WO2012053297A1 - レーザ加工機制御装置およびレーザ加工機制御方法 - Google Patents

レーザ加工機制御装置およびレーザ加工機制御方法 Download PDF

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laser processing
processing machine
laser
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本敏 熊岡
京藤　友博
宮本　直樹
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三菱電機株式会社
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    • H01S3/22—Gases
    • H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
    • H01S3/2232—Carbon dioxide (CO2) or monoxide [CO]

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing machine control device and a laser processing machine control method for reducing the running cost of a laser processing machine.
  • the laser blower, optical path purge, oscillator purge, and cooling device are always operated even during idle operation when laser processing is not performed, so the operator does not perform stop operation. In some cases, there was a situation where running costs were spent even though laser processing was not actually performed.
  • the power supply units of the drive system power supply corresponding to the plurality of electric devices are brought out of the power-up state.
  • a technique for gradually switching to a power-down state is disclosed (for example, see Patent Document 1).
  • the stop time in the stepwise stop method is controlled by a predetermined time. Therefore, there is a problem that the stop is executed regardless of the business mode of the user (operator), and it is difficult to effectively reduce the running cost according to the characteristics of the laser processing machine.
  • the present invention has been made in view of the above, and considers the characteristics of each functional element constituting the laser processing machine, and also copes with unexpected changes in the business mode of the user, and reduces running costs.
  • An object of the present invention is to obtain a laser processing machine control device and a laser processing machine control method capable of performing the above.
  • the present invention provides a laser processing machine comprising a plurality of element means including at least a laser blower means, an optical path purge means, and a temperature control means.
  • Measuring means for measuring an elapsed time from the last trigger time when the machining operation is stopped and no user operation is performed on the laser processing machine, and after the last trigger time, based on the elapsed time, a plurality of the above-mentioned Control means for stopping the element means when a condition defined for each element means is satisfied is provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the laser beam machine according to the first to fourth embodiments.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a control method of the laser beam machine according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the time from purge stop and purge activation according to the second embodiment and the N 2 concentration in the optical path.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a control method of the laser beam machine according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a change in the N 2 concentration in the optical path during the intermittent operation of the optical path purge according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a control method of the laser beam machine according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser beam machine 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • a laser processing machine 100 includes a laser oscillator 1, a discharge electrode 2 inside the laser oscillator 1, a gas circulation blower 3 (laser blower means) inside the laser oscillator 1 for circulating laser gas inside the laser oscillator 1, and a laser.
  • a partial reflection mirror 4 that can reflect a part of the light 11 and transmit the other, a total reflection mirror 5 that totally reflects the laser light 11, and a heat exchanger 6 that performs heat exchange for controlling the temperature of the laser gas are provided.
  • the laser oscillator 1 includes a vacuum vessel 7 that houses a gas circulation blower 3, a discharge electrode 2, and a heat exchanger 6.
  • the vacuum vessel 7 is filled with a laser gas such as CO 2 having a sufficient pressure of about 1 atm (for example, 55 Torr) when the laser oscillator 1 is in operation.
  • the laser processing machine 100 also includes a temperature control unit 8 (temperature control means).
  • the temperature control unit 8 supplies cooling water (partial mirror 4, total reflection mirror 5, heat exchanger 6, discharge electrode 2 and the like to the cooling water ( It has a function of controlling the temperature of each part by sending heated water).
  • the laser processing machine 100 is filled with a device (not shown) for generating a discharge in the discharge electrode unit 2, a device (not shown) for controlling the gas circulation blower 3, and a laser gas for laser oscillation of the laser oscillator 1.
  • a control panel 10 for controlling the operation of the laser oscillator 1 and a power supply panel 9 in which equipment (not shown) for evacuating the vacuum container 7 is housed.
  • the control means 10 can control each functional block of the laser processing machine 100 including the gas circulation blower 3, the temperature control unit 8, and the optical path purge function described below, either directly or via the power supply panel 9 or the like.
  • Connected to the control means 10 is an input terminal 18 such as a personal computer through which an operator can input various set values.
  • the control means 10 also has a function of measuring the elapsed time from the last trigger when the user's operation on the laser beam machine 100 is lost.
  • a laser beam 11 taken out from the laser oscillator 1 is irradiated onto a workpiece (not shown) through an optical path 20 purged with N 2 (nitrogen).
  • the regulator 25 is connected to the high pressure of N 2, the optical path purge with N 2, the optical path 20 through a valve 24 which decompressed N 2 becomes "open” to a higher pressure than the atmospheric pressure by the regulator 25 It is executed by being filled in.
  • the laser processing machine 100 includes a laser gas supply source 12, a pressure gauge 13, and a vacuum pump 14.
  • the laser gas supply source 12 is, for example, a gas cylinder that supplies laser gas to the vacuum vessel 7.
  • the pressure gauge 13 measures the pressure in the vacuum vessel 7.
  • the vacuum pump 14 has a function of evacuating the vacuum container 7. Valves 15, 16, and 17 are provided between the vacuum vessel 7, the laser gas supply source 12, the pressure gauge 13, and the vacuum pump 14, respectively.
  • the time from the last trigger (laser oscillation stop, screen operation, etc.) to automatic stop is set as the stop time for each functional element of the laser beam machine 100 in advance.
  • Time counting is started (step S201: Yes).
  • the count is reset when the above condition is not satisfied, such as when the operator performs some operation (step S201: No).
  • step S202: Yes When the count is continued and the control (automatic stop function) of the present embodiment for the laser processing machine 100 is enabled (step S202: Yes), the process proceeds to step S203. In other cases (step S202: No), the count is reset.
  • step S203 when the vacuum chamber 7 of the laser resonator 1 is evacuated (step S203: Yes), the gas circulation blower 3 and the optical path purge (valve 24 ") regardless of the elapsed time from the last trigger time. N 2 filled) into the optical path 20 by opening ", the temperature control unit 8 immediately all stops (step S210).
