特許 6235623 出力指令を切換えるタイミングを調整可能なレーザ加工システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6235623

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】出力指令を切換えるタイミングを調整可能なレーザ加工システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20171113BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/00 N

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-7155(P2016-7155)

(22)【出願日】2016年1月18日

(65)【公開番号】特開2016-155169(P2016-155169A)

(43)【公開日】2016年9月1日

【審査請求日】2016年2月16日

(31)【優先権主張番号】特願2015-33284(P2015-33284)

(32)【優先日】2015年2月23日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100157211

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100159684

【弁理士】

【氏名又は名称】田原 正宏

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 一弘

【審査官】 岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１６７５４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御軸に沿って動作可能なレーザ加工機と、前記制御軸を駆動する軸駆動部と、前記レーザ加工機にレーザ光を供給するレーザ発振器と、前記軸駆動部及び前記レーザ発振器を制御する制御装置とを具備するレーザ加工システムにおいて、
前記制御装置は、
所定のレーザ加工プログラムから、前記軸駆動部に指令する移動データ及び前記レーザ発振器に指令するレーザ出力指令データを作成するデータ作成部と、
前記データ作成部で作成した前記移動データ及び前記レーザ出力指令データを、それぞれ前記軸駆動部及び前記レーザ発振器へ予め定めた指令周期で送るデータ送信部とを具備し、
前記データ作成部は、
前記レーザ加工プログラムを解析して、実行中のブロックのレーザ出力指令と該実行中のブロックの次ブロックのレーザ出力指令を作成し、
前記制御軸の移動速度と実行中のブロックの残移動距離から実行中のブロックの残時間を計算し、該残時間が所定の切換時間未満になったときに、前記レーザ発振器に送られるレーザ出力指令データに含まれるレーザ出力指令を、実行中のブロックのレーザ出力指令であるレーザ停止指令から次のブロックのレーザ出力指令であるレーザ照射指令に切換える第１の切換手順と、
前記制御軸の移動速度と実行中のブロックの移動距離から実行中のブロックの実行時間を計算し、該実行時間が所定の切換時間を超えたときに、前記レーザ発振器に送られるレーザ出力指令データに含まれるレーザ出力指令を、前のブロックのレーザ出力指令であるレーザ照射指令から実行中のブロックのレーザ出力指令であるレーザ停止指令に切換える第２の切換手順と、の少なくとも一方を行う、レーザ加工システム。

【請求項2】

前記切換時間は、レーザ励起電源の立上り時間、ワークにレーザ光を照射してから実際に切断されるまでの時間、前記制御装置から前記レーザ発振器へのデータ転送に関する遅れ時間、及び前記制御軸を駆動するサーボの遅れ時間の少なくとも１つに基づいて決定される、請求項１に記載のレーザ加工システム。

【請求項3】

前記切換時間は、レーザ光の照射を開始する場合と停止する場合とで別々に設定される、請求項１又は２に記載のレーザ加工システム。

【請求項4】

前記切換時間は、パラメータで指定される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工システム。

【請求項5】

前記切換時間は、前記レーザ加工プログラムに含まれる指令によって設定される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸移動に対してレーザ出力指令を切換えるタイミングを調整する機能を備えたレーザ加工システムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般にレーザ加工においては、レーザ光を照射する加工ノズルの駆動軸の移動とレーザ出力とが同期している必要がある。このため、従来は、レーザ発振器を数値制御装置（ＣＮＣ）で制御し、軸の移動指令と同じ計算周期でレーザ出力指令を計算し、さらにサーボアンプにレーザ発振器を接続して軸の移動指令とレーザ出力指令とを同じルートで出力することで、軸の移動指令とレーザ出力指令との同期性を確保している。

【0003】

これに関連する従来技術として、例えば特許文献１には、切断開始ビームオンのＮＣコードを複数種類登録できる開始・終了コード登録部と、画面上に描画した切断形状の所要箇所に付加されたビームオン属性の種類を、マンマシンインタフェース部からの入力により切断開始ビームオンのＮＣコードの登録可能な種類の範囲内で、各々個別に変更するビームオンオフ属性変更部とを有する自動プログラミング装置が記載されている。

