WO2006001242A1 - 複合熱切断装置及び複合熱切断方法 - Google Patents

Abstract

　本発明は、それぞれ独立して制御可能なレーザヘッド及びプラズマトーチの両方を備え、レーザ加工とプラズマ加工の両方を実行可能な複合熱切断装置であって、両方の熱切断ヘッドを適切に使い分けることができるようにし、ランニングコストを低減する。複合切断装置は、レーザヘッドとプラズマトーチを備える。各板材から種々の製品を切り出すための多数の切断ラインは、切断長、製品の外周か穴のか、製品や穴のサイズ、要求された加工精度、板厚などに応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプに分類される。レーザ切断タイプのラインはレーザ加工で、プラズマ切断タイプのラインはプラズマ加工でそれぞれ切断する。

Description

明 細 書

複合熱切断装置及び複合熱切断方法

技術分野

[0001] 本発明は、レーザとプラズマの 2種類の熱切断ヘッドを有する複合熱切断装置及び 複合切断方法に関する。

背景技術

[0002] 特許文献 1には、タレットパンチプレスにプラズマとレーザの 2つの熱切断ヘッドを 並べて取り付けた装置が開示されて ヽる。プラズマ切断ヘッドかレーザ切断ヘッドの V、ずれか一方の切断ヘッドが選ばれて切断位置に持って来られるようになって 、る。

[0003] 特許文献 2には、テーブルを横切って縦方向に移動可能な 1基のガントリーに、横 方向に移動可能な 1又は 2つのキャリッジが搭載され、各キャリッジに、プラズマとレー ザの 2つの熱切断ヘッドが並べて取り付けられた装置が開示されている。 1つのキヤリ ッジでは、プラズマ切断ヘッドかレーザ切断ヘッドの!/ヽずれか一方の切断ヘッドが選 択されて使われる。 1基のガントリーに搭載された 2つのキャリッジを用いる場合には、 2つの同一パターン又は鏡像関係にあるパターンを同時に切断することができる。

[0004] 特許文献 3には、テーブル上を横切って縦方向に移動可能な 1基の X軸移動体 (ガ ントリー）に、横方向に移動可能な 1つの加工ヘッド (キャリッジ）が搭載され、その加 ェヘッドにプラズマトーチとレーザヘッドを並べて取り付けられた装置が開示されてい る。ピアスカ卩ェ力切断加工かにより、レーザヘッドとプラズマトーチが使い分られる。 例えばピアス力卩ェはレーザヘッドで行われ、切断加工はプラズマトーチで行われる。

[0005] 特許文献 1 :米国特許第 5350897号公報

特許文献 2 :特開平 9— 108875号公報

特許文献 2：特開 2001 - 25873号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 一般に、熱切断装置において、ランニングコスト (例えば、レーザビーム生成のため の電力消費やプラズマトーチの電極の消耗などによるコスト）の低減は、非常に重要 な課題である。しかし、上述した特許文献には、ランニングコストを低減するための格 別の技術は開示されて 、な 、。

また、レーザ及びプラズマの 2種類の熱切断ヘッドを搭載する場合、各ヘッドが互 いに影響を及ぼすことが考えられるが、前記文献では、 2種類の異なる熱切断ヘッド が互いに与える影響について十分考慮されていない。例えば、一方の熱切断ヘッド による加工力 他方の熱切断ヘッドによる加工に精度や耐久性等の点で影響を及ぼ すことも考えられるが、従来技術では、相互の関係について十分な対策が施されて いない。

[0007] 従って、本発明の目的は、レーザとプラズマの熱切断ヘッドをもつ複合熱切断装置 においてランニングコストを低減することにある。本発明の他の目的は、レーザとブラ ズマの異なる熱切断ヘッドを備えた複合熱切断装置にぉ 、て、一方の熱切断ヘッド が他方の熱切断ヘッドに及ぼす影響を低減することができるようにすることにある。 課題を解決するための手段

[0008] 本発明に従う、プラズマアークを発生するプラズマトーチとレーザビームを発生する レーザヘッドとを備えた複合熱切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、前記 テーブル上の作業空間内で、前記プラズマトーチ及び前記レーザヘッドを移動させ る移動機構と、前記テーブル上の前記板材が所定の切断ラインに沿って切断される ように前記プラズマトーチ、前記レーザヘッド及び前記移動機構を制御する制御手 段とを備える。そして、前記制御手段が、前記切断ラインを定義し、且つ前記切断ラ インの幾何学的特性若しくは加工精度又は前記板材の特性を含む加工条件に応じ て、前記切断ラインをプラズマ切断タイプとレーザ切断タイプに分類した加工指示情 報を有する上位制御装置と、前記加工指示情報に基づ!、て前記プラズマトーチを制 御して、前記プラズマ切断タイプの切断ラインに沿った切断を行わせるプラズマ制御 装置と、前記加工指示情報に基づいて前記レーザヘッドを制御して、前記レーザ切 断タイプの切断ラインに沿った切断を行わせるレーザ制御装置とを有する。

[0009] この複合切断装置によれば、 1以上の切断ラインに沿って板材を切断する場合に、 切断ラインの幾何学的特性、加工精度、又は板材の特性などの切断条件に応じて、 プラズマトーチとレーザヘッドの使い分けがなされる。それにより、コスト的にプラズマ トーチで切断した方が有利な条件をもつ切断ラインはプラズマトーチにより切断し、ま た、レーザヘッドで切断した方が有利な条件をもつ切断ラインはレーザヘッドで切断 することが可能になり、よって、切断のランニングコストを低減することができる。

[0010] 前記切断ラインをプラズマ切断タイプとレーザ切断タイプに分類するための方法と しては、

(1) 切断ラインの連続長さに応じて、例えば所定基準より長ければプラズマ切断タ イブ、短ければレーザ切断タイプと!/、うように分類する方法、

(2) 切断ラインが製品の外周と穴のいずれに該当するかに応じて、例えば外周なら ばプラズマ切断タイプ、穴ならばレーザ切断タイプというように分類する方法、

(3) 板材の厚さに応じて、例えば所定基準より厚ければプラズマ切断タイプ、薄け ればレーザ切断タイプというように分類する方法、

(4) 加工精度に応じて、例えば所定基準より精度が低ければプラズマ切断タイプ、 高ければレーザ切断タイプと!/ヽうように分類する方法、

(5) 製品の穴の数に応じて、例えば所定基準より穴数が少ない製品の切断ライン はプラズマ切断タイプ、所定基準より穴数が多い製品の切断ラインはレーザ切断タイ プというように分類する方法、または

(6) 製品又は穴のサイズ (径）に応じて、例えば所定基準より大きいサイズの製品ま たは穴の切断ラインはプラズマ切断タイプ、所定基準より小さ！ヽサイズの製品または 穴の切断ラインはレーザ切断タイプというように分類する方法、

などを、単独で又は組み合わせて用いることができる。

[0011] 本発明の別の側面に従う、プラズマアークを発生するプラズマトーチとレーザビーム を発生するレーザヘッドとを備えた複合熱切断装置は、板材を保持するためのテー ブルと、前記テーブル上の作業空間内で、前記プラズマトーチ及び前記レーザへッ ドを移動させる移動機構と、前記テーブル上の前記板材を切断ラインに沿って切断 するように前記プラズマトーチ、前記レーザヘッド及び前記移動機構の制御を行う制 御装置とを備える。そして、前記移動機構が、前記プラズマトーチを移動させるプラズ マトーチ移動機構と、前記レーザヘッドを移動させるレーザヘッド移動機構とを有し、 前記制御手段が、前記プラズマトーチ移動機構を独立制御するプラズマ制御装置と 、前記レーザヘッド移動機構を独立制御するレーザ制御装置とを有する。

[0012] この複合熱切断装置によれば、プラズマトーチとレーザヘッドを、互いに異なる場所 で互 ヽに独立した方向へ互 ヽに独立した変位量だけ移動させながら、同時並行的に プラズマ切断とレーザ切断を行うことができる。それにより、コスト的にプラズマトーチ で切断した方が有利な条件をもつ切断ラインはプラズマトーチにより切断し、また、レ 一ザヘッドで切断した方が有利な条件をもつ切断ラインはレーザヘッドでプラズマト ーチにより切断することが可能になり、よって、切断のランニングコストを低減すること ができる。

[0013] 好適な実施形態では、前記プラズマトーチ移動機構と前記レーザヘッド移動機構 の各々が前記作業空間から外れた場所に退避場所を備えている。この構成によれば 、レーザヘッド移動機構又はプラズマトーチ移動機構の一方を退避場所に退避させ ておき、他方を自由に移動させて、前記作業空間の全域でプラズマ切断だけ又はレ 一ザ切断だけを行なうことも可能である。

[0014] 本発明のまた別の側面に従う、板材を切断ラインに沿ってプラズマアークとレーザ ビームを用いて切断する複合熱切断方法は、前記切断ラインを定義するステップと、 前記切断ラインの幾何学的特性若しくは加工精度又は前記板材の特性を含む加工 条件に応じて、プラズマ切断タイプとレーザ切断タイプに前記切断ラインを分類する ステップと、前記プラズマ切断タイプの切断ラインを前記プラズマトーチを用いて切断 し、前記レーザ切断タイプの切断ラインを前記レーザビームを用いて切断するステツ プとを備える。

[0015] 本発明のさらにまた別の側面に従う、板材を切断ラインに沿ってプラズマトーチとレ 一ザヘッドを用いて切断する複合熱切断装置を制御するための加工プログラムを、コ ンピュータに作成させるコンピュータプログラムは、前記切断ラインの幾何学的特性 若しくは加工精度又は前記板材の特性を含む加工条件に応じて、前記切断ラインを プラズマ切断タイプとレーザ切断タイプに分類するステップと、前記プラズマ切断タイ プの切断ラインを前記プラズマトーチにより切断する手順を前記複合熱切断装置に 指示するプラズマ加工プログラムを作成するステップと、前記レーザ切断タイプの切 断ラインを前記レーザヘッドにより切断する手順を前記複合熱切断装置に指示する レーザカ卩ェプログラムを作成するステップとをコンピュータに実行させる。

[0016] 本発明のさらにまた別の側面に従う、プラズマアークを発生するプラズマトーチとレ 一ザビームを発生するレーザヘッドとを備えた複合熱切断装置は、板材を保持する ためのテーブルと、前記テーブル上で前記プラズマトーチを移動させるプラズマトー チ移動機構と、前記テーブル上で前記レーザヘッドを移動させるレーザヘッド移動 機構と、前記テーブル上の前記板材が所定の切断ラインに沿って切断されるように 前記プラズマトーチ、前記レーザヘッド、前記プラズマトーチ移動機構及び前記レー ザヘッド移動機構を制御する制御手段とを備える。

[0017] 好適な実施形態では、前記制御手段は、前記プラズマトーチ移動機構と前記レー ザヘッド移動機構を制御して前記プラズマトーチと前記レーザヘッドを独立して移動 させ、前記プラズマトーチを制御して前記板材の或る切断ラインの切断を行わせ、且 つ前記レーザヘッドを制御して前記板材の別の切断ラインの切断を行わせる。

[0018] 本発明の他の側面に従う、プラズマ加工及びレーザ加工の両方を実行可能な複合 熱切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、テーブルの一側の近傍に設けら れ、テーブルに沿って移動可能な支持部と、基端側が支持部に支持され、先端側が テーブルを跨ぐようにして、テーブルの上方に形成された作業空間を一側から他側 へ延びて形成されたアーム部と、アーム部の基端側寄りに位置して、アーム部を移動 可能に設けられたレーザヘッドと、アーム部の先端側寄りに位置して、アーム部を移 動可能に設けられたプラズマトーチと、アーム部の基端側に設けられ、アーム部に沿 つて延びる光路部を介して、レーザヘッドにレーザ光線を供給するレーザ光線供給 部と、プラズマトーチとレーザヘッド及びレーザ光線供給部の動作をそれぞれ制御す る制御手段とを備える。そして、プラズマヘッドはアーム部の先端側寄りに、レーザへ ッドはアーム部の基端側寄りに、それぞれ位置して、アーム部を移動可能に設けられ ており、アーム部の先端側にはプラズマヘッドを退避させるためのプラズマヘッド退 避領域が設けられており、アーム部の基端側にはレーザヘッドを退避させるためのレ 一ザヘッド退避領域が設けられている。制御手段は、プラズマトーチによって板材を 加工する場合は、レーザヘッドをレーザヘッド退避領域に退避させ、レーザヘッドに よって板材を加工する場合は、プラズマトーチをプラズマトーチ退避領域に退避させ るように、制御する。