  • step S203 when the stop time tb, tp, tc of each functional element is reached, the corresponding functional element is stopped.
  • the gas circulation blower 3 laser blower means
  • Step S205 When the elapsed time t from the time of the last trigger exceeds “optical path purge stop time: tp” (step S206: Yes), the valve 24 is set to “closed” and the N 2 purge of the optical path 20 is stopped (step S207). .
  • step S208: Yes When the elapsed time t from the time of the last trigger exceeds “temperature control means stop time: tc” (step S208: Yes), the temperature control unit 8 (temperature control means) is stopped (step S209).
  • the operator can set a stop time in advance for each functional element, it is possible to realize automatic stop as the operator intends.
  • each function element is stopped for each function element.
  • the useless operation can be reduced by automatically stopping according to the above. Thereby, the running cost of the whole laser beam machine can be reduced.
  • FIG. The configuration of the laser beam machine 100 in the present embodiment is the same as that shown in FIG.
  • the operator inputs in advance to the input terminal 18 a waiting time that is a time that the operator (user) can wait until the laser processing machine 100 is activated.
  • the activation and stop of each functional element is controlled according to the magnitude relationship between the standby time and the required activation time of each functional element.
  • gas circulation blower 3 (Rezaburowa means), N 2 filled in the optical path 20 by opening valve 24 (optical path purge unit), an oscillator purge means (not shown), the temperature control unit 8 (temperature control means)
  • Each time (starting time) tb ′, tp ′, tr ′, tc ′ required from the stop state to the completion of preparation is physically determined and can be obtained by calculation or the like.
  • the required optical path purge activation time tp ′ is such that the N 2 concentration in the optical path 20 becomes 100% after a sufficient time has elapsed since the optical path purge stopped (the optical path 20 is in the atmospheric state: N 2 concentration 78%).
  • the time required for starting the temperature control means tc ′ can be obtained from the following equation based on the difference ⁇ Tc between the ready temperature and the current temperature.
  • tc ' E ( ⁇ Tc)
  • the function E is a function determined by the capability of the temperature control unit 8. Even if the absolute value of the temperature difference is the same, tc ′ may differ depending on the magnitude relationship between the ready temperature and the current temperature.
  • the preparation completion temperature When the preparation completion temperature is lower than the current temperature, the temperature control unit 8 performs cooling, but when the preparation completion temperature is higher than the current temperature, the temperature control unit 8 performs heating. Examples of the preparation completion temperature include 15 ° C. (operating temperature 10 ° C.) and 25 ° C. (operating temperature 30 ° C.).
  • the operator inputs in advance to the input terminal 18 a waiting time t ′ that is a time that the operator (user) can wait until the laser processing machine 100 is activated (step S401).
  • step S403: Yes When the count is continued and a predetermined time has elapsed and the control (automatic control function) of the present embodiment for the laser beam machine 100 is enabled (step S403: Yes), the process proceeds to step S404. In other cases (step S403: No), the count is reset.
  • step S404 when the inside of the vacuum container 7 of the laser resonator 1 is evacuated (step S404: Yes), the gas circulation blower 3 and the optical path purge (filling N 2 into the optical path 20 by opening the valve 24) All the temperature control units 8 are immediately stopped (step S413).
  • step S404 If it is not during evacuation (step S404: No), the process proceeds to step 405. If the time required for starting the laser blower tb 'is shorter than the waiting time t' (step S405: Yes), the gas circulation blower 3 (laser blower means). Is stopped (step S406). When the laser blower activation required time tb 'is longer than the standby time t' (step S405: No), the activation state of the gas circulation blower 3 is maintained.
  • step S407: Yes if the required time tp ′ for starting the optical path purge is shorter than the waiting time t ′ (step S407: Yes), the valve 24 is closed to stop or maintain the optical path purge (step S408), and start the optical path purge.
  • step S407: No When the required time tp ′ is longer than the waiting time t ′ (step S407: No), the valve 24 is opened to activate or maintain the optical path purge (step S409).
  • step S410: Yes when the temperature control means activation required time tc ′ is shorter than the standby time t ′ (step S410: Yes), the temperature control unit 8 is stopped or maintained (step S411), and the temperature control means activation required time is reached. If tc ′ is longer than the standby time t ′ (step S410: No), the temperature control means is activated or maintained (step S412). Thereafter, the process returns to step S407 and the control is maintained by the control means 10.
  • the functional elements of the laser processing machine have clear parameters (for example, N 2 concentration, current temperature, etc.) that determine the required start time, such as an optical path purge unit and a temperature control unit.
  • the time (starting time) required until a fully operable state is maintained within a certain range when an activation instruction is received during execution of intermittent operation that alternately repeats starting and stopping. Intermittent operation is performed for functional elements that can be used.
  • the waiting time t ′ allowed by the operator is maintained.
  • the structure of the laser beam machine 100 in this Embodiment is the same as that of FIG.
  • the intermittent operation of the optical path purge will be described with reference to FIG. 5 showing the change in the N 2 concentration in the optical path 20 during the intermittent operation.
  • the N 2 concentration in the optical path 20 decreases when the valve 24 is closed (optical path purge OFF).
  • the N 2 concentration in the optical path 20 starts to increase when the valve 24 is opened (optical path purge ON).
  • the valve 24 is closed again (optical path purge OFF). Thereafter, this intermittent operation is repeated.
  • the point in the intermittent operation is the lowest concentration N 2 W that determines the longest startup required time tp′w. It is sufficient if the longest startup required time tp′w ⁇ waitable time t ′ determined by this is satisfied. Therefore, the valve 24 in the closed as long as to be immediately valve 24 at the time (optical path purge OFF) N 2 concentration is lowered to the lowest concentration N 2W in the open (the optical path purge ON), the optical path purge ON and OFF The period can vary. That is, the maximum concentration N 2b during the short operation can be arbitrarily set between N 2W and 100%. Therefore, it is possible to set the optimum intermittent operation that balances the responsiveness and the economical efficiency of the laser processing machine 100.
