激光加工机、激光加工方法以及加工程序制作装置

摘要

NC装置(20)在开口形成区域的预定方向的大小比预定的最大值小的情况下，将该开口形成区域判断为第一开口形成区域，在开口形成区域的预定方向的大小比预定的最小值大的情况下，将该开口形成区域判断为形成有与激光头(16)干涉的废料的开口形成区域。在开口形成区域的预定方向的大小比预定的最大值小且比预定的最小值大的情况下，将相对于该开口形成区域附加了预定的干涉宽度的干涉宽度附加区域内的开口形成区域判断为第二开口形成区域，在第一开口形成区域的加工之前加工该第二开口形成区域。

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工机、激光加工方法以及加工程序制作装置。

背景技术

激光加工机向载置于排列有多个滑动器材的工作台上的金属板照射激光光束而切割金属板，切出具有预定的形状的零件。如果是在内部形成有开口的零件，则激光加工机切割形成开口的开口形成区域的周围，然后切割零件的周围。应切割并从零件中去除的部分被称为废料。零件被留在工作台上，废料从滑动器材之间向下方落下(参照专利文献1)。

根据板安装位置，会有开口形成区域位于滑动器材上的情况，在那样的情况下，由于开口形成区域的形状、大小与滑动器材的间隔等的条件，会有废料不从滑动器材之间落下、被切割的废料留在滑动器材上而立起的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-78063号公报

发明内容

在现有的激光加工机中，在被切割的废料留在滑动器材上并立起的情况下，在接着加工附近的孔时，存在射出激光光束的激光头与立起的废料干涉的可能性。在激光头与立起的废料干涉的情况下存在损伤激光头的可能性。

因此，一直以来，操作员用手动设定即使废料立起也不会干涉的加工顺序。

可是，设定为即使立起也不会干涉的加工顺序存在如果不是熟练的操作员就不能够对应的问题。

本发明的目的在于提供一种不需要用手动设定加工顺序就能够防止立起的废料与激光头的干涉的激光加工机、激光加工方法以及加工程序制作装置。

本发明提供一种激光加工机，具备具有排列有多个滑动器材的工作台并从激光头向载置在上述滑动器材上的材料照射激光光束而切割上述材料的加工机主体、以切割设定于上述材料的内部的开口形成区域的周围而形成开口的方式控制上述加工机主体的控制装置，上述控制装置以下述方式控制上述加工机主体：将具有形成通过切割上述开口形成区域的周围而形成的多个废料中的由于被加工而立起的废料的可能性的上述开口形成区域判断为第一开口形成区域，将在加工上述第一开口形成区域而上述废料立起的情况下上述激光头移动至与该立起的废料干涉的位置的上述开口形成区域判断为第二开口形成区域，成为在上述第一开口形成区域的加工之前加工上述第二开口形成区域的加工顺序。

本发明提供一种激光加工方法，将具有形成通过具有排列有多个滑动器材的工作台并从激光头向载置在上述滑动器材上的材料照射激光光束而切割上述材料的激光加工机切割设定于上述材料的内部的开口形成区域的周围而形成的多个废料中的由于被加工而立起的废料的可能性的上述开口形成区域判断为第一开口形成区域，将在加工上述第一开口形成区域而上述废料立起的情况下上述激光头移动至与该立起的废料干涉的位置的上述开口形成区域判断为第二开口形成区域，成为在上述第一开口形成区域的加工之前加工上述第二开口形成区域的加工顺序。

本发明提供一种加工程序制作装置，制作如下加工程序：激光加工机将具有形成在切割设定于载置在排列有多个滑动器材的工作台上的材料的内部的开口形成区域周围而形成开口的情况下、通过切割上述开口形成区域的周围而形成的多个废料中的由于被加工而立起的废料的可能性的开口形成区域判断为第一开口形成区域，将在上述激光加工机加工上述第一开口形成区域而废料立起的情况下上述激光加工机的激光头移动至与立起的废料干涉的位置的开口形成区域判断为第二开口形成区域，成为在上述第一开口形成区域的加工之前加工上述第二开口形成区域的加工顺序。

