JP6980504B2 - 切断方法、切断プログラム、自動生成プログラム、制御システム、切断装置および被加工材の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ミクロジョイントを残存させて被加工材を切断する、切断方法、切断プログラム、自動生成プログラム、制御システム、切断装置およびミクロジョイントを残存させる被加工材の製造方法に関する。

造船、橋梁および建設機械などの製造では、非常に大きな鋼板を切断するために、レール上を移動可能な門型の切断装置が使用されている。切断装置は、プラズマアーク、レーザ、ガス炎等を使用して、被加工材を切断する。いずれの場合も、切断において被加工材に熱が生じる。

切断装置を用いて非常に大きな鋼板を切断する場合、切断により生じる熱による鋼板の浮き上がりを防止するため、鋼板にミクロジョイント（接続部、ブリッジ部）が残存するように鋼板を切断し、切断装置による切断後に、ミクロジョイントを手切りガス吹管等を用いて切断する方法が一般的である。特許文献１には、加工溝を形成時にジョイント部を形成可能な切断装置が記載されている。

こういった切断方法においては、図１４に示すように、被加工材Ｗ０を切断する場合、ブジッリ部Ｂが残存するように第一加工軌跡Ｔ_１と第二加工軌跡Ｔ_２とがミクロジョイントＢによって分離されるように切断装置によって加工溝が形成される。切断装置による加工溝の形成後に、ミクロジョイントＢを手切りガス吹管等を用いて切断する。

特開２００９−２４１０８３号公報

しかしながら、このような従来の切断方法においては、加工溝の切溝が狭いため、手切りガス吹管等を用いてミクロジョイントを切断する作業は時間を要する作業であった。特に、レーザを照射して切断を行うレーザ切断装置においては、加工溝の切溝が非常に狭いため、次工程の手切りガス吹管等を用いてミクロジョイントを切断する作業は難しい作業であった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、ミクロジョイントを残存させて被加工材を切断し、次工程のミクロジョイントの切断が容易である切断方法、切断プログラム、自動生成プログラム、制御システムおよび切断装置を提供すること、また、切断が容易なミクロジョイントを残存させる被加工材の製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る切断方法は、加工予定軌跡を第一加工軌跡と第二加工軌跡とに分割し、前記第一加工軌跡と前記第二加工軌跡の間にミクロジョイントを形成して被加工材をレーザの照射により切断する切断方法であって、前記加工予定軌跡の始点から、前記加工予定軌跡上に位置する第一分割点まで延びる前記第一加工軌跡に沿って第一加工溝を形成する第一加工溝形成工程と、前記加工予定軌跡上で、前記第一分割点よりも前記加工予定軌跡の終点側において、前記第一分割点と間を開けて位置する第二分割点から、前記加工予定軌跡の前記終点まで延びる前記第二加工軌跡に沿って第二加工溝を形成する第二加工溝形成工程と、前記第一分割点と前記第二分割点の少なくとも一方において、製品予定部から切断される残材予定部側に、前記被加工材を貫通し、貫通方向と直交する方向であって前記加工予定軌跡から前記残材予定部に向かう方向に３ｍｍ以上の幅を有する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記第一加工溝形成工程、第二加工溝形成工程および貫通孔形成工程の後に、ガス炎を前記貫通孔に挿入して、前記ガス炎により前記ミクロジョイントを切断するミクロジョイント切断工程と、を備える。

本発明に係る切断プログラムは、被加工材を載置する定盤と、レーザを照射させて前記被加工材を切断する切断トーチと、前記切断トーチを前記被加工材に対して相対移動させる移動機構と、を備えた切断装置により、加工予定軌跡を加工予定軌跡の始点から終点までの長さ及び前記被加工材の材質または厚さが格納されたデータベースに基づいて前記加工予定軌跡の分割数を判定し、前記加工予定軌跡を少なくとも第一加工軌跡と第二加工軌跡とに分割し、前記第一加工軌跡と前記第二加工軌跡の間にミクロジョイントを形成して前記被加工材を切断する切断プログラムであって、前記移動機構を制御して前記切断トーチを制御し、前記加工予定軌跡の前記始点から、前記加工予定軌跡上に位置する第一分割点まで延びる前記第一加工軌跡に沿って加工溝を形成し、前記加工予定軌跡上で、前記第一分割点よりも前記加工予定軌跡の前記終点側において、前記第一分割点と間を開けて位置する第二分割点から、前記加工予定軌跡の前記終点まで延びる前記第二加工軌跡に沿って加工溝を形成し、前記第一分割点と前記第二分割点の少なくとも一方において、製品予定部から切断される残材予定部側に、前記被加工材を貫通し、貫通方向と直交する方向であって前記加工予定軌跡から前記残材予定部に向かう方向に３ｍｍ以上の幅を有する貫通孔を形成し、前記分割数に応じて前記第二加工軌跡を前記加工予定軌跡としてさらに分割する。

本発明に係る自動生成プログラムは、被加工材を載置する定盤と、レーザを照射させて前記被加工材を切断する切断トーチと、前記切断トーチを前記被加工材に対して相対移動させる移動機構と、を備えた切断装置において、加工予定軌跡を変更および追加する自動生成プログラムであって、前記加工予定軌跡の始点から終点までの長さ及び前記被加工材の材質または厚さが格納されたデータベースに基づいて、前記加工予定軌跡の分割数を判定し、前記加工予定軌跡を少なくとも第一加工軌跡と第二加工軌跡とに分割し、前記第一加工軌跡は、前記加工予定軌跡の前記始点から、前記加工予定軌跡上に位置する第一分割点まで延び、前記第二加工軌跡は前記加工予定軌跡上で、前記第一分割点よりも前記加工予定軌跡の前記終点側において、前記第一分割点と間を開けて位置する第二分割点から、前記加工予定軌跡の前記終点まで延びており、前記第一分割点と前記第二分割点の少なくとも一方における製品予定部から切断される残材予定部側に、前記被加工材を貫通し、貫通方向と直交する方向であって前記加工予定軌跡から前記残材予定部に向かう方向に３ｍｍ以上の幅を有する貫通孔を形成する加工軌跡を追加し、前記分割数に応じて前記第二加工軌跡を前記加工予定軌跡としてさらに分割する。

