JPH11156570A

JPH11156570A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH11156570A
Application number: JP9337944A
Authority: JP
Inventors: Kenji Daimon; 健次大門
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-15

Abstract

(57)【要約】【課題】故障診断機能を備えたレーザ加工装置。【解決手段】各部の状態を検出する複数のセンサと、各
センサの出力から各部の動作状態を導出する第１の演算
手段と、センサの各出力および第１の演算手段の各出力
に対応する基準値設定手段と、センサの出力または第１
の演算手段の出力が正常値範囲を越えたときに異常と判
断する比較手段と、センサおよび第１の演算手段の各出
力とこれらが正常値範囲を越える原因とを対のデータと
して予め格納しておくデータベースと、異常発生時に正
常値範囲を越えたセンサまたは第１の演算手段の出力を
キーとしてデータベースを検索し異常発生原因を推定す
る第２の演算手段と、異常となったセンサ出力、比較手
段の出力、第２の演算手段の出力等を表示／警報する手
段とを備えたレーザ加工装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は故障診断機能を備え
たレーザ加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にレーザ加工装置は、その起動から
加工に至るまでには多くの準備工程を有し、また加工中
においても装置全体を良好に保つべく種々の制御機構が
働いている。

【０００３】例えば、炭酸ガスレーザ加工装置において
は、起動に際して、（１）放電管を真空状態に排気する。（２）炭酸ガス、チッ素ガス、ヘリウムガス等の混合ガ
スからなる作動ガスを放電管に所定割合と圧力で注入す
る。（３）ガス循環装置によって強制循環させる。（４）ガス成分およびガス圧力が所定値に達したところ
で放電管に設けた電極間に高電圧電源から電圧を印加
し、放電させてガスを励起させる。（電極の外側に設け
た全反射鏡と半透過鏡との間で放電発光が共振状態とな
り、レーザ発振となる。）（５）放電が十分に安定したところで半透過鏡からレー
ザ光を取り出す。の順に動作し、その後は出力されたレーザ光を反射ミラ
ーや集光レンズによって所定の位置に導き焦点を結ばせ
る。

【０００４】一方、被加工物は、ＸＹテーブル上に載置
されてテーブル位置をＮＣ装置等によって制御して被加
工物上に導かれたレーザ光が所定の軌跡を描くように駆
動されて、切断、溶接等の加工が行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来装置におい
て、起動時に真空度が所定値に達しない、レーザ出力が
定格出力に達しない、または全くレーザ発振が行なわれ
ない、または加工不良が発生するなどの故障が生じるこ
とがある。これらの故障の原因を追求して修復すること
は、装置の操作ミスやそれに近いものであればユーザ側
でも比較的容易に判断できるが、ほとんどの場合はメー
カからサービスマンが出向いて直接装置を操作して、故
障発生時の現象の再現をし、そのときの現象から原因を
究明しなければならない。

