WO2024014335A1 - 異常判定装置、レーザ加工機、及び異常判定方法 - Google Patents

異常判定装置、レーザ加工機、及び異常判定方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024014335A1
WO2024014335A1 PCT/JP2023/024579 JP2023024579W WO2024014335A1 WO 2024014335 A1 WO2024014335 A1 WO 2024014335A1 JP 2023024579 W JP2023024579 W JP 2023024579W WO 2024014335 A1 WO2024014335 A1 WO 2024014335A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
workpiece
processing
state quantity
movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/024579
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
将吾 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Machinery Ltd
Original Assignee
Murata Machinery Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Machinery Ltd filed Critical Murata Machinery Ltd
Priority to JP2024533648A priority Critical patent/JPWO2024014335A1/ja
Priority to CN202380052547.3A priority patent/CN119546408A/zh
Publication of WO2024014335A1 publication Critical patent/WO2024014335A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by any single one of main groups B23K1/00 - B23K28/00

Definitions

  • the present invention relates to an abnormality determination device, a laser processing machine, and an abnormality determination method.
  • a laser processing machine performs laser processing such as cutting on a workpiece by irradiating the workpiece with laser light while moving a laser head relative to the workpiece.
  • Laser processing machines are required to appropriately perform laser processing on a workpiece. Therefore, in laser processing, if good processing quality is obtained in test processing or actual processing, the operator performs a prescribed operation to memorize the laser output amount reference value, and then performs laser processing based on this value. It has been proposed to perform (for example, see Patent Document 1).
  • a sensor In a processing device such as a laser processing machine, in order to manage processing quality, a sensor is sometimes installed to detect a state quantity related to processing of a workpiece by the processing device.
  • the state quantity detected by the sensor is used to determine whether or not there is a machining abnormality on the workpiece based on whether or not the state quantity is out of a preset normal state quantity range (hereinafter referred to as "normal range").
  • This normal range may be set wide (relaxed) depending on the operating conditions of the processing device. When the normal range is widened, a situation may occur in which a state that should originally be determined to be abnormal is not determined to be abnormal. Therefore, from the viewpoint of improving the accuracy of determining processing abnormalities, it is desired to obtain a more appropriate normal range.
  • laser processing is only performed based on the laser output amount reference value, and the above-described problems cannot be solved.
  • An object of the present invention is to provide an abnormality determination device, a laser processing machine, and an abnormality determination method that can accurately determine processing abnormalities on a workpiece.
  • An abnormality determination device includes a moving section that moves relative to a workpiece, and a processing section that is provided in the moving section and that processes the workpiece while moving relative to the workpiece together with the moving section.
  • An abnormality determination device for determining a machining abnormality of the workpiece in a machining device comprising: an abnormality determining device that is provided in the moving section, and is configured to move with the moving portion relative to the workpiece while causing the machining device to process the workpiece; a sensor unit that detects a related state quantity; an acquisition unit that acquires a movement relationship value regarding the movement of the moving unit; a storage unit that stores the state quantity detected by the sensor unit in association with the movement-related value acquired by the acquisition unit when performing normal processing; a calculation unit that calculates a normal range of the state quantity for each of the movement related values based on the calculation unit; and a calculation unit that calculates the normal range of the state quantity for each of the movement related values; and a determination unit that determines whether the abnormality determining device that is provided
  • a laser processing machine includes a laser head that moves with respect to a workpiece, and a laser beam that is provided on the laser head and that emits a laser beam onto the workpiece while moving with the laser head with respect to the workpiece. It includes a laser emitting unit that processes a workpiece, and an abnormality determination device that determines a processing abnormality of the workpiece.
  • the abnormality determination device includes a sensor unit that is provided in the laser head and detects a state quantity of the laser processing machine while moving with the laser head relative to the workpiece, and acquires a movement relationship value regarding the movement of the laser head.
  • the state quantity detected by the sensor unit when the laser emitting unit moves relative to the workpiece as the laser head moves and performs normal processing on the workpiece a storage unit that stores the movement-related value in association with the movement-related value acquired by the acquisition unit; and a calculation unit that calculates the normal range of the state quantity for each movement-related value based on the information accumulated in the storage unit. , after the normal range is calculated, whether the state quantity detected by the sensor section is within the normal range when the laser head moves relative to the work and processes the work. and a determination unit that determines whether or not the determination is made based on a calculation result by the calculation unit.
  • An abnormality determination method includes a moving part that moves relative to a workpiece, and a processing part provided in the moving part that processes the workpiece while moving with the moving part relative to the workpiece.
  • a method for determining abnormality in machining of the workpiece in a machining device having the following steps: , detecting a state quantity of the processing device by a sensor unit that moves with respect to the workpiece together with the moving unit; acquiring a movement relationship value regarding the movement of the moving unit by an acquisition unit; and detecting by the sensor unit. accumulating the state quantity in association with the movement-related value acquired by the acquisition unit in an accumulation unit; and calculating a normal range of the state quantity based on the information accumulated in the accumulation unit.
  • the method further includes determining whether the state quantity detected by the sensor unit is within the normal range based on a calculation result by the calculation unit.
  • the abnormality determination device, laser processing machine, and abnormality determination method set the normal range in consideration of the movement-related value regarding the movement of the moving part, so that it is possible to accurately determine a processing abnormality on the workpiece.
  • the movement related value may include the movement speed of the moving part.
  • the movement relationship value may include the movement direction of the movement part.
  • the moving part may be a laser head included in a laser processing machine, and the processing part may be a laser emitting part of the laser head that emits laser light.
  • the calculation unit calculates a table indicating a normal range for each movement-related value based on the information accumulated in the storage unit, and the determination unit calculates the state quantity detected by the sensor unit. It may be determined based on a table whether or not the value is within a normal range. Further, the calculation unit derives an arithmetic expression for calculating the normal range for each movement-related value based on the information accumulated in the storage unit, and the determination unit determines that the state quantity detected by the sensor unit is within the normal range. It may be determined whether or not it is based on an arithmetic expression.
  • the sensor unit may detect at least one of the amount of light, temperature, sound, and image analysis result as the state quantity.
  • processing abnormalities can be detected from at least one of the analysis results of light intensity, temperature, sound, and images.
  • the laser processing machine of the above aspect may include a head control device that stops processing the workpiece when the determination unit determines that the state quantity detected by the sensor unit is outside the normal range.
  • the laser head controller may include a head control device that changes the moving speed of the head.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a laser processing machine and an abnormality determination device according to an embodiment. It is a figure showing an example of composition of a laser head.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a functional section of an abnormality determination section.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first example of a table.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first example of a table. It is a figure which shows the 2nd example of a table. It is a figure which shows the 2nd example of a table. It is a figure which shows the 2nd example of a table.
  • FIG. 3 is a diagram showing a method of dividing a speed setting range.
  • FIG. 3 is a flow diagram of an abnormality determination method according to an embodiment. It is a figure which shows the 1st example of a test processing shape. This is a second example of a test processed shape. It is a figure which shows the problem of abnormality determination in the laser processing machine based on a comparative example.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the state quantity obtained in laser processing according to a comparative example, the moving speed, and the moving direction, respectively.
  • FIG. 3 is a diagram showing a transfer function.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a laser processing machine 1 and an abnormality determination device 3 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the laser head 12 provided in the laser processing machine 1 of FIG. 1.
  • the laser processing machine 1 according to the present embodiment is an apparatus that emits a laser beam L to perform laser processing such as cutting and marking on a workpiece W to be processed.
  • the laser processing machine 1 includes a processing device 2 and an abnormality determination device 3.
  • the processing device 2 includes a laser oscillator 10, an illumination unit 11, a laser head 12, an imaging section 13, a head drive section 14, a head control device 15, and an assist gas supply section 16.
  • the laser oscillator 10 generates a processing laser beam L1.
  • the processing laser is an infrared laser beam.
  • the laser oscillator 10 is connected to a laser head 12 via an optical fiber F.
  • the optical fiber F introduces the processing laser beam L1 output from the laser oscillator 10 into the laser head 12.
  • the illumination unit 11 includes a laser array 11A and a collimator 11B.
  • the laser array 11A emits illumination laser light L2 having a different wavelength from the processing laser light L1.
  • the collimator 11B is provided at a position where the illumination laser beam L2 from the laser array 11A is incident, and converts the illumination laser beam L2 incident from the laser array 11A into parallel light.
  • the laser head 12 irradiates the work W with laser light L (processing laser light L1 and illumination laser light L2) from the nozzle 20.
  • the laser head 12 is provided so as to be movable relative to the workpiece W in the X direction, the Y direction, and the Z direction.
  • the laser head 12 performs cutting by irradiating a processing laser beam L1 along a cutting line formed on the workpiece W while moving relative to the workpiece W. Note that the laser head 12 is an example of a "moving section.”
  • the laser head 12 includes a nozzle 20, a collimator 21, a beam splitter 22, a condenser lens 23, a half mirror 24, a wavelength selection filter 25, and an imaging lens 26.
  • the nozzle 20 is attached below the laser head 12 (-Z side). Nozzle 20 is directed downward.
  • the nozzle 20 has an emission hole 20A.
  • the processing laser light L1 and the illumination laser light L2 are irradiated downward from the emission hole 20A.
  • the nozzle 20 is connected to the assist gas supply section 16 via a gas supply pipe or the like.
  • the nozzle 20 supplies the assist gas from the assist gas supply section 16 to the workpiece W toward a region to be irradiated with the processing laser beam L1.
  • the nozzle 20 is an example of a processing section and corresponds to a laser emitting section.
  • the configuration of the illumination unit 11, imaging unit 13, beam splitter 22, half mirror 24, wavelength selection filter 25, imaging lens 26, etc. is based on the mode in which the sensor 30 detects light intensity, temperature, sound, etc. (image analysis results). (aspects in which state quantities other than the above are detected) do not necessarily need to be provided.
  • the collimator 21 is provided so that the focal point on the incident side of the processing laser beam L1 coincides with the position of the end of the optical fiber F, and converts the processing laser beam L1 output from the laser oscillator 10 into parallel light.
  • the beam splitter 22 is provided at a position where the processing laser light L1 that has passed through the collimator 21 is incident, and the condenser lens 23 that transmits the processing laser light L1 and reflects the illumination laser light L2 is provided from the beam splitter 22. It is provided at a position where the processing laser beam L1 enters, and condenses the incident processing laser beam L1.
  • the condensing lens 23 is movable along the optical axis by an optical system drive unit (not shown). The focus on the workpiece W side is adjusted by this optical system drive section.
  • the half mirror 24 is provided at a position where the illumination laser light L2 that has passed through the collimator 11B is incident, and reflects part of the illumination laser light L2 and allows part of it to pass through.
  • the illumination laser beam L2 reflected by the half mirror 24 is reflected by the beam splitter 22.
  • the condensing lens 23 condenses the illumination laser beam L2 reflected from the beam splitter 22.
  • the area of the workpiece W that is irradiated with the illumination laser beam L2 is set to include the area of the workpiece W that is irradiated with the processing laser beam L1.
  • the return light from the workpiece W passes through the condenser lens 23 and enters the beam splitter 22.
  • the returned light includes light that is the illumination laser beam L2 reflected and confused by the work W, and light that is the processing laser beam L1 that is reflected by the work W.
  • Light originating from the illumination laser beam L2 is reflected by the beam splitter 22 and enters the half mirror 24.
  • the light originating from the processing laser beam L1 is reflected by the beam splitter 22 and enters the half mirror 24.
  • the returned light includes light emitted from the molten metal in a wavelength range from infrared to near-infrared. Light originating from the molten metal is reflected by the beam splitter 22 and enters the half mirror 24 .
  • the wavelength selection filter 25 is, for example, a dichroic mirror, a notch filter, or the like.
  • the returned light that has entered the half mirror 24 passes through the half mirror 24 and enters the wavelength selection filter 25 .
  • Light originating from the illumination laser beam L2 is reflected by the wavelength selection filter 25 and enters the imaging lens 26.
  • the light originating from the processing laser beam L1 passes through the wavelength selection filter 25.
  • the imaging lens 26 focuses the light reflected by the wavelength selection filter 25 onto the imaging section 13 .
  • the imaging unit 13 is provided in the laser head 12.
  • the imaging unit 13 is a device that images an area irradiated with the processing laser beam L1.
  • the imaging unit 13 includes an imaging element 13A.
  • the image sensor 13A is an image sensor that detects return light generated by the illumination of the illumination laser light L2 reflected and confused by the workpiece W, and generates image data.
  • the imaging unit 13 transmits image data generated by the imaging device 13A to the head control device 15.
  • the head drive section 14 is controlled by the head control device 15 and moves the laser head 12 in each of the X direction, Y direction, and Z direction.
  • the head drive unit 14 includes, for example, a gantry that is movable in the X direction, a slider that is movable in the Y direction with respect to the gantry, and an elevating unit that is movable in the Z direction with respect to the slider. Note that the head drive unit 14 is not limited to the above configuration, and may be realized by other configurations such as a robot arm.
  • the head control device 15 controls the movement of the laser head 12 by controlling the head drive section 14. For example, the head control device 15 acquires position information of the laser head 12 at a predetermined period, and controls movement of the laser head 12 by controlling the head drive unit 14 based on the acquired position information. Further, the head control device 15 obtains a movement relationship value, which is a value related to movement of the laser head 12, based on the position information of the laser head 12. The movement related value is, for example, the moving speed and/or moving direction of the laser head 12. Note that the moving direction is the processing direction of laser processing. The head control device 15 controls the head drive unit 14 so that the obtained movement relationship value becomes a preset setting value. Further, the head control device 15 outputs the obtained movement relationship value to the abnormality determination device 3.
  • the assist gas supply section 16 is connected to the laser head 12.