本発明に係る制御システムは、上記切断プログラムを備える。

本発明に係る切断装置は、上記制御システムを備える。

本発明に係る被加工材の製造方法は、加工予定軌跡を、第一加工軌跡と第二加工軌跡とに分割し、前記第一加工軌跡と前記第二加工軌跡の間にミクロジョイントを形成して被加工材をレーザの照射により切断する、前記被加工材の製造方法であって、前記加工予定軌跡の始点から、前記加工予定軌跡上に位置する第一分割点まで延びる前記第一加工軌跡に沿って第一加工溝を形成する第一加工溝形成工程と、前記加工予定軌跡上で、前記第一分割点よりも前記加工予定軌跡の終点側において、前記第一分割点と間を開けて位置する第二分割点から、前記加工予定軌跡の前記終点まで延びる前記第二加工軌跡に沿って第二加工溝を形成する第二加工溝形成工程と、前記第一分割点と前記第二分割点の少なくとも一方において、製品予定部から切断される残材予定部側に、前記被加工材を貫通し、貫通方向と直交する方向であって前記加工予定軌跡から前記残材予定部に向かう方向に３ｍｍ以上の幅を有する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、ガス炎を前記貫通孔に挿入して、前記ガス炎により前記ミクロジョイントを切断するミクロジョイント切断工程と、を備える。

本発明に係る切断方法、切断プログラム、自動生成プログラム、制御システム、切断装置によれば、次工程のミクロジョイントの切断が容易となる。また、発明に係る被加工材の製造方法によれば、被加工材に残存するミクロジョイントの切断が容易である。

（Ａ）は本発明の第一実施形態に係る切断装置の概略構成の一例を説明する斜視図である。（Ｂ）は同切断装置の制御システムの概略構成の一例を説明するブロック図である。 同切断装置のトーチ保持部材の構成を示す側面図である。 同切断装置の制御システムの動作手順の概略を示すフロー図である。 同切断装置によって切断する鋼板の平面図である。 同切断装置によって切断する鋼板の平面図である。 同切断装置によって切断する鋼板の、第一加工軌跡の切断開始時における斜視図である。 同切断装置によって切断する鋼板の、第一加工軌跡の切断中における斜視図である。 同切断装置によって切断する鋼板の、第二加工軌跡の切断開始時における斜視図である。 同切断装置によって切断する鋼板の加工軌跡の変形例を示す平面図である。 同切断装置によって切断する鋼板の加工軌跡の変形例を示す平面図である。 同切断装置によって切断する鋼板の加工軌跡の変形例を示す斜視図である。 同切断装置によって切断する鋼板の加工軌跡の変形例を示す斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る切断装置によって切断する鋼板の斜視図である。 従来の切断装置によって切断する鋼板の加工軌跡を示す斜視図である。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態について、図１（Ａ）から図１２を参照して説明する。なお、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法等は適宜調整されている。
図１（Ａ）は、本実施形態に係る切断装置１００の全体構成を示す図である。図２は、切断装置１００のトーチ保持部材１０の構成を示す側面図である。

切断装置１００は、図１（Ａ）に示すように、トーチ２と、定盤３と、トーチ２を保持するとともにトーチ２を所定の角度に保持するトーチ保持部材１０と、トーチ２をトーチ保持部材１０とともに切断装置１００の定盤上でＸ軸方向（走行方向）及びＹ軸方向（横行方向）に移動させる移動機構１６と、制御システム２０と、を備えている。

トーチ（切断トーチ）２は、図２に示すように、円筒部の先端側が略円錐形に形成され先端にノズル孔が開口されたレーザトーチであり、アシストガスを噴射するとともにファイバーレーザ発振器（不図示）で生成されたレーザビームをノズル孔から照射して、被加工材Ｗ０に切溝を形成する。本実施形態において、被加工材Ｗ０は鋼板である。被加工材Ｗ０は、板状以外もの、例えば、ブロック（塊）状やパイプ状のものであってもよい。

ファイバーレーザ発振器（不図示）は、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）と、増幅用ファイバーとを備え、ＬＤ（レーザダイオード）が発振したレーザビームを増幅用ファイバーによって増幅して切断に使用可能なレーザビームを生成するように構成されている。
そして、ファイバーレーザ発振器で生成されたレーザビームは、伝送ファイバー（不図示）を介してトーチ（切断トーチ）２に伝送される。

本実施形態では、トーチ２は定盤３の上方に位置され、トーチ２の軸線（以下、トーチ軸線という）Ｏ１方向にレーザビームを照射して鋼板等の被加工材Ｗ０に加工溝を加工する。
トーチ２のトーチ軸線Ｏ１と被加工材Ｗ０の加工面との交点には加工点が形成され、この加工点が移動した経路、すなわち加工軌跡に加工溝が形成される。

定盤３は、トーチ２により加工する被加工材Ｗ０を載置するためのものであって、定盤３の両側面には、走行方向（以下、Ｘ軸方向という）に台車が移動するためのレールが配置されるとともに、この台車に配置された後述するトーチ保持部材１０が横行方向（以下、Ｙ軸方向という）に移動可能とされており、定盤３の上面は、Ｘ軸とＹ軸とから構成されたＸＹ面に沿う平坦な面とされている。

