激光加工装置、加工控制装置以及加工装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200880023252.9

申请日:

2008.07.04

公开号:

CN101687279A

公开日:

2010.03.31

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B23K 26/00申请日:20080704|||公开

IPC分类号:

B23K26/00; B23K26/08

主分类号:

B23K26/00

申请人:

三菱电机株式会社

发明人:

高田浩子

地址:

日本东京

优先权:

2007.7.4 JP 176371/2007

专利代理机构:

北京天昊联合知识产权代理有限公司

代理人:

何立波;张天舒

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内容摘要

本发明提供一种激光加工装置、加工控制装置以及加工装置,该激光加工装置在由多个部位的支撑点支撑被加工物的工件支撑台上载置被加工物,并且一边使加工头相对于被加工物在水平方向上移动,一边利用加工头对工件支撑台上的被加工物进行激光加工,具有:倾斜判定部(15),其基于在对被加工物进行了激光加工的情况下从被加工物分离的预定的制品基片与支撑点之间的位置关系,对制品基片是否在高度方向上发生倾斜而向与激光加工前的被加工物相比位于上侧的加工头侧突出进行判定;以及驱动控制部(17),其基于倾斜判定部(15)的判定结果,控制在完成制品基片的激光加工后使加工头移动至下一个制品基片的加工位置时的加工头相对于被加工物的高度。

权利要求书

1.  一种激光加工装置,其在由多个部位的支撑点支撑被加工物的工件支撑台上载置激光加工前的所述被加工物,并且,一边使用于向所述被加工物照射激光的加工头相对于所述被加工物在水平方向上移动,一边利用所述加工头对所述工件支撑台上的被加工物进行激光加工,
其特征在于,具有:
倾斜判定部,其基于在对所述被加工物进行了激光加工的情况下从所述被加工物分离的预定的制品基片与支撑该制品基片的所述工件支撑台的支撑点之间的位置关系,对激光加工后的所述制品基片是否在高度方向上发生倾斜而向与激光加工前的被加工物相比位于上侧的加工头侧突出进行判定;以及
加工头控制部,其基于所述倾斜判定部的判定结果,控制在完成所述制品基片的激光加工后使所述加工头移动至下一个制品基片的加工位置时的所述加工头相对于所述被加工物的高度。

2.
  如权利要求1所述的激光加工装置,其特征在于,
还具有加工头位置计算部,其针对每个所述制品基片,作为与所述制品基片对应的加工头上升量而计算由所述加工头控制部控制的所述加工头相对于所述被加工物的高度,
所述倾斜判定部针对每个所述制品基片,作为突出尺寸而计算所述制品基片与激光加工前的被加工物相比向上侧突出的高度,
所述加工头位置计算部计算与所述倾斜判定部计算出的突出尺寸对应的加工头上升量,
所述加工头控制部基于所述加工头位置计算部计算出的加工头上升量,控制所述加工头的高度。

3.
  如权利要求1或2所述的激光加工装置,其特征在于,
所述倾斜判定部在所述制品基片的重心位于由支撑该制品基片的工件支撑台的各支撑点围成的支撑区外的情况下,判定为激光加工后的所述制品基片与激光加工前的被加工物相比向上侧突出。

4.
  如权利要求1或2所述的激光加工装置,其特征在于,
所述倾斜判定部在激光加工后的所述制品基片没有位于所述工件支撑台的支撑点上的情况下,判定为激光加工后的所述制品基片没有相对于激光加工前的被加工物向上侧突出。

5.
  如权利要求1或2所述的激光加工装置,其特征在于,
所述倾斜判定部基于在将激光加工后的所述制品基片分割为位于由支撑该制品基片的工件支撑台的各支撑点围成的支撑区内的支撑区内部分、以及位于所述支撑区外的支撑区外部分的情况下,所述支撑区内部分的面积与所述支撑区外部分的面积之间的面积比例,对激光加工后的所述制品基片是否与激光加工前的被加工物相比向上侧突出进行判定。

6.
  如权利要求2所述的激光加工装置,其特征在于,
所述加工头位置计算部计算与所述制品基片的板厚对应的加工头上升量。

7.
  如权利要求1所述的激光加工装置,其特征在于,还具有:
位置检测部,其测定所述被加工物相对于所述工件支撑台的配置位置作为位置信息;以及
位置关系计算部,其使用所述位置检测部测定出的位置信息,计算激光加工后的所述制品基片与支撑该制品基片的所述工件支撑台的支撑点之间的位置关系,
所述倾斜判定部基于所述位置关系计算部计算出的所述制品基片与所述支撑点之间的位置关系,对激光加工后的所述制品基片是否向与激光加工前的被加工物相比位于上侧的加工头侧突出进行判定。

8.
  一种加工控制装置,其用于控制通过向被加工物照射激光的加工头,对利用多个部位的支撑点支撑所述被加工物的工件支撑台上的所述被加工物进行激光加工时的所述加工头的移动,
其特征在于,具有:
倾斜判定部,其基于在对所述被加工物进行了激光加工的情况下从所述被加工物分离的预定的制品基片与支撑该制品基片的所述工件支撑台的支撑点之间的位置关系,对激光加工后的所述制品基片是否在高度方向上发生倾斜而向与激光加工前的被加工物相比位于上侧的加工头侧突出进行判定;以及
加工头控制部,其基于所述倾斜判定部的判定结果,控制在完成所述制品基片的激光加工后使所述加工头移动至下一个制品基片的加工位置时的所述加工头相对于所述被加工物的高度。

