專(zhuān)利名稱(chēng)：控制加工頭的接近動(dòng)作的激光加工用控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制加工頭的接近動(dòng)作的激光加工用控制裝置。
背景技術(shù)：
公知通過(guò)檢測(cè)加工頭和被加工物之間的間隙量(間隙的長(zhǎng)度)，計(jì)算到適合激光加工的間隙基準(zhǔn)位置的距離，由此控制加工頭的接近動(dòng)作的激光加工用控制裝置(參照日本特開(kāi)平9 - 308979號(hào)公報(bào)以及日本特開(kāi)2006 — 122936號(hào)公報(bào))。期望能夠防止加工頭越過(guò)作為目標(biāo)位置的間隙基準(zhǔn)位置驅(qū)動(dòng)的、所謂的過(guò)沖的激光加工用控制裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一發(fā)明，提供一種激光加工用控制裝置，該激光加工用控制裝置用于在從被加工物離開(kāi)規(guī)定距離的間隙基準(zhǔn)位置從加工頭照射激光，用激光加工上述被加工物，具有檢測(cè)上述加工頭和上述被加工物之間的間隙量的間隙傳感器；與上述間隙傳感器協(xié)同動(dòng)作，輸出間隙位置指令的間隙位置指令運(yùn)算部；根據(jù)上述間隙位置指令把加工頭驅(qū)動(dòng)到上述間隙基準(zhǔn)位置的伺服機(jī)構(gòu)部；讀取上述伺服機(jī)構(gòu)部的位置偏差量的伺服位置偏差讀取部；根據(jù)上述伺服機(jī)構(gòu)部的上述位置偏差量計(jì)算用于上述伺服機(jī)構(gòu)部的修正位置增益的位置增益運(yùn)算部；和把上述伺服機(jī)構(gòu)部的位置增益切換為在上述位置增益運(yùn)算部中算出的上述修正位置增益的位置增益切換部。根據(jù)本發(fā)明的第二發(fā)明，提供一種如下的激光加工用控制裝置在第一發(fā)明中，上述位置增益運(yùn)算部從上述位置增益以及加工頭的接近速度計(jì)算理論位置偏差量，根據(jù)該理論位置偏差量和通過(guò)上述伺服位置偏差讀取部讀取的上述伺服機(jī)構(gòu)部的上述位置偏差量，計(jì)算上述修正位置增益。根據(jù)本發(fā)明的第三發(fā)明，提供一種如下的激光加工用控制裝置在第一或者第二發(fā)明中，上述位置增益運(yùn)算部根據(jù)通過(guò)上述間隙傳感器檢出的上述間隙量，計(jì)算調(diào)整上述修正位置增益的調(diào)整值作為上述修正位置增益。根據(jù)本發(fā)明的第四發(fā)明，提供一種如下的激光加工用控制裝置在第一到第三發(fā)明中的任何一個(gè)中，還具有位置增益調(diào)整部，用于根據(jù)通過(guò)上述位置增益切換部切換的位置增益的變化量調(diào)整上述修正位置增益。根據(jù)本發(fā)明的第五發(fā)明，提供一種如下的激光加工用控制裝置在第一到第四發(fā)明中的任何一個(gè)中，還具有箝位部，用于比較上述修正位置增益和預(yù)定的規(guī)定值，在上述修正位置增益的值超過(guò)上述規(guī)定值的情況下，把上述修正位置增益箝位到上述規(guī)定值。


參照附圖中表示的本發(fā)明的例示的實(shí)施方式的詳細(xì)的說(shuō)明，能夠更加明了本發(fā)明的這些以及其他的對(duì)象、特征以及優(yōu)點(diǎn)。
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工用控制裝置的結(jié)構(gòu)的概略框圖。圖2是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工用控制裝置的作用的流程圖。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的激光加工用控制裝置的主要部分的框圖。圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的激光加工用控制裝置的主要部分的作用的流程圖。圖5是分別表示利用本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工用控制裝置的情況下的加工頭的接近速度、位置增益以及間隙量的時(shí)間變化的圖表。
