JP6382554B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

Description

通信端末との間で通信可能なレーザ加工装置の技術に関する。

従来から、レーザ加工装置本体と、表示モニタとを備えるレーザ加工装置がある（特許文献１参照）。表示モニタは、レーザ加工装置本体のハウジングに着脱可能に設けられている。また、表示モニタは、入力操作が可能であり、入力された操作情報をレーザ加工装置本体に送信し、当該レーザ加工装置からの情報を受信する。

特開２０１１−２５５４７２号公報

ところで、従来から、互いに別体とされたレーザヘッドとコントローラとがケーブルを介して接続された、いわゆるヘッド分離型のレーザ加工装置がある。コントローラは、加工条件に基づく加工データを生成し、レーザヘッドは、コントローラが生成した加工データに基づき、加工対象物にレーザ光を照射して加工する。このような構成により、例えばレーザヘッドを加工対象物の近傍に配置し、コントローラを加工対象物から離れた位置に配置する等、レーザヘッドとコントローラとを互いに離れた位置に配置することができる。

しかし、従来、このようなヘッド分離型のレーザ加工装置と通信端末との通信について、十分に検討がされていなかった。

本明細書では、ヘッド分離型のレーザ加工装置と通信端末との間で通信異常が生じることを抑制することが可能な技術を開示する。

本明細書によって開示されるレーザ加工装置は、レーザヘッドとコントローラとがケーブルを介して接続されるレーザ加工装置であって、前記レーザヘッドに設けられ、加工データに基づき、加工対象物にレーザ光を照射して加工するレーザ照射部と、前記レーザヘッドに設けられ、通信端末との間で無線通信を行うアンテナ部と、前記レーザヘッドに設けられる報知部と、前記レーザヘッドと前記コントローラとの間で、前記ケーブルを介して有線通信を行う有線通信部と、前記コントローラに設けられる制御部と、を備え、前記制御部は、前記通信端末と前記アンテナとの間で無線通信が確立したか否かを判断する確立判断処理と、前記確立判断処理で前記無線通信が確立したと判断した場合、前記報知部に報知動作を実行させる報知処理と、を実行する。

レーザヘッドは、コントローラに比べて、加工対象物に近い位置に配置される。また、使用者は、加工対象物をみて加工条件を決めるため、その加工条件を通信端末で入力する操作は、コントローラよりもレーザヘッドに近い位置に行われることが多い。要するに、レーザヘッドは、コントローラに比べて、通信端末との間で通信異常が生じる可能性が低い。そこで、このレーザ加工装置によれば、レーザヘッドにアンテナ部が設けられたことにより、コントローラにアンテナ部が設けられ、通信端末からの加工条件をコントローラが直接受信する構成に比べて、ヘッド分離型のレーザ加工装置と通信端末との間で通信異常が生じることを抑制することができる。また、レーザヘッドに報知部が設けられたことにより、例えば１つの通信端末に対して複数のレーザ加工装置が通信可能な状態である場合などでも、報知部の報知動作により、通信端末と、どのレーザ加工装置との無線通信が確立したのかを把握することができる。

上記レーザ加工装置では、前記制御部は、前記確立判断処理で前記無線通信が確立したと判断した場合、前記アンテナ部に、当該レーザ加工装置の識別情報を前記通信端末に送信させる情報送信処理を実行してもよい。このレーザ加工装置によれば、通信端末側で、どのレーザ加工装置との無線通信が確立したのかを把握することができる。

上記レーザ加工装置では、前記アンテナ部は、前記レーザヘッドの金属筐体に形成された開口部内に設けられていてもよい。このレーザ加工装置によれば、アンテナ部がレーザヘッドの外部に設けられた構成に比べて、アンテナ部の存在によってレーザヘッドの配置が制約されることを抑制することができる。

なお、この発明は、レーザ加工装置、加工条件の設定方法、これらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した不揮発性の記録媒体等の種々の態様で実現することができる。