【0004】

また特許文献２には、ビームオンオフ指令が出力された場合に、移動指令に関するデータと加速度の時定数とから、加工ヘッドの移動経路が移動指令における目標の座標に接近するまでの遅延時間を計算する遅延時間演算手段と、レーザ発振器のレーザビームの出力を制御し、ビームオンオフ指令を受け取ると、遅延時間演算手段が計算した遅延時間だけ時間をカウントした後に、ビームオンオフ指令を実行するレーザ出力制御手段とを有するレーザ加工装置が記載されている。

【0005】

さらに特許文献３には、加工プログラムを解析して各軸の移動指令とレーザビームのオンオフ指令を出力するプログラム解析手段と、該移動指令に基づき補間処理を行いサーボアンプに移動距離を出力する補間手段と、遅延動作用移動距離を設定する移動距離設定手段と、該オンオフ指令が出力された後の実際の移動距離と該遅延動作用移動距離とに基づき、レーザ発振器に出力するビームオンオフ指令を遅らせるビームオンオフ遅延手段とを有するレーザ加工装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１０−１２８５６４号公報

【特許文献2】特開平０９−１０８８６３号公報

【特許文献3】国際公開第２０００／０５３３６３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述のようなレーザ加工装置では、軸の移動指令とレーザ出力指令の同期はとれているが、レーザ発振器の励起電源の応答の遅れや、レーザ光がワークに照射されてから実際に切断されるまでの遅れ時間、さらにはＣＮＣから発振器へのデータ転送時間の遅れ等が考慮されていないため、レーザ加工精度が低下するという問題が生じることがある。

【0008】

特許文献１に記載の技術では、ピアシングの条件を自動プログラミング装置で設定することができるが、レーザ励起電源の応答遅れ等については考慮されていない。また特許文献２及び３に記載の技術も、レーザ励起電源の応答遅れについて考慮していない。

【0009】

そこで本発明は、軸移動に対してレーザ出力指令を切換えるタイミングを適切に調整し、軸移動と切断位置との同期精度を向上させることを企図したレーザ加工システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、本願第１の発明は、制御軸に沿って動作可能なレーザ加工機と、前記制御軸を駆動する軸駆動部と、前記レーザ加工機にレーザ光を供給するレーザ発振器と、前記軸駆動部及び前記レーザ発振器を制御する制御装置とを具備するレーザ加工システムにおいて、前記制御装置は、所定のレーザ加工プログラムから、前記軸駆動部に指令する移動データ及び前記レーザ発振器に指令するレーザ出力指令データを作成するデータ作成部と、前記データ作成部で作成した前記移動データ及び前記レーザ出力指令データを、それぞれ前記軸駆動部及び前記レーザ発振器へ予め定めた指令周期で送るデータ送信部とを具備し、前記データ作成部は、前記レーザ加工プログラムを解析して、実行中のブロックのレーザ出力指令と該実行中のブロックの次ブロックのレーザ出力指令を作成し、前記制御軸の移動速度と実行中のブロックの残移動距離から実行中のブロックの残時間を計算し、該残時間が所定の切換時間未満になったときに、前記レーザ発振器に送られるレーザ出力指令データに含まれるレーザ出力指令を、実行中のブロックのレーザ出力指令であるレーザ停止指令から次のブロックのレーザ出力指令であるレーザ照射指令に切換える第１の切換手順と、前記制御軸の移動速度と実行中のブロックの移動距離から実行中のブロックの実行時間を計算し、該実行時間が所定の切換時間を超えたときに、前記レーザ発振器に送られるレーザ出力指令データに含まれるレーザ出力指令を、前のブロックのレーザ出力指令であるレーザ照射指令から実行中のブロックのレーザ出力指令であるレーザ停止指令に切換える第２の切換手順と、の少なくとも一方を行う、レーザ加工システムを提供する。

