專利名稱：激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在工件上進行穿孔加工的激光加工裝置。
背景技術(shù)：
一般的激光加工裝置，例如在特開平1-218780號公報中公開的激光加工裝置，在激光頭前端的附近具備間隙傳感器，該間隙傳感器，檢測照射激光的激光頭與進行激光加工的工件之間的距離(以下稱為「間隙量」)。而且，在使用激光加工裝置開始切割時，根據(jù)由間隙傳感器檢測的間隙量使激光頭接近工件。然后，當激光頭到達規(guī)定的位置時，照射激光進行穿孔加工，穿孔后開始進行切割加工。而且，即使在切割加工時，為了將激光頭前端與工件表面之間的間隙量維持一定，要持續(xù)進行使用間隙傳感器的間隙控制。
但是，在切割加工前進行穿孔加工時，有時在工件表面產(chǎn)生等離子體，由此，造成間隙傳感器不正常地動作，存在間隙控制軸的動作不穩(wěn)定的情況。為了避免這種不好的情況，在進行穿孔加工時暫時取消使用間隙傳感器的間隙控制。
即，在特開平1-218780號公報等文獻中公開的一般的激光加工裝置中，進行按照(1)開始間隙控制軸的接近動作、(2)完成接近、(3)取消間隙控制、(4)執(zhí)行穿孔指令、(5)再次進行間隙控制、(6)開始執(zhí)行切割指令的順序進行處理。即，在一般的激光加工裝置中，在使激光頭接近到適合穿孔加工的位置后進行穿孔加工，然后在穿孔加工結(jié)束后開始進行切割加工。
但是，在像特開平1-218780號公報中公開的一般的激光加工裝置的情況下，如上所述，在激光頭接近結(jié)束后進行穿孔加工。即，在一般的激光加工裝置的情況下需要等待激光頭接近的結(jié)束，因此，存在全體加工時間延長的問題。
此外，在穿孔加工時暫時取消間隙控制。另一方面，在不取消這樣的間隙控制的情況下，由于在穿孔加工時產(chǎn)生的等離子體的影響，間隙傳感器的動作變得不穩(wěn)定，因此間隙控制自身也變得不穩(wěn)定，得不到良好的穿孔加工。取消間隙控制就是因為這樣的原因而進行的，但為了暫時取消間隙控制也需要花費某種程度的時間，所以取消間隙控制本身也是加工時間延遲的原因。
本發(fā)明是鑒于這樣的問題而研制的，其目的在于提供一種可以縮短所需要的時間能進行穩(wěn)定的穿孔加工的激光加工裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)上述的目的，根據(jù)第一方式，提供一種激光加工裝置，其把從激光振蕩器的激光頭輸出的激光照射在工件上，來進行加工，具備檢測所述工件與所述激光頭之間的間隙量的間隙量傳感器；和使所述激光頭向所述工件接近到適合激光加工的位置的接近單元；所述接近單元在接近結(jié)束前的狀態(tài)下，當由所述間隙量傳感器檢測的間隙量達到規(guī)定的值時，將激光照射在所述工件上進行加工。即，在激光頭接近過程中進行激光加工，因此，與激光頭接近結(jié)束后開始進行激光加工的情況相比可以縮短加工時間。
根據(jù)第二方式，提供一種激光加工裝置，其進行以下接近動作第一接近動作，其在由所述間隙量傳感器檢測的間隙量達到規(guī)定值之前，一邊使用所述間隙量一邊使所述激光頭接近所述工件；與第二接近動作，其在該第一接近動作之后，不使用由所述間隙量傳感器檢測的間隙量，使所述激光頭接近所述工件直到接近結(jié)束。
在第一接近動作之后的第二接近動作中，雖然由于等離子體的影響檢測出的間隙量可能會不穩(wěn)定，但在第二方式中，因為在第二接近動作中不使用實際的間隙量，所以可正確且穩(wěn)定地使激光頭接近。而且，在第二方式中，不進行暫時取消第一以及/或者第二接近動作，故可以排除取消所需要的時間縮短全體加工時間。
根據(jù)第三方式，在第二方式中，在所述第一接近動作中，根據(jù)由所述間隙量傳感器檢測的間隙量計算所述激光頭的接近速度；在所述第二接近動作中，以所述規(guī)定值等于所述第一接近動作要結(jié)束前的所述工件和所述激光頭之間的間隙量，以及所述激光頭的接近速度的平均值等于所述第一接近動作要結(jié)束前的接近速度的一半為條件，來模擬間隙量，這樣，來計算所述激光頭的接近速度。
即，在第三方式中，通過模擬來計算間隙量和接近速度，因此可以比較正確地求出這些間隙量以及接近速度。