本明細書によって開示される発明によれば、ヘッド分離型のレーザ加工装置と通信端末との間で通信異常が生じることを抑制することができる。

一実施形態に係るレーザ加工システムの構成を示すブロック図 端末制御処理を示すフローチャート 加工制御処理を示すフローチャート 通信端末とレーザ加工装置とのデータのやり取りを示すシーケンス図

＜一実施形態＞
一実施形態のレーザ加工システム１について図１〜図４を参照しつつ説明する。このレーザ加工システム１は、１つの通信端末２、および、複数のレーザ加工装置３を備える。図１には、複数のレーザ加工装置３のうち２つのレーザ加工装置３Ａ，３Ｂが例示されている。

（通信端末の構成）
通信端末２は、例えばノート型コンピュータ、タブレット型コンピュータ、ＰＤＡ等である。通信端末２は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）２１、メモリ２２、無線通信部２３，表示部２４，および、操作部２５を有する。メモリ２２には、各種のプログラムが記憶されており、各種のプログラムには、例えば、後述する端末制御処理等を実行するためのプログラムや、通信端末２の各部の動作を制御するためのプログラムが含まれる。

ＣＰＵ２１は、メモリ２２から読み出したプログラムに従って、通信端末２の各部を制御する。無線通信部２３は、無線通信方式により、外部装置と通信可能である。なお、無線通信方式の例は、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）、赤外線通信である。表示部２４は、液晶ディスプレイやランプ等を有し、各種の設定画面や装置の動作状態等を表示することが可能である。操作部２５は、複数のボタンを有し、ユーザによる各種の入力指示を受け付け可能である。なお、操作部２５は、表示部２４とは別に設けられた操作パネルでもよいし、表示部２４の表示画面上に設けられたタッチパネルでもよい。

（レーザ加工装置の構成）
レーザ加工装置３は、レーザヘッド３０とコントローラ４０とがケーブル５０を介して接続された、ヘッド分離型のレーザ加工装置である。ケーブル５０には、コントローラ４０からレーザヘッド３０に電源を供給するための電源供給ライン、および、コントローラ４０とレーザヘッド３０との間で通信を行うための通信ラインが含まれている。

（レーザヘッド）
レーザヘッド３０は、レーザ光源３１、ガルバノスキャナ３２、加工制御部３３、通信制御部３４、ヘッド表示部３５、および、アンテナ部３６を有する。

加工制御部３３は、コントローラ４０から与えられる加工データに基づき、レーザ光源３１およびガルバノスキャナ３２を制御し、レーザ光源３１から出射されたレーザ光Ｌをガルバノスキャナ３２によって向きを変更し、加工対象物Ｗに対してレーザ光Ｌを走査して加工を施す。加工制御部３３およびガルバノスキャナ３２はレーザ照射部の一例である。

通信制御部３４は、有線通信方式により、ケーブル５０を介してコントローラ４０との間で通信を行うためのインターフェースである。ヘッド表示部３５は、例えば７セグメントのデジタル表示装置である。なお、ヘッド表示部３５は、これ以外に液晶表示装置などでもよい。アンテナ部３６は、無線通信方式により、通信端末２との間で通信を行うためのものである。

レーザヘッド３０は、レーザ光Ｌが外部に漏れないようにするため、例えば金属製の筐体３０Ａを有し、この筐体３０Ａ内に、レーザ光源３１、ガルバノスキャナ３２、加工制御部３３および通信制御部３４が内蔵されている。また、筐体３０Ａの前面には開口部が形成されており、この開口部にヘッド表示部３５がはめ込まれている。アンテナ部３６は、ヘッド表示部３５のうち筐体３０Ａ内に配置される表示制御基板３５Ａ上に表面実装されている。

（コントローラ）
コントローラ４０は、ＣＰＵ４１、メモリ４２、および、通信制御部４３を有する。メモリ４２には、各種のプログラムや加工データが記憶されており、各種のプログラムには、例えば、後述する加工制御処理等を実行するためのプログラムや、レーザ加工装置３の各部の動作を制御するためのプログラムが含まれる。