【０００６】しかし、このような故障の発生は再現性の
あるときもあるが、再現実験時に必らずしも同じ原因で
故障が発生するとは限らず、また故障原因が事前に推定
できない。このためにユーザからの修理要請時に交換・
修理のために用意すべき部品が特定できず、サービスマ
ンは原因追求のための出張と、これによって得た内容か
ら原因解決のための取替部品の調達および修理作業のた
めの再出張とが必要となり、修理完了・再稼働までに多
くの時間を要することになる。この重複出張を避けよう
とすれば予め予測されるすべての部品を準備して出張し
なければならず、サービスマンの準備品が膨大な量とな
り、かつこのために在庫しておくべき部品数も多くなる
ために極めて不経済であった。もちろん、数回に１度や
数時間に１度のように再現性に乏しい故障のときには、
サービスマンが原因究明のために出張してもうまくその
現象に遭遇するとは限らないために原因不明となってし
まうこともあった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来装置の
有する課題を解決し、故障発生時の原因究明を容易と
し、サービスマンが出張するときに予め電話連絡等で内
容を確認することによって故障原因の推定が可能とした
ものである。本発明は上記目的のために、レーザ発振
器、電源装置、ガス循環装置、真空排気装置、レーザビ
ーム導光系統およびこれらのための各制御装置等を備え
たレーザ加工装置において、レーザ加工装置の各部の状
態を検出する複数のセンサと、各センサの出力を入力と
しレーザ加工装置の各部の動作状態を導出する第１の演
算手段と、上記複数のセンサの各出力および第１の演算
手段の各出力に対応する正常値範囲を定める基準値設定
手段と、上記複数のセンサまたは第１の演算手段の出力
と基準値設定手段の設定値とを比較し上記センサの出力
または第１の演算手段の出力が上記基準値設定手段によ
って定められた正常値範囲を越えたときに異常と判断し
て上記センサの出力または第１の演算手段の出力と異常
信号とを出力する比較手段と、上記センサおよび第１の
演算手段の各出力が正常値範囲を越える原因と上記セン
サおよび第１の演算手段の各出力とを対のデータとして
予め格納しておくデータベースと、上記比較手段が異常
と判断したときに正常値範囲を越えた上記センサまたは
第１の演算手段の出力によりデータベースを検索し異常
発生原因を推定する第２の演算手段と、上記正常値範囲
を越えた上記センサまたは第１の演算手段の出力と比較
手段の出力と第２の演算手段の出力とを入力として入力
データを表示しかつ／または入力データに応じた警報を
発する表示／警報手段とを備えたレーザ加工装置提案し
たものである。

【０００８】また本発明は上記のレーザ加工装置に用い
る第１の演算手段として、上記複数のセンサの出力の時
間的変化からレーザ加工装置の各部の状態を算出する機
能を有する演算手段としたレーザ加工装置を提案したも
のである。

【０００９】さらにまた本発明は、上記データベースと
して上記複数のセンサのうちの特定のセンサの出力また
は第１の演算手段の特定の出力が他のセンサまたは第１
の演算手段の他の出力のいずれに関連して適否が発生す
るかを対応づけるデータを含むものであるレーザ加工装
置を提案したものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明を実施するときの装
置の実施の形態の例を示す図である。同図において、１
は放電管、２は放電管１の一方の端部に設けられた全反
射鏡であり、３は放電管１の他方の端部に全反射鏡２と
対向して設けられた半透過鏡であり、放電管１、全反射
鏡２および半透過鏡３によってレーザ共振器を構成す
る。４はガス循環用ブロワであり、放電管１に対するレ
ーザ作動用ガスを強制循環させる。５ａおよび５ｂは熱
交換器であり、放電管１内で温度上昇したガスを冷却
し、またブロワ４にて発熱したガスを冷却する。６ａ、
６ｂはガス配管であり、放電管１とブロワ４および熱交
換器５ａ、５ｂを接続してガス通路を形成する。７は排
気用ポンプであり、起動前に放電管およびガス配管内を
真空に排気し、レーザ発振中は放電によって劣化したレ
ーザ作動ガスを排出するものである。９ａ、９ｂは放電
用電力を供給するための高電圧電源であり、同図の場合
相互に直列に接続され中央が接地された電源９１ａ、９
２ａおよび９１ｂ、９２ｂからなる。１０は半透過鏡３
から出力されるレーザ発振器出力センサであり、１１
ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂはそれぞれ電極であり、高
電圧電源９ａ、９ｂから供給される電力によって放電管
１内のガスを励起し、グロー放電を発生する。１３１な
いし１３３は放電管１から出力されたレーザ光の経路を
所定の方向に屈曲させるベンドミラー、１３４は遮蔽筒
であり、ベンドミラー１３１ないし１３３とともに出力
光導光系１３を構成する。１４は出力光導光系１３の先
端に設けられたレーザ光出力ヘッドであり、所望の位置
にレーザ光の焦点を結ばせるための集光レンズ１４ａお
よびアシストガスを供給するためのノズル１４ｂからな
る。１５は炭酸ガスボンベ１５ａ、減圧弁１５ｂ、元圧
センサ１５ｃ、絞り弁１５ｄおよび流量センサ１５ｅか
らなる炭酸ガス供給系である。１６はチッ素ガスボンベ
１６ａ、減圧弁１６ｂ、元圧センサ１６ｃ、絞り弁１６
ｄおよび流量センサ１６ｅからなるチッ素ガス供給系で
ある。１７はヘリウムガスボンベ１７ａ、減圧弁１７
ｂ、元圧センサ１７ｃ、絞り弁１７ｄおよび流量センサ
１７ｅからなるヘリウムガス供給系である。１８は圧縮
空気源１８ａ、減圧弁１８ｂ、元圧センサ１８ｃ、絞り
弁１８ｄ、流量センサ１８ｅからなり、出力光導光系１
３内に清浄空気を外気圧よりわずかに高い圧力で供給し
てベンドミラー部等の汚れを防止するためのエヤパージ
を行うエア供給系である。１９はレーザ加工時に溶融し
た被加工物を吹き飛ばしまたは加工部を酸化から保護す
るためのアシストガス供給系であり、アシストガスボン
ベ１９ａ、減圧弁１９ｂ、元圧センサ１９ｃ、絞り弁１
９ｄおよび流量センサ１９ｅからなる。２０はガス温度
センサ、２１は全反射ミラー温度センサ、２２ベンドミ
ラー温度センサ、２３は放電管内圧力センサである。２
５は被加工物載置テーブル２８を平面内で位置決めさせ
るためのＮＣ装置であり、Ｘ軸駆動機構２６、およびＹ
軸駆動機構２７を有し、それぞれ速度センサ２６ａおよ
び２７ａを有する。

