JP6754614B2

JP6754614B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP6754614B2
Application number: JP2016103319A
Authority: JP
Inventors: 山本　浩司; 浩司山本; 功明塩地; 小林　祐一; 祐一小林
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2036-05-24
Also published as: JP2017209692A

Description

本発明は、金属の材料を加工する工作機械に関する。

金属の材料を加工する工作機械として、材料をレーザ光で切断するレーザ加工機、材料をパンチ金型とダイ金型とで挟んで折り曲げる曲げ加工機、材料をレーザ光で溶接するレーザ溶接機が普及している。

特許第２８００９４６号公報特開平９−１３６１８１号公報

工作機械は、加工しようとしている材料の材質及び板厚に応じた加工条件で材料を加工することが必要である。オペレータは材料の材質及び板厚を選択して工作機械に設定し、工作機械は選択された材質及び板厚に対応する加工条件で材料を加工する。これにより、工作機械は材料を適切に加工することができる。

しかしながら、厳密には、例えば板厚１０ｍｍの材料を加工する場合、実際の材料の板厚は日本工業規格（ＪＩＳ）で幅１６００ｍｍ未満の板材であれば±０．５５ｍｍの板厚のばらつきが許容されているから、材料が適切に加工されないことがある。また、材料である金属の組成（成分の構成または比率）にばらつきがあれば、同様に材料が適切に加工されないことがある。つまり、材料は、同じ板厚または材質を示したとしても、国もしくは地域、または、鋼材製造会社によりその板厚または組成にばらつきがある。オペレータは、その材料の板厚または組成のばらつきに応じて、加工条件を微調整しなければならない。

本発明は、材料に板厚または組成のばらつきがあっても材料を適切に加工することができる工作機械を提供することを目的とする。

本発明は、加工機本体によって加工される材料の金属の種類と板厚の代表値との複数の組に対応させた加工条件を示す加工条件テーブルを保持する加工条件テーブル保持部と、前記加工機本体によって加工しようとする加工対象の材料の金属の種類と板厚の代表値との組を前記加工条件テーブルより選択する操作部と、前記加工対象の材料の金属に含まれている成分の構成、成分量、及び成分比率である金属の組成を分析した材質データと、前記加工対象の材料の代表値としての板厚に対する板厚のばらつきを含む前記加工対象の材料の実際の板厚を測定した板厚データとを参照して、前記操作部によって選択されて前記加工条件テーブル保持部より読み出された加工条件を修正する加工条件修正部と、前記加工条件修正部によって修正された加工条件に基づいて、前記加工機本体による前記加工対象の材料を加工するよう制御する加工制御部とを備える工作機械を提供する。

本発明は、加工対象の材料の金属に含まれている成分の構成、成分量、及び成分比率である金属の組成を分析して材質データを出力する材質分析器と、前記加工対象の材料の代表値としての板厚に対する板厚のばらつきを含む前記加工対象の材料の実際の板厚を測定して板厚データを出力する板厚測定器と、加工機本体によって加工される材料の金属の種類と板厚の代表値との複数の組に対応させた加工条件を示す加工条件テーブルを保持する加工条件テーブル保持部と、前記加工機本体によって加工しようとする加工対象の材料の金属の種類と板厚の代表値との組を前記加工条件テーブルより選択する操作部と、前記操作部によって選択された金属の種類と前記材質データが示す金属の種類とが異なるか否か、及び、前記板厚データが示す板厚が前記操作部によって選択された板厚の代表値とは異なる代表値に対応する板厚であるか否かを判定する一致・不一致判定部とを備える工作機械を提供する。

本発明の工作機械によれば、材料に板厚または組成のばらつきがあっても材料を適切に加工することができる。

一実施形態の工作機械の全体的な構成例を示すブロック図である。一実施形態の工作機械のうち、レーザ加工機の好ましい構成例を示すブロック図である。一実施形態の工作機械の好ましい他の構成例であり、レーザ加工機及びレーザ溶接機を抜粋して示すブロック図である。レーザ加工機が備えるＮＣ装置の機能的な内部構成を示すブロック図である。レーザ加工機の具体的な構成例を示す図である。レーザ加工機が備える材質分析器及び板厚測定器の動作を説明するための部分側面図である。レーザ加工機が備えるレーザ発振器の構成例を示す図である。一実施形態の工作機械の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、一実施形態の工作機械について、添付図面を参照して説明する。図１において、一実施形態の工作機械は、金属の板材である材料をレーザ光で切断するレーザ加工機１０、材料をパンチ金型とダイ金型とで挟んで折り曲げる曲げ加工機２０、材料をレーザ光で溶接するレーザ溶接機３０とのうちの少なくとも１つである。なお、レーザ加工機、曲げ加工機、レーザ溶接機はいずれも広義の加工機の例である。

レーザ加工機１０と曲げ加工機２０とレーザ溶接機３０とはサーバ４０に接続され、サーバ４０を介して互いに接続されている。レーザ加工機１０と曲げ加工機２０とレーザ溶接機３０とが、サーバ４０を介さず直接的に接続されていてもよい。サーバ４０には、プリンタ５０が接続されている。例えば、レーザ加工機１０と曲げ加工機２０とレーザ溶接機３０とは加工現場に設置され、サーバ４０及びプリンタ５０は事務所内に設置されている。

サーバ４０は、インターネット等のネットワーク６０を介して外部のサーバ７０と接続されていてもよい。サーバ７０は、工作機械メーカが管理するサーバであってもよい。

レーザ加工機１０によって所定の形状に切断された材料は、曲げ加工機２０によって所定の形状に曲げ加工される。曲げ加工機２０によって曲げ加工された材料は、レーザ溶接機３０によって所定の箇所が溶接されて製品となる。

レーザ加工機１０は、レーザ加工機本体１１と、レーザ加工機本体１１を制御するＮＣ装置１２と、ＮＣ装置１２に対する所定の入力のために操作する操作部と各種の情報を表示する表示部とが一体とされた操作・表示部１３とを備える。操作・表示部１３は、操作部と表示部とが別体であってもよい。また、別に設置された図示していないコンピュータによって生成された所定の入力データが、サーバ４０を介してＮＣ装置１２に入力されてもよい。

レーザ加工機１０は、さらに、レーザ加工機本体１１によって加工しようとする加工対象の材料の材質を分析する材質分析器１５１と、加工対象の材料の板厚を測定する板厚測定器１５２とを備える。

材質分析器１５１は、一例として蛍光Ｘ線分析装置である。蛍光Ｘ線分析装置は、例えば、株式会社リガクからＮｉｔｏｎ携帯型成分分析計ＸＬ２シリーズ、株式会社堀場製作所からハンドヘルド型蛍光Ｘ線分析装置ＭＥＳＡ−８００が発売されている。材質分析器１５１はこれらの製品を応用することにより実現できる。板厚測定器１５２は、一例として超音波厚さ計である。超音波厚さ計は、例えば、オリンパス株式会社から超音波厚さ計４５ＭＧとして発売されている。板厚測定器１５２は、この製品を応用することにより実現できる。

材質分析器１５１は、材料である金属の組成（成分の構成、成分量、及び成分比率）を分析し、金属の組成を示す材質データをＮＣ装置１２及び板厚測定器１５２に供給する。板厚測定器１５２は、材質データに基づいて材料を伝搬する超音波の音速を求めて、材料の板厚を測定する。よって、板厚測定器１５２は、材料の板厚を正確に測定することができる。板厚測定器１５２は、測定した材料の板厚を示す板厚データをＮＣ装置１２に供給する。

板厚測定器１５２として、超音波厚さ計以外を用い、材質データを用いなくても材料の板厚を正確に測定することができる場合には、材質データを板厚測定器１５２に供給する必要はない。

ＮＣ装置１２は、レーザ加工機本体１１が材料を加工するときに、材質データと板厚データとの少なくとも一方に基づいて加工条件を修正し、修正した加工条件に基づいて材料を加工させるようレーザ加工機本体１１を制御することがある。

ＮＣ装置１２は、材質データ及び板厚データをサーバ４０に供給する。レーザ加工機１０が複数の異なる材料を加工するときには、ＮＣ装置１２は、それぞれの材料の材質データ及び板厚データをサーバ４０に供給する。サーバ４０は、供給された材料の材質データ及び板厚データを保持する。

図２を用いて、レーザ加工機１０の好ましい構成例を説明する。図２において、レーザ加工機１０は、材質分析器１５１及び板厚測定器１５２に加えて、表面状態測定器１５３と、膜厚測定器１５４と、非接触式温度計１５５とを備える。

表面状態測定器１５３は、加工対象の材料の色と光沢と光の反射率とのうちの少なくとも１つを測定して表面状態測定データをＮＣ装置１２に供給する。膜厚測定器１５４は、加工対象の材料の表面に形成されている被膜の膜厚を測定して膜厚測定データをＮＣ装置１２に供給する。材料の表面に形成されている被膜とは、例えば防錆用の被膜である。非接触式温度計１５５は、加工対象の材料の温度を測定して温度データをＮＣ装置１２に供給する。

表面状態測定器１５３は、例えば分光測色計またはアピアランスアナライザである。分光測色計は、例えば、コニカミノルタ株式会社からＣＭ−７００ｄまたはＣＭ−６００ｄとして発売されている。アピアランスアナライザ、例えば、コニカミノルタ株式会社からＲｈｏｐｏｉｎｔＩＱ−Ｓとして発売されている。表面状態測定器１５３は、これらの製品を応用することにより実現できる。

膜厚測定器１５４は、例えば、反射分光膜厚測定器、電磁式膜厚計、渦電流式膜厚計である。反射分光膜厚測定器は、例えば、レーザーテック株式会社からハイブリッドレーザーマイクロスコープとして発売されている。電磁式膜厚計及び渦電流式膜厚計は、例えば、株式会社サンコウ電子研究所から発売されている。膜厚測定器１５４は、これらの製品を応用することにより実現できる。

非接触式温度計１５５は、一例として非接触式赤外放射温度センサである。非接触式赤外放射温度センサは、例えば、株式会社センテックから発売されている。非接触式温度計１５５は、この製品を応用することにより実現できる。

ＮＣ装置１２は、レーザ加工機本体１１が材料を加工するときに、材質データと板厚データとの少なくとも一方に加えて、表面状態測定データと温度データとの少なくとも一方基づいて加工条件を修正し、修正した加工条件に基づいて材料を加工させるようレーザ加工機本体１１を制御することがある。

ＮＣ装置１２は、材質データ、板厚データ、及び膜厚測定データをサーバ４０に供給する。レーザ加工機１０が複数の異なる材料を加工するときには、ＮＣ装置１２は、それぞれの材料の材質データ、板厚データ、及び膜厚測定データをサーバ４０に供給する。サーバ４０は、供給された材料の材質データ、板厚データ、及び膜厚測定データを保持する。膜厚測定データは、レーザ溶接機３０において用いられる。

膜厚測定器１５４が出力する膜厚測定データはレーザ溶接機３０において用いられることから、図３に示すように、膜厚測定器１５４をレーザ溶接機３０に設けてもよい。

図１に戻り、曲げ加工機２０は、曲げ加工機本体２１と、曲げ加工機本体２１を制御するＮＣ装置２２と、ＮＣ装置２２に対する所定の入力のために操作する操作部と各種の情報を表示する表示部とが一体とされた操作・表示部２３とを備える。操作・表示部２３は、操作部と表示部とが別体であってもよい。同様に、別に設置された図示していないコンピュータによって生成された所定の入力データが、サーバ４０を介してＮＣ装置２２に入力されてもよい。

操作・表示部２３によって加工対象の材料の材質データ及び板厚データを読み出す指示がなされると、ＮＣ装置２２は、サーバ４０より加工対象の材料の材質データ及び板厚データを読み出して保持する。

ＮＣ装置２２は、曲げ加工機本体２１が材料を曲げ加工するときに、材質データと板厚データとの少なくとも一方に基づいて加工条件を修正し、修正した加工条件に基づいて材料を曲げ加工させるよう曲げ加工機本体２１を制御することがある。

ＮＣ装置２２がサーバ４０より加工対象の材料の材質データ及び板厚データを読み出す代わりに、ＮＣ装置２２が材質分析器１５１及び板厚測定器１５２を備えて、加工対象の材料の材質を分析し、板厚を測定してもよい。ＮＣ装置２２がサーバ４０より加工対象の材料の材質データ及び板厚データを読み出せば、ＮＣ装置２２は材質分析器１５１及び板厚測定器１５２を備える必要がないから、サーバ４０より加工対象の材料の材質データ及び板厚データを読み出す方が好ましい。

レーザ溶接機３０は、レーザ溶接機本体３１と、レーザ溶接機本体３１を制御するＮＣ装置３２と、ＮＣ装置３２に対する所定の入力のために操作する操作部と各種の情報を表示する表示部とが一体とされた操作・表示部３３とを備える。操作・表示部３３は、操作部と表示部とが別体であってもよい。レーザ溶接機本体３１も加工機本体に含まれる。また同様に、別に設置された図示していないコンピュータによって生成された所定の入力データが、サーバ４０を介してＮＣ装置３２に入力されてもよい。

レーザ加工機１０が図２のように構成されている場合、操作・表示部３３によって加工対象の材料の材質データと板厚データと膜厚測定データとを読み出す指示がなされると、ＮＣ装置３２は、サーバ４０よりそれらのデータを読み出して保持する。レーザ溶接機３０が図３のように構成されている場合、ＮＣ装置３２は、サーバ４０より材質データ及び板厚データを読み出し、膜厚測定器１５４より出力された膜厚測定データを保持する。

ＮＣ装置３２は、レーザ溶接機本体３１が材料を溶接するときに、材質データと板厚データと膜厚測定データに基づいて加工条件を修正し、修正した加工条件に基づいて材料を溶接するようレーザ溶接機本体３１を制御することがある。

図４を用いて、レーザ加工機１０のＮＣ装置１２の機能的な構成及び動作を説明する。図４は、レーザ加工機１０が図１のように構成されている場合を示している。図４に示すように、ＮＣ装置１２は、複数の材質と板厚との組それぞれに加工条件を対応させた加工条件テーブルを保持する加工条件テーブル保持部１２１を有する。

ここでの材質とは材料の金属の種類であり、軟鋼板、ステンレス板、アルミニウム板等である。加工条件とは、材料を加工するときの少なくともレーザパワーである。加工条件とは、レーザパワーの他に、レーザビームの移動速度、集光レンズの種類、焦点位置補正、ノズル径、アシストガス種、アシストガス圧の少なくとも１つを含んでもよい。

操作・表示部１３は、複数の材質と板厚との組を表示する。例えば、板厚１０ｍｍの軟鋼板を切断するとき、オペレータは材質として軟鋼板を選択し、板厚として１０ｍｍを選択する。

材質分析器１５１及び板厚測定器１５２は、予め、レーザ加工機本体１１に配置された加工対象の材料の材質を分析し板厚を測定して、材質データ及び板厚データを一致・不一致判定部１２２及び加工条件修正部１２３に供給する。一致・不一致判定部１２２及び加工条件修正部１２３は、材質データ及び板厚データを保持する。

オペレータが材質及び板厚を選択すると、材質及び板厚を示す情報は一致・不一致判定部１２２に供給され、選択された材質及び板厚に対応する加工条件は加工条件修正部１２３に供給される。

オペレータが軟鋼板を選択している一方で、材質分析器１５１より供給された材質データが例えばアルミニウムを示すとすると、レーザ加工機本体１１に配置された材料が誤っているかオペレータの材料の選択が間違っているということである。この場合、一致・不一致判定部１２２は材質と板厚との組のうちの材質が不一致であると判定して、操作・表示部１３に警告情報を表示させる。

また、オペレータが板厚１０ｍｍを選択している一方で、板厚測定器１５２より供給された板厚データが例えば２０．５ｍｍを示すとすると、レーザ加工機本体１１に配置された材料が誤っているかオペレータの材料の選択が間違っているということである。このように、板厚が許容されているばらつきを超えて異なっているとき、一致・不一致判定部１２２は材質と板厚との組のうちの板厚が不一致であると判定して、操作・表示部１３に警告情報を表示させる。

オペレータは、操作・表示部１３に表示された警告情報によって誤った材料が配置されているか加工条件の選択を誤ったことを認識することができる。一致・不一致判定部１２２が材質または板厚が不一致であると判定したら、加工指令がなされても材料を加工しないように加工制御部１２４を制御することが好ましい。

オペレータが指定した材質または板厚と異なる材料が誤って工作機械に配置され、誤った材料が配置されていることに気付かず加工されてしまうと、材料を適切に加工できないばかりか、工作機械の部品を損傷してしまうおそれもある。レーザ加工機１０においては、加工ヘッドの先端に設けられているノズルが損傷するおそれがある。一致・不一致判定部１２２を設ければ、指定された材質または板厚とは異なる材料を誤って加工することを防止することができる。

一致・不一致判定部１２２によって材質及び板厚の一致が判定されれば、一致・不一致判定部１２２はその旨を示す情報を加工条件修正部１２３に供給する。板厚１０．０ｍｍの軟鋼板と板厚１０．２ｍｍの軟鋼板と板厚９．８ｍｍの軟鋼板とでは、材料を適切に加工するための厳密な加工条件は異なる。加工条件テーブルにおいて板厚１０ｍｍで設定されている加工条件は、代表値として例えば板厚１０．０ｍｍときの加工条件を規定している。

加工条件修正部１２３は、板厚データが示す材料の板厚に応じて加工条件を修正する。具体的には、加工条件修正部１２３は、例えば、レーザパワーをわずかに増加させたり、わずかに減少させたりする。板厚データが示す材料の板厚によっては、加工条件修正部１２３は加工条件を修正しない場合があってもよい。加工条件修正部１２３は、レーザパワー以外の加工条件を修正してもよい。

材料の名称が同じ軟鋼板であっても、材料の組成が異なれば材料を適切に加工するための厳密な加工条件は異なる。好ましは、加工条件修正部１２３は、材質データが示す材料の組成に応じて加工条件を修正する。さらに好ましくは、加工条件修正部１２３は、材料の板厚と組成との双方に応じて加工条件を修正する。

予め板厚または組成に応じた最適な加工条件を求めておき、加工条件修正部１２３が、板厚データまたは材質データに応じて、加工条件テーブル保持部１２１より読み出された加工条件を最適な加工条件に修正すればよい。

加工プログラム保持部１２５には、材料を加工するための加工プログラムが予め保持されている。加工プログラムは、レーザ加工機本体１１を制御する機械制御コードによって構成される。オペレータが操作・表示部１３によって加工対象の材料の加工を指示すると、操作・表示部１３から加工制御部１２４へと加工指令信号が供給される。加工制御部１２４は、加工プログラムと、加工条件修正部１２３によって修正された加工条件とに基づいて、加工対象の材料を加工するようレーザ加工機本体１１を制御する。

レーザ加工機１０が図２または図３のように構成されている場合には、加工条件修正部１２３は、板厚データと材質データと表面状態測定データと温度データとの少なくとも１つに応じて加工条件を修正することがある。加工条件修正部１２３は、オペレータが手動で加工条件を微調整するように構成されていてもよい。

なお、加工プログラムに加工条件が指定されている場合は、オペレータが操作・表示部１３によって加工対象の加工プログラムを選択する。材質分析器１５１及び板厚測定器１５２が、レーザ加工機本体１１に配置された加工対象の材料の材質を分析し、板厚を測定する。一致・不一致判定部１２２が材質または板厚が不一致であると判定したら、操作・表示部１３に警告情報を表示する。オペレータが手動で加工条件を微調整するよう操作・表示部１３を操作したら、加工条件修正部１２３が手動の加工条件の調整操作に応じて加工条件を微調整するように構成されていてもよい。

曲げ加工機２０のＮＣ装置２２とレーザ溶接機３０のＮＣ装置３２も図４と同様に構成される。ＮＣ装置２２における加工条件テーブルは、複数の材質と板厚との組それぞれに対応させて曲げ加工に必要な加工条件を保持すればよい。ＮＣ装置２２における加工条件修正部は、板厚データまたは材質データに応じて加工条件を修正すればよい。曲げの加工条件とは、材質と板厚以外に、曲げ角度、曲げ長さ、Ｖ幅、深さ、加圧力等から選択される金型情報、曲げの伸び代（縮み代）の少なくとも１つを含んでもよい。

ＮＣ装置３２における加工条件テーブルは、複数の材質と板厚との組それぞれに対応させて溶接に必要な加工条件を保持すればよい。ＮＣ装置３２の加工条件テーブルにおける加工条件は、ＮＣ装置１２の加工条件テーブルにおける加工条件とほぼ同様であり、レーザパワーの他に、レーザビームの移動速度、集光レンズの種類、焦点位置補正、ノズル径、シールドガス情報の少なくとも１つを含んでもよい。ＮＣ装置３２における加工条件修正部は、板厚データ、材質データ、または膜厚測定データに応じて加工条件を修正すればよい。

図５〜図７を用いてレーザ加工機１０の具体的な構成例を説明する。図５において、レーザ加工機本体１１は、レーザ光ＬＢを生成して射出するレーザ発振器１０１と、レーザ加工ユニット１０３と、レーザ光ＬＢをレーザ加工ユニット１０３へと伝送するプロセスファイバ１０２とを備える。

ＮＣ装置１２は、レーザ発振器１０１及びレーザ加工ユニット１０３を制御する。レーザ加工機本体１１は、ＮＣ装置１２による制御に基づき、レーザ発振器１０１より射出されたレーザ光ＬＢによって加工対象の材料である板材Ｗを切断加工する。

レーザ発振器１０１は、ファイバレーザ発振器またはダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）である。プロセスファイバ１０２は、レーザ加工ユニット１０３に配置されたＸ軸及びＹ軸のケーブルダクト（図示せず）に沿って装着されている。

レーザ加工ユニット１０３は、板材Ｗを載せる加工テーブル１０４と、加工テーブル１０４上でＸ軸方向に移動自在である門型のＸ軸キャリッジ１０５と、Ｘ軸キャリッジ１０５上でＸ軸に垂直なＹ軸方向に移動自在であるＹ軸キャリッジ１０６とを有する。また、レーザ加工ユニット１０３は、Ｙ軸キャリッジ１０６に固定されたコリメータユニット１０７を有する。

コリメータユニット１０７は、プロセスファイバ１０２の出力端から射出されたレーザ光ＬＢを平行光化して略平行光束とするコリメートレンズ１０８と、略平行光束に変換されたレーザ光ＬＢをＸ軸及びＹ軸に垂直なＺ軸方向下方に向けて反射させるベンドミラー１０９とを有する。また、コリメータユニット１０７は、ベンドミラー１０９で反射したレーザ光ＬＢを集光させる集光レンズ１１０と、加工ヘッド１１１とを有する。

コリメートレンズ１０８、ベンドミラー１０９、集光レンズ１１０、加工ヘッド１１１は、予め光軸が調整された状態でコリメータユニット１０７内に固定されている。焦点位置を補正するために、コリメートレンズ１０８がＸ軸方向に移動するように構成されていてもよい。

コリメータユニット１０７は、Ｙ軸方向に移動自在のＹ軸キャリッジ１０６に固定され、Ｙ軸キャリッジ１０６は、Ｘ軸方向に移動自在のＸ軸キャリッジ１０５に設けられている。よって、レーザ加工ユニット１０３は、加工ヘッド１１１から射出されるレーザ光ＬＢを板材Ｗに照射する位置を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。

以上の構成によって、レーザ加工機１０は、レーザ発振器１０１より射出されたレーザ光ＬＢをプロセスファイバ１０２によってレーザ加工ユニット１０３へと伝送させ、板材Ｗに照射して板材Ｗを切断加工することができる。

なお、板材Ｗを切断加工するとき、板材Ｗには溶融物を除去するためのアシストガスが噴射される。図５では、アシストガスを噴射する構成については図示を省略している。

コリメータユニット１０７には、材質分析器１５１及び板厚測定器１５２が装着されている。図６に示すように、材質分析器１５１及び板厚測定器１５２はそれぞれの検出部１５１０及び１５２０が本体部から分離して下降するように構成されている。材質分析器１５１が板材Ｗの材質を分析し、板厚測定器１５２が板材Ｗの板厚を測定するときには、図６のように、検出部１５１０及び１５２０は板材Ｗに近接または接触するように下降する。

材質分析器１５１及び板厚測定器１５２の全体が板材Ｗに近接または接触するように下降するように構成されていてもよい。材質分析器１５１及び板厚測定器１５２がコリメータユニット１０７に装着されておらず、別の位置に設けられていてもよい。材質分析器１５１及び板厚測定器１５２がコリメータユニット１０７に装着されていると、上記の構成によって材質分析器１５１及び板厚測定器１５２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。よって、板材Ｗの複数箇所で材質を分析し、板厚を測定することができる。

レーザ加工機１０が表面状態測定器１５３と膜厚測定器１５４と非接触式温度計１５５とを備える場合、同様に、コリメータユニット１０７に表面状態測定器１５３と膜厚測定器１５４と非接触式温度計１５５とを装着してもよいし、別の位置に設けられていてもよい。

表面状態測定器１５３と膜厚測定器１５４と非接触式温度計１５５は板材Ｗに接触させる必要はないから、表面状態測定器１５３と膜厚測定器１５４と非接触式温度計１５５とを動作させるときは、板材Ｗに対して適当な距離に位置させればよい。

図７は、レーザ発振器１０１をファイバレーザ発振器で構成した場合の概略的な構成を示している。図７において、複数のレーザダイオード１０１１はそれぞれ波長λのレーザ光を射出する。励起コンバイナ１０１２は、複数のレーザダイオード１０１１より射出されたレーザ光を空間ビーム結合させる。

励起コンバイナ１０１２より射出されたレーザ光は、２つのファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）１０１３，１０１５間のＹｂドープファイバ１０１４に入射される。Ｙｂドープファイバ１０１４とは、コアに希土類のＹｂ（イッテルビウム）元素が添加されたファイバである。

Ｙｂドープファイバ１０１４に入射されたレーザ光は、ＦＢＧ１０１３，１０１５間で往復を繰り返し、ＦＢＧ１０１５からは、波長λとは異なる概ね１０６０ｎｍ〜１０８０ｎｍの波長λ’（１μｍ帯）のレーザ光が射出される。ＦＢＧ１０１５から射出されたレーザ光は、フィーディングファイバ１０１６及びビームカップラ１０１７を介してプロセスファイバ１０２に入射される。ビームカップラ１０１７は、レンズ１０１４８及び１０１９を有する。

図８に示すフローチャートを用いて、本実施形態の工作機械の動作を改めて説明する。工作機械とは、レーザ加工機１０と曲げ加工機２０とレーザ溶接機３０とのいずれでもよい。

図８において、ＮＣ装置１２は、ステップＳ１にて、オペレータによって選択された材質及び板厚に対応する加工条件を読み出す。ＮＣ装置１２（一致・不一致判定部１２２）は、ステップＳ２にて、加工対象の材料の材質及び板厚は選択された材質及び板厚に対応するか否かを判定する。板厚を例とすれば、加工対象の材料の板厚と選択された板厚とが対応するとは、許容されているばらつきの範囲内で両者が近接しているということである。

対応していれば（YES）、ＮＣ装置１２（加工条件修正部１２３）は、ステップＳ３にて、加工条件を修正して、処理をステップＳ４に移行させる。対応していなければ（NO）、ＮＣ装置１２（一致・不一致判定部１２２）は、操作・表示部１３に警告情報を表示させて、加工の処理を終了させる。

ＮＣ装置１２（加工制御部１２４）は、ステップＳ４にて、加工指令信号の入力による加工指示がなされたか否かを判定する。ＮＣ装置１２（加工制御部１２４）は、加工指示がなされなければ（NO）、ステップＳ４の処理を繰り返し、加工指示がなされれば（YES）、処理をステップＳ５に移行させる。

ＮＣ装置１２（加工制御部１２４）は、ステップＳ５にて、加工プログラム及び修正した加工条件に従って材料の加工を開始する。ＮＣ装置１２（加工制御部１２４）は、ステップＳ６にて、材料の加工が終了したか否かを判定する。ＮＣ装置１２（加工制御部１２４）は、材料の加工が終了しなければ（NO）、ステップＳ６の処理を繰り返し、材料の加工が終了すれば（YES）、加工の処理を終了させる。

ここでは、レーザ加工機１０のＮＣ装置１２による処理を例として説明したが、曲げ加工機２０のＮＣ装置２２及びレーザ溶接機３０のＮＣ装置３２による処理も同様である。

ところで、板厚測定器１５２が板材Ｗの複数箇所で板厚を測定すると、板材Ｗの位置によって板厚が異なることがある。一般的には、板材Ｗの中央部で板厚が厚く、周辺部で板厚が薄い。このように板材Ｗの位置によって板厚が異なる場合には、加工条件修正部１２３がステップＳ３にて加工条件を修正するときに、板材Ｗの位置によって加工条件の修正の程度を異ならせることが好ましい。加工条件修正部１２３は、板材Ｗを複数の領域に分割したときのそれぞれの領域の板厚の代表値に応じて加工条件の修正の程度を異ならせればよい。

図１において、サーバ４０に供給された材料の情報に基づいて、プリンタ５０によってミルシート（材料証明書）を印刷し、加工された製品に添付させてもよい。オペレータが手動で修正した加工条件を、工作機械メーカが管理するサーバ７０にアップロードするように構成してもよい。このようにすると、工作機械メーカは、アップロードされたデータを、ＮＣ装置１２の加工条件修正部１２３、ＮＣ装置２２または３２の加工条件修正部によって加工条件を自動的に修正する修正精度を向上させるために利用できる。

本発明は以上説明した本実施形態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種々変更可能である。図１及び図５においては、レーザ加工機１０が材質分析器１５１及び板厚測定器１５２を備えるが、材質分析器１５１及び板厚測定器１５２を材料交換装置（シャトルまたは棚）に設けてもよい。表面状態測定器１５３及び膜厚測定器１５４も同様に材料交換装置に設けてもよい。非接触式温度計１５５は材料が加工される直前の温度を測定することが好ましいため、工作機械に設けるのがよい。

１０レーザ加工機（工作機械）
１１レーザ加工機本体
１２，２２，３２ＮＣ装置
１３，２３，３３操作・表示部（操作部，表示部）
２０曲げ加工機（工作機械）
２１曲げ加工機本体
３０レーザ溶接機（工作機械）
３１レーザ溶接機本体
１２１加工条件テーブル保持部
１２２一致・不一致判定部
１２３加工条件修正部
１２４加工制御部
１２５加工プログラム保持部
１５１材質分析器
１５２板厚測定器
１５３表面状態測定器
１５４膜厚測定器
１５５非接触式温度計

Claims

加工機本体によって加工される材料の金属の種類と板厚の代表値との複数の組に対応させた加工条件を示す加工条件テーブルを保持する加工条件テーブル保持部と、
前記加工機本体によって加工しようとする加工対象の材料の金属の種類と板厚の代表値との組を前記加工条件テーブルより選択する操作部と、
前記加工対象の材料の金属に含まれている成分の構成、成分量、及び成分比率である金属の組成を分析した材質データと、前記加工対象の材料の代表値としての板厚に対する板厚のばらつきを含む前記加工対象の材料の実際の板厚を測定した板厚データとを参照して、前記操作部によって選択されて前記加工条件テーブル保持部より読み出された加工条件を修正する加工条件修正部と、
前記加工条件修正部によって修正された加工条件に基づいて、前記加工機本体による前記加工対象の材料を加工するよう制御する加工制御部と、
を備える工作機械。
前記加工条件修正部は、前記材質データ及び前記板厚データに加えて、前記加工対象の材料の色と光沢と光の反射率とのうちの少なくとも１つを測定した表面状態測定データと、前記加工対象の材料の温度を測定した温度データとの少なくとも一方を参照して、前記加工条件テーブル保持部より読み出された加工条件を修正する請求項１に記載の工作機械。
前記工作機械は、前記加工対象の材料をレーザ光によって切断するレーザ加工機である請求項１または２に記載の工作機械。
前記加工条件修正部は、前記材質データ及び前記板厚データに加えて、前記加工対象の材料の表面に形成されている被膜の膜厚を測定した膜厚測定データを参照して、前記加工条件テーブル保持部より読み出された加工条件を修正する請求項１に記載の工作機械。
前記工作機械は、前記加工対象の材料を曲げ加工する曲げ加工機である請求項１に記載の工作機械。
前記工作機械は、前記加工対象の材料をレーザ光によって溶接するレーザ溶接機である請求項４に記載の工作機械。
前記レーザ加工機は、
前記加工対象の材料の前記金属の組成を分析して前記材質データを出力する材質分析器と、
前記材質データを参照して前記加工対象の材料の実際の板厚を測定して前記板厚データを出力する板厚測定器と、
を備える請求項３に記載の工作機械。
前記工作機械は、
前記加工対象の材料をレーザ光によって切断するレーザ加工機と、
前記レーザ加工機によって切断された材料を曲げ加工する曲げ加工機と、
を含み、
前記レーザ加工機は、
前記加工対象の材料の前記金属の組成を分析して前記材質データを出力する材質分析器と、
前記材質データを参照して前記加工対象の材料の実際の板厚を測定して前記板厚データを出力する板厚測定器と、
を備え、
前記曲げ加工機が備える加工条件修正部は、前記材質分析器より出力された前記材質データと前記板厚測定器より出力された前記板厚データとを参照して、前記曲げ加工機が備える加工条件テーブル保持部より読み出された加工条件を修正する
請求項１に記載の工作機械。
前記工作機械は、
前記加工対象の材料をレーザ光によって切断するレーザ加工機と、
前記レーザ加工機によって切断された材料を溶接するレーザ溶接機と、
を含み、
前記レーザ加工機は、
前記加工対象の材料の前記金属の組成を分析して前記材質データを出力する材質分析器と、
前記材質データを参照して前記加工対象の材料の実際の板厚を測定して前記板厚データを出力する板厚測定器と、
前記加工対象の材料の表面に形成されている被膜の膜厚を測定して膜厚測定データを出力する膜厚測定器と、
を備え、
前記レーザ溶接機が備える加工条件修正部は、前記材質分析器より出力された前記材質データと前記板厚測定器より出力された前記板厚データと前記膜厚測定器より出力された膜厚測定データとを参照して、前記レーザ溶接機が備える加工条件テーブル保持部より読み出された加工条件を修正する
請求項１に記載の工作機械。
前記工作機械は、
前記加工対象の材料をレーザ光によって切断するレーザ加工機と、
前記レーザ加工機によって切断された材料を曲げ加工する曲げ加工機と、
前記曲げ加工機によって曲げ加工された材料を溶接するレーザ溶接機と、
を含み、
前記レーザ加工機は、
前記加工対象の材料の前記金属の組成を分析して前記材質データを出力する材質分析器と、
前記材質データを参照して前記加工対象の材料の実際の板厚を測定して前記板厚データを出力する板厚測定器と、
前記加工対象の材料の表面に形成されている被膜の膜厚を測定して膜厚測定データを出力する膜厚測定器と、
を備え、
前記曲げ加工機が備える加工条件修正部は、前記材質分析器より出力された前記材質データと前記板厚測定器より出力された前記板厚データとを参照して、前記曲げ加工機が備える加工条件テーブル保持部より読み出された加工条件を修正し、
前記レーザ溶接機が備える加工条件修正部は、前記材質分析器より出力された前記材質データと前記板厚測定器より出力された前記板厚データと前記膜厚測定器より出力された膜厚測定データとを参照して、前記レーザ溶接機が備える加工条件テーブル保持部より読み出された加工条件を修正する
請求項１に記載の工作機械。
前記操作部によって選択された金属の種類と前記材質データが示す金属の種類とが異なるか、前記板厚データが示す板厚が前記操作部によって選択された板厚の代表値とは異なる代表値に対応する板厚であるとき、表示部に警告情報を表示させる一致・不一致判定部をさらに備える請求項１〜１０のいずれか１項に記載の工作機械。
加工対象の材料の金属に含まれている成分の構成、成分量、及び成分比率である金属の組成を分析して材質データを出力する材質分析器と、
前記加工対象の材料の代表値としての板厚に対する板厚のばらつきを含む前記加工対象の材料の実際の板厚を測定して板厚データを出力する板厚測定器と、
加工機本体によって加工される材料の金属の種類と板厚の代表値との複数の組に対応させた加工条件を示す加工条件テーブルを保持する加工条件テーブル保持部と、
前記加工機本体によって加工しようとする加工対象の材料の金属の種類と板厚の代表値との組を前記加工条件テーブルより選択する操作部と、
前記操作部によって選択された金属の種類と前記材質データが示す金属の種類とが異なるか否か、及び、前記板厚データが示す板厚が前記操作部によって選択された板厚の代表値とは異なる代表値に対応する板厚であるか否かを判定する一致・不一致判定部と、
を備える工作機械。
前記工作機械は、前記加工対象の材料をレーザ光によって切断するレーザ加工機であることを特徴とする請求項１２に記載の工作機械。