(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ加工において、加工ヘッドに取り付けられたノズルの先端から噴出されるアシストガスの流量を正確に計算する。【解決手段】記憶部には、加工ヘッド３５内におけるアシストガスの圧力を変数とする一次関数を用いて、アシストガスの流量を計算する第１コンピュータプログラムと、ノズル３６の先端から被加工物Ｗの表面までのギャップＧを変数とする関数を用いて、一次関数の傾きを計算する第２コンピュータプログラムとが記憶されている。制御部は、ギャップＧの値を関数に代入して一次関数の傾きを計算し、一次関数の傾き及びアシストガスの圧力の値を一次関数に代入してアシストガスの流量を計算する。【選択図】図２
2020075278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部と記憶部とを備え、レーザ発振器から加工ヘッドに導かれたレーザビームを被加工物に照射して所望の加工を行うレーザ加工において、前記加工ヘッドに取り付けられたノズルの先端から噴出されるアシストガスの流量を計算する装置であって、
前記記憶部には、
前記加工ヘッド内における前記アシストガスの圧力を変数とする一次関数を用いて、前記流量を計算する第１コンピュータプログラムと、
前記ノズルの先端から被加工物の表面までのギャップを変数とする関数を用いて、前記一次関数の傾きを計算する第２コンピュータプログラムと、が記憶され、
前記制御部は、
前記ギャップの値を示すデータを取得し、
前記ギャップの値を前記関数に代入して前記第２コンピュータプログラムを実行することにより、前記傾きを計算し、
前記圧力の値を示すデータを取得し、
前記傾き及び前記圧力の値を前記一次関数に代入して前記第１コンピュータプログラムを実行することにより、前記流量を計算する
ことを特徴とするアシストガス流量の計算装置。
【請求項２】
前記ギャップの値が閾値未満である場合、前記ギャップの値を前記関数に代入して前記第２コンピュータプログラムを実行することにより、前記傾きを計算し、
前記ギャップの値が閾値以上である場合、前記傾きを一定値とする
ことを特徴とする請求項１に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項３】
前記閾値は、前記ギャップが変化すれば前記流量も変化する前記ギャップの範囲のうち最も大きな前記ギャップの値であることを特徴とする請求項２に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項４】
前記閾値は、前記ノズルのタイプ毎に異なることを特徴とする請求項３に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項５】
前記閾値は、前記アシストガスが噴出される前記ノズルの開口の大きさ毎に異なることを特徴とする請求項３又は４に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項６】
前記記憶部には、前記ノズル毎に、前記一次関数及び前記関数が記憶され、
前記制御部は、
前記一次関数及び前記関数が記憶されていない前記ノズルである未知ノズルを用いた時の前記流量を、
（ａ−１）前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されている前記ノズルである既知ノズルのうち、前記未知ノズルと同じタイプの前記既知ノズルの開口の断面積と、
（ｂ）前記未知ノズルの開口の断面積と、
（ｃ）前記未知ノズルと同じタイプの前記既知ノズルを用いた時の前記流量と
に基づいて計算する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項７】
前記ノズルの前記タイプは、前記ノズルの先端部が単一の筒からなるシングルノズルであることを特徴とする請求項６に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されている前記ノズルである既知ノズルのうち、前記未知ノズルと同じタイプであり、且つ、前記開口の断面積の大きさが前記未知ノズルのそれに最も近い前記既知ノズルの開口の断面積に基づいて、前記未知ノズルを用いた時の前記流量を計算することを特徴とする請求項６又は７に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記既知ノズルを用いた時の前記流量に対して、前記既知ノズルの開口の断面積に対する前記未知ノズルの開口の断面積の割合を乗算することにより、前記未知ノズルを用いた時の前記流量を計算することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項１０】
前記記憶部には、前記ノズル毎に、前記一次関数及び前記関数が記憶され、
前記制御部は、
前記一次関数及び前記関数が記憶されていない前記ノズルである未知ノズルを用いた時の前記流量を、
（ｄ−１）前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されている前記ノズルである既知ノズルのうち、前記未知ノズルと同じタイプの前記既知ノズルの開口の径と、
（ｅ）前記未知ノズルの開口の径と、
（ｆ）前記未知ノズルと同じタイプの前記既知ノズルを用いた時の前記流量と
に基づいて計算する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項１１】
前記ノズルの前記タイプは、前記ノズルの先端部に径が異なる複数の筒が配置された多重ノズルであることを特徴とする請求項１０に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されている前記ノズルである既知ノズルのうち、前記未知ノズルと同じタイプであり、且つ、前記開口の径の大きさが前記未知ノズルのそれに最も近い前記既知ノズルの開口の径に基づいて、前記未知ノズルを用いた時の前記流量を計算することを特徴とする請求項１０又は１１に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記既知ノズルを用いた時の前記流量に対して、前記既知ノズルの開口の径に対する前記未知ノズルの開口の径の割合を乗算することにより、前記未知ノズルを用いた時の前記流量を計算することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項１４】
前記一次関数の比例切片は、前記ギャップ毎に変化する前記比例切片の平均値又は中央値であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項１５】
制御部と記憶部とを用いて、レーザ発振器から加工ヘッドに導かれたレーザビームを被加工物に照射して所望の加工を行うレーザ加工において、前記加工ヘッドに取り付けられたノズルの先端から噴出されるアシストガスの流量を計算する方法であって、
前記記憶部には、
前記加工ヘッド内における前記アシストガスの圧力を変数とする一次関数を用いて、前記流量を計算する第１コンピュータプログラムと、
前記ノズルの先端から被加工物の表面までのギャップを変数とする関数を用いて、前記一次関数の傾きを計算する第２コンピュータプログラムと、が記憶され、
前記制御部が、
前記ギャップの値を示すデータを取得し、
