JP3746019B2

JP3746019B2 - レーザ加工機

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Publication number: JP3746019B2
Application number: JP2002161391A
Authority: JP
Inventors: 恒彦山崎; 直臣宮川; 利彦井上; 晃飯領田
Original assignee: Yamazaki Mazak Corp
Current assignee: Yamazaki Mazak Corp
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2022-06-03
Also published as: US20030222058A1; CN1467590A; CN1272678C; EP1369197B1; JP2004009054A; DE60336956D1; EP1369197A2; US6723949B2; EP1369197A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状のワークの切断加工を行なうことが出来るレーザ加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の加工方法によるコーナ部付近における切断の様子の一例を示す図で、（ａ）は移動経路のループＲを示す図、（ｂ）は加工プログラム例の一部を示す図である。
【０００３】
従来、レーザ加工機を用いて、直線の切断経路を交差してなるシャープコーナを切断する際、例えば、図７（ａ）に示すように、位置Ｐ１（ｘ座標０、ｙ座標０）において直線の切断経路Ｌ１及びＬ５（実線）を交差してなるシャープコーナを切断する際、切断経路Ｌ１を同図（ａ）に示す矢印方向に切断した後に、直ちに切断経路Ｌ５を切断することなく、同図（ａ）の破線で示すループＲ（ＬＲ）に沿って、位置Ｐ１、Ｐ１００（ｘ座標５、ｙ座標０）、Ｐ１０１（ｘ座標０、ｙ座標５）の順に、切断形状の外側を周回した形で、上記シャープコーナを切断する加工方法が採用されている。これは、トーチが位置Ｐ１を通過する際に、送り速度Ｆが一旦０となり、ワーク７０がレーザ光により過熱されて溶融し、上記シャープコーナがだれてしまうことを防止するために採用される加工方法である。該加工方法は、図７（ｂ）に示すように、複数の加工ステップＰＳ１、ＰＳ２、…により構成される加工プログラムＰＲＯにより実行され、該加工プログラムＰＲＯには、上述したループＲ（ＬＲ）を周回するループＲプログラムＬＲＰが、加工ステップＰＳ１、ＰＳ５間に挿入されている。
【０００４】
即ち、図中最上段の第１加工ステップＰＳ１のブロックＮ１で、送り速度Ｆを３０、０００ｍｍ／ｍｉｎとし、終点を位置Ｐ１とした直線補間指令（Ｇ０１）が指示されており、更に、最下段の第５加工ステップＰＳ５のブロックＮ５で、上記位置Ｐ１からｙ軸負方向に５０ｍｍを移動する直線補間指令（Ｇ０１）が指示されているが、上述したように、ブロックＮ５の前に上記ループＲプログラムＬＲＰが挿入されている。
【０００５】
ループＲプログラムＬＲＰは、図７（ｂ）に示すように、加工ステップＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４からなる３つのブロックＮ１、Ｎ２、Ｎ３から構成されている。まず、最初のブロックＮ２で、上述した切断経路Ｌ１が延長されるように、上記送り速度Ｆを維持して移動経路Ｓ１に沿ってｘ軸正方向に５ｍｍ移動し、終点を位置Ｐ１００とした直線補間指令（Ｇ０１）が指示されている。次いでトーチが位置Ｐ１００に達すると、２番目のブロックＮ３で、切断経路Ｌ１、及びＬ５の両延長線に接する円弧Ｒ１であって、上記送り速度Ｆが維持し得る所定の加速度に基づき定まる半径Ｒを５ｍｍとした円弧補間指令（Ｇ０３）が指示されている。更にトーチが位置Ｐ１０１に達すると、最後のブロックＮ４で、切断経路Ｌ５が延長されるように、上述同様に送り速度Ｆを維持して移動経路Ｓ２に沿ってｙ軸負方向に５ｍｍ移動し、終点を位置Ｐ１とした直線補間指令（Ｇ０１）が指示されている。そして、再び位置Ｐ１に戻ったところでループＲプログラムＬＲＰが完了し、加工ステップＰＳ５のブロックＮ５で、ｙ軸負方向に５０ｍｍ移動する直線補間指令（Ｇ０１）の指示がされ、切断経路Ｌ１における送り速度が維持された形で、切断経路Ｌ５の切断形状に沿って切断加工が継続される。
【０００６】
このように、トーチが直線Ｓ１→円弧Ｒ１→直線Ｓ２からなるループＲ（ＬＲ）に沿って移動することより、シャープコーナの有無に関係なく、切断形状におけるいずれの位置においても同じ送り速度Ｆで切断加工することが出来、これにより、加工むらのない良好な切断面を維持しつつ、シャープコーナを切断して所望の切断形状にワーク７０を加工することが出来る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した加工方法では、トーチが、シャープコーナの加工毎に上記３つの直線→円弧→直線からなる移動経路に沿って、トーチを移動させる必要があるため、所定の送り速度で該移動経路を周回する分、時間を要し、加工の高速化を妨げる不都合があった。特に、加工すべきシャープコーナが多数の場合、例えば、シャープコーナを有する切断すべきパーツ形状を、ワーク７０上に多数配置（ネスティング）する場合や、切断すべきパーツ形状に多数のシャープコーナがある場合、周回する回数が増えるため加工速度が落ちることとなり、加工の高速化を実現することが更に困難であった。