[0019] このように構成される複合熱切断装置では、レーザヘッド及びプラズマトーチの両 方をそれぞれ独立して動作させることができ、一方のヘッドが作動中に他方のヘッド を退避させることができる。これ〖こより、レーザヘッド及びプラズマトーチがそれぞれ相 手方のヘッドに与えうる影響を低減することができ、信頼性を高めることができる。

[0020] 他の好適な実施形態では、作業空間とレーザヘッド退避領域との間を少なくとも部 分的に遮蔽するための遮蔽部を備える。これにより、プラズマ切断によるスパッターが レーザヘッドに影響を及ぼすのを低減させることができる。

[0021] 他の好適な実施形態では、レーザヘッドの位置に応じて、レーザ光線供給部からレ 一ザヘッドに供給されるレーザ光線の光軸を調整する調整手段をさらに備える。これ により、例えば、レーザヘッドの自重によってレーザヘッドの位置にずれが生じた場 合でも、この位置ずれによる影響を打ち消すように、光軸を調整することができる。

[0022] 他の好適な実施形態では、制御手段は、板材を切断するための切断ラインを定義 し、且つ切断ラインの幾何学的特性若しくは加工精度又は板材の特性を含む加工条 件に応じて、切断ラインをプラズマ切断タイプとレーザ切断タイプとに分類した加工指 示情報を有する上位制御装置と、加工指示情報に基づ 、てレーザヘッドを制御して レーザ切断タイプの切断ラインに沿った切断を行わせるレーザ制御装置と、加工指 示情報に基づいてプラズマトーチを制御してプラズマ切断タイプの切断ラインに沿つ た切断を行なわせるプラズマ制御装置とを備えて構成されている。そして、レーザ制 御装置は、レーザ加工が行われる場合に、レーザ光線供給部をウェイクアップ状態 に移行させ、プラズマ加工が行われる場合に、レーザ光線供給部をスリープ状態に 移行させる。これにより、レーザ加工が行われる場合にのみ、レーザ光線供給部を即 時使用可能な状態 (ウェイクアップ状態）にさせることができ、電力消費量を低減する ことができる。

[0023] 他の好適な実施形態では、制御手段は、プラズマ加工またはレーザ加工のいずれ か一方の加工に際して計測された所定の測定データを、他方の加工にも利用する。 これにより、例えば、両方の加工で同様の測定がそれぞれ行われるのを防止して、プ ラズマ加工とレーザ加工との切替時間を短縮することができ、複合熱切断装置の加 工性能を向上させることができる。

[0024] 本発明の別の観点に従う、レーザヘッド及びプラズマトーチの両方を備えた複合熱 切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、テーブルの上方で、レーザヘッド及 びプラズマトーチをそれぞれ移動させるための移動手段と、プラズマトーチ及びレー ザヘッドの動作をそれぞれ制御する制御手段とを備える。そして、レーザ加工または プラズマ加工を行うための作業空間の外側には、プラズマヘッドを退避させるための プラズマヘッド退避領域及びレーザヘッドを退避させるためのレーザヘッド退避領域 がそれぞれ設けられており、制御手段は、プラズマトーチによって板材を加工する場 合は、レーザヘッドをレーザヘッド退避領域に退避させ、レーザヘッドによって板材を 加工する場合は、プラズマトーチをプラズマトーチ退避領域に退避させるように、制 御する。

[0025] 本発明のさらに別の観点に従う、レーザヘッド及びプラズマトーチの両方を備えた 複合熱切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、テーブルの上方で、レーザ ヘッド及びプラズマトーチをそれぞれ移動させるための移動手段と、レーザヘッド〖こ レーザ光線を供給するレーザ光線供給部と、プラズマトーチとレーザヘッド及びレー ザ光線供給部の動作をそれぞれ制御する制御手段とを備える。そして、制御手段は 、レーザ加工が行われる場合に、レーザ光線供給部に立上げ指令を与え、プラズマ 加工が行われる場合に、レーザ光線供給部に立下げ指令を与える。

[0026] 本発明の他の観点に従う、レーザヘッド及びプラズマトーチの両方を備えた複合熱 切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、テーブルの上方で、レーザヘッド及 びプラズマトーチをそれぞれ移動させるための移動手段と、レーザヘッドと板材との 間の距離を検出する距離検出手段と、プラズマトーチ及びレーザヘッドの動作をそ れぞれ制御する制御手段とを備える。そして、制御手段は、レーザ加工に際して距離 検出手段により測定された距離データに基づいて、当該板材とプラズマトーチとの間 の距離データを算出し、この算出された距離データに基づいて当該板材に対するプ ラズマ加工を行わせる。これにより、レーザ加工に際して測定された距離データを補 正することで、プラズマ加工にも利用することができ、プラズマ加工を行う際の距離測 定を省略することができる。 [0027] 本発明のさらに他の観点に従う、レーザヘッド及びプラズマトーチの両方を備えた 複合熱切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、テーブルの上方で、レーザ ヘッド及びプラズマトーチをそれぞれ移動させるための移動手段と、レーザヘッド〖こ レーザ光線を供給するレーザ光線供給部と、レーザ光線供給部からレーザヘッドに 供給される光線の光軸を調整する調整手段とを備える。そして、調整手段は、レーザ 光線を反射させるためのミラー部と、ミラー部の姿勢を所定方向に変化させるための 姿勢変化部と、姿勢変化部に制御信号を入力して動作させるための姿勢制御部とを 備えている。姿勢制御部は、レーザヘッドの位置を検出する位置検出部と、レーザへ ッドの位置変化に応じてミラー部に生じる位置ずれを打ち消すための補正量を記憶 する補正量記憶部と、位置検出部からの検出信号に基づいて補正量記憶部を参照 することにより、姿勢変化部を動作させるための制御信号を生成して出力する信号生 成部とを備える。これにより、レーザヘッドの位置ずれによる加工精度の低下を抑制 することができる。

発明の効果

[0028] 本発明によれば、複合熱切断装置にお!、てランニングコストを低減することができる 。 また、本発明によれば、一方の熱切断ヘッドが他方の熱切断ヘッドに与える影響 を低減することができ、信頼性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

[0029] [図 1]本発明の一実施形態にカゝかる複合熱切断装置の全体構成を示す平面図であ る。

[図 2]同複合熱切断装置において板材の厚さに応じてレーザヘッドとプラズマトーチ を使 ヽ分ける様子を示す斜視図である。

[図 3]同複合熱切断装置において切断ラインの幾何学的特性又は加工精度にレー ザヘッドとプラズマトーチを使い分ける様子を示す斜視図である。

[図 4]同複合熱切断装置において切断ラインの幾何学的特性又は加工精度に応じて レーザヘッドとプラズマトーチを使い分ける様子を示す斜視図である。

[図 5]同複合熱切断装置にお!ヽて厚 、板材をプラズマトーチのみを使って切断する 様子を示す斜視図である。 [図 6]レーザ制御装置 60、プラズマ制御装置 62及び上位制御装置 64の構成を示す ブロック図である。

[図 7]加工プログラム作成装置がレーザカ卩ェプログラム 70及びプラズマカ卩ェプロダラ ム 72を作成する手順を示すフローチャートである。

[図 8]1枚の板材 50をレーザ切断とプラズマ切断を組み合わせて切断する例を示す 平面図である。

[図 9]切断条件の違いによるレーザ切断とプラズマ切断のランニングコストの概略変 化を示す図である。

[図 10]本発明の他の実施形態にかかる複合熱切断装置の全体構成を示す説明図で ある。

[図 11]複合熱切断装置の斜視図である。

圆 12]プラズマトーチを退避させた状態で、レーザ加工を行う様子を示す正面図であ る。

圆 13]レーザヘッドを退避させた状態で、プラズマ加工を行う様子を示す正面図であ る。

[図 14]加工の種類に応じてプラズマトーチとレーザヘッドを退避させるための処理概 要を示すフローチャートである。

[図 15]レーザ加工とプラズマ加工とにおけるレーザヘッド及びプラズマトーチの位置 を模式的に示す説明図であって、（A)はレーザ加工中の状態を、（B)はプラズマカロ ェ中の状態を、それぞれ示す。

[図 16]レーザ力卩ェに使用する電力を低減できるようにしたレーザカ卩ェプログラムを作 成する処理の概要を示すフローチャートである。

[図 17]レーザ加工プログラムに基づいてレーザ加工を行う処理の概要を示すフロー チャートである。

[図 18]レーザヘッドに関して測定された距離データを利用して、プラズマ力卩ェを行う 処理の概要を示すフローチャートである。

圆 19]プラズマトーチに関して測定された距離データを利用して、レーザ加工を行う 処理の概要を示すフローチャートである。 [図 20]レーザヘッドの位置に応じて、レーザヘッドに供給するレーザ光線の光軸を調 整する構成の概要を示す説明図である。

[図 21]光軸を調整するための処理概要を示すフローチャートである。

[図 22]光軸を調整する様子を示す模式図であって、 (A)はレーザヘッドに位置ずれ が発生しないと仮定した場合の出射光線を、 (B)はレーザヘッドに位置ずれが発生 した場合の出射光線を、 (C)はレーザヘッドの位置ずれを解消させるように入射光線 の光軸を調整した場合を、それぞれ示す。

[図 23]レーザヘッドにレーザ光線を入力するための光学系を模式的に示す説明図で ある。

[図 24]レーザ光線の光軸を調整するための機構を示す斜視図である。

符号の説明

10···複合熱切断装置、 12···テーブル、 14···Χ軸軌道、 16…レーザシャトル、 18··· プラズマシャトル、 20、 26···移動台車、 22、 28· "Υ軸軌道、 24、 30· "キャリッジ、 32 …作業空間、 34、 36···退避場所、 40···レーザヘッド、 42···プラズマトーチ、 44· "薄 板材、 46···厚板材、 47···レーザカ卩工領域、 48···プラズマカ卩工領域、 49···組合せ加 工領域、 50···板材、 52、 54…製品、 56···厚板材、 60···レーザ制御装置、 62…ブラ ズマ制御装置、 64···上位制御装置、 70···レーザ加工プログラム、 72···プラズマ加 ェプログラム、 80···プログラム作成装置、 94、 100、 102···製品の外周、 92···穴、 2 00···テーブル、 210···板材、 300···台座部、 301〜Χ軸軌道、 310…移動支持部、 320···アーム部、 330···Υ軸軌道、 340···遮蔽部、 410···レーザ発振装置、 411··. レーザ光源、 420…光学系ボックス、 421…出射ミラー、 421Α···ミラー支持部、 421 Β···ミラー、 421C…支点、 421D…ピエゾ素子、 422, 423, 424···ミラー、 430···ガ イド筒、 500···レーザヘッド、 510···接続部、 511···折り返しミラー、 520···レーザへ ッドキャリッジ、 600···プラズマトーチ、 610···プラズマトーチキャリッジ、 700···上位 制御装置、 701, 702…信号伝送路、 710…演算処理装置、 720…記憶部、 721··· レーザカ卩ェプログラム、 722···プラズマ加工プログラム、 723…退避制御プログラム、 724…省電力プログラム、 725…ヘッド高さ調節プログラム、 726…光軸調節プログ ラム、 730…入力装置、 810…レーザ制御装置、 811…ハイトセンサ、 820···プラズ マ制御装置、 821…ハイトセンサ、 830· ··ミラー角度調節装置、 831· ··ピエゾ素子ド ライバ回路、 832…ピエゾ素子駆動電圧演算部、 833· ··レーザヘッド Ύ軸位置検出 部、 834· ··補正データマップ

