(57)【要約】【課題】  より確実かつ安定的に、より長期間にわたって加工品を保持することができ、かつ、ほとんど跡を残さずに加工品を容易に分離することのできる、レーザ切断加工方法を提供する。【解決手段】  レーザ切断加工方法では、ワーク（１）から切断される加工品（３）の周囲に、加工品（３）の輪郭線（９Ｌ）に沿ったレーザ切断によって湾曲されて加工品（３）の周面を押圧する溶着突出片（１１）の切断溝（７）を予めレーザ切断加工し、加工品（３）の輪郭線（９Ｌ）に沿ってレーザ切断することで輪郭溝（９）を形成して溶着突出片（１１）の自由端を加工品（３）の周面に溶着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のワークから加工品を切断するレーザ切断加工方法であって、
（ａ）前記ワークから切断される前記加工品の周囲に、前記加工品の輪郭線に沿ったレーザ切断によって湾曲されて前記加工品の周面を押圧する溶着突出片の切断溝を予めレーザ切断加工し、
（ｂ）前記加工品の前記輪郭線に沿ってレーザ切断することで輪郭溝を形成して前記溶着突出片の自由端を前記加工品の周面に溶着する、ことを特徴とするレーザ切断加工方法。
【請求項２】
前記溶着突出片が前記加工品の前記輪郭線に沿って長い長方形状に形成され、前記切断溝が前記輪郭線に平行な長さ溝と前記長さ溝に直角な幅溝とを含み、
前記輪郭溝の形成時の前記幅溝と前記輪郭溝とのオーバーラップ長さを前記輪郭溝の溝幅から差し引いた長さである逃げ量Ｒを、Ｒ＞０とする、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項３】
前記加工品の内部に孔が形成される場合には、前記孔の内側のスクラップの周囲に、孔の輪郭線に沿ったレーザ切断によって湾曲されて前記孔の内周面を押圧する溶着突出片の切断溝を予めレーザ切断加工する、ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項４】
前記孔の内側の前記スクラップをレーザ切断加工した後に、前記加工品をレーザ切断加工する、ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項５】
前記長さ溝の切断開始端に基端孔をレーザ加工し、前記基端孔から前記切断溝をレーザ切断加工する、ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項６】
前記基端孔の直径を前記輪郭溝の溝幅よりも大きくする、ことを特徴とする請求項５に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項７】
前記ワークが軟鋼系材料で形成され、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上とする、ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項８】
前記ワークが軟鋼系材料で形成され、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上とし、
前記溶着突出片の前記長さ溝に沿った長さを長さＬ（ｍｍ）とし、かつ、前記溶着突出片の前記幅溝に沿った幅を幅Ｗ（ｍｍ）とした場合に、前記溶着突出片が下記式を同時に満たす板厚ｔ、長さＬ及び幅Ｗで規定される寸法を有する形状に形成される、
（０．５２９４ｔ＋１２．８８２５）≦Ｌ≦（０．６９４８ｔ＋２１．２２０８）
（０．０９７３ｔ＋０．８６０９）≦Ｗ≦（０．１８３３ｔ＋１．３１６８）
ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項９】
前記ワークが軟鋼系材料で形成され、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上とし、
前記逃げ量Ｒ（ｍｍ）が下記式を満たすように前記幅溝が形成される、
０＜Ｒ≦（０．０２６１ｔ＋０．１６５４）
ことを特徴とする請求項８に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項１０】
前記ワークがステンレス鋼系材料で形成され、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上とする、ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項１１】
前記ワークがステンレス鋼系材料で形成され、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上とし、
前記溶着突出片の前記長さ溝に沿った長さを長さＬ（ｍｍ）とし、かつ、前記溶着突出片の前記幅溝に沿った幅を幅Ｗ（ｍｍ）とした場合に、前記溶着突出片が下記式を同時に満たす板厚ｔ、長さＬ及び幅Ｗで規定される寸法を有する形状に形成される、
（０．８７１８ｔ＋１１．２９４９）≦Ｌ≦（１．５７６９ｔ＋１６．４２３１）
（０．１１６７ｔ＋０．８１６７）≦Ｗ≦（０．１９２３ｔ＋１．３０７７）
ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項１２】
前記ワークがステンレス鋼系材料で形成され、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上とし、
前記逃げ量Ｒ（ｍｍ）が下記式を満たすように前記幅溝が形成される、
０＜Ｒ≦（０．０２４９ｔ＋０．２０６８）
ことを特徴とする請求項２又は１１に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項１３】
前記ワークがアルミニウム系材料で形成され、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上とする、ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項１４】
前記ワークがアルミニウム系材料で形成され、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上とし、
前記溶着突出片の前記長さ溝に沿った長さを長さＬ（ｍｍ）とし、かつ、前記溶着突出片の前記幅溝に沿った幅を幅Ｗ（ｍｍ）とした場合に、前記溶着突出片が下記式を同時に満たす板厚ｔ、長さＬ及び幅Ｗで規定される寸法を有する形状に形成される、
（１．４６１５ｔ＋７．５３８５）≦Ｌ≦（１．７４３６ｔ＋１２．５８９７）
（０．２９１０ｔ＋０．８２５６）≦Ｗ≦（０．３０６４ｔ＋１．２６０３）
ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項１５】
前記ワークがアルミニウム系材料で形成され、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上とし、
前記逃げ量が下記式を満たすように前記幅溝が形成される、
０＜Ｒ≦（０．０２２１ｔ＋０．２０６３）
ことを特徴とする請求項２又は１４に記載のレーザ切断加工方法。
【請求項１６】
板状のワークから加工品を切断するレーザ切断加工装置であって、
前記ワークに対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に相対移動自在なレーザ加工ヘッドと、
前記レーザ加工ヘッドの動作を制御する制御装置とを備えており、
前記制御装置が、
前記加工品をレーザ切断加工する加工プログラムを格納する加工プログラムメモリと、
前記加工プログラムを解析して前記加工品の形状及び寸法を演算するプログラム解析部と、
解析された前記加工品の形状及び寸法、並びに、前記ワークの板厚に基づいて、前記加工品の重さを演算する重さ演算部と、
前記重さ演算部の演算結果に基づいて、前記加工品の輪郭線に沿ったレーザ切断によって輪郭溝を形成する際に湾曲して自由端が前記加工品の周面と溶着する溶着突出片の個数を演算する個数演算部と、
前記個数演算部の演算結果に基づいて、前記加工品の周囲に前記溶着突出片を配置する溶着突出片配置部と、
前記溶着突出片配置部によって配置された位置に溶着突出片を形成するレーザ切断プログラムを生成する加工プログラム生成部と、
上記加工プログラム生成部によって生成された前記レーザ切断プログラムを格納する前記加工プログラムメモリと、
前記加工プログラムメモリに格納された前記レーザ切断プログラムに従って、前記レーザ加工ヘッドの軸移動を制御する軸移動制御部とを備えている、ことを特徴とするレーザ切断加工装置。
【請求項１７】
前記制御装置が、
長方形状に形成される前記溶着突出片の長さＬ及び幅Ｗのパラメータを前記ワークの材質及び板厚ｔに対応して格納するワークパラメータメモリと、
前記溶着突出片のレーザ加工条件をパラメータとして格納するジョイント条件パラメータメモリとをさらに備えており、
前記溶着突出片が、前記輪郭線に平行な長さ溝と前記長さ溝に直角な幅溝とを含む切断溝と前記輪郭溝とによって、前記加工品の前記輪郭線に沿って長い長方形状に形成され、
前記ジョイント条件パラメータメモリが、前記輪郭溝の形成時の前記幅溝と前記輪郭溝とのオーバーラップ長さを前記輪郭溝の溝幅から差し引いた長さである、０を超える逃げ量Ｒを、前記ワークパラメータメモリに格納された前記板厚ｔと関連付けて格納する、ことを特徴とする請求項１６に記載のレーザ切断加工装置。
【請求項１８】
前記ワークパラメータメモリが、
前記ワークの前記材質を軟鋼系材料とし、かつ、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上として、下記式を同時に満たす前記溶着突出片の前記長さＬ（ｍｍ）及び前記幅Ｗ（ｍｍ）を前記パラメータとして格納する、
（０．５２９４ｔ＋１２．８８２５）≦Ｌ≦（０．６９４８ｔ＋２１．２２０８）
（０．０９７３ｔ＋０．８６０９）≦Ｗ≦（０．１８３３ｔ＋１．３１６８）
ことを特徴とする請求項１７に記載のレーザ切断加工装置。
【請求項１９】
前記ジョイント条件パラメータメモリが、
前記ワークの前記材質を軟鋼系材料とし、かつ、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上として、下記式を満たす前記逃げ量Ｒ（ｍｍ）を前記レーザ加工条件の前記パラメータの一つとして格納する、
０＜Ｒ≦（０．０２６１ｔ＋０．１６５４）
ことを特徴とする請求項１７又は１８に記載のレーザ切断加工装置。
【請求項２０】
前記ワークパラメータメモリが、
前記ワークの前記材質をステンレス鋼系材料とし、かつ、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上として、下記式を同時に満たす前記溶着突出片の前記長さＬ（ｍｍ）及び前記幅Ｗ（ｍｍ）を前記パラメータとして格納する、