【０００８】
また、加工プログラムの作成において、直線→円弧→直線に応じた３つのブロックからなるループＲプログラムＬＲＰを、シャープコーナの加工ブロック毎に挿入する必要があるため、挿入する手間が掛かり、特に、上述したように加工すべきシャープコーナが多数の場合、多大な労力を要する不都合があった。しかも、シャープコーナの数に応じて、ループＲプログラムＬＲＰのためのプログラム容量が更に必要となる不都合があった。またコーナに挿入するループＲの軌跡が大きい為、無駄に材料を切断し、ネスティング効率が低下する不都合があった。
【０００９】
本発明は、上記した事情に鑑み、加工むらのない良好な切断面を維持して、所望の切断形状に基づきシャープコーナの切断を可能としながら、切断加工の高速化を実現することが出来、しかも簡単に加工することが出来るレーザ加工機を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明のうち第１の発明は、レーザ光を切断加工すべきワーク（７０）に対して照射することの出来る照射手段（２６）を有し、前記照射手段（２６）を所定の送り速度（Ｆ）で移動駆動させることの出来る移動駆動手段（３７）を有し、加工プログラム（ＰＲＯ１）により指示される移動指令に基づいて前記移動駆動手段（３７）を介して前記照射手段（２６）を移動駆動する加工実行手段（３６）を有するレーザ加工機（１）において、ワーク（７０）における切断形状（ＳＫ）のコーナがシャープコーナであるか否かを、前記加工プログラム（ＰＲＯ１）に基づいて判定するシャープコーナ判定手段（４０）を設け、前記シャープコーナ判定手段（４０）により、シャープコーナとなるコーナが判定されたところで、当該コーナの加工に際して、切断経路が交差する前記シャープコーナの点を始点及び終点として、前記切断形状の外側を周回する、前記切断経路に対して滑らかに繋がる二つの放物線及びそれら放物線と滑らかに繋がる円弧からなる移動経路から形成される全体が略楕円状に形成されたシャープコーナ生成用追加軌跡（ＫＲ）を生成するシャープコーナ生成用追加軌跡生成手段（４１）を設け、前記シャープコーナ生成用追加軌跡生成手段（４１）により生成されたシャープコーナ生成用追加軌跡（ＫＲ）に基づいて、前記シャープコーナと判定されたコーナの加工を行なうシャープコーナ加工実行手段（３６）を設けて構成される。
【００１１】
また本発明のうち第２の発明は、前記シャープコーナ加工実行手段（３６）は、前記レーザ光が前記コーナを通過して再度該コーナに戻ってくる間、前記照射手段（２６）の送り速度（Ｆ）を減速させた状態で移動させるように制御する。
【００１２】
また本発明のうち第３の発明は、前記加工プログラム（ＰＲＯ１）中にシャープコーナ加工の実行指令が指令されているかを判定する、シャープコーナ加工実行可否判定手段（３０）を設け、該シャープコーナ加工実行可否判定手段（３０）により、前記加工プログラム（ＰＲＯ１）中にシャープコーナ加工の実行指令が指令されているものと判定された場合に、前記シャープコーナ加工実行手段（３６）によるコーナの加工を実行するようにして構成したことを特徴とする。
【００１３】
また本発明のうち第４の発明は、前記レーザ光の前記照射手段（２６）からの前記ワーク（７０）に対する照射を制御することの出来るレーザ光照射制御手段（３８）を設け、該レーザ光照射制御手段（３８）により、前記シャープコーナ加工実行手段（３６）が前記照射手段（２６）を前記シャープコーナ生成用追加軌跡（ＫＲ）に沿って移動駆動させている間は、前記レーザ光の前記照射手段（２６）を介した前記ワーク（７０）への照射を行わないようにして構成したことを特徴とする。
【００１４】
なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のうち第１の発明は、シャープコーナと判定されたコーナを加工する際、シャープコーナ生成用追加軌跡が自動的に生成され、該シャープコーナ生成用追加軌跡に基づいて上記コーナが加工されるので、加工むらのない良好な切断面を維持するものでありながら、加工プログラムの作成に多大な労力を要することなく、シャープコーナを簡単に加工することが出来る。特に、加工すべきシャープコーナの数が多い程、加工プログラムの作成の労力をより一層軽減することが出来る。また、シャープコーナの加工のためにプログラム容量を更に増やす必要がなく好都合である。
【００１６】
また本発明のうち第２の発明は、シャープコーナと判定されたコーナを、レーザ光が通過して再度該コーナに戻ってくる間、送り速度を減速させて移動するので、シャープコーナを加工する際、従来の軌跡より短いシャープコーナ生成用追加軌跡を生成することが出来、これにより、加工むらのない良好な切断面を維持するものでありながら、加工の高速化を実現することが出来る。特に、加工すべきシャープコーナの数が多い程、加工をより一層高速化することが出来るので好都合である。また軌跡を短くすることにより無駄に材料を切断することなく、ネスティングの効率が向上する。