  • the assist gas supply section 16 is a device that supplies assist gas into the nozzle 20.
  • Assist gas is used in laser processing to remove molten material.
  • As the assist gas supply source for example, a gas cylinder, a factory supply line, etc. are used.
  • As the assist gas for example, nitrogen gas, air, a mixed gas of nitrogen and oxygen, etc. are used.
  • the abnormality determination device 3 may include an image processing unit (not shown) that generates data regarding the processing state based on the image data generated by the image sensor 13A.
  • the image processing unit may generate data indicating the kerf width as data related to the machining state, or may generate numerical information indicating the combustion state such as the behavior of molten metal in the workpiece W. , or both.
  • the data regarding the processing state may be an example of the above-mentioned image analysis results.
  • the abnormality determination device 3 determines whether there is a processing abnormality in the workpiece W in the processing device 2 .
  • the abnormality determination device 3 includes a sensor 30 and an abnormality determination section 31.
  • the sensor 30 is provided in the laser head 12.
  • the sensor 30 is, for example, provided integrally with the laser head 12 and is configured to similarly move as the laser head 12 moves.
  • the sensor 30 may be provided inside the laser head 12.
  • the sensor 30 detects a state quantity X related to processing of the workpiece W by the processing device 2 while moving with respect to the workpiece W together with the laser head 12 as the laser head 12 moves.
  • the state quantity X is one or more data for the abnormality determination unit 31 to determine whether the processing device 2 is normal or abnormal, and is a value that directly or indirectly indicates the state of the processing device 2.
  • the sensor 30 is an example of the "sensor section" of the present invention.
  • the "sensor section" of the present invention detects at least one of the amount of light, temperature, sound, and image analysis result as the state quantity X.
  • the "sensor section" of the present invention may include one or more of the sensors listed below. That is, the state quantity X may be a sensor value detected by one or more sensors listed below.
  • a temperature sensor that detects heat generated by the condenser lens 23 for converging and diffusing laser light.
  • a light amount sensor that detects the amount of reflected light of the processing laser beam L1.
  • a sound sensor that detects sounds around the laser head 12.
  • An image sensor that monitors the size of the cutting groove and the behavior of the molten metal based on images near the processing point.
  • the above-mentioned sensor part is the sensor illustrated in the above (a), the above (b), or the above (c), the above sensor part corresponds to the sensor 30.
  • the illumination unit 11, the imaging section 13, and the image processing section are not essential components for implementing the present invention.
  • the above-mentioned sensor section is the above-mentioned sensor (d)
  • the above-mentioned sensor section corresponds to the illumination unit 11, the imaging section 13, and the above-mentioned image processing section.
  • the sensor 30 illustrated in FIG. 1 is not an essential configuration for implementing the present invention.
  • the abnormality determination device 3 uses the illumination unit 11, the imaging section 13, and the above-mentioned image processing section as the sensor section, for example. Be prepared.
  • the above image processing section may be included in the abnormality determination section 31 or may be a device other than the abnormality determination section 31.
  • the device other than the abnormality determination section 31 may be, for example, the imaging section 13.
  • the case where the above-mentioned sensor section is the sensor 30 will be described as an example.
  • the abnormality determination unit 31 is, for example, an information processing device such as a computer.
  • the abnormality determination section 31 is connected to the head control device 15 and can exchange information with each other.
  • the abnormality determination section 31 is connected to the sensor 30.
  • the abnormality determination unit 31 determines whether there is a processing abnormality in the workpiece W in the processing apparatus 2 based on the state quantity X detected by the sensor 30.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the functional units of the abnormality determination unit 31.
  • the abnormality determination section 31 includes an acquisition section 40, a storage section 41, a calculation section 42, a determination section 43, and an output section 44.
  • these components are realized by, for example, a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program (software).
  • a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program (software).
  • some or all of these components may be implemented using hardware such as LSI (Large Scale Integrated Circuit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field-Programmable Gate Array), or GPU (Graphics Processing Unit). It may be realized by a circuit unit (including circuitry), or it may be realized by cooperation of software and hardware.
  • the program may be stored in advance in a storage device (a storage device equipped with a non-transitory storage medium) such as an HDD (Hard Disk Drive) or flash memory, or may be stored in a removable storage device such as a DVD or CD-ROM. It may be stored in a medium (non-transitory storage medium), and installed in the storage device by loading the storage medium into a drive device.
  • a storage device includes, for example, an HDD, a flash memory, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), a ROM (Read Only Memory), or a RAM (Random Access Memory).
  • the acquisition unit 40 acquires movement relationship values regarding the movement of the laser head 12. For example, the acquisition unit 40 acquires the movement relationship value from the head control device 15.
  • the acquisition unit 40 may have a communication interface for communicating with the head control device 15, for example.
  • the storage unit 41 is detected by the sensor 30 when normal laser processing (hereinafter referred to as "test processing") is performed on the workpiece W by irradiating laser light from the nozzle while the laser head 12 is moving.
  • the state quantity X is stored in association with the movement relationship value acquired by the acquisition unit 40.
  • the storage unit 41 stores the state quantity X detected by the sensor 30 in association with the movement relationship value acquired by the acquisition unit 40 at regular intervals.
  • the abnormality determination part 31 may further be equipped with the above-mentioned image processing part as a functional part. In this case, the storage unit 41 acquires the image analysis result as the state quantity X from the image processing unit.
  • Test machining is laser machining in a state where no machining abnormality has occurred on the test work W (hereinafter referred to as "test work").
  • the machining conditions for test machining are adjusted in advance so that laser machining can be performed without degrading the quality of the workpiece due to excessive combustion or poor cutting.
  • the operator determines whether or not the workpiece W has been properly laser-machined based on the actual machining state and machining properties of the workpiece.
  • the storage unit 41 stores test data of information in which the state quantity X and the movement relationship value during normal laser processing are associated with each other. Note that the state quantity X detected by the sensor 30 during test machining may be referred to as "state quantity X1" for the purpose of distinguishing it from others.
  • the calculation unit 42 determines the normal range (hereinafter referred to as “normal range”) is calculated for each movement-related value. For example, the calculation unit 42 creates a table 100 that directly or indirectly defines the normal range of the state quantity X for each movement-related value based on the test data accumulated in the accumulation unit 41. Note that the calculation unit 42 may create the table 100 for each workpiece W (such as the material and plate thickness of the workpiece W), or may create the table 100 for each processing condition for processing the workpiece W. It may be both.
  • the processing conditions are, for example, the output of the processing laser beam L1, the focal position of the processing laser beam L1 with respect to the workpiece, and the pressure of the assist gas.
  • the table 100 is a table (hereinafter referred to as a "normal range table") that directly defines the normal range of the state quantity It may be composed of.
  • FIG. 4 is a diagram showing a first example of the normal range table according to the present embodiment.
  • the normal range table shown in FIG. 4 includes a minimum value table (FIG. 4A) and a maximum value table (FIG. 4B).
  • the minimum value table shows the minimum value of the normal range of the state quantity This is a table defined in a matrix.
  • the maximum value table is a table in which the maximum values of the normal range of the state quantity X are defined in a matrix for each speed setting range and direction setting range.
  • FIG. 5 is a diagram showing a second example of the table 100.
  • the table 100 may be a table that indirectly defines the normal range of the state quantity X for each moving speed and moving direction in a matrix form.
  • the table 100 is a table (hereinafter referred to as "normal (referred to as “range calculation table”), and may be composed of one or more tables.
  • the normal range calculation table shown in FIG. 5 the average value, standard deviation, and number of samples are used as statistical information. More specifically, the normal range calculation table shown in FIG. 5 includes an average value table (FIG. 5A), a standard deviation table (FIG. 5B), and a sample number table (FIG. 5C).
  • the average value table is a table in which average values of the state quantity X1 are defined in a matrix for each speed setting range and direction setting range.
  • the standard deviation table is a table in which standard deviations of the state quantity X1 are defined in a matrix for each speed setting range and direction setting range.
  • the sample number table is a table in which the number of samples of the state quantity X1 is determined in a matrix for each speed setting range and direction setting range.
  • the number of samples of the state quantity X1 is the number of state quantities X1 used to create the average value table or the standard deviation table.
  • the statistical information for calculating the normal range is not limited to the average value, standard deviation, and number of samples, and may include other statistical information such as kurtosis and skewness.
  • FIG. 6 is a diagram showing a method of dividing the speed setting range.
  • the width of each speed setting range may or may not all be the same width; for example, the width of each speed setting range may be set exponentially so that the width of the speed setting range becomes wider as the speed increases. may be done. That is, as a division method when dividing the normal range table into a matrix for each movement speed and movement direction, it may be divided by linearly dividing it into equal parts as shown in FIG. As shown in B), the speed setting range may be divided into an exponential function so that the higher the speed, the wider the range.
  • the method of linearly dividing the speed setting range into equal parts has a simple configuration, and is useful when it is desired to reliably link the normal range to the moving speed when the speed is stable, such as at low speeds.
  • the method of dividing the speed setting range exponentially makes it possible to stabilize the abnormality determination criteria because the parameters referenced on the table are unlikely to change even when the movement speed changes greatly in a high-speed region. That is, the method of dividing the speed setting range exponentially is useful when there are large changes in moving speed in a high-speed region.
  • FIG. 6(B) the same table parameters are referenced for the speed setting range of 21 to 33 m/min.
  • FIG. 6A it is necessary to refer to three table parameters for the speed setting range of 21 to 33 m/min.
  • the determination unit 43 determines the state quantity detected by the sensor 30 when the laser head 12 moves to perform actual laser processing (hereinafter referred to as "actual processing") on the workpiece W that is not for testing.
  • actual processing actual laser processing
  • the presence or absence of an abnormality is determined as to whether or not X is within the normal range based on the table 100 which is an example of the calculation results of the calculation unit 42. Actual processing is performed after the table 100 is calculated.
  • the determination unit 43 acquires the state quantity X detected by the sensor 30 and the movement related value of the laser head 12 at regular intervals.
  • the state quantity X during actual processing may be referred to as the "state quantity X2."
  • the determination unit 43 acquires the normal range associated with the movement relationship value during actual machining from the normal range table. Then, the determining unit 43 determines whether the state quantity X2 is within the read normal range or not at regular intervals.
  • the determination unit 43 determines that there is a machining abnormality when the state quantity X2 is outside the normal range. For example, the determination unit 43 determines that there is a machining abnormality when the state quantity X2 falls outside the normal range even once.
  • the present invention is not limited to this form, and if the number of times the state quantity It may be determined that there is an abnormality. Note that the number of times it has been determined that there is an abnormality may be the number of times that the state quantity X has continuously fallen outside the normal range during the most recent predetermined period. Note that the above specified number of times may be changeable depending on the workpiece W to be processed and the processing conditions.
  • the calculation unit 42 acquires the state quantity X2 detected by the sensor 30 and the movement-related value during the actual machining at regular intervals during the actual machining. do. Then, the calculation unit 42 acquires the average value and standard deviation associated with the movement-related values during actual processing, and creates a normal range based on the acquired average value and standard deviation.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a method for determining the normal range of the state quantity X from the normal range calculation table.
  • the calculation unit 42 calculates the range between the upper limit value shown in equation (1) and the lower limit value shown in equation (2) based on the average value and standard deviation acquired from the normal range calculation table. may be calculated as the normal range.
  • the calculation unit 42 is not limited to this form, and may calculate a range below the upper limit shown in equation (1) as a normal range (FIG. 7B), or a range above the lower limit shown in equation (2).
  • the range may be calculated as a normal range (FIG. 7C).
  • the determination unit 43 determines whether the state quantity X2 is within the normal range using a method similar to the abnormality determination described above.
  • the gain ⁇ 1 and the gain ⁇ 2 may each have the same value or may have different values. In the example shown in FIG. 7, ⁇ 1 and ⁇ 2 are both “3”. Note that ⁇ 1 and ⁇ 2 may be set based on kurtosis and skewness, respectively.
  • the determination unit 43 does not have to perform abnormality determination of the state quantity X2 in that cycle.
  • processing may be performed to adjust the gains, such as increasing each value of gain ⁇ 1 and gain ⁇ 2 from “3” to “4” in abnormality determination in that period.
  • the output unit 44 outputs the determination result of the determination unit 43.
  • the output unit 44 may output the determination result only when the determination unit 43 determines that there is a processing abnormality.
  • the output unit 44 may display the determination result of the determination unit 43 on the display device (not shown) by outputting the determination result of the determination unit 43 to the display device (not shown).
  • the present invention is not limited to this form, and the output unit 44 may output the determination result of the determination unit 43 to a communication terminal used by a user via a wired or wireless communication network. Further, the determination result of the determination unit 43 may be used for feedback control (reducing the moving speed, etc.) to the machining conditions.
  • the output unit 44 may output a signal indicating the determination result to the head control device 15.
  • the head control device 15 acquires a signal indicating the determination result of the determining section 43, it may perform feedback control to change the moving speed until the moving speed falls within the normal range.
  • FIG. 8 is a flow diagram of the abnormality determination method according to this embodiment.
  • the laser processing machine 1 first starts test processing (step S101).
  • the abnormality determination device 3 stores the state quantity X detected by the sensor 30 in association with the movement related value of the laser head 12 during the test machining (step S102).
  • the abnormality determination device 3 calculates the normal range of the state quantity X for each movement-related value based on the information accumulated in the accumulation section (step S103).
  • the laser processing machine 1 laser-processes the test workpiece into a preset shape (hereinafter referred to as "test processing shape").
  • the test machining shape is a shape that can ensure a sufficient number of samples for the moving speed and moving direction that frequently appear in the shape to be machined in actual machining.
  • FIG. 9 is a first example of a test processed shape.