（０．８７１８ｔ＋１１．２９４９）≦Ｌ≦（１．５７６９ｔ＋１６．４２３１）
（０．１１６７ｔ＋０．８１６７）≦Ｗ≦（０．１９２３ｔ＋１．３０７７）
ことを特徴とする請求項１７に記載のレーザ切断加工装置。
【請求項２１】
前記ジョイント条件パラメータメモリが、
前記ワークの前記材質をステンレス鋼系材料とし、かつ、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上として、下記式を満たす前記逃げ量Ｒ（ｍｍ）を前記レーザ加工条件の前記パラメータの一つとして格納する、
０＜Ｒ≦（０．０２４９ｔ＋０．２０６８）
ことを特徴とする請求項１７又は２０に記載のレーザ切断加工装置。
【請求項２２】
前記ワークパラメータメモリが、
前記ワークの前記材質をアルミニウム系材料とし、かつ、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上として、下記式を同時に満たす前記溶着突出片の前記長さＬ（ｍｍ）及び前記幅Ｗ（ｍｍ）を前記パラメータとして格納する、
（１．４６１５ｔ＋７．５３８５）≦Ｌ≦（１．７４３６ｔ＋１２．５８９７）
（０．２９１０ｔ＋０．８２５６）≦Ｗ≦（０．３０６４ｔ＋１．２６０３）
ことを特徴とする請求項１７に記載のレーザ切断加工装置。
【請求項２３】
前記ジョイント条件パラメータメモリが、
前記ワークの前記材質をアルミニウム系材料とし、かつ、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上として、下記式を満たす前記逃げ量Ｒ（ｍｍ）を前記レーザ加工条件の前記パラメータの一つとして格納する、
０＜Ｒ≦（０．０２２１ｔ＋０．２０６３）
ことを特徴とする請求項１７又は２２に記載のレーザ切断加工装置。
【請求項２４】
レーザ切断加工装置の自動プログラミング装置であって、
ＣＡＤから入力された加工品の形状及び寸法並びにワークの板厚ｔに基づいて、前記加工品の重さを演算する重さ演算部と、
前記重さ演算部の演算結果に基づいて、前記加工品の輪郭線に沿ったレーザ切断によって輪郭溝を形成する際に湾曲して自由端が前記加工品の周面と溶着する溶着突出片の個数を演算する個数演算部と、
前記個数演算部の演算結果に基づいて、前記加工品の周囲に前記溶着突出片を配置する溶着突出片配置部と、
前記溶着突出片配置部によって配置された位置に前記溶着突出片を形成し、かつ、前記加工品をレーザ切断加工するレーザ切断プログラムを生成する加工プログラム生成部と、
前記加工プログラム生成部によって生成された前記レーザ切断プログラムを格納する加工プログラムメモリと、
前記加工プログラムメモリに格納された前記レーザ切断プログラムを、前記レーザ切断加工装置の制御装置に転送するプログラム転送部とを備えている、ことを特徴とする自動プログラミング装置。
【請求項２５】
長方形状に形成される前記溶着突出片の長さＬ及び幅Ｗのパラメータを前記ワークの材質及び板厚ｔに対応して格納するワークパラメータメモリと
前記溶着突出片のレーザ加工条件をパラメータとして格納するジョイント条件パラメータメモリとをさらに備えており、
前記溶着突出片が、前記輪郭線に平行な長さ溝と前記長さ溝に直角な幅溝とを含む切断溝と前記輪郭溝とによって、前記加工品の前記輪郭線に沿って長い長方形状に形成され、
前記ジョイント条件パラメータメモリが、前記輪郭溝の形成時の前記幅溝と前記輪郭溝とのオーバーラップ長さを前記輪郭溝の溝幅から差し引いた長さである、０を超える逃げ量Ｒを、前記ワークパラメータメモリに格納された前記板厚ｔと関連付けて格納する、ことを特徴とする請求項２４に記載の自動プログラミング装置。
【請求項２６】
前記ワークパラメータメモリが、
前記ワークの前記材質を軟鋼系材料とし、かつ、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上として、下記式を同時に満たす前記溶着突出片の前記長さＬ（ｍｍ）及び前記幅Ｗ（ｍｍ）を前記パラメータとして格納する、
（０．５２９４ｔ＋１２．８８２５）≦Ｌ≦（０．６９４８ｔ＋２１．２２０８）
（０．０９７３ｔ＋０．８６０９）≦Ｗ≦（０．１８３３ｔ＋１．３１６８）
ことを特徴とする請求項２５に記載の自動プログラミング装置。
【請求項２７】
前記ジョイント条件パラメータメモリが、
前記ワークの前記材質を軟鋼系材料とし、かつ、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上として、下記式を満たす前記逃げ量Ｒ（ｍｍ）を前記レーザ加工条件の前記パラメータの一つとして格納する、
０＜Ｒ≦（０．０２６１ｔ＋０．１６５４）
ことを特徴とする請求項２５又は２６に記載の自動プログラミング装置。
【請求項２８】
前記ワークパラメータメモリが、
前記ワークの前記材質をステンレス鋼系材料とし、かつ、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上として、下記式を同時に満たす前記溶着突出片の前記長さＬ（ｍｍ）及び前記幅Ｗ（ｍｍ）を前記パラメータとして格納する、
（０．８７１８ｔ＋１１．２９４９）≦Ｌ≦（１．５７６９ｔ＋１６．４２３１）
（０．１１６７ｔ＋０．８１６７）≦Ｗ≦（０．１９２３ｔ＋１．３０７７）
ことを特徴とする請求項２５に記載の自動プログラミング装置。
【請求項２９】
前記ジョイント条件パラメータメモリが、
前記ワークの前記材質をステンレス鋼系材料とし、かつ、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上として、下記式を満たす前記逃げ量Ｒ（ｍｍ）を前記レーザ加工条件の前記パラメータの一つとして格納する、
０＜Ｒ≦（０．０２４９ｔ＋０．２０６８）
ことを特徴とする請求項２５又は２８に記載の自動プログラミング装置。
【請求項３０】
前記ワークパラメータメモリが、
前記ワークの前記材質をアルミニウム系材料とし、かつ、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上として、下記式を同時に満たす前記溶着突出片の前記長さＬ（ｍｍ）及び前記幅Ｗ（ｍｍ）を前記パラメータとして格納する、
（１．４６１５ｔ＋７．５３８５）≦Ｌ≦（１．７４３６ｔ＋１２．５８９７）
（０．２９１０ｔ＋０．８２５６）≦Ｗ≦（０．３０６４ｔ＋１．２６０３）
ことを特徴とする請求項２５に記載の自動プログラミング装置。
【請求項３１】
前記ジョイント条件パラメータメモリが、
前記ワークの前記材質をアルミニウム系材料とし、かつ、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上として、下記式を満たす前記逃げ量Ｒ（ｍｍ）を前記レーザ加工条件の前記パラメータの一つとして格納する、
０＜Ｒ≦（０．０２２１ｔ＋０．２０６３）
ことを特徴とする請求項２５又は３０に記載の自動プログラミング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ切断加工方法及び装置、並びに、自動プログラミング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工によって板状のワークから加工品を切断する際に、加工品がワークを載置している複数のピンサポートに引っ掛かったりワークの上に載ってレーザ加工ヘッドの移動を阻害したり、加工品がワークの下に入り込んだりすることがある。このようなことを防止するために、マイクロジョイントと称する微細な接続部（ジョイント部）によってワークと加工品とを接続して、加工品をワークから完全には分離させないようにする。この場合、ワークから加工品を取り外すと、マイクロジョイントに起因する微細な突起が加工品に生じることがあり、微細突起を除去する工程が必要となる。そこで、マイクロジョイントを用いることなく、ワークと加工品とを接続することが提案されている（下記特許文献１又は２参照）。
【０００３】
なお、「マイクロジョイント」は、一般的に、レーザ加工中に加工品がワークから落下しないように、加工品をワークに繋ぎ止めておくためのジョイント加工であり、「ワイヤジョイント」とも称される。マイクロジョイント加工では、数マイクロメータから数百マイクロメータの幅を持つマイクロジョイントを残しつつ加工品の輪郭線を切断することで、加工品をワークに繋ぎ止める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開平５−２４５６７１号公報
【特許文献２】日本国特開平６−２３８４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１は、レーザ加工によって板状のワークから切断片（加工品）を切断する際に、レーザ加工の切断線（スリット）上に接着剤を供給して、ワークからの切断片の分離を抑止するレーザ加工方法を開示している。従って、ワークから切断片を分離する際には、接着剤を除去する必要がある。
【０００６】
上記特許文献２は、レーザ加工によってワークから製品を切断する際に、切断された切断溝の縁をレーザによってさらに溶融させてこの溶融物をワークに付着させて、ワークからの製品の分離を抑止するレーザ加工方法を開示している。レーザ加工条件によっては、製品が溶融物によって溶融されてしまい、溶融物が強固に製品に付着してしまうことがある。この場合、製品に付着した溶融物を除去する必要がある。
【０００７】