発明を実施するための最良の形態

[0031] 以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態 の複合熱切断装置は、後述のように、複数種類の熱切断ヘッドを同時にまたは切り 替えて、使用できるようになつている。

実施例 1

[0032] 図 1は、本発明の一実施形態にかかる複合熱切断装置の全体構成を示す平面図 である。図 2から図 5は、さまざまな作業状態にあるときのこの複合熱切断装置を示す 斜視図である。

[0033] 図 1から図 5に示すように、複合切断装置 10は、床に設置された箱状のテーブル 1 2を有する。このテーブル 12の長方形の上面はすのこ状又は格子状になっており、 その上に被切断材である板材 44、 46、 50又は 56が載置される。テーブル 12上の板 材の切断位置を制御するための数値演算処理上、 χ-γ-ζ

直交座標系が定義される。この X-Y-Z直交座標系の X軸はテーブルの上面の長辺に 平行であり（図 1中の横方向）、 Y軸はテーブル 12の上面の短辺に平行であり（図 1中 の縦方向）、 Z軸はテーブル 12の上面に垂直である（図 1中の紙面を貫く方向）。

[0034] テーブル 12の長辺側の隣の床上に、テーブル 12の長辺（X軸）と平行に X軸軌道 1 4が設置される。 X軸軌道 14上に、 2基の切断シャトル、すなわち、レーザビームを用 V、たレーザ切断を行うためのレーザシャトル 16とプラズマアークを用いたプラズマ切 断を行うためのプラズマシャトル 18が搭載される。レーザシャトル 16とプラズマシャト ル 18は、いずれも、 X軸軌道 14に沿って X軸方向に移動可能である。

[0035] レーザシャトル 16は、 X軸軌道 14上を X軸方向に走行可能な移動台車 20を有する 。この移動台車 20に、テーブル 12の上方を Y軸方向に横切るアーム状の Y軸軌道 2 2が固定される。この Y軸軌道 22にキャリッジ 24が搭載され、このキャリッジ 24は、 Y軸 軌道 22に沿って Y軸方向へ移動可能である。このキャリッジ 22に、レーザビームを発 生するレーザヘッド 40力 テーブル 12の方を向いて（下方を向いて）取り付けられて いる。キャリッジ 22は、レーザヘッド 40を Z軸方向に移動させることが可能である。

[0036] また、プラズマシャトル 18は、 X軸軌道 14上を X軸方向に走行可能な移動台車 26 を有する。この移動台車 26に、テーブル 12の上方を Y軸方向に横切るアーム状の Y 軸軌道 28が固定される。この Y軸軌道 28にキャリッジ 30が搭載され、このキャリッジ 3 0は、 Y軸軌道 28に沿って Y軸方向へ移動可能である。このキャリッジ 30に、プラズマ アークを発生するプラズマトーチ 42が、テーブル 12の方を向いて（下方を向いて）取 り付けられている。キャリッジ 30は、プラズマトーチ 42を Z軸方向に移動させることが 可能である。

[0037] 上述したレーザシャトル 16とプラズマシャトル 18は、レーザヘッド 40とプラズマトー チ 42を移動させるための移動装置として機能する。レーザシャトル 16とプラズマシャ トル 18は、それぞれ、レーザヘッド 40とプラズマトーチ 42を、テーブル 12上に載置さ れる板材の表面に臨む作業空間 32内で X、 Y、 Ζ方向に移動させることが可能である 。図から明らかなように、レーザシャトル 16とプラズマシャトル 18が X軸軌道 14上で衝 突しない限りにおいて、レーザヘッド 40とプラズマトーチ 42は、作業空間 32内の異 なる場所で同時に、互いに独立した方向へ独立した変位量だけ自由に移動可能で ある。このことは、レーザ切断とプラズマ切断とが互いに独立して同時並行的に行え ることを意味する。

[0038] X軸軌道 14の両端部には、レーザシャトル退避場所 34とプラズマシャトル退避場所 36力設けられる。レーザシャトル 16がレーザシャトル退避場所 34に位置すると、レー ザシャトル 16はテーブル 12から外れた位置に位置することとなる。それにより、プラズ マシャトル 18がテーブル 12の長辺範囲の全域にわたって移動可能となり、プラズマト ーチ 42はテーブル 12上の作業空間 32の全域に自由に移動できる。他方、プラズマ シャトル 18がプラズマ退避場所 36に位置すると、プラズマシャトル 18はテーブル 12 力も外れた位置に位置することとなる。それにより、レーザシャトル 16がテーブル 12 の長辺範囲の全域にわたって移動可能となり、レーザヘッド 40はテーブル 12上の作 業空間 32の全域に自由に移動できる。

[0039] レーザシャトル 16には、レーザ制御装置 60が搭載されており、また、プラズマシャト ル 18には、プラズマ制御装置 62が搭載されている。レーザ制御装置 60及びプラズ マ制御装置 62には、上位制御装置 64が接続されている。

[0040] 図 6は、レーザ制御装置 60、プラズマ制御装置 62及び上位制御装置 64の構成を 示すブロック図である。

[0041] レーザ制御装置 60は、レーザシャトル 16におけるレーザヘッド 40を X、 Y、 Ζ軸方向 に移動させる動作と、レーザヘッド 40からレーザビームを発生させる動作とを制御す る。また、プラズマシャトル 18には、プラズマ制御装置 62が搭載されており、このプラ ズマ制御装置 62は、プラズマシャトル 18におけるプラズマトーチ 42を X、 Υ、 Ζ軸方向 に移動させる動作と、プラズマトーチ 42からプラズマアークを発生する動作とを制御 する。上位制御装置 64は、レーザ切断の作業手順を指示したレーザ加工プログラム 70及びプラズマ切断の作業手順を指示したプラズマ加工プログラム 72を入力装置 6 9により入力して記憶装置 68に記憶し、そして、レーザカ卩ェプログラムに従ってレー ザシャトル 16によりテーブル 12上の板材に対してレーザ切断が実行されるようレーザ 制御装置 60を制御し、また、プラズマカ卩ェプログラムに従ってプラズマシャトル 18に よりテーブル 12上の板材に対してプラズマ切断が実行されるようプラズマ制御装置 6 2を制御する。

[0042] また、レーザカ卩ェプログラム 70及びプラズマ加工プログラム 72を作成するために、 加工プログラム作成装置 80が設けられる。加工プログラム作成装置 80は、例えばパ 一ソナルコンピュータであり、そこには、レーザカ卩ェプログラム 70及びプラズマ加工プ ログラム 72を作成するためのアプリケーションプログラムがインストールされており、そ のアプリケーションプログラムを実行する。

[0043] 図 7は、加工プログラム作成装置がレーザ加工プログラム 70及びプラズマ加工プロ グラム 72を作成する手順を示したフローチャートである。

[0044] 図 7のステップ S1で、加工プログラム作成装置 80は、板材力 切り出されるべき 1ま たは複数の製品の形状 (外周の形状や穴の形状)を定義した製品形状データ 82、板 材の厚さや材質を指定した板材データ 84、及び製品の加工精度 (寸法精度)を指定 した加工精度データ 86を入力する。そして、加工プログラム作成装置 80は、これらの 入力データ 82、 84、 86に基づいて、ステップ S2から S5の処理を行って、製品形状デ ータ 82により定義された形状の製品を、板材データ 84により指定された厚さと材質 の板材力 切り出すためのレーザカ卩ェプログラム 70及びプラズマ加工プログラム 72 を作成する。レーザカ卩ェプログラム 70及びプラズマカ卩ェプログラム 72は、力！]ェプログ ラム作成装置 80からオンラインで又はオフラインで、上位制御装置 64に入力される。

[0045] ところで、板材力 或る製品を切り出すためには、当然、その製品の形状に応じた 切断ラインに沿って板材が切断される。一つの製品を切り出すための切断ラインとし て、少なくとも、その製品の外周（輪郭）に該当する切断ラインがあり、さらに、その製 品が内側に穴をもつ場合には、その穴の内周に該当する切断ラインもある。穴が複 数あれば、それぞれの穴に該当する複数の切断ラインがある。このように、各製品は 、その形状に応じた 1以上の切断ラインをもつ。通常、 1枚の板材から複数の製品が 切り出されることになるので、 1枚の板材に対して多数の切断ラインが設定される。

[0046] さて、上述したカ卩ェプログラム作成装置 80は、図 7のステップ S2で、製品形状デー タ 82により定義された 1又は複数の製品の形状に基づいて、その 1又は複数の製品 のネスティング (すなわち、それらの製品を板材のどの場所力も切り出すかという製品 の板材上での配置の設計）を行い、そして、ネスティングの結果に基づいて、それら 製品の切断ラインを板材上の座標値を用いて決定する。その後、加工プログラム作 成装置 80は、ステップ S3で、それらの切断ラインを、レーザヘッド 40により切断される べきレーザ切断タイプと、プラズマトーチ 42により切断されるべきプラズマ切断タイプ とに分類する。この切断ラインの分類は、それぞれの切断ラインの幾何学的特性 (例 えば、切断ラインの長さ、切断ラインが製品の外周に該当するか穴に該当するかの種 別、切断ラインが該当する製品又は穴のサイズ又は径長など）、加工精度、又は板材 の厚さなどに基づいて行われる。例えば、次の分類方法 (1)から (6)の内のいずれか 1 に基づ!/、て又は 2以上の分類方法の組み合わせに基づ 、て、この分類が行われる。

[0047] (1) 板材の厚さに応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプの分類を行う。例 えば、レーザ切断に適した又はプラズマ切断に不向きな所定の閾値 (例えば、 6mm )より薄い板材の場合、その板材の切断ラインは全てレーザ切断タイプに分類する。 また、プラズマ切断に適した又はレーザ切断に不向きな所定の閾値 (例えば、 20m m)より厚 、場合、その板材の切断ラインは全てプラズマ切断タイプに分類する。

[0048] (2) 要求される加工精度に応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプの分類 を行う。例えば、レーザ切断に適した又はプラズマ切断に不向きな、寸法誤差が所定 の閾値（例えば、プラスマイナス 0. 3mm、又はプラスマイナス 0. 1mm)未満という高 い加工精度を要求された切断ラインは、レーザ切断タイプに分類する。また、プラズ マ切断に適した又はレーザ切断に不向きな、寸法誤差が所定の閾値 (例えば、ブラ スマイナス 0. 3mm)以上という高くない加工精度が要求された切断ラインは、プラズ マ切断タイプに分類する。

[0049] (3) 切断ラインの長さに応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプの分類を行 う。例えば、切断開始位置から切断終了位置までの連続切断長が所定の閾値未満 である短い切断ラインは、レーザ切断タイプに分類する。また、連続切断長が所定の 閾値以上である長 、切断ラインは、プラズマ切断タイプに分類する。

[0050] (4) 切断ラインが製品の外周に該当するか穴に該当するかにより、レーザ切断タイ プとプラズマ切断タイプの分類を行う。例えば、製品の外周に該当する切断ラインは プラズマ切断タイプに分類し、穴に該当する切断ラインは、レーザ切断タイプに分類 する。

[0051] (5) 切断ラインが囲む領域の直径もしくは面積、又は切断ラインの曲率に応じて、 レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプの分類を行う。すなわち、製品の外周又は穴 に該当する切断ラインの場合、その製品又は穴の直径（円形でない場合は、最長径 、最短径又は平均径など)、もしくは、その製品又は穴の面積が、所定の閾値未満で ある場合 (要するに、製品又は穴のサイズが所定氏閾値より小さい場合)、その切断 ラインはレーザ切断タイプに分類し、所定閾値以上である場合 (要するに、製品又は 穴のサイズが所定閾値以上である場合）には、その切断ラインはプラズマ切断タイプ に分類する。或いは、切断ラインの最大、最少又は平均の曲率半径が所定閾値未満 である場合、その切断ラインはレーザ切断タイプに分類し、所定閾値以上である場合 、その切断ラインはプラズマ切断タイプに分類する。