  • the laser processing machine 1 laser-processes a first shape in which a plurality of regular dodecagons are nested as a test processing shape while moving the laser head.
  • the laser processing machine 1 may change the maximum speed of the laser head 12 for each regular dodecagon.
  • FIG. 10 is a second example of the test machining shape.
  • the laser processing machine 1 laser-processes a second shape in which a plurality of squares are nested as a test processing shape while moving the laser head.
  • the laser processing machine 1 changes the maximum speed of the laser head 12 for each square, and processes the corners of the squares into round shapes.
  • the second shape is to accumulate more data of the state quantity becomes possible. Further, in the second shape, since the corners of the square are rounded, it is possible to accumulate state quantities X1 in moving directions other than 0°, 90°, 180°, and 270°.
  • step S104 The processing from step S101 to step S103 is processing performed before actual processing is performed. After these processes are completed, actual processing is performed (step S104). Note that once the processes from step S101 to step S103 are executed, unless the processing object (material and shape of the workpiece) changes, steps from step S101 to step S103 will not be executed again for a certain period of time (in some cases, (several months or more), the actual processing described below may be performed.
  • the abnormality determination device 3 performs an abnormality determination as to whether or not there is a machining abnormality (step S105). For example, the abnormality determination device 3 acquires the movement related value and the state quantity X2 during actual machining.
  • the abnormality determination device 3 selects the normal range associated with the acquired movement relationship value from among the normal ranges for each movement relationship value calculated in step S103. Then, the abnormality determining device 3 determines whether the state quantity X2 is within the selected normal range, and if the state quantity X2 is within the normal range, it is determined that there is no processing abnormality. The abnormality determination device 3 determines that there is a processing abnormality, for example, when the state quantity X2 is outside the normal range once or multiple times.
  • step S105 determines whether the actual machining has been completed. If the actual machining is not completed, the abnormality determination device 3 moves to step S105 again.
  • the output unit 44 outputs the determination result to, for example, a display device (step S107). With this form, the output unit 44 notifies the user of processing abnormalities. Note that when it is determined that there is no processing abnormality, the output unit 44 may or may not output the determination result.
  • the abnormality determination device 3 may communicate with the head control device 15 to stop the actual machining. For example, when the abnormality determination device 3 determines that there is a processing abnormality in step S105, it transmits a processing abnormality signal, which is a signal indicating that, to the head control device 15.
  • the head control device 15 may stop machining the workpiece when receiving the machining abnormality signal.
  • the present invention is not limited to this, and when the head control device 15 receives a machining abnormality signal, instead of stopping machining of the workpiece, the head control device 15 may perform feedback control such as reducing the moving speed during actual machining. .
  • the head control device 15 may change the moving speed of the laser head 12 until the state quantity X detected by a sensor unit such as the sensor 30 falls within the normal range. good.
  • the determination unit 43 determines that the state quantity X detected by the sensor unit is outside the normal range
  • the head control device 15 determines that the state quantity X detected by the sensor unit is within the normal range.
  • the moving speed of the laser head 12 may be changed up to . With this configuration, when there is a processing abnormality on the workpiece W, the laser processing machine 1 can deal with the processing abnormality without stopping the processing of the workpiece W.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating problems in abnormality determination in a laser processing machine according to a comparative example.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the state quantities obtained in normal laser processing and the moving speed and moving direction, respectively.
  • FIG. 11(A) shows state quantities obtained in normal laser processing
  • FIG. 11(B) and FIG. 11(C) show the moving speed and moving direction of the laser head at that time.
  • the inventor of the present invention has found that the possible values of the state quantity X in normal conditions may differ depending on movement-related values such as the moving speed and moving direction of the laser head 12. . Possible factors for this include the method of heat transfer, the difference in the influence of the amount of heat already stored in the workpiece, the shape of the laser beam, misalignment, and the directivity of the sensor 30 itself. Conventional abnormality determination does not take into account differences in the state quantity X due to movement-related values such as the moving speed and moving direction of the laser head 12. In addition, in order to avoid as much as possible the occurrence of "misjudgment" in which machining is incorrectly determined to be abnormal when machining is being performed normally, a wide range 200 shown in FIG. 11(A) may be set as the normal range. .
  • the range 200 is a fixed range regardless of the movement relationship value. Therefore, some ranges 210 within the range 200 may be outside the range of the state quantity X obtained by normal laser processing, and if the state quantity X is within the range 210, a processing abnormality has occurred. It is possible that there are. In such a case, if the normal range is set to the range 200 as described above, the occurrence of a machining abnormality may not be detected even if there is a machining abnormality.
  • the abnormality determination device 3 of this embodiment sets a range that takes into account the movement relationship value, that is, a range 300 that varies depending on the movement relationship value, as a normal range. With such a configuration, when a state quantity X within the range 210 is detected, it is possible to determine that there is a machining abnormality, and it is possible to accurately determine a machining abnormality with respect to the workpiece W.
  • the state quantity X detected by a sensor unit such as the sensor 30 is directly transmitted to the abnormality determination device 3.
  • the present invention is not limited to this form, and the state quantity X detected by the sensor section may be transmitted to the head control device 15. In this case, the state quantity X is transmitted from the head control device 15 to the abnormality determination device 3.
  • the abnormality determination device 3 acquires the movement relationship value from the head control device 15.
  • the abnormality determination device 3 (for example, the acquisition unit 40) acquires the position information of the laser head 12 from the head control device 15 or the laser head 12, and applies the acquired position information of the laser head 12 to the position information of the laser head 12.
  • the movement relationship value may be calculated based on the above.
  • the abnormality determination device 3 may use both of acquiring the movement relationship value from the head control device 15 and determining the movement relationship value based on the position information of the laser head 12.
  • the acquisition unit 40 of the abnormality determination device 3 may use either the movement relationship value acquired from the head control device 15 or the movement relationship value determined by itself, or may use both values. The average value of may be newly determined as the movement relationship value.
  • the calculation unit 42 may calculate the normal range of the state quantity X for each movement-related value using an arithmetic expression based on the information stored in the storage unit 41.
  • the normal range as an arithmetic expression
  • the following expressions (3) to (5) can be considered, for example.
  • Xmin is the maximum value of the state quantity X at its normal value
  • Xmax is the minimum value of the state quantity X at its normal value
  • v is the moving speed of the laser head 12
  • ⁇ indicates the moving direction of the laser head 12.
  • the calculation unit 42 calculates the range between the upper limit value shown in equation (1) and the lower limit value shown in equation (2) based on the average value and standard deviation acquired from the normal range calculation table.
  • the calculation unit 42 may calculate the range between the upper limit value shown in equation (6) and the lower limit value shown in equation (7) as the normal range based on the average value obtained from the normal range calculation table. good.
  • the calculation unit 42 may calculate the range below the upper limit shown in equation (6) as the normal range, or the range above the lower limit shown in equation (7) as the normal range. It may be calculated as Note that the fixed values shown below are set in advance, and may be set based on information stored in the storage section 41.
  • the determining unit 43 may consider the rate of change of the state quantity X in abnormality determination, and may determine that there is a machining abnormality when the rate of change of the state quantity X2 deviates from the reference value. For example, assuming that the state quantity X2 is acquired at a constant period T, the state quantity X2 at time t is expressed as X(t).
  • the rate of change of the state quantity X2 is the rate of change of the state quantity X2 per unit time ⁇ X(t) and/or the rate of change of the state quantity be.
  • the rate of change ⁇ X(t) is expressed by the following equation (8).
  • the rate of change ⁇ 'X(t) is expressed by the following equation (9).
  • the determination unit 43 may calculate the rate of change ⁇ X(t) during actual machining, and determine that there is a machining abnormality if this rate of change ⁇ X(t) exceeds the upper limit. The determination unit 43 may determine that there is a processing abnormality when the rate of change ⁇ X(t) is less than the lower limit value. The determination unit 43 may determine that there is a machining abnormality when the rate of change ⁇ X(t) is out of the range between the upper limit and the lower limit.
  • the determination unit 43 may calculate the rate of change ⁇ 'X(t) during actual machining, and determine that there is a machining abnormality when this rate of change ⁇ 'X(t) exceeds an upper limit value. .
  • the determination unit 43 may determine that there is a processing abnormality when the rate of change ⁇ 'X(t) is less than the lower limit value.
  • the determination unit 43 may determine that there is a machining abnormality when the rate of change ⁇ 'X(t) is out of the range between the upper limit and the lower limit.
  • the upper limit and lower limit of the rate of change of the state quantity X may be calculated based on information stored in the storage unit 41.
  • the calculation unit 42 calculates the upper limit and lower limit of the rate of change of the state quantity X for each movement-related value as the normal range of the state quantity X based on the information accumulated in the storage unit 41.
  • the upper limit and lower limit of the rate of change of the state quantity X may be set using a table or may be set using an arithmetic expression. Further, the upper limit and lower limit of the rate of change may be changeable depending on the workpiece W to be processed and the processing conditions.
  • a transfer function G may be provided that can take into account the continuity of the occurrence of deviations of the state quantity from the normal range.
  • FIG. 13 is a diagram showing the transfer function G according to this embodiment.
  • the determination unit 43 may treat the determination of normality or abnormality as a continuous quantity from 0 to 1, for example, and determine the presence or absence of a machining abnormality using a transfer function G such as a first-order lag.
  • the determination unit 43 inputs into the transfer function G such as a first-order lag, a value indicating whether the state quantity X2 for each fixed period is normal or abnormal, with "0" indicating normality and "1" indicating abnormality.
  • the determination unit 43 determines that only when the value output from the transfer function G exceeds the threshold value S is a machining abnormality. With this configuration, only abnormalities that have continued for a long time can be detected.
  • the threshold value S may be changeable depending on the workpiece W to be processed and the processing conditions.
  • the calculation unit 42 calculates the normal range of the state quantity It may be calculated separately.
  • the determination unit 43 may perform abnormality determination for each sensor value individually.
  • the determination unit 43 may determine that there is a processing abnormality if even one of the determination results for each sensor value is detected as a deviation from the normal range, that is, an abnormality in the sensor value.
  • the present invention is not limited to this form. For example, if an upper limit number of items is set that allows abnormalities in sensor values, and abnormalities in sensor values exceeding the number of items are detected, it may be determined as a machining abnormality. good.
  • the determination unit 43 may generate a total score by giving specific weight to the abnormality determination of each sensor value. Then, the determination unit 43 may determine that there is a processing abnormality when the score exceeds a predetermined value. Note that the predetermined value may be changeable depending on the workpiece W to be processed and the processing conditions.
  • the determination unit 43 correlates the behavior of the plurality of sensor values to generate a state quantity X3, which is a new determination index.
  • An abnormality determination may be performed on the generated state quantity X3.
  • the calculation unit 42 calculates the normal range of the state quantity X3 for each movement related value using the above-described method such as the table 100 and the calculation formulas exemplified in equations (3) to (5).
  • the equipment to which the abnormality determination device 3 is applied is not limited to the laser processing machine 1, but may include a plotter that draws pictures using NC (Numerical Control), a skiving machine that performs skiving processing, or a machining center. Applicable to
  • (Configuration 1) Processing of the workpiece in a processing device having a moving part that moves relative to the workpiece, and a processing part that is provided in the moving part and processes the workpiece while moving with the moving part relative to the workpiece.
  • An abnormality determination device that determines an abnormality, a sensor unit that detects a state quantity related to processing of the workpiece by the processing device; an acquisition unit that acquires a movement relationship value regarding the movement of the movement unit;
  • the state quantity detected by the sensor unit is acquired by the acquisition unit when the processing unit moves relative to the workpiece as the moving unit moves and performs normal machining on the workpiece.
  • An abnormality determination device comprising: (Configuration 2) The movement relationship value includes a movement speed of the movement unit. The abnormality determination device according to configuration 1. (Configuration 3) The movement relationship value includes a movement direction of the movement unit. The abnormality determination device according to configuration 1 or configuration 2.
  • the moving unit is a laser head included in the laser processing machine,
  • the processing section is a laser emitting section of the laser head that emits a laser beam,
  • An abnormality determination device according to any one of configurations 1 to 3.
  • the calculation unit calculates a table indicating the normal range for each of the movement related values based on the information accumulated in the storage unit,
  • the determination unit determines whether the state quantity detected by the sensor unit is within the normal range based on the table.
  • An abnormality determination device according to any one of configurations 1 to 4.
  • the calculation unit derives an arithmetic expression for calculating the normal range for each movement-related value based on the information accumulated in the storage unit, The determination unit determines whether the state quantity detected by the sensor unit is within the normal range based on the calculation formula.
  • An abnormality determination device in any one of configurations 1 to 5.
  • the sensor unit detects at least one of light amount, temperature, sound, and image analysis result as the state quantity.
  • An abnormality determination device according to any one of configurations 1 to 6.
  • (Configuration 8) a laser head that moves relative to the workpiece; a laser emitting section that is provided on the laser head and moves with the laser head relative to the workpiece and emits a laser beam to the workpiece to process the workpiece; configuration 1;
  • a laser processing machine comprising: the abnormality determination device according to any one of configurations 7 to 7. (Configuration 9) a head control device that stops processing the workpiece when the determination unit determines that the state quantity detected by the sensor unit is outside the normal range; The laser processing machine according to configuration 8. (Configuration 10) If the determination unit determines that the state quantity detected by the sensor unit is outside the normal range, move the laser head until the state quantity detected by the sensor unit falls within the normal range. comprising a head control device that changes speed; The laser processing machine according to configuration 8.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

