PRO1的指令中出現(xiàn)取消指令，所以即使應(yīng)加工的尖銳角較多，通過(guò)在加工程序KLP中只插入高速環(huán)路R指令和取消指令這兩個(gè)指令，就可以自動(dòng)地沿較以往的路徑短的移動(dòng)路徑被切斷，不浪費(fèi)時(shí)間，可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)切斷加工的高速化。另外，由于不需要以往的環(huán)路R程序LRP所用的程序容量，所以存在即使應(yīng)加工的尖銳角較多，也沒(méi)有必要追加新的程序容量。
并且，在上述實(shí)施方案中，雖然顯示了一例在加工步驟執(zhí)行前預(yù)先對(duì)全部拐角進(jìn)行2個(gè)連續(xù)的加工步驟的拐角中尖銳角的判斷，但是，只要是任何一種在噴管26到達(dá)尖銳角前判斷的方案都可以，例如，也可以在各加工步驟執(zhí)行前進(jìn)行上述判斷。再有，對(duì)于高速環(huán)路R(KR)的自動(dòng)生成并不限于在切斷加工中進(jìn)行，與上述方案相同，只要是在噴管26到達(dá)尖銳角前進(jìn)行判斷的任何方案都可以，例如，也可以在切斷加工前預(yù)先對(duì)所有的拐角進(jìn)行高速環(huán)路R(KR)的自動(dòng)生成。
另外，在上述實(shí)施方案中，雖然顯示了一例在加工程序PRO1的所有加工步驟中執(zhí)行高速環(huán)路R程序KLP，但并不限于此，也可以在加工程序PRO1的規(guī)定加工步驟中插入執(zhí)行高速環(huán)路R程序KLP，例如，在工件70上嵌套配置的多個(gè)零件形狀中，可以只對(duì)規(guī)定的零件形狀執(zhí)行高速環(huán)路R程序KLP。
再有，操作員可以根據(jù)規(guī)定的G代碼選擇使用以往加工方法的圍著環(huán)路R(LR)轉(zhuǎn)的環(huán)路R程序LRP和本發(fā)明的高速環(huán)路R程序KLP。還有，在上述實(shí)施方案中，雖然顯示了操作員直接制成加工程序PRO1的示例，但并不限于此，即使在將預(yù)先由CAD/CAM裝置制造的嵌套的零件形狀的數(shù)據(jù)輸入控制裝置1c的情況下，當(dāng)然也可以適用于本發(fā)明。
還有，在上述實(shí)施方案中，雖然顯示了一個(gè)高速環(huán)路R具有拋物線(2次曲線)的示例，但是，也可以是任何一種與尖銳角中的切斷路徑圓滑連接，且以規(guī)定的加速度a1加速和減速所得的曲線，例如，也可以是3次曲線或橢圓的圓弧。另外，高速環(huán)路R所具有的圓弧也可以是任何一種與移動(dòng)路徑圓滑連接且以被減速的切斷速度移動(dòng)而得的曲線，例如，可以是橢圓的圓弧。還有，雖然顯示了高速環(huán)路R相對(duì)于中心線CL對(duì)稱的一例，但并不限于此，也可以是相對(duì)于中心線CL為非對(duì)稱。
再有，在上述實(shí)施方案中，雖然顯示了加工板狀工件70的示例，但也可以是任何一種具有尖銳角的切斷形狀，例如，切斷形狀可以是立體的形狀，使上述Z、A、B軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)37Z、37A、37B適當(dāng)驅(qū)動(dòng)當(dāng)然可以適用于本發(fā)明。
以上雖然根據(jù)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，本發(fā)明所述的實(shí)施例只作為示例，并不限于此。另外，利用所附技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行表示，而不局限于實(shí)施例的記述。因此，所有屬技術(shù)方案的變形或變更是包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)的。
權(quán)利要求
