レーザ加工における加工不良防止システム
【課題】レーザ加工において、素材に蓄積される熱密度をネスティングデータに基いて算出し、加工不良を防止するＮＣプログラムを作成する。
【解決手段】素材Ｂ１からワークＷ１〜Ｗ９を切り出す際に、ネスティング領域Ｎ１を線Ｓ１〜Ｓ４の長さ寸法の合計として定義し、ＮＧ１とする。ワークＷ１〜Ｗ９のレーザ加工長さ寸法は、線長Ｌ１〜Ｌ４と丸穴の円周長Ｃ１を合計し、９倍したものであり、ＬＧ１と定義される。熱密度ＨＦ１＝ＬＧ１／ＮＧ１として算出し、この熱密度を予め設定したパラメーターと比較し、熱による加工不良を防止する加工手順を設定し、プログラムを作成する。
【解決手段】素材Ｂ１からワークＷ１〜Ｗ９を切り出す際に、ネスティング領域Ｎ１を線Ｓ１〜Ｓ４の長さ寸法の合計として定義し、ＮＧ１とする。ワークＷ１〜Ｗ９のレーザ加工長さ寸法は、線長Ｌ１〜Ｌ４と丸穴の円周長Ｃ１を合計し、９倍したものであり、ＬＧ１と定義される。熱密度ＨＦ１＝ＬＧ１／ＮＧ１として算出し、この熱密度を予め設定したパラメーターと比較し、熱による加工不良を防止する加工手順を設定し、プログラムを作成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工における熱蓄積の影響による加工不良を防止するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工においては、ワーク素材にレーザ加工を施していくにつれて、テーブル上に残るワーク素材にレーザ加工による熱が蓄積される。新たにレーザ加工を施そうとするワーク素材の部分の温度が所定の値を超えると、レーザビームを照射しても、良好な加工が実行できず加工不良の原因となる。
下記特許文献１は、本出願人の提案に係り、ネスティングデータに基いて加工の手順を変更して熱影響を防止するシステムを開示している。
【特許文献１】特開２００５−３３４９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、上述した先の提案に更に熱密度のアルゴリズムを加味して、より効果的な加工不良防止システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明の加工不良防止システムは、基本的手段として、ネスティングデータによりネスティング領域を規定し、その領域を囲む長さ寸法をネスティング範囲寸法ＮＧ１と定義する工程と、全てのワークに施すレーザ加工の全体の長さ寸法を演算して全体の加工長さ寸法ＬＧ１を定義する工程と、
熱密度ＨＦ１＝ＬＧ１／ＮＧ１
として演算する工程と、
演算された熱密度ＨＦ１を予め設定されたパラメーターと比較する工程と、
比較した結果に基いてワークの加工順序を設定してプログラムを作成する工程と、
を備えるものである。
そして、パラメーターは、素材の材質、板厚に応じて設定される。
また、加工パスに沿った両側の領域に、加工で発生した熱影響を受ける熱領域を設定する工程と、熱領域が干渉しないようにワークの加工順序を設定して加工プログラムを作成する工程と、
を備えることもできる。
さらに、ワークの加工順序を最適に設定しても熱領域の干渉が避けられないときには、加工再開できるまでの冷却待機時間を加工プログラムに設定する工程と、
を備え、加工プログラムに冷却待機時間が含まれるときには、加工不良が発生する可能性がある旨の警告を出力する工程を備える。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、熱影響をより正確に予測して加工不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、板状の金属板素材Ｂ１に対してレーザ加工を施す際のネスティングを行う手順を示す。
斜線で示すネスティング領域Ｎ１内に９個のワークＷ１〜Ｗ９がネスティングされた場合を示す。
第１のワークＷ１は、短形の外形形状の中央部に１個の丸穴を有する例を示す。この場合には、第１のワークＷ１に施すレーザ加工の長さは、外周部の辺の長さ寸法と丸穴の円周長さ寸法となる。
【０００７】
外周部の辺の長さ寸法は、４個の辺Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の長さ寸法を合計した寸法であり、丸穴の寸法は、穴の円周長さＣ１である。
図１の実施例では、素材Ｂ１上に同じ形状のワークが９個ネスティングされ、レーザ加工される例を示す。そこで、全体の加工長さ寸法ＬＧ１は、１個のワークＷ１の加工長さ寸法を９倍にした長さ寸法となる。
【０００８】