ＣＰＵ４１は、制御部の一例である。ＣＰＵ４１は、メモリ４２から読み出したプログラムに従って、レーザ加工装置３の各部を制御する。通信制御部４３は、有線通信方式により、ケーブル５０を介してレーザヘッド３０との間で通信を行うためのインターフェースである。また、コントローラ４０は、外部からのノイズを除去するため、例えば金属製の筐体３４Ａを有し、この筐体３０Ａ内に、ＣＰＵ４１、メモリ４２および通信制御部４３が内蔵されている。なお、通信制御部３４，４３およびケーブル５０は有線通信部の一例である。

（制御内容）
図２から図４を参照して、通信端末２のＣＰＵ２１およびレーザ加工装置３のＣＰＵ４１が実行する制御内容について説明する。

（１）端末制御処理
例えば使用者が操作部２５により端末制御処理のプログラムを起動させる操作を行うと、通信端末２のＣＰＵ２１は、図２に示す端末制御処理を実行する。端末制御処理は、複数のレーザ加工装置３から１または複数のレーザ加工装置３を指定し、その指定されたレーザ加工装置３に対して加工条件を送信するための処理である。

まずＣＰＵ２１は、無線通信部２３を介して、ネットワーク上で通信端末２と通信可能なレーザ加工装置３を検索し、その検索結果を表示部２４に表示させる（Ｓ１）。例えば、電源がオンされ、且つ、無線通信が有効化されているレーザ加工装置３だけが検索される。ＣＰＵ２１は、操作部２５が、レーザ加工装置３の指定指示を受け付けたか否かを判断し（Ｓ２）、指定指示を受け付けていないと判断した場合（Ｓ２：ＮＯ）待機する。

使用者が、検索されたレーザ加工装置３から１つのレーザ加工装置３を指定する入力操作を操作部２５にて行うと、ＣＰＵ２１は、指定指示を受け付けたと判断し（Ｓ２：ＹＥＳ）、指定対象のレーザ加工装置３に対して通信要求を送信する動作を、無線通信部２３に行わせる（Ｓ３ 図４参照）。その後、ＣＰＵ２１は、無線通信部２３が、レーザ加工装置３から通信応答を受信したか否かを判断する（Ｓ４）。通信応答を受信したことは、通信端末２と指定対象のレーザ加工装置３との間で無線通信が確立したことを意味する。

ＣＰＵ２１は、通信応答を受信していないと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）待機し、通信応答を受信したと判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ 図４参照）、指定対象のレーザ加工装置３に対して情報要求を送信する動作を、無線通信部２３に行わせる（Ｓ５ 図４参照）。この情報要求は、指定対象のレーザ加工装置３の識別情報、指定対象のレーザ加工装置３で設定可能な加工条件に関する設定可能情報、および、指定対象のレーザ加工装置３で設定されている現在の加工条件を要求するものであり、この設定可能情報は、レーザ加工装置３ごとに相違することがある。加工条件の例は、加工対象物Ｗの材質、加工速度、レーザ光Ｌの強度である。

その後、ＣＰＵ２１は、無線通信部２３が識別情報等を受信したか否かを判断し（Ｓ６）、識別情報等を受信していないと判断した場合（Ｓ６：ＮＯ）待機する。ＣＰＵ２１は、識別情報等を受信したと判断した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、識別情報等に応じた設定画面（図示せず）を表示部２４に表示させる（Ｓ７）。この設定画面には、例えば、指定対象のレーザ加工装置３の識別番号、設定可能情報に応じた設定項目、および、各設定項目に対応する上記現在の加工条件が表示される。これにより、通信端末２側で、どのレーザ加工装置３との無線通信が確立したのかを把握することができる。また、使用者は、この設定画面を見ながら、現在の加工条件を変更して加工開始指示の入力操作を行ったり、現在の加工条件を変更せずに加工開始指示の入力操作を行ったりすることができる。