トーチ保持部材１０は、図２に示すように、側面視略Ｌ字型の管状部材１２及び１３が軸受け１２ａを介して連結されるとともに、管状部材１２の上端が軸受け１４を介して支持フレーム１０ａによって光軸Ａを中心に回動自在に支持されて構成されている。レーザー光を定盤３に照射するトーチ２は、管状部材１３の下端に設けられている。管状部材１２の外周で軸受け１４の内側に位置する部分には、第１の平ギア１５ａが配設されている。この第１の平ギア１５ａは支持フレーム１０ａに固着された駆動モータ１５ｂにより回転する第２の平ギア１５ｃと歯合するように配設されている。駆動モータ１５ｂの駆動は、リミットスイッチ１５ｄによる出力が制御システム２０に送られて制御される構成となっている。これら駆動モータ１５ｂ、第１の平ギア１５ａ、第２の平ギア１５ｃ、およびリミットスイッチ１５ｄは、旋回機構１５Ａを構成している。

一方、管状部材１３の外周で軸受け１２ａの内側に位置する部分には第３の平ギア１６ａが配設されている。この第３の平ギア１６ａは、管状部材１２に固定された駆動モータ（不図示）により回転する第４の平ギア（不図示）と歯合するように配設されている。この構成において、トーチ２は光軸Ｂを中心として鉛直面内で傾斜が可能となっている。なお、これら第３の平ギア１６ａ、第４の平ギア及び駆動モータは、角度設定機構１５Ｂを構成している。

角度設定機構１５Ｂを光軸Ｂを中心として回動させることにより、トーチ軸線Ｏ１を所望の傾斜角度に傾けて、平面視した被加工材ＷＯの任意の方向に向けることができる。

なお、傾斜角度とはトーチ２が被加工材ＷＯに対して相対移動する場合に、この相対移動する方向と直交する面におけるトーチ軸線Ｏ１が被加工材の加工面と交差する角度をいう。換言すると、加工軌跡の法線方向（接線と直交する方向）の面におけるトーチ軸線Ｏ１が加工面と交差する角度をいう。

移動機構１６は、トーチ保持部材１０が配置された台車を走行方向（Ｘ軸方向）に移動させるＸ軸方向移動機構１６Ｘと、台車上でトーチ保持部材１０を横行方向（Ｙ軸方向）に移動させるＹ軸方向移動機構１６Ｙと、を備えており、演算部２２からドライバ２６に出力されたＸ軸方向制御信号、Ｙ軸方向制御信号に基づいて、トーチ２とともにトーチ保持部材１０を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に駆動してトーチ２を所定のＸＹ座標位置に移動させる。

また、移動機構１６は、トーチ保持部材１０を高さ方向（Ｚ軸方向）に移動可能とするＺ軸方向移動機構１６Ｚを備えており、Ｚ軸方向移動機構１６Ｚは、支持フレーム１０ａによってトーチ保持部材１０に接続されていて、必要に応じてトーチ保持部材１０の高さを変更し、トーチ２の先端と被加工材との間隔を調整することができる。
このように構成された移動機構１６は、トーチ２を被加工材Ｗ０に対して相対移動させる。

図１（Ｂ）は，制御システムの概略構成の一例を説明するブロック図である。
制御システム２０は、図１（Ｂ）に示すように、入力部２１と、演算部２２と、記憶部２４と、ドライバ２６と、を備え、記憶部２４には、例えば、図３に示すような手順で動作する切断プログラムが格納されている。演算部２２が切断プログラムを実行することで、制御システム２０は、トーチ保持部材１０および移動機構１６による加工点の経路、角度設定機構１５Ｂによるトーチ２の傾斜角度等を制御して、被加工材ＷＯに所望の形状の加工溝を形成することができる。
なお、切断プログラムは、制御プログラムと制御プログラムの動作を定義するＮＣプログラムのいずれか一方又は双方により構成されてもよい。

入力部２１は、被加工材ＷＯに関するデータを演算部２２に入力するためのものであり、被加工材ＷＯに関するデータとして、例えば、被加工材ＷＯの材質、厚さｔ、トーチ２の加工予定軌跡（被加工材ＷＯを平面視した形状）Ｔ_０に関するデータ等が入力される。

加工予定軌跡Ｔ_０に関するデータは、例えば、座標データとして与えられ、被加工材ＷＯの加工面の傾斜（又はトーチ軸線Ｏ１の傾斜角度）により加工点は移動するため、加工予定軌跡Ｔ_０に関するデータは、例えば、加工面と直交して定義されるルート面により表されることが好適である。

演算部２２は、不図示のＣＰＵやメモリ等のハードウェアを備えたプログラム実行可能な装置（コンピュータ）である。
演算部２２は、入力された加工予定軌跡Ｔ_０に関するデータ等および切断プログラムに基づいて、対応する加工溝を形成するための加工点、傾斜角度等を算出する。

また、演算部２２は、トーチ２のトーチ軸線Ｏ１が所定の傾斜角度を向くための角度設定機構１５Ｂの回動角度、加工点が加工軌跡に沿って移動するための旋回機構１５Ａの回動角度、トーチ保持部材１０および移動機構１６の適正位置を算出し、これらを駆動するための制御信号をドライバ２６に出力する。

記憶部２４は、ハードディスクやＲＯＭ等の不揮発性記憶媒体である。
記憶部２４には、例えば、被加工材の材質、厚さｔに関連する切断に必要なデータがデータベースとして格納されている。データベースは、切断プログラムが加工点等を算出する際に参照される。

ドライバ２６は、トーチ２をＸ軸方向に移動させて加工点のＸ座標位置を制御するＸ軸方向移動機構１６Ｘ、Ｙ軸方向に移動させて加工点のＹ座標位置を制御するＹ軸方向移動機構１６Ｙ、Ｚ軸方向に移動させて加工点のＺ座標位置を制御するＺ軸方向移動機構１６Ｚ、旋回機構１５Ａ、角度設定機構１５Ｂに駆動電力を供給する。

本実施形態において、ドライバ２６は、演算部２２から出力された加工軌跡に沿った加工点の所要通過点の間におけるＸＹ座標位置と、旋回機構１５Ａ及び角度設定機構１５Ｂの回動角度が定義された駆動指令信号に基づいて、Ｘ軸方向移動機構１６Ｘと、Ｙ軸方向移動機構１６Ｙと、旋回機構１５Ａと、角度設定機構１５Ｂとを駆動して、トーチ軸線Ｏ１が所定の方向において所定の傾斜角度を維持し、かつ加工軌跡に沿って移動するようになっている。
また、加工軌跡上の所要通過点における加工点での旋回機構１５Ａ及び角度設定機構１５Ｂの回動角度は直線補間により制御可能とされている。