【0011】

第２の発明は、第１の発明において、前記切換時間は、レーザ励起電源の立上り時間、ワークにレーザ光を照射してから実際に切断されるまでの時間、前記制御装置から前記レーザ発振器へのデータ転送に関する遅れ時間、及び前記制御軸を駆動するサーボの遅れ時間の少なくとも１つに基づいて決定される、レーザ加工システムを提供する。

【0012】

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記切換時間は、レーザ光の照射を開始する場合と停止する場合とで別々に設定される、レーザ加工システムを提供する。

【0013】

第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記切換時間は、パラメータで指定される、レーザ加工システムを提供する。

【0014】

第５の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記切換時間は、前記レーザ加工プログラムに含まれる指令によって設定される、レーザ加工システムを提供する。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、レーザ励起電源の応答時間が遅い場合等でも、軸の移動と切断位置の同期精度を向上させ、レーザ加工精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の好適な実施形態に係るレーザ加工システムの主要部の機能ブロック図である。

【図2】図１のレーザ加工システムの概略構成を示す図である。

【図3】レーザ出力指令と速度指令との関係を表すグラフである。

【図4】本発明のレーザ加工システムにおける第１の処理例を示すフローチャートである。

【図5】本発明のレーザ加工システムにおける第２の処理例を示すフローチャートである。

【図6】レーザ出力指令と速度指令との他の関係を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は、本発明の好適な実施形態に係るレーザ加工システムの主要部の機能ブロック図である。レーザ加工システム１０は、制御軸に沿って動作可能なレーザ加工機１２と、レーザ加工機１２の制御軸を駆動する軸駆動部１４と、レーザ加工機１２にレーザ光を供給するレーザ発振器１６と、軸駆動部１４及びレーザ発振器１６を制御する制御装置（ＣＮＣ）１８とを有する。

【0018】

制御装置１８は、所定の加工プログラム２０を読出・解析して、軸駆動部１４に指令すべき移動データ及びレーザ発振器１６に指令すべきレーザ出力指令データを作成するデータ作成部２２と、データ作成部２２で作成した移動データ及びレーザ出力指令データを、それぞれ軸駆動部１４及びレーザ発振器１６に予め定めた指令周期で送るデータ送信部２４とを有する。なお制御装置１８は、必要に応じ、データ作成部２２が作成したデータの形式を、データ送信部２４による送信に適した形式に変換するデータ変換部２６を有してもよい。

【0019】

図２は、レーザ加工システム１０の構成例を示す図である。レーザ加工機１２は、互いに直交する３つの直動軸（Ｘ軸２８、Ｙ軸３０及びＺ軸３２）と、Ｘ軸２８及びＹ軸３０によってＸ−Ｙ面（略水平面）に沿って可動に構成されたＸ−Ｙテーブル３４と、Ｚ軸３２によってＸ−Ｙテーブル３４に対してＺ方向（略上下方向）に変位可能な加工ノズル３６とを有し、加工ノズル３６からレーザ光を照射することによって、Ｘ−Ｙテーブル３４上に載置された被加工物（ワーク）３８に対し所定のレーザ加工ができるように構成されている。

【0020】

また図２の例では、軸駆動部１４は、Ｘ軸２８、Ｙ軸３０及びＺ軸３２（例えばサーボモータ）をそれぞれ駆動制御するためのＸ軸アンプ４０、Ｙ軸アンプ４２及びＺ軸アンプ４４を含む。一方、制御装置１８は、ＣＰＵ４６、ＲＯＭ４８、ＲＡＭ５０、不揮発性メモリ５２、データ入出力部（Ｉ／Ｏ）５４及び表示器付きマニュアルデータ入力部（ＭＤＩ）５６を有し、Ｉ／Ｏ５４を介して各アンプ及びレーザ発振器１６に上述の移動データ及びレーザ出力指令データを送信できるようになっている。

【0021】

なお図２の例では、上述のデータ作成部２２及びデータ変換部２６の機能はＣＰＵ４６が担うことができ、データ送信部２４の機能はＩ／Ｏ５４が担うことができる。またレーザ加工プログラム２０は、ＲＡＭ５０又は不揮発性メモリ５２に格納してもよいし、制御装置１８に接続された他の機器に記憶させてもよい。