前記ギャップの値を前記関数に代入して前記第２コンピュータプログラムを実行することにより、前記傾きを計算し、
前記圧力の値を示すデータを取得し、
前記傾き及び前記圧力の値を前記一次関数に代入して前記第１コンピュータプログラムを実行することにより、前記流量を計算する
ことを特徴とするアシストガス流量の計算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工におけるアシストガスの流量を計算する装置及び計算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振器から加工ヘッドに導かれたレーザ光を被加工物に照射して所望の加工を行うレーザ加工において、加工ヘッドの先端に取り付けたノズルからレーザ光と共にアシストガスを噴出している。レーザ加工の加工品質は、アシストガスの種類のみならず、アシストガスの流量にも大きく影響される。このため、従来から、アシストガスの流量を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、アシストガスの流量がノズルの開口面積及びアシストガスの圧力に依存すること、及び、より厳密に流量を制御する場合、ノズルと被加工物の距離（ギャップ値）を考慮にいれる必要があること、が記載されている（特許文献１（第１１頁、段落００５２）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１６８８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、各ギャップ値について、Ｐ（圧力）−Ｓ（開口面積）平面において良好なレーザ加工が可能な領域（加工良好領域）を予め求め、この加工良好領域に基づいてアシストガスの流量を制御している。しかし、ギャップ値を考慮にいれて、アシストガスの流量を計算する具体的な方法及び具体的な計算式は、なんら開示も示唆もされていない。
【０００６】
本発明は、レーザ加工におけるアシストガスの流量を正確に計算することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、レーザ発振器から加工ヘッドに導かれたレーザビームを被加工物に照射して所望の加工を行うレーザ加工において、加工ヘッドに取り付けられたノズルの先端から噴出されるアシストガスの流量を計算する装置である。装置は制御部と記憶部とを備える。記憶部には、加工ヘッド内におけるアシストガスの圧力を変数とする一次関数を用いて、流量を計算する第１コンピュータプログラムと、ノズルの先端から被加工物の表面までのギャップを変数とする関数を用いて、一次関数の傾きを計算する第２コンピュータプログラムと、が記憶されている。一方、制御部は、ギャップの値を示すデータを取得し、ギャップの値を関数に代入して第２コンピュータプログラムを実行することにより、一次関数の傾きを計算し、アシストガスの圧力の値を示すデータを取得し、一次関数の傾き及びアシストガスの圧力の値を一次関数に代入して第１コンピュータプログラムを実行することにより、アシストガスの流量を計算する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のレーザ加工におけるアシストガス流量の計算装置及び計算方法によれば、レーザ加工におけるアシストガスの流量を正確に計算することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態に係わるレーザ加工機の全体的な構成例を示す図である。
【図２】図２は、加工ヘッド３５に取り付けられた圧力計３７及びギャップ計測器３８を示す模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは、ギャップの値（Ａ、Ｂ）が異なっても、アシストガスの圧力（Ｐ）とアシストガスの流量（Ｈ）との関係に変化が無いことを示すグラフである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、アシストガスの圧力（Ｐ）とアシストガスの流量（Ｈ）との関係が、ギャップの値（Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）に応じて変化することを示すグラフである。
【図４】図４は、閾値（ＧＴＨ）未満のギャップの値（Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）の各々についての一次関数（Ｆ１）の傾き（α）の変化を示すグラフである。
【図５】図５は、第１実施形態に係わるアシストガス流量の計算方法を示すフローチャートである。
【図６】図６は、二重ノズル２６の構造及びアシストガスの流路を示す断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、シングルノズルの開口の径と一次関数（Ｆ１）の傾き（α）との関係を示すグラフであり、複数の測定点及びこれらを近似する線分を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、シングルノズルの開口の断面積と一次関数（Ｆ１）の傾き（α）との関係を示すグラフであり、複数の測定点及びこれらを近似する線分を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、ダブルノズルの開口の径と一次関数（Ｆ１）の傾き（α）との関係を示すグラフであり、複数の測定点及びこれらを近似する線分を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ダブルノズルの開口の断面積と一次関数（Ｆ１）の傾き（α）との関係を示すグラフであり、複数の測定点及びこれらを近似する線分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
＜レーザ加工機＞
以下、アシストガス流量の計算装置及び計算方法の一実施形態を、添付図面を参照して説明する。アシストガス流量の計算装置及び計算方法を説明する前に、アシストガスを用いてレーザ加工を行うレーザ加工機の一例を説明する。もちろん、ここで説明するレーザ加工機は、アシストガス流量の計算装置及び計算方法を適用することができる装置の一例であって、レーザ加工機を限定するものではない。
【００１１】
図１において、レーザ加工機１００は、レーザビームを生成して射出するレーザ発振器１０と、レーザ加工ユニット２０と、プロセスファイバ１２とを備える。更に、レーザ加工機１００は、操作部４０と、ＮＣ装置５０と、流量計算記憶装置６０と、傾き計算記憶装置７０と、アシストガス供給装置８０と、表示部９０とを備える。
【００１２】
レーザ発振器１０としては、レーザダイオードより発せられる励起光を増幅して所定の波長のレーザビームを射出するレーザ発振器、またはレーザダイオードより発せられるレーザビームを直接利用するレーザ発振器が好適である。レーザ発振器１０は、例えば、固体レーザ発振器、ファイバレーザ発振器、ディスクレーザ発振器、ダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）である。
【００１３】
レーザ発振器１０は、波長９００ｎｍ〜１１００ｎｍの１μｍ帯のレーザビームを射出する。ファイバレーザ発振器及びＤＤＬ発振器を例とすると、ファイバレーザ発振器は、波長１０６０ｎｍ〜１０８０ｎｍのレーザビームを射出し、ＤＤＬ発振器は、波長９１０ｎｍ〜９５０ｎｍのレーザビームを射出する。