次に、本実施形態に係る切断プログラムの動作について図３を参照して説明する。図３は、制御システム２０における切断プログラムの動作手順の一例を示すフローである。初めに、演算部２２は、切断装置１００等の初期化動作を行い、切断処理の制御を開始する（ステップＳ１０）。次に、演算部２２はステップＳ１１を実行する。

（ステップＳ１１）
ステップＳ１１において、制御システム２０は、操作者に対して、被加工材Ｗ０に関するデータとして、例えば、被加工材Ｗ０の材質、厚さｔ、トーチ２の傾斜角度、加工予定軌跡Ｔ_０に関するデータを、入力部２１から入力することを求める。

図４は、切断する鋼板の平面図である。以降の説明において、Ｘ軸座標がｘで、Ｙ軸座標がｙの座標を（ｘ、ｙ）として示す。
操作者は、図４に示すように、切断する加工予定軌跡Ｔ_０の始点Ｐ０（Ｘ０、Ｙ０）と、終点Ｐ３（Ｘ３、Ｙ３）を入力する。本実施形態において、始点Ｐ０と終点Ｐ３を結ぶ直線は、図４に示すように、Ｙ軸と平行である。なお、操作者は鋼板上の任意の位置を始点Ｐ０および終点Ｐ３として入力することができる。
始点Ｐ０は、切り込みのための孔開け加工（ピアシング）を行うため、図４に示すように、製品予定部Ｗ１から離れた残材予定部Ｗ２に配置する。操作者による入力部２１から入力が完了すると、次に、演算部２２は、ステップＳ１２を実行する。

（ステップＳ１２）
ステップＳ１２において、演算部２２は、加工予定軌跡Ｔ_０の加工条件を算出する。加工条件の算出は、自動生成プログラムによって行われる。自動生成プログラムとは、制御システム２０に搭載されたアプリケーションプログラムであり、切断プログラムで定義された加工軌跡の変更および追加を行うプログラムである。自動生成プログラムは、ステップＳ１１において入力された被加工材Ｗ０の材質、厚さｔ、トーチ２の傾斜角度、加工予定軌跡Ｔ_０の始点と終点との長さ、記憶部２４に格納されたデータベースから、実際の加工軌跡やミクロジョイントＢの形成の有無を含む加工軌跡の分割数を決定する。

図５は、自動生成プログラムによって変更および追加された加工軌跡が示された、切断する鋼板の平面図である。
演算部２２は、始点Ｐ０（Ｘ０、Ｙ０）から、終点Ｐ３（Ｘ３、Ｙ３）までの直線距離が１ｍ以上であり、被加工材Ｗ０の材質、厚さｔを考慮すると、鋼板の跳ね上がりが発生する可能性が高いと判断し、図５に示すように、ミクロジョイントＢを一箇所、始点Ｐ０（Ｘ０、Ｙ０）と終点Ｐ３（Ｘ３、Ｙ３）との間に形成することを決定する。
なお、演算部２２は、始点Ｐ０（Ｘ０、Ｙ０）から終点Ｐ３（Ｘ３、Ｙ３）までの直線距離によらず、例えば操作者が入力したミクロジョイントＢの個数や位置により、ミクロジョイントＢを形成の有無を含む加工軌跡の分割数やミクロジョイントＢの位置を決定してもよい。

加工予定軌跡Ｔ_０は、図５に示すように、ミクロジョイントＢによって、始点Ｐ０（Ｘ０、Ｙ０）を含む第一加工軌跡Ｔ_１と、終点Ｐ３を含む第二加工軌跡Ｔ_２に分割される。ここで、図５に示すように、第一加工軌跡Ｔ_１の終点をＰ１（第一分割点）、第二加工軌跡Ｔ_２の始点をＰ２（第二分割点）とする。

第一加工軌跡Ｔ_１は、図５に示すように、加工予定軌跡Ｔ_０の始点Ｐ０から、加工予定軌跡Ｔ_０上に位置する第一分割点Ｐ１まで延びる。
第二加工軌跡Ｔ_２は、図５に示すように、加工予定軌跡Ｔ_０上で、第一分割点Ｐ１よりも加工予定軌跡Ｔ_０の終点Ｐ３側において、第一分割点Ｐ１と間を開けて位置する第二分割点Ｐ２から、加工予定軌跡Ｔ_０の終点Ｐ３まで延びる。
ミクロジョイントＢは、第一分割点Ｐ１と第二分割点Ｐ２との間に形成される。第一分割点Ｐ１と第二分割点Ｐ２との間隔は、およそ１〜２０ｍｍである。

一方、演算部２２は、始点Ｐ０（Ｘ０、Ｙ０）から終点Ｐ３（Ｘ３、Ｙ３）までの直線距離が短く、鋼板の跳ね上がりが発生する可能性が低いと判断した場合、加工予定軌跡Ｔ_０を分割しない。

演算部２２は、第一加工軌跡Ｔ_１の第一分割点Ｐ１において、図５に示すように、第一分割点Ｐ１から補助通過点Ｐ１１までの加工溝Ｇ１１、補助通過点Ｐ１１から補助通過点Ｐ１２までの加工溝Ｇ１２、補助通過点Ｐ１２から補助通過点Ｐ１３までの加工溝Ｇ１３を加工軌跡として追加する。

