JP2022120776A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス圧が低下した場合の取り扱いが容易なレーザ加工装置を提供する。【解決手段】レーザ加工装置(91)は、アシストガス(G)を貯蔵するタンク(32)及びタンク(32)内のガス圧(P)を測定する圧力センサ(31)を有し、アシストガス(G)を精製してタンク(32)に貯蔵すると共にタンク(32)から外部に供給するガス精製装置(3)と、レーザビーム(Ls)を射出しタンク(32)から供給されたアシストガス(G)を噴出するレーザ加工ヘッド(1)と、ガス圧(P)が予め設定された第１圧力(P1)未満に減少した場合に、レーザビーム(Ls)のレーザ加工ヘッド(1)からの射出を、加工中の加工経路を加工し終えてから割り込み停止として停止する制御装置(7)と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明はレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。

特許文献１に、レーザ加工機において、レーザ加工に用いるアシストガスのガス圧が設定値以下になった場合の動作制御方法が記載されている。
このレーザ加工機は、ガス圧が第１の設定値以下になった場合に、警告と以降加工可能な残時間とを表示手段に表示し、その後、ガス圧が第１の設定値より低い第２の設定値以下になった場合、又は残時間が経過した場合にレーザ加工機を停止するようになっている。

特開平３－２８５７８２号公報

特許文献１に記載されたレーザ加工機は、ガス圧が第１の設定値以下になった場合に、警告を出すが動作は直ちに停止しない。そのため、加工の連続性は維持され加工品質が低下する虞はない。
しかしながら、特許文献１に記載されたレーザ加工機は、警告を出した後の動作停止を、作業者が、警告と共に表示される残りの加工時間を参照して手作業で行う必要がある。そのため、そのレーザ加工機は、作業者の負担が大きく自動運転に不向きであって、ガス圧が低下した場合の取り扱いが容易ではない。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様は、次の構成及び手順を有する。１） アシストガスを貯蔵するタンク及び前記タンク内のガス圧を測定する圧力センサを有し、前記アシストガスを精製して前記タンクに貯蔵すると共に前記タンクから外部に供給するガス精製装置と、
レーザビームを射出し前記タンクから供給された前記アシストガスを噴出するレーザ加工ヘッドと、
前記ガス圧が予め設定された第１圧力未満に減少した場合に、前記レーザビームの前記レーザ加工ヘッドからの射出を、加工中の加工経路を加工し終えてから割り込み停止として停止する制御装置と、を備えたレーザ加工装置。
このレーザ加工装置の一態様によれば、ガス圧が低下した場合の動作停止を、作業者ではなくレーザ加工装置が自動的に行うので、ガス圧が低下した場合の取り扱いが容易である。
２） レーザ加工に用いるアシストガスを貯蔵するタンクのガス圧が、ワークのレーザ加工中に予め設定された第１圧力未満に減少した場合に、前記ワークに対するレーザビームの射出を、加工中の加工経路を加工し終えてから割り込み停止として停止するレーザ加工方法。
このレーザ加工方法の一態様によれば、ガス圧が低下した場合の動作停止を、作業者ではなくレーザ加工装置が自動的に行うので、ガス圧が低下した場合の取り扱いが容易である。

本発明の一態様によれば、ガス圧が低下した場合の取り扱いが容易である。

図１は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の実施例であるレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。 図２は、レーザ加工装置が実行するガス圧低下時の第１の動作手順を示すフロー図である。 図３Ａは、レーザ加工装置が実行するガス圧低下時の第２の動作手順の前段を示すフロー図である。 図３Ｂは、レーザ加工装置が実行するガス圧低下時の第２の動作手順の後段を示すフロー図である。 図４は、レーザ加工装置が備える制御装置が判定する残量消費時間ｔｂを説明するためのグラフである。 図５は、第２のフロー図におけるＢＡ－ＢＢ間で安定化動作を実行する場合のサブルーチンを示すフロー図である。 図６は、レーザ加工装置の変形例であるレーザ加工装置９１Ｂの構成を示すブロック図である。 図７は、ジョブＭ１～Ｍ５のジョブスケジュールＳＣを示す図である。 図８Ａは、レーザ加工装置が実行するガス圧低下時の動作手順の前段を示すフロー図である。 図８Ｂは、レーザ加工装置が実行するガス圧低下時の動作手順の後段を示すフロー図である。 図９は、レーザ加工装置が実行するガス圧低下時の動作におけるガスＧａ，Ｇｂの圧力変化を示した図である。

（実施例）
本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の実施例であるレーザ加工装置９１の構成を、図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の実施例であるレーザ加工装置９１の構成を示すブロック図である。

図１に示されるように、レーザ加工装置９１は、レーザ加工ヘッド１，レーザ発振器２，ガス精製装置３，ヘッド駆動部４，制御装置７，及びワークテーブル８１を備えている。
レーザ加工ヘッド１は、ヘッド本体部１１とヘッド本体部１１の先端に取り付けられたノズル１２とを有する。ヘッド本体部１１の内部には、光学系動作部１３が収められている。
レーザ発振器２は、レーザビームＬｓを生成してヘッド本体部１１に供給する。
ヘッド本体部１１に供給されたレーザビームＬｓは、光束形状及び焦点位置などが光学系動作部１３の動作によって調整され、ノズル１２の先端からワークテーブル８１に載置されたワークＷに向けて射出される。

ガス精製装置３は、いわゆるＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式によって窒素ガスを精製し、レーザ加工に用いるアシストガスＧとしてタンク３２に貯蔵する。ガス精製装置３は、レーザ加工時に、タンク３２に貯蔵したアシストガスＧを外部のヘッド本体部１１に任意の供給圧力で供給する。
ヘッド本体部１１に供給されたアシストガスＧは、供給圧力に対応した噴出圧力でノズル１２からワークＷに向けて噴出する。
ガス精製装置３は、タンク３２に貯蔵されたアシストガスＧの貯蔵圧力であるガス圧Ｐを測定する圧力センサ３１を有する。