【００１７】
また本発明のうち第３の発明は、加工プログラム中にシャープコーナ加工が指令されているか判定され、該実行指令が指令されているものと判定された場合、シャープコーナ生成用追加軌跡に基づいて上記コーナが加工されるので、オペレータはシャープコーナの加工をシャープコーナ生成用追加軌跡生成手段を用いて自動的に行なうか、従来通りマニュアルで加工プログラム中に加工ブロックを挿入するのかを自由に選択することが出来、加工内容に柔軟性を持たせることが出来る。
【００１８】
また本発明のうち第４の発明は、移動手段がシャープコーナ生成用追加軌跡に沿って移動している間は、ワークへのレーザ光の照射を行なわないので、材料の無駄を防止することが出来、これによりネスティング効率を向上することが出来る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用されるレーザ加工機の一例を示す全体斜視図、図２は、図１のレーザ加工機における制御装置を示したブロック図、図３は、ワークのコーナ部付近の切断の様子の一例を示す図で、（ａ）は移動経路の高速ループＲを示す図、（ｂ）は加工プログラム例を示す図、図４は、高速ループＲプログラムのサブルーチンである自動生成プログラムＪＳＰの内容を示したフローチャート、図５は、高速ループＲプログラムの実行の説明図で、（ａ）は移動経路の算出についての説明図、（ｂ）は高速ループＲに沿ったトーチの周回移動を示す図、図６は、コーナ角度に基づく各切断経路を示した図である。
【００２０】
本発明が適用されるレーザ加工機１は、図１に示すように例えば、加工用ＣＮＣ装置（ＮＣ切断機）であり、ワーク設置装置１ａ、レーザ照射装置１ｂ、及び制御装置１ｃからなり、ワーク設置装置１ａの上方にレーザ照射装置１ｂが配設されると共に、制御装置１ｃはワーク設置装置１ａ及びレーザ照射装置１ｂに付設されている。
【００２１】
ワーク設置装置１ａは、図１に示すようにベース２、テーブル３を備えている。ベース２はレーザ加工機１を床に固定させ、その上面にテーブル３が配置されている。テーブル３はワーク７０を載置する水平なワーク搭載面３ａを有しており、ベース２に対して図１に示す矢印Ｇ、Ｈ方向（Ｘ軸方向）に移動自在に設けられている。
【００２２】
レーザ照射装置１ｂは、図１に示すようにコラム５、サドル６、加工ヘッド本体１１を備えている。コラム５は、Ｘ軸方向に移動自在である上記テーブル３に干渉することがないように、テーブル３を跨ぐ形でベース２に固定・配設されている。またコラム５は、Ｘ軸方向に直角かつ水平な矢印Ｊ、Ｋ方向（Ｙ軸方向）に沿ったサドル用レール５ａ、５ａを有しており、サドル６は、サドル用レール５ａ、５ａを介しベース２に対してＹ軸方向に移動駆動自在に設けられている。なお、上述したようにベース２がＸ軸方向に移動する構成例を示したが、サドル６がベース２に対して、Ｘ軸、及びＹ軸方向に相対的に移動駆動自在であればこれに限らず、例えば、サドル６がＸ軸、及びＹ軸方向に移動自在であって、ベース２が固定された構成などであってもよい。
【００２３】
更にコラム５は、レーザ光を出力するレーザ発振器（図示せず）を有しており、レーザ発振器と、サドル６とは、図１に示すようにサドル６によるＹ方向の移動に併せて移動・伸縮自在な、適当なレーザ光路管７により接続されている。更にレーザ光路管７は、レーザ光路管７と同様に形成されたサドル用光路管１５を介して、サドル６の内部に設けられた加工ヘッド本体１１に接続されている。
【００２４】
なお、上述したレーザ発振器は、金属などからなるワーク７０の切断、穴あけなどの加工が可能な所定出力のレーザ光を安定して照射出来るものであればいずれのものであってもよく、例えば、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザなどのいずれも本発明に適用することが出来る。
【００２５】
加工ヘッド本体１１は、図１に示すようにスリーブ部材１２、先端部材２０、トーチ２６を有しており、Ｘ及びＹ軸方向に直角に、つまり矢印Ｌ、Ｍ方向（Ｚ軸方向）に、サドル６に対して移動駆動自在に設けられている。即ち加工ヘッド本体１１は、サドル６及びコラム５を介して、ベース２に対してＺ軸方向に移動駆動自在に設けられている。そして、トーチ２６は、先端部材２０を介して、スリーブ材１２に対してＺ軸及びＹ軸を中心にＡ軸及びＢ軸方向に、回転駆動・位置決め自在に連結されている。つまり、トーチ２６は、ワーク搭載面３ａに載置されるワーク７０に対しＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動駆動自在に、かつＡ、Ｂ軸方向に回転駆動・位置決め自在に設けられている。そして、レーザ発振器から出力されたレーザ光が、レーザ光路管７、サドル用光路管１５、加工ヘッド本体１１、スリーブ部材１２、及び先端部材２０を介し、上述したトーチ２６の先端から照射されるように、反射鏡（図示せず）などによる光路が設けられている。なお、レーザ加工機１の構成として、上述したようにＸ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ軸方向に移動・回転駆動する一例を示したが、ワーク７０に対し、トーチ２６を少なくとも平面的に移動駆動出来るものであればいずれどのような軸構成であっても本発明を適用することができる。