【００１４】
プロセスファイバ１２は、レーザ発振器１０より射出されたレーザビームをレーザ加工ユニット２０へと伝送する。
【００１５】
レーザ加工ユニット２０は、加工対象の板金Ｗ（被加工物の一例）を載せる加工テーブル２１と、門型のＸ軸キャリッジ２２と、Ｙ軸キャリッジ２３と、Ｙ軸キャリッジ２３に固定されたコリメータユニット３０と、加工ヘッド３５とを有する。
【００１６】
コリメータユニット３０は、複数のレンズ及びミラーからなる光学系を備え、プロセスファイバ１２より射出された発散光のレーザビームを平行光（コリメート光）に変換し、板金Ｗ上で収束させる。
【００１７】
コリメータユニット３０により収束されたレーザビームは、加工ヘッド３５へ導かれる。加工ヘッド３５の先端にはノズル３６に取り付けられている。ノズル３６の先端には、円形の開口３６ａが形成され、開口３６ａよりレーザビームが射出される。ノズル３６の開口３６ａより射出されたレーザビームは板金Ｗに照射される。
【００１８】
アシストガス供給装置８０は、アシストガスとして窒素、酸素、窒素と酸素との混合気体、または空気を加工ヘッド３５に供給する。板金Ｗの加工時に、アシストガスは開口３６ａより板金Ｗへ吹き付けられる。アシストガスは、板金Ｗが溶融したカーフ幅内の溶融金属を排出する。アシストガスの流量が不足すると、溶融金属を排出することができない。一方、アシストガスの流量が過剰になると、レーザ加工のランニングコストが高くなる。よって、レーザ加工において、アシストガスの流量は正しく管理されるべきである。
【００１９】
Ｘ軸キャリッジ２２は、加工テーブル２１上でＸ軸方向に移動自在に構成されている。Ｙ軸キャリッジ２３は、Ｘ軸キャリッジ２２上でＸ軸に垂直なＹ軸方向に移動自在に構成されている。Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３は、加工ヘッド３５を板金Ｗの面に沿って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、または、Ｘ軸とＹ軸との任意の合成方向に移動させる移動機構として機能する。
【００２０】
加工ヘッド３５を板金Ｗの面に沿って移動させる代わりに、加工ヘッド３５は位置が固定されていて、板金Ｗが移動するように構成されていてもよい。レーザ加工機１００は、板金Ｗの面に対して加工ヘッド３５を相対的に移動させる移動機構を備えていればよい。
【００２１】
ＮＣ装置５０は、レーザ加工機１００の各部を制御する制御装置の一例であり、例えば、ＣＰＵ、メモリ、及び入出力部を有するマイクロコントローラを備える。ＮＣ装置５０は、予め定めた加工プログラム及び加工条件に従い、レーザ加工機１００の各部を制御することにより、板金Ｗに対して切断、穴あけ等の所望の加工を行うことができる。
【００２２】
図２は、加工ヘッド３５に取り付けられた圧力計３７及びギャップ計測器３８を示す。加工ヘッド３５及びその先端に取り付けられたノズル３６の内部には、アシストガス供給装置８０が供給されたアシストガスが導入され、開口３６ａより板金Ｗへ吹き付けられる。コリメータユニット３０により収束されたレーザビームは、加工ヘッド３５及びノズル３６の内部を通過して、板金Ｗに照射される。
【００２３】
加工ヘッド３５には、圧力計３７とギャップ計測器３８とが取り付けられている。圧力計３７は、加工ヘッド３５及びノズル３６の内部のアシストガスの圧力を計測する。例えば、ブルドン管圧力計、ダイヤフラム圧力計、ベロー圧力計、チャンバ圧力計等の弾性圧力計を用いることができる。
【００２４】
ギャップ計測器３８は、ノズル３６の先端から板金Ｗの表面までのＺ軸方向の距離（以後、「ギャップ（Ｇ）」という）を測定する。具体的に、ギャップ計測器３８として、レーザ光ＳＬを用いた倣いセンサを用いることができる。レーザ光ＳＬは、レーザビームＬＢ及びアシストガスが照射される部位とは異なる板金Ｗの部位に照射し、その反射光をフォトディテクタにより検出する。三角測量の原理により板金Ｗの表面までの距離を計測する。ギャップ計測器３８に対するノズル３６の先端のＺ軸方向の座標は予め定まっているため、ノズル３６の先端から板金Ｗの表面までのギャップを測定することができる。
【００２５】
ここでは、レーザ加工機の一例として、レーザ単体機を示した。しかし、レーザ加工機には、レーザ加工機にレーザ加工以外の板金加工を行う加工機を組み合わせたレーザ複合機、例えば、レーザ加工機にパンチングマシンを組み合わせた「パンチ・レーザ複合マシン」も含まれる。つまり、レーザ単体機のみならずレーザ複合機に対しても、一実施形態に係わるアシストガス流量の計算装置を適用することは可能である。
【００２６】
＜アシストガス流量の計算装置及び計算方法＞
次に、図１及び図２に示すレーザ加工機において使用されるアシストガスの流量を計算する装置及び計算方法を説明する。
【００２７】
一実施形態において、ＮＣ装置５０は、レーザ加工機１００の各部を制御する制御装置のみならず、アシストガス流量の計算装置の一部（制御部）としても機能する。ＮＣ装置５０（制御部）は、予めインストールされたコンピュータプログラム（アシストガス流量計算プログラム）を実行することにより、アシストガス流量の計算装置が備える複数の情報処理回路を構成し、アシストガス流量の計算方法を実行する。ここでは、レーザ加工機１００の各部を制御する制御装置とアシストガス流量の計算装置の一部とを、同じハードウェア（ＮＣ装置５０）で実現する例を示す。しかし、これに限らず、ＮＣ装置５０とは異なるハードウェア（他のマイクロコントローラ）を用いて、アシストガス流量の計算装置の一部（制御部）を実現することも可能である。
【００２８】
アシストガス流量の計算装置（以後、「計算装置」と略する場合がある。）は、複数の情報処理回路（制御部）の他に、電子データを記憶する二次記憶装置（記憶部）を更に備える。例えば、計算装置は、流量計算記憶装置６０と、傾き計算記憶装置７０とを備える例を説明する。勿論、二次記憶装置の数及び種類（ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリ、リムーバブル記憶媒体）は問わない。他の例として、記憶部は、ＮＣ装置５０内の一次記憶装置（キャッシュメモリ、レジスタ、ＲＡＭ）であってもよい。
【００２９】
流量計算記憶装置６０には、加工ヘッド３５内におけるアシストガスの圧力（Ｐ）を変数とする一次関数（Ｆ１）を用いて、アシストガスの流量（Ｈ）を計算する第１コンピュータプログラム（第１アルゴリズム）が記憶されている。（１）式は、アシストガスの圧力（Ｐ）を変数とする一次関数（Ｆ１）の一例である。（１）式中の「α」は、アシストガスの圧力Ｐの比例係数、即ち、一次関数（Ｆ１）の傾きである。（１）式中の「β」は、比例切片である。（１）式に表すように、一実施形態において、アシストガスの流量（Ｈ）とアシストガスの圧力（Ｐ）とは比例関係にある。計算装置は、アシストガスの流量（Ｈ）を、アシストガスの圧力（Ｐ）の一次の多項式を用いて計算する。
【００３０】
Ｈ＝α×Ｐ＋β    ・・・（１）式