【課題】ワークに対する加工異常を精度よく判定することが可能な異常判定装置、レーザ加工機、及び異常判定方法を提供する。 【解決手段】ワークＷの加工異常を判定する異常判定装置（３）であって、移動部（１２）の移動に伴って加工部（２０）がワークＷに対して移動しつつワークＷに正常な加工を行う際に、センサ部（３０）により検出される状態量を、取得部（４０）により取得された移動関係値と対応付けて蓄積する蓄積部（４１）と、蓄積部（４１）に蓄積された情報に基づき、状態量の正常範囲を移動関係値毎に算出する算出部（４２）と、正常範囲が算出された後にセンサ部（３０）により検出される状態量が正常範囲内であるか否かを、算出部（４２）による算出結果に基づいて判定する判定部（４３）と、を備える。

Description

異常判定装置、レーザ加工機、及び異常判定方法
　本発明は、異常判定装置、レーザ加工機、及び異常判定方法に関する。
　レーザ加工機は、ワークに対してレーザヘッドを移動させながらレーザ光を照射することでワークに対して切断等のレーザ加工を行う。レーザ加工機においては、ワークに対して適切にレーザ加工を行うことが求められている。そのため、レーザ加工において、テスト加工又は実際の加工で良好な加工品質が得られた場合に、作業者が所定の操作を行うことでレーザ出力量基準値を記憶させ、この値に基づいてレーザ加工を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特公平７－６１５５３号公報
　レーザ加工機などの加工装置では、加工品質を管理するために、加工装置によるワークの加工に関連する状態量を検出するセンサが設置される場合がある。センサが検出した状態量は、予め設定された正常な状態量の範囲（以下、「正常範囲」という。）から外れたか否かでワークに対する加工異常の有無を判定する際に用いられる。この正常範囲は、加工装置の稼働状況によっては広く（緩和して）設定される場合がある。正常範囲を広くすると、本来異常と判定すべき状態であっても異常と判定されない事態が発生する場合があった。従って、加工異常の判定精度を向上させる観点から、より適切な正常範囲を取得することが望まれている。上記した特許文献１では、レーザ出力量基準値に基づいてレーザ加工を行うだけであり、上記した不具合を解消することができない。
　本発明は、ワークに対する加工異常を精度よく判定することが可能な異常判定装置、レーザ加工機、及び異常判定方法を提供することを目的とする。
　本発明の態様に係る異常判定装置は、ワークに対して移動する移動部と、前記移動部に設けられ、前記移動部と共に前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに対して加工を行う加工部と、を有する加工装置における前記ワークの加工異常を判定する異常判定装置であって、前記移動部に設けられ、前記移動部と共に前記ワークに対して移動しつつ前記加工装置による前記ワークの加工に関連する状態量を検出するセンサ部と、前記移動部の移動に関する移動関係値を取得する取得部と、前記移動部の移動に伴って前記加工部が前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに正常な加工を行う際に、前記センサ部により検出される前記状態量を、前記取得部により取得された前記移動関係値と対応付けて蓄積する蓄積部と、前記蓄積部に蓄積された情報に基づき、前記状態量の正常範囲を前記移動関係値毎に算出する算出部と、前記正常範囲が算出された後において、前記移動部の移動に伴って前記加工部が前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに加工を行う際に、前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲内であるか否かを、前記算出部による算出結果に基づいて判定する判定部と、を備える。
　本発明の態様に係るレーザ加工機は、ワークに対して移動するレーザヘッドと、前記レーザヘッドに設けられ、前記レーザヘッドと共に前記ワークに対して移動しつつ前記ワークにレーザ光を射出して前記ワークを加工するレーザ射出部と、前記ワークの加工異常を判定する異常判定装置と、を備える。前記異常判定装置は、前記レーザヘッドに設けられ、前記レーザヘッドと共に前記ワークに対して移動しつつ前記レーザ加工機の状態量を検出するセンサ部と、前記レーザヘッドの移動に関する移動関係値を取得する取得部と、前記レーザヘッドの移動に伴って前記レーザ射出部が前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに正常な加工を行う際に、前記センサ部により検出される前記状態量を、前記取得部により取得された前記移動関係値と対応付けて蓄積する蓄積部と、前記蓄積部に蓄積された情報に基づき、前記状態量の正常範囲を、前記移動関係値毎に算出する算出部と、前記正常範囲が算出された後において、前記レーザヘッドが前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに加工を行う際に、前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲内であるか否かを、前記算出部による算出結果に基づいて判定する判定部と、を備える。
　本発明の態様に係る異常判定方法は、ワークに対して移動する移動部と、前記移動部に設けられ、前記移動部と共に前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに対して加工を行う加工部と、を有する加工装置における前記ワークの加工異常を判定する方法であって、前記移動部の移動に伴って前記加工部が前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに正常に加工を行う際に、前記移動部と共に前記ワークに対して移動するセンサ部により前記加工装置の状態量を検出することと、前記移動部の移動に関する移動関係値を取得部により取得することと、前記センサ部により検出される前記状態量を、前記取得部により取得された前記移動関係値と対応付けて蓄積部により蓄積することと、前記蓄積部に蓄積された情報に基づき、前記状態量の正常範囲を、算出部により前記移動関係値毎に算出することと、前記正常範囲が算出された後において、前記移動部の移動に伴って前記加工部が前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに加工を行う際に、前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲内であるか否かを、前記算出部による算出結果に基づいて判定することと、を含む。
　上記態様に係る異常判定装置、レーザ加工機及び異常判定方法は、移動部の移動に関する移動関係値を考慮して正常範囲を設定するため、ワークに対する加工異常を精度よく判定することができる。
　また、上記態様の異常判定装置において、移動関係値は、移動部の移動速度を含んでもよい。この構成により、移動速度を考慮して正常範囲を設定するため、ワークに対する加工異常を精度よく判定することができる。また、上記態様の異常判定装置において、移動関係値は、移動部の移動方向を含んでもよい。この構成により、移動方向を考慮して正常範囲を設定するため、ワークに対する加工異常を精度よく判定することができる。また、上記態様の異常判定装置において、移動部は、レーザ加工機に備えるレーザヘッドであり、加工部は、レーザ光を射出するレーザヘッドのレーザ射出部であってもよい。この構成により、レーザ加工機において、ワークに対するレーザ加工の加工異常を制度よく判定することができる。
　また、上記態様の異常判定装置において、算出部は、蓄積部に蓄積された情報に基づき、正常範囲を示すテーブルを移動関係値毎に算出し、判定部は、センサ部により検出される状態量が正常範囲内であるか否かをテーブルに基づいて判定してもよい。また、算出部は、蓄積部に蓄積された情報に基づき、移動関係値毎の正常範囲を算出するための演算式を導出し、判定部は、センサ部により検出される状態量が正常範囲内であるか否かを演算式に基づいて判定してもよい。この構成により、テーブル又は演算式を用いてワークに対する加工異常を精度よく判定することができる。また、上記態様の異常判定装置において、センサ部は、状態量として、光量、温度、音、及び画像の解析結果のうち少なくとも１つを検出してもよい。この構成により、光量、温度、音、及び画像の解析結果のうち少なくとも１つから、加工異常を検知することができる。また、上記態様のレーザ加工機において、判定部によりセンサ部により検出される状態量が正常範囲外であると判定された場合、ワークの加工を停止するヘッド制御装置を備えてもよい。この構成により、加工異常があった場合には、自動でワークの加工を停止させることができる。また、上記態様のレーザ加工機において、判定部によりセンサ部により検出される状態量が正常範囲外であると判定された場合、センサ部により検出される状態量が正常範囲内となるまでレーザヘッドの移動速度を変化させるヘッド制御装置を備えてもよい。この構成により、ワークに対する加工異常があった場合に、ワークの加工を停止させずにその加工異常に対処することができ、生産性の低下を抑制することができる。
実施形態に係るレーザ加工機及び異常判定装置の一例を示す図である。 レーザヘッドの構成の一例を示す図である。 異常判定部の機能部の一例を示す図である。 テーブルの第１の例を示す図である。 テーブルの第１の例を示す図である。 テーブルの第２の例を示す図である。 テーブルの第２の例を示す図である。 テーブルの第２の例を示す図である。 速度設定範囲の分割方法を示す図である。 正常範囲算出テーブルから状態量の正常範囲を求める方法を説明する図である。 正常範囲算出テーブルから状態量の正常範囲を求める方法を説明する図である。 正常範囲算出テーブルから状態量の正常範囲を求める方法を説明する図である。 実施形態に係る異常判定方法のフロー図である。 テスト加工形状の第１の例を示す図である。 テスト加工形状の第２の例である。 比較例に係るレーザ加工機における異常判定の問題点を示す図である。 比較例に係るレーザ加工において得られる状態量と移動速度及び移動方向とのそれぞれとの関係を示す図である。 伝達関数を示す図である。
　以下、実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがあり、実際の製品とは形状、寸法等が異なっている場合がある。
　図１は、実施形態に係るレーザ加工機１及び異常判定装置３の一例を示す図である。また、図２は、図１のレーザ加工機１に備えられたレーザヘッド１２の構成の一例を示す図である。本実施形態に係るレーザ加工機１は、レーザ光Ｌを出射して加工対象であるワークＷに対して、切断，マーキングなどのレーザ加工を行う装置である。レーザ加工機１は、加工装置２と、異常判定装置３とを備えている。加工装置２は、レーザ発振器１０と、照明ユニット１１と、レーザヘッド１２と、撮像部１３と、ヘッド駆動部１４と、ヘッド制御装置１５と、アシストガス供給部１６とを備える。
　レーザ発振器１０は、加工用レーザ光Ｌ１を発生させる。例えば、加工用レーザは、赤外線レーザ光である。レーザ発振器１０は、光ファイバＦを介してレーザヘッド１２に接続されている。光ファイバＦは、レーザ発振器１０から出力される加工用レーザ光Ｌ１をレーザヘッド１２に導入する。照明ユニット１１は、レーザアレイ１１Ａ及びコリメータ１１Ｂを備える。レーザアレイ１１Ａは、加工用レーザ光Ｌ１と異なる波長の照明用レーザ光Ｌ２を発する。コリメータ１１Ｂは、レーザアレイ１１Ａから照明用レーザ光Ｌ２が入射する位置に設けられ、レーザアレイ１１Ａから入射する照明用レーザ光Ｌ２を平行光に変換する。
　レーザヘッド１２は、ノズル２０からレーザ光Ｌ（加工用レーザ光Ｌ１及び照明用レーザ光Ｌ２）をワークＷに向けて照射する。レーザヘッド１２は、ワークＷに対して、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に相対的に移動可能に設けられる。レーザヘッド１２は、ワークＷに対して相対的に移動しながら、ワークＷに形成する切断ラインに沿って加工用レーザ光Ｌ１を照射することで切断加工を行う。なお、レーザヘッド１２は、「移動部」の一例である。
　図２に示すように、レーザヘッド１２は、ノズル２０と、コリメータ２１と、ビームスプリッタ２２と、集光レンズ２３と、ハーフミラー２４と、波長選択フィルタ２５と、結像レンズ２６とを備える。ノズル２０は、レーザヘッド１２の下方（－Ｚ側）に取り付けられる。ノズル２０は、下方向に向けられている。ノズル２０は、出射孔２０Ａを有する。