【0022】

次に、レーザ加工システム１０における処理について、図３〜図５を参照しつつ説明する。図３は、制御軸への速度指令（軸移動）とレーザ発振器へのレーザ出力指令（レーザ出力）とを、同じ時間軸で対比可能に表したグラフであり、グラフ５８が時間と速度指令との関係、グラフ６０が時間とレーザ指令との関係を表している。一般に、制御装置１８（ＣＮＣ）では、加工プログラムのあるブロック（通常は加工プログラムの１行に対応し、軸駆動部１４やレーザ発振器１６への指令の単位となる）を実行中に、次ブロック以降のブロック情報を読み出して、予め軸の移動量等を計算している。図３の例では、ブロック６２において、制御軸を速度Ｖで移動させながらワーク３８のある部位（領域）についてレーザ出力Ｐでのレーザ加工を行い、ブロック６４ではレーザ照射を停止して速度Ｖでの軸移動のみを行い、ブロック６６において、制御軸を速度Ｖで移動させながらワーク３８の他の部位（領域）についてレーザ出力Ｐでのレーザ加工を行うものとする。

【0023】

ここで、本発明では、加工プログラムのあるブロック（現ブロック）を実行中に、次ブロックの指令を先読みして次ブロックのレーザ出力指令を作成・記憶しておき、軸の送り速度とブロックの残移動距離からブロックの残時間を計算し、残時間が所定の切換時間未満になったら、データ作成部２２が作成したレーザ出力指令を現ブロックから次ブロックのものに切換えることで、加工プログラムのブロック切換えに先立ってレーザ出力指令を切換えることができ（図３のブロック６２→６４）、以後、これを第１の切換手順とも称する。これは図３の切換え時間がマイナスの場合で、レーザ励起電源の応答遅れ時間、レーザ光がワークに照射されてから実際にワークが切断されるまでの時間等を考慮して、レーザ出力条件を早めに指令する場合に使用される。

【0024】

或いは、前のブロックの実行が終了し、現在のブロックの実行を開始してからも前のブロックのレーザ出力指令を継続し、現在のブロック（実行中のブロック）の実行時間が所定の切換時間を経過したらレーザ出力指令を現在のブロック（実行中のブロック）のレーザ出力指令に切換える（遅れてレーザ出力指令を切換える）ことができ（図３のブロック６４→６６）、以後、これを第２の切換手順とも称する。これは図３の切換え時間がプラスの場合で、サーボの遅れ時間を考慮してレーザ出力条件を遅れて指令する場合に使用される。

【0025】

図４は、第１の切換手順の詳細を示すフローチャートである。先ずステップＳ１１において、実行中のブロック６２の残り時間（＝ブロック６２の残りの移動距離／制御軸の移動速度）を計算する。次のステップＳ１２では、計算された残り時間（ブロック残時間）と、予め定めた切換時間ｔ１とを比較する。ブロック残時間がｔ１以上であれば、現ブロック６２でのレーザ出力指令が続行され、より具体的には出力Ｐのレーザ光を照射するためのピークパワー、周波数及びデューティ比が、制御装置１８からレーザ発振器１６に出力される（ステップＳ１３）。

【0026】

一方、ブロック残時間がｔ１未満となったら、レーザ発振器１６へのレーザ出力指令が、現ブロック６２の次のブロック６４のものに切換えられる（ステップＳ１４）。図３の例ではレーザ照射を停止する指令が出力されるが、出力Ｐと異なる出力でのレーザ照射を行うための指令（ピークパワー、周波数及びデューティ比）をレーザ発振器１６に出力してもよい。ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理は、所定の制御周期で反復される。

【0027】

ここで切換時間ｔ１は少なくとも、レーザ発振器１６が具備するレーザ励起電源の応答遅れ時間に基づいて定められ、この応答遅れ時間には、レーザ励起電源の立上り時間や立下り時間が含まれる。すなわち本願発明では、実際のレーザ加工では、レーザ発振器に対してレーザ照射を開始する指令を送ってから実際にレーザ光が照射されるまでの時間（立上り時間）や、レーザ発振器に対してレーザ照射を停止する指令を送ってから実際にレーザ光が照射されなくなるまでの時間（立下り時間）があることを考慮し、その立上り時間や立下り時間に相当する切換時間分だけ、ブロック切換えに先立ってレーザ出力指令を切換えることにより、軸移動とワーク切断位置との同期精度を大きく向上させ、極めて高精度のレーザ加工を行うことができる。