また、波長が１μｍ帯のファイバレーザの集束ビーム径は、波長が１０μｍ帯の炭酸ガスレーザのそれに比して小さいので、ファイバレーザによる切断スリットは狭い。炭酸ガスレーザによる切断では、切断スリットが広いので、切断片は引っ掛かることなく、複数のピンサポートの間をすり抜けて落下する。しかし、ファイバレーザによる切断では、切断スリットが狭いので、切断片がワークに引っ掛かる可能性が高く、レーザ加工ヘッドの移動が阻害されることが懸念される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、板状のワークから加工品を切断するレーザ切断加工方法であって、（ａ）前記ワークから切断される前記加工品の周囲に、前記加工品の輪郭線に沿ったレーザ切断によって湾曲されて前記加工品の周面を押圧する溶着突出片の切断溝を予めレーザ切断加工し、（ｂ）前記加工品の前記輪郭線に沿ってレーザ切断することで輪郭溝を形成して前記溶着突出片の自由端を前記加工品の周面に溶着する、ことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、板状のワークから加工品を切断するレーザ切断加工装置であって、前記ワークに対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に相対移動自在なレーザ加工ヘッドと、前記レーザ加工ヘッドの動作を制御する制御装置とを備えており、前記制御装置が、前記加工品をレーザ切断加工する加工プログラムを格納する加工プログラムメモリと、前記加工プログラムを解析して前記加工品の形状及び寸法を演算するプログラム解析部と、解析された前記加工品の形状及び寸法、並びに、前記ワークの板厚に基づいて、前記加工品の重さを演算する重さ演算部と、前記重さ演算部の演算結果に基づいて、前記加工品の輪郭線に沿ってレーザ切断することで輪郭溝を形成する際に湾曲して自由端が前記加工品の周面と溶着する溶着突出片の個数を演算する個数演算部と、前記個数演算部の演算結果に基づいて、前記加工品の周囲に前記溶着突出片を配置する溶着突出片配置部と、前記溶着突出片配置部によって配置された位置に溶着突出片を形成するレーザ切断プログラムを生成する加工プログラム生成部と、上記加工プログラム生成部によって生成された前記レーザ切断プログラムを格納する前記加工プログラムメモリと、前記加工プログラムメモリに格納された前記レーザ切断プログラムに従って、前記レーザ加工ヘッドの軸移動を制御する軸移動制御部とを備えている、ことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、レーザ切断加工装置の自動プログラミング装置であって、ＣＡＤから入力された加工品の形状及び寸法並びにワークの板厚ｔに基づいて、前記加工品の重さを演算する重さ演算部と、前記重さ演算部の演算結果に基づいて、前記加工品の輪郭線に沿ったレーザ切断によって輪郭溝を形成する際に湾曲して自由端が前記加工品の周面と溶着する溶着突出片の個数を演算する個数演算部と、前記個数演算部の演算結果に基づいて、前記加工品の周囲に前記溶着突出片を配置する溶着突出片配置部と、前記溶着突出片配置部によって配置された位置に前記溶着突出片を形成し、かつ、前記加工品をレーザ切断加工するレーザ切断プログラムを生成する加工プログラム生成部と、前記加工プログラム生成部によって生成された前記レーザ切断プログラムを格納する加工プログラムメモリと、前記加工プログラムメモリに格納された前記レーザ切断プログラムを、前記レーザ切断加工装置の制御装置に転送するプログラム転送部とを備えている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、溶着突出片の自由端と加工品の周面とを溶着することで、加工品をより確実かつ安定的に、より長期間にわたって溶着突出片によって保持することができ、かつ、ほとんど跡を残さずに加工品を容易に分離できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係るレーザ切断加工方法を説明する平面図である。
【図２】上記方法で形成される溶着突出片を示す画像である。
【図３】上記方法で溶着突出片を形成する際の逃げ量を示す拡大平面図である。
【図４】他の実施形態に係るレーザ切断加工方法を説明する平面図である。
【図５】軟鋼系材料（ＳＰＣＣ）における溶着突出片の寸法（長さＬ及び幅Ｗ）と保持力との関係を示すグラフである（板厚ｔ＝１．０ｍｍ）。
【図６】軟鋼系材料（ＳＰＣＣ）における溶着突出片の寸法（長さＬ及び幅Ｗ）と保持力との関係を示すグラフである（板厚ｔ＝９．０ｍｍ）。
【図７】軟鋼系材料（ＳＰＣＣ）に関する板厚ｔに対する好ましい長さＬ及び幅Ｗの範囲を示すグラフである。
【図８】ステンレス鋼系材料（ＳＵＳ）における溶着突出片の寸法（長さＬ及び幅Ｗ）と保持力との関係を示すグラフである（板厚ｔ＝１０．０ｍｍ）。
【図９】ステンレス鋼系材料（ＳＵＳ）に関する板厚ｔに対する好ましい長さＬ及び幅Ｗの範囲を示すグラフである。
【図１０】アルミニウム系材料（ＡＬ）における溶着突出片の寸法（長さＬ及び幅Ｗ）と保持力との関係を示すグラフである（板厚ｔ＝１０．０ｍｍ）。
【図１１】アルミニウム系材料（ＡＬ）に関する板厚ｔに対する好ましい長さＬ及び幅Ｗの範囲を示すグラフである。
【図１２】軟鋼系材料（ＳＰＣＣ）における逃げ量Ｒと保持力との関係を示すグラフである。
【図１３】軟鋼系材料（ＳＰＣＣ）に関する板厚ｔに対する好ましい逃げ量Ｒの範囲を示すグラフである。
【図１４】軟鋼系材料（ＳＰＣＣ）における逃げ量の板厚に対する割合と保持力との関係を示すグラフである。
【図１５】ステンレス鋼系材料（ＳＵＳ）に関する板厚ｔに対する好ましい逃げ量Ｒの範囲を示すグラフである。
【図１６】アルミニウム系材料（ＡＬ）に関する板厚ｔに対する好ましい逃げ量Ｒの範囲を示すグラフである。
【図１７】軟鋼系材料（ＳＰＣＣ）に関する実施形態とマイクロジョイントとの寸法に対する保持力の変化を示すグラフである。
【図１８】ステンレス鋼系材料（ＳＵＳ）に関する実施形態とマイクロジョイントとの寸法に対する保持力の変化を示すグラフである。
【図１９】アルミニウム系材料（ＡＬ）に関する実施形態とマイクロジョイントとの寸法に対する保持力の変化を示すグラフである。
【図２０】実施形態に係るレーザ加工装置の概略斜視図である。
【図２１】上記レーザ加工装置の制御装置のブロック図である。
【図２２】実施形態に係る自動プログラミング装置のブロック図である。
【図２３】レーザ加工のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を参照しつつ、実施形態に係るレーザ切断加工方法を説明する。レーザ切断された矩形状の加工品３は、最終的には、板状のワーク１から分離される。しかし、加工品３は、レーザ切断後には不要になるスクラップ５に繋ぎとめられる。加工品３をスクラップ５に繋ぎとめるために、スクラップ５の少なくとも１箇所以上に、切断溝（切断スリット）７が予めレーザ切断される。切断溝７を形成した後に、加工品３の輪郭線９Ｌに沿ってレーザ切断することで片持ち状の溶着突出片１１が形成され、溶着突出片１１によって加工品３がスクラップ５に繋ぎとめられる。なお、各切断溝７は、加工品３の輪郭線９Ｌに沿って形成される。輪郭線９Ｌがレーザ切断されると輪郭溝（輪郭スリット）９が形成される。なお、図１中、輪郭線９Ｌは、輪郭溝９の一部にのみ示されている。また、輪郭溝９の溝幅を図１中にＳＷとして示す。輪郭線９Ｌは、輪郭溝９の溝幅ＳＷの中央に位置する。
【００１４】
切断溝７は、長さ溝（長さスリット）７Ｌ及び幅溝（幅スリット）７Ｗによって、Ｌ字状に形成される。長さ溝７Ｌは、追って詳しく説明する基端孔７Ｌｓをその切断開始端として含んでいる。長さ溝７Ｌは、輪郭線９Ｌに平行に形成される。幅溝７Ｗは、長さ溝７Ｌに対して直角に形成される。即ち、切断溝７は、図１中矢印Ａの方向に長さ溝７Ｌがレーザ切断された後に、続けて矢印Ｂの方向に幅溝７Ｗがレーザ切断されることで形成される。その後、輪郭線９Ｌに沿って、矢印Ｃの方向にレーザ切断されることで輪郭溝９が形成される（矢印Ｃは逆方向でもよいが、図中の方向が好ましい）。溶着突出片１１には、切断溝７を形成する際のレーザ切断の熱の影響によって残留応力が存在する。切断溝７の形成後に輪郭線９Ｌをレーザ切断すると、上述した残留応力が解放されて、溶着突出片１１が残留応力に起因して加工品３に向けて湾曲される。同時に、溶着突出片１１の自由端（先端）と加工品３の周面（周縁）とがレーザ切断時の溶融金属によって溶着されて加工品３がスクラップ５に繋ぎとめられる。加工品３は、図１中のジョイント部Ｘで溶着突出片１１の自由端と溶着され、ワーク１から落下しないように保持される。
【００１５】
図１では、溶着突出片１１の湾曲が分かり易く強調して示されている。図２に、実際に加工された溶着突出片１１の画像を示す。なお、一つの溶着突出片１１による保持力は、ワーク１の材質及び厚さｔ、並びに、溶着突出片１１の寸法（長さＬ及び幅Ｗ）に依存する。また、加工品３の厚さｔ（＝ワーク１の厚さｔ）や面積に応じて、加工品３の重量が変わる。従って、一つの溶着突出片１１による保持力及び加工品３の重量に応じて、加工品３の周囲に配置される溶着突出片１１の数が決定される。なお、図１では、長さＬは、変形前の溶着突出片１１に基づいて示しているが、湾曲後の溶着突出片１１においても、長さＬは同じであるとみなせる（図２参照）。
【００１６】
輪郭溝９の形成時における、輪郭溝９と幅溝７Ｗの先端との関係を図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す。ここで、「逃げ量Ｒ」について定義する。「逃げ量Ｒ」とは、輪郭溝９の形成時における、幅溝７Ｗと輪郭溝９とのオーバーラップ長さＯＬを輪郭溝９の溝幅ＳＷから差し引いた長さである。逃げ量Ｒは、輪郭線９Ｌ（輪郭溝９）に対して直角な方向の長さである。従って、逃げ量Ｒは、溝幅ＳＷより大きくなることはない［Ｒ≦ＳＷ］。図３（ａ）は、逃げ量Ｒが溝幅ＳＷに等しい場合を示している。図３（ｂ）は、逃げ量Ｒが輪郭溝９の溝幅ＳＷの半分の場合を示している。図３（ｃ）は、逃げ量Ｒがゼロの場合を示している。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、輪郭溝９の形成前の状態を示しており、輪郭溝９は仮想線で示されている。
【００１７】
切断溝７（長さ溝７Ｌ）の切断開始端である基端孔７Ｌｓについて説明する。基端孔７Ｌｓは貫通孔である。また、基端孔７Ｌｓの半径を、ピアス孔（ピアシング加工による単なる貫通孔）の半径よりも大きくすると、形成される溶着突出片１１の輪郭溝９側への撓み（湾曲）を促進できる。即ち、溶着突出片１１の湾曲支点Ｐ（基端孔７Ｌｓの内周縁上の輪郭溝９又は輪郭線９Ｌに最も近い点：図１及び図４参照）を輪郭溝９又は輪郭線９Ｌに近づけることで、溶着突出片１１の湾曲を促進して溶着を伴うジョイント部Ｘを確実に形成させることができる。なお、溶着突出片１１の基端の幅（＝Ｗ−［（基端孔７Ｌｓの半径）−（ＳＷ／２）］）は、溶着突出片１１が基端で折れ曲がらないように（保持力を維持するのに充分な剛性を確保するように）設定される。言い換えれば、溶着突出片１１が基端辺で折れ曲がらないように（保持力を維持するのに充分な剛性を確保するように）基端孔７Ｌｓの半径（＝Ｗ−［溶着突出片１１の基端の幅］＋［ＳＷ／２］）が設定される。
【００１８】
図１は、加工品３の外周をレーザ切断して、切断後に加工品３をスクラップ５に保持させる場合を示していた。溶着突出片１１による保持は、レーザ切断によって加工品３に孔を形成する場合にも適用できる。この場合、図４に示されるように、孔の輪郭線（外周）をレーザ切断して、切断後に孔に相当するスクラップ５を加工品３に保持させる。この時、溶着突出片１１の自由端は孔の内周面（内周縁）に押圧されて溶着し、溶着を伴うジョイント部Ｘを形成する。加工品３に孔を形成する場合、加工品３の外周縁の輪郭線をレーザ切断する前に孔の輪郭線９Ｌ（＝加工品３の内周縁の輪郭線）をレーザ切断し、その後に加工品３の外周縁の輪郭線をレーザ切断することが望ましい。孔の輪郭線９Ｌの方が加工品３の外周縁の輪郭線よりも圧倒的に短く（即ち、孔の面積が加工品３の面積より圧倒的に小さい／孔の内側のスクラップ５の方が加工品３及びスクラップ５の合計重さより圧倒的に軽い）、溶着突出片１１による保持力が重さの軽いものに対してより有効であるからである。なお、重さの差が小さい場合や加工上の制約がある場合は、加工品３の外周縁の輪郭線のレーザ切断後に、孔の輪郭線９Ｌをレーザ切断してもよい。
