JP6415783B1 - レーザ加工機およびレーザ加工システム - Google Patents

Abstract

センサ（２３）を有する加工ヘッド（２２）と、センサ（２３）からの信号が入力される制御部（１０）と、を有するレーザ加工機（１）であって、制御部（１０）は、信号により加工ヘッド（２２）に関する駆動軸（２４）の調整が必要であるか否かを判断し、駆動軸（２４）の調整が必要な状態の場合は駆動軸（２４）の調整が必要な状態であることを表示部（３０）に報知し、レーザ加工工程とは別の工程にて、センサ（２３）からの信号のデータと予め格納されている正常時のデータとを比較して加工ヘッド（２２）に関する駆動軸（２４）の調整を行う。

Description

本発明は、加工ヘッドを移動させながらレーザ光を照射して被加工物を加工するレーザ加工機およびレーザ加工システムに関する。

レーザ加工機は、駆動軸に接続された加工ヘッドを移動させながら被加工物にレーザ光を照射することによって被加工物を加工する装置である。このレーザ加工機では、駆動軸が長期間使用されることによって駆動軸が劣化する。このため、レーザ加工機では、駆動軸の使用に伴って、加工ヘッドが移動する際の加工ヘッドの振動が大きくなっていき、加工ヘッドへの移動指令と、加工された被加工物の形状とが対応しなくなる。

特許文献１に記載の機械装置は、機械装置の軸に設けられた位置検出器に振動センサが内蔵されており、振動センサが検出した振動が異常振動である場合には、機械装置を停止させるといった処置が取られる。

特開平１１−２９６２１３号公報

しかしながら、上記従来の技術である特許文献１では、機械装置を停止させた後、作業者が軸の動作の調整と、実際の加工とを繰り返す必要があるので、レーザ加工機を正常状態に復旧するためには不良製品が発生するとともに復旧には長時間を要するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、不良製品を発生させることなく短時間でレーザ加工機を正常状態に復旧することができるレーザ加工機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、センサを有する加工ヘッドと、センサからの信号が入力される制御装置と、を有するレーザ加工機であって、センサは、加工ヘッドが移動する際の加工ヘッドの加速度を測定する加速度センサであり、制御装置は、信号により加工ヘッドに関する軸の調整が必要であるか否かを判断し、軸の調整が必要な状態の場合はレーザ加工工程とは別の工程にて加工ヘッドに関する軸の調整を行う。

本発明にかかるレーザ加工機は、レーザ加工工程とは別の工程で軸調整を行うため、不良製品を発生させることなく短時間でレーザ加工機を正常状態に復旧できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工機の構成を示すブロック図 実施の形態１にかかるレーザ加工機が備える制御部の構成を示すブロック図 実施の形態１にかかるレーザ加工機の加工処理手順を示すフローチャート 実施の形態１にかかるテスト動作の例を説明するための図 図４に示す経路で加工ヘッドを移動させた場合の、加工ヘッドのＸ軸方向の位置を示す図 図４に示す経路で加工ヘッドを移動させた場合の、加工ヘッドのＸ軸方向の移動速度を示す図 図４に示す経路で加工ヘッドを移動させた場合の、加工ヘッドのＸ軸方向の加速度を示す図 実施の形態１にかかる、駆動軸の調整が必要であるか否かの判定方法を説明するための図 実施の形態１にかかる、高速フーリエ変換を用いた基準データとテスト動作時における加速度との比較処理を説明するための図 複数の異常箇所が重なった場合の加工ヘッドのＸ軸方向の加速度の例を説明するための図 実施の形態２にかかるレーザ加工システムの構成を示す図 実施の形態２にかかる外部演算装置および制御部の構成を示すブロック図 実施の形態２にかかる制御部のハードウェア構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機およびレーザ加工システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工機の構成を示すブロック図である。レーザ加工機１は、加工ヘッド２２からレーザ光を出射して板金といった被加工物３を加工する装置である。レーザ加工機１は、レーザ光によって被加工物３を加工する加工部２０と、加工部２０を制御する制御部１０と、レーザ加工の情報を表示する表示部３０とを備えている。被加工物３は、レーザ光が照射されることによってレーザ加工される加工対象物である。なお、以下の説明では、被加工物３を製品といい、被加工物３の加工を製品加工という場合がある。

加工部２０は、レーザ光を出射する加工ヘッド２２と、加工ヘッド２２に接続された駆動軸２４と、駆動軸２４を駆動するモータ２１とを備えている。モータ２１は、サーボモータといったモータであり、加工軸である駆動軸２４を駆動することによって、駆動軸２４の先端に取り付けられた加工ヘッド２２をＸＹ平面内またはＸＹＺ空間内で移動させる。ＸＹ平面は、Ｘ軸およびＹ軸で定義される平面であり、ＸＹＺ空間は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸で定義される空間である。ＸＹ平面は、Ｚ軸方向に垂直な平面である。Ｚ軸方向の例は、鉛直方向であり、この場合のＸＹ平面は水平面である。加工部２０は、レーザ加工機１が２次元加工機である場合には、加工ヘッド２２をＸＹ平面内で移動させ、レーザ加工機１が３次元加工機である場合には、加工ヘッド２２をＸＹＺ空間内で移動させる。

また、加工部２０は、加速度測定部であるセンサ２３を備えている。センサ２３は、加工ヘッド２２に取り付けられており、加工ヘッド２２が移動する際の加工ヘッド２２の加速度を測定する加速度センサである。なお、センサ２３は、加速度以外の情報を測定してもよい。加工ヘッド２２がＸＹ平面内で移動する場合、センサ２３には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の加速度を検出するセンサが適用される。また、加工ヘッド２２がＸＹＺ空間内で移動する場合、センサ２３には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の加速度を検出するセンサが適用される。このように、加工ヘッド２２を、３軸以上の方向に移動させる場合、各軸の加速度をセンサ２３で測定できることが望ましいが、２次元加工の場合、センサ２３は、最低限２軸方向の加速度を測定できればよい。

センサ２３は、測定した加速度といった情報の信号を制御部１０に送信する。なお、センサ２３が制御部１０に送信する加速度の信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよい。

制御装置である制御部１０は、加工部２０および表示部３０に接続されている。制御部１０は、モータ２１およびセンサ２３に接続されている。制御部１０は、モータ２１に指令を出力し、センサ２３から測定結果である加速度を受付ける。実施の形態１の制御部１０は、センサ２３からの信号により、加工ヘッド２２に関する軸である駆動軸２４の調整が必要であるか否かを判断し、駆動軸２４の調整が必要な状態の場合は駆動軸２４の調整が必要な状態であることを、表示部３０といった外部に報知する。また、制御部１０は、作業者によって制御部１０が操作されることで、レーザ加工工程とは別の工程にて、センサ２３からの信号のデータと、後述する正常時のデータとを比較して駆動軸２４の調整を自動で行う。

具体的には、制御部１０は、後述のテスト動作を実行させる条件が成立すると、実際のレーザ加工工程とは別の工程であるオフライン工程で、加工ヘッド２２にテスト動作を実行させる。レーザ加工工程は、製品が製造されている最中の工程であり、オフライン工程は、製品が製造される工程とは異なるタイミングで実行される工程である。換言すると、製造工程は、レーザ加工工程で実行される工程であり、オフライン工程は、レーザ加工工程以外で実行される、製品の製造と同時ではない工程である。制御部１０がテスト動作を実行させるのは、製造工程での加工ヘッド２２の移動の動作が異常である場合であってもよいし、または作業者からテスト動作の実行指示が制御部１０に入力された場合であってもよい。また、制御部１０は、加工ヘッド２２にテスト動作を実行させた際にセンサ２３が測定した加工ヘッド２２の第１の加速度と、加速度の基準となる後述の基準データとを比較する。

また、制御部１０は、加工ヘッド２２の第１の加速度と、正常時のデータである基準データとの比較結果に基づいて、加工ヘッド２２に関する軸である駆動軸２４の動作を調整する。制御部１０は、駆動軸２４の動作を調整する際には、例えば、加工ヘッド２２を制御する際に用いるパラメータを調整する。加工ヘッド２２を制御する際に用いるパラメータは、制御部１０内に格納されている制御パラメータである。調整されるパラメータの例は、加工ヘッド２２の移動時の加速度、加工ヘッド２２の移動速度、加工ヘッド２２の移動を制御する際のゲイン、または加工ヘッド２２を移動させるタイミングである。これらのパラメータは、駆動軸２４の動作を調整するためのパラメータである。したがって、制御部１０は、パラメータを調整することによって、駆動軸２４の動作を調整する。レーザ加工機１は、駆動軸２４の動作を調整することによって、加工ヘッド２２の動作を調整する。