【００１１】図１の装置において、加工開始前に排気ポ
ンプを駆動して、放電管内を真空にした後に炭酸ガス、
チッ素ガスおよびヘリウムガスの各絞り弁１５ａ、１６
ａ、１７ａを開いて所定量の混合ガスをガス配管６ａ、
６ｂを経て放電管１に供給し、所定圧になったところで
高電圧電源９ａ、９ｂから各電極１１ａ、１２ａおよび
１１ｂ、１２ｂ間にそれぞれ供給して放電を開始する。
この放電発光が全反射鏡２および半透過鏡３との間で共
振増幅されてその一部がレーザ出力光として半透過鏡を
通って出力される。この間レーザ作動ガスはブロワー４
にて強制循環され、途中で発生した熱は熱交換器５ａ、
５ｂにて外部に放出される。

【００１２】放電管１から出力されたレーザ光は出力セ
ンサ１０にて検出されるとともにベンドミラー１３１な
いし１３３にて適宜屈曲されてヘッド１４に導びかれ
る。ヘッド１４に導かれたレーザ光は集光レンズ１４ａ
にて所定の位置に焦点を結ぶように集光され被加工物に
照射されて被加工物の加熱溶融に用いられる。一方ＮＣ
装置はレーザ出力開始に連動して被加工物載置テーブル
２８をＸ・Ｙ平面上で所定のデータに沿って駆動し、こ
の結果、被加工物には予め定められた軌跡に沿った加工
が施されることになる。

【００１３】図２は図１の装置に用いる制御装置の実施
の形態を示す図である。同図において、ＤＳＰは表示手
段であり、正常値範囲を越えたセンサ出力、第１の演算
結果、推定される不良原因および関連する他のセンサ出
力や他の第１の演算結果などを表示する。ＣＰＵは中央
処理装置でありマイクロコンピュータからなり、各セン
サからの検出信号、動作指令スイッチからの指令信号を
処理するとともに各センサからの入力信号を受けて動作
状態を算出する第１の演算手段、各センサおよび第１の
演算結果に対する正常値範囲を定める基準値の設定、各
出力と基準値とを比較し異常時に異常信号を発する比較
手段および異常発生時に各センサ出力または第１の演算
手段の演算結果に対する異常発生原因を後述するデータ
ベースＤＢから検索し原因を推定する第２の演算手段を
兼ねる。また、高電圧電源制御装置ＰＣ、ガス供給系統
制御装置ＧＣ、ガス循環排気系制御装置ＶＣ、被加工物
載置テーブル位置制御用ＮＣ制御装置ＮＣ、後述するデ
ータベースＤＢおよび表示手段ＤＳＰをそれぞれ統括制
御する。データベースＤＢは、各センサおよび中央処理
装置ＣＰＵによって行われる第１の演算結果が正常値範
囲をこえる原因を各センサおよび第１の演算手段の演算
対象と対のデータとして予め記憶格納しておき、異常発
生時に異常と判断されたセンサまたは第１の演算手段の
演算対象と異常状態とを検索キーとして検索してその原
因を読み出すためのものである。同図において、その他
は図１に示した装置の各構成を関連するもののみ略号で
示してある。