附图说明

图1是表示一实施方式的激光加工机的整体的构成例的图。

图2是表示一实施方式的激光加工机从金属板中切出多个零件的情况的第一例的俯视图。

图3是表示加工程序制作方法的概略的流程图。

图4是表示图3的步骤S3中的确定加工路径的处理的详细内容的流程图。

图5是一实施方式的激光激光加工机所具备的激光头的概略说明图，(a)是激光头的侧视图，(b)是从下方观察激光头的俯视图。

图6是表示在图2所示的第一例中附加干涉宽度的状态的俯视图。

图7是表示一实施方式的激光加工机从金属板中切出多个零件的情况的第二例的俯视图。

图8是表示在一实施方式的激光加工机从金属板中切出非圆形的零件时设定的干涉宽度的例子的俯视图。

具体实施方式

以下，关于一实施方式的激光加工机及激光加工方法，参照附图进行说明。

首先，使用图1说明一实施方式的激光加工机100的整体的构成例。在图1中，在基座10上设置用于载置作为加工对象的材料的金属板W的工作台12。在工作台12内沿X方向排列例如由铁板形成的多列滑动器材13。在滑动器材13的上端部排列地形成多个三角形状的突起。因此，金属板W被多个突起支撑。

激光加工机100具备以跨越工作台12的方式配置的门型的机架14。机架14具有侧机架141以及142和上部机架143。机架14以沿形成于基座10的侧面的X方向的导轨11向X方向移动的方式构成。

在上部机架143内设置有在Y方向上移动自如的滑动架15。在滑动架15上安装射出激光光束的激光头16。通过机架14在X方向上移动、滑动架15在Y方向上移动，激光头16在金属板16的上方以任意地在X方向以及Y方向上移动的方式构成。激光头16在Z方向上也移动自如。在激光头16在金属板W的上方移动时，激光头16以将与金属板W的距离保持为预定的距离的方式进行控制。

基座10、排列有滑动器材13的工作台12、机架14、安装有激光头16的滑动架15构成加工机主体85。NC装置20控制加工机主体85。NC装置20是控制加工机主体85的控制装置的一例。NC装置20作为激光加工机100的一部分而构成，但NC装置20也可以是激光加工机100的外部设备。

在机架14上安装与NC装置20连接的操作按钮台21。操作按钮台21具有显示部211以及操作部212。显示部211显示各种信息。操作按钮台21通过操作员操作操作部212，向NC装置20供给各种指示信号。

在NC装置20上经由因特网连接使作为软件的CAM(Computer AidedManufacturing)动作的电脑设备30以及数据库40。以下，将电脑设备30称为CAM设备30。CAM设备30制作用于控制激光加工机100的加工程序，并向NC装置20或数据库40供给。NC装置20基于加工程序控制激光加工机100。数据库40储存用于制作加工程序所需要的各种数据。

如以上那样构成的激光加工机100一边使激光头16在X方向或Y方向上移动一边向金属板W照射激光光束而切割金属板W，从金属板W中切出一个或多个零件。并且，配合向金属板W照射激光光束，吹出辅助气体。在图1中，省略吹出辅助气体的结构的图示。

从金属板W切出的零件如果是在内部形成有开口的零件，则激光加工机100切割设定于零件的内部的开口形成区域的周围。若切割开口形成区域的周围，则从零件切割的开口形成区域成为废料。此时，开口形成区域不处于邻接的两个滑动器材13之间，若滑动器材13位于从开口形成区域的一端部至另一端部的任一位置上，则废料不会落下，存在废料立起的情况。在该情况下，需要避免激光头与立起的废料干涉。

使用图2以及图3，说明由作为一实施方式的加工程序制作装置而进行动作的CAM设备30进行的加工程序制作方法的概略。如图2所示，将制作用于从载置于工作台12上的金属板W切出零件50的加工程序的情况作为示例。在零件50上设定有用于在内部形成圆形形状的开口的开口形成区域51～64。

在图2中，开口形成区域51～64包括三种大小的圆形形状区域。在零件50的四角上分别设置有具有第一直径L1的开口形成区域51～54，在零件50的中央部的左右设定有具有第二直径L2的开口形成区域55、56。在开口形成区域55的周围设定有具有第三直径L3的4个开口形成区域57～60，在开口形成区域56的周围设定有具有第三直径L3的4个开口形成区域61～64。

在图2中，零件50载置在滑动器材13上，用点表示滑动器材13的前端13a。

在图3中，若CAM设备30开始加工程序制作的处理，则在步骤S1中，在设定有开口形成区域51～64的零件50上分配由激光光束进行的切割轨迹(切割路径)。这被称为自动分配。零件50的图形数据(CAD数据)通过未图示的CAD制作，存储于数据库40中。CAM设备30从数据库40中读出零件50的图形数据而执行自动分配的处理。CAM设备30可以搭载作为软件的CAD的功能。即，电脑设备30可以是CAD/CAM设备。

