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    • 专利摘要:

    公开号:WO1989002335A1
    申请号:PCT/JP1988/000891
    申请日:1988-09-03
    公开日:1989-03-23
    发明作者:Etsuo Yamazaki；Nobuaki Iehisa；Kazuhiro Suzuki
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:B23K26-00
    专利说明:
    [0001] 明 TO レーザのパワー制御方法 技 術 分 野
    [0002] 本発明はレーザのパワー制御方法に関し、 特に機械系の移 勖速度とレーザ出力制御の同時性を改善したレーザのパワー 制御方法に閩する。 背 景 技 術
    [0003] レーザ加工機は数値制御装置と結合されて複雑な形状を高 速に加工することがてき、 広く使用されるようになってきた, 一般に直線や曲率半径の大きな曲線の加工では問題ないが、 ワークのコーナ部や鋭角のエ ッ ジ部では、 速度に対応してレ —ザの出力を制御しないと、 エ ッジ部でレーザビームによる 熱エネルギーの滞留、 過入熱によって、 エッジ部に溶損を生 じ、 精度の低下と林質の劣化を生じる。
    [0004] このような問題点を解決するために、 速度に応じて、 レー ザ出力を制御する方式として 『特願昭 6 2 — 1 0 7 8 2 4 号』 があり、 これはエ ッジ部等で加工速度に応じて、 レーザ 出力を制御する方式である。
    [0005] このような例に示すように、 従来は加工プログラムから演 箕された移動指令速度でレーザ出力を制御していた。
    [0006] しかし、 加工'プログラムから演箕された移動指令速度でレ 一ザ出力を制御すると、 移動指令によって制御される機核系 はイナ一シャが大き く、 指令に対して遅れが大きい。 これに 対して、 レーザ出力は放電管へ流す電流を制御しているため、 指令に対して遅れが少ない。
    [0007] 具体的にはレーザ出力の応答時間は機械系の応答時間に対 して、 2桁程度小さ く、 機狨の移動指令でレーザ出力をその まま制御したのでは、 テーブル上では移動速度とレーザ岀カ 値との間での同時性が損なわれることによって、 加工精度及 び加工性能が十分ではない場合がある。 発 明 の 開 示
    [0008] 本発明の目的は上記問題点を解決し、 機被系の移動速度と レーザ出力制御の同時性を改善したレーザのパワー制御方法 を提供することにある。
    [0009] 本発明では上記の問題点を解決するために、
    [0010] N Cの指令でレーザ出力を制御し、 レーザ出力を機械の移 動指令速度の関数として制御する レーザのパワー制御方法に おいて、
    [0011] 機狨系を一次、 または二次の関数で近似したシュ ミ レータ に移動指令速度を入力し、
    [0012] 該シユ ミ レータによって演算された結果でレーザ出力指令 値を演算し、
    [0013] 機械系の移動速度とレーザ出力制御の同時性を確保したこ とを特徴とするレーザのパワー制御方法が、
    [0014] 提供される。
    [0015] 機械系の基本特性を持つシュ ミ レータを通すこ とによって 機械のテーブル上のワークの動きと、 ワークに照射される レ 一ザパワーとの間に同時性を持たせ、 切断性能を向上する。 図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1図は本発明の一実施例のブロ ック図、
    [0016] 第 2図は本実施例の処理のソフ トウェアのフローチャー ト 図、
    [0017] 第 3図は 1 次系のシュ ミ レー ト処理のプロ ック図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
    [0018] 第 1図に本発明の一実施例のブロ ック図を示す。 図におい て、 1 は全体を制御するプロセ ッサ、 2 はディ ジタルな出力 指令をアナログ値に変換し、 出力する D A変換器である。 3 はレーザ用電源であり、 商用電源を整流して、 D A変換器か らの指令に応じた高周波の電圧を出力する。 4 は放電管であ り、 内部にレーザガスを循環させ、 レーザ用電源 3からの高 周波電圧を印加して、 レーザガスを励起状態にする。 5 はレ 一ザ光を反射する全反射鏡、 6 は出力鏡であり、 レーザ光は この全反射鏡 5 と出力鏡 6間を往復するこ とにより、 励起さ れたレーザガスからエネルギーを受けて、 増幅され、 出力鏡 6から一部が外部に出力される。 ：出力されたレーザビーム 9 はベンダミ ラ一 7 で方向を変え、 集光レンズ 8 によって、 ヮ ークの表面に照射される。 、
    [0019] 1 0 は加工プログラム及びパラメ ータ等が格納されている メ モリであり、 不揮発性のバブルメ モ リ等が使用される。 1 1 は位置制御回路であり、 その出力はサーボアンプ 1 2によ つて増幅され、 サーボモータ 1 3を回転制御し、 ボールスク リ ュー 1 4及びナッ ト 1 5 によつてテーブル 1 6 の移動を制 櫛し、 ワーク 1 7 の位置制御を行う。 ここで位置制御回路 1 1は 1軸分のみ記載してあるが、 実際には 2軸分の位置制御 回路が必要である。 1 6は表示装置であり、 C R T或いは液 晶装置等が使用される。
    [0020] ここで、 メ モリ 1 0に記憶されている加工用プログラムを プロセッサ 1が読みだ出して、 指令を解読し、 位置制御回路 1 1に各軸の移動量を出力すると同時に、 この単位時間当り の移動量から移動速度を演算し、 この移動速度データを一次 系、 または二次系のフ ィ ルタ処理した結果を用いて、 下記の 計箕式からレーザ出力指令値を求め、 D A変換器 2に岀力す る。
    [0021] W = K X Y , + W o
    [0022] W ： レーザ出力指令値
    [0023] シユ ミ レー トされた送り速度
    [0024] K ：定数
    [0025] W o ：定数 速度が零のときのレーザ出力
    [0026] レーザ用電源 3 は D A変換器 2のアナログ電圧を受けて、 放電管 4に電圧を印加して放電管 4に流れる電流を制御する 放電管 4は両端に全反射鏡 5 と出力鏡 6 とを持ちフア ブリ ペロー形共振器を構成しており， 放電によって発生したレー ザを増幅して、 外部に出力する。 レーザ発振器から出力され たレーザビーム 9 はベンダミ ラー 7 よって、 方向を変えて、 集光レンズ 8によって小さなスボッ トにされ、 ワーク 1 7 に 照射する。