【0028】

また切換時間は、レーザ励起電源の応答遅れ時間に加え、ワーク３８にビームが照射されてから実際にワーク３８が切断されるまでの時間や、制御装置１８からレーザ発振器１６にデータを転送する際の遅れ時間に基づいて求めてもよい。このような時間をさらに考慮（通常は合算）することにより、軸移動とワーク切断位置との同期精度がさらに向上する。

【0029】

図５は、第２の切換手順の詳細を示すフローチャートである。先ずステップＳ２１において、実行中のブロック６２の実行時間（経過時間）（＝ブロック６６の移動距離／制御軸の移動速度）を計算する。次のステップＳ２２では、計算された実行時間（ブロック実行時間）と、予め定めた切換時間ｔ２とを比較する。ブロック実行時間がｔ２以下である間は、現ブロック６６の前のブロック６４でのレーザ出力指令が継続される（ステップＳ２３）。図３の例ではレーザ照射を停止する指令が継続されるが、出力Ｐと異なる出力でのレーザ照射を行うための指令（ピークパワー、周波数及びデューティ比）をレーザ発振器１６に出力してもよい。

【0030】

一方、ブロック実行時間がｔ２を超えたら、レーザ発振器１６へのレーザ出力指令が、前ブロック６４から現ブロック６６のものに切換えられる（ステップＳ２４）。図３の例では、出力Ｐのレーザ光を再び照射するためのピークパワー、周波数及びデューティ比が、制御装置１８からレーザ発振器１６に出力される。ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理は、所定の制御周期で反復される。

【0031】

第２の切換手順は、レーザ励起電源の応答遅れ等を考慮してレーザ出力指令を早く切り替える点では第１の切換手順と共通するが、加工プログラムのブロック（図３の例ではブロック６６）の開始時刻がサーボの遅れ時間（時定数）を考慮して、応答遅れ等に相当する時間よりも大きい時間早めに設定されているために、結果として前ブロック６４の終了時（ブロック６６開始時）よりも後にレーザ出力指令が切換えられる。このように、軸の速度指令がサーボ遅れ時間等を考慮して設定されている場合にも、レーザ励起電源の応答遅れ時間等に加え、該サーボ遅れ時間を考慮した切換時間を設定することにより、本発明が適用可能である。

【0032】

次に、レーザ加工システム１０における他の処理について、図４〜図６を参照しつつ説明する。図６は、制御軸への速度指令（軸移動）とレーザ発振器へのレーザ出力指令（レーザ出力）とを、同じ時間軸で対比可能に表したグラフであり、グラフ６８が時間と速度指令との関係、グラフ７０が時間とレーザ指令との関係を表している。一般に、制御装置１８（ＣＮＣ）では、加工プログラムのあるブロック（通常は加工プログラムの１行に対応し、軸駆動部１４やレーザ発振器１６への指令の単位となる）を実行中に、次ブロック以降のブロック情報を読み出して、予め軸の移動量等を計算している。図６の例では、ブロック７２において、制御軸を速度Ｖで移動させながらワーク３８のある部位（領域）についてレーザ出力Ｐでのレーザ加工を行い、ブロック７４ではレーザ照射を停止して速度Ｖでの軸移動のみを行い、ブロック７６において、制御軸を速度Ｖで移動させながらワーク３８の他の部位（領域）についてレーザ出力Ｐでのレーザ加工を行うものとする。