在步骤S2中，CAM设备30在表示金属板W的图形数据中配置多个零件50的图形数据。这被称为自动板安装。金属板W的图形数据存储于数据库40中。CAM设备30从数据库40中读取金属板W的图形数据而执行自动板安装的处理。配置于金属板W的零件50的数量既可以自动地设定，也可以操作员以手动设定。配置于金属板W的零件50的数量可以是一个。

在步骤S3中，CAM设备30确定用于向金属板W照射激光光束而从金属板W切出零件50的加工路径。在加工路径中包括一个零件50中的外形以及开口形成区域51～64的加工顺序、多个零件50的加工顺序。在本实施方式中，CAM设备30在确定开口形成区域51～64的加工顺序时，确定立起的废料与激光头不干涉那样的加工路径。关于该加工路径确定之后详细地说明。

在步骤S4中，CAM设备30制作NC数据，结束加工程序制作的处理。NC数据是通过NC装置20用于控制激光加工机100的机械控制模式而构成的加工程序。

使用图4所示的流程图，说明图3的步骤S3的加工路径确定的处理的详细内容。在图4中，CAM设备30在步骤S301中，判断在开口形成区域51～64中是否存在加工之后产生的废料有可能会立起的开口形成区域。

CAM设备30从数据库40中获得开口形成区域51～64的大小信息以及滑动器材13的信息。开口形成区域的大小信息是X方向(预定方向)中的开口形成区域的长度信息。并且，如图2所示，在X方向上以多列配置滑动器材13。X方向上的开口形成区域的长度信息从开口形成区域的形状、大小以及载置于滑动器材13上的方向等的信息获得。

如图2所示，开口形成区域的大小信息在开口形成区域的形状为圆形形状的情况下为其直径。滑动器材信息表示将图2所示的工作台12的原点位置作为基准配置于哪个位置，包括邻接的两列滑动器材13的间隔信息L4。

CAM设备30判断开口形成区域51～64的直径D是否比预定的最大值X1小的开口形成区域(D＜X1)。将比最大值X1小的开口形成区域判断为加工之后产生的废料有可能立起的开口形成区域(第一开口形成区域)。

预定的最大值X1设定为加工该开口形成区域的情况下产生的废料不会从滑动器材13中落下并能稳定地载置于滑动器材13上的值。图2所示的开口形成区域51～64的情况下，预定的最大值X1设定为滑动器材13的间隔L2的两倍。这在开口形成区域的直径D为最大值X1以上的情况下假设废料不会落下、不会立起而设定。

在图2所示的第一例中，全部的开口形成区域51～64的直径最大是第二直径L2，由于比最大值X1小，因此全部的开口形成区域51～64判断为废料可能会立起的第一开口形成区域。

在步骤S302中，CAM设备30判断是否是开口形成区域51～64中的立起的废料碰到激光头16而干涉的开口形成区域。

CAM设备30判断是否为开口形成区域51～64的直径D比预定的最小值X2大的开口形成区域(X2＜D)。将比最小值X2大的开口形成区域判断为加工后立起的废料碰到激光头16而干涉的开口形成区域。

最小值X2基于金属板W与激光头16的间隔(在本实施方式中，相当于图5(a)的T)设定，为即使废料立起，该立起的废料的前端也不会碰到激光头16的值(X2＝TX2-α：α为微小的冗余值)。在图5中，T是激光头16移动时的从金属板至喷头的前端部的距离。

在图2所示的第一例中，由于开口形成区域51～54的大小(第一直径L1)比最小值X2小，因此开口形成区域51～54被判断为即使废料立起也不会与激光头16干涉。由于开口形成区域55、56的大小(第二直径L2)比最大值X1小且比最小值X2大，因此开口形成区域55、56被判断为废料立起而与激光头16干涉。由于开口形成区域57～64的大小(第三直径L3)比最小值X2小，因此开口形成区域57～64被判断为即使废料立起也不会与激光头16干涉。

在步骤S303中，CAM设备30在判断为废料立起就会与激光头16干涉的开口形成区域的外周附加预定的干涉宽度。

干涉宽度与作为激光头16的直径方向的大小的激光头16的宽度对应，与激光头16的前端部的形状有关系。图5(a)是激光头16的侧视图，图5(b)是从下方观察激光头16的俯视图。在图5所示的形状的激光头16中，干涉宽度为激光头16的宽度L5/2。干涉宽度L5是激光头16与开口形成区域中的立起的废料干涉的距离。

在图2所示的第一例中，由于开口形成区域55、56被判断为废料立起则与激光头16干涉，因此如图6所示，在开口形成区域55、56各自的外周设定有附加了干涉宽度L5的干涉宽度附加区域55a、56a。