【００１４】図１および図２の装置において、運転指令
箱ＨＴから起動指令が入力されると、中央処理装置ＣＰ
Ｕは放電管内を一旦真空に排気し、所定の真空度まで排
気されたことが放電管内圧力センサ２３にて検出される
と各ガス絞り弁１５ｄ、１６ｄ、１７ｄを所定開度まで
開き、レーザ作動用の混合ガスを放電管内に供給する。
同時にブロワ４を運転し、供給されたガスを循環させる
とともに高電圧電源９ａ、９ｂを起動して電極１１ａと
１２ａおよび１１ｂと１２ｂとの間にそれぞれ高電圧を
供給してこれらの間に放電を開始させる。このとき各ガ
スの供給量はそれぞれ流量センサ１５ｅ、１６ｅ、１７
ｅで検出され所定流量となるようにそれぞれ絞り弁１５
ｄ、１６ｄ、１７ｄおよび減圧弁１５ｂ、１６ｂ、１７
ｂが制御され、同時に各ガスの元圧とともに各流量が中
央処理装置ＣＰＵにフィードバックされる。このとき高
電圧電源９ａ、９ｂの出力電圧、出力電流も同時に電圧
センサ９３ａ、９３ｂおよび電流センサ９４ａ、９４ｂ
にて検出され他のセンサの出力とともに中央処理装置Ｃ
ＰＵに入力される。中央処理装置ＣＰＵはこれらの検出
値と予め設定された設定値とを比較し、差が減少するよ
うにそれぞれを制御する。

【００１５】放電管１内における放電が確立するとレー
ザ光が半透過鏡３を通して出力され、レーザ光導光系１
３のベンドミラー１３１ないし１３３によってヘッド部
１４に導かれ、集光レンズ１４ａにて所定の位置に焦点
を結ぶように集光される。この集光位置に対応するよう
に被加工物を位置決めさせることによって加工が行なわ
れる。

【００１６】この間、全反射鏡温度Ｔml、放電管内圧力
Ｐn 、放電管内ガス温度Ｔg 、ベンドミラー温度Ｔb 、
レーザ作動用各ガスの元圧Ｐci、Ｐni、Ｐhi、各ガスの
流量Ｌc 、Ｌn 、Ｌh 、エヤパージ元圧Ｐai、エヤパー
ジ量Ｌa 、アシストガス元圧Ｐgi、アシストガス流量Ｌ
g 、レーザ出力Ｅln、被加工物載置テーブルのＸ・Ｙ各
軸方向移動速度（ｘ、ｙ）等が一定時間毎に各センサ２
１、２３、２０、２２、１８ｃ、１８ｅ、１９ｃ、１９
ｅ、２６ａ、２７ａ等にて検出され中央処理装置ＣＰＵ
に各検出時刻データとともに入力される。中央処理装置
ＣＰＵにおいては、これらの入力データから各部の動作
状態を演算し（第１の演算）、各センサの出力と共に基
準値と比較し、異常発生の有無を判断する。異常発生時
にはそのときのセンサおよび動作状態演算（第１の演
算）結果を検索キーとしてデータベースＤＢを検索し、
異常となった原因を推定し（第２の演算）、表示手段Ｄ
ＳＰに出力すると共に、警報の発振、装置動作停止など
の必要な処理を実行する。