　加工用レーザ光Ｌ１及び照明用レーザ光Ｌ２は、出射孔２０Ａから下方向に向けて照射される。ノズル２０は、ガス供給管等を介してアシストガス供給部１６に接続される。ノズル２０は、加工用レーザ光Ｌ１を照射する領域に向けて、アシストガス供給部１６からのアシストガスをワークＷに供給する。なお、ノズル２０は、加工部の一例であって、レーザ射出部に相当する。なお、照明ユニット１１、撮像部１３、ビームスプリッタ２２、ハーフミラー２４、波長選択フィルタ２５、結像レンズ２６等の構成は、センサ３０が光量、温度、音等を検出する態様（画像の解析結果以外の状態量を検出する態様）においては、必ずしも設けられなくともよい。
　コリメータ２１は、加工用レーザ光Ｌ１の入射側の焦点が光ファイバＦの端部の位置と一致するように設けられ、レーザ発振器１０から出力される加工用レーザ光Ｌ１を平行光に変換する。ビームスプリッタ２２は、コリメータ２１を通過した加工用レーザ光Ｌ１が入射する位置に設けられ、加工用レーザ光Ｌ１を透過し、照明用レーザ光Ｌ２を反射させる集光レンズ２３は、ビームスプリッタ２２からの加工用レーザ光Ｌ１が入射する位置に設けられ、入射する加工用レーザ光Ｌ１を集光する。集光レンズ２３は、光学系駆動部（図示なし）によって光軸に沿って移動可能である。この光学系駆動部によってワークＷ側の焦点が調整される。
　ハーフミラー２４は、コリメータ１１Ｂを通過した照明用レーザ光Ｌ２が入射する位置に設けられ、照明用レーザ光Ｌ２の一部を反射し、一部を通過させる。ハーフミラー２４で反射した照明用レーザ光Ｌ２は、ビームスプリッタ２２を反射する。集光レンズ２３は、ビームスプリッタ２２を反射した照明用レーザ光Ｌ２を集光する。ワークＷにおいて照明用レーザ光Ｌ２が照射される領域は、ワークＷに対して加工用レーザ光Ｌ１が照射される領域を含むように設定される。
　ワークＷからの戻り光は、集光レンズ２３を通過してビームスプリッタ２２に入射する。戻り光は、照明用レーザ光Ｌ２がワークＷで反射錯乱した光と、加工用レーザ光Ｌ１がワークＷで反射した光とを含む。照明用レーザ光Ｌ２に由来する光は、ビームスプリッタ２２で反射してハーフミラー２４に入射する。同様に、加工用レーザ光Ｌ１に由来する光は、ビームスプリッタ２２で反射してハーフミラー２４に入射する。ワークＷが溶融した溶融金属がワークＷの切断面等に溶着している場合、戻り光は、溶融金属から放射される赤外から近赤外の波長帯の光を含む。溶融金属に起因する光は、ビームスプリッタ２２を反射してハーフミラー２４に入射する。
　波長選択フィルタ２５は、例えば、ダイクロイックミラー、ノッチフィルター等である。ハーフミラー２４に入射した戻り光は、ハーフミラー２４を通過して波長選択フィルタ２５に入射する。照明用レーザ光Ｌ２に由来する光は、波長選択フィルタ２５で反射して結像レンズ２６に入射する。一方、加工用レーザ光Ｌ１に由来する光は、波長選択フィルタ２５を透過する。結像レンズ２６は、波長選択フィルタ２５で反射した光を撮像部１３に集光する。
　撮像部１３は、レーザヘッド１２に設けられる。撮像部１３は、加工用レーザ光Ｌ１が照射される領域を撮像する装置である。撮像部１３は、撮像素子１３Ａを備える。撮像素子１３Ａは、照明用レーザ光Ｌ２の照明がワークＷで反射錯乱した戻り光を検出し、画像データを生成するイメージセンサである。撮像部１３は、撮像素子１３Ａにより生成された画像データをヘッド制御装置１５に送信する。
　ヘッド駆動部１４は、ヘッド制御装置１５に制御され、レーザヘッド１２をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向に移動させる。ヘッド駆動部１４は、例えば、Ｘ方向に移動可能なガントリと、ガントリに対してＹ方向に移動可能なスライダと、スライダに対してＺ方向に移動可能な昇降部とを有する。なお、ヘッド駆動部１４は、上記の構成に限定されず、ロボットアーム等の他の構成により実現されてもよい。
　ヘッド制御装置１５は、ヘッド駆動部１４を制御することで、レーザヘッド１２の移動を制御する。例えば、ヘッド制御装置１５は、レーザヘッド１２の位置情報を所定の周期で取得し、その取得した位置情報に基づいてヘッド駆動部１４を制御することでレーザヘッド１２の移動を制御する。また、ヘッド制御装置１５は、レーザヘッド１２の位置情報に基づいて、レーザヘッド１２の移動に関する値である移動関係値を求める。移動関係値は、例えばレーザヘッド１２の移動速度及び移動方向の両方又はいずれか一方である。なお、移動方向とは、レーザ加工の加工方向である。ヘッド制御装置１５は、求めた移動関係値があらかじめ設定された設定値になるようにヘッド駆動部１４を制御する。また、ヘッド制御装置１５は、求めた移動関係値を異常判定装置３に出力する。
　アシストガス供給部１６は、レーザヘッド１２に接続されている。アシストガス供給部１６は、ノズル２０内にアシストガスを供給する装置である。アシストガスは、レーザ加工において、溶融した材料を除去するために用いられる。アシストガスの供給源としては、例えば、ガスボンベ、工場の供給ライン等が用いられる。アシストガスとしては、例えば、窒素ガス、空気、窒素と酸素とを混合したガス等が用いられる。
　異常判定装置３は、撮像素子１３Ａにより生成された画像データに基づいて、加工状態に関するデータを生成する画像処理部（図示せず）を有してもよい。例えば、当該画像処理部は、加工状態に関するデータとして、例えば、カーフ幅を示すデータを生成してもよいし、ワークＷにおける溶解金属の挙動など燃焼状態を示す数値情報を作成してもよいし、その両方であってもよい。加工状態に関するデータは、上述の画像の解析結果の一例であってもよい。異常判定装置３は、加工装置２におけるワークＷの加工異常を判定する。異常判定装置３は、センサ３０と、異常判定部３１とを備える。
　センサ３０は、レーザヘッド１２に設けられる。センサ３０は、例えば、レーザヘッド１２に一体的に設けられ、レーザヘッド１２の移動に伴って同様に移動するように構成されている。センサ３０は、レーザヘッド１２の内部に設けられてもよい。センサ３０は、レーザヘッド１２の移動に伴い当該レーザヘッド１２と共にワークＷに対して移動しつつ、加工装置２によるワークＷの加工に関連する状態量Ｘを検出する。状態量Ｘとは、加工装置２が正常か異常かを異常判定部３１にて判定するための１つ又は複数のデータであり、加工装置２の状態を直接的又は間接的に示す値である。ここで、センサ３０は、本発明の「センサ部」の一例である。例えば、本発明の「センサ部」は、状態量Ｘとして光量、温度、音、及び画像の解析結果のうち少なくとも１つを検出する。
　一例として、本発明の「センサ部」は、以下に列挙するセンサのいずれか又は２つ以上のセンサを有してもよい。すなわち、状態量Ｘは、以下に列挙する１つ又は複数のセンサが検出したセンサ値であってもよい。
（ａ）レーザ光を収束・拡散させるための集光レンズ２３の発熱を検出する温度センサ。
（ｂ）加工用レーザ光Ｌ１の反射光の光量を検出する光量センサ。
（ｃ）レーザヘッド１２周辺の音を検出する音センサ。
（ｄ）加工点付近の画像に基づき切断溝の大きさ、溶融金属の挙動を監視する画像センサ。
　なお、上記のセンサ部が上記（ａ）、上記（ｂ）又は上記（ｃ）に例示したセンサである場合には、上記のセンサ部は、センサ３０に相当する。この場合には、照明ユニット１１、撮像部１３及び上記画像処理部は、本発明を実施する上で必須な構成ではない。一方、上記のセンサ部が上記（ｄ）のセンサである場合には、上記のセンサ部は、照明ユニット１１、撮像部１３及び上述の画像処理部に相当する。この場合には、図１に例示するセンサ３０は、本発明を実施する上で必須な構成ではない。上記のセンサ部が照明ユニット１１、撮像部１３及び上述の画像処理部に相当する場合には、異常判定装置３は、例えば、照明ユニット１１、撮像部１３及び上述の画像処理部をセンサ部として備える。ここで、上記の画像処理部は、異常判定部３１に含まれてもよいし、異常判定部３１以外の装置であってもよい。異常判定部３１以外の装置は、例えば、撮像部１３であってもよい。以下に示す例では、説明の便宜上、上記のセンサ部がセンサ３０である場合を例として説明する。
　異常判定部３１は、例えばコンピュータなどの情報処理装置である。異常判定部３１は、ヘッド制御装置１５に接続されており、相互に情報を送受可能である。異常判定部３１は、センサ３０に接続されている。異常判定部３１は、センサ３０により検出された状態量Ｘに基づいて、加工装置２におけるワークＷの加工異常を判定する。
　図３は、異常判定部３１の機能部の一例を示す図である。図３に示すように、異常判定部３１は、取得部４０と、蓄積部４１と、算出部４２と、判定部４３と、出力部４４とを備える。これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部又は全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
　プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤ又はＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。記憶装置は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、又はＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。
　取得部４０は、レーザヘッド１２の移動に関する移動関係値を取得する。例えば、取得部４０は、ヘッド制御装置１５から移動関係値を取得する。取得部４０は、例えばヘッド制御装置１５と通信するための通信インターフェースを有してもよい。
　蓄積部４１は、レーザヘッド１２が移動しながらノズルからレーザ光を照射することでワークＷに正常なレーザ加工（以下、「テスト加工」という。）が行われる際に、センサ３０により検出される状態量Ｘを、取得部４０により取得された移動関係値に対応付けて蓄積する。換言すれば、蓄積部４１は、テスト加工中において、一定周期ごとに、センサ３０により検出される状態量Ｘと、取得部４０により取得された移動関係値と対応付けて蓄積する。なお、本発明の「センサ部」が上記（ｄ）のセンサである場合には、異常判定部３１は、機能部として、さらに上述の画像処理部を備えてもよい。この場合には、蓄積部４１は、画像処理部から画像の解析結果を状態量Ｘとして取得する。
　テスト加工は、テスト用のワークＷ（以下、「テスト用ワーク」という。）の加工異常が発生していない状態でのレーザ加工である。例えば、テスト加工の加工条件は、過度の燃焼、切断不良による加工物の品質低下が発生せずにレーザ加工できるように事前に調整される。このテスト加工において、ワークＷに正常なレーザ加工が行われているか否かの判断は、実際のワークの加工の様子や加工性状等に鑑みて作業者が行う。この形態により、蓄積部４１には、正常なレーザ加工時での状態量Ｘと移動関係値とが対応付けられた情報のテストデータが蓄積部４１に蓄積される。なお、テスト加工中においてセンサ３０により検出される状態量Ｘを他と区別する目的として、「状態量Ｘ１」と称する場合がある。
　算出部４２は、蓄積部に蓄積された、正常なレーザ加工時での状態量Ｘと移動関係値とが対応付けられた情報のテストデータに基づき、状態量Ｘの正常な範囲（以下、「正常範囲」という。）を、移動関係値毎に算出する。例えば、算出部４２は、蓄積部４１に蓄積されたテストデータに基づいて、移動関係値毎の状態量Ｘの正常範囲を直接的又は間接的に定めたテーブル１００を作成する。なお、算出部４２は、ワークＷ（ワークＷの材質及び板厚など）ごとにテーブル１００を作成してもよいし、ワークＷを加工する加工条件ごとにテーブル１００を作成してもよいし、その両方であってもよい。加工条件とは、例えば、加工用レーザ光Ｌ１の出力、ワークに対する加工用レーザ光Ｌ１の焦点位置、及びアシストガスの圧力である。
　例えば、テーブル１００は、移動速度及び移動方向毎に状態量Ｘの正常範囲をマトリクス状に直接的に定めたテーブル（以下、「正常範囲テーブル」という。）であって、１つ又は複数のテーブルから構成されてもよい。図４は、本実施形態に係る正常範囲テーブルの第１の例を示す図である。図４では、正常範囲として、状態量Ｘの最大値と最小値とが絶対値で表されている。図４に示す正常範囲テーブルは、最小値テーブル（図４Ａ）と、最大値テーブル（図４Ｂ）とを有する。最小値テーブルは、移動速度の設定範囲（以下、「速度設定範囲」という。）及び移動方向の設定範囲（以下、「方向設定範囲」という。）毎に状態量Ｘの正常範囲の最小値がマトリクス状に定められたテーブルである。最大値テーブルは、速度設定範囲及び方向設定範囲毎に状態量Ｘの正常範囲の最大値がマトリクス状に定められたテーブルである。
　図５は、テーブル１００の第２の例を示す図である。テーブル１００は、移動速度及び移動方向毎に状態量Ｘの正常範囲をマトリクス状に間接的に定めたテーブルであってもよい。例えば、テーブル１００は、図５に示すように、移動速度及び移動方向毎に状態量Ｘの正常範囲を算出するための情報（例えば、統計情報）をマトリクス状に定めたテーブル（以下、「正常範囲算出テーブル」という。）であって、１つ又は複数のテーブルから構成されてもよい。図５に示す正常範囲算出テーブルでは、統計情報として、平均値、標準偏差、及びサンプル数が用いられている。より具体的には、図５に示す正常範囲算出テーブルは、平均値テーブル（図５Ａ）と、標準偏差テーブル（図５Ｂ）と、サンプル数テーブル（図５Ｃ）とを有する。