傾き計算記憶装置７０には、ノズル３６の先端から板金Ｗの表面までのギャップ（Ｇ）を変数とする関数（Ｆ２）を用いて、前記した一次関数（Ｆ１）の傾き（α）を計算する第２コンピュータプログラム（第２アルゴリズム）が記憶されている。（２）式は、ギャップ（Ｇ）を変数とする関数（Ｆ２）の一般式を示す。（２）式に表すように、一実施形態において、計算装置は、一次関数（Ｆ１）の傾き（α）を、ギャップ（Ｇ）のｎ次の多項式を用いて計算する。ここで、「ａｋ」は、ギャップ（Ｇ）のｋ次の項の係数である。「ｎ」は、ゼロ又は正の正数である。ギャップ（Ｇ）が一定の値（閾値ＧＴＨ）未満である場合、（２）式の「ｎ」は正の正数となる。一方、ギャップ（Ｇ）が所定の値（閾値ＧＴＨ）以上である場合、（２）式の「ｎ」はゼロとなる。すなわち、（３）式に示すように、一次関数（Ｆ１）の傾き（α）は定数（ａ０）となる。
【００３１】
【数１】
2020075278.tif 000003
【００３２】
【数２】
2020075278.tif 000004
【００３３】
（１）式及び（２）式に示すように、第１実施形態において、アシストガスの流量（Ｈ）は、アシストガスの圧力（Ｐ）及びギャップ（Ｇ）に応じて変化する。計算装置は、アシストガスの圧力（Ｐ）を変数とする一次関数（Ｆ１）及びギャップ（Ｇ）を変数とする関数（Ｆ２）を用いて、アシストガスの流量（Ｈ）を計算する。
【００３４】
閾値（ＧＴＨ）は、ギャップ（Ｇ）が変化すればアシストガスの流量も変化するギャップ（Ｇ）の範囲のうち最も大きなギャップの値である。言い換えると、閾値（ＧＴＨ）は、ギャップ（Ｇ）が変化してもアシストガスの流量が変化しないギャップ（Ｇ）の範囲のうち最も小さいギャップの値である。
【００３５】
アシストガスの圧力（Ｐ）を変数とする一次関数（Ｆ１）、ギャップ（Ｇ）を変数とする関数（Ｆ２）及び閾値（ＧＴＨ）は、ノズル３６のタイプ、ノズル３６の形状、特に、開口３６ａの形状、径（図２の符号「Ｒｄ」）、又は断面積により、変化する。よって、予め、レーザ加工機１００で使用するノズル３６毎に、一次関数（Ｆ１）、関数（Ｆ２）及び閾値（ＧＴＨ）を求めておくことが望ましい。つまり、一次関数（Ｆ１）の比例切片β、関数（Ｆ２）のａｋ（ｋ＝０〜ｎ）、及び閾値（ＧＴＨ）を、ノズル３６毎に、予め、実験又はシミュレーションにより、求めておく。そして、これらのパラメータを、ノズル３６の識別番号に関連付けて、記憶部に記憶しておく。
【００３６】
例えば、ダイヤフラム式の流量計をアシストガス供給装置８０と加工ヘッド３５との間に配置して、アシストガスの流量（Ｈ）を計測する。アシストガスの圧力（Ｐ）を変化させながらアシストガスの流量（Ｈ）を計測する。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ギャップの値（Ａ〜Ｆ）毎に、測定値（測定点）を近似する一次関数（近似線）を求める。ギャップの値（Ａ〜Ｆ）は互いに異なる値である。いずれのギャップの値（Ａ〜Ｆ）においても、アシストガスの圧力（Ｐ）とアシストガスの流量（Ｈ）とは比例関係にある。
【００３７】
ギャップの値（Ａ、Ｂ）が閾値（ＧＴＨ）以上である場合、図３Ａに示すように、ギャップの値（Ａ、Ｂ）が異なっても、アシストガスの圧力（Ｐ）とアシストガスの流量（Ｈ）との関係に変化はない。つまり、（３）式に示したように、一次関数（Ｆ１）の傾き（α）は一定値（ａ０）になる。
【００３８】
一方、ギャップ（Ｇ）が閾値（ＧＴＨ）未満である場合、図３Ｂに示すように、一次関数（Ｆ１）の傾き（α）が、ギャップの値（Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）に応じて変化する。計算装置は、一次関数（Ｆ１）の傾き（α）が変化するギャップ（Ｇ）の範囲のうち、最も大きなギャップの値を、閾値（ＧＴＨ）に設定する。或いは、計算装置は、一次関数（Ｆ１）の傾き（α）が変化しないギャップ（Ｇ）の範囲（開放ギャップ）のうち、最も小さいギャップの値を、閾値（ＧＴＨ）に設定する。計算装置は、ノズル３６毎に、閾値（ＧＴＨ）を設定する。設定した閾値（境界ギャップ）は、ノズル３６に関連付けて、傾き計算記憶装置７０に記憶される。
【００３９】
なお、計算装置は、図３Ａ及び図３Ｂに示した、ギャップの値（Ａ〜Ｆ）毎の一次関数（Ｆ１）の比例切片から、（１）式の比例切片（β）を求めることができる。例えば、比例切片（β）を、ギャップの値（Ａ〜Ｆ）毎の比例切片（βＡ〜βＦ）の平均値又は中央値とすることができる。比例切片（β）を一定値とすることにより、ギャップ（Ｇ）を変数とする計算式を用いて比例切片（β）を算出する演算負荷を削減することができる。計算装置は、ノズル３６毎に、比例切片（β）を設定する。設定した比例切片（β）は、ノズル３６に関連付けて、流量計算記憶装置６０に記憶される。
【００４０】
図４は、閾値（ＧＴＨ）未満のギャップの値（Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）の各々についての一次関数（Ｆ１）の傾き（α）の変化を示すグラフである。ギャップの値は、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの順番に大きくなる。ギャップ（Ｇ）が大きいほど、傾き（α）も大きくなり、ギャップ（Ｇ）が大きいほど、傾き（α）の増加率は減少する。そして、図４には図示しないが、ギャップ（Ｇ）が閾値（ＧＴＨ）以上になると、傾き（α）は一定値（ａ０）となる。計算装置は、ノズル３６毎に、予め、実験又はシミュレーションにより、ギャップ（Ｇ）に応じた傾き（α）の変化を近似する関数（Ｆ２）を求める。図４に示す例では、ギャップ（Ｇ）が閾値（ＧＴＨ）未満である範囲において、ギャップ（Ｇ）対する傾き（α）の変化を、二次関数（Ｆ２）により近似している。関数（Ｆ２）は、ノズル３６に関連付けて、傾き計算記憶装置７０に記憶される。
【００４１】
なお、アシストガスの流量（Ｈ）は、単位時間あたりにノズル３６の開口３６ａから噴出されたアシストガスの容積を示す。計算装置は、アシストガスの流量（Ｈ）に対して、アシストガスを噴出した時間を乗ずることによりアシストガスの消費量を求めることができる。計算装置は、ガスの種類に応じて、ガスの流れやすさが異なる為、ガスの種類毎に予め定めた係数を、更に乗じるにより、ガスの種類に対応したアシストガスの消費量を、正確に算出することができる。
【００４２】
次に、図５を参照して、アシストガス流量の計算方法の一実施形態を説明する。先ず、ステップＳ０１において、計算装置の制御部は、ギャップ計測器３８を制御して、ノズル３６の先端から板金Ｗの表面までのＺ軸方向の距離であるギャップ（Ｇ）を測定する。そして、制御部は、ギャップ（Ｇ）の値を示すデータを取得する。なお、図示は省略するが、制御部は、加工ヘッド３５に取り付けられているノズル３６の識別番号を示すデータを取得する。
【００４３】
ステップＳ０２に進み、制御部は、ノズル３６の識別番号で、傾き計算記憶装置７０を検索することにより、ノズル３６に関連付けられた閾値（ＧＴＨ）を読み出す。ギャップ（Ｇ）の値が、閾値（ＧＴＨ）未満であるか否かを判断する。ギャップ（Ｇ）の値が、閾値（ＧＴＨ）未満である場合（Ｓ０２でＹＥＳ）、ステップＳ０３へ進む。ギャップ（Ｇ）の値が、閾値（ＧＴＨ）以上である場合（Ｓ０２でＮＯ）、ステップＳ０４へ進む。
【００４４】
ステップＳ０３で、制御部は、ノズル３６の識別番号で、傾き計算記憶装置７０を検索することにより、ノズル３６に関連付けられた（２）式に示す関数（Ｆ２）を読み出す。制御部は、ギャップ（Ｇ）の値を関数（Ｆ２）に代入して第２コンピュータプログラムを実行することにより、一次関数（Ｆ１）の傾き（α）を計算する。その後、ステップＳ０５へ進む。