[0052] (6) 製品の穴の数に応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプの分類を行う。

すなわち、穴の数が所定閾値以上である穴の多い製品の外周及び穴に該当する切 断ラインはレーザ切断タイプに分類し、穴の数が所定閾値未満である穴の少ない製 品の外周及び穴に該当する切断ラインはプラズマ切断タイプに分類する。 [0053] このようにして、加工プログラム作成装置 80は、図 7のステップ S3で、板材上にネス ティングされた製品の切断ラインを、その板材の厚さ、加工精度又はそれぞれの切断 ラインの幾何学的な特性に応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプに分類す る。その後、加工プログラム作成装置 80は、図 7のステップ S4で、レーザ切断タイプに 分類された切断ラインと板材データ 84とカ卩ェ精度データ 86に基づいてレーザカロェ プログラム 70を作成し、また、ステップ S5で、プラズマ切断タイプに分類された切断ラ インと板材データ 84とカ卩ェ精度データ 86に基づいてプラズマ加工プログラム 72を作 成する。レーザカ卩ェプログラム 70は、レーザ切断タイプの切断ラインのみに沿ってレ 一ザヘッド 40により板材を切断するための手順の指示を記述したものであり、他方、 プラズマ加工プログラム 72は、プラズマ切断タイプの切断ラインのみに沿ってプラズ マトーチ 42により板材を切断するための手順の指示を記述したものである。従って、 この複合切断装置 10では、 1枚の板材から 1又は複数の製品を切断する場合、その 板材の厚さ、加工精度、又はそれぞれの切断ラインの幾何学的な特性に応じて、レ 一ザヘッド 40とプラズマトーチ 42が使い分けられることになる。

[0054] 図 2から図 5は、レーザヘッド 40とプラズマトーチ 42の使い分けの幾つかの例を示 している。

[0055] 図 2には、板材の厚さに応じてレーザヘッド 40とプラズマトーチ 42が使い分けられ る例が示されている。

[0056] 図 2に示すように、テーブル 12の上面の図中左側の領域 47に、上述した分類方法 によりレーザ切断を適用すべきと判断された所定閾値厚より薄い板材 44, 44、 44が 置かれている。そして、レーザシャトル 16が、レーザカ卩ェプログラム 70 (図 6)に従い、 作業空間 32 (図 1)中の上記領域 47に対応する空間内を移動しながら、薄板材 44, 44、 44の切断を行う。また、テーブル 12の上面の図中右側の領域 48に、上述した 分類方法によりプラズマ切断を適用すべきと判断された所定閾値厚より厚い板材 46 が置かれている。そして、プラズマシャトル 18が、プラズマ加工プログラム 72 (図 6)に 従い、作業空間 32 (図 1)中の上記領域 48に対応する空間内を移動しながら、厚い 板材 46の切断を行う。

[0057] 板材 44, 44、 44、 46のためのレーザカ卩ェプログラム 70及びプラズマ加工プログラ ム 72の作成工程では、既に説明したように、プログラム作成装置 80が、薄板材 44, 4 4、 44の厚さから、薄板材 44, 44、 44の切断ラインを全てレーザ切断タイプに分類し てレーザカ卩ェプログラム 70を作成し、他方、厚板材 46の厚さから、厚板材 46の切断 ラインを全てプラズマ切断タイプに分類してプラズマ加工プログラム 72を作成する。 作業員が、薄板材 44, 44、 44をテーブル 12の上面の左側領域 47に配置し、厚板 材 46を右側領域 48に配置し、そして、レーザカ卩ェプログラム 70及びプラズマ力卩ェプ ログラム 72を上位制御装置 64 (図 6)に入力して加工を指示すると、レーザ加工プロ グラム 70によりレーザシャトル 16が制御され、プラズマ加工プログラム 72によりプラズ マシャトル 18が制御され、それにより、レーザシャトル 16による薄板材 44, 44、 44の 切断と、プラズマシャトル 18による厚板材 46の切断と力 互いに独立して同時並行 的に行われる。

[0058] 上記の例のように、テーブル 12上の左側領域 47をレーザ切断用の加工領域として 、また、右側領域 48をプラズマ切断用の加工領域として、使い分けることが可能であ る。また、例えば中央の領域 49を、レーザ切断とプラズマ切断とを組み合わせて同じ 板材を切断するための組合せ加工領域として使うこともできる。このような領域の使 ヽ 分けは、作業者にとり便利であることが多い。

[0059] 図 3と図 4には、レーザ切断とプラズマ切断とを組み合わせて同じ板材を切断する 例が示されている。

[0060] 図 3に示すように、テーブル 12上にレーザ切断とプラズマ切断の双方が適用可能 な厚さをもった複数枚の板材 50、 50、…が載置されている。これらの板材 50, 50、 …の各々からは、例えば図 8Aに示すように、穴 92をもった製品 90、 90、…や、サイ ズゃ形状の異なる製品 90、 90、…ゝ 96、 96、 96、…ゝ 98など、複数の製品 90、 90、 …ゝ 96、 96、 96、…ゝ 98力切り出される予定になっている。これらの製品 90、 90、… 、 96、 96、 96、 · ··、 98の切断ラインは、既に説明したように、上述した分類方法によ り、その幾何学特性や加工精度などに応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイ プに分類され、そして、レーザ切断タイプの切断ラインに基づいてレーザ化カ卩ェプロ グラム 70が、また、プラズマ切断タイプの切断ラインに基づいてプラズマカ卩ェプロダラ ム 77が作られ、上位制御装置 64に入力される。 [0061] 図 3に示すように、レーザシャトル 16が、レーザ化加工プログラム 70に基づいて、テ 一ブル 12上の作業領域 32 (図 1)を図中右から左へ移動しながら、板材 50, 50、… のレーザ切断タイプの切断ラインだけを切断していく。例えば、図 8Bに示すように、 製品 90、 90、…の/ J、さい穴の内周 92、 92、…や、 /J、さい製品 96、 96、…の外周 10 0、 100、…などに該当する切断ライン力 レーザ切断により切断される。

[0062] 続いて、図 4に示すように、プラズマシャトル 18が、レーザシャトル 16の後から、作 業領域 32 (図 1)を図中右力も左へ移動しながら、板材 50、 50、…のプラズマ切断タ イブの切断ラインだけを切断していく。例えば、図 8Cに示すように、大きい製品 90、 9 0、 · ··、 98の外周 94、 94、 · ··、 102に該当する切断ライン力 プラズマ切断により切 断される。

[0063] レーザシャトル 16とプラズマシャトル 18は、両者が衝突しない限りにおいて、互いに 独立して X、Y及び Z軸方向の移動を行いつつレーザ切断とプラズマ切断を同時並行 的に進めていく。各製品に対するレーザ切断とプラズマ切断の実行順序は、上記の ようにレーザ切断が先でプラズマ切断が後という順序に限らず、その逆でもよいし、交 互の複数回の繰り返しでもよいが、上記の分類方法に基づけば、穴や小さい製品を 切断するレーザ切断を先行させ、外周や大きい製品を切断するプラズマ切断を後か ら行う順序が、切り出された製品のテーブル上での位置ずれなどを防止する上で都 合が良い場合が多い。

[0064] 図 5は、レーザ切断では難しい厚い板材をプラズマ切断のみで切断する例を示す。

[0065] 図 5に示すように、レーザシャトル 34は退避場所 34に入っており、プラズマシャトル 18が作業領域 32 (図 1)の全域を自由に移動しながら、テーブル 12上の厚板材 56 を切断する。また、この例とは逆に、レーザ切断のみで切断すべき板材のみがテープ ル 12上にある場合には、プラズマシャトル 18を退避場所 36に入れておき、レーザシ ャトル 34を作業領域 32 (図 1)の全域に自由に移動させて切断を行わせることもでき る。

[0066] 以上説明した複合切断装置 10によると、以下に説明するように、切断のランニング コストを効果的に低減することができる。

[0067] 図 9は、切断条件の違いによるレーザ切断とプラズマ切断のランニングコストの概略 変化を示す。

[0068] 図 9において、グラフ 110は、プラズマ切断の 1製品当たりのランニングコストの変化 を示し、グラフ 112は、レーザ切断の 1製品当たりのランニングコストの変化を示す。 図示のように、 1つの製品に含まれる穴の数について検討すると、穴の数がある程度 より少ない場合、その製品を切断するためのランニングコストはプラズマ切断の方が レーザ切断より安い。逆に、穴の数がある程度より多いと、その製品の切断ランニング コストはレーザ切断の方がプラズマ切断より安い。また、 1つの製品に含まれる 1以上 の切断ライン (外周や穴の内周など）の連続する長さの平均値について検討すると、 その連続切断長の平均値がある程度より長!、場合、その製品の切断ランニングコスト はプラズマ切断の方がレーザ切断より安ぐ逆に、その連続切断長の平均値がある 程度より短いと、その製品の切断ランニングコストはレーザ切断の方がプラズマ切断 より安い。

[0069] このようにレーザ切断とプラズマ切断のランニングコストの大小関係が切断条件によ つて変わる理由は、レーザ切断とプラズマ切断ではランニングコストの原因が異なるこ とによる。レーザ切断のランニングコストの大部分は電気とガスのコストである。レーザ 切断の電気とガスのコストは、プラズマ切断のそれよりも大きい。一方、プラズマ切断 のランニングコストでは、電気とガスのコストに加えて電極などの消耗品のコストがあり

、この消耗品のコストは全コストの三分の二程度を占める。電極などの消耗品の消耗 は、プラズマアークの点火時に最も大きいので、プラズマ切断のコストは点火回数に 最も大きく影響される。その結果、連続して長い距離を切断する場合には、プラズマ 切断の方がレーザ切断よりコスト安であるが、短い距離を多数回切断する場合 (点火 回数が多い）には、レーザ切断の方がプラズマ切断よりコストが安い。

[0070] さらに、レーザ切断はプラズマ切断より高いカ卩ェ精度に対応できるという利点があり 、他方、プラズマ切断はレーザ切断より厚い板材が切断できるという利点がある。一 般に、高い加工精度が要求されるものには、小さな製品や薄い板材カも切り出す製 品が多いという傾向がある。

[0071] このような事情から、レーザ切断の方がプラズマ切断よりコスト的に有利である場合 として、穴が多い製品の穴、連続する切断長が短い切断ライン、小さな (高精度の)製 品、薄板 (高精度)の製品、ピアツシングだけの加工などが挙げられる。逆に、プラズ マ切断の方がレーザ切断よりコスト的に有利である場合として、大きな製品の外周、 連続する切断長が長い切断ライン、厚板の製品などが挙げられる。

[0072] 上述した複合切断装置 10では、既に説明したような分類方法で切断ラインを分類 しており、その分類方法によれば、上記力 判るように、レーザ切断とプラズマ切断の うち、できるだけランニングコストの安い方の切断方法が各切断ラインに適用されるこ とになる。分類方法を適切に設定することで、図 9のグラフ 110と 112が交差した点、 つまり、切断のランニングコストが最少になる点で切断加工を行うよう、レーザ切断と プラズマ切断を使 、分けることが可能である。

[0073] また、上述した複合切断装置 10では、レーザシャトル 16とプラズマシャトル 18がそ れぞれ独立して移動しながら同時並行的に切断加工を行うことができるので、切断加 ェの効率を向上させることも容易である。