9.
  一种加工装置,其在由多个部位的支撑点支撑被加工物的工件支撑台上载置加工前的所述被加工物,并且,一边使加工头相对于所述被加工物在水平方向上移动,一边利用所述加工头对所述工件支撑台上的被加工物进行加工,
其特征在于,具有:
倾斜判定部,其基于在对所述被加工物进行了加工的情况下从所述被加工物分离的预定的制品基片与支撑该制品基片的所述工件支撑台的支撑点之间的位置关系,对加工后的所述制品基片是否在高度方向上发生倾斜而向与加工前的被加工物相比位于上侧的加工头侧突出进行判定;以及
加工头控制部,其基于所述倾斜判定部的判定结果,控制在完成所述制品基片的加工后使所述加工头移动至下一个制品基片的加工位置时的所述加工头相对于所述被加工物的高度。

说明书

激光加工装置、加工控制装置以及加工装置
技术领域
本发明涉及一种激光加工装置、加工控制装置以及加工装置,其控制加工头的移动,使加工头不会与被加工物发生碰撞。
背景技术
当前,在用于对1块被加工物(板)进行激光加工,制造多个制品(多个部件)的激光加工装置中,在每次对1个制品完成激光加工时,将加工头(加工嘴)移动至下一个制品的加工位置,对1块被加工物(以下称为工件)依次进行激光加工。
在激光加工中,为了保持工件,利用由多个部位的支撑点支撑工件的工件支架(被加工物支撑台)支撑工件(例如,参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2001-170790号公报
发明内容
但是,在上述现有技术中,存在加工后的制品的一部分向工件支架的板与板之间落下,使加工后的制品倾斜的情况。为了避免该倾斜的制品与加工头碰撞,必须在加工完1个制品后,将加工头移动至下一个制品的加工位置时,例如使加工头上升至Z轴(高度)方向的原点(最上部),然后再移动至下一个制品的加工位置。因此,加工头向Z轴方向的移动距离变长,存在工件整体的激光加工需要较长时间这样的问题。
本发明就是鉴于上述问题而提出的,其目的在于,得到一种激光加工装置、加工控制装置以及加工装置,可以防止加工头与加工后的制品基片发生碰撞,同时,可以高效且迅速地对被加工物进行激光加工。
为了解决上述课题,达到目的,本发明提供一种激光加工装置,其在由多个部位的支撑点支撑被加工物的工件支撑台上载置激光加工前的所述被加工物,并且,一边使用于向所述被加工物照射激光的加工头相对于所述被加工物在水平方向上移动,一边利用所述加工头对所述工件支撑台上的被加工物进行激光加工,其特征在于,具有:倾斜判定部,其基于在对所述被加工物进行了激光加工的情况下从所述被加工物分离的预定的制品基片与支撑该制品基片的所述工件支撑台的支撑点之间的位置关系,对激光加工后的所述制品基片是否在高度方向上发生倾斜而向与激光加工前的被加工物相比位于上侧的加工头侧突出进行判定;以及加工头控制部,其基于所述倾斜判定部的判定结果,控制在完成所述制品基片的激光加工后使所述加工头移动至下一个制品基片的加工位置时的所述加工头相对于所述被加工物的高度。
发明的效果
根据本发明,由于基于制品基片与工件支撑台的支撑点之间的位置关系,对激光加工后的制品基片是否向加工头侧突出进行判定,并基于该判定结果,控制将加工头从制品基片向下一个制品基片移动时的加工头的高度,所以具有下述效果,即,可以防止加工头与加工后的制品基片的碰撞,同时,可以高效且迅速地对被加工物进行激光加工。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的激光加工装置的结构的框图。
图2是用于说明制品的倾斜的图(1)。
图3是用于说明制品的倾斜的图(2)。
图4是表示实施方式1所涉及的激光加工装置的处理流程的流程图。
图5是用于说明向支架支撑台上配置工件支架的图。
图6是用于说明通过激光加工装置对各制品进行加工的流程的图。
图7是用于说明加工后的制品发生倾斜的情况的图(1)。
图8是用于说明加工后的制品发生倾斜的情况的图(2)。
图9是用于说明加工后的制品没有倾斜的情况的图。
图10是用于说明制品的突出值的图。
图11是用于说明使加工头上升时的上升量的图。
图12是用于说明基于制品的板厚确定的加工头的上升量的图。
图13是用于说明剑山状的工件支撑部件上和加工后的制品的倾斜的图。
图14是用于说明在工件支撑部件为剑山状的情况下的制品的倾斜判定例的图。
图15是用于说明制品是否发生倾斜的其它的判断例的图。
图16是用于说明制品向工件支架之间落下,制品与工件的高度相比位于下方的情况的图。
图17是表示实施方式2所涉及的激光加工装置的结构的框图。
图18是用于说明工件相对于工件支架的基准位置的偏移量的图。
符号的说明
1   激光加工装置
2   支架支撑台
5   加工头
11  输入部
12  支架信息存储部
13  工件信息存储部
14  位置关系计算部
15  倾斜判定部
16  加工头上升量计算部
17  驱动控制部
19  控制部
22  定位部
25  位置检测部
26  面内倾斜量计算部
31  工件
40  基准位置
A1~An  工件支架
B1~B16  制品
C1~C3  制品部分
L1  配置间隔
M1~Mm  制品
P1~P4  重心
Q  针
R1,R2  原点
S1,S2  穿孔位置
a21~a26,a31~a36,d1~d3  支撑点
e1,e2  板厚值
h1,h2  突出值
具体实施方式