具體實(shí)施例方式首先參照?qǐng)D1說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的控制裝置10的結(jié)構(gòu)。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工用控制裝置10的結(jié)構(gòu)的概略框圖?？刂蒲b置10是響應(yīng)用于執(zhí)行任意的加工程序的位置指令以及速度指令、控制后述的伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)的數(shù)值(NC)控制裝置。控制裝置10用于把激光加工裝置(特別是加工頭12)對(duì)于工件(被加工物)14定位在規(guī)定的位置。激光加工裝置用于從加工頭12照射激光，對(duì)于工件14施行切斷、穿孔、焊接、表面處理、微細(xì)加工等各種激光加工。工件14例如是由不銹鋼、鋁、鐵等金屬板或者陶瓷、塑料以及其他復(fù)合材料構(gòu)成的各種部件。加工頭12在對(duì)于工件14的表面平行的X軸方向、延圖1的紙面厚度方向延伸的Y軸方向、對(duì)于工件14的表面正交的Z方向分別獨(dú)立地被驅(qū)動(dòng)控制。在圖1中，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，僅表不出在Z軸方向驅(qū)動(dòng)加工頭12的伺服電動(dòng)機(jī)16,省略用于X軸方向以及Y軸方向的驅(qū)動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)。此外，代替在加工頭12上設(shè)置用于X軸方向以及Y軸方向的驅(qū)動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)，例如也可以在保持工件14的夾具或者工作臺(tái)側(cè)設(shè)置伺服電動(dòng)機(jī)。在這種情況下，工件14分別在X軸方向以及Y軸方向?qū)τ诩庸ゎ^12被相對(duì)驅(qū)動(dòng)控制。在伺服電動(dòng)機(jī)16上安裝有從伺服電動(dòng)機(jī)16的旋轉(zhuǎn)角度取得伺服電動(dòng)機(jī)16的Z軸方向的位置信息的分度標(biāo)尺32。取得的伺服電動(dòng)機(jī)16的Z軸方向的位置信息作為反饋信號(hào)52向控制裝置10的減法器34反饋。在加工頭12的噴嘴18附近安裝有間隙傳感器20，能夠測(cè)定與噴嘴18和工件14的表面間的間隙的Z軸方向的長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)拈g隙量G。加工頭12的噴嘴18利用間隙傳感器20定位在以適合激光加工的距離離開(kāi)工件14的表面的位置(以下稱(chēng)“間隙基準(zhǔn)位置”)。在加工頭12被配置在該間隙基準(zhǔn)位置的狀態(tài)下從噴嘴18照射激光，進(jìn)行激光加工。噴嘴18在一系列的激光加工結(jié)束前控制間隙，以便維持間隙基準(zhǔn)位置。也就是說(shuō)，像工件14的表面彎曲或者在工件14的表面上有凹凸那樣的情況下，一邊把加工頭12的噴嘴18在Z軸方向定位，一邊繼續(xù)激光加工。更具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的控制裝置10?？刂蒲b置10，具有移動(dòng)量計(jì)算部24，該移動(dòng)量計(jì)算部24為執(zhí)行任意的加工程序22而計(jì)算加工頭12的移動(dòng)量，輸出包含X軸方向以及Y軸方向上的位置指令以及速度指令的移動(dòng)指令。另外，控制裝置10具有伺服控制部26，用于根據(jù)從間隙位置指令運(yùn)算部54 (后述)輸出的Z軸方向的位置指令以及速度指令，向伺服放大器30輸出控制信號(hào)。控制裝置10還具有間隙控制部28，用于在取得間隙量進(jìn)行間隙控制的同時(shí)，進(jìn)行伺服電動(dòng)機(jī)16的位置增益的調(diào)整。