なお、制御部１０は、レーザ加工工程で、加工ヘッド２２に製造工程内の動作を実行させる。そして、制御部１０は、製造工程中にセンサ２３が測定した加工ヘッド２２の第２の加速度と、正常加工時の加速度である基準の加速度との差が、許容値以上である場合に、異常を報知してテスト動作を実行する。なお、制御部１０は、センサ２３が測定した加速度から加工ヘッド２２の振動波形を算出してもよい。この振動波形は、製造工程中の加工ヘッド２２の位置の推移に対応している。制御部１０は、振動波形を算出する場合、算出した振動波形と、正常加工時の振動波形である基準の振動波形とを比較し、波形の差分量が許容値以上である場合に異常を報知してテスト動作を実行する。

基準データは、駆動軸２４が正常な状態でテスト動作を行った場合の加工ヘッド２２の第３の加速度である。換言すると、基準データは、加工ヘッド２２の動作が正常な場合にオフライン工程にて実際にセンサ２３から出力される信号のデータである。したがって、制御部１０は、駆動軸２４が正常な状態でテスト動作を行った場合の加工ヘッド２２の第３の加速度と、テスト動作を行った場合の加工ヘッド２２の第１の加速度とを比較する。なお、基準データは、センサ２３によって実際に測定された加速度であってもよいし、センサ２３によって測定されると予測される加速度であってもよい。

表示部３０は、制御部１０からの指示に従って、加工ヘッド２２の動作に異常が発生しているかの判定結果、テスト動作を行うか否かの判定結果、テスト動作時の加速度と基準データとの比較結果、といった種々の情報を表示する。テスト動作時の加速度とは、上述した第１の加速度、すなわち、テスト動作を行って測定した加工ヘッド２２の加速度である。なお、表示部３０は、制御部１０からの指示に従って、調整されるパラメータの種類、調整前および調整後のパラメータ、第１から第３の加速度、レーザ加工中の加工ヘッド２２の移動経路、テスト動作中の加工ヘッド２２の移動経路、または基準データといった情報を表示してもよい。

実施の形態１のレーザ加工機１は、製品加工時に、加工ヘッド２２の先端部に取り付けられたセンサ２３によって、加工ヘッド２２が移動する際の加速度を検出する。そして、レーザ加工機１は、加工ヘッド２２が移動する際の加速度に異常が検出された場合、製品加工の終了後に、予め決めておいたテスト動作となるよう加工ヘッド２２を移動させる。このとき、レーザ加工機１は、センサ２３によって加工ヘッド２２の加速度を測定する。そして、レーザ加工機１は、テスト動作時の加速度と基準データとの差分に基づいて、モータ２１の制御に用いられるパラメータを調整する。これにより、レーザ加工機１は、駆動軸２４の動作を変更し、加工ヘッド２２の実際の軌跡を、基準データに対応する軌跡である理想の軌跡に近付けることができる。加工ヘッド２２の軌跡である加工ヘッド２２の移動軌跡は、加工ヘッド２２の移動座標の推移である。

図２は、実施の形態１にかかるレーザ加工機が備える制御部の構成を示すブロック図である。レーザ加工機１が備える制御部１０は、センサ２３からの測定結果である加速度を受付ける入力部１１と、加工ヘッド２２を動作させる際に用いられる情報を記憶する動作情報記憶部１２と、基準データを記憶する基準データ記憶部１３とを備えている。また、制御部１０は、製品加工時に加工ヘッド２２が加速度異常となっているか否かを判定する異常判定部１５と、テスト動作時に測定された加工ヘッド２２の加速度と基準データとを比較する比較部１６とを備えている。また、制御部１０は、モータ２１への指令を生成する指令生成部１４と、生成された指令をモータ２１に出力する出力部１７とを備えている。

入力部１１は、動作情報記憶部１２、基準データ記憶部１３、異常判定部１５および比較部１６に接続されている。基準データ記憶部１３は、比較部１６に接続されている。指令生成部１４は、動作情報記憶部１２、異常判定部１５、比較部１６および出力部１７に接続されている。

入力部１１は、センサ２３および外部装置５に接続されており、出力部１７は、モータ２１に接続されており、異常判定部１５および比較部１６は、表示部３０に接続されている。

入力部１１は、センサ２３からの加速度を受付けて、異常判定部１５または比較部１６に入力する。入力部１１は、製品加工時には、センサ２３からの加速度を異常判定部１５に入力し、テスト動作時には、センサ２３からの加速度を比較部１６に入力する。また、入力部１１は、外部装置５からの加工プログラム１２１およびテスト動作プログラム１２２を動作情報記憶部１２に入力する。また、入力部１１は、外部装置５からの基準データを基準データ記憶部１３に入力する。

動作情報記憶部１２は、加工プログラム１２１およびテスト動作プログラム１２２を記憶する。加工プログラム１２１は、被加工物３を加工する際に用いられるプログラムであり、加工ヘッド２２を移動させるためのプログラム指令を含んでいる。レーザ加工機１は、製品加工時には、加工プログラム１２１を用いて被加工物３へのレーザ加工を実行する。これにより、レーザ加工機１は、加工プログラム１２１に従った軌跡および移動速度で加工ヘッド２２を移動させる。

また、テスト動作プログラム１２２は、加工ヘッド２２をテスト動作させる際に用いられるプログラムであり、加工ヘッド２２を移動させるためのプログラム指令を含んでいる。レーザ加工機１は、テスト動作時には、テスト動作プログラム１２２を用いて加工ヘッド２２を移動させる。テスト動作は、被加工物３が製品である場合の加工ヘッド２２の動作とは異なる動作である。テスト動作の一例は、加工ヘッド２２をＸ軸方向に移動させる動作と、加工ヘッド２２をＹ軸方向に移動させる動作とを含んでいる。

レーザ加工機１による製品加工は、レーザ加工機１が、製造工程内で加工プログラム１２１を用いて被加工物３を加工する処理である。また、レーザ加工機１によるテスト動作は、レーザ加工機１が、製造工程とは別の工程であるオフライン工程でテスト動作プログラム１２２を用いて加工ヘッド２２を移動させる処理である。レーザ加工機１は、テスト動作では、加工ヘッド２２からレーザ光を照射することなく加工ヘッド２２の移動のみを実行する。

なお、レーザ加工機１は、加工プログラム１２１の代わりに加工プログラム１２１に対応する図面に基づいて製品加工を実行してもよい。また、レーザ加工機１は、テスト動作プログラム１２２の代わりにテスト動作プログラム１２２に対応する図面に基づいてテスト動作を実行してもよい。

異常判定部１５は、加工ヘッド２２の製品加工時における移動動作が異常であるか否かを、製品加工時における加工ヘッド２２の加速度が異常であったか否かに基づいて判定する。異常判定部１５は、例えば、加工ヘッド２２の加速度に基づいて加工ヘッド２２の振動波形を算出する。異常判定部１５は、算出した振動波形と、基準の振動波形とを比較し、比較結果に基づいて、加工ヘッド２２の製品加工時の振動波形が異常であるか否かを判定する。ここでいう基準の振動波形は、振動がない理想波形、すなわち加工プログラム１２１の加工形状と同じとしてもよい。異常判定部１５は、算出した振動波形と、基準の振動波形との差分量が、許容値以上である場合に、製品加工時の加工ヘッド２２の移動動作が異常であると判定する。算出した振動波形と、基準の振動波形との差分量は、振動波形の差を時間で積分したものである。なお、異常判定部１５は、製品加工時における特定タイミングでの加工ヘッド２２の加速度に基づいて、加工ヘッド２２の製品加工時における移動動作が異常であるか否かを判定してもよい。この場合、異常判定部１５は、正常加工時における特定タイミングでの基準の加速度と、製品加工時における特定タイミングでの加速度との差が、許容値以上になると製品加工時における移動動作が異常であると判定する。異常判定部１５は、判定結果を指令生成部１４および表示部３０に送信する。