【００２６】
また、レーザ加工機１の制御装置１ｃは、図２に示すように主制御部３０を有しており、主制御部３０にはバス線４４を介して、キーボード３１、ディスプレイ３２、システムプログラムメモリ３３、加工プログラムメモリ３５、加工制御部３６、駆動制御部３７、レーザ発振制御部３８、高速ループＲプログラムメモリ３９、シャープコーナ判定部４０、コーナ移動経路算出部４１、駆動条件データメモリ４２などが接続されている。また駆動制御部３７には、テーブル３をＸ軸方向に移動駆動するＸ軸駆動モータ３７Ｘが接続されており、同様に、サドル６をＹ軸方向に、加工ヘッド本体１１をＺ軸方向に、それぞれ移動駆動するＹ軸駆動モータ３７Ｙ、Ｚ軸駆動モータ３７Ｚが接続されている。更に、トーチ２６をＡ、Ｂ軸方向に、それぞれ回転駆動・位置決めするＡ軸駆動モータ３７Ａ、Ｂ軸駆動モータ３７Ｂが接続されている。
【００２７】
レーザ加工機１は以上のような構成を有するので、レーザ加工機１を用いて板状のワーク７０を加工する際には、まずオペレータ（作業者）は、加工すべきワーク７０を図１に示すワーク搭載面３ａ上に載置する。次いでオペレータは、制御装置１ｃが備える起動スイッチ（図示せず）を介して起動指令を入力し、この指令を受けた主制御部３０は、システムプログラムメモリ３３からシステムプログラムＳＹＳを読み込み、これ以降、読み込まれた該システムプログラムＳＹＳに従って処理を進める。
【００２８】
次いで主制御部３０は、加工プログラムＰＲＯ１の作成を促す画面（図示せず）をディスプレイ３２に表示させる。オペレータは、該表示された画面に従い、キーボード３１を介して切断形状に応じた加工プログラムＰＲＯ１を作成する。切断形状が、図３（ａ）に示すように、例えば、位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及びＰ４を頂点とする長方形からなる切断形状ＳＫである場合、オペレータは、同図（ｂ）に示す加工プログラムＰＲＯ１を作成する。
【００２９】
加工プログラムＰＲＯ１は、Ｇコード（レーザ加工機における補間の種類などの機能モードを決める指令を表すコード）に基づいて、複数の加工ステップＰＳ１１、ＰＳ１２、…、ＰＳ１６により構成されている。加工プログラムＰＲＯ１のうち、加工ステップＰＳ１２ないしＰＳ１５のブロックＮ１、Ｎ５、Ｎ６、及びＮ７は、図３（ａ）に示すように、ピアシングポイントＰＰ（加工開始位置）から、矢印方向に沿って位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及びＰ４の順に、トーチ２６を送り速度Ｆ３０、０００ｍｍ／ｍｉｎで直線移動させる直線補間指令（Ｇ０１）を指示している。そして、これらの加工ステップを挟むように、加工プログラムＰＲＯ１の最上段に加工ステップＰＳ１１の高速ループＲ指令が、更に、最下段に加工ステップＰＳ１６のキャンセル指令が挿入されている。
【００３０】
加工ステップＰＳ１１の高速ループＲ指令は、所定のグループ番号の専用Ｇコード（図３（ａ）に示すＧ＊＊）により、後述する高速ループＲプログラムＫＬＰの実行開始を指示しており、また加工ステップＰＳ１６のキャンセル指令は、同様に所定の専用Ｇコードにより、上記高速ループＲプログラムＫＬＰの終了を指示している。更に上記高速ループＲ指令はモーダル指令であり、キャンセル指令があるまで高速ループＲプログラムＫＬＰの処理が継続される。つまり、高速ループＲプログラムＫＬＰに基づき、これに続く加工ステップＰＳ１２ないしＰＳ１５が実行される。
【００３１】
次いで、加工プログラムＰＲＯ１の作成が完了すると、オペレータは、所定信号をキーボード３１を介して入力し、これを受けて主制御部３０は、作成された加工プログラムＰＲＯ１を加工プログラムメモリ３５に格納する。更に、オペレータが、該加工プログラムＰＲＯ１の実行指令ＣＭ１を、キーボード３１を介して入力すると、該指令ＣＭ１を受けて主制御部３０は、上記格納した加工プログラムＰＲＯ１を呼び出すと共に、加工制御部３６に加工プログラムＰＲＯ１の実行を指令する。これにより、加工制御部３６は、加工プログラムＰＲＯ１の加工ステップを上段からＰＳ１１、ＰＳ１２、…、ＰＳ１６の順に解釈・実行し、加工プログラムＰＲＯ１の実行が開始される。
【００３２】
まず、最上段の加工ステップＰＳ１１は、上述した高速ループＲ指令であり、これに従い主制御部３０は、高速ループＲプログラムメモリ３９から高速ループＲプログラムＫＬＰを読み込む。そして高速ループＲプログラムＫＬＰにより、これ以降の加工ステップＰＳ１２、ＰＳ１３、…において、連続する２つの加工ステップ間のシャープコーナ毎に、シャープコーナ生成用追加軌跡として、後述する高速ループＲ（ＫＲ）を自動生成する。このシャープコーナ生成用追加軌跡とは、直線経路が交差するコーナ、即ちシャープコーナにおいて、当該コーナにおけるレーザ光による加工速度が低下して、コーナ部の加工精度が悪化しないように、当該コーナ部に連続する形で特別に追加される、例えば、図７（ａ）に示すループＲ（ＬＲ）のような軌跡である。これにあたり主制御部３０は、高速ループＲプログラムＫＬＰに基づいて、予め切断形状ＳＫにおいて全ての連続する２つの加工ステップ間のコーナが、シャープコーナであるか否かを判定する。
【００３３】
