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    • 专利摘要:

    公开号:WO1988008355A1
    申请号:PCT/JP1988/000428
    申请日:1988-04-28
    公开日:1988-11-03
    发明作者:Norio Karube；Mitsuo Manabe
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:B23K26-00
    专利说明:
    [0001] 明 柳 レーザ用数値制御装置 技 術 分 野
    [0002] 本発明は加工用大出力レーザ発振器に関し、 詳細には数値 制御装置 （ C N C ) とレーザ発振器を結合したレーザ加工機 のレーザ用数値制御装置に関する。 背 景 技 術
    [0003] 数値制御装置とレーザ発振器を結合して数値制御装置レー ザ加'ェ機を構成することにより、 より複雑な加工を高速及び 高精度で加工するごとが行われつつある。
    [0004] 第 2図に従来のレーザ加工機における レーザ発振器及び加 ェテ一ブルの制御方式を示す。 図において、 1 はレーザ発振 器であり、 電源 3 によって駆動される。 1 1 は電源ケーブル であり、 電源 3 の出力をレーザ発振器 1 に伝送する。 レーザ 発振器 1 中ではガス調節装置などの各種のシーケ ンス制御が 必要"？あり、 それはプログラマブルコ ン ト ローラ （ P C ) 2 によって制御される。 ケーブル 9 はプ π グ ラ マブルコ ン ト 口 ーラ 2·と レーザ発振器 1 の信号の授受をおこなう。 勿論プロ グラマブルコ ン ト ローラ 2 はレーザ発振器 1 のみな らず電源 3 も制御している。 レーザ発振器 1 からの出力ビームはビー ムガイ ド 6 を経由して集光系 7 に致り、 ワ ーク 8 上に集光さ れる。 ワーク 8 は加工テーブル 4上に固定されており、 数値 制御装置 （ C N C ) 5 によって加工テーブル 4が制: i されて いる。
    [0005] こ う した従来のシステムには以下のよう な問題点がある。 第 1 に装置が大型複雑化しており ·、 個々の要素が分離して いるので、 設置及び保守に時間を要し、 スペースファ クタが 悪い。
    [0006] 第 2 に数値制御装置 5 とレーザ発振器 1 または電源 3のデ ータ処理能力にァンバランスがあり、 レーザ発振器 1 は電源 3で複雑な制御を行う ことが困難である。
    [0007] 第 3 に電源 3、 プログラマブルコ ン ト ローラ 2、 数値制御 装置 5間に電気的に共通部分があり、 冗長度が高く、 経済的 でない。 発 明 の 開 示
    [0008] 本発明の目的は上記問題点を解決し、 小型で、 高性能で経 済的なレーザ加工機を提供することを目的としている。
    [0009] 本発明では上記の問題点を解決するために、
    [0010] レ=ザ発振器、 レーザ発振器駆動電源、 数値制御装置 （ C N C ) からなる レーザ用数値制御装置において、
    [0011] 前 レ了ザ-発振器のシーケ ンスを制御するシーケ ンス制御 手段と、 ； ~
    [0012] 前記レーザ発振器の出力条件を制御する出力制御手段と、 前記レーザ発振器の出力を帰還制御するフィー ドバッ ク制 御手段と、
    [0013] 前記レーザ発振器の扰態を表示するための表示制御手段と、 加工テーブルの位置及び速度を制御するテーブル運動制御 手段と、
    [0014] を有し、 これらを一体的に制御する こ とを特徴とする レー ザ用数値制御装置が、
    [0015] 提供される。
    [0016] シーケンス制御、 出力制御、 フ ィ ー ドバック制御、 表示制 御及びテーブル制御を一体に制御する ことにより、 小型で高 性能のレーザ用数値制御装置が構成できる。 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0017] 第 1 図は本発明の一実施例のブロ ッ ク図、
    [0018] 第 2図は従来のレーザ加工機の構成を示す図である。 発明を実地するための最良の形態 以下术発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
    [0019] 第 1図に本発明の一実施例のプロ ッ ク図を示す。 第 2図と 同一の構成要素には同一の記号が付してある。 第 1 図におい て、 レーザ究振器 1 、 電源 3、 数値制御装置 （ C N C ) が同 一筐体内に一体となって構成され、 かつ一体として結合され ている。 こ で、 レーザ発振器 1 、 電源 3 、 数値制御装置