比較部１６は、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度と、基準データ記憶部１３から読み出した基準データとを比較し、比較結果を指令生成部１４および表示部３０に送信する。

指令生成部１４は、パラメータに基づいて、加工ヘッド２２を移動させる移動指令を生成する。レーザ加工機１では、モータ２１が動作することによって、駆動軸２４に接続された加工ヘッド２２が移動する。このため、加工ヘッド２２を移動させる移動指令は、モータ２１を動作させる指令である。したがって、指令生成部１４は、加工ヘッド２２を移動させる移動指令として、モータ２１を制御するための指令を生成する。レーザ加工機１では、指令生成部１４が、モータ２１を制御することによって、加工ヘッド２２の位置と、移動速度と、加速度とが制御される。指令生成部１４は、製品加工時には、加工プログラム１２１を用いて移動指令を生成する。また、指令生成部１４は、テスト動作時には、テスト動作プログラム１２２を用いて移動指令を生成する。

また、指令生成部１４は、テスト動作を実行した場合の加工ヘッド２２の加速度と、基準データとの比較結果に基づいて、パラメータを調整する。指令生成部１４は、加工ヘッド２２の振動量が一定値以下となるようなパラメータを算出し、設定済みのパラメータを、算出したパラメータで置き換えることによって、設定済みのパラメータを調整する。指令生成部１４は、生成した移動指令を、出力部１７に送信する。出力部１７は、指令生成部１４が生成した移動指令をモータ２１に出力する。

図３は、実施の形態１にかかるレーザ加工機の加工処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０において、レーザ加工機１の制御部１０は、外部装置５から送信される基準データを受信して、基準データ記憶部１３内に格納する。

この後、ステップＳ２０において、レーザ加工機１は、製品となる被加工物３を加工する。具体的には、制御部１０の指令生成部１４が、動作情報記憶部１２から加工プログラム１２１を読み出し、加工プログラム１２１を用いて移動指令を生成する。そして、出力部１７が、生成された移動指令をモータ２１に出力する。これにより、レーザ加工機１は、加工ヘッド２２を移動させながら被加工物３を加工する。

製品の加工が完了すると、ステップＳ３０において、レーザ加工機１は、製品加工中に、加工ヘッド２２の加速度に異常があったか否かを判定する。具体的には、センサ２３が、製品加工中に、加工ヘッド２２の加速度を測定しておき、測定した加速度を制御部１０に送信しておく。そして、制御部１０の異常判定部１５が、製品加工中における加工ヘッド２２の加速度に基づいて、加工ヘッド２２の振動波形を算出する。加工ヘッド２２の振動波形は、時間に対する加工ヘッド２２の各軸の変位として表される波形である。異常判定部１５は、センサ２３が測定した加速度を二重積分することによって、加工ヘッド２２の振動波形を算出する。さらに、異常判定部１５は、算出した振動波形と、基準の振動波形とを比較し、比較結果である振動波形の差分に基づいて、製品加工中における加工ヘッド２２の加速度が異常であったか否かを判定する。異常判定部１５は、例えば、振動波形の差分量が許容値以上である場合に、加工ヘッド２２の移動動作が異常であると判定する。また、異常判定部１５は、算出した振動波形と、基準の振動波形との差分を各時刻で算出し、各時刻の差分の合計値を振動波形の差分としてもよい。この場合、異常判定部１５は、各時刻の差分の合計値が許容値以上である場合に、加工ヘッド２２の移動動作が異常であると判定してもよい。

このようなステップＳ３０の処理では、異常判定が自動で行なわれる場合に限らず、作業者によって行われてもよい。例えば、レーザ加工機１は、算出した前述の振動波形を表示部３０の画面に表示させ、加工ヘッド２２の移動動作が異常であるか否かを作業者に判断させてもよい。ここで、表示部３０が画面表示する振動波形は画面表示する情報の例である。表示部３０は、算出した振動波形と基準の振動波形との差分など、センサ２３から得られる情報を用いて、作業者が加工ヘッド２２の動作の異常を判定できる情報を表示してもよい。また、制御部１０は、製品加工中にセンサ２３が測定した加工ヘッド２２の加速度、またはこの加速度に基づいて算出した振動波形を、表示部３０といった外部に出力してもよい。これにより、表示部３０は、パラメータ調整が必要か否かを判断するための情報として、加工ヘッド２２の加速度、またはこの加速度に基づいて算出された振動波形を表示する。

なお、制御部１０は、加工ヘッド２２の加速度に異常があったか否かの判定処理を、製品の加工中に開始してもよい。この場合、異常判定部１５は、測定された加速度から順番に異常があったか否かを判定していく。また、加工ヘッド２２の加速度に異常があったか否かの判定方法は、上述した方法に限らず、他の方法が適用されてもよい。例えば、制御部１０は、加工プログラム１２１を用いた加工中に特開２００６−１５４９９８号公報に記載の判定方法を用いて、加工ヘッド２２の加速度に異常があったか否かを判定してもよい。

異常判定部１５は、判定結果を指令生成部１４および表示部３０に送信する。表示部３０は、異常判定部１５による判定結果を表示することによって、異常判定部１５による判定結果を作業者に通知する。

異常判定部１５が異常を検出しなかった場合、すなわちステップＳ３０において、Ｎｏの場合、レーザ加工機１は、ステップＳ２０の処理に戻り、製品となる次の被加工物３を加工する。

異常判定部１５が異常を検出した場合、すなわちステップＳ３０において、Ｙｅｓの場合、テスト動作を開始させるための操作が制御部１０に対して行われると、レーザ加工機１は、ステップＳ４０において、テスト動作を実行する。具体的には、制御部１０の指令生成部１４が、動作情報記憶部１２からテスト動作プログラム１２２を読み出し、テスト動作プログラム１２２を用いて加工ヘッド２２への移動指令を生成する。そして、出力部１７が、生成された移動指令をモータ２１に出力する。これにより、レーザ加工機１は、加工ヘッド２２にレーザ光を出射させることなく加工ヘッド２２を移動させる。

テスト動作を実行している間、ステップＳ５０において、レーザ加工機１は、センサ２３によって加工ヘッド２２の加速度を測定する。センサ２３は、測定した加速度を制御部１０に送信する。ステップＳ６０において、比較部１６は、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度と、基準データ記憶部１３から読み出した基準データとを比較する。

ステップＳ７０において、比較部１６は、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度と、基準データとの差分に基づいて、加工ヘッド２２を移動させる際に用いるパラメータの調整が必要であるか否かを判定する。

比較部１６は、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度と、基準データとの差が、閾値以上である場合に、パラメータの調整が必要であると判定する。一方、比較部１６は、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度と、基準データとの差が、閾値よりも小さい場合に、パラメータの調整は不要であると判定する。

比較部１６は、比較結果を指令生成部１４および表示部３０に送信する。この比較結果は、加速度と基準データとの差分量と、パラメータの調整が必要であるか否かの判定結果とを含んでいる。表示部３０は、比較部１６による比較結果を表示することによって比較結果を作業者に通知する。

比較部１６が、パラメータの調整が必要であると判定した場合、すなわちステップＳ７０において、Ｙｅｓの場合、ステップＳ８０において、指令生成部１４は、パラメータを調整する。このとき、指令生成部１４は、加工ヘッド２２の振動量が一定値以下となるようにパラメータを調整する。具体的には、指令生成部１４は、テスト動作を実行した場合の加工ヘッド２２の軌跡と、基準データに対応する加工ヘッド２２の軌跡との差が縮まるようパラメータを調整する。このように、加工ヘッド２２の加速度に異常がある場合、レーザ加工機１は、加工ヘッド２２にテスト動作を行わせ、この時の加速度と基準データとの差分量に基づいてパラメータを調整する。

この後、指令生成部１４は、調整後のパラメータを用いて、製品を加工する際の移動指令を生成する。これにより、ステップＳ９０において、レーザ加工機１は、製品となる次の被加工物３を加工する。

一方、比較部１６が、パラメータの調整が不要であると判定した場合、すなわちステップＳ７０において、Ｎｏの場合、指令生成部１４は、パラメータを調整しない。この後、指令生成部１４は、調整をしなかったパラメータを用いて、製品を加工する際の移動指令を生成する。これにより、ステップＳ９０において、レーザ加工機１は、製品となる次の被加工物３を加工する。なお、レーザ加工機１は、作業者から指示を受付けることなく自動でステップＳ４０からＳ８０の処理を実行するよう設定されてもよい。