  • the temperature control unit 8 measures the water temperature of the cooling water (heating water), and alternately starts and stops so that the difference from the preparation completion temperature, which is the target temperature, falls within a certain range. Perform intermittent operation.
  • the temperature control means activation required time tc 'within the standby time t'.
  • a control method of the laser beam machine 100 according to the present embodiment for executing the intermittent operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the flowchart of FIG. 6 is the same as the flow of steps S401 to S406 and S413 of FIG.
  • the optical path purge and temperature control means are intermittent in step S601. Run the operation.
  • the intermittent operation may be executed only by either the optical path purge or the temperature control means, or may be executed by both.
  • the activation required time of each element can be kept below the waiting time t ′ set by the user by the intermittent operation of the control method of the laser beam machine 100 according to the present embodiment.
  • this method it is possible to always realize the required startup time that is equal to or shorter than the standby time desired by the operator while the running cost is suppressed by intermittent operation. That is, it is possible to set an optimal intermittent operation that balances the responsiveness and economic efficiency of the laser processing machine 100.
  • Embodiment 4 The configuration of the laser beam machine 100 in the present embodiment is the same as that shown in FIG. As described in the second embodiment, for example, the gas circulation blower 3 (laser blower means), N 2 filling of the optical path 20 by opening the valve 24 (optical path purge means), and the temperature control unit 8 (temperature control means)
  • the gas circulation blower 3 laser blower means
  • N 2 filling of the optical path 20 by opening the valve 24
  • temperature control unit 8 temperature control means
  • Each time (starting required time) tb ′, tp ′, tc ′, etc. required from the stop state to the completion of preparation is physically determined and can be obtained by calculation or the like. As described above, these values vary for each functional element and further depending on the state at that time. Therefore, when the laser beam machine 100 is activated, the functional element having the longest activation time determines the overall activation time of the laser beam machine 100.
  • the laser blower startup required time tb ′ when the user performs a startup operation from the input terminal 18 or the like to the laser processing machine 100, for example, the laser blower startup required time tb ′, the purge startup required time tp ′, and the temperature control means startup required
  • the time tc ′ is calculated, and the operation is started so that the activation completion times of the respective functional elements become the same in order from the longest required activation time.