    [0020] ( C ¾L:C ) 5-がー体的に結合されたものを f N C レーザ』 と 称する。 レーザ加工機はこの N C レーザと加工テーブル （機 械側構成） の 2 つの部分から構成される こ とになり、 全体の 構成が簡略化される。 ただ し .、 こ こ て 'はレーザ発振器 1 、 電 源 3、 数値制御装置 （ C N C ) 5 が同一筐体内に構成されて いる例を示したが、 これに限定されることなく、 3つの構成 要素が機能的に冗長度な く結合されていることが本質的であ る。 この、 『 N C レーザ』 では数値制御装置 （ C N C ) 5 力 マイ クロプロセッサ構成となっており、 数値制御装置 （ C N C ) 5内の C P U 1 3によって、 ソフ トウェア的に処理され る。 これらのハードウェア構成についてはよ く知られている ので、 その説明を省略する。
    [0021] 次にこれらのソフ トウエアで処理される機能について述べ る。
    [0022] 〔レーザ加工運転のためのシーケンス制御〕 ' これは従来技術ではプログラマブルコ ン トローラ、 手動で 操作されていた機能である。 具体的には以下のものがある。
    [0023] ( i ) レーザ媒質ガスの排気、 ガス封入等の運転準備。
    [0024] ( ii ) 放電電圧の印加及び切断、 シャ ッター開閉等による発 振制御。 „
    [0025] ( iii ) 放電電流、 レーザ管電圧、 アーク電流等を監視し、 こ れらが一定値を越えた場合に運転.を _停止し、 または非常停止 状態 する。
    [0026] -.
    [0027] 〔出 条件の設定及び変更による出力制御：
    [0028] これも従来は困難であり、 その一部が手動でなされていた N C レーザでば自動的にかつ高速で行う ことができる。 具体 的には以下のものがある。
    [0029] ( i ) 放電する レーザ管の選択を制御する。 出力条件に応じ て、 複数のレーザ管のう ち実際に放電し、 発振に寄与する レ 一ザ管を選択する。 これはレーザ発振中に N C レーザの機能 により、 レーザ発振中に自由に変更できるので 1 0 W〜 1 0 0 0 w程度の大幅な出力範囲で出力制御が可能である。
    [0030] ( ίί ) 圧力の調整を行う。 放電開始時には圧力を 3 5 Τ 0 r rに下げて放電開始電圧を低下させ開始後に 4 5 T 0 r r程 度に戻すことにより、 電源の負担を軽減する。 運転停止時に は装置内圧力を大気圧に維持してオイ ルの逆流を防止してい る。
    [0031] ( iii ) レー-ザ発振モー ドの制御を行う。 レーザ発振中に連続 波の出力値の変更、 パルス出力の周波数及びパルス レー トの 変更、 ビアシング加工の発振モー ドを変更して、 各種の加工 条件の要求を満たすことができる。 〔各種のフィー ドバック制御〕
    [0032] 従来はフィ一 ドバック制御のために専用の制御装置を—必要 としたが、 N C レーザ 1 4 では数値制御装置 （ C N C ) 5 の C P Uの機能が向上しているので、 特別のハー ドウユアの増 設をすることな く実行することができる。 これらの条件とし ては]^下のものがある。
    [0033] ( i ψレーザ出力のフ ィ ー ドバッ クを行う。 N C レーザでは 常時出力の一部をモニタ しており、 一方出力設定値から放電 電流制御をおこなっているので両者の組合せから出力フ ィ ー ドバッ クの制御が可能である。
    [0034] ( ϋ ) レーザ媒質ガスのガス圧力の制御を行う。 これらのガ ス圧力はレーザ出力に直接影響をあたえるので間接的にはレ 一ザ出力の制御を行う こととなる。
    [0035] ( I ) ァライ メ ン トの制御を行う。 レーザ共振器を構成する 一枚のミ ラーに対して出力をモニタ一量としてフィー ドバッ クをかけて自動ァライメ ン トを取ることができる。
    [0036] 〔加工テーブルの制御〕
    [0037] 加工テーブルの制御については、 通常の数値制御装置の各 軸の制御と同様であるので、 省略する。 但し、 レーザ加工機 では加工速度が通常の機械加工に比べて高速であるので、 こ れに応じてバルス分配等も高速に処理する必要がある。 〔各種情報の表示及び対話機能〕
    [0038] 数値制御装置 （ C N C ) 5 .の C R T表示装置に各種の表示 を行う。 さらに、 これらの表示に対.して、 対話型機能を付加 · することにより、 レーザ加工機として、 より知能的になる。
    [0039] これらには次のものがある。
    [0040] ( i ： L動作特性の表示を行う。 たとえば、 出力モー ド、 出力 バヮ了、 パルス定数 （周波数、 パルス幅） 等の値を表示する。 ( ii 動作条件の表示を行う。 レーザガス圧力、 放電を行つ ているレーザ管の番号等の条件を表示する。