【００４５】
一方、ステップＳ０４では、ノズル３６に関連付けられた（３）式に示す関数（Ｆ２）、即ち定数（ａ０）を読み出し、定数（ａ０）を傾き（α）に設定する。その後、ステップＳ０５へ進む。
【００４６】
ステップＳ０５で、制御部は、圧力計３７を制御して、加工ヘッド３５及びノズル３６の内部のアシストガスの圧力（Ｐ）を計測する。そして、制御部は、圧力（Ｐ）の値を示すデータを取得する。ステップＳ０６に進み、制御部は、ステップＳ０３又はＳ０４で求めた傾き（α）及びステップＳ０５で取得した圧力（Ｐ）の値を、（１）式に示す一次関数（Ｆ１）に代入して第１コンピュータプログラムを実行することにより、アシストガスの流量（Ｈ）を計算する。
【００４７】
以上説明したように、第１実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。
【００４８】
計算機の記憶部（６０、７０）には、加工ヘッド３５内におけるアシストガスの圧力（Ｐ）を変数とする一次関数（Ｆ１）を用いて、アシストガスの流量（Ｈ）を計算する第１コンピュータプログラムと、ノズル３６の先端から板金Ｗ（被加工物）の表面までのギャップ（Ｇ）を変数とする関数（Ｆ２）を用いて、一次関数（Ｆ１）の傾き（α）を計算する第２コンピュータプログラムと、が記憶されている。計算機の制御部は、ギャップ（Ｇ）の値を関数（Ｆ２）に代入して第２コンピュータプログラムを実行することにより、傾き（α）を計算し、傾き（α）及び圧力（Ｐ）の値を一次関数（Ｆ１）に代入して第１コンピュータプログラムを実行することにより、流量（Ｈ）を計算する。ギャップ（Ｇ）の値に応じて、一次関数（Ｆ１）の傾き（α）を決定するため、レーザ加工におけるアシストガスの流量を正確に計算することができる。
【００４９】
なお、制御部は、ギャップ計測器３８により測定されたギャップ（Ｇ）の値を取得する代わりに、予め定められた板金Ｗを加工する加工条件で指定されているギャップ（Ｇ）の値を取得してもよいし、或いは、計算装置のユーザにより操作部４０から入力されたギャップ（Ｇ）の値を取得してもよい。制御部は、圧力計３７により測定された圧力（Ｐ）の値を取得する代わりに、板金Ｗを加工する加工条件で指定されている圧力（Ｐ）の値を取得してもよいし、或いは、計算装置のユーザにより操作部４０から入力された圧力（Ｐ）の値を取得してもよい。
【００５０】
制御部は、ギャップ（Ｇ）の値が閾値（ＧＴＨ）未満である場合、ギャップ（Ｇ）の値を関数（Ｆ２）に代入して第２コンピュータプログラムを実行することにより、傾き（α）を計算する。制御部は、ギャップ（Ｇ）の値が閾値（ＧＴＨ）以上である場合、傾き（α）を一定値（ａ０）とする。ギャップ（Ｇ）の値が開放ギャップであるか否かに応じて、傾き（α）の計算方法を変更することにより、アシストガスの流量をより正確に計算することができる。「開放ギャップ」とは、（１）式の比例係数（α）が一定の値となるギャップである。閾値（ＧＴＨ）は、開放ギャップの最小値（境界ギャップ）に相当する。
【００５１】
閾値（ＧＴＨ）は、ギャップ（Ｇ）が変化すれば流量（Ｈ）も変化するギャップの範囲のうち最も大きなギャップの値である。閾値（ＧＴＨ）は、圧力（Ｐ）を一定に保ちながらギャップ（Ｇ）を変化させた時に流量（Ｈ）が変化するギャップ（Ｇ）の範囲のうちで、最も大きなギャップの値である。これにより、閾値（ＧＴＨ）を正しく設定することができる。
【００５２】
閾値（ＧＴＨ）は、ノズル３６のタイプ毎に異なる。ノズル３６のタイプによって、ノズル３６内を流れるアシストガスの流れやすさが変化する。アシストガスの流れやすさに応じて、閾値（ＧＴＨ）も変化するため、閾値（ＧＴＨ）を正しく設定することができる。ノズルのタイプには、シングルノズルと多重ノズルとが含まれる。シングルノズルとは、図２に示したように、ノズルの先端部が単一の筒からなるノズルである。多重ノズルとは、ノズルの先端部に径が異なる複数の筒が配置されたノズルである。図６に、多重ノズルの一例として、２つの筒（３、５）が配置された二重ノズル２６（ダブルノズル）を示す。
【００５３】
図６に示すように、レーザ発振器１０から発振されたレーザビームＬＢは板金Ｗへ照射される。アシストガスは、アシストガス供給装置８０から内側ノズル３内へ供給され、アシストガスの一部は内側ノズル３のノズル口１５から噴出される。また、アシストガスの残りは連通孔１１からアシストガス通路７へ噴出され、外側ノズル５のノズル口１７から板金Ｗのレーザ加工位置へ噴出される。このように、ノズル（２６、３６）内を流れるアシストガスの流れやすさは、ノズルのタイプにより異なる。なお、多重ノズルにおける「ノズルの開口」は、最も外側の筒の開口である。図６の二重ノズルでは、外側ノズル５のノズル口１７が、最も外側の筒の開口、つまり、「ノズルの開口」に相当する。
【００５４】
閾値（ＧＴＨ）は、アシストガスが噴出されるノズル３６の開口３６ａの大きさ毎に異なる。ノズル３６の開口３６ａの大きさによって、ノズル３６の開口３６ａから噴出されるガスの流れやすさが変化する。ガスの流れやすさに応じて、閾値（ＧＴＨ）も変化するため、閾値（ＧＴＨ）を正しく設定することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
第１実施形態で示した計算装置及び計算方法は、一次関数（Ｆ１）及び関数（Ｆ２）のパラメータ、即ち、一次関数（Ｆ１）の比例切片β、関数（Ｆ２）のａｋ（ｋ＝０〜ｎ）、及び閾値（ＧＴＨ）が、予め二次記憶装置に記憶されているノズル３６（これを、「既知ノズル」という）に適用することができる。
【００５６】
第２実施形態では、アシストガス流量を計算するために必要なパラメータが未だ定められていないノズル３６（これを、「未知ノズル」という）に対して、一実施形態に係わる計算装置及び計算方法を適用する具体的な方法を説明する。
【００５７】
なお、第２実施形態は、未知ノズルに関するアシストガス流量を計算する方法を限定する趣旨ではない。第２実施形態の代替手段として、例えば、ノズルのタイプ又は開口の大きさ等が未知ノズルに類似する既知ノズルについて定められたパラメータをそのまま代用して、未知ノズルに関するアシストガス流量を計算してもよい。なお、第１実施形態で説明したレーザ加工機に対して、第２実施形態に係わるアシストガス流量の計算装置及び計算方法を適用可能である。
【００５８】
第１実施形態と同様に、第２実施形態に係わるアシストガス流量の計算装置は、ＮＣ装置５０により構成される複数の情報処理回路（制御部）と、電子データを記憶する二次記憶装置（記憶部）とを備える。ハードウェアの具体的な構成は、ここで示すものに限定されない。
【００５９】
計算装置は、まず、ノズル（２６、３６）が、既知ノズルであるか、未知ノズルであるかを判断する。具体的には、ノズル（２６、３６）の識別番号で、二次記憶装置を検索して、アシストガス流量を計算するために必要なパラメータが記憶されているか否かを判断する。計算装置は、パラメータが記憶されていなければ、ノズル（２６、３６）は未知ノズルであると判断する。
【００６０】