補助通過点Ｐ１１と、補助通過点Ｐ１２と、補助通過点Ｐ１３とは、製品予定部Ｗ１ではなく、被加工材Ｗ０から切断される残材予定部Ｗ２に配置される。

図５に示すように、第一加工軌跡Ｔ_１と加工溝Ｇ１２とは平行に形成されており、また、加工溝Ｇ１１と加工溝Ｇ１３とは平行に形成されている。また、補助通過点Ｐ１３は、第一加工軌跡Ｔ_１に接している。そのため、第一加工軌跡Ｔ_１と、加工溝Ｇ１１と、加工溝Ｇ１２と、加工溝Ｇ１３と、を形成することで、被加工材Ｗ０の残材予定部Ｗ２に、被加工材Ｗ０を貫通する貫通孔Ｈを形成することができる。

貫通孔Ｈは、切断プログラムに基づいた切断装置１００による切断加工の完了後、ミクロジョイントＢを切断するための手切りガス吹管等のガス炎を挿入する挿入口となる。ガス炎を挿入しやすくするため、貫通孔Ｈは、貫通孔Ｈの貫通方向と直交する方向であって加工予定軌跡Ｔ_０から残材予定部Ｗ２に向かう方向の幅が、３ｍｍ以上となるように、加工溝Ｇ１１と、加工溝Ｇ１２と、加工溝Ｇ１３と、を形成することが望ましい。本実施形態において、加工溝Ｇ１１は、貫通方向と直交する方向に３ｍｍ以上の幅を有している。

さらに演算部２２は、第二加工軌跡Ｔ₂の第二分割点Ｐ２において、図５に示すように、補助通過点Ｐ２１から第二分割点Ｐ２までの補助加工溝Ｇ２１を加工軌跡として追加する。補助通過点Ｐ２１は残材予定部Ｗ２に配置される。
加工予定軌跡Ｔ_０を第一加工軌跡Ｔ_１と第二加工軌跡Ｔ_２とに分割する場合、第二加工軌跡Ｔ_２の切断加工を開始するため、切り込みのための孔をあける加工（ピアシング）を再度行う必要がある。このピアシングは、製品予定部Ｗ１ではなく、残材予定部Ｗ２にて行うことが望ましい。そのため、ピアシングを行う補助通過点Ｐ２１は、残材予定部Ｗ２に配置される。以降の説明において、補助通過点Ｐ２１から第二分割点Ｐ２までの補助加工溝Ｇ２１を「再切り込み部」と称する。

演算部２２は、加工条件の算出が完了すると、次にステップＳ１３以降を実行し、被加工材Ｗ０の第一加工軌跡Ｔ_１の切断を開始する。

（ステップＳ１３）
図６は、第一加工軌跡Ｔ_１の切断開始時における被加工材Ｗ０の斜視図である。
ステップＳ１３において、演算部２２は、第一加工軌跡Ｔ_１の切断を開始する。演算部２２は、ドライバ２６に制御信号を出力して、図６に示すように、トーチ２を始点Ｐ０の上方に配置し、加工点を始点Ｐ０に一致させる。次に、演算部２２は、レーザビームの照射を開始し、始点Ｐ０にピアシングにより孔を形成する。
次に、演算部２２は、ステップＳ１４を実行する。

（ステップＳ１４）
ステップＳ１４において、演算部２２は、トーチ２をＹ軸方向に移動させ、加工点を第一加工軌跡Ｔ_１の始点Ｐ０から第一加工軌跡Ｔ_１の第一分割点Ｐ１に向かって移動させ、第一加工溝を形成する（第一加工溝形成工程）。
次に、演算部２２は、ステップＳ１５を実行する。

（ステップＳ１５）
ステップＳ１５において、演算部２２は、第一加工軌跡Ｔ_１の第一分割点Ｐ１において、切断加工が完了であるかどうかを判定する。第一加工軌跡Ｔ_１の切断加工後においては、次に第二加工軌跡Ｔ_２の切断加工が必要であるので、演算部２２は、第一加工軌跡Ｔ_１の第一分割点Ｐ１において、「加工完了ではない」と判定する。演算部２２は、「加工完了ではない」と判定した場合、次にステップＳ１６を実行する。

一方、ステップＳ１２において、「加工予定軌跡Ｔ_０を分割しない」と決定した場合、第一加工軌跡Ｔ_１の切断加工後、以降の切断加工は必要ない。この場合、演算部２２は、「加工完了」と判定し、切断加工を完了させる。

（ステップＳ１６）
図７は、第一加工軌跡Ｔ_１の終点に貫通孔Ｈを形成中における被加工材Ｗ０の斜視図である。
ステップＳ１６において、演算部２２は、ステップＳ１２において軌跡を算出した加工溝Ｇ１１と、加工溝Ｇ１２と、加工溝Ｇ１３と、を切断加工し、第一加工軌跡Ｔ_１の終点である第一分割点Ｐ１に貫通孔Ｈを形成する（貫通孔形成工程）。トーチ２を移動させ、加工点を補助通過点Ｐ１１から補助通過点Ｐ１２を経由して補助通過点Ｐ１３に向かって移動させる。その後、演算部２２は、トーチ２からのレーザビームの照射を停止し、切断加工を中断する。
次に、演算部２２は、ステップＳ１３を実行し、第二加工軌跡Ｔ_２の切断を開始する。

（ステップＳ１３）
ステップＳ１３において、演算部２２は、第二加工軌跡Ｔ_２の切断を開始する。演算部２２は、ドライバ２６に制御信号を出力して、図８に示すように、トーチ２を補助通過点Ｐ２１の上方に配置し、加工点を補助通過点Ｐ２１に一致させる。次に、演算部２２は、レーザビームの照射を開始し、補助通過点Ｐ２１にピアシングにより孔を形成する。
次に、演算部２２は、ステップＳ１４を実行する。

（ステップＳ１４）
ステップＳ１４において、演算部２２は、トーチ２を移動させ、加工点を補助通過点Ｐ２１から第ニ加工軌跡Ｔ_２の第二分割点Ｐ２を経由して終点Ｐ３に向かって移動させ、第ニ加工溝を形成する。次に、演算部２２は、ステップＳ１５を実行する。