【0033】

ここで、本発明では、加工プログラムのあるブロック（現ブロック）を実行中に、次ブロックの指令を先読みして次ブロックのレーザ出力指令を作成・記憶しておき、軸の送り速度とブロックの残移動距離からブロックの残時間を計算し、残時間が所定の切換時間未満になったら、データ作成部２２が作成したレーザ出力指令を現ブロックから次ブロックのものに切換えることで、加工プログラムのブロック切換えに先立ってレーザ出力指令を切換えることができ（図６のブロック７４→７６）、以後、これを第１の切換手順とも称する。これは図６の切換え時間がマイナスの場合で、レーザ励起電源の応答遅れ時間、レーザ光がワークに照射されてから実際にワークが切断されるまでの時間等を考慮して、レーザ出力条件を早めに指令する場合に使用される。

【0034】

或いは、前のブロックの実行が終了し、現在のブロックの実行を開始してからも前のブロックのレーザ出力指令を継続し、現在のブロック（実行中のブロック）の実行時間が所定の切換時間を経過したらレーザ出力指令を現在のブロック（実行中のブロック）のレーザ出力指令に切換える（遅れてレーザ出力指令を切換える）ことができ（図６のブロック７２→７４）、以後、これを第２の切換手順とも称する。これは図６の切換え時間がプラスの場合で、サーボの遅れ時間を考慮してレーザ出力条件を遅れて指令する場合に使用される。

【0035】

図４は、図６における第１の切換手順の詳細を示すフローチャートである。先ずステップＳ１１において、実行中のブロック７４の残り時間（＝ブロック７４の残りの移動距離／制御軸の移動速度）を計算する。次のステップＳ１２では、計算された残り時間（ブロック残時間）と、予め定めた切換時間ｔ１とを比較する。ブロック残時間がｔ１以上であれば、現ブロック７４でのレーザ出力指令が続行され、より具体的には出力Ｐのレーザ光を照射するためのピークパワー、周波数及びデューティ比が、制御装置１８からレーザ発振器１６に出力される（ステップＳ１３）。

【0036】

一方、ブロック残時間がｔ１未満となったら、レーザ発振器１６へのレーザ出力指令が、現ブロック７４の次のブロック７６のものに切換えられる（ステップＳ１４）。図６の例ではレーザ照射を開始する指令が出力されるが、出力Ｐと異なる出力でのレーザ照射を行うための指令（ピークパワー、周波数及びデューティ比）をレーザ発振器１６に出力してもよい。ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理は、所定の制御周期で反復される。

【0037】

ここで切換時間ｔ１は少なくとも、レーザ発振器１６が具備するレーザ励起電源の応答遅れ時間に基づいて定められ、この応答遅れ時間には、レーザ励起電源の立上り時間や立下り時間が含まれる。すなわち本願発明では、実際のレーザ加工では、レーザ発振器に対してレーザ照射を開始する指令を送ってから実際にレーザ光が照射されるまでの時間（立上り時間）や、レーザ発振器に対してレーザ照射を停止する指令を送ってから実際にレーザ光が照射されなくなるまでの時間（立下り時間）があることを考慮し、その立上り時間や立下り時間に相当する切換時間分だけ、ブロック切換えに先立ってレーザ出力指令を切換えることにより、軸移動とワーク切断位置との同期精度を大きく向上させ、極めて高精度のレーザ加工を行うことができる。

【0038】

また切換時間は、レーザ励起電源の応答遅れ時間に加え、ワーク３８にビームが照射されてから実際にワーク３８が切断されるまでの時間や、制御装置１８からレーザ発振器１６にデータを転送する際の遅れ時間に基づいて求めてもよい。このような時間をさらに考慮（通常は合算）することにより、軸移動とワーク切断位置との同期精度がさらに向上する。

【0039】

図５は、図６における第２の切換手順の詳細を示すフローチャートである。先ずステップＳ２１において、実行中のブロック７４の実行時間（経過時間）（＝ブロック７４の移動距離／制御軸の移動速度）を計算する。次のステップＳ２２では、計算された実行時間（ブロック実行時間）と、予め定めた切換時間ｔ２とを比較する。ブロック実行時間がｔ２以下である間は、現ブロック７４の前のブロック７２でのレーザ出力指令が継続される（ステップＳ２３）。図６の例ではレーザ照射指令が継続されるが、出力Ｐと異なる出力でのレーザ照射を行うための指令（ピークパワー、周波数及びデューティ比）をレーザ発振器１６に出力してもよい。