ＣＰＵ２１は、上記表示画面を表示させた状態で、加工条件の変更があるか否かを判断する（Ｓ８）。ＣＰＵ２１は、操作部２５からの操作信号に基づき、加工条件の変更があると判断した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、変更後の加工条件、および、加工開始指示を送信する動作を、無線通信部２３に行わせて（Ｓ９ 図４参照）、本端末制御処理を終了する。一方、ＣＰＵ２１は、加工条件の変更がないと判断した場合（Ｓ８：ＮＯ）、加工開始指示を送信する動作を、無線通信部２３に行わせて（Ｓ１０）、本端末制御処理を終了する。

（２）加工制御処理
例えばレーザ加工装置３の電源がオンされると、コントローラ４０のＣＰＵ４１は、図３に示す加工制御処理を実行する。加工制御処理は、通信端末２から受信した加工条件に基づきレーザ光源３１およびガルバノスキャナ３２を制御するための処理である。

まずＣＰＵ４１は、アンテナ部３６が、通信端末２から通信要求を受信したか否かを、通信制御部３４，４３を介して判断する（Ｓ２１）。ＣＰＵ４１は、通信要求を受信していないと判断した場合（Ｓ２１：ＮＯ）待機し、通信要求を受信したと判断した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、通信応答を、アンテナ部３６を介して通信端末２に返信する動作を、通信制御部２３，４３に行わせる（Ｓ２２ 図４参照）。

これにより、通信端末２と指定対象のレーザ加工装置３との間で無線通信が確立するため、ＣＰＵ４１は、報知処理を実行する（Ｓ２３）。この報知処理では、ＣＰＵ４１は、例えば無線通信が確立した旨を示す情報や通信端末２の識別情報等をヘッド表示部３５に表示させたり、レーザヘッド３０に設けられた図示しない発音装置に発音動作を行わせたり、発光部を点灯させたりする。これにより、１つの通信端末２に対して複数のレーザ加工装置３が通信可能な状態である場合でも、通信端末２と、どのレーザ加工装置３との無線通信が確立したのかを使用者に把握させることができる。Ｓ２１：Ｓ２２の処理は確立判断処理の一例であり、ヘッド表示部３５、発音装置や発光部は報知部の一例である。

次に、ＣＰＵ４１は、アンテナ部３６が、通信端末２から情報要求を受信したか否かを、通信制御部３４，４３を介して判断する（Ｓ２４）。ＣＰＵ４１は、情報要求を受信していないと判断した場合（Ｓ２４：ＮＯ）待機し、情報要求を受信したと判断した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、本レーザ加工装置３の識別情報、上記設定可能情報、および、上記現在の加工条件を、例えばメモリ４２から読み出して、アンテナ部３６を介して通信端末２に送信する動作を、通信制御部２３，４３に行わせる（Ｓ２５ 図４参照）。このＳ２５の処理は情報送信処理の一例である。

次に、ＣＰＵ４１は、アンテナ部３６が、通信端末２から加工開始指示を受信したか否かを、通信制御部３４，４３を介して判断する（Ｓ２６）。ＣＰＵ４１は、加工開始指示を受信していないと判断した場合（Ｓ２６：ＮＯ）待機し、加工開始指示を受信したと判断した場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、加工条件の変更があるか否かを判断する（Ｓ２７）。

ＣＰＵ４１は、変更後の加工条件も通信端末２から受信した場合、加工条件の変更があると判断し（Ｓ８：ＹＥＳ）、当該変更後の加工条件を取得してメモリ４２に記憶する（Ｓ２８）。また、ＣＰＵ４１は、変更後の加工条件に基づき加工データを生成し、通信制御部３４，４３を介して、加工制御部３３に与える（Ｓ２８）。これにより、レーザ光源３１およびガルバノスキャナ３２は、変更後の加工条件で加工対象物Ｗが加工する。Ｓ２８の処理は情報取得処理およびデータ付与処理の一例である。

一方、ＣＰＵ４１は、変更後の加工条件を通信端末２から受信していない場合、加工条件の変更がないと判断し（Ｓ８：ＮＯ）、メモリ４２に記憶されている現在の加工条件に基づき加工データを生成し、通信制御部３４，４３を介して、加工制御部３３に与える（Ｓ２９）。これにより、レーザ光源３１およびガルバノスキャナ３２は、前回と同じ加工条件で加工対象物Ｗが加工する。なお、前回の加工時に、生成した加工データをメモリ４２に記憶しておき、Ｓ２９では、ＣＰＵ４１は、この前回生成した加工データをメモリ４２から読み出して加工制御部３３に与えてもよい。