說(shuō)明移動(dòng)量計(jì)算部24中的處理。移動(dòng)量計(jì)算部24由程序讀出部36、加工路徑解析部38、插補(bǔ)處理部40、和移動(dòng)指令輸出部42構(gòu)成。移動(dòng)量計(jì)算部24具有輸出為執(zhí)行通過(guò)加工程序22指定的激光加工必要的X軸方向以及Y軸方向的移動(dòng)指令的功能。首先，在程序讀出部36中，讀出由使用者輸入的加工程序22。加工程序22是包含為控制激光加工裝置，對(duì)工件14進(jìn)行必要的加工而所需要的信息的程序。例如在對(duì)金屬板穿孔的情況下，包含金屬板的板厚、要形成的孔的直徑、穿孔位置等的信息。在加工路徑解析部38中，進(jìn)行加工程序22的加工路徑的解析，取得為執(zhí)行加工處理的X軸以及Y軸各方向中的位置信息以及進(jìn)給速度。從加工路徑解析部38輸出的信號(hào)在插補(bǔ)處理部40中被插補(bǔ)處理。將與插補(bǔ)處理后的移動(dòng)指令關(guān)聯(lián)的指令信號(hào)發(fā)送至移動(dòng)指令輸出部42，X軸方向以及Y軸方向的移動(dòng)指令從移動(dòng)指令輸出部42向減法器34作為正的信號(hào)輸出。從移動(dòng)指令輸出部42輸出的Z軸方向的移動(dòng)指令是零。作為負(fù)的信號(hào)向減法器34輸入作為X軸方向的伺服電動(dòng)機(jī)(未圖示)的檢測(cè)位置信息的反饋信號(hào)60、和作為Y軸方向的伺服電動(dòng)機(jī)(未圖示)的檢測(cè)位置信息的反饋信號(hào)62。因此，在減法器34中，計(jì)算X軸方向以及Y軸方向的位置指令、和實(shí)際的伺服電動(dòng)機(jī)的位置的差，亦即位置偏差量。此外，向減法器34也輸入作為Z軸方向的檢測(cè)位置信息的反饋信號(hào)52，關(guān)于它后面另述。伺服控制部26由加法器44、位置控制處理部46、速度控制處理部48、和電流控制處理部50構(gòu)成。伺服控制部26向伺服放大器30輸出與X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向關(guān)聯(lián)的為控制各伺服電動(dòng)機(jī)必要的控制信號(hào)。首先說(shuō)明X軸方向以及Y軸方向的控制的方式。在與本發(fā)明的這一方面，因?yàn)閄軸方向和Y軸方向不過(guò)是相對(duì)的概念，不需要個(gè)別說(shuō)明，所以這里僅關(guān)于X方向進(jìn)行說(shuō)明，關(guān)于Y軸方向同樣的說(shuō)明也是妥當(dāng)?shù)?，這點(diǎn)對(duì)于專(zhuān)業(yè)人員來(lái)說(shuō)不言自明。在減法器34中，如上述計(jì)算X軸方向上的位置指令和檢出位置的差，即計(jì)算位置偏差量。該位置偏差量在位置控制處理部46中在計(jì)算速度指令中使用。此外，從間隙位置指令運(yùn)算部54向加法器44輸入的信號(hào)，因?yàn)槭顷P(guān)于Z軸方向的信息，所以在X軸方向的驅(qū)動(dòng)控制中可以忽視。速度指令向速度控制處理部48輸入。速度控制處理部48根據(jù)輸入的速度指令輸出電流指令。電流控制處理部50根據(jù)從速度控制處理部48輸出的電流指令向伺服放大器輸出控制信號(hào)。伺服放大器根據(jù)控制信號(hào)向伺服電動(dòng)機(jī)供給驅(qū)動(dòng)電流。此時(shí)供給的驅(qū)動(dòng)電流與伺服電動(dòng)機(jī)的必要的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)。重復(fù)以上的處理。在從加工程序22求得的位置指令和實(shí)際的電動(dòng)機(jī)位置一致前驅(qū)動(dòng)控制伺服電動(dòng)機(jī)。接著說(shuō)明Z軸方向的伺服控制部28的功能。間隙位置指令運(yùn)算部54能夠根據(jù)隨著加工頭12的接近動(dòng)作的階段不同的處理，計(jì)算輸出值。例如，在接近動(dòng)作的初期階段輸出速度指令，使加工頭12以后述的恒定的規(guī)定速度V1 (參照?qǐng)D5)朝向工件14驅(qū)動(dòng)。在加工頭12以通過(guò)間隙傳感器20可檢測(cè)的程度充分接近工件14前繼續(xù)進(jìn)行通過(guò)該規(guī)定速度V1的接近動(dòng)作。間隙位置指令運(yùn)算部54，當(dāng)間隙傳感器20 —旦檢出加工頭12和工件14之間的間隙量時(shí)，輸出使加工頭12的接近動(dòng)作的速度逐漸減速那樣的速度指令。