在步骤S304中，CAM设备30判断是否存在与干涉宽度附加区域干涉的开口形成区域。CAM设备30判断是否存在与图6所示的干涉宽度附加区域55a、56a干涉的开口形成区域。CAM设备30判断为开口形成区域57～60是与干涉宽度附加区域55a干涉的开口形成区域，判断为开口形成区域61～64是与干涉宽度附加区域56a干涉的开口形成区域。

由于开口形成区域55、56的大小(第二直径L2)比最大值X1小、比最小值X2大且存在与干涉宽度附加区域55a、56a干涉的开口形成区域57～60或61～64，因此开口形成区域55、56在废料立起的情况下判断为其废料有可能与激光头16干涉的开口形成区域。开口形成区域57～60或61～64在加工作为第一开口形成区域的开口形成区域55、56而废料立起的情况下，判断为激光头16移动至与该立起的废料干涉的位置的第二开口形成区域。

在步骤S305中，CAM设备30判断在步骤S304中存在与干涉宽度附加区域干涉的开口形成区域、该干涉的开口形成区域是否是废料有可能立起的开口形成区域。

CAM设备30在步骤S305中与干涉宽度附加区域干涉的开口形成区域不是存在废料立起的可能性的开口形成区域的情况下，在步骤S306中确定全部的开口形成区域的加工顺序。

使用第一例，关于开口形成区域的加工顺序的确定方法进行说明。如上述，在图6中，与干涉宽度附加区域55a干涉的开口形成区域判断为开口形成区域57～60，与干涉宽度附加区域56a干涉的开口形成区域判断为开口形成区域61～64。将开口形成区域55以及开口形成区域57～60作为第一干涉区域65，将开口形成区域56以及开口形成区域61～64作为第二干涉区域66。

在该情况下，CAM设备30为优先加工位于第一以及第二干涉区域以外的区域的开口形成区域51～54的加工顺序。CAM设备30考虑激光头16的移动距离地确定开口形成区域51～54的加工顺序。

具体内容如下。在激光头16的待机位置是图2中的右上方的情况下，CAM设备30为首先加工最靠近激光头16的待机位置的开口形成区域52的加工顺序。CAM设备30为接着加工最靠近开口形成区域52的开口形成区域54、再接着加工最靠近开口形成区域54的开口形成区域53、最后加工最靠近开口形成区域53的开口形成区域51的加工顺序。

其次，CAM设备30确定加工第一干涉区域65与第二干涉区域66中的最靠近开口形成区域51的第一干涉区域65的开口形成区域55以及57～60的加工顺序。

CAM设备30为首先加工开口形成区域55、与干涉宽度附加区域55a干涉的开口形成区域57～60中的开口形成区域57～60的加工顺序。CAM设备30为加工最靠近开口形成区域51的开口形成区域57、接着加工靠近开口形成区域57的开口形成区域59、再接着加工最靠近开口形成区域59的开口形成区域60、再接着加工最靠近开口形成区域60的开口形成区域58的加工顺序。CAM设备30也可以为开口形成区域57、58、60、59的加工顺序。CAM设备30为最后加工开口形成区域55的加工顺序。

如此，CAM设备30确定在开口形成区域55之前加工与干涉宽度附加区域55a干涉的开口形成区域57～60的加工顺序。因此，即使加工开口形成区域55而废料立起，激光头16与立起的废料也不会干涉。

其次，CAM设备30确定加工第二干涉区域66的开口形成区域56以及开口形成区域61～64的加工顺序。CAM设备30为首先加工开口形成区域56、开口形成区域61～64中的开口形成区域61～64的加工顺序。CAM设备30为加工最靠近开口形成区域58的开口形成区域61、接着加工靠近开口形成区域61的开口形成区域63、再接着加工最靠近开口形成区域63的开口形成区域64、再接着加工最靠近开口形成区域64的开口形成区域62的加工顺序。CAM设备30也可以为开口形成区域61、62、64、63的加工顺序。CAM设备30为最后加工开口形成区域56的加工顺序。

如此，CAM设备30确定在开口形成区域56之前加工与干涉宽度附加区域56a干涉的开口形成区域61～64的加工顺序。因此，即使加工开口形成区域56而废料立起，激光头16与立起的废料也不会干涉。

返回图4，CAM设备30在步骤S305中与干涉宽度附加区域干涉的开口形成区域是废料有可能立起的开口形成区域的情况下，在步骤S307中，在一个开口形成区域形成接合处。