【００１９】
上述したように、本実施形態では、溶着突出片１１の自由端を加工品３の周面に溶着させて、切断後の加工品３をスクラップ５に繋ぎとめる。しかし、溶着突出片１１の自由端と加工品３の周面とが溶着されなくても、溶着突出片１１の湾曲に伴う押圧力によって、加工品３をスクラップ５に繋ぎとめる（保持する）ことも可能である。しかし、本発明者らは、溶着突出片１１の自由端と加工品３の周面とを溶着させることで、加工品３をより確実かつ安定的に、より長期間にわたって保持することができることを知見した。発明者らは、単なる押圧力による保持と溶着による保持との間に、顕著な差があることを知見した。また、発明者らは、溶着突出片１１の自由端と加工品３の周面との溶着による保持力は、上述した逃げ量Ｒによる影響を受けることも知見した。
【００２０】
軟鋼系材料、ステンレス鋼系材料、及び、アルミニウム系材料によって作られたワーク１を用いて、溶着突出片１１の寸法（長さＬ及び幅Ｗ（ｍｍ））と保持力（Ｎ）との関係を実際に測定した。まず、軟鋼系材料として冷間圧延鋼板を用いて測定した。以下、軟鋼系材料にＳＰＣＣの略号を用いて総称し、ステンレス鋼系材料にＳＵＳの略号を用い、アルミニウム系材料にＡＬの略号を用いて、表やグラフを示す。なお、切断はファイバレーザを用いて行った。また、ここでの測定では、逃げ量Ｒ＝０．１５ｍｍ（＝輪郭溝９の溝幅ＳＷ＝０．３０ｍｍの半分）とした。逃げ量Ｒの変化に伴う保持力の変化については、追って詳しく説明する。さらに、ここでの測定では、長さ溝７Ｌの基端孔７Ｌｓの直径は長さ溝７Ｌの幅と同じとした。即ち、基端孔７Ｌｓは長さ溝７Ｌの単なる切断開始端（上述したピアス孔）である。なお、板厚ｔによって溝幅ＳＷが変化することは当業者にとって自明である。例えば、板厚ｔが大きくなると溝幅ＳＷは大きくなる（溝幅ＳＷを大きくする）。従って、板厚ｔが大きくなるにつれて逃げ量Ｒも大きくなる。
【００２１】
下記表１に、板厚ｔ＝１．０ｍｍのＳＰＣＣにおける溶着突出片１１の寸法（長さＬ及び幅Ｗ（ｍｍ））と保持力（Ｎ）との関係を示す。表１に示される保持力は実際の測定に基づくものである。測定に用いた加工品３の大きさは一辺６５ｍｍの正方形であり、溶着突出片１１は各辺に一つずつ形成されている。溶着突出片１１の自由端（ジョイント部Ｘ）は各辺の中央に位置する。表中の保持力は、一つの溶着突出片１１あたりの保持力である。なお、板厚ｔ＝０．５ｍｍ及び０．８ｍｍでの測定も試みたが、溶着を伴うジョイント部Ｘを形成することはできなかった。従って、ＳＰＣＣに関しては、板厚ｔの下限値は１．０ｍｍであることが分かった。
【００２２】
表中の保持力が０．０である場合は、形成された溶着突出片１１で加工品３を保持できず、加工品３が落下したことを示している。保持力が正の値である場合は、形成された溶着突出片１１で加工品３を保持できたことを示している。加工品３を保持できた場合のうち、溶着突出片１１の自由端と加工品３の周面とが溶着されずに溶着突出片１１の湾曲に伴う押圧力のみによって加工品３が保持される場合は、そのマスは太点線で囲まれている。溶着突出片１１の自由端と加工品３の周面とが溶着されて加工品３が保持される場合は、そのマスは太実線で囲まれている。
【００２３】
【表１】
2020044573.tif 000003
【００２４】
同様に、板厚ｔ＝３．２ｍｍのＳＰＣＣの場合を下記表２に示し、板厚ｔ＝９．０ｍｍのＳＰＣＣの場合を下記表３に示す。
【００２５】
【表２】
2020044573.tif 000004
【００２６】
【表３】
2020044573.tif 000005
【００２７】
また、表１をグラフ化したものを図５に示し、表３をグラフ化したものを図６に示す。グラフでは、横軸が溶着突出片１１の幅Ｗ（ｍｍ）を示し、縦軸に保持力（Ｎ）を示している。そして、溶着突出片１１の長さＬ（ｍｍ）毎に折れ線が割り当てられている（グラフ中の凡例を参照）。図５及び図６に示されるグラフには、溶着を伴うジョイント部Ｘが形成される「溶着範囲」も示してある。なお、「溶着範囲」の上限は、測定された最高保持力に設定した。
【００２８】
表１〜表３及び図５〜図６から分かるように、溶着突出片１１の寸法（長さＬ及び幅Ｗ）には、溶着を伴うジョイント部Ｘが形成される範囲が存在することが分かる。溶着を伴うジョイント部Ｘは、長さＬが小さ過ぎても形成されないし、大き過ぎても形成されない。同様に、溶着を伴うジョイント部Ｘは、幅Ｗが小さ過ぎても形成されないし、大き過ぎても形成されない。また、単なる押圧力による保持力（太点線のマス）又は保持力＝０．０Ｎ（細点線のマス）と溶着を伴うジョイント部Ｘによる保持力（太実線のマス）とが隣り合っている部分を見ると、多くの場合、溶着を伴うジョイント部Ｘの保持力の方が一段階向上している。即ち、単なる押圧力による保持（又は非保持）から溶着を伴うジョイント部Ｘによる保持に移行することで保持力の顕著な向上がもたらされる。
【００２９】
さらに、板厚ｔが大きくなるほど、溶着を伴うジョイント部Ｘが形成される範囲は広がり、かつ、その範囲が長さＬ及び幅Ｗが大きくなる（溶着突出片１１の平面寸法が大きくなる）方に徐々にシフトする傾向がある。また、溶着を伴うジョイント部Ｘを形成される場合において、同じ平面寸法（長さＬ及び幅Ｗ）の溶着突出片１１に関しては、板厚ｔが大きくなるほど保持力が大きくなる傾向がある。これは、板厚ｔが大きくなるほどジョイント部Ｘの溶着面積が増えるためと思われる。（板厚ｔが大きくなるほど加工品３の重量も増えるが保持力が増える効果の方が顕著であり、加工品３を落下させることなく保持できる。）
【００３０】
これらの測定結果に基づいて、溶着突出片１１の長さＬ及び幅Ｗのそれぞれについて、溶着を伴うジョイント部Ｘを形成させるのに好ましい範囲を板厚ｔとの関係から求めた。なお、表やグラフを示した以外の板厚（ｔ＝２．３，４．５ｍｍ）に関しても保持力の測定を行っており、これらの測定結果も用いている。まず、図７（ａ）を参照して、長さＬについて具体的に説明する。
【００３１】
板厚ｔ＝１．０ｍｍのＳＰＣＣの測定結果において、溶着を伴うジョイント部Ｘが安定して形成される長さＬの範囲は１２．５〜２２．５ｍｍの範囲であり、同様の幅Ｗの範囲は１．００〜１．５０ｍｍの範囲である（表１中の斜字体の数値を参照）。このように、板厚ｔ＝１．０ｍｍに関して、長さＬの上限値及び下限値が求められる。同様にして、他の板厚ｔについても、長さＬの上限値及び下限値を求める（表２及び表３に示される板厚ｔに関しては、表中の斜字体の数値を参照）。これらの上限値及び下限値を、横軸が板厚ｔ（ｍｍ）、縦軸が長さＬ（ｍｍ）のグラフ上にプロットし、上限値及び下限値のそれぞれについて公知の方法で近似直線を求める。
【００３２】
この結果、ＳＰＣＣに関して、長さＬの下限の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（１）のように求められる。
Ｌ＝０．５２９４ｔ＋１２．８８２５  ・・・（１）
同様に、長さＬの上限の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（２）のように求められる。
Ｌ＝０．６９４８ｔ＋２１．２２０８  ・・・（２）
即ち、ＳＰＣＣに関して、溶着突出片１１の長さＬの板厚ｔに対する好ましい範囲が上記式（１）及び式（２）から下記式（３）のように求められる。
（０．５２９４ｔ＋１２．８８２５）≦Ｌ≦（０．６９４８ｔ＋２１．２２０８）
［ｔ≧１．０］  ・・・（３）
【００３３】
次に、図７（ｂ）を参照して、幅Ｗについて具体的に説明する。同様に、ＳＰＣＣについて幅Ｗの好ましい範囲を求める。上述したように、板厚ｔ＝１．０ｍｍのＳＰＣＣの測定結果において、溶着を伴うジョイント部Ｘが安定して形成される幅Ｗの範囲は１．００〜１．５０ｍｍの範囲である（表１中の斜字体の数値を参照）。このように、板厚ｔ＝１．０ｍｍに関して、幅Ｗの上限値及び下限値が求められる。同様にして、他の板厚ｔについても、幅Ｗの上限値及び下限値を求める（表２及び表３に示される板厚ｔに関しては、表中の斜字体の数値を参照）。これらの上限値及び下限値を、横軸が板厚ｔ（ｍｍ）、縦軸が幅Ｗ（ｍｍ）のグラフ上にプロットし、上限値及び下限値のそれぞれについて近似直線を求める。
【００３４】
この結果、ＳＰＣＣに関して、幅Ｗの下限の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（４）のように求められる。
Ｗ＝０．０９７３ｔ＋０．８６０９  ・・・（４）
同様に、幅Ｗの上限の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（５）のように求められる。
Ｗ＝０．１８３３ｔ＋１．３１６８  ・・・（５）
即ち、ＳＰＣＣに関して、溶着突出片１１の幅Ｗの板厚ｔに対する好ましい範囲が上記式（４）及び式（５）から下記式（６）のように求められる。
（０．０９７３ｔ＋０．８６０９）≦Ｗ≦（０．１８３３ｔ＋１．３１６８）
［ｔ≧１．０］  ・・・（６）
【００３５】
ＳＰＣＣについては、上記式（３）及び式（６）の双方を成立させる板厚ｔ、長さＬ及び幅Ｗを有する溶着突出片１１を形成することで、溶着を伴うジョイント部Ｘを安定して形成することができる。なお、板厚ｔはワーク１の板厚でもある。
【００３６】
次に、ステンレス鋼系材料（ＳＵＳ）について説明する。下記表４に、板厚ｔ＝１．０ｍｍのＳＵＳにおける溶着突出片１１の寸法（長さＬ及び幅Ｗ（ｍｍ））と保持力（Ｎ）との関係を示す。同様に、板厚ｔ＝４．０ｍｍのＳＵＳの場合を下記表５に示し、板厚ｔ＝１０．０ｍｍのＳＵＳの場合を下記表６に示す。なお、板厚ｔ＝０．５ｍｍ及び０．８ｍｍでは、溶着を伴うジョイント部Ｘを形成することはできなかった。従って、ＳＵＳに関しても、板厚ｔの下限値は１．０ｍｍであることが分かった。
【００３７】
【表４】
2020044573.tif 000006
【００３８】
【表５】
2020044573.tif 000007
【００３９】
【表６】
2020044573.tif 000008
【００４０】
また、表６をグラフ化したものを図８に示す。表４〜表６及び図８から分かるように、絶対値は異なるが、ＳＵＳに関しても、溶着突出片１１の寸法（長さＬ及び幅Ｗ（ｍｍ））と保持力（Ｎ）との関係について、ＳＰＣＣと同様の上述した傾向があることが分かる。（このため、板厚ｔ＝１０．０ｍｍのグラフのみを示した。）従って、ＳＵＳについても、溶着突出片１１の長さＬ及び幅Ｗのそれぞれについて、溶着を伴うジョイント部Ｘを形成させるのに好ましい範囲を板厚ｔとの関係から求めた。なお、表やグラフに示した以外の板厚（ｔ＝２．０ｍｍ）に関しても保持力の測定を行っており、これらの測定結果も用いている。