ＣＰＵ４１は、例えば加工対象物Ｗの加工が完了すると、通信端末２との無線通信を遮断して、本加工制御処理を終了する。

（本実施形態の効果）
レーザヘッド３０は、コントローラ４０に比べて、加工対象物Ｗに近い位置に配置される。また、使用者は、加工対象物Ｗをみて加工条件を決めるため、その加工条件を通信端末２で入力する操作は、コントローラ４０よりもレーザヘッド３０に近い位置に行われることが多い。しかも、コントローラ４０は、金属製の筐体４０Ａで全体が覆われているため、通信電波が繋がりにくく、加工スペースの関係上、奥まった、通信電波が届きにくい場所に配置されることが多々ある。要するに、レーザヘッド３０は、コントローラ４０に比べて、通信端末２との間で、通信不能やノイズ発生等、通信異常が生じる可能性が低い。

更に、５〜１０ｍの長さのケーブル５０が利用される場合が多々ある。この場合、特に、コントローラ４０は、レーザヘッド３０から遠く離れた位置に配置されるため、コントローラ４０にアンテナ部を設けた構成では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信の電波が、加工対象物Ｗに近い位置からコントローラ４０に届かない可能性が高い。

そこで、本実施形態によれば、レーザヘッド３０にアンテナ部３６が設けられ、このアンテナ部３６が、通信端末２から加工条件を受信し、コントローラ４０のＣＰＵ４１は、その加工条件を、ケーブル５０を介して取得し、その取得した加工条件に基づき加工データを生成してガルバノスキャナ３２に与える。これにより、コントローラ４０にアンテナ部が設けられ、通信端末２からの加工条件をコントローラ４０が直接受信する構成に比べて、ヘッド分離型のレーザ加工装置３と通信端末２との間で通信異常が生じることを抑制することができる。

しかも、アンテナ部３６は、レーザヘッド３０の筐体３０Ａ内に設けられているため、アンテナ部がレーザヘッドの外部に設けられた構成に比べて、アンテナ部の存在によってレーザヘッドの配置が制約されることを抑制することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。

レーザ加工装置３は、レーザ光源３１がコントローラ４０側に設けられ、レーザ光源３１からのレーザ光を、光ファイバケーブルを介してレーザヘッド３０に伝送する構成でもよい。この構成では、光ファイバを介して伝送されたレーザ光を、レーザヘッド３０が有するガルバノスキャナ３２で偏向して加工対象物Ｗに照射する。

通信端末２は、１つのＣＰＵ２１により図２の各処理を実行する構成であった。しかし、これに限らず、通信端末２は、複数のＣＰＵにより図２の各処理を実行する構成、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの専用のハード回路のみにより図２の各処理を実行する構成や、ＣＰＵおよびハード回路が協働で図２の各処理を実行する構成でもよい。

制御部は、１つのＣＰＵ４１により図３の各処理を実行する構成であった。しかし、これに限らず、制御部は、複数のＣＰＵにより図３の各処理を実行する構成、ＡＳＩＣなどの専用のハード回路のみにより図３の各処理を実行する構成や、ＣＰＵおよびハード回路により図３の各処理を実行する構成でもよい。

図２の端末制御処理において、使用者は複数のレーザ加工装置３を指定する入力操作を操作部２５にて行ってもよい。この場合、ＣＰＵ２１は、指定された複数のレーザ加工装置３それぞれに対して、Ｓ３以降の処理を行い、共通の加工条件を送信する。

なお、レーザ加工装置は、以下の構成でもよい。
レーザヘッドとコントローラとがケーブルを介して接続されるレーザ加工装置であって、
前記レーザヘッドに設けられ、加工データに基づき、加工対象物にレーザ光を照射して加工するレーザ照射部と、
前記レーザヘッドに設けられ、通信端末との間で無線通信を行うアンテナ部と、
前記レーザヘッドと前記コントローラとの間で、前記ケーブルを介して有線通信を行う有線通信部と、
前記コントローラに設けられる制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記アンテナ部が前記通信端末から受信した情報を、前記有線通信部を介して取得する情報取得処理を、実行するレーザ加工装置。