ここでシャープコーナとは、切断形状における２つの線（例えば、直線と直線、直線と曲線、または曲線と曲線）の交差する角度（コーナ角度θ）が所定角度（例えば、０°＜θ＜１８０°）であるコーナをいい、例えば連続する２つの加工ステップの補間の種類（例えば、直線補間か円弧補間か）、座標（例えば、始点・終点の座標、円弧補間の中心座標）に基づき、当該加工ステップにより加工生成されるコーナが、直線経路が交差するシャープコーナであるか否かが判定される。
【００３４】
本実施例にあっては、主制御部３０は、加工ステップＰＳ１２、ＰＳ１３間のコーナ、加工ステップＰＳ１３、ＰＳ１４間のコーナ、及び加工ステップＰＳ１４、ＰＳ１５間のコーナ、つまり位置Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３について上記判定を行ない、いずれの加工ステップも直線補間指令（Ｇ０１）であり各始点・終点の座標から、コーナ角度９０°で直線が交差するシャープコーナと判定する。更に主制御部３０は、上記判定結果に基づき各加工ステップ間のコーナと対応するように、該コーナがシャープコーナであることを示すフラグを立てる。
【００３５】
次いで、加工ステップＰＳ１２に進み、ブロックＮ１で送り速度Ｆを３０、０００ｍｍ／ｍｉｎとし、終点を位置Ｐ１（ｘ座標０、ｙ座標０）とした直線補間指令（Ｇ０１）を実行する。まず、加工制御部３６は、図３（ａ）に示すピアシングポイントＰＰへの移動を駆動制御部３７に指令する。該指令を受けて駆動制御部３７は、Ｘ軸、及びＹ軸駆動モータ３７Ｘ、３７Ｙに所定信号を伝送し、トーチ２６を上記ピアシングポイントＰＰに移動させる。そして、加工制御部３６は、レーザ発振制御部３８にレーザ光の出力を指令すると共に、駆動制御部３７に位置Ｐ１を終点とする移動を指令し、駆動制御部３７は、Ｘ軸、及びＹ軸軸駆動モータ３７Ｘ、３７Ｙに所定信号を伝送する（図３（ａ）に示すｘ軸と、図１に示すＸ軸の方向が一致する場合は、Ｘ軸軸駆動モータ３７Ｘのみに所定信号を伝送する）。これにより、トーチ２６はレーザ光を照射すると共に、切断経路Ｌ１に沿ってｘ軸正方向に位置Ｐ１へ直線移動し、ワーク７０の切断が開始される。
【００３６】
そして上記切断加工中において、主制御部３０は、高速ループＲプログラムＫＬＰのサブルーチンである自動生成プログラムＪＳＰを実行し、加工ステップＰＳ１２、ＰＳ１３間のコーナについて高速ループＲ（ＫＲ）を自動生成する。
【００３７】
ここで、自動生成プログラムＪＳＰに基づく高速ループＲ（ＫＲ）の自動生成について、図４に示すステップＳＴＰ１ないしＳＴＰ４に沿って説明する。
【００３８】
ステップＳＴＰ１で、主制御部３０はシャープコーナ判定部４０に、連続する２つの加工ステップ間のコーナがシャープコーナか否かの判定を指令する。これを受けてシャープコーナ判定部４０は、シャープコーナであることを示す上述したフラグに基づき、連続する２つの加工ステップ間のコーナがシャープコーナか否かを判定する。シャープコーナでないと判定すると（ステップＳＴＰ１のＮｏ）、その旨を主制御部３０に伝送すると共に、ステップＳＴＰ２に進み、主制御部３０は、高速ループＲ（ＫＲ）を自動生成することなく自動生成プログラムＪＳＰを終了し、加工制御部３６は、次の加工ステップを実行する。
【００３９】
一方、シャープコーナ判定部４０がシャープコーナであると判定すると（ステップＳＴＰ１のＹｅｓ）、その旨を主制御部３０に伝送し、ステップＳＴＰ３で主制御部３０は、コーナ移動経路算出部４１に、シャープコーナ生成用追加軌跡として高速ループＲ（ＫＲ）の移動経路の算出を指令する。これを受けてコーナ移動経路算出部４１は、上記移動経路を算出する。本実施例にあっては、シャープコーナ判定部４０が、上記フラグに基づき加工ステップＰＳ１２、１３間のコーナをシャープコーナと判定し（ステップＳＴＰ１のＹｅｓ）、コーナ移動経路算出部４１は、加工ステップＰＳ１２、ＰＳ１３間のコーナにおける高速ループＲ（ＫＲ）の移動経路を算出する。
【００４０】
即ち、加工ステップＰＳ１２、ＰＳ１３間のコーナにおける高速ループＲ（ＫＲ）は、図３（ａ）に示すように、トーチ２６が、切断経路Ｌ１、Ｌ５が交差する点（位置Ｐ１）を始点及び終点として、切断形状ＳＫの外側を周回する経路であって、放物線からなる移動経路Ｌ２、Ｌ４、及び従来の円弧Ｒ１の半径ｒ１に比べて小さい半径ｒ２の移動経路Ｌ３からなり、切断経路Ｌ１と移動経路Ｌ２、切断経路Ｌ５と移動経路Ｌ４、及び移動経路Ｌ２、Ｌ４と移動経路Ｌ３が、いずれも滑らかに繋ることにより全体が略楕円状に形成されている。
【００４１】
更に、上記移動経路Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の算出について、図５（ａ）に沿って説明する。
【００４２】
まず、コーナ移動経路算出部４１は、トーチ２６が移動経路Ｌ２においてｘ軸方向に移動する距離（ｘ軸移動距離ｄ１）を算出する。なお、高速ループＲ（ＫＲ）は、図５（ａ）に示すようにコーナ角度θ１を等分する中心線ＣＬに対し対称であるので、上記ｘ軸移動距離ｄ１は、トーチ２６が移動経路Ｌ４において位置Ｐ１１から切断経路Ｌ５の方向に移動する距離に等しい。
【００４３】