次に、ネスティング領域Ｎ１は、実線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の４辺に囲まれた領域である。そこで、この４辺の長さ寸法Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を合計した長さ寸法をネスティング範囲寸法ＮＧ１とする。
【０００９】
本発明にあっては、このＮＧ１に対するＬＧ１の比を熱密度（ＨＦ１）と定義し、
ＨＦ１（熱密度）＝ＬＧ１／ＮＧ１ ・・・（式１）
として演算する。
【００１０】
図２は、素材Ｂ１１のネスティング領域Ｎ１１内に９個のワークＷ１１〜Ｗ１９のネスティングがされた状態を示す。
第１のワークＷ１１は、４個の辺Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４に囲まれた短形形状を有し、８個の丸穴Ｃ１１が加工されたものである。
【００１１】
従って、第１のワークＷ１１の加工長さは、４つの辺Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４の長さ寸法に丸穴の円周寸法Ｃ１１を８倍した長さを加えた寸法ＬＧ１１が全加工長さ寸法となる。
同様に、ネスティング領域Ｎ１１は、４つの辺の長さ寸法Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４を合計した長さ寸法ＮＧ１１として表現される。
【００１２】
図２に示すネスティングの場合の熱密度ＨＦ１１は、
ＨＦ１１＝ＬＧ１１／ＮＧ１１ ・・・（式２）
として演算される。
【００１３】
図１のネスティングと図２のネスティングを比較したときに、ワークＷ１の４つの辺Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４とワークＷ１１の４つの辺Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４は等しいものとし、丸穴Ｃ１とＣ１１も同じ寸法とすると、ワークＷ１１の加工長さ寸法ＬＧ１１は、ワークＷ１の加工長さ寸法ＬＧ１に比べて、丸穴の個数が増加した分だけ長くなる。
【００１４】
同様に、図１のネスティング寸法ＮＧ１と図２のネスティング寸法ＮＧ１１がほぼ等しいとすると、
ＨＦ１１＞ＨＦ１
となる。
本発明は、上述した熱密度を演算して、レーザ加工不良の発生を予め防止するシステムを構成するものである。
【００１５】
図３は、本発明のシステムによる処理のフロー図である。
ステップＳ１でネスティング指示が与えられると、ステップＳ２でネスティングが実行される。
このネスティングにおいて、図１，図２で説明した熱密度ＨＦをネスティングデータに基いて、演算する。そして、この熱密度ＨＦが予め設定されたパラメーターより大きいと判定されると、警告アラームを表示する。パラメーターは、素材の材質、板厚等により設定される。
次に、ステップＳ３で熱領域を考慮した加工順を設定する。
【００１６】
図４は、熱領域を考慮した加工順を説明する。
図４は、素材Ｂ３上に９個のワークＷ２１〜Ｗ２９がネスティングされた状態を示す。各ワークはレーザによる切断線ＣＬ１を有する同一の部材として示されている。切断線ＣＬ１の両側には熱影響を受ける熱領域ＨＢが設定される。この熱領域ＨＢは、レーザ出力、素材の材質、板厚、切断スピード等により設定される。
【００１７】
熱領域ＨＢを考慮しない加工順であれば、隣接するワークＷ２１，Ｗ２２，Ｗ２３，Ｗ２４・・・Ｗ２９の順序で加工することが、移動距離が短くてすみ、効率的である。
しかしながら、第１のワークＷ２１の熱領域ＨＢが隣接する第２のワークＷ２２の切断線ＣＬ２の１部と干渉する場合には、この干渉した部分で加工不良が発生するおそれがある。
【００１８】
このような場合には、隣接する第２のワークＷ２２を飛ばして、第３のワークＷ２３を２番目に加工する。以下、第７のワークＷ２７を３番目に加工し、第９のワークＷ２９を４番目に加工する。この間に第２のワークＷ２２の熱領域は放熱により冷却され、消滅する。
そこで、第９のワークＷ２９の加工後に第２のワークＷ２２に戻り、加工を施す。
以下、同様の加工順で全てのワークを加工する。
【００１９】
上述した熱領域を考慮した加工順を決定した場合でも、放熱する時間が不足して熱影響が残る場合が発生する。この場所を加工する場合には、加工再開が可能になるためドゥエル指令を出力して、加工機を待機状態とする。
【００２０】
さらに、ステップＳ３でＮＣプログラム作成時に、冷却のためのドゥエル時間がプログラム上に出力された場合には、図５に示す「熱影響による加工不良の可能性があります。ネスティングの部品間隔を大きくするか、熱回避用のドゥエルを長く設定してください。」という警告を出力する。