次に、計算装置は、未知ノズルと同じタイプの既知ノズルの開口３６ａの断面積（Ｃｏ）を示すデータ、及び未知ノズルの開口３６ａの断面積（ＣＩ）を示すデータを取得する。例えば、計算装置は、二次記憶装置を検索して、未知ノズルと同じタイプの既知ノズルの開口３６ａの断面積（Ｃｏ）を示すデータを読み出すことができる。他に、計算装置のユーザにより操作部４０から入力された未知ノズルの開口３６ａの断面積（ＣＩ）を取得してもよい。あるいは、レーザ加工機にノズル（２６、３６）の開口３６ａを撮像できるカメラが設置されている場合、このカメラにより取得された画像から開口３６ａの断面積（ＣＩ）を計算してもよい。
【００６１】
計算装置は、未知ノズルと同じタイプの既知ノズルを用いた時のアシストガスの流量（ＨＯ）を計算する。具体的に、計算装置は、第１実施形態で述べた方法によりアシストガスの流量（ＨＯ）を計算する。なお、断面積を示すデータの取得と既知ノズルの流量計算とを実施する順番は問わない。
【００６２】
計算装置は、（ａ−１）〜（ｃ）に基づいて、未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量（ＨＩ）を計算する。
（ａ−１）未知ノズルと同じタイプの既知ノズルの開口３６ａの断面積（ＣＯ）
（ｂ）未知ノズルの開口３６ａの断面積（ＣＩ）
（ｃ）未知ノズルと同じタイプの既知ノズルを用いた時のアシストガスの流量（ＨＯ）
に基づいて計算する。
【００６３】
例えば、計算装置は、既知ノズルを用いた時のアシストガスの流量（ＨＯ）に対して、既知ノズルの開口３６ａの断面積（Ｃｏ）に対する未知ノズルの開口３６ａの断面積（ＣＩ）の割合を乗算することにより、未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量（ＨＩ）を計算する。この算出式を（４）式に示す。
【００６４】
ＨＩ＝Ｈｏ×（ＣＩ／Ｃｏ）    ・・・（４）式
【００６５】
二次記憶装置に、未知ノズルと同じタイプの既知ノズルが複数記憶されている場合、計算装置は、複数の既知ノズルの中から、開口３６ａの断面積の大きさが最も近いものを選択すればよい。
【００６６】
よって、この場合、計算装置は、（ａ−２）〜（ｃ）に基づいて、未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量を計算する。
（ａ−２）二次記憶装置に記憶されている既知ノズルのうち、未知ノズルと同じタイプであり、且つ、開口３６ａの断面積の大きさが未知ノズルのそれに最も近い既知ノズルの開口３６ａの断面積
（ｂ）未知ノズルの開口３６ａの断面積
（ｃ）未知ノズルと同じタイプの既知ノズルを用いた時のアシストガスの流量
【００６７】
図７Ｂは、シングルノズルの開口３６ａの断面積と一次関数（Ｆ１）の傾き（α）との関係を示すグラフであり、複数の測定点及びこれらを近似する線分を示す。図８Ｂは、ダブルノズルの開口３６ａの断面積と一次関数（Ｆ１）の傾き（α）との関係を示すグラフであり、複数の測定点及びこれらを近似する線分を示す。図７Ｂ、図８Ｂに示すように、本願の発明者等は、ノズルのタイプに係わらず、ノズルの開口３６ａの断面積と一次関数（Ｆ１）の傾き（α）との間に、比例関係が有ることを見いだした。発明者等は、この知見に基づき、既知ノズルの開口３６ａの断面積（Ｃｏ）に対する未知ノズルの開口３６ａの断面積（ＣＩ）の比率から、未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量（ＨＩ）を計算する計算方法を創作した。
【００６８】
＜変形例＞
第２実施形態では、未知ノズルについて、その開口３６ａの断面積を基準としてアシストガスの流量を計算する例を示した。しかし、開口３６ａの断面積の代わりに、開口３６ａの径を用いても構わない。
【００６９】
計算装置は、開口３６ａの断面積と同様な方法により、既知ノズル及び未知ノズルの開口３６ａの径（ＲＯ、ＲＩ）を取得し、既知ノズルを用いたときのアシストガスの流量（ＨＯ）を求める。
【００７０】
計算装置は、（ｄ−１）〜（ｆ）に基づいて、未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量（ＨＩ）を計算する。
（ｄ−１）未知ノズルと同じタイプの既知ノズルの開口３６ａの径
（ｅ）未知ノズルの開口３６ａの径
（ｆ）未知ノズルと同じタイプの既知ノズルを用いた時のアシストガスの流量
に基づいて計算する。
【００７１】
例えば、計算装置は、既知ノズルを用いた時のアシストガスの流量（ＨＯ）に対して、既知ノズルの開口３６ａの径（Ｒｏ）に対する未知ノズルの開口３６ａの径（ＲＩ）の割合を乗算することにより、未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量（ＨＩ）を計算する。この算出式を（５）式に示す。
【００７２】
ＨＩ＝Ｈｏ×（ＲＩ／Ｒｏ）    ・・・（５）式
【００７３】
二次記憶装置に、未知ノズルと同じタイプの既知ノズルが複数記憶されている場合、計算装置は、複数の既知ノズルの中から、開口３６ａの径の大きさが最も近いものを選択すればよい。
【００７４】
よって、この場合、計算装置は、（ｄ−２）〜（ｆ）に基づいて、未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量を計算する。
（ｄ−２）二次記憶装置に記憶されている既知ノズルのうち、未知ノズルと同じタイプであり、且つ、開口３６ａの径の大きさが未知ノズルのそれに最も近い既知ノズルの開口３６ａの径
（ｅ）未知ノズルの開口３６ａの径
（ｆ）未知ノズルと同じタイプの既知ノズルを用いた時のアシストガスの流量
【００７５】
図７Ａは、シングルノズルの開口３６ａの径と一次関数（Ｆ１）の傾き（α）との関係を示すグラフであり、複数の測定点及びこれらを近似する線分を示す。図８Ａは、ダブルノズルの開口３６ａの径と一次関数（Ｆ１）の傾き（α）との関係を示すグラフであり、複数の測定点及びこれらを近似する線分を示す。図７Ａ、図８Ａに示すように、本願の発明者等は、ノズルのタイプに係わらず、ノズルの開口３６ａの径と一次関数（Ｆ１）の傾き（α）との間に、比例関係が有ることを見いだした。発明者等は、この知見に基づき、既知ノズルの開口３６ａの径（Ｒｏ）に対する未知ノズルの開口３６ａの径（ＲＩ）の比率から、未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量（ＨＩ）を計算する計算方法を創作した。
【００７６】
＜未知ノズルのタイプに応じた計算方法の選択＞
第２実施形態及びその変形例で説明した未知ノズルの流量計算方法は、シングルノズル及び多重ノズルのいずれにも適用可能である。つまり、未知ノズルがシングルノズルであるか多重ノズルであるかを問わず、第２実施形態及びその変形例の双方の計算方法を適用することができる。
【００７７】
ただし、以下に示すように、未知ノズルのタイプに応じて、第２実施形態（断面積）と変形例（径）の計算方法を使い分けることも可能である。
【００７８】
未知ノズルのタイプがシングルノズルである場合、ノズルの開口３６ａの断面積を基準とする計算方法、即ち、第２実施形態で説明した計算方法を適用した方が望ましい。一方、未知ノズルのタイプが多重ノズルである場合、ノズルの開口３６ａの径を基準とする計算方法、即ち、変形例で説明した計算方法を適用した方が望ましい。
【００７９】
図７Ａと図７Ｂとを対比すると、近似線から測定点までの距離は、図７Ｂの方が短い。即ち、近似線に対する測定点の標準偏差は、図７Ａよりも図７Ｂの方が小さい。よって、未知ノズルのタイプがシングルノズルである場合、開口３６ａの断面積を基準とした計算方法（第２実施形態）を選択することで、アシストガスの流量をより精度良く計算することができる。