このレーザ加工装置によれば、レーザヘッドにアンテナ部が設けられ、このアンテナ部が、通信端末から、加工条件、レーザ加工の設定情報や、所定の加工動作の指示情報などの情報を受信し、コントローラの制御部は、その情報を、ケーブルを介して取得する。これにより、コントローラにアンテナ部が設けられ、通信端末からの加工条件をコントローラが直接受信する構成に比べて、ヘッド分離型のレーザ加工装置と通信端末との間で通信異常が生じることを抑制することができる。

また、このレーザ加工装置は、制御部が、前記情報取得処理で取得した加工条件に基づく前記加工データを、前記有線通信部を介して、前記レーザ照射部に付与するデータ付与処理を実行してもよい。

このレーザ加工装置によれば、レーザヘッドにアンテナ部が設けられ、このアンテナ部が、通信端末から加工条件を受信し、コントローラの制御部は、その加工条件を、ケーブルを介して取得し、その取得した加工条件に基づき加工データを生成してレーザ照射部に与える。これにより、コントローラにアンテナ部が設けられ、通信端末からの加工条件をコントローラが直接受信する構成に比べて、ヘッド分離型のレーザ加工装置と通信端末との間で通信異常が生じることを抑制することができる。

２：通信端末 ３：レーザ加工装置 ２１，４１：ＣＰＵ ３０：レーザヘッド ３６：アンテナ部 ４０：コントローラ ５０：ケーブル ３２：ガルバノスキャナ ３３：加工制御部 Ｌ：レーザ光 Ｗ：加工対象物

Claims (3)

1. レーザヘッドとコントローラとがケーブルを介して接続されるレーザ加工装置であって、
   前記レーザヘッドに設けられ、加工データに基づき、加工対象物にレーザ光を照射して加工するレーザ照射部と、
   前記レーザヘッドに設けられ、通信端末との間で無線通信を行うアンテナ部と、
   前記レーザヘッドに設けられる報知部と、
   前記レーザヘッドと前記コントローラとの間で、前記ケーブルを介して有線通信を行う有線通信部と、
   前記コントローラに設けられる制御部と、を備え、
   前記通信端末は、前記加工対象物に加工するための加工条件を前記無線通信により、前記レーザヘッドへ送信し、
   前記レーザヘッドは、前記アンテナ部を介して前記通信端末から送信された前記加工条件を受信するとともに、受信した前記加工条件を前記有線通信にて前記ケーブルを介して前記コントローラへ送信し、
   前記コントローラの前記制御部は、前記有線通信にて前記ケーブルを介して取得した前記加工条件に基づいて加工データを生成するとともに、前記加工データを前記有線通信にて前記ケーブルを介して前記レーザヘッドへ送信し、
   前記レーザヘッドの前記レーザ照射部は、前記有線通信で取得した前記加工データに基づいて加工対象物を加工するもので、
   前記コントローラの前記制御部は、
   前記通信端末と前記アンテナとの間で無線通信が確立したか否かを判断する確立判断処理と、
   前記確立判断処理で前記無線通信が確立したと判断した場合、前記報知部に報知動作を実行させる報知処理と、を実行し、
   前記アンテナ部と前記通信端末との間で行われる無線処理は、Bluetooth（登録商標）、Near Field Communication、赤外線通信のいずれかである、レーザ加工装置。
2. 請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
   前記制御部は、
   前記確立判断処理で前記無線通信が確立したと判断した場合、前記アンテナ部に、当該レーザ加工装置の識別情報を前記通信端末に送信させる情報送信処理を実行する、レーザ加工装置。
3. 請求項１または２に記載のレーザ加工装置であって、
   前記アンテナ部は、前記レーザヘッドの金属筐体に形成された開口部内に設けられている、レーザ加工装置。

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