    [0041] ( I ) 保守、 点検の指示事項^麦示する。 例えば、 オイ ル交 換、 光学部品の交換等の一定期間に保守が必要な内容を指示 表示する。 これらの時間は数値制御装置 （ C N C ) 5内部の 時計タ イ マによって計算される。 ( iv ) 異常状態を表示して、 オペレータに指示を与 る。 例 えば、 破損個所の表示と、 対応処置の表示等を行う。
    [0042] ( V ) 上記の表示は対話機能を取り入れ、 オペレータが数値 制御装置 （ C N C ) 5 に対して、 質問するこ とにより、 数値 制御装置 （ C N C ) 5が答える こ とにより、 オペレータの負 担を軽減する。
    [0043] 以上説明したように本発明では、 レーザ発振器、 電源、 数 値制御装置 （ C N C ) を一体的に結合した 『 N C レーザ』 を 構成したので、 装置が小型化され、 構成が簡単になり、 取扱 が簡易になった。 さ らに、 数値制御装置 （ C N C ) に内臓さ れている C P Uの高度の処理能力を利用して新たな処理手段 を追加することができた。
    [0044] さ らに、 表示機能を対話型化するこ とによ り取扱機能が向 上した。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . レーザ発振器、 レーザ発振器駆動電源、 数値制御装置 ( C N C ) からなる レーザ用数値制御装置において、
    前記レーザ発振器の出力条件を制御する出力制御手段と、 、 加工テーブルの位 S及び速度を制御するテーブル運動制御 手段と、
    を有し、 これらを一体的に制御することを特徴とする レー ザ用数値制御装置。
    2 . 前記出力制御手段は放電レーザ管の選択、 圧力調整、 レーザ発振モー ドの制御の一部または全部を舍むことを特徴 とする特許請求の範囲第 1項記載のレーザ用数値制御装置。
    3 . レーザ発振器、 レーザ発振器駆動電源、 数値制御装置 ( C N C ) からなるレーザ用数値制御装置において、
    前記レーザ発振器のシーケ ンスを制御 るシーケ ンス制御 手段と、
    前記レーザ発振器の岀カ条件を.制御する出力制御手段と、 前記レーザ発振器の出力を帰還制御する フ ィ ー ドバ ッ ク制 御手段と、
    前 レーザ発振器の拔態を表示するための表示制御手段と、 加工テーブルの位置及び速度を制御するテーブル運動制御 手段
    を有し、 これを一体的に制御することを特徴とする レーザ 甩数値制御装置。
    4 . 前記シーケ ンス制御手段は装 gの排気、 ガスの封入の - 運転準備、 放電電圧印加及び切断、 シャ ッ ター開閉による発 振制御、 各種モニターの検出にもとずく 非常停止及び運転停 止の一都または全都の制御を舍むことを特徴とする特許請求 の範囲第 3項記載のレーザ用数値制御装置。
    5 . 前記出力制御手段は放電レーザ管の選択、 圧力調整、 レーザ発振モー ドの制御の一部または全部を舍むこ とを特徴 とする特許請求の範囲第 3項記載のレーザ用数値制御装置。
    6 . 前記フ ィ ー ドバッ ク制御手段はレーザ出力フ ィ ー ドバ ック、 ガス圧力フ ィ ー ドバッ ク、 自動ァライ メ ン ト フ ィー ド バッ クの一都または全都を舍むこ とを特徴とする特許請求の 範囲第 3項 ¾載のレーザ用数値制御装置。
    7 . 前記表示制御手段は動作特性の表示、 動作条件の表示, 保守及び点検指示、 異常指示の表示の一部または全部の表示 制御を舍むことを特徴とする特許請求の範囲第 3項記載のレ 一ザ用数値制御装置。
    8 . 前記表示制御手段は対話的処理を行う こ とを特徴とす る特許請求の範囲第 3項記載のレーザ用数値制.御装置。 -
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    引用文献:
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    1988-11-03| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    1988-12-05| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988903943 Country of ref document: EP |
    1989-05-10| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988903943 Country of ref document: EP |
    1993-06-16| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988903943 Country of ref document: EP |
    优先权:
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