間隙傳感器20的檢出信號(hào)通過(guò)A/D變換器58向間隙位置指令運(yùn)算部54輸出。該逐漸減速的速度指令接著被切換到間隙控制。在間隙控制的階段中，根據(jù)規(guī)定的(例如恒定的)接近增益、和通過(guò)間隙傳感器20檢出的到間隙基準(zhǔn)位置的距離決定接近動(dòng)作的速度。例如，也可以通過(guò)簡(jiǎn)單地相乘接近增益[1/sec (每秒)]和到間隙基準(zhǔn)位置的距離[mm (毫米)]決定該速度。也可以根據(jù)需要還乘以系數(shù)等進(jìn)行調(diào)整。這樣，在通過(guò)間隙傳感器20檢出的間隙量與間隙基準(zhǔn)位置一致前驅(qū)動(dòng)控制加工頭12。接著說(shuō)明間隙控制部28。本發(fā)明的實(shí)施方式的間隙控制部28由上述的間隙位置指令運(yùn)算部54、位置增益運(yùn)算部56、和位置偏差讀取部58構(gòu)成。位置增益運(yùn)算部56根據(jù)在位置偏差讀取部58中取得的位置偏差量，計(jì)算適當(dāng)?shù)奈恢迷鲆娴闹?。通過(guò)位置偏差讀取部58取得的位置偏差量是伺服電動(dòng)機(jī)16的Z軸方向上的位置偏差量，即Z軸方向中的伺服延遲。通過(guò)計(jì)算Z軸方向上對(duì)于伺服電動(dòng)機(jī)16的位置指令和實(shí)際的伺服電動(dòng)機(jī)16的位置之間的差得到該位置偏差量。在間隙位置指令運(yùn)算部54中計(jì)算Z軸方向的位置指令。通過(guò)在伺服電動(dòng)機(jī)16上安裝的分度標(biāo)尺32檢測(cè)伺服電動(dòng)機(jī)16的實(shí)際位置。伺服電動(dòng)機(jī)16的位置信息作為反饋信號(hào)52被反饋給伺服控制部26，在位置偏差讀取部58中讀取位置偏差量。位置增益運(yùn)算部56根據(jù)伺服電動(dòng)機(jī)16的位置偏差量計(jì)算修正位置增益。向位置控制處理部46輸出在這里算出的修正位置增益。位置控制處理部46具有位置增益切換部，該位置增益切換部用于把即將修正前的位置增益切換為修正位置增益。在一種實(shí)施方式中，根據(jù)從理論式算出的作為理論值的伺服電動(dòng)機(jī)16的理論位置偏差量、和在位置偏差讀取部58中取得的作為實(shí)際的位置偏差量的實(shí)際位置偏差量來(lái)計(jì)算修正位置增益。在一種實(shí)施方式中，通過(guò)在即將修正前(修正前)的位置增益上乘以理論位置偏差量和實(shí)際位置偏差量的比，計(jì)算修正位置增益。使用具體例說(shuō)明該實(shí)施方式中的修正位置增益的計(jì)算方法。根據(jù)下面的式(I)以理論方式求出伺服電動(dòng)機(jī)16的理論位置偏差量。(位置偏差量)=(進(jìn)給速度)/(位置增益)…式(I)例如，在進(jìn)給速度為10000[mm/min (毫米每分)]、即將修正前的位置增益為50[1/sec (每秒)]的情況下，(位置偏差量)=(進(jìn)給速度)/位置增益=10000/(60X50) =3. 33[mm(毫米)]?？紤]實(shí)際位置偏差量為5.0[mm]的情況。在這種情況下，位置偏差量的測(cè)定值與其理論值的比為5. 0/3. 33=1`. 50，用該比的值乘即將修正前的位置增益，得到(修正位置增益)=50X (5. 0/3. 33) =75 [1/sec]。把這里算出的修正位置增益切換為即將修正前的位置增益。這樣，成為根據(jù)考慮了伺服機(jī)構(gòu)部的延遲的最適合的位置增益來(lái)驅(qū)動(dòng)控制加工頭12。因此，即使在加工頭12的接近動(dòng)作的速度大、在伺服機(jī)構(gòu)部?jī)?nèi)容易發(fā)生延遲的情況下也能夠盡可能防止加工頭12的過(guò)沖。也可以在用上述方法算出的修正位置增益上再乘以任意的系數(shù)(例如預(yù)定的設(shè)定值)調(diào)整修正位置增益。下面參照?qǐng)D2說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工用控制裝置中的處理步驟。圖2是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工用控制裝置10的作用的流程圖。