使用图7，关于与干涉宽度附加区域干涉的开口形成区域是废料有可能立起的开口形成区域的情况进行说明。如图7(a)所示，将制作用于从载置于工作台12上的金属板W(图7中省略图示)切出零件70的加工程序的情况作为示例。在零件70上设定有用于在内部形成圆形形状的开口的开口形成区域71～82。

如图7(a)所示，与干涉宽度附加区域75a干涉的开口形成区域是开口形成区域76～80，其中的开口形成区域76是废料有可能立起的开口形成区域。在该情况下，如图7(b)所示，CAM设备30在开口形成区域76设定接合处76b。在第二示例中，接合处76b为两个位置，但只要为一个位置以上即可。

其次，在步骤S308中，确定在一个开口形成区域形成接合处的情况下的全部开口形成区域的加工顺序。

使用图7所示的第二示例，关于开口形成区域的加工顺序的确定方法进行说明。与干涉宽度附加区域75a干涉的开口形成区域被判断为开口形成区域76～80。在该情况下，将开口形成区域75以及开口形成区域77～82作为干涉区域83。

在该情况下，CAM设备30为首先加工位于干涉区域83以外的区域的开口形成区域71～74的加工顺序。CAM设备30考虑激光头16的移动距离地确定开口形成区域71～74的加工顺序。

具体内容如下。在激光头16的待机位置是图7(a)、(b)中右上方的情况下，CAM设备30为首先加工最靠近激光头16的待机位置的开口形成区域72的加工顺序。CAM设备30为接着加工最靠近开口形成区域72的开口形成区域74、再接着加工最靠近开口形成区域74的开口形成区域73、最后加工最靠近开口形成区域73的开口形成区域71的加工顺序。

其次，CAM设备30确定加工干涉区域83的开口形成区域75、76以及开口形成区域77～82的加工顺序。

CAM设备30为首先加工形成接合处76b的开口形成区域76侧的加工的加工顺序。CAM设备30为加工最远离开口形成区域75的开口形成区域81、再接着加工靠近开口形成区域81的开口形成区域82、再接着加工最靠近开口形成区域82的带有接合处的开口形成区域76的加工顺序。CAM设备30为相对于被判断为与激光头16干涉的废料有可能立起的开口形成区域75远的顺序进行加工的加工顺序。

CAM设备30为首先加工开口形成区域75、与干涉宽度附加区域75a干涉的开口形成区域77～80中的开口形成区域77～80的加工顺序。CAM设备30为加工靠近开口形成区域76的开口形成区域78、接着加工靠近开口形成区域78的开口形成区域80、再接着加工靠近开口形成区域80的开口形成区域79、再接着加工最靠近开口形成区域79的开口形成区域77的加工顺序。CAM设备30也可以为开口形成区域77、78、80、79的加工顺序。CAM设备30为最后加工开口形成区域75的加工顺序。

如此，CAM设备30确定在开口形成区域75之前加工与干涉宽度附加区域75a干涉的开口形成区域77～80的加工顺序。因此，即使加工开口形成区域75而废料立起，激光头16与立起的废料也不会干涉。另外，在步骤S301中没有加工之后产生的废料有可能立起的开口形成区域、在步骤S302中没有立起的废料碰到激光头16而干涉的开口形成区域、在步骤S304中没有与干涉宽度附加区域干涉的开口形成区域的情况下，在步骤S309中，CAM设备30为以激光头16的移动距离近的顺序进行加工的加工顺序。

本实施方式的激光加工机100由于基于如以上制作的NC数据而从金属板W切出多个零件50或70，因此没必要用手动设定加工顺序，能够防止立起的废料与激光头的干涉。

本发明并不限于以上说明的本实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可进行多种变更。在上述的实施方式中，关于加工圆形形状的开口形成区域的情况进行说明，但如图8所示，相对于L字状的开口形成区域90也能够适用。在此，L字状的开口形成区域90的X方向的长度为L6，判断长度L6是否比预定的最大值小、且比预定的最小值大。在开口形成区域90比预定的最大值小且比预定的最小值大的情况下，开口形成区域90被判断为与激光头16干涉的废料有可能立起的开口形成区域。判断在开口形成区域90中是否有与附加了预定的干涉宽度L5的干涉宽度附加区域干涉的其他开口形成区域，在具有与干涉宽度附加区域干涉的其他开口形成区域的情况下，CAM设备30为在开口形成区域90的加工之前进行其他开口形成区域的加工的加工顺序。

产业上的可利用性

根据本发明的激光加工机、激光加工方法以及加工程序制作装置，不需要用手动设定加工顺序，能够防止立起的废料与激光头的干涉。