実施例 2

[0074] 次に、図 10〜図 24に基づいて、本発明の第 2実施例を説明する。本実施例では、 後述のように、略 C字状のフレームの同一面側にレーザヘッド及びプラズマトーチを それぞれ移動可能に取り付けてあり、いわゆる片持ち方式で各熱切断ヘッドを支持 している。本実施例では、前記第 1実施例の説明を適宜援用することができるため、 以下の説明では、主として相違点を中心に述べる。

[0075] 図 10は、本実施例による複合熱切断装置 10Aの構成概要を示す説明図である。

図 11は、複合熱切断装置 10Aの斜視図である。本実施例の複合熱切断装置 10A は、例えば、それぞれ後述するように、加工装置本体（200, 300, 500, 600等）と、 加工装置本体を制御するための制御装置（700, 810, 820)とを備えて構成するこ とがでさる。

[0076] 先に加工装置本体の構成を簡単に説明する。加工装置本体のより詳細な構成は、 他の図面を参照しながら後述する。テーブル 200は、第 1実施例で述べたテーブル 1 2と同様に、床上に設置されており、箱形状に形成されている。テーブル 200の上面 は、簀の子状または格子状に形成されており、板材 210が載置される。

[0077] テーブル 200に置かれた板材 210を切断するために、本実施例にお!、ても、 X-Y- Z直交座標系が定義される。図 11にも示すように、 X軸は、テーブル 200の長辺に平 行であり（図 10中の紙面を貫く方向）、 Y軸はテーブル 200の短辺に平行であり（図 1 0中の横方向）、 Z軸はテーブル 200に垂直である。

[0078] テーブル 200の一方の長辺に沿うようにして（即ち、 X軸方向と平行に）、テープノレ 2 00の近傍に台座部 300が設置される。この台座 300には、 X軸軌道 301, 301が設 けられている。台座 300の上には、移動支持部 310が X軸方向に移動可能に取り付 けられてる。

[0079] 移動支持部 310は、台座 300から上方に突出するようにして設けられている。図 11 にも示すように、移動支持部 310には、テーブル 200の上方を Y軸方向に跨ぐように して、アーム部 320がー体的に設けられている。アーム部 320の基端側 P1は、移動 支持部 310に固定されており、アーム部 320の先端側 P2は、テーブル 200の上方を 横切るようにして形成されて 、る。アーム部 320の有する X軸方向の両面のうち一方 の面には、 Y軸軌道 330, 330力設けられている。この Y軸軌道 330, 330には、レー ザヘッド 500及びプラズマトーチ 600がそれぞれ Y軸方向に移動可能に取り付けら れている。レーザヘッド 500及びプラズマトーチ 600は、テーブル 200の方を向くよう にしてアーム部 320に取り付けられて!/、る。

[0080] レーザヘッド 500は、レーザ発振装置 410から光学系ボックス 420及びガイド筒 43 0を介して入射されたレーザ光線を、板材 210に向けて出射等することにより、板材 2 10を切断する。レーザヘッド 500は、キャリッジ 520 (図 12参照）に搭載されており、 キャリッジ 520は、 Y軸軌道 330, 330に沿って Y軸方向に移動可能に取り付けられ ている。キャリッジ 520は、レーザヘッド 500を Z軸方向に移動させることができるよう になっている。従って、レーザヘッド 500は、 X軸方向、 Y軸方向及び Z軸方向にそれ ぞれ移動可能である。

[0081] レーザヘッド 500は、プラズマ加工が行われている場合に、アーム部 320の根元近 傍に設けられた退避領域 A3に退避する（図 13参照)。退避領域 A3には遮蔽部 340 が設けられている。遮蔽部 340は、作業空間 A1と退避領域 A3との間を少なくとも部 分的に遮蔽することにより、プラズマ加工時の熱等がレーザヘッド 500に影響するの を抑制する。 [0082] プラズマトーチ 600は、プラズマアークを発生させることによって板材 210を切断す るものである。プラズマトーチ 600は、キャリッジ 610 (図 12参照）に搭載されている。 このキャリッジ 610は、 Y軸軌道 330, 330に沿って Y軸方向に移動可能に取り付け られている。キャリッジ 610は、プラズマトーチ 600を Z軸方向に移動させることができ る。従って、プラズマトーチ 600は、 X軸方向、 Y軸方向及び Z軸方向にそれぞれ移 動可能である。プラズマトーチ 600は、レーザ力卩ェが行われている場合に、アーム部 320の先端近傍に設けられた退避領域 A2に退避する（図 12参照)。

[0083] 詳細はさらに後述する力 本実施例の複合熱切断装置 10Aは、レーザヘッド 500 またはプラズマトーチ 600のいずれか一方を、作業空間 A1に配置させることにより、 レーザカ卩ェまたはプラズマ加工の 、ずれかを実行する。レーザ力卩ェが行われて！/、る 間、プラズマトーチ 600は、プラズマトーチ退避領域 A2に退避される。これにより、レ 一ザヘッド 500は、プラズマトーチ 600に邪魔されることなぐ全作業空間 A1を自在 に移動して、板材 210をカ卩ェすることができる。これとは逆に、プラズマ加工が行われ ている間、レーザヘッド 500はレーザヘッド退避領域 A3に退避されるため、プラズマト ーチ 600は、レーザヘッド 500に邪魔されることなぐ作業空間 A1全体を自在に移動 可能である。

[0084] 移動支持部 310には、レーザ発振装置 410及び光学系ボックス 420がそれぞれ設 けられている。レーザ発振装置 410は、レーザ光源 411から所定出力のレーザ光線 を出力させるものである。光学系ボックス 420は、レーザ発振装置 410から出力され たレーザ光線の光路を折り曲げて、レーザヘッド 500に向けて供給するものである。

[0085] レーザヘッド 500の上部には、接続部 510が設けられており、この接続部 510には ガイド筒 430が接続されている。このガイド筒 430は、例えば、蛇腹構造のように、伸 縮自在に構成されている。ガイド筒 430は、その一端側が光学系ボックス 420の出射 部に接続されており、その他端側がレーザヘッド 500の接続部 510に接続されている 。接続部 510には、ガイド筒 430から矢示 R2方向に入射したレーザ光線を矢示 R3方 向に反射させるための折り返しミラー 511が設けられて 、る。

[0086] 次に、制御装置の構成を説明する。本実施例の制御装置は、前記実施例と同様に 、例えば、上位制御装置 700と、レーザ制御装置 810と、プラズマ制御装置 820と、 を備免ることができる。

上位制御装置 700は、前記実施例と同様に、例えば、演算処理装置 710と、記憶 装置 720と、入力装置 730とを備えて構成することができる。これら各装置 710, 720 , 730は、通信経路 701を介して相互に接続されている。また、演算処理装置 710と レーザ制御装置 810及びプラズマ制御装置 820とは、別の通信経路 702を介して接 続されている。

[0087] 記憶装置 720には、レーザカ卩ェプログラム 721と、プラズマ加工プログラム 722と、 退避制御プログラム 723と、省電力プログラム 724と、ヘッド高さ調節プログラム 725と 、光軸調整プログラム 726とがそれぞれ記憶されている。レーザカ卩ェプログラム 721, プラズマ加工プログラム 722は、加工プログラム作成装置 80によって作成されるもの で、入力装置 730を介して記憶装置 720に記憶される。

[0088] 退避制御プログラム 723は、加工の種類に応じて、レーザヘッド 500及びプラズマト ーチ 600を所定の場所 A2, A3にそれぞれ退避させるプログラムである。省電力プロ グラム 724は、レーザカ卩ェに関する電力を低減させるプログラムである。ヘッド高さ調 節プログラム 725は、レーザヘッド 500または Z及びプラズマトーチ 600と板材 210と の間の高さを調節するためのプログラムである。光軸調節プログラム 726は、レーザ ヘッド 500の Y軸方向位置に応じて、レーザヘッド 500に入射させるレーザ光線の光 軸を微調整させるためのプログラムである。これら各プログラム 723〜726の詳細は、 それぞれ後述する。

[0089] レーザ制御装置 810は、レーザヘッド 500の X軸、 Y軸及び Z軸のそれぞれにおけ る位置制御と、レーザビームの作動とをそれぞれ制御する。レーザ制御装置 810は、 ハイトセンサ 811を備えることができる。このハイトセンサ 811は、例えば、レーザ光線 等を用いた非接触式センサとして構成することができる。レーザ制御装置 810は、へ ッド高さ調節プログラム 725に従って、レーザ力卩ェを行う前にレーザヘッド 500と板材 210との高さを計測して調整する。その後、レーザ制御装置 810は、レーザ加工プロ グラム 721に従ってレーザヘッド 500を制御する。また、レーザ制御装置 810は、省 電力プログラム 724に従って、レーザ発振装置 410の作動を制御する。さらに、レー ザ制御装置 810は、光軸調節プログラム 726に従って、レーザヘッド 500に供給する レーザ光線の光軸を微調整する。これらの各制御は、上位制御装置 700からの指示 によってそれぞれ実行される。

[0090] プラズマ制御装置 820は、プラズマトーチ 600の X軸、 Y軸及び Z軸のそれぞれに おける位置制御と、プラズマアークの作動とをそれぞれ制御する。プラズマ制御装置 820は、ハイトセンサ 821を備えることができる。このハイトセンサ 821は、例えば、機 械式リミットスィッチ等を用いた接触式センサとして構成可能である。プラズマ制御装 置 820は、ヘッド高さ調整プログラム 725に従って、プラズマ加工を行う前に、プラズ マトーチ 600と板材 210との間の距離を調整する。後述のように、レーザ加工の際に 計測されたデータをプラズマ加工に利用することができる。プラズマ制御装置 820も 、上位制御装置 700からの指示に基づいて、プラズマカ卩ェに関する制御を行うように なっている。

[0091] 図 12は、複合熱切断装置 10Aを X軸方向の正面から見た図である。なお、図 11, 図 12及び図 13は、説明の便宜上、複合熱切断装置 10Aの概略をそれぞれ示して いるため、各図の細部は一致しない。図 12は、レーザ加工を行う場合を示す。レーザ 加工を行う場合、レーザヘッド 500はテーブル 200上の作業空間 A1に位置し、プラ ズマトーチ 600は図中の左側に設けられた退避領域 A2に退避する。レーザヘッド 50 0は、作業空間 A1を自在に移動することができる。

[0092] 図 13は、プラズマ加工を行う場合を示す正面図である。プラズマ力卩ェを行う場合、 プラズマトーチ 600は作業空間 A1に位置し、レーザヘッド 500は図中の右側に設け られた退避領域 A3に退避する。プラズマトーチ 600は、作業空間 A1を自在に移動す ることがでさる。

[0093] 図 14は、退避制御処理を示すフローチャートである。この退避制御処理は、例えば 、演算処理装置 710が記憶装置 720に記憶されている退避制御プログラム 723を読 み込んで実行し、所定の指示をレーザ制御装置 810,プラズマ制御装置 820にそれ ぞれ与えることにより、実現される。

[0094] 上位制御装置 700は、記憶装置 720に記憶されたカ卩ェプログラム 721, 722を解 祈し (S11)、これから行おうとする加工の種別がレーザカ卩ェであるかプラズマ加工で あるかを判定する（S 12)。レーザカ卩ェであると判定した場合、上位制御装置 700は、 プラズマ制御装置 820に退避指令を与える。これにより、図 15 (A)に示すように、プ ラズマトーチ 600はプラズマトーチ退避領域 A2に退避する（S 13)。

[0095] プラズマトーチ 600を退避領域 A2に退避させた後、上位制御装置 700が、レーザ 加工プログラム 721に基づいた指令をレーザ制御装置 810に与えると、レーザ加工 が開始される（S14)。レーザ加工が終了すると（S15)、上位制御装置 700は、板材 210に関する全ての加工が終了した力否かを判定する（S16)。別の加工プログラム が存在する場合 (S16： YES)、再び S 11に戻ってカ卩工種別が判定される。