このように、レーザ加工機１は、加工プログラム１２１に従って加工ヘッド２２を移動させながら被加工物３を加工する。そして、レーザ加工機１は、センサ２３によって測定した加工ヘッド２２の加速度に基づいて製品加工中の加工ヘッド２２の異常を判定する。そして、加工ヘッド２２の加速度に異常がある場合、レーザ加工機１は、被加工物３への加工を行うことなく、加工ヘッド２２にテスト動作を行わせ、この時の加速度と基準データとの差分量に基づいてパラメータを調整する。

ここで、テスト動作の例について説明する。図４は、実施の形態１にかかるテスト動作の例を説明するための図である。図４では、テスト動作時における加工ヘッド２２の移動経路の例を示している。以下では、加工ヘッド２２をＸＹ平面内で移動させる場合について説明する。

加工ヘッド２２は、被加工物３に対して直角のコーナ部を加工する際に大きく振動して軌跡の位置ずれが大きくなる。したがって、テスト動作時の加工ヘッド２２の動作には、直角のコーナ部を加工する際の動作が含まれていることが望ましい。また、テスト動作時の加工ヘッド２２の移動には、種々の方向への移動が含まれていることが望ましい。

テスト動作の一例は、加工ヘッド２２を四角形の辺に沿って移動させる動作である。図４では、テスト動作が、頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからなる四角形の辺に沿って頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順番で加工ヘッド２２を移動させる場合を示している。

この場合の加工ヘッド２２の経路７１は、頂点Ａから頂点Ｂへの経路と、頂点Ｂから頂点Ｃへの経路と、頂点Ｃから頂点Ｄへの経路と、頂点Ｄから頂点Ａへの経路とを含んでいる。この経路７１のテスト動作は、加工ヘッド２２を＋Ｘ軸方向に移動させる動作と、加工ヘッド２２を＋Ｙ軸方向に移動させる動作と、加工ヘッド２２を−Ｘ軸方向に移動させる動作と、加工ヘッド２２を−Ｙ軸方向に移動させる動作とを含んでいる。

このように、テスト動作によって加工ヘッド２２を移動させる経路は、駆動軸２４の移動方向毎に振動の傾向が独立して分かるような経路が望ましい。なお、テスト動作によって加工ヘッド２２を移動させる経路は、四角形の辺に沿った経路に限らず、任意の形状に沿った経路でよい。加工ヘッド２２を移動させる経路の他の例は、三角形に沿った経路、五角形以上の多角形に沿った経路、または円といった曲線に沿った経路である。また、加工ヘッド２２を移動させる経路は、曲線および直線を組合せた経路であってもよい。

ここで、パラメータの具体的な調整方法の例について説明する。なお、Ｘ軸方向に対するパラメータの調整方法と、Ｘ軸方向以外の軸方向に対するパラメータの調整方法とは同様の調整処理なので、ここではＸ軸方向に対するパラメータの調整方法について説明する。

図５は、図４に示す経路で加工ヘッドを移動させた場合の、加工ヘッドのＸ軸方向の位置を示す図である。また、図６は、図４に示す経路で加工ヘッドを移動させた場合の、加工ヘッドのＸ軸方向の移動速度を示す図である。また、図７は、図４に示す経路で加工ヘッドを移動させた場合の、加工ヘッドのＸ軸方向の加速度を示す図である。図５に示すグラフの横軸は時間を示し、縦軸はＸ軸方向の加工ヘッド２２の位置を示している。図６に示すグラフの横軸は時間を示し、縦軸はＸ軸方向の加工ヘッド２２の移動速度を示している。図７に示すグラフの横軸は時間を示し、縦軸はＸ軸方向の加工ヘッド２２の加速度を示している。

図５の位置特性５１は、正常な状態の駆動軸２４でテスト動作が実行された場合の、加工ヘッド２２の位置を示している。したがって、位置特性５１は、基準データに対応する、加工ヘッド２２の位置である。図５に示す、異常箇所Ｐ１における位置特性６１および異常箇所Ｐ２における位置特性６２は、異常な状態の駆動軸２４でテスト動作が実行された場合の、加工ヘッド２２の位置を示している。

図６の速度特性５２は、正常な状態の駆動軸２４でテスト動作が実行された場合の、加工ヘッド２２の移動速度を示している。したがって、速度特性５２は、基準データに対応する、加工ヘッド２２の移動速度である。図６に示す、異常箇所Ｐ１における速度特性６３および異常箇所Ｐ２における速度特性６４は、異常な状態の駆動軸２４でテスト動作が実行された場合の、加工ヘッド２２の移動速度を示している。

図７の加速度特性５３は、正常な状態の駆動軸２４でテスト動作が実行された場合の、加工ヘッド２２の加速度を示している。したがって、加速度特性５３は、基準データである。図７に示す、異常箇所Ｐ１における加速度特性６５ａ，６５ｂおよび異常箇所Ｐ２における加速度特性６６は、異常な状態の駆動軸２４でテスト動作が実行された場合の、加工ヘッド２２の加速度を示している。

異常箇所Ｐ１は、移動指令に対する駆動軸２４の応答性が悪くなる場合である。この場合、加工ヘッド２２は、移動指令に対応する動作に追従できずに遅れが発生し、加工ヘッド２２が停止する際にはオーバシュートが発生する。これは、駆動軸２４への減速指令に対して駆動軸２４が追従できていないことを示している。このため、レーザ加工機１は、移動指令である減速指令を緩やかに変化させる、すなわち加速度を落とすことによって、駆動軸２４が減速指令に追従できるように制御すれば、オーバシュートの発生を防止できる。

指令生成部１４は、パラメータのうちの駆動軸２４の加速度を調整することによって、異常箇所Ｐ１の発生を解消することができる。したがって、指令生成部１４は、図７に示すように、加速度αであったものを、加速度βまで落とす。加速度βは、駆動軸２４が実際に追従可能な加速度である。このように、指令生成部１４が、駆動軸２４が実際に追従可能な加速度βまで加速度を下げることにより、加工ヘッド２２のオーバシュートの発生を防止できる。

また、指令生成部１４は、加速度を調整する以外にも、一般的なオーバシュート対策として駆動軸２４を動作させているモータ２１のゲインを下げるといったパラメータ調整処理を実行してもよい。モータ２１のゲインは、モータ２１を制御する際の制御ゲインである。駆動軸２４が加速度βまでしか追従できないことは加速度特性６５ａから明らかなので、指令生成部１４は、正常時には追従できていた加速度αに対する比率でゲインを下げる。すなわち、指令生成部１４は、適用中の従来のゲインに（β／α）を乗算したものを、調整後のゲインとすればよい。

また、指令生成部１４は、加工速度である加工ヘッド２２の移動速度を調整することによって、加工ヘッド２２のオーバシュートの発生を防止してもよい。指令生成部１４が移動速度を指定するための指令速度を遅くすれば、駆動軸２４の運動エネルギーが小さくなるので、同じ加速度であっても、駆動軸２４の振動が小さくなる。駆動軸２４が加速度βまでしか追従できないことは加速度特性６５ａから明らかなので、指令生成部１４は、正常時には追従できていた加速度αに対する比率でゲインを下げる。たとえば、運動エネルギーは移動速度の２乗に比例するので、指令生成部１４は、従来の移動速度に（β／α）^1/2を乗算したものを、調整後の移動速度に適用すればよい。

異常箇所Ｐ２は、移動指令に対する駆動軸２４の応答性が悪くなり、加工ヘッド２２の減速開始が遅れる場合である。この場合、減速開始が遅れているので、レーザ加工機１は、早めに加工ヘッド２２の減速を開始すればよい。指令生成部１４は、加速度特性５３，６６に基づいて、実際の減速開始時刻である時刻Ｔ２と理想の減速開始時刻である時刻Ｔ１との時間差分を算出し、時間差分だけ前倒しで減速を開始するようにパラメータを設定すればよい。時刻Ｔ２は、テスト動作時に加工ヘッド２２の加速度の絶対値が上昇を開始する時刻である。時刻Ｔ１は、基準データの加速度の絶対値が上昇を開始する時刻である。このように、指令生成部１４は、加速度特性５３，６６に基づいて、減速の開始時間を容易に求めることができる。