即ち、コーナ移動経路算出部４１は、駆動条件データメモリ４２から最大加速度ａ１を呼び出す。ここで最大加速度ａ１は、所望の切断形状を加工プログラム中において設定された送り速度Ｆで加工するために許容される最大加速度（所定の加速度）であり、例えば、各軸駆動モータ３７Ｘ、３７Ｙ、…、３７Ｂなどの仕様や耐久性などにより定まる。そして、コーナ移動経路算出部４１は、上記加工プログラムＰＲＯ１で設定された送り速度Ｆを呼び出し、該送り速度Ｆを切断速度Ｖとして、トーチ２６が切断経路Ｌ２を移動する移動時間ｔ１を、式１に基づき算出する。
【００４４】
式１
【数１】

つまり移動時間ｔ１は、位置Ｐ１における切断速度Ｖ（初速度）から最大加速度ａ１で放物線上を減速する際の移動時間である。次いで、上記算出した移動時間ｔ１及び切断速度Ｖから、ｘ軸移動距離ｄ１を、式２に基づき算出する。
【００４５】
式２
【数２】

つまりｘ軸移動距離ｄ１は、移動時間ｔ１を切断速度Ｖの一定速度として移動する距離の半分である。
【００４６】
次いで、コーナ移動経路算出部４１は、トーチ２６が移動経路Ｌ２においてｙ軸方向に移動する距離（ｙ軸移動距離ｄ２）算出する。また、ｘ軸移動距離ｄ１と同様に、上記ｙ軸移動距離ｄ２は、トーチ２６が移動経路Ｌ４において位置Ｐ１１から切断経路Ｌ５と直角方向に移動する距離に等しい。
【００４７】
即ち、コーナ移動経路算出部４１は、連続する２つの加工ステップにおける直線補間の始点・終点の座標に基づき、図５（ａ）に示すコーナ角度θ１を算出する。そして、該算出したコーナ角度θ１から、式３に基づきコーナ角度θ１の正接値ｔｇを算出する。
【００４８】
式３
【数３】

更に算出した正接値ｔｇ及びｘ軸移動距離ｄ１から、ｙ軸移動距離ｄ２を式４に基づき算出する。
【００４９】
式４
【数４】

そして、コーナ移動経路算出部４１は、上記算出したｘ軸移動距離ｄ１及びｙ軸移動距離ｄ２より、切断経路Ｌ３の半径ｒ２を式５に基づき算出する。
【００５０】
式５
【数５】

これにより、各移動経路Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の算出が完了し、コーナ移動経路算出部４１は、ｘ軸移動距離ｄ１、ｙ軸移動距離ｄ２、及び半径ｒ２の算出結果を、加工制御部３６に伝送すると共に、その旨を主制御部３０に伝送する。
【００５１】
次いで、切断経路Ｌ１に沿ってワーク７０を切断するトーチ２６が、位置Ｐ１に達すると、加工制御部３６は、図４の加工ステップＳＴＰ４に入り、既に算出されている移動経路Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に沿った形で高速ループＲ（ＫＲ）を生成し、該高速ループＲ（ＫＲ）に沿ったトーチ２６の周回移動を、駆動制御部３７に指令する。これを受けて駆動制御部３７は、Ｘ軸、及びＹ軸モータ３７Ｘ、３７Ｙへ所定信号を伝送する。
【００５２】
ここで、ステップＳＴＰ４で生成されたトーチ２６の高速ループＲ（ＫＲ）に沿った周回移動について、図３及び図５（ｂ）に沿って詳細に説明する。
【００５３】
時点ｔ０で、トーチ２６は、図３及び図５（ｂ）に示すように、切断経路Ｌ１に沿ってｘ軸正方向に、略一定であるＶ１の切断速度Ｖ（細実線）で移動している。該切断経路Ｌ１と同方向であるｘ軸方向の切断速度（ｘ軸速度Ｖｘ、破線）は、Ｖ１であり、一方、上記切断経路Ｌ１と直角なｙ軸方向の切断速度（ｙ軸速度Ｖｙ、一点鎖線）は０である。また、上記切断速度Ｖが略一定なので加速度ａ（太実線）は０である。
【００５４】
時点ｔ１０で、トーチ２６が位置Ｐ１に達すると、駆動制御部３７は、トーチ２６が切断経路Ｌ２を最大加速度ａ１で減速して移動する切断速度Ｖになるように、所定信号をＸ軸、及びＹ軸駆動モータ３７Ｘ、３７Ｙに伝送し、テーブル３、及びサドル６が所定方向に移動駆動される。これによりトーチ２６は、図５（ｂ）に示すように、最大加速度ａ１で切断速度Ｖを減速しながら切断経路Ｌ２に沿って移動する。即ち、ｘ軸速度Ｖｘを減速する一方、ｙ軸速度Ｖｙを加速して移動する。
【００５５】
時点ｔ１０から移動時間ｔ１が経過して、時点ｔ１１で、トーチ２６が位置Ｐ１０に達すると、上記減速された切断速度ＶはＶ２となり、駆動制御部３７は、該切断速度Ｖを上記Ｖ２に維持して切断経路Ｌ３を移動するように、Ｘ軸、及びＹ軸駆動モータ３７Ｘ、３７Ｙへ所定信号が伝送する。これによりトーチ２６は、図３に示すように、切断速度ＶをＶ２に維持して、上記算出された半径ｒ２の円弧からなる切断経路Ｌ３に沿って移動する。そしてｘ軸速度Ｖｘ及びｙ軸速度Ｖｙは、図５（ｂ）に示すよう、切断速度Ｖが略一定のＶ２となるように加速、あるいは減速されて変化する。また加速度ａは、トーチ２６が上記切断速度Ｖを略一定Ｖ２で円弧を移動するので、略一定値ａ２に維持される。
【００５６】
時点ｔ１２で、トーチ２６が位置Ｐ１１に達すると、駆動制御部３７は、トーチ２６が切断経路Ｌ４を最大加速度ａ１で加速して移動し得る切断速度Ｖになるように、Ｘ軸、及びＹ軸駆動モータ３７Ｘ、３７Ｙに所定信号を伝送する。これによりトーチ２６は、図５（ｂ）に示すように、最大加速度ａ１で切断速度Ｖを加速しながら切断経路Ｌ４に沿って移動する。即ち、ｘ軸速度Ｖｘを加速すると共に、ｙ軸速度Ｖｙも加速して移動する。
【００５７】