【００１７】次に図１の装置において図２の制御装置の
中央処理装置ＣＰＵの行う演算処理の例について説明す
る。

【００１８】まず、始めに各部の動作状態を算出する第
１の演算処理と異常時の判断基準について説明する。

【００１９】（真空到達度の演算例）装置の起動に際し
て排気ポンプ７を運転して放電管１およびガス配管６
ａ、６ｂ内の気体を排気し真空にする工程があるが、こ
の真空排気工程において正常であれば一定時間ｔc の後
に所定の真空度Ｖa に達するはずである。そこで管内圧
力センサ２３の検出信号を監視し時刻ｔ＝ｔc 時におけ
る管内圧力Ｐn を採用し、基準値と比較して、もし管内
圧力Ｐn が基準値Ｖa よりも高ければ異常と判断する。

【００２０】（真空立上り速度の演算例）単位時間Δｔ
毎に管内圧力センサ２３の検出信号Ｐn をサンプリング
し前回のサンプリング値Ｐ_n-1と比較して変化率Ｖs ＝（Ｐ_n-1−Ｐn ）／Δｔを真空立上り速度として単位時間Δｔ毎に算出し、基準
値Ｖsoと比較して、もし真空立上り速度Ｖs が基準値Ｖ
soよりも低ければ異常と判断する。

【００２１】（真空リーク度の演算例）真空排気完了後
の単位時間Δｔ毎の管内圧力センサ２３の検出信号Ｐn
をサンプリングし、前回のサンプリング値Ｐ_n-1と比較
してその変化率Ｖl ＝（Ｐn −Ｐ_n-1）／Δｔを真空リーク度として単位時間Δｔ毎に算出し、基準値
Ｖloと比較して、もし真空リーク度Ｖl が基準値Ｖloよ
りも高ければ異常と判断する。

【００２２】（管内圧力安定性の演算例）起動完了、ま
たはレーザ発振出力中に管内圧力センサ２３の検出信号
Ｐn を単位時間Δｔ毎にサンプリングし、その間の最大
値Ｐmax と最小値Ｐmin との差ΔＰn ＝（Ｐmax −Ｐmi
n ）の管内圧力設定値Ｐo に対する比率Ｐs ＝１−ΔＰn ／Ｐo を圧力安定性として算出し、基準値Ｐsoと比較して、も
し管内圧力安定性Ｐs が基準値Ｐsoよりも低く、その差
が許容値よりも大きいければ異常と判断する。

【００２３】（ガス混合比の演算例）装置起動完了後
に、炭酸ガス流量センサ１５ｅ、チッ素ガス流量センサ
１６ｅ、ヘリウムガス流量センサ１７ｅの各検出信号Ｌ
c 、Ｌn 、Ｌh を単位時間毎にサンプリングし、これら
から各ガスの混合比率を演算する。炭酸ガス混合比率 αc ＝Ｌc ／（Ｌc ＋Ｌn ＋Ｌh ）チッ素ガス混合比率 αn ＝Ｌn ／（Ｌc ＋Ｌn ＋Ｌh ）ヘリウムガス混合比率 αh ＝Ｌh ／（Ｌc ＋Ｌn ＋Ｌh ）を混合比率として算出し、基準値と比較して、もし混合
比率αc 、αn 、αh と基準値αco、αno、αhoとの差
が許容値よりも大きいときは異常と判断する。

【００２４】（ガス流量安定性の演算例）単位時間Δｔ
毎に各ガスの流量Ｌc 、Ｌn 、Ｌh をサンプリングし、
この間における最大値Ｌcmax、Ｌnmax、Ｌhmaxと最小値
Ｌcmin、Ｌnmin、Ｌhminとの差ΔＬsc＝Ｌcmax−Ｌcmi
n、ΔＬsn＝Ｌnmax−Ｌnmin、ΔＬsh＝Ｌhmax−Ｌhmin
の設定値Ｌco、Ｌno、Ｌhoに対する比率、炭酸ガス流量安定性Ｌsc＝１−ΔＬsc／Ｌco チッ素ガス流量安定性Ｌsn＝１−ΔＬsn／Ｌno ヘリウムガス流量安定性Ｌsh＝１−ΔＬsh／Ｌho を流量安定性として算出し、基準値Ｌsoと比較して、も
し流量安定性Ｌsc、Ｌsn、Ｌshが基準値Ｌsoよりも低
く、かつその差が許容値よりも大きければ異常と判断す
る。