ヘッド駆動部４は、ワークＷに対するレーザ加工ヘッド１の位置を３次元的に移動する。
制御装置７は、レーザ発振器２，ガス精製装置３，光学系動作部１３，及びヘッド駆動部４の動作を、入力装置６１から入力された入力情報Ｊ２とガス精製装置３の圧力センサ３１からのセンサ情報Ｊ１とに基づいて制御する。入力装置６１は、キーボード或いはタッチセンサ付き画像表示部などである。

制御装置７は、中央処理装置であるＣＰＵ７１，ガス残量判定部７２，ガス精製制御部７３，ヘッド動作制御部７４，加工経路判定部７５，時間計測部７６，及び記憶部７７を有する。
ガス残量判定部７２は、ガス精製装置３の圧力センサ３１から入来するセンサ情報Ｊ１などに基づいて、タンク３２内に残留するアシストガスＧの残量を求める。
ガス精製制御部７３は、ガス残量判定部７２が判定したアシストガスＧの残量などに基づいて、ガス精製装置３におけるアシストガスＧの精製動作を制御する。

ヘッド動作制御部７４は、記憶部７７に記憶された加工情報Ｊ３に基づいてヘッド駆動部４の動作を制御する。加工情報Ｊ３は、レーザビームＬｓによって加工するワークＷの材質及び形状などのワークに関する情報と、加工経路，レーザビームＬｓの光束形状及び出力，並びに，アシストガスＧの噴出圧力などの加工条件に関する情報とを含んでいる。

加工経路判定部７５は、レーザ加工中に、加工中の加工経路における未加工の部分である残経路をリアルタイムで抽出し、その残経路を加工し終えるまでに必要な時間及び必要なアシストガスＧの量などを求める。ここで加工経路は、一つのワークＷに対し、加工のためにレーザビームＬｓを照射する照射軌跡のうち、連続的に繋がっている一つの照射軌跡を意味する。

時間計測部７６は、加工開始時刻から、又はＣＰＵ７１から指定された時刻からの経過時間ｔを計測する。
記憶部７７は、レーザ加工及びアシストガスＧの管理に必要な情報を記憶する。記憶する情報には、少なくとも、既述の加工情報Ｊ３，ガス精製装置３で精製するガスの諸性状，及びタンク３２の容量の情報を含む。
出力装置６２は、制御装置７から送出された音声信号及び画像信号に基づく音声及び画像を出力する。

レーザ加工装置９１は、加工時間の経過に伴ってガス精製装置３のタンク３２内のアシストガスＧの貯蔵量が低下すると、次に説明する第１の動作を実行して加工品質が低下することを防止する。第１の動作の説明は図２を参照して行う。図２は、レーザ加工装置９１が実行するガス圧低下時の第１の動作手順を示すフロー図である。

（第１の動作）
タンク３２におけるアシストガスＧの貯蔵量は、一定温度において圧力センサ３１が検出するガス圧Ｐに対応する。そこで、制御装置７のガス残量判定部７２は、タンク３２内のアシストガスＧの貯蔵量を、圧力センサ３１が検出するガス圧Ｐにより把握する。

予め、タンク３２に貯蔵されたアシストガスＧのガス圧Ｐが低下した際の指標となる圧力値として次の３つの圧力を設定しておく。
すなわち、圧力が低い順に、レーザ加工に支障が生じる可能性が高い下限圧力ＰＬ，下限圧力ＰＬより高くレーザ加工には支障が直ちに生じないが圧力低下の注意を作業者に促すための第１圧力Ｐ１，及び第１圧力Ｐ１よりも高く、当面支障なくレーザ加工を実行可能な第２圧力Ｐ２である。

アシストガスＧは高純度の窒素ガスであり、タンク３２の容量は１０００Ｌである。このタンク３２に、常温でアシストガスＧが例えば４．７ＭＰａのガス圧で充填された状態を満充填とする。以下、満充填状態でのガス圧Ｐを満充填圧力ＰＦとする。

図２に示されるように、レーザ加工を開始する前に、制御装置７は、ガス精製装置３を動作させてアシストガスＧを精製してタンク３２に充填し、タンク３２が満充填となったらガス精製装置３の動作を停止する（Ｓｔｅｐ１）。
制御装置７は、ワークＷに対しレーザビームＬｓを照射し、アシストガスＧを噴出してレーザ加工を開始する（Ｓｔｅｐ２）。

ガス残量判定部７２は、圧力センサ３１から出力されるセンサ情報Ｊ１を監視し、ガス圧Ｐが第１圧力Ｐ１未満になったか否かを判定する（Ｓｔｅｐ３）。
（Ｓｔｅｐ３）において判定が否（ＮＯ）の場合、ガス残量判定部７２は判定を継続する。
（Ｓｔｅｐ３）において判定が是（ＹＥＳ）の場合、ガス精製制御部７３は、ガス精製装置３におけるアシストガスＧの精製を実行する（Ｓｔｅｐ４）。

ガス残量判定部７２は、（Ｓｔｅｐ４）のアシストガスＧの精製を実行する前のガス圧Ｐに対し、（Ｓｔｅｐ４）を実行した後のガス圧Ｐが低下しているか否かを判定する（Ｓｔｅｐ５）。
（Ｓｔｅｐ５）の判定が否（ＮＯ）で圧力が増大している場合、ガス精製制御部７３は、ガス圧Ｐが第２圧力Ｐ２に達したら、ガス精製装置３のガス精製動作を停止し（Ｓｔｅｐ６）、その後（Ｓｔｅｐ３）へ戻りガス圧Ｐの監視を継続する。
（Ｓｔｅｐ５）の判定が是（ＹＥＳ）で圧力が低下又は変わらない場合、加工経路判定部７５は加工中の加工経路の加工が終了したか否かを判定する（Ｓｔｅｐ７）。