下面,基于附图,详细说明本发明所涉及的激光加工装置、加工控制装置以及加工装置的实施方式。此外,本发明并不限定于本实施方式。在以下的说明中,将激光加工前的被加工物(1块板)称为工件,将通过对工件进行激光加工而从工件分离的激光加工后的被加工物(1个部件)称为制品。实施方式中的工件与权利要求书中记载的被加工物对应,实施方式中的制品与权利要求书中记载的制品基片对应。制品(制品基片)实际上可以是作为实际制品而加工出的部分(作为实际制品而从工件分离出的部分),也可以是实际制品以外的部分。实际制品以外的部分是例如通过对实际制品进行开孔处理、或者对实际制品进行边缘的切断处理等而从工件分离出的部分。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的激光加工装置的结构的框图。激光加工装置1是基于制品与工件支架的位置关系,针对每个制品计算在加工完1个制品后使加工头移动至下一个制品的加工位置时的加工头的上升位置(高度)的激光加工装置。
激光加工装置1具有:输入部11、支架信息存储部12、工件信息存储部13、位置关系计算部14、倾斜判定部15、加工头上升量计算部(加工头位置计算部)16、驱动控制部(加工头控制部)17、以及控制部19。此外,在图1的激光加工装置1中,示出了与从1个制品的加工完成的位置至下一个制品的加工位置为止的加工头的高度方向的位置控制相关的单元,并省略了与使用NC程序等进行加工控制相关的单元等的图示。另外,在图1的激光加工装置1中,省略了进行工件的激光加工的加工头和支撑工件的工件支架等的图示。
输入部11构成为具有鼠标和键盘,作为支架信息而输入与工件支架的插入位置(相对于后述的支架支撑台2的位置)和配置间隔相关的信息。输入部11将输入的工件支架信息向支架信息存储部12发送。
另外,输入部11作为与工件相关的工件信息而输入与工件的形状及尺寸相关的信息、与工件的板厚相关的信息、与制品的形状及尺寸相关的信息、与各制品在工件上的位置(配置)相关的信息、以及与工件相对于支架支撑台2的位置相关的信息等。输入部11将输入的工件信息向工件信息存储部13发送。向输入部11进行的各种信息的输入,可以由激光加工装置1的使用者通过手动输入而进行,也可以通过读入存储在外部装置内的信息而进行。
支架信息存储部12是存储来自输入部11的支架信息的存储器等存储单元,工件信息存储部13是存储来自输入部11的工件信息的存储器等存储单元。
位置关系计算部14基于支架信息存储部12内的支架信息和工件信息存储部13内的工件信息,计算作为加工对象的各制品与工件支架之间的位置关系(坐标)。位置关系计算部14将计算出的位置关系向倾斜判定部15发送。
倾斜判定部15基于位置关系计算部14计算出的位置关系,判定各制品是否在激光加工后落入工件支架与工件支架之间(支架支撑台2上)(制品是否发生倾斜)。
本实施方式中的倾斜判定部15计算例如加工后的制品的重心位置(相对于支架支撑台2的位置)。另外,倾斜判定部15提取支撑制品的工件支架的各支撑点的位置,并且针对每个制品将由各支撑点围成的区域作为支撑区域(支撑区)而进行提取。另外,倾斜判定部15基于计算出的重心位置是否位于支撑区域内,对加工后的各制品是否发生倾斜进行判断。倾斜判定部15在计算出的重心位于支撑区域外侧的情况下,判断为加工后的制品发生倾斜,在计算出的重心位于支撑区域内侧的情况下,判断为加工后的制品没有倾斜。
倾斜判定部15在判断为加工后的制品发生倾斜的情况下,基于工件支架的尺寸(高度)、制品的形状及尺寸、制品的重心位置等,作为突出值(突出尺寸)而计算加工后的制品相对于加工前设置的工件的高度所突出的高度方向的距离(值)。换言之,倾斜判定部15作为突出值而计算激光加工后的制品在高度方向上倾斜而向与激光加工前的工件相比位于上侧的加工头侧突出的距离。倾斜判定部15将表示制品是否发生倾斜的判断结果和计算出的突出值向加工头上升量计算部16发送。
加工头上升量计算部16基于来自倾斜判定部15的判断结果和突出值,计算使加工头移动至下一个制品的加工位置时的加工头的上升量(距离工件加工时的位置的高度)(加工头上升量)。在来自倾斜判定部15的判断结果为没有倾斜的情况下,加工头上升量计算部16将加工头的上升量设为0。加工头上升量计算部16将计算出的加工头的上升量向驱动控制部17发送。
驱动控制部17在使加工头移动至下一个制品的加工位置上时,控制加工头的高度,以加工头上升量计算部16计算出的上升量使加工头上升。控制部19对输入部11、支架信息存储部12、工件信息存储部13、位置关系计算部14、倾斜判定部15、加工头上升量计算部16、以及驱动控制部17进行控制。
在这里,说明加工后的制品的倾斜。图2及图3是用于说明制品的倾斜的图。如图2所示,由于加工后的制品B1从工件上分离,所以制品B1不一定由工件支架A1~A3中的多个工件支架支撑。例如,在从工件上分离的制品B1仅由1个工件支架支撑的情况下,制品B1落入工件支架之间而发生倾斜。在图2中示出了从工件上分离的制品B1仅由工件支架A2支撑而落入工件支架A1和工件支架A2之间的情况。由此,制品B1与加工前相比发生倾斜,并向与加工前的工件高度相比较高的位置突出。
如图3所示,对多个制品(例如制品B1~B3)进行激光加工并使其从工件31上分离。工件支架的配置间隔与各制品B1~B3的尺寸不一定相同。因此,对于每个制品,支撑制品的工件支架的位置(支撑位置)不同。因此,在工件31内的制品B1~B3中,存在落入工件支架之间的制品和没有掉落的制品。