【００４１】
図９（ａ）に長さＬについての近似直線を示す。ＳＵＳに関して、長さＬの下限の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（７）のように求められる。
Ｌ＝０．８７１８ｔ＋１１．２９４９  ・・・（７）
同様に、長さＬの上限の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（８）のように求められる。
Ｌ＝１．５７６９ｔ＋１６．４２３１  ・・・（８）
即ち、ＳＵＳに関して、溶着突出片１１の長さＬの板厚ｔに対する好ましい範囲が上記式（７）及び式（８）から下記式（９）のように求められる。
（０．８７１８ｔ＋１１．２９４９）≦Ｌ≦（１．５７６９ｔ＋１６．４２３１）
［ｔ≧１．０］  ・・・（９）
【００４２】
同様に、図９（ｂ）に幅Ｗについての近似直線を示す。ＳＵＳに関して、幅Ｗの下限の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（１０）のように求められる。
Ｗ＝０．１１６７ｔ＋０．８１６７  ・・・（１０）
同様に、幅Ｗの上限の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（１１）のように求められる。
Ｗ＝０．１９２３ｔ＋１．３０７７  ・・・（１１）
即ち、ＳＵＳに関しては、溶着突出片１１の幅Ｗの板厚ｔに対する好ましい範囲が上記式（１０）及び式（１１）から下記式（１２）のように求められる。
（０．１１６７ｔ＋０．８１６７）≦Ｗ≦（０．１９２３ｔ＋１．３０７７）
［ｔ≧１．０］  ・・・（１２）
【００４３】
ＳＵＳについては、上記式（９）及び式（１２）の双方を成立させる板厚ｔ、長さＬ及び幅Ｗを有する溶着突出片１１を形成することで、溶着を伴うジョイント部Ｘを安定して形成することができる。なお、板厚ｔはワーク１の板厚でもある。
【００４４】
次に、アルミニウム系材料（ＡＬ）について説明する。下記表７に、板厚ｔ＝１．０ｍｍのＡＬにおける溶着突出片１１の寸法（長さＬ及び幅Ｗ（ｍｍ））と保持力（Ｎ）との関係を示す。同様に、板厚ｔ＝４．０ｍｍのＳＵＳの場合を下記表８に示し、板厚ｔ＝１０．０ｍｍのＳＵＳの場合を下記表９に示す。なお、板厚ｔ＝０．５ｍｍ及び０．８ｍｍでは、溶着を伴うジョイント部Ｘを形成することはできなかった。従って、ＡＬに関しても、板厚ｔの下限値は１．０ｍｍであることが分かった。
【００４５】
【表７】
2020044573.tif 000009
【００４６】
【表８】
2020044573.tif 000010
【００４７】
【表９】
2020044573.tif 000011
【００４８】
また、表９をグラフ化したものを図１０に示す。表７〜表９及び図１０から分かるように、絶対値は異なるが、ＡＬに関しても、溶着突出片１１の寸法（長さＬ及び幅Ｗ（ｍｍ））と保持力（Ｎ）との関係について、ＳＰＣＣやＳＵＳと同様の上述した傾向があることが分かる。（このため、板厚ｔ＝１０．０ｍｍのグラフのみを示した。）従って、ＡＬについても、溶着突出片１１の長さＬ及び幅Ｗのそれぞれについて、溶着を伴うジョイント部Ｘを形成させるのに好ましい範囲を板厚ｔとの関係から求めた。なお、表やグラフに示した以外の板厚（ｔ＝２．０ｍｍ）に関しても保持力の測定を行っており、これらの測定結果も用いている。
【００４９】
図１１（ａ）に長さＬについての近似直線を示す。ＡＬに関して、長さＬの下限の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（１３）のように求められる。
Ｌ＝１．４６１５ｔ＋７．５３８５  ・・・（１３）
同様に、長さＬの上限の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（１４）のように求められる。
Ｌ＝１．７４３６ｔ＋１２．５８９７  ・・・（１４）
即ち、ＡＬに関して、溶着突出片１１の長さＬの板厚ｔに対する好ましい範囲が上記式（１３）及び式（１４）から下記式（１５）のように求められる。
（１．４６１５ｔ＋７．５３８５）≦Ｌ≦（１．７４３６ｔ＋１２．５８９７）
［ｔ≧１．０］  ・・・（１５）
【００５０】
同様に、図１１（ｂ）に幅Ｗについての近似直線を示す。ＡＬに関して、幅Ｗの下限の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（１６）のように求められる。
Ｗ＝０．２９１０ｔ＋０．８２５６  ・・・（１６）
同様に、幅Ｗの上限の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（１７）のように求められる。
Ｗ＝０．３０６４ｔ＋１．２６０３  ・・・（１７）
即ち、ＡＬに関しては、溶着突出片１１の幅Ｗの板厚ｔに対する好ましい範囲が上記式（１６）及び式（１７）から下記式（１８）のように求められる。
（０．２９１０ｔ＋０．８２５６）≦Ｗ≦（０．３０６４ｔ＋１．２６０３）
［ｔ≧１．０］  ・・・（１８）
【００５１】
ＡＬについては、上記式（１５）及び式（１８）の双方を成立させる板厚ｔ、長さＬ及び幅Ｗを有する溶着突出片１１を形成することで、溶着を伴うジョイント部Ｘを安定して形成することができる。なお、板厚ｔはワーク１の板厚でもある。
【００５２】
次に、上述した「逃げ量Ｒ」について詳しく説明する。下記表１０に、ＳＰＣＣにおける逃げ量Ｒ（ｍｍ）と保持力（Ｎ）との関係を測定した結果を示す。表１０に示される保持力は実際の測定に基づくものである。測定に用いた加工品３の大きさは一辺６５ｍｍの正方形であり、溶着突出片１１は各辺に一つずつ形成されている。溶着突出片１１の自由端（ジョイント部Ｘ）は各辺の中央に位置する。表中の保持力は、一つの溶着突出片１１あたりの保持力である。ここでの測定に用いた溶着突出片１１の寸法（長さＬ及び幅Ｗ（ｍｍ））は、上述した式（３）及び式（６）を求めるのに用いた結果（表１〜３参照：逃げ量Ｒは溝幅ＳＷの半分）に基づいて決定した。
【００５３】
具体的には、板厚ｔ毎に最大保持力（溶着ピーク値）を記録した溶着突出片１１の寸法（長さＬ及び幅Ｗ）を用いて、逃げ量Ｒと保持力との関係を測定した。即ち、板厚ｔ＝１．０ｍｍの場合は、長さＬ＝１７．５ｍｍ及び幅Ｗ＝１．２５ｍｍの溶着突出片１１を用いて測定した（表１参照）。同様に、板厚ｔ＝２．３ｍｍの場合は、長さＬ＝１７．５ｍｍ及び幅Ｗ＝１．２５ｍｍとした。板厚ｔ＝３．２ｍｍの場合は、長さＬ＝１７．５ｍｍ及び幅Ｗ＝１．７５ｍｍとした（表２参照）。板厚ｔ＝４．５ｍｍの場合は、長さＬ＝１７．５ｍｍ及び幅Ｗ＝１．５０ｍｍとした。板厚ｔ＝９．０ｍｍの場合は、長さＬ＝２２．５ｍｍ及び幅Ｗ＝２．２５ｍｍとした（表３参照）。
【００５４】
表中の保持力が０．０である場合は、加工品３が落下したことを示している。溶着を伴うジョイント部Ｘが形成された場合は、そのマスは太点線で囲まれている。その中でも、各板厚ｔにおいて保持力が最大値となる場合は、そのマスは太実線で囲まれている。
【００５５】
【表１０】
2020044573.tif 000012
【００５６】
また、表１０をグラフ化したものを図１２に示す。なお、図１２のグラフには、板厚ｔ＝２．３ｍｍ，３．２ｍｍ，４．５ｍｍの場合のみを示した。また、図１２のグラフには、溶着を伴わない単なる押圧力による保持力の場合も含まれている（逃げ量Ｒが大きい側）。表１０及び図１２から分かるように、各板厚ｔにおいて、逃げ量Ｒと保持力との間には、同様の傾向がある。即ち、逃げ量Ｒが小さいと保持力は小さくなり、逃げ量Ｒが大きくても小さくなる。板厚ｔ毎に保持力の最大値を記録する逃げ量Ｒの絶対値は異なるが、溶着を伴うジョイント部Ｘが形成される範囲のほぼ中央で保持力の最大値が記録される。
【００５７】
さらに、表１０の測定結果に基づいて、逃げ量Ｒの好ましい範囲を板厚ｔとの関係から求めた。図１３を参照して、具体的に説明する。まず、溶着を伴うジョイント部Ｘが形成される逃げ量Ｒの上限について求める。板厚ｔ毎に溶着を伴うジョイント部Ｘが形成される上限値（溶着上限値）を、横軸が板厚ｔ（ｍｍ）、縦軸が逃げ量Ｒ（ｍｍ）のグラフ上にプロットし、公知の方法で近似直線を求める。具体的には、（板厚ｔ，逃げ量Ｒ）＝（１．０，０．２００），（２．３，０．２２５），（３．２，０．２２５），（４．５，０．３００），（９．０，０．４００）をプロットして近似直線を求めると、ＳＰＣＣに関して、逃げ量Ｒの上限の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（１９）のように求められる。
Ｒ＝０．０２６１ｔ＋０．１６５４  ・・・（１９）
【００５８】
一方、溶着を伴うジョイント部Ｘが形成される逃げ量Ｒの下限について求める。溶着を伴うジョイント部Ｘが形成される下限値（溶着下限値）は、表１０に示されるように、何れの板厚ｔでも逃げ量Ｒ＝０．０００ｍｍであるので、定数関数として下記式（２０）が求められる。
Ｒ＝０  ・・・（２０）
ただし、図３（ｃ）を参照して後述するが、逃げ量Ｒが小さいと十分な溶着が実現されないことが懸念される。従って、少なくとも、幅溝７Ｗと輪郭溝９とは完全にはオーバーラップされない、即ち、０＜Ｒ（≦ＳＷ）とされることが好ましい。従って、上記式（２０）に代えて、下記式（２０）’が得られる。
Ｒ＞０  ・・・（２０）’
【００５９】
即ち、ＳＰＣＣに関して、逃げ量Ｒの板厚ｔに対する好ましい範囲が上記式（１９）及び式（２０）’から下記式（２１）のように求められる。
０＜Ｒ≦（０．０２６１ｔ＋０．１６５４）  ［ｔ≧１．０］  ・・・（２１）
【００６０】
また、図１４には、上述した板厚ｔ毎の最大保持力（溶着ピーク値）を用いて求めた近似直線も示してある。ＳＰＣＣに関して、逃げ量Ｒの溶着ピーク値の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（２２）のように求められる。
Ｒ＝０．０１７０ｔ＋０．１０２０  ・・・（２２）
【００６１】
ここで、逃げ量Ｒが大きいと保持力が小さくなるのは、長さ溝７Ｌの末端に図３（ａ）のα部が形成されるためと思われる。このα部分が溶融して加工品３の周面と溶着してジョイント部Ｘが形成されるのであるが、α部が形成されることが溶着に影響するのではないかと思われる。溶着時には、溶着部に押圧力が作用する方が好ましいと思われるが、α部が形成されると溶着部に作用する押圧力が分散するものと思われる。
【００６２】