[0096] 一方、プラズマカ卩ェであると判定された場合、上位制御装置 700は、レーザ制御装 置 810に退避指令を与える。これにより、図 15 (B)に示すように、レーザヘッド 500は レーザヘッド退避領域 A3に退避する（S 17)。レーザヘッド 500を退避させた後、上 位制御装置 700は、プラズマカ卩ェプログラム 722に基づ 、た指令をプラズマ制御装 置 820に与え、プラズマ加工を行わせる（S 18)。プラズマ加工が終了すると（S19)、 板材 210に関する全ての加工が終了した力否かを判定する（S16)。

[0097] ここで、レーザヘッド退避領域 A3と作業空間 A1との間の境界には、遮蔽部 340が 設けられている。遮蔽部 340は、プラズマカ卩ェ時に生じる高温やガス等から、レーザ ヘッド 500を保護するものである。

[0098] 本実施例は上述のように構成されるので、以下の効果を奏する。本実施例では、い わゆる片持ち支持方式を採用し、テーブル 200を跨ぐアーム部 320にレーザヘッド 5 00及びプラズマトーチ 600をそれぞれ取り付ける構成とした。従って、テーブル 200 の両側力も可動アームを支持するという、いわゆる両持ち支持方式に比べて、構造を 簡素化することができ、製造コストを低減できる。

[0099] 本実施例では、レーザ力卩ェ中はプラズマトーチ 600を作業空間 A1の外部に退避さ せ、また、プラズマ加工中はレーザヘッド 500を作業空間 A1の外部に退避させる構 成とした。従って、レーザヘッド 500は、プラズマトーチ 600の制約を受けることなぐ 作業空間 A1内を自在に移動してレーザ加工を行うことができ、一方、プラズマトーチ 600は、レーザヘッド 500の制約を受けることなぐ作業空間 A1内を自在に移動して プラズマ加工を行うことができる。

[0100] 本実施例では、アーム部 320の根元側にレーザヘッド退避領域 A3を、アーム部 32 0の先端側にプラズマトーチ退避領域 A2をそれぞれ設け、レーザヘッド 500はアーム 部 320の根元側寄りに、プラズマトーチ 600はアーム部 320の先端側寄りにそれぞ れ設ける構成とした。この結果、レーザヘッド 500がレーザヘッド退避領域 A3に退避 している場合、伸縮自在のガイド筒 430の長さを最短にすることができ、レーザヘッド 500及びガイド筒 430の両方を、例えば、プラズマカ卩ェ時の熱やガス等力も保護する ことができる。なお、これとは逆に、レーザヘッド退避領域をアーム部 320の先端側寄 りに設けることも考えられる。しかし、この場合は、レーザヘッド 500が退避すると、ガ イド筒 430の長さは最大となり、最大長で作業空間 A1上に露出する。従って、ガイド 筒 430が外部の影響を受ける可能性が高くなる。

[0101] 本実施例では、レーザヘッド退避領域 A3と作業空間 A1との間に遮蔽部 320を設け る構成とした。従って、レーザヘッド 500を作業空間 A1で行われているプラズマカロェ 力も保護することができ、信頼性が向上する。

実施例 3

[0102] 次に、図 16,図 17に基づいて、本発明の第 3実施例を説明する。本実施例では、 レーザカ卩ェ時の電力消費量を低減させる。図 16は、レーザカ卩ェプログラムを生成す る処理の概要を示すフローチャートである。加工プログラム作成装置 80は、製品形状 データ 82と（S21)、板材データ 84と (S22)、加工精度データ 86 (S23)とがそれぞ れ与えられると、製品の配置 (ネスティング)を行 、 (S24)、切断ラインデータを生成 する（S25)。

[0103] 加工プログラム作成装置 80は、前記第 1実施例で述べたと同様に、切断ラインデ ータを、レーザカ卩ェまたはプラズマカ卩ェのいずれか〖こ分類する（S26)。レーザ加工 に適した切断ラインデータである場合、加工プログラム作成装置 80は、レーザ力卩ェプ ログラムを生成する（S28)。プラズマ加工に適した切断ラインデータの場合、加工プ ログラム作成装置 80は、プラズマカ卩ェプログラムを作成する（S29)。

[0104] そして、加工プログラム作成装置 80は、作成されたカ卩ェプログラムを解析して、例 えば、レーザ発振装置 410を制御するためのコマンドを挿入する（S29)。この追加さ れるコマンドとしては、例えば、レーザ発振装置 410の立上げ指令及び立下げ指令 を挙げることができる。立上げ指令とは、レーザ光線を供給できるようにウォームアツ プさせる命令である。レーザ力卩ェが開始されるタイミングに間に合うように、立下げ指 令が追加される。立下げ指令とは、レーザ発振装置 410を休止させる命令である。休 止状態に置かれると、レーザ発振装置 410の消費電力は低下する。

[0105] 切断ラインデータの処理に力かる時間は、例えば、切断ラインの長さゃ板材 210の 厚さ等に基づいて求めることができる。従って、レーザ力卩ェが開始されるまでの待ち 時間も推定することができる。この待ち時間が所定時間以上である場合、立下げ指令 を加工プログラムに追加することにより、レーザ発振装置 410の待機電力を低減でき る。ここで、所定時間とは、レーザ発振装置 410の立上げ時間に略等しい。待ち時間 の方が、安定したレーザ発振を行うために必要な時間よりも長い場合に、レーザ発振 装置 410を休止させる。このように、加工プログラムを作成する段階で、レーザ発振装 置 410を作動させる力休止させるかを明示することができる。

[0106] 図 17に基づき、レーザ加工時の省電力運転を実現する別の例を説明する。図 17 は、レーザカ卩ェ時の電力を節約する省電力加工処理の概要を示すフローチャートで ある。

[0107] 上位制御装置 700は、記憶装置 720に記憶された加工プログラムを読込み（S41) 、加工プログラム中にレーザ加工が含まれているか否かを判定する（S42)。レーザ 加工が含まれている場合 (S42 : YES)、上位制御装置 700は、レーザ発振装置 410の 立上げを指令する（S43)。レーザ発振装置 410が立ち上がって、レーザ光線を安定 して出力できるようになると、レーザ力卩ェが開始される（S44)。レーザ力卩ェが終了す ると（S45)、上位制御装置 700は、板材 210に関する^卩ェが終了した力否かを判 定する（S46)。未処理の加工プログラムが存在する場合、 S41に戻る。

[0108] 一方、次に実行すべき加工プログラムにレーザ力卩ェが含まれていない場合 (S42 :N 0)、上位制御装置 700は、レーザ発振装置 410の立下げを指令する（S47)。これに より、レーザ発振装置 410は、必要最低限の電力消費で待機する。そして、プラズマ 加工が行われ (S44)、やがてプラズマ力卩ェが終了する（S46)。

[0109] このように構成される本実施例では、前記第 2実施例で述べた作用効果に加えて、 レーザ加工時の電力消費量を低減することができる。従って、複合熱切断装置 10A の運転コストを低減することができる。 実施例 4

[0110] 次に、図 18,図 19に基づいて、本発明の第 4実施例を説明する。本実施例では、 レーザヘッド 500とプラズマトーチ 600との間で、ヘッド高さの測定に関してデータを 共用する。

[0111] 図 18は、レーザ力卩ェに際して測定されたデータをプラズマ加工にも利用する様子 を示すカ卩ェ処理のフローチャートである。レーザ力卩ェを行うに際して、上位制御装置 700は、レーザヘッド 500から板材 210までの距離 HIを測定させる（S51)。この距離 測定は、非接触式のノ、イトセンサ 811により行うことができる。

[0112] レーザ制御装置 810は、測定された距離 HIに基づいて、レーザヘッド 500の高さを 微調整し (S52)、レーザ力卩ェを開始する（S53)。レーザ力卩ェが終了すると（S54)、 次にプラズマ力卩ェが行われる。

[0113] プラズマ制御装置 820がハイトセンサ 821を備えている場合、このプラズマ用のハ イトセンサ 822を用いて、プラズマトーチ 600と板材 210との間の距離 H2を改めて計 測することもできる。しかし、この場合、距離 H2を改めて計測する時間を必要とし、レ 一ザ力卩ェカもプラズマカ卩ェへの切替時間がかかる。特に、プラズマ用のハイトセンサ 821が接触式センサの場合は、測定時間が長くなるため、切替時間も増加する。

[0114] そこで、本実施例では、同一の加工対象である板材 210について、レーザ加工が 先に行われている場合、そのレーザ加工時に計測された距離 HIを利用する。即ち、 上位制御装置 700は、レーザヘッド 500と板材 210との間の距離 HIに基づいて、こ の板材 210とプラズマトーチ 600との間の距離 H2を算出する（S55)。 X-Y-Z座標系 におけるプラズマトーチ 600及びレーザヘッド 500のそれぞれの取付位置は既知で あるから、両者の高さ位置の差分 Δ Ηと距離 HIとに基づいて、プラズマトーチ 600と 板材 210との間の距離 H2を算出することができる（Η2 = Η1 + Δ H)。

[0115] 上位制御装置 700は、算出された距離 H2に基づいて、プラズマトーチ 600の高さ を微調整させた後、プラズマ加工を開始させる（S56)。プラズマ加工が終了すると（S 57)、別の板材について次の加工を行うか否かを判定し（S58)、別の板材について 加工を行う場合（S58 :YES)、 S51に戻る。

[0116] 図 19は、図 18の例とは逆に、プラズマ力卩ェに際して計測されたデータをレーザカロ ェにも利用する場合を示すフローチャートである。上位制御装置 700は、プラズマト ーチ 600と板材 210との間の距離 H2を測定させて（S61)、プラズマ加工を実行させ ¾ (S62, S63, S64)。

[0117] プラズマ加工力もレーザ力卩ェに切り替える場合、既に計測済の距離 H2に基づいて 、レーザヘッド 500と板材との間の距離 HIを算出し (S65)、レーザ加工を実行させる (S66, S67)。例えば、板材が変更されて別の加工を行う場合 (S68 : NO)、 S61に戻 る。

[0118] このように構成される本実施例も、第 2実施例と同様の作用効果を発揮する。これに カロえて、本実施例では、先行して行われた加工において計測された距離データを、 後続する別の種類の加工において利用する構成とした。従って、同一の板材に対す るレーザ力卩ェとプラズマカ卩ェとの切替時間を短縮することができ、効率を高めることが できる。

[0119] 特に、非接触による高精度な距離測定を行うレーザ加工が先行する場合、この高 精度かつ短時間の距離データに基づいて、プラズマ加工時の距離 H2を高精度かつ 短時間で算出可能である。これに対し、もしもプラズマ加工がレーザ力卩ェに先行する 場合、接触式のハイトセンサ 821による距離 H2の測定が最初に行われる。しかし、接 触式ノヽイトセンサ 821は、非接触式のハイトセンサ 811に比べて一般的に精度が劣り 、測定時間も長くなる。本実施例では、プラズマ加工に際して測定された距離 に 基づいて、レーザヘッド 500と板材との距離 HIを算出する場合も示したが（図 19)、 図 18と共に述べたように、レーザ加工に際して測定された距離 HIに基づいて、ブラ ズマトーチ 600と板材との距離 H2を算出する方が有利である。

実施例 5

[0120] 図 20〜図 24に基づいて、本発明の第 5実施例を説明する。本実施例では、レーザ ヘッド 500の Y軸方向の位置に応じて、光学系ボックス 420から出射させるレーザ光 線の光軸を微調整させる。レーザヘッド 500の Y軸位置に応じて光軸調節が必要な 理由は、図 22と共に後述することとし、先に構成を説明する。

[0121] 図 20は、ミラー角度を調節するための機構を模式的に示す説明図である。ミラー角 度を調節する機構は、例えば、ミラー角度調節装置 830と、光学系ボックス 420の出 射ミラー 421とを含んで構成することができる。