根據(jù)第四方式，在第二或第三任意一種方式中，還具備調(diào)整單元，該調(diào)整單元，由信號或者設(shè)定值對所述被模擬的所述間隙量進行加權(quán)來調(diào)整所述接近速度。
即，在第四方式中，通過對被模擬的間隙量進行加權(quán)，通過模擬可以算出更適當值的接近速度。
根據(jù)各方式，可以產(chǎn)生縮短所需要的時間且能進行穩(wěn)定的穿孔加工的共同的效果。
而且，根據(jù)第一方式，還可以產(chǎn)生與激光頭接近結(jié)束后開始進行激光加工的情況相比可縮短加工時間的效果。
而且，根據(jù)第三方式，還可以產(chǎn)生可以較正確地求出間隙量以及接近速度的效果。
而且，根據(jù)第四方式，還可以產(chǎn)生可以通過模擬算出更加適當?shù)闹档慕咏俣鹊男Ч?br>

圖1為基于本發(fā)明的激光加工裝置的方框圖；圖2為基于本發(fā)明的激光加工裝置的激光頭一邊接近一邊輸出激光的流程圖；圖3表示間隙量x和間隙控制速度v的關(guān)系。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。在以下的附圖中，對同一部件符以同一參照符號。為了容易理解，這些附圖對縮小比例尺進行了適當?shù)淖兏?br> 如基于本發(fā)明的激光加工裝置的方框1所示，激光加工裝置1包含用于控制該激光加工裝置1的計算機數(shù)字控制裝置(computer numericalcontrol CNC)10。如圖所示，顯示裝置21，例如CRT、液晶等與CNC10連接，在這些顯示裝置21中，顯示后述的激光頭42的位置、移動速度、激光輸出狀態(tài)、加工條件等。此外，輸入裝置22，例如鍵盤、鼠標等也與CNC10連接，這些輸入裝置22，用于操作者輸入激光加工裝置1的指令值、各種數(shù)據(jù)、參數(shù)等。
而且，激光加工裝置1，包含與CNC10連接的激光振蕩器31。激光振蕩器31與激光頭42相連接，在激光振蕩器31中被振蕩放大過的激光從該激光頭42射出。此外，如圖所示，在激光頭42上設(shè)置了間隙傳感器43。間隙傳感器43，起到非接觸式地檢測激光頭42的前端42a和被激光加工的工件W之間的距離、即間隙量x，并將其提供給CNC10的間隙量計算單元11的作用。此外，用于使升降軸部(未圖示)沿箭頭Z的方向動作的電動機41也與CNC10連接，該升降軸部使激光頭42與間隙傳感器43一起升降。使升降軸部延長的方向與激光頭42的長度方向相同。另外，在圖1中表示出了由于把從激光頭42射出的激光照射在工件W上而產(chǎn)生的等離子體s。
如圖所示，激光加工裝置1的CNC10包含有根據(jù)來自激光傳感器43的輸出值計算間隙量x的間隙量計算單元11，和計算激光頭42朝Z方向的接近速度，即計算間隙控制速度v的間隙控制速度計算單元12。而且，如同通過圖1所得知的那樣，間隙控制速度計算單元12，具備根據(jù)間隙量x計算間隙控制速度v的計算處理部12a；和不使用間隙量x通過模擬計算間隙控制速度v的模擬處理部12b。這些計算處理部12a以及模擬處理部12b中的任意一方，由CNC10中具備的切換器15根據(jù)間隙量x來選擇。后面將對計算處理部12a以及模擬處理部12b的具體的處理進行敘述。此外，如圖所示，間隙控制速度計算單元12經(jīng)由切換器15與電動機41相連接，電動機41根據(jù)由間隙控制速度計算單元12算出的間隙控制速度v進行動作。
圖2為本發(fā)明的激光加工裝置的激光頭一邊接近一邊輸出激光的流程圖。用于執(zhí)行圖2的流程的程序100，被預(yù)先存儲在CNC10的存儲部，例如ROM或RAM等(未圖示)中。在圖2所示的程序100的步驟101，設(shè)定用于穿孔加工的激光輸出條件和開始穿孔加工的穿孔間隙量x1。然后，在步驟102，根據(jù)程序指令開始間隙控制模式。由此，使激光加工裝置1的激光頭42向預(yù)先固定在了固定臺上的工件W接近。此外，CNC10的間隙控制速度計算單元12和電動機41，具備作為接近單元的作用，該接近單元使激光頭42向工件接近。