  • control method of the laser beam machine according to the present embodiment is executed when a start-up operation is entered while each functional element of the laser beam machine 10 is stopped. It is possible to implement in combination with each. Thereby, the running cost of the laser beam machine can be further reduced.
  • laser blower means optical path purge means, temperature control means, and the like have been described as examples of functional elements in the laser processing machine. It can be applied by calculating the required time. That is, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent requirements.
  • the laser beam machine control device and the laser beam machine control method according to the present invention are useful for reducing the running cost of the laser beam machine, and particularly for reducing the running cost of the laser beam machine during idle operation. Is suitable.

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Abstract

　少なくともレーザブロワ手段３、光路パージ手段２４、温度制御手段８を含んだ複数の要素手段を備えたレーザ加工機１００において、前記レーザ加工機のレーザ加工動作が停止しており且つ当該レーザ加工機に対するユーザの操作が無くなった最終トリガ時からの経過時間を計測する計測手段と、前記最終トリガ時の後、前記経過時間に基づいて、複数の前記要素手段を当該要素手段毎に定められた条件が満たされる場合に停止する制御手段１０とを備えたことを特徴とする。

Description

レーザ加工機制御装置およびレーザ加工機制御方法
　本発明は、レーザ加工機のランニングコストを低減するレーザ加工機制御装置およびレーザ加工機制御方法に関する。
　従来のレーザ加工機の加工待機状態においては、レーザ加工を行っていないアイドル運転中にも常にレーザブロワ、光路パージ、発振器パージ、冷却装置を運転しているために、オペレータにより停止操作が行われない場合には、実際にレーザ加工をしていないにもかかわらず、ランニングコストを費やす状態が発生していた。
　このような複数の機能要素の無駄な運転によるランニングコストの問題に対して、無駄な電力消費を防止するために、複数の電動機器に対応する駆動系電源の複数の電源部をパワーアップ状態からパワーダウン状態へ段階的に切り換える技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００－１４０４７５号公報
　しかしながら、上記従来の技術によれば段階的停止方法における停止時間が既定の時刻によって制御している。そのため、ユーザ（オペレータ）の業務態様と無関係に停止が実行され、レーザ加工機の特性に応じた効果的なランニングコストの低減が難しい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、レーザ加工機を構成する各機能要素の特性を配慮した上、ユーザの不意の業務態様の変化にも対応し、ランニングコストを低減することが可能なレーザ加工機制御装置およびレーザ加工機制御方法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、少なくともレーザブロワ手段、光路パージ手段、温度制御手段を含んだ複数の要素手段を備えたレーザ加工機において、前記レーザ加工機のレーザ加工動作が停止しており且つ当該レーザ加工機に対するユーザの操作が無くなった最終トリガ時からの経過時間を計測する計測手段と、前記最終トリガ時の後、前記経過時間に基づいて、複数の前記要素手段を当該要素手段毎に定められた条件が満たされる場合に停止する制御手段とを備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、レーザ加工機において各機能要素の無駄な運転を削減することによりレーザ加工機全体のランニングコストを削減することが可能になるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１乃至４のレーザ加工機の構成を示す図である。 図２は、実施の形態１のレーザ加工機の制御方法を示すフローチャートである。 図３は、実施の形態２にかかるパージ停止およびパージ起動からの時間と光路内Ｎ２濃度の関係の関係を示す図である。 図４は、実施の形態２のレーザ加工機の制御方法を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態３にかかる光路パージの間欠運転時の光路内のＮ２濃度の変化を示した図である。 図６は、実施の形態３のレーザ加工機の制御方法を示すフローチャートである。
　以下に、本発明にかかるレーザ加工機制御装置およびその制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、こ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、本発明にかかる実施の形態１のレーザ加工機１００の構成を示す図である。図１において、レーザ加工機１００は、レーザ発振器１、レーザ発振器１内部にある放電電極２、レーザ発振器１内部にあってレーザ発振器１内部のレーザガスを循環させるガス循環ブロア３（レーザブロワ手段）、レーザ光１１の一部を反射し他を透過し得る部分反射鏡４、レーザ光１１を全反射する全反射鏡５、レーザガスの温度制御のための熱交換をする熱交換器６を備える。
　レーザ発振器１は、ガス循環ブロア３、放電電極２、熱交換器６を収める真空容器７を備える。真空容器７はレーザ発振器１の稼動時には十分の１気圧程度（例えば５５Ｔｏｒｒ）のＣＯ２などのレーザガスで満たされる。
　また、レーザ加工機１００は温度制御ユニット８（温度制御手段）を備えており、温度制御ユニット８は、部分反射鏡４、全反射鏡５、熱交換器６、放電電極２等に冷却水（加熱水）を送って、各部位を温度制御する機能を有する。