一方、逃げ量Ｒが小さいと保持力が小さくなるのは、図３（ｃ）に示されるように、輪郭溝９の形成時に、レーザ光が幅溝７Ｗの末端を横断する際にレーザ切断は行われずに発熱がなくなるため、溶着突出片１１の自由端（の輪郭溝９側の部分）が十分に溶融されないためと思われる。特に、レーザ光が幅溝７Ｗの末端を横断する際には、発熱がなくなるだけでなく、アシストガスが幅溝７Ｗと輪郭溝９とのオーバーラップ部を中心に周囲（溶着突出片１１の自由端や加工品３の周面を含む）を冷却するため、より一層溶着されにくくなる。
【００６３】
ここで、逃げ量Ｒが溝幅ＳＷのほぼ半分の値の時に保持力がピークとなるのは、図３（ｂ）に示されるように、β部によって幅溝７Ｗの末端を横断する際にも発熱が維持されることで溶融部が確実に形成されるからと思われる。それだけでなく、溶着突出片１１の自由端が直角な角部として形成されるので溶着部に押圧力が十分に作用する（押圧力が広い面積に分散せずに角部に集中する）からと思われる。また、β部が形成されることで、輪郭溝９のレーザ切断時の熱はβ部を介してその周囲（溶着突出片１１の自由端や加工品３の周面を含む）にも伝わるため、上述したようなアシストガスによる冷却による影響は少ないと考えられる。
【００６４】
また、図１２のグラフは、横軸が逃げ量Ｒの絶対値であった。横軸の逃げ量Ｒを板厚ｔに対する割合（相対値）に変換したものを図１４に示す。図１４のグラフから分かるように、保持力のピーク値は、板厚ｔに対する相対値としての逃げ量Ｒと明らかな相関がある。この相関は、上述した溶着下限値や溶着上限値でも同じ傾向を示し、ほぼ同じ逃げ量Ｒ（相関値：４．５％前後）で最大値を記録する。従って、これらの結果から、逃げ量Ｒは、板厚ｔに対して３．０〜６．０％であることが好ましく、３．５〜５．５％であることが特に好ましい。逃げ量Ｒ（相関値）がこの範囲の下限値未満であったり、上限値を超えたりすると、保持力が低下する。というよりはむしろ、逃げ量Ｒ（相関値）がこれらの範囲内になると、範囲外よりも保持力が向上する（この傾向は板厚ｔが大きくなるほど顕著である）。
【００６５】
表１０は、ＳＰＣＣでの逃げ量Ｒと保持力との関係を示していた。ＳＵＳに関しても同様に逃げ量Ｒ（ｍｍ）と保持力（Ｎ）との関係を測定した。下記表１１に、ＳＵＳにおける逃げ量Ｒと保持力との関係を測定した結果を示す。また、表１１の測定結果に基づいて求めた、板厚ｔに対する逃げ量Ｒの好ましい範囲を図１５に示す。即ち、ＳＵＳに関して、逃げ量Ｒの板厚ｔに対する好ましい範囲が下記式（２３）のように求められる。
０＜Ｒ≦（０．０２４９ｔ＋０．２０６８）  ［ｔ≧１．０］  ・・・（２３）
【００６６】
【表１１】
2020044573.tif 000013
【００６７】
また、図１５には、上述した板厚ｔ毎の最大保持力（溶着ピーク値）を用いて求めた近似直線も示してある。ＳＵＳに関して、逃げ量Ｒの溶着ピーク値の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（２４）のように求められる。
Ｒ＝０．０２５０ｔ＋０．１０００  ・・・（２４）
【００６８】
ＡＬに関しても同様に逃げ量Ｒ（ｍｍ）と保持力（Ｎ）との関係を測定した。下記表１２に、ＡＬにおける逃げ量Ｒと保持力との関係を測定した結果を示す。また、表１２の測定結果に基づいて求めた、板厚ｔに対する逃げ量Ｒの好ましい範囲を図１６に示す。即ち、ＡＬに関して、逃げ量Ｒの板厚ｔに対する好ましい範囲が下記式（２５）のように求められる。
０＜Ｒ≦（０．０２２１ｔ＋０．２０６３）  ［ｔ≧１．０］  ・・・（２５）
【００６９】
【表１２】
2020044573.tif 000014
【００７０】
また、図１６には、上述した板厚ｔ毎の最大保持力（溶着ピーク値）を用いて求めた近似直線も示してある。ＡＬに関して、逃げ量Ｒの溶着ピーク値の近似直線が板厚ｔの関数として下記式（２６）のように求められる。
Ｒ＝０．００４６ｔ＋０．１０５４  ・・・（２６）
【００７１】
ここで、マイクロジョイントに対する、溶着を伴うジョイント部Ｘの利点の一つを図１７〜図１９を参照しつつ説明する。図１７（ａ）は、上記表１（ＳＰＣＣ：板厚ｔ＝１．０ｍｍ）中の溶着突出片１１の幅Ｗ＝１．２５ｍｍのデータ（最大保持力を含む）をグラフ化したものである。図１７（ａ）のグラフは、溶着突出片１１の長さＬを数ｍｍ変えることで保持力を制御できることを示している。一方、図１７（ｂ）は、マイクロジョイントの幅に対する保持力の変化を示している。もちろん、ＳＰＣＣ：板厚ｔ＝１．０ｍｍの場合である。図１７（ｂ）のグラフは、マイクロジョイントの幅がコンマ数ｍｍ変わるだけで保持力が大きく変わってしまうことを示している。
【００７２】
即ち、マイクロジョイントよりも、本実施形態における溶着突出片１１の溶着を伴うジョイント部Ｘを用いた方が、保持力を容易に制御することができる。また、上記表１〜表９から分かるように、本実施形態における溶着を伴うジョイント部Ｘは、溶着突出片１１の長さＬだけでなく幅Ｗを数ｍｍ変えることでも保持力を制御できる。さらには、逃げ量Ｒを変えることでも保持力を制御できる。これらのパラメータを組み合わせて保持力を制御することももちろん可能である。即ち、制御パラメータが多く、この点からも保持力の制御を行いやすい。
【００７３】
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）には、ＳＵＳの場合の同様のデータを示す。図１９（ａ）及び図１９（ｂ）には、ＡＬの場合の同様のデータを示す。図１８及び図１９から、ＳＵＳ及びＡＬの場合も同様の傾向を示していることが分かる。従って、ＳＵＳ及びＡＬの場合も、マイクロジョイントよりも、本実施形態における溶着突出片１１の溶着を伴うジョイント部Ｘを用いた方が、保持力を容易に制御することができる。
【００７４】
次に、実施形態に係るレーザ切断加工装置２１について説明する。レーザ切断加工装置２１の構成を以下に説明する。レーザ切断加工装置２１は、図２０に示されるように、ワーク１を支持する支持フレーム２３を備えている。支持フレーム２３には、門形の移動フレーム２５がＸ軸方向に移動自在に設けられている。移動フレーム２５にはスライダ２７がＹ軸方向に移動自在に設けられている。スライダ２７には、レーザ加工ヘッド２９が上下（Ｚ軸方向）に移動自在に備えられている。
【００７５】
レーザ加工ヘッド２９は、ワーク１に対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に相対移動自在に設けられている。レーザ加工ヘッド２９のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への相対的な位置決めは、Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ及びＺ軸サーボモータ（図示せず）を駆動することによって制御される。レーザ加工ヘッド２９によってワーク１をレーザ切断するために、レーザ発振器の１例としてのファイバレーザ発振器３１が設けられている。ファイバレーザ発振器３１とレーザ加工ヘッド２９とは、光ファイバ３３によって接続されている。
【００７６】
上述したレーザ切断加工装置２１は、その制御装置３５（図２１参照）によって制御される。レーザ加工ヘッド２９の動作及びレーザ発振器３１の動作も制御装置３５によって制御され、上述したようにワーク１から加工品３をレーザ切断する。制御装置３５は、コンピュータで構成されており、ＣＰＵ・ＨＤＤ・ＲＡＭ・ＲＯＭ・入力装置３７・表示装置３９等を備えている。入力装置３７には、制御装置３５に加工プログラムを供給（送信）する自動プログラミング装置４１が接続されている。なお、自動プログラミング装置４１によって生成された加工プログラム（ＮＣデータ）は、有線・無線通信の他、適宜の記憶媒体によって制御装置３５に供給することができる。
【００７７】
制御装置３５は、加工プログラムを格納する加工プログラムメモリ４３を備えている。また、制御装置３５は、プログラム解析部４５も備えている。プログラム解析部４５は、加工プログラムメモリ４３に格納された加工プログラムを先読みして解析し、加工品３のワーク１上の配置位置、形状及び寸法を演算する。さらに、制御装置３５は、各種演算を行う演算部４７も備えている。演算部４７には、加工プログラムを解析して得られた加工品３の形状及び寸法、並びに、ワーク１の材質及び厚さ等を参照して加工品３の重さを演算すると共に、加工品３の重心位置及び／又は中心位置を演算する重さ演算部４７Ａが含まれる。また、演算部４７には、加工品３の周囲に配置される溶着突出片１１の押圧力を演算する保持力演算部４７Ｂも含まれる。
【００７８】
保持力演算部４７Ｂは、ワーク１の板厚ｔ、溶着突出片１１の長さＬ及び幅Ｗ、並びに、その他のレーザ切断条件を参照して、保持力＝ｆ（板厚ｔ，長さＬ，幅Ｗ，その他のレーザ切断条件）を演算する［ｆ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）は変数ａ〜ｄの関数を表す］。その他のレーザ切断条件には、上述した逃げ量Ｒの他、レーザ出力・加工速度・焦点位置・パルス出力デューティ比・アシストガス圧・ヘッドノズル径等が含まれる。従って、レーザ切断条件を一義的に定めることは難しい。そこで、レーザ切断条件を一義的に定めるために、制御装置３５は、切断条件パラメータメモリ５７も備えている。
【００７９】
切断条件パラメータメモリ５７には各種パラメータが格納されている。すなわち、ワーク１の材質や厚さｔ毎にレーザ出力・加工速度・焦点位置・パルス出力デューティ比・アシストガス圧・ヘッドノズル径等を変更して予めレーザ切断した際の残留応力が予め測定されており、これらの各種加工条件がパラメータとして切断条件パラメータメモリ５７に格納されている。従って、レーザ加工条件に対応して、切断条件パラメータメモリ５７から適正なパラメータが選択され得る。
【００８０】
また、制御装置３５は、ジョイント条件パラメータメモリ５９も備えており、上述した逃げ量Ｒが、板厚ｔと関連付けられて、ジョイント条件パラメータメモリ５９に記憶されている。例えば、ワーク１の材質が軟鋼系材料（ＳＰＣＣ）である場合は、上記式（２１）を満たす（厚さｔ、逃げ量Ｒ）のデータベースの中から選択される。なお、この際、式（２２）を満たすと保持力を効果的に大きく設定できるので、選択時に式（２２）が考慮されてもよい。あるいは、ジョイント条件パラメータメモリ５９に式（２１）［即ち、図１３のグラフ＝マップ］が記憶されており、ワーク１の厚さｔ基づいて、式（２１）［及び式（２２）］から逃げ量Ｒ（＝ｔの関数）が決定されてもよい。同様に、ワーク１がステンレス鋼系材料（ＳＵＳ）の場合は、上記式（２３）及び式（２４）［即ち、図１５のグラフ＝マップ］が利用され、ワーク１がアルミニウム系材料（ＡＬ）の場合は、上記式（２５）及び式（２６）［即ち、図１６のグラフ＝マップ］が利用される。
【００８１】
さらに、演算部４７には、重さ演算部４７Ａの演算結果と保持力演算部４７Ｂの演算結果に基づいて、設ける溶着突出片１１の数を演算する個数演算部４７Ｃも含まれる。個数演算部４７Ｃは、演算結果に小数点以下の部分が含まれる場合には、演算結果を繰り上げて整数にする。