在图3中,示出了制品B1落入工件支架A1和工件支架A2之间的情况,示出了制品B2落入工件支架A3和工件支架A4之间的情况。另外,示出了制品B3由工件支架A4和工件支架A5支撑,而没有落入工件支架之间的情况。如上述所示,由于各制品存在落入工件支架之间的情况和没有掉落的情况,所以在本实施方式中,针对加工后的每个制品,对制品有无倾斜进行判断。
下面,说明实施方式1所涉及的激光加工装置1的处理流程。图4是表示实施方式1所涉及的激光加工装置的处理流程的流程图。在激光加工装置1的支架支撑台2上以规定的配置间隔预先设置多个工件支架。
图5是用于说明向支架支撑台上配置工件支架的图。图5表示从上方观察激光加工装置1时的工件支架的俯视图。在支架支撑台(工件支撑台)2的上表面部设置用于插入并固定工件支架A1~An(n为自然数)的槽部(未图示)。并且,向各槽部中插入各工件支架A1~An,以使各工件支架的配置间隔成为规定的距离(配置间隔L1)。由此,在支架支撑台2上,在规定的位置上以规定的间隔配置多个工件支架A1~An。
在向支架支撑台2配置工件支架A1~An后,在工件支架A1~An上载置工件31。此时,将工件31载置在工件支架A1~An上,使用于对工件31进行定位的定位部(抵接面)22与工件31的端部(角)(2边)抵接。
由使用者将工件支架的相对于支架支撑台2的插入位置(坐标)和与配置间隔相关的信息(配置间隔L1)作为支架信息,向激光加工装置1的输入部11输入。输入部11将从外部输入的工件支架信息向支架信息存储部12发送,支架信息存储部12存储来自输入部11的支架信息(步骤S110)。
另外,由使用者将与工件的形状及尺寸相关的信息、与制品的形状及尺寸相关的信息、与各制品在工件上的位置相关的信息等作为工件信息,向输入部11输入。输入部11将从外部输入的工件信息向工件信息存储部13发送。工件信息存储部13存储来自输入部11的工件信息(步骤S120)。
然后,激光加工装置1开始对工件进行激光加工(步骤S130)。激光加工装置1按照NC程序在工件31内依次进行激光加工。在这里,说明通过激光加工装置1对各制品进行加工的流程。图6是用于说明通过激光加工装置对各制品进行加工的流程的图。
激光加工装置1例如以制品M1、制品M2、制品M3、…制品Mm(m为自然数)的顺序进行各制品的激光加工。激光加工装置1首先对加工开始位置(穿孔位置S1)进行穿孔加工,以用于对制品M1进行激光加工。然后,进行穿孔线(pierce line)的加工直至制品M1的外周部(开始位置T1)为止。然后,从开始位置T1沿制品M1的外周部进行激光加工,直至回到开始位置T1为止(1周),从而使制品M1从工件31分离。
如果激光加工装置1完成对制品M1的激光加工,则使加工头移动至下一个制品M2的加工开始位置(穿孔位置S2)。接着,激光加工装置1对加工开始位置(穿孔位置S2)进行穿孔加工,以用于对制品M2进行激光加工。然后,进行穿孔线的加工直至制品M2的外周部(开始位置T2)为止。然后,从开始位置T2沿制品M2的外周部进行激光加工,直至回到开始位置T2为止(1周),从而使制品M2从工件31分离。
以下,激光加工装置1通过与制品M1、M2相同的处理流程,对工件31内的各制品M3~Mm进行加工。在本实施方式中,激光加工装置1在完成制品Mi(i为1~(m-1)的自然数)的激光加工,使加工头移动至下一个制品M(i+1)的加工开始位置时,与从工件31分离的制品Mi的倾斜对应地,控制加工头的上升量。
具体地说,激光加工装置1的位置关系计算部14基于支架信息存储部12内的支架信息和工件信息存储部13内的工件信息,计算作为加工对象的制品与工件支架之间的位置关系(步骤S140)。位置关系计算部14将计算出的位置关系向倾斜判定部15发送。
倾斜判定部15基于由位置关系计算部14计算出的位置关系,对当前加工中的制品在完成激光加工后是否会落入工件支架和工件支架之间(支架支撑台2上),而使制品发生倾斜进行判定。
倾斜判定部15首先计算制品的重心位置(相对于支架支撑台2的位置)。然后,倾斜判定部15提取支撑制品的工件支架的各支撑点的位置(相对于支架支撑台2的位置),并且,将由各支撑点围成的区域作为支撑区域而进行提取。
然后,倾斜判定部15对制品的重心位置是否位于支撑区域内进行判定(步骤S150)。倾斜判定部15在重心位置位于支撑区域的外侧的情况下,判断为加工后的制品发生倾斜,在重心位置位于支撑区域的内侧的情况下,判断为加工后的制品没有倾斜。
在这里,对加工后的制品是否发生倾斜的判定例进行说明。图7至图9是用于说明加工后的制品是否发生倾斜的判定例的图。在图7至图9中,示出了从上面观察激光加工装置1的情况,将工件支架A1~A3的长度方向设为Y轴方向,将工件支架A1~A3的宽度方向设为X轴方向。
对于图7所示的制品B4,重心P1位于工件支架A1与工件支架A2之间。在支撑制品B4的工件支架A2的支撑点中,成为支撑区域的端点的支撑点为支撑点a21和支撑点a22,支撑制品B4的工件支架A3的支撑点为支撑点a31和支撑点a32。支撑点a21、a22为制品B4与工件支架A2抵接的位置,是与工件支架A3相反侧的端点。支撑点a31、a32为制品B4与工件支架A3抵接的位置,是与工件支架A2相反侧的端点。因此,支撑区域成为由支撑点a21、支撑点a22、支撑点a31、支撑点a32这4个点围成的区域。