（Ｓｔｅｐ７）において、加工経路判定部７５が否（ＮＯ）として加工中の加工経路の加工がまだ終了していないと判定したら、ガス残量判定部７２は、ガス圧Ｐが下限圧力ＰＬ未満であるか否かを判定する（Ｓｔｅｐ８）。
（Ｓｔｅｐ８）の判定が否（ＮＯ）であれば、（Ｓｔｅｐ７）の判定を継続する。
（Ｓｔｅｐ８）の判定が是（ＹＥＳ）であれば、ＣＰＵ７１は、アラームを出力装置６２から出力し、加工をその時点で停止する（Ｓｔｅｐ９）。アラームは、警告を示す音声又は画面表示などである。
このように、アラームが出力されて加工が停止した場合、その後の精製の実行によってアシストガスがタンクに充填されたら、作業者は加工を再開させる。
加工の再開において、作業者は、アシストガスＧの充填状態を確認し、加工が中断された経路に対して継続して加工を再開する継続加工を実行するか、加工が中断された経路で得られる製品は不良品と判断し、次の経路に移動して新たな経路から加工を再開する次経路加工を実行するか、の選択をする。
そして、作業者は、継続加工及び次経路加工のうち選択した方の加工における所定の開始位置から加工を再開するように設定等を調整してからリスタートを入力装置から指示する。

（Ｓｔｅｐ７）において、加工経路判定部７５が是（ＹＥＳ）として加工中の加工経路の加工が終了したと判定したら、ＣＰＵ７１は、加工動作を割り込み停止する（Ｓｔｅｐ１０）。
割り込み停止は、加工の全工程は未終了であるが、加工途中の品質に影響のないタイミングでの一時停止を意味する。例えば、複数の加工経路がある場合の、それぞれの加工経路の加工が終了して次の加工経路へ移行する切替タイミングでの一時停止など、が該当する。

割り込み停止後、ガス精製制御部７３は、ガス精製装置３による精製動作を実行する（Ｓｔｅｐ１１）。
レーザ加工は割り込み停止状態なので、この精製動作の実行によりガス圧Ｐは上昇する。ガス残量判定部７２は、ガス圧Ｐが第２圧力Ｐ２以上に復帰したか否かを判定する（Ｓｔｅｐ１２）。
（Ｓｔｅｐ１２）の判定が否（ＮＯ）の場合、（Ｓｔｅｐ１１）に戻り、ガス残量判定部７２は、（Ｓｔｅｐ１２）の判定を繰り返し実行する。
（Ｓｔｅｐ１２）の判定が是（ＹＥＳ）の場合、ガス精製制御部７３は、ガス精製装置３の精製動作を停止する（Ｓｔｅｐ１３）。

ＣＰＵ７１は、レーザ加工を自動的にリスタートし（Ｓｔｅｐ１４）、加工の進捗を監視して加工の全工程が終了したか否かを判定する（Ｓｔｅｐ１５）。
（Ｓｔｅｐ１５）の判定が否（ＮＯ）の場合、（Ｓｔｅｐ３）に戻る。
（Ｓｔｅｐ１５）の判定が是（ＹＥＳ）の場合、第１の動作を終了する。
このように、レーザ加工装置９１は、自動的にリスタートするので、作業者は、アシストガスＧの充填状態を都度確認してスタートボタンを押すなどの作業が不要である。そのため、作業者の負担が軽減される。
また、レーザ加工装置９１は、自動的にリスタートするので、割り込み停止後にアシストガスＧが充填されたことを作業者が気付かず装置が長時間停止状態となることはない。そのため、レーザ加工装置９１は、加工効率が低下することなく常に効率的に加工が行われる。
また、レーザ加工装置９１は、通常のアラームによる停止とは異なる停止モードとして、アシストガスＧのガス圧Ｐが所定値未満に低下したら加工を停止し、その後、充填によってガス圧Ｐが所定圧力以上になったら自動的に停止を解除して加工を開始するという割り込み停止を実行する。そのため、割り込み停止中は、音声又は画面表示などで通常のアラームと異なる方法で作業者が停止状態を認識できるようにしてもよい。これにより、作業者が、通常のアラームによる停止、或いは全工程の加工完了による停止と間違って、確認のために加工機の扉を開けるような不要な動作をすることを防止できる。

このように、レーザ加工装置９１は、アシストガスＧを貯蔵するタンク３２及びタンク３２内のガス圧を測定する圧力センサ３１を有し、アシストガスＧを精製してタンク３２に貯蔵すると共にタンク３２から外部に供給するガス精製装置３と、レーザビームＬｓを射出しタンク３２から供給されたアシストガスＧを噴出するレーザ加工ヘッド１と、ガス圧Ｐが予め設定された第１圧力Ｐ１未満に減少した場合に、レーザビームＬｓのレーザ加工ヘッド１からの射出を、加工中の加工経路を加工し終えてから割り込み停止として停止する制御装置７と、を備えている。

レーザ加工装置９１は、第１の動作を実行することにより、アシストガスＧの残量が減少してガス圧Ｐが低下しても、加工中の加工経路の途中で加工が停止しない。そのため、加工部位の品質が低下することはない。
レーザ加工装置９１は、第１の動作を実行することにより、アシストガスＧの残量が減少してガス圧Ｐが低下しても、加工部位の品質を低下させないタイミングで自動停止し、アシストガスＧのガス圧Ｐを、所定の第２圧力Ｐ２まで高めるよう自動充填したら自動的に加工がリスタートする。これにより、ガス圧Ｐが低下したときに作業者が動作停止及びリスタートを指示する必要がなく、自動運転も可能となる。
これにより、レーザ加工装置９１はガス圧Ｐが低下した場合の取り扱いが容易である。

レーザ加工装置９１は、ガス圧Ｐが低下したとき、上述の第１の動作の替わりに次に説明する第２の動作を実行してもよい。第２の動作の手順について、図３Ａ，図３Ｂ，及び図４を参照して説明する。
図３Ａは、レーザ加工装置９１が実行するガス圧低下時の第２の動作手順の前段を示すフロー図である。図３Ｂは、レーザ加工装置９１が実行するガス圧低下時の第２の動作手順の後段を示すフロー図である。図４は、レーザ加工装置９１が備える制御装置７が判定する残量消費時間ｔｂを説明するためのグラフである。