希望留意，只要不特別說(shuō)明，則以下的記載敘述關(guān)于加工頭12的Z軸方向的接近動(dòng)作以及定位。首先，當(dāng)從移動(dòng)量計(jì)算部24輸出移動(dòng)指令時(shí)，開(kāi)始使加工頭12朝向工件14移動(dòng)的接近動(dòng)作(步驟SI)。在步驟SI，加工頭12的接近動(dòng)作的速度恒定。在達(dá)到間隙傳感器20能夠檢出加工頭12和工件14之間的距離的位置前繼續(xù)進(jìn)行該等速下的接近動(dòng)作。當(dāng)加工頭12十分接近工件14，到達(dá)通過(guò)間隙傳感器20能夠檢出的范圍時(shí)(步驟S2)，從間隙位置指令運(yùn)算部54輸出速度指令(步驟S3)，以使接近動(dòng)作的速度減速。當(dāng)接近動(dòng)作的減速開(kāi)始時(shí)，開(kāi)始取得伺服位置偏差量(步驟S4)。然后，根據(jù)上述那樣的方法，從取得的伺服位置偏差量計(jì)算修正位置增益(步驟S5)。接著進(jìn)行位置增益的切換，把該時(shí)點(diǎn)的位置增益置換為在步驟S5算出的修正位置增益(步驟S6)。接著通過(guò)間隙傳感器20判定加工頭12是否到達(dá)間隙基準(zhǔn)位置(步驟S7)。在步驟S7中的判定結(jié)果是NO的情況下再次返回步驟S4，在加工頭12到達(dá)間隙基準(zhǔn)位置前，再次重復(fù)調(diào)整伺服延遲的控制(從步驟S4到步驟S6)。在步驟S7中的判定結(jié)果是YES的情況下結(jié)束加工頭12的接近動(dòng)作，繼續(xù)進(jìn)行激光加工。即使在進(jìn)行激光加工的期間也進(jìn)行間隙控制，以間隙基準(zhǔn)位置為標(biāo)準(zhǔn)把加工頭12和工件14的表面的距離維持為恒定。接著參照?qǐng)D3以及圖4說(shuō)明本發(fā)明的別的實(shí)施方式。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的激光加工用控制裝置的主要部分的框圖，僅表示與圖1的框圖中的間隙控制部28對(duì)應(yīng)的間隙控制部80。圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的激光加工用控制裝置的主要部分的作用的流程圖。在圖4中表示與圖2的流程圖中的處理的從步驟S4到步驟S6的處理對(duì)應(yīng)的步驟SlO到步驟S17。在該實(shí)施方式中，在考慮伺服偏差量的上述方法中，還考慮追加的要素計(jì)算修正位置增益。如圖3所示，本實(shí)施方式的間隙控制部80由間隙位置指令運(yùn)算部82、位置偏差讀取部84、間隙量運(yùn)算部86、位置增益運(yùn)算部88、位置增益調(diào)整部90、和箝位部92構(gòu)成。間隙位置指令運(yùn)算部82的作用，因?yàn)楹蜕鲜鰧?shí)施方式中的間隙位置指令運(yùn)算部54相同，所以省略說(shuō)明。位置偏差讀取部84具有和圖1的位置偏差讀取部58同樣的作用，根據(jù)Z軸方向上的伺服電動(dòng)機(jī)的位置指令、和反饋的伺服電動(dòng)機(jī)的位置檢測(cè)信息取得伺服位置偏差量。間隙量運(yùn)算部86利用間隙傳感器20 (圖1)的檢測(cè)值，計(jì)算加工頭12到間隙基準(zhǔn)位置的距離。位置增益運(yùn)算部88根據(jù)從位置偏差運(yùn)算部84輸出的伺服位置偏差量、和從間隙量運(yùn)算部86輸出的間隙量計(jì)算修正位置增益。與上述實(shí)施方式同樣地為計(jì)算與從理論式導(dǎo)出的理論位置偏差量的比而利用伺服位置偏差量。另一方面，在間隙量運(yùn)算部86中算出的間隙量，用于計(jì)算修正系數(shù)。在一種方式中，將該修正系數(shù)再乘以理論位置偏差量和實(shí)際位置偏差量的比，在修正位置增益中利用。也就是說(shuō)，通過(guò)下面的式(2)計(jì)算修正位置增益。(修正位置增益)=(位置增益)X{(實(shí)際位置偏差量)/(理論位置偏差量)} X (修正系數(shù))…式(2)例如，修正系數(shù)也可以是根據(jù)到間隙基準(zhǔn)值的距離增減的變量。在一種實(shí)施方式中，可以隨著到間隙基準(zhǔn)值的距離減小而逐漸減小那樣設(shè)定。