上述した処理を施した後に、ステップＳ４でＮＣプログラムを作成する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】板状の金属板素材に対してレーザ加工を施す際のネスティングを行う手順を示す説明図。
【図２】素材のネスティング領域内に９個のワークのネスティングがされた状態を示す説明図。
【図３】本発明のシステムによる処理のフロー図。
【図４】熱領域を考慮した加工順を示す説明図。
【図５】熱影響による加工不良発生を警告する出力画面。
【符号の説明】
【００２２】
Ｂ１ 素材
Ｎ１ ネスティング領域
Ｓ１〜Ｓ４ ネスティング領域を囲む線の長さ寸法
Ｗ１〜Ｗ９ ワーク
Ｌ１〜Ｌ４ ワークＷ１を囲む線の長さ寸法
Ｃ１ 丸穴の円周の長さ寸法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工における熱蓄積の影響による加工不良を防止するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工においては、ワーク素材にレーザ加工を施していくにつれて、テーブル上に残るワーク素材にレーザ加工による熱が蓄積される。新たにレーザ加工を施そうとするワーク素材の部分の温度が所定の値を超えると、レーザビームを照射しても、良好な加工が実行できず加工不良の原因となる。
下記特許文献１は、本出願人の提案に係り、ネスティングデータに基いて加工の手順を変更して熱影響を防止するシステムを開示している。
【特許文献１】特開２００５−３３４９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、上述した先の提案に更に熱密度のアルゴリズムを加味して、より効果的な加工不良防止システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明の加工不良防止システムは、基本的手段として、ネスティングデータによりネスティング領域を規定し、その領域を囲む長さ寸法をネスティング範囲寸法ＮＧ１と定義する工程と、全てのワークに施すレーザ加工の全体の長さ寸法を演算して全体の加工長さ寸法ＬＧ１を定義する工程と、
熱密度ＨＦ１＝ＬＧ１／ＮＧ１
として演算する工程と、
演算された熱密度ＨＦ１を予め設定されたパラメーターと比較する工程と、
比較した結果に基いてワークの加工順序を設定してプログラムを作成する工程と、
を備えるものである。
そして、パラメーターは、素材の材質、板厚に応じて設定される。
また、加工パスに沿った両側の領域に、加工で発生した熱影響を受ける熱領域を設定する工程と、熱領域が干渉しないようにワークの加工順序を設定して加工プログラムを作成する工程と、
を備えることもできる。
さらに、ワークの加工順序を最適に設定しても熱領域の干渉が避けられないときには、加工再開できるまでの冷却待機時間を加工プログラムに設定する工程と、
を備え、加工プログラムに冷却待機時間が含まれるときには、加工不良が発生する可能性がある旨の警告を出力する工程を備える。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、熱影響をより正確に予測して加工不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、板状の金属板素材Ｂ１に対してレーザ加工を施す際のネスティングを行う手順を示す。
斜線で示すネスティング領域Ｎ１内に９個のワークＷ１〜Ｗ９がネスティングされた場合を示す。
第１のワークＷ１は、短形の外形形状の中央部に１個の丸穴を有する例を示す。この場合には、第１のワークＷ１に施すレーザ加工の長さは、外周部の辺の長さ寸法と丸穴の円周長さ寸法となる。
【０００７】
外周部の辺の長さ寸法は、４個の辺Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の長さ寸法を合計した寸法であり、丸穴の寸法は、穴の円周長さＣ１である。
図１の実施例では、素材Ｂ１上に同じ形状のワークが９個ネスティングされ、レーザ加工される例を示す。そこで、全体の加工長さ寸法ＬＧ１は、１個のワークＷ１の加工長さ寸法を９倍にした長さ寸法となる。
【０００８】
次に、ネスティング領域Ｎ１は、実線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の４辺に囲まれた領域である。そこで、この４辺の長さ寸法Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を合計した長さ寸法をネスティング範囲寸法ＮＧ１とする。