(第２の動作)
第２の動作において予め設定される条件は、第１の動作のものと同じである。すなわち、予め、タンク３２に貯蔵されたアシストガスＧのガス圧Ｐが低下した際の指標となる圧力値として次の３つの圧力を設定しておく。
すなわち、圧力が低い順に、レーザ加工に支障が生じる可能性が高い下限圧力ＰＬ，下限圧力ＰＬより高くレーザ加工には支障が直ちに生じないが圧力低下の注意を促すための第１圧力Ｐ１，及び第１圧力Ｐ１よりも高く、当面支障なくレーザ加工を実行可能な第２圧力Ｐ２である。
アシストガスＧは高純度の窒素ガスであり、タンク３２の容量は例えば１０００Ｌである。このタンク３２に、常温でアシストガスＧが４．７ＭＰａのガス圧で充填された状態を満充填とする。以下、満充填状態でのガス圧Ｐを満充填圧力ＰＦとする。

図３Ａに示されるように、レーザ加工を開始する前に、制御装置７は、ガス精製装置３を動作させてアシストガスＧを精製しタンク３２に充填する。タンク３２が満充填となったらガス精製装置３の動作を停止する（ＳｔｅｐＡ１）。
制御装置７は、ワークＷに対しレーザビームＬｓを照射し、アシストガスＧを噴出してレーザ加工を開始する（ＳｔｅｐＡ２）（図４の時刻ｔ１）。
ガス残量判定部７２は、圧力センサ３１から出力されるセンサ情報Ｊ１を監視し、ガス圧Ｐが第１圧力Ｐ１未満になったか否かを判定する（ＳｔｅｐＡ３）。

（ＳｔｅｐＡ３）において判定が否（ＮＯ）の場合、時刻が図４における時刻ｔ１と時刻ｔ２との間にあり、ガス残量判定部７２は判定を継続する。
（ＳｔｅｐＡ３）において判定が是（ＹＥＳ）の場合、時刻が図４における時刻ｔ２であり、加工経路判定部７５は、その時点での加工経路の未加工の部分である残経路を抽出し、その残経路を加工するために要する時間である必要加工時間ｔａを求める。また、ガス残量判定部７２は、加工経路判定部７５が抽出した残経路の加工条件で、残っているアシストガスＧを下限圧力ＰＬ（図４における時刻ｔ３）まで消費する時間である残量消費時間ｔｂを求め（ＳｔｅｐＡ４）、残量消費時間ｔｂが必要加工時間ｔａよりも大きいか否かを判定する（ＳｔｅｐＡ５）。

（ＳｔｅｐＡ５）の判定が否（ＮＯ）の場合、ガス精製制御部７３は、停止していた精製動作を実行する（ＳｔｅｐＡ６）。その後、ガス残量判定部７２は、圧力センサ３１から入来するセンサ情報Ｊ１により、圧力が低下しているか否かを判定する（ＳｔｅｐＡ７）。

（ＳｔｅｐＡ７）の判定が否（ＮＯ）で圧力が増大している場合、ガス精製制御部７３は、ガス圧Ｐが第２圧力Ｐ２（図４における時刻ｔ４）に達したら、ガス精製装置３のガス精製動作を停止し（ＳｔｅｐＡ８）、その後（ＳｔｅｐＡ３）へ戻りガス圧Ｐの監視を継続する。
（ＳｔｅｐＡ７）の判定が是（ＹＥＳ）で圧力が低下又は変わらない場合、図３Ｂに示されるように、加工経路判定部７５は加工中の加工経路の加工が終了したか否かを判定する（ＳｔｅｐＡ９）。

（ＳｔｅｐＡ９）において、加工経路判定部７５が否（ＮＯ）として加工中の加工経路の加工がまだ終了していないと判定したら、ガス残量判定部７２は、ガス圧Ｐが下限圧力ＰＬ未満であるか否かを判定する（ＳｔｅｐＡ１０）。
（ＳｔｅｐＡ１０）の判定が否（ＮＯ）であれば、（ＳｔｅｐＡ９）の判定を継続する。
（ＳｔｅｐＡ１０）の判定が是（ＹＥＳ）であれば、ＣＰＵ７１は、アラームを出力装置６２から出力し、加工をその時点で停止する（ＳｔｅｐＡ１１）。アラームは、警告を示す音声又は画面表示などである。
この第２の動作においても、アラームが出力されて加工が停止した場合、その後の精製の実行によってアシストガスがタンクに充填されたら、作業者は加工を再開させる。
加工の再開において、作業者は、アシストガスＧの充填状態を確認し、加工が中断された経路に対して継続して加工を再開する継続加工を実行するか、加工が中断された経路で得られる製品は不良品と判断し、次の経路に移動して新たな経路から加工を再開する次経路加工を実行するか、の選択をする。
そして、作業者は、継続加工及び次経路加工のうち選択した方の加工における所定の開始位置から加工を再開するように設定等を調整してからリスタートを入力装置から指示する。

（ＳｔｅｐＡ９）において、加工経路判定部７５が是（ＹＥＳ）として加工中の加工経路の加工が終了したと判定したら、ＣＰＵ７１は、加工動作を割り込み停止する（ＳｔｅｐＡ１２）。

割り込み停止後、ガス精製制御部７３は、ガス精製装置３による精製動作を実行する（ＳｔｅｐＡ１３）。レーザ加工は割り込み停止状態なので、この精製動作の実行によりガス圧Ｐは上昇する。ガス残量判定部７２は、ガス圧Ｐが第２圧力Ｐ２以上に復帰したか否かを判定する（ＳｔｅｐＡ１４）。

（ＳｔｅｐＡ１４）の判定が否（ＮＯ）の場合、（ＳｔｅｐＡ１３）に戻り、ガス残量判定部７２は、（Ｓｔｅｐ１２）の判定を繰り返し実行する。
（ＳｔｅｐＡ１４）の判定が是（ＹＥＳ）の場合、ガス精製制御部７３は、ガス精製装置３の精製動作を停止する（ＳｔｅｐＡ１５）。また、ＣＰＵ７１は、レーザ加工をリスタートし（ＳｔｅｐＡ１６）、加工の進捗を監視し、加工の全工程が終了したか否かを判定する（ＳｔｅｐＡ１７）。
（ＳｔｅｐＡ１７）の判定が否（ＮＯ）の場合、（ＳｔｅｐＡ３）に戻り、是（ＹＥＳ）の場合、第２の動作を終了する。