不特別限定如何設(shè)定修正系數(shù)。例如也可以預(yù)先規(guī)定修正系數(shù)可以取的最大值和最小值，根據(jù)到間隙基準(zhǔn)位置的距離，通過(guò)比例計(jì)算來(lái)計(jì)算修正系數(shù)。這樣通過(guò)根據(jù)到間隙基準(zhǔn)位置的距離，調(diào)整修正位置增益，能夠根據(jù)接近動(dòng)作的階段更加細(xì)致地驅(qū)動(dòng)控制加工頭12。例如，在十分接近作為目標(biāo)位置的間隙基準(zhǔn)位置時(shí)，因?yàn)榭梢灶A(yù)測(cè)不久速度指令將成為零，所以可以減小位置增益。把這樣算出的修正位置增益向位置增益調(diào)整部90輸出。位置增益調(diào)整部90具有防止位置增益急劇變化的濾波器作用。更具體說(shuō)，比較修正位置增益和修正前的位置增益，在變化量超過(guò)預(yù)定的規(guī)定范圍的情況下，具有調(diào)整修正位置增益的作用。例如在位置增益的變化量超過(guò)上述規(guī)定范圍的情況下，調(diào)整修正位置增益，使變化量回到所述規(guī)定范圍內(nèi)。也可以簡(jiǎn)單地乘以一定的系數(shù)減低修正位置增益的方式進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)這樣做時(shí)，因?yàn)槲恢迷鲆娌粫?huì)急劇變化， 所以能夠防止在伺服電動(dòng)機(jī)16的動(dòng)作上施加過(guò)大的負(fù)荷，加工頭12的接近動(dòng)作更加穩(wěn)定。
箝位部92比較輸入的修正位置增益和預(yù)定的上限值。然后，在修正位置增益超過(guò)上限值時(shí)，修正位置增益被箝位在上限值，代替算出的修正位置增益，把上限值作為修正位置增益輸出。通過(guò)這樣以不超過(guò)上限值的方式調(diào)整修正位置增益，能夠防止位置增益過(guò)度變大，伺服電動(dòng)機(jī)16振蕩。到此說(shuō)明了對(duì)于修正位置增益施行調(diào)整的各種方法，但是可以僅利用上述方法中的任何一個(gè)，也可以組合一個(gè)或者兩個(gè)以上利用。下面參照?qǐng)D4說(shuō)明圖3表示的間隙控制部80中的修正位置增益的計(jì)算過(guò)程。在圖4中，省略與和圖2關(guān)聯(lián)已經(jīng)說(shuō)明的事項(xiàng)重復(fù)的部分的表示。首先，取得為計(jì)算修正位置增益而利用的伺服位置偏差量(步驟S10)。與此同時(shí)如上述在間隙量運(yùn)算部86中根據(jù)間隙傳感器20的檢測(cè)值計(jì)算間隙量(步驟S11)。接著，根據(jù)這些伺服位置偏差量以及間隙量，從上述式(2)計(jì)算修正位置增益(步驟S12)。接著，進(jìn)行修正前亦即即將修正前的位置增益和在步驟S12算出的修正位置增益的比較，判定修正前后的位置增益的變化量是否在規(guī)定范圍內(nèi)(步驟S13)。在位置增益的變化率超過(guò)預(yù)定的規(guī)定范圍的情況下，亦即在認(rèn)為位置增益過(guò)度急劇變化的情況下，再次調(diào)整修正位置增益(步驟S14)。在位置增益的變化量在規(guī)定范圍的情況下，判斷為不需要調(diào)整，直接前進(jìn)到步驟S15。在步驟S15，判定位置增益是否超過(guò)上限值。在判定為位置增益在上限值以下的情況下，把輸入的修正位置增益原樣不變作為修正位置增益向位置控制處理部46 (圖1)輸出。在判定為位置增益超過(guò)上限值的情況下，進(jìn)行把修正位置增益箝位在上限值的處理(步驟S16)。在這種情況下，把箝位的上限值作為修正位置增益向位置控制處理部46輸出。在位置控制處理部46中，位置增益被切換為修正位置增益(步驟S17)，這點(diǎn)上面已經(jīng)敘述。圖5是表示在利用本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工用控制裝置的情況下的加工頭12的速度V、位置增益PG以及間隙量G的時(shí)間特性的一例的圖表。圖5中縱向并列記載三個(gè)圖表。各圖表的橫軸表示從接受移動(dòng)指令的時(shí)點(diǎn)h起經(jīng)過(guò)的時(shí)間。