時点ｔ１２から移動時間ｔ１を経過して、時点ｔ１３で、トーチ２６が位置Ｐ１に戻るとと共に、ｘ軸速度ＶｘがＶ３、及びｙ軸速度ＶｙがＶ４に達することで、切断速度Ｖは、切断経路Ｌ１における切断速度Ｖ１に回復し、つまり加工ステップＰＳ１２で指示された送り速度Ｆ（３０、０００ｍｍ／ｍｉｎ）を維持した形で、トーチ２６の高速ループＲ（ＫＲ）に沿った周回移動が終了する。
【００５８】
なお、上記高速ループＲ（ＫＲ）の周回移動中に、主制御部３０により、レーザ発振制御部３８に対しレーザ光の出力停止を指令して、レーザ光の照射を停止させることより、位置Ｐ１→Ｐ１０→Ｐ１１→Ｐ１のループＲ部分におけるワーク７０の切断動作を中止し、材料の無駄を防止し、ワーク７０上における切断形状（例えば、切断すべきパーツ形状）の配置（ネスティング）の効率を向上させることも可能である。
【００５９】
次いで、加工プログラムＰＲＯ１は、図３（ｂ）に示す加工ステップＰＳ１３に進み、加工制御部３６は、ブロックＮ５で終点を位置Ｐ２（ｘ座標０、ｙ座標−５０）とした直線補間指令（Ｇ０１）を実行する。即ち、加工制御部３６は、該移動を駆動制御部３７に指令し、指令を受けた駆動制御部３７は、Ｘ軸、及びＹ軸駆動モータ３７Ｘ、３７Ｙに所定信号を伝送する。これにより、トーチ２６は切断経路Ｌ５に沿ってｙ軸負方向に位置Ｐ２へ直線移動すると共に、上記維持された送り速度Ｆでワーク７０が切断される。
【００６０】
また、上述と同様に、該切断加工中において、主制御部３０は、高速ループＲプログラムＫＬＰのサブルーチンである自動生成プログラムＪＳＰを実行し、加工ステップＰＳ１３、ＰＳ１４間のコーナについて高速ループＲ（ＫＲ）を自動生成し、更に、トーチ２６が、該自動生成された高速ループＲ（ＫＲ）に沿った周回移動し、加工ステップＰＳ１３、ＰＳ１４間のコーナが切断される。更に、加工ステップＰＳ１４、ＰＳ１５間のコーナについても、上述と同様に処理が実行される。
【００６１】
次いで、加工ステップＰＳ１５に進み、加工制御部３６は、ブロックＮ７で終点を位置Ｐ４（ｘ座標−５０、ｙ座標０）とした直線補間指令（Ｇ０１）を実行し、トーチ２６が位置Ｐ４に達すると、加工制御部３６は、レーザ発振制御部３８にレーザ光の出力停止を指令し、レーザ光の照射が停止される。
【００６２】
そして、最下段の加工ステップＰＳ１６に進み、主制御部３０は、キャンセル指令を受け、高速ループＲプログラムＫＬＰを終了する。これにより、加工プログラムＰＲＯ１が終了し、長方形からなる切断形状ＳＫの切断が完了する。
【００６３】
また、本発明は、上述したように、コーナ角度θが０°から１８０°の範囲で交差してなるコーナ（シャープコーナ）に適用することが出来、即ち、図６に示すように、コーナ角度θが直角θ２である場合（同図（ａ））、鈍角θ３である場合（同図（ｂ））、あるいは鋭角θ４である場合（同図（ｃ））であっても、各々上述した高速ループＲプログラムＫＬＰを実行させることにより、コーナ移動経路算出部４１が、各コーナ角度θに応じたｘ軸及びｙ軸移動距離ｄ１、ｄ２、及び半径ｒ２を算出し、トーチ２６が自動生成された高速ループＲ（ＫＲ）を周回移動する。なお、図６に関する説明は、図４で説明した部分と同一の部分に同一の符号を付することにより省略する。
【００６４】
以上のように本実施例におけるレーザ加工機１では、シャープコーナ判定部４０が、コーナがシャープコーナと判定すると、加工制御部３６が、シャープコーナ生成用追加軌跡として自動生成された高速ループＲ（ＫＲ）に沿って、トーチ２６を最大加速度ａ１で加速及び減速して移動させ、加工プログラムＰＲＯ１で設定された送り速度Ｆを極力維持しながら、シャープコーナを切断するので、切断形状ＳＫの外側を周回する経路を、従来のループＲ（ＬＲ）より短い高速ループＲ（ＫＲ）とすることが出来、これにより、加工むらのない良好な切断面を維持するものでありながら、切断加工の高速化を実現することが出来る。特に、加工すべきシャープコーナの数が多い程、切断加工をより高速化することが出来るので好都合である。
【００６５】
更に、加工制御部３６は、加工プログラムＰＲＯ１の指令にキャンセル指令があるまで、高速ループＲプログラムＫＬＰを継続するので、加工すべきシャープコーナが多数であっても、加工プログラムＫＬＰに高速ループＲ指令とキャンセル指令の２つの指令のみを挿入することにより、自動的に従来の経路より短い移動経路に沿って切断され、手間が掛けることなく簡単に切断加工の高速化を実現することが出来る。また、従来のようなループＲプログラムＬＲＰのためのプログラム容量も必要ないので、加工すべきシャープコーナが多数であっても、新たにプログラム容量を追加する必要がなく好都合である。
【００６６】
なお、上述した実施の形態において、連続する２つの加工ステップのコーナにおけるシャープコーナの判定を、加工ステップの実行前に予め全てのコーナについて行う例を示したが、トーチ２６がシャープコーナに到達前に判定するものであればいずれのものであってもよく、例えば、各加工ステップの実行直前に上記判定を行なってもよい。また、高速ループＲ（ＫＲ）の自動生成にあっても、切断加工中に行なう場合に限られず、上述と同様に、トーチ２６がシャープコーナに到達前に判定するものであればいずれのものであってもよく、例えば、切断加工前に予め全てのコーナについて高速ループＲ（ＫＲ）の自動生成を行なってもよい。
【００６７】