レーザ加工装置９１は、第２の動作の（ＳｔｅｐＡ４）において、ガス圧Ｐが第１圧力Ｐ１にまで低下したときに、残りの経路の必要加工時間ｔａと、その加工を継続した場合の残りのアシストガスＧのガス圧Ｐが下限圧力ＰＬになるまでの時間である残量消費時間ｔｂとを比較する。比較の結果、残量消費時間ｔｂの方が短い場合に、ガス精製装置３による精製動作を開始する。

これにより、レーザ加工装置９１は、第２動作を実行することができ、扱いが容易であり、第２動作を実行することで、予期しないアシストガスＧの消費量増加或いは加工時間の増加などが生じても、加工経路の途中でレーザ加工を停止する可能性をより低減できる。

本発明の実施例のレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形してもよい。

第２の動作において、レーザ加工を割り込み停止している間、すなわち割り込み停止を実行中に図５のフロー図に示されるように安定化動作を実行させるようにしてもよい。
図５は、第２のフロー図におけるＢＡ－ＢＢ間で安定化動作を実行する場合のサブルーチンを示すフロー図である。

安定化動作は、図１に示される安定化動作実行部５をＣＰＵ７１の制御によって動作させることによる。安定化動作実行部５は、ノズル１２の清掃或いは不図示の集塵機の塵埃の払落しなどを実行する。これにより、ノズル１２からのレーザビームＬｓの射出或いは集塵動作を良好に行うことができる。

安定化動作は、図３Ｂに示されるように、加工の割り込み停止（ＳｔｅｐＡ１２）を実行後、図３Ｂの（ＳｔｅｐＡ１３）～（ＳｔｅｐＡ１５）に対応する（ＳｔｅｐＡＢ１）～（ＳｔｅｐＡＢ３）を実行する間に並行してＣＰＵ７１の指示による安定化動作を実行する（ＳｔｅｐＡＢ４）。
ＣＰＵ７１は、安定化動作を、その実行が完了した場合、及び実行途中であっても、アシストガスＧの精製動作が停止された場合（ＳｔｅｐＡＢ３）に、停止（ＳｔｅｐＡＢ５）する。
これにより、安定化動作を独立して実行する必要がなくなり、レーザ加工装置９１の稼働効率が向上する。

第２圧力Ｐ２は、満充填圧力ＰＦと同じでもよい。

（変形例）
レーザ加工装置９１は、１種類のアシストガスＧを用いてレーザ加工を行うものとして説明したが、複数のアシストガスＧを選択的に用いてレーザ加工を行うレーザ加工装置９１Ｂとしてもよい。

図６は、レーザ加工装置９１の変形例であるレーザ加工装置９１Ｂの構成を示すブロック図である。
レーザ加工装置９１Ｂは、レーザ加工装置９１におけるガス精製装置３及び制御装置７の替わりにそれぞれガス精製装置３Ｂ及び制御装置７Ｂを有する点で異なり、他の構成は同じである。以下、レーザ加工装置９１との相違構成であるガス精製装置３Ｂ及び制御装置７Ｂについて詳述する。

制御装置７Ｂは、制御装置７の構成に加えてガス設定部７８を有する。
ガス精製装置３Ｂは、複数のガス精製装置を有する。この例においてガス精製装置３Ｂは、第１ガス精製装置３ａ及び第２ガス精製装置３ｂの二つのガス精製装置と、ガス切替器３３とを有する。
第１ガス精製装置３ａは、第１タンク３２ａ及び第１圧力センサ３１ａを有し、第２ガス精製装置３ｂは、第２タンク３２ｂ及び第２圧力センサ３１ｂを有する。

第１ガス精製装置３ａは、第１アシストガスとして窒素ガスＧａを精製し第１タンク３２ａに貯蔵する。第１圧力センサ３１ａは、第１タンク３２ａ内の窒素ガスＧａの圧力を計測し、計測結果を第１センサ情報Ｊ１１として制御装置７Ｂのガス残量判定部７２に向け出力する。
第２ガス精製装置３ｂは、第２アシストガスとして酸素ガスＧｂを精製して第２タンク３２ｂに貯蔵する。第２圧力センサ３１ｂは、第２タンク３２ｂ内の酸素ガスＧｂの圧力を計測し、計測結果を第２センサ情報Ｊ１２として制御装置７Ｂのガス残量判定部７２に向け送出する。
酸素ガスＧｂの供給方式は、上述の精製装置を用いる方式や液体酸素を用いる方式など種々の方式があり、限定されない。ここでは、便宜的に精製装置を用いる方式で説明する。

ガス切替器３３は、第１タンク３２ａ及び第２タンク３２ｂと、レーザ加工ヘッド１との間のアシストガス経路間に挿入されており、第１タンク３２ａからの窒素ガスＧａ及び第２タンク３２ｂからの酸素ガスＧｂの一方を選択的に、かつ任意の量で通過させてレーザ加工ヘッド１へ供給する。
ガス切替器３３におけるガスの切替動作及び流量調整は、制御装置７Ｂのガス設定部７８によって制御される。

レーザ加工装置９１Ｂの制御装置７Ｂは、製品を得る加工動作の一単位を一つのジョブとしたときに、複数のジョブを、予めジョブスケジュールＳＣで設定された加工順で自動的に実行する。
各ジョブの加工プログラムは、加工情報Ｊ３に含められた記憶部７７に記憶される。また、ジョブスケジュールＳＣは、スケジュール情報Ｊ４として各ジョブと紐づけられて記憶部７７に記憶される。

複数のジョブを、例えば５個のジョブＭ１～Ｍ５とする。図７は、ジョブＭ１～Ｍ５のジョブスケジュールＳＣを示す図である。
図７において、例えば、ジョブＭ１，ジョブＭ２，及びジョブＭ５は、アシストガスに窒素ガスＧａを用い、ジョブＭ３及びジョブＭ４は、アシストガスに酸素ガスＧｂを用いて製品を得るジョブである。
制御装置７Ｂは、ジョブスケジュールＳＣに基づいて、レーザ加工をジョブＭ１から順に自動的に実行する。