圖表的縱軸從最上的圖表依次表示速度V、位置增益PG、間隙量G，分別表示加工頭12從開(kāi)始接近動(dòng)作起到間隙基準(zhǔn)位置的過(guò)程中各值的變化。在跨越三個(gè)圖表在鉛直方向上劃的虛線中，虛線h表示在恒定的速度V1下的接近動(dòng)作開(kāi)始的時(shí)點(diǎn)。虛線t2表示在恒定的速度V1下的接近動(dòng)作結(jié)束、加工頭12以恒定的減速度開(kāi)始減速的時(shí)點(diǎn)。換言之，意味著加工頭12接近了間隙傳感器為檢測(cè)加工頭12和工件14之間的間隙量的充分的范圍(圖5中的間隙量G1表示間隙傳感器20的檢測(cè)范圍的上限)。虛線t3表示從通過(guò)恒定的減速度的速度控制切換到通過(guò)根據(jù)間隙傳感器20的輸出決定的間隙控制的速度控制的時(shí)點(diǎn)。虛線t4表示加工頭12到達(dá)間隙基準(zhǔn)位置G2的時(shí)點(diǎn)。在從時(shí)點(diǎn)t2到時(shí)點(diǎn)t3的期間中，加工頭12的速度V如上述按照通過(guò)間隙位置指令運(yùn)算部54輸出的恒定的設(shè)定減速度減速。在從時(shí)點(diǎn)t3到時(shí)點(diǎn)t4的期間中，遵照到根據(jù)通過(guò)間隙傳感器20得到的檢出值算出的間隙基準(zhǔn)位置G2的距離、和從作為設(shè)定值的恒定的接近增益算出的接近速度驅(qū)動(dòng)加工頭12。該接近速度的計(jì)算在間隙位置指令運(yùn)算部54中進(jìn)行。時(shí)點(diǎn)t3是從速度' 以恒定的減速度減速得到的速度、和通過(guò)間隙控制根據(jù)恒定的接近增益算出的速度交叉的時(shí)點(diǎn)。如圖5所示，位置增益PG，在到加工頭12的速度V開(kāi)始降低的時(shí)點(diǎn)t2前使用恒定的設(shè)定值。在從時(shí)點(diǎn)t2到時(shí)點(diǎn)t4之間，進(jìn)行上述的位置增益PG的修正處理，使用修正后的位置增益PG。發(fā)明效果根據(jù)第一發(fā)明，即使在接近動(dòng)作是高速、伺服位置偏差量(伺服延遲)顯著大的情況下，也能夠有效地防止加工頭的過(guò)沖。當(dāng)對(duì)于移動(dòng)指令在實(shí)際的伺服機(jī)構(gòu)部的動(dòng)作中產(chǎn)生延遲時(shí)，有時(shí)由該伺服機(jī)構(gòu)部的延遲引起發(fā)生過(guò)沖。也就是說(shuō)，即使在加工頭到達(dá)間隙基準(zhǔn)位置的時(shí)點(diǎn)適當(dāng)?shù)剌敵鍪辜庸ゎ^的速度成為零的速度指令，由于伺服機(jī)構(gòu)部延遲的原因，有時(shí)加工頭被越過(guò)間隙基準(zhǔn)位置驅(qū)動(dòng)。根據(jù)該第一發(fā)明，通過(guò)取得實(shí)際的伺服位置偏差量，根據(jù)該伺服位置偏差量變更位置增益，能夠一邊進(jìn)行接近動(dòng)作一邊調(diào)整伺服機(jī)構(gòu)部的延遲。因此，不會(huì)發(fā)生上述的過(guò)沖，能夠可靠地把加工頭定位在適當(dāng)?shù)拈g隙基準(zhǔn)位置。根據(jù)第二發(fā)明，因?yàn)榭紤]以理論方式求得的伺服位置偏差量計(jì)算修正位置增益，所以能夠變更位置增益使實(shí)際的伺服位置偏差量接近作為理論值的伺服位置偏差量。因此，在接近動(dòng)作中能夠減低乃至消除可能成為加工頭的過(guò)沖的原因的伺服機(jī)構(gòu)部對(duì)于移動(dòng)指令的延遲。根據(jù)第三發(fā)明，因?yàn)槟軌蚋鶕?jù)從作為目標(biāo)位置的間隙基準(zhǔn)位置開(kāi)始的距離，調(diào)整修正位置增益，所以能夠根據(jù)動(dòng)作的階段更加細(xì)致地進(jìn)行控制。根據(jù)第四發(fā)明，通過(guò)監(jiān)視位置增益切換前后的變化量，能夠防止位置增益急劇變化。位置增益的急劇變化，因?yàn)槭顾欧C(jī)構(gòu)部的舉動(dòng)、進(jìn)而加工頭的動(dòng)作不穩(wěn)定，所以最好避免。根據(jù)該第四發(fā)明，通過(guò)根據(jù)需要調(diào)整修正位置增益，能夠防止這樣的問(wèn)題。根據(jù)第五發(fā)明，在位置增益切換部中切換位置增益時(shí)，能夠防止切換后的位置增益過(guò)度變大。