　平均値テーブルは、速度設定範囲及び方向設定範囲毎に状態量Ｘ１の平均値がマトリクス状に定められたテーブルである。標準偏差テーブルは、速度設定範囲及び方向設定範囲毎に状態量Ｘ１の標準偏差がマトリクス状に定められたテーブルである。サンプル数テーブルは、速度設定範囲及び方向設定範囲毎に状態量Ｘ１のサンプル数がマトリクス状に定められたテーブルである。この状態量Ｘ１のサンプル数とは、平均値テーブル又は標準偏差テーブルの作成に用いられた状態量Ｘ１の数である。なお、正常範囲を算出するための統計情報は、平均値、標準偏差、及びサンプル数に限定されず、例えば尖度及び歪度などの他の統計情報を含んでもよい。
　図６は、速度設定範囲の分割方法を示す図である。各速度設定範囲の幅は、すべて同じ幅であってもよいし、すべてが同じ幅でなくてもよく、例えば速度が高くなるにつれてより速度設定範囲の幅が広くなるように指数関数的に設定されてもよい。すなわち、正常範囲テーブルを移動速度及び移動方向ごとにマトリクス状に分割する場合の分割方法として、図６（Ａ）に示すように線形に等分することで分割してもよいし、図６（Ｂ）に示すように速度が高くになるにつれてより広範囲に取れるように速度設定範囲を指数関数状に分割してもよい。
　速度設定範囲を線形に等分割する方法は、構成が単純であり、低速など速度が安定する場合において正常範囲を移動速度に確実に紐づけたい場合などに有用である。速度設定範囲を指数関数的に分割する方法は、高速な領域で移動速度の変化が大きい場合においてもテーブル上で参照されるパラメータが変化しにくいため、異常の判定基準を安定させることができる。すなわち、速度設定範囲を指数関数的に分割する方法は、高速な領域で移動速度の変化が大きい場合において有用である。図６（Ｂ）の例では、速度設定範囲２１～３３ｍ／ｍｉｎについて同一のテーブルパラメータが参照される。一方、図６（Ａ）では、速度設定範囲２１～３３ｍ／ｍｉｎについて、３つのテーブルパラメータを参照する必要がある。
　判定部４３は、レーザヘッド１２が移動することでテスト用ではないワークＷに対して実際のレーザ加工（以下、「実加工」という。）が行われる際に、センサ３０により検出される状態量Ｘが正常範囲内であるか否かの異常有無判定を、算出部４２の算出結果の一例であるテーブル１００に基づいて判定する。実加工は、テーブル１００が算出された後に行われる。
　例えば、判定部４３は、実加工中において、センサ３０が検出した状態量Ｘと、レーザヘッド１２の移動関係値とを一定周期ごとに取得する。実加工中の状態量Ｘを「状態量Ｘ２」と称する場合がある。判定部４３は、実加工中の移動関係値に対応づけられた正常範囲を、正常範囲テーブルから取得する。そして、判定部４３は、状態量Ｘ２が、読み取った正常範囲内か否かを一定周期ごとに判定する。判定部４３は、状態量Ｘ２が正常範囲外である場合には、加工異常があると判定する。例えば、判定部４３は、状態量Ｘ２が１回でも正常範囲外になった場合には、加工異常があると判定する。
　ただし、この形態に限定されず、判定部４３は、直近の所定期間の間において、状態量Ｘ２が正常範囲外になった回数が規定回数（１以上の整数）を超えた場合には、加工異常があると判定してもよい。なお、異常があると判定した回数は、直近の所定期間の間において、連続して状態量Ｘが正常範囲外になった回数であってもよい。なお、上記の規定回数は、加工対象であるワークＷ及び加工条件によって変更可能であってもよい。
　なお、異常有無判定に正常範囲算出テーブルを用いる場合には、算出部４２は、実加工中において、センサ３０が検出した状態量Ｘ２と、実加工中の移動関係値とを一定周期ごとに取得する。そして、算出部４２は、実加工中の移動関係値に対応づけられた平均値及び標準偏差を取得し、取得した平均値及び標準偏差に基づいて正常範囲を作成する。
　図７は、正常範囲算出テーブルから状態量Ｘの正常範囲を求める方法を説明する図である。図７Ａに示すように、算出部４２は、正常範囲算出テーブルから取得した平均値及び標準偏差に基づいて、式（１）に示す上限値と式（２）に示す下限値との間の範囲を正常範囲として算出してもよい。ただし、この形態に限定されず、算出部４２は、式（１）に示す上限値以下の範囲を正常範囲として算出してもよいし（図７Ｂ）、式（２）に示す下限値以上の範囲を正常範囲として算出してもよい（図７Ｃ）。判定部４３は、上述した異常有無判定と同様の方法で、状態量Ｘ２が正常範囲内か否かを判定する
　上限値＝平均値＋α１×標準偏差　…（１）
　下限値＝平均値－α２×標準偏差　…（２）
　ゲインα１及びゲインα２のそれぞれは、同じ値であってもよいし、互いに異なる値であってもよい。図７に示す例では、α１及びα２はともに「３」である場合を例として示している。なお、α１及びα２のそれぞれは、尖度及び歪度に基づいて設定されてもよい。
　ここで、判定部４３は、ある周期で取得した実加工中の移動関係値に対応づけられたサンプル数が極端に少ない場合には、その周期での状態量Ｘ２の異常判定を実施しなくてもよいし、その周期での異常判定においてゲインα１及びゲインα２の各値を「３」から「４」に上げるなどのゲインを調整する処理を実施してもよい。
　出力部４４は、判定部４３の判定結果を出力する。例えば、出力部４４は、判定部４３によって加工異常があると判定された場合のみ、その判定結果を出力してもよい。例えば、出力部４４は、判定部４３の判定結果を表示装置（図示せず）に出力することで当該表示装置に判定部４３の判定結果を表示させてもよい。ただし、この形態に限定されず、出力部４４は、判定部４３の判定結果を有線又は無線の通信ネットワーク経由で、ユーザが利用する通信端末に対して出力してもよい。また、判定部４３の判定結果は、加工条件へのフィードバック制御（移動速度を落とすなど）に用いられてもよい。例えば、出力部４４は、判定部４３によって加工異常があると判定された場合には、その判定結果を示す信号をヘッド制御装置１５に出力してもよい。ヘッド制御装置１５は、判定部４３の判定結果を示す信号を取得した場合には、移動速度が正常範囲内になるまで移動速度を変化させるフィードバック制御を実施してもよい。
　以下に、本実施形態に係る異常判定方法の流れについて説明する。図８は、本実施形態に係る異常判定方法のフロー図である。レーザ加工機１は、まずテスト加工を開始する（ステップＳ１０１）。異常判定装置３は、テスト加工中において、センサ３０により検出される状態量Ｘをレーザヘッド１２の移動関係値に対応付けて蓄積する（ステップＳ１０２）。異常判定装置３は、蓄積部に蓄積された情報に基づき、状態量Ｘの正常範囲を移動関係値毎に算出する（ステップＳ１０３）。
　ここで、テスト加工において、レーザ加工機１は、テスト用ワークに対してあらかじめ設定された形状（以下、「テスト加工形状」という。）にレーザ加工する。テスト加工形状は、実加工で加工する形状で頻出する移動速度及び移動方向について、十分な量のサンプル数が確保できる形状である。図９は、テスト加工形状の第１の例である。例えば、レーザ加工機１は、図９に示すように、レーザヘッドを移動させながら、テスト加工形状として複数の正十二角形が入れ子状となる第１の形状にレーザ加工する。レーザ加工機１は、レーザヘッド１２の最高速度を各正十二角形で変化させてもよい。第１の形状は、３０°ごとの各移動方向での状態量Ｘを均等なサンプル数で発生させることが可能である。
　図１０は、テスト加工形状の第２の例である。例えば、レーザ加工機１は、図１０に示すように、レーザヘッドを移動させながら、テスト加工形状として複数の正方形が入れ子状となる第２の形状にレーザ加工する。例えば、レーザ加工機１は、レーザヘッド１２の最高速度を各正方形で変化させ、正方形の角を丸く加工する。第２の形状は、テスト加工形状が矩形に限定される場合において、移動方向が０°，９０°，１８０°，２７０°のそれぞれであるときの状態量Ｘ１のデータ数をより多く蓄積することが可能となる。また、第２の形状では正方形の角を丸く加工するため、０°，９０°，１８０°，２７０°以外の移動方向での状態量Ｘ１を蓄積することができる。
　ステップＳ１０１からステップＳ１０３までの処理が、実加工が行われる前に実施される処理である。これらの処理が完了した後に、実加工が行われる（ステップＳ１０４）。なお、ステップＳ１０１からステップＳ１０３までの処理を一度実行した後は、加工対象（ワークの材質、形状）が変わらない限りは、ステップＳ１０１からステップＳ１０３までを再度実行することなく一定期間（場合によっては数か月以上）、以下に説明する実加工を行うものであってもよい。実加工が行われると、異常判定装置３は、加工異常があるか否かの異常判定を行う（ステップＳ１０５）。例えば、異常判定装置３は、実加工時において、移動関係値及び状態量Ｘ２を取得する。そして、異常判定装置３は、取得した移動関係値に対応付けられた正常範囲を、ステップＳ１０３で算出した移動関係値毎の正常範囲の中から選択する。そして、異常判定装置３は、選択した正常範囲内に状態量Ｘ２が収まっているか否かを判定し、状態量Ｘ２が正常範囲内に収まっている場合には、加工異常がないと判定する。異常判定装置３は、例えば、１回又は複数回にわたって状態量Ｘ２が正常範囲外となった場合には、加工異常があると判定する。
　異常判定装置３は、ステップＳ１０５において加工異常が発生していないと判定した場合には、実加工が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。異常判定装置３は、実加工が完了していない場合には、再度ステップＳ１０５に移行する。
　出力部４４は、ステップＳ１０５において判定部４３によって加工異常があると判定された場合には、その判定結果を、例えば表示装置に出力する（ステップＳ１０７）。この形態により、出力部４４は、利用者に対して加工異常を報知する。なお、出力部４４は、加工異常がないと判定された場合には、その判定結果を出力してもよいし、出力しなくてもよい。なお、異常判定装置３は、ステップＳ１０５において加工異常と判定した場合には、ヘッド制御装置１５と通信を行って実加工を停止させてもよい。例えば、異常判定装置３は、ステップＳ１０５において加工異常と判定した場合には、その旨を示す信号である加工異常信号を、ヘッド制御装置１５に送信する。ヘッド制御装置１５は、加工異常信号を受信した場合には、ワークの加工を停止してもよい。ただし、これに限定されず、ヘッド制御装置１５は、加工異常信号を受信した場合には、ワークの加工を停止させるのではなく、実加工における移動速度を落とすなどフィードバック制御を実行してもよい。一例として、ヘッド制御装置１５は、加工異常信号を受信した場合には、センサ３０などのセンサ部により検出される状態量Ｘが正常範囲内となるまでレーザヘッド１２の移動速度を変化させてもよい。換言すれば、ヘッド制御装置１５は、判定部４３によりセンサ部により検出される状態量Ｘが正常範囲外であると判定された場合、センサ部により検出される状態量Ｘが正常範囲内となるまでレーザヘッド１２の移動速度を変化させてもよい。この構成により、レーザ加工機１は、ワークＷに対する加工異常があった場合に、ワークＷの加工を停止させずにその加工異常に対処することができる。
　以下に、本実施形態に係る作用効果について説明する。図１１は、比較例に係るレーザ加工機における異常判定の問題点を示す図である。図１２は、正常なレーザ加工において得られる状態量と、移動速度及び移動方向のそれぞれとの関係を示す図である。図１１（Ａ）では正常なレーザ加工において得られる状態量を示し、その際のレーザヘッドの移動速度と移動方向を図１１（Ｂ）及び図１１（Ｃ）に示す。
　本願発明者は、図１１及び図１２に示すように、レーザヘッド１２の移動速度、移動方向などの移動関係値によって正常時での状態量Ｘの取りうる値が異なることがあることを見出した。この要因としては、伝熱の仕方、既にワークに蓄えられている熱量の影響が異なること、レーザビームの形状、芯ずれ、センサ３０自体の指向性などが考えられる。従来の異常判定では、レーザヘッド１２の移動速度及び移動方向などの移動関係値による状態量Ｘの違いを考慮していない。また、正常に加工できている場合に誤って加工異常と判定される「誤判定」をなるべく発生させないように、図１１（Ａ）に示す広い範囲２００を正常範囲として設定している場合がある。
　ここで、範囲２００は、移動関係値によらず固定された範囲である。従って、範囲２００内の一部の範囲２１０は、正常なレーザ加工で得られる状態量Ｘの範囲から外れている場合があり、状態量Ｘが範囲２１０内にある場合には加工異常が起きている可能性が考えられる。このような場合に、上記のように正常範囲を範囲２００に設定していると、加工異常があっても加工異常の発生を検出できない場合が起こり得る。本実施形態の異常判定装置３は、移動関係値を加味した範囲、すなわち移動関係値に応じて変動する範囲３００を正常範囲として設定する。このような構成により、範囲２１０内の状態量Ｘを検出した場合には加工異常と判定することが可能となり、ワークＷに対する加工異常を精度よく判定することが可能となる。