次に、レーザ加工装置９１Ｂが、レーザ加工中にガス圧Ｐが低下した場合に実行する動作を、図８Ａ，図８Ｂ，及び図９を参照して説明する。
図８Ａは、レーザ加工装置９１Ｂが実行するガス圧低下時の動作手順の前段を示すフロー図である。図８Ｂは、レーザ加工装置９１Ｂが実行するガス圧低下時の動作手順の後段を示すフロー図である。図９は、レーザ加工装置９１Ｂが実行するガス圧低下時の動作におけるガスＧａ，Ｇｂの圧力変化を示した図である。
以下の説明及び各図において、窒素ガスＧａ及び酸素ガスＧｂを、それぞれガスＧａ及びガスＧｂと示す場合がある。

図８Ａに示される前段は、実施例において図３Ａに示された第２の動作の前段にほぼ対応している。

レーザ加工装置９１Ｂの、ガス圧低下時の動作で予め設定される条件は、実施例のレーザ加工装置９１における第２の動作のものに準じる。すなわち、予め、第１タンク３２ａ及び第２タンク３２ｂに貯蔵された窒素ガスＧａ及び酸素ガスＧｂのガス圧Ｐについて、それが低下した際の指標となる圧力値として次の３つの圧力を設定しておく。
すなわち、圧力が低い順に、レーザ加工に支障が生じる可能性が高い下限圧力ＰＬ，下限圧力ＰＬより高くレーザ加工には支障が直ちに生じないが圧力低下の注意を促すための第１圧力Ｐ１，及び第１圧力Ｐ１よりも高く、当面支障なくレーザ加工を実行可能な第２圧力Ｐ２である。

第１タンク３２ａ及び第２タンク３２ｂそれぞれの容量は、例えば１０００Ｌである。第１タンク３２ａに常温で窒素ガスＧａが４．７ＭＰａのガス圧で充填された状態を満充填とする。第２タンク３２ｂ及び酸素ガスＧｂについても同様である。満充填状態でのガス圧Ｐを満充填圧力ＰＦとする。

図８Ａに示されるように、レーザ加工を開始する前に、制御装置７ＢのＣＰＵ７１は、ガス精製装置３Ｂを動作させて窒素ガスＧａ及び酸素ガスＧｂを精製し、それぞれ第１タンク３２ａ及び第２タンク３２ｂに充填する。第１タンク３２ａ及び第２タンク３２ｂが満充填となったらガス精製装置３Ｂの動作を停止する（ＳｔｅｐＢ１）。
ＣＰＵ７１は、ジョブスケジュールＳＣに基づいて、第１ジョブであるジョブＭ１のレーザ加工を開始する（ＳｔｅｐＢ２）。
ガス残量判定部７２は、第１圧力センサ３１ａから出力される第１センサ情報Ｊ１１を監視し、ガス圧Ｐが第１圧力Ｐ１未満になったか否かを判定する（ＳｔｅｐＢ３）。

（ＳｔｅｐＢ３）において判定が否（ＮＯ）の場合、ガス残量判定部７２は判定を継続する。
（ＳｔｅｐＢ３）において判定が是（ＹＥＳ）の場合、加工経路判定部７５は、その時点での加工経路の未加工の部分である残経路を抽出し、その残経路を加工するために要する時間である必要加工時間ｔａを求める。また、ガス残量判定部７２は、加工経路判定部７５が抽出した残経路の加工条件で、残っている窒素ガスＧａを下限圧力ＰＬまで消費する時間である残量消費時間ｔｂを求め（ＳｔｅｐＢ４）、残量消費時間ｔｂが必要加工時間ｔａよりも大きいか否かを判定する（ＳｔｅｐＢ５）。

（ＳｔｅｐＢ５）の判定が否（ＮＯ）の場合、ガス精製制御部７３は、停止していた精製動作を実行する（ＳｔｅｐＢ６）。その後、ガス残量判定部７２は、第１圧力センサ３１ａから入来する第１センサ情報Ｊ１１により、圧力が低下しているか否かを判定する（ＳｔｅｐＢ７）。

（ＳｔｅｐＢ７）の判定が否（ＮＯ）で圧力が増大している場合、ガス精製制御部７３は、ガス圧Ｐが第２圧力Ｐ２に達したら、ガス精製装置３Ｂの窒素ガスＧａの精製動作を停止し（ＳｔｅｐＢ８）、その後（ＳｔｅｐＢ３）へ戻りガス圧Ｐの監視を継続する。
（ＳｔｅｐＢ７）の判定が是（ＹＥＳ）で圧力が低下又は変わらない場合、図８Ｂに示されるように、加工経路判定部７５は、加工中のジョブＭ１における加工経路の加工が終了したか否かを判定する（ＳｔｅｐＢ９）。

（ＳｔｅｐＢ９）において、加工経路判定部７５が否（ＮＯ）として加工中の加工経路の加工がまだ終了していないと判定したら、ガス残量判定部７２は、窒素ガスＧａのガス圧Ｐが下限圧力ＰＬ未満であるか否かを判定する（ＳｔｅｐＢ１０）。
（ＳｔｅｐＢ１０）の判定が否（ＮＯ）であれば、（ＳｔｅｐＢ９）の判定を継続する。
（ＳｔｅｐＢ１０）の判定が是（ＹＥＳ）であれば、ＣＰＵ７１は、加工動作を割り込み停止する（ＳｔｅｐＢ１２）。

一方、（ＳｔｅｐＢ９）において、加工経路判定部７５が是（ＹＥＳ）として加工中のジョブＭ１の加工経路の加工が終了したと判定した場合も、ＣＰＵ７１は、加工動作を割り込み停止する（ＳｔｅｐＢ１２）。

ＣＰＵ７１は、割り込み停止を実行したら、窒素ガスＧａの精製を実行する（ＳｔｅｐＢ１３）。
また、ＣＰＵ７１は、ジョブスケジュールＳＣを参照して、窒素ガスＧａ以外のガスをアシストガスとして用いるジョブがあるか否かを判定する。この例では酸素ガスＧｂをアシストガスとして用いるジョブがあるか否かを判定する（ＳｔｅｐＢ１６）。