    [0027] 次に本実施例を実施するためのソフ トウエアの処理につい て述べる。 第 2図に本実施例の処理のソフ トウエアのフロー チャー ト図を示す。 図において、 Sに続く数字はステップ番 号を示す。
    [0028] 〔 S 1 〕 、 〔 S 2 〕 プロセ ッサ 1 は加工プログラムを読出し、 命令を解読する。
    [0029] 〔 S 3 〕 加減速処理を行い、 加減速のときは加減速の指令を 移動指令とし、 加減速が必要のない時は通常の指令を移動指 令とする。
    [0030] 〔 S 4 〕 それぞれの移動指令を位置制御回路 1 1 に出力する。 〔 S 5 〕 単位時間当たりの移動指令値から速度 Xを計算する。 〔 S 6 〕 速度 Xをシユ ミ レー ト処理する。 機械系を近似した シュ ミ レ一タはデジタルフ ィ ルタの手法と同じであり、 こ こ では一次遅れ系の例を示す。 第 3図にこのシュ ミ レー ト処理 のブロ ック図を示す。 図において、 2 1 は定数、 2 2 は演箕 器、 2 3 は積分要素、 2 4 は帰還定数である。 図に示すよう に、 出力 は以下のように求めることができる。
    [0031] Y i = Y。 1 )
    [0032] Υ 0 = Β X Υ , + G X X ( 2 )
    [0033] ここで、 Β及び Gは機 特性に依存する定数である。 移動指 令から潢算された移動指令速度のデータを上記のフ ィ ルタの 入力 Xとして、 上記の （ 1 ) 及び （ 2 ) 式のプログラムを実 行すれば、 が結果として得られる。
    [0034] C S 7 ) この を用いて、 下記の式からレーザ出力指令値 を演箕すれば、 機械系の遅れを考慮したレーザ出力指令値が 得られる。
    [0035] W= K X Y , + Wo
    [0036] し、
    [0037] w ： レーザ出力指令値
    [0038] Υ, ί 機械特性を考慮した送り速度指令
    [0039] κ ： 定数
    [0040] Wo ： 定数 速度が零のときのレーザ出力である。
    [0041] 〔 S 8 〕 ここで、 計算されたレーザ出力 Wを加工最低出力 W OFと比較する。 Wが W0Fより小のときは、 出力を W0Fとし 〔 S 9 〕 、 そうでないときは Wをそのままレーザ出力とする 〔 S 1 0 〕 。 これは計箕された出力 Wが加工最低出力 W0Fを 下回らないようにするためである。
    [0042] 〔 S 1 1 〕 レーザ出力 Wは D A変換器 2でアナログ出力に変 換され、 レーザ用電源 3に与えられ、 レーザ出力が制御され る β
    [0043] 〔 S 1 2〕 1ブロ ックの移動命令の実行が完了したかチュ ッ クする。 完了していれば S 1へいき新しいブロ ックを読み込 み、 完了していなければ S 3へいき、 移動処理を続行する。
    [0044] このようにして、 機桉系の遅れをシユ ミ レー トして、 機械 系の速度に対応してレーザ出力を得ることができる。 この結 果、 機械の速度とレーザ出力が正確に対応し、 レーザ加工の 精度を増すこ とができる。
    [0045] 上記の説明では、 機械系をシュ ミ レー トする シュ ミ レータ は 1次系であつたが、 おなじようにシユ ミ レータを 2次系で 処理する ことができる。
    [0046] 以上説明したように本発明では、 機械移動指令に対して、 機械系の基本特性を持つシュ ミ レータを通すこ とによって、 機械のテーブル上のワークの動きと、 ワークに照射される レ 一ザパワーとの間に同時性を持たせるようにしたので、 加工 速度と レーザ出力が正確に対応して、 加工精度及 加工性能 を向上させるこ とができる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . N Cの指令でレーザ出力を制御し、 レーザ出力を機械 の移動指令速度の関数として制御するレーザのパワー制御方 法において、
    機械系を一次、 または二次の閬数で近似したシユ ミ レータ に移動指令速度を入力し、
    該シユミ レータによつて演算された結果でレーザ出力指令 値を演算し、
    機械系の移動速度とレーザ出力制御の同時性を確保したこ とを特徴とするレーザのパワー制御方法。
    2 . 前記フ ィルタはデジタルフィルタの手法を用いたこと を特徴とする特許請求の範囲第 1項のレーザのパワー制御方 法。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    EP0394474A1|1990-10-31|Spline interpolation system
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0334963B1|1993-08-25|
    JP2564564B2|1996-12-18|
    DE3883521T2|1993-12-09|
    DE3883521D1|1993-09-30|
    JPS6471587A|1989-03-16|
    EP0334963A4|1990-01-24|
    EP0334963A1|1989-10-04|
    US5004889A|1991-04-02|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-03-23| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1989-03-23| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB IT |
    1989-04-13| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988907813 Country of ref document: EP |
    1989-10-04| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988907813 Country of ref document: EP |
    1993-08-25| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988907813 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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