【００２５】（放電電力の演算例）レーザ出力中の電圧
センサ９３ａ、９３ｂ、電流センサ９４ａ、９４ｂの各
出力Ｄea、Ｄeb、Ｄia、Ｄibを単位時間毎にサンプリン
グし放電電力Ｄpa＝Ｄea・Ｄia Ｄpb＝Ｄeb・Ｄib を演算し、基準値Ｄpoと比較して、もし放電電力Ｄpa、
Ｄpbと基準値Ｄpoとの差が許容値よりも大きければ異常
と判断する。

【００２６】（放電安定性の演算例）レーザ出力中の放
電電力Ｄp を単位時間Δｔ毎にサンプリングし、この間
における最大値Ｄpmaxと最小値Ｄpminとの差ΔＤp ＝Ｄ
pmax−Ｄpminの設定値Ｄpoに対する比率Ｄs ＝１−ΔＤp ／Ｄpo を放電安定性のデータとして算出し、もし放電安定性Ｄ
s が基準値Ｄsoよりも低くその差が許容値よりも大きけ
れば異常と判断する。（被加工物載置テーブル移動速度の演算例）Ｘ軸速度セ
ンサ２６ａ、Ｙ軸速度センサ２７ａの各出力をｘ、ｙを
単位時間毎にサンプリングし、加工速度ｖ＝（ｘ²＋ｙ²）^1/2 を演算し、基準値ｖ_oと比較して、もし加工速度ｖと基
準値ｖ_oとの差が許容値よりも大きければ異常と判断す
る。

【００２７】その他炭酸ガス元圧Ｐci、チッ素ガス元圧
Ｐni、ヘリウムガス元圧Ｐhi、アシストガス元圧Ｐgi、
エヤ元圧Ｐai、アシストガス流量Ｌg 、エヤパージ流量
Ｌa、放電管内ガス温度Ｔg 、ミラー温度Ｔm 、Ｔmb、
発振器レーザ出力Ｅl などは各部のセンサからの出力を
単位時間毎にサンプリングして基準値と比較し差が許容
値よりも大きいときは異常と判断する。

【００２８】次に各センサおよび第１の演算結果がそれ
ぞれ基準値に対して許容範囲外となって異常と判断され
たときの原因と考えられる不良箇所を推定する第２の演
算処理において検索するデータベースに記憶格納すべき
内容について説明する

【００２９】（各ガス元圧異常）各ガスの元圧が許容値
よりも低下したときは異常と判断されるが、この場合は
該当ガスの元圧が本当に不足しているときと、元圧は十
分であるが供給口のバルブが閉じていたり詰まっていた
りすることも考えられるので、データベースＤＢには
「元圧不足」の異常信号に対して、「元圧不足」と「供
給口詰まり」の両方を推定される原因として格納してお
く。

【００３０】（真空到達度異常）排気ポンプの起動から
所定時間経過しても真空度が予定値に達しないときは
「真空到達度異常」が出力されるが、この原因としては
「排気ポンプ異常」、「配管接続部の緩み」、「Ｏリン
グによるシール不良」、「管の破損」などが考えられる
のでこれらをデータベースＤＢに格納しておく。

【００３１】（真空立上り速度異常）、（真空リーク度
異常）両方とも上記の真空到達度異常に対する原因と同じもの
が考えられるので、同じデータをデータベースＤＢに格
納しておく。

【００３２】（圧力安定性異常）上記の原因に加えて
「ガス供給量の不足」が考えられるのでこれも同時に格
納しておく。

【００３３】（ガス混合比異常）ガス混合比の異常は、
「各ガスの流量」が原因であり、各ガス流量は「各ガス
の元圧」にも影響されるのでこれらを同時に格納してお
く。

【００３４】（ガス流量安定性異常）ガス流量安定性の
異常は、「ガス流量」、「ガス元圧」、のほかに「ガス
供給口の狭搾・詰まり」が考えられるのでこれらを同時
に格納しておく。