　さらに、レーザ加工機１００は、放電電極部２に放電を発生させる機器（図示せず）、ガス循環ブロア３を制御する機器（図示せず）、レーザ発振器１のレーザ発振のためのレーザガスを充填する真空容器７を真空にする機器（図示せず）などが納められている電源盤９、そしてレーザ発振器１の動作に関する制御を行う制御手段１０を備える。制御手段１０は、直接或いは電源盤９等を介して、ガス循環ブロア３、温度制御ユニット８、さらに以下に説明する光路パージ機能を含むレーザ加工機１００の各機能ブロックを制御することができる。制御手段１０には、オペレータが各種設定値を入力することができるパソコン等の入力端末１８が接続されている。また制御手段１０は、レーザ加工機１００に対するユーザの操作が無くなった最終トリガ時からの経過時間を計測する機能も有している。
　レーザ発振器１から取出されるレーザ光１１は、Ｎ２（窒素）によってパージされた光路２０を経て被加工物(図示せず）に照射される。レギュレータ２５には高圧のＮ２が接続されており、Ｎ２による光路パージは、レギュレータ２５によって大気圧より高い圧力にまで減圧されたＮ２が「開」になった弁２４を介して光路２０に充填されることにより実行される。
　さらに、レーザ加工機１００は、レーザガス供給源１２、圧力計１３、真空ポンプ１４を備える。レーザガス供給源１２は、真空容器７にレーザガスを供給する例えばガスボンベである。圧力計１３は真空容器７内の圧力を測定する。真空ポンプ１４は真空容器７を真空に引く機能を有する。真空容器７とレーザガス供給源１２、圧力計１３、真空ポンプ１４との間にはそれぞれ弁１５、１６、１７が備えられている。
　以下に、本実施の形態にかかるレーザ加工機１００の制御方法について図２に示したフローチャートを用いて説明する。本実施の形態においてはあらかじめレーザ加工機１００の各機能要素に対し、最終のトリガ(レーザ発振停止・画面操作等)から自動停止するまでの時間を停止時間として設定する。
　例えば、ガス循環ブロワ３に対しては「レーザブロワ停止時間：tb」（第１停止時間）、光路パージ（弁２４「開」による光路２０へのＮ２充填）に対しては「光路パージ停止時間：tp」（第２停止時間）、温度制御ユニット８に対しては「温度制御手段停止時間：tc」（第３停止時間）等と最終トリガから停止するまでの時間がオペレータ（ユーザ）により入力されて設定される。これらの設定値は例えば入力端末１８から入力され、制御手段１０はこれらの設定値に基づいて以下の制御をレーザ加工機１００に実行する。
　まず、レーザ加工動作が実行されておらず（アイドル運転中）、且つオペレータがレーザ加工機１００に対して何ら操作を行っていない時点、即ち最後の操作が行われた時点（最終トリガ時）から時間のカウントを始める（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）。オペレータが何らかの操作をした場合など、上記条件が満たされなくなったときに上記カウントはリセットされる（ステップＳ２０１：Ｎｏ）。
　上記カウントが継続され、且つレーザ加工機１００に対する本実施の形態の制御（自動停止機能）が有効になっている場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）はステップＳ２０３に進む。それ以外の場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、カウントはリセットされる。ステップＳ２０３において、レーザ共振器１の真空容器７内を真空引きしているとき（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）は、最終トリガ時からの経過時間に関わらず、ガス循環ブロワ３、光路パージ（弁２４「開」による光路２０へのＮ２充填）、温度制御ユニット８、を直ちに全て停止する（ステップＳ２１０）。
　真空引き中以外の場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）は、各機能要素の停止時間tb、tp、tcに達した場合に、該当する機能要素を停止する。具体的には図２に示すように、最終トリガ時からの経過時間tが「レーザブロワ停止時間：tb」を越えた場合は（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、ガス循環ブロワ３（レーザブロワ手段）を停止する（ステップＳ２０５）。最終トリガ時からの経過時間tが「光路パージ停止時間：tp」を越えた場合は（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、弁２４を「閉」にして光路２０のＮ２パージを停止する（ステップＳ２０７）。最終トリガ時からの経過時間tが「温度制御手段停止時間：tc」を越えた場合は（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、温度制御ユニット８（温度制御手段）を停止する（ステップＳ２０９）。
　本実施の形態においては、機能要素各々にオペレータが停止時間を予め設定できるため、オペレータの意思どおりの自動停止を実現できる。また、各機能要素の復帰に要する時間（起動所要時間）と、加工作業内容を勘案した停止時間の設定ができるため、例えば復帰に時間がかかる機能要素については加工作業時間間隔に対して長めに停止時間を設定することで、自動停止しないように設定することが可能である。
　この場合、停止時間を長く設定した機能要素は自動停止がかからないため、復帰の際の起動待ちがなくなり、かつ、オペレータの都合で不意に長時間操作を中断した場合には自動停止がかかるため、作業効率を低下することがない。逆に復帰に要する時間（起動所要時間）が短い機能要素に対しては短い停止時間を設定することにより無駄な運転を削減できる。
　このように本実施の形態は、レーザ加工機においてレーザ加工が行われておらず、且つオペレータによる停止操作が行われないアイドル運転中において、各機能要素を当該機能要素毎に設定された停止時間に従って自動停止することにより無駄な運転を削減することができる。これにより、レーザ加工機全体のランニングコストを削減することが可能となる。
実施の形態２．
　本実施の形態におけるレーザ加工機１００の構成も図１と同様である。本実施の形態においては、レーザ加工機１００が起動するまでにオペレータ（ユーザ）が待つことができる時間である待機可能時間を、例えば入力端末１８にオペレータが予め入力する。この待機可能時間と各機能要素の起動所要時間との大小関係により各機能要素の起動および停止が制御される。
　ここで、ガス循環ブロワ３（レーザブロワ手段）、弁２４を開くことによる光路２０へのＮ２充填（光路パージ手段）、発振器パージ手段（図示せず）、温度制御ユニット８（温度制御手段）の停止状態から準備完了までにかかるそれぞれの時間(起動所要時間)tb’、tp’、tr’、tc’は、物理的に決定されるものであるから計算等により求めることができる。
　例えば、ガス循環ブロワ３の起動所要時間であるレーザブロワ起動所要時間tb’は、インバータの設定によって決定されるものなので、状態によらず一定である。即ち、tb’＝一定値（Const.）である。
　次に光路パージの起動所要時間について、図３を用いて説明する。図３にはパージ停止からの時間と光路内Ｎ２濃度の関係（左側）とパージ起動からの時間と光路内Ｎ２濃度の関係（右側）が縦軸（光路内Ｎ２濃度）を揃えて併記してある。
　光路パージ停止後のＮ２濃度ＤＮ２は弁２４が「閉」になったとき（光路パージの停止）から時間ｔが経過するに従って低下するため、図３の左側に示すような濃度低下関数Ｆ（ｔ）で表すことができる。