【００８０】
図８Ａと図８Ｂとを対比すると、近似線から測定点までの距離は、図８Ａの方が短い。即ち、近似線に対する測定点の標準偏差は、図８Ｂよりも図８Ａの方が小さい。よって、未知ノズルのタイプがダブルノズルを含む多重ノズルである場合、開口３６ａの径を基準とした計算方法（変形例）を選択することで、アシストガスの流量をより精度良く計算することができる。
【００８１】
以上説明したように、第２実施形態及びその変形例によれば、以下の作用効果を得られる。
【００８２】
未知ノズルについて、一次関数（Ｆ１）及び関数（Ｆ２）のパラメータ、即ち、一次関数（Ｆ１）の比例切片β、関数（Ｆ２）のａｋ（ｋ＝０〜ｎ）、及び閾値（ＧＴＨ）を求めるために行う、実験或いはシミュレーションが不要となる。計算装置によれば、日々進化・改良される新規なノズル３６に対して、迅速に対応することができる。
【００８３】
二次記憶装置には、ノズル３６毎に、一次関数（Ｆ１）及び関数（Ｆ２）が記憶されている。制御部は、一次関数（Ｆ１）及び関数（Ｆ２）が記憶されていない未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量を、上記した（ａ−１）〜（ｃ）又は（ｄ−１）〜（ｆ）に基づいて計算する。これにより、未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量を正確に計算することができる。
【００８４】
未知ノズルのタイプがシングルノズルである場合に、開口３６ａの断面積を基準とする流量の計算方法を適用する。図７Ａ及び図７Ｂに示したように、より正確な流量計算が可能になる。
【００８５】
未知ノズルのタイプが多重ノズルである場合に、開口３６ａの径を基準とする流量の計算方法を適用する。図８Ａ及び図８Ｂに示したように、より正確な流量計算が可能になる。
【００８６】
制御部は、未知ノズルと同じタイプの既知ノズルが複数有る場合、開口３６ａの断面積の大きさが未知ノズルのそれに最も近い既知ノズルの開口３６ａの断面積に基づいて、アシストガスの流量を計算する。又は、制御部は、未知ノズルと同じタイプの既知ノズルが複数有る場合、開口３６ａの径の大きさが未知ノズルのそれに最も近い既知ノズルの開口３６ａの径に基づいて、アシストガスの流量を計算する。これにより、未知ノズルと同じタイプの既知ノズルが複数有る場合でも、未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量を正確に計算することができる。
【００８７】
制御部は、既知ノズルを用いた時の流量（ＨＯ）に対して、既知ノズルの開口３６ａの断面積（ＣＯ）に対する未知ノズルの開口３６ａの断面積（ＣＩ）の割合を乗算することにより、未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量を計算する。又は、制御部は、既知ノズルを用いた時の流量（ＨＯ）に対して、既知ノズルの開口３６ａの径（ＲＯ）に対する未知ノズルの開口３６ａの径（ＲＩ）の割合を乗算することにより、未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量を計算する。（４）式又は（５）式に従って、未知ノズルを用いた時のアシストガスの流量を正確に計算することができる。
【００８８】
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【００８９】
３、５  複数の筒
１０  レーザ発振器
１７  ノズル口（ノズルの開口）
２６  ダブルノズル（ノズル）
３５  加工ヘッド
３６  シングルノズル（ノズル）
３６ａ  ノズルの開口
５０  ＮＣ装置（制御部）
６０  流量計算記憶装置（記憶部）
７０  傾き計算記憶装置（記憶部）
Ｆ１  一次関数
Ｆ２  関数
Ｇ  ギャップ
Ｈ  アシストガスの流量
ＬＢ  レーザビーム
Ｐ  アシストガスの圧力
Ｒｄ  開口の径
Ｗ  板金（被加工物）
α  傾き
【図１】
2020075278.tif 000005
【図２】
2020075278.tif 000006
【図３Ａ】
2020075278.tif 000007
【図３Ｂ】
2020075278.tif 000008
【図４】
2020075278.tif 000009
【図５】
2020075278.tif 000010
【図６】
2020075278.tif 000011
【図７Ａ】
2020075278.tif 000012
【図７Ｂ】
2020075278.tif 000013
【図８Ａ】
2020075278.tif 000014
【図８Ｂ】
2020075278.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月15日(2020.1.15)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部と記憶部とを備え、レーザ発振器から加工ヘッドに導かれたレーザビームを被加工物に照射して所望の加工を行うレーザ加工において、前記加工ヘッドに取り付けられたノズルの先端から噴出されるアシストガスの流量を計算する装置であって、
前記記憶部には、
前記加工ヘッド内における前記アシストガスの圧力を変数とする、前記ノズル毎に記憶された一次関数を用いて、前記流量を計算する第１コンピュータプログラムと、
前記ノズルの先端から被加工物の表面までのギャップを変数とする、前記ノズル毎に記憶された関数を用いて、前記一次関数の傾きを計算する第２コンピュータプログラムと、が記憶され、
前記制御部は、
前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されている前記ノズルである既知ノズルを用いた時の前記流量を、
前記ギャップの値を示すデータを取得し、
前記ギャップの値を前記関数に代入して前記第２コンピュータプログラムを実行することにより、前記傾きを計算し、
前記圧力の値を示すデータを取得し、
前記傾き及び前記圧力の値を前記一次関数に代入して前記第１コンピュータプログラムを実行することにより計算し、
前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されていない前記ノズルである未知ノズルを用いた時の前記流量を、
（ａ−１）前記既知ノズルのうち、前記未知ノズルと同じタイプの前記既知ノズルの開口の断面積と、
（ｂ）前記未知ノズルの開口の断面積と、
（ｃ）前記未知ノズルと同じタイプの前記既知ノズルを用いた時の前記流量と
に基づいて計算する
ことを特徴とするアシストガス流量の計算装置。
【請求項２】
前記ギャップの値が閾値未満である場合、前記ギャップの値を前記関数に代入して前記第２コンピュータプログラムを実行することにより、前記傾きを計算し、
前記ギャップの値が閾値以上である場合、前記傾きを一定値とする
ことを特徴とする請求項１に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項３】
前記閾値は、前記ギャップが変化すれば前記流量も変化する前記ギャップの範囲のうち最も大きな前記ギャップの値であることを特徴とする請求項２に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項４】