【００３５】（放電電力異常）放電電力の異常の原因と
しては、「放電電圧」、「放電電流」、「高電圧電源装
置」、「ガス流量」、「ガス圧力」、「ガス流量安定
性」、「ブロア性能」、「絶縁不足」などの異常が考え
られるのでこれらを同時に格納しておく。

【００３６】上記の各センサ出力と演算内容、１組とし
て出力するデータ、関連するセンサ出力として同時に出
力すべきセンサ出力等の例をまとめたものを図３および
図４に示す。両図において、同時に記憶する関連センサ
出力の欄に示してあるデータ項目を同じサンプリング時
に取り込んで１組のデータとして出力するものを示して
いる。それ故、各データを取り込むサンプリングのタイ
ミングは図３および図４の関連センサ出力に関してのみ
同時であればよく、関連センサ出力の欄に記載された以
外のセンサ出力同志は異なるタイミングでもよい。

【００３７】図３および図４から見ても各データは相互
に大きく関連しており、これらの関連データを明確にす
ることにより、万一加工不良や、装置停止などの事故が
発生したときにその原因究明が極めて容易になるもので
ある。

【００３８】このようにして故障発生時に得られた推定
不良箇所のデータは表示手段ＤＳＰに表示されるので判
断資料として利用することができる。この場合、図３お
よび図４の各左端欄の各センサ単体に関して個別にこれ
らから各演算手段にて得られるデータおよび同時格納し
てあるデータを表示するものでもよいが、関係する部分
のデータをまとめて一覧表にして表示するように中央処
理装置ＣＰＵにプログラムしておくと、さらにデータの
活用度が高くなる。

【００３９】図５ないし図７はこのように関連するデー
タをまとめて表示するときの例を示したものであり、図
５は炭酸ガス混合比率異常時に他の関連するデータとと
もに一覧表にしたものを示し、図６は放電電力異常時に
他の関連するデータと共に一覧表示した例、図７はガス
温度異常時に他の関連するデータと共に一覧表示した例
をそれぞれ示したものである。

【００４０】上記の第２の演算手段によって得られたデ
ータの表示は、陰極線ディスプレイ装置の画面に表示す
るものはもちろん、他の表示手段、例えばプリンタによ
り印刷出力するものでもよい。

【００４１】なお、上記においては、レーザ作動用ガス
として炭酸ガス、チッ素ガスおよびヘリウムガスを別々
の供給源から流量調整弁を介して供給し、レーザ加工装
置の内部において混合する方式のものを示したが、これ
らのガスを予め混合したものを単一の供給源から供給す
るようにした装置においては各ガスに関する元圧セン
サ、流量センサは混合ガスに対する単一のものでよいの
はもちろんである。

【００４２】さらにまた、本発明は炭酸ガス、チッ素ガ
ス、ヘリウムガスの混合ガスを作動ガスとするものに限
らず、これらに他のガスを追加したものや他のガスと置
換したものにも適用できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、上記の通り、レーザ加工装置
の各部にセンサを設け、各センサの出力を一定のサンプ
リング周期でサンプリングして、各サンプリング時のセ
ンサの各出力からレーザ加工装置の各部の動作状態を演
算により導出し、これらのセンサ出力と演算結果とから
異常発生時に予め定めておいた現象と原因との関係を示
すデータベースを検索して不良原因を推定して異常とな
ったセンサ出力などと共に出力して表示／警報をするも
のであるので故障原因の追求が極めて容易となるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の実施の形態の例を示す図であ
る。