[0122] 先に、ミラー 421の構成を説明する。ミラー 421は、光学系ボックス 420のレーザ光 線出射部に設けられるもので、例えば、ミラー支持部 421Aと、ミラー 421Bと、支点 4 21Cと、ピエゾ素子 421Dとを備えて構成することができる。ミラー支持部 421Aは、 支点 421Cを回動中心として、矢示 Fl, F2のいずれかに微小角度だけ回動可能とな つている。

[0123] ミラー支持部 421Aの一方の面にはミラー 421Bが設けられており、ミラー支持部 42 1Aの他方の面にはピエゾ素子 421Dが設けられている。ピエゾ素子 421Dは、ピエ ゾ素子ドライバ回路 831から入力された信号に応じて伸縮することにより、ミラー支持 部 421 Aの姿勢を変化させる。ピエゾ素子 421Dが伸長すると、ミラー支持部 421A は支点 421Cを中心として矢示 F1方向に微小角度回動する。これにより、光学系ボッ タス 420から出射されるレーザ光線 R2の角度は、図中下向きに変化する。これに対し 、ピエゾ素子 421Dが縮小すると、ミラー支持部 421Aは支点 421Cを中心として矢示 F2方向に微小角度だけ回動する。これにより、レーザ光線 R2の出射角度は、図中上 向きに変化する。なお、ピエゾ素子 421Dは、一つの例示であり、本発明はこれに限 定されない。外部からの制御信号に応じて微小変位可能な素子であれば、使用する ことができる。

[0124] ミラー角度調節装置 830の構成を説明する。ミラー角度調節装置 830は、ピエゾ素 子ドライバ回路 831と、ピエゾ素子駆動電圧演算部 832と、レーザヘッド Ύ軸位置検 出部 833と、補正データマップ 834とを備えて構成することができる。レーザヘッド 軸位置検出部 833は、レーザヘッド 500の Y軸位置を検出して出力する。補正デー タマップ 834には、レーザヘッド 500の Y軸位置に応じて生じるたわみ量を補正する ためのピエゾ素子駆動電圧が記憶されて 、る。

[0125] ピエゾ素子駆動電圧演算部 832は、レーザヘッド Ύ軸位置検出部 833からの検出 信号に基づいて補正データマップ 834を参照することにより、レーザヘッド 500の現 在の Y軸位置に適切なピエゾ素子駆動電圧の値を読み出す。演算部 832は、この読 出した電圧の値をピエゾ素子ドライバ回路 831に入力する。ピエゾ素子ドライバ回路 831は、入力された電圧値をピエゾ素子 421Dに入力する。これにより、ピエゾ素子 4 21Dは、図中左右方向に伸長または縮小し、ミラー 421Bの角度が微調整されて、レ 一ザ光線 R2の出射角度が変化する。

[0126] 図 21は、光軸を調整するための処理の概要を示すフローチャートである。この処理 は、上位制御装置 700またはレーザ制御装置 810の 、ずれかまたは両方で行うこと ができる。ここでは、上位制御装置 700がレーザ制御装置 810を介して実行させる場 合を例に挙げる。レーザ力卩ェが開始されると（S71 : YES)、レーザヘッド 500の Y軸位 置が変化した力否力を監視する（S72)。

[0127] レーザヘッド 500は、レーザカ卩ェ開始前に、退避領域 A3に退避している。レーザ加 工を行う場合、レーザヘッド 500は退避領域 A3カゝら作業空間 A1に移動する。この移 動が検出されると（S72 : YES)、上位制御装置 700は、レーザヘッド 500の位置を検 出し (S73)、検出された値で補正データマップ 834を参照する（S74)。

[0128] 上位制御装置 700は、レーザヘッド 500の現在の Y軸位置に応じた駆動電圧の値 を決定し（S75)、この電圧をピエゾ素子 421Dに印加させる（S76)。レーザ加工が終 了するまで（S77)、 S72〜S76のステップが繰り返される。

[0129] 図 22は、光軸調整の様子を模式的に示す説明図である。図 22 (A)は、レーザへッ ド 500の Y軸位置が変化した場合でも、レーザヘッド 500に位置ずれが生じな 、場合 を示す。レーザヘッドの初期位置を Ll、中間位置を L2、最大位置を L3とする。レーザ ヘッド 500は、 L1から L3までの範囲内で自由に Y軸方向に移動可能である。レーザ ヘッド 500が L1から L2へ、 L2から L3へと Y軸位置を変化させても、レーザヘッド 500 の位置 (折返しミラー 511の位置）に変化が無い場合、光軸調整を行う必要はない。 ミラー 511で Z軸方向に反射されたレーザ光線 R3は、正確に目標点に照射される。

[0130] 図 22 (B)は、レーザヘッド 500に位置ずれが生じた場合を示す。上述のように、本 実施形態では、一側力も他側に向けてテーブル 200の上方を横切るアーム部 320に より、レーザヘッド 500及びプラズマトーチ 600をそれぞれ支持する。さらに、プラズ マトーチ 600の退避領域 A2をアーム部 320の先端 P2側に設ける。従って、レーザへ ッド 500力 アーム部 320の根元力 離れるように Y軸方向に移動すると、レーザへッ ド 500の重さによって、アーム部 320が僅かにたわむ。このたわみにより、折返しミラ 一 511の位置が微小変化する。折返しミラー 511の位置がずれると、図 22 (B)に示 すように、板材 210に向けて出射されるレーザ光線 R3eの照射点が ΔΥ変化すること になる。ここで、図中の ΔΧは、たわみによるミラー位置の変化量を、 R3eは変化した 光軸位置を、 R3は本来の光軸位置をそれぞれ示す。

[0131] そこで、本実施例では、図 22 (C)に示すように、アーム部 320のたわみを考慮して 、光学系ボックス 420から出射されるレーザ光線 R2rの光軸を、基準角度 (水平)から 角度 Θだけ微調整させる。 R2rは、補正された光軸を示す。即ち、折返しミラー 511が 位置ずれした場合でも、板材への照射点が変化しないように、光軸を微調整して、折 返しミラーにレーザ光線 R2rを入射させるようになつている。例えば、支点 421Cを中 心としてミラー 421Bを僅かに回動させることにより、レーザ光線の光軸を R2力も R2rに 修正することができる。

このため、図 20に示す補正データマップ 834には、レーザヘッド 500の Y軸位置 L1 〜L3における折返しミラー 511の位置ずれを打ち消すための、ピエゾ素子駆動電圧 値が予め記憶されている。具体的には、例えば、レーザヘッド 500がアーム部 320の 根元側（P1)に位置する場合を基準位置として光軸を合わせ、レーザヘッド 500の Y 軸位置によって生じる位置ずれを所定間隔毎にそれぞれ実測し、補正データマップ を作成する。なお、実測点と実測点との間に位置する場合は、近傍の値から補間演 算することにより、必要な駆動電圧値を算出することができる。

[0132] 図 23,図 24に基づいて、光学系ボックス 420の一例を説明する。図 23は、光学系 ボックス 420の内部を模式的に示す説明図である。レーザ発振装置 410からのレー ザ光線 R1は、入射ミラー 422に入射されて反射される。反射されたレーザ光線 R11は 、次のミラー 423で再び反射されて R12となり、さらに別のミラー 424に入射する。ミラ 一 424で反射されたレーザ光線 R13は、出射ミラー 421に入射して Y軸方向に折り返 される。折り返されたレーザ光線 R2は、ガイド筒 430を介して、レーザヘッド 500の折 返しミラー 511に入射する。

[0133] 図 24は、出射ミラー 421の一例を示す斜視図である。このように、レーザ光線 R13は 、ミラー 421で Y軸方向に折り返されてレーザ光線 R2となり、レーザヘッド 500に向け て出射される。ピエゾ素子 421Dは、ミラー 421の姿勢を変化させることにより、レーザ 光線 R2の光軸を微調整させる。 [0134] このように構成される本実施例も前記第 2実施例と同様の作用効果を発揮する。こ れに加えて、本実施例では、レーザヘッド 500の Y軸位置に応じて、レーザヘッド 50 0に供給するレーザ光線 R2の光軸を微調整する構成としたため、レーザ加工の位置 がずれるのを抑制してカ卩ェ精度を維持することができる。特に、本実施例では、いわ ゆる片持ち支持方式を採用しており、かつ、プラズマトーチ 600はレーザ加工中にァ ーム部 320の先端側に退避している。従って、レーザヘッド 500がアーム部 320の先 端付近に移動すると、レーザヘッド 500及びプラズマトーチ 600の重さによって、ァー ム部 320が僅かにたわむ可能性がある。しかし、本実施例では、このたわみを考慮し てレーザ光線の光軸を調節することができるため、加工精度の低下を防止することが できる。なお、光軸調整は、出射ミラー 421に限らず、例えば、入射ミラー 422等の他 の箇所で行うようにしてもょ 、。

[0135] 以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例 示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明 は、その要旨を逸脱することなぐその他の様々な態様でも実施することができる。例 えば、本発明の原理に従ってプラズマ切断タイプに分類された切断ラインを切断する 場合に、切断開始位置でのピアツシングは、レーザビームを使って行うようにしてもよ い。また、上述した実施形態では、加工プログラム作成装置が、切断ラインをプラズマ 切断タイプとレーザ切断タイプに分類して、プラズマ加工プログラムとレーザカ卩ェプロ グラムを生成した。しかし、変形例として、加工プログラム作成装置では、製品をネス ティングして切断ラインを定義したがまだ上記分類は行って 、な 、段階の加工プログ ラムを作成し、そして、複合熱切断装置の側で、その加工プログラムを受け、そこに定 義された切断ラインをプラズマ切断タイプとレーザ切断タイプに分類して、プラズマカロ ェプログラムとレーザカ卩ェプログラムを生成するようになって 、てもよ 、。

Claims

請求の範囲

[1] プラズマアークを発生するプラズマトーチ（42)とレーザビームを発生するレーザへッ ド (40)とを備えた複合熱切断装置（10)にお ヽて、

板材 (44、 46、 50)を保持するためのテーブル（12)と、

前記テーブル上の作業空間（32)内で、前記プラズマトーチ及び前記レーザヘッド を移動させる移動機構（16、 18)と、

前記テーブル上の前記板材が所定の切断ラインに沿って切断されるように前記プ ラズマトーチ、前記レーザヘッド及び前記移動機構を制御する制御手段（60、 62、 6 4)とを備え、

前記制御手段は、

前記切断ラインを定義し、且つ前記切断ラインの幾何学的特性若しくは加工精度 又は前記板材の特性を含む加工条件に応じて、前記切断ラインをプラズマ切断タイ プとレーザ切断タイプとに分類した加工指示情報 (70、 72)を有する上位制御装置と 前記加工指示情報（70、 72)に基づいて前記プラズマトーチ (42)を制御して前記 プラズマ切断タイプの切断ライン（94、 98)に沿った切断を行なわせるプラズマ制御 装置 (62)と、

前記加工指示情報（70、 72)に基づいて前記レーザヘッド (40)を制御して、前記 レーザ切断タイプの切断ライン（92、 100)に沿った切断を行なわせるレーザ制御装 置（60)と

を有することを特徴とする複合熱切断装置。

[2] 請求項 1記載の装置において、

前記加工指示情報（70、 72)では、前記切断ラインの連続長さに応じて、前記切断 ラインが前記プラズマ切断タイプと前記レーザ切断タイプとに分類されていることを特 徴とする複合熱切断装置。

[3] 請求項 1記載の装置において、

前記加工指示情報（70、 72)では、前記切断ラインが製品の外周と穴のいずれに 該当するかに応じて、前記切断ラインが前記プラズマ切断タイプと前記レーザ切断タ イブとに分類されていることを特徴とする複合熱切断装置。

[4] 請求項 1記載の装置において、

前記加工指示情報（70、 72)では、前記板材の厚さに応じて、前記切断ラインが前 記プラズマ切断タイプと前記レーザ切断タイプとに分類されていることを特徴とする複 合熱切断装置。