例えば、実行中のジョブスケジュールに、窒素ガスＧａ以外のアシストガスを用いるジョブがない場合、ＣＰＵ７１は、（ＳｔｅｐＢ１６）を否（ＮＯ）と判定して（ＳｔｅｐＢ１４）へ移行する。

（ＳｔｅｐＢ１３）の精製実行後、ガス残量判定部７２は、第１センサ情報Ｊ１１に基づいて第１タンク３２ａの圧力が第２圧力Ｐ２以上であるか否かを判定する（ＳｔｅＢ１４）。
（ＳｔｅｐＢ１４）において、ガス残量判定部７２が否（ＮＯ）と判定したら、ガス精製制御部７３は窒素ガスＧａの精製を継続し（ＳｔｅｐＢ１３）、ガス残量判定部７２が是（ＹＥＳ）と判定したら、ガス精製制御部７３は精製を停止する（ＳｔｅｐＢ１５）。

一方、この例のジョブスケジュールＳＣは、酸素ガスＧｂをアシストガスとして用いるジョブＭ３及びジョブＭ４を含んでいるので、（ＳｔｅｐＢ１６）においてＣＰＵ７１は是（ＹＥＳ）と判定する。
次いで、ガス残量判定部７２は、第２圧力センサ３１ｂからの第２センサ情報Ｊ１２を参照し、第２タンク３２ｂ内の圧力が第２圧力Ｐ２以上あるか否かを判定する（ＳｔｅｐＢ１７）。

ガス残量判定部７２が（ＳｔｅｐＢ１７）において否（ＮＯ）と判定したら、ガス精製制御部７３は、酸素ガスＧｂの精製を実行する（ＳｔｅｐＢ１８）。ガス残量判定部７２は、第２センサ情報Ｊ１２を監視して第２タンク３２ｂ内の圧力が第２圧力Ｐ２以上あるか否かを判定し（ＳｔｅｐＢ１９）、（ＮＯ）と判定した場合は判定を継続する。
（ＳｔｅｐＢ１９）でガス残量判定部７２が（ＹＥＳ）と判定したら、ＣＰＵ７１は精製を停止し（ＳｔｅｐＢ２０）、（ＳｔｅｐＢ２１）へ移行する。

（ＳｔｅｐＢ１７）において、ガス残量判定部７２が（ＹＥＳ）と判定したら、ガス設定部７８は、酸素ガスＧｂをアシストガスとして用いるジョブＭ３及びジョブＭ４のうち、例えば先行することを理由に割り込み停止している第１ジョブに次いで実行する第２ジョブとしてジョブＭ３を選択する（ＳｔｅｐＢ２１）。
選択対象となるジョブが複数ある場合にどのジョブを選択するか、の理由は、ジョブスケジュールＳＣにおいて先行していることに限定されない。酸素ガスＧｂのその時点の残圧に基づいて加工を完了できるジョブがあれば、そのジョブを優先して選択してもよく、選択理由の設定は自由である。

ＣＰＵ７１は、（ＳｔｅｐＢ２１）で選択されたジョブを実行する（ＳｔｅｐＢ２２）。

上述の動作において、ガスＧａ，Ｇｂの圧力は、図９に示されるように変化する。すなわち、図９は、レーザ加工装置９１Ｂが実行するガス圧低下時の動作におけるガスＧａ，Ｇｂの圧力変化を示した図である。

図９における時刻ｔＢ１は、図８Ａの（ＳｔｅｐＢ２）に対応する。
ジョブＭ１の加工を実行することで、窒素ガスＧａのガス圧Ｐａは徐々に低下する。
時刻ｔＢ２は、図８Ｂの（ＳｔｅｐＢ１２）の割り込み停止に対応する。割り込み停止の時刻ｔＢ２以降、（ＳｔｅｐＢ１３）の精製が実行されて、窒素ガスＧａのガス圧Ｐａは上昇する。

時刻ｔＢ３は、（ＳｔｅｐＢ２２）で示される選択したジョブの実行に対応する。時刻ｔＢ３以降、選択された酸素ガスＧｂを用いるジョブＭ３が実行され、酸素ガスＧｂのガス圧Ｐｂは減少する。
時刻ｔＢ４は、（ＳｔｅｐＢ１５）の窒素ガスＧａの精製停止に対応する。
時刻ｔＢ４以降、窒素ガスＧａを用いたジョブの実行が可能となる。

図９における時刻ｔＢ５以降は、（ＳｔｅｐＢ２２）よりも後のジョブＭ１の再開動作となる。
すなわち、時刻ｔＢ５でジョブＭ３が終了し（ＳｔｅｐＢ２３）、酸素ガスＧｂの精製が開始される。これにより、時刻ｔＢ５以降、満充填となる時刻ｔＢ７までガス圧Ｐｂが上昇する。
また、時刻ｔＢ５でジョブＭ３が終了した後、時刻ｔＢ６で窒素ガスＧａを用いたジョブＭ１の残加工が再開され（ＳｔｅｐＢ２４）、ガス圧Ｐａが減少する。
その後、窒素ガスＧａを用いたジョブＭ１の残加工は終了し（ＳｔｅｐＢ２５）（時刻は不図示）、精製が再び開始されてガス圧Ｐａは上昇する。

以上、詳述した変形例のレーザ加工装置９１Ｂは、複数種類のアシストガスによるレーザ加工が可能な構成を有する。また、レーザ加工装置９１Ｂは、複数のジョブの実行順を定めたジョブスケジュールに従ってジョブを実行する。
レーザ加工装置９１Ｂは、第１アシストガスを用いたジョブを実行中にそのガス圧が低下して割り込み停止したら、第１アシストガスの精製を行って満充填となるまでの間、他のアシストガスによるジョブの有無を判定する。他のアシストガスによるジョブが有る場合、第１アシストガスの精製中に他のアシストガスによるジョブを先に実行する。レーザ加工装置９１Ｂは、この一連の動作を自動的に実行する。