由于制品B4的重心P1位于由支撑点a21、a22、a31、a32围成的支撑区域外,所以判断为制品B4在从工件31分离后发生倾斜。在制品B4倾斜时,制品B4其重心P1的位置向工件支架之间掉落而发生倾斜。制品B4的重心P1在X方向上与支撑区域相距规定的距离。因此,判定为制品B4的重心P1的位置向工件支架A1、A2之间掉落,隔着支撑区域在X方向上与重心P1相对的位置(支撑点a31、a32侧)相对于工件31的主面向上部突出。
另外,对于图8所示的制品B5,重心P2位于工件支架A2和工件支架A3之间。在支撑制品B5的工件支架A2的支撑点中,成为支撑区域的端点的支撑点为支撑点a23和支撑点a24,支撑制品B5的工件支架A3的支撑点为支撑点a33和支撑点a34。支撑点a23、a24为制品B5与工件支架A2抵接的位置,是与工件支架A3相反侧的端点。支撑点a33、a34是制品B5与工件支架A3抵接的位置,是与工件支架A2相反侧的端点。因此,支撑区域成为由支撑点a23、支撑点a24、支撑点a33、支撑点a34这4个点围成的区域。
由于制品B5的重心P2位于由支撑点a23、a24、a33、a34围成的支撑区域外,所以判断为制品B5在从工件31分离后发生倾斜。在制品B5倾斜时,制品B5其重心P2的位置向工件支架之间掉落而发生倾斜。制品B5的重心P2在Y方向上与支撑区域相距规定的距离。因此,判定为制品B5的重心P2的位置向工件支架A2、A3之间掉落,隔着支撑区域在Y方向上与重心P2相对的位置(支撑点a33、a34侧)相对于工件31的主面向上部突出。
另外,对于图9所示的制品B6,重心P3位于工件支架A2和工件支架A3之间。在支撑制品B6的工件支架A2的支撑点中,成为支撑区域的端点的支撑点为支撑点a25和支撑点a26,支撑制品B6的工件支架A3的支撑点为支撑点a35和支撑点a36。支撑点a25、a26为制品B6与工件支架A2抵接的位置,是与工件支架A3相反侧的端点。支撑点a35、a36为制品B6与工件支架A3抵接的位置,是与工件支架A2相反侧的端点。因此,支撑区域成为由支撑点a25、支撑点a26、支撑点a35、支撑点a36这4个点围成的区域。
由于制品B6的重心P3位于由支撑点a25、a26、a35、a36围成的支撑区域内,所以判断为制品B6从工件31分离后没有倾斜。制品B6在从工件31分离后,也由支撑点a25、a26、a35、a36支撑。
倾斜判定部15在判断为制品的重心位置不在支撑区域内的情况下(步骤S150、否),基于工件支架的尺寸(高度)、制品的形状及尺寸、制品的重心位置等,计算突出值(相对于加工前设置的工件的高度,加工后的制品所突出的高度方向上的距离)。
图10是用于说明制品的突出值的图。加工后的制品的突出值,由于工件支架A1的高度、制品的形状及尺寸、制品的重心位置等的不同而成为不同的值。
例如,对于图10的左侧所示出的制品B8,由于制品B8的大致中央部与工件支架A1抵接,所以制品B8的倾斜角(支架支撑台2的底面与制品B8所成的角度)变大,突出值h1也变大。
另一方面,对于图10的右侧所示出的制品B9,由于制品B9的端部附近与工件支架A1抵接,所以制品B9的倾斜角(支架支撑台2的底面与制品B9所成的角度)变小,突出值h2也变小。
如上述所示,对于突出值,制品与工件支架的抵接位置越接近制品的中央部则突出值越大,制品与工件支架的抵接位置越接近制品的端部则突出值越小。
另外,由于工件支架的高度越低则制品的倾斜量越小,所以向工件支架的上部突出的制品的突出值越小。另外,制品的倾斜方向的尺寸越长,向工件支架的上部突出的制品的突出值越大。另外,由于制品以使重心位置下降的方式倾斜,所以制品的与重心位置相对侧的制品尺寸越长,向工件支架的上部突出的制品的突出值越大。倾斜判定部15将表示制品倾斜这一情况的判断结果和计算出的突出值向加工头上升量计算部16发送。
如果加工头上升量计算部16从倾斜判定部15接收到表示制品倾斜这一情况的判断结果,则基于来自倾斜判定部15的突出值和制品(工件31)的板厚,计算使加工头移动至下一个制品的加工位置时的加工头的上升量(高度)(步骤S160)。
图11是用于说明使加工头上升时的上升量的图。图11表示对图10的制品B8进行加工后的加工头的上升量。在激光加工装置1中,在对制品B8进行加工时,加工头5从与载置在工件支架A1上的工件的上表面相比高出规定的距离的位置,向工件31照射激光(1)。
另外,如果制品B8的加工完成,则使加工头5以与制品B8的突出值h1对应的距离上升(2),并使该加工头5移动至下一个制品的加工开始位置(3)。
下面,说明基于制品(工件31)的板厚确定的加工头5的上升量。图12是用于说明基于制品的板厚确定的加工头5的上升量的图。在本实施方式中,加工头上升量计算部16与制品的板厚对应地,变更使加工头移动至下一个制品的加工位置时的加工头的上升量。
例如,对于图12的左侧所示出的制品B10,由于制品的板厚为与规定值相比较大的板厚值e1,所以在对制品B10进行加工后(11),以与突出值对应的距离使加工头5上升(12),并使加工头5移动至下一个制品的加工位置(13)。
另一方面,对于图12的右侧所示出的制品B11,由于制品的板厚为与规定值相比较小的板厚值e2,所以在对制品B11进行加工后(21),不使加工头5上升,而将加工头5移动至下一个制品的加工位置(22)。