前記閾値は、前記ノズルのタイプ毎に異なることを特徴とする請求項３に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項５】
前記閾値は、前記アシストガスが噴出される前記ノズルの開口の大きさ毎に異なることを特徴とする請求項３又は４に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項６】
前記ノズルの前記タイプは、前記ノズルの先端部が単一の筒からなるシングルノズルであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されている前記ノズルである既知ノズルのうち、前記未知ノズルと同じタイプであり、且つ、前記開口の断面積の大きさが前記未知ノズルのそれに最も近い前記既知ノズルの開口の断面積に基づいて、前記未知ノズルを用いた時の前記流量を計算することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記既知ノズルを用いた時の前記流量に対して、前記既知ノズルの開口の断面積に対する前記未知ノズルの開口の断面積の割合を乗算することにより、前記未知ノズルを用いた時の前記流量を計算することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項９】
制御部と記憶部とを備え、レーザ発振器から加工ヘッドに導かれたレーザビームを被加工物に照射して所望の加工を行うレーザ加工において、前記加工ヘッドに取り付けられたノズルの先端から噴出されるアシストガスの流量を計算する装置であって、
前記記憶部には、
前記加工ヘッド内における前記アシストガスの圧力を変数とする、前記ノズル毎に記憶された一次関数を用いて、前記流量を計算する第１コンピュータプログラムと、
前記ノズルの先端から被加工物の表面までのギャップを変数とする、前記ノズル毎に記憶された関数を用いて、前記一次関数の傾きを計算する第２コンピュータプログラムと、が記憶され、
前記制御部は、
前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されている前記ノズルである既知ノズルを用いた時の前記流量を、
前記ギャップの値を示すデータを取得し、
前記ギャップの値を前記関数に代入して前記第２コンピュータプログラムを実行することにより、前記傾きを計算し、
前記圧力の値を示すデータを取得し、
前記傾き及び前記圧力の値を前記一次関数に代入して前記第１コンピュータプログラムを実行することにより計算し、
前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されていない前記ノズルである未知ノズルを用いた時の前記流量を、
（ｄ−１）前記既知ノズルのうち、前記未知ノズルと同じタイプの前記既知ノズルの開口の径と、
（ｅ）前記未知ノズルの開口の径と、
（ｆ）前記未知ノズルと同じタイプの前記既知ノズルを用いた時の前記流量と
に基づいて計算する
ことを特徴とするアシストガス流量の計算装置。
【請求項１０】
前記ノズルの前記タイプは、前記ノズルの先端部に径が異なる複数の筒が配置された多重ノズルであることを特徴とする請求項９に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されている前記ノズルである既知ノズルのうち、前記未知ノズルと同じタイプであり、且つ、前記開口の径の大きさが前記未知ノズルのそれに最も近い前記既知ノズルの開口の径に基づいて、前記未知ノズルを用いた時の前記流量を計算することを特徴とする請求項９又は１０に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記既知ノズルを用いた時の前記流量に対して、前記既知ノズルの開口の径に対する前記未知ノズルの開口の径の割合を乗算することにより、前記未知ノズルを用いた時の前記流量を計算することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載のアシストガス流量の計算装置。
【請求項１３】
制御部と記憶部とを用いて、レーザ発振器から加工ヘッドに導かれたレーザビームを被加工物に照射して所望の加工を行うレーザ加工において、前記加工ヘッドに取り付けられたノズルの先端から噴出されるアシストガスの流量を計算する方法であって、
前記記憶部には、
前記加工ヘッド内における前記アシストガスの圧力を変数とする、前記ノズル毎に記憶された一次関数を用いて、前記流量を計算する第１コンピュータプログラムと、
前記ノズルの先端から被加工物の表面までのギャップを変数とする、前記ノズル毎に記憶された関数を用いて、前記一次関数の傾きを計算する第２コンピュータプログラムと、が記憶され、
前記制御部が、
前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されている前記ノズルである既知ノズルを用いた時の前記流量を、
前記ギャップの値を示すデータを取得し、
前記ギャップの値を前記関数に代入して前記第２コンピュータプログラムを実行することにより、前記傾きを計算し、
前記圧力の値を示すデータを取得し、
前記傾き及び前記圧力の値を前記一次関数に代入して前記第１コンピュータプログラムを実行することにより計算し、
前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されていない前記ノズルである未知ノズルを用いた時の前記流量を、
（ａ−１）前記既知ノズルのうち、前記未知ノズルと同じタイプの前記既知ノズルの開口の断面積と、
（ｂ）前記未知ノズルの開口の断面積と、
（ｃ）前記未知ノズルと同じタイプの前記既知ノズルを用いた時の前記流量と
に基づいて計算する
ことを特徴とするアシストガス流量の計算方法。
【請求項１４】
制御部と記憶部とを用いて、レーザ発振器から加工ヘッドに導かれたレーザビームを被加工物に照射して所望の加工を行うレーザ加工において、前記加工ヘッドに取り付けられたノズルの先端から噴出されるアシストガスの流量を計算する方法であって、
前記記憶部には、
前記加工ヘッド内における前記アシストガスの圧力を変数とする、前記ノズル毎に記憶された一次関数を用いて、前記流量を計算する第１コンピュータプログラムと、
前記ノズルの先端から被加工物の表面までのギャップを変数とする、前記ノズル毎に記憶された関数を用いて、前記一次関数の傾きを計算する第２コンピュータプログラムと、が記憶され、
前記制御部が、
前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されている前記ノズルである既知ノズルを用いた時の前記流量を、
前記ギャップの値を示すデータを取得し、
前記ギャップの値を前記関数に代入して前記第２コンピュータプログラムを実行することにより、前記傾きを計算し、
前記圧力の値を示すデータを取得し、
前記傾き及び前記圧力の値を前記一次関数に代入して前記第１コンピュータプログラムを実行することにより計算し、
前記一次関数及び前記関数が前記記憶部に記憶されていない前記ノズルである未知ノズルを用いた時の前記流量を、
（ｄ−１）前記既知ノズルのうち、前記未知ノズルと同じタイプの前記既知ノズルの開口の径と、
（ｅ）前記未知ノズルの開口の径と、
（ｆ）前記未知ノズルと同じタイプの前記既知ノズルを用いた時の前記流量と
に基づいて計算する
ことを特徴とするアシストガス流量の計算方法。