【００８２】
さらに、制御装置３５は、溶着突出片配置部４９も備えている。溶着突出片配置部４９は、プログラム解析部４５により解析されて解析データメモリ４５Ａに格納された加工品３の配置位置、形状及び寸法等の解析データ、並びに、個数演算部４７Ｃの演算結果に基づいて、加工品３の周囲に溶着突出片１１を配置する。
【００８３】
例えば、溶着突出片配置部４９は、溶着突出片１１を一つ設ける場合には、加工品３の重心位置又は中心位置から輪郭線９Ｌまでの距離が最小となる位置に、溶着突出片１１の押圧力が重心方向又は中心方向に向くように、溶着突出片１１を配置する。溶着突出片１１を二つ以上設ける場合には、加工品３の周囲に周方向に等間隔に溶着突出片１１を配置する。
【００８４】
個数演算部４７Ｃによる溶着突出片１１の個数の演算後に表示装置３９の表示画面３９Ａに加工品３を表示して、マウス等の入力装置を操作して、加工品３の周囲に溶着突出片１１を配置してもよい。この場合、溶着突出片１１の個数は、個数演算部４７Ｃにより演算された個数よりも増やすことも可能である。また、この場合、表示装置３９やマウス等が溶着突出片配置部４９としても機能する。
【００８５】
溶着突出片１１の形状及び寸法（長方形の長さＬ及び幅Ｗ）は、ワーク１の材質（ＳＰＣＣ、ＳＵＳ、ＡＬ等）及び厚さｔ並びに加工品３の形状及び寸法に対応してパラメータとして予め実験的に求められている。また、溶着突出片１１の形状及び寸法を決定するためのパラメータは、ワークパラメータメモリ５１に格納されている。従って、溶着突出片１１の適正な形状及び寸法は、ワーク１の材質及び厚さｔに対応してワークパラメータメモリ５１から選択される。
【００８６】
ワークパラメータメモリ５１に格納されているパラメータは、例えば、ワーク１の材質が軟鋼系材料（ＳＰＣＣ）である場合は、上記式（３）及び式（６）の双方を満たす（厚さｔ、長さＬ、幅Ｗ）のデータベースの中から選択される。あるいは、ワークパラメータメモリ５１に式（３）及び式（６）［即ち、図７（ａ）及び図７（ｂ）のグラフ＝マップ］が記憶されており、ワーク１の厚さｔ基づいて、式（３）及び式（６）から長さＬ及び幅Ｗ（＝ｔの関数）が決定されてもよい。同様に、ワーク１がステンレス鋼系材料（ＳＵＳ）の場合は、上記式（９）及び式（１２）［即ち、図９（ａ）及び図９（ｂ）のグラフ＝マップ］が利用され、ワーク１がアルミニウム系材料（ＡＬ）の場合は、上記式（１５）及び式（１８）［即ち、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）のグラフ＝マップ］が利用される。なお、加工のために選択されたパラメータは、ジョイント条件としてジョイント条件パラメータメモリ５９に保存される。
【００８７】
溶着突出片１１の形状及び寸法が選択されると、選択された溶着突出片１１の形状及び寸法に対応して、溶着突出片１１をレーザ切断するための加工プログラム（＝レーザ切断プログラム）が生成される。すなわち、制御装置３５は、溶着突出片１１の各種の形状及び寸法に対応した各種のレーザ切断プログラム（＝加工プログラム）を予め格納したレーザ切断プログラムメモリ５３を備えている。溶着突出片１１の形状及び寸法がパラメータによって決定されると、決定されたパラメータに対応して、加工プログラム生成部５５がレーザ切断プログラムメモリ５３から適正なレーザ切断プログラムを選択して加工プログラムメモリ４３に格納する。
【００８８】
さらに、制御装置３５は、軸移動制御部６１を備えている。軸移動制御部６１は、加工プログラムメモリ４３に格納された加工プログラムに従って、レーザ加工ヘッド２９のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の軸移動を制御する。
【００８９】
例えば、ワーク１から加工品３を切断する場合には、自動プログラミング装置４１によって生成された加工プログラムが加工プログラムメモリ４３に格納されると、プログラム解析部４５によって加工プログラムの解析が行われる。そして、ワーク１の材質及び厚さ、並びに、加工品３の形状及び寸法が、解析データとして解析データメモリ４５Ａに格納される。
【００９０】
加工プログラムが解析されると、解析データ（ワーク１の材質及び厚さｔ、並びに、加工品３の形状及び寸法）に基づいて、重さ演算部４７Ａが加工品３の重さを演算する。また、解析データに基づいて、ワークパラメータメモリ５１から溶着突出片１１の適正な形状及び寸法が選択される（上述したように、上記式（３）及び式（６）等が利用される）。なお、溶着突出片１１の保持力に関連して重さ演算部４７Ａが加工品３の重さを演算する際に、加工時のアシストガス圧によって加工品３が押される力を考慮するためのデータが解析データにさらに含まれてもよい。
【００９１】
ワークパラメータメモリ５１から溶着突出片１１の適正な形状及び寸法が選択されると、溶着突出片１１をレーザ切断するための適正なレーザ切断条件が切断条件パラメータメモリ５７及びジョイント条件パラメータメモリ５９から選択される（上述したように、上記式（２１）等が利用される）。そして、選択されたレーザ切断条件並びに溶着突出片１１の形状及び寸法に基づいて、加工プログラム生成部５５が溶着突出片１１のレーザ切断プログラム（＝加工プログラム）を生成して、加工プログラムメモリ４３に格納する。また、選択されたレーザ切断条件並びに溶着突出片１１の長さＬ及び幅Ｗに基づいて、保持力演算部４７Ｂが溶着突出片１１の保持力を演算する。
【００９２】
重さ演算部４７Ａの演算結果及び保持力演算部４７Ｂの演算結果に基づいて、ワーク１からの加工品３の落下を防止するように加工品３を保持する溶着突出片１１の必要個数が個数演算部４７Ｃによって演算される。なお、保持力演算部４７Ｂを用いずに、保持対象の重さに対して必要な標準形状の溶着突出片１１の数を予め実験を通して決定し、保持対象の重さに基づいて溶着突出片１１の必要数を算出してもよい。
【００９３】
個数演算部４７Ｃによって溶着突出片１１の個数が演算されると、溶着突出片配置部４９によって加工品３の周囲に溶着突出片１１が配置される。なお、個数演算部４７Ｃは必要な最少個数を演算する。従って、例えば表示装置３９の表示画面３９Ａに表示された加工品３の周囲に、マウス等の入力装置によって溶着突出片１１を追加して配置することもできる。
【００９４】
溶着突出片１１の配置位置が設定されると、溶着突出片１１の配置位置に対応して、切断溝７がレーザ切断される。そして、切断溝７のレーザ切断後に、加工プログラムメモリ４３に格納された加工プログラムに従って、加工品３の輪郭線９Ｌがレーザ切断され、輪郭溝９が形成される。この時、溶着突出片１１の自由端が加工品３の周面と溶着し、加工品３の周囲に配置された複数の溶着突出片１１によって、加工品３がワーク１から落下しないように保持される。
【００９５】
上記の説明では、自動プログラミング装置４１が生成した加工プログラムが制御装置３５の加工プログラムメモリ４３に格納され、制御装置３５のプログラム解析部４５が加工プログラムメモリ４３に格納された加工プログラムを解析した。しかし、レーザ切断プログラム（＝加工プログラム）を生成した自動プログラミング装置４１自身が、レーザ切断プログラムを解析し、解析したレーザ切断プログラムをプログラム転送部６５（図２２参照）によって制御装置３５に転送してもよい。
【００９６】
この場合の自動プログラミング装置４１の構成を、図２２を参照しつつ説明する。なお、既に説明したレーザ切断加工装置２１の制御装置３５の構成と同一又は同等の構成には同一の符号を付して、それらの重複する説明は省略する。
【００９７】
図２２に示されるように、自動プログラミング装置４１は、制御装置３５の演算部４７と同様の演算部４７を備えている。従って、オペレータが加工品３の形状及び寸法をＣＡＤ６３から入力すると、自動プログラミング装置４１が、加工品３の重さ、並びに、加工品３の周囲に配置される溶着突出片１１の保持力及び個数を演算する（重さ演算部４７Ａ、保持力演算部４７Ｂ及び個数演算部４７Ｃ）。そして、自動プログラミング装置４１が、溶着突出片１１の個数を演算し、溶着突出片配置部４９が、加工品３の周囲に溶着突出片１１を配置する。
【００９８】
加工品３の周囲に溶着突出片１１の配置位置が設定されると、加工プログラム生成部５５が、溶着突出片１１及び加工品３のレーザ切断するレーザ切断プログラム（＝加工プログラム）を生成する。加工プログラム生成部５５は、それ自身が生成したレーザ切断プログラムを、加工プログラムメモリ４３に格納する。プログラム転送部６５が、加工プログラムメモリ４３に格納されたレーザ切断プログラムを制御装置３５に転送する。
【００９９】
なお、上述したレーザ切断加工装置２１（図２１参照）や自動プログラミング装置４１（図２２参照）において、上述した各種メモリ（加工プログラムメモリ４３等）は上述したコンピュータのＨＤＤ・ＲＯＭ・ＲＡＭ等によって構成される。また、上述した各種演算部（重さ演算部４７Ａ等）は上述したコンピュータのＣＰＵ等によって構成される。
【０１００】
上述した例では、（レーザ切断加工装置２１の制御装置３５又は自動プログラミング装置４１による）加工プログラムの生成時に溶着突出片１１の長さＬ及び幅Ｗ並びに逃げ量Ｒが決定（選択）された。しかし、レーザ切断を行う際に、オペレータによる入力に基づいて、プログラム中のこれらのパラメータがレーザ切断加工装置２１（の制御装置３５）によって修正（調整）されてもよい。例えば、オペレータが入力装置３７を用いて所望の保持力をレーザ切断加工装置２１（制御装置３５）に入力することで、これらのパラメータが修正（調整）されてもよい。上述したパラメータ（厚さｔ、長さＬ、幅Ｗ、逃げ量Ｒ）からは保持力は分かり難いので、直接的で分かり易い保持力を制御装置３５に入力し、この保持力に基づいてパラメータが修正（調整）される。
【０１０１】
このような場合の一例のフローチャートを図２３に示す。以下、図２３を参照しつつ説明する。まず、ＣＡＤ／ＣＡＭによってプログラムが作成される（ステップＳ１０）。これは、上述した制御装置３５又は自動プログラミング装置４１による加工プログラム（レーザ切断プログラム）の生成に相当する。次に、加工プログラムが読み出される（ステップＳ２０）。即ち、加工プログラムがレーザ切断加工装置２１の制御装置３５に入力される。
【０１０２】
制御装置３５は、読み出されたレーザ切断条件（＝レーザ加工条件）を識別する（ステップＳ３０）。この加工条件には、上述した演算された溶着突出片１１の配置位置も含まれる。次いで、制御装置３５は、読み出された加工条件が、前回加工時に入力された（調整された）保持力に基づく加工条件（ジョイント条件）と同じか否か判断する（ステップＳ４０）。即ち、ステップＳ４０は、所望の保持力の入力に基づいて判断される。なお、所望の保持力の入力と同時に、上述したその他のレーザ切断条件（逃げ量Ｒ・レーザ出力・加工速度・焦点位置・パルス出力デューティ比・アシストガス圧・ヘッドノズル径等）も入力（修正）できるようにしてもよい。