换言之,在使加工头5移动至下一个制品的加工位置时,加工头上升量计算部16基于制品的板厚确定是否使加工头5上升。在例如制品的板厚值与规定值相比较小的情况下,由于即使加工头5与制品发生碰撞,加工头5的损伤也较小,所以加工头上升量计算部16不使加工头5上升,而将加工头5移动至下一个制品的加工开始位置。另一方面,在制品的板厚值与规定值相比较大的情况下,由于如果加工头5与制品发生碰撞,则加工头5的损伤较大,所以加工头上升量计算部16在将加工头5上升至规定的高度后,使加工头5移动至下一个制品的加工开始位置。
加工头上升量计算部16在加工后的制品没有倾斜的情况下(步骤S150、是),或者制品的板厚值与规定值相比较小的情况下,将加工头5的上升量设为0。加工头上升量计算部16将计算出的加工头的上升量向驱动控制部17发送。
驱动控制部17在将加工头5移动至下一个制品的加工位置时,以从加工头上升量计算部16发送来的加工头5的上升量,使加工头5上升(移动)(步骤S170)。另外,在使加工头5上升后的状态下,将加工头5移动至下一个制品的加工开始位置。
然后,激光加工装置1进行下一个制品的加工(步骤S180)。激光加工装置1对是否存在下一个进行加工的制品进行判断(步骤S190)。在工件31上存在下一个进行加工的制品的情况下(步骤S190、否),激光加工装置1返回至步骤S140的处理,反复执行步骤S140至S190的处理。即,激光加工装置1一边进行下一个制品的激光加工,一边计算在完成该制品的加工后接着使加工头5移动至下一个制品的位置时的加工头5的上升量。并且,基于计算出的上升量,对加工头5的高度方向上的位置进行控制。
激光加工装置1反复执行步骤S140至S190的处理,直至在工件31上不存在下一个进行加工的制品为止。如果工件31上不存在下一个进行加工的制品,则激光加工装置1结束对工件31的激光加工处理。
此外,在本实施方式中,说明了将工件31载置在板状的工件支架上而进行工件31的激光加工的情况,但也可以将工件31载置在剑山状的工件支撑部件上。
图13是用于说明剑山状的工件支撑部件上和加工后的制品的倾斜的图。即使在工件支撑部件为剑山状的情况下,也与利用工件支架保持制品的情况相同地,通过规定的支撑点(针Q)保持制品。图13的左侧所示出的制品B13表示制品倾斜的情况,图13的右侧所示出的制品B14表示制品没有倾斜而由剑山(支撑点)保持的情况。
另外,即使在工件支撑部件为剑山状的情况下,也与利用工件支架保持制品的情况相同地,基于制品的重心是否位于支撑区域的内侧,对加工后的制品是否发生倾斜进行判定。
在这里,说明在工件支撑部件为剑山状的情况下的制品的倾斜判定例。图14是用于说明在工件支撑部件为剑山状的情况下的制品的倾斜判定例的图。如该图所示,在图14中示出了从上面观察激光加工装置1的情况。
对于图14所示的制品B7,在支撑制品B7的剑山(支撑点)中,成为支撑区域的端点的支撑点为支撑点d1、支撑点d2、支撑点d3。因此,支撑区域成为由支撑点d1~d3这3个点围成的区域。由于制品B7的重心P4位于由支撑点d1~d3围成的支撑区域外,所以判断为制品B7在从工件31分离后发生倾斜。
另外,在本实施方式中,基于制品的重心位置和支撑区域的位置,对制品是否发生倾斜进行判断,但也可以通过除此以外的方法对制品是否发生倾斜进行判断。
图15是用于说明制品是否发生倾斜的其它的判断例的图。例如,在将支撑制品的工件支架作为支撑工件支架的情况下,在图15中,工件支架A1和工件支架A2成为制品B12的支撑工件支架。倾斜判定部15将制品B12分割为位于支撑工件支架之间的制品部分(支撑区内部分)C1、以及没有位于支撑工件支架之间的制品部分(支撑区外部分)C2、C3。制品部分C2和制品部分C3是位于隔着制品部分C1而相对的位置上的制品部分。
倾斜判定部15也可以基于没有位于支撑工件支架之间的制品部分C2(制品部分C3)的面积与制品B12的面积之间的面积比例,对制品B12是否发生倾斜进行判断。倾斜判定部15在例如制品部分C2(制品部分C3)的面积大于制品B12的面积的3分之1的情况下,判断为制品B12发生倾斜。
另外,倾斜判定部15也可以基于制品部分C2(制品部分C3)的面积和制品部分C1的面积,对制品B12是否发生倾斜进行判断。倾斜判定部15在例如制品部分C2(制品部分C3)的面积与制品部分C1的面积相比较大的情况下,判断为制品B12发生倾斜。
另外,倾斜判定部15也可以基于从制品部分C2的面积中减去制品部分C3的面积后的面积(绝对值)和制品部分C1的面积,对制品B12是否发生倾斜进行判断。倾斜判定部15在例如从制品部分C2的面积中减去制品部分C3的面积后的面积与制品部分C1的面积相比较大的情况下,判断为制品B12发生倾斜。
此外,在本实施方式中,基于对制品是否倾斜进行的判定,控制激光加工装置1的加工头5的高度,但也可以基于对制品是否倾斜进行的判定,对激光加工装置1以外的装置所具有的加工头进行高度控制。
另外,在本实施方式中,说明了以配置间隔L1将工件支架配置在支架支撑台2上的情况,但不限于配置间隔L1为固定间隔的情况,也可以将各工件支架以期望的配置间隔进行配置。在此情况下,预先将各工件支架之间的配置间隔的值作为支架信息向激光加工装置1输入。