一般的には、駆動軸２４の劣化は、駆動軸２４を構成する部材の締結部の緩みまたは摩耗によって発生する。駆動軸２４の劣化の例は、駆動軸２４を構成する部材間の隙間が増加したことに起因する剛性低下などである。そして、駆動軸２４の劣化があると、ほとんどの場合、駆動軸２４の応答性が悪くなる。このため、実施の形態１では、駆動軸２４の応答性が悪くなる場合について説明した。なお、駆動軸２４の応答性が良くなった場合は、指令生成部１４は、加速度を上げる、モータ２１のゲインを上げる、移動速度を上げるといった、応答性を悪くさせるパラメータ調整処理を実行すればよい。

このように、制御部１０は、予め決められた動作であるテスト動作でセンサ２３が測定した加速度と、基準データとのずれを計算し、計算結果に基づいて、パラメータを適切な値に調整している。これにより、制御部１０は、テスト動作を実行した場合の加工ヘッド２２の軌跡と、基準データに対応する加工ヘッド２２の軌跡とのずれを少なくすることが可能となる。

なお、加工ヘッド２２が移動する際の挙動は、（１）＋Ｘ軸方向への加速時と、（２）＋Ｘ軸方向への減速時と、（３）−Ｘ軸方向への加速時と、（４）−Ｘ軸方向への減速時とで異なる場合がある。＋Ｘ軸方向への加速は、図４に示した頂点Ａでの加速であり、＋Ｘ軸方向への減速は、図４に示した頂点Ｂでの減速である。また、−Ｘ軸方向への加速は、図４に示した頂点Ｃでの加速であり、−Ｘ軸方向への減速は、図４に示した頂点Ｄでの減速である。この場合、指令生成部１４は、（１）から（４）についてパラメータを調整する。すなわち、指令生成部１４は、加工ヘッド２２の移動方向によって加工ヘッド２２が移動する際の挙動が異なる場合には、加工ヘッド２２の移動方向毎にパラメータを調整する。また、指令生成部１４は、加工ヘッド２２が加速する時と減速する時とで加工ヘッド２２が移動する際の挙動が異なる場合には、加速時と減速時とで異なるパラメータ調整を実行する。

なお、指令生成部１４は、指令生成部１４内に格納されているパラメータを調整してもよいし、加工プログラム１２１内の加工条件に設定されているパラメータを調整してもよい。指令生成部１４は、加工プログラム１２１内の加工条件に設定されているパラメータを調整する場合、加工プログラム１２１内にパラメータ調整用の設定値を挿入する。そして、指令生成部１４は、挿入した設定値に基づいて、駆動軸２４の移動を制限する。加工プログラム１２１内の加工条件の例は、加工速度である。なお、指令生成部１４は、何れのパラメータを調整してもよいし、何れの形式でパラメータを調整してもよい。

つぎに、比較部１６による、パラメータの調整が必要であるか否かの判定方法について説明する。図８は、実施の形態１にかかる、駆動軸の調整が必要であるか否かの判定方法を説明するための図である。図８に示すグラフの縦軸はＸ軸方向の加工ヘッド２２の加速度を示し、横軸は時間を示している。比較部１６は、上述したように、テスト動作時に測定された加速度である加速度特性６５ａ，６５ｂと、基準データである加速度特性５３とを比較する。

（判定方法例１）
比較部１６は、基準データでは存在しない振動を検出し、且つ振動のレベルが基準値を超えた場合に、パラメータの調整が必要であると判定する。具体的には、比較部１６は、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度の絶対値が、第１の閾値よりも大きい場合に、パラメータの調整が必要であると判定する。また、比較部１６は、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度の絶対値が、第１の閾値以下の場合に、パラメータの調整は不要であると判定する。

例えば、異常箇所Ｐ１ａでは、テスト動作時の加速度特性６５ｂで示されるように、＋Ｘ軸方向の加速度が発生している。この加速度特性６５ｂの絶対値が、第１の閾値を超えた場合に、比較部１６は、パラメータの調整が必要であると判断する。比較部１６は、第１の閾値を｜α１｜に設定している場合、異常箇所Ｐ１ａに対してパラメータの調整が必要であると判断し、第１の閾値を｜β１｜に設定している場合、異常箇所Ｐ１ａに対してパラメータの調整が不要であると判断する。

（判定方法例２）
比較部１６は、基準データの加速度の絶対値と、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度の絶対値との差分量Δａの絶対値を算出する。比較部１６は、差分量Δａの絶対値が第２の閾値よりも大きい場合に、パラメータの調整が必要であると判定する。また、比較部１６は、差分量Δａの絶対値が第２の閾値以下の場合に、パラメータの調整は不要であると判定する。

例えば、異常箇所Ｐ１ｂでは、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度が基準データのレベルまで達していない。具体的には、異常箇所Ｐ１ｂでは、加速度特性６５ａの加速度の絶対値が、基準データである加速度特性５３の加速度の絶対値に到達していない。この場合、加速度特性５３の加速度の絶対値と、加速度特性６５ａの加速度の絶対値と、の差分量Δａの絶対値が第２の閾値よりも大きければ、比較部１６は、パラメータの調整が必要であると判定する。

なお、判定方法例２では、差分量Δａが正の値である場合について説明したが、比較部１６は、差分量Δａが負の値であっても、差分量Δａが正の値である場合と同様の判定を行う。すなわち、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度の絶対値が、基準データの加速度の絶対値以上であっても、差分量Δａの絶対値が第２の閾値よりも小さい場合、比較部１６は、パラメータの調整が不要であると判定する。

（判定方法例３）
比較部１６は、基準データの減速開始時刻である時刻Ｔ１と、テスト動作時における減速開始時刻である時刻Ｔ２との時間差Δｔを算出する。時間差Δｔは、時刻Ｔ２と時刻Ｔ１との差を示す時間である。

例えば、異常箇所Ｐ２では、テスト動作時の時刻Ｔ２が基準データの時刻Ｔ１から時間差Δｔだけ遅延している。比較部１６は、時間差Δｔが第３の閾値よりも大きい場合に、パラメータの調整が必要であると判定する。また、比較部１６は、時間差Δｔが第３の閾値以下の場合に、パラメータの調整は不要であると判定する。

このように、比較部１６は、判定方法例１から３の何れかによってパラメータの調整が必要であるか否かを判定する。すなわち、比較部１６は、加速度の絶対値に基づいた判定、加速度の差分量Δａの絶対値に基づいた判定、または減速開始時刻の時間差Δｔに基づいた判定の何れかを実行する。この比較部１６は、第１の閾値を適切に設定しておくことによって、加速度の絶対値に基づいた判定を行うことができる。また、比較部１６は、第２の閾値を適切に設定しておくことによって、加速度の差分量Δａに基づいた判定を行うことができる。また、比較部１６は、第３の閾値を適切に設定しておくことによって、減速開始時刻の時間差Δｔに基づいた判定を行うことができる。

比較部１６が、判定方法例１を用いた場合にパラメータを調整すると判定すると、指令生成部１４は、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度の絶対値が、第１の閾値以下となるよう、パラメータを調整する。

また、比較部１６が、判定方法例２を用いた場合にパラメータを調整すると判定すると、指令生成部１４は、基準データの加速度の絶対値と、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度の絶対値との差分量Δａが、第２の閾値以下となるよう、パラメータを調整する。

また、比較部１６が、判定方法例３を用いた場合にパラメータを調整すると判定すると、指令生成部１４は、基準データの時刻Ｔ１と、テスト動作時の時刻Ｔ２との時間差Δｔが、第３の閾値以下となるよう、パラメータを調整する。