1.一種激光加工機(jī)，其構(gòu)成為具有可以將激光束向要切斷加工的工件照射的照射裝置；設(shè)有可以使上述照射裝置以規(guī)定的進(jìn)給速度移動(dòng)驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置；設(shè)有根據(jù)加工程序指示的移動(dòng)指令，通過(guò)上述移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)移動(dòng)驅(qū)動(dòng)上述照射裝置的加工執(zhí)行裝置；設(shè)有根據(jù)上述加工程序判斷工件中切斷形狀的拐角是否為尖銳角的尖銳角判斷裝置；設(shè)有當(dāng)上述尖銳角判斷裝置判斷拐角為尖銳角，在該拐角的加工時(shí)，生成尖銳角生成用追加軌跡的尖銳角生成用追加軌跡生成裝置；和設(shè)有根據(jù)上述尖銳角生成用追加軌跡生成裝置所生成的尖銳角生成用追加軌跡，來(lái)進(jìn)行上述被判斷為尖銳角的拐角的加工的尖銳角加工執(zhí)行裝置。
2.如權(quán)利要求1中所述的激光加工機(jī)，其特征在于，在上述照射裝置通過(guò)上述拐角又再度返回該拐角期間，上述尖銳角加工執(zhí)行裝置控制上述照射裝置的進(jìn)給速度，以使其在比進(jìn)入上述尖銳角之前的進(jìn)給速度減速的狀態(tài)下移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1中所述的激光加工機(jī)，其特征在于，設(shè)有在上述加工程序中判斷是否下達(dá)尖銳角加工的執(zhí)行指令的尖銳角加工能否執(zhí)行的判斷裝置，利用該尖銳角加工能否執(zhí)行判斷裝置，在上述加工程序中被判斷為下達(dá)有尖銳角加工的執(zhí)行指令的情況下，執(zhí)行由上述尖銳角加工執(zhí)行裝置進(jìn)行的拐角的加工。
4.如權(quán)利要求1中所述的激光加工機(jī)，其特征在于，設(shè)有控制上述激光束從上述照射裝置向上述工件照射的激光束照射控制裝置，利用該激光束照射控制裝置，在上述尖銳角加工執(zhí)行裝置使上述照射裝置沿上述尖銳角生成用追加軌跡移動(dòng)驅(qū)動(dòng)期間，不進(jìn)行上述激光束通過(guò)上述照射裝置向上述工件的照射。
5.如權(quán)利要求2中所述的激光加工機(jī)，其特征在于，在上述激光束通過(guò)上述拐角又再度返回該拐角期間，上述尖銳角加工執(zhí)行裝置通過(guò)a)首先，進(jìn)行使上述照射裝置的進(jìn)給速度比進(jìn)入上述尖銳角前的進(jìn)給速度減速的減速控制，b)接著，進(jìn)行使上述照射裝置的進(jìn)給速度以比進(jìn)入上述尖銳角前的進(jìn)給速度還低的恒定速度移動(dòng)的恒速控制，c)然后，進(jìn)行使上述照射裝置的進(jìn)給速度進(jìn)行從上述恒速控制狀態(tài)開始，到脫離開上述尖銳角時(shí)指示的進(jìn)給速度為止加速的加速控制，來(lái)進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種既可以維持無(wú)加工不均勻的優(yōu)良切斷面，可以以所希望的切斷形狀進(jìn)行尖銳角的切斷，又可以實(shí)現(xiàn)切斷加工的高速化，并且可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行加工的激光加工機(jī)。其中，尖銳角判斷裝置根據(jù)上述加工程序判斷工件中切斷形狀的拐角是否為尖銳角，尖銳角生成用追加軌跡生成裝置在加工該被判斷為尖銳角的拐角時(shí)生成尖銳角生成用追加軌跡，由于尖銳角加工執(zhí)行裝置根據(jù)生成的尖銳角生成用追加軌跡，來(lái)進(jìn)行拐角的加工，故相對(duì)于尖銳角，尖銳角生成用追加軌跡自動(dòng)生成，從而被加工。
文檔編號(hào)G05B19/416GK1467590SQ03140659
公開日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2003年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月3日
發(fā)明者山崎恒彥, 宮川直臣, 臣, 井上利彥, 彥, 晃, 飯領(lǐng)田晃 申請(qǐng)人:山崎馬扎克株式會(huì)社