　　ＤＮ２＝Ｆ（ｔ）
　一方、光路パージ起動（弁２４「開」）後のＮ２濃度ＤＮ２ｎは、図３の右側に示すように起動からの時間ｔｎが経過するとともに上昇するため、濃度上昇関数Ｇ（ｔｎ）で表すことができる。
　　ＤＮ２ｎ＝Ｇ（ｔｎ）
　光路パージ起動所要時間tp’は、光路パージ停止から十分時間が経過してしまった場合(光路２０内が大気の状態：Ｎ２濃度７８％)から光路２０内のＮ２濃度が１００％になるまでに要するパージ起動所要時間をt*、ＤＮ２ｎ＝Ｇ（ｔｎ）の逆関数をｔｎ=ｇ（ＤＮ２ｎ）とすると、図３にも示すように
　　tp’＝t*－ｇ（ＤＮ２）＝t*－ｇ（Ｆ（ｔ）)
で表される。つまり、光路パージ起動所要時間tp’はパージ停止時間ｔより求めることができる。
　温度制御手段起動所要時間tc’は、準備完了温度と現在温度の差△Tcにより以下の式より求めることができる。
　　tc’＝Ｅ（△Tc）
関数Ｅは温度制御ユニット８の能力によって定まる関数であり、温度差の絶対値が同じでも準備完了温度と現在温度との大小関係によってtc’は異なる場合がある。準備完了温度が現在温度より低い場合は、温度制御ユニット８は冷却を行うが、準備完了温度が現在温度より高い場合は、温度制御ユニット８は加熱を行う。準備完了温度としては、例えば、１５℃（稼働中温度１０℃）、２５℃（稼働中温度３０℃）などがある。
　本実施の形態にかかるレーザ加工機１００の制御方法について図４のフローチャートに従って以下に説明する。
　まず、レーザ加工機１００が起動するまでにオペレータ（ユーザ）が待つことができる時間である待機可能時間t’を、例えば入力端末１８にオペレータが予め入力する（ステップＳ４０１）。
　次に、レーザ加工動作が実行されておらず（アイドル運転中）、且つオペレータがレーザ加工機１００に対して何ら操作を行っていない時点、即ち最後の操作が行われた時点（最終トリガ時）から時間のカウントを始める（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）。オペレータが何らかの操作をした場合など、上記条件が満たされなくなったときに上記カウントはリセットされる（ステップＳ４０２：Ｎｏ）。
　上記カウントが継続され予め定めた所定時間を経過し、且つレーザ加工機１００に対する本実施の形態の制御（自動制御機能）が有効になっている場合（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）はステップＳ４０４に進む。それ以外の場合（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、カウントはリセットされる。ステップＳ４０４において、レーザ共振器１の真空容器７内を真空引きしているとき（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）は、ガス循環ブロワ３、光路パージ（弁２４「開」による光路２０へのＮ２充填）、温度制御ユニット８、を直ちに全て停止する（ステップＳ４１３）。
　真空引き中以外の場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）は、ステップ４０５に進み、レーザブロワ起動所要時間tb’が待機可能時間t’より短い場合は（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、ガス循環ブロワ３（レーザブロワ手段）を停止する（ステップＳ４０６）。レーザブロワ起動所要時間tb’が待機可能時間t’より長い場合は（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、ガス循環ブロワ３の起動状態を維持する。
　その後は、光路パージ起動所要時間tp’が待機可能時間t’より短い場合（ステップＳ４０７：Ｙｅｓ）は弁２４を閉じて光路パージを停止或いはその停止状態を維持し（ステップＳ４０８）、光路パージ起動所要時間tp’が待機可能時間t’より長い場合（ステップＳ４０７：Ｎｏ）は弁２４を開いて光路パージを起動或いはその起動状態を維持する（ステップＳ４０９）。
　さらに、温度制御手段起動所要時間tc’が待機可能時間t’より短い場合（ステップＳ４１０：Ｙｅｓ）は温度制御ユニット８を停止或いはその停止状態を維持し（ステップＳ４１１）、温度制御手段起動所要時間tc’が待機可能時間t’より長い場合（ステップＳ４１０：Ｎｏ）は前記温度制御手段を起動或いはその起動状態を維持する（ステップＳ４１２）。その後は、ステップＳ４０７に戻って制御手段１０によって上記制御を維持する。
　無駄な運転を削減するために各機能要素を停止する場合、再起動に時間を要するために待ち時間が発生するが、この方法では待ち時間をオペレータが許容する待機可能時間内に収めつつ、無駄な運転を削減することができる。即ち、オペレータが許容した待機時間内にレーザ加工機をフル稼働させることができると同時に効果的なランニングコストの低減が可能となる。
実施の形態３．
　実施の形態２において説明したように、レーザ加工機の機能要素には光路パージ手段、温度制御手段などのように起動所要時間を決定するパラメータ（例えばＮ２濃度、現在温度など）が明らかなものがある。本実施の形態においては、起動と停止を交互に繰り返す間欠運転実行中にいつ起動指示が来ても完全に稼動可能な状態になるまでに要する時間（起動所要時間）を一定範囲内に保つことが可能な機能要素については間欠運転を実行する。これによって、オペレータが許容する待機可能時間t’を維持する。なお、本実施の形態におけるレーザ加工機１００の構成も図１と同様である。
　例えば、光路パージの間欠運転について、間欠運転時の光路２０内のＮ２濃度の変化を示した図５を用いて説明する。Ｎ２の流入バルブである弁２４の開閉を繰り返す間欠運転において、弁２４を閉にする（光路パージＯＦＦ）と光路２０内のＮ２濃度は減少して行く。Ｎ２濃度が間欠運転中の最低濃度Ｎ２Ｗとなった時点で、弁２４を開にする（光路パージＯＮ）と光路２０内のＮ２濃度は増加に転ずる。Ｎ２濃度が欠運転中の最高濃度Ｎ２ｂとなった時点で、再び弁２４を閉にする（光路パージＯＦＦ）。以後この間欠運転動作を繰り返す。
　このような動作を行うことにより間欠運転中の光路パージ起動所要時間tp’は最長でもＮ２濃度が最低濃度Ｎ２Ｗから１００％になるまでにかかるtp'wであり、最短でもＮ２濃度が最高濃度Ｎ２ｂから１００％になるまでにかかるtp'bである。従って、欠運転中の光路パージの最長起動所要時間tp'w＜待機可能時間t’が満たされていればよい。これは、光路パージ停止時の濃度低下関数ＤＮ２＝Ｆ（ｔ）と、光路パージ運転時のパージ濃度関数ＤＮ２ｎ＝Ｇ（ｔｎ）により、光路２０内のＮ２濃度が最低濃度Ｎ２Ｗ以上に保たれるように間欠運転をすることで可能となる。
　このように上記間欠運転でポイントとなるのは、最長起動所要時間tp'wを決定する最低濃度Ｎ２Ｗである。これにより定まる最長起動所要時間tp'w＜待機可能時間t’が満たされればよい。従って、弁２４を閉にして（光路パージＯＦＦ）Ｎ２濃度が最低濃度Ｎ２Ｗまで下がった時点で直ちに弁２４を開にして（光路パージＯＮ）にするのであれば、光路パージＯＮとＯＦＦの周期は変化をつけることが可能である。即ち欠運転中の最高濃度Ｎ２ｂはＮ２Ｗから１００％の間に任意に設定できる。従って、レーザ加工機１００の即応性と経済性のバランスをとった最適な間欠運転の設定が可能である。