なお、レーザ加工機１は、時系列に沿って、基準データと、テスト動作時の加速度とを比較する場合に限らず、ＦＦＴ（高速フーリエ変換：Fast Fourier Transform）解析を用いて、基準データとテスト動作時の加速度とを比較してもよい。この場合、比較部１６は、テスト動作時の加速度に対して高速フーリエ変換といった周波数変換を実行する。実施の形態１における周波数変換は、時系列のデータを周波数領域のデータに変換する処理である。換言すると、実施の形態１における周波数変換は、加速度を周波数成分の強度分布へ変換する処理である。具体的には、比較部１６は、高速フーリエ変換によって、時系列データとして与えられている加速度から、加速度の各周波数成分の強度を算出する。比較部１６は、高速フーリエ変換によって得られた変換結果から、０の周波数を除いた周波数の強度極大値である第１の極大値を抽出する。さらに、比較部１６は、基準データを高速フーリエ変換することによって得られる周波数の中から０の周波数を除いた周波数の強度極大値である第２の極大値と、前述の第１の極大値とを比較し、比較結果を、指令生成部１４に送信する。なお、第２の極大値は、比較部１６が算出してもよいし、制御部１０以外の他の装置が算出してもよい。

そして、指令生成部１４が、比較結果に基づいて、パラメータであるノッチフィルタのフィルタ範囲を調整する。ノッチフィルタは、加工ヘッド２２の振動の周波数をフィルタリングするものであり、設定されている特定範囲の周波数をフィルタリングする。ノッチフィルタは、バンドストップフィルタまたは帯域防止フィルタとも呼ばれる。

図９は、実施の形態１にかかる、高速フーリエ変換を用いた基準データとテスト動作時における加速度との比較処理を説明するための図である。図９は、図７に示す加速度を高速フーリエ変換した場合の、周波数と周波数の成分強度との関係を示している。図９に示すグラフの縦軸は周波数の成分強度を示し、横軸は周波数を示している。周波数の成分強度は、周波数の成分が全体周波数に占める割合である。

図９の周波数特性５４は、正常な状態の駆動軸２４でテスト動作が実行された場合の、加工ヘッド２２の振動の周波数を示している。したがって、周波数特性５４は、基準データに対応する、加工ヘッド２２の周波数である。

周波数特性６７は、異常な状態の駆動軸２４でテスト動作が実行された場合の、加工ヘッド２２の振動の周波数を示している。比較部１６は、テスト動作時における加速度を高速フーリエ変換することによって周波数特性６７を算出する。なお、比較部１６は、テスト動作時における加速度を、高速フーリエ変換以外の周波数変換によって周波数特性６７といった周波数特性を算出してもよい。

基準データに対応する周波数特性５４では、共振周波数が周波数ｆ２に存在するが、テスト動作時の加速度に対応する周波数特性６７では、共振周波数が周波数ｆ１に存在する。このように、駆動軸２４が劣化した後の共振周波数である周波数ｆ１は、駆動軸２４が劣化する前の共振周波数である周波数ｆ２からずれを生じている。

駆動軸２４が劣化する前は共振周波数が周波数ｆ２であるので、駆動軸２４が劣化する前は、指令生成部１４は、ノッチフィルタを周波数ｆ２に設定している。そして、駆動軸２４の劣化によって共振周波数が周波数ｆ１にずれると、指令生成部１４は、ノッチフィルタを周波数ｆ１に調整する。これにより、レーザ加工機１は、駆動軸２４が劣化した場合には共振周波数である周波数ｆ１の成分を抑制することができるので、加工ヘッド２２の振動を抑制することが可能となる。

なお、レーザ加工機１は、図３で説明したステップＳ８０においてパラメータを調整した後、図３で説明したステップＳ４０からＳ８０の処理を繰り返してもよい。すなわち、レーザ加工機１は、パラメータを調整した後に、再度テスト動作を実行し、再度、パラメータの調整が必要であるか否かを判断し、必要に応じてパラメータを調整してもよい。この場合、制御部１０は、パラメータを調整した後に、テスト動作を再度実行し、テスト動作を再実行した場合の加工ヘッド２２の加工速度である第４の加速度と、基準データとの比較結果に基づいて、パラメータを再調整する。この場合も、制御部１０は、テスト動作を再実行した場合の加工ヘッド２２の軌跡と、基準データに対応する加工ヘッド２２の軌跡との差が縮まるよう、パラメータを調整する。テスト動作が再実行される工程は、レーザ加工工程とは別のオフライン工程である。

このように、レーザ加工機１は、テスト動作を実行し、テスト動作時の加速度を用いてパラメータを調整するので、製品加工中にリアルタイムでパラメータを算出する必要がない。したがって、制御部１０の処理負荷が小さくて済むので安価なプロセッサを用いて制御部１０を構成することが可能となる。

なお、加工ヘッド２２の加速度特性では、複数の異常箇所が重なる場合がある。例えば、異常箇所Ｐ１ａのような加速度の絶対値が不足するような異常と、異常箇所Ｐ２のような加速度が上昇を開始する時刻が遅延するような異常と、が重なる場合がある。

図１０は、複数の異常箇所が重なった場合の加工ヘッドのＸ軸方向の加速度の例を説明するための図である。図１０に示すグラフの横軸は時間を示し、縦軸はＸ軸方向の加工ヘッド２２の加速度を示している。図１０の加速度特性５５は、正常な状態の駆動軸２４でテスト動作が実行された場合の、加工ヘッド２２の加速度を示している。したがって、加速度特性５５は、基準データである。図１０に示す、異常箇所Ｐ３における加速度特性６８は、異常な状態の駆動軸２４でテスト動作が実行された場合の、加工ヘッド２２の加速度を示している。

異常箇所Ｐ３は、加工ヘッド２２のオーバシュートが発生し、かつ加工ヘッド２２の加速開始または減速開始が遅れる場合である。このような場合、指令生成部１４は、加工ヘッド２２の加速開始または減速開始の遅れを解消するためのパラメータを調整する。その後、レーザ加工機１は、テスト動作を再実行する。そして、指令生成部１４は、テスト動作の再実行結果に基づいて、加工ヘッド２２のオーバシュートを解消するためのパラメータを調整する。

このように、レーザ加工機１は、２つの異常箇所が重なった場合には、１回目のテスト動作の実行結果に基づいて、１つ目の異常箇所を解消し、２回目のテスト動作の実行結果に基づいて、２つ目の異常箇所を解消する。なお、レーザ加工機１は、複数の異常箇所が重なった場合には、何れの順番で各異常箇所を解消してもよい。

制御部１０が、パラメータの調整を行ってもテスト動作を実行した際の加工ヘッド２２の軌跡と、基準データに対応する加工ヘッド２２の軌跡との差が許容範囲内に収まらない場合、駆動軸２４の交換が行われる。

なお、制御部１０は、パラメータの調整を許容する許容範囲を設定しておいてもよい。この場合、制御部１０は、異常箇所を解消するためにパラメータを調整すると許容範囲を超えてしまうような場合には、許容範囲を超えることを示す情報を表示部３０に表示させてもよい。換言すると、制御部１０は、駆動軸２４を調整すると、駆動軸２４の動作が許容範囲を超える場合には、許容範囲を超えることを示す情報を表示部３０に表示させてもよい。また、制御部１０は、許容範囲を超えることを示す情報とともに、駆動軸２４の交換を推奨することを示す情報を表示部３０に表示させてもよい。駆動軸２４が交換された場合には、制御部１０は、パラメータを、調整前の初期値に戻す。これにより、駆動軸２４が交換された場合には、制御部１０は、駆動軸２４の動作を、調整前の初期動作に戻すことができる。

ここで、比較例の機械装置について説明する。第１の比較例の機械装置は、加工中に加工軸の加速度の異常を検出する。ところが、加工中に加工軸の加速度の異常を検出するだけでは、加工軸を所望の位置に移動させることはできない。この場合、第１の比較例の機械装置は、加工軸が交換されなければ、加工軸を所望の位置に移動させることしかできない。一方、実施の形態１のレーザ加工機１は、テスト動作時に測定された加工ヘッド２２の加速度と、基準データとの比較結果に基づいて、パラメータの調整を行っているので、駆動軸２４を交換することなく加工ヘッド２２を所望の位置に移動させることができる。したがって、駆動軸２４およびモータ２１の延命を行うことができるので、駆動軸２４およびモータ２１を交換する周期を長くすることが可能となり、コストの削減につながる。

また、第２の比較例の機械装置は、センサが、モータに取り付けられている。ところが、センサが、モータに取り付けられる場合、モータよりも先端側に配置される駆動軸の劣化に起因する加工ヘッドの振動を検出することはできない。このような第２の比較例の機械装置は、加工ヘッドが振動することによって加工ヘッドの移動の軌跡が所望位置からずれていても、このずれを検出することができない。一方、実施の形態１のレーザ加工機１は、センサ２３が、加工ヘッド２２に取り付けられているので、加工ヘッド２２の移動の軌跡が所望位置からずれている場合に、このずれを検出することができる。