（ステップＳ１５）
ステップＳ１５において、演算部２２は、第ニ加工軌跡Ｔ_２の終点Ｐ３において、切断加工が完了であるかどうかを判定する。第二加工軌跡Ｔ_２の切断加工後においては、さらなる切断加工は必要ないため、演算部２２は第二加工軌跡Ｔ_２の終点Ｐ３において、「加工完了」と判定する。
演算部２２は、「加工完了」と判定し、切断加工を完了させる（第二加工溝形成工程）。

切断装置１００による、上記切断プログラムに基づく切断加工が完了後、製品予定部Ｗ１と残材予定部Ｗ２とは、少なくともミクロジョイントＢにおいて接続されている。ミクロジョイントＢを切断するために、例えば、手切りガス吹管のガス炎を貫通孔Ｈに挿入する。手切りガス吹管のガス炎を、第二加工軌跡Ｔ_２の第二分割点Ｐ２の方向に平行移動させることで、ミクロジョイントＢを容易に切断することができる（ミクロジョイント切断工程）。
なお、被加工材Ｗ０に複数のミクロジョイントが形成される場合、全てのミクロジョイントを形成する切断加工の完了後に後工程としてミクロジョイント切断工程を行ってもよいし、一部のミクロジョイントを形成する切断加工の完了後に形成済みのミクロジョイントに対してミクロジョイント切断工程を行ってもよい。

貫通孔Ｈの貫通方向と直交する方向であって加工予定軌跡Ｔ_０から残材予定部Ｗ２に向かう方向の幅は、３ｍｍ以上であることが望ましい。その場合、ミクロジョイント切断工程において用いる、例えば手切りガス吹管のガス炎の切断加工幅（１．５ｍｍ〜２ｍｍ程度）よりも十分に大きく、使用者は、手切りガス吹管のガス炎を容易に貫通孔Ｈに挿入し、ミクロジョイントＢを切断することができる。

ここで、手切りガス吹管による切断時において、手作業による位置ズレが発生することを考慮して、再切り込み部は、第二加工軌跡Ｔ_２の第二分割点Ｐ２から残材予定部Ｗ２方向に、少なくとも３ｍｍの幅を持っていることが望ましい。

ここで、ミクロジョイント切断工程において初めに切断される貫通孔Ｈの側面（加工溝Ｇ１１側）は、手切りガス吹管のガス炎を移動させる方向に対して８０度〜９０度の角度を成すように形成されている。そのため、手切りガス吹管による切断時において、手切りガス吹管のガス炎による切断加工を好適に開始しやすい。上記貫通孔Ｈの側面（加工溝Ｇ１１側）は、手切りガス吹管のガス炎を移動させる方向に対して垂直であることが望ましい。

（第一実施形態の効果）
本実施形態の切断方法、切断プログラム、自動生成プログラム、制御システム、切断装置１００および被加工材の製造方法によれば、後工程のミクロジョイントＢの切断を容易とするため、第一加工軌跡Ｔ_１の第一分割点Ｐ１において、製品予定部Ｗ１から切断される残材予定部Ｗ２に、貫通孔Ｈを形成する。貫通孔Ｈは、第一加工軌跡Ｔ_１の第一分割点Ｐ１における切溝を広げることと同様の効果を有し、ミクロジョイントを切断するための手切りガス吹管等のガス炎を挿入しやすくする。

本実施形態の切断方法、切断プログラム、自動生成プログラム、制御システム、切断装置１００および被加工材の製造方法によれば、切断する加工軌跡の始点Ｐ０（Ｘ０、Ｙ０）と終点Ｐ３（Ｘ３、Ｙ３）とを指定することで、被加工材Ｗ０の材質、厚さｔ等を考慮して、ミクロジョイントＢの形成の有無を含む加工軌跡の分割数を決定し、必要と判断した場合、加工予定軌跡Ｔ_０を分割する。被加工材Ｗ０の浮き上がりを好適に防止することができる。

（変形例）
以上、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の第一実施形態および以下で示す変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。

上記実施形態において、レーザはファイバーレーザであったが、レーザの種類はこれに限定されない。レーザはＹＡＧレーザやＣＯ_２レーザ等であってもよい。

上記実施形態において、操作者が、切断する加工軌跡の始点Ｐ０（Ｘ０、Ｙ０）と終点Ｐ３（Ｘ３、Ｙ３）とを入力することで、自動生成プログラムが、貫通孔Ｈを形成する加工溝（Ｇ１１、Ｇ１２，Ｇ１３）や補助加工溝Ｇ２１の加工軌跡を算出し、加工軌跡に追加していたが、加工軌跡の設定態様は、これに限定されない。操作者が、自ら加工溝（Ｇ１１、Ｇ１２，Ｇ１３）や補助加工溝Ｇ２１の加工経路を切断プログラムとして入力して、加工経路を決定してもよい。

上記実施形態において、切断する加工軌跡の始点Ｐ０（Ｘ０、Ｙ０）と終点Ｐ３（Ｘ３、Ｙ３）との間に形成されるミクロジョイントＢの個数は一個であったが、ミクロジョイントの個数はこれに限定されない。始点Ｐ０（Ｘ０、Ｙ０）と終点Ｐ３（Ｘ３、Ｙ３）の距離に比例して、ミクロジョイントＢの個数を増加させてもよい。ミクロジョイントＢの個数が増加すれば、図３に示す切断プログラムの制御フローにおいて、ステップＳ１３からステップＳ１６のループ処理回数も増加する。分割された加工軌跡の終点には、終点Ｐ３（Ｘ３、Ｙ３）を除いて、貫通孔Ｈが形成される。すなわち、ミクロジョイントの個数と同じ数の貫通孔Ｈが形成される。