　同様に、温度制御ユニット８についても温度制御ユニット８が冷却水（加熱水）の水温を測定し、目標温度である準備完了温度との差が一定範囲に収まるように起動と停止を交互に繰り返す間欠運転を実行させる。このように冷却水（加熱水）の水温を準備完了温度から一定の範囲内に保つことにより、温度制御手段起動所要時間tc’を待機可能時間t’内に保つことができる。
　上記間欠運転を実行する本実施の形態にかかるレーザ加工機１００の制御方法について図６のフローチャートに従って説明する。図６のフローチャートは、図４のステップＳ４０１～Ｓ４０６、Ｓ４１３のフローは同様である。図６ではステップＳ４０５、Ｓ４０６でレーザブロワ起動所要時間tb’と待機可能時間t’の大小関係によってガス循環ブロワ３の停止或いは起動状態維持を決定した後に、ステップＳ６０１で光路パージおよび温度制御手段の間欠運転を実行する。ここで、間欠運転は光路パージまたは温度制御手段のいずれかのみで実行しても、両方で実行しても構わない。
　以上説明したように、本実施の形態にかかるレーザ加工機１００の制御方法の間欠運転により各要素の起動所要時間をユーザが設定した待機可能時間t’以下に保つことができる。この方法により、間欠運転によりランニングコストを抑えた状態で、オペレータが所望する待機可能時間以下の起動所要時間を常時実現することができる。即ち、レーザ加工機１００の即応性と経済性のバランスをとった最適な間欠運転の設定が可能となる。
実施の形態４．
　本実施の形態におけるレーザ加工機１００の構成も図１と同様である。実施の形態２において説明したように、例えば、ガス循環ブロワ３（レーザブロワ手段）、弁２４を開くことによる光路２０へのＮ２充填（光路パージ手段）、温度制御ユニット８（温度制御手段）の停止状態から準備完了までにかかるそれぞれの時間(起動所要時間)tb’、tp’、tc’などは、物理的に決定されるものであるから計算等により求めることができる。これらの値は上述したように機能要素ごとに、さらにはそのときの状態によって変化する。従って、レーザ加工機１００の起動時には、最も長い起動所要時間の機能要素がレーザ加工機１００全体の起動所要時間を決定することになる。
　この場合、起動所要時間が長い機能要素と同時にそれより起動所要時間が短い機能要素を起動させてしまうと、起動所要時間が短い機能要素は起動所要時間が長い機能要素が起動（準備完了）するまで無駄に運転することになりそれだけ無駄なランニングコストがかかる。
　従って、本実施の形態においては、ユーザにより入力端末１８などからレーザ加工機１００へ起動操作が入った際に、例えば、レーザブロワ起動所要時間tb’、パージ起動所要時間tp’、温度制御手段起動所要時間tc’を計算し、起動所要時間が長いものから順に、各機能要素の起動完了時刻が同時になるように運転を開始する。これにより、起動所要時間が他の機能要素より短い機能要素が他の機能要素が起動（準備完了）するまでに行う無駄な運転を削減することができ、レーザ加工機１０の起動時のランニングコストを削減することができる。
　また、本実施の形態のレーザ加工機の制御方法はレーザ加工機１０の各機能要素が停止している状態で起動操作が入った場合に実行するものであるから、上記実施の形態１乃至３それぞれと組み合わせて実施することが可能である。これによりレーザ加工機のランニングコストをさらに削減することできる。
　また、上記実施の形態においては、レーザ加工機における機能要素の例としてレーザブロワ手段、光路パージ手段、温度制御手段などを用いて説明したが、他の機能要素についてもそれぞれ、停止時間の設定、起動所要時間の算出を行うことにより適用が可能である。即ち、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。
　例えば、上記実施の形態１乃至４それぞれに示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、上記実施の形態１乃至４にわたる構成要件を適宜組み合わせてもよい。
　以上のように、本発明にかかるレーザ加工機制御装置およびレーザ加工機制御方法は、レーザ加工機のランニングコストの低減に有用であり、特に、アイドル運転中のレーザ加工機のランニングコストの低減に適している。
　１　レーザ発振器
　２　放電電極
　３　ガス循環ブロア
　４　部分反射鏡
　５　全反射鏡
　６　熱交換器
　７　真空容器
　８　温度制御ユニット
　９　電源盤
　１０　制御手段
　１１　レーザ光
　１２　レーザガス供給源
　１３　圧力計
　１４　真空ポンプ
　１５、１６、１７、２４　弁
　１８　入力端末
　２０　光路
　２５　レギュレータ
　１００　レーザ加工機
　Ｓ２０１～Ｓ２１０、Ｓ４０１～Ｓ４１３、Ｓ６０１　ステップ

Claims (18)

  1. 　少なくともレーザブロワ手段、光路パージ手段、温度制御手段を含んだ複数の要素手段を備えたレーザ加工機において、
    　前記レーザ加工機のレーザ加工動作が停止しており且つ当該レーザ加工機に対するユーザの操作が無くなった最終トリガ時からの経過時間を計測する計測手段と、
    　前記最終トリガ時の後、前記経過時間に基づいて、複数の前記要素手段を当該要素手段毎に定められた条件が満たされる場合に停止する制御手段と
    　を備えたことを特徴とするレーザ加工機制御装置。
  2. 　前記制御手段は、前記経過時間が前記要素手段毎に予め定められた停止時間を越えた時に当該要素手段を別個に停止する
    　ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機制御装置。
  3. 　前記制御手段は、
    　前記経過時間が第１停止時間を越えた時に、前記レーザブロワ手段を停止する第１停止手段と、
    　前記経過時間が第２停止時間を越えた時に、前記光路パージ手段を停止する第２停止手段と、
    　前記経過時間が第３停止時間を越えた時に、前記温度制御手段を停止する第３停止手段と
    　を含む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制御装置。
  4. 　前記レーザ加工機が起動するまでにユーザが待つことができる時間である待機可能時間を予め入力する待機可能時間受付手段をさらに備え、
    　前記制御手段は、前記経過時間が所定時間を越えた後に、
    　前記要素手段毎の起動所要時間が前記待機可能時間より短い場合は当該要素手段を停止し或いはその停止状態を維持し、
    　前記要素手段毎の起動所要時間が前記待機可能時間より長い場合は当該要素手段を起動し或いはその起動状態を維持する
    　ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機制御装置。
  5. 　前記制御手段は、前記経過時間が所定時間を越えた後に、
    　一定値であるレーザブロワ起動所要時間が前記待機可能時間より短い場合は前記レーザブロワ手段を停止し、当該レーザブロワ起動所要時間が前記待機可能時間より長い場合は前記レーザブロワ手段の起動状態を維持し、