また、第３の比較例の機械装置は、レーザ加工工程で加工条件を調整するので、加工条件を調整する際の処理負荷が大きくなる。特に機械装置がレーザ加工機といった高速加工を行う装置の場合、レーザ加工中に加工条件を調整しても調整が間に合わない。

また、製品に実加工をした際の加工結果に基づいて、作業者がパラメータを調整する場合、作業者がパラメータの調整と、実加工とをくり返しながらパラメータを決定するので、パラメータの決定に長時間を要するとともに、実加工をするための材料が必要になる。一方、実施の形態１のレーザ加工機１は、テスト動作時の加速度と、基準データとの比較結果に基づいて、パラメータを調整するので、短時間でパラメータを調整することができる。また、実施の形態１のレーザ加工機１は、オフラインでテスト動作を実行するので、実加工をするための材料が不要となる。

このように、実施の形態１によれば、レーザ加工機１が、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度と、基準データとの比較結果に基づいてパラメータを自動調整するので、駆動軸２４の振動を容易に抑制することができる。また、レーザ加工機１は、オフラインでテスト動作を実行した後にパラメータを調整するので、レーザ加工工程中にパラメータを調整する必要がない。このため、パラメータを調整する際の制御部１０の処理負荷を抑制することができる。したがって、小さな制御負荷で加工ヘッド２２の振動を容易に抑制することが可能となる。また、レーザ加工工程とは別の工程で駆動軸２４の軸調整を行うので、不良製品を発生させることなく短時間でパラメータの調整を行うことができる。したがって、不良製品を発生させることなく短時間でレーザ加工機１を正常状態に復旧できる。

実施の形態２．
つぎに、図１１から図１３を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、レーザ加工機が、基準データおよびセンサ２３が測定した加速度を、ネットワーク回線を介して外部演算装置に送信し、調整するパラメータを外部演算装置が演算する。そして、レーザ加工機は、外部演算装置からパラメータを受信し、受信したパラメータを用いて製品を加工する。

図１１は、実施の形態２にかかるレーザ加工システムの構成を示す図である。図１１の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１のレーザ加工機１と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。

レーザ加工システム１００は、クラウドコンピューティングを用いたシステムであり、レーザ加工機２と、外部演算装置９０とを備えている。レーザ加工システム１００は、レーザ加工機２と、外部演算装置９０とによって、レーザ加工機１と同様の処理を実行する。レーザ加工機２は、ネットワーク回線を介して外部演算装置９０と接続されており、外部演算装置９０との間で種々のデータを送受信する。

レーザ加工機２は、レーザ加工機１と同様に、レーザ光によって被加工物３をレーザ加工する装置である。レーザ加工機２は、加工部２０と、加工部２０を制御する制御部４０と、表示部３０とを備えている。

加工部２０は、加工ヘッド２２を備えており、加工ヘッド２２にはセンサ２３が取り付けられている。センサ２３は、測定した加工ヘッド２２の加速度を、制御部４０に送信する。制御部４０に送信される加速度は、実施の形態１で説明した加速度と同様に、製品加工時に測定される加工ヘッド２２の加速度、およびテスト動作時に測定される加工ヘッド２２の加速度である。

制御部４０は、基準データを格納しており、基準データおよびセンサ２３からの加速度を、外部演算装置９０に送信する。制御部４０が格納している基準データは、実施の形態１で説明した基準データと同様に、加工ヘッド２２が正常にテスト動作を行った場合の加工ヘッド２２の加速度である。

外部演算装置９０は、基準データと加速度とを比較し、比較結果に基づいてパラメータを算出するコンピュータである。外部演算装置９０が算出するパラメータは、実施の形態１で説明したパラメータと同様に、駆動軸２４の動作を調整するためのパラメータである。したがって、外部演算装置９０が算出するパラメータは、加工ヘッド２２に関する駆動軸２４の調整を自動で行なうための情報の一例である。

外部演算装置９０は、算出したパラメータを制御部４０に送信する。これにより、制御部４０は、外部演算装置９０からのパラメータを、駆動軸２４を動作させる際のパラメータに設定する。そして、制御部４０は、調整後のパラメータを用いて加工部２０に指令を出力する。制御部４０が出力する指令は、実施の形態１で説明した移動指令と同様に、モータ２１を制御するための指令である。このように、制御部４０は、外部演算装置９０からのパラメータを用いて、格納済みのパラメータを調整する。

図１２は、実施の形態２にかかる外部演算装置および制御部の構成を示すブロック図である。なお、図１２では、加工部２０の図示を省略している。外部演算装置９０は、比較部１６と同様の機能を有した比較部９６と、パラメータを算出するパラメータ算出部９７と、レーザ加工機２との間で通信を実行する通信部９８とを備えている。通信部９８は、比較部９６およびパラメータ算出部９７に接続されており、比較部９６はパラメータ算出部９７に接続されている。

通信部９８は、レーザ加工機２の制御部４０に接続されており、制御部４０から基準データおよび加速度を受信する。通信部９８は、制御部４０から受信した基準データおよび加速度を比較部９６に送信する。また、通信部９８は、パラメータ算出部９７が算出したパラメータを制御部４０に送信する。比較部９６は、基準データと加速度とを比較し、比較結果をパラメータ算出部９７に送信する。

パラメータ算出部９７は、実施の形態１で説明した指令生成部１４と同様に、加工ヘッド２２の振動量が一定値以下となるようなパラメータを算出する。具体的には、パラメータ算出部９７は、基準データと加速度との比較結果に基づいて、パラメータを算出する。パラメータ算出部９７は、算出したパラメータを通信部９８に送信する。

レーザ加工機２が備える制御部４０は、入力部１１と同様の機能を有した入力部４１と、動作情報記憶部１２と同様の情報を記憶する動作情報記憶部４２と、基準データ記憶部１３と同様に基準データを記憶する基準データ記憶部４３とを備えている。また、制御部４０は、指令生成部１４の一部の機能を有した指令生成部４４と、異常判定部１５と同様の機能を有した異常判定部４５と、出力部１７と同様の機能を有した出力部４７と、外部演算装置９０との間で通信を実行する通信部４８とを備えている。

入力部４１は、動作情報記憶部４２、基準データ記憶部４３、指令生成部４４、および異常判定部４５に接続されている。また、指令生成部４４は、動作情報記憶部４２、基準データ記憶部４３、異常判定部４５、通信部４８および出力部４７に接続されている。また、入力部４１は、センサ２３および外部装置５に接続されており、出力部４７は、モータ２１に接続されており、指令生成部４４は、表示部３０に接続されている。

入力部４１は、製品加工時には、センサ２３からの加速度を受付けて、異常判定部４５に入力する。また、入力部４１は、テスト動作時には、センサ２３からの加速度を受付けて、指令生成部４４に入力する。また、入力部４１は、外部装置５からの加工プログラム１２１およびテスト動作プログラム１２２を動作情報記憶部４２に入力する。また、入力部４１は、外部装置５からの基準データを基準データ記憶部４３に入力する。動作情報記憶部４２は、加工プログラム１２１およびテスト動作プログラム１２２を記憶する。

異常判定部４５は、製品加工時には、異常判定部１５と同様の処理である異常判定を実行し、異常判定の判定結果を指令生成部４４に送信する。指令生成部４４は、基準データ記憶部４３から読み出した基準データと、テスト動作時に入力部４１から送られてくる加速度とを、通信部４８に送信する。また、指令生成部４４は、指令生成部１４と同様に、パラメータに基づいて、加工ヘッド２２を移動させる移動指令を生成する。指令生成部４４は、外部演算装置９０からのパラメータによって、設定中のパラメータを調整した場合には、調整後のパラメータに基づいて移動指令を生成する。

