激光切割加工机的仿形控制装置及方法制造方法及图纸

一种激光切割加工机的仿形控制装置及方法，当喷嘴再次通过穿孔点附近时，高度传感器不受材料的凸起和毛刺的影响，可以进行稳定的、高精度的切割加工。其对喷嘴的高度进行仿形控制，使工件与喷嘴的前端之间的距离保持一定。当喷嘴的位置处在包括穿孔点在内的规定范围以内时，不经常进行喷嘴的仿形控制，当喷嘴的位置处在上述规定范围以外时，经常要进行仿形控制。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用高度传感器进行喷嘴高度仿形控制的激光切割加工的仿形控制装置，特别是涉及使穿孔点附近的仿形控制稳定的激光切割加工的仿形控制装置及方法。以往，用激光对板状工件进行切割加工的激光切割加工机，需要经常使加工中的喷嘴前端与工件之间的距离保持一定。因此，以往人们提出了使喷嘴前端与工件之间保持一定距离的各种仿形控制装置的提案，提出用高度传感器测定喷嘴前端与工件之间的距离、用控制喷嘴高度的仿形控制装置来使该距离经常保持一定。作为高度传感器，例如使用静电容量传感器、磁性传感器等，这些静电容量传感器及磁性传感器，是利用喷嘴与工件之间的静电容量或磁特性与喷嘴前端离工件的距离的相关性原理。例如，使用静电容量传感器的仿形控制装置，对铝、不锈钢之类的有色金属材料工件进行穿孔时会产生等离子气体，这种等离子气体使检测上述静电容量数值产生波动。这样，高度传感器便产生错误动作，难以使喷嘴与工件之间的距离保持一定。为此，以往人们提出了关于提高穿孔时喷嘴高度仿形控制稳定性的装置的提案。例如，在日本专利公开平—164174号公报中就提出了下述提案，即刚开始穿孔之后，就利用高度传感器进行仿形控制；穿孔完毕后，加工头经过预先设定的规定时间之后或移动了规定距离之后，再进行仿形控制的仿形控制方法。此外，使用上述静电容量传感器等非接触式传感器的仿形控制装置，当喷嘴再一次通过已加工的孔时，用高度传感器检测该孔，存在着喷嘴掉入孔内的问题。解决这个问题的方法例如日本专利公开平6-226480号公报中提出以下提案，即根据其设定周期设定好喷嘴高度的下限值，把喷嘴高度下降到该下限值以下的方向上的仿形控制作为无效，即通过孔时，将喷嘴高度固定在下限值的仿形控制装置。但是，在利用激光切割加工机将工件穿完孔时，上述高度传感器受穿孔点P(亦称穿孔中心位置)周围产生的材料凸起或毛刺等的影响，而使上述仿形控制不稳定的情况是很多的。图9(1)中是表示凸起的例子，图9(2)中是表示毛刺的例子。在图9(1)中，凸起11是在穿孔时熔融的材料产生在工件3的表面、并附着在穿孔点P的孔周围而形成的，这种凸起11的最大直径D例如有的达到5mm左右。图9(2)的毛刺12，是在穿孔时熔融的材料从板状工件3的表面呈线状延伸、凝结，并附着在穿孔部的孔周围而形成的。如上所述，由于这些凸起11及毛刺12是由基本与工件的材料同样的金属成分构成的，例如静电容量等高度传感器就会把这些凸起、毛刺的高度反应出来。因此，当喷嘴2再一次通过穿孔点P的附近时，高度传感器会反应凸起或毛刺，喷嘴高度的仿形控制就会受其影响而变得不稳定，出现所谓“摆动”(hunting)之类的问题。附图说明图10所示为工件在切割加工时的加工轨迹图。该图还表示在工件3内进行下述切割加工的例子，即对细长的长方形切割部3a进行板材下料，切割部3a的纵向尺寸为例如10mm。从工件3上切割该切割部3a时，从穿孔点P开始使喷嘴2向切割部3a的外周线移动，到达切割部3a的外周线之后再沿着该外周线进行切割加工。当喷嘴2再一次通过穿孔点P附近的位置Q时，在穿孔点P周围产生了上述凸起11或毛刺12的情况下，就会受这些凸起或毛刺的影响，使喷嘴高度的仿形控制不稳定。这样，就会产生穿孔点P附近的切割精度不良的问题。如上所述的现有仿形控制装置，例如只在刚开始穿孔之后的一定时间内、或只在一定距离间不进行仿形控制的仿形控制装置，或把喷嘴2的高度降到规定的下限值以下的方向的仿形控制当作无效的仿形控制装置，当喷嘴2再一次通过穿孔点P附近时，高度传感器就会对凸起11或毛刺12等有所反应，就不可能防止仿形控制不稳定问题的发生。因此，会出现不能防止穿孔点附近的切割精度降低的问题。本专利技术是为了解决上述问题而提出的，本专利技术的目的是提供一种。