[5] プラズマアークを発生するプラズマトーチ（42)とレーザビームを発生するレーザへッ ド (40)とを備えた複合熱切断装置（10)にお ヽて、

板材 (44、 46、 50)を保持するためのテーブル（12)と、

前記テーブル上の作業空間（32)内で、前記プラズマトーチ及び前記レーザヘッド を移動させる移動機構（16、 18)と、

前記テーブル上の前記板材を切断ラインに沿って切断するように前記プラズマトー チ、前記レーザヘッド及び前記移動機構の制御を行う制御手段（60、 62、 64)と を備え、

前記移動機構は、

前記プラズマトーチを移動させるプラズマトーチ移動機構（18)と、

前記レーザヘッドを移動させるレーザヘッド移動機構（16)とを有し、

前記制御手段は、

前記プラズマトーチ移動機構を独立制御するプラズマ制御装置 (62)と、 前記レーザヘッド移動機構を独立制御するレーザ制御装置（60)と

を有することを特徴とする複合熱切断装置。

[6] 請求項 5記載の装置において、

前記プラズマトーチ移動機構と前記レーザヘッド移動機構の各々が、前記作業空 間から外れた位置に退避場所 (36、 34)を備えることを特徴とする複合熱切断装置。

[7] 板材 (50)を切断ラインに沿ってプラズマトーチ (42)とレーザヘッド (40)を用いて切 断する複合熱切断方法にぉ ヽて、

前記切断ラインを定義するステップと、

前記切断ラインの幾何学的特性若しくは加工精度又は前記板材の特性を含むカロ ェ条件に応じて、プラズマ切断タイプとレーザ切断タイプとに前記切断ラインを分類 するステップと、

前記プラズマ切断タイプの切断ライン（94、 98)は前記プラズマトーチを用いて切 断し、前記レーザ切断タイプの切断ライン（92、 100)は前記レーザビームを用いて 切断するステップと

を備えたことを特徴とする複合熱切断方法。

[8] 板材 (50)を切断ラインに沿ってプラズマトーチ (42)とレーザヘッド (40)を用いて切 断する複合熱切断装置（10)を制御するための加工プログラム（70、 72)を、コンビュ ータに作成させるコンピュータプログラムにお 、て、

前記切断ラインの幾何学的特性若しくは加工精度又は前記板材の特性を含むカロ ェ条件に応じて、プラズマ切断タイプとレーザ切断タイプとに前記切断ラインを分類 するステップ (S3)と、

前記プラズマ切断タイプの切断ラインを前記プラズマトーチを用いて切断する手順 を前記複合熱切断装置に指示するプラズマ加工プログラムを作成するステップ (S5) と、

前記レーザ切断タイプの切断ラインを前記レーザヘッドを用いて切断する手順を前 記複合熱切断装置に指示するレーザ加工プログラムを作成するステップ (S4)と をコンピュータに実行させる加工プログラム作成プログラム。

[9] プラズマアークを発生するプラズマトーチ（42)とレーザビームを発生するレーザへッ ド (40)とを備えた複合熱切断装置（10)にお ヽて、

板材 (50)を保持するためのテーブル（ 12)と、

前記テーブル上で、前記プラズマトーチを移動させるプラズマトーチ移動機構（18) と、

前記テーブル上で、前記レーザヘッドを移動させるレーザヘッド移動機構（16)と、 前記テーブル上の前記板材が所定の切断ラインに沿って切断されるように前記プ ラズマトーチ、前記レーザヘッド、前記プラズマトーチ移動機構及び前記レーザへッ ド移動機構を制御する制御手段 (60、 62、 64)と

を備えることを特徴とする複合熱切断装置。

[10] 前記制御手段は、前記プラズマトーチ移動機構と前記レーザヘッド移動機構を制御 して前記プラズマトーチと前記レーザヘッドを独立して移動させ、前記プラズマトーチ を制御して前記板材の或る切断ラインの切断を行わせ、且つ前記レーザヘッドを制 御して前記板材の別の切断ラインの切断を行わせることを特徴とする複合熱切断装 置。

プラズマ加工及びレーザ加工の両方を実行可能な複合熱切断装置（10A)にお 、て 板材（210)を保持するためのテーブル（200)と、

前記テーブルの一側の近傍に設けられ、前記テーブルに沿って移動可能な支持 部（310)と、

基端側 (P1)が前記支持部に支持され、先端側 (P2)が前記テーブルを跨ぐように して、前記テーブルの上方に形成された作業空間 (A1)を一側から他側へ延びて形 成されたアーム部（320)と、

前記アーム部の基端側 (P1)寄りに位置して、前記アーム部を移動可能に設けられ たレーザヘッド（500)と、

前記アーム部の先端側 (P2)寄りに位置して、前記アーム部を移動可能に設けられ たプラズマトーチ（600)と、

前記アーム部の基端側（P1)に設けられ、前記アーム部に沿って延びる光路部 (43 0)を介して、前記レーザヘッドにレーザ光線を供給するレーザ光線供給部 (410, 4 20)と、

前記プラズマトーチと前記レーザヘッド及び前記レーザ光線供給部の動作をそれ ぞれ制御する制御手段（700, 810, 820)とを備え、

前記プラズマヘッド (600)は前記アーム部（320)の先端側 (P2)寄りに、前記レー ザヘッド（500)は前記アーム部（320)の基端側（P1)寄りに、それぞれ位置して、前 記アーム部を移動可能に設けられており、

、前記アーム部の先端側（P2)には前記プラズマヘッドを退避させるためのプラズマ ヘッド退避領域 (A2)が設けられており、

前記アーム部の基端側 (P1)には前記レーザヘッドを退避させるためのレーザへッ ド退避領域 (A3)が設けられており、 前記制御手段（700, 810, 820)は、前記プラズマトーチによって前記板材を加工 する場合は、前記レーザヘッドを前記レーザヘッド退避領域に退避させ、前記レーザ ヘッドによって前記板材を加工する場合は、前記プラズマトーチを前記プラズマトー チ退避領域に退避させるように、制御することを特徴とする複合熱切断装置。

[12] 請求項 11記載の複合熱切断装置において、

前記作業空間 (A1)と前記レーザヘッド退避領域 (A3)との間を少なくとも部分的に 遮蔽するための遮蔽部（340)を備えた複合熱切断装置。

[13] 請求項 11記載の複合熱切断装置において、

前記レーザヘッド（500)の位置に応じて、前記レーザ光線供給部 (410, 420)から 前記レーザヘッドに供給されるレーザ光線の光軸を調整する調整手段（830)をさら に備えた複合熱切断装置。

[14] 請求項 11記載の複合熱切断装置において、

前記制御手段は、

前記板材を切断するための切断ラインを定義し、且つ前記切断ラインの幾何学的 特性若しくは加工精度又は前記板材の特性を含む加工条件に応じて、前記切断ラ インをプラズマ切断タイプとレーザ切断タイプとに分類した加工指示情報（721, 722 )を有する上位制御装置 (700)と、

前記加工指示情報（721, 722)に基づいて前記レーザヘッド（500)を制御して前 記レーザ切断タイプの切断ラインに沿った切断を行わせるレーザ制御装置（810)と 前記加工指示情報（721, 722)に基づ 、て前記プラズマトーチ（600)を制御して 前記プラズマ切断タイプの切断ラインに沿った切断を行なわせるプラズマ制御装置（ 820)とを備えて構成されており、

前記レーザ制御装置は、前記レーザ加工が行われる場合に、前記レーザ光線供 給部 (410, 420)をウェイクアップ状態に移行させ、前記プラズマ加工が行われる場 合に、前記レーザ光線供給部をスリープ状態に移行させる複合熱切断装置。

[15] 請求項 11に記載の複合熱切断装置にぉ 、て、

前記制御手段は、前記プラズマ加工または前記レーザ加工の 、ずれか一方の加 ェに際して計測された所定の測定データを、他方の加工にも利用する複合熱切断 装置。

[16] レーザヘッド（500)及びプラズマトーチ（600)の両方を備えた複合熱切断装置（10 A)において、

板材（210)を保持するためのテーブル（200)と、

前記テーブルの上方で、前記レーザヘッド及び前記プラズマトーチをそれぞれ移 動させるための移動手段（310, 320, 520, 610)と、

前記プラズマトーチ及び前記レーザヘッドの動作をそれぞれ制御する制御手段（7 00, 810, 820)とを備え、

レーザカ卩ェまたはプラズマ力卩ェを行うための作業空間 (A1)の外側には、前記ブラ ズマヘッドを退避させるためのプラズマヘッド退避領域 (A2)及び前記レーザヘッド を退避させるためのレーザヘッド退避領域 (A3)がそれぞれ設けられており、 前記制御手段は、

前記プラズマトーチによって前記板材を加工する場合は、前記レーザヘッドを前記 レーザヘッド退避領域に退避させ、前記レーザヘッドによって前記板材を加工する 場合は、前記プラズマトーチを前記プラズマトーチ退避領域に退避させるように、制 御することを特徴とする複合熱切断装置。

[17] レーザヘッド（500)及びプラズマトーチ（600)の両方を備えた複合熱切断装置（10 A)において、

板材（210)を保持するためのテーブル（200)と、

前記テーブルの上方で、前記レーザヘッド及び前記プラズマトーチをそれぞれ移 動させるための移動手段（310, 320, 520, 610)と、

前記レーザヘッドにレーザ光線を供給するレーザ光線供給部 (410, 420)と、 前記プラズマトーチと前記レーザヘッド及び前記レーザ光線供給部の動作をそれ ぞれ制御する制御手段（700, 810, 820)とを備え、

前記制御手段は、

前記レーザ加工が行われる場合に、前記レーザ光線供給部 (410, 420)に立上げ 指令を与え、前記プラズマ加工が行われる場合に、前記レーザ光線供給部に立下 げ指令を与える複合熱切断装置。

[18] レーザヘッド（500)及びプラズマトーチ（600)の両方を備えた複合熱切断装置（10 A)において、

板材（210)を保持するためのテーブル（200)と、

前記テーブルの上方で、前記レーザヘッド及び前記プラズマトーチをそれぞれ移 動させるための移動手段（310, 320, 520, 610)と、

前記レーザヘッドと前記板材との間の距離を検出する距離検出手段 (811)と、 前記プラズマトーチ及び前記レーザヘッドの動作をそれぞれ制御する制御手段（7 00, 810, 820)とを備え、

前記制御手段は、

レーザ加工に際して前記距離検出手段により測定された距離データに基づいて、 当該板材と前記プラズマトーチとの間の距離データを算出し、この算出された距離デ ータに基づいて当該板材に対するプラズマ加工を行わせることを特徴とする複合熱 切断装置。

[19] レーザヘッド（500)及びプラズマトーチ（600)の両方を備えた複合熱切断装置（10 A)において、

板材（210)を保持するためのテーブル（200)と、

前記テーブルの上方で、前記レーザヘッド及び前記プラズマトーチをそれぞれ移 動させるための移動手段（310, 320, 520, 610)と、

前記レーザヘッドにレーザ光線を供給するレーザ光線供給部 (410, 420)と、 前記レーザ光線供給部から前記レーザヘッドに供給される光線の光軸を調整する 調整手段 (830)とを備え、

前記調整手段は、

前記レーザ光線を反射させるためのミラー部 (421B)と、

前記ミラー部の姿勢を所定方向に変化させるための姿勢変化部 (421A, 421C, 4 21D)と、

前記姿勢変化部に制御信号を入力して動作させるための姿勢制御部（831, 832 , 833, 834)とを備えており、 前記姿勢制御部は、

前記レーザヘッド（500)の位置を検出する位置検出部（833)と、

前記レーザヘッドの位置変化に応じて前記ミラー部 (421B)に生じる位置ずれを打 ち消すための補正量を記憶する補正量記憶部（834)と、

前記位置検出部からの検出信号に基づいて前記補正量記憶部を参照することに より、前記姿勢変化部を動作させるための制御信号を生成して出力する信号生成部

(831, 832)とを備えたことを特徴とする複合熱切断装置。