【0040】

一方、ブロック実行時間がｔ２を超えたら、レーザ発振器１６へのレーザ出力指令が、前ブロック７２から現ブロック７４のものに切換えられる（ステップＳ２４）。図６の例では、出力Ｐのレーザ光を停止するための指令が、制御装置１８からレーザ発振器１６に出力される。ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理は、所定の制御周期で反復される。

【0041】

第２の切換手順は、レーザ励起電源の応答遅れ等を考慮してレーザ出力指令を早く切り替える点では第１の切換手順と共通するが、加工プログラムのブロック（図６の例ではブロック７４）の開始時刻がサーボの遅れ時間（時定数）を考慮して、応答遅れ等に相当する時間よりも大きい時間早めに設定されているために、結果として前ブロック７２の終了時（ブロック７４開始時）よりも後にレーザ出力指令が切換えられる。このように、軸の速度指令がサーボ遅れ時間等を考慮して設定されている場合にも、レーザ励起電源の応答遅れ時間等に加え、該サーボ遅れ時間を考慮した切換時間を設定することにより、本発明が適用可能である。

【0042】

なお第１の切換手順は、実行中のブロックの実行が終了する時点から所定の切換時間（ｔ１）だけ前の時点でレーザ出力指令を切換えるものであり、第２の切換手順は、実行中のブロックの実行を開始した後、所定の切換時間（ｔ２）だけ経過した時点でレーザ出力指令を切換えるものである。従って、第１の切換手順では切換時間がマイナスの値であり、第２の切換手順では切換時間がプラスの値と考えることもできる。そこで、設定された切換時間の符号に応じて、すなわち切換時間がマイナスの値の場合は第１の切換手順に基づく処理を行い、切換時間がプラスの値の場合は第２の切換手順に基づく処理を行うようにすることもできる。或いは、第１又は第２の切換手順のいずれかを選択・決定する手段を設けた上で、切換時間としてはプラスの値（絶対値）を設定するようにしてもよい。

【0043】

例えば、レーザ励起電源の立上り時間と立下り時間は異なることがあるし、ワークにビームが照射されてから実際にワークが切断されるまでの時間と、レーザ光の照射を停止してから実際にワークが切断されなくなるまでの時間は通常相違する。そこで、図３又は図６に示した第１及び第２の切換手順のように、レーザ光の照射を停止する場合と開始する場合とでは、切換時間は独立して別々に設定できるようにすることが好ましい。このようにすれば、その相違を補正して、ワークの切断長さの精度向上を図ることができる。

【0044】

また、ワークの材質や板厚等により、ビームが照射されてから実際にワークが切断されるまでの時間や、レーザ光の照射を停止してから実際にワークが切断されなくなるまでの時間は異なるので、切換時間は、適当な入力装置を介して作業者がパラメータとして指定できるようにすることが好ましい。これにより、レーザ光のオンオフのタイミングを自由に調整できるようになるので、ワークの切断位置の調整に関する自由度が向上する。或いは、切換時間は、加工プログラムに含まれる指令によって設定できるようにしてもよい。これにより、加工速度が変更された場合等、サーボの遅れ時間等が変化して切換時間を補正する必要が生じた場合に、該補正の自由度を向上させ、より詳細な設定が可能となる。

【0045】

なお上述の実施形態では、レーザ加工機１２は３つの駆動軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）を有し、ワーク３８（が載置されたＸ−Ｙテーブル３４）がＸ−Ｙ方向に可動であり、加工ノズル３６がＺ方向に可動となっているが、本発明の適用対象はこれに限られず、少なくとも１つの制御軸によって加工ノズルがワークに対して移動できる構成のレーザ加工機に対して適用可能である。

【符号の説明】

【0046】

１０ レーザ加工システム
１２ レーザ加工機
１４ 軸駆動部
１６ レーザ発振器
１８ 制御装置
２０ レーザ加工プログラム
２２ データ作成部
２４ データ送信部
２６ データ変換部
３４ Ｘ−Ｙテーブル
３６ 加工ノズル
３８ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】