而且，在步驟102的間隙控制模式開始的同時，在步驟103，由間隙傳感器43進行間隙量x的檢測。另外，要使間隙傳感器43的間隙量x的檢測隨時進行。而且，在間隙控制模式開始的同時，在步驟104由圖1所示的切換器15選擇運算處理部12a，通過通常的運算處理進行間隙量控制速度v的控制。
圖3表示間隙量x和間隙控制速度v的關(guān)系。在圖3中，縱軸表示間隙控制速度v，橫軸表示間隙量x。在圖3中，間隙量x越大，間隙控制速度v也越大，間隙量x越小，即激光頭42越和工件W接近，間隙控制速度v越小。在本發(fā)明的運算處理部12a，在間隙量x比穿孔間隙量x1大的情況下(且在比初期間隙量x0小的情況下)，根據(jù)在步驟103檢測出的間隙量x計算間隙控制速度v以得到圖3所示的線性關(guān)系。
然后，在步驟105，判斷由間隙傳感器43檢測的當前的間隙量x是否小于或等于開始穿孔加工時的穿孔間隙量x1。在判斷為間隙量x小于或等于穿孔間隙量x1的情況下，進入步驟106。另一方面，在判斷為間隙量x大于穿孔間隙量x1的情況下，返回步驟103，反復(fù)進行處理直到間隙量x小于或等于穿孔間隙量x1。
而且，當間隙量x變得小于或等于穿孔間隙量x1時，在步驟106，由激光頭42的前端42a輸出來自激光振蕩器31的激光，由此開始工件W的穿孔加工。而且，在開始穿孔加工的同時，在步驟107，將切換器15切換到模擬處理部12b，通過模擬進行間隙控制速度v的計算。
下面，對模擬處理部12b的模擬處理進行說明。首先，存儲要從運算處理部12a切換為模擬處理部12b前的間隙量x，即穿孔間隙量x1和此時的間隙控制速度v1。
然后，將間隙控制速度v1的一半的值(0.5×v1)看作直到激光頭42到達工件W表面時的平均速度vm。而且，把從運算處理部12a向模擬處理部12b切換時的間隙傳感器43的間隙量x，即把穿孔間隙量x1視作為直到激光頭42移動到工件W表面時的移動距離。
在這樣的條件下，模擬處理部12b，使用所述的平均速度vm和移動距離x1，算出激光頭42到達工件W表面所需要的時間t(＝x1/vm)。而且，為使從運算處理部12a向模擬處理部12b切換時的間隙量x在時間t的時侯等速度地變?yōu)榱?，計算間隙量x，并根據(jù)它算出間隙量控制速度v。即，在從運算處理部12a切換到模擬處理部12b之后，不使用由間隙傳感器43檢測到的實際的間隙量x，而是通過模擬處理部12b的模擬算出間隙量x和間隙控制速度v。
如上所述，當激光頭42接近工件W表面時，由于等離子體s的影響間隙傳感器43的動作變得不穩(wěn)定，因此間隙控制自身也變得不穩(wěn)定，但在本發(fā)明中當間隙量x小于或等于移動距離x1時，進行從運算處理部12a向模擬處理部12b的切換。而且，在使用了模擬處理部12b之后，不使用來自間隙傳感器43的實際的間隙量x。因此，在本發(fā)明中即使在由于等離子體的影響間隙傳感器43的動作變得不穩(wěn)定的情況下，也不受其影響，而可以算出激光頭42的間隙控制速度v，由此，可以得到穩(wěn)定的穿孔加工。
此外，在模擬處理部12b中在模擬間隙量x以及間隙控制速度v時，也可以使用規(guī)定的信號或設(shè)定值對已模擬的值適當?shù)丶訖?quán)。在該情況下，如圖1所示，適當?shù)厥褂门c模擬處理部12b連接的調(diào)整部12c。通過使用這樣的調(diào)整部12c，可以通過模擬算出更適當?shù)闹档拈g隙量x以及間隙控制速度v。
再次參照圖2，在程序100的步驟108，判斷對工件W的穿孔加工是否已結(jié)束。在判斷為對工件W的穿孔加工已結(jié)束的情況下，進入步驟111。在步驟111，由切換器15進行從模擬處理部12b向運算處理部12a的切換，由此，通過運算處理算出間隙控制速度v。
另一方面，在判斷為對工件W的穿孔加工未結(jié)束的情況下，進入步驟109，由模擬處理部12b模擬間隙量x。然后，在步驟110，判斷模擬后的間隙量x是否小于或等于基準值x2?；鶞手祒2是小于移動距離x1的值，是表示激光頭向工件的接近已結(jié)束的值。