为了达到上述目的，本专利技术的第一种切割加工机的仿形控制方法包括利用设在加工头1上的高度传感器测定工件3与喷嘴2的前端之间的距离L，对喷嘴2的高度进行仿形控制，使距离L保持一定，其中，当上述喷嘴2的位置处在包含了穿孔点P的规定范围A以内时，经常不进行喷嘴2的上述仿形控制，而是把喷嘴2的高度固定在规定高度上。根据本专利技术的第一种方法，要经常判断喷嘴的位置是否进入包含了穿孔点P的规定范围A以内，当进入了规定A以内时，就可以认为喷嘴正在从穿孔点P附近通过。这时，由于不进行喷嘴高度的仿形控制，所以高度传感器不会受穿孔点P周围的凸起和毛刺的影响，喷嘴高度的仿形控制就稳定。由于喷嘴高度稳定，所以穿孔点P附近的切割精度提高，切割质量提高。本专利技术的第二种方法是在第一种方法所述的激光切割加工机的仿形控制方法中，当上述喷嘴2的位置处在上述规定范围A以外时，用上述仿形控制经常对喷嘴2的高度进行控制的方法。根据本专利技术的第二种方法，当喷嘴的位置处在包含穿孔点P的规定范围A以外时，要进行喷嘴高度的仿形控制。这时，一旦进入上述规定范围A以内之后，再移动到该规定范围A以外时，就再进行喷嘴高度的仿形控制。因此，高度传感器不受穿孔点P周围的凸起和毛刺的影响，而且在离开穿孔点P的位置上进行喷嘴高度仿形控制，所以喷嘴高度稳定。因此，穿孔点P附近的切割精度良好，切割质量提高。本专利技术的第三种结构的激光切割加工机的仿形控制装置包括高度传感器，该传感器配设在加工头1上，用于测定工件3与喷嘴2的前端之间的距离L；仿形控制部6，该控制部用于对喷嘴2的高度进行仿形控制，以使高度传感器所测定的距离L保持一定。该仿形控制装置一边控制喷嘴2的位置、沿着预先设定的切割加工轨迹移动喷嘴2，一边切割工件3，其中，所述仿形控制装置由以下几部分构成第一存储机构31，它用于存储穿孔点P的位置。第二存储机构32，它用于存储对上述高度传感器有影响的、离以穿孔点P为中心的规定范围A的中心之距离R；喷嘴距离演算机构33，它用于计算喷嘴2现在的位置与第一存储机构31存储的穿孔点P的位置之间的距离r；判断机构34，它的作用是将喷嘴距离演算机构33计算出的喷嘴2的现在位置与穿孔点P之间的距离r、与第二存储机构31存储的距离R进行比较，并判断距离r是否在距离R以内；喷嘴高度控制机构35，它的作用是当判断机构34判断出距离r是在距离R以内时，不经常进行喷嘴2的仿形控制，将喷嘴2的仿形控制“断开”指令输出到上述仿形控制部6内。根据本专利技术的第三种结构，第一存储机构31将穿孔点P的位置存储起来，第二存储机构32预测对高度传感器(该高度传感器用于测定工件与喷嘴前端之间的距离)的影响，并预先把离开以穿孔点P为中心的规定范围A的中心的距离R存储起来。于是，在切割加工中，喷嘴距离演算机构33经常对喷嘴与穿孔点P之间的距离r进行计算，判断机构34经常判断上述计算出的距离r是否进入了规定范围A的上述距离R以内。判断结果认为距离r已进入距离R以内时，喷嘴高度控制机构35就认为喷嘴正在通过穿孔点P的附近，这时，便不经常进行喷嘴高度的仿形控制，将喷嘴仿形控制“断开”指令输出到仿形控制部。这样，高度传感器就不受穿孔点P附近的凸起和毛刺的影响，使喷嘴高度稳定。因此，穿孔点P附近的切割精度得到改善，切割质量提高。本专利技术的第四种结构的激光切割加工机的仿形控制装置包括高度传感器，该传感器配设在加工头1上，用于测定工件3与喷嘴2的前端之间的距离L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光切割加工机的仿形控制方法，所述方法是通过设在加工头（１）上的高度传感器测定工件（３）与喷嘴（２）的前端之间的距离（Ｌ），并对喷嘴（２）的高度进行仿形控制，以便使距离（Ｌ）保持一定，其特征在于，当所述喷嘴（２）的位置处在包括穿孔点（Ｐ）的规定范围（Ａ）以内时，不经常进行喷嘴（２）的所述仿形控制，而是将喷嘴（２）的高度固定在规定高度上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿户敦雄，
申请(专利权)人：株式会社小松制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]