　なお、上記の実施形態において、センサ３０などのセンサ部が検出した状態量Ｘは、異常判定装置３に直接送信されている。ただし、この形態に限定されず、センサ部が検出した状態量Ｘは、ヘッド制御装置１５に送信されてもよい。この場合には、ヘッド制御装置１５から異常判定装置３に状態量Ｘが送信される。
　上記の実施形態において、異常判定装置３は、ヘッド制御装置１５から移動関係値を取得する。ただし、この形態に限定されず、異常判定装置３（例えば、取得部４０）は、レーザヘッド１２の位置情報をヘッド制御装置１５又はレーザヘッド１２から取得し、取得したレーザヘッド１２の位置情報に基づいて移動関係値を求めてもよい。また、異常判定装置３は、ヘッド制御装置１５から移動関係値を取得することと、レーザヘッド１２の位置情報に基づいて移動関係値を求めることとを併用してもよい。この場合には、異常判定装置３の取得部４０は、ヘッド制御装置１５から取得した移動関係値と、自身で求めた移動関係値とにおいて、いずれか一方を用いてもよいし、両方の値の平均値を移動関係値として新たに求めてもよい。
　上記の実施形態において、移動関係値毎の状態量Ｘの正常範囲をテーブル１００として設定する場合を例として説明した。ただし、この形態に限定されず、例えば、算出部４２は、蓄積部４１に蓄積された情報に基づき、移動関係値毎の状態量Ｘの正常範囲を演算式として算出してもよい。正常範囲を演算式として表現する場合には、例えば以下のような式（３）から式（５）が考えられる。
　Ｘｍｉｎ≦Ｘ≦Ｘｍａｘ　…（３）
　Ｘｍａｘ（ｖ,θ）＝ａ０Ｖ２＋ａ１Ｖ＋ａ２＋ｂ０ｓｉｎ（ｂ１θ＋ｂ２）　…（４）
　Ｘｍｉｎ（ｖ,θ）＝ｃ０Ｖ２＋ｃ１Ｖ＋ｃ２＋ｄ０ｓｉｎ（ｄ１θ＋ｄ２）　…（５）
　Ｘｍｉｎが状態量Ｘの正常値での最大値であり、Ｘｍａｘが状態量Ｘの正常値での最小値である。ｖがレーザヘッド１２の移動速度であり、θがレーザヘッド１２の移動方向を示す。ａｎ,ｂｎ,ｃｎ,ｄｎ（ｎは１～３）は、定数であって、加工対象、加工条件、状態量Ｘの種類ごとに設定されてもよい。
　上記の実施形態において、算出部４２が、正常範囲算出テーブルから取得した平均値及び標準偏差に基づいて、式（１）に示す上限値と式（２）に示す下限値との間の範囲を正常範囲として算出する例を説明したが、この形態に限定されない。例えば、算出部４２は、正常範囲算出テーブルから取得した平均値に基づいて、式（６）に示す上限値と式（７）に示す下限値との間の範囲を正常範囲として算出してもよい。ただし、この形態に限定されず、算出部４２は、式（６）に示す上限値以下の範囲を正常範囲として算出してもよいし、式（７）に示す下限値以上の範囲を正常範囲として算出してもよい。なお、以下に示す固定値は、あらかじめ設定されており、蓄積部４１に蓄積された情報に基づいて設定されてもよい。
　上限値＝平均値＋固定値　…（６）
　下限値＝平均値－固定値　…（７）
　上記の実施形態において、判定部４３は、異常判定において、状態量Ｘの変化率を考慮し、状態量Ｘ２の変化率が基準値から外れる場合に加工異常と判定してもよい。例えば、状態量Ｘ２を一定周期Ｔで取得すると仮定し、時間ｔでの状態量Ｘ２をＸ（ｔ）と表す。ここで、状態量Ｘ２の変化率は、単位時間あたりの状態量Ｘ２の変化率ΔＸ（ｔ）と、移動距離あたりの状態量Ｘの変化率Δ´Ｘ（ｔ）との両方又はいずれかである。変化率ΔＸ（ｔ）は、以下の式（８）で表される。変化率Δ´Ｘ（ｔ）は、以下の式（９）で表される。
　ΔＸ（ｔ）＝（Ｘ（ｔ）－ΔＸ（ｔ－Ｔ））／Ｔ　…（８）
　ΔＸ´（ｔ）＝（Ｘ（ｔ）－ΔＸ（ｔ－Ｔ））／（ｖ（ｔ）・Ｔ）　…（９）
　判定部４３は、実加工中において、変化率ΔＸ（ｔ）を算出し、この変化率ΔＸ（ｔ）が上限値を超えた場合に、加工異常と判定してもよい。判定部４３は、変化率ΔＸ（ｔ）が下限値を下回った場合に、加工異常と判定してもよい。判定部４３は、変化率ΔＸ（ｔ）が上限値と下限値との間の範囲から外れた場合に、加工異常と判定してもよい。
　また、判定部４３は、実加工中において、変化率Δ´Ｘ（ｔ）を算出し、この変化率Δ´Ｘ（ｔ）が上限値を超えた場合に、加工異常と判定してもよい。判定部４３は、変化率Δ´Ｘ（ｔ）が下限値を下回った場合に、加工異常と判定してもよい。判定部４３は、変化率Δ´Ｘ（ｔ）が上限値と下限値との間の範囲から外れた場合に、加工異常と判定してもよい。
　ここで、状態量Ｘの変化率を用いて異常判定を行う場合において、状態量Ｘの変化率の上限値及び下限値は、蓄積部４１に蓄積された情報に基づいて算出されてもよい。換言すれば、算出部４２は、蓄積部４１に蓄積された情報に基づき、状態量Ｘの正常範囲として、移動関係値毎に状態量Ｘの変化率の上限値と下限値とを算出してもよい。この場合、状態量Ｘの変化率の上限値と下限値とは、テーブルで設定されてもよいし、演算式で設定されてもよい。また、上記変化率の上限値及び下限値は、加工対象であるワークＷ及び加工条件によって変更可能であってもよい。
　上記の実施形態の異常判定において、正常範囲からの状態量の逸脱の発生の連続性を考慮できる伝達関数Ｇを設けてもよい。図１３は、本実施形態に係る伝達関数Ｇを示す図である。判定部４３は、正常か異常かの判定を例えば０から１までの連続量として扱い、１次遅れなどの伝達関数Ｇを用いて、加工異常の有無を判定してもよい。例えば、判定部４３は、正常を「０」とし、異常を「１」として一定周期ごとの状態量Ｘ２が正常か異常かを示す値を、１次遅れなどの伝達関数Ｇに入力する。そして、判定部４３は、伝達関数Ｇから出力される値が、閾値Ｓを上回ったときのみを加工異常と判定する。この構成により、長時間継続した異常のみを検知することができる。なお、閾値Ｓは、加工対象であるワークＷ及び加工条件によって変更可能であってもよい。
　上記の実施形態において、状態量Ｘが複数のセンサ値を含む場合には、算出部４２は、移動関係値毎の状態量Ｘの正常範囲（例えば、テーブル１００、演算式など）を、センサ値ごとに算出してもよい。この場合には、判定部４３は、各センサ値で個別に異常判定を行ってもよい。判定部４３は、センサ値ごとの判定結果のうち、１つでも正常範囲からの逸脱、すなわちセンサ値の異常を検出した場合には、加工異常と判定してもよい。ただし、この形態に限定されず、例えば、センサ値の異常を許容する上限の項目数を設け、その項目数を上回る数のセンサ値の異常を検出した場合には、加工異常と判定してもよい。また、判定部４３は、各センサ値の異常判定に比重を設けて、合算したスコアを生成してもよい。そして、判定部４３は、そのスコアが所定値を上回った場合に加工異常と判定してもよい。なお、当該所定値は、加工対象であるワークＷ及び加工条件によって変更可能であってもよい。
　上記の実施形態において、状態量Ｘが複数のセンサ値を含む場合には、判定部４３は、複数のセンサ値の挙動について相関をとって新たな判定指標である状態量Ｘ３を生成し、この生成した状態量Ｘ３に対して異常判定を行ってもよい。この場合には、算出部４２は、移動関係値毎の状態量Ｘ３の正常範囲を、テーブル１００、式（３）～式（５）に例示した演算式などの上述した方法で算出する。
　上記の実施形態では、異常判定装置３がレーザ加工機１に適用される場合を一例として説明した。ただし、異常判定装置３が適用される装置は、レーザ加工機１に限定されず、ＮＣ（Numerical Control：数値制御）を使って絵を描くプロッタ、スカイビング加工を行うスカイビングマシン、又はマシニングセンタなどに適用可能である。
＜付記＞
　上記実施形態は、少なくとも以下の構成を開示する。
（構成１）
　ワークに対して移動する移動部と、前記移動部に設けられ、前記移動部と共に前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに対して加工を行う加工部と、を有する加工装置における前記ワークの加工異常を判定する異常判定装置であって、
　前記加工装置による前記ワークの加工に関連する状態量を検出するセンサ部と、
　前記移動部の移動に関する移動関係値を取得する取得部と、
　前記移動部の移動に伴って前記加工部が前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに正常な加工を行う際に、前記センサ部により検出される前記状態量を、前記取得部により取得された前記移動関係値と対応付けて蓄積する蓄積部と、
　前記蓄積部に蓄積された情報に基づき、前記状態量の正常範囲を前記移動関係値毎に算出する算出部と、
　前記正常範囲が算出された後において、前記移動部の移動に伴って前記加工部が前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに加工を行う際に、前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲内であるか否かを、前記算出部による算出結果に基づいて判定する判定部と、
　を備える、異常判定装置。
（構成２）
　前記移動関係値は、前記移動部の移動速度を含む、
　構成１に記載の異常判定装置。
（構成３）
　前記移動関係値は、前記移動部の移動方向を含む、
　構成１又は構成２に記載の異常判定装置。
（構成４）
　前記移動部は、前記レーザ加工機に備えるレーザヘッドであり、
　前記加工部は、レーザ光を射出する前記レーザヘッドのレーザ射出部である、
　構成１から構成３のいずれかの構成に記載の異常判定装置。
（構成５）
　前記算出部は、前記蓄積部に蓄積された情報に基づき、前記正常範囲を示すテーブルを、前記移動関係値毎に算出し、
　前記判定部は、前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲内であるか否かを、前記テーブルに基づいて判定する、
　構成１から構成４のいずれかの構成に記載の異常判定装置。
（構成６）
　前記算出部は、前記蓄積部に蓄積された情報に基づき、前記移動関係値毎の前記正常範囲を算出するための演算式を導出し、
　前記判定部は、前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲内であるか否かを、前記演算式に基づいて判定する、
　構成１から構成５のいずれかの構成に異常判定装置。
（構成７）
　前記センサ部は、前記状態量として、光量、温度、音、及び画像の解析結果のうち少なくとも１つを検出する、
　構成１から構成６のいずれかの構成に記載の異常判定装置。
（構成８）
　ワークに対して移動するレーザヘッドと、前記レーザヘッドに設けられ、前記レーザヘッドと共に前記ワークに対して移動しつつ前記ワークにレーザ光を射出して前記ワークを加工するレーザ射出部と、構成１から構成７のいずれかの構成に記載の異常判定装置と、を備えるレーザ加工機。
（構成９）
　前記判定部により前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲外であると判定された場合、前記ワークの加工を停止するヘッド制御装置を備える、
　構成８に記載のレーザ加工機。
（構成１０）
　前記判定部により前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲外であると判定された場合、前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲内となるまで前記レーザヘッドの移動速度を変化させるヘッド制御装置を備える、
　構成８に記載のレーザ加工機。
　以上、実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態に限定されない。また、上記した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、上記した実施形態で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上記した実施形態で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、実施形態において示した各手順の実行順序は、前の手順の結果を後の手順で用いない限り、任意の順序で実現可能である。また、上記した実施形態における動作に関して、便宜上「まず」、「次に」、「続いて」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須ではない。また、法令で許容される限りにおいて、日本特許出願である特願２０２２－１１３３０３、及び上述の実施形態等で引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。
１・・・レーザ加工機
２・・・加工装置
３・・・異常判定装置
１２・・・レーザヘッド
３０・・・センサ
３１・・・異常判定部
４０・・・取得部
４１・・・蓄積部
４２・・・算出部
４３・・・判定部
４４・・・出力部