在步驟110判斷為間隙量x小于或等于基準值x2的情況下，進入步驟111，返回通常的運算處理。另一方面，在判斷為間隙量x大于基準值x2的情況下，結(jié)束處理。此外，在步驟110判斷為間隙量x大于基準值x2的情況下，再次返回步驟109，可以反復(fù)進行處理直到間隙量x小于或等于基準值x2。而且，雖然在圖2中未表示，但在穿孔加工結(jié)束后，適當進行切削加工也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
如參照圖2所說明的那樣，在本發(fā)明中，在激光頭42的接近結(jié)束之前開始進行穿孔加工。即，因為不必像現(xiàn)有技術(shù)那樣等待激光頭42的接近的結(jié)束，所以在本發(fā)明中與現(xiàn)有技術(shù)的情況相比可以縮短加工時間。而且，在本發(fā)明中也不進行像現(xiàn)有技術(shù)那樣暫時取消間隙控制。即，在本發(fā)明中無需暫時取消間隙控制所需要的時間，因此可以進一步縮短這部分的加工時間。
盡管本發(fā)明用示例性的實施例進行了說明和描述，但是顯而易見，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以在不超出本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對所述的各種技巧進行改變、省略和增加。
權(quán)利要求
1.一種激光加工裝置，該激光加工裝置(1)，把從激光振蕩器(31)的激光頭(42)輸出的激光照射在工件(W)上進行加工，其特征在于，具備檢測所述工件(W)與所述激光頭(42)之間的間隙量的間隙量傳感器(43)；和使所述激光頭(42)向所述工件(W)接近到適合激光加工的位置的接近單元(12、41)；在接近動作結(jié)束前的狀態(tài)下，當所述激光頭到達規(guī)定的位置時，一邊繼續(xù)進行接近動作一邊將激光照射在所述工件(W)上進行加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，所述接近單元(12、41)，進行下述接近動作第一接近動作，其在由所述間隙量傳感器(43)檢測的間隙量達到規(guī)定值之前，一邊使用所述間隙量一邊使所述激光頭(42)接近所述工件(W)；和第二接近動作，其在該第一接近動作之后，不使用由所述間隙量傳感器(43)檢測的間隙量，來使所述激光頭(42)接近所述工件(W)直到接近結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任意一項所述的激光加工裝置，其特征在于，在所述第一接近動作中，根據(jù)由所述間隙量傳感器(43)檢測的間隙量計算所述激光頭(42)的接近速度；在所述第二接近動作中，以所述規(guī)定值等于所述第一接近動作要結(jié)束前的所述工件(W)和所述激光頭(42)之間的間隙量，和所述激光頭(42)的接近速度的平均值等于所述第一接近動作要結(jié)束前的接近速度的一半的值為條件，模擬間隙量，由此，來計算所述激光頭(42)的接近速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光加工裝置，其特征在于，還具備調(diào)整單元(12c)，該調(diào)整單元，通過由信號或者設(shè)定值對所述已被模擬的所述間隙量進行加權(quán)來調(diào)整所述接近速度。
全文摘要
提供一種激光加工裝置，該激光加工裝置(1)，把從激光振蕩器(31)的激光頭(42)輸出的激光照射在工件(W)上進行加工，具備檢測工件與激光頭之間的間隙量的間隙量傳感器(43)；和使激光頭向工件接近直到適合激光加工的位置的接近單元；接近單元，進行下述接近動作第一接近動作(12a)，其在由間隙量傳感器檢測的間隙量達到規(guī)定值之前，一邊使用間隙量一邊使激光頭接近工件；和第二接近動作(12b)，其在該第一接近動作之后，不使用由間隙量傳感器檢測的間隙量，而使激光頭接近工件直到接近結(jié)束。由此，縮短所需要的時間進行穩(wěn)定的穿孔加工。
文檔編號B23K26/02GK1759971SQ20051010900
公開日2006年4月19日 申請日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者江川明, 鈴木一弘, 時任宏彰 申請人:發(fā)那科株式會社