【０００９】
本発明にあっては、このＮＧ１に対するＬＧ１の比を熱密度（ＨＦ１）と定義し、
ＨＦ１（熱密度）＝ＬＧ１／ＮＧ１ ・・・（式１）
として演算する。
【００１０】
図２は、素材Ｂ１１のネスティング領域Ｎ１１内に９個のワークＷ１１〜Ｗ１９のネスティングがされた状態を示す。
第１のワークＷ１１は、４個の辺Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４に囲まれた短形形状を有し、８個の丸穴Ｃ１１が加工されたものである。
【００１１】
従って、第１のワークＷ１１の加工長さは、４つの辺Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４の長さ寸法に丸穴の円周寸法Ｃ１１を８倍した長さを加えた寸法ＬＧ１１が全加工長さ寸法となる。
同様に、ネスティング領域Ｎ１１は、４つの辺の長さ寸法Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４を合計した長さ寸法ＮＧ１１として表現される。
【００１２】
図２に示すネスティングの場合の熱密度ＨＦ１１は、
ＨＦ１１＝ＬＧ１１／ＮＧ１１ ・・・（式２）
として演算される。
【００１３】
図１のネスティングと図２のネスティングを比較したときに、ワークＷ１の４つの辺Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４とワークＷ１１の４つの辺Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４は等しいものとし、丸穴Ｃ１とＣ１１も同じ寸法とすると、ワークＷ１１の加工長さ寸法ＬＧ１１は、ワークＷ１の加工長さ寸法ＬＧ１に比べて、丸穴の個数が増加した分だけ長くなる。
【００１４】
同様に、図１のネスティング寸法ＮＧ１と図２のネスティング寸法ＮＧ１１がほぼ等しいとすると、
ＨＦ１１＞ＨＦ１
となる。
本発明は、上述した熱密度を演算して、レーザ加工不良の発生を予め防止するシステムを構成するものである。
【００１５】
図３は、本発明のシステムによる処理のフロー図である。
ステップＳ１でネスティング指示が与えられると、ステップＳ２でネスティングが実行される。
このネスティングにおいて、図１，図２で説明した熱密度ＨＦをネスティングデータに基いて、演算する。そして、この熱密度ＨＦが予め設定されたパラメーターより大きいと判定されると、警告アラームを表示する。パラメーターは、素材の材質、板厚等により設定される。
次に、ステップＳ３で熱領域を考慮した加工順を設定する。
【００１６】
図４は、熱領域を考慮した加工順を説明する。
図４は、素材Ｂ３上に９個のワークＷ２１〜Ｗ２９がネスティングされた状態を示す。各ワークはレーザによる切断線ＣＬ１を有する同一の部材として示されている。切断線ＣＬ１の両側には熱影響を受ける熱領域ＨＢが設定される。この熱領域ＨＢは、レーザ出力、素材の材質、板厚、切断スピード等により設定される。
【００１７】
熱領域ＨＢを考慮しない加工順であれば、隣接するワークＷ２１，Ｗ２２，Ｗ２３，Ｗ２４・・・Ｗ２９の順序で加工することが、移動距離が短くてすみ、効率的である。
しかしながら、第１のワークＷ２１の熱領域ＨＢが隣接する第２のワークＷ２２の切断線ＣＬ２の１部と干渉する場合には、この干渉した部分で加工不良が発生するおそれがある。
【００１８】
このような場合には、隣接する第２のワークＷ２２を飛ばして、第３のワークＷ２３を２番目に加工する。以下、第７のワークＷ２７を３番目に加工し、第９のワークＷ２９を４番目に加工する。この間に第２のワークＷ２２の熱領域は放熱により冷却され、消滅する。
そこで、第９のワークＷ２９の加工後に第２のワークＷ２２に戻り、加工を施す。
以下、同様の加工順で全てのワークを加工する。
【００１９】
上述した熱領域を考慮した加工順を決定した場合でも、放熱する時間が不足して熱影響が残る場合が発生する。この場所を加工する場合には、加工再開が可能になるためドゥエル指令を出力して、加工機を待機状態とする。
【００２０】
さらに、ステップＳ３でＮＣプログラム作成時に、冷却のためのドゥエル時間がプログラム上に出力された場合には、図５に示す「熱影響による加工不良の可能性があります。ネスティングの部品間隔を大きくするか、熱回避用のドゥエルを長く設定してください。」という警告を出力する。
上述した処理を施した後に、ステップＳ４でＮＣプログラムを作成する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】板状の金属板素材に対してレーザ加工を施す際のネスティングを行う手順を示す説明図。