 

Claims (11)

  1. 　ワークに対して移動する移動部と、前記移動部に設けられ、前記移動部と共に前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに対して加工を行う加工部と、を有する加工装置における前記ワークの加工異常を判定する異常判定装置であって、
    　前記移動部に設けられ、前記移動部と共に前記ワークに対して移動しつつ前記加工装置による前記ワークの加工に関連する状態量を検出するセンサ部と、
    　前記移動部の移動に関する移動関係値を取得する取得部と、
    　前記移動部の移動に伴って前記加工部が前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに正常な加工を行う際に、前記センサ部により検出される前記状態量を、前記取得部により取得された前記移動関係値と対応付けて蓄積する蓄積部と、
    　前記蓄積部に蓄積された情報に基づき、前記状態量の正常範囲を前記移動関係値毎に算出する算出部と、
    　前記正常範囲が算出された後において、前記移動部の移動に伴って前記加工部が前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに加工を行う際に、前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲内であるか否かを、前記算出部による算出結果に基づいて判定する判定部と、
    　を備える、異常判定装置。
  2. 　前記移動関係値は、前記移動部の移動速度を含む、
    　請求項１に記載の異常判定装置。
  3. 　前記移動関係値は、前記移動部の移動方向を含む、
    　請求項１に記載の異常判定装置。
  4. 　前記移動部は、前記レーザ加工機に備えるレーザヘッドであり、
    　前記加工部は、レーザ光を射出する前記レーザヘッドのレーザ射出部である、
    　請求項１に記載の異常判定装置。
  5. 　前記算出部は、前記蓄積部に蓄積された情報に基づき、前記正常範囲を示すテーブルを、前記移動関係値毎に算出し、
    　前記判定部は、前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲内であるか否かを、前記テーブルに基づいて判定する、
    　請求項１に記載の異常判定装置。
  6. 　前記算出部は、前記蓄積部に蓄積された情報に基づき、前記移動関係値毎の前記正常範囲を算出するための演算式を導出し、
    　前記判定部は、前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲内であるか否かを、前記演算式に基づいて判定する、
    　請求項１に記載の異常判定装置。
  7. 　前記センサ部は、前記状態量として、光量、温度、音、及び画像の解析結果のうち少なくとも１つを検出する、
    　請求項１に記載の異常判定装置。
  8. 　ワークに対して移動するレーザヘッドと、前記レーザヘッドに設けられ、前記レーザヘッドと共に前記ワークに対して移動しつつ前記ワークにレーザ光を射出して前記ワークを加工するレーザ射出部と、前記ワークの加工異常を判定する異常判定装置と、を備えるレーザ加工機であって、
    　前記異常判定装置は、
    　前記レーザヘッドに設けられ、前記レーザヘッドと共に前記ワークに対して移動しつつ前記レーザ加工機の状態量を検出するセンサ部と、
    　前記レーザヘッドの移動に関する移動関係値を取得する取得部と、
    　前記レーザヘッドの移動に伴って前記レーザ射出部が前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに正常な加工を行う際に、前記センサ部により検出される前記状態量を、前記取得部により取得された前記移動関係値と対応付けて蓄積する蓄積部と、
    　前記蓄積部に蓄積された情報に基づき、前記状態量の正常範囲を、前記移動関係値毎に算出する算出部と、
    　前記正常範囲が算出された後において、前記レーザヘッドが前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに加工を行う際に、前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲内であるか否かを、前記算出部による算出結果に基づいて判定する判定部と、
    　を備える、レーザ加工機。
  9. 　前記判定部により前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲外であると判定された場合、前記ワークの加工を停止するヘッド制御装置を備える、
    　請求項８に記載のレーザ加工機。
  10. 　前記判定部により前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲外であると判定された場合、前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲内となるまで前記レーザヘッドの移動速度を変化させるヘッド制御装置を備える、
    　請求項８に記載のレーザ加工機。
  11. 　ワークに対して移動する移動部と、前記移動部に設けられ、前記移動部と共に前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに対して加工を行う加工部と、を有する加工装置における前記ワークの加工異常を判定する方法であって、
    　前記移動部の移動に伴って前記加工部が前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに正常に加工を行う際に、前記移動部と共に前記ワークに対して移動するセンサ部により前記加工装置の状態量を検出することと、
    　前記移動部の移動に関する移動関係値を取得部により取得することと、
    　前記センサ部により検出される前記状態量を、前記取得部により取得された前記移動関係値と対応付けて蓄積部により蓄積することと、
    　前記蓄積部に蓄積された情報に基づき、前記状態量の正常範囲を、算出部により前記移動関係値毎に算出することと、
    　前記正常範囲が算出された後において、前記移動部の移動に伴って前記加工部が前記ワークに対して移動しつつ前記ワークに加工を行う際に、前記センサ部により検出される前記状態量が前記正常範囲内であるか否かを、前記算出部による算出結果に基づいて判定することと、
    　を含む、異常判定方法。

     
PCT/JP2023/024579 2022-07-14 2023-07-03 異常判定装置、レーザ加工機、及び異常判定方法 Ceased WO2024014335A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024533648A JPWO2024014335A1 (ja) 2022-07-14 2023-07-03
CN202380052547.3A CN119546408A (zh) 2022-07-14 2023-07-03 异常判定装置、激光加工机以及异常判定方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-113303 2022-07-14
JP2022113303 2022-07-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024014335A1 true WO2024014335A1 (ja) 2024-01-18

Family

ID=89536601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/024579 Ceased WO2024014335A1 (ja) 2022-07-14 2023-07-03 異常判定装置、レーザ加工機、及び異常判定方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2024014335A1 (ja)
CN (1) CN119546408A (ja)
WO (1) WO2024014335A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000153379A (ja) * 1998-11-19 2000-06-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ溶接の溶接状態判定方法および溶接状態判定装置
JP2017113789A (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 アイシン精機株式会社 レーザ溶接装置
JP2018079502A (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 日産自動車株式会社 溶接品質判定方法
WO2019159659A1 (ja) * 2018-02-16 2019-08-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000153379A (ja) * 1998-11-19 2000-06-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ溶接の溶接状態判定方法および溶接状態判定装置
JP2017113789A (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 アイシン精機株式会社 レーザ溶接装置
JP2018079502A (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 日産自動車株式会社 溶接品質判定方法
WO2019159659A1 (ja) * 2018-02-16 2019-08-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2024014335A1 (ja) 2024-01-18
CN119546408A (zh) 2025-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5269260B1 (ja) レーザ加工装置およびレーザ加工制御装置
US10761037B2 (en) Laser processing device for determining the presence of contamination on a protective window
JP6659654B2 (ja) レーザ加工前に外部光学系の異常を警告するレーザ加工装置
JP6498553B2 (ja) レーザー加工装置
CN112839765B (zh) 用于求取加工过程的特征参量的方法和加工机
US20200016691A1 (en) Laser machining device
JP6189191B2 (ja) 表面形状測定装置および工作機械
JP2008511449A (ja) レーザ加工装置でのレーザ加工ビーム軸と加工ガス流軸の相互位置を求める方法、およびレーザ加工装置でのレーザ加工ビーム軸と加工ガス流軸の相互位置を調整する方法、ならびに当該方法に代わる装置を有するレーザ加工装置
US20220187782A1 (en) Method for offset measure compensation
JP6535480B2 (ja) レーザ加工状態判別方法及び装置
CN113795350B (zh) 用于监控工件的激光加工过程的方法
WO2024014335A1 (ja) 異常判定装置、レーザ加工機、及び異常判定方法
US20210370438A1 (en) Laser processing device
US11590621B2 (en) Machine tool and machining process change method
US11110563B2 (en) Non-contact tool setting apparatus and method
JPH05329669A (ja) レーザ加工機における加工制御装置
JP2015165210A (ja) 表面形状測定装置およびそれを備えた工作機械
US20250010405A1 (en) Laser machining method, and laser machine tool
JP7629967B1 (ja) レーザ加工機及び保護ガラスの汚れ検出方法
EP4032654B1 (en) Laser processing device and processing state determination method
JP3241557B2 (ja) 先端の欠け検査装置
WO2025063095A1 (ja) レーザ加工機及び加工不良検出方法
JP2024099275A (ja) レーザ加工機、及びレーザ加工方法
JPH06142957A (ja) レーザ加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23839507

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2024533648

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202380052547.3

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 202380052547.3

Country of ref document: CN

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 23839507

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1