通信部４８は、外部演算装置９０の通信部９８に接続されており、外部演算装置９０に、基準データおよび加速度を送信し、外部演算装置９０からパラメータを受信する。

つぎに、レーザ加工システム１００による加工処理手順について説明する。レーザ加工システム１００は、外部演算装置９０およびレーザ加工機２が、実施の形態１の図３で説明した加工処理手順と同様の手順によって、レーザ加工を実施する。具体的には、レーザ加工機２が、図３に示したステップＳ１０からＳ５０の処理を実行し、その後、外部演算装置９０が、ステップＳ６０からＳ８０の処理を実行する。そして、レーザ加工機２が、ステップＳ９０の処理を実行する。なお、実施の形態２でも、実施の形態１の場合と同様に、異常判定部４５が異常を検出した場合、すなわちステップＳ３０において、Ｙｅｓの場合、レーザ加工機２は、制御部４０が操作されることで、ステップＳ４０において、テスト動作を実行する。

ここで、外部演算装置９０によるステップＳ６０からＳ８０の処理について説明する。レーザ加工機２は、基準データと、テスト動作中に測定した加速度とを、外部演算装置９０に送信する。外部演算装置９０では、ステップＳ６０において、比較部９６が、テスト動作時における加工ヘッド２２の加速度と、基準データとを比較する。

そして、ステップＳ７０において、比較部９６は、比較部１６と同様の処理によって、パラメータの調整が必要であるか否かを判定する。そして、比較部９６は、加速度と基準データとの差分量Δａとの比較結果をパラメータ算出部９７に送信する。

比較部９６が、パラメータの調整が必要であると判定した場合、すなわちステップＳ７０において、Ｙｅｓの場合、パラメータ算出部９７は、適切なパラメータを算出する。そして、通信部９８は、パラメータ算出部９７が算出したパラメータを、レーザ加工機２の通信部４８に送信する。これにより、ステップＳ８０において、指令生成部４４は、パラメータを調整する。そして、ステップＳ９０において、レーザ加工機２は、製品となる次の被加工物３を加工する。

一方、比較部９６が、パラメータの調整が不要であると判定した場合、すなわちステップＳ７０において、Ｎｏの場合、パラメータ算出部９７は、パラメータを調整しない。この場合、パラメータ算出部９７は、パラメータに変更がないことを示す情報を生成する。そして、外部演算装置９０は、パラメータ算出部９７が生成した情報を、レーザ加工機２に送信する。これにより、ステップＳ９０において、レーザ加工機２は、パラメータを変更することなく、製品となる次の被加工物３を加工する。なお、レーザ加工機２は、作業者から指示を受付けることなく自動でステップＳ４０，Ｓ５０の処理を実行するよう設定されてもよい。

ここで、制御部１０，４０のハードウェア構成について説明する。なお、制御部１０，４０は、同様のハードウェア構成を有しているので、ここでは制御部４０のハードウェア構成について説明する。

図１３は、実施の形態２にかかる制御部のハードウェア構成例を示す図である。制御部４０は、図１３に示した制御回路３００、すなわちプロセッサ３０１およびメモリ３０２により実現することができる。プロセッサ３０１の例は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）またはシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）である。メモリ３０２の例は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、またはＲＯＭ（Read Only Memory）である。

制御部４０は、プロセッサ３０１が、メモリ３０２で記憶されている、制御部４０の動作を実行するためのプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、このプログラムは、制御部４０の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。メモリ３０２は、プロセッサ３０１が各種処理を実行する際の一時メモリにも使用される。

プロセッサ３０１が実行するプログラムは、プログラムが格納された記録媒体であるコンピュータプログラムプロダクトで実現されてもよい。この場合の記録媒体の例は、プログラムが格納された非一時的な（non-transitory）コンピュータ可読媒体である。

このように、実施の形態２によれば、レーザ加工機２は、外部演算装置９０を用いてパラメータを算出しているので、レーザ加工機１よりも小さい処理負荷で、パラメータを自動調整することが可能となる。また、レーザ加工システム１００は、外部演算装置９０またはサーバといった、制御部４０とは別の装置に予め基準データを格納しておけば、制御部４０が外部演算装置９０に送信するデータは加速度だけでよくなるので、容易かつ少ない通信量でパラメータを調整することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，２ レーザ加工機、３ 被加工物、５ 外部装置、１０，４０ 制御部、１１，４１ 入力部、１２，４２ 動作情報記憶部、１３，４３ 基準データ記憶部、１４，４４ 指令生成部、１５，４５ 異常判定部、１６，９６ 比較部、１７，４７ 出力部、２０ 加工部、２１ モータ、２２ 加工ヘッド、２３ センサ、２４ 駆動軸、３０ 表示部、４８，９８ 通信部、５１，６１，６２ 位置特性、５２，６３，６４ 速度特性、５３，５５，６５ａ，６５ｂ，６６，６８ 加速度特性、５４，６７ 周波数特性、７１ 経路、９０ 外部演算装置、９７ パラメータ算出部、１００ レーザ加工システム、１２１ 加工プログラム、１２２ テスト動作プログラム。

Claims (12)

1. センサを有する加工ヘッドと、前記センサからの信号が入力される制御装置と、を有するレーザ加工機であって、
   前記センサは、前記加工ヘッドが移動する際の前記加工ヘッドの加速度を測定する加速度センサであり、
   前記制御装置は、前記信号により前記加工ヘッドに関する軸の調整が必要であるか否かを判断し、前記軸の調整が必要な状態の場合はレーザ加工工程とは別の工程にて前記加工ヘッドに関する前記軸の調整を行う、
   ことを特徴とするレーザ加工機。
2. 前記軸の調整は前記センサからの信号のデータと予め格納されている正常時のデータとを比較して行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
3. 前記軸の調整が必要な状態の場合は前記軸の調整が必要な状態であることを外部に報知する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工機。
4. 前記外部に報知する情報には、前記レーザ加工工程内で前記センサから出力される信号のデータ、または前記センサから出力される信号のデータを用いて算出された情報が含まれる、
   ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工機。
5. 前記制御装置は、
   前記別の工程における前記加工ヘッドの移動軌跡と、前記正常時のデータに対応する前記加工ヘッドの移動軌跡との差が縮まるよう、前記軸の調整を行う、
   ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工機。
6. 前記正常時のデータは、前記加工ヘッドの動作が正常な場合に前記別の工程にて実際に前記センサから出力された信号のデータである、
   ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工機。
7. 前記制御装置は、前記加工ヘッドの移動時の加速度、前記加工ヘッドの移動速度、前記加工ヘッドの移動を制御する際のゲイン、または前記加工ヘッドを移動させるタイミングを調整することによって、前記軸の調整を行う、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のレーザ加工機。
8. 前記制御装置は、
   前記別の工程で前記センサから出力される前記信号のデータを周波数変換し、変換結果から０の周波数を除いた周波数の強度極大値である第１の極大値を抽出し、前記第１の極大値と、前記正常時のデータを周波数変換することによって得られる周波数の中から０の周波数を除いた周波数の強度極大値である第２の極大値と、を比較し、前記加工ヘッドの振動の周波数をフィルタリングするノッチフィルタのフィルタ範囲を、前記第１の極大値と前記第２の極大値との比較結果に基づいて調整することによって、前記軸の調整を行う、
   ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工機。
9. 前記制御装置は、前記軸を調整すると、前記軸の動作が許容範囲を超える場合には、前記許容範囲を超えることを示す情報を前記外部に報知する、
   ことを特徴とする請求項３または４に記載のレーザ加工機。
10. センサを有する加工ヘッドと前記センサからの信号が入力される制御装置とを備えたレーザ加工機と、前記レーザ加工機にネットワーク回線を介して接続されるとともに前記制御装置からの前記信号を受信する外部演算装置と、を有するレーザ加工システムであって、
    前記センサは、前記加工ヘッドが移動する際の前記加工ヘッドの加速度を測定する加速度センサであり、
    前記制御装置は、前記信号により前記加工ヘッドに関する軸の調整が必要であるか否かを判断し、前記軸の調整が必要な状態の場合は前記外部演算装置が、レーザ加工工程とは別の工程にて、前記加工ヘッドに関する前記軸の調整を行うための情報を生成し、生成した情報を前記制御装置に送信し、
    前記制御装置は、前記情報を受信し、前記情報を用いて前記加工ヘッドに関する前記軸の調整を行う、
    ことを特徴とするレーザ加工システム。
11. 前記軸の調整は前記センサからの信号のデータと予め格納されている正常時のデータとを比較して行う、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ加工システム。
12. 前記軸の調整が必要な状態の場合は前記軸の調整が必要な状態であることを外部に報知する、
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載のレーザ加工システム。

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