另外,在本实施方式中,说明了使加工头5上升至与制品的突出值对应的高度后,将加工头5移动至下一个制品的加工开始位置的情况,但在判断为加工后的制品发生倾斜的情况(判定结果为制品发生倾斜的情况)下,也可以使加工头5上升至与制品的突出值无关的预先设定的规定高度。
另外,在本实施方式中,说明了基于制品的板厚对是否使加工头5上升进行判断的情况,但倾斜判定部15也可以在判断为加工后的制品发生倾斜的情况下,无论制品的板厚如何,都判断为以规定的距离使加工头5上升。
另外,在本实施方式中,在制品没有倾斜的情况下,不使加工头5上升而将加工头5移动至下一个制品的加工位置,但如图16所示,在制品B15向工件支架A1、A2之间落下,使制品B15与工件31的高度相比位于下侧的情况下,也可以不使加工头5上升而将加工头5移动至下一个制品B16的加工位置。例如,在对于加工后的制品来说不存在支撑区域的情况(制品并不位于支架支撑台2的支撑点上的情况)下,该制品在激光加工完成后向工件支架之间落下。
另外,如图7所示,在制品B4在与X轴大致平行的方向上倾斜的情况下,在工件支架A2的Z轴方向的长度(高度)大于制品B4的X方向的长度的情况下,制品B4在激光加工完成后向工件支架之间落下。因此,在这种情况下,不使加工头5上升而将加工头5移动至下一个制品的加工位置。
另外,如图8所示,在制品B5在与Y轴大致平行的方向上倾斜的情况下,存在制品B5挂在工件支架A2、A3上的情况。因此,倾斜判定部15在判断为制品B5挂在工件支架A2、A3上的情况下,即使在工件支架A2、A3的Z轴方向上的长度(高度)大于制品B5的Y方向上的长度的情况下,也判断为制品B4发生倾斜。
另外,在本实施方式中,在完成制品的加工后向下一个制品的加工位置移动时,使加工头5上升,但也可以在完成所有制品的加工后,使加工头5返回至工件的加工开始点(原点)时,使加工头5上升。
另外,在本实施方式中,基于制品的重心位置和支撑区的位置,对制品是否发生倾斜进行判定,但也可以基于支撑制品的支撑点的个数,对制品是否发生倾斜进行判定。
例如,在支撑制品的支撑点为1个的情况下,倾斜判定部15判定为制品发生倾斜。另外,在支撑制品的支撑点为大于或等于3个的情况下,倾斜判定部15判定为制品没有倾斜。另外,在支撑制品的支撑点为2个的情况下,倾斜判定部15基于位于支撑工件支架之间的制品部分C1的面积和没有位于支撑工件支架之间的制品部分C2、C3的面积,对制品是否发生倾斜进行判定。
另外,倾斜判定部15也可以基于工件支架的配置间隔对制品是否发生倾斜进行判定。由于在工件支架的配置间隔与规定值相比较大的情况下,制品容易落入工件支架之间,所以倾斜判定部15判断为制品发生倾斜。另外,由于在工件支架的配置间隔与规定值相比较小的情况下,制品难以落入工件支架之间,所以倾斜判定部15判断为制品没有倾斜。
另外,倾斜判定部15也可以基于制品的尺寸(工件支架间方向上的长度)(X方向的尺寸),对制品是否发生倾斜进行判定。由于在制品的X方向的尺寸与规定值相比较小的情况下,制品容易落入工件支架之间,所以倾斜判定部15判断为制品发生倾斜。另外,由于在制品的X方向的尺寸与规定值相比较大的情况下,制品难以落入工件支架之间,所以倾斜判定部15判断为制品没有倾斜。
另外,倾斜判定部15也可以基于工件支架的高度方向的尺寸(Z轴方向的尺寸),对制品是否发生倾斜进行判定。由于在工件支架的Z轴方向的尺寸与规定值相比较大的情况下,即使制品落入工件支架之间,制品也不会与被加工物的高度相比而突出,所以倾斜判定部15判断为制品没有倾斜。另外,由于在工件支架的Z轴方向的尺寸与规定值相比较小的情况下,如果制品落入工件支架之间,则制品与被加工物的高度相比突出,所以倾斜判定部15判断为制品发生倾斜。
另外,在本实施方式中,激光加工装置1的使用者以期望的间隔将工件支架插入至支架支撑台2上,并且从输入部11输入工件支架的配置间隔,但也可以预先设定工件支架的配置间隔。在此情况下,使用者将工件支架插入至支架支撑台上,以成为预先设定的工件支架的配置间隔。另外,在位置关系计算部14中,使用预先设定的工件支架的配置间隔(值),计算制品与工件支架之间的位置关系。
此外,由于对制品进行加工后的加工头5的移动方向的不同,而存在即使在制品发生倾斜的情况下加工头5也不与制品发生碰撞的情况,所以在这种情况下,也可以不使加工头5上升。在此情况下,对于加工头5与制品是否发生碰撞,是基于使用制品的重心位置和支撑区的位置计算出的制品的倾斜方向进行判断。
如上述所示,根据实施方式1,由于针对每个制品基于制品与工件支架之间的位置关系,计算在对1个制品进行加工后使加工头5移动至下一个制品的加工位置时的加工头5的上升位置,所以可以减少加工头5的多余的上升。因此,可以防止加工头5与加工后的制品之间的碰撞,同时,可以高效且迅速地对工件31进行激光加工。
另外,由于基于制品向与激光加工前的工件相比位于上侧的加工头5侧突出的距离(突出值),控制加工头5的上升量,所以可以以与各制品的突出值对应的适当的高度使加工头5上升。因此,可以针对每个制品防止加工头5与制品的碰撞,可以迅速地对工件31进行激光加工。
另外,由于基于制品重心的位置和由支撑制品的工件支架的各支撑点围成的支撑区域的位置,控制加工头5的上升量,所以可以针对每个制品,准确地对加工后的制品是否发生倾斜而向与工件31相比较高的位置突出进行判断。因此,可以针对每个制品可靠地防止加工头5与制品的碰撞。