これにより、レーザ加工装置９１Ｂ及びレーザ加工装置９１Ｂが実行するレーザ加工方法は、アシストガスのガス圧が低下した場合の取り扱いが容易であり、ジョブスケジュールの完遂時間を短縮できる。
この効果は、アシストガスの供給方式によらず得られる。例えば、酸素ガスＧｂの供給源を、精製装置ではなく、液体酸素から酸素ガスを得てレーザ加工ヘッド１に供給する液体酸素設備とした場合も同様の効果が得られる。

複数種類のアシストガスとして窒素ガス及び酸素ガスを説明したが、アシストガスはこれらに限定されない。例えば、アルゴンガス、空気などの他の種類でもよい。

１ レーザ加工ヘッド
１１ ヘッド本体部
１２ ノズル
１３ 光学系動作部
２ レーザ発振器
３，３Ｂ ガス精製装置
３ａ 第１ガス精製装置
３ｂ 第２ガス精製装置
３１ 圧力センサ
３１ａ 第１圧力センサ
３１ｂ 第２圧力センサ
３２ タンク
３２ａ 第１タンク
３２ｂ 第２タンク
３３ ガス切替器
４ ヘッド駆動部
５ 安定化動作実行部
６１ 入力装置
６２ 出力装置
７，７Ｂ 制御装置
７１ ＣＰＵ（中央処理装置）
７２ ガス残量判定部
７３ ガス精製制御部
７４ ヘッド動作制御部
７５ 加工経路判定部
７６ 時間計測部
７７ 記憶部
７８ ガス設定部
８１ ワークテーブル
９１，９１Ｂ レーザ加工装置
Ｇ アシストガス
Ｇａ 窒素ガス（第１アシストガス）（ガス）
Ｇｂ 酸素ガス（第２アシストガス）（ガス）
Ｊ１ センサ情報
Ｊ１１ 第１センサ情報
Ｊ１２ 第２センサ情報
Ｊ２ 入力情報
Ｊ３ 加工情報
Ｊ４スケジュール情報
Ｌｓ レーザビーム
Ｍ１～Ｍ５ ジョブ
Ｐ，Ｐａ，Ｐｂ ガス圧
ＰＦ 満充填圧力
ＰＬ 下限圧力
Ｐ１ 第１圧力
Ｐ２ 第２圧力
ＳＣ ジョブスケジュール
ｔ 経過時間
ｔａ 必要加工時間
ｔｂ 残量消費時間
ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔＢ１，ｔＢ２，ｔＢ３，ｔＢ４，ｔＢ５，ｔＢ６，ｔＢ７ 時刻
Ｗ ワーク

Claims (9)

1. アシストガスを貯蔵するタンク及び前記タンク内のガス圧を測定する圧力センサを有し、前記アシストガスを精製して前記タンクに貯蔵すると共に前記タンクから外部に供給するガス精製装置と、
   レーザビームを射出し前記タンクから供給された前記アシストガスを噴出するレーザ加工ヘッドと、
   前記ガス圧が予め設定された第１圧力未満に減少した場合に、前記レーザビームの前記レーザ加工ヘッドからの射出を、加工中の加工経路を加工し終えてから割り込み停止として停止する制御装置と、を備えたレーザ加工装置。
2. 前記制御装置は、割り込み停止の後、前記アシストガスを精製しガス圧が前記第１圧力よりも高い圧力に達した場合、停止を解除して次の加工経路に移動しレーザ加工を自動的に継続するように制御する請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 前記制御装置は、
   前記ガス圧が前記第１圧力未満に減少した時点で、前記時点から加工中の前記加工経路を加工し終えるまでの時間である必要加工時間と、前記ガス圧が予め設定された前記第１圧力よりも低い下限圧力となるまでの時間である残量消費時間とを求めて比較し、前記必要加工時間が前記残量消費時間以上の場合に、前記ガス精製装置に対し、前記アシストガスの精製を開始するよう制御する請求項１又は請求項２記載のレーザ加工装置。
4. 前記レーザ加工ヘッドのノズルの清掃又は集塵機の塵埃の払落しを行う安定化動作実行部を備え、
   前記制御装置は、前記割り込み停止を実行中に、前記安定化動作実行部を動作させる請求項１～３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
5. レーザ加工に用いるアシストガスを貯蔵するタンクのガス圧が、ワークのレーザ加工中に予め設定された第１圧力未満に減少した場合に、前記ワークに対するレーザビームの射出を、加工中の加工経路を加工し終えてから割り込み停止として停止するレーザ加工方法。
6. 前記割り込み停止の後、前記アシストガスを精製しガス圧が前記第１圧力よりも高い圧力に達した場合に、停止を解除して次の加工経路に移動しレーザ加工を自動的に継続する請求項５記載のレーザ加工方法。
7. 前記ガス精製装置は、
   アシストガスとしての第１アシストガス及び第２アシストガスをそれぞれ貯蔵する第１タンク及び第２タンク、並びに、前記第１タンク及び前記第２タンク内のガス圧をそれぞれ測定する第１圧力センサ及び第２圧力センサと、前記第１アシストガス及び前記第２アシストガスの一方を選択的に前記レーザ加工ヘッドに供給するガス切替器と、を含み、
   前記制御装置は、
   複数のジョブの加工順を定めたジョブスケジュールに従って加工を実行し、前記第１アシストガスを用いた第１ジョブの加工における前記割り込み停止を実行した後、前記ジョブスケジュールに前記第２アシストガスを用いた第２ジョブがあるか否かを判定し、あると判定した場合に前記第２ジョブを実行する請求項１～４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
8. 前記制御装置は、前記第２ジョブを実行中に前記第１アシストガスを精製する請求項７記載のレーザ加工装置。
9. 前記アシストガスを、第１アシストガス及び前記第１アシストガスとは異なる種類の第２アシストガスとし、
   前記レーザ加工を、前記第１アシストガスを用いる加工の第１ジョブと前記第２アシストガスを用いる加工の第２ジョブとを含むジョブスケジュールによって実行し、
   前記第１ジョブにおいて前記割り込み停止を実行した場合、前記割り込み停止後に前記第２ジョブを実行する請求項５記載のレーザ加工方法。

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