【０１０３】
今回入力された保持力が前回加工時に調整された保持力と同じであれば、ステップＳ４０は肯定される。一方、今回入力された保持力が前回加工時に調整された保持力と異なるのであれば、ステップＳ４０は否定される。ステップＳ４０が否定される場合、保持力を調整するか否か判断する（ステップＳ５０）。なお、所望の保持力が入力されずにプログラムの保持力がそのまま用いられる場合、ステップＳ４０及びステップＳ５０の両方が否定され、プログラムの保持力がそのまま用いられることとなる。一方、ステップＳ４０が肯定される場合は、そのまま前回加工時に調整された保持力を使用するかどうかが判断される（ステップＳ８０）。ステップＳ８０が否定され、前回加工時に調整された保持力をしないと判断された場合も、今回新たに保持力を調整するか否かが判断される（ステップＳ５０）。
【０１０４】
ステップＳ５０が肯定された場合、保持力が入力された所望の保持力に基づいて演算されて長さＬ、幅Ｗ及び逃げ量Ｒが修正され、調整された加工条件が決定される。そして、この調整後の今回の加工条件を保存するかどうかが判断される（ステップＳ６０）。ステップＳ６０が肯定される場合は、調整後の今回の加工条件（ジョイント条件）がメモリに保存される（ステップＳ７０）。保存されたジョイント条件は、次回の加工時にステップＳ４０で参照される。調整後の加工条件がメモリに保存された後、今回のレーザ切断を当該加工条件で行うべく、プログラムが当該加工条件で変更される（ステップＳ９０）。なお、ステップＳ５０が否定された場合は、前回の加工条件を用いるため、プログラムが前回の加工条件で変更される（ステップＳ９０）。また、ステップＳ６０が否定された場合は、今回の加工条件をメモリに保存することなくプログラムが今回の加工条件で変更される（ステップＳ９０）。
【０１０５】
その後、ステップＳ９０の後、レーザ加工が開始される（ステップＳ１００）。ステップＳ７０を経由している場合は、今回調整された保持力でレーザ加工が開始される。ステップＳ８０の肯定を経由している場合は、前回調整された保持力と同じ保持力でレーザ加工が開始される。この場合、再度の保持力の演算（ステップＳ５０〜Ｓ７０）を省略できる。また、ステップＳ５０の否定を経由している場合は、プログラムのままの保持力でレーザ加工が開始される。
【０１０６】
ステップＳ１００の後、加工中に保持力が適正であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。具体的には、ここでは、加工品３がワーク１からズレたり外れたりしていないか（又は、図４に示されるスクラップ５が加工品３からズレたり外れたりしていないか）が監視される。この監視は、オペレータの目視によって行われてもよいし、カメラ等を用いて自動的に行われてもよい。オペレータの目視による場合、ステップＳ１１０はオペレータのレーザ切断加工装置２１への入力操作（入力装置３７参照）に基づいてステップＳ１１０が否定される。
【０１０７】
ステップＳ１１０が否定される場合は、レーザ切断加工装置２１が停止され、ステップＳ５０からの処理が再度行われて、保持力が再計算される。なお、ステップＳ１２０は、自動的に停止されてもよいし、オペレータへの報知（表示装置３９参照）の後にオペレータによるレーザ切断加工装置２１の停止操作（入力装置３７参照）に基づいて停止されてもよい。一方、ステップＳ１１０が肯定される場合は、ワーク１が問題なくレーザ切断されているので、加工は継続される（ステップＳ１３０）。プログラムの全ての処理が終了すれば、加工は終了する。
【０１０８】
本実施形態によれば、加工品３（又は、加工品３内部に形成される孔のスクラップ５）を溶着突出片１１との溶着によって保持することができる。この溶着は、溶着突出片１１の自由端の極めて微小な範囲で行われるため、溶着されたジョイント部Ｘを外しても跡はほとんど残らない。また、残留応力に起因する押圧力だけでなく溶着によって保持するため、確実に保持することができる。さらに、残留応力は長時間が経過するとだけでなく開放されるので、残留応力に起因する押圧力は長時間が経過する弱くなる可能性がある。溶着によって保持するため、長期間安定して保持することができる。また、上述したように、マイクロジョイントに比べて保持力を制御しやすいという利点もある。
【０１０９】
特に、溶着突出片１１を形成させるに際して、上述した逃げ量Ｒ（０＜Ｒ＜溝幅ＳＷ）を設定することで、溶着を伴うジョイント部Ｘを形成することができる。また、溶着突出片１１を長方形状に形成することで、それ自身を確実に湾曲させると共に、それ自身の剛性を確保できる。この結果、湾曲による自由端のジョイント部Ｘへの押圧力を確保して確実な溶着を実現できる。
【０１１０】
溶着突出片１１するための切断溝７の長さ溝７Ｌに基端孔７Ｌｓを形成し、基端孔７Ｌｓから切断溝７（長さ溝７Ｌ及び幅溝７Ｗ）をレーザ切断することで、長方形状の溶着突出片１１を形成し易く、逃げ量Ｒも正確かつ容易に設定することができる。ここで、基端孔７Ｌｓの直径を輪郭溝９の溝幅ＳＷよりも大きくすることで、溶着突出片１１の湾曲支点Ｐを輪郭溝９（輪郭線９Ｌ）に近づけるこができる。従って、溶着突出片１１の湾曲を促進して溶着を伴うジョイント部Ｘを確実に形成させることができる。
【０１１１】
ワーク１（即ち、溶着突出片１１）の厚さｔが薄すぎると、溶着を伴うジョイント部Ｘを形成させ難い。従って、ワーク１の材質が、軟鋼系材料、ステンレス鋼系材料又はアルミニウム系材料の場合は、厚さｔを１．０ｍｍ以上にすることで、溶着を伴うジョイント部Ｘを形成させることができる。
【０１１２】
ここで、軟鋼系材料の場合は、上記式（３）及び式（６）の双方を満たす板厚ｔ、長さＬ及び幅Ｗで規定される寸法を有する形状で溶着突出片１１を形成することで、表やグラフを用いて説明したように、良好な保持力を実現することができる。同様に、ステンレス鋼系材料の場合は、上記式（９）及び式（１２）の双方を満たす板厚ｔ、長さＬ及び幅Ｗで規定される寸法を有する形状で溶着突出片１１を形成することで、良好な保持力を実現することができる。アルミニウム系材料の場合は、上記式（１５）及び式（１８）の双方を満たす板厚ｔ、長さＬ及び幅Ｗで規定される寸法を有する形状で溶着突出片１１を形成することで、良好な保持力を実現することができる。これらの式を用いることで、良好な保持力を実現する溶着突出片１１の寸法（長さＬ及び幅Ｗ）を厚さｔに基づいて容易に決定することができる。
【０１１３】
さらにここで、軟鋼系材料の場合は、上記式（２１）を満たす逃げ量Ｒで溶着突出片１１を形成することで、表やグラフを用いて説明したように、より良好な保持力を実現することができる。同様に、ステンレス鋼系材料の場合は、上記式（２３）を満たす逃げ量Ｒで溶着突出片１１を形成することで、より良好な保持力を実現することができる。アルミニウム系材料の場合は、上記式（２５）を満たす逃げ量Ｒで溶着突出片１１を形成することで、より良好な保持力を実現することができる。これらの式を用いることで、より良好な保持力を実現する逃げ量Ｒを厚さｔに基づいて容易に決定することができる。
【０１１４】
本発明は上述した実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、式（３）及び式（６）等を満たす（厚さｔ、長さＬ、幅Ｗ）のデータベースの中から加工のために選択されたパラメータがジョイント条件としてジョイント条件パラメータメモリ５９に保存された。式（３）及び式（６）等を満たす（厚さｔ、長さＬ、幅Ｗ）のデータベース（又は図７のグラフ＝マップ等）もジョイント条件としてジョイント条件パラメータメモリ５９に保存されてもよい。この場合、加工のためのパラメータを選択する際には、ジョイント条件パラメータメモリ５９に保存されたデータベースやマップが参照される。また、ジョイント条件パラメータメモリ５９が切断条件パラメータメモリ５７に統合され、ジョイント条件が切断条件パラメータメモリ５７に保存されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１  ワーク
３  加工品
５  スクラップ
７  切断溝
７Ｌ  長さ溝
７Ｌｓ  基端孔
７Ｗ  幅溝
９  輪郭溝
９Ｌ  輪郭線
１１  溶着突出片
２１  レーザ切断加工装置
２９  レーザ加工ヘッド
３５  制御装置
４１  自動プログラミング装置
４３  加工プログラムメモリ
４５  プログラム解析部
４５Ａ  解析データメモリ
４７  演算部
４７Ａ  演算部
４７Ｂ  保持力演算部
４７Ｃ  個数演算部
４９  溶着突出片配置部
５１  ワークパラメータメモリ
５３  レーザ切断プログラムメモリ
５５  加工プログラム生成部
５９  ジョイント条件パラメータメモリ
Ｘ  ジョイント部
【図１】
2020044573.tif 000015
【図２】
2020044573.tif 000016
【図３】
2020044573.tif 000017
【図４】
2020044573.tif 000018
【図５】
2020044573.tif 000019
【図６】
2020044573.tif 000020
【図７】
2020044573.tif 000021
【図８】
2020044573.tif 000022
【図９】
2020044573.tif 000023
【図１０】
2020044573.tif 000024
【図１１】
2020044573.tif 000025
【図１２】
2020044573.tif 000026
【図１３】
2020044573.tif 000027
【図１４】
2020044573.tif 000028
【図１５】
2020044573.tif 000029
【図１６】
2020044573.tif 000030
【図１７】
2020044573.tif 000031
【図１８】
2020044573.tif 000032
【図１９】
2020044573.tif 000033
【図２０】
2020044573.tif 000034
【図２１】
2020044573.tif 000035
【図２２】
2020044573.tif 000036
【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月19日(2019.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
前記ワークが軟鋼系材料で形成され、前記ワーク及び前記溶着突出片の板厚ｔ（ｍｍ）を１．０以上とし、
前記逃げ量Ｒ（ｍｍ）が下記式を満たすように前記幅溝が形成される、
０＜Ｒ≦（０．０２６１ｔ＋０．１６５４）ことを特徴とする請求項２又は８に記載のレーザ切断加工方法。