當(dāng)位置增益過(guò)度大時(shí)，容易振蕩，伺服機(jī)構(gòu)部的動(dòng)作可能變得不穩(wěn)定。在該第五發(fā)明中，通過(guò)根據(jù)需要把修正位置增益箝位到規(guī)定值，能夠防止這樣的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種激光加工用控制裝置(10)，用于在從被加工物(14)離開(kāi)規(guī)定距離的間隙基準(zhǔn)位置從加工頭(12)照射激光，用激光加工上述被加工物(14)，其特征在于，具有 檢測(cè)上述加工頭(12)和上述被加工物(14)之間的間隙量(G)的間隙傳感器(20)； 與上述間隙傳感器(20)協(xié)同動(dòng)作，輸出間隙位置指令的間隙位置指令運(yùn)算部(54、82)； 根據(jù)上述間隙位置指令，把加工頭(12)驅(qū)動(dòng)到上述間隙基準(zhǔn)位置的伺服機(jī)構(gòu)部(16)； 讀取上述伺服機(jī)構(gòu)部(16)的位置偏差量的伺服位置偏差讀取部(58、84)； 根據(jù)上述伺服機(jī)構(gòu)部(16)的上述位置偏差量，計(jì)算用于上述伺服機(jī)構(gòu)部(16)的修正位置增益的位置增益運(yùn)算部(56、88);和 把上述伺服機(jī)構(gòu)部(16)的位置增益切換為在上述位置增益運(yùn)算部(56、88)中算出的上述修正位置增益的位置增益切換部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工用控制裝置(10)，其特征在于，上述位置增益運(yùn)算部(56、88)從上述位置增益以及加工頭(12)的接近速度計(jì)算理論位置偏差量，根據(jù)該理論位置偏差量和通過(guò)上述伺服位置偏差讀取部(58、84)讀取的上述伺服機(jī)構(gòu)部(16)的上述位置偏差量，計(jì)算上述修正位置增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光加工用控制裝置(10)，其特征在于，上述位置增益運(yùn)算部(88)根據(jù)通過(guò)上述間隙傳感器(20)檢出的上述間隙量(G)，計(jì)算調(diào)整了上述修正位置增益的調(diào)整值作為上述修正位置增益。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)所述的激光加工用控制裝置(10)，其中，還具有位置增益調(diào)整部(90)，用于根據(jù)通過(guò)上述位置增益切換部切換的位置增益的變化量，調(diào)整上述修正位置增益。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任何一項(xiàng)所述的激光加工用控制裝置(10)，其特征在于，還具有箝位部(92)，用于比較上述修正位置增益和預(yù)定的規(guī)定值，在上述修正位置增益的值超過(guò)上述規(guī)定值的情況下，把上述修正位置增益箝位到上述規(guī)定值。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一種方式，提供一種激光加工用控制裝置，用于在間隙基準(zhǔn)位置用激光加工上述被加工物，具有檢測(cè)上述加工頭和上述被加工物之間的間隙量的間隙傳感器；輸出間隙位置指令的間隙位置指令運(yùn)算部；把加工頭驅(qū)動(dòng)到上述間隙基準(zhǔn)位置的伺服機(jī)構(gòu)部；讀取上述伺服機(jī)構(gòu)部的位置偏差量的伺服位置偏差讀取部；根據(jù)上述伺服機(jī)構(gòu)部的上述位置偏差量計(jì)算用于上述伺服機(jī)構(gòu)部的修正位置增益的位置增益運(yùn)算部；和把上述伺服機(jī)構(gòu)部的位置增益切換為在上述位置增益運(yùn)算部中算出的上述修正位置增益的位置增益切換部。由此，提供盡可能防止過(guò)沖的激光加工用控制裝置。
文檔編號(hào)B23K26/00GK103064338SQ201210334288
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者持田武志 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社