【図２】図１の装置の制御装置の例を示す図である。

【図３】各センサ出力と演算内容、１組として記憶する
データ、関連するセンサ出力として同時に記憶すべきセ
ンサ出力等の例をまとめ図である。

【図４】各センサ出力と演算内容、１組として記憶する
データ、関連するセンサ出力として同時に記憶すべきセ
ンサ出力等の例をまとめ図である。

【図５】ガス混合比率異常時の表示例を示す図である。

【図６】放電電力異常時の表示例を示す図である。

【図７】ガス温度異常時の表示例を示す図である。

【符号の説明】

１放電管２全反射鏡３半透過鏡４ブロワ５ａ、５ｂ熱交換器６ａ、６ｂガス配管７排気ポンプ９ａ、９ｂ高電圧電源９１ａ、９１ｂ、９２ａ、９２ｂ電源９３ａ、９３ｂ電圧センサ９４ａ、９４ｂ電流センサ１０レーザ出力センサ１１ａ、１１ｂ陽極１２ａ、１２ｂ陰極１３出力導光系１３１〜１３３ベンドミラー１３４遮へい筒１４ヘッド１４ａ集光レンズ１４ｂノズル１５炭酸ガス供給系１５ａ炭酸ガスボンベ１６チッ素ガス供給系１６ａチッ素ガスボンベ１７ヘリウムガス供給系１７ａヘリウムガスボンベ１９ａアシストガスボンベ１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ、１９ｂ減圧弁１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ、１８ｃ、１９ｃ元圧セン
サ１５ｄ、１６ｄ、１７ｄ、１８ｄ、１９ｄ絞り弁１５ｅ、１６ｅ、１７ｅ、１８ｅ、１９ｅ流量計１８パージ用エヤ供給系１８ａエヤ源１９アシストガス供給系２０ガス温度センサ２１全反射ミラー温度センサ２２ベンドミラー温度センサ２３放電管内ガス圧力センサ２５ＮＣ装置２６Ｘ軸駆動機構２６ａＸ軸方向速度センサ２７Ｙ軸駆動機構２７ａＹ軸方向速度センサ２８被加工物載置テーブルＣＰＵ中央処理装置（演算手段）ＤＢデータベースＮＣ被加工物載置テーブル位置制御装置ＤＳＰ表示手段ＰＣ高電圧電源制御装置ＶＣガス循環排気系制御装置ＧＣガス供給系制御装置ＨＴ運転指令箱

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ発振器、電源装置、ガス循環装
置、真空排気装置、レーザビーム導光系統およびこれら
のための各制御装置等を備えたレーザ加工装置におい
て、前記レーザ加工装置の各部の状態を検出する複数の
センサと、前記各センサの出力を入力とし前記レーザ加
工装置の各部の動作状態を導出する第１の演算手段と、
前記複数のセンサの各出力および前記第１の演算手段の
各出力に対応する正常値範囲を定める基準値設定手段
と、前記複数のセンサまたは前記第１の演算手段の出力
と前記基準値設定手段の設定値とを比較し前記センサの
出力または前記第１の演算手段の出力が前記基準値設定
手段によって定められた正常値範囲を越えたときに異常
と判断して前記センサの出力または前記第１の演算手段
の出力と異常信号とを出力する比較手段と、前記センサ
および前記第１の演算手段の各出力が前記正常値範囲を
越える原因と前記センサおよび前記第１の演算手段の各
出力とを対のデータとして予め格納しておくデータベー
スと、前記比較手段が異常と判断したときに前記正常値
範囲を越えた前記センサまたは前記第１の演算手段の出
力により前記データベースを検索し異常発生原因を推定
する第２の演算手段と、前記正常値範囲を越えた前記セ
ンサまたは前記第１の演算手段の出力と前記比較手段の
出力と前記第２の演算手段の出力とを入力として入力デ
ータを表示しかつ／または入力データに応じた警報を発
する表示／警報手段とを備えたレーザ加工装置。
【請求項２】前記第１の演算手段は、前記複数のセン
サの出力の時間的変化から前記レーザ加工装置の各部の
状態を算出する機能を有する演算手段である請求項１に
記載のレーザ加工装置。
【請求項３】前記データベースは、前記複数のセンサ
のうちの特定のセンサの出力または前記第１の演算手段
の特定の出力が他のセンサまたは前記第１の演算手段の
他の出力のいずれに関連して適否が発生するかを対応づ
けるデータを含む請求項１または２のいずれかに記載の
レーザ加工装置。