    　光路パージ起動所要時間が前記待機可能時間より短い場合は前記光路パージ手段を停止し或いはその停止状態を維持し、当該光路パージ起動所要時間が前記待機可能時間より長い場合は前記光路パージ手段を起動し或いはその起動状態を維持し、
    　温度制御手段起動所要時間が前記待機可能時間より短い場合は前記温度制御手段を停止し或いはその停止状態を維持し、当該温度制御手段起動所要時間が前記待機可能時間より長い場合は前記温度制御手段を起動し或いはその起動状態を維持する
    　ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工機制御装置。
  6. 　前記光路パージ起動所要時間が前記待機可能時間以下に維持されるように前記光路パージ手段の停止と起動を交互に繰り返す間欠運転を行う
    　ことを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工機制御装置。
  7. 　前記温度制御手段起動所要時間が前記待機可能時間以下に維持されるように前記温度制御手段の停止と起動を交互に繰り返す間欠運転を行う
    　ことを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工機制御装置。
  8. 　前記レーザ加工機に対するユーザの起動操作が入力された場合に、当該入力時における前記要素手段毎の起動に要する時間である初期起動所要時間の終了時刻が同時となるように、当該初期起動所要時間がより長い前記要素手段から順次前記要素手段を起動する
    　ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１つに記載のレーザ加工機制御装置。
  9. 　レーザ共振器内を真空引きするときには、前記レーザブロワ手段、前記光路パージ手段、前記温度制御手段を全て停止する
    　ことを特徴とする請求項１～８のいずれか１つに記載のレーザ加工機制御装置。
  10. 　少なくともレーザブロワ手段、光路パージ手段、温度制御手段を含んだ複数の要素手段を備えたレーザ加工機において、
    　前記レーザ加工機のレーザ加工動作が停止しており且つ当該レーザ加工機に対するユーザの操作が無くなった最終トリガ時からの経過時間を計測する工程と、
    　前記最終トリガ時の後、前記経過時間に基づいて、複数の前記要素手段を当該要素手段毎に定められた条件が満たされる場合に停止する工程と
    　を備えたことを特徴とするレーザ加工機制御方法。
  11. 　前記停止する工程は、前記経過時間が前記要素手段毎に予め定められた停止時間を越えた時に当該要素手段を別個に停止する
    　ことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ加工機制御方法。
  12. 　前記停止する工程は、
    　前記経過時間が第１停止時間を越えた時に、前記レーザブロワ手段を停止する工程と、
    　前記経過時間が第２停止時間を越えた時に、前記光路パージ手段を停止する工程と、
    　前記経過時間が第３停止時間を越えた時に、前記温度制御手段を停止する工程と
    　を含む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機制御方法。
  13. 　少なくともレーザブロワ手段、光路パージ手段、温度制御手段を含んだ複数の要素手段を備えたレーザ加工機において、
    　前記レーザ加工機が起動するまでにユーザが待つことができる時間である待機可能時間を予め入力する工程と、
    　前記レーザ加工機のレーザ加工動作が停止しており且つ当該レーザ加工機に対するユーザの操作が無くなった最終トリガ時からの経過時間を計測する工程と、
    　前記経過時間が所定時間を越えた後に、
    　前記要素手段毎の起動所要時間が前記待機可能時間より短い場合は当該要素手段を停止し或いはその停止状態を維持する停止工程と、
    　前記要素手段毎の起動所要時間が前記待機可能時間より長い場合は当該要素手段を起動し或いはその起動状態を維持する起動工程と
    　を備えたことを特徴とするレーザ加工機制御方法。
  14. 　前記停止工程は、一定値であるレーザブロワ起動所要時間が前記待機可能時間より短い場合は前記レーザブロワ手段を停止し、光路パージ起動所要時間が前記待機可能時間より短い場合は前記光路パージ手段を停止し或いはその停止状態を維持し、温度制御手段起動所要時間が前記待機可能時間より短い場合は前記温度制御手段を停止し或いはその停止状態を維持し、
    　前記起動工程は、前記レーザブロワ起動所要時間が前記待機可能時間より長い場合は前記レーザブロワ手段の起動状態を維持し、前記光路パージ起動所要時間が前記待機可能時間より長い場合は前記光路パージ手段を起動し或いはその起動状態を維持し、前記温度制御手段起動所要時間が前記待機可能時間より長い場合は前記温度制御手段を起動し或いはその起動状態を維持する
    　ことを特徴とする請求項１３に記載のレーザ加工機制御方法。
  15. 　少なくともレーザブロワ手段、光路パージ手段、温度制御手段を含んだ複数の要素手段を備えたレーザ加工機において、
    　前記レーザ加工機が起動するまでにユーザが待つことができる時間である待機可能時間を予め入力する工程と、
    　前記レーザ加工機のレーザ加工動作が停止しており且つ当該レーザ加工機に対するユーザの操作が無くなった最終トリガ時からの経過時間を計測する工程と、
    　前記経過時間が所定時間を越えた後に、
    　光路パージ起動所要時間が前記待機可能時間以下に維持されるように前記光路パージ手段の停止と起動を交互に繰り返す間欠運転を行う
    　ことを特徴とするレーザ加工機制御方法。
  16. 　少なくともレーザブロワ手段、光路パージ手段、温度制御手段を含んだ複数の要素手段を備えたレーザ加工機において、
    　前記レーザ加工機が起動するまでにユーザが待つことができる時間である待機可能時間を予め入力する工程と、
    　前記レーザ加工機のレーザ加工動作が停止しており且つ当該レーザ加工機に対するユーザの操作が無くなった最終トリガ時からの経過時間を計測する工程と、
    　前記経過時間が所定時間を越えた後に、
    　温度制御手段起動所要時間が前記待機可能時間以下に維持されるように前記温度制御手段の停止と起動を交互に繰り返す間欠運転を行う
    　ことを特徴とするレーザ加工機制御方法。
  17. 　前記レーザ加工機に対するユーザの起動操作が入力された場合に、当該入力時における前記要素手段毎の起動に要する時間である初期起動所要時間の終了時刻が同時となるように、当該初期起動所要時間がより長い前記要素手段から順次前記要素手段を起動する
    　ことを特徴とする請求項１０～１６のいずれか１つに記載のレーザ加工機制御方法。
  18. 　レーザ共振器内を真空引きするときには、前記レーザブロワ手段、前記光路パージ手段、前記温度制御手段を全て停止する
    　ことを特徴とする請求項１０～１７のいずれか１つに記載のレーザ加工機制御方法。
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