另外,由于在制品向工件支架之间落下,制品与工件支架的高度相比位于下方的情况下,不使加工头5上升而将加工头5移动至下一个制品的加工位置,所以可以防止加工头5的多余的上升。
另外,由于基于没有位于支撑工件支架之间的制品部分的面积与位于支撑工件支架之间的制品部分的面积的面积比例,对制品是否发生倾斜进行判定,所以可以针对每个制品,容易地对加工后的制品是否发生倾斜而向与工件31相比较高的位置突出进行判断。因此,可以针对每个制品容易地防止加工头5与制品的碰撞。
另外,由于基于制品的板厚计算使加工头5移动至下一个制品的加工位置时的加工头5的上升量,所以在制品的板厚较厚的情况下,通过使加工头5上升,可以可靠地防止加工头5与制品的碰撞。另外,在制品的板厚较薄而可以忽略由于加工头5与制品的碰撞导致的损伤的情况下,通过不使加工头5上升而将其移动至下一个制品的加工位置,由此,可以迅速地对工件31进行激光加工。
另外,由于在各制品的加工完成前实时地计算加工头5的上升量,在制品的加工完成后,以计算出的上升量使加工头5上升,并将加工头5移动至下一个制品的加工开始位置,所以可以高效地进行工件31的加工。
实施方式2
下面,使用图17及图18,说明本发明的实施方式2。在实施方式2中,在没有进行工件31的定位而将工件31载置于工件支架上的情况下,检测工件31相对于工件支架的位置关系,对制品的倾斜进行判定。
图17是表示本发明的实施方式2所涉及的激光加工装置的结构的框图。对于图17的各构成要素中实现与图1所示的实施方式1的激光加工装置1相同的功能的构成要素,标注相同的标号,并省略重复的说明。
激光加工装置1除了输入部11、支架信息存储部12、工件信息存储部13、位置关系计算部14、倾斜判定部15、加工头上升量计算部16、驱动控制部17、控制部19以外,还具有位置检测部25和面内倾斜量计算部26。
位置检测部25用于检测载置在工件支架上的工件31的位置。位置检测部25例如通过基于静电式仿形的利用静电容量的变化进行非接触式检测的方法等实施材料端面检测的方法,进行工件31的位置检测。位置检测部25对成为载置在工件支架上的工件31的端部(外缘部)的3个点(不在同一直线上的3个点)进行位置检测,并将检测结果作为工件信息(位置信息)向工件信息存储部13发送。
面内倾斜量计算部26基于工件信息存储部13内的工件信息(3个点的位置信息等),计算工件31相对于工件支架的基准位置(实施方式1的图5所示的定位部22)的偏移量和在XY平面内相对于基准位置的倾斜角度(偏移角)。
面内倾斜量计算部26将计算出的工件31的偏移量和倾斜角作为位置偏移信息向位置关系计算部14输入。本实施方式中的位置关系计算部14基于来自面内倾斜量计算部26的位置偏移信息、支架信息存储部12内的支架信息、以及工件信息存储部13内的工件信息,计算制品与工件支架之间的位置关系。
在这里,说明工件31相对于工件支架的基准位置的偏移量。图18是用于说明工件相对于工件支架的基准位置的偏移量的图。如果将工件31载置在工件支架上并使工件31与定位部22抵接,则在工件支架上在图18的虚线所示的基准位置40支撑工件31。
在本实施方式中,由于使用者在所期望的位置上将工件31载置在工件支架上而没有使工件31与定位部22抵接,所以工件31不一定位于基准位置40上。因此,工件31的原点R2的位置不一定与基准位置40的原点R1的位置相同。激光加工装置1的位置检测部25在开始对工件进行激光加工前(图4的步骤S130的处理前),对在载置于工件支架上的工件31上成为端部的点f1~f3的位置进行检测。
然后,面内倾斜量计算部26基于工件信息内的与点f1~f3的位置相关的信息、与工件的形状及尺寸相关的信息、与相对于支架支撑台2的基准位置40(原点R1)相关的信息等,计算工件31(原点R2)相对于基准位置40(原点R1)的偏移量和工件31相对于基准位置40的偏移角θ。
然后,位置关系计算部14基于来自面内倾斜量计算部26的位置偏移信息、支架信息存储部12内的支架信息、以及工件信息存储部13内的工件信息,计算制品与工件支架之间的位置关系。然后,激光加工装置1通过与实施方式1的图4中说明的处理流程相同的处理流程,对工件31进行激光加工。
如上述所示,根据实施方式2,由于检测载置于工件支架上的工件31的位置,并且使用该检测出的位置信息计算制品与工件支架之间的位置关系,所以即使在使用者在所期望的位置上将工件31载置于工件支架上而没有使工件31与定位部22抵接的情况下,也可以防止加工头5与加工后的制品的碰撞。因此,可以高效且迅速地对工件31进行激光加工。
工业实用性
如上述所示,本发明所涉及的激光加工装置、加工控制装置以及加工装置,适用于防止加工头与被加工物的碰撞。

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本发明提供一种激光加工装置、加工控制装置以及加工装置,该激光加工装置在由多个部位的支撑点支撑被加工物的工件支撑台上载置被加工物,并且一边使加工头相对于被加工物在水平方向上移动,一边利用加工头对工件支撑台上的被加工物进行激光加工,具有:倾斜判定部(15),其基于在对被加工物进行了激光加工的情况下从被加工物分离的预定的制品基片与支撑点之间的位置关系,对制品基片是否在高度方向上发生倾斜而向与激光加工前的。

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