【図２】素材のネスティング領域内に９個のワークのネスティングがされた状態を示す説明図。
【図３】本発明のシステムによる処理のフロー図。
【図４】熱領域を考慮した加工順を示す説明図。
【図５】熱影響による加工不良発生を警告する出力画面。
【符号の説明】
【００２２】
Ｂ１ 素材
Ｎ１ ネスティング領域
Ｓ１〜Ｓ４ ネスティング領域を囲む線の長さ寸法
Ｗ１〜Ｗ９ ワーク
Ｌ１〜Ｌ４ ワークＷ１を囲む線の長さ寸法
Ｃ１ 丸穴の円周の長さ寸法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工により素材からワークを加工する加工プログラムを作成する際の加工不良防止システムであって、
ネスティングデータによりネスティング領域を規定し、その領域を囲む長さ寸法をネスティング範囲寸法ＮＧ１と定義する工程と、全てのワークに施すレーザ加工の全体の長さ寸法を演算して全体の加工長さ寸法ＬＧ１を定義する工程と、
熱密度ＨＦ１＝ＬＧ１／ＮＧ１
として演算する工程と、
演算された熱密度ＨＦ１を予め設定されたパラメーターと比較する工程と、
比較した結果に基いてワークの加工順序を設定してプログラムを作成する工程と、
を有するレーザ加工における加工不良防止システム。
【請求項２】
パラメーターは、素材の材質、板厚に応じて設定される請求項１記載のレーザ加工における加工不良防止システム。
【請求項３】
加工パスに沿った両側の領域に、加工で発生した熱影響を受ける熱領域を設定する工程と、
熱領域が干渉しないようにワークの加工順序を設定して加工プログラムを作成する工程と、
を有する請求項１記載のレーザ加工における加工不良防止システム。
【請求項４】
ワークの加工順序を最適に設定しても熱領域の干渉が避けられないときには、加工再開できるまでの冷却待機時間を加工プログラムに設定する工程と、
を有する請求項３記載のレーザ加工における加工不良防止システム。
【請求項５】
加工プログラムに冷却待機時間が含まれるときには、加工不良が発生する可能性がある旨の警告を出力する工程と、
を有する請求項４記載のレーザ加工における加工不良防止システム。
【請求項１】
レーザ加工により素材からワークを加工する加工プログラムを作成する際の加工不良防止システムであって、
ネスティングデータによりネスティング領域を規定し、その領域を囲む長さ寸法をネスティング範囲寸法ＮＧ１と定義する工程と、全てのワークに施すレーザ加工の全体の長さ寸法を演算して全体の加工長さ寸法ＬＧ１を定義する工程と、
熱密度ＨＦ１＝ＬＧ１／ＮＧ１
として演算する工程と、
演算された熱密度ＨＦ１を予め設定されたパラメーターと比較する工程と、
比較した結果に基いてワークの加工順序を設定してプログラムを作成する工程と、
を有するレーザ加工における加工不良防止システム。
【請求項２】
パラメーターは、素材の材質、板厚に応じて設定される請求項１記載のレーザ加工における加工不良防止システム。
【請求項３】
加工パスに沿った両側の領域に、加工で発生した熱影響を受ける熱領域を設定する工程と、
熱領域が干渉しないようにワークの加工順序を設定して加工プログラムを作成する工程と、
を有する請求項１記載のレーザ加工における加工不良防止システム。
【請求項４】
ワークの加工順序を最適に設定しても熱領域の干渉が避けられないときには、加工再開できるまでの冷却待機時間を加工プログラムに設定する工程と、
を有する請求項３記載のレーザ加工における加工不良防止システム。
【請求項５】
加工プログラムに冷却待機時間が含まれるときには、加工不良が発生する可能性がある旨の警告を出力する工程と、
を有する請求項４記載のレーザ加工における加工不良防止システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−５５４３８（Ｐ２００８−５５４３８Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３２３３８（Ｐ２００６−２３２３３８）
【出願日】平成１８年８月２９日（２００６．８．２９）
【出願人】（０００１１４７８７）ヤマザキマザック株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２９日（２００６．８．２９）
【出願人】（０００１１４７８７）ヤマザキマザック株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
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