また、上述した実施の形態において、加工プログラムＰＲＯ１の全加工ステップで高速ループＲプログラムＫＬＰを実行する一例を示したが、これに限らず加工プログラムＰＲＯ１中の所定の加工ステップにおいて高速ループＲプログラムＫＬＰを実行するように挿入してもよく、例えば、ワーク７０上にネスティングされる複数のパーツ形状のうち、所定のパーツ形状のみに高速ループＲプログラムＫＬＰを実行するようにしてもよい。
【００６８】
更に、従来の加工方法であるループＲ（ＬＲ）を周回するループＲプログラムＬＲＰと、本発明である高速ループＲプログラムＫＬＰとを、オペレータが所定のＧコードにより選択できるようにしてもよい。更に、上述した実施の形態において、オペレータが加工プログラムＰＲＯ１を直接作成する例を示したが、これに限らず予めＣＡＤ／ＣＡＭ装置により作成したネスティングされるパーツ形状のデータを、制御装置１ｃに入力する場合であっても本発明を適用することが出来ることは勿論である。
【００７０】
更に、上述した実施の形態において、板状のワーク７０を加工する例を示したが、シャープコーナを有す切断形状であればどのような形状であってもよく、例えば、切断形状が立体的な形状であってもよく、上記Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｚ軸駆動モータ３７Ｚ、３７Ａ、３７Ｂを適宜駆動させて本発明を適用することができるもの勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明が適用されるレーザ加工機の一例を示す全体斜視図である。
【図２】図２は、図１のレーザ加工機における制御装置を示したブロック図である。
【図３】図３は、ワークのコーナ部付近の切断の様子の一例を示す図で、（ａ）は移動経路の高速ループＲを示す図、（ｂ）は加工プログラム例を示す図である。
【図４】図４は、高速ループＲプログラムのサブルーチンである自動生成プログラムＪＳＰの内容を示したフローチャートである。
【図５】図５は、高速ループＲプログラムの実行の説明図で、（ａ）は高速ループＲの算出についての説明図、（ｂ）は高速ループＲに沿ったトーチの周回移動を示す図
【図６】図６は、コーナ角度に基づく各切断経路を示した図である。
【図７】図７は、従来の加工方法によるコーナ部付近における切断の様子の一例を示す図で、（ａ）は移動経路のループＲを示す図、（ｂ）は加工プログラム例の一部を示す図である。
【符号の説明】
１……レーザ加工機
２６……照射手段（トーチ）
３０……シャープコーナ加工実行可否判定手段（主制御部）
３６……加工実行手段、シャープコーナ加工実行手段（加工制御部）
３７……移動駆動手段（駆動制御部）
３８……レーザ光照射制御手段（レーザ発振制御部）
４０……シャープコーナ判定手段（シャープコーナ判定部）
４１……シャープコーナ生成用追加軌跡生成手段（コーナ移動経路算出部）
７０……ワーク
Ｆ……所定の送り速度
ＫＲ……シャープコーナ生成用追加軌跡（高速ループＲ）
ＰＲＯ１……加工プログラム
ＳＫ……切断形状

Claims

レーザ光を切断加工すべきワークに対して照射することの出来る照射手段を有し、前記照射手段を所定の送り速度で移動駆動させることの出来る移動駆動手段を有し、加工プログラムにより指示される移動指令に基づいて前記移動駆動手段を介して前記照射手段を移動駆動する加工実行手段を有するレーザ加工機において、
ワークにおける切断形状のコーナがシャープコーナであるか否かを、前記加工プログラムに基づいて判定するシャープコーナ判定手段を設け、
前記シャープコーナ判定手段により、シャープコーナとなるコーナが判定されたところで、当該コーナの加工に際して、切断経路が交差する前記シャープコーナの点を始点及び終点として、前記切断形状の外側を周回する、前記切断経路に対して滑らかに繋がる二つの放物線及びそれら放物線と滑らかに繋がる円弧からなる移動経路から形成される全体が略楕円状に形成されたシャープコーナ生成用追加軌跡を生成するシャープコーナ生成用追加軌跡生成手段を設け、
前記シャープコーナ生成用追加軌跡生成手段により生成されたシャープコーナ生成用追加軌跡に基づいて、前記シャープコーナと判定されたコーナの加工を行なうシャープコーナ加工実行手段を設けて構成した、レーザ加工機。
前記シャープコーナ加工実行手段は、前記レーザ光が前記コーナを通過して再度該コーナに戻ってくる間、前記照射手段の送り速度を減速させた状態で移動させるように制御することを特徴とする、請求項１記載のレーザ加工機。
前記加工プログラム中にシャープコーナ加工の実行指令が指令されているかを判定する、シャープコーナ加工実行可否判定手段を設け、
該シャープコーナ加工実行可否判定手段により、前記加工プログラム中にシャープコーナ加工の実行指令が指令されているものと判定された場合に、前記シャープコーナ加工実行手段によるコーナの加工を実行するようにして構成したことを特徴とする、請求項１記載のレーザ加工機。
前記レーザ光の前記照射手段からの前記ワークに対する照射を制御することの出来るレーザ光照射制御手段を設け、
該レーザ光照射制御手段により、前記シャープコーナ加工実行手段が前記照射手段を前記シャープコーナ生成用追加軌跡に沿って移動駆動させている間は、前記レーザ光の前記照射手段を介した前記ワークへの照射を行わないようにして構成したことを特徴とする、請求項１記載のレーザ加工機。