上記実施形態において、貫通孔Ｈの形状は、被加工材Ｗ０の平面視において長方形状であったが、貫通孔Ｈの形状は、これに限定されない。図９および図１０は、加工軌跡の変形例を示す平面図である。貫通孔は、図９に示すように、被加工材Ｗ０の平面視において円形状であってもよい。また、貫通孔は、図１０に示すように、被加工材Ｗ０の平面視において三角形状であってもよい。いずれの場合においても、ミクロジョイントＢを切断するための手切りガス吹管等を挿入しやすいように、貫通孔Ｈは、貫通孔Ｈの貫通方向と直交する方向であって加工予定軌跡Ｔ_０から残材予定部Ｗ２に向かう方向の幅が３ｍｍ以上となることが望ましい。

上記実施形態において、再切り込み部の形状は直線であったが、再切り込み部の形状は、これに限定されない。再切り込み部の形状は、図９に示すように、「コの字」形状であってもよいし、図１０に示すように、「Ｌ字」形状であってもよい。いずれの場合も、手切りガス吹管による切断時において、手作業による位置ズレが発生することを考慮して、再切り込み部は、第二加工軌跡Ｔ_２の第二分割点Ｐ２から残材予定部Ｗ２方向に、少なくとも３ｍｍの幅を持っていることが望ましい。

上記実施形態において、貫通孔Ｈは第一分割点Ｐ１において形成されていたが、貫通孔の形成位置は、これに限定されない。図１１は、加工軌跡の変形例を示す斜視図である。貫通孔は、図１１に示す貫通孔ＨＢのように、第二分割点Ｐ２において形成されていてもよい。第一分割点Ｐ１と第二分割点Ｐ２の少なくとも一方において、残材予定部側に、貫通孔が形成されていれば、ミクロジョイントの切断のための手切りガス吹管等のガス炎を挿入しやすい。第一分割点Ｐ１と第二分割点Ｐ２の両方において、貫通孔が形成されていれば、より好適にミクロジョイントの切断を行うことができる。

図１１に示すように、貫通孔ＨＢを第二分割点Ｐ２において形成する加工方法の概略は以下のようになる。
上記実施形態同様に、第一加工軌跡Ｔ_１の切断加工を行う。ステップＳ１６において、貫通孔を形成する代わりに、図１１に示すように、第一分割点Ｐ１から補助通過点Ｐ１１までの補助加工溝Ｇ１２が形成される。補助通過点Ｐ１１は残材予定部Ｗ２に配置される。

次にステップＳ１３において、第二加工軌跡Ｔ_２の切断を開始する際、残材予定部Ｗ２のいずれかの場所にて、レーザビームの照射を開始して、ピアシングにより孔を形成する。その後、トーチ２を補助通過点Ｐ２３、Ｐ２２、Ｐ２１を経由させて、第二分割点Ｐ２まで移動させることで、上記実施形態の貫通孔Ｈと同様の角柱状の貫通孔ＨＢが形成される（貫通孔形成工程）。その後、上記実施形態同様に、第二加工軌跡Ｔ_２の切断加工を行う。

ミクロジョイントＢを切断するために、例えば、手切りガス吹管のガス炎を貫通孔ＨＢに挿入する。手切りガス吹管のガス炎を、第一加工軌跡Ｔ_１の第一分割点Ｐ１の方向に平行移動させることで、ミクロジョイントＢを容易に切断することができる（ミクロジョイント切断工程）。この場合も、手切りガス吹管による切断時において、手作業による位置ズレが発生することを考慮して、補助加工溝Ｇ１２は、第一加工軌跡Ｔ_１の第一分割点Ｐ１から残材予定部Ｗ２方向に、少なくとも３ｍｍの幅を持っていることが望ましい。

上記実施形態において、形成される加工溝は、鋼板の板厚方向に対して垂直であったが、鋼板の切断態様は垂直切断に限定されない。図１２は、傾斜をつけた加工溝により開先形状に切断した鋼材の斜視図である。角度設定機構１５Ｂにより、トーチ２の傾斜角度を制御することで、図１２に示すような開先形状を形成する場合であっても、貫通孔Ｈを形成することができる。開先形状は、Ｙ開先形状等の様々な開先形状のいずれであってもよい。この場合であっても、貫通孔Ｈは、貫通孔Ｈの貫通方向と直交する方向であって加工予定軌跡Ｔ_０から残材予定部Ｗ２に向かう方向の幅が３ｍｍ以上となることが望ましい。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態について、図１３を参照して説明する。本実施形態は、貫通孔Ｈの切断加工方法が第一実施形態と異なっている。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態に係る切断装置１００Ｂの全体構成は、第一実施形態に係る切断装置１００と同じである。切断装置１００Ｂは、切断装置１００と比較して、貫通孔Ｈの形成時におけるトーチ２の制御が異なっている。

図１３は、切断装置１００Ｂによって切断する鋼板の斜視図である。第一加工軌跡Ｔ_１の第一分割点Ｐ１に貫通孔Ｈを形成する際、演算部２２は、トーチ２を移動機構１６だけでなく、さらに角度設定機構１５Ｂを制御し、トーチ２の位置と傾斜角度を調整し、貫通孔Ｈを図１３に示すような円すい形状に形成する（貫通孔形成工程）。この場合であっても、貫通孔Ｈは、貫通孔Ｈの貫通方向と直交する方向であって加工予定軌跡Ｔ_０から残材予定部Ｗ２に向かう方向の幅が３ｍｍ以上となることが望ましい。

（第二実施形態の効果）
本実施形態の切断方法、切断プログラム、自動生成プログラム、制御システム、切断装置１００および被加工材の製造方法によれば、貫通孔Ｈの形成に移動機構１６と角度設定機構１５Ｂを用いることで、多様な貫通孔Ｈの形状を形成することができる。鋼板の切断態様が垂直切断でなく、複雑な開先切断である場合であっても、移動機構１６と角度設定機構１５Ｂを用いることで、貫通孔Ｈを形成することができる。

本発明は、ミクロジョイントを残存させて被加工材を切断する切断方法、切断プログラム、自動生成プログラム、制御システム、切断装置および被加工材の製造方法に適用することができる。

１００ 切断装置
２ トーチ（切断トーチ）
３ 定盤
１０ トーチ保持部材
１５Ａ 旋回機構
１５Ｂ 角度設定機構
１６ 移動機構
１６Ｘ 軸方向移動機構
１６Ｙ 軸方向移動機構
１６Ｚ 軸方向移動機構
２０ 制御システム
２１ 入力部
２２ 演算部
２４ 記憶部
２６ ドライバ
Ｂ ミクロジョイント

Claims (7)

1. 加工予定軌跡を第一加工軌跡と第二加工軌跡とに分割し、前記第一加工軌跡と前記第二加工軌跡の間にミクロジョイントを形成して被加工材をレーザの照射により切断する切断方法であって、
   前記加工予定軌跡の始点から、前記加工予定軌跡上に位置する第一分割点まで延びる前記第一加工軌跡に沿って第一加工溝を形成する第一加工溝形成工程と、
   前記加工予定軌跡上で、前記第一分割点よりも前記加工予定軌跡の終点側において、前記第一分割点と間を開けて位置する第二分割点から、前記加工予定軌跡の前記終点まで延びる前記第二加工軌跡に沿って第二加工溝を形成する第二加工溝形成工程と、
   前記第一分割点と前記第二分割点の少なくとも一方において、製品予定部から切断される残材予定部側に、前記被加工材を貫通し、貫通方向と直交する方向であって前記加工予定軌跡から前記残材予定部に向かう方向に３ｍｍ以上の幅を有する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
   ガス炎を前記貫通孔に挿入して、前記ガス炎により前記ミクロジョイントを切断するミクロジョイント切断工程と、を備える、
   切断方法。
2. 被加工材を載置する定盤と、
   レーザを照射させて前記被加工材を切断する切断トーチと、
   前記切断トーチを前記被加工材に対して相対移動させる移動機構と、
   を備えた切断装置により、加工予定軌跡の始点から終点までの長さ及び前記被加工材の材質または厚さが格納されたデータベースに基づいて前記加工予定軌跡の分割数を判定し、前記加工予定軌跡を少なくとも第一加工軌跡と第二加工軌跡とに分割し、前記第一加工軌跡と前記第二加工軌跡の間にミクロジョイントを形成して前記被加工材を切断する切断プログラムであって、
   前記移動機構を制御して前記切断トーチを制御し、
   前記加工予定軌跡の前記始点から、前記加工予定軌跡上に位置する第一分割点まで延びる前記第一加工軌跡に沿って加工溝を形成し、
   前記加工予定軌跡上で、前記第一分割点よりも前記加工予定軌跡の前記終点側において、前記第一分割点と間を開けて位置する第二分割点から、前記加工予定軌跡の前記終点まで延びる前記第二加工軌跡に沿って加工溝を形成し、
   前記第一分割点と前記第二分割点の少なくとも一方において、製品予定部から切断される残材予定部側に、前記被加工材を貫通し、貫通方向と直交する方向であって前記加工予定軌跡から前記残材予定部に向かう方向に３ｍｍ以上の幅を有する貫通孔を形成し、前記分割数に応じて前記第二加工軌跡を前記加工予定軌跡としてさらに分割する
   切断プログラム。
3. 被加工材を載置する定盤と、
   レーザを照射させて前記被加工材を切断する切断トーチと、
   前記切断トーチを前記被加工材に対して相対移動させる移動機構と、
   を備えた切断装置において、加工予定軌跡を変更および追加する自動生成プログラムであって、
   前記加工予定軌跡の始点から終点までの長さ及び前記被加工材の材質または厚さが格納されたデータベースに基づいて、前記加工予定軌跡の分割数を判定し、
   前記加工予定軌跡を少なくとも第一加工軌跡と第二加工軌跡とに分割し、
   前記第一加工軌跡は、前記加工予定軌跡の前記始点から、前記加工予定軌跡上に位置する第一分割点まで延び、
   前記第二加工軌跡は前記加工予定軌跡上で、前記第一分割点よりも前記加工予定軌跡の前記終点側において、前記第一分割点と間を開けて位置する第二分割点から、前記加工予定軌跡の前記終点まで延びており、
   前記第一分割点と前記第二分割点の少なくとも一方における製品予定部から切断される残材予定部側に、前記被加工材を貫通し、貫通方向と直交する方向であって前記加工予定軌跡から前記残材予定部に向かう方向に３ｍｍ以上の幅を有する貫通孔を形成する加工軌跡を追加し、
   前記分割数に応じて前記第二加工軌跡を前記加工予定軌跡としてさらに分割する
   自動生成プログラム。
4. 請求項２に記載の切断プログラムを備える制御システム。
5. 請求項３に記載の自動生成プログラムを備える制御システム。
6. 請求項４または請求項５に記載の制御システムを備える切断装置。
7. 加工予定軌跡を、第一加工軌跡と第二加工軌跡とに分割し、前記第一加工軌跡と前記第二加工軌跡の間にミクロジョイントを形成して被加工材をレーザの照射により切断する、
   前記被加工材の製造方法であって、
   前記加工予定軌跡の始点から、前記加工予定軌跡上に位置する第一分割点まで延びる前記第一加工軌跡に沿って第一加工溝を形成する第一加工溝形成工程と、
   前記加工予定軌跡上で、前記第一分割点よりも前記加工予定軌跡の終点側において、前記第一分割点と間を開けて位置する第二分割点から、前記加工予定軌跡の前記終点まで延びる前記第二加工軌跡に沿って第二加工溝を形成する第二加工溝形成工程と、
   前記第一分割点と前記第二分割点の少なくとも一方において、製品予定部から切断される残材予定部側に、前記被加工材を貫通し、貫通方向と直交する方向であって前記加工予定軌跡から前記残材予定部に向かう方向に３ｍｍ以上の幅を有する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
   ガス炎を前記貫通孔に挿入して、前記ガス炎により前記ミクロジョイントを切断するミクロジョイント